DE3224745C1 - Maschine zum Oberflächenhärten von insbesondere im wesentlichen langgestreckter, metallener Werkstücke, mittels eines Lichtbogenbrenners - Google Patents

Description

55

Die Erfindung bezieht sich auf eine Maschine zum Oberflächenhärten von insbesondere im wesentlichen langgestreckten, metallenen Werkstücken, mittels eines Lichtbogenbrenners, bestehend aus zwei gegenüberliegenden Lagerböcken mit mindestens einem Paar in den Lagerböcken drehbar gelagerten und an einem Drehantrieb gekuppelten Spannköpfen für das Werkstück, von denen der eine Spannkopf gegen Federkraft in dem einen Lagerbock axial verschiebbar und der andere Spannkopf zum Zwecke der Einspannung des Werkstückes in Richtung des anderen Spannkopfes einstellbar ist, und aus einem an dem anderen Lagerbock gekuppelten Antrieb für dessen oszillierende Bewegung in Richtung des einen Lagerbockes.

Bei einer bekannten Maschine dieser Art ist der andere Lagerbock für die oszillierende Bewegung über eine Schubstange mit einer gleichförmig angetriebenen Kurbel eines Kurbelantriebes gekuppelt. Der Hub für die oszillierende Bewegung wird an der Kurbel eingestellt.

Zum Einspannen der Werkstücke zwischen den Spannköpfen besteht der bewegliche Lagerbock aus zwei Teilen, von denen der eine den oder die Spannköpfe tragende Teil abstandsverändernd! und feststellbar ist.

Von Nachteil bei solchen Maschinen sind die zeitaufwendigen Einstellarbeiten für den gewünschten Hub der Oszillationsbewegung und für das Einspannen der Werkstücke. Weiter ist von Nachteil, daß die Relativbewegung zwischen der Werkstückoberfläche und dem Lichtbogenbrenner durch die Antriebe nur beschränkt beeinflußbar ist (DE-PS 27 03 469 und DE-GM 27 02 409).

"Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Maschine zum Oberflächenhärten von metallenen Werkstücken zu schaffen, die sich auf einfache Art und Weise auf verschiedene Werkstücklängen und verschiedene Oszillationshübe einstellen läßt.

Diese Aufgabe wird bei einer Maschine der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß sowohl zur Einstellung des axialen Abstandes der Spannköpfe als auch als Antrieb für die oszillierende Bewegung ein von einem Stellmotor angetriebener Spindelantrieb dient und daß dem Stellmotor eine Steuereinrichtung zugeordnet ist, mit der der Stellmotor für vorwählbare Oszillationshübe von Rechts- auf Linkslauf umschaltbar ist.

Bei der Erfindung wird mit ein und demselben Antriebsmechanismus sowohl die Einstellung der Spannköpfe auf das zu bearbeitende Werkstück durchgeführt, als auch die Oszillationsbewegung erzeugt. Nicht langer ist es erforderlich, durch zeitaufwendige Einstellungen an mechanischen Getriebeteilen eines Kurbelantriebes die gewünschten Oszillationshübe einzustellen. Solche Einstellungen werden an der Steuereinrichtung vorgegeben und können von dem von Rechts- auf Linkslauf umschaltbaren Stellmotor problemlos ausgeführt werden."

Nach einer Ausgestaltung der Erfindung ist der Steuereinrichtung ein Istwertgeber für die Stellung des vom beweglichen Lagerbock getragenen Spannkopfes zugeordnet Der Istwertgeber kann eine neben dem Lagerbock angeordnete Längenmeßemrichtung sein. Über diesen Istwertgeber erhält die Steuereinrichtung die Rückmeldung, die gebrauciu wird für die Null-Position, um die die oszillierende Bewegung erfolgen soll. Die Rückmeldung der Ist-Position ist aber auch für kompliziertere Steueraufgaben von Bedeutung; ist z. B. die Steuereinrichtung frei programmierbar, dann kann beispielsweise die Stellgeschwindigkeit in Abhängigkeit von der axialen Stellung des Werkstückes gegenüber dem Lichtbogenbrenner eingestellt werden. Wie bekannt, ist die Geschwindigkeit des Brennfleckes auf der Werkstückoberfläche für die Qualität der Härtung von Bedeutung. Die Stellgeschwindigkeit kann deshalb den Forderungen nach einer gleichmäßigen Härtung angepaßt werden. Aber nicht nur die Stellgeschwindigkeit der oszillierenden Bewegung, sondern auch die Drehbewegung läßt sich mittels der Steuereinrichtung beein-

flüssen. Da die Bahngeschwindigkeit des Brennfleckes sich aus der oszillierenden Bewegung und der Drehbewegung des Werkstückes zusammensetzt, kann die Steuereinrichtung, unter Berücksichtigung dieser beiden Bewegungen, die optimale Bahngeschwindigkeit an den jeweiligen Stellmotoren einstellen.

Im folgenden wird die Erfindung anhand einer ein Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnung näher erläutert. Im einzelnen zeigt

Fig. 1 eine Maschine zum Oberflächenhärten ohne Maschinengestell in parallel-perspektivischer Darstellung und

F i g. 2 einen Querschnitt durch die Maschine gemäß Fig. 1.

Ein Maschinengestell 1 trägt einen unbeweglichen Lagerbock 2 und einen im Maschinengestell 1 beweglichen Lagerbock 3. In den Lagerböcken 2,3 sind mehrere Paare Spannköpfe 4 bis 10 drehbar gelagert. Die Spannköpfe 5, 7, 9, 10 sind über Ritzel 11 und Kettentriebe 12, 13 miteinander und mit einem Antriebsmotor 14 gekuppelt. Der bewegliche Lagerbock 3 ist mit einem Stellmotor 15 über zwei parallele Spindeln 16, 17 und zwei untereinander über eine Verbindungswelle 18 miteinander gekuppelten Kegelradgetrieben 19, 20 antriebsmäßig verbunden. Seitlich neben dem beweglichen Lagerbock 3 ist ein die Position des Lagerbockes 3 an eine Steuereinrichtung 21 meldender Istwertgeber 22 vorgesehen. Auf das Zusammenwirken der Steuereinrichtung 21 mit den Antriebsmotoren 14, 15 wird später noch im einzelnen eingegangen.

Fig.2 zeigt stellvertretend am Beispiel der Spannköpfe 4,5 deren Aufbau und die Verstellmöglichkeit des beweglichen Lagerbockes 3. Der Spannkopf 5 besteht aus einer im Lagerbock 2 drehbar aber axial unverschieblich gelagerten Führungshülse 23, die das Ritzel 11 trägt. In der Führungshülse 23 ist eine Pinole 24 gegen die Kraft einer Feder 25 axial verschiebbar. Eine Keilführung 26 dient der drehfesten Verbindung zwischen der Pinole 24 und der Führungshülse 23. Am freien Ende trägt die Pinole 24 einen Mitnehmerkopf 27 mit Körnerspitze 28 und Klinke 29 zum Drehfesthalten einer eingespannten Nockenwelle 30.

Mittels eines Öffnungshebels 31, der gegen einen Kragen 32 am anderen Ende der Pinole 24 anschlägt, kann die Pinole 24 axial verschoben werden, um die Nockenwelle 30 aus der Einspannung zu lösen bzw. zu befestigen.

Der andere Spannkopf 4 ist drehbar, aber axial unverschieblich, in dem Lagerbock 3 befestigt. Der Lagerbock 3 sitzt auf dem Gewindeteil 33 der als Kugellaufspindel ausgebildeten, axial unverschieblichen Spindel 16. Die Spindel 16 ist in Lagern 34, 35, 36 des Gestells 1 gelagert.

Die Inbetriebnahme und die Wirkungsweise der beschriebenen Maschine ist folgende:

An der Steuereinrichtung 21 wird eine Stellung für den verstellbaren Lagerbock 3 vorgegeben, in der die Werkstücke 30 zwischen den Spitzen 4, 28 der Spannköpfe eingespannt werden können, d. h., in eine Position, bei der der Spitzenabstand etwas größer als die Länge der Werkstücke ist. Anschließend verfährt der Stellmotor 15 nach Vorgabe an der Steuereinrichtung 21 den Lagerbock 3 in Richtung des anderen Lagerbockes 2, wobei unter Spannung der Feder 25 die Werkstücke 30 eingespannt werden. Diese Null-Position wird von der Längenmeßeinrichtung 22 an die Steuereinrichtung 21 zurückgemeldet. In der frei programmierbaren Steuereinrichtung ist der Oszillationshub, aber auch die Geschwindigkeit des Stellmotors 15, eingestellt, mit der über die Spindel 16, 17 der Lagerbock 3 um die Null-Position hin- und herbewegt wird. Diese Hin- und Herbewegung kann außerdem über die Steuereinrichtung 21 noch auf die vom Motor 14 ausgehende Drehbewegung abgestimmt sein. Im Ergebnis läßt sich damit der Verlauf und die Bahngeschwindigkeit des Brennfleckes eines den Nocken einer Nockenwelle bearbeitenden Lichtbogenbrenners beeinflussen.

Bei einer Umstellung auf eine andere Länge des Bearbeitungswerkstückes, bei sonst gleichen Arbeitsverhältnissen, braucht lediglich der Lagerbock 3 in eine neue Null-Position verfahren zu werden. Alle übrigen Einstellungen bleiben erhalten. Natürlich ist es auch möglich, beim oberflächenharten ein anderes Programm, d.h., eine andere Bahngeschwindigkeit und einen anderen Bahnverlauf, einzustellen.

Beim Ausführungsbeispiel ist stellvertretend für die einer jeden Nocke zugeordneten Lichtbogenbrenner' ein Lichtbogenbrenner 37 dargestellt, der mittels einer motorisch angetriebenen Stellspindel 38 auf einer zur Nockenwelle 30 parallelen Führungsleiste 39 verstellbar ist. Die Führungsleiste 39 wird von einem doppelarmigen Hebel 40 getragen, der durch einen Stellantrieb 41 derart verschwenkbar ist, daß der Abstand zwischen dem Kopf des Lichtbogenbrenners 37 und der zu bearbeitenden Nocke eingestellt werden kann. Die Einstellung kann über die Steuerungseinrichtung 21 derart drehwinkelabhängigig von der Nockenwelle 30 sein, daß unter Berücksichtigung der Kontur der Nocke der Abstand zwischen der Oberfläche der Nocke und dem Brennerkopf gleich bleibt.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Leerseite -

Claims (6)

Patentansprüche:

1. Maschine zum Oberflächenhärten im wesentlichen langgestreckten, metallenen Werkstücken, mittels eines Lichtbogenbrenners, bestehend aus zwei gegenüberliegenden Lagerböcken mit mindestens einem Paar in den Lagerböcken drehbar gelagerten und an einem Drehantrieb gekuppelten Spannköpfe für das Werkstück, von denen der eine Spannkopf gegen Federkraft in dem einen Lagebock axial verschiebbar und der andere Spannkopf zum Zwecke der Einspannung des Werkstückes in Richtung des einen Spannkopfes einstellbar ist, und aus einem an den anderen Lagerbock gekuppelten Antrieb für dessen oszillierende Bewegung in Richtung des einen Lagerbockes, dadurch gekennzeichnet, daß sowohl zur Einstellung des axialen Abstandes der Spannköpfe (4—10) als auch als Antrieb für deren oszillierende Bewegung ein von einem Stellmotor (15) angetriebener Spindelantrieb (16,17) dient und daß dem Stellmotor (15) eine Steuereinrichtung (21) zugeordnet ist, mit der der Stellmotor (15) für vorwählbare Oszillationshübe von Rechts-und Linkslauf umschaltbar ist.

2. Maschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Istwertgeber (22) für die Stellung des vom beweglichen Lagerbock (3) getragenen Spannkopfes (4, 6, 8, 9) die Steuereinrichtung (21) beaufschlagt

3. Maschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Istwertgeber (22) eine neben dem Lagerbock (3) angeordnete Längenmeßeinrichtung ist.

4. Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß mit der Steuereinrichtung (21) in Abhängigkeit von der axialen Stellung der Spannköpfe (4—10) die Stellgeschwindigkeit nach einem vorgegebenen Programm einstellbar ist.

5. Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung (21) die Drehbewegung der Spannköpfe (4—10) und deren oszillierende Bewegung aufeinander abstimmt

6. Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Lichtbogenbrenner (37) von einer motorisch angetriebenen Hubeinrichtung (40) getragen wird, und daß deren Motor (41) von der Steuereinrichtung (21) in Abhängigkeit von der Drehbewegung des Werkstückes (30) derart gesteuert wird, daß der Abstand Brennerkopf/ Werkstückoberfläche im wesentlichen konstant bleibt