WO2001072089A1 - Device for heating workpieces - Google Patents

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WO2001072089A1
WO2001072089A1 PCT/EP2001/003400 EP0103400W WO0172089A1 WO 2001072089 A1 WO2001072089 A1 WO 2001072089A1 EP 0103400 W EP0103400 W EP 0103400W WO 0172089 A1 WO0172089 A1 WO 0172089A1
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WO
WIPO (PCT)
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workpiece
conductor piece
inductor
conductor
longitudinal direction
Prior art date
Application number
PCT/EP2001/003400
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German (de)
French (fr)
Inventor
Waldemar Gezarzick
Hans-Jürgen LEISSNER
Peter Schulte
Original Assignee
Elotherm Gmbh
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Publication date
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    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05BELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B6/00Heating by electric, magnetic or electromagnetic fields
    • H05B6/02Induction heating
    • H05B6/36Coil arrangements
    • H05B6/40Establishing desired heat distribution, e.g. to heat particular parts of workpieces
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C21METALLURGY OF IRON
    • C21DMODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D1/00General methods or devices for heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering
    • C21D1/34Methods of heating
    • C21D1/42Induction heating
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C21METALLURGY OF IRON
    • C21DMODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D9/00Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor
    • C21D9/28Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor for plain shafts
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P10/00Technologies related to metal processing
    • Y02P10/25Process efficiency

Definitions

  • the invention relates to a device for heating workpieces, in particular for tempering previously hardened components, with an inductor.
  • inductors are used, the inductor branches of which are guided helically around the workpiece rotating during the heating.
  • the effectiveness of the field generated by the inductor branches is determined by a suitable sheet set. In this way, an inductor is available which completely surrounds the section of the workpiece to be heated and whose output is adapted to the respective requirements.
  • Such workpieces are, for example, components from the transmission or the drive train of a motor vehicle that are provided with longitudinal teeth in the region of a pin. After the entire workpiece has been hardened beforehand, such components or the sections adjoining them are tempered in order to restore the required toughness of the material in the relevant sections.
  • the object of the invention is to provide a device of the type explained above, which it makes it possible to heat workpieces of the type explained above with an improved work result.
  • a device for inductively heating sections of metallic workpieces in particular for tempering previously hardened components, with an inductor which extends at least one starting from an energy supply in the longitudinal direction over the length of the section of the workpiece to be heated and close to this guided conductor piece, which encompasses the workpiece by at most part of its circumference, and has a second conductor piece guided back to the energy supply in the longitudinal direction of the workpiece, and is equipped with a drive device which, during heating, rotates a relative movement about the longitudinal axis of the workpiece between workpiece and inductor.
  • an inductor is used to induce the electromagnetic field, the shape of which is determined by two conductor pieces extending essentially along the workpiece to be heated.
  • these conductor pieces are not wound several times around the circumference of the workpiece, but at most are guided around a partial section of the total circumference.
  • the inductor branches which extend essentially linearly in the axial direction of the workpiece induce an in Longitudinal direction of the workpiece uniformly formed field, which due to its limited width covers only a portion of the circumferential surface of the workpiece.
  • the relative movement rotating about the longitudinal axis of the workpiece ensures that the entire circumference of the workpiece is evenly swept by the induced fields.
  • the mode of operation of a device according to the invention leads to homogeneous heating of the workpiece.
  • the heated workpiece has no dead zones that cannot be reached by the heat.
  • the invention achieves this with an inductor which, measured on the inductors used in known devices, can be easily shaped and manufactured in a simple manner.
  • the inductor is divided in steps in accordance with the sequence of sections of the workpiece to be heated and each of the sections is extended in the longitudinal direction and extends over the length of the respective section Guide piece is closely associated with the section concerned.
  • the shape of the inductor is optimally adapted to the shape of the workpiece to be heated.
  • the conductor pieces of the inductor running in the longitudinal direction are connected to one another by a conductor piece running in the circumferential direction. This is especially true if there are pronounced shoulders between the individual sections of the workpiece that require special treatment. Such sections can be heated directly with great accuracy from the fields induced by the conductor pieces guided radially around the circumference.
  • the uniform generation of the heating can also be perfected in that the conductor pieces of the inductor are arranged symmetrically with respect to the axis of rotation of the workpiece.
  • the individual pieces of the inductor are of equivalent design and are equally arranged in space, so that the fields are induced into the workpiece with great uniformity.
  • those guided in the circumferential direction jointly embrace at least half of the respective paragraph.
  • the wall thickness of the component in this area and the shape it may be necessary, at least to guide one of the longitudinally extending conductor pieces simultaneously in the longitudinal and circumferential directions of the workpiece. In this way, larger powers can be induced over a larger area in the relevant section of the workpiece. It is essential, however, that the conductor piece encompasses only part of the circumference of the workpiece, but is never completely guided around its circumference.
  • the conductor piece can also be guided at an angle deviating from the longitudinal direction of the workpiece along the circumference of the workpiece in order to achieve both a longitudinal and a circumferential extent of the relevant conductor piece.
  • the conductor section can be divided into at least two sections that run towards each other at an acute angle. This configuration also makes it possible to distribute a large length of the relevant conductor piece over a small section of the workpiece circumference.
  • a further advantageous embodiment of the invention is characterized in that the energy supply pulsates the inductor with electrical energy in such a way that each heating interval occurs Break interval follows.
  • the energy supply pulsates the inductor with electrical energy in such a way that each heating interval occurs Break interval follows.
  • this mode of operation of the energy supply there is sufficient time after the supply of heat that the heat generated is distributed in the workpiece by heat migration. In this way, overheating of the workpiece can be avoided with optimal energy yield and uniform, gentle heating of the workpiece can be guaranteed.
  • practical tests have shown that it is advantageous if the ratio of the duration of the heating interval to the duration of the pause interval is 3: 4.
  • a device according to the invention for tempering previously hardened workpieces can be used particularly advantageously.
  • Figure 1 shows a device for heating workpieces in a side, partial view.
  • FIG. 2 shows an inductor used in the device according to FIG. 1 in a perspective illustration
  • FIG. 3 shows another side view of another inductor intended for use in the device according to FIG. 1;
  • FIG. 4 shows a third side view of a third inductor intended for use in the device according to FIG. 1.
  • the rotationally symmetrical workpiece W has an elongated, pin-shaped projection Wl, in which a toothing is formed, a first paragraph W2 adjoining it in the longitudinal direction L, the diameter D2 of which is larger than the diameter Dl of the projection Wl, and a cup-shaped shoulder W3, the diameter D3 of which is in turn larger than the diameter D2 of the shoulder W2.
  • the workpiece W has undergone hardening before being placed in the device 1.
  • the workpiece W sits on a turntable 2 of the device 1, which is driven to rotate about an axis of rotation X via a drive, not shown.
  • the workpiece W is oriented so that the axis of rotation X and the longitudinal axis of the workpiece W coincide and the peg-shaped projection W1 points freely upwards.
  • an inductor 3 is provided, which is designed symmetrically with respect to the axis of rotation X of the device 1.
  • the inductor 3 has a first conductor piece 31 which extends axially in the longitudinal direction L of the workpiece W.
  • the conductor piece 31 is in its lower end region 31a Direction of the projection Wl cranked so that it is guided closer to the projection Wl in this area.
  • a radially circumferential conductor piece 32 is connected to the cranked end region 31a and is assigned to the foot region Wla of the projection Wl of the workpiece W.
  • the radially circumferential conductor piece 32 encompasses a quarter of the circumference of the projection W1 at a short distance from the outside thereof. In this case, the conductor piece 32 is in the state placed on the workpiece W with an equally small distance above the free upper side of the second shoulder W2 of the workpiece W.
  • a second conductor piece 33 which extends axially along the workpiece W, is connected to the end of the first radially rotating conductor piece 32 facing away from the first axially extending conductor piece 31.
  • This conductor piece 33 is formed in its end section 33a assigned to the conductor piece 32 so as to be bent in the direction of the axis of rotation X in such a way that its end section 33a is placed on the top of the end of the conductor piece 32. In this way, the conductor piece 33 engages around the free edge W2a of the second paragraph W2 with a sufficient distance.
  • a conductor piece 34 which extends radially around the second shoulder W2 of the workpiece W, is connected to the lower end of the axially extending conductor piece 33.
  • This second radially circumferential conductor piece 34 encompasses the second shoulder W2 by 180 °, also between the conductor piece 34 and the outer side of paragraph W2 there is only a small distance.
  • the length of the second axially extending conductor piece 33 is dimensioned such that the second radially extending conductor piece 34, when the inductor 3 is placed on the workpiece W, is just as close above the free upper side of the third shoulder W3 of the workpiece W.
  • a further axially extending conductor piece 35 is formed on the second radially circumferential conductor piece 34 opposite this conductor piece 33.
  • the conductor piece 35 has the same shape as the conductor piece 33 and lies, encompassing the free edge W2a, with its end facing away from the radially circumferential conductor piece 34 on another radially circumferential conductor piece 36.
  • the conductor piece 36 is formed with respect to the longitudinal axis of the workpiece W in a point-symmetrical manner with respect to the first radially circumferential conductor piece 32 and, like the latter, engages around the foot region Wla of the projection W by 90 °.
  • a last axially extending conductor piece 37 arranged opposite the first conductor piece 31, the shape of which corresponds to the shape of the conductor piece 31.
  • radially rotating conductor pieces 32 or 36 31 and 37 are each connected to one of the supply lines, not shown in detail, via which an energy feed, also not shown, supplies the inductor 3 with electrical energy.
  • the strength and orientation of the field induced by the respective conductor pieces 31-37 is adjusted by a suitable sheet metal not shown.
  • the inductor 3 is placed on and supplied with electrical energy via the feed, not shown.
  • the energy supply is pulsed in such a way that a heating interval of a duration T1 is followed by a pause interval of the duration T2.
  • the ratio of the duration T1 to the duration T2 is 3: 4. In this way it is achieved that the heat supplied during the heating interval is distributed in the workpiece W during the interval, so that there is uniform heating without the risk of overheating.
  • the inductor 50 shown in FIG. 3 can be used for this purpose.
  • This inductor 50 has a first conductor piece 52 connected to the first pole 51 of an energy supply (not shown), which runs in the longitudinal direction L and runs parallel to the axis of rotation X for heating the peg-shaped projection W1.
  • An axially extending conductor section 54 is connected to the conductor section 53 via a cranked end section placed on the conductor section 53.
  • the conductor piece 54 extends in the longitudinal direction L along the contour of the pot-shaped shoulder W3, it being arranged in one plane with the axis of rotation X.
  • a conductor piece 55 is connected to the conductor piece 54 radially in the region of the lower edge of the step W3, which piece extends around the circumference of the step W3 by approximately 180 °.
  • a conductor piece 56 which extends in the longitudinal direction L and at the same time runs around a partial section of approximately 150 ° of the circumference of the shoulder W3, runs in the direction of the upper edge of the shoulder W3.
  • the conductor piece 56 merges into a conductor piece 57 which is guided radially by approximately 180 ° around the shoulder W2 of the workpiece W.
  • the conductor piece 57 is connected to a further conductor piece 59 encompassing the peg-shaped projection W1 in its foot region by approximately 90 °.
  • This conductor piece 59 is finally connected to the second pole of the energy supply via a conductor piece which is covered by the workpiece W in FIG. 3 and is arranged parallel to the axis of rotation X and is guided in the longitudinal direction L.
  • Appropriate sheet metal of inductor 50 induces heat in workpiece W at the required points.
  • the conductor piece 56 which extends simultaneously in the longitudinal direction L and the circumferential direction, enables the uniform and precisely metered induction of an electric field into the wall of the section W3, which is relatively thin in this area.
  • the inductor 70 shown in FIG. 4 is particularly suitable for tempering a component B that is not rotationally symmetrical.
  • Component B shown in FIG. 4 has a pin B1, which is followed by a pot-shaped section B3 via a shoulder B2.
  • the component B can be, for example, a so-called "tripode", as is used in the area of the front-wheel drive of cars.
  • the inductor 70 has a first conductor piece 71, which extends in the longitudinal direction L along the pin Bl and the shoulder B2 and which has one end at the first pole of an energy supply, not shown, is connected. At the other end of the conductor piece 71, a conductor piece 72 guided radially by about a quarter of the foot region of the shoulder B2 is connected.
  • a conductor piece 73 which extends in the longitudinal direction L and extends over the length Lb3 of the pot-shaped section B3, is connected to the conductor piece 72.
  • the conductor piece 73 is divided into three sections 73a, 73b and 73c, of which the sections 73a and 73c are guided in alignment with one another, axially parallel to the axis of rotation X of the component B.
  • the section 73b arranged between the sections 73a and 73c is designed in the manner of a loop and is guided in the circumferential direction by approximately 120 ° around the section B3.
  • a conductor section 74 which is guided radially to the foot region of the shoulder B and which, after approximately 180.degree.
  • a conductor piece 76 which extends radially by approximately 90 ° around the foot region of the shoulder B2 leads from the conductor piece 75 to a last conductor piece 77 which extends in the longitudinal direction L along the pin B1 and which is connected to the second pole of the energy supply.
  • the power induced in the wall of the pot-shaped section B3 is adjusted by means of suitably dimensioned sheets 78, which are arranged in the region of the loop-shaped section 73b.

Abstract

The invention relates to a device for inductive heating of sections of metallic workpieces (W, B), in particular, for the annealing of previously hardened components (W, B), with an inductor (3, 50, 70), comprising at least one conductor piece (31-37, 52-59, 71-77), extending from the energy supply in the longitudinal direction, along the length of the section of the workpiece to be heated (W, B), in close proximity thereto and engaging with said workpiece (W, B) around, at most, a part of the circumference thereof and a second conductor piece (31-37, 52-59, 71-77) arranged in the longitudinal direction of the workpiece (W, B) and leading back to the energy source. Said device further comprises a drive arrangement for a rotating relative movement between the workpiece (W, B) and the inductor (3, 50, 70), along the longitudinal axis (X) of the workpiece (W, B) during the heating process.

Description

Vorrichtung zum Erwärmen von Werkstücken Device for heating workpieces
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Erwärmen von Werkstücken, insbesondere zum Anlassen von zuvor gehärteten Bauteilen, mit einem Induktor.The invention relates to a device for heating workpieces, in particular for tempering previously hardened components, with an inductor.
Bei der Erwärmung von Werkstücken mit in Achsrichtung unterschiedlichem Durchmesserverlauf besteht bei induktiver Erwärmung die Anforderung, die Leiteräste des Induktors derart an dem Werkstück zu positionieren, daß einerseits das elektro-magnetische Feld in ausreichender Weise in das Werkstück induziert wird und andererseits eine Überhitzung an bestimmten exponierten Kanten vermieden wird. Derartige Kanten sind beispielsweise im Bereich des Übergangs zwischen den einzelnen, unterschiedliche Durchmesser besitzenden Absätzen des Werkstücks vorhanden.When heating workpieces with different diameters in the axial direction, there is a requirement with inductive heating to position the conductor branches of the inductor on the workpiece in such a way that on the one hand the electromagnetic field is sufficiently induced in the workpiece and on the other hand overheating at certain exposed areas Edges is avoided. Such edges are present, for example, in the area of the transition between the individual, different-diameter shoulders of the workpiece.
Bei aus der Praxis bekannten Vorrichtungen zum Erwärmen von Werkstücken der in Rede stehenden Art werden Induktoren eingesetzt, deren Induktoräste wendeiförmig um das sich während der Erwärmung drehende Werkstück geführt sind. Die Wirksamkeit des von den Induktorästen erzeugten Feldes wird dabei durch eine geeignete Beblechung eingestellt. Auf diese Weise steht ein Induktor zur Verfügung, der den jeweils zu erwärmenden Abschnitt des Werkstücks vollständig umgibt und dessen Leistung an die jeweiligen Erfordernisse angepaßt ist.In devices known from practice for heating workpieces of the type in question, inductors are used, the inductor branches of which are guided helically around the workpiece rotating during the heating. The effectiveness of the field generated by the inductor branches is determined by a suitable sheet set. In this way, an inductor is available which completely surrounds the section of the workpiece to be heated and whose output is adapted to the respective requirements.
Praktische Erfahrungen mit bekannten Vorrichtungen der voranstehend erläuterten Art zeigen, daß die Erwärmung trotz der individuellen Anpassung der Form des Induktors an die äußere Form des zu erwärmenden Bauelements nur zu unbefriedigenden Ergebnissen führt. So ist festgestellt worden, daß es selbst bei Verwendung von Induktoren, bei denen die Wendel der Induktoräste in enger Nähe angeordnet sind, zu einer inhomogenen Verteilung der Wärme in dem Werkstück kommt. Dies gilt insbesondere dann, wenn mittels einer solchen Vorrichtung ein aus Vollmaterial bestehendes, gehärtetes Werkstück im Bereich seines zapfenartigen Vorsprungs durch eine Wiedererwärmung angelassen werden soll.Practical experience with known devices of the type explained above shows that the heating leads to unsatisfactory results despite the individual adaptation of the shape of the inductor to the external shape of the component to be heated. It has thus been found that even when using inductors in which the helix of the inductor branches are arranged in close proximity, there is an inhomogeneous distribution of the heat in the workpiece. This applies in particular if such a device is to be used to start a hardened workpiece consisting of solid material in the region of its pin-like projection by reheating.
Bei solchen Werkstücken handelt es sich beispielsweise um mit einer Längsverzahnung im Bereich eines Zapfens versehene Bauelemente aus dem Getriebe oder dem Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs. Nachdem zuvor eine Härtung des gesamten Werkstücks durchgeführt worden ist, werden derartige Bauelemente oder die daran angrenzenden Abschnitte angelassen, um die erforderliche Zähigkeit des Materials in den betreffenden Abschnitten wiederherzustelle .Such workpieces are, for example, components from the transmission or the drive train of a motor vehicle that are provided with longitudinal teeth in the region of a pin. After the entire workpiece has been hardened beforehand, such components or the sections adjoining them are tempered in order to restore the required toughness of the material in the relevant sections.
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Vorrichtung der voranstehend erläuterten Art zu schaffen, die es ermöglicht, Werkstücke der voranstehend erläuterten Art mit einem verbesserten Arbeitsergebnis zu erwärmen.The object of the invention is to provide a device of the type explained above, which it makes it possible to heat workpieces of the type explained above with an improved work result.
Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung zum induktiven Erwärmen von Abschnitten metallischer Werkstücke, insbesondere zum Anlassen von zuvor gehärteten Bauteilen, gelöst, die mit einem Induktor, der mindestens ein ausgehend von einer Energieversorgung sich in Längsrichtung über die Länge des zu erwärmenden Abschnitts des Werkstücks erstreckendes und eng an diesem geführtes Leiterstück, welches das Werkstück höchstens um einen Teil seines Umfangs umgreift, und ein zweites in Längsrichtung des Werkstücks zurück zur Energieversorgung geführtes Leiterstück besitzt, und mit einer Antriebseinrichtung ausgestattet ist, die während der Erwärmung eine um die Längsachse des Werkstücks rotierende Relativbewegung zwischen Werkstück und Induktor bewirkt .This object is achieved by a device for inductively heating sections of metallic workpieces, in particular for tempering previously hardened components, with an inductor which extends at least one starting from an energy supply in the longitudinal direction over the length of the section of the workpiece to be heated and close to this guided conductor piece, which encompasses the workpiece by at most part of its circumference, and has a second conductor piece guided back to the energy supply in the longitudinal direction of the workpiece, and is equipped with a drive device which, during heating, rotates a relative movement about the longitudinal axis of the workpiece between workpiece and inductor.
In einer erfindungsgemäß ausgebildeten Vorrichtung wird zum Induzieren des elektro-magnetischen Feldes ein Induktor eingesetzt, dessen Form durch zwei sich im wesentlichen längs des zu erwärmenden Werkstücks erstreckende Leiterstücke bestimmt wird. Anders als beim Stand der Technik sind diese Leiterstücke nicht mehrfach um den Umfang des Werkstücks gewickelt, sondern allenfalls um einen Teilabschnitt des Gesamtumfangs geführt .In an apparatus designed according to the invention, an inductor is used to induce the electromagnetic field, the shape of which is determined by two conductor pieces extending essentially along the workpiece to be heated. In contrast to the prior art, these conductor pieces are not wound several times around the circumference of the workpiece, but at most are guided around a partial section of the total circumference.
Die sich im wesentlichen linear in Achsrichtung des Werkstücks erstreckenden Induktoräste induzieren ein in Längsrichtung des Werkstücks gleichmäßig ausgebildetes Feld, welches aufgrund seiner eingeschränkten Breite jeweils nur einen Teilbereich der Umfangsflache des Werkstücks überdeckt . Durch die um die Längsachse des Werkstücks rotierende Relativbewegung ist jedoch sichergestellt, daß der gesamte Umfang des Werkstücks gleichmäßig von den induzierten Feldern überstrichen wird.The inductor branches which extend essentially linearly in the axial direction of the workpiece induce an in Longitudinal direction of the workpiece uniformly formed field, which due to its limited width covers only a portion of the circumferential surface of the workpiece. The relative movement rotating about the longitudinal axis of the workpiece, however, ensures that the entire circumference of the workpiece is evenly swept by the induced fields.
Im Ergebnis führt die Wirkungsweise einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zu einer homogenen Erwärmung des Werkstücks. Das erwärmte Werkstück weist keine Totzonen auf, welche von der Wärme nicht erreicht werden. Dies gelingt der Erfindung mit einem Induktor, der, gemessen an den in bekannten Vorrichtungen eingesetzten Induktoren, einfach geformt und auf einfache Weise hergestellt werden kann.As a result, the mode of operation of a device according to the invention leads to homogeneous heating of the workpiece. The heated workpiece has no dead zones that cannot be reached by the heat. The invention achieves this with an inductor which, measured on the inductors used in known devices, can be easily shaped and manufactured in a simple manner.
Weist das zu erwärmende Werkstück mehrere in Achsrichtung aufeinanderfolgende Abschnitte auf, so ist es zweckmäßig, wenn der Induktor entsprechend der Aufeinanderfolge von zu erwärmenden Abschnitten des Werkstücks stufenförmig unterteilt ist und jedem der Abschnitte ein sich in Längsrichtung erstreckender, über die Länge des jeweiligen Abschnitts erstreckender und eng an dem betreffenden Abschnitt geführtes Leiterstück zugeordnet ist. Auf diese Weise ist die Form des Induktors optimal an die Form des zu erwärmenden Werkstücks angepaßt . Indem an geeigneter Stelle der jeweiligen Leiterstücke entsprechend ausgelegte Beblechungen vorgesehen werden, können die elektro-magnetischen Felder in die erforderlichen Bereiche so induziert werden, daß eine der jeweiligen Bearbeitungsaufgabe ebenso optimal angepaßte Erwärmung durchgeführt wird.If the workpiece to be heated has a plurality of successive sections in the axial direction, then it is expedient if the inductor is divided in steps in accordance with the sequence of sections of the workpiece to be heated and each of the sections is extended in the longitudinal direction and extends over the length of the respective section Guide piece is closely associated with the section concerned. In this way, the shape of the inductor is optimally adapted to the shape of the workpiece to be heated. By providing appropriately designed laminations at a suitable point on the respective conductor pieces, the electro-magnetic fields can be integrated into the required areas are induced in such a way that heating which is also optimally adapted to the respective machining task is carried out.
In Abhängigkeit von der Ausgestaltung des Werkstücks kann es ebenso zweckmäßig sein, wenn in Längsrichtung verlaufende Leiterstücke des Induktors untereinander durch jeweils ein in Umfangsrichtung laufendes Leiterstück verbunden sind. Dies gilt insbesondere dann, wenn zwischen den einzelnen Abschnitten des Werkstücks ausgeprägte Absätze vorhanden sind, die einer besonderen Behandlung bedürfen. Derartige Abschnitte können von den von den radial um den Umfang geführten Leiterstücken induzierten Feldern direkt mit großer Genauigkeit erwärmt werden.Depending on the design of the workpiece, it may also be expedient if the conductor pieces of the inductor running in the longitudinal direction are connected to one another by a conductor piece running in the circumferential direction. This is especially true if there are pronounced shoulders between the individual sections of the workpiece that require special treatment. Such sections can be heated directly with great accuracy from the fields induced by the conductor pieces guided radially around the circumference.
Die gleichmäßige Erzeugung der Erwärmung kann zudem dadurch vervollkommnet werden, daß die Leiterstücke des Induktors bezogen auf die Drehachse des Werkstücks symmetrisch angeordnet sind. Bei dieser Ausgestaltung sind die einzelnen Stücke des Induktors gleichwertig ausgebildet und ebenso gleichwertig im Raum angeordnet, so daß auch die Felder mit großer Gleichmäßigkeit in das Werkstück induziert werden. Aus demselben Grund ist es zweckmäßig, wenn die in Umfangsrichtung geführten gemeinsam den jeweiligen Absatz mindestens zur Hälfte umgreifen.The uniform generation of the heating can also be perfected in that the conductor pieces of the inductor are arranged symmetrically with respect to the axis of rotation of the workpiece. In this embodiment, the individual pieces of the inductor are of equivalent design and are equally arranged in space, so that the fields are induced into the workpiece with great uniformity. For the same reason, it is expedient if those guided in the circumferential direction jointly embrace at least half of the respective paragraph.
In Abhängigkeit von der Größe des jeweils zu erwärmenden Abschnitts, der Wandstärke des Bauteils in diesem Bereich und Formgebung kann es erforderlich sein, mindestens eines der sich in Längsrichtung erstreckenden Leiterstücke gleichzeitig in Längs- und Umfangsrichtung des Werkstücks zu führen. Auf diese Weise lassen sich größere Leistungen über eine größere Fläche verteilt in den betreffenden Abschnitt des Werkstücks induzieren. Wesentlich ist dabei jedoch, daß das Leiterstück jeweils nur einen Teil des Umfangs des Werkstücks umgreift, jedoch nie vollständig um dessen Umfang geführt ist.Depending on the size of the section to be heated, the wall thickness of the component in this area and the shape, it may be necessary, at least to guide one of the longitudinally extending conductor pieces simultaneously in the longitudinal and circumferential directions of the workpiece. In this way, larger powers can be induced over a larger area in the relevant section of the workpiece. It is essential, however, that the conductor piece encompasses only part of the circumference of the workpiece, but is never completely guided around its circumference.
Eine erste Möglichkeit, das jeweilige Leiterstück nicht nur ausschließlich achsparallel zur Längsachse des Werkstücks zu führen, sondern zusätzlich auch in Umfangsrichtung, besteht darin, daß bei dem Leiterstück ausgehend von einem in Längsrichtung gerichteten Teilstück eine Schleife ausgebildet ist, die entlang des Umfangs des Werkstücks geführt ist. Alternativ oder ergänzend kann das Leiterstück auch in einem Winkel von der Längsrichtung des Werkstücks abweichend entlang des Umfangs des Werkstücks geführt sein, um sowohl eine Längs- als auch eine Umfangserstreckung des betreffenden Leiterstücks zu erreichen. Dabei kann das Leiterstück in mindestens zwei Teilstücke geteilt sein, die spitzwinklig aufeinander zulaufen. Diese Ausgestaltung ermöglicht es ebenfalls, über einen kleinen Abschnitt des Werkstückumfangs eine große Länge des betreffenden Leiterstücks zu verteilen.A first possibility, not only to guide the respective conductor piece only axially parallel to the longitudinal axis of the workpiece, but also in the circumferential direction, is that in the conductor piece, starting from a longitudinally directed section, a loop is formed which extends along the circumference of the workpiece is. Alternatively or additionally, the conductor piece can also be guided at an angle deviating from the longitudinal direction of the workpiece along the circumference of the workpiece in order to achieve both a longitudinal and a circumferential extent of the relevant conductor piece. The conductor section can be divided into at least two sections that run towards each other at an acute angle. This configuration also makes it possible to distribute a large length of the relevant conductor piece over a small section of the workpiece circumference.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß die Energieeinspeisung den Induktor mit elektrischer Energie pulsierend in der Weise beaufschlagt, daß auf jedes Erwärmungsintervall ein Pausenintervall folgt. Bei dieser Funktionsweise der Energieeinspeisung ist nach der Zuführung von Wärme jeweils ausreichend Zeit vorhanden, daß die erzeugte Wärme sich durch WärmeWanderung im Werkstück verteilt. So kann bei optimaler Energieausbeute eine Überhitzung des Werkstücks vermieden und eine gleichmäßige, schonende Erwärmung des Werkstücks gewährleistet werden. Bei praktischen Versuchen hat sich in diesem Zusammenhang herausgestellt, daß es günstig ist, wenn das Verhältnis der Dauer des Erwärmungsintervalls zur Dauer des Pausenintervalls 3 : 4 beträgt.A further advantageous embodiment of the invention is characterized in that the energy supply pulsates the inductor with electrical energy in such a way that each heating interval occurs Break interval follows. In this mode of operation of the energy supply, there is sufficient time after the supply of heat that the heat generated is distributed in the workpiece by heat migration. In this way, overheating of the workpiece can be avoided with optimal energy yield and uniform, gentle heating of the workpiece can be guaranteed. In this context, practical tests have shown that it is advantageous if the ratio of the duration of the heating interval to the duration of the pause interval is 3: 4.
Besonders vorteilhaft läßt sich eine erfindungsgemäße Vorrichtung zum Anlassen von zuvor gehärteten Werkstücken verwenden.A device according to the invention for tempering previously hardened workpieces can be used particularly advantageously.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand einer ein Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnung näher erläutert. Es zeigen in schematischer Darstellung:The invention is explained in more detail below on the basis of a drawing illustrating an exemplary embodiment. In a schematic representation:
Fig. 1 eine Vorrichtung zum Erwärmen von Werkstücken in einer seitlichen, ausschnittsweisen Ansicht;Figure 1 shows a device for heating workpieces in a side, partial view.
Fig. 2 einen in der Vorrichtung gemäß Fig. 1 eingesetzten Induktor in einer perspektivischen Darstellung;FIG. 2 shows an inductor used in the device according to FIG. 1 in a perspective illustration;
Fig. 3 einen anderen zur Verwendung in der Vorrichtung gemäß Fig. 1 bestimmten Induktor in seitlicher Ansicht ; Fig. 4 einen dritten zur Verwendung in der Vorrichtung gemäß Fig. 1 bestimmten Induktor in seitlicher Ansicht .3 shows another side view of another inductor intended for use in the device according to FIG. 1; FIG. 4 shows a third side view of a third inductor intended for use in the device according to FIG. 1.
Das in der Vorrichtung 1 bearbeitete, in Fig. 1 dargestellte rotationssymmetrische Werkstück W weist einen länglichen, zapfenförmigen Vorsprung Wl, in welchen eine Verzahnung eingeformt ist, einen sich in Längsrichtung L daran anschließenden ersten Absatz W2 , dessen Durchmesser D2 größer ist als der Durchmesser Dl des Vorsprungs Wl , und einen topfförmigen Absatz W3 auf, dessen Durchmesser D3 wiederum größer ist als der Durchmesser D2 des Absatzes W2. Das Werkstück W ist, bevor es in die Vorrichtung 1 gesetzt worden ist, einer Härtung unterzogen worden.The machined in the device 1, shown in Fig. 1, the rotationally symmetrical workpiece W has an elongated, pin-shaped projection Wl, in which a toothing is formed, a first paragraph W2 adjoining it in the longitudinal direction L, the diameter D2 of which is larger than the diameter Dl of the projection Wl, and a cup-shaped shoulder W3, the diameter D3 of which is in turn larger than the diameter D2 of the shoulder W2. The workpiece W has undergone hardening before being placed in the device 1.
Das Werkstück W sitzt auf einem Drehteller 2 der Vorrichtung 1, welcher über einen nicht gezeigten Antrieb um eine Drehachse X rotierend angetrieben ist. Das Werkstück W ist dabei so ausgerichtet, daß die Drehachse X und die Längsachse des Werkstücks W zusammenfallen und der zapfenförmige Vorsprung Wl frei nach oben zeigt .The workpiece W sits on a turntable 2 of the device 1, which is driven to rotate about an axis of rotation X via a drive, not shown. The workpiece W is oriented so that the axis of rotation X and the longitudinal axis of the workpiece W coincide and the peg-shaped projection W1 points freely upwards.
Zum Erwärmen des Werkstücks W ist ein Induktor 3 vorgesehen, welcher symmetrisch bezogen auf die Drehachse X der Vorrichtung 1 ausgebildet ist.To heat the workpiece W, an inductor 3 is provided, which is designed symmetrically with respect to the axis of rotation X of the device 1.
Der Induktor 3 besitzt ein erstes in Längsrichtung L des Werkstücks W axial sich erstreckendes Leiterstück 31. In seinem unteren Endbereich 31a ist das Leiterstück 31 in Richtung des Vorsprungs Wl gekröpft, so daß er in diesem Bereich enger an dem Vorsprung Wl geführt ist .The inductor 3 has a first conductor piece 31 which extends axially in the longitudinal direction L of the workpiece W. The conductor piece 31 is in its lower end region 31a Direction of the projection Wl cranked so that it is guided closer to the projection Wl in this area.
An den gekröpften Endbereich 31a ist ein radial umlaufendes Leiterstück 32 angeschlossen, welches dem Fußbereich Wla des Vorsprungs Wl des Werkstücks W zugeordnet ist. Das radial umlaufende Leiterstück 32 umgreift mit geringem Abstand zu dessen Außenseite ein Viertel des Umfangs des Vorsprungs Wl . Dabei befindet sich das Leiterstück 32 im auf das Werkstück W aufgesetztem Zustand mit ebenso geringem Abstand über der freien Oberseite des zweiten Absatzes W2 des Werkstücks W.A radially circumferential conductor piece 32 is connected to the cranked end region 31a and is assigned to the foot region Wla of the projection Wl of the workpiece W. The radially circumferential conductor piece 32 encompasses a quarter of the circumference of the projection W1 at a short distance from the outside thereof. In this case, the conductor piece 32 is in the state placed on the workpiece W with an equally small distance above the free upper side of the second shoulder W2 of the workpiece W.
An das vom ersten axial sich erstreckenden Leiterstück 31 abgewandte Ende des ersten radial umlaufenden Leiterstücks 32 ist ein zweites axial entlang des Werkstücks W sich erstreckendes Leiterstück 33 angeschlossen. Dieses Leiterstück 33 ist in seinem dem Leiterstück 32 zugeordneten Endabschnitt 33a so in Richtung der Drehachse X gebogen ausgebildet, daß sein Endabschnitt 33a auf die Oberseite des Endes des Leiterstücks 32 aufgesetzt ist. Auf diese Weise umgreift das Leiterstück 33 die freie Kante W2a des zweiten Absatzes W2 mit ausreichendem Abstand.A second conductor piece 33, which extends axially along the workpiece W, is connected to the end of the first radially rotating conductor piece 32 facing away from the first axially extending conductor piece 31. This conductor piece 33 is formed in its end section 33a assigned to the conductor piece 32 so as to be bent in the direction of the axis of rotation X in such a way that its end section 33a is placed on the top of the end of the conductor piece 32. In this way, the conductor piece 33 engages around the free edge W2a of the second paragraph W2 with a sufficient distance.
Mit dem unteren Ende des axial verlaufenden Leiterstücks 33 ist ein radial um den zweiten Absatz W2 des Werkstücks W umlaufendes Leiterstück 34 verbunden. Dieses zweite radial umlaufende Leiterstück 34 umgreift den zweiten Absatz W2 um 180 °, wobei auch zwischen dem Leiterstück 34 und der äußeren Seite des Absatzes W2 nur ein geringer Abstand besteht. Gleichzeitig ist die Länge des zweiten axial sich erstreckenden Leiterstücks 33 so bemessen, daß sich das zweite radial verlaufende Leiterstück 34 bei auf das Werkstück W aufgesetztem Induktor 3 mit ebenso geringem Abstand oberhalb der freien Oberseite des dritten Absatzes W3 des Werkstücks W befindet.A conductor piece 34, which extends radially around the second shoulder W2 of the workpiece W, is connected to the lower end of the axially extending conductor piece 33. This second radially circumferential conductor piece 34 encompasses the second shoulder W2 by 180 °, also between the conductor piece 34 and the outer side of paragraph W2 there is only a small distance. At the same time, the length of the second axially extending conductor piece 33 is dimensioned such that the second radially extending conductor piece 34, when the inductor 3 is placed on the workpiece W, is just as close above the free upper side of the third shoulder W3 of the workpiece W.
An seinem vom axial verlaufenden Leiterstück 33 abgewandten Ende ist gegenüberliegend zu diesem Leiterstück 33 an das zweite radial umlaufende Leiterstück 34 ein weiteres axial verlaufendes Leiterstück 35 angeformt. Das Leiterstück 35 weist dieselbe Form auf wie das Leiterstück 33 und liegt, die freie Kante W2a umgreifend, mit seinem vom radial umlaufenden Leiterstück 34 abgewandten Ende auf einem weiteren radial umlaufenden Leiterstück 36 auf.At its end facing away from the axially extending conductor piece 33, a further axially extending conductor piece 35 is formed on the second radially circumferential conductor piece 34 opposite this conductor piece 33. The conductor piece 35 has the same shape as the conductor piece 33 and lies, encompassing the free edge W2a, with its end facing away from the radially circumferential conductor piece 34 on another radially circumferential conductor piece 36.
Das Leiterstück 36 ist bezogen auf die Längsachse des Werkstücks W punktsymmetrisch zum ersten radial umlaufenden Leiterstück 32 ausgebildet und umgreift wie dieser den Fußbereich Wla des Vorsprungs W um 90 ° .The conductor piece 36 is formed with respect to the longitudinal axis of the workpiece W in a point-symmetrical manner with respect to the first radially circumferential conductor piece 32 and, like the latter, engages around the foot region Wla of the projection W by 90 °.
Mit dem vom Leiterstück 35 abgewandten Ende des Leiterstücks 36 ist ein letzter axial sich erstreckender und gegenüberliegend zum ersten Leiterstück 31 angeordnetes Leiterstück 37 verbunden, dessen Form der Form des Leiterstücks 31 entspricht.Connected to the end of the conductor piece 36 facing away from the conductor piece 35 is a last axially extending conductor piece 37 arranged opposite the first conductor piece 31, the shape of which corresponds to the shape of the conductor piece 31.
An das von den jeweils zugeordneten, radial umlaufenden Leiterstücken 32 bzw. 36 abgewandte Ende der Leiterstücke 31 bzw. 37 ist jeweils eine der im einzelnen nicht gezeigten Versorgungsleitungen angeschlossen, über welche eine ebenfalls nicht gezeigte Energieeinspeisung den Induktor 3 mit elektrischer Energie versorgt.At the end of the conductor pieces facing away from the respectively assigned, radially rotating conductor pieces 32 or 36 31 and 37 are each connected to one of the supply lines, not shown in detail, via which an energy feed, also not shown, supplies the inductor 3 with electrical energy.
Durch eine geeignete ebenso nicht dargestellte Beblechung der einzelnen Leiterstücke 31 - 37 wird die Stärke und Ausrichtung des von diesen jeweils induzierten Feldes eingestellt .The strength and orientation of the field induced by the respective conductor pieces 31-37 is adjusted by a suitable sheet metal not shown.
Zum Anlassen des zuvor gehärteten, auf dem Drehteller 2 angeordneten Werkstücks W wird der Induktor 3 aufgesetzt und über die nicht gezeigte Einspeisung mit elektrischer Energie versorgt. Dabei erfolgt die EnergieZuführung pulsierend in der Weise, daß auf ein Erwärmungsintervall einer Dauer Tl ein Pausenintervall von der Dauer T2 folgt . Das Verhältnis der Dauer Tl zur Dauer T2 beträgt 3 : 4. Auf diese Weise wird erreicht, daß sich die während des Erwärmungsintervalls zugeführte Wärme während des Pausenintervalls im Werkstück W verteilt, so daß es zu einer gleichmäßigen Erwärmung ohne die Gefahr einer Überhitzung kommt.To start the previously hardened workpiece W arranged on the turntable 2, the inductor 3 is placed on and supplied with electrical energy via the feed, not shown. The energy supply is pulsed in such a way that a heating interval of a duration T1 is followed by a pause interval of the duration T2. The ratio of the duration T1 to the duration T2 is 3: 4. In this way it is achieved that the heat supplied during the heating interval is distributed in the workpiece W during the interval, so that there is uniform heating without the risk of overheating.
Durch die jeweils radial um das Werkstück geführten Leiterstücke 32,34 und 36 werden die Übergangsbereiche zwischen dem Vorsprung Wl und dem Absatz W2 bzw. zwischen dem Absatz W2 und dem Absatz W3 des Werkstücks W in die Erwärmung einbezogen, so daß nicht nur der Vorsprung Wl , sondern auch die betreffenden Übergangsbereiche nach der Erwärmungsbehandlung in der Vorrichtung 1 angelassen sind. Soll auch der topfförmige Absatz W3 des Werkstücks W angelassen werden, so kann dazu der in Fig. 3 dargestellte Induktor 50 eingesetzt werden. Dieser Induktor 50 weist ein erstes an die einen ersten Pol 51 einer weiter nicht dargestellten Energieversorgung angeschlossenes, in Längsrichtung L verlaufendes und achsparallel zur Drehachse X geführtes Leiterstück 52 zum Erwärmen des zapfenförmigen Vorsprungs Wl auf . Daran schließt sich ein radial um etwa ein Viertel des Umfangs des zapfenförmigen Vorsprungs Wl geführtes Leiterstück 53 an.Due to the radially guided around the workpiece pieces 32, 34 and 36, the transition areas between the projection Wl and the shoulder W2 or between the shoulder W2 and the shoulder W3 of the workpiece W are included in the heating, so that not only the projection Wl , but also the relevant transition areas are left in the device 1 after the heating treatment. If the pot-shaped shoulder W3 of the workpiece W is also to be left on, the inductor 50 shown in FIG. 3 can be used for this purpose. This inductor 50 has a first conductor piece 52 connected to the first pole 51 of an energy supply (not shown), which runs in the longitudinal direction L and runs parallel to the axis of rotation X for heating the peg-shaped projection W1. This is followed by a conductor piece 53 guided radially by about a quarter of the circumference of the peg-shaped projection W1.
Über einen abgekröpften, auf das Leiterstück 53 aufgelegten Endabschnitt ist ein axial sich in Längsrichtung erstreckendes Leiterstück 54 mit dem Leiterstück 53 verbunden. Das Leiterstück 54 erstreckt sich in Längsrichtung L entlang der Kontur des topfförmigen Absatzes W3 , wobei es in einer Ebene mit der Drehachse X angeordnet ist. An das Leiterstück 54 ist ein radial im Bereich des unteren Randes des Absatzes W3 ein Leiterstück 55 angeschlossen, welches den Umfang des Absatzes W3 um ca. 180 ° umgreift.An axially extending conductor section 54 is connected to the conductor section 53 via a cranked end section placed on the conductor section 53. The conductor piece 54 extends in the longitudinal direction L along the contour of the pot-shaped shoulder W3, it being arranged in one plane with the axis of rotation X. A conductor piece 55 is connected to the conductor piece 54 radially in the region of the lower edge of the step W3, which piece extends around the circumference of the step W3 by approximately 180 °.
In einem spitzen Winkel ausgehend von dem ihm zugeordneten Ende des Leiterstücks 55 läuft ein sich in Längsrichtung L erstreckendes und gleichzeitig um einen Teilabschnitt von ca. 150 ° des Umfangs des Absatzes W3 geführtes Leiterstück 56 in Richtung der oberen Kante des Absatzes W3. Dort geht das Leiterstück 56 in ein radial um ca. 180 ° um den Absatz W2 des Werkstücks W geführtes Leiterstück 57 über. Über ein achsparallel zur Drehachse X in Längsrichtung L geführtes Leiterstück 58 ist das Leiterstück 57 mit einem weiteren den zapfenförmigen Vorsprung Wl in seinem Fußbereich um ca. 90 ° umgreifendes Leiterstück 59 verbunden. Dieses Leiterstück 59 ist schließlich über ein in Fig. 3 durch das Werkstück W verdecktes, achsparallel zur Drehachse X und angeordnetes und in Längsrichtung L geführtes Leiterstück mit dem zweiten Pol der Energieversorgung verbunden.At an acute angle, starting from the end of the conductor piece 55 assigned to it, a conductor piece 56, which extends in the longitudinal direction L and at the same time runs around a partial section of approximately 150 ° of the circumference of the shoulder W3, runs in the direction of the upper edge of the shoulder W3. There, the conductor piece 56 merges into a conductor piece 57 which is guided radially by approximately 180 ° around the shoulder W2 of the workpiece W. Via a conductor piece 58 which is guided in the longitudinal direction L parallel to the axis of rotation X, the conductor piece 57 is connected to a further conductor piece 59 encompassing the peg-shaped projection W1 in its foot region by approximately 90 °. This conductor piece 59 is finally connected to the second pole of the energy supply via a conductor piece which is covered by the workpiece W in FIG. 3 and is arranged parallel to the axis of rotation X and is guided in the longitudinal direction L.
Durch geeignete Beblechung des Induktors 50 wird an den erforderlichen Stellen Wärme in das Werkstück W induziert. Dabei wird durch das sich gleichzeitig in Längsrichtung L und Umfangsrichtung erstreckende Leiterstück 56 die gleichmäßige und exakt dosierte Induktion eines elektrischen Feldes in die in diesem Bereich verhältnismäßig dünne Wand des Abschnitts W3 ermöglicht .Appropriate sheet metal of inductor 50 induces heat in workpiece W at the required points. The conductor piece 56, which extends simultaneously in the longitudinal direction L and the circumferential direction, enables the uniform and precisely metered induction of an electric field into the wall of the section W3, which is relatively thin in this area.
Der in Fig. 4 dargestellte Induktor 70 ist insbesondere zum Anlassen eines nicht rotationssymmetrischen Bauteils B geeignet. So weist das in Fig. 4 gezeigte Bauteil B einen Zapfen Bl auf, an den sich über einen Absatz B2 ein topfförmiger Abschnitt B3 anschließt. Bei dem Bauteil B kann es sich beispielsweise um eine sogenannte "Tripode" handeln, wie sie im Bereich des Frontantriebs von Pkws eingesetzt wird.The inductor 70 shown in FIG. 4 is particularly suitable for tempering a component B that is not rotationally symmetrical. Component B shown in FIG. 4 has a pin B1, which is followed by a pot-shaped section B3 via a shoulder B2. The component B can be, for example, a so-called "tripode", as is used in the area of the front-wheel drive of cars.
Der Induktor 70 weist ein erstes, sich in Längsrichtung L entlang des Zapfens Bl und des Absatzes B2 erstreckendes Leiterstück 71 auf, das mit seinem einen Ende an den ersten Pol einer nicht dargestellten Energieversorgung angeschlossen ist. An das andere Ende des Leiterstücks 71 ist ein radial um etwa ein Viertel des Fußbereichs des Absatzes B2 geführtes Leiterstück 72 angeschlossen.The inductor 70 has a first conductor piece 71, which extends in the longitudinal direction L along the pin Bl and the shoulder B2 and which has one end at the first pole of an energy supply, not shown, is connected. At the other end of the conductor piece 71, a conductor piece 72 guided radially by about a quarter of the foot region of the shoulder B2 is connected.
An das Leiterstück 72 ist ein sich in Längsrichtung L erstreckendes Leiterstück 73 angeschlossen, welches sich über die Länge Lb3 des topfförmigen Abschnitts B3 erstreckt. Das Leiterstück 73 ist in drei Teilstücke 73a, 73b und 73c geteilt, von denen die Teilstücke 73a und 73c zueinander fluchtend achsparallel zur Drehachse X des Bauteils B geführt sind. Das zwischen den Teilstücken 73a und 73c angeordnete Teilstück 73b ist demgegenüber nach Art einer Schleife ausgebildet und in Umfangsrichtung um ca. 120 ° um den Abschnitt B3 geführt.A conductor piece 73, which extends in the longitudinal direction L and extends over the length Lb3 of the pot-shaped section B3, is connected to the conductor piece 72. The conductor piece 73 is divided into three sections 73a, 73b and 73c, of which the sections 73a and 73c are guided in alignment with one another, axially parallel to the axis of rotation X of the component B. In contrast, the section 73b arranged between the sections 73a and 73c is designed in the manner of a loop and is guided in the circumferential direction by approximately 120 ° around the section B3.
An das vom Teilstück 73b abgewandte Ende des Teilstücks 73c ist ein radial den Fußbereich des Absatzes B geführtes Leiterstück 74 angeformt, welches nach ca. 180 ° in ein in Längsrichtung L zurückgeführtes, achsparallel zur Drehachse X angeordnetes Leiterstück 75 übergeht . Ein radial um ca. 90 ° um den Fußbereich des Absatzes B2 greifendes Leiterstück 76 führt von dem Leiterstück 75 zu einem letzten in Längsrichtung L entlang des Zapfens Bl sich erstreckenden Leiterstück 77, welches mit dem zweiten Pol der Energieversorgung verbunden ist.At the end of the section 73c facing away from the section 73b is formed a conductor section 74 which is guided radially to the foot region of the shoulder B and which, after approximately 180.degree. A conductor piece 76 which extends radially by approximately 90 ° around the foot region of the shoulder B2 leads from the conductor piece 75 to a last conductor piece 77 which extends in the longitudinal direction L along the pin B1 and which is connected to the second pole of the energy supply.
Über geeignet dimensionierte Beblechungen 78, die im Bereich des schleifenförmigen Teilstücks 73b angeordnet sind, wird die in die Wand des topfförmigen Abschnitts B3 induzierte Leistung eingestellt. BEZUGSZEICHENLISTEThe power induced in the wall of the pot-shaped section B3 is adjusted by means of suitably dimensioned sheets 78, which are arranged in the region of the loop-shaped section 73b. LIST OF REFERENCE NUMBERS
1 Vorrichtung zum Erwärmen eines Werkstücks W1 device for heating a workpiece W
2 Drehteller2 turntables
3 Induktor3 inductor
31 - 37 Leiterstücke31 - 37 conductor pieces
31a unterer Endbereich des Leiterstücks 3131a lower end region of the conductor piece 31
50 Induktor50 inductor
51 Pol der Energieversorgung51 pole of energy supply
52 - 59 Leiterstücke52 - 59 conductor pieces
70 Induktor70 inductor
71 - 77 Leiterstücke71 - 77 conductor pieces
73a, 73b, 73c Teilstücke des Leiterstücks 7373a, 73b, 73c sections of the conductor piece 73
78 Beblechungen78 sheets
B BauteilB component
Bl ZapfenBl cones
B2 AbsatzB2 paragraph
B3 topfförmiger AbschnittB3 pot-shaped section
Dl Durchmesser des Vorsprungs WlDl diameter of the projection Wl
D2 Durchmesser des Absatzes W2D2 diameter of the heel W2
D3 Durchmesser des Absatzes W3D3 diameter of the heel W3
L Längsrichtung des Werkstücks WL longitudinal direction of the workpiece W
Lb3 Länge des topfförmigen Abschnitts B3Bb3 length of the pot-shaped section B3
W WerkstückW workpiece
Wl zapfenförmiger VorsprungWl cone-shaped projection
Wla Fußbereich des Vorsprungs WlWla foot area of the projection Wl
W2 Absatz des Werkstücks WW2 heel of the workpiece W
W2a Kante des zweiten Absatzes W2W2a edge of the second paragraph W2
W3 topfförmiger AbsatzW3 cup-shaped heel
X Drehachse des Werkstücks W und des Bauteils B X axis of rotation of workpiece W and component B

Claims

P A T E N T A N S P R Ü C H E P A T E N T A N S P R Ü C H E
Vorrichtung zum induktiven Erwärmen von Abschnitten metallischer Werkstücke (W,B), insbesondere zum Anlassen von zuvor gehärteten Bauteilen (W,B), mit einem Induktor (3,50,70), der mindestens ein ausgehend von einer Energieversorgung sich in Längsrichtung (L) über die Länge des zu erwärmenden Abschnitts des Werkstücks (W,B) erstreckendes und eng an diesem geführtes Leiterstück (31-37,52-59,71-77), welches das Werkstück (W,B) höchstens um einen Teil seines Umfangs umgreift, und ein zweites in Längsrichtung des Werkstücks (W,B) zurück zur Energieversorgung geführtes Leiterstück (31-37,52- 59,71-77) besitzt, und mit einer Antriebseinrichtung, die während der Erwärmung eine um die Längsachse (X) des Werkstücks (W,B) rotierende Relativbewegung zwischen Werkstück (W,B) und Induktor (3,50,70) bewirkt .Device for inductive heating of sections of metallic workpieces (W, B), in particular for tempering previously hardened components (W, B), with an inductor (3,50,70), which is at least one starting from an energy supply in the longitudinal direction (L ) over the length of the section of the workpiece (W, B) to be heated and extending closely to this conductor piece (31-37.52-59.71-77), which the workpiece (W, B) at most by a part of its circumference encompasses, and has a second conductor piece (31-37.52- 59.71-77) which is led back to the energy supply in the longitudinal direction of the workpiece (W, B), and with a drive device which, during heating, has a rotation around the longitudinal axis (X) of the workpiece (W, B) rotating relative movement between workpiece (W, B) and inductor (3,50,70) causes.
Vorrichtung nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a ß der Induktor (3,50,70) entsprechend der Aufeinanderfolge von zu erwärmenden Abschnitten des Werkstücks (W,B) stufenförmig unterteilt ist und d a jedem der Abschnitte ein sich in Längsrichtung (L) erstreckender, über die Länge (Lb3) des jeweiligen Abschnitts (B3) erstreckender und eng an dem betreffenden Abschnitt (LB3) geführtes Leiterstück (31-37,52-59,71-77) zugeordnet ist.Apparatus according to claim 1, characterized in that the inductor (3, 50, 70) is divided in stages in accordance with the sequence of sections of the workpiece (W, B) to be heated and since each of the Sections are assigned a conductor piece (31-37,52-59,71-77) which extends in the longitudinal direction (L), extends over the length (Lb3) of the respective section (B3) and is guided closely to the section (LB3) in question.
3. Vorrichtung nach einem der voranstehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a ß in Längsrichtung (L) verlaufende Leiterstücke (31- 37,52-59,71-77) untereinander durch jeweils ein in Umfangsrichtung laufendes Leiterstück (31-37,52- 59,71-77) verbunden sind.3. Device according to one of the preceding claims, characterized in that ß extending in the longitudinal direction (L) conductor pieces (31- 37.52-59.71-77) with each other by a circumferential conductor piece (31-37.52- 59, 71-77) are connected.
4. Vorrichtung nach Anspruch 3, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a ß gemeinsam jeweils einem Absatz des Werkstücks (W,B) zugeordnete, in Umfangsrichtung laufende Leiterstücke (31-37,52-59,71-77) gemeinsam den jeweiligen Absatz (W1,W2,W3) mindestens zur Hälfte umgreifen.4. The device according to claim 3, characterized in that ß jointly associated with a paragraph of the workpiece (W, B), running in the circumferential direction conductor pieces (31-37,52-59,71-77) together the respective paragraph (W1, W2, W3) grasp at least half of it.
5. Vorrichtung nach einem der voranstehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a ß die Leiterstücke (31-37,52-59,71-77) des Induktors5. Device according to one of the preceding claims, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a ß the conductor pieces (31-37.52-59.71-77) of the inductor
(3,50,70) bezogen auf die Drehachse (X) des Werkstücks (W,B) symmetrisch angeordnet sind.(3,50,70) are arranged symmetrically with respect to the axis of rotation (X) of the workpiece (W, B).
6. Vorrichtung nach Anspruch 5, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a ß die jeweils gemeinsam einem Abschnitt des Werkstücks (W,B) zugeordneten, in Längsrichtung (L) verlaufenden Leiterstücke (31-37,52-59,71-77) jeweils gegenüberliegend in einer Ebene angeordnet sind.6. The device according to claim 5, characterized in that ß each together a portion of the workpiece (W, B) assigned, in the longitudinal direction (L) extending conductor pieces (31-37,52-59,71-77) are arranged opposite each other in one plane.
7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a ß mindestens eines (73) der sich in Längsrichtung (L) erstreckenden Leiterstücke (31-37,52-59,71-77) gleichzeitig in Längs- und Umfangsrichtung des Werkstücks (W,B) geführt ist.7. Device according to one of claims 1 to 6, characterized in that ß at least one (73) of the longitudinally extending (L) extending conductor pieces (31-37,52-59,71-77) simultaneously in the longitudinal and circumferential directions of the workpiece (W, B) is performed.
8. Vorrichtung nach Anspruch 7, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a ß bei dem Leiterstück (73) ausgehend von einem in Längsrichtung (L) gerichteten Teilstück (73a, 73b, 73c) eine Schleife ausgebildet ist, die entlang des Umfangs des Werkstücks geführt ist.8. The device according to claim 7, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a ß in the conductor piece (73) starting from a in the longitudinal direction (L) directed portion (73a, 73b, 73c) a loop is formed, which is guided along the circumference of the workpiece.
9. Vorrichtung nach Anspruch 7, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a ß das Leiterstück9. The device according to claim 7, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a ß the conductor piece
(56) in einem Winkel von der Längsrichtung (L) des Werkstücks (31-37,52-59,71-77) abweichend entlang des Umfangs des Werkstücks (W,B) geführt ist.(56) at an angle deviating from the longitudinal direction (L) of the workpiece (31-37.52-59.71-77) along the circumference of the workpiece (W, B).
10. Vorrichtung nach Anspruch 9, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a ß das Leiterstück10. The device according to claim 9, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a ß the conductor piece
(73) in mindestens zwei Teilstücke (73a, 73b, 73c) geteilt ist, die spitzwinklig aufeinander zulaufen. (73) is divided into at least two sections (73a, 73b, 73c) which run towards each other at an acute angle.
11. Vorrichtung nach einem der voranstehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a ß die Energieeinspeisung den Induktor (3,50,70) mit elektrischer Energie pulsierend in der Weise beaufschlagt, daß auf jedes Erwärmungsintervall ein Pausenintervall folgt.11. Device according to one of the preceding claims, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a ß the energy supply pulsating the inductor (3,50,70) with electrical energy in such a way that a pause interval follows each heating interval.
12. Vorrichtung nach Anspruch 11, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a ß das Verhältnis der Dauer des Erwärmungsintervalls zur Dauer des Pausenintervalls 3 : 4 beträgt. 12. The apparatus of claim 11, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, that the ratio of the duration of the heating interval to the duration of the pause interval is 3: 4.
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