CH356790A - Verfahren und Vorrichtung zum Härten von Oberflächen an metallenen Gegenständen durch elektrische Induktionserhitzung und Abschrecken - Google Patents

Verfahren und Vorrichtung zum Härten von Oberflächen an metallenen Gegenständen durch elektrische Induktionserhitzung und Abschrecken

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CH356790A
CH356790A CH356790DA CH356790A CH 356790 A CH356790 A CH 356790A CH 356790D A CH356790D A CH 356790DA CH 356790 A CH356790 A CH 356790A
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CH
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inductor
tooth
dependent
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gear
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Stanley Delapena Leslie
Frank Frost Leonard
Griffiths Jones David
Original Assignee
Delapena & Son Limited
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    • A01AGRICULTURE; FORESTRY; ANIMAL HUSBANDRY; HUNTING; TRAPPING; FISHING
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    • A01L7/00Accessories for shoeing animals
    • A01L7/02Elastic inserts or soles for horseshoes
    • 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
    • H05B6/10Induction heating apparatus, other than furnaces, for specific applications
    • H05B6/101Induction heating apparatus, other than furnaces, for specific applications for local heating of metal pieces

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Description


  Verfahren und Vorrichtung zum Härten von Oberflächen an metallenen Gegenständen  durch elektrische     Induktionserhitzung    und Abschrecken    Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und  auf eine Vorrichtung zum Härten von einspringenden       Oberflächen    an metallenen Gegenständen, insbeson  dere von einander gegenüberliegenden Zahnflanken  zweier benachbarter Zähne eines Zahnrades und des  Zahngrundes zwischen diesen Flanken durch elek  trische     Induktionserhitzung    und     Abschrecken.     



  Das erfindungsgemässe Verfahren ist dadurch ge  kennzeichnet, dass der die einspringende Oberfläche  aufweisende Gegenstand und eine mindestens an  nähernd dem Umriss der einspringenden     Oberfläche     angepasste Arbeitsfläche eines Induktors in eine Kühl  flüssigkeit eingetaucht werden, dass im untergetauch  ten Zustand durch Erregung des Induktors der der  Arbeitsfläche gegenüberliegende Bereich der einsprin  genden Oberfläche erhitzt wird und dass gleichzeitig  eine Relativbewegung zwischen dem Induktor und  dem Gegenstand erfolgt, so dass der Bereich der vom  Induktor induzierten Wärme die Oberfläche des Ge  genstandes überquert und der fortlaufend während der  Querbewegung freigegebene Bereich durch die den  Induktor und die einspringende Oberfläche umge  bende Kühlflüssigkeit abgeschreckt wird.  



  Zur Durchführung dieses Verfahrens kann eine  Vorrichtung verwendet werden, die ein Tragmittel  für einen Induktor, Mittel zum Zuführen von elektri  schem Strom zum Induktor, eine Halterung für den  Gegenstand, Mittel     zur    Erzeugung einer Relativbewe  gung zwischen dem Tragmittel und der Halterung zur  Querverschiebung einer Oberfläche des Gegenstandes  und Erhitzung durch den Induktor und einen Be  hälter für eine Kühlflüssigkeit, in welcher die Ober  fläche des Gegenstandes und eine Arbeitsfläche des  Induktors     untertauchbar    sind, aufweist.

      Die erfindungsgemässe Vorrichtung ist gekenn  zeichnet durch Mittel zur Erzielung     einer    Relativ  bewegung in     vertikaler    Richtung zwischen dem Behäl  ter auf der einen Seite und dem Tragmittel und der  Befestigungseinrichtung auf der anderen Seite, so dass  der Gegenstand auf letzterer eingestellt und bezüglich  des Induktors verstellt werden kann, während er sich  über dem Flüssigkeitsspiegel befindet, und dass der  Gegenstand und die Arbeitsfläche des Induktors mit  einander in ihre Arbeitsstellung in der Flüssigkeit       untertauchbar    sind.  



  Eine beispielsweise     Ausführungsform    einer Vor  richtung zum Härten von Zähnen von     Zahnrädern     durch     Hochfrequenzinduktionsheizung    ist in der bei  liegenden Zeichnung dargestellt, und zwar zeigt:

         Fig.    1 und 2 einen Aufriss bzw. einen     Seitenriss     der Vorrichtung,       Fig.    3 eine Draufsicht,       Fig.    4 in grösserem Massstab eine Draufsicht des  Endteiles des Tragmittels für einen Induktor nach  den     Fig.    1 bis 3,       Fig.    5 eine Einzelansicht von Mitteln zum Heben  oder Senken     eines        Behälters,    der das     Kühlmittel    ent  hält,       Fig.    6 eine Einzelansicht des Induktors und zu  sätzlichen Kühlmitteln in der     Form    von Düsen, die  benachbart zum Induktor befestigt sind,

   um     Kühl-          mittelstrahlen    gegen ein Zahnrad zu richten,       Fig.    7 die in     Fig.    6 gezeigten Teile in der Rich  tung des Pfeiles in dieser Figur gesehen,       Fig.    8 und 9 sind vergrösserte Seiten bzw. Drauf  sichten von Führungsmitteln, die eine Zahnlücke eines  Zahnrades, das gehärtet werden muss, während der  Arbeit der Vorrichtung in bezug auf den Induktor  festhalten, und           Fig.    10 eine     abgeänderte        Befestigungseinrichtung     für das     Zahnrad,    die in der senkrechten Ebene gekippt  werden kann, um das Härten der Zähne eines Kegel  rades zu gestatten.  



  Nach den     Fig.    1 bis 3 der Zeichnung weist das  Gestell der Maschine 20 einen Unterteil 21 auf, auf  dessen einer Seite ein rechteckiger, kastenähnlicher  Teil 22 nach oben ragt. Quer über der Oberseite des  Teiles 22 verläuft eine waagrecht angeordnete Trag  stange 23, die in Stützen 24 befestigt ist, welche Trä  ger 25 für einen Induktor 26 trägt, an welchen Hoch  frequenzstrom von einer     Transformereinheit    27 ge  liefert wird, die am vorspringenden Endteil 25a des  Trägers aufgehängt ist und an dessen Unterseite der  Induktor abnehmbar befestigt ist und von diesem  nach unten vorspringt.

   Der Träger 25 ist mittels La  gern 28 verschieb- und drehbar auf der Tragstange 23  befestigt, welche Lager 28 die Stützstange 23 zum  Teil umfassen.     Hochfrequenzstrom    wird durch einen       Hochfrequenzinduktionsheizgenerator    an die Trans  formereinheit 27 geliefert.  



  Auf derselben Seite des Teiles 22, auf welcher der  Induktor 26 angeordnet ist, ist eine Befestigungsein  richtung 29 für das Zahnrad 30, das gehärtet werden  soll, vorgesehen, wobei die Befestigungseinrichtung  die Form einer Richtplatte oder eines Arbeitstisches  31 aufweist, der parallel zur vordern senkrechten  Fläche des Teiles angeordnet und von einer platten  ähnlichen Stütze 32 getragen ist. Das Zahnrad 30 ist  am Arbeitstisch 31 auf zwei waagrecht vorspringen  den Armen 33 befestigt, deren Oberseite Blöcke 34  mit halbkreisförmigen Aussparungen 35 tragen, die  darin ausgebildet sind, um einen Dorn 36, auf wel  chem das Zahnrad befestigt ist, aufzunehmen, wobei  Mittel vorgesehen sind, um die Welle     in    Stellung in  den Aussparungen zurückzuhalten.

   Mit Vorteil sind  die Blöcke 34 so angeordnet, dass die Achse des     Dor-          nes    36 in einer senkrechten Ebene verläuft, die die  senkrechte Mittellinie des Induktors 26 enthält. Bei  der gezeigten Vorrichtung sind     die'Arme    33a zum  Halten eines Zahnrades 30 mit verhältnismässig gro  ssem Durchmesser, zum Beispiel 66 cm, eingerichtet  und die Arme ragen über den Block 34 hinaus gegen  die Stützsäulen 37, die gegenüber dem Teil 22 vom  Unterteil 21 emporragen.

   Eine waagrechte Schiene 38  überspannt die Lücke zwischen den obern Enden der  Säulen 37, und die äussern Enden 33a der Schenkel  33 werden von der Schiene     mittels    senkrecht einge  schraubter Stangen 39 getragen, welche diese äussern  Enden mit Bügeln 40 verbinden, die     gleitbar    auf der  Stange befestigt sind. Mittel, die in der Folge be  schrieben werden, sind für das Heben und Senken  der Richtplatte 31 relativ zur Stütze 32 vorgesehen,  und die eingeschraubten Stangen 39 werden nachge  stellt, um sich der Stellung der Richtplatte anzu  passen.  



  Es sind Mittel zum Heben oder Senken des     In-          duktors    26 relativ zur     Befestigungseinrichtung    29 für  das Zahnrad vorgesehen, um der Nase 26a des     In-          duktors,    die eine     V-Form    aufweist und so angeordnet    ist, dass ihre Nase nach unten zeigt, zu gestatten, in  eine Zahnlücke des Zahnrades einzutreten, um die  Flanken und den Grund, welche eine solche Zahn  lücke begrenzen, zu erhitzen.

   Der vorspringende     End-          teil    25a des Trägers 25 ist mit den übrigen Teilen  durch senkrecht angeordnete Schlitten 41     (Fig.    4) ver  bunden, und das Heben und Senken des Endteiles  und des Induktors 26, der durch diesen getragen wird,  um Getrieberädern verschiedenen Durchmessers zu  gestatten, gehärtet zu werden, wird von Hand durch  eine Einrichtung 42 mit Schraube und Mutter ausge  führt, wobei das obere Ende 42a der Schraube qua  dratischen Querschnitt aufweist, um einen lösbaren  Handgriff anzusetzen. Das Erhitzen wird durch eine  waagrechte Querbewegung des Trägers 25 bewirkt,  so dass der Induktor 26 am einen Ende in die Zahn  lücke des Zahnrades 30 eintritt und diese in Axial  richtung von einem Ende zum andern durchläuft.

    Eine solche Bewegung des Trägers 25 wird durch  eine Leitspindel 43 bewirkt, die parallel zur Stütz  stange 23 angeordnet ist, und mit einer Schrauben  mutterhälfte 44 zusammenarbeitet, die am Träger  vorgesehen ist, wobei die     Schraubenmutterhälfte     schwenkbar an den letzteren mittels     Radialarmen    45  befestigt ist, so dass eine Schwenkbewegung des Trä  gers um die Stützstange durch die Anwesenheit der       Schraubenmutterhälfte,    die auch ausser Eingriff mit  der Leitspindel bewegt werden kann, wenn dies ver  langt ist, um dem Träger zu gestatten, schnell über  die Maschine verstellt zu werden, nicht gestört wird.  



  Ein Behälter für Kühlflüssigkeit in der Form     eines     rechteckigen     Tankes    46 ist gleitbar im Zwischenraum  zwischen der Vorderseite des Sockels 22 und den  Säulen 37 angeordnet, wobei Mittel vorgesehen sind,  um den Tank zu heben oder zu senken, so dass das  Zahnrad 33 und die Nase 26a des Induktors in die  Kühlflüssigkeit eingetaucht werden, indem der Tank  gehoben wird, bis der Spiegel des darin enthaltenen  Kühlmittels zwischen dem obern und dem untern  Ende des Induktors liegt, wie dies bei 47 in     Fig.    2  gezeigt ist.

   Das Heben und Senken des Tanks erfolgt  mittels eines elektrischen Motors 48     (Fig.    5), der ein  Kettenrad 49 dreht, über welches eine Kette 50 läuft,  deren eines Ende am Tank befestigt ist, während das  andere Ende ein Gegengewicht 51 trägt. Anschläge  steuern den senkrechten Weg des Tanks, so dass dieser  Weg in     übereinstimmung    mit dem Durchmesser des  Zahnrades, das bearbeitet wird, gebracht werden kann.  So kann, wenn die bearbeiteten Zahnräder einen klei  nen Durchmesser aufweisen, der Weg des Tanks be  schränkt werden, so dass ein minimaler Zeitaufwand  nötig ist, um ein bearbeitetes Zahnrad durch ein  nächstes zu behandelndes zu ersetzen.  



  Es ist ersichtlich, dass beim vorliegenden Verfah  ren zum Härten von     Zahnrädern,    bei dem eine schmale  streifenförmige Zone erhitzt wird, die längs der Flan  ken zweier benachbarter Zähne wandert, eine be  trächtliche Schwankung der Masse des Metalls hin  ter der erhitzten Zone, mit entsprechend schwanken  dem Mass der Wärmeableitung aus einer solchen Zone      auftritt, indem die Masse des Metalls unter den  Spitzen dieser Zähne zum Beispiel sehr viel kleiner  ist als die Masse von Metall unter dem Zahngrund.

    Wenn die Härtung wie in der vorliegenden Maschine  20 durchgeführt wird, wobei das Zahnrad 30 ganz     im     Kühlmittel eingetaucht ist, ist die Wirkung der Masse  von Metall unter der erhitzten Zone beträchtlich ver  mindert, und die Wärmeableitung aus der     erhitzten     Zone ist gleichmässiger. Immerhin können im Falle  von Zahnrädern mit verhältnismässig schmalen Zahn  spitzen, oder wenn es gewünscht wird, ein Härte  muster zu erzeugen, das eine scharf begrenzte Kante  auf der Oberfläche des Gegenstandes aufweist, zum  Beispiel wenn nur der Grund und die Seiten eines  Schlitzes gehärtet werden, um einen nicht gehärteten  Bereich auf beiden Seiten des Schlitzes zu belassen,  Hilfskühlmittel nötig sein, um die     Wärmeableitung    zu  verhindern.  



  Solche Hilfskühlmittel weisen bei der vorliegen  den Ausführung nach unten gerichtete Düsen 52       (Fig.    6 und 7) auf, wobei eine auf jeder Seite des  Induktors 26 angeordnet ist und welchen durch Rohre  52a Kühlmittel zugeführt wird, wobei die Düsen in  der     Quermittelebene    des Induktors liegen. Jede Düse  52 wird vom obern Ende des Induktors 26 durch eine  Stange 53 gehalten, so dass die Düsen während der  Querbewegung mit dem Induktor bewegt werden.

   Die  Öffnung 54 am untern Ende jeder Düse 52 ist so  angeordnet, dass sie unter dem Spiegel 47 des Kühl  mittels liegt, wenn der Tank 46 in seiner angehobenen  Arbeitsstellung ist und die Düsen sind in bezog auf  den Induktor 26 so angeordnet, so dass jeder ent  sprechende Strahl, wie in     Fig.7    gezeigt, auf eine  Kante 55 an der obern Seite einer Zahnflanke ge  richtet ist, die an die Zahnlücke 56, welche vom  Induktor durchlaufen wird, angrenzt. Wenn der In  duktor 26 mit einem den     Kraftlinienfluss    konzentrie  renden Kern versehen ist, sind die Düsen     ih    der Quer  mittelebene dieses Kerns angeordnet.  



  Da die Temperatur, die in der erhitzten Zone  erreicht wird, bei ungefähr 800  C oder noch höher  liegt, wird bei der Verwendung von Wasser als Kühl  mittel ein Dampffilm um die erhitzte Zone herum er  zeugt, der bestrebt ist, den Teil des Zahnrades 30, der  die Zone umgibt, von der Kühlwirkung des umgeben  den Wassers zu isolieren. Dieser Tendenz wird durch  die Verwendung der genannten     Abschreckdüsen    52  entgegengewirkt, die Strahlen kühlenden Wassers auf  die kritischen Bereiche des Zahnrades richten.  



  Wenn der Induktor 26 in die Zahnlücke 56 ein  tritt, richten die     Abschreckdüsen    52 einen Strom küh  lenden Wassers längs der Flankenenden der Zähne,  welcher bestrebt ist, den Dampffilm, der sich darauf  bilden könnte, zu entfernen oder dessen Bildung über  haupt verhindert und den Flankenenden somit ge  statten, wirkungsvoller gekühlt zu werden.

   Sobald der  Induktor 26 in die Zahnlücke 56 eintritt, wird jeder       Abschreckstrahl    auf die Kanten 55 der     Zähme,    die  an die Zahnlücke angrenzen, und längs den anschlie  ssenden Flanken solcher Zähne gerichtet, wodurch ein         Dampffilm    entfernt oder die Bildung eines Dampf  filmes verhindert wird und so die Ausbreitung der  Hitze über die Zahnspitzen verhindert und das An  lassen des obern Endes einer anschliessenden Zahn  flanke, die bereits gehärtet     wurde,    vermeidet.

   Wegen  der fortschreitenden Bewegung des Induktors 26 re  lativ zum Zahnrad 30 befindet sich die erzeugte,     strei-          fenförmig    erhitzte     Zone    immer in     kleinem    Abstand  hinter der     Quermittelebene    des Induktors. Die Was  serstrahlen aus den     Abschreckdüsen    52 treffen auch  die     obern    Kanten 55 der Zahnspitzen in einigem Ab  stand hinter den     Abschreckdüsen,    zufolge des Wider  standes auf die sich vorwärtsbewegenden Strahlen  durch die Wassermasse im Tank 46.

   Ein solches Zu  rückbleiben der erhitzten Zone und der Wasserstrah  len verlangt in einem gewissen Ausmass Anpassung,  so dass die Wasserstrahlen im Quersinn in bezog auf  die erhitzte Zone ausgerichtet sind, und     eihe    solche  Anpassung wird erreicht, indem die     Abschreckdüsen     52 relativ zum Induktor 26 angehoben oder gesenkt  werden, um den Widerstand zu verändern, der durch  den dazwischenliegenden Wasserkörper im Tank aus  geübt wird, wodurch gestattet wird, eine Anpassung  in beiden Bewegungsrichtungen des Induktors durch  zuführen. Ein solches Heben oder Senken der Düsen  52 wird durch Heben oder Senken der Stange 53  bewirkt, von welcher sie getragen werden, wobei zum  Einstellen Schrauben 57 vorgesehen sind.

   Eine Ver  längerung der     Abschreckdüsen    52 in Richtung ihrer  Bewegung, wie in     Fig.    6 gezeigt, kann unter gewissen  Umständen auch von Vorteil sein, um wirkungsvollere       Kühlung    der obern Enden der Flanken und der ober  sten Kasten 55 der Zähne zu erhalten.  



  Allgemein mit 58 in     Fig.2    bezeichnete Mittel  sind vorgesehen, um das Zahnrad 30 einzustellen und  so zu ermöglichen, dass eine Zahnlücke nach der  andern in Deckung mit dem Induktor 26 gebracht  und von diesem durchlaufen wird. Diese Mittel weisen  ein Einstellglied 59 auf, das sich an die Nase 26a des  Induktors anlegt und das durch einen Lenkmechanis  mus 60 mit einer angetriebenen Kurvenscheibe 61 am  Sockel 22 verbunden ist, wobei eine Drehung der  Kurvenscheibe zeitlich bestimmt eine Hin- und Her  bewegung des Einstellgliedes bewirkt, wodurch das  Zahnrad jeweils um einen Zahn schrittweise weiter  bewegt wird.

   Die Leitspindel 43 ist ebenfalls durch  angetriebene Mittel betätigt, die     allgemein    mit 62  bezeichnet, schematisch dargestellt sind, und mittels  Anschlägen 63     (Fig.    1 und 3), die von einer waag  rechten Welle 64 getragen werden, welche mit dem  Träger 25 fest verbunden, um mit ihm eine     Gleit-          bewegung    auszuführen und mit dem Schaltgetriebe zu  sammenzuarbeiten, wobei die Einstellmittel 58 so an  geordnet sein     können,    dass sie ih     zeitlicher    Folge mit  der Querbewegung des Induktors 26 arbeiten, so dass  der letztere eine Zahnlücke durchläuft, um die die  selbe begrenzenden Zahnflanken zu erhitzen, worauf  das Zahnrad 30 nachgestellt wird,

       um    die nächste  Zahnlücke in Deckung mit dem Induktor zu bringen,  der dann eine Bewegung in der andern Richtung aus-      führt, um die Zahnflanken der nächsten Zahnlücke  zu erhitzen, wobei der Vorgang automatisch wieder  holt wird, bis alle Zahnlücken bearbeitet sind.

   Ab  wechslungsweise können die Anschläge 63 und das  zugehörige Schaltgetriebe so angeordnet sein, dass der  Induktor 26 zuerst eine Zahnlücke durchläuft, der  selben dann     Hochfrequenzstrom    zugeführt wird, so  dass die Erhitzung durchgeführt wird, während der  Induktor in seine Ausgangslage zurückkehrt, worauf  das Zahnrad geschaltet wird, um die nächste Zahn  lücke in Deckung     mit    dem Induktor zu bringen, um  den Flanken dieser nächsten Zahnlücke zu gestatten,  erhitzt zu     werden.     



  Im Fall von     Zahnrädern    mit durchgehenden Zäh  nen, wo diese nicht an ein     Schul'terendb        anliegen,    kann  das Zahnrad im Hin- und Rückweg des Induktors  geheizt werden, wie dies bereits beschrieben wurde.  Bei mit     Schultern    versehenen     Zahnrädern    wird da  gegen die Maschine so eingestellt, dass das Erhitzen  nur bei der Bewegung des Induktors in einer Richtung  durchgeführt wird. Zusätzlich zu den Mitteln 62 für  den Antrieb der Leitspindel 43, ist für diesen Zweck  auch ein Handrad 43a vorgesehen.  



  Die genaue Einstellung der Zahnlücke relativ zum  dieselbe durchlaufenden Induktor 26 wird durch Füh  rungsmittel 65 bewirkt, die, während des Arbeitens  der Maschine, relativ zum Induktor 26 fest sind, und  die in eine Zahnlücke des Zahnrades 30 eintreten und  das letztere während des     Durchlaufes    des Induktors  gegen Drehung festhalten. Diese Führungsmittel wei  sen zwei Kugeln 66 auf, die am untern Ende je eines  schwenkbaren Armes 67     (Fig.    8 und 9) angebracht  ist, deren Länge und Winkelstellung relativ zu einem  waagrecht angeordneten und quer beweglichen Schlit  ten 68     verändert    werden kann, um zu ermöglichen,  die Lage der Kugeln relativ zur Nase 26a des     In-          duktors    einzustellen.

   Weitere Einstellung der Füh  rungsmittel 65 wird auch durch die Befestigung des  Schlittens 68 auf einem weiteren waagrechten Schlit  ten 69 erhalten, der senkrecht zum letzteren ange  ordnet ist, wobei die beiden Schlitten am untern Ende  eines senkrechten Schlittens 70 befestigt sind, der  im Endteil 25a des Trägers senkrecht verstellbar ist,  und der durch einen     abnehmbaren        Handgriff    71, der  sich über dem letzteren befindet, bedient werden  kann. Die gewölbten     Oberflächen    der Kugeln 66 er  geben eine     Zentrierwirkung,    wenn die Führungsmittel  65 in die Zahnlücken eingreifen.

   Die Arme 67 und  die verschiedenen Schlitten werden so eingestellt, dass  die Führungsmittel 65 in eine Zahnlücke möglichst  nahe beim Induktor 26 eingreifen, mit Vorteil in die  nächste Zahnlücke, um eine     Summierung    von Feh  lern, zufolge     kleinen    Differenzen der Zahnabstände,  zu vermeiden.

   Während der Induktor 26 die Zahn  lücke durchläuft, ist der Träger 25 auf der Stütz  stange 23 und den Führungsmitteln 65 abgestützt,  so dass der Träger leicht um die Achse der Stütz  stange kippen kann, um sich selbst irgendeiner leich  ten Schwankung der radialen Tiefe der Zahnlücke an  zupassen.     Ein.    Gegengewicht 72 dient dazu, den     Druck,       den die Tragmittel 25 auf die Führungsmittel 65 nach  unten ausüben, zu vermindern, wobei das Gegen  gewicht gegen die Stützstange 23 zu von derselben  wegbewegbar ist, um zu gestatten, den     Druck        nach     unten so einzustellen, dass nur eine leichte Belastung  auf die Führungsmittel ausgeübt wird.  



  Es sind Mittel vorgesehen, die durch die Bewe  gung des Trägers 25 nacheinander zum Arbeiten ge  bracht werden, um den Bereich des Hochfrequenz  stromes, der an den Induktor 26 geliefert wird und/  oder die Geschwindigkeit, bei welcher eine Bewegung  ausgeführt wird, automatisch zu verändern, um zu  gestatten, dass das gewünschte Hitzemuster auf den  Zähnen des Zahnrades 30 erreicht wird.

   Eine     Gleit-          bewegung    des Trägers 25 veranlasst Anschläge 73, die  einstellbar auf einer waagrechten Stange 74 ange  ordnet sind, die mit ihrem innern Ende am Träger  befestigt ist, mit Gliedern in Kontakt zu treten, wel  che dadurch Mittel betätigen, welche die Spannung  des     Hochfrequenzstromes,    der an den Induktor gelie  fert wird,     steuern    und/oder Geschwindigkeitsverände  rungen in der Vorrichtung zu bewirken, durch welche  der Träger bewegt wird. Auf ähnliche Weise bewir  ken die Anschläge 75 auf einer weiteren waagrech  ten Stange 76, das Ein- und Ausschalten des Hoch  frequenzstromes, der an den Induktor 26     geliefert     wird.  



  Um dem Induktor 26 und den Führungsmitteln 65  zu gestatten, um eine senkrechte Achse zu schwingen  und damit dem Steigungswinkel eines Schrauben  rades zu folgen, ist der vorspringende Endteil 25a des  Trägers 25, auf welchem der     Transformer    27 be  festigt ist, als getrennte Einheit ausgebildet, die durch  den innern Teil 25b des Trägers auf Kurvenführun  gen 77     (Fig.    4) in einer waagrechten Ebene abge  stützt ist.

   Die Kurvenführungen 77 sind relativ zum  Induktor 26 so angeordnet, dass der Mittelpunkt 77a,  um welchen sie verlaufen, mit der senkrechten Mittel  linie des Induktors zusammenfällt.     Feineinstellmittel     in der Form einer Schraube mit Mutter 78 sind vor  gesehen, um dem Induktor 26 und den     Führungs-          mitteln    65 zu     gestatten,        in    einem gewählten Winkel  festgelegt zu werden und eine gewünschte Stellung  beizubehalten.  



  Eine abgeänderte Befestigungsart für das Zahn  rad ist in     Fig.    10 gezeigt, wo der Arbeitstisch 31a  mittels eines zentral angeordneten senkrechten Zap  fens 79 auf einer Unterlage 32a befestigt ist, so dass  der Tisch 31a in einer senkrechten Ebene, parallel  zur Achse der Stützstange 23 um den Zapfen ge  kippt werden kann, um zu gestatten, eine ganze Zahn  lücke eines geschliffenen     Zahrades    in eine waagrechte  Ebene zu bringen, so dass die Zahnlücke vom Induk  tor 26 durchlaufen werden kann.

   Der Zapfen 79     ist     in einem Block 80 befestigt, der gleitbar in einem  senkrechten Schlitz 81 in der Stütze 32a angeordnet  ist, wobei die senkrechte Gleitbewegung des Blocks  und des Zapfens und folglich des Tisches 31a durch  eine Gewindespindel 82, die in eine Schraubenmutter  82a im Block eingreift, bewirkt wird. Die Drehung      der Spindel 82 wird mittels einer waagrechten Welle  83 über Kegelräder 84 bewirkt, um den Tisch 31a  und das Zahnrad, das auf dem letzteren auf     horizontal     vorspringenden (nicht gezeichneten) Blöcken befestigt  ist, zu heben oder zu senken, gegen den Induktor  zu oder von demselben weg, um zu     gestatten,    dass  Zahnräder verschiedenen Durchmessers behandelt  werden können.

   An ihrem äussern Ende ist die waag  rechte Welle mit Handkurbel 94     (Fig.    3) versehen.  Um den Tisch 31a an der Stütze 32a in der ge  wählten Winkelstellung zu befestigen, ist eine Mutter  auf einem Bolzen 85 vorgesehen, der am Block 80  befestigt ist und durch einen bogenförmigen Schlitz  87 im Tisch     hindurchragt,    wobei weitere Muttern  und Bolzen 87 in bogenförmigen Schlitzen 88 im  Tisch vorgesehen sind, wobei auch senkrechte Schlitze  89 in der Stütze 32a angebracht sind. An der einen  Seite der Stütze 32a und des Tisches 31a     sind    Ein  stellmittel 90 mit Schraube und Mutter angeordnet,  um die richtige Einstellung des Winkels des letzteren  zu ermöglichen.  



  Im weiteren kann, wenn     Zahnräder    mit grossem  Durchmesser behandelt werden, der Tank 46 für die  Kühlflüssigkeit weggelassen und eine Einrichtung zur  Aufnahme der     Kühlflüssigkeit    um das Zahnrad herum  aufgebaut werden, wobei der Flüssigkeitsspiegel so ist,  dass der Induktor die Zahnlücke, die behandelt wird  und die zusätzlichen     Abschreckdüsen,    wenn solche  verwendet werden, unter der Oberfläche der     Kühl-          flüssigkeit    liegen. Wenn gewünscht, kann bei einer  solchen Einrichtung der obere Teil des     Zahnrades     über den Spiegel der Kühlflüssigkeit hinausragen.  



  Wenn das Erhitzen durchgeführt wird, indem der  Induktor nur in einer Richtung bewegt wird, können  Mittel vorgesehen sein, welche den Rücklauf des     In-          duktors    zwischen den Heizvorgängen mit beträchtlich  höherer Geschwindigkeit ausgeführt wird als     diejenige,     die beim Erhitzen angewendet wird, wobei die An  schläge 73 ein Schaltgetriebe betätigen, durch welches  die obige Wirkung erzielt wird.

Claims (1)

  1. PATENTANSPRÜCHE 1. Verfahren zum Härten von einspringenden Oberflächen an metallenen Gegenständen, insbeson dere von einander gegenüberliegenden Zahnflanken zweier benachbarter Zähne eines Zahnrades und des Zahngrundes zwischen diesen Flanken, durch elek trische Induktionserhitzung und Abschrecken, da durch gekennzeichnet, dass der die einspringende Oberfläche aufweisende Gegenstand und eine minde stens annähernd dem Umriss der einspringenden Ober fläche angepasste Arbeitsfläche eines Induktors in eine Kühlflüssigkeit eingetaucht werden,
    dass im un tergetauchten Zustand durch Erregung des Induktors der der Arbeitsfläche gegenüberliegende Bereich der einspringenden Oberfläche erhitzt wird und dass gleichzeitig eine Relativbewegung zwischen dem In duktor und dem Gegenstand erfolgt, so dass der Be reich der vom Induktor induzierten Wärme die Ober fläche des Gegenstandes überquert und der fortlau- fend während der Querbewegung freigegebene Bereich durch die den Induktor und die einspringende Ober fläche umgebende Kühlflüssigkeit abgeschreckt wird.
    II. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Patentanspruch I, mit einem Tragmittel für einen Induktor, Mitteln zum Zuführen von elektrischem Strom zum Induktor, einer Befestigungseinrichtung für den Gegenstand, Mitteln zur Erzeugung einer Relativbewegung zwischen dem Tragmittel und der Befestigungseinrichtung zur Querverschiebung einer Oberfläche des Gegenstandes und Erhitzung durch den Induktor und mit einem Behälter für eine Kühl- flüssigkeit, in welcher die Oberfläche des Gegenstan des und eine Arbeitsfläche des Induktors untertauch bar sind,
    gekennzeichnet durch Mittel zur Erzielung einer Relativbewegung in vertikaler Richtung zwi schen dem Behälter auf der einen Seite und dem Tragmittel und der Befestigungseinrichtung auf der andern Seite, so dass der Gegenstand auf letzterer eingestellt und bezüglich des Induktors verstellt wer den kann, während er sich über dem Flüssigkeitsspie gel befindet, und dass der Gegenstand und die Ar beitsfläche des Induktors miteinander in ihre Arbeits stellung in der Flüssigkeit untertauchbar sind. UNTERANSPRÜCHE 1.
    Vorrichtung nach Patentanspruch II, dadurch gekennzeichnet, dass dieselbe Mittel zum Richten mindestens eines Strahles von flüssigem Kühlmittel gegen kritische Bereiche des Gegenstandes aufweist, wobei die strahlrichtenden Mittel durch das Trag mittel gehalten werden, so dass sie in fester Relativ lage zum Induktor gehalten sind. 2.
    Vorrichtung nach Patentanspruch 1I, gekenn zeichnet durch Mittel, um die Relativquerbewegung in einer waagrechten Richtung auszuführen, damit die Arbeitsfläche des Induktors und die Oberfläche des Gegenstandes während des Erhitzungs- und Ab schreckschrittes in eine konstante Tiefe eingetaucht sein können, wobei das Tragmittel in einer horizon talen Ebene verschieblich ist, während die Befesti gungseinrichtung ortsfest ist. 3.
    Vorrichtung nach Patentanspruch 1I, dadurch gekennzeichnet, dass Mittel zur Erzeugung einer Re lativbewegung zwischen dem Gegenstand und dem Induktor in einer Richtung quer zur Relativquer- bewegung zwischen diesen vorgesehen sind, um eine weitere Oberfläche des Gegenstandes in Deckung mit dem Induktor zu bringen, wobei diese weitere Ober fläche dann durch den Induktor durch Relativbewe gung in entgegengesetzter Richtung bestrichen wird. 4.
    Vorrichtung nach Unteranspruch 3, zur Be handlung eines mit angeformten Zähnen versehenen Gegenstandes, beispielsweise eines an seinen Zähnen zu härtenden Zahnrades, dadurch gekennzeichnet, dass die Querbewegung durch Einstellmittel ausge führt wird, die das Zahnrad, nachdem ein Zahn oder eine Zahnlücke vom Induktor in Achsrich tung durchlaufen und erhitzt wurde, um seine Achse drehen, um den nächsten Zahn oder die nächste Zahnlücke mit dem Induktor in Deckung zu brin gen, der oder die vom Induktor durchlaufen und gehärtet werden soll. 5.
    Vorrichtung nach Unteranspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass Führungsmittel vorgesehen sind, die fest in bezug auf den Induktor angeordnet sind und mit den Flanken eines Zahnes oder einer Zahn lücke des Gegenstandes zusammenarbeiten, um letz teren während der ganzen Querbewegung in der richtigen Winkellage relativ zum Induktor zu halten. 6. Vorrichtung nach Unteranspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Führungsmittel eine Ein trittskante aufweisen, die dazu bestimmt ist, in den Zahn oder in die Zahnlücke des Gegenstandes ein zugreifen. 7. Vorrichtung nach Unteranspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Führungsmittel verstellbar sind, damit sie mit verschiedenen Zähnen oder Zahn lücken in Eingriff gebracht werden können. B.
    Vorrichtung nach Unteranspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel zur Richtung minde stens eines Strahles von flüssigem Kühlmittel zwei Düsen aufweisen, von denen eine auf jeder Seite des Induktors und in der Mittelquerebene des letzte ren vorgesehen ist. 9. Vorrichtung nach Patentanspruch 1I, dadurch gekennzeichnet, dass ein waagrecht angeordnetes Stützglied für das Tragmittel vorgesehen ist, auf welchem das letztere verschieb- und drehbar befestigt ist, wobei das Tragmittel und der Induktor während der Relativquerbewegung durch das Stützglied und ein Führungsmittel abgestützt sind. 10.
    Vorrichtung nach Unteranspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Tragmittel so auf der Achse des Stützgliedes ausbalanciert ist, dass es nur eine leichte Belastung auf das Führungsmittel ausübt. 11. Vorrichtung nach Unteranspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Induktor und das Führungs mittel so am Tragmittel befestigt sind, dass sie um eine senkrechte Achse drehbar sind. 12. Vorrichtung nach Patentanspruch II, dadurch gekennzeichnet, dass Mittel zum Heben und Senken des die Kühlflüssigkeit enthaltenden Behälters vorge sehen sind. 13. Vorrichtung nach Unteranspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Befestigungseinrichtung für den Gegenstand so angeordnet ist, dass sie in einer senkrechten Ebene parallel zur Achse des Stützgliedes gekippt werden kann.
CH356790D 1956-06-21 1957-06-21 Verfahren und Vorrichtung zum Härten von Oberflächen an metallenen Gegenständen durch elektrische Induktionserhitzung und Abschrecken CH356790A (de)

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