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Die Erfindung betrifft eine Wiegevorrichtung zur Aufnahme einer mittels einer Doppelwaage zu wiegenden Pleuelstange, die ein großes Pleuelauge mit einer großen Lageröffnung, ein kleines Pleuelauge mit einer kleinen Lageröffnung und einen die Pleuelaugen verbindenden Pleuelschaft aufweist. Die Wiegevorrichtung hat einen sich waagrecht erstreckenden Träger, der auf seiner Oberseite Zentrierelemente trägt, die in die Lageröffnungen der Pleuelaugen eingreifen und die Pleuelstange auf dem Träger positionieren, und der auf seiner Unterseite Abstützelemente zur Abstützung des Trägers auf Wiegeaufnahmen der Doppelwaage aufweist
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Pleuelstangen für Hubkolbenmaschinen werden gewogen, um vor allem bei schnelllaufenden Mehrzylindermaschinen durch Beseitigung von Gewichtsunterschieden einen schwingungsarmen Lauf zu erzielen. Wesentlich ist hierbei nicht nur das absolute Gewicht der Pleuelstangen, sondern auch die Gewichtsverteilung zwischen großem und kleinem Pleuelauge und damit die Bestimmung des Gewichtsanteils des von der Kurbelwelle auf einer Kreisbahn bewegten großen Pleuelauges.
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Für das Wiegen von Pleuelstangen ist eine Wiegevorrichtung der angegebenen Art bekannt, die die Pleuelstange an den beiden Pleuelaugen aufnimmt und die über zwei reibungsarme Schneidenlager an den beiden Wiegeaufnahmen oder Wiegetellern einer Doppelwaage abgestützt ist. Die beiden Schneidenlager haben in Längsrichtung der Pleuelstangen einen Abstand voneinander und sind jeweils einem der beiden Pleuelaugen zugeordnet. Zur Aufnahme der Pleuelstange weist die bekannte Wiegevorrichtung konische, sich nach oben verjüngende Lagerzapfen auf, von denen einer in das kleine Pleuelauge und der andere in das große Pleuelauge eingreift. Diese Gestaltung der Aufnahmen hat den Nachteil, dass der Abstand der Lagerzapfen jeweils auf das Stichmaß der zu wiegenden Pleuelstange genau eingestellt werden muss. Weiterhin hat sich gezeigt, dass es bezüglich der Positionierung der Pleuelstange in Richtung der die Pleuelaugen verbindenden Mittelachse zu Lagerabweichungen kommen kann, weil die an den Lagerzapfen der Aufnahme anliegenden unteren Ränder der Pleuelaugen jeweils mit einer Fase versehen sind, deren Abmessung als sogenanntes offenes Maß variieren kann. Zudem sind die stirnseitigen Begrenzungsflächen des kleinen Pleuelauges oftmals zur Achse der Lageröffnung geneigt, so dass es in Verbindung mit einer ungünstig ausgebildeten Fase zu Schräglage und Achsversatz der Pleuelstange bei der Aufnahme in der Wiegevorrichtung kommen kann.
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Eine Abweichung der Lage der Pleuelstange auf der Wiegevorrichtung von der vorbestimmten Kalibrierlage verursacht einen Wiegefehler, demzufolge die anteiligen Gewichte bezogen auf die Lageröffnung des großen Pleuelauges und die Lageröffnung des kleinen Pleuelauges falsch sind. Lediglich das gemessene Gesamtgewicht der Pleuelstange ist dann richtig. Gerade auf die Bestimmung der anteiligen Gewichte kommt es aber an.
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Eine Wiegevorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 ist aus
JP 2001-012 994 A bekannt. Diese Wiegevorrichtung umfasst starre Zentrierelemente, die von der Trägerfläche des auf den Wiegeaufnahmen ruhenden Trägers abstehen und in die Lageröffnungen der Pleuelstange eingreifen. Die Zentrierelemente umfassen zwei Positionierplatten, die quer zur Längsachse der Pleuelstange ausgerichtet sind und halbrunde Endflächen haben, die mit geringem Spiel der Innenfläche der ihnen jeweils zugeordneten Lageröffnung gegenüberliegen. In die große Lageröffnung greift weiterhin ein Positionierstift ein, der die Lageröffnung an einem an der Längsmittelachse der Pleuelstange liegenden Punkt berührt und die Pleuelstange in Längsrichtung gegenüber dem Träger ausrichtet. Eine in gleicher Weise ausgestaltete Wiegevorrichtung für Pleuelstangen ist auch aus
JP 2000-283 830 A bekannt.
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JP 2002-340 659 A offenbart eine Wiegevorrichtung für Pleuelstangen, bei der auf einem Träger zwei Positionierelemente mit ebenen, parallelen Anlageflächen befestigt sind, an die eine Pleuelstange mit der Außenseite ihrer Pleuelaugen mit Hilfe von Aktoren angedrückt werden kann. Zur Ausrichtung der Pleuelstange in Längsrichtung ist eine außen in der Mitte am kleinen Pleuelauge anliegendes drittes Positionierelement vorgesehen. Zum Wiegen der Pleuelstange wird bei dieser Wiegevorrichtung der Träger abgesenkt, wobei auf den Wägezellen angebrachte, plattenförmige Wiegeaufnahmen Öffnungen in dem Träger durchdringen und die Pleuelstange von dem Träger und den Positionierelementen abheben.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Wiegevorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, die eine sehr genaue Positionierung der Pleuelstange auf der Wiegevorrichtung gewährleistet. Das Beladen der Wiegevorrichtung soll außerdem einfach und sowohl von Hand als auch automatisch durchführbar sein.
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Die Aufgabe wird nach der Erfindung durch eine Wiegevorrichtung mit den in Anspruch 1 angegebenen Merkmalen gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Wiegevorrichtung sind in den Unteransprüchen angegeben.
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Bei der Wiegevorrichtung nach der Erfindung weist die Oberseite des Trägers ebene Trägerflächen zur Aufnahme der Pleuelaugen an einer Stirnseite auf und die Zentrierelemente tragen Wälzlager, die in die Lageröffnungen einführbar sind und einen drehbaren Außenring haben, dessen Außendurchmesser kleiner ist als der Innendurchmesser der ihm zugeordneten Lageröffnung und der eine Anlagefläche für die Innenfläche der ihm zugeordneten Lageröffnung bildet, wobei eines der Zentrierelemente in Richtung des anderen Zentrierelements mittels eines am Träger angeordneten Aktors derart bewegbar ist, dass die Anlageflächen der Zentrierelemente an die Innenflächen der Lageröffnungen angedrückt werden.
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Bei der Wiegevorrichtung nach der Erfindung wird die Pleuelstange nach dem Auflegen auf die Wiegevorrichtung durch Antreiben des bewegbaren Zentrierelements mit Hilfe des Aktors genau ausgerichtet, wobei die drehbaren Außenringe der Wälzlager der Zentrierelemente an den Innenflächen der Lageröffnungen entlang rollen und die Pleuelstange auf der Trägerfläche verschoben wird, bis sich die Zentren der Außenringe in der Längsmittelebene der Pleuelstange befinden, in der die Zentrierelemente den kleinsten Abstand voneinander haben. Auf diese Weise erfolgt eine genaue Ausrichtung der Lageröffnungen der Pleuelstange in Längsrichtung und Querrichtung, wobei das nicht bewegbare Zentrierelement für die Ausrichtung in Längsrichtung bestimmend ist.
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Die Erfindung hat den Vorteil, dass die Positionierung der Pleuelstange in ihrer Längsrichtung und quer dazu ausschließlich durch Ausrichten der Innenflächen der Lageröffnungen gegenüber den Zentrierelementen erfolgt. Die Lageröffnungen sind sehr genau gefertigt und unterliegen engen Maßtoleranzen sowohl hinsichtlich ihrer Durchmesser als auch in Bezug auf ihren Abstand, so dass die Gewichtsverteilung beeinflussende Lageabweichungen der Pleuelstange in Bezug auf die Zentrierelemente der Wiegevorrichtung minimal sind.
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Vorzugsweise ist das der größeren Lageröffnung zugeordnete Zentrierelement starr an dem Träger befestigt und damit für die Positionierung bestimmend, während das bewegbare Zentrierelement der kleinen Lageröffnung zugeordnet ist. Dies hat den Vorteil, dass die Position des großen Pleuelauges, dessen Gewichtsanteil die größere Bedeutung zukommt, auch von der Abstandstoleranz der Pleuelaugen unbeeinflusst ist.
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Der Außendurchmesser der Außenringe der Wälzlager der Zentrierelemente beträgt vorzugsweise 80 % oder weniger des Innendurchmessers der zugeordneten Lageröffnung. Auf diese Weise ist genügend Spiel zwischen den Innenflächen der Lageröffnungen und den Außenringen der Wälzlager vorhanden, so dass das Auflegen der Pleuelstangen auf die Wiegevorrichtung besonders einfach und auch mit Hilfe von automatischen Zuführeinrichtungen möglich ist.
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Nach der Erfindung kann weiterhin vorgesehen sein, dass das dem großen Pleuelauge zugeordnete Zentrierelement zwei Wälzlager aufweist, die symmetrisch beiderseits der Längsmittelebene der Pleuelstange in einem Abstand voneinander angeordnet sind. Hierbei ist es vorteilhaft, wenn die beiden Wälzlager zur großen Lageröffnung des Pleuels so positioniert sind, dass die Verbindungslinie ihrer Mittelpunkte mit dem Mittelpunkt der großen Lageröffnung einen Winkel von etwa 90° bilden.
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Nach einem weiteren Vorschlag der Erfindung kann das bewegbare Zentrierelement einen zweiarmigen Hebel aufweisen, der um eine zu einer der ebenen Trägerfläche parallele Achse an dem Träger drehbar gelagert ist, wobei das eine Hebelende auf der Oberseite des Trägers das Wälzlager trägt und das andere Hebelende mit dem auf der Unterseite des Trägers angeordneten Aktor durch diesen antreibbar Verbunden ist. Der Aktor ist vorzugsweise ein elektromechanischer Aktor, dem mittels einer von der Wiegevorrichtung getrennten Induktionsspule induktiv Antriebsenergie zugeführt wird. Auf diese Weise bedarf es keiner Kabel oder dergleichen zur Energiezuführung zum Aktor, durch die der Wiegevorgang beeinträchtigt werden könnte.
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Das bewegbare Zentrierelement und der Aktor sind nach der Erfindung weiterhin so auszubilden, dass die Betätigung des bewegbaren Zentrierelements nicht zu einer Veränderung der Schwerpunktlage der Wiegevorrichtung führt. Zum einen kann dies dadurch erreicht werden, dass die Achse des zweiarmigen Hebels im Schwerpunkt des bewegbaren Zentrierelements liegt. Bewegungen des bewegbaren Zentrierelements bleiben dadurch ohne Einfluss auf die Schwerpunktlage der Wiegevorrichtung.
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Zum anderen kann der Aktor ein mit dem zweiarmigen Hebel verbundenes, horizontal bewegbares Antriebselement und ein synchron gegenläufig mit dem Antriebselement bewegbares Ausgleichselement aufweisen, das die gleiche Masse hat wie das Antriebselement. Auf diese Weise führt auch die Bewegung des Aktors nicht zu einer Veränderung der Schwerpunktlage der Wiegevorrichtung.
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Das gleiche Ziel kann auch mit einer anderen Ausgestaltung erreicht werden, bei der der zweiarmige Hebel ein sich in horizontaler Richtung erstreckendes Hebelende hat und der Aktor ein mit dem Hebelende antreibbar verbundenes, vertikal bewegbares Antriebselement hat.
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Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert, das in der Zeichnung dargestellt ist. Es zeigen
- 1 eine Doppelwaage mit einer Wiegevorrichtung nach der Erfindung und
- 2 eine Ansicht der Oberseite der Wiegevorrichtung nach der Erfindung mit einer darauf angeordneten und zum Wiegen positionierten Pleuelstange.
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1 zeigt eine Doppelwaage 10 mit zwei nebeneinander angeordneten Waagen 11, 12 die auf einer gemeinsamen Bodenplatte 13 angeordnet sind.
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Beide Waagen 11, 12 haben an ihrer Oberseite jeweils eine Wiegeaufnahme 14, 15, die zur Aufnahme einer Wiegevorrichtung ausgebildet sind. An ihren Vorderseiten sind die Waagen 11, 12 jeweils mit einer Anzeigevorrichtung 16, 17 zur Anzeige des gewogenen Gewichts versehen. Neben den Anzeigevorrichtungen 16, 17 befinden sich Tasten zum Bedienen der Waagen.
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Auf der Doppelwaage 10 befindet sich eine zum Wiegen von Pleuelstangen bestimmte Wiegevorrichtung 20 nach der Erfindung. Die Wiegevorrichtung 20 hat einen sich waagerecht erstreckenden Träger 21, der aus einer ebenen Platte besteht. Der Träger 21 ist auf seiner Oberseite mit einer ebenen, geschliffenen Trägerfläche 22 versehen, die zur Aufnahme einer zu wiegenden Pleuelstange dient. An der Unterseite sind an dem Träger 21 Abstützelemente 23, 24 befestigt, die nach unten von dem Träger 21 abstehen und an ihren freien Enden mittels Schneiden in reibungsarmen Schneidenlagern 25, 26 an der Oberseite der Wiegeaufnahmen 14, 15 abgestützt sind.
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Zur genauen Positionierung einer Pleuelstange auf dem Träger 21 sind an diesem zwei Zentrierelemente 27, 28 angebracht. Das eine Zentrierelement 27 ist an dem Träger 21 befestigt und hat einen von der Trägerfläche 22 senkrecht hochstehenden Zapfen 29, der ein Wälzlager 30 trägt. Das andere Zentrierelement 28 ist gegenüber dem Träger 21 bewegbar und weist einen zweiarmigen Hebel 31 auf, der sich durch eine Öffnung 32 in dem Träger 21 erstreckt und auf einem die Öffnung 32 querenden Stift 33 drehbar gelagert ist. Das auf der Oberseite des Trägers 21 angeordnete Hebelende trägt ein Wälzlager 34, dessen Außenring mit einer nach außen gewölbten Anlagefläche 35 versehen ist. Das untere Hebelende 37 des Hebels 31 ist mit der Treibstange 38 eines auf der Unterseite des Trägers 21 angeordneten elektromechanischen Aktors 39 durch ein Drehgelenk verbunden. An dem Hebelende 37 ist außerdem ein Gegengewicht 40 angebracht, das so bemessen ist, dass der Schwerpunkt des Hebels 31 in der Mittelachse des Stiftes 33 liegt.
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Eine Bewegung des Hebels 31 führt daher nicht zu einer Verlagerung des Schwerpunkts der Wiegevorrichtung 20.
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Der Aktor 39 wird berührungslos mittels einer an der Doppelwaage 10 angeordneten Induktionsspule 41 mit Antriebsenergie versorgt. Er weist außerdem ein gegenläufig zur Treibstange 38 bewegbares Ausgleichsgewicht 42 auf, durch das Veränderungen der Schwerpunktlage des Aktors 39 infolge einer Bewegung der Treibstange 38 verhindert werden.
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Die Mittelachsen der Wälzlager 30, 34 befinden sich in einer gemeinsam zur Trägerfläche 22 senkrechten Ebene, in der auch die Mitten der Wiegeaufnahmen 14, 15 liegen. Die Mittelachse des Stiftes 33 verläuft senkrecht zu dieser Ebene, so dass die Mittelachse des Wälzlagers 34 bei einer Drehbewegung des Hebels 31 um den Stift 33 nur innerhalb der genannten Ebene eine Lageänderung erfährt, bei der sich die Neigung der Wälzlagerachse ändert. Das Wälzlager 30 ist zur Positionierung des großen Auges einer Pleuelstange bestimmt und hat einen Durchmesser, der deutlich kleiner ist als der Innendurchmesser der Lageröffnung des großen Pleuelauges. Das Wälzlager 34 dient der Positionierung des kleinen Pleuelauges und hat einen Außendurchmesser, der erheblich kleiner ist als der Innendurchmesser der Lageröffnung des kleinen Pleuelauges. Auf diese Weise können die Wälzlager leicht in die Lageröffnungen der Pleuelstange eingesetzt werden.
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In 2 ist eine auf die Wiegevorrichtung 20 aufgelegte und auf dieser positionierte Pleuelstange 50 gezeigt. Die Pleuelstange 50 hat ein großes Pleuelauge 52, ein kleines Pleuelauge 56 und einen die Pleuelaugen 52, 56 verbindenden Pleuelschaft 54. Das Wälzlager 30 befindet sich in der großen Lageröffnung 51 des großen Pleuelauges 52 und liegt mit der Anlagefläche des Außenrings an der Innenfläche 53 der Lageröffnung 51 an. Das Wälzlager 34 des Zentrierelements 28 befindet sich in der kleinen Lageröffnung 55 des kleinen Pleuelauges 56 und liegt mit seiner nach außen gewölbten Anlagefläche 35 an dessen Innenfläche 57 an. In der positionierten Lage kreuzt die Längsachse 58 der Pleuelstange 50 die Achsen der Wälzlager 30, 34. Die Pleuelstange 50 ist somit mittig zu den Wiegeaufnahmen 14, 15 der Doppelwaage 10 ausgerichtet. Die waagerechte Lage der Pleuelstange 50 wird durch die Anlage der Pleuelaugen 52, 56 an der Trägerfläche 22 bestimmt.
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Für das Auflegen einer zu wiegenden Pleuelstange 50 auf die Wiegevorrichtung 20 wird das Zentrierelement 28 mit Hilfe des Aktors 39 in eine von dem Zentrierelement 27 entferntere Stellung geschwenkt, in der der Abstand zwischen den äußeren Anlageflächen der Wälzlager 30, 34 größer ist als der minimale Abstand, den die Innenflächen 53, 57 der beiden Lageröffnungen 51, 55 der Pleuelstange 50 voneinander haben. Die Pleuelstange 50 kann daher leicht und ohne Behinderung durch die Zentrierelemente 27, 28 auf die Trägerfläche 22 des Trägers 21 der Wiegevorrichtung 20 aufgelegt werden. Die Wälzlager 30, 34 der Zentrierelemente 27, 28 gelangen dabei in die Lageröffnungen 51, 55 hinein, wo sie deren Innenflächen 53, 57 gegenüberliegen. Mit ihrer Unterseite liegt die Pleuelstange 50 an den Stirnseiten der Pleuelaugen 52, 56 auf der Trägerfläche 22 auf.
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Zum Positionieren der Pleuelstange 50 wird mit Hilfe des Aktors 39 das Wälzlager 34 des Zentrierelements 28 in Richtung des Wälzlagers 30 bewegt. Das Wälzlager 34 gelangt mit seiner Anlagefläche 35 an die Innenfläche 57 der kleinen Lageröffnung 55 und schiebt die Pleuelstange 50 mit der großen Lageröffnung 51 gegen das Wälzlager 30. Die drehbaren Außenringe der Wälzlager 30, 34 rollen dabei an den Innenflächen 53, 57 der Lageröffnungen ab, bis die Pleuelstange 50 sich in der in 2 gezeigten Position befindet, in der die Wälzlager 30, 34 einander am nächsten sind.
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In der ausgerichteten Lage der Pleuelstange können mit den beiden Waagen 11, 12 die anteiligen Gewichte der beiden Pleuelaugen 52, 56 und auch das Gesamtgewicht der Pleuelstange 50 mit großer Genauigkeit bestimmt werden.
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Für den Wiegevorgang wird die Doppelwaage zuvor durch Anbringen von Testgewichten für das große und das kleine Pleuelauge an der Wiegevorrichtung kalibriert und der Ebeneneinfluss der Wiegevorrichtung bestimmt und korrigiert.
