DE3508131C3 - - Google Patents

Description

Beschreibung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Patentanspruchs 1.

Die DE-AS 27 03 469 zeigt eine Vorrichtung, mit der ein solches Verfahren ausgeführt werden kann. Dabei ist parallel zu einer Vorwärmstation eine Prozeßstation mit mehreren Einzelstationen vorgesehen. Die Nockenwelle wird von der Vorwärmstation in die erste Einzelstation befordert wo durch einen feststehenden Brenner der erste Nocken im Umschmelz-Härte-Verfahren gehärtet wird. Anschließend wird die Nockenwelle in die zweite Einzelstation gebracht und so weiter. Dabei weist jede Einzelstation einen eigenen in Längsrichtung feststehenden Brenner auf, der auf einen bestimmten Nocken eingestellt ist Es wird ferner eine Meisternockenwelle abgetastet, um davon abhängig den Brenner zu steuern. Diese Vorrichtung 1st erheblich aufwendig.

Die DE-PS 32 24 745 zeigt eine Vorrichtung zum Härten von Nockenwellen mit mehreren parallelen Einspannungen. Für jede Nockenwelle sind für jeden Nocken derselben je ein in Längsrichtung feststehender Brenner erforderlich. Eine Vorwärmung ist dabei nicht vorgesehen. Auch diese bekannte Vorrichtung ist sehr kompliziert.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung für ein leistungsfähiges und wirksames Härten zu verwirklichen eine kompakte Anordnung hierfür zu schaffen, die Zeitspanne für das Härten zu verringern und bei erhöhter Leistungsfähigkeit die Kosten zu reduzieren.

Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs.

Dadurch wird es möglich, in einfacher Weise unter geringen Kosten eine wirksame Härtung zu sichern.

Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Fig. 1 zeigt eine Ansicht eines ersien Ausführungsbeispiels für die erfindungsgemäße Vorrichtung.

Fig. 2 zeigt eine Draufsicht der in Fig. 1 gezeigten Vorrichtung.

Fig. 3 zeigt eine Seitenansicht der in Fig. 1 gezeigten Vorrichtung.

Fig. 4 zeigt eine Teilansicht einer Bewegungsschnecke und einer Basis, welche sich gegenseitig durch eine Schraubverbindung halten.

Fig. S zeigt eine Querschnittsansicht längs einer Linie V-V in Fig. 4.

Fig. 6 zeigt eine vergrößerte Vertikalschnittansicht einer Plasmabrennerdüse.

Fig. 7 zeigt eine schematische Darstellung eines Steuersystems für die erfindungsgemäße Vorrichtung zum Umschmelzen und Härten.

Fig. 8 zeigt eine perspektivische Ansicht eines Pfades der Prozeßbewegung eines Brenners über die Nockencberfläche einer Nocke.

Fig. 9 zeigt eine schematische Darstellung, die die Art und Weise verdeutlicht, in welcher ein einziger vorhandener Brenner bewegt wird.

Fig. 10 zeiRt eine Ansicht einer Umschmelz- und Härtungsvorrichtung gemäß einem zweiten Ausfuhrungsbeispiel für die vorliegende Erfindung.

Fig. II zeigt eine Teilschnittansicht der in Fig. 10 gezeigten Vorrichtung.

Wie in den Fig. 1 bis 3 gezeigt, weist eine Umschmelz- und Härtungsvorrichtung 1 eine Maschinenbasis 2 auf, die einen oberen Tisch 3 enthält, auf dem ein Vorwärmmechanismus an einer von dessen Vorderseiten montiert ist Der Vorwärmmechanismus 4 ist in der Darstellung der Fig. 1 aus Gründen der Vereinfachung fortgelassen.

Der Vorwärmmechanismus 4 hat eine Werkstückeinspannvorrichtung 5 und einen Dorn 6 zum Halten der Enden eines Werkstücks oder einer Nockenwelle 50, die horizontal liegt Die Werkstückeinspannvorrichtung 5 ist mit einem Werkstückdrehmotor 7 gekoppelt, und der Dorn 6 ist mit einem Axialverschiebungs-Flüssigkeitszylinder8 gekoppelt Zwischen der Werkstückeinspannvorrichtung 5 und dem Dorn 6 ist eine Hochfrequenzheizspule 9 angeordnet, die eine sich nach oben öffnende Form eines halbkreisförmigen Querschnitts hat und sich in axialer Richtung erstreckt Die Hochfrequenzheizspule 9 stellt eine Vorwärmstation in einer vorderen Position auf dem Tisch 3 dar. Die Nockenwelle 50, die zu behandeln ist, erstreckt sich durch die Hochfrequenzheizspule 9 des Vörwärmmechanismus4, und deren sich in axialer Richtung gegenüberliegende Enden werden jeweils durch die Werkstückeinspannvorrichtung 5 bzw. den Dorn 6 gehalten.

Wie in Fig. 3 gezeigt, kann die Nockenwelle 50 durch eine obere Aussparung oder Öffnung 901, die sich über eine voile Länge der Hochfrequenzheizspule 9 erstreckt, in vertikaler Richtung eingeführt oder entnommen werden. Die Nockenwelle 50 kann daher durch die Öffnung 901 in die Hochfrequenzheizspule 9 eingeführt werden. In dem gezeigten Ausführungsbeispiel kann die Hochfrequenzheizspule 9 mittels einer Zylindereinheit 902, die mit der Hochfrequenzheizspule 9 gekoppelt ist und auf der Maschinenbasis 2 unterhalb der Hochfrequenzheizspule 9 montiert ist, zu der Nockenwelle 50, die zwischen der Werkstückeinspannvorrichtung 5 und dem Dorn 6 gehalten wird, hin oder von dieser fort bewegt werden. Im Betrieb wird der Werkstückdrehmotor 7 erregt, um die Nockenwelle 50 um ihre eigene Achse zu drehen, und die Hochfrequenzheizspule 9 wird ebenfalls erregt, um die Nockenwelle 50 durch Ströme vorzuwärmen, die durch einen hochfrequenten magnetischen Fluß induziert werden, der durch die Hochfrequenzheizspule 9 erzeugt wird. Die vorgwärmte Nockenwelle50 wird dann durch einen Greifarm 10 (Fig. 3) gegriffen und nach unten in die Hochfrequenzheizspule 9 durch die Öffnung 902 eingeführt. Der Greifarm 10 wird dann angehoben, um die vorgewärmte Nockenwelle 50 aus der Hochfrequenzheizspule 9 zu entnehmen, und wird dann zurückbewegt, um die vorgewärmte Nockenwelle 50 zu einer Prozeßstation 11 hinter dem Vorwärmmechanismus4 zu bewegen.

Wie zuvor beschrieben, wird die Nockenwelle 50 in Vorbereitung auf einen Umschmelzprozeß durch den Vorwärmmechanismus 4 vorgewärmt, der vor der Prozeßstation 11 positioniert ist. Nachdem die Nockenwelle 50 vorgewärmt worden ist, wird sie durch den Greifarm 10 angehoben und schnell zurück zu der Prozeßstation 11 bewegt, in der die Nockenwelle 50 in derselben Richtung wie der Richtung, in der sie in dem Vorwärmmechanismus 4 vorgewärmt wurde, orientiert liegt. Demzufolge kann die Nockenwelle leicht und schnell von dem Vorwärmmechanismus 4 zu der Prozeßstation 11 bewegt werden. Da die Nockenwelle 50 von dem Vorwärmmechanismus 4 zu der Prozeßstation 11 ohne Veränderung ihrer Lage transportiert wird, können der Vorwärmmechanismus 4 und die Prozeßstation 11 in einem geringstmöglichen Abstand voneinander angeordnet sein. Daher kann die Nockenwelle 50 in

derselben Vorrichtung vorgewärmt und umgeschmolzen werden, was einen nur minimalen Raumbedarf für den Aufbau und geringe Abmessungen gestattet und e rlaubt, daß Nockenwellen aufeinanderfolgend gleichzeitig schnell vorgewärmt und umgeschniolzen werden können, was zu effizienten und schnellen Umschmelzzyklen führt

Während in dem gerade beschriebenen Ausfuhrungsbeispiel der Vorwärmmechanismus 4 eine Hochfrequenzheizeinrichtung enthält, kann er auch eine elektrische Heizeinrichtung unter der Voraussetzung enthalten, daß der Vorwärmmechanismus 4 genügend nahe bei der Prozeßstation 11 angeordnet ist, wie dies gezeigt ist, damit die vorgewärmte Nockenwelle 50 zu der Prozeßstation U transportiert werden kann, bevor die Nockenwelle 50 einer wesentlichen Temperaturabsenkung ausgesetzt wird. In Fällen, in denen die elektrische Heizeinrichtung verwendet wird, kann der jeweils nächste Umschmelzprozeß in einem konstanten Zeitzyklus ausgeführt werden, und eine jeweils nächste Nockenwelle kann in einer festen zeitlichen Beziehung zu dem Umschmelzprozeß vorgewärmt werden. Auf diese Weise können der Vorwärmmechanismus 4 und die Prozeßstation 11 in Zusammenwirkung miteinander hocheffizient betrieben werden.

Die Prozeßstation 11 dient als eine Umschmelz- und Härtungsstation. Die Prozeßstation 11 besteht im übrigen aus einer Werkstückeinspannvorrichtung 12 zum Halten eines Endes der Nockenwelle 50, einem Motor 14, der wirksam mit der Werkstückeinspannvorrichtung 12 über einen Drehzahlminderer 35 gekoppelt ist. einem Dorn 13 zum Halten des anderen Endes der Nockenwelle 50 und einem Axialverschiebungs-Flüssigkeitszylinder 15 zum axialen Bewegen des Doms 13. Der Axialverschiebungs-Flüssigkeitszylinder 15 wird durch Führungschienen 55a, 55a geführt, die von einem Halterahmen 55 gehalten werden, der auf dem Tisch 3 montiert ist, um so nach links (Flg. 1 und Fig. 2) bewegt werden zu können.

Ein im wesentlichen U-förmiger Halterahmen 16 ist auf dem Tisch 3 in einem hinteren Abschnitt davon und mit einem schräg nach oben weisenden Abstand von der Nockenwelle 50, die von der Werkstückeinspannvorrichtung 12 und dem Dorn 13 gehalten wird, montiert. Wie in Fig. 1 gezeigt, ist der Halterahmen 16 aus einem Paar von vertikalen Rahmenteilen 17^ 17 zusammengesetzt, zwischen denen sich einen Abstand in vertikaler Richtung voneinander aufweisende Führungsstangen 19,20 durch obere und untere Abschnitte einer Basis 21 eines Plasmabrenners 22 zum Umschmelzen und Härten der Nockenwelle 50 erstrecken. Der Plasmabrenner 22 kann horizontal und längs der Führungsstangen 19,20 bewegt werden. Eine Bewegungsschnecke 31 ist drehbar horizontal zwischen den Führungsstangen 19,20 angeordnet und in einer Schraubverbindung mit der Basis 21 gehalten. Sie ist über einen Übertragungsmechanismus34 mit einem Brennermotor33 gekoppelt, der außerhalb von dem linken vertikalen Rahmenteil 17 angeordnet ist, wie dies in Fig. 1 gezeigt ist. Die Bewegungsschnecke 31 kann durch de;i Brennermotor 33 selektiv in entgegengesetzten Richtungen um ihre eigene Achse gedreht werden.

Fig. 4 und Fig. 5 zeigen die gegenseitigen Eingriffsbeziehungen zwischen der Basis 21, den Führungsstangen 19, 20 und der Bewegungsschnecke 31. Die Führungsstangen 19,20 erstrecken sich durch Lager 21a, 21a, die auf der Basis 21 montiert sind. Die Bewegungsschnecke 31 ist in eine Mutter 25 eingeschraubt, die fest auf der Basis 21 durch einen Kugeimutttrmechanismus (nicht gezeigt) montiert ist

Auf der Basis 21 ist ein Motor 21b zum vertikalen Bewegen eines Halters 26 montiert, durch den der Plasmabrenner22 gehalten wird. Der Plasmabrenner22, der von dem Halter 26 gehalten wird, hat ein Düsenende, das nach unten gerichtet ist, wobei seine vertikale Achse nach oben orientiert und auf die Nockenwelle 50 gerichtet ist, die zwischen der Werkstückeinspannvorrichtung 12 und dem Dorn 13 gehalten wird.

Wie in Fig. 6 gezeigt, enthält der Plasmabrenner 22 eine Düse 23 an seinem Düsenende, die einen Kopf 25 aufweist, der in einer Abschirmkappe 24 angeordnet ist, wobei ein Durchfluß 26, der zwischen dem Kopf 25 und is der Abschirmkappe 24 zum Durchtretenlassen eines Edelgases durch diesen definiert ist, vorgesehen ist Der Kopf 25 hat einen zentralen Kanal 27 zum Durchtretenlassen eines Arbeitsgases, beispieslweise Argongas, und einen Kühlkanal 28, der um den zentralen Kanal 27 herum definiert ist. Durch die Abschirmkappe24 ist ein Paar von Metallpulverzuflihrungsrohren 30,30 geführt, wobei deren Achsen die Achse des zentralen Kanals 27 kreuzen. Eine elektrische Entladung, die durch eine Elektrode 29 der Düse 23 erzeugt wird, um ein Plasma, das durch das Arbeitsgas gebildet wird, erzeugen eine Schmelzzone in einer äußeren Fläche jedes Nockens 53 der Nockenwelle 50, und der Schmelzzone wird Metallpulver aus den Metallpulverzufuhrungsrohren 30, 30 zugeführt, um den Prozeß des Umschmelzen und Härtens der Nockenoberfläche durchzuführen.

Wie in Fig. 7 gezeigt, wird die Elektrode 29 des Plasmabrenners 22 mit einer vorbestimmten Menge elektrischer Energie aus einer Plasmastromversorgungseinrichtung 40 versorgt. Eine Metallpulverzuführungseinrichtung 36 liefert, während sie durch einen Vibrator37 in Schwingungen versetzt wird, Metallpulver durch Rohre 38,38 an die Metallpulverzuführungsrohre30,30. Die Rohre 38 verlaufen durch einen Detektor 39 zum Prüfen, ob durch die Rohre Metallpulver gefördert wird oder nicht.

Eine elektronische Steuereinheit 41 enthält einen Computer, der so programmiert ist, daß er Betriebssteversignale an einen Motor 14 zum Drehen der Nockenwelle, den Brennermotor 33 zum Bewegen des Brenners in horizontaler Richtung und den Motor 21 b auf der Basis 21 zum Bewegen des Brenners 22 in vertikaler Richtung abgibt. Die Betriebsssteuersignale haben die Form von Impulssignalen, und demzufolge bestehen die Motoren 14,33, 21b aus Schrittmotoren.

Alternativ dazu können diese Motoren auch Servomotoren sein, die in Regelschleifen durch Positionsdetektoren bzw. Codierer gesteuert werden. Die elektronische Steuereinheit 41 gibt außerdem Treibersignale an die Plasmastromversorgungseinrichtung 40, die Metallpulverzuführungseinrichtung 36 und den Vibrator 34 aus.

Wie in Fig. 7 gezeigt, hat die Basis 21 eine in einem Stück mit ihr ausgebildete Befestigungsanordnung 42, die sich nach unten erstreckt und einen Positionssensor 43 zum Erfassen der Position jeder der Nocken 53 trägt. Während der Positionssensor 43 zu demonstrativen Zwecken so gezeigt ist, daß er unterhalb der Nockenwelle 50 positioniert ist, ist er tatsächlich auf der rechten Seit·; (Fig. 3) der Nockenwelle 50 angeordnet. Der Positionsdetektor 43 kann eine Ausgabeeinheit oder einen Sender 43a zum Aussenden beispielsweise von Licht, eines magnetischen Flusses oder Ultraschallenergie und eine Eingabeeinheit oder einen Empfänger 43 b

zum Aufnehmen der ausgesendeten Energie, die von der Nockenwelle 50 reflektiert wird, und zum Ausgeben von Information - bezogen auf die erfaßte Nockenwelle 50 - an die Steuereinheit 41 enthalten. Vorzugsweise besteht der Positionssensor 43 aus einem Laserstrahl- s Positionssensor.

Im folgenden wird ein Prozeß zum Umschmelzen und Härten von Nocken der Nockenwelle 50 beschrieben.

Die Nockenwelle 50, die durch den Vorwärmmechanismus 4 vorgewärmt worden ist, wird transportiert und wird dabei fest zwischen der Werkstückeinspannvorrichtung 12 und dem Dorn 13 gehalten. Dann wird der Motor 33 erregt, um die Bewegungsschnecke 31 zu drehen, um dadurch die Basis 21 in horizontaler Richtung längs der Bewegungsschnecke 31 zu bewegen, deich- is zeitig wird der Motor 21 b erregt, um den Halter 26 nach unten zu bewegen. Der Brenner 22 wird nun aus einer Bereitschaftsstellung in eine Position gebracht, in der die Düse 23 einen bestimmten Abstand von der Nockenoberfläche einer ersten Nocke 53a an dem linken Ende (Fig. 7) der Nockenwelle 50 hat.

Wenn die Basis 21 beginnt, sich nach rechts zu bewegen, wird der Positionssensor 43, der auf dieser montiert ist, ebenfalls nach rechts bewegt. Der Positionssensor 43, der der Nockenwelle 50 gegenübersteht, sendet beispielsweise einen Laserstrahl aus der Ausgabeeinheit oder dem Sender 43a, der aus einer Laserstrahlquelle bestehen soll, in Richtung auf die Nockenwelle 50 aus und empfängt einen von der Nockenwelle 50 reflektierten Laserstrahl mit dem Empfänger 43b, der beispielsweise aus einer Kamera besteht. Wenn eine Kante oder eine Endfläche der Nockenoberfläche der Nocke 53a durch den Positionsdetektor 43 erfaßt wird, gibt der Positionssensor 43 ein Signal an die Steuereinheit 41 aus, die die Bewegung der Basis 21 enthält. Der Positionssensor 43 und der Brenner 22 sind versetzt zueinander positioniert, so daß der Brenner in einer Referenzposition befestigt sein kann, in der der Umschmelz- und Härtungsprozeß beginnen kann.

Der Brenner 22 kann in der Referenzposition durch Erfassung einer gegenüberliegenden Kante oder Endfläche der Nockenoberfläche der Nocke 53 positioniert werden. Außerdem kann die Position und die Breite der Nocke auf der Nockenwelle 50 genau durch Abtasten beider Endflächen der Nocke erfaßt werden.

Des weiteren kann die Position, in der der Umschmelz- und Härtungsprozeß zu beginnen hat, durch Abtasten jeder der Endflächen der Nocke und darauffolgendes Bewegen der Basis 21 aus der erfaßten Position, die als eine Referenzposition dient, eingestellt werden.

Wenn der Brenner 22 auf diese Weise positioniert ist, wird die Nockenoberfläche der ersten Nocke 53a der Nockenwelle50 durch die Düse 23 in derr Weise, wie sie zuvor anhand von Flg. 6 beschrieben wurde, umgeschmolzen und gehärtet Während dieses Umschmelz- und Härtungsprozesses wird die Nockenwelle 50 bei einer niedrigen Drehzahl durch den Motor 14 über den Drehzahlminderer 35 um ihre eigene Achse gedreht, während sie in vertikaler Richtung durch den Motor 21 b, welcher durch die Steuereinheit 41 gesteuert wird, bewegt wird, um zu ermöglichen, daß das Düsenende den Änderungen in der Höhe der Nocke 53a mit einem konstanten Abstand, der zwischen dem Düsenende des Brenners 22 und der Nockenoberfläche gehalten wird, folgen kann. Gleichzeitig wird der Brenner in horizontaler Richtung innerhalb des Breitenbereiches der Nockenoberfläche durch den Motor 33 unter Steuerung durch die Steuereinheit 41 hin- und herbewegt. Der Motor 33 wird wiederholt durch Impulssignale, die in Übereinstimmung mit dem Programm der Steuereinheit 41 erzeugt werden, in einer Richtung gedreht und dann umgekehrt gedreht. Die Zeit, in der der Brennermotor 33 in einer Richtung gedreht wird, und die Zeit, in der Brennermotor 33 umgekehrt gedreht wird, sind als eine Zeit wählbar, in der das Kopfende des Brenners 22 die Breite der Nocke 53a überstreicht. Die Drehung des Brennermotors 33 in entgegengesetzten Richtungen wird über den Kugelmuttermechanismus zwischen der Bewegungsschnecke 31 und der Mutter 25 auf die Basis 21 des Brenners 22 übertragen, was die Basis 21 veranlaßt, sich gleichförmig in horizontaler Richtung hin und her zu bewegen, während sie durch die Führungsstangen 19,20 geführt wird. Die Hin- und Herbewegung des Brenners 22 in Kombination mit der Drehung der Nockenwelle 50 versetzt den Brenner 22 in die Lage, die Nockenoberfläche umzuschmelzen und zu härten, während er gleichzeitig einem mäanderformigen Pfad A auf der Nockenoberfläche der Nocke 53a folgt.

Wenn die Nocke 53a umgeschmolzen und gehärtet worden ist, beginnt sich die Basis 21 aufgrund der Steuerung durch die Steuereinheit 41 zu bewegen, bis eine nächste Nocke erreicht ist. Dann wird die nächste Nocke in gleicher Weise wie zuvor beschrieben, umgeschmolzen und gehärtet. Wie in Fig. 9 gezeigt, werden alle Nocken 53a bis 53 h aufeinanderfolgend mit dem Brenner 22 umgeschmolzen und gehärtet, worauf ein Bewegen des Brenners 22 zurück in dessen Bereitschaftsstellung in Vorbereitung auf einen nächsten Umschmelz- und Härtungsvorgang erfolgt. Die umgeschmolzene und gehärtete Nockenwelle 50 wird durch eine neue unbehandelte Nockenwelle ersetzt, die dann in gleicher Weise wie zuvor beschrieben umgeschmolzen und gehärtet wird. Durch Wiederholen des zuvor beschriebenen Arbeitszyklus kann eine Anzahl von Nockenwellen aufeinanderfolgend behandelt werden.

In dem Umschmelz- und Härtungsprozeß kann der Brenner 2.7 durch den Brennermotor 33, der durch Impulssignale erregt wird, die diesem durch die Steuereinheit 41 zugeführt werden, horizontal bewegt werden.

Mit der Umschmelz- und Härtungsvorrichtung 1 der zuvor beschriebenen Konstruktion kann eine Vielzahl von Nocken durch einen einzigen Brenner 22 umgeschmolzen und gehärtet werden, und demzufolge ist die Umschmelz- und Härtungsvorrichtung 1 verhältnismäßig einfach und weist kleine Abmessungen auf. Selbst dann, wenn die Nocken nur einen kleinen Abstand voneinander aufweisen, können sie gleichförmig aufeinanderfolgend durch Bewegen des Brenners durch Erhöhungsraten der axialen Richtung behandelt werden. Da die Nocken aufeinanderfolgend durch Drehen der Nockenwelle um ihre eigene Achse und durch Bewegen des Brenners in aufeinanderfolgende Positionen gegenüberliegend den Nocken behandelt werden, kann die Nockenwelle auf der gleichen Vorrichtung ohne Entfernung derselben oder Unterbrechung behandelt werden, bis der Prozeß beendet ist

In dem zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiel wird der Brenner22 hin- und herbewegt, um dem mäanderformigen Pfad A über jeder der Nocken zu folgen, wenn diese gedreht wird. Stattdessen kann der Brenner lediglich vertikal bewegt werden, während er unbeweglich in axialer Richtung gehalten wird, und die Nockenwelle kann in axialer Richtung für ein Intervall gleich dem der axialen Länge jeder der Nocken hin- und

herbewegt werden. Mit einer derartigen Modifikation ist jedoch ein mehr komplexer und größerer Hin- und Herbewegungsmechanismus erforderlich, um die Hin- und Herbewegung auf den Motor 14 und den Flüssigkeitszylinder 15 zu übertragen. Daher ist die gezeigte Anordnung, in der der Brenner durch Drehung der Bewegungsschnecke in entgegengesetzten Richtungen hin- und herbewegt wird, viel besser geeignet als die zuvor genannten alternativen Lösungen.

Fig. 10 und Fig. 11 zeigen eine Vorrichtung gemäß io einem zweiten Ausführungsbeispiel für die vorliegende Erfindung. Es ist ein Vorwärtnmechanismus 104, der vor einem Behandlungsmechanismus 111 angeordnet ist, vorgesehen, der eine rohrförmige Spule 109 enthält. Eine Nockenwelle 150 hat ein Ende 152, das durch einen 15 tungsvorgang. Dorn 106 gehalten wird, und ein gegenüberliegendes Ende, das durch eine Spannvorrichtung 105 gehalten wird. Die Spannvorrichtung 105 hat einen Schaft 105a, der im wesentlichen von gleicher axialer Länge wie die der Spule 109 ist, während die axiale Länge der Spule 20 109 geringfügig länger als die der Nockenwelle 150 ist. Die Spule 109 ist zu der Spannvorrichtung hin und von dieser fort durch einen Halter 109a, der unterhalb der Spule 109 angeordnet ist, bewegbar. Die Spule 109 umgibt die Nockenwelle 150, die zwischen der Spannvor- 25 richtung 105 und dem Dorn 106 gehalten wird, über die gesamte Länge der Nockenwelle 150 zum Erhitzen der Nockenwelle 150 mit Strömen, die durch einen magnetischen Fluß induziert werden, der durch die Spule 109 erzeugt wird. Nachdem die Nockenwelle 150 vor- 30 gewärmt worden ist, wird die Spule 109 in Richtung auf die Spannvorrichtung 105, wie dies durch die strichpunktierten Linien in Fig. 10 angedeutet ist, und fort von der Nockenwelle 150 bewegt, wonach sie den Schaft 105a umgibt. Dann wird die vorgewärmte Nockenwelle 35 150 durch einen Greifarm 110 zu dem Behandlungsmechanismus 111 transportiert. Eine nächste Nockenwelle wird dann zwischen die Spannvorrichtung 105 und den Dorn 106 eingespannt, und die Spule 109 wird in axialer Richtung auf die neue Nockenwelle 150 zu 40 bewegt, wonach sie die Nockenwelle umgibt, um dieselbe vorwärmen zu können. Der zuvor beschriebene Betriebszyklus wird wiederholt, um eine Anzahl von Nockenwellen aufeinanderfolgend zu behandeln.

Die Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung kann nicht nur Nockenwellen, sondern auch andere Wellen oder längliche Werkstücke allgemein behandeln.

Mit der Anordnung gemäß der vorliegenden Erfindung kann ein Werkstück, wie beispielsweise eine Nockenwelle, die eine Vielzahl von Oberflächen oder Abschnitten hat, die umzuschmelzen und zu härten sind, mit hoher Effizienz und wirksam durch eine einzige Vorrichtung, die einen Brenner hat, behandelt werden, und demzufolge kann die Vorrichtung an sich relativ einfach in ihrer Konstruktion ausgeführt werden.

Da die Vorrichtung einen Vorwärmmechanismus enthält, der so nahe an einem Behandlungsmechanismus angeordnet ist, daß das Werkstück von dem Vorwärmmechanismus unmittelbar zu dem Behandlungsmechanismus bewegt werden kann, weist die Vorrichtung über alles geringe Abmessungen auf, nimmt demzufolge einen geringen Raum für deren Installation ein und kann kostengünstig gefertigt werden. Das zu behandelnde Werkstück kann leicht und schnell von dem Vor-Wärmmechanismus zu dem Behandlungsmechanismus transportiert werden. Als Folge davon wird verhindert, daß das vorgewärmte Werkstück abkühlt, bevor es den Behandlungsmechanismus erreicht, und es wird bei einer stabilen Vorwärmtemperatur gehalten, wenn das Werkstück umgeschmolzen und gehärtet wird, was zu dem Ergebnis führt, daß das umgeschmolzene und gehärtete Werkstück eine gleichförmige Qualität aufweist. Als weiterer Vorteil ergibt sich, daß das Werkstück in einer verringerten Zeitperiode mit einem hohen Grad an Effizienz behandelt werden kann. Eine Temperatur, auf die das Werkstück vorgewärmt werden soll, kann frei ohne Rücksicht auf irgendeine Temperaturabsenkung vor dem Umschmelz- und Härtungsvorgang ausgewählt werden. Die Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung schafft daher eine verbesserte thermische Effizienz in dem Umschmelz- und Här-

Claims (12)

Patentansprüche

1. Verfahren zum Härten eines länglichen Werkstücks mit mehreren in axialer Richtung in Abständen angeordneten Werkstückabschnitten, z. B. einer Nockenwelle mit mehreren in Längsrichtung verteilten Nocken,

bei dem das Werkstück zunächst in einer Vorwärmstation vorgewärmt wird,
das Werkstück anschließend in eine zur Vorwärmstation parallele Prozeßstation gebracht wird,
das Werkstück in dieser gedreht und zumindest ein Teil der Außenfläche der Werkstückabschnitte mittels eines Brenners zum Zweck der Härtung im Umschmelz-Härteverfahren behandelt wird,
dadurch gekennzeichnet, daß der Brenner (22) in der Prozeßstation (11) längs des Werkstücks bewegt wird und daß für jeden der Werkstückabschnitte (53) das Umschmelzen und Härten beginnt, wenn zumindest ein axiales Ende des Werkstückabschnitts (53a-53h) durch einen Sensor (43) erfaßt wird, der mit dem Brenner (22) in axialer Richtung längs des Werkstücks (50) bewegt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Brenner (22) einen mäanderförmigen Pfad (A) über die äußere Fläche jedes der Werkstückabschnitte verfolgt.

3. Vorrichtung zur Ausübung des Verfahrens nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch

a) Haltemittel (12,13) zum Halten des Werkstücks (50) in der Prozeßstation (11),

b) einen Motor (14) zum Drehen des Werkstücks (50) in der Prozeßstation (11),

c) einen Brenner (22) zum Umschmelzen und Härten zumindest eines Teils jeder der äußeren Flächen der Werkstückabschnitte (53a- 53h),

d) einen Motor (33) zum aufeinanderfolgenden Bewegen des Brenners (22) in axialer Richtung und den äußeren Flächen der Werkstückabschnitte (53a-53h) gegenüberstehend.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein elektronisches Steuermittel (41) zum Senden von Steuersignalen an den Motor (33) zu dessen Steuerung vorgesehen ist

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Motor (33) Mittel zum Hin- und Herbewegen des Brenners (22) längs des Werkstücks (50) innerhalb des Breitenbereiches der

äußeren Fläche des jeweils betreffenden Werkstückabschnitts (S3), während der Brenner (22) die äußere Fläche eines der Werkstückabschnitte (53a-53h) umschmilzt und härtet, enthält.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zum Hin- und Herbewegen einen Schrittmotor (33) enthalten, der in der einen Richtung und der anderen Richtung in Abhängigkeit von Impulssignalen, die diesem zugeführt werden, drehbar ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß ein elektronisches Steuermittel (41) zum Erzeugen der Impulssignale zur Steuerung des Schrittmotors (33) vorgesehen ist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein Sensor (43) vorgesehen ist, der mit dem Brenner (22) in axialer Richtung längs des Werkstücks (50) zum Erfassen jedes der Werk- *» stückabschnitte (53a-53h) zusammenwirkt, daß der Motor (33) Mittel zum Anhalten der Bewegung des Brenners (22) in axialer Richtung längs des Werkstücks (50) in einer Position enthält, die der äußeren Fläche des Werkstückabschnitts (53) gegenüberliegt und in welcher das Umschmelzen und Härten der äußeren Fläche zu beginnen hat, wenn zumindest ein axiales Ende des Werkstückabschnitts (53) durch den Sensor (43) erfaßt ist.

9. Vorrichtung nach Anspruch 4, des weiteren gekennzeichnet durch:

e) Haltemittel (5, 6) zum Halten des Werkstücks (50) in der Vorwärmstation (4), die nahe und parallel zu der Prozeßstation (11) liegt,
0 Vorwärmmittel (4) zum Vorwärmen des Werkstücks (50), das von den Haltemitteln (5, 6) gehalten wird.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorwärmmittel (4) eine Hochfrequenzheizeinrichtung aufweisen, die eine Heizspule (9) enthält, welche eine nach oben offene Form eines kreisförmigen Querschnitts hat, und daß die Heizspule (9) im wesentlichen die gleiche Länge wie das Werkstück (50) hat.

11. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorwärmmittel (4) eine Hochfrequenzheizeinrichtung aufweisen, die eine rohrförmige Heizspule (109) enthält, und daß die Heizspule (109) im wesentlichen die gleiche Länge wie das Werkstück (150) hat und in axialer Richtung längs des Werkstücks (150) bewegbar ist.

12. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorwärmmittel (4) eine elektrische Heizeinrichtung aufweisen.

Hierzu 8 Blatt Zeichnungen ^S5

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