Устройство для индукционного нагрева

(71) Новосибирский электротехнический институт(56) Авторское свидетельство СССРМ 1281593,клС 21 0 1/О, 1987.Заявка ФРГ М 3537513.кл. С 21 О 1/42, 1987.Авторское свидетельство СССРМ 1435622,кл. С 21 О 1/10, 1988.(54) УСТРОЙСТВО ТЛЯ ИНДУКЦИОННОГОНАГРЕВА 9(Л ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТВЕДОМСТВО СССР(57) Использование; совмещение процессов термической и механической обработки на одном оборудовании при изготовлении деталей широкой номенклатуры: валов, шестерен, кулачков, корпусных изделий и т. О, Сущность изобретения: устройство содер жит (фиг, 1) станину 1, на которой закреплены блок конденсаторов 2, первичная обмотка 3 трансформатора, соединенные между собой токопроводом 4, магазин индукторов 5 и корпус 6 с полой Г-образной механической рукой 7, обеспечивающей перенос индуктора к обрабатываемой поверхности, На конце руки 7 закреплена вторичная обмотка 8 трансформатора, установленная внутри первичной 3, в запястье - сменный индуктор 9, э внутри ее помещен медный шинопровод(не показано), На запя1779265 5 10 15 20 25 30 40 стье руки 7 размещены также механизм 10 передачи и механизм 11 присоединения контактов индуктора 9 к клеммам шинопровода, Механическая рука 7 имеет возможность поворота в вертикальной плоскости, Устройство представляет собой гибкий технологический модуль, который можно крепить стойкой 1 на несущей системе (станине, траверсе и т. и.) металлорекущих Изобретение относится к индукционному нагреву и может быть использовано для поверхностной термической обработки деталей широкой номенклатуры: валов, шестерен, кулачков, корпусных изделий и т, и. в различных отраслях машиностроения.Известно устройство для индукционной закалки изделий, вращающихся вокруг оси. Устройство содержит станину, нэ которой расположены закалочная тележка, привод вращения изделий и магазин индукторов кассетного типа. На тележке помещена каретка с трансформатором и механизм присоединения сменных индукторов. Тележка с кареткой имеют возможность горизонтального возвратно-поступательного перемещения в направляющих станины : параллельно оси вращения изделий. а сама каретка - вертикального и качэтельного движений, Все исполнительные. движения осуществляются по командам системы программного управления.Известна индукционная установка для непрерывно-последовательной закалки дорожек качения колец крупногабаритных подшипников. Она состоит из планшайбы для размещения обрабатываемой детали с механизмом ее вращения и индукционного устройства. Последнее представляет собой перемещающуюся в направляющих закалочную,тележку, на которой размещены блок конденсаторов, трансформатор с прикрепленным к нему индуктором и механизм отслеживания профиля обрабатываемогокольца.Известен автоматический агрегат дляиндукционной закалки. Агрегат состоит изстанины, на которой размещены устройстваперемещения и ориентации обрабатываемых деталей и устройство индукционного нагрева. Последнее содержит трансформатор, механизм присоединения сменных индукторов, магазин индукторов дискового типа, механизмы передачи индукторов отмагазина к трансформатору и изменения 45 станков, тем самым обрабатывать различные изделия. Т. к, механическая рука совмещает в себе механизмы передачи индуктора от магазина к обрабатываемому изделию,базирования и фиксации индуктора, то сокращается время на замену индукторов - и тем самым повышается производительность установки, 1 з, и. ф-лы, 9 илположения индуктора относительно детали. При этом последний механизм выполняет функцию корректировки положения индукторэ, а основные установочные перемещения осуществляются приводом изделия и приводом ориентации деталей.Известен также универсальный станок для закалки крупногабаритных деталей с индукционного нагрева, в котором разме-. щено индукционное устройство-прототип. Устройство содержит трансформатор с прикрепленным к его колодкам при помощи механизма присоединения и фиксации индуктором, привод их перемещения; магазин индукторов штабельного типа; механизм передачи индукторов от магазина к трансформатору с приводом, Колодки трансформатора выполняют фун-",цию базирования индуктора. При этом перечисленные механизмы выполнены в виде отдельных устройств и помещены на стойке станины, на которой установлен также привод закаливаемого изделияТрансформатор с механизмом присоединения и фиксации индуктора непосредственно размещены на салазках с возможностью вертикального перемещения в направляющих стойки и горизонтального - вместе со стой- кой по направляющим станины, Питание трансформатора. осуществляется от генератора ТВЧ с установленным в нем блоком конденсаторов, расположенных вне станка, при помощи гибких токопроводов. При смене инструмента механизм передачи со стойкой движется по направляющим станины к магазину и захватывает сменный индуктор.Затем при совместном перемещении трансформатора и механизма передачи контакты индуктора вводятся между колодками трансформатора, происходит их прикрепление при помощи механизма присоединения и фиксации, и механизм передачи возвращается в исходное положение.Основными недостатками данного устройства являются; ограниченная номенкла 1779265510 тура закаливаемых деталей; только крупногабаритные; низкая производительность при замене индуктора, поскольку механизмы размещены на удалении друг от друга и обладают большой массой.Целью изобретения является расширение номенклатуры обрабатываемых изделий и повышение производительности путем сокращения времени на замену индукторов,Поставленная цель достигается тем, что в известном устройстве, содержащем станину, размещенные на ней трансформатор, механизм присоединения и фиксации индуктора, механизм базирования индуктора, магазин индукторов, механизм передачи индукторов от магазина к трансформатору и генератор ТВЧ с блоком конденсаторов, магазин индукторав выполнен в виде диска с приводом его вращения, а механизмы передачи индуктора, ега базирования и фиксации выполнены в .виде Г-образной механической руки с приводом ее поворота в вертикальной плоскости, при этом трансформатор закреплен на конце руки, кроме того, механизм фиксации индуктора может быть выполнен в виде запястья руки в форме одноплечего рычага с вилкой, шарнирно соединенного с рукой,На фиг, 1 изображено устройство, общий вид(тонкими линиями показано положение механической руки в исходном положении); на фиг, 2 - механическая рука с прикрепленным индуктором, разрез, на фиг. 3 - разрез А-А нэ фиг 2; на фиг, 4 - разрез Б - Б на фиг. 2; на фиг. 5 - вид В нэ фиг, 2 (механизм передачи и механизм базирования, присоединения и фиксации индуктора в рабочем положении); на фиг. б - то же, при смене индуктора; на фиг. 7 - разрез С - С на фиг, 5; на фиг, 8 - разрез Д - Д на фиг. 6; на фиг. 9 - разрез Е - Е на фиг, 5,Устройство содержит (фиг, 1) станину 1, на которой закреплены блок конденсаторов 2, первичная обмотка 3 трансформатора, соединенные между собой жестким такопроводом 4, магазин 5 с приводом (не показан) и корпус 6 с механической рукой 7. На конце руки 7 закреплена вторичная обмотка 8 трансформатора, э в запястье руки 7 - сменный индуктор 9. На запястье размещены также механизм 10 передачи и механизм 11 базирования, присоединения и фиксации индуктооа 9 к шинопроводу 12 (фиг, 2). Механическая рука 7 (фиг, 1) имеет вазможность доворота в вертикальной плоскости в кордусе 6 от привода 13. Она конструктивно представляет собой (фиг, 2) полое тонкостенное тело Г-образной формы из алюминиевого сплава, состоящее из вада 14 в виде 15 20 25 30 35 40 45 50 55 трубы и плеча 15 коробчатой формы. Верхняя часть плеча 15 с кронштейном 16 для базирования индуктора 9 выполнен в виде запястья руки 7, где и размещены механизмы 10 и 11. Вал 14 помещен в подшипники скольжения 17 корпуса б. На последнем установлен электродвигатель 18 постоянного тока, передающий вращение закрепленному на валу 14 зубчатому колесу. 19 через шестерню 20, Для контроля угла поворота на корпусе 6 установлен датчик 21, связанный с колесом 19 посредством шестерни 22, На свободном конце вала 14 руки 7 (фиг.1 - фиг, 4) при помощи изоляторов 23 закреплена вторичная обмотка 8 трансформатора в виде пустотелого цилиндра из медного листа, При этом ее колодки 24 введены внутрь вала 14 с зазором относительно его кромлок, Неподвижная первичная обмотка 3 трансформатора, выполненная в виде спирали из медной трубки, установлена коаксиально относительно вторичной обмотки 8 с зазором. По периметру обмотки 8 и колодкам 24 приварены медные трубопроводы 25 для охлаждения, Шиноправод 12 представляет собой шихтованнае соединение медных пластин, разделенных изолятором (не показано), и выполнен также Г-образным. Вдоль всего шинопровода 12 с обеих сторон приварены медные трубопроводы 26 для охлаждения. Они соединены с трубопроводами 25 охлаждения вторичной обмотки 8, а также первичной обмоткой 3 трансформатора при помощи шлангов (не показана), которые проложены внутри вала 14 и введены в закрепленный на нем коллектор 27 иэ изоляционного материала,Шинопровод 12 одним концом жестко соединен с колодками 24 вторичной обмотки 8 трансформатора, а другим - клеммами 28 - с контактами 29 индуктарэ 9 при помощи механизма 11, Последний состоит (фиг, 5, фиг, 6) из двух одинаковых гидроцилиндров 30. В качестве рабочего органа в них использованы стальные диафрагмы 31 с зажимами 32, соединенными с клеммами 28 шинопровода 12, а для подачи рабочей жидкости - трубопроводы ЗЗ, Сами гидрацилиндры 30 и зажимы 32 выполнены из изоляционного материала. При подводе (фиг. 5) и отводе (ф г, б) рабочей жидкости по трубопроводам 33 диафрагмы 31 с зажимами 32 и клеммами 28 шинапровода 12 имеют возможность возвратно-поступательного перемещения относительно контактов 29 индуктора 9, Контакты 29 представляющие собой (фиг. 5, фиг, 7) медные пластины, между которыми помещена изоляционная прокладка (не показано), приварены к выводам 34 индуктара 9. При этом10 15 20 25 30 35 40 лен на конце руки 50 диненного с рукой. выводами 34. и одним концом контактов 29 индуктор 9 запрессован в корпус 35 с конической посадочной поверхностью, Корпус 35 изготовлен из изоляционного материала и имеет два канала 36, соединенных соответствующими выводами 34 индуктора 9. С целью точного базирования корпуса 35 в кронштейне 16, в последнем предусмотрено коническое глухое отверстие 37. На дне отверстия 37 кронштейна 16 закреплены два обратных клапана 38 стыкового исполнения, пропускающих охлаждающую жидкость только в одном направлении по трубопроводам 39, для автоматического соединения системы охлаждения (не показана) с индуктором 9 через каналы 36 корпуса 35 при установке последнего в отверстие 37, Трубопроводы 39 также подведены к коллектору 27 (фиг, 2).Для замены индуктора 9 предусмотрен (фиг.1, фиг, 2, фиг, 5) механизм 10 передачи, размещенный на запястье механической руки 7 (на верхней части плеча 15 руки 7) со стороны магазина 5, Механизм 10 байнетного типа состоит(фиг. 6, фиг, 9) из корпуса 40, в подшипники 41 скольжения которого помещена гильза 42. В ней установлена скалка 43, на верхнем конце которой закреплен одноплечий рычаг 44 с вилкой, а ее нижний конец связан посредством шарнира 45 со штоком 46 и поршнем 47 гидро- цилиндра 48 закрепленного на плече 15 руки.7, Кроме того, в корпусе 40 помещены два гидроцилиндра 49 и 50 плунжерного типа, имеющие общий плунжер 51, ось которого параллельна оси скалки 43. При зтам гильза 42 скалки 43 и плунжер 51 связаны тягой 52. Причем один конец тяги 52 жестко соединен с плунжером 51, а другой конец, снабженный подшипником 53 скольжения, помещена гильза 42, При этом палец 54 тяги 52 через подшипник 53 введен в винтовой паз 55, выполненный на наружной поверхности гильзы 42, На поверхности верхней части скалки 43 выполнен прямоугольный паз 56, в который введен штифт 57, закрепленный на гильзе 42, Для работы гидроцилиндров 49 и 50 предусмотрены каналы 58 и 59, а гидроцилиндра 50 - каналы 60 и 61, При подводе и отводе рабочей жидкости через каналы 58 и 59 плуйжер 51 с тягой 52 имеют возможность вертикального возвратно-поступательного перемещения, а гильза 42 при этом (за счет движения пальца 54 в винтовом пазу 55) - возможность поворота в подшипниках 41 корпуса 40 и подшипнике 53 тяги 52. Одновременно с гильзой 42 возможность поворота в шарнире 45 имеют и скалка 43 с рычагом 44, поскольку она связана с гильзой 42 посредством штифта 57,При подводе и отводе рабочей жидкости через каналы 60 и 61 гидроцилиндра 48 скалка 43 с рычагом 44 имеют возможность вертикального возвратно-поступательного перемещения в неподвижной гильзе 42 за счет передачи движения от штока 46 через шарнир 45. При одновременной работе цилиндров 48, 49 и 50 скалка 43 с рычагом 44 имеют возможность сложного движения,поступательного и вращательного.Система управления устройством индукционного нагрева может быть автономной или принадлежать конкретной станочной системе, в которую оно встроено. Таким образом, предлагаемое устройство обладает следующими преимуществами, возможностью нагрева деталей широкой номенклатуры: валов, шестерен, кулачков, корпусов и т. п., т. е, гибкостью; производительностью как эа счет сокращения времени на замену индукторов, так и вследствие малой массы подвижных частей; компактностью исполнения, т. е. представляет собой модуль, что упрощает его встройку в технологическую линию.Формула изобретения 1. Устройство для индукционного нагрева, содержащее станину, размеценные на ней трансформатор, механизм присоединения и фиксации индуктора, механизм базирования индуктора, магазин индукторов, механизм передачи индукторов от магазина к трансформатору и генератор ТВЧ с блоком конденсаторов, о т л и ч а ю щ е е с я тем,что, с целью расширения номенклатуры обрабатываемых изделий и повышения производительности путем сокращения времени на замену индукторов, магазин индукторов выполнен в виде диска с приводом его вращения, а механизмы передачи индуктора, его базирования и фиксации выполнены в виде единой Г-образной механической руки с приводом, ее поворота в вертикальной плоскости, при этом тРансформатор закреп 2. Устройство поп,1,отл ичаю щеес я тем,.что механизм фиксации индуктора выполнен в виде запястья руки в форме одноплечего рычага с вилкой, шарнирно сое 1779265нат "Патент", г. Уж роизводственно-издательский ко л. Гагарина,Заказ 4204 Тираж Подписное 8 НИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ С 113035, Москва, Ж, Раушская наб 4/5