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Die Erfindung betrifft eine Wellenhärte- und Richtvorrichtung, bei
welcher das zu bearbeitende Werkstück zwischen zwei Reitstöcke eingespannt und in
Umdrehung versetzt wird und zwischen den Reitstöcken im Abstand voneinander mehrere
auf das Werkstück einwirkende Richteinheiten vorgesehen sind.
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Es sind schon Richtvorrichtungen bekanntgeworden, bei welchen das
Werkstück, beispielsweise eine Welle, innerhalb von Walzen oder Rollen ausgerichtet
wird. Ferner sind Härteeinrichtungen bekanntgeworden, bei welchen die Werkstücke
einzeln oder in Serie erhitzt und kontinuierlich oder im Arbeitstakt einem Ölhärtebad
zugeführt werden.
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Es sind ferner ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Vermeiden des
Verziehens von Wellen oder dergleichen stabförmigen Körpern beim Induktionshärten,
insbesondere von mehrfach gekröpften Kurbelwellen, bekanntgeworden. Das vorbekannte
Verfahren und die zur Durchführung desselben angegebene Vorrichtung beziehen sich
ausschließlich auf induktive Härtung, wobei zum Vermeiden des Verziehens der Werkstücke
eine fluchtgleiche Abstützung als ausreichend angesehen wird. Dabei wird das Verfahren
in einem horizontalen Arbeitstakt durchgeführt, wobei die Abhärtung mittels Spritzdüsen
erfolgt und das Werkstück nicht nach der Erwärmung in ein Kühlmedium eingetaucht
wird.
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Die vorliegende Erfindung hat sich zur Aufgabe gestellt, demgegenüber
eine kombinierte Wellenhärte-und Richtvorrichtung zu schaffen, die nach dem Trommelprinzip
arbeitet und bei welcher im Arbeitstakt bereits erhitzte Werkstücke oder Werkstücke,
die beispielsweise induktiv erhitzt werden, ausgerichtet und anschließend gehärtet
werden.
Zur Lösung der gestellten Aufgabe wird gemäß der Erfindung
eine Wellenhärte- und Richtvorrichtung angegeben, bei welcher das zu bearbeitende
Werkstück zwischen zwei Reitstöcke eingespannt und in Umdrehung versetzt wird und
zwischen den Reitstökken im Abstand voneinander mehrere auf das Werkstück einwirkende
Richteinheiten vorgesehen sind und welche dadurch gekennzeichnet ist, daß in einem
Behälter für das Härtemedium ein in Umdrehung versetzbarer, dreieckförmiger Trägerkörper
mit drei um 120° gegeneinander versetzte, zur Trägerkörperlängsachse parallele Tangentialflächen
in zwei Lagern angeordnet ist, auf welchen Flächen je ein Untersatz befestigt ist,
auf welchem je zwei angetriebene Reitstöcke vorgesehen sind und daß zwischen je
zwei einander gegenüberliegenden Reitstöcken im Abstand voneinander angeordneten
Richteinheiten aus jeweils drei, im Dreieck zueinander angeordneten, das Werkstück
zwischen sich aufnehmenden Richtrollen bestehen, von denen die oberen Richtrollen
gegen das Werkstück zustellbar sind.
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Die Vorrichtung gemäß der Erfindung weist mehrere Vorteile auf. So
können auf ihr sowohl in einem getrennten Ofen erwärmte Werkstücke als auch mittels
einer an der Vorrichtung vorgesehenen Zusatzeinrichtung induktiv erwärmte Werkstücke
gleichzeitig gehärtet und gerichtet werden.
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Der Aufbau der Vorrichtung ist verhältnismäßig einfach. Sie ist ohne
besondere Präzisionswerkzeugmaschine herstellbar und enthält keine komplizierten
Bauteile. Durch die universelle Einstellbarkeit der Arbeitsebenen können bei kleineren
Stückzahlen die drei Ebenen getrennt für drei verschiedene Werkstücke und bei größeren
Stückzahlen alle drei Ebenen für ein gleiches Werkstück eingerichtet werden.
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Durch die besondere Ausbildung der Richteinheiten ergibt sich eine
Dreipunktlagerung, die für die Härtung und Richtung der Werkstücke von besonderer
Bedeutung ist.
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Durch die beiden angetriebenen Reitstöcke wird vermieden, daß während
der Durchführung des Richtverfahrens eine Torsionsverdrehung beim erwärmten Werkstück
auftritt.
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Ferner wird durch die erfindungsgemäße Vorrichtung der große Vorteil
erreicht, daß während des Ausrichtens, d. h. während der Umdrehung des Werkstücks,
die oben befindliche Station in das Kühlmedium eingeschwenkt werden kann. Dadurch
tritt die Abkühlung und Abschreckung bei laufender Umdrehung des Werkstückes während
des Ausrichtvorganges ein. Wenn nach dem aufeinanderfolgenden Arbeitstakt die erste
Station wieder aus dem Kühlmedium auftaucht, ist das Werkstück ausgerichtet und
gehärtet, und in dieselbe Station kann ein neues, zuvor erwärmtes Werkstück eingesetzt
werden.
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Die Vorrichtung gemäß der Erfindung weist ferner den großen Vorteil
auf, daß bei gleichbleibender Kühlzeit die Taktzeit halbiert wird, da eine der drei
Werkstückaufnahmen immer in Ladestellung steht. Die Schwenkbewegung der Trommel
bewirkt ein schnelles und gleichmäßiges Eintauchen der Werkstücke in das Ölbad und
vermeidet eine Entzündung der Öldämpfe. Außerdem bietet die Vorrichtung den Vorteil,
daß gleichzeitig drei verschiedene Werkstücke aufgenommen und gerichtet werden können.
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Zur Verbesserung der Handhabung ist die Be- und Entladestation um
15° nach vorne geneigt, wodurch außerdem die Strömung des Härtemediums und der Kühleffekt
in den Härtezonen erheblich verbessert wird.
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Nach einer besonderen Ausführungsform der Vorrichtung gemäß der Erfindung
kann der Antrieb des Trägers für die Teilbewegungen im Arbeitstakt über einen Getriebemotor
und einen Kettenantrieb, periodisch über drei Nocken gesteuert, erfolgen. Ferner
kann der gleichzeitige Antrieb der sechs Reitstöcke, von denen drei hydraulisch
zugestellt werden, über einen weiteren Getriebemotor und einen besonderen Kettenantrieb
erfolgen, wobei die beiden Kettenantriebe zweckmäßigerweise ineinander in einem
Lager des Trägers liegen.
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Die Richteinheiten können zweckmäßigerweise aus je drei im Dreieck
zueinander angeordneten, das Werkstück zwischen sich aufnehmenden Richtrollen bestehen,
wobei die oberen Richtrollen über Kniehebel mit hydraulisch beaufschlagten Zylindern
in Verbindung stehen und bis zum Ansprechen darüber angeordneter Federpakete zugestellt
werden.
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Die Vorrichtung gemäß der Erfindung soll an Hand der Zeichnungen am
Beispiel einer bevorzugten Ausführungsform zusammen mit ihrer Funktion näher erläutert
werden.
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F i g. 1 zeigt eine Frontansicht mit Teilaufriß; F i g. 2 zeigt eine
Ansicht von Schnitten A -A, B-B und C-C gemäß F i g. 1; F i g. 3 zeigt eine
Ansicht X gemäß F i g. 1 in geöffneter Stellung.
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In einem Behälter 100 mit einer Ölzuführung 101/15 und einem
Ölablauf 101/7 sind zwei Lager 285 und 275 vorgesehen, in welchem der Träger
201 drehbar gelagert ist. Der Träger weist drei dreieckförmig zueinander verlaufende
Flächen auf, auf welchen drei Untersätze 202 befestigt sind. Diese Untersätze können
vom Träger 201 mittels Hammerkopfschrauben und hydraulischer Schnellkupplungen in
wenigen Minuten gelöst und damit ausgewechselt werden. Auf den Untersätzen
202 sind jeweils an beiden Enden Reitstöcke 301 vorgesehen, von denen beispielsweise
die auf der rechten Seite dargestellten Reitstöcke 301
hydraulisch zugestellt
werden können und zwischen welchen jeweils ein Werkstück eingespannt wird. Die Reitstöcke
301 werden mittels eines nicht dargestellten Getriebemotors über ein Kettengetriebe
angetrieben. Der Kettentrieb für die Reitstöcke treibt über das einfache Kettenrad
247 und das Dreifachkettenrad 246 jeweils eine Härte- und Ausrichtstation
an, wobei der Antrieb vom Dreifachkettenrad 246 auf die einzelnen Kettenräder
245 erfolgt. Der Antrieb erfolgt kontinuierlich und ist in der dargestellten Form
besonders einfach, robust und preisgünstig.
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Der Antrieb des Trägers für die Teilbewegung im Arbeitstakt erfolgt
mittels eines weiteren Getriebemotors über das Kettenrad 111 und zwei Flansche direkt
auf den Träger 201. Dieser Antrieb erfolgt periodisch und wird über drei Nocken
gesteuert.
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Zusammen mit den zwei Antrieben, die auf der Antriebswelle
215 sitzen, bildet die gesamte Lagerung mit den Flanschbuchsen, dem Lagerring,
dem Lagerflansch und der Antriebswelle ein harmonisches Ganzes. Diese Baugruppe
hat außerdem den Vorteil, daß Verschleißteile, wie Lager, Kettenräder, Simmerringe
u. dgl., leicht ausgewechselt werden können, ohne daß der relativ schwere Träger
201 von einem Befestigungsflansch demontiert werden muß. Diese Art der Ausführungsform
gestattet auch ein einwandfreies
Ausrichten des Trägers und der
gesamten Vorrichtung.
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Zwischen jeweils zwei einander sich gegenüberstehenden Reitstöcken
301 ist eine Richteinrichtung vorgesehen, die aus drei im Dreieck zueinander
angeordneten, das Werkstück zwischen sich aufnehmende Richtrollen 415, 416
und 417 besteht. Die obere Richtrolle 417 ist über ein Kniehebelgelenk
422, 424 mit einem Hydraulikzylinder 408 verbunden. Mittels hydraulischer
Folgesteuerung werden nach Mitnahme des Werkstückes zwischen den Reitstöcken 301
die oberen Rollen 417 bis zum Ansprechen der zuvor eingestellten Federpakete
480 gegen das Werkstück zugestellt. Durch diese Art des Aufbaus ist eine
besonders niedrige Bauhöhe möglich, die erforderlich ist, damit das Ganze um die
Mittelachse des Trägers 201 geschwenkt werden kann und trotzdem die Arbeitshöhe
der Vorrichtung von etwa 1200 mm nicht überschreitet.
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Die Hydraulik-Ölzuführung geschieht am rechts dargestellten Lager
275 für alle drei auf der rechten Seite dargestellten zustellenden Reitstöcke und
alle jeweils im Einsatz befindliche Richteinrichtungen. Die Ölzufuhr erfolgt dabei
über eine feststehende Ölzuführung 222 in die mitlaufende, mit dem Lagerkörper
216 verbundene Ölzuführung 221 und von hier aus über festverlegte Leitungen und
flexible Schläuche zu den einzelnen Funktionsstellen. Der Aufbau des Lagers
275 erfolgt in ähnlicher Weise wie der Aufbau des Lagers 285.
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Die hydraulischen Reitstockzustellungen werden je Härtestation getrennt
über Magnetventile gesteuert. Dabei wird sichergestellt, daß in den ersten beiden
Härtestufen ein Öffnen der Reitstöcke nicht möglich ist.
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Die Steuerung der Richtrollenzustellung 408 je Trommelebene
erfolgt über ein Magnetventil für alle Richteinrichtungen gemeinsam. Die jeweils
nicht im Einsatz befindlichen Richteinrichtungen werden mittels hydraulischer Schnellkupplung
vom System getrennt und brauchen bezüglich der Steuerung nicht berücksichtigt zu
werden.
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Mit Beginn eines neuen Arbeitszyklus wird automatisch über die Länge
der linken geneigten Bordwand durch die Ölzuführungen 101115 frisches Härtemedium
zugeführt und nach entsprechender Erwärmung über die Abläufe 101/7 wieder
entfernt. Über dem hinteren Teil des Behälters für das Härtemedium befindet sich
noch eine Schutzkappe 102 mit einer Absaugung 103.
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Die Funktion der Wellenhärte- und Richtvorrichtung gemäß der Erfindung
ist dabei wie folgt. Nach dem Einlegen der im Ofen erwärmten oder noch kalten, induktiv
zu erwärmenden Werkstücke in die an der Bedienungsseite liegende Härtestation wird
das Startkommando gegeben. Danach folgen alle übrigen Operationen automatisch. Zuerst
stellt der rechte Reitstock 301 zu, bis das eingelegte Werkstück zwischen
den Reitstockspitzen zentriert und von den rotierenden Mitnehmern in Drehung versetzt
ist. Alsdann gibt ein Druckschalter Kontakt und die Richtrollen 417 werden
zugestellt und der Trommelkörper über das Kettenrad 111 mittels des Getriebemotors
um 120° in die erste Kühlzone geschwenkt (Schnitt C-C in F i g. 2). Mit dem Schwenken
des Trommelkörpers gelangt das bisher in der ersten Kühlzone befindliche Werkstück
in die zweite Kühlzone (Schnitt A -A in F i g. 2) und das inzwischen abgekühlte
und gerichtete Werkstück aus der zweiten Kühlzone in die Be- und Entladestellung
(Schnitt B-B in F i g. 2). Nach der Schwenkoperation gehen nur in der Be-und Entladestellung
die Richtrollen und die rechte Reitstockspitze in ihre Ausgangsstellungen zurück.
Das Werkstück kommt zum Stillstand und wird entfernt, worauf ein neuer Zyklus beginnt.
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Die Vorrichtung gemäß der Erfindung läßt sich noch in der Weise erweitern,
daß die beiden unteren Richtrollen 415 und 416 oder die seitlichen Reitstöcke
301 automatisch in ihrer Höhe verstellt werden können. Dies kann beispielsweise
dadurch erfolgen, daß am jeweiligen Hydraulikzylinder 408 eine weitere Hydrauliksteuerung
vorgesehen ist, die auf die Achsen der beiden Richtrollen 415 und 416 einwirkt oder
eine entsprechende Einrichtung für die Reitstöcke vorsieht. Nach einem bestimmten
Programm können dabei die Richtrollen 415 und 416 zunächst abgesenkt
oder die Reitstöcke 301 verstellt werden, wobei das Werkstück in warmem Zustand
durchgebogen bzw. zunächst durchgewalkt wird, um alle Spannungen auszugleichen.
Nach einer gewissen Zeit werden dann mittels der hydraulischen Steuerung die beiden
Richtrollen 415 und 416 oder die Reitstöcke 301 wieder in ihre
normale Lage zurückgeführt, wodurch der Richtvorgang vollendet wird.
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Das mit der Vorrichtung gemäß der Erfindung durchführbare Verfahren
zum Richten von Werkstücken, wie Drehwerkstücke, Wellen od. dgl., besteht also darin,
daß das erwärmte Werkstück zunächst in eine Richtung durchgebogen und durchgewalkt
wird, so daß die Spannungen sich ausgleichen und daß danach durch Rückstellen der
unteren Richtrollen 415 und 416 oder der Reitstöcke 301 der
eigentliche Richtvorgang vollendet wird.