Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Aufnahme und zum Antrieb mindestens eines im Wesentlichen ringförmigen Werkstücks in einer Bearbeitungsanlage, wobei das Werkstück in der Bearbeitungsanlage zumindest teilweise eine thermische Expansion und/oder Kontraktion erfährt. Ebenfalls betrifft die Erfindung ein entsprechendes Verfahren sowie ein System umfassend eine vorgenannte Vorrichtung sowie zumindest eine Induktoranordnung und zumindest eine Kühlvorrichtung.

Vorzugsweise ist die Bearbeitungsanlage dazu eingerichtet, ein im Wesentlichen ringförmiges Werkstück, insbesondere eine umlaufende Fläche eines ringförmigen Werkstücks, in einer Bearbeitungsanlage zumindest teilweise induktiv zu härten. Als induktive Härteverfahren werden Verfahren bezeichnet, bei denen die zu härtende Fläche eines Material, insbesondere eines Stahlmaterials, mittels eines in das Bauteil induzierten elektromagnetischen Feldes auf Härtetemperatur erwärmt wird und bei dem anschließend die so erwärmte Fläche durch Beaufschlagung mit einer geeigneten Kühlvorrichtung abgekühlt wird, um so in der betreffenden Fläche ein Härtegefüge zu erzeugen.

Bei den ringförmigen Werkstücken, die mittels der erfindungsgemäßen Vorrichtung, des erfindungsgemäßen Systems und/oder des erfindungsgemäßen Verfahrens aufgenommen und angetrieben werden können, handelt es sich typischerweise um Lagerringe für Großwälzlager oder desgleichen. Solche Lagerringe werden beispielsweise für die Wälzlager, in denen die Rotoren von großen Windkraftanlagen gelagert sind, oder für Wälzlager eingesetzt, in denen Turmkräne und desgleichen um eine Vertikalachse drehbar gelagert sind. Die Durchmesser solcher Lager liegen typischerweise im Bereich von 40 cm - 1000 cm.

Besonders effektiv lassen sich umlaufende Flächen von derart großen ringförmigen Werkstücken durch den Einsatz von Induktoranordnungen bearbeiten, insbesondere Randschichthärten, wobei die Induktoranordnungen und beispielsweise eine zu härtende, umlaufende Fläche der Werkstücke relativ zueinander bewegt werden. Die Induktoranordnungen erwärmen auf diese Weise sukzessive die jeweils von dem von ihnen erzeugten elektromagnetischen Feld erfassten Flächenabschnitt der ringförmigen Werkstücke auf Härtetemperatur. Die so erwärmten Flächenabschnitte werden anschließend durch Kühlvorrichtungen abgekühlt oder abgeschreckt, beispielsweise mittels einer den Induktoranordnungen nachgeführten Brause.

Problematisch an der Bearbeitung von derartigen ringförmigen Werkstücken ist insbesondere, dass diese während der Bearbeitung thermisch expandieren und/oder kontrahieren, so dass beispielsweise die Abstände der Induktoranordnungen und/oder der Kühlvorrichtungen zu einem zu bearbeitenden Werkstück variieren und dementsprechend keine zuverlässige und gleichmäßige Bearbeitung, insbesondere keine zuverlässige und gleichmäßige Härtung der Werkstücke, ermöglichen.

Daher liegt der vorliegenden Erfindung das technische Problem zugrunde, eine Vorrichtung, ein Verfahren sowie ein System zur Aufnahme und zum Antrieb mindestens eines ringförmigen Werkstücks in einer Bearbeitungsanlage zur Verfügung zu stellen, welche auch bei einer thermischen Expansion und/oder Kontraktion eine zuverlässige und gleichmäßige Positionierung des ringförmigen Werkstücks ermöglichen.

Das zuvor aufgeführte technische Problem wird gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung bei einer vorgenannten Vorrichtung dadurch gelöst, dass diese umfasst: zumindest drei, insbesondere im Wesentlichen kreisbogenförmig zueinander angeordnete, Aufnahmeeinrichtungen für das Werkstück, wobei zumindest eine der Aufnahmeeinrichtungen dazu eingerichtet ist, das Werkstück zu rotieren, zumindest ein Messmittel zur Bestimmung von Daten indikativ für eine Position des Werkstücks, insbesondere für eine Position des auf den Aufnahmeeinrichtungen angeordneten Werkstücks während der thermischen Expansion und/oder Kontraktion des Werkstücks, sowie zumindest eine Steuereinrichtung zum Steuern der Aufnahmeeinrichtungen in Abhängigkeit der von dem Messmittel bestimmten Daten.

Es wurde festgestellt, dass mittels eines Messmittels zur Bestimmung von Daten indikativ für eine Position des Werkstücks und eine mit dem Messmittel verbundene Steuereinrichtung in zuverlässiger Weise die Aufnahmeeinrichtungen derart gesteuert werden können, dass während einer Bearbeitung des Werkstücks aufkommende thermische Expansionen und/oder Kontraktionen zuverlässig ausgeglichen werden können. Beispielsweise kann die Vorrichtung Durchmesseränderungen des Werkstücks ausgleichen, so dass eine Zentrierung des Werkstücks im Laufe der Bearbeitung im Wesentlichen erhalten bleibt. Hierdurch kann eine über die Bearbeitungsdauer im Wesentlichen unveränderte Position und/oder Zentrierung des zu bearbeitenden Werkstücks eingestellt werden. Dies ermöglicht eine zuverlässige und gleichmäßige Bearbeitung des Werkstücks, da die Abstände zwischen dem Werkstück und den Bearbeitungs Werkzeugen, wie beispielsweise Induktoranordnungen und/oder Kühlvorrichtungen, während der Bearbeitung im Wesentlichen identisch bleiben können. Dies ermöglicht beispielsweise bei der induktiven Härtung der äußeren Umfangsfläche eines ringförmigen Werkstücks die Einstellung eines über die gesamte Umfangsfläche des ringförmigen Werkstücks im Wesentlichen einheitlichen Gefüges. Vorzugsweise ist jeder Aufnahmeeinrichtung jeweils zumindest ein Messmittel zugeordnet. Unter einer Zentrierung kann vorliegend eine absolute Zentrierung des Werkstücks verstanden werden, wonach sich die Lage des Mittelpunkts des Werkstücks während der Bearbeitung des Werkstücks im Wesentlichen nicht verändert. Ebenfalls kann vorliegend unter einer Zentrierung eine relative Zentrierung des Werkstücks verstanden werden, wonach sich die Lage des Mittelpunkts des Werkstücks während der Bearbeitung des Werkstücks im Wesentlichen nur in eine Querrichtung des Werkstücks ändert. Eine Querrichtung des Werkstücks kann sich beispielsweise im Wesentlichen in Richtung eines Durchmessers des Werkstücks erstrecken.

Nach einer bevorzugten Ausgestaltung handelt es sich bei der Bearbeitungsanlage um eine Anlage zum induktiven Härten von Werkstücken, insbesondere von ringförmigen Werkstücken. Denkbar sind jedoch auch andere Arten von Bearbeitungsanlagen, insbesondere jegliche Bearbeitungsanlagen, in denen Werkstücke, vorzugsweise ringförmige Werkstücke, zumindest teilweise eine thermische Expansion und/oder Kontraktion erfahren.

Insbesondere sind zumindest drei Aufnahmeeinrichtungen für das Werkstück vorgesehen. Hierdurch wird es ermöglicht, dass das Werkstück zuverlässig und stabil auf den Aufnahmeeinrichtungen aufgenommen und angetrieben werden kann. Vorzugsweise sind jedoch insbesondere vier Aufnahmeeinrichtungen vorgesehen, da sich eine solche Ausgestaltung in der Praxis als vorteilhaft erweisen kann. Alternativ können aber auch mehr als vier, wie beispielsweise fünf oder sechs Aufnahmeeinrichtungen vorgesehen sein. Bei vier Aufnahmeeinrichtungen ist es ferner bevorzugt, dass die Aufnahmeeinrichtungen nicht im Wesentlichen gleichmäßig über den Umfang eines Kreisbogens zueinander angeordnet sind, sondern, dass jeweils zwei Aufnahmeeinrichtungen paarweise zugeordnet sind und demnach einen geringeren Abstand entlang des Kreisbogens zueinander aufweisen als zu den weiteren paarweise angeordneten Aufnahmeeinrichtungen. Hierdurch wird ermöglicht, dass eine Verformung bzw. eine Änderung der Zentrierung des Werkstücks im Wesentlichen lediglich in einer Richtung des Werkstücks, beispielsweise in einer Querrichtung des Werkstücks, auftreten kann. Sollten Induktoranordnungen zur Erwärmung des Werkstücks in einer solchen Richtung angeordnet sein, kann die Position dieser Induktoranordnungen zuverlässig in Abhängigkeit der thermischen Expansion und/oder Kontraktion des Werkstücks angepasst werden.

Insbesondere sind die Aufnahmeeinrichtungen für das Werkstück im Wesentlichen kreisbogenförmig zueinander angeordnet. Dies bedeutet, dass diejenigen Bereiche der Aufnahmeeinrichtungen, die in Eingriff mit einem zu bearbeitenden Werkstück stehen können, vorzugweise im Wesentlichen entlang eines Kreisbogens ausgerichtet sind. Hierdurch können im Wesentlichen ringförmige Werkstücke zuverlässig aufgenommen und bearbeitet werden.

Des Weiteren ist es bevorzugt, dass zumindest eine der Aufnahmeeinrichtungen dazu eingerichtet ist, das Werkstück zu rotieren. Hierdurch können die Bearbeitungswerkzeuge, wie beispielsweise Induktoranordnungen und/oder Kühlvorrichtungen, ortsfest fixiert bleiben oder müssen zumindest nicht rotieren und trotzdem kann das gesamte ringförmige Werkstück bearbeitet werden. Ebenfalls wird kein rotierendes Spannfutter zur Rotation des Werkstücks benötigt. Vorzugsweise sind alle Aufnahmeeinrichtungen dazu eingerichtet, das Werkstück zu rotieren. Hierdurch kann eine zuverlässige und gleichmäßige Rotation des Werkstücks gewährleistet werden.

Thermische Expansionen und/oder Kontraktionen können insbesondere bei einer rapiden Erwärmung bzw. einer rapiden Abkühlung von Werkstücken, insbesondere von Werkstücken aus Stahl, auftreten. Derartige rapide Erwärmungen und/oder Abkühlungen sind in der Praxis häufig gewünscht, um eine bestimmte Gefügestruktur und mit der Gefügestruktur verbundene Materialeigenschaften eines Werkstücks einzustellen.

Vorzugsweise bestimmt und/oder ermittelt das Messmittel insbesondere Daten indikativ für die Position des Werkstücks relativ zu den Aufnahmeeinrichtungen. Insbesondere werden von dem zumindest einen Messmittel Daten indikativ für eine axiale Ausrichtung des ringförmigen Werkstücks ermittelt, damit eine mögliche Abweichung des ringförmigen Werkstücks von einer Zentrierung festgestellt werden kann. Des Weiteren ist es bevorzugt, dass zumindest zwei, insbesondere zumindest drei oder vier Messmittel vorgesehen sind, damit die Position und/ oder die Ausrichtung des Werkstücks zuverlässig bestimmt werden kann. Vorzugsweise entspricht die Anzahl an Messmitteln der Anzahl an Aufnahmeeinrichtungen und jede Aufnahmeeinrichtung weist jeweils ein Messmittel auf.

Eine Steuereinrichtung kann beispielsweise eine Vorrichtung zum Auswerten von Daten, Steuern von weiteren Vorrichtungen und/oder Ausgeben von Signalen sein. Die Steuereinrichtung ist beispielsweise kabellos und oder mittels zumindest eines Kabels mit dem zumindest einen Messmittel verbunden. Sollten die von dem zumindest einen Messmittel bestimmten Daten während einer Bearbeitung des Werkstücks indikativ für eine Änderung der Zentrierung des Werkstücks sein, so steuert die Steuereinrichtung die Aufnahmeeinrichtungen vorzugsweise derart, dass eine Zentrierung des Werkstücks wiederhergestellt wird bzw. ein Abweichen des Werkstücks von einer Zentrierung gar nicht erst aufkommt.

Die mindestens eine Steuereinrichtung kann Hardware- und/oder Software- Komponenten umfassen. Die mindestens eine Steuereinrichtung kann beispielsweise mindestens einen Speicher mit Programmanweisungen eines Computerprogramms und mindestens einen Prozessor ausgebildet zum Ausführen von Programmanweisungen aus dem mindestens einen Speicher umfassen. Dementsprechend sollen insbesondere auch Steuereinrichtungen als offenbart verstanden werden, die zumindest einen Prozessor und zumindest einen Speicher mit Programmanweisungen umfassen, wobei der zumindest eine Speicher und die Programmanweisungen eingerichtet sind, gemeinsam mit dem zumindest einen Prozessor die Aufnahmeeinrichtungen zu steuern. Das Steuern der Aufnahmeeinrichtungen erfolgt beispielsweise mittels einer Steuerverbindung. Eine Kommunikation zwischen den Aufnahmevorrichtungen, dem mindestens einen Messmittel, der Steuereinrichtungen und weiteren Komponenten der Vorrichtung kann beispielsweise drahtgebunden bzw. mittels Kabeln, oder drahtlos bzw. kabellos erfolgen.

Beispiele für einen solchen drahtgebundenen Kommunikationsstandard können CAN, K-Leitung, LIN oder Flexray sein. CAN ist in den Standards der ISO 11898-Familie, K- Leitung ist in den Standards ISO 9141 und ISO 14230-1, LIN ist in den Standards der ISO 17987-Familie und Flexray in den Standards der ISO 17458-Familie spezifiziert.

Beispielsweise erfolgt das Kommunizieren drahtlos. Zum Beispiel erfolgt die Kommunikation gemäß einem drahtlosen Kommunikationsstandard. Beispiele für einen solchen drahtlosen Kommunikationsstandard sind WLAN, GSM, UMTS und/oder LTE. WLAN ist zum Beispiel in den Standards der 1EEE-8O2.11-Familie spezifiziert. Die GSM-, UMTS- und LTE-Spezifikationen werden von dem 3rd Generation Partnership Project (3GPP) gepflegt und entwickelt und sind derzeit im Internet unter anderem unter www.3gpp.com erhältlich.

Nach einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung steuert die Steuereinrichtung die Aufnahmeeinrichtungen in Abhängigkeit der von dem Messmittel bestimmten Daten derart, dass das Werkstück insbesondere während der thermischen Expansion und/oder Kontraktion im Wesentlichen zentriert ist. Dabei kann das Werkstück insbesondere dann zentriert sein, wenn der Mittelpunkt des im Wesentlichen ringförmigen Werkstücks im Wesentlichen dem Mittelpunkt der im Wesentlichen kreisbogenförmig zueinander angeordneten Aufnahmeeinrichtungen entspricht. Vorzugsweise verfährt die Steuereinrichtung die Aufnahmeeinrichtungen derart, dass sich die Zentrierung des Werkstücks insbesondere während der thermischen Expansion und/oder Kontraktion des Werkstücks im Wesentlichen nicht ändert. Hierdurch kann eine möglichst gleichmäßige und zuverlässige Bearbeitung des Werkstücks in der Bearbeitungsanlage gewährleistet werden. Ebenfalls ist es möglich, das Werkstück nicht zentriert in die Aufnahmeeinrichtungen einzulegen, da das Werkstück im Rahmen der Bearbeitung automatisch zentriert werden kann.

Eine weitere bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Aufnahmeeinrichtungen jeweils mindestens ein Auflagemittel und/oder jeweils mindestens ein Zentriermittel aufweisen, und dass die Steuereinrichtung das Werkstück mittels des Auflagemittels und/oder des Zentriermittels, insbesondere während der thermischen Expansion und/oder Kontraktion des Werkstücks, derart steuert, dass das Werkstück im Wesentlichen zentriert ist. Vorzugsweise sind dabei das Zentriermittel und/oder das Auflagemittel zumindest teilweise verfahrbar und/oder rotierbar ausgebildet.

Vorzugsweise umfasst das mindestens eine Auflagemittel mindestens eine Auflagerolle, insbesondere mindestens eine sich im Wesentlichen horizontal erstreckende Auflagerolle, und/oder das mindestens eine Zentriermittel umfasst mindestens eine Andruckrolle, insbesondere mindestens eine sich im Wesentlichen vertikal erstreckende Andruckrolle. Des Weiteren ist es bevorzugt, dass die Auflagerollen und/oder die Andruckrollen der Aufnahmeeinrichtungen rotierbar ausgebildet sind, so dass das auf den Auflagerollen und/ oder Andruckrollen angeordnete Werkstück in Rotation versetzt werden kann. Durch das Vorsehen einer Auflagerolle und/oder einer Andruckrolle je Aufnahmeeinrichtung kann in konstruktiv günstiger Weise eine zuverlässige Positionierung und/oder Zentrierung des Werkstücks zur Verfügung gestellt werden. Ebenfalls kann hierdurch die Position und insbesondere die Zentrierung des Werkstücks in Abhängigkeit der von dem mindestens einen Messmittel bestimmten Daten zuverlässig von der Steuereinrichtung gesteuert werden. Vorzugsweise erstreckt sich die Auflagerolle, insbesondere die Rotationsachse der Auflagerolle, im Wesentlichen horizontal, so dass ein zu bearbeitendes Werkstück auf der Auflagerolle aufliegen kann. Ebenfalls ist es bevorzugt, dass sich die Andruckrolle, insbesondere die Rotationsache der Andruckrolle, im Wesentlichen vertikal erstreckt, so dass diese zuverlässig an ein zu bearbeitendes Werkstück angedrückt werden kann, um dieses beispielsweise in der Vorrichtung einzuspannen. Beispielsweise ermöglicht eine derartige Einspannung des Werkstücks, dass das Werkstück im Wesentlichen nicht zentriert in der Vorrichtung eingelegt werden kann und eine anschließende Zentrierung beispielsweise mittels der Andruckrollen, insbesondere während der Bearbeitung des Werkstücks, erfolgt.

Bei einer einseitigen Bearbeitung des Werkstücks mit beispielsweise einer Induktoranordnung kann es sich als vorteilhaft erweisen, dass zumindest ein Teil der Andruckrollen und/oder ein Teil der Auflagerollen während der Bearbeitung des Werkstücks arretiert werden können. Dies kann eine zuverlässige Aufnahme der durch die Erwärmung durch die Induktoranordnung in dem zu bearbeitenden Werkstück resultierenden Kräfte gewährleisten.

Nach einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung läuft die mindestens eine Auflagerolle der Aufnahmeeinrichtungen, insbesondere in Richtung eines Innenraums der Bearbeitungsanlage, konisch zu. Vorzugsweise läuft die Auflagerolle insbesondere in Richtung ihrer Rotationsachse konisch zu. Durch das konische Zulaufen der Auflagerollen kann erreicht werden, dass die Auflagerollen der Aufnahmeeinrichtungen über die gesamte Auflagebreite die zum Werkstück passende Oberflächengeschwindigkeit aufweisen, sich also an im Wesentlichen keiner Stelle Relativgeschwindigkeiten zwischen dem Werkstück und den Auflagerollen ergeben. Vorzugweise rotiert das mindestens eine Steuermittel die konischen Auflagerollen derart, dass sich auch während der Bearbeitung des Werkstücks trotz einer Expansion und/oder Kontraktion des Werkstücks eine Zentrierung des Werkstücks vorzugsweise im Wesentlichen nicht ändert.

Eine weitere bevorzugte Ausgestaltung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Aufnahmeeinrichtungen, insbesondere das Auflagemittel und/oder das Zentriermittel der Aufnahmeeinrichtungen, mittels den Aufnahmeeinrichtungen zugeordneten Führungen, insbesondere durch auf den Führungen angeordnete Schlitten, verfahrbar, insbesondere im Wesentlichen radial zur Mitte der Bearbeitungsanlage bzw. des Werkstücks verfahrbar, sind. Vorzugsweise verfährt das Steuermittel die Aufnahmeeinrichtungen in Abhängigkeit der geometrischen Ausgestaltung, insbesondere des Durchmessers des zu bearbeitenden ringförmigen Werkstücks. Mittels der Führungen können die Aufnahmeeinrichtungen in komfortabler Weise an die jeweiligen geometrischen Ausgestaltungen der zu bearbeitenden Werkstücke angepasst werden. Ebenfalls kann das Werkstück mittels des Verfahrens der Aufnahmeeinrichtungen während der Bearbeitung im Wesentlichen zentriert werden.

Eine weitere bevorzugte Ausgestaltung ist dadurch gekennzeichnet, dass den Aufnahmeeinrichtungen jeweils zumindest eine Antriebseinheit zugeordnet ist und dass die Antriebseinheit eingerichtet ist, die Auflagerolle und/oder die Andruckrolle der Aufnahmeeinrichtungen zu rotieren und/oder zu verfahren. Hierdurch wird ein separiertes Verfahren und Rotieren der Aufnahmeeinrichtungen voneinander ermöglicht, wodurch das zu bearbeitende Werkstück zuverlässig während der Bearbeitung zentriert werden kann. Die Antriebseinheiten können beispielsweise als in die Aufnahmeeinrichtungen integrierte Elektromotoren ausgestaltet sein. Ebenfalls können die Antriebseinheiten außerhalb der Aufnahmeeinrichtungen angeordnet sein und mit den Aufnahmeeinrichtungen mechanisch verbunden sein. Beispielsweise können die Antriebseinheiten mittels zumindest eines Riementriebs mit zumindest einer Welle der Aufnahmeeinrichtungen verbunden sein. Beispielsweise ermöglichen die Antriebseinheiten eine Rotation der Auflagerollen und/oder der Andruckrollen. Vorzugsweise ermöglichen die Antriebseinheiten ein Verfahren der Auflagerollen und/oder der Andruckrollen.

Eine weitere bevorzugte Ausgestaltung ist dadurch gekennzeichnet, dass das zumindest eine Messmittel als Messmittel zur Bestimmung von Daten indikativ für eine von dem Werkstück auf die Aufnahmeeinrichtungen, insbesondere auf die Andruckrollen der Aufnahmevorrichtungen, ausgeübte Kraft ausgebildet ist. Insbesondere ist es bevorzugt, dass die Steuereinrichtung die Aufnahmeeinrichtungen derart steuert, dass eine definierte ausgeübte Kraftschwelle auf das Werkstück nicht überschritten wird. Insbesondere kann hierdurch sichergestellt werden, dass eine hohe, auf das ringförmige Werkstück ausgeübte Kraft, insbesondere eine Spannkraft, nicht zu einer zusätzlichen Verformung des Werkstücks führt. Vorzugsweise ist jeder Andruckrolle zumindest ein Messmittel zugeordnet. Hierdurch kann ermöglicht werden, dass während der Bearbeitung des Werkstücks ein prozessabhängiges und veränderliches Spannkraftprofil eingestellt werden kann, wodurch die Bearbeitung des Werkstücks weiter verbessert werden kann.

Das zumindest eine Messmittel kann beispielsweise als Druckmessvorrichtung einer Andruckrolle einer Aufnahmeeinrichtung zugeordnet sein. Vorzugsweise ist jeder Andruckrolle einer Aufnahmeeinrichtung jeweils zumindest eine Druckmessvorrichtung zugeordnet.

Vorzugsweise kann das mindestens eine Messmittel einen Ultraschallsensor, einen Radarsensor, einen Kraftsensor und/oder einen optischen Sensor umfassen.

Vorzugsweise kann die Vorrichtung weitere Messmittel zur Ermittlung von Daten indikativ für die Position des Werkstücks aufweisen, wobei die Steuereinrichtung das Werkstück auch in Abhängigkeit der von den weiteren Messmittel ermittelten Daten steuert. Die weiteren Messmittel können beispielsweise die Drehzahl der Auflagerollen und/oder der Andruckrollen ermitteln. In Abhängigkeit der ermittelten Drehzahlen und/ oder der Abweichung der einzelnen Drehzahlen der Auflagerollen und/oder der Andruckrollen zueinander kann die Steuereinrichtung die Aufnahmeeinrichtungen steuern. Beispielsweise kann auch die jeweilige Drehzahl der Auflagerollen und/oder der Andruckrollen von der Steuereinrichtung gesteuert werden.

Eine bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Aufnahmeeinrichtungen zur Anordnung im Wesentlichen außerhalb und/oder innerhalb des zu bearbeitenden ringförmigen Werkstücks geeignet sind. Insbesondere ist es bevorzugt, dass die Andruckrollen der Aufnahmeeinrichtungen im Wesentlichen entgegengesetzt zu möglicherweise vorgesehenen Induktoranordnungen vorgesehen sind. Falls die Aufnahmeeinrichtung im Wesentlichen außerhalb des ringförmigen Werkstücks angeordnet ist, können hierdurch im Innenraum des Werkstücks, beziehungsweise im Inneren der Bearbeitungsanlage, freie Bereiche ermöglicht werden, welche in vorteilhafter Weise für andere Verfahrensgruppen, wie beispielsweise Induktoranordnungen und/oder Kühlanordnungen genutzt werden können. Vorzugweise sind die Zentriermittel der Aufnahmeeinrichtungen, insbesondere die Andruckrollen der Zentriermittel, derart eingerichtet, dass diese außerhalb des ringförmigen Werkstücks angeordnet werden können. Des Weiteren ist es bevorzugt, dass die Auflagemittel der Aufnahmeeinrichtungen, insbesondere die Auflagerollen der Auflagemittel, derart eingerichtet sind, dass ein wesentlicher Bereich der Auflagemittel außerhalb des ringförmigen Werkstücks angeordnet werden kann. Alternativ ist es ebenfalls möglich, dass die Zentriermittel der Aufnahmeeinrichtungen, insbesondere die Andruckrollen der Zentriermittel, derart eingerichtet sind, dass diese innerhalb des ringförmigen Werkstücks angeordnet werden können.

Das zuvor aufgeführte technische Problem wird gemäß einem zweiten Aspekt der Erfindung bei einem vorgenannten Verfahren zur Aufnahme und zum Antrieb eines im Wesentlichen ringförmigen Werkstücks in einer Bearbeitungsanlage, insbesondere mittels einer vorgenannten Vorrichtung dadurch gelöst, dass das Verfahren folgende Schritte umfasst:

Anordnen des zu bearbeitenden Werkstücks auf zumindest drei im Wesentlichen kreisbogenförmig zueinander angeordnete Aufnahmeeinrichtungen;

Durchführung einer Wärmebehandlung und/oder einer Kältebehandlung, insbesondere eines induktiven Härteverfahrens, des Werkstücks, wobei das Werkstück aufgrund der Wärmebehandlung und/oder aufgrund der Kältebehandlung zumindest teilweise eine thermische Expansion und/oder Kontraktion erfährt;

Bestimmung von Daten indikativ für eine Position oder für mehrere Positionen des Werkstücks, insbesondere für eine Position oder für mehrere Positionen des auf den Aufnahmeeinrichtungen angeordneten Werkstücks insbesondere während der thermischen Expansion und/oder Kontraktion des Werkstücks, Steuerung der Aufnahmeeinrichtungen in Abhängigkeit der bestimmten Daten.

Mittels des vorgenannten Verfahrens wird eine zuverlässige Bearbeitung von in Bearbeitungsanlagen angeordneten ringförmigen Werkstücken ermöglicht, da auch bei einer während der Bearbeitung auftretenden thermischen Expansion und/oder Kontraktion ein im Wesentlichen einheitlicher Abstand zu Bearbeitungswerkzeugen der Bearbeitungsanlage sichergestellt werden kann. Weitere Vorteile und Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens entsprechen den Vorteilen und Ausgestaltungen, die bereits im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung erläutert worden sind.

Nach einer Ausgestaltung der Erfindung wird die Aufnahmeeinrichtung derart in Abhängigkeit der von dem Messmittel bestimmten Daten gesteuert, dass das Werkstück während der thermischen Expansion und/oder Kontraktion im Wesentlichen zentriert wird. Hierdurch wird eine gleichmäßige und zuverlässige Bearbeitung des Werkstücks ermöglicht.

Eine bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass das ringförmige Werkstücks vor und/oder während der Durchführung der Wärmebehandlung und/oder der Kältebehandlung mittels zumindest jeweils einer Andruckrolle der Aufnahmeeinrichtungen derart gespannt wird, dass das ringförmige Werkstück im Wesentlichen axial, insbesondere koaxial zu den im Wesentlichen kreisbogenförmig angeordneten Aufnahmeeinrichtungen, ausgerichtet wird.

Nach einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung wird zumindest jeweils eine Auflagerolle, insbesondere jeweils eine konische Auflagerolle, der Aufnahmeeinrichtungen während der Durchführung der Wärmebehandlung und/oder der Kältebehandlung derart koordiniert verfahren und/oder rotiert, dass das Werkstück zentriert wird. Vorzugsweise können die Auflagerollen hierzu in radialer Richtung verfahren werden und/oder die Rotationsgeschwindigkeit der einzelnen Auflagerollen einzeln gesteuert werden. Beispielsweise kann eine Auflagerolle langsamer oder schneller rotiert werden als die anderen Auflagerollen, wodurch das Werkstück zentriert wird.

Des Weiteren ist es bevorzugt, dass das Werkstücks mittels der zumindest jeweils einen Andruckrolle der Aufnahmeeinrichtungen und/oder der zumindest jeweils einen Auflagerolle der Aufnahmeeinrichtungen während der Durchführung der Wärmebehandlung und/oder der Kältebehandlung rotiert wird. Zur Anpassung der Zentrierung kann die Rotationsgeschwindigkeit der jeweiligen Andruckrollen und/oder Auflagerollen zueinander variiert werden.

Das zuvor aufgeführte technische Problem wird gemäß einem dritten Aspekt der Erfindung bei einem vorgenannten System dadurch gelöst, dass das System eine vorgenannte Vorrichtung sowie ferner mindestens eine Induktoranordnung, eingerichtet zum thermischen Erwärmen zumindest eines Bereichs des ringförmigen Werkstücks, sowie mindestens eine Kühlvorrichtung, eingerichtet zum Abkühlen eines mittels der Induktoranordnung erwärmten Bereichs des ringförmigen Werkstücks, umfasst. Bevorzugt werden ebenfalls die Induktoranordnungen sowie die Kühlvorrichtungen mittels der Steuereinrichtung auf einen bestimmten Abstand zu dem ringförmigen Werkstück, insbesondere zu einer Außenumfangsfläche des ringförmigen Werkstücks, geregelt. Für eine solche Regelung können beispielsweise die von dem zumindest einen Messmittel ermittelten Daten verwendet werden.

Ebenfalls kann für eine solche Regelung zumindest ein weiteres Messmittel verwendet werden. Das zumindest eine weitere Messmittel kann beispielsweise als Lasermesseinrichtung ausgebildet sein. Die Mehrzahl an Lasermesseinrichtungen ist vorzugsweise ebenfalls kreisbogenförmig in vorzugsweise im Wesentlichen identischen Abständen zueinander in der Bearbeitungsanlage angeordnet. Vorzugsweise können mittels der zumindest einen Lasermesseinrichtung Daten indikativ für einen Abstand des zu bearbeitenden Werkstücks zu den Induktoranordnungen bestimmt werden. Insbesondere findet die Bestimmung von Daten mittels der mindestens einen weiteren Messeinrichtung auch während der Bearbeitung des Werkstücks, also während der thermischen Expansion und/oder Kontraktion des Werkstücks, statt. Beispielsweise kann die Anzahl der Lasermesseinrichtungen der Anzahl der Induktoranordnungen entsprechen, wobei die Lasermesseinrichtungen vorzugsweise den Induktoranordnungen zugeordnet sind. Beispielsweise kann das weitere Messmittel auch einen Ultraschallsensor, einen Radarsensor, einen Kraftsensor und/oder einen optischen Sensor umfassen.

Weitere vorteilhafte, beispielhafte Ausführungsformen der Aspekte der Erfindung sind der folgenden detaillierten Beschreibung einiger beispielhafter Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung, insbesondere in Verbindung mit den Figuren zu entnehmen. Die der Anmeldung beiliegenden Figuren sollen jedoch nur dem Zwecke der Verdeutlichung, nicht aber zur Bestimmung des Schutzbereiches der Erfindung dienen. Die beiliegenden Zeichnungen sind nicht notwendigerweise maßstabsgetreu und sollen lediglich das allgemeine Konzept der vorliegenden Erfindung beispielhaft widerspiegeln. Insbesondere sollen Merkmale, die in den Figuren enthalten sind, keineswegs als notwendiger Bestandteil der vorliegenden Erfindung verstanden werden.

In der Zeichnung zeigen

Fig. 1 eine Draufsicht einer beispielhaften Ausführungsform der Vorrichtung gemäß der Erfindung sowie ein von der Vorrichtung aufgenommenes ringförmiges Werkstück;

Fig. 2 eine perspektivische Ansicht der in Fig. 1 dargestellten Vorrichtung;

Fig. 3 eine perspektivische Ansicht der in Fig.l dargestellten Vorrichtung sowie ein von der Vorrichtung aufgenommenes ringförmiges Werkstück; sowie Fig. 4 eine Draufsicht einer beispielhaften Ausführungsform des Systems gemäß der Erfindung.

In der nachfolgenden Beschreibung der verschiedenen erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiele werden Bauteile und Elemente mit gleicher Funktion und gleicher Wirkungsweise mit denselben Bezugszeichen versehen, auch wenn die Bauteile und Elemente bei den verschiedenen Ausführungsbeispielen in ihrer Dimension oder Form Unterschiede aufweisen können.

Fig. 1 zeigt eine Draufsicht einer beispielhaften Ausführungsform der Vorrichtung 2 gemäß der Erfindung sowie ein von der Vorrichtung 2 aufgenommenes ringförmiges Werkstück 4. Zur Aufnahme und zum Antrieb des ringförmigen Werkstücks 4 sind insgesamt vier kreisbogenförmig zueinander angeordnete Aufnahmeeinrichtungen 6 vorgesehen. Dabei sind die oberen beiden Aufnahmeeinrichtungen 6 und die unteren beiden Aufnahmeeinrichtungen 6 jeweils paarweise angeordnet. Fig. 2 zeigt eine perspektivische Ansicht der in Fig. 1 dargestellten Vorrichtung 2 ohne das ringförmige Werkstück 4.

Die Aufnahmeeinrichtungen 6 sind paarweise um den Umfang des Werkstücks 4 verteilt angeordnet. Ebenfalls umfassen die Aufnahmeeinrichtungen 6 jeweils ein Auflagemittel 8 und ein Zentriermittel 10. Das Auflagemittel 8 umfasst ferner eine sich im Wesentlichen horizontal erstreckende und konisch zulaufende Auflagerolle 12, auf welcher das ringförmige Werkstück 4 in Schwerkraftrichtung abgelegt ist. Die Auflagerollen 12 laufen in Richtung eines Innenraums 13 der Vorrichtung 2 konisch zu. Die Auflagerolle 12 ist in einem Gehäuseteil 14 gelagert und vorzugsweise radial in Richtung des Werkstücks 4 verfahrbar. Das Zentriermittel 10 weist eine an dem Werkstück 4 anliegende Andruckrolle 16 auf, mittels welcher das Werkstück 4 in der Vorrichtung 2 eingespannt werden kann. Die Andruckrolle 16 ist auf einem Schlitten 18 entlang einer Führung eines Gehäuses 20 der Aufnahmeeinrichtung 6 radial verfahrbar. Die Aufnahmeeinrichtungen 6 sind jeweils mittels einer Welle 22 von einer Antriebseinheit (nicht dargestellt) separat steuerbar. Mittels des Messmittels 24, die jeweils einer Aufnahmeeinrichtung 6 zugeordnet sind, können Daten indikativ für die Position des Werkstücks 2, insbesondere der Zentrierung des Werkstücks 4, während einer Bearbeitung des Werkstücks 4 ermittelt werden. Die paarweise Anordnung der Aufnahmeeinrichtungen 6 kann dazu führen, dass sich das ringförmige Werkstück 4 im Wesentlichen nur in eine Querrichtung, nämlich in x-Richtung, ausdehnt. Dies führt dazu, dass durch eine Positionsanpassung der vorgesehenen Induktoranordnungen 28 in x-Richtung ein gleichmäßiger Abstand zu dem ringförmigen Werkstück 4 während der Bearbeitung ermöglicht werden kann.

Die so ermittelten Daten können anschließend an die Steuereinrichtung 26 drahtlos übertragen werden, welche die Aufnahmeeinrichtungen 6 in Abhängigkeit der übermittelten Daten steuert. Insbesondere kommuniziert die Steuereinrichtung 26 hierzu mit den Antriebseinheiten der Aufnahmeeinrichtungen 6. Vorzugsweise steuert die Steuereinrichtung 26 in Abhängigkeit der von den Messmitteln 24 bestimmten Daten die Aufnahmeeinrichtungen 6 mittels der Antriebseinheiten derart, dass das Werkstück 4 während einer thermischen Expansion und/oder Kontraktion durch die Bearbeitung im Wesentlichen zentriert ist.

Fig. 3 zeigt eine perspektivische Ansicht der in Fig.l dargestellten Vorrichtung 2 sowie ein von der Vorrichtung 2 aufgenommenes ringförmiges Werkstück 4. Es ist erkennbar, dass die Andruckrollen 16 im Unterschied zu der in Fig. 1 dargestellten Draufsicht an einer Innenseite des ringförmigen Werkstücks 4 angeordnet sind.

In Fig. 4 ist eine Draufsicht einer beispielhaften Ausführungsform des Systems gemäß der Erfindung dargestellt. Zur Bearbeitung des Werkstücks 4, insbesondere zum induktiven Härten des Werkstücks 4, umfasst das System jeweils zwei einander im Wesentlichen gegenüberliegend angeordnete Kühlvorrichtungen TI sowie zwei einander im Wesentlichen gegenüberliegend angeordnete Induktoranordnungen 28. Die Induktoranordnungen 28 sind dazu eingerichtet, Bereiche des Werkstücks 4 induktiv zu erwärmen, wohingegen die Kühlvorrichtungen TI dazu eingerichtet sind, die mittels Induktion erwärmten Bereiche des Werkstücks 4 abzukühlen, insbesondere abzuschrecken. Da mittels der Aufnahmeeinrichtungen 6 eine Rotation des Werkstücks 4 verursacht wird, können die Kühlvorrichtungen TI und Induktoranordnungen 28 beispielsweise während einer Bearbeitung des Werkstücks 4 nicht rotiert werden. Mittels einer gezielten Steuerung der Aufnahmeeinrichtungen

6 basierend auf den Daten der Messmittel 24 kann die Steuereinrichtung 26 das Werkstück 4 zuverlässig zentrieren, so dass während der Bearbeitung ein im Wesentlichen identischer Abstand zwischen der äußeren Umfangsfläche des Werkstücks 4 und den Induktoranordnungen 28 und/oder den Kühlvorrichtungen TI gewährleistet werden kann. Alternativ oder zusätzlich kann die Steuereinrichtung 26 die Position der Kühlvorrichtungen TI und/oder Induktoranordnungen 28 in Abhängigkeit der von dem zumindest einen Messmittel 24 während der Bearbeitung des Werkstücks 4 ermittelten Daten steuern.