Vorrichtung zur Wärmebehandlung der Zähne von Schraubenrädern Vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Vor richtung zur Wärmebehandlung der Zähne von Schraubenrädern durch einen mit Hochfrequenzstrom gespiesenen Induktor, welcher also auch mit Radio frequenzen arbeiten kann.
Zweck der Erfindung ist die Schaffung einer Vor richtung zur Erzeugung einer gleichartigen Erwär mung aller schraubenlinienförmig verlaufenden Zähne des Rades, um die Gleichmässigkeit der Oberflächen- struktur der Zähne nach der Wärmebehandlung si cherzustellen.
Ein weiterer Zweck der Erfindung ist, eine Vor richtung zu schaffen, welche sich für eine grosse An zahl von Schraubenrädern von verschiedenen Stei gungswinkeln und Durchmessern verwenden lässt.
Gemäss der Erfindung weist die Vorrichtung zur Wärmebehandlung der Zähne von Schraubenrädern Mittel auf zur zwangläufigen Bewegung des mit Wärme zu behandelnden Rades und eines mit Hoch frequenzstrom gespiesenen Induktors relativ zuein ander entlang einer Schraubenlinie in der Weise, dass der Induktor in eine Zahnlücke des Zahnrades eintritt und diese zwischen zwei benachbarten Zahnflanken desselben von einem Ende zum andern durchläuft.
Die Vorrichtung weist vorzugsweise eine Halte- einrichtung für das zu behandelnde Schraubenrad und Mittel zur Einstellung des Induktors in bezug auf die Halteeinrichtung auf, wobei auch eine relative Winkel bewegung zwischen dem Rad und dem Induktor er zeugt werden kann.
Vorzugsweise sind die Mittel zur Erteilung der relativen Drehbewegung verstellbar, um die Grösse der Drehbewegung in bezug auf die axiale Bewegung ver ändern zu können und dadurch dem Induktor zu ge statten Zahnflanken verschiedener Steigung zu durch laufen.
Wenn erwünscht, können die Mittel zur Erteilung der Drehbewegung zwei ineinandergreifende Elemente aufweisen, von denen das eine in bezug auf das andere gleitbar ist. Eines der Elemente kann in einer Ebene parallel zur Achse des Schraubenrades angeordnet und in dieser Ebene verschwenkbar sein, um die Grösse der Drehbewegung der Halteeinrichtung in bezug auf deren Axialbewegung zu verändern. Die ineinander greifenden Mittel können ein Zapfen und Führungs mittel sein, wobei die Führungsmittel in der Ebene schwenkbar sind.
Vorzugsweise bleiben der Induktor und die Führungsmittel während der Arbeit des In- duktors stationär, während die Halteeinrichtung und der Zapfen bewegt werden, um die Bewegung des Induktors relativ zur Zahnlücke zu bewerkstelligen.
Vorzugsweise bewegt sich der Zapfen in Axial- richtung mit der Halteeinrichtung, und die Führungs mittel weisen ein um eine zur Achse der Halteeinrich tung senkrechte Achse drehbares Element auf, das eine längliche Führung besitzt, in welche der Zapfen ein greift, wobei die Führung in einer Ebene parallel zur Achse der Halteeinrichtung liegt.
Es kann eine Skala vorgesehen sein zur Anzeige des Neigungsgrades der Führung in bezug auf die Achse der Halteeinrichtung, um die Führungsmittel in übereinstimmung mit dem Stei;Qungswinkel des behandelten Schraubenrades einstellen zu können.
Ebenso können vorzugsweise Mittel vorgesehen sein, um den Induktor um eine Achse .senkrecht zur Achse der Halteeinrichtung verschwenken und ihn da durch in übereinstimmung mit dem Steigungswinkel des behandelten Schraubenrades bringen, zu können.
In der beiliegenden Zeichnung ist ein Ausfüh rungsbeispiel einer Vorrichtung gemäss der Erfindung dargestellt, und zwar zeigen: Fig. 1 eine Vorderansicht der Vorrichtung mit einem mit Wärme zu behandelnden Schraubenrad auf derselben, Fig.2 eine Seitenansicht der Vorrichtung nach Fig. 1, Fig. 3 und 4 Vord'er- bzw.
Draufsicht des untern Endes der Tragwelle für das Schraubenrad und der Mittel zur Erteilung einer Drehbewegung an die Welle um ihre Achse, Fig. 5 die Seitenansicht einer Einzelheit mit einem lotrecht einstellbaren Gleitelement der Vorrichtung, welches ein Transformatorgehäuse trägt, auf dem der Induktor befestigt ist, wobei das Gehäuse schwenkbar am Gleitelement angebracht ist und Fig. 6 eine Vorderansicht der Teile nach Fig. 5, wobei das Gehäuse verschwenkt ist, um die Wärme behandlung eines Schraubenrades zu gestatten.
Gemäss den Fig. 1 bis 4 weist die gezeichnete Vorrichtung 10 einen Induktor 11 auf, welcher sta tionär bleibt, während das Schraubenrad 12 in senk rechter Richtung bewegt wird, um die Durchlauf- bewegung des Induktors in bezug auf dasselbe zu erzeugen.
Beim dargestellten Ausführungsbeispiel be sitzt das Rad 12 schraubenlinienförmig verlaufende Zähne und der Induktor im wesentlichen V-Form, so dass er in eine Zahnlücke des Zahnrades eintreten und dieselbe durchlaufen und dabei benachbarte Flanken der Zähne des letzteren und den Grund der Zahn lücke zwischen diesen Zähnen erhitzen kann.
Das Zahnrad 12 wird nach unten am Induktor 11 vorbeigeführt und auch um seine Achse gedreht, während dem Induktor Hochfrequenzstrom zugeführt wird, um den Erhitzungsvorgang durchzuführen, wo nach die Stromzufuhr zum Induktor unterbrochen, das Zahnrad nach oben bewegt und in entgegenge setzter Drehrichtung gedreht wird, bis es in die Aus gangslage zurückgelangt ist. Dann wird die Ein stellung des Zahnrades 12 durch eine Einstellein- richtung 9 durchgeführt, um die nächste Zahnlücke in Deckung mit dem Induktor 11 zu bringen, worauf ein weiterer Durchgang des Induktors durch das Zahnrad stattfindet.
Die gezeichnete Vorrichtung weist einen horizon talen Tisch 13 auf, welcher die Halteeinrichtung für das Zahnrad 12 trägt, welche Halteeinrichtung die Form einer Welle 14 besitzt, die in einer Nabe 15 des Tisches 13 dreh- und verschiebbar gehalten ist und mit gesteuerter Geschwindigkeit, mittels eines hydrau lischen Zylinders 16, ab und auf bewegt werden kann. Das obere Ende 16a des Zylinders ist an der Un terseite des Tisches befestigt und der Kolben 17 ist mit dem untern Ende der Welle verbunden.
Das untere Ende der Welle 14 ruht in Lagern 18 (Fig. 2), welche fest in einem senkrecht verstellbaren Kreuzkopf 19 gehalten sind, wobei die Welle in Axialrichtung in bezug auf den Kreuzkopf durch die Lager festgehalten ist. Die Führung des Kreuzkopfes erfolgt durch zwei im Abstand voneinander befind liche Führungsstangen 20, welche im Kreuzkopf ver ankert sind, während deren untere Teile in Führungen 21 gleiten, die in einem Rahmenglied 22 am Unter teil 23 der Vorrichtung 10 angeordnet sind. Ein vor springender Teil 19a des Kreuzkopfes ist am untern Ende der Kolbenstange 17a des hydraulischen Zylin ders 16 befestigt, durch welchen die Haltewelle 14 vertikal bewegt wird.
Das obere Ende der Haltewelle 14 ist zur Aufnahme eines Dornes 24 eingerichtet, welcher gegen irgendeinen andern eines Satzes von Dornen mit voneinander verschiedenen Durch messern auswechselbar ist. Der Dorn trägt das Zahn rad 12 so, dass es um die Achse der Welle drehbar ist. Es sind Klemmittel 24a vorgesehen, welche ge löst werden können, um das Zahnrad 12 einzustellen, und angezogen werden können, um das Zahnrad fest in bezug auf die Haltewelle 14 zu halten während der Axialbewegung der letzteren.
An der Oberseite des Tisches 13 ist eine auf recht stehende Säule 25 verschiebbar auf horizontalen Führungen 26 angeordnet. Die Verschiebung der Säule in radialer Richtung in bezug auf die Welle 14 wird mittels einer Zuführungsschraube 27 bewerk stelligt. Eine senkrechte Fläche 28 der Säule 25 ge genüber der Haltewelle 14 trägt ein in senkrechter Richtung einstellbares Gleitglied 29, das auf einer senkrechten Führung 30 der Fläche 28 gleitet. Die senkrechte Einstellung des Gleitgliedes erfolgt mittels einer Schraube 31. An der senkrechten Fläche des Gleitgliedes 29 ist ein rechteckiges Gehäuse 32 für einen Transformator 33 (Fig. 5) des Hochfrequenz- generators angebracht.
Das Gehäuse ist in bezug auf eine Büchse 34 zentriert, welche auf dem Gleitglied gelagert ist, um sich um eine horizontale, die Achse der Haltewelle 14 schneidende Achse drehen zu können, wobei das Gehäuse in jeder Winkellage be züglich des Gleitgliedes durch Klemmschrauben 35 (Fig. 5) gehalten wird. An der Vorderseite des Ge häuses 32 ist der Induktor<B>11</B> des Hochfrequenz- heizgerätes horizontal gegen die Haltewelle 14 ra gend befestigt.
Es ist ersichtlich, dass die Lagerung des Gehäuses 32 dem letzteren und dem von ihm ge tragenen Induktor 11 gestatten, um die Achse der Büchse 34 verschwenkt zu werden, um mit dem Nei gungswinkel der Zähne des Schraubenrades 12 über einzustimmen. Die Achse der Büchse 34 fällt mit der horizontalen Mittellinie des Induktors zusammen.
Zur Erzeugung einer Winkeldrehung der Halte welle 14 und des Zahnrades 12 um deren gemein same Achse, so dass das Schraubenrad am Induktor vorbeigeschraubt wird, ist eine allgemein mit 36 be zeichnete Einrichtung vorgesehen, um das Ausmass der Drehung des Zahnrades auf den Neigungswinkel des Zahnes einzustellen. Zur Drehung der Haltewelle 14 ist ein Ritzel 37 am unteren Ende derselben be festigt, welches mit einer Zahnstange 38 im Eingriff steht, die horizontal verschiebbar im Kreuzkopf 19 gelagert ist.
Wie schon ausgeführt, bewegt sich der Kreuzkopf mit der Haltewelle in der Axialrichtung, wobei die letztere sich drehen kann. Ein nach unten ragender Arm 39 ist an der Rückseite der Zahn stange 3 8 befestigt und trägt einen Zapfen, auf wel- chem eine Rolle 40 angeordnet ist, welche sich in horizontaler Richtung von der Haltewelle weg er streckt und die Drehbewegung der Haltewelle und .des von derselben getragenen Schraubenrades bewerk stelligt.
Die Einrichtung 36 umfasst ferner ein mit Tei lungen versehenes Zifferblatt 41 als Deckel einer im Winkel verstellbaren zylindrischen Trommel 42, welche im Rahmenglied 22 um eine horizontale Achse drehbar gelagert ist, welche die Achse der Haltewelle 14 schneidet.
Der Aussenumfang der Trommel 42 ist mit einer Zahnung 43 versehen, welche mit einer Schnecke 44 in Eingriff steht, die im oberen Ende des Rahmen gliedes 22 gelagert ist. Eine Drehung der Schnecke 44 zur Einstellung der Winkellage der Trommel kann. mittels eines nicht dargestellten Handrades erfolgen.
An der innern, senkrechten Fläche 42a der Trom mel 42, welche nahe und parallel zur Haltewelle 14 liegt, ist ein länglicher Führungsschlitz 45 über dem Durchmesser ausgenommen, mit welchem die Rolle 40 in Eingriff steht. Auf- und Abbewegung der Halte welle veranlassen die Rolle, im Führungsschlitz auf und ab zu gleiten.
Das mit Teilungen versehene Zifferblatt 41, be festigt an der Aussenseite der Trommel 42, arbeitet mit einem feststehenden Zeiger zusammen, um zu gestatten, die Führung 45 an der Hinterseite der Trommel mittels der Schnecke 44 auf den erforder lichen Steigungswinkel des zu behandelnden Zahn rades 12 zum Beispiel in eine Lage einzustellen, wie sie mit strichpunktierten Linien in Fig. 3 dargestellt ist. Es ist ersichtlich, dass, wenn die Führung 45 auf einen passenden Winkel eingestellt ist, die Auf- und Abbewegung der Haltewelle 14 zur Folge hat, dass sich die Zahnstange 3 8 und die Rolle 40 relativ zur Haltewellenachse quer verschieben.
Das Mass der Querbewegung hängt dabei von der Neigung der Füh rung ab. Eine .solche Querbewegung der Zahnstange erteilt dem Ritzel 37 und der Haltewelle 14 eine hin und her gehende Drehbewegung während des Auf- und Abbewegens der Haltewelle, um eine schraubenlinienförmige Bewegung jeder Zahnlücke des Zahnrades 12 am Induktor 11 vorbei zu be- wirken5 während der letztere die Zahnflanken und den Zahngrund erhitzt.
Um die Trommel 42 rasch in die Nullstellung, d. h. in die Stellung zu bringen, in welcher die Füh rung 45 senkrecht steht, wenn ein Zahnrad zu be handeln ist, das gerade Zähne besitzt, ist ein leicht konischer Sperrstift 46 (Fig. 4) vorgesehen, welcher in aufeinander ausgerichtete, konische Bohrungen 47 in der Trommel und im Rahmenglied 22 einsteckbar ist.
Für oft verwendete Winkellagen der Trommel 42 kann eine Anzahl konischer Bohrungen in derselben vorgesehen sein, um entsprechende Schraubenbe- wegungen der Zähne der auf den Dorn 24 am obern Ende der Haltewelle 14 aufgespannten Zahnräder zu erhalten.
Wenn die Vorrichtung 10 für eine Arbeit ein gestellt werden soll, wird das Gehäuse 32, das den Induktor 11 trägt, mittels der Schraube 31 in senk rechter Richtung so eingestellt, dass der Induktor 11 unterhalb des Umfanges des Schraubenrades 12 liegt, wenn die Haltewelle 14 sich in seiner obersten Stellung befindet, und die Säule 25 wird durch die För- derschraube 27 so eingestellt, dass während der Ab wärtsbewegung des Zahnrades der Induktor in die Zahn lücke des Zahnrades ragt, welche Lücke vom einen zum andern Ende vom Induktor durchlaufen wird, während das Zahnrad in bezug auf den letzteren nach unten geschraubt wird.
Während jeder Abwärtsbe wegung wird dem Induktor 11 Hochfrequenzstrom zugeführt, um die Flanken und den Grund der Zahn lücke zu erhitzen. Der Strömdurchgang hört sofort auf, sobald das Zahnrad 12 am Induktor vorbei gelaufen ist. Nach diesem Heizdurchgang der Halte welle 14 wird die letztere erneut mit umgekehrter Schraubbewegung angehoben, um das Zahnrad 12 über den Induktor 11 zu bringen, wobei demselben bei dieser Zurückbewegung nach oben kein Heiz- strom zugeführt wird.
Die Klemmittel 24a werden dann gelöst, um das Zahnrad 12 auf dem Dorn 24 freizugeben, worauf das Zahnrad durch die Ein stelleinrichtung 9 eingestellt wird, um die nächste Zahnlücke in Flucht mit dem Induktor 11 zu bringen. Darauf wird das Zahnrad wieder auf dem Dorn fest geklemmt und der Abwärts- oder Heizdurchgang wiederholt. Dieser Arbeitsvorgang geht weiter, bis alle Zähne des Zahnrades nacheinander erhitzt wurden.
Wenn gewünscht, kann statt durch die beschrie bene Zahnstangen- und Ritzelanordnung die Um wandlung der Querbewegung des die Rolle 40 tra genden Zapfens in eine Drehbewegung der Haltewelle 14 durch ein oder mehrere biegsame Metallbänder erzeugt werden.
Um ein Härten der durch den Induktor 11 er hitzten Zahnflanken zu gestatten, sind Abschreck- mittel vorzugsweise unterhalb des Induktors an geordnet, die einen Abschreckstrahl auf die erhitzten Flanken aufspritzen. Wenn solche Abschreckmittel arbeiten, wird die Abwärtsbewegung der Haltewelle 14 vergrössert, so dass das Zahnrad 12, wenn es am Induktor vorbeigelaufen ist, sich weiter nach unten bewegt, bis die erhitzten Zahnflanken auch die Ab schreckmittel passiert haben.
Vorzugsweise ist der Induktor 11 mit einem Kern versehen, welcher den Fluss in ein schmales Band konzentriert, welches sich quer zu den beiden benachbarten Zahnflanken zweier benachbarter Zähne und quer durch den Grund der Zahnlücke zwischen den beiden erstreckt.
Der Induktor ist beispielsweise der im englischen Patent Nr. 714488 beschriebene.