DE962708C - Vorrichtung zur stellenweisen Oberflaechenhaertung von Kurbelwellen, Nockenwellen und aehnlichen Werkstuecken - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung für partielle Oberflächenhärtung langgestreckter Werkstücke, beispielsweise von Kurbelwellen oder Nockenwellen, durch hochfrequenten elektrischen Strom bzw. auf eine Anordnung für eine partielle Wärmebehandlung, z. B. Ausglühen, bei der die Erwärmung der Teile in an sich bekannter Weise dadurch erfolgt, daß der zu härtende Teil des Werkstückes in oder an eine von hochfrequentem Strom durchflossene Schleife eines Leiters gestellt wird. DieErfindung betrifft bekannte Anordnungen dieser Art, bei denen für jede zu härtende bzw. zu erwärmende Stelle eine besondere Stromschleife vorhanden ist und das Werkstück nach und nach an die verschiedenen Stromschleifen herangeführt und dort in der richtigen Stellung im Verhältnis zu den Stromschleifen mit Hilfe ortsfester Einspannungsorgane festgehalten wird. Die Erfindung bezweckt, eine selbsttätig und zuverlässig arbeitende Vorrichtung von kurzer Baulänge zu schaffen, die die Wärmebehandlung langgestreckter Werkstücke auch dann zuläßt, wenn der Abstand und die Winkellage der zu erwärmenden Stellen des Werkstückes wechselt. Diese Aufgabe liegt beispielsweise dann vor, wenn Nockenwellen mit wechselnder Nockenzahl und wechselndem Abstand der Nocken gehärtet werden sollen.

Erfindungsgemäß ist die Vorrichtung, die in an sich bekannter Weise geteilte Stromleiter verwendet und bei der das Werkstück in einem bekannten, in seiner Längsrichtung beweglichen Halter befestigt ist, so ausgebildet, daß der Halter einen als Lehre

ausgebildeten Teil enthält, der mit einer der Anzahl der an dem Werkstück zu behandelnden Teile entsprechenden Anzahl Markierungen und mit der Anzahl der zu behandelnden verschiedenartigen Werkstücke entsprechenden Reihen solcher Markierungen versehen ist und daß von diesen Markierungen betätigte Schaltorgane so gesteuert werden, daß ein oder mehrere der genannten Leiter vom Strom nur dann durchflossen werden, wenn das ίο Werkstück sich in einer bestimmten axialen Lage im Verhältnis zu diesen Leitern und gegebenenfalls auch in einer bestimmten Winkelstellung in bezug auf die durch die Achse des Werkstückes gehende Vertikalebene befindet und wenn der Kontaktdruck zwischen den Teilen der Leiter einen bestimmten, durch eine automatisch wirkende Ventilvorrichtung überwachten Wert erreicht hat.

Als stromdurchflossener Leiter werden vorzugsweise bekannte Rohrschleifen verwendet, die auf der Innenseite Löcher zum Durchtritt eines Kühlmittels haben, in der Horizontalebene in zwei Teile geteilt sind und einer dieser Teile mit den Stromleitungen verbunden ist.

Die Verschiebung des Werkstückes derart, daß die verschiedenen Teile nacheinander genau vor die passende Stromschleife gelangen sowie dieDrehung des Werkstückes in die richtige Lage im Verhältnis zu der betreffenden Stromschleife und das Ein- und Ausschalten des Stromes durch die Stromschleife und endlich das Öffnen der Ventile für die Zuführung des Kühlmittels wird durch auf dem Halter angebrachte Organe gesteuert, die die Betätigungskreise in Betrieb setzen, so daß die genannten Arbeitsvorgänge in richtiger Reihenfolge eintreten, wobei auch Zeiteinstellungsorgane vorgesehen sind, die die Dauer der verschiedenen Vorgänge bestimmen.

Die Erfindung wird am besten verständlich unter Hinweis auf die Zeichnungen, in denen Abb. ι eine schematische perspektivische Ansicht der Einrichtung ist,

Abb. 2 eine Einzelheit der Befestigung des Werkstückes in seinem Halter und Abb. 3 und 4 Einzelheiten der Kontakteinrichtung für die Betätigungskreise zeigen;

Abb. 5 zeigt die Stromschleife selbst im Schnitt und

Abb. 6 und 7 Einzelheiten der Stromschleife. In Abb. ι bezeichnet 1 das Werkstück, das in diesem Fall eine Nockenwelle ist. Diese ist zwischen zwei Spitzen 2 und 3 in einem als Wagen ausgebildeten Halter eingespannt, der aus einem Rahmen besteht, der aus zwei Querstücken 6 und 6' gebildet wird, die durch zwei Stangen 8 und 9 zusammengehalten werden und auf vier Rädern 10 auf Schienen 11 gleitet. Von diesen sind nur zwei Räder und eine Schiene in der Zeichnung dargestellt, während die zwei anderen Räder an dem oberen, in der Zeichnung nicht gezeigten Ende der vertikalen Streben 7 angebracht sind. Die letzteren Räder laufen auf einer vertikal oberhalb der Schienen angebrachten, nicht gezeigten Schiene. Um die Einspannung des Werkstückes zwischen den Spitzen zu erleichtern, ist die Spitze 3 (Abb. 2) von einer halbzylindrischen Hülse 5 umgeben, in der die Welle ruht, bevor die Spitze 3 in die Mittelbohrung der Welle eingeschoben wird. In der Hülse 5 ist auch ein Keil 5' angebracht, dessen Aufgabe es ist, in die gewöhnlich am Ende der Welle angebrachte Keilnut zu fallen, wobei man eine Fixierung der Welle im Verhältnis zu einer mit der Spitze 3 verbundenen, in der auf den Stangen 8 und 9 verschiebbaren Brücke 44 gelagerten Teilungsscheibe 4 erhält.

In der Zeichnung ist die Welle gebrochen gezeigt, um nicht die Stromschleifen zu verdecken, die gemäß Annahme drei an der Zahl sind, entsprechend drei verschiedenen Formen der zu härtenden Teile der Welle. Die Stromschleifen sind mit 12, 13 und 14 bezeichnet, wobei ihre Oberteile mit 12', 13' und 14' bezeichnet sind. Die Unterteile bestehen aus zwei elektrisch voneinander isolierten Teilen, die näher aus Abb. 5 hervorgehen, während die Oberteile aus einem ein Stück bildenden Überfall bestehen und mit Organen verbunden sind, die ein Heben und Senken gegenüber den Unterteilen ermöglichen. Diese Organe bestehen aus in Zylindern 15, 16 und 17 beweglichen Kolben, die durch Kolbenstangen mit den Überfällen verbunden sind. Die Aufwärts- und Abwärtsbewegung der Kolben geschieht durch ein Druckmittel, beispielsweise öl, das der Unter- oder Oberseite des Kolbens über ein Steuerventil 18 zugeführt wird, das durch einen Elektromagnet 19 betätigt wird. Die Zuführung und Ableitung des Öls erfolgt durch Leitungen 20 und 21. In der Zuleitung 22 der Oberseite des Kolbens ist ein Kontaktmanometer 23 angeordnet, das die Aufgabe hat, die elektrischen Betätigungsstromkreise zu blockieren, bis der Druck in der Leitung 22 einen so hohen Wert erreicht hat, daß genügender Kontaktdruck zwischen den Ober- und Unterteilen der Stromschleife erhalten wird. Das B etätigungsventil mit einem Magnet und das Kontaktmanometer sind in der Zeichnung nur für einen der Zylinder dargestellt. In Wirklichkeit ist für jeden der Zylinder ein Betätigungsventil mit zugehörigem Betätigungsmagnet vorgesehen. Das Kontaktmanometer kann jedoch für sämtliche Betätigungszylinder gemeinsam sein.

Die drei Schleifen 12, 13 und 14 haben verschiedene Form entsprechend drei verschiedenen Formen der zu härtenden Teile, wobei angenommen ist, daß die Schleifen 12 und 14 rund sind, entsprechend Lagerflächen auf der Welle mit verschiedenen Durchmessern, während die Stromschleife 13 entsprechend den Nocken der Nockenwelle ausgebildet ist. Falls die zu härtenden Teile mehr als drei Formen haben, müssen natürlich mehrere Stromschleifen vorgesehen werden.

Die Stange 9 des Halters für das Werkstück ist mit einer Anzahl Reihen von Löchern 24 versehen, wobei jeder Reihe ein bestimmtes Werkstück entspricht, und der Abstand zwischen den Löchern in jeder Reihe entspricht dem Abstand zwischen den zu härtenden Teilen. Diese Löcher sind so angeordnet, daß sie mit einem Schalter 25 zusammen-

wirken, dessen Sperrklinke 26 in die Löcher 24 fällt und dabei die Kontakte des Schalters 25 schließt. Durch Drehung der Stange 9 kann man den Hebelarm 26 zum Zusammenarbeiten mit der einen oder anderen Lochreihe bringen. Die Drehung der Stange 9 erfolgt mittels einer Stellscheibe 27. In Wirklichkeit entspricht jeder Lochreihe auf der Stange 9 eine gewisse Länge des Werkstückes. Zur Einspannung verschieden langer Werkstücke wird die Brücke 44 auf den Stangen 8 und 9 verschoben, und um die Brücke 44 in den betreffenden Spitzenabstand zu bringen, müssen die Keile 28 auch in die Keilnut 29 in der Brücke 44 passen. Hierdurch wird sichergestellt, daß für ein bestimmtes Werkstück die Stange 9 die richtige Lage einnimmt, so daß die richtige Reihe von Löchern 24 wirksam wird.

Es genügt indessen nicht, daß die Welle in der Längsrichtung mit Hilfe der Löcher 24 fixiert wird, sondern es ist auch erforderlich, daß die Welle in die richtige Lage gedreht wird, damit die Nocken in die richtige Stellung im Verhältnis zu der entsprechenden Stromschleife gelangen. Diese Drehung wird durch die Teilungsscheibe 4 und die Kontakteinrichtung 30 sichergestellt. Diese Einrichtung ist in Abb. 1 als aus zwei von einander getrennten Scheiben bestehend dargestellt. In Wirklichkeit ist die Kontakteinrichtung so ausgeführt, wie in Abb. 3 gezeigt. Sie besteht nämlich aus einer mit der Welle 31 fest verbundenen Scheibe 32, welche auf der von der Welle 1 abgewendeten Seite eine Anzahl Schleifringe 33 besitzt, entsprechend der Anzahl Lochreihen auf der Stange 9. Diese Schleifringe sind mittels durch die Scheibe 32 gehender Bolzen mit Kontaktknöpfen 34 auf der gegen die Teilungsscheibe 4 gewendeten Seite verbunden. Die Kontaktknöpfe 34 werden bei der Drehung der Scheibe 32 in Kontakt mit Kontaktknöpfen 35 gebracht, die auf einer ortsfesten Scheibe 36 angeordnet sind, in der sich ein Loch 37 befindet, durch das die Welle 31 nach vorn zu der Scheibe 32 geht.

Auf den Schleifringen 33 liegt ein Schleifkontakt

38 auf, der auf einer Welle 39 befestigt ist, die mit Hilfe eines Gelenksystems 40 bei Drehung der Stange 9 von dem einen zu dem anderen Schleifring verschoben wird, so daß der Schleifkontakt 38 zum Anliegen auf dem Schleifring 33 kommt, entsprechend einer bestimmten Reihe von Löchern 24. Die Teilungsscheibe 4 ist mit einer Anzahl Nuten 41 versehen, in denen eine Sperrklinke 42 einfallen kann, wobei der Schalter 43 geschlossen wird.

An der Brücke 44 ist durch eine Schiene 46 eine Platte 45 befestigt. Die an dieser Platte befestigten Kontakte 47 sind über Leitungen 48 mit den Kontakten 35 auf der Scheibe 36 verbunden. Die Kontakte 47 sind in Reihen entsprechend den Kontakten 49 auf einer ortsfesten Kontaktplatte 50 angeordnet, wobei die Kontakte 47 durch die Kontaktplatte 45 hindurchgehen und auf der gegen die Platte 50 gewendeten Seite angeordnet sind, so daß sie in Kontakt mit den Kontakten 49 gebracht werden. Diese Anordnung ist im einzelnen in Abb. 4 dargestellt. Die Kontakte 49 stehen durch Leitungen 51 in Verbindung mit den verschiedenen Organen, die betätigt werden sollen und die in der Zeichnung nicht dargestellt sind.

Das Prinzip der Steuerung der Stromkreise ist, daß die für jeden Arbeitsverlauf erforderlichen Stromkreise erst dadurch geschlossen werden sollen, daß für jede Stellung der Welle die Kontakte 47 in Berührung mit den Kontakten 49 Hegen müssen, und gleichzeitig die Kontakte 34 in Berührung mit den Kontakten 35. Um jedoch mechanisch eine richtige Einstellung der Welle zu erhalten, ist es auch nötig, daß die Sperrklinken 26 und 42 in die zugehörigen Löcher 24 bzw. Ausnehmungen 41 einfallen, wodurch eine genaue Festlegung der Schließung der verschiedenen Stromkreise dadurch erreicht wird, daß diese Sperrklinken die Schalter 25 und 43 betätigen, so daß die Stromkreise nicht geschlossen werden, bevor nicht diese Sperrklinken in die entsprechenden Löcher oder Ausnehmungen eingefallen sind.

In der Zeichnung werden in Abb. 5 die Stromschleifen im Schnitt mit Ventilen und Kanälen für das Kühlmittel gezeigt. Der untere Teil der Stromschleife wird durch zwei viertelkreisförmige Teile 60 gebildet, die mit Zuleitungen 62 für den Strom verbunden sind. Diese beiden Zuleitungen und ebenfalls die Teile 60 werden durch isolierte Bolzen 67 zusammengepreßt gehalten und sind von einander durch eine Zwischenlage 68 isoliert. Außerhalb der Teile 60 sind Kanäle 61 vorgesehen, die durch Kanäle 69 in Verbindung mit einem Ventilgehäuse 70 und 70' für die Kühlwasserventile stehen, an die Rohrnippel 71 angeschlossen sind. Der Oberteil der Stromschleife besteht aus einem halbkreisförmigen Teil 72, der so angeordnet ist, daß er genau auf den Unterteil 60 paßt. Außerhalb des Teiles 72 befindet sich ein Flüssigkeitskanal 73, der durch Kanäle 74 und Achsanschlüsse 75 mit dem Ventilgehäuse 70 in Verbindung steht. In dem Ventilgehäuse 70 befinden sich Ventilplatten 76, die normal nach oben gegen Packungen 77 gepreßt gehalten werden, aber die Ventilspindel 78 für diese Ventile erstreckt sich nach oben durch den Oberteil des Ventilgehäuses 70 und wird bei dem Senken des Oberteiles von einem isolierenden Stift 79 betätigt, der in dem Anschluß 75 befestigt ist. Der letztere ist unten schneideförmig ausgebildet und dazu bestimmt, gegen Packungsringe 80 abzudichten. Der Oberteil der Stromschleife ist mittels Bolzen 81 an einem Querstück 82 an einer von der Betätigungseinrichtung nach unten gehenden Betätigungsstange 83 befestigt. Die Einrichtung wirkt so, daß, wenn der Oberteil auf den Unterteil gesenkt wird, die Stifte 79 die Ventilspindel 78 niederdrücken, so daß die Ventilplatte 76 die Packung 77 verläßt, wobei das Kühlwasser von den Anschlüssen 71 durch die Kanäle 69 und 74 nach oben zu den Kanälen 61 und 73 und von hier durch Löcher 63 gegen das Werkstück strömen kann.

Um einen direkten Kontakt zwischen dem Werkstück und der Stromschleife zu verhindern, falls das Werkstück infolge der Erwärmung seine Lage

ändern sollte, ist die Stromschleife auf der Innenseite mit Leisten oder Ansätzen 64 aus wärmebeständigem isolierendem Werkstoff, beispielsweise Quarz, versehen. Diese Leisten können entweder homogen und zwischen den Löchern in der Wand der Stromschleife angeordnet sein oder auch durchbohrt sein, wie in Abb. 5 gezeigt ist, um eine mangelhafte Bespülung durch das Kühlmittel zu verhindern. Falls keine Kühlung erforderlich ist, sind natürlich auch keine Löcher in der Wand der Stromschleife nötig, und es ist dann ausreichend, wie in Abb. 7 gezeigt, die Stromschleife auf der Innenseite mit isolierenden Leisten oder Ansätzen zu versehen.

Dadurch, daß gemäß Abb. 5 die Ventilspindel 78 von einem isolierenden Stift 79 betätigt wird und der Anschluß 7$ auf einer isolierenden Packung anliegt, wird ein Stromdurchgang durch das Ventilgehäuse vermieden, wodurch keine schädliche Wirkung auf das vom Strom in der Schleife erzeugte Feld entsteht.

Claims (6)

1. Patentansprüche:

   I.Vorrichtung zur stellenweisen Oberflächenhärtung oder anderweitigen Wärmebehandlung einer Mehrzahl von verschiedenartig geformten Teilen eines langgestreckten Werkstückes durch örtliche Erwärmung mittels hochfrequenten elektrischen Stromes, der durch um das Werkstück anlegbare, geteilte Leiter geleitet wird, und bei der das Werkstück in einem in seiner Längsrichtung beweglichen Halter befestigt ist. dadurch gekennzeichnet, daß der Halter einen als Lehre ausgebildeten Teil enthält, der mit einer der Anzahl der an dem Werkstück zu behandelnden Teile entsprechenden Anzahl Markierungen und mit der Anzahl der zu behandelnden verschiedenartigen Werkstücke entsprechenden Reihen solcher Markierungen versehen ist, und daß von diesen Markierungen betätigte Schaltorgane so gesteuert werden, daß ein oder mehrere der genannten Leiter vom Strom nur dann durchflossen werden, wenn das Werkstück sich in einer bestimmten axialen Lage im Verhältnis zu diesen Leitern und gegebenenfalls auch in einer bestimmten Winkelstellung in bezug auf die durch die Achse des Werkstücks gehende Vertikalebene befindet und wenn der Kontaktdruck zwischen den Teilen der Leiter einen bestimmten, durch eine automatisch wirkende Ventilvorrichtung überwachten Wert erreicht hat.
2. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei jeder

   der stromdurchflossenen Leiter durch eine auf der Innenseite für den Durchtritt des Abschreckmittels mit Löchern versehene Rohrschleife gebildet wird, die in der Horizontalebene in zwei Teile geteilt ist, und der eine Teil, zweckmäßigerweise der untere, mit Stromzuleitungen verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß der andere Teil an einem Betätigungsorgan befestigt ist, mit dessen Hilfe er gehoben und gesenkt werden kann, und daß bei geschlossener Stromschleife der Heizstrom erst zugeführt wird, wenn der geeignete Kontaktdruck zwisehen den Teilen erreicht ist.
3. 3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß jede Rohrschleife in der Teilungsebene mit zwei am unteren Teil angeordneten Ventilen versehen ist, die so angeordnet sind, daß sie erst öffnen, wenn der obere Teil der Rohrschleife gegen den unteren gepreßt ist, wobei dem Kühlmittel freier Zulauf sowohl zur unteren als auch zur oberen Spulenhälfte der Stromschleife gewährt wird.
4. 4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventile seitlich der Rohrschleife angeordnet und dort mit Dichtungsund Betätigungsorganen aus Isoliermaterial versehen sind, die das Entstehen eines Zweigstromes durch die Rohrschleifen, Ventile und deren Anschlüsse an die Rohrschleifen verhindern.
5. 5. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der verschiebbare Halter durch den das Werkstück verschoben werden kann, automatisch oder von Hand in verschiedene Lagen gebracht werden kann, wobei in jeder Lage eine oder mehrere Rohrschleifen so ausgebildet sind, daß sie automatisch schließen, und daß der Erwärmungsverlauf: Erwärmung und eine Ausgleichung, Kühlung und Rückführung der Schleifenhälfte oder der Schleifenhälften zur ursprünglichen Lage, automatisch durchgeführt wird.
6. 6. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß Organe vorgesehen sind, die in einem bestimmten Augenblick und gegebenenfalls mit einer gewissen Zeitverzögerung das Abschreckmittel den Rohrschleifen zuführen.

   In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 698534, 717536; schweizerische Patentschriften Nr. 229781,

   230757;

   Werbeblatt: »Doppel - Duro - Tocco - Härtung«, Deutsche Edelstahlwerke, 1940;

   Deutsche Patentanmeldungen: D 1688 VI /18 c (Patent Nr. 932860), D i673VIIId/2ih (Patent Nr. 910 462).

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

   1 609 872 4.57