DE968139C - Anordnung zum gleichzeitigen induktiven Haerten eines Werkstueckes an zwei Stellen - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung zum gleichzeitigen induktiven Härten eines Werkstückes an zwei Stellen unter Verwendung zweier parallel oder hintereinander geschalteter Glühübertrager, von denen der eine hinsichtlich der Kopplung zwischen Primär- und Sekundärwicklung veränderbar ist.

Bei der Verwendung von zwei Glühübertragern, die über je einen Heizleiter auf verschiedene Stellen des gleichen Werkstückes wirken, ist es sehr schwierig, an beiden Stellen dieselbe Temperatur zu erzielen, da es einerseits nicht ohne weiteres möglich ist, beide Heizleiter genau im gleichen Abstand über das Werkstück zu führen, und andererseits Unterschiede in den Oberflächen der zu härtenden Stellen auch bei gleichem Heizleiterabstand eine unterschiedliche Aufheizung zur Folge haben.

Es ist bereits eine Einrichtung zum gleichzeitigen induktiven Erhitzen eines Werkstückes an mehreren Stellen bekannt, bei der durch Verändern der Kopplung zwischen dem Ausgangskreis des Senders und den einzelnen Heizleitern eine für alle Heizleiter gleiche Leistungsabgabe erzielt werden soll. Die Änderung des Kopplungsgrades wird hierbei mittels einer Differenzspannung bewirkt, die

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durch Vergleich der an den Heizleitern auftretenden Spannungsabfälile, deren Quadrat der jeweils abgegebenen Leistung proportional ist, gewonnen wird.

Bei der vorbekannten Einrichtung erfolgt also eine Regelung auf gleiche Spannungen an den Heizleitern. Damit ist aber keineswegs sichergestellt, daß auch die Temperaturen der zu härtenden Stellen gleich sind. Dies sei an Hand der nachstehenden Überlegung näher erläutert. Es sei angenommen, daß zwei Heizleiter vorgesehen sind, die in genau gleichen Abständen von den zu härtenden Stellen des Werkstückes angeordnet sind. Dessen Rückwirkungen auf die beiden durch die vorbekannte Regeleinrichtung auf denselben Spannungswert, d. h. auf gleiche Leistungsabgabe, eingestellten Heizleiter sind demnach gleich. Weisen nun die beiden zu härtenden Stellen hinsichtlich ihrer Oberflächenbeschaffenheit Unterschiede auf, so werden sie sich trotz zunächst gleicher Leistungszufuhr unterschiedlich erwärmen. Eine Rückwirkung dieser unterschiedlichen Erwärmung auf die Spannungen an den Heizleitern tritt erfahrungsgemäß erst nach einiger Zeit auf. Da aber die Gesamtaufheizzeit bis zum Erreichen des Curie-Punktes nur etwa 0,08 bis 0,1 Sekunden beträgt, ist die vom Augenblick des Auftretens der Spannungsänderungen an den Heizleitern bis zum Erreichen des Curie-Punktes verbleibende Zeit zu gering, um durch die einsetzende Regelung die Erwärmungsunterschiede ausgleichen zu können. Ist jedoch an der stärker erwärmten Stelle der Curie-Punkt erreicht, so sinkt hier die Permeabilität des Werkstückes fast augenblicklich auf den Wert μ =· ι. Dadurch wird dem zugehörigen Heizleiter eine losere Kopplung vorgetäuscht, so daß durch die Regelungseinrichtung ein dichteres Heranführen des Heizleiters an das Werkstück bewirkt wird, wodurch aber dessen zu starke Auifheizung nur noch vergrößert wird. Gerade diese Umkehrung der Regelwirkung nach Erreichen des Curie-Punktes, die eine Vergrößerung und keine Verringerung der Regelabweichung zur Folge hat, zeigt die Unbrauchbarkeit der vorbekannten Einrichtung, insbesondere für die in der Praxis sehr häufigen Fälle, in denen nach dem Vorschubverfahren gehärtet wird. Mithin ist die vorbekannte Einrichtung nicht geeignet, in jedem Falle eine Temperaturgleichheit der zu härtenden Stellen des Werkstückes herbeizuführen; die Übereinstimmung der Temperaturen dieser Stellen ist aber Voraussetzung für die Erzielung einer gleichmäßigen Härtung des Werkstückes.

Die Nachteile der vorbekannten Einrichtung werden bei der Anordnung gemäß der Erfindung dadurch vermieden, daß die Regelung des Grades der Ankopplung der Heizleiter an den Glühsender nicht auf gleiche Spannungen an den Heizleitern, sondern auf gleiche Temperaturen an den zu härtenden Werkstückstellen erfolgt.

Gegenstand der Erfindung ist demnach eine Anordnung zum gleichzeitigen induktiven Härten eines Werkstückes an zwei Stellen unter Verwendung zweier parallel oder hintereinander geschalteter Glüibühertrager, von diene« der eine hinsiehtlieh der Kopplung zwischen Primär- und Sekundärwicklung selbsttätig veränderbar ist, die gekennzeichnet ist durch eine Regeleinrichtung mit der Ungleichheit der Temperaturen der beiden Werkstückstellen als Regelgröße.

Zur Ermittlung der Temperaturen der zu härtenden Stellen des Werkstückes während des Aufheizvorganges können beispielsweise Photozellen vorgesehen sein. Es ist aber auch möglich, statt dessen Thermoelemente zu verwenden. Die von den Photozellen bzw. Thermoelementen abgegebenen Ströme, die ein Maß für die Temperaturen an den erhitzten. Werkstüaksteilllen sind, werden in der Regeleinrichtung miteinander verglichen, und ihre Differenz bewirkt das Verstellen des veränderbaren Glühübertragers im Sinne der Erzielung einer Temperaturgleichheit.

Die erfindungsgemäße Anordnung ist in ihrer Arbeitsweise von Veränderungen des Werkstückes, die als Folge einer Temperaturerhöhung eintreten (Anwachsen des Widerstandes, Absinken der Permeabilität usw.) völlig unabhängig. Sie arbeitet daher auch dann zuverlässig, wenn der Curie-Punkt bereits überschritten ist.

Die Zeichnung veranschaulicht ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes. Das zu härtende Werkstück · ist mit 10 bezeichnet, die Heizleiter der beiden Glühübertrager 11 und 12 mit 13 und 14. Die gestrichelt dargestellte Primärspule 15 des Übertragers 11 ist auf einem doppelarmigen Hebel 16 angeordnet, der auf der der Primärspule 15 entgegengesetzten Seite mit Eisenkernen 17 und 18 versehen ist, die in die Wicklungen 19 und 20 eintauchen. Diese Wicklungen werden von den Ausgängen der Verstärker 23 und 24 gespeist, die ihrerseits von den Photozellen 21 und 22 gesteuert werden. Die Photozellen sind mit ihrer Optik auf die Stellen des Werkstückes 10 gerichtet, die von den Heizleitern 13 und 14 erhitzt werden.

Wenn die erhitzten Stellen die gleiche Farbe, also die gleiche Temperatur haben, sind die von den Photozellen 21 und 22 gesteuerten Ausgangsströme der Verstärker 23 und 24 einander gleich, so· daß der Waagebalken 16 in Ruhe bleibt. Bei Temperatürunterschieden sind die Photozellenströme verschieden und damit auch die von den Verstärkern 23 und 24 gelieferten Ströme. Der Waagebalken 16 und mit ihm die Sekundärspule 15 werden dadurch so lange verschoben, bis wieder Gleichgewicht in den Photozellenkreisen herrscht, d. h., bis die von den Heizleitern 13 und 14 erhitzten Stellen des Werkstückes 10 gleiche Temperaturen aufweisen.

Statt der dargestellten Photozellensteuerung kann, wie bereits erwähnt, auch eine Thermoelementsteuerung Anwendung finden, was den Vorteil hat, daß die Regelung schon bei niedrigen Temperaturen einsetzt. Widerstände im Stromkreis der Photozellen bzw. Thermoelemente gestatten die ;enaue Einregelung. Als Photozellen lassen sich die mechanisch wenig anfälligen Kadmium-Sulfid-

Widerstände, die einen verhältnismäßig guten Wirkungsgrad haben, für diesen Zweck besonders gut verwenden.

Es sei noch bemerkt, daß in sinngemäßer Ab-Wandlung der Anordnung gemäß der Erfindung auch mehr als zwei Stellen gleichzeitig gehärtet werden können.

Claims (1)

1. PATENTANSPRÜCHE:
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   1. Anordnung zum gleichzeitigen induktiven Härten eines Werkstückes an zwei Stellen unter Verwendung zweier parallel oder hintereinander geschalteter Glühübertrager, von denen der eine hinsichtlich der Kopplung zwischen Primär- und Sekundärwicklung selbsttätig veränderbar ist, gekennzeichnet durch eine Regeleinrichtung mit der Ungleichheit der Temperaturen der beiden Werkstückstellen als Regelgröße.

   2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Ermittlung der Temperaturen während des Aufheizvorganges der zu härtenden Stellen des Werkstückes Photozellen vorgesehen sind und daß das Verstellen des veränderbaren Glühübertragers durch die Differenz der Photozellenströme, gegebenenfalls nach vorheriger Verstärkung, bewirkt wird.

   3. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Photozellen Kadmium-Sulfid-Widerstände dienen.

   4. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Ermittlung der Temperaturen während des Aufheizvorganges der zu härtenden Stellen des Werkstückes Thermoelemente vorgesehen sind und daß das Verstellen des veränderbaren Glühübertragers durch die Differenz der Thermoelernentströme, gegebenenfalls nach vorheriger Verstärkung, bewirkt wird.

   5. Anordnung nach Anspruch 2, 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein zweiarmiger Hebel vorgesehen ist, dessen einer Hebelarm mit dem verstellbaren Teil des veränderbaren Glühübertragers verbunden ist und dessen anderer Hebelarm zwei einander gegenüberliegende Eisenkerne aufweist, die je durch eine von dem Strom einer Photozelle bzw. eines Thermoelementes durchflossene Wicklung beeinflußt werden.

   In Betracht gezogene Druckschriften:
   Deutsche Patentschriften Nr. 328 032, 839 398,

   529. 541 301;

   deutsches Gebrauchsimuister Nr. 1 502 679; USA.-Patentschriften Nr. 2008793, 2329188; britische Patentschriften Nr. 485 651, 643 554; Buch von Wologdin 139; dt. Übersetzung,

   s. 139;

   Kunststoff-Taschenbuch, 8. Auflage, 1950,

   Abs. 66;

   Zeitschrift: »Kunststoffe«, 1949, S. 140.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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