EP3173158A1

EP3173158A1 - Vibrating ram to cold-harden the surface of a working piece

Info

Publication number: EP3173158A1
Application number: EP15196418.6A
Authority: EP
Inventors: Joachim Hug; Sven Henze
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2015-11-26
Filing date: 2015-11-26
Publication date: 2017-05-31

Abstract

Die Erfindung betriff eine Schlagverfestigungseinrichtung (1), mittels welcher eine Kaltverfestigung einer Oberfläche (31) eines Werkstücks (6) herbeigeführt werden soll. In der Schlagverfestigungseinrichtung (1) findet ein Schwingungssystem (22) Einsatz, welches mittels eines Schwingungserregers, insbesondere eines Unwuchterregers (23), angetrieben wird. Erfindungsgemäß ist ein Schwingungskörper (12) des Schwingungssystems (22) mit einem Stößel (26) antriebsfest verbunden, der an der Oberfläche (31) des Werkstücks (6) die Schlagverfestigung herbeiführt.The invention relates to a impact hardening device (1), by means of which a work hardening of a surface (31) of a workpiece (6) is to be brought about. In the impact hardening device (1), a vibration system (22) is used, which is driven by means of a vibration exciter, in particular an unbalance exciter (23). According to the invention, a vibration body (12) of the vibration system (22) is fixedly connected to a plunger (26), which brings about impact hardening on the surface (31) of the workpiece (6).

Description

TECHNISCHES GEBIET DER ERFINDUNGTECHNICAL FIELD OF THE INVENTION

Die Erfindung betrifft eine Schlagverfestigungseinrichtung, welche für die Herbeiführung einer Kaltverfestigung einer Oberfläche eines Werkstücks eingesetzt werden kann.The invention relates to a impact hardening device which can be used to effect work hardening of a surface of a workpiece.

STAND DER TECHNIKSTATE OF THE ART

Bekannt ist, eine Kaltverformung einer Oberfläche durch ein Rollieren, Kugelwalzen oder Prägepolieren herbeizuführen (vgl. IPC-Klassen C21 D 007/04, C21 D 007/06 und C21 D 007/08).It is known to cause a cold deformation of a surface by rolling, ball rolling or buffing (see IPC classes C21 D 007/04, C21 D 007/06 and C21 D 007/08).

Die Druckschrift DE 29 08 933 A1 offenbart eine Schlagverfestigungseinrichtung, mittels welcher gleichzeitig eine Kaltverfestigung der Oberflächen mehrerer Kugeln herbeigeführt werden kann, um die Kugeln mit der erforderlichen Festigkeit für deren Einsatz als Wälzlagerkugeln auszustatten. Diese bekannte Schlagverfestigungseinrichtung verfügt über eine feste Grundplatte, deren ebene Oberfläche geringfügig gegenüber der Horizontalen geneigt ist, so dass hierauf angeordnete Wälzlagerkugeln grundsätzlich entlang dieser Oberfläche rollen. Von der Grundplatte erstrecken sich zwei Führungssäulen vertikal nach oben, an welchen die Schlagplatte über Federn aufgehängt ist. Die Schlagplatte ist dabei durch die Führungssäulen so geführt, dass eine Unterseite der Schlagplatte unabhängig von der vertikalen Bewegung der Schlagplatte immer parallel zur Oberfläche der Grundplatte orientiert ist. An der Schlagplatte sind zwei gegenläufig angetriebene Unwuchtmassen gelagert. Ein Schwingungssystem ist hier mit der Schlagplatte und den Federn, an welchen die Schlagplatte an den Führungssäulen aufgehängt ist, gebildet. Durch die Anregung dieses Schwingungssystems mittels eines Schwingungserregers, welcher mit den Unwuchtmassen gebildet ist, kann das Schwingungssystem in Schwingungen versetzt werden. Hierbei löst sich in einer Freiflugphase der Schlagplatte die Unterseite der Schlagplatte von den Kugeln, so dass diese während der Freiflugphase einen kleinen Weg entlang der geneigten Oberfläche der Grundplatte rollen können. Am Ende der Freiflugphase schlägt die Unterseite der Schlagplatte auf die Oberseite der Kugeln auf. Der hierdurch ausgeübte Schlag führt zu einer gleichzeitigen Kaltverfestigung der Kugeln einerseits im Kontaktbereich der Kugeln mit der Oberfläche der Grundplatte und andererseits im Kontaktbereich der Kugeln mit der Unterseite der Schlagplatte.The publication DE 29 08 933 A1 discloses a striking hardening device by means of which simultaneously a work hardening of the surfaces of several balls can be brought about to equip the balls with the required strength for their use as rolling bearing balls. This known Schlagverfestigungseinrichtung has a solid base plate whose flat surface is slightly inclined relative to the horizontal, so that arranged thereon rolling bearing balls basically roll along this surface. From the base plate, two guide columns extend vertically upwards, on which the striking plate is suspended by springs. The impact plate is guided by the guide columns so that an underside of the impact plate is always oriented parallel to the surface of the base plate regardless of the vertical movement of the impact plate. On the impact plate two counter-driven unbalanced masses are stored. A vibration system is formed here with the striking plate and the springs on which the striking plate is suspended from the guide columns. By stimulating this vibration system by means of a vibration exciter, which is formed with the imbalance masses, the vibration system can be set in vibration. This dissolves in a free-flying phase of the striking plate the underside of the impact plate from the balls so that they can roll a small path along the inclined surface of the base during the free-flying phase. At the end of the free-flight phase, the underside of the impact plate strikes the top of the balls. The impact thereby exerted leads to a simultaneous strain hardening of the balls on the one hand in the contact area of the balls with the surface of the base plate and on the other hand in the contact area of the balls with the underside of the striking plate.

AUFGABE DER ERFINDUNGOBJECT OF THE INVENTION

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schlagverfestigungseinrichtung vorzuschlagen, welche insbesondere hinsichtlich

der Gestaltung der Kontaktfläche zwischen einem Schlagkörper und dem Werkstück,
der Handhabung,
des konstruktiven Aufbaus,
der Abmessungen und
des apparativen und energetischen Aufwands

verbessert ist.The present invention has for its object to provide a Schlagverfestigungseinrichtung, which in particular with regard to

the design of the contact surface between a striking body and the workpiece,
handling,
the structural design,
the dimensions and
the apparatus and energy expenditure

is improved.

LÖSUNGSOLUTION

Die Aufgabe der Erfindung wird erfindungsgemäß mit den Merkmalen des unabhängigen Patentanspruchs gelöst. Weitere bevorzugte erfindungsgemäße Ausgestaltungen sind den abhängigen Patentansprüchen zu entnehmen.The object of the invention is achieved with the features of the independent claim. Further preferred embodiments according to the invention can be found in the dependent claims.

BESCHREIBUNG DER ERFINDUNGDESCRIPTION OF THE INVENTION

Die Erfindung betrifft eine Schlagverfestigungseinrichtung für die Herbeiführung einer Kaltverfestigung einer Oberfläche eines Werkstücks, wobei diese Oberfläche des Werkstücks beliebig geformt sein kann, ohne dass zwingend eine Anpassung der Schlagverfestigungseinrichtung an die jeweilige Oberfläche des Werkstücks erfolgen muss. Durchaus möglich ist aber auch eine Anpassung der Schlagverfestigungseinrichtung an unterschiedliche Oberflächenkonturen des Werkstücks.The invention relates to a impact hardening device for bringing about work hardening of a surface of a workpiece, wherein this surface of the workpiece can be shaped as desired without necessarily having to adapt the impact hardening device to the respective surface of the workpiece. Quite possible, however, is an adaptation of the impact hardening device to different surface contours of the workpiece.

Die erfindungsgemäße Schlagverfestigungseinrichtung verfügt über ein Schwingungssystem, welches mittels eines Schwingungserregers zu Schwingungen angetrieben wird. Das Schwingungssystem weist einen Schwingungskörper auf, der über mindestens eine Feder abgestützt ist. Während gemäß der Druckschrift DE 29 08 933 A1 die Schlagverfestigung über eine Schlagplatte herbeigeführt wird, welche integral den Schwingungskörper ausbildet und gleichzeitig nur einsetzbar ist für eine gleichzeitige Kaltverfestigung mehrerer Kugeln gleicher Durchmesser, schlägt die Erfindung vor, dass der Schwingungskörper mit einem die Schlagverfestigung herbeiführenden Stößel antriebsfest verbunden ist. Hierbei kann die Masse des Schwingungssystems, welche die dynamischen Eigenschaften des Schwingungssystems, insbesondere die Eigenkreisfrequenz des Schwingungssystems, bestimmt sowohl die Masse des Schwingungskörpers als auch die Masse des Stößels beinhalten.The impact-hardening device according to the invention has a vibration system which is driven to vibrate by means of a vibration exciter. The vibration system has a vibration body, which is supported by at least one spring. While according to the document DE 29 08 933 A1 the Schlagverfestigung is brought about a striking plate, which integrally forms the vibrating body and at the same time can only be used for a simultaneous work hardening of several balls of the same diameter, the invention proposes that the vibrating body is drivingly connected to a stroke-inducing ram. In this case, the mass of the vibration system, which determines the dynamic properties of the vibration system, in particular the natural angular frequency of the vibration system, determined both the mass of the vibration body and the mass of the plunger.

Der Einsatz des Stößels zur Herbeiführung der Schlagverfestigung ermöglicht zunächst eine besondere Ausgestaltung eines etwaigen Gehäuses der Schlagverfestigungseinrichtung. So kann ein derartiges Gehäuse, in welchem dann auch der Schwingungskörper angeordnet und die mindestens eine Feder abgestützt sein kann, eine Ausnehmung aufweisen, durch welche, insbesondere unter Führung und/oder Abdichtung, sich der Stößel erstreckt, womit dieser mit der Schwingungsbewegung aus dem Gehäuse ausgefahren und wieder eingefahren werden kann.The use of the plunger to bring about impact strengthening initially enables a special embodiment of a possible housing of the impact-hardening device. Thus, such a housing, in which then arranged the vibrating body and the at least one spring may be supported, have a recess through which, in particular under guidance and / or sealing, the plunger extends, so this with the oscillatory motion of the housing extended and retractable.

Andererseits ermöglicht der Stößel je nach Gestaltung seiner stirnseitigen Schlagfläche eine Beeinflussung der Flächenpressung bei dem auftretenden Schlag: Ist die Schlagfläche des Stößels eben oder entsprechend der zu verfestigenden Oberfläche des Werkstücks geformt, ergibt sich eine große Kontaktfläche, so dass sich auch die von der Schlagverfestigungseinrichtung ausgeübte Schlagkraft auf eine große Fläche verteilt, womit u. U. eine verhältnismäßig geringe Verformung und/oder Verfestigung herbeigeführt wird. Ist hingegen die Schlagfläche stärker konvex gestaltet als die Oberfläche des Werkstücks in dem Kontaktbereich konkav ausgebildet ist, ergibt sich eine verhältnismäßig kleine Kontaktfläche, womit die Schlagkraft lediglich in eine kleine Kontaktfläche eingebracht wird, womit eine größere Verformung und/oder Verfestigung herbeigeführt werden kann oder auch eine Verfestigung einer härteren Oberfläche erfolgen kann.On the other hand, depending on the design of its face-end face, the ram makes it possible to influence the surface pressure in the impact that occurs. If the face of the ram is flat or shaped according to the surface of the workpiece to be solidified, a large contact surface results, so that the impact-hardening device also exerts Impact force distributed over a large area, which u. U. a relatively small deformation and / or solidification is brought about. If, on the other hand, the impact surface is more convex than the surface of the workpiece is concave in the contact region, a relatively small contact surface results, with which the impact force is only introduced into a small contact surface, whereby a greater deformation and / or solidification can be brought about a solidification of a harder surface can take place.

Unter Umständen kann durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung auch erreicht werden, dass der Stößel in Vertiefungen, Krümmungen oder Hinterschneidungen des Werkstücks eintreten kann, so dass auch zurückversetzte Teilbereiche der Oberfläche des Werkstücks mit der Schlagverfestigungseinrichtung kaltverfestigt werden können. Das Entsprechende gilt auch für unregelmäßig geformte Oberflächen des Werkstücks.Under certain circumstances, can also be achieved by the inventive design that the plunger in recesses, bends or undercuts of the workpiece occur can, so that also recessed portions of the surface of the workpiece can be work hardened with the Schlagverfestigungseinrichtung. The same applies also to irregularly shaped surfaces of the workpiece.

Grundsätzlich kann der Stößel beliebig ein- oder mehrteilig ausgebildet sein mit einem beliebigen Querschnitt und einer beliebigen die Schlagfläche ausbildenden Stirnfläche. Für einen besonderen Vorschlag der Erfindung ist der Stößel mit einem Halter ausgebildet. An dem Halter ist auswechselbar ein Schlagkörper gehalten. Hierbei kann im Rahmen der Erfindung ein Auswechseln des Schlagkörpers erfolgen, wenn ein Verschleiß des Schlagkörpers aufgetreten ist, welcher das Ergebnis der Kaltverfestigung beeinträchtigt. Andererseits kann auch ein Satz unterschiedlicher Schlagkörper mit der Schlagverfestigungseinrichtung verwendet werden, welche sich durch ihre Länge, ihren Querschnitt und/oder insbesondere durch die Formgebung der Schlagfläche unterscheiden können. Je nach zu bearbeitender Oberfläche des Werkstücks und/oder dessen Material oder je nach zu bearbeitetem Teilbereich einer Oberfläche eines Werkstücks kann dann gezielt ein hierfür geeigneter Schlagkörper eingesetzt werden.In principle, the plunger can be of any desired mono- or multi-part design with an arbitrary cross-section and any face surface forming the striking surface. For a particular proposal of the invention, the plunger is formed with a holder. On the holder is interchangeably held a striking body. This can be done in the context of the invention replacement of the impactor when a wear of the impactor has occurred, which affects the result of work hardening. On the other hand, it is also possible to use a set of different striking bodies with the impact-hardening device, which may differ in their length, their cross section and / or in particular in the shaping of the striking surface. Depending on the surface of the workpiece to be machined and / or its material, or depending on the part of a surface of a workpiece to be machined, it is then possible selectively to use a shock body suitable for this purpose.

Für die Ausbildung des Schwingungserregers kann grundsätzlich ein beliebiger Antrieb Einsatz finden. Für einen besonderen Vorschlag der Erfindung findet als Schwingungserreger ein Unwuchterreger Einsatz. Ein derartiger Unwuchterreger kann bspw. hinsichtlich eines als Hydropulser ausgebildeten Schwingungserregers vorteilhaft sein, da dieser auch mit geringem Aufwand mit einer großen Erregerfrequenz, welche mit der Antriebsdrehzahl des Unwuchterregers korreliert, betrieben werden kann. Unter Umständen ist auch der Einsatz eines Unwuchterregers vorteilhaft hinsichtlich der aufzubringenden Energie und der Steuerungs- oder Regelungsmöglichkeiten.In principle, any drive can be used for the formation of the vibration exciter. For a particular proposal of the invention is used as a vibration exciter an imbalance exciter. Such an imbalance exciter can be advantageous, for example, with regard to a vibration exciter designed as a hydropulser, since it can also be operated with little effort with a large exciter frequency, which correlates with the drive rotational speed of the imbalance exciter. Under certain circumstances, the use of an unbalance exciter is advantageous in terms of the energy to be applied and the control or regulation options.

Grundsätzlich möglich ist, dass der Unwuchterreger lediglich über eine Unwuchtmasse verfügt. In weiterer Ausgestaltung der Erfindung weist der Unwuchterreger zwei rotierende Unwuchtmassen auf. Hierbei können die Unwuchtmassen gegenläufig rotieren, was vorteilhaft ausgenutzt werden kann, um Komponenten der Zentrifugalkraft der Unwuchtmassen, welche nicht in Schlagrichtung, d. h. Bewegungsrichtung des Stößels, sondern quer hierzu orientiert sind, auszugleichen.In principle, it is possible that the unbalance exciter only has an imbalance mass. In a further embodiment of the invention, the unbalance exciter on two rotating imbalance masses. Here, the imbalance masses can rotate in opposite directions, which can be advantageously exploited to components of the centrifugal force of the imbalance masses, which is not in the direction of impact, d. H. Movement direction of the plunger, but are oriented transversely to compensate.

Grundsätzlich möglich ist, dass die Amplitude der Zentrifugalkraft und damit der Schlagkraft verändert wird durch Veränderung der Unwuchtmassen selbst, was bspw. durch Austausch der Unwuchtmassen, Veränderung der Exzentrizität der Unwuchtmassen oder Montage von Zusatzmassen erfolgen kann. Gemäß einem weiteren Vorschlag der Erfindung ist bei einem Unwuchterreger mit zwei rotierenden Unwuchtmassen die Phasenlage der Unwuchtmassen einstellbar. Durch die Veränderung der Phasenlage der Unwuchtmassen kann die Amplitude der bei einer Drehzahl der Unwuchtmassen wirkenden Zentrifugalkraft verändert werden, ohne dass ansonsten eine Veränderung der Unwuchtmassen erforderlich ist.In principle, it is possible that the amplitude of the centrifugal force and thus the impact force is changed by changing the imbalance masses themselves, which, for example, by replacing the Imbalance masses, change in the eccentricity of the imbalance masses or assembly of additional masses can take place. According to a further proposal of the invention, the phase position of the imbalance masses can be adjusted in an unbalance exciter with two rotating imbalance masses. By changing the phase position of the imbalance masses, the amplitude of the force acting at a speed of the imbalance masses centrifugal force can be changed without otherwise a change in the imbalance masses is required.

Für eine besondere Ausgestaltung der Erfindung finden sogar vier Unwuchtmassen Einsatz, bei welchen in einer Unwuchterregereinheit je zwei Unwuchtmassen gegenläufig angetrieben werden und deren Phasenlage dann zur Veränderung der Amplitude der Schlagkraft veränderbar ist. Je nach Phasenlage erzeugen dann aber die Unwuchterregereinheiten auch Komponenten der Resultierenden der Zentrifugalkraft, die quer zur Schlagrichtung orientiert sind. Die beiden Unwuchterregereinheiten werden dann so gegenläufig zueinander angetrieben, dass sich die beiden Komponenten der Resultierenden der Zentrifugalkräfte beider Unwuchterregereinheiten gegenseitig aufheben, so dass sich eine Gesamt-Resultierende der Zentrifugalkräfte ergibt, welche in Schlagrichtung orientiert ist und oszilliert.For a particular embodiment of the invention, even four imbalance masses are used, in which two imbalance masses are driven in opposite directions in an imbalance exciter and their phase position is then changed to change the amplitude of the impact force. Depending on the phase position but then produce the Unwuchterregereinheiten also components of the resultant of the centrifugal force, which are oriented transversely to the direction of impact. The two imbalance exciter units are then driven in opposite directions to one another such that the two components of the resultant centrifugal forces of the two imbalance exciter units cancel each other out, resulting in an overall resultant of the centrifugal forces, which is oriented and oscillates in the direction of impact.

Grundsätzlich kann der Unwuchterreger mit einer beliebigen Antriebsdrehzahl angetrieben werden. Besonders große Amplituden der Bewegung des Schwingungskörpers und damit des Stößels können auch mit kleiner Antriebsenergie für den Unwuchterreger erzielt werden, wenn der Unwuchterreger mit einer Antriebsdrehzahl angetrieben wird, welche etwa der Resonanzfrequenz des Schwingungssystems entspricht. Hierbei wird unter "etwa der Resonanzfrequenz" eine Frequenz verstanden, welche ± 20 %, insbesondere ± 10 % oder ± 5 %, der Resonanzfrequenz des Schwingungssystems beträgt oder für welche zumindest 70 %, insbesondere zumindest 80 % oder 90 %, einer Resonanzüberhöhung der Resonanzkurve des Schwingungssystems erreicht wird.Basically, the unbalance exciter can be driven at any drive speed. Particularly large amplitudes of the movement of the vibrating body and thus of the tappet can be achieved even with small drive energy for the unbalance exciter, when the unbalance exciter is driven at a drive speed which corresponds approximately to the resonant frequency of the vibration system. Here, "about the resonance frequency" is understood to mean a frequency which is ± 20%, in particular ± 10% or ± 5%, of the resonance frequency of the vibration system or for which at least 70%, in particular at least 80% or 90%, of a resonance peak of the resonance curve of the vibration system is achieved.

Möglich ist durchaus, dass bei dem Betrieb der Schlagverfestigungseinrichtung von einem Benutzer manuell eine Einstellung der Masse der Unwuchtmassen, der Phasenlage der Unwuchtmasse, eine Vorgabe der Antriebsdrehzahl des Unwuchterregers u. ä erfolgt. Für einen Vorschlag der Erfindung ist allerdings in der Schlagverfestigungseinrichtung eine elektronische Steuereinrichtung vorhanden. Diese stellt, insbesondere unter Ansteuerung eines geeigneten Aktuators, eine Phasenlage der Unwuchtmassen ein. Hierbei kann die Einstellung der Phasenlage entsprechend eines vom Benutzer vorgegebenen Wunsches erfolgen. Möglich ist aber auch, dass die elektronische Steuereinrichtung während des Betriebs der Schlagverfestigungseinrichtung automatisch die Phasenlage der Unwuchtmassen verstellt, insbesondere zur Herbeiführung eines optimalen Ergebnisses für die Kaltverfestigung. Um lediglich ein weiteres Beispiel für eine automatische Einstellung der Phasenlage der Unwuchtmassen zu nennen, kann die elektronische Steuereinrichtung auch bei dem Erkennen eines Fehlers oder eines Abbruchkriteriums oder eines durch den Benutzer vorgegebenen Abbruchwunsches eine Einstellung der Phasenlage der Unwuchtmassen derart vornehmen, das diese derart versetzt rotieren, dass sich die Zentrifugalkräfte gerade aufheben, so dass keine resultierende Zentrifugalkraft und damit keine Schlagkraft erzeugt wird. Alternativ oder kumulativ möglich ist, dass die elektronische Steuereinrichtung eine Antriebsdrehzahl der Unwuchtmassen einstellt. Um lediglich ein Beispiel zu nennen, kann die elektronische Steuereinrichtung die Antriebsdrehzahl der Unwuchtmasse variieren und ermitteln, bei welcher Antriebsdrehzahl sich eine maximale Amplitude der Schwingung des Schwingungssystems ergibt.It is quite possible that in the operation of the impact hardening device by a user manually adjusting the mass of the imbalance masses, the phase position of the imbalance mass, a specification of the drive speed of the unbalance exciter u. ä takes place. For a proposal of the invention, however, an electronic control device is present in the impact hardening device. This sets, in particular under control of a suitable actuator, a phase position of the imbalance masses. In this case, the adjustment of the phase angle can be made according to a user-specified desire. It is possible also that the electronic control device automatically adjusts the phase position of the imbalance masses during the operation of the percussion hardening device, in particular for bringing about an optimum result for work hardening. To name just another example of an automatic adjustment of the phase position of the imbalance masses, the electronic control device can make such an adjustment of the phase position of the imbalance masses even when detecting an error or a termination criterion or an abort request predetermined by the user so that they rotate offset in that the centrifugal forces cancel out, so that no resulting centrifugal force and thus no impact force is generated. Alternatively or cumulatively, it is possible for the electronic control device to set a drive rotational speed of the imbalance masses. To name just one example, the electronic control device may vary the drive speed of the imbalance mass and determine at which input speed results in a maximum amplitude of the vibration of the vibration system.

Problematisch bei der Schlagverfestigungseinrichtung kann sein, dass die Resonanzfrequenz des Schwingungssystems bei Betrieb der Schlagverfestigungseinrichtung mit der Ausübung von Schlägen auf die Oberfläche des Werkstücks anders sein kann als die Resonanzfrequenz des Schwingungssystems bei freier Schwingung desselben. Dies kann besonders einfach für eine Modellüberlegung verdeutlich werden, gemäß welcher der Kontakt des Werkstücks mit dem Stößel in der Gleichgewichtslage des Schwingungssystems erfolgt. Die Dauer einer Freiflugphase des Schwingungskörpers mit dem Stößel entspricht in diesem Fall der halben Periodendauer des Schwingungssystems. Am Ende der Freiflugphase kann aber dann der Schwingungskörper mit dem Stößel nicht frei durchschwingen während der zweiten Hälfte der Periodendauer. Vielmehr wird durch den Schlag des Stößels an der Oberfläche des Werkstücks die Geschwindigkeit desselben impulsartig umgekehrt, womit wieder der Anfang der Freiflugphase erreicht ist. Somit beträgt für die erläuterte Modellüberlegung die Periodendauer des schlagenden Schwingungssystems lediglich die Hälfte der Periodendauer des freischwingenden Schwingungssystems. Hinzu kommt, dass die Periodendauer des schlagenden Schwingungssystems abhängig ist davon, in welchem Abstand die Oberfläche des Werkstücks von dem Stößel angeordnet ist. Auf Grundlage dieser Erkenntnis ist eine sorgfältige Wahl der Anregungsfrequenz des Schwingungserregers, insbesondere der Antriebsdrehzahl des Unwuchterregers, erforderlich, was insbesondere durch die elektronische Steuereinrichtung durch Variation der Antriebsdrehzahl mit einer Auswertung der herbeiführbaren Amplitude erfolgen kann. Beispielsweise kann über einen Sensor auch ein Abstand der Oberfläche des Werkstücks von der Schlagverfestigungseinrichtung erfasst werden und auf Grundlage des Signals des Sensors in der Steuereinrichtung eine Steuerung der Antriebsdrehzahl erfolgen, was bspw. auf Grundlage einer von dem gemessenen Abstand abhängigen Kennlinie oder eines Kennfeldes erfolgen kann.A problem with the impact hardening device may be that the resonant frequency of the vibration system when operating the impact hardening device with the application of shocks on the surface of the workpiece may be different than the resonant frequency of the vibration system with free vibration thereof. This can be illustrated particularly simply for a model consideration according to which the contact of the workpiece with the plunger takes place in the equilibrium position of the vibration system. The duration of a free-flying phase of the vibrating body with the plunger in this case corresponds to half the period of the vibration system. At the end of the free flight phase, however, the vibrating body can not swing freely with the plunger during the second half of the period. Rather, the speed of the same pulse is reversed by the stroke of the plunger on the surface of the workpiece, which again the beginning of the free-flight phase is reached. Thus, for the illustrated model consideration, the period of the beating vibration system is only half the period of the free-running vibration system. In addition, the period of the beating vibration system is dependent on the distance at which the surface of the workpiece is arranged by the plunger. Based on this knowledge, a careful choice of the excitation frequency of the vibration exciter, in particular the drive speed of the unbalance exciter, required, which can be done in particular by the electronic control device by varying the drive speed with an evaluation of the producible amplitude. For example, via a sensor, a distance of the surface of the workpiece be detected by the impact hardening device and based on the signal of the sensor in the control device, a control of the drive speed done, which can be done, for example, based on a dependent of the measured distance characteristic or a map.

Die Schlagverfestigungseinrichtung kann über eine Halteeinrichtung für ein Werkstück verfügen. Um lediglich ein nicht beschränkendes Beispiel zu nennen, kann die Halteeinrichtung als Spanneinrichtung oder schraubende Befestigungseinrichtung für das Werkstück ausgebildet sein. Hierbei kann die Halteeinrichtung einstellbar sein, so dass hiermit Werkstücke unterschiedlicher Geometrien gehalten werden können. Möglich ist auch, dass die Halteeinrichtung über eine Tragstruktur mit einem das Schwingungssystem aufnehmenden Gehäuse der Schlagverfestigungseinrichtung verbunden ist, womit eine Art geschlossener Ring für den Kraftfluss während des Auftretens des Schlags gebildet sein kann.The impact hardening device may have a holding device for a workpiece. To name only a non-limiting example, the holding device may be formed as a clamping device or screw fastening device for the workpiece. In this case, the holding device can be adjustable, so that hereby workpieces of different geometries can be kept. It is also possible that the holding device is connected via a support structure with a housing accommodating the vibration system of the impact hardening device, whereby a kind of closed ring for the power flow during the occurrence of the shock may be formed.

Des Weiteren schlägt die Erfindung vor, dass eine Führungseinrichtung für das Werkstück oder eine Schlagverfestigungseinheit vorhanden sein kann. Mittels dieser Führungseinrichtung kann eine Relativbewegung zwischen Werkstück und der Schlagverfestigungseinheit geführt sein, so dass ein Abschnitt der Oberfläche des Werkstücks kaltverfestigt werden kann, wobei über den Abschnitt dann die Führung durch die Führungseinrichtung erfolgt, womit definierte Ergebnisse der Schlagverfestigung herbeigeführt werden können. Möglich ist, dass eine durch die Führungseinrichtung geführte Relativbewegung zwischen dem Werkstück und dem Stößel manuell oder automatisch herbeigeführt wird. Hierbei kann durch die Führungseinrichtung auch eine Führung entlang mehrerer Freiheitsgrade erfolgen.Furthermore, the invention proposes that a guide device for the workpiece or a impact-hardening unit can be present. By means of this guide device, a relative movement between the workpiece and the Schlagverfestigungseinheit be performed, so that a portion of the surface of the workpiece can be work hardened, which is then carried over the section of the guide by the guide means, which defined results of impact hardening can be brought about. It is possible that a guided by the guide device relative movement between the workpiece and the plunger is brought about manually or automatically. In this case, the guiding device can also be used to guide along a plurality of degrees of freedom.

In besonderer Ausgestaltung ist eine Steuereinrichtung vorhanden, welche einen Aktuator derart ansteuert, dass eine vorbestimmte Relativbewegung zwischen dem Werkstück und dem Stößel herbeigeführt wird. Diese Steuereinrichtung kann separat von der zuvor genannten elektronischen Steuereinrichtung ausgebildet sein oder integral mit dieser ausgebildet sein. Durch Einsatz des von der Steuereinrichtung angesteuerten Aktuators kann eine Automatisierung der Herbeiführung einer Kaltverfestigung eines größeren, durch die Relativbewegung vorgegebenen Bereichs der Oberfläche des Werkstücks erfolgen.In a particular embodiment, a control device is provided, which controls an actuator such that a predetermined relative movement between the workpiece and the plunger is brought about. This control device may be formed separately from the aforementioned electronic control device or be formed integrally therewith. By using the actuator controlled by the control device, an automation of the accomplishment of a work hardening of a larger area of the surface of the workpiece predetermined by the relative movement can take place.

Möglich ist aber auch, dass die Schlagverfestigungseinrichtung als eine manuell einsetzbare Schlagverfestigungseinheit ausgebildet ist, welche dann vorzugsweise eine Hand-Schlagverfestigungseinheit bildet. Vereinfacht gesagt kann dann diese Schlagverfestigungseinrichtung entsprechend einer Bohrmaschine von dem Benutzer "in die Hand oder Hände genommen" und benutzt werden, wobei in diesem Fall aber anstelle des rotierenden Bohrers der schwingende Stößel mit einem Werkstück in Wechselwirkung tritt. Die manuell einsetzbare Schlagverfestigungseinheit verfügt insbesondere über einen Gehäusegriff, an welchem dann die Schlagverfestigungseinheit von dem Benutzer gegriffen werden kann. Die Schlagverfestigungseinheit besitzt in diesem Fall bspw. eine maximale räumliche Erstreckung von 50 cm und/oder ein Gewicht, welches kleiner ist als 10 kg oder 5 kg. Hierbei kann die manuelle einsetzbare Schlagverfestigungseinheit über einen integrierten Akkumulator zur Leistungsversorgung verfügen und/oder eine externe Leistungsversorgung, bspw. über ein Stromkabel, aufweisen.However, it is also possible for the impact-hardening device to be designed as a manually usable impact-hardening unit, which then preferably has a hand impact-hardening unit forms. Put simply, then, this impact-hardening device can be "taken in hand" by the user and used, but in this case instead of the rotating drill, the oscillating plunger interacts with a workpiece. The manually usable impact-hardening unit has, in particular, a housing handle on which the impact-hardening unit can then be gripped by the user. The impact hardening unit has in this case, for example, a maximum spatial extent of 50 cm and / or a weight which is less than 10 kg or 5 kg. In this case, the manually insertable impact-hardening unit can have an integrated accumulator for supplying power and / or an external power supply, for example via a power cable.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Patentansprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen. Die in der Beschreibung genannten Vorteile von Merkmalen und von Kombinationen mehrerer Merkmale sind lediglich beispielhaft und können alternativ oder kumulativ zur Wirkung kommen, ohne dass die Vorteile zwingend von erfindungsgemäßen Ausführungsformen erzielt werden müssen. Ohne dass hierdurch der Gegenstand der beigefügten Patentansprüche verändert wird, gilt hinsichtlich des Offenbarungsgehalts der ursprünglichen Anmeldungsunterlagen und des Patents Folgendes: weitere Merkmale sind den Zeichnungen - insbesondere den dargestellten Geometrien und den relativen Abmessungen mehrerer Bauteile zueinander sowie deren relativer Anordnung und Wirkverbindung - zu entnehmen. Die Kombination von Merkmalen unterschiedlicher Ausführungsformen der Erfindung oder von Merkmalen unterschiedlicher Patentansprüche ist ebenfalls abweichend von den gewählten Rückbeziehungen der Patentansprüche möglich und wird hiermit angeregt. Dies betrifft auch solche Merkmale, die in separaten Zeichnungen dargestellt sind oder bei deren Beschreibung genannt werden. Diese Merkmale können auch mit Merkmalen unterschiedlicher Patentansprüche kombiniert werden. Ebenso können in den Patentansprüchen aufgeführte Merkmale für weitere Ausführungsformen der Erfindung entfallen.Advantageous developments of the invention will become apparent from the claims, the description and the drawings. The advantages of features and of combinations of several features mentioned in the description are merely exemplary and can take effect alternatively or cumulatively, without the advantages having to be achieved by embodiments according to the invention. Without thereby altering the subject matter of the appended claims, as regards the disclosure of the original application documents and the patent, further features can be found in the drawings, in particular the illustrated geometries and the relative dimensions of several components and their relative arrangement and operative connection. The combination of features of different embodiments of the invention or of features of different claims is also possible deviating from the chosen relationships of the claims and is hereby stimulated. This also applies to those features which are shown in separate drawings or are mentioned in their description. These features can also be combined with features of different claims. Likewise, in the claims listed features for further embodiments of the invention can be omitted.

Die in den Patentansprüchen und der Beschreibung genannten Merkmale sind bezüglich ihrer Anzahl so zu verstehen, dass genau diese Anzahl oder eine größere Anzahl als die genannte Anzahl vorhanden ist, ohne dass es einer expliziten Verwendung des Adverbs "mindestens" bedarf. Wenn also beispielsweise von einem Element die Rede ist, ist dies so zu verstehen, dass genau ein Element, zwei Elemente oder mehr Elemente vorhanden sind. Diese Merkmale können durch andere Merkmale ergänzt werden oder die einzigen Merkmale sein, aus denen das jeweilige Erzeugnis besteht.The features mentioned in the patent claims and the description are to be understood in terms of their number that exactly this number or a greater number than the said number is present, without requiring an explicit use of the adverb "at least". For example, when talking about an element, it should be understood that there is exactly one element, two elements or more elements. These features may be supplemented by other characteristics or be the only characteristics that make up the product in question.

Die in den Patentansprüchen enthaltenen Bezugszeichen stellen keine Beschränkung des Umfangs der durch die Patentansprüche geschützten Gegenstände dar. Sie dienen lediglich dem Zweck, die Patentansprüche leichter verständlich zu machen.The reference numerals contained in the claims do not limit the scope of the objects protected by the claims. They are for the sole purpose of making the claims easier to understand.

KURZBESCHREIBUNG DER FIGURENBRIEF DESCRIPTION OF THE FIGURES

Im Folgenden wird die Erfindung anhand in den Figuren dargestellter bevorzugter Ausführungsbeispiele weiter erläutert und beschrieben.

Fig. 1: zeigt schematisch eine Schlagverfestigungseinrichtung in Wechselwirkung mit einem Werkstück.
Fig. 2: zeigt ein Detail II der Schlagverfestigungseinrichtung gemäß Fig. 1.

In the following the invention will be further explained and described with reference to preferred embodiments shown in the figures.

Fig. 1: schematically shows a striking hardening device in interaction with a workpiece.
Fig. 2: shows a detail II of the striking hardening device according to Fig. 1 ,

FIGURENBESCHREIBUNGDESCRIPTION OF THE FIGURES

Fig. 1 zeigt eine Schlagverfestigungseinrichtung 1. Diese weist eine Tragstruktur 2 auf, an der über einen Haltegelenkarm 3 eine Schlagverfestigungseinheit 4 gehalten ist. Hierbei kann über den Haltegelenkarm 3 die Position und Orientierung der Schlagverfestigungseinheit 4 in Stufen oder stufenlos verändert werden. Diese Veränderung der Position und/oder Orientierung kann manuell oder automatisch über mindestens einen Aktuator erfolgen. Mit dem Haltegelenkarm 3 ist eine Führungseinrichtung 5 gebildet, mittels welcher die Relativbewegung zwischen Schlagverfestigungseinheit 4 und einem Werkstück 6 geführt ist. Der Haltegelenkarm 3 ist für das dargestellte Ausführungsbeispiel mit mehreren im Bereich von Gelenken 7a, 7b, 7c verschwenkbar miteinander verbundenen Teilarmen 8 gebildet. Erfolgt eine automatische Herbeiführung der Relativbewegung zwischen der Schlagverfestigungseinheit 4 und dem Werkstück 6, kann dies bspw. über im Bereich der Gelenke 7 angeordnete Schwenkaktuatoren erfolgen, welche den Winkel zwischen den benachbarten Teilarmen 8 verändern. Zusätzlich kann u. U. auch eine teleskopartige Verlängerung oder Verkürzung der Teilarme 8 erfolgen
Fig. 2 zeigt in dem Detail II gemäß Fig. 1 die Schlagverfestigungseinheit 4, welche über eine hier nicht näher spezifizierte Halteeinrichtung 9 an einem Teilarm 8d und damit an der Tragstruktur 2 gehalten ist. Fig. 1 shows a striking hardening device 1. This has a support structure 2, on which a Schlaggelenkfestigungseinheit 4 is held by a Haltegelenkarm 3. In this case, the position and orientation of the impact hardening unit 4 can be changed in steps or steplessly via the support joint arm 3. This change in position and / or orientation can be done manually or automatically via at least one actuator. With the Haltegelenkarm 3, a guide device 5 is formed, by means of which the relative movement between Schlagverfestigungseinheit 4 and a workpiece 6 is guided. The Haltegelenkarm 3 is formed for the illustrated embodiment with a plurality of hinges 7a, 7b, 7c pivotally interconnected part arms 8. If the relative movement between the impact-hardening unit 4 and the workpiece 6 is automatically brought about, this can be done, for example, by means of pivoting actuators arranged in the region of the joints 7, which change the angle between the adjacent partial arms 8. In addition, u. U. also a telescopic extension or shortening of the sub-arms 8 done
Fig. 2 shows in detail II according to Fig. 1 the impact-hardening unit 4, which is held by a holding device 9, which is not specified here, on a partial arm 8d and thus on the support structure 2.

Die Schlagverfestigungseinheit 4 verfügt über ein Gehäuse 10. Das Gehäuse 10 bildet einen Innenraum 11 aus. In dem Innenraum 11 ist ein hier plattenförmiger Schwingungskörper 12 angeordnet. Der Schwingungskörper 12 ist für eine translatorische Bewegung in Richtung einer Schlagachse 13 geführt. Dies erfolgt über von dem Schwingungskörper 12 beidseitig getragene koaxiale Führungsstangen 14, 15, welche in koaxialen Bohrungen 16, 17 auf gegenüberliegenden Seiten des Gehäuses 10 geführt sind. Der Schwingungskörper 12 ist über Federn und schwingend abgestützt, wobei für das dargestellte Ausführungsbeispiel die Federn 18 auf beiden Seiten des Schwingungskörpers 12 unter Vorspannung zwischen dem Schwingungskörper 12 und dem Gehäuse gefangen sind. Möglich ist, dass, wie in Fig. 2 dargestellt ist, den Federn 18 weitere Federn 19 parallel geschaltet sind. Hierbei sind für das dargestellte Ausführungsbeispiel die Federn 19 mit einem Federfußpunkt jeweils an einer Seite des Schwingungskörpers 12 abgestützt. Der andere Federfußpunkt der Federn 19 ist abgestützt an einer Abstützscheibe 20. Die Abstützscheiben 20, durch welche sich die Führungsstangen 14, 15 mit einem radialen Spiel hindurch erstrecken, sind mit einem Abstand 21 von einer benachbarten Gehäusewandung des Gehäuses 10 angeordnet. Dies hat zur Folge, dass die Abstützscheiben 20 lediglich nach Überwindung des Abstands oder Spiels 21 an der zugeordneten Gehäusewand des Gehäuses 10 abgestützt sind, womit auch erst dann die Federn 19 zur Wirkung kommen. Somit ergibt sich nach Überwindung des Abstands 21 eine Erhöhung der Steigung der Federkennlinie hinsichtlich der auf den Schwingungskörper 12 wirkenden Federkräfte der Federn 18, 19, womit gezielt eine Nichtlinearität der Federsteifigkeit und -kennlinie herbeigeführt werden kann.The impact-hardening unit 4 has a housing 10. The housing 10 forms an interior space 11. In the interior 11, a plate-shaped vibration body 12 is arranged here. The vibrating body 12 is guided for a translatory movement in the direction of a striking axis 13. This is done by both sides of the vibrating body 12 carried coaxial guide rods 14, 15, which are guided in coaxial bores 16, 17 on opposite sides of the housing 10. The vibrating body 12 is supported by springs and swinging, wherein for the illustrated embodiment, the springs 18 are trapped on both sides of the vibrating body 12 under bias between the vibrating body 12 and the housing. It is possible that, as in Fig. 2 is shown, the springs 18 more springs 19 are connected in parallel. Here, the springs 19 are supported with a spring base respectively on one side of the vibrating body 12 for the illustrated embodiment. The other spring base of the springs 19 is supported on a support disk 20. The support disks 20, through which the guide rods 14, 15 extend with a radial clearance, are arranged at a distance 21 from an adjacent housing wall of the housing 10. This has the consequence that the support disks 20 are supported only after overcoming the distance or clearance 21 on the associated housing wall of the housing 10, which only then the springs 19 come into effect. Thus, after overcoming the distance 21 there is an increase in the pitch of the spring characteristic with respect to the spring forces of the springs 18, 19 acting on the oscillating body 12, whereby a non-linearity of the spring rigidity and characteristic can be brought about in a targeted manner.

Mit dem Schwingungskörper 12, dem Freiheitsgrad des Schwingungskörpers 12 in Richtung der Schlagachse 13 und der Abstützung des Schwingungskörpers 12 über die Federn 18,19 ist ein Schwingungssystem 22 gebildet. Eine Anregung des Schwingungssystems 22 erfolgt über einen Unwuchterreger 23, welcher über zwei gegenläufig rotierende Unwuchtmassen 24,25 verfügt. Die Unwuchtmassen 24, 25 werden durch einen geeigneten gemeinsamen Antrieb, vorzugsweise einen elektrischen Antrieb, und mittels eines die Rotationsbewegung des Antriebs auf beide Unwuchtmassen 24, 25 übertragenden Getriebes angetrieben. Der Unwuchterreger 23 ist an der Führungsstange 15 in deren aus dem Gehäuse 10 der Schlagverfestigungseinheit 4 auskragenden Endbereich befestigt. Der Unwuchterreger 23 erzeugt eine harmonische in Richtung der Schlagachse 13 orientierte Erregerkraft, mittels welcher das Schwingungssystem 22 zu Schwingungen angeregt wird.With the vibration body 12, the degree of freedom of the vibration body 12 in the direction of the striking axis 13 and the support of the vibration body 12 via the springs 18,19 a vibration system 22 is formed. An excitation of the vibration system 22 via an unbalance exciter 23, which has two counter-rotating unbalanced masses 24,25. The unbalanced masses 24, 25 are driven by a suitable common drive, preferably an electric drive, and by means of a transmission transmitting the rotational movement of the drive to both unbalanced masses 24, 25. The unbalance exciter 23 is on the guide rod 15 in the out of the housing 10 of the Schlagverfestigungseinheit 4 cantilevered end portion attached. The unbalance exciter 23 generates a harmonious excitation force oriented in the direction of the striking axis 13, by means of which the oscillation system 22 is excited to oscillate.

In dem auf der dem Unwuchterreger 23 abgewandten Seite aus dem Gehäuse 10 auskragenden Bereich der Führungsstange 14 ist mit der Führungsstange 14 ein Stößel 26 gebildet. Dieser weist einen Halter 27 auf, über den fest an der Führungsstange 14 ein Schlagkörper 28 gehalten ist, wobei vorzugsweise der Schlagkörper 28 auswechselbar an dem Halter 27 gehalten ist. Der Schlagkörper 28 verfügt über eine Stirnseite 29, welche eine Schlagfläche 30 ausbildet, mit der die Schlagverfestigungseinheit 4 eine schlagende Kaltverfestigung einer Oberfläche 31 des Werkstücks 6 herbeiführt.In the region of the guide rod 14 projecting from the housing 10 on the side facing away from the unbalance exciter 23, a plunger 26 is formed with the guide rod 14. This has a holder 27, via the fixed to the guide rod 14, a striker 28 is held, wherein preferably the striker 28 is replaceably held on the holder 27. The impactor 28 has an end face 29, which forms a striking surface 30, with which the impact-hardening unit 4 brings about a striking strain hardening of a surface 31 of the workpiece 6.

Mit Erzeugung der Antriebsbewegung der Unwuchtmassen 24, 25 des Unwuchterregers 23 wird das Schwingungssystem 22 in Schwingung versetzt, womit eine oszillierende Bewegung des Stößels 26 mit dessen Schlagfläche 30 erzeugt wird. Befindet sich im Bewegungsbereich der Schlagfläche 30 des Stößels 26 ein Werkstück 6, schlägt der Stößel 26 mit der Schlagfläche 30 auf die Oberfläche 31 des Werkstücks 6. Die stoßartig in die Oberfläche 31 zur Herbeiführung einer Kaltverfestigung eingebrachte Energie ist hierbei abhängig von der Geschwindigkeit des Schwingungskörpers 12 sowie dem Betrag der mitbewegten Masse. Hierbei hängt die bewegte Masse und damit auch die für die Bestimmung der Eigenkreisfrequenz des Schwingungssystems 22 zu berücksichtigende Masse ab von der Summe der Masse des Schlagkörpers 28, des Halters 26, der Führungsstange 14, des Schwingungskörpers 12, der Führungsstange 15 und des Unwuchterregers 23.With generation of the drive movement of the imbalance masses 24, 25 of the unbalance exciter 23, the vibration system 22 is set in oscillation, whereby an oscillating movement of the plunger 26 is generated with the impact surface 30. Located in the range of movement of the face 30 of the plunger 26, a workpiece 6, the plunger strikes 26 with the impact surface 30 on the surface 31 of the workpiece 6. The jerky introduced into the surface 31 to bring about a work hardening energy is dependent on the speed of the vibrating body 12 and the amount of mass moved. Here, the moving mass and thus also the mass to be considered for the determination of the natural angular frequency of the vibration system 22 depends on the sum of the mass of the impactor 28, the holder 26, the guide rod 14, the vibration body 12, the guide rod 15 and the unbalance exciter 23.

In der Schlagverfestigungseinrichtung 1 kann nur eine Unwuchtmasse aufweisen oder diese kann zwei oder vier Unwuchtmassen aufweisen, die dann beliebige feste, manuell veränderbare oder automatisiert veränderbare Phasenlagen besitzen können.In the impact hardening device 1, only one imbalance mass can have or it can have two or four imbalance masses which can then have any fixed, manually changeable or automatically changeable phase positions.

Eine Einflussnahme auf die in dem Werkstück 6 herbeigeführte Schlagverfestigung kann bspw. durch die Änderung der Mechanik, Änderung der Phasenlage der Unwuchten, Änderung der Unwuchtmasse, Änderung des Abstandes des Schwerpunktes der Unwuchtmasse von der Rotationsachse, Änderung der Größe der Schlagfläche 30 etc. erfolgen. Möglich ist, dass ein Sensor vorhanden ist, welcher die Schlagkraft am Stößel 26 erfasst, wobei dann auf Grundlage des Signals dieses Sensors eine Einflussnahme auf die Schlagverfestigung erfolgt, insbesondere durch Veränderung der Antriebsdrehzahl, der Phasenlage und/oder des Abstandes der Schlagverfestigungseinrichtung 1 von der Oberfläche des Werkstücks 6. Möglich ist auch, dass ein Sensor vorhanden ist, welcher den Abstand der Schlagverfestigungseinrichtung 1 von der Oberfläche des Werkstücks 6 erfasst. Möglich ist des Weiteren eine Regelung des Abstandes des Stößels 26 von der Oberfläche, was vorzugsweise mit dem Ziel erfolgt, eine gleichmäßig verfestigte Oberfläche zu erzielen.An influence on the impact hardening brought about in the workpiece 6 can take place, for example, by changing the mechanism, changing the phase position of the unbalance, changing the imbalance mass, changing the distance of the center of gravity of the imbalance mass from the axis of rotation, changing the size of the striking surface 30, etc. It is possible that a sensor is present, which detects the impact force on the plunger 26, which then takes place on the basis of the signal of this sensor to influence the impact hardening, in particular By changing the drive speed, the phase position and / or the distance of the impact hardening device 1 from the surface of the workpiece 6. It is also possible that a sensor is present, which detects the distance of the impact hardening device 1 from the surface of the workpiece 6. It is also possible to regulate the distance of the plunger 26 from the surface, which is preferably carried out with the aim of achieving a uniformly solidified surface.

Möglich ist, dass die Schlagverfestigungseinrichtung 1 starr oder steif an der Tragstruktur 2 abgestützt ist. Ebenfalls möglich ist allerdings, dass die Schlagverfestigungseinrichtung 1 mit einem Freiheitsgrad in Richtung der Schlagachse 13

gleitend an der Tragstruktur geführt ist und mit Ihrem Eigengewicht (und etwaigen Zusatzmassen) in Richtung des Werkstücks 6 beaufschlagt ist
federnd abgestützt ist.

It is possible that the impact hardening device 1 is rigidly or rigidly supported on the support structure 2. However, it is also possible that the impact hardening device 1 with a degree of freedom in the direction of the striking axis 13

slidably guided on the support structure and with its own weight (and any additional masses) is acted upon in the direction of the workpiece 6
is resiliently supported.

Für die dargestellten Ausführungsbeispiele hat das Schwingungssystem 22 lediglich einen Freiheitsgrad, welcher der Schlagachse 13 entspricht. Demgemäß erfolgt die Aufbringung der schlagenden Energie durch die Stirnseite 29 des Schlagkörpers 28.For the illustrated embodiments, the vibration system 22 has only one degree of freedom, which corresponds to the striking axis 13. Accordingly, the application of the striking energy through the end face 29 of the impactor 28 takes place.

Möglich ist alternativ, dass das Schwingungssystem 22 ausschließlich einen Freiheitsgrad besitzt, welcher quer zur Längserstreckung des Stößels 26 orientiert ist. Für diese Ausführungsform wird die Schlagenergie nicht mit der Stirnseite 29 des Stößels 26 übertragen, sondern vielmehr von der Mantel- oder Seitenfläche des Stößels. Um lediglich ein Beispiel zu nennen, kann dann der Stößel 26 in eine Bohrung oder Ausnehmung des Werkstücks eingeführt werden. Die quer zur Längsachse des Stößels und der Bohrung orientierte Schwingung des Stößels 26 kann dann genutzt werden, um einseitig oder auf gegenüberliegenden Seiten Stöße auf der Innenfläche der Bohrung oder Ausnehmung aufzubringen.It is alternatively possible that the vibration system 22 exclusively has a degree of freedom which is oriented transversely to the longitudinal extent of the plunger 26. For this embodiment, the impact energy is not transmitted to the end face 29 of the plunger 26, but rather from the mantle or side surface of the plunger. To give just one example, then the plunger 26 can be inserted into a bore or recess of the workpiece. The transverse to the longitudinal axis of the plunger and the bore oriented vibration of the plunger 26 can then be used to apply on one side or on opposite sides of shocks on the inner surface of the bore or recess.

In weiterer Ausgestaltung dieses Lösungsgedankens ist möglich, dass das Schwingungssystem 22 über zwei vertikal zueinander und jeweils vertikal zur Längsachse des Stößels 26 orientierte Freiheitsgrade verfügt, womit dann die Applikation von Stößen in mehrere Richtungen, beispielsweise auf die Innenfläche der Bohrung oder Ausnehmung, möglich ist.In a further refinement of this solution, it is possible for the vibration system 22 to have two degrees of freedom oriented vertically relative to one another and vertically to the longitudinal axis of the plunger 26, which then makes it possible to apply impacts in several directions, for example to the inner surface of the bore or recess.

Auch wenn der Stößel 26 mit seiner Stirnseite 29 eine Schlagverfestigung der Oberfläche 31 des Werkstücks 6 herbeiführt und somit ein Freiheitsgrad des Schwingungssystems 22 vorhanden ist, welcher in Richtung der Schlagachse 13 und Längsachse des Stößels 26 orientiert ist, kann mindestens ein zusätzlicher Freiheitsgrad des Schwingungssystems 22 vorhanden sein, welcher quer zu der Schlagachse 13 orientiert ist. Eine Überlagerung einerseits einer Schwingung des Stößels 26 in Richtung der Schlagachse 13 und andererseits einer Schwingung des Stößels 26 quer zur Schlagachse 13 kann genutzt werden, um die Fläche des Werkstücks 6, welche mit der Stirnseite 29 des Stößels 26 bearbeitet wird, zu vergrößern.Even if the plunger 26 brings about impact hardening of the surface 31 of the workpiece 6 with its end face 29 and thus a degree of freedom of the vibration system 22 is provided which is oriented in the direction of the striking axis 13 and longitudinal axis of the plunger 26, at least one additional degree of freedom of the vibration system 22 be present, which is oriented transversely to the striking axis 13. A superposition on the one hand a vibration of the plunger 26 in the direction of the striking axis 13 and on the other hand, a vibration of the plunger 26 transverse to the striking axis 13 can be used to enlarge the surface of the workpiece 6, which is machined with the end face 29 of the plunger 26.

Der Stößel 26 kann einen beliebigen Querschnitt sowie eine beliebige Kontur der Stirnseite 29 sowie der Seitenfläche aufweisen.The plunger 26 may have any cross-section and any contour of the end face 29 and the side surface.

BEZUGSZEICHENLISTELIST OF REFERENCE NUMBERS

11: SchlagverfestigungseinrichtungShock consolidation device
22: Tragstruktursupporting structure
33: HaltegelenkarmHaltegelenkarm
44: SchlagverfestigungseinheitShock consolidation unit
55: Führungseinrichtungguide means
66: Werkstückworkpiece
77: Gelenkjoint
88th: Teilarmpartial arm
99: Halteeinrichtungholder
1010: Gehäusecasing
1111: Innenrauminner space
1212: Schwingungskörpervibrating body
1313: Schlagachseimpact axis
1414: Führungsstangeguide rod
1515: Führungsstangeguide rod
1616: Bohrungdrilling
1717: Bohrungdrilling
1818: Federnfeathers
1919: Federfeather
2020: Abstützscheibesupport disk
2121: Abstand, SpielDistance, game
2222: Schwingungssystemvibration system
2323: Unwuchterregerunbalance exciter
2424: Unwuchtmasseunbalanced mass
2525: Unwuchtmasseunbalanced mass
2626: Stößeltappet
2727: Halterholder
2828: Schlagkörperimpactors
2929: Stirnseitefront
3030: SchlagflächePlaying surface
3131: Oberflächesurface

Claims

Impact hardening device (1) for effecting work hardening of a surface (31) or inner surface of a workpiece (6) by means of a vibration system driven by a vibration exciter (22), in which a vibration body (12) is supported by at least one spring (18, 19) , characterized in that the vibrating body (12) is drivingly connected to a stroke-inducing ram (26).

Impact bonding device (1) according to claim 1, characterized in that the plunger (26) is formed with a holder (27) and an impact member (28) held replaceably on the holder (27).

Impact bonding device (1) according to claim 1 or 2, characterized in that the vibration generator is designed as an unbalance exciter (23).

Impact bonding device (1) according to claim 3, characterized in that the unbalance exciter (23) has two rotating unbalanced masses (24, 25).

Impact bonding device (1) according to claim 4, characterized in that a phase position of the imbalance masses (24, 25) is adjustable.

Impact hardening device (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the unbalance exciter (23) is driven at a drive speed which corresponds approximately to the resonant frequency of the vibration system (22).

Impact hardening device (1) according to one of the preceding claims, characterized in that an electronic control device is provided, which adjusts b) a phase position of the imbalance masses (24, 25) and / or c) sets a drive rotational speed of the imbalance masses (24, 25).

Impact bonding device (1) according to one of claims 1 to 7, characterized in that a holding device for the workpiece, on which a striking hardening is to be brought about, is present.

Impact bonding device according to one of claims 1 to 8, characterized in that a holding and / or guide device (9; 5) for the workpiece (6) on which a striking hardening is to be brought about, or for a impact hardening unit (4) is present, via which a relative movement between the workpiece (6) and the Schlagverfestigungseinheit (4) is guided.

Impact bonding device (1) according to claim 8 or 9, characterized in that a control device is provided, which controls an actuator such that a predetermined relative movement between the workpiece (6) and the plunger (26) is brought about.

Impact bonding device (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the impact-hardening device (1) is designed as a manually usable impact-hardening unit (4).