DE969850C

DE969850C - Device for inductive surface hardening

Info

Publication number: DE969850C
Application number: DEW4054D
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Arthur Schmidt
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1944-07-14
Filing date: 1944-07-14
Publication date: 1958-07-24

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum induktiven Oberflächenhärten, deren Induktor über einen Transformator von einem Hochfrequenzgenerator gespeist wird, mit flüssigkeitsgekühlten Stromleitungen und Kühl- bzw. Abschreckmittelleitungen.The invention relates to a device for inductive surface hardening, whose inductor has a transformer is fed by a high frequency generator, with liquid-cooled power lines and coolant or quenchant lines.

In dem Bestreben, die induktive Oberflächenhärtevorrichtung vielseitig auszunutzen, hat man den Induktor auswechselbar, z. B. durch lösbare Flansche, mit dem Sekundärteil des Transformators verbunden. Hierdurch ist zwar die Möglichkeit geschaffen, die Härtevorrichtung auf - ein anderes Werkstück umzustellen. Jedoch hat sich gezeigt, daß diese Lösung für eine ganze Anzahl von Betriebsfällen unzureichend ist. So kann es beispielsweise vorkommen, daß statt eines ringförmig gestalteten Einwindungsinduktors ein U-förmig gestalteter Induktor benötigt wird. Die Anschlüsse sind jedoch bei der ersten Ausführung um 90 ° gegenüber der zweiten versetzt, so daß ein Austausch der Heizleiter nicht ohne weiteres möglich ist. Ferner gibt es Betriebsfälle, bei denen am Heizgerät neben dem Induktor noch Hilfseinrichtungen vorgesehen sind, die beim Härtevorgang in Berührung mit dem Werkstück treten und den Induktor in eine bestimmte Lage zum Werkstück ausrichten. Ein praktisches Beispiel hierfür ist eine Induktionshärtevorrichtung für Zahnräder, bei der der Induktor durch einen am Transformator befestigten Richtfinger genau zu den Zahnflanken ausgerichtet wird. Dieser Richtfinger ist zu dem Induktor sehr genau eingestellt, und es bedarf einer verhältnismäßig umständlichen Einrichtearbeit sowie Probehärtungen, um diese genaue Einstellung zu er-In an effort to make versatile use of the inductive surface hardening device, one has the inductor exchangeable, e.g. B. by detachable flanges, connected to the secondary part of the transformer. This makes it possible to use the hardening device on a different workpiece to move. However, it has been shown that this solution is inadequate for a number of operational cases is. So it can happen, for example, that instead of a ring-shaped single-turn inductor a U-shaped inductor is required. However, the connections are in the first version offset by 90 ° with respect to the second, so that an exchange of the heating conductors is not easy is possible. There are also cases of operation in which the heater has auxiliary equipment in addition to the inductor are provided that come into contact with the workpiece during the hardening process and the Align the inductor in a certain position to the workpiece. A practical example of this is a Induction hardening device for gears, in which the inductor is attached to the transformer by means of a Straightening finger is precisely aligned with the tooth flanks. This pointing finger is to the inductor set very precisely, and it requires a relatively cumbersome set-up work as well Test hardening in order to obtain this exact setting

reichen. Soll nun die Zahnradhärtevorrichtung für das Härten eines Zahnrades mit anderem Modul umgestellt werden, so müßte nach dem bekannten Vorschlag der zuvor benutzte Induktor entfernt und ein neuer Induktor eingesetzt werden. Dabei ginge aber die genaue Einstellung des Führungszahnes zu dem alten Induktor verloren,' und es wäre ein erneutes Einrichten für den neuen Induktor erforderlich. are sufficient. Should now the gear hardening device for the hardening of a gear with another module changed the previously used inductor would have to be removed and replaced according to the known proposal new inductor can be used. In doing so, however, the exact setting of the guide tooth would be necessary lost the old inductor 'and re-setup would be required for the new inductor.

ίο DieErfindung hat die Aufgabe, eine Befestigungsmöglichkeit für den Induktor zu schaffen, die sowohl ein leichtes Anpassen des Induktors an verschiedene Werkstücklagen bzw. verschiedene Lagen der Härteflächen ermöglicht als auch ein leichtes Auswechseln und Anpassen der einzelnen zu verwendenden Induktoren sicherstellt.ίο The invention has the task of creating a mounting option for the inductor that both easy adaptation of the inductor to different workpiece positions or different positions of the Hardness surfaces also allow easy replacement and adaptation of the individual to be used Ensures inductors.

Auch bei der Vorrichtung zum induktiven Oberflächenhärten nach der Erfindung wird der Induktor über einen Transformator von einem Hochfrequenzgenerator gespeist, wobei zur Verbindung zwischen Stromquelle und Kühlmittelquelle flüssigkeitgekühlte Stromleitungen und Kühl- bzw. Abschreckmittelleitungen vorgesehen sind. Erfindungsgemäß sind jedoch Transformator und Induktor, gegeneinander ausgerichtet, zu einer auswechselbaren Baueinheit zusammengesetzt, die mittels Schraubsteckverbindungen über einen Zwischensockel auf dem allachsig verstellbaren Härtemaschinensockel befestigt ist. Die Baueinheit aus Induktor und Transformator kann also in allen Raumachsen verstellt werden, so daß die im vorhergehenden beschriebenen Härteaufgaben ohne schwierige Umstellarbeiten der gesamten Härtemaschinen- gelöst werden können. Um das Einstellen des Induktors zu erleichtern, ist es vorteilhaft, an der aus Transformator und Induktor gebildeten Baueinheit einen festen Richtfinger vorzusehen. Vorzugsweise sind an dem Zwischensockel steckkegelförmige Anschlußstücke für den Anschluß der Leitungen an dem Sockel der Härtevorrichtung vorgesehen.Also in the device for inductive surface hardening according to the invention, the inductor fed via a transformer from a high frequency generator, with the connection between Power source and coolant source Liquid-cooled power lines and coolant or quenchant lines are provided. According to the invention, however, the transformer and inductor are mutually exclusive aligned, assembled into an interchangeable unit, which by means of screw connectors Attached to the multi-axis adjustable hardening machine base via an intermediate base is. The assembly of inductor and transformer can therefore be adjusted in all spatial axes be, so that the hardness tasks described above without difficult conversion work of the entire hardening machine can be solved. To make it easier to adjust the inductor It is advantageous to have a fixed alignment finger on the structural unit formed from the transformer and inductor to be provided. Preferably, plug-cone-shaped connecting pieces for the Connection of the lines provided on the base of the hardening device.

Durch die erfindungsgemäße Gestaltung der induktiven Oberfiächenhärtevorrichtung ist mit wenigen Handgriffen eine rasche Umstellung der Anlage auf eine andere Härteaufgabe möglich. Die Störanfälligkeit der Härteanlage ist herabgesetzt und dadurch die Entsendung hochwertiger Fachkräfte von Seiten des Maschinenherstellers unnötig bzw. auf ein Geringstmaß beschränkt. Ein Verwechseln der Anschlußleitungen ist ebenfalls unmöglich gemacht, so daß die Umstellung der Anlage ohne weiteres von ungelernten Arbeitskräften vorgenommen werden kann. Die Übersicht auf die Arbeitsstelle ist durch Fortfall des früher unvermeidlichen Leitungsgewirres verbessert. Das erfindungsgemäße Gerät gestattet auch, daß Kühl- bzw. Abschreckmittelleitungen, die nur in gewissen Fällen benötigt werden, ohne weiteres durch Blindkanäle, die in dem Verbindungsstück vorgesehen sind, überbrückt werden. Auch ist der Anschluß der Baueinheit jeweils völlig unabhängig von der Gestalt des verwendeten Induktors.The inventive design of the inductive surface hardening device is with few A quick changeover of the system to a different hardening task is possible. The susceptibility to failure the hardening plant is reduced and thus the dispatch of high-quality skilled workers on the part of the machine manufacturer unnecessary or limited to a minimum. A mix-up the connection lines is also made impossible, so that the conversion of the system without further ado can be done by unskilled labor. The overview of the job is improved by eliminating the previously unavoidable tangle of lines. The device according to the invention also allows coolant or quenchant lines, which are only required in certain cases, easily bridged by blind channels which are provided in the connecting piece will. The connection of the structural unit is also in each case completely independent of the shape of the inductor used.

In der Zeichnung ist der Gegenstand der Erfindung beispielsweise veranschaulicht.In the drawing, the subject matter of the invention is illustrated by way of example.

Fig. ι zeigt die induktive Oberfiächenhärtevorrichtung in Seitenansicht; Fig. 2 ist eine Draufsicht nach Fig. 1;Fig. 1 shows the inductive surface hardening device in side view; Figure 2 is a top plan view of Figure 1;

Fig. 3 ist eine andere Seitenansicht.Fig. 3 is another side view.

Die dargestellte induktive Oberfiächenhärtevorrichtung ist zum Härten von Zahnrädern im Einzelzahnlückenverfahren bestimmt. Der Induktor 1, der einen Massekerna hat, ist als U-förmig gebogener Heizleiter gestaltet, der an dem Sekundärteil 3 des Transformators angeschlossen ist. Der Transformator ist ein solcher mit Eisenkern, kann jedoch auch ein Transformator mit Luftspule sein. Der Sekundärteil 3 des Transformators ist ein blockförmiger Körper aus Kupfer. Er nimmt in einer Querbohrung die Primärspule 4 auf, deren Zuleitung mit \a und deren Ableitung mit 4b bezeichnet ist. Die Primärspule ist um eine Hülse 5 aus Isolierstoff gewickelt, die den Eisenkern enthält. Die Primärspule ist gegenüber dem Sekundärteil isoliert. Der Sekundärteils ist ^auf einem Zwischensockel 6 aus Isolierstoff befestigt. An dem Sekundärteil 3 befindet sich oberhalb des Induktors eine Brause 7, die auf die der Heizstelle benachbarten Zahnlücken gerichtet ist, und unterhalb des Induktors eine Brause 8, die in die beheizte Zahnlücke gerichtet und als eigentliche Abschreckbrause anzusehen ist. An dem Teil 3 ist seitlich neben dem Induktor ein Richtfinger 9 angeordnet und durch eine isolierende Schicht 10 von dem Teil 3 getrennt. Die bisher beschriebenen Teile bilden eine Baueinheit, die mit Schrauben 11 oder einer anderen Befestigungseinrichtung, z. B. einem Schnellanschluß, mit einem Sockel 12 der Härtemaschine gekuppelt werden. Zweckmäßig sind dabei Paßstifte vorgesehen, die ein sicheres Zusammenpassen der Teile 6, 12 gewährleisten. Der Sockel 12 besteht aus Isolierstoff und ist auf einer Drehplatte 13 befestigt. Diese ist nach einer Skala 14 dreheinstellbar, um den Induktor 1 entsprechend der Neigung der Werkstückzähne einstellen zu können. Die Drehplatte 13 ist an einem mittels der Stelleinrichtung 15 senkrecht zur Zeichenebene (Fig. 1) einstellbaren Schieber 16 angeordnet. Der Schieber 16 ist auf einem Schwenkteil 17 geführt, das um die Achse 18 schwenkbar ist. Die Achse 18 befindet sich an einem Halter 19, der quer zur Achse des zu härtenden Werkstückes und zur Verstellrichtung (15) einstellbar ist. Die Bewegung um die Achse 18 ist durch nicht dargestellte Anschläge begrenzt, die mit dem Arm 20 zusammenwirken. Beim Einführen des Induktors gelangt der Richtfinger 9 mit der Zahnflanke einer der zu härtenden Flanke benachbarten Zahnlücke in Eingriff und verschwenkt das Heiz- "5 gerät um die Achse 18, so daß beim Härten der Induktor ι genau zu den Zahnflanken des Werkstückes seitlich ausgerichtet wird. Der Richtfinger 9 ist einmalig beim Zusammenbau des Gerätes genau zum Induktor 1 einzustellen.The inductive surface hardening device shown is intended for hardening gears using the single-tooth gap method. The inductor 1, which has a ground core, is designed as a U-shaped bent heating conductor which is connected to the secondary part 3 of the transformer. The transformer is one with an iron core, but it can also be an air-core transformer. The secondary part 3 of the transformer is a block-shaped body made of copper. It takes up the primary coil 4 in a transverse bore, the supply line of which is denoted by \ a and the discharge of which is denoted by 4b. The primary coil is wound around a sleeve 5 made of insulating material which contains the iron core. The primary coil is isolated from the secondary part. The secondary part is ^o f an intermediate base 6 made of insulating material secured. On the secondary part 3 there is a shower 7 above the inductor, which is directed at the tooth gaps adjacent to the heating point, and below the inductor a shower 8 which is directed into the heated tooth gap and is to be regarded as the actual quenching shower. An alignment finger 9 is arranged on the side of the part 3 next to the inductor and is separated from the part 3 by an insulating layer 10. The parts described so far form a structural unit that is fastened with screws 11 or other fastening means, e.g. B. a quick connector to be coupled to a base 12 of the hardening machine. Alignment pins are expediently provided, which ensure that the parts 6, 12 fit together securely. The base 12 is made of insulating material and is fastened on a rotary plate 13. This can be rotated according to a scale 14 in order to be able to adjust the inductor 1 according to the inclination of the workpiece teeth. The rotary plate 13 is arranged on a slide 16 which can be adjusted perpendicular to the plane of the drawing (FIG. 1) by means of the setting device 15. The slide 16 is guided on a pivoting part 17 which can be pivoted about the axis 18. The axis 18 is located on a holder 19 which can be adjusted transversely to the axis of the workpiece to be hardened and to the direction of adjustment (15). The movement about the axis 18 is limited by stops, not shown, which interact with the arm 20. When the inductor is inserted, the alignment finger 9 engages the tooth flank of a tooth gap adjacent to the flank to be hardened and pivots the heating device about the axis 18 so that the inductor is aligned laterally with the tooth flanks of the workpiece during hardening. The alignment finger 9 must be set precisely to the inductor 1 once when assembling the device.

Die Sockelplatte 12 enthält einen Anschluß 21 für das Kühl- bzw. Abschreckmittel, der sich in den Kanal 22, 23 fortsetzt. Der Kanal 23 geht in den Kanal 24 in dem Zwischensockel 6 bzw. in dem Sekundärteil 3 des Transformators über. Um einen gut ^ia5 abgedichteten Anschluß zu erhalten, ist in denThe base plate 12 contains a connection 21 for the cooling or quenching agent, which continues into the channel 22, 23. The channel 23 merges into the channel 24 in the intermediate base 6 or in the secondary part 3 of the transformer. To get a good ^ia 5 sealed connection is in the

Zwischensockel 6 eine Flanschhülse 25 eingelassen, gegen deren Flansch sich eine im Teil 12 eingelassene elastische Dichtungsscheibe 26 preßt, wenn die Baueinheit mittels der Schrauben 11 am Sockel 12 befestigt wird. Der Kanal 24 führt über eine Drosselschraube 27 zur Abschreckbrause 8. Ein Kanal 28 führt vom Kanal 24 zu einem oberen Kanal 29 über eine Drosselschraube 30 zur Brause 7. Andererseits zweigt vor der Drosselschraube 27 ein Abzweigkanal 31 ab, der die Kühlflüssigkeit durch den Induktor ι und einen Kanal 32 zu einem parallel zum Kanal 29 verlaufenden Kanal 33 leitet und von da über das Rohr 34 in das Gehäuse 5 für den Transformatorkern. Die Kühlflüssigkeit fließt dann vom Gehäuse 5 aus dem Stutzen 35 frei ab.Intermediate base 6 has a flange sleeve 25 embedded, against the flange of which one is embedded in part 12 elastic sealing washer 26 presses when the structural unit is fastened to the base 12 by means of the screws 11 will. The channel 24 leads via a throttle screw 27 to the quenching shower 8. A channel 28 leads from the channel 24 to an upper channel 29 via a throttle screw 30 to the shower 7 A branch channel 31 branches off in front of the throttle screw 27, which carries the cooling liquid through the inductor ι and a channel 32 leads to a channel 33 running parallel to the channel 29 and from there via the tube 34 into the housing 5 for the transformer core. The coolant then flows from the Housing 5 from the socket 35 free.

Der Sockel 12 trägt seitlich zwei übereinanderliegende elektrische Leitungsanschlüsse 36, die jeweils in einem Steckkegel 37 befestigt sind (s. Fig. 2). Die Steckkegel 37 sind in den Sockel 12 eingelassen, so daß sie aus der Anlagefläche mit dem Verbindungsstück 6 der Baueinheit herausragen. Die Steckkegel 37 sind in geringen Grenzen in Richtung ihrer Achse beweglich und stützen sich über eine elastische Widerlagscheibe 38 in ihrem Lager im Sockel 12 ab.The base 12 carries two electrical line connections 36 lying one above the other, which are each fastened in a plug-in cone 37 (see FIG. 2). The plug cones 37 are embedded in the base 12 so that they protrude from the contact surface with the connecting piece 6 of the structural unit. The plug cones 37 can be moved within small limits in the direction of their axis and are supported by an elastic abutment disk 38 in their bearing in the base 12.

In dem Verbindungsstück 6 sind die Gegenstücke 39 für die Steckkegel 37 befestigt. Der obere Steckkegelanschluß setzt sich in die Zuleitung 4 a der Primärspule des Transformators fort, während an den unteren Steckkegelanschluß die Ableitung 4 b der Primärspule angeschlossen ist (s. Fig. 3). Die stromführenden Leitungen 36 und die ihre Fortsetzung bildenden Teile sind hohl und werden von einer Kühlflüssigkeit durchströmt. Beim Aufbringen der Baueinheit 1 bis 6 wird durch die Steckkegelverbindung 37, 39 eine gut stromleitende und doch flüssigkeitsdichte Verbindung erreicht. Durch Lösen der Schrauben 11 kann die Baueinheit 1 bis 6, die z. B. zum Härten von Zahnrädern Modul 4 eingerichtet ist, abgenommen und eine andere Baueinheit, z. B. zum Härten von Zahnrädern Modul 6, aufgesetzt werden. Die beschriebene Steckverbindung 37, kann auch zur Verbindung der Flüssigkeitskanäle 23, 24 an Stelle der Teile 25, 26 verwendet werden.In the connecting piece 6, the counterparts 39 for the plug cone 37 are attached. The upper plug cone connection continues into the supply line 4 a of the primary coil of the transformer, while the outlet 4 b of the primary coil is connected to the lower plug cone connection (see FIG. 3). The current-carrying lines 36 and the parts forming their continuation are hollow and a cooling liquid flows through them. When the structural unit 1 to 6 is applied, the plug-in cone connection 37, 39 achieves a connection that conducts electricity well and yet is impermeable to liquids. By loosening the screws 11, the assembly 1 to 6, the z. B. is set up for hardening gears module 4, removed and another structural unit, z. B. for hardening gears module 6, are placed. The plug connection 37 described can also be used to connect the fluid channels 23, 24 instead of the parts 25, 26.

Claims

Patent claims:

1. Device for inductive surface hardening, its inductor via a transformer fed by an electrical high-frequency generator, with liquid-cooled Power lines and cooling or quenching agent lines, characterized in that transformer and inductor, aligned with one another, are assembled to form an interchangeable unit, by means of screw connections via an intermediate base (6) on the all-axis adjustable hardening machine base (12) is attached.

2. Device according to claim 1, characterized in that that a guide tooth is attached to the structural unit formed by the transformer and inductor.

3. Apparatus according to claim 1 and 2, characterized in that the intermediate base is provided with plug-cone-shaped connection pieces for the lines.

Considered publications:
German Patent Nos. 698 534, 733 364, 749978, 902065.

1 sheet of drawings