Verfahren und Xaschine zur Herstellung von Gegenständen von einem bestimmten Gewicht. Gegenstand der Erfindung ist ein Ver fahren zur Herstellung von Gegenständen, hauptsächlich Motorkolben, von einem be- stimmten Gewicht und eine Maschine zur Ausübung des Verfahrens.
Es ist bekannt, bei Mehrzylinder-Kolben- maschinen entgegengesetzt arbeitende Kolben mit gleichem Gewicht herzustellen, damit sich ihre Massenkräfte ausgleichen.
In der Automobilmotorfablikation sind zwei Verfahren zum Herstellen von Kolben von gleichem Gewicht im allgemeinen Ge brauch. Das ältere Verfahren besteht darin, dass man den Mantel der Kolben aussen be arbeitet, dann die Kolben wägt und hernach die Kolben in Gruppen von annähernd dem selben Gewicht sortiert. Alle Kolben für einen Motor werden dann aus einer dieser Gruppen herausgenommen. Bei der niederen Geschwindigkeit der früheren Motoren ge nügte das, und dieses Verfahren des Sor- tierens von Kolben in Gruppen wurde sehr ausgedehnt angewendet. Ein Nachteil erhebt sich, wenn beim Motor ein einzelner Kolben ersetzt werden muss.
Die Ersatzstation kann von einer Kolbengrösse nicht ein vollständiges Lager aller Kolbengruppen führen, gewöhn lich werden von einer Kolbengrösse nur wenige Stücke auf Lager gehalten. Die mei sten früheren Motoren sind daher nicht aus geglichen, wenn ein neuer Kolben mit einer alten Gruppe benutzt wird.
Bei den heutigen hohen Geschwindig keiten der Motoren wird der Kurbelwellen- Gegengewichtsausgleich der Kolben in aus gedehntem Masse angewandt, wo die Kolben auf ein bestimmtes Gewicht bearbeitet sein müssen, um mit den Gegengewichten richtig zu funktionieren.
Die modernen Kolben werden in Dauer formen gegossen und aussen überall be arbeitet. Wegen der Kolbenzapfenlager und Verstärkungsrippen ist eine Bearbeitung des Innern der Kolben unmöglich, so dass jede Veränderung in den Kernformen eine Ver änderung im Gewicht des Kolbens verur sacht. Die zur Herstellung der Kolben be nutzten Kernformen sind gewöhnlich aus fünf Stücken zusammengesetzt, welche auf sehr komplizierte Weise zusammengehalten werden. Die Abnutzung dieser Formen ist beträchtlich, so dass die Kolben, welche ge gossen werden, wenn die Formen neu sind, erheblich weniger wägen, als die Kolben, die gegossen werden, wenn die Formen schon längere Zeit benutzt wurden. Die Lebens dauer der Formen hängt direkt von der Tole ranz im Gewicht der Kolben ab.
Nach dem üblichen Verfahren wird der Kolben zunächst aussen bearbeitet, dann ge wogen, dann eine vom Arbeiter dem Über gewicht entsprechend eingeschätzte Metall menge von der Innenseite des Kolbenmantels abgearbeitet, dann wird der Kolben wieder gewogen, eine weitere Metallmenge ab gearbeitet usf., bis der Kolben endlich das richtige Gewicht hatte. Hierbei dürfen nach jeder Wägung nur kleine Metallmengen ent fernt werden, damit auf keinen Fall ein Untergewicht des Kolbens entsteht. Wie er sichtlich, ist dieses Verfahren kostspielig und von der Geschicklichkeit des Arbeiters abhängig.
Nach einem andern Verfahren zur Her stellung von Kolben von einem bestimmten Gewicht wird der Kolben auf den Wage balken einer Wage gepresst und dann ein Teil des Kolbenmantels abgearbeitet, bis der Wagebalken eine bestimmte Stellung erreicht und die Maschine abstellt. Da ein starres Abstützen des Kolbens unmöglich ist, kön nen nur dünne Späne abgedreht werden, um ein Rattern des Werkstückes zu verhindern. Ferner ist die Gefahr einer Beschädigung des Wagebalkens durch den Drehstahl vor handen, so dass es fast unmöglich ist, mit Maschinen nach diesem Typ genaue Re sultate zu erreichen.
Nach dem Verfahren gemäss der Erfin dung zur Herstellung von Gegenständen von gleichem Gewicht, werden die Gegenstände mit Übergewicht hergestellt und gewogen, und nachher wird von ihnen sukzessive Ma terial entfernt, wobei dieser Vorgang durch das Gewicht des entfernten Materials über wacht und beendet wird, wenn dieses Ge wicht das Übergewicht des betreffenden Gegenstandes erreicht.
Die Maschine zur Ausübung des Ver fahrens entfernt gemäss der Erfindung das Übergewicht vermittelst eines Werkzeuges in Spänen und besitzt für diese einen Trich ter unter der Einspannstelle des Werk stückes, der mittelst eines Gestänges an einem Wagebalken einer Wage aufgehängt ist, welcher das Werkzeug elektrisch ans schaltet.
Die Zeichnung veranschaulicht als Aus- führungsbeispiel der Erfindung eine Ma schine zum Herstellen von Motorkolben glei chen Gewichtes. Anhand derselben wird im folgenden das Verfahren gemäss der Erfin dung beispielsweise erläutert.
Fig.l und 2 sind ein Aufriss und eine Seitenansicht; Fig.3 ist ein Schema der beweglichen Teile der Maschine; Fig. 4 ist ein Schnitt durch eine Kolben einspannvorrichtung und eine Drehstahl welle, und Fig. 5 ist ein Schnitt durch eine Dreh stahlausrückvorrichtung. Das aus einem rechteckigen Gusskasten bestehende Gehäuse 10 der Maschine besitzt Türen 11.
Ein unten im Gehäuse 10 untergebrachter Elektrometer 1,5 treibt mittelst eines Rie mens 17 eine Querwelle 16, auf welcher eine Schnecke 2:1 sitzt, welche in ein Schnecken rad 2-2 auf einer vertikalen Welle 23 ein greift. Die Welle 28 trägt oben eine Schnecke 24, welche in ein Schneckenrad 25 eingreift. Das Schneckenrad 25 sitzt auf dem einen Ende einer Hülse 216, welche auf dem mittleren Teil einer Querwelle 2 7 dreh bar ist.
Am andern Ende der Hülse 26 ist der eine Teil 72. einer Kupplung verschiebbar aber mittelst Nut und Feder 71 gegen Drehen gesichert, welcher mit Zähnen 84 in Zähne 83 des auf der Welle .2,7 festen Kupplungs teils -82 eingreifen kann. Die Schnecken getriebe 21, 22 und 24, 2,5 bewirken eine starke Geschwindigkeitsreduktion, so dass die Hülse 2.6 sieh sehr langsam dreht.
In einem im Gehäuse 10 geneigten Lager 2,8 ist eine Hülse 2,9 verschiebbar gelagert. Diese Hülse besitzt eine zahnstangenartige Querverzahnung, in welche ein Zahnkolben 31 an der Welle 2,7 eingreift, so dass bei der Drehung der Welle 27 die Hülse 29 im Lager 2,8 verschoben wird. In der Hülse 29 ist die Drehstahlwelle 20 mit dem Drehstahl 52 mittelst zwei Kugellagern 32 und 33 ge lagert, welche auf der Welle zwischen einer Schulter 3.4 und zwei Muttern 36 befestigt und durch ein Abstandsrohr 3.5 auseinander gehalten werden, so dass bei einer Verschie bung der Hülse 29 im Lager 2,8 die Welle 20 mitgenommen wird.
Der untere Teil der Welle 20 greift mit- telst Nuten und Federn 37 in die Nabe 38 des Kegelrades 19, welche mit zwei Kugel lagern 39 und 40 im Gehäuse 10 der Ma schine drehbar gelagert ist. Das Kegelzahn rad J'9 steht mit dem Kegelzahnrad 18 auf der Welle 16 dauernd in Eingriff, so dal3 die Welle 20 von der Welle 16 mit ungefähr gleicher Geschwindigkeit angetrieben wird.
Ein auf dem Gehäuse 10 befestigter Sup port 41 besitzt eine mit dem Lager 2,8 im Gehäuse in einer Flucht liegende Bohrung 42 mit einer Einspannhülse 43, in welcher der zu bearbeitende Motorkolben 47 mittelst eines Hebels 46 hineingedrückt wird.
Der Hebel 46 ist im Support 41 auf dem Zapfen. 45 drehbar gelagert. Er wird von einer unrunden Scheibe 50 auf einer im Sup port gelagerten Welle 49, welche mittelst einer Kurbel 51 gedreht werden kann, auf den Kolben 47 gedrückt und von einem Gegengewicht 48 auf dem Arm 44 des He bels abgehoben, wenn der Kolben 47 aus gewechselt werden soll. Unten am Support 41 ist ein Auffang trichter 53 befestigt, welcher zusammen mit einer Ablenkplatte 54, die vom Kolben durch den Drehstahl 52 abgearbeiteten Späne in einen unter dem Auffangtrichter 53 an geordneten Wägetrichter 55 leitet.
Wenn ein Ventil 59 im Trichter 55 geöffnet wird, fallen die Späne durch die Trichteröf fnung 58 auf eine Schurre 62, welche sie in einen nichtgezeichneten Behälter leitet. Das Ven- til 59 sitzt auf einer Ventilstange 60, die in einem vorn am Gehäuse 10 befestigten Support 61 verschiebbar ist und sich mit einem Schuh 63 auf den Hebelarm 64 einer im Support 61 gelagerten Welle 65 stützt.
Ein zweiter Hebelarm 66 der Welle 6,5, nach der entgegengesetzten Seite gerichtet, trägt eine vertikale Stange<B>67,</B> auf welche ein Nocken 68 auf der Welle 49 derart einwirkt, dass beim Drehen der Kurbel 51 zwecks Frei gabe des Kolbens 47 die Stange 67 hinwiter- gedrückt und das Ventil 59 geöffnet wird.
Der Trichter 5,5 wird von einem Hebel 56 gehalten, der mittelst eines Gelenkes 57 im Gehäuse 10 gelagert und durch eine Stange 69 mit dem Arm 70 des Wage balkens 13 eine Wage 12 auf dem Gehäuse 10 verbunden ist. Der Wagebalken 13 trägt ein Laufgewicht 14 und einen U-förmig ge bogenen Draht, dessen Schenkel beim Sin ken des Laufgewichtes 14 in zwei Näpfe 89 tauchen, die, was die Zeichnung nicht zeigt, mit Quecksilber gefüllt sind. Dadurch wird eine Verbindung in einem Stromkreis her gestellt, der von der nicht gezeichneten Stromquelle über die Leitung 91 zu den Quecksilbernäpfen 89 und über die Leitung 92 die Wicklung 78 eines Elektromagnetes 77 die Leitung 94, über einen Handschalter 95 und die Leitung 96 zur Stromqualle zu rück geht.
Der Anker 7 6 des Elektro magnetes wird beim Schliessen dieses Strom kreises vom Kern 79 angezogen und schliesst die Kupplung 72 und 82 mittelst des Hebels 75, der auf der im Gehäuse 10 gelagerten Welle 80 aufgekeilt ist und mittelst einer Gabel 74 in eine Ringnut 73 des Kupplungs teils 72 eingreift. Dabei wird eine Feder 85 zwischen den beiden Kupplungsteilen 72, 8? zusammengepresst. Auf der Welle 80 ist ausserhalb des Gehäuses 10 ein Handhebel 81 befestigt, der den Schalter 95 betätigt.
In einer Rinne 8,6 am Kupplungsteil<B>8,2</B> ist ein Seil 87 befestigt, das ein Gewicht 88 trägt. Dieses Gewicht ist bestrebt, die Welle 27 so zu drehen, dass die Hülse 229 und die Drehstahlwelle 20 in ihre tiefste Stellung zurückgeführt werden. Ein ausserhalb des Gehäuses 10 auf der Welle 27 sitzender Arm 97 (Fig.2) wirkt mit einem einstellbaren Anschlag 9,8 am Gehäuse 10 zusammen, so dass. die untere Stellung der Drehstahlwelle 20 eingestellt werden kann.
Die Wirkungsweise der beschriebenen Maschine ist folgende: Zuerst wird der Kolben 47 in der Ma schine eingespannt und das Gewicht 14 ent sprechend dem Übergewicht des Kolbens 47 auf dem Wagebalken 13 eingestellt. Letz,. terer fällt dann in seine untere Stellung, so dass der U-förmige Draht 90 in Verbindung zwischen den Drähten 91 und 92 im Strom kreis herstellt. Hierauf wird die Kupplung 72, 82 mittelst des Handhebels 81 eingerückt und dabei auch der Schalter 9.5 geschlossen. Infolgedessen wird die Welle 27 langsam ge dreht und der Stromkreis geschlossen, so dass der Strom den Elektromagneten 77 erregt.
Der Anker 76 wird dadurch angezogen, so dass der Arbeiter den Hebel 81 loslassen kann, ohne dass die Kupplung 72, 82 von der Feder 8,5 ausgerückt wird.
Fei der langsamen Drehung der Welle 27 drückt der Zahnkolben 81 die Hülse 2,9 aufwärts, so dass der Drehstahl 52 einen Teil der Innenseite der Kolbenführung abarbeitet. Die hierbei entstehenden Späne fallen in den Trichter 55, bis sich in diesem genügend Späne angesammelt haben, um das Gewicht 14 auf dem Wagebalken auszugleichen. Dann hebt dieser das Laufgewicht 14, und der U-förmige Draht 90 unterbricht den Stromkreis zwischen den Drähten 91 und 92, wodurch der Elektromagnet 77 stromlos wird. Die Feder 85 löst dann den Kupp lungsteil 72 vom Kupplungsteil 8-2, so dass letzteres nicht mehr angetrieben wird, wor auf das Gewicht<B>38</B> die Hülse 29 und die Drelhstahlwelle in ihre tiefste Stellung zu rückbringt.
Die Feder 8-5 bringt auch den Handhebel 81 in seine Anfangsstellung zurück, so dass der Schalter 95 ausgeschaltet wird. Wenn auch der Wagebalken 13 wieder in seine Normalstellung herabfällt, so bleibt der Stromkreis durch den Schalter 95 dennoch unterbrochen. Der Arbeiter löst alsdann den Hebel 46 mittelst der Kurbel 51 vom Kolben 47, wobei gleichzeitig das Ventil 59 im Trichter 55 geöffnet wird, so dass die Späne aus diesem in die Schurre -62 fallen. Hier auf wird ein anderer Kolben mittelst der Kurbel 51 eingespannt, wobei das Ventil 59 geschlossen wird.
Die beschriebene Maschine hat manche Vorteile. Als solcher sei insbesondere die starre Einspannung des Kolbens erwähnt, welche ermöglicht, dass dicke Späne durch den Drehstahl 52 abgearbeitet und der Kol ben in kurzer Zeit ausgeglichen werden kann. Ferner ist die Maschine automatisch in dem Sinn, dass der Arbeiter nur den Kolben in die Maschine zu spannen und das Lauf gewicht seinem Übergewicht entsprechend auf der Wage einzustellen hat, während die Maschine automatisch stoppt, wenn das ge wünschte Gewicht des Kolbens erreicht ist.
Method and machine for the production of objects of a certain weight. The invention relates to a process for the production of objects, mainly engine pistons, of a certain weight and a machine for performing the process.
It is known in multi-cylinder piston machines to produce pistons that work in opposite directions and have the same weight, so that their inertia forces are balanced.
Two methods of making pistons of like weight are common in automotive engine manufacture. The older method consists in working on the outside of the skirt of the piston, then weighing the piston and then sorting the piston into groups of approximately the same weight. All pistons for an engine are then removed from one of these groups. At the low speed of the earlier engines, this was sufficient, and this process of sorting pistons into groups was used very extensively. A disadvantage arises when a single piston in the engine needs to be replaced.
The replacement station cannot keep a complete stock of all piston groups of one piston size, usually only a few pieces of one piston size are kept in stock. Most previous engines are therefore not balanced when a new piston is used with an old group.
At today's high speeds of the engines, the crankshaft counterbalance of the pistons is applied in an expanded mass, where the pistons must be machined to a certain weight in order to function properly with the counterweights.
The modern pistons are cast in permanent molds and machined on the outside everywhere. Machining the interior of the piston is impossible because of the piston journal bearings and reinforcing ribs, so that any change in the core shapes causes a change in the weight of the piston. The core molds used to manufacture the pistons are usually composed of five pieces which are held together in a very complicated way. The wear and tear on these molds is considerable, so the pistons cast when the molds are new weigh considerably less than the pistons cast when the molds have been in use for a long time. The life of the molds depends directly on the tolerance in the weight of the pistons.
According to the usual procedure, the piston is first machined on the outside, then weighed, then an amount of metal estimated by the worker as being overweight is worked off from the inside of the piston skirt, then the piston is weighed again, another amount of metal is worked off, etc., until the Piston finally had the right weight. Only small amounts of metal may be removed after each weighing so that the piston does not become underweight. As he can see, this procedure is costly and depends on the skill of the worker.
According to another method for the manufacture of pistons of a certain weight, the piston is pressed onto the balance beam of a balance and then part of the piston jacket is processed until the balance beam reaches a certain position and the machine stops. Since a rigid support of the piston is impossible, only thin chips can be turned off to prevent the workpiece from rattling. Furthermore, there is a risk of damage to the balance beam by the turning tool, so that it is almost impossible to achieve precise results with machines of this type.
According to the method according to the invention for the production of objects of the same weight, the objects with excess weight are produced and weighed, and then material is successively removed from them, this process being monitored and terminated by the weight of the material removed when this Ge weight reaches the preponderance of the object in question.
The machine for exercising the method according to the invention removes the excess weight by means of a tool in chips and has a funnel for this under the clamping point of the work piece, which is suspended by means of a linkage on a balance beam of a balance, which switches the tool on electrically .
As an embodiment of the invention, the drawing illustrates a machine for producing engine pistons of equal weight. Based on the same, the method according to the invention is explained below, for example.
Figures 1 and 2 are an elevation and a side view; Figure 3 is a schematic of the moving parts of the machine; Fig. 4 is a section through a piston chuck and a turning steel shaft, and Fig. 5 is a section through a turning steel release device. The housing 10 of the machine, which consists of a rectangular cast box, has doors 11.
An electrometer 1.5 housed below in the housing 10 drives a transverse shaft 16 by means of a belt 17, on which a 2: 1 worm sits, which engages in a worm gear 2-2 on a vertical shaft 23. The shaft 28 carries a worm 24 at the top, which engages in a worm wheel 25. The worm wheel 25 sits on one end of a sleeve 216 which is rotatable on the central part of a transverse shaft 2 7 bar.
At the other end of the sleeve 26, one part 72 of a coupling is slidable but secured against rotation by means of a tongue and groove 71, which can engage with teeth 84 in teeth 83 of the coupling part -82 fixed on the shaft .2,7. The worm gears 21, 22 and 24, 2.5 cause a strong reduction in speed, so that the sleeve 2.6 turns very slowly.
A sleeve 2.9 is slidably mounted in a bearing 2.8 inclined in the housing 10. This sleeve has a rack-like transverse toothing in which a toothed piston 31 on the shaft 2,7 engages, so that when the shaft 27 rotates, the sleeve 29 is displaced in the bearing 2,8. In the sleeve 29, the turning steel shaft 20 with the turning steel 52 by means of two ball bearings 32 and 33 ge superimposed, which are attached to the shaft between a shoulder 3.4 and two nuts 36 and held apart by a spacer tube 3.5, so that when a displacement environment Sleeve 29 in the bearing 2.8, the shaft 20 is taken along.
The lower part of the shaft 20 engages with grooves and springs 37 in the hub 38 of the bevel gear 19, which is rotatably supported by two ball bearings 39 and 40 in the housing 10 of the machine. The bevel gear J'9 is permanently in engagement with the bevel gear 18 on the shaft 16, so that the shaft 20 is driven by the shaft 16 at approximately the same speed.
A mounted on the housing 10 Sup port 41 has a with the bearing 2.8 in the housing in alignment with a bore 42 with a clamping sleeve 43, in which the engine piston 47 to be machined is pushed by means of a lever 46.
The lever 46 is in the support 41 on the pin. 45 rotatably mounted. It is pressed onto the piston 47 by a non-circular disc 50 on a shaft 49 mounted in the sup port, which can be rotated by means of a crank 51, and lifted off by a counterweight 48 on the arm 44 of the lever when the piston 47 is replaced shall be. At the bottom of the support 41 a collecting funnel 53 is attached which, together with a deflector plate 54, guides the chips processed by the piston through the turning tool 52 into a weighing funnel 55 arranged under the collecting funnel 53.
When a valve 59 in the funnel 55 is opened, the chips fall through the funnel opening 58 onto a chute 62 which guides them into a container, not shown. The valve 59 is seated on a valve rod 60 which is displaceable in a support 61 fastened at the front of the housing 10 and is supported with a shoe 63 on the lever arm 64 of a shaft 65 mounted in the support 61.
A second lever arm 66 of the shaft 6, 5, directed to the opposite side, carries a vertical rod <B> 67, </B> on which a cam 68 on the shaft 49 acts in such a way that when the crank 51 is rotated for the purpose of release of the piston 47, the rod 67 is pushed down and the valve 59 is opened.
The funnel 5, 5 is held by a lever 56, which is mounted in the housing 10 by means of a hinge 57 and connected to the arm 70 of the balance beam 13 by a balance 12 on the housing 10 by a rod 69. The balance beam 13 carries a barrel weight 14 and a U-shaped ge bent wire, the legs of which dip when Sin ken of the barrel weight 14 in two cups 89 which, what the drawing does not show, are filled with mercury. This establishes a connection in a circuit, from the power source, not shown, via line 91 to mercury bowls 89 and via line 92, winding 78 of an electromagnet 77, line 94, via a manual switch 95 and line 96 to Stromqualle goes back.
The armature 7 6 of the electric magnet is attracted to the core 79 when this current circuit is closed and closes the clutch 72 and 82 by means of the lever 75, which is wedged on the shaft 80 mounted in the housing 10 and by means of a fork 74 in an annular groove 73 of the Coupling part 72 engages. A spring 85 is placed between the two coupling parts 72, 8? compressed. A hand lever 81 which actuates the switch 95 is fastened on the shaft 80 outside the housing 10.
A cable 87, which carries a weight 88, is fastened in a channel 8, 6 on the coupling part 8, 2. This weight tends to rotate the shaft 27 so that the sleeve 229 and the turning steel shaft 20 are returned to their lowest position. An arm 97 (FIG. 2) seated outside the housing 10 on the shaft 27 interacts with an adjustable stop 9, 8 on the housing 10 so that the lower position of the turning steel shaft 20 can be adjusted.
The operation of the machine described is as follows: First, the piston 47 is clamped in the machine and the weight 14 is adjusted accordingly to the excess weight of the piston 47 on the balance beam 13. Last. The latter then falls into its lower position, so that the U-shaped wire 90 establishes a connection between the wires 91 and 92 in the circuit. The clutch 72, 82 is then engaged by means of the hand lever 81 and the switch 9.5 is also closed. As a result, the shaft 27 is slowly rotated and the circuit is closed, so that the current excites the electromagnet 77.
The armature 76 is thereby attracted so that the worker can release the lever 81 without the clutch 72, 82 being disengaged by the spring 8.5.
During the slow rotation of the shaft 27, the toothed piston 81 pushes the sleeve 2, 9 upwards, so that the turning tool 52 processes part of the inside of the piston guide. The chips produced in this way fall into the funnel 55 until enough chips have accumulated in it to balance the weight 14 on the balance beam. Then this lifts the running weight 14, and the U-shaped wire 90 interrupts the circuit between the wires 91 and 92, whereby the electromagnet 77 is de-energized. The spring 85 then releases the coupling part 72 from the coupling part 8-2, so that the latter is no longer driven, causing the sleeve 29 and the twisted steel shaft to return to their lowest position on the weight 38.
The spring 8-5 also returns the hand lever 81 to its initial position, so that the switch 95 is turned off. Even if the balance beam 13 falls back into its normal position, the circuit remains interrupted by the switch 95. The worker then releases the lever 46 by means of the crank 51 from the piston 47, the valve 59 in the funnel 55 being opened at the same time, so that the chips fall from this into the chute -62. Here, another piston is clamped by means of the crank 51, the valve 59 being closed.
The machine described has some advantages. As such, the rigid clamping of the piston should be mentioned in particular, which enables thick chips to be processed by the turning tool 52 and the piston to be compensated for in a short time. Furthermore, the machine is automatic in the sense that the worker only has to clamp the piston in the machine and set the barrel weight on the scales according to his excess weight, while the machine stops automatically when the desired weight of the piston is reached.