DE102017107301B4 - Vorrichtung und Verfahren zum Bearbeiten von Gegengewichtsbohrungen an einer Kurbelwelle einer Brennkraftmaschine - Google Patents

Vorrichtung und Verfahren zum Bearbeiten von Gegengewichtsbohrungen an einer Kurbelwelle einer Brennkraftmaschine Download PDF

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Abstract

Vorrichtung (10) zum Bearbeiten von Gegengewichtsbohrungen (21) an einer Kurbelwelle (22) einer Brennkraftmaschine im in der Brennkraftmaschine verbauten Zustand der Kurbelwelle,
mit einer Adapterplatte (13), die an Gegengewichtsbohrungen (21) der Kurbelwelle (22) unter Freilassung einer zu bearbeitenden Gegengewichtsbohrung (21) ausrichtbar und montierbar ist,
mit einem an der Adapterplatte (13) montierbaren Kreuztisch (15),
mit einem an dem Kreuztisch (15) montierbaren Getriebe (17) samt Antriebsmotor (18),
wobei eine Welle (23), an der ein Bearbeitungswerkzeug (20) für die zu bearbeitenden Gegengewichtsbohrung (22) montierbar ist, über den Antriebsmotor (18) und das Getriebe (17) rotatorisch antreibbar ist,
wobei die Welle (23) samt Getriebe (17) über den Kreuztisch (15) translatorisch in Längsrichtung der zu bearbeitenden Gegengewichtsbohrung (22) verlagerbar ist.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Bearbeiten von Gegengewichtsbohrungen an einer Kurbelwelle einer Brennkraftmaschine. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Bearbeiten von Gegengewichtsbohrungen an einer Kurbelwelle einer Brennkraftmaschine.
  • Kurbelwellen von Großbrennkraftmaschinen, wie zum Beispiel Schiffsdieselbrennkraftmaschinen, wiegen mehrere Tonnen. Derartige Kurbelwellen verfügen über Kurbelwellenwangen, zwischen welchen sich Pleuelzapfen zur Anbindung von Pleuelstangen erstrecken, wobei in die Kurbelwellenwangen solcher Kurbelwellen Gegengewichtsbohrungen eingebracht sind, an welchen Gegengewichte der Kurbelwelle montiert werden können. Bei aus der Praxis bekannten Kurbelwellen ist festzustellen, dass die Gegengewichtsbohrungen eine Schwachstelle der Kurbelwelle darstellen, da sich im Bereich der Gegengewichtsbohrungen Spannungsrisse ausbilden können. Eine Bearbeitung der Gegengewichtsbohrungen ist mit einem hohen Aufwand verbunden, da hierzu nach der Praxis die Kurbelwellen aus der Brennkraftmaschine ausgebaut werden müssen. Hiervon ausgehend liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine neuartige Vorrichtung zum Bearbeiten von Gegengewichtsbohrungen an einer Kurbelwelle einer Brennkraftmaschine und ein entsprechendes Verfahren zu schaffen.
  • Aus der DE 199 32 410 A1 sind eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Bearbeitung von Kurbelwellen offenbart.
  • Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung zum Bearbeiten von Gegengewichtsbohrungen an einer Kurbelwelle einer Brennkraftmaschine im in der Brennkraftmaschine verbauten Zustand der Kurbelwelle nach Anspruch 1 sowie einem Verfahren zum Bearbeiten von Gegengewichtsbohrungen an einer Kurbelwelle einer Brennkraftmaschine im in der Brennkraftmaschine verbauten Zustand der Kurbelwelle nach Anspruch 9 gelöst.
  • Die erfindungsgemäße Vorrichtung umfasst eine Adapterplatte, die an Gegengewichtsbohrungen der Kurbelwelle unter Freilassung einer zu bearbeitenden Gegengewichtsbohrung ausrichtbar und montierbar ist. Ferner umfasst die erfindungsgemäße Vorrichtung einen an der Adapterplatte montierbaren Kreuztisch. Darüber hinaus umfasst die erfindungsgemäße Vorrichtung ein an dem Kreuztisch montierbares Getriebe samt Antriebsmotor. Eine Welle, an der ein Bearbeitungswerkzeug für die zu bearbeitenden Gegengewichtsbohrung montierbar ist, ist über den Antriebsmotor und das Getriebe rotatorisch antreibbar. Die Welle ist samt Getriebe über den Kreuztisch translatorisch in Längsrichtung der zu bearbeitenden Gegengewichtsbohrung verlagerbar.
  • Mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist es möglich, Gegengewichtsbohrungen von Kurbelwellen im in der Brennkraftmaschine verbauten Zustand der Kurbelwelle zu bearbeiten, um die Gegengewichtsbohrungen auszukammern bzw. auszukesseln, wodurch der Spannungsrissbildung im Bereich der Gegengewichtsbohrungen einer Kurbelwelle effektiv entgegengewirkt werden kann.
  • Mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist eine kostengünstige, effektive und zeitsparende Bearbeitung der Gegengewichtsbohrungen an einer Kurbelwelle in situ, also im in der Brennkraftmaschine verbauten Zustand der Kurbelwelle, möglich.
  • Nach einer Weiterbildung der Erfindung umfasst die erfindungsgemäße Vorrichtung Montagewinkel zur Montage einer Grundplatte des Kreuztischs an der Adapterplatte in einer senkrecht zu einer Ebene der Adapterplatte verlaufenden Ausrichtung. Das Getriebe ist an einer gegenüber der Grundplatte des Kreuztischs translatorisch verlagerbaren Führungsplatte des Kreuztischs montiert. Über die Montagewinkel kann der Kreuztisch der erfindungsgemäßen Vorrichtung in benötigter Ausrichtung der Adapterplatte der Vorrichtung einfach montiert werden.
  • Nach einer Weiterbildung der Erfindung weist die Adapterplatte mehrere erste Ausricht- und Montagebohrungen auf, über welche die Adapterplatte an den Gegengewichtsbohrungen der Kurbelwelle, die in Kurbelwellenwangen der Kurbelwelle eingebracht sind, unter Freilassung der zu bearbeitenden Gegengewichtsbohrung ausrichtbar und montierbar ist. Ferner weist die Adapterplatte mehrere zweite Ausricht- und Montagebohrungen auf, über welche der Kreuztische an der Adapterplatte montierbar ist, nämlich unter Ausrichtung desselben relativ zur zu bearbeitenden Gegengewichtsbohrung. Eine derartige Adapterplatte kann einfach auf den Kurbelwellenwangen der Kurbelwelle montiert werden, und lässt weiterhin eine Bearbeitung einer zu bearbeitenden Gegengewichtsbohrung zu.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren zum Bearbeiten von Gegengewichtsbohrungen an einer Kurbelwelle einer Brennkraftmaschine ist in Anspruch 9 definiert.
  • Bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung. Ausführungsbeispiele der Erfindung werden, ohne hierauf beschränkt zu sein, an Hand der Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigt:
    • 1 eine Darstellung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Bearbeiten von Gegengewichtsbohrungen an einer Kurbelwelle einer Brennkraftmaschine im in der Brennkraftmaschine verbauten Zustand der Kurbelwelle;
    • 2 den Querschnitt II-II der 1;
    • 3 die Kurbelwelle einer Brennkraftmaschine in Alleindarstellung zusammen mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung in Seitenansicht;
    • 4 die Anordnung der 3 in Draufsicht;
    • 5 ein Detail der 3;
    • 6 ein Detail der 4; und
    • 7 den Querschnitt VII-VII der 6.
  • Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und Verfahren zum Bearbeiten von Gegengewichtsbohrungen an einer Kurbelwelle einer Brennkraftmaschine.
  • 1 zeigt eine Ansicht einer erfindungsgemäßen Vorrichtung 10 zum Bearbeiten von Gegengewichtsbohrungen 21 an einer Kurbelwelle 22 einer Brennkraftmaschine 11 im in der Brennkraftmaschine 11 verbauten Zustand der Kurbelwelle 22, wobei in 1 die erfindungsgemäße Vorrichtung 10 auf Kurbelwellenwangen 12 der Kurbelwelle 22 der Brennkraftmaschine 11 montiert ist.
  • Die erfindungsgemäße Vorrichtung 10 verfügt über eine Adapterplatte 13, über welche die Vorrichtung 10 an Gegengewichtsbohrungen 21 der Kurbelwelle 22 unter Freilassung einer zu bearbeitenden Gegengewichtsbohrung 21 ausrichtbar und montierbar ist. So verfügt die Adapterplatte 13 in der in 2 gezeigten, bevorzugten Ausgestaltung derselben über mehrere, vorzugsweise vier, Ausricht- und Montagebohrungen 14.
  • Drei dieser vier Ausricht- und Montagebohrungen 14 werden genutzt, um die Adapterplatte 13 an Gegengewichtsbohrungen 21 der Kurbelwelle 22, nämlich an Gegengewichtsbohrungen 21 in Kurbelwellenwangen 12 der Kurbelwelle 22, zu montieren und dieselbe so an der Kurbelwelle 22 auszurichten, wobei eine der Ausricht- und Montagebohrungen 14 frei bleibt und so die zu bearbeitende Gegengewichtsbohrung 21 freigibt.
  • Drei der in 4 gezeigten vier Ausricht- und Montagebohrungen 14 dienen demnach der Montage und Ausrichtung der Adapterplatte 13 zu einer zu bearbeitenden Gegengewichtsbohrung 21, die über die vierte Ausricht- und Montagebohrung 14 zugänglich ist.
  • Die erfindungsgemäße Vorrichtung 10 verfügt weiterhin über einen an der Adapterplatte 13 montierbaren Kreuztisch 15. Im gezeigten, bevorzugten Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung 10 ist der Kreuztisch 15 über Montagewinkel 16 an der Adapterplatte 13 montiert, und zwar in einer senkrecht zu einer Ebene der Adapterplatte 13 verlaufenden Ausrichtung.
  • Der Kreuztisch 15 der erfindungsgemäßen Vorrichtung 10 verfügt über eine Grundplatte 15a, über die der Kreuztisch 15 an der Adapterplatte 13 montiert ist, nämlich mit Hilfe der Montagewinkel 16, wobei der Kreuztisch 15 weiterhin eine zur Grundplatte 15a translatorisch verlagerbare Führungsplatte 15 verfügt, die, wie bereits ausgeführt, translatorisch bzw. linear zur Grundplatte 15a verlagerbar ist, vorzusgweise über eine Handspindel 15c des Kreuztischs 15, um so die Führungsplatte 15b des Kreuztischs 15 parallel zur Ausrichtung der Grundplatte 15a des Kreuztischs 15, senkrecht zur Ebene der Adapterplatte 13 und in Längsrichtung einer zu bearbeitenden Gegengewichtsbohrung 21 zu verlagern.
  • Die erfindungsgemäße Vorrichtung 10 verfügt weiterhin über ein an dem Kreuztisch 15 montierbares Getriebe 17 samt Antriebsmotor 18. Über das Getriebe 17 bzw. den mit dem Getriebe 17 gekoppelten Antriebsmotor 18 ist eine Welle 23, an der ein Bearbeitungswerkzeug 20 für die zu bearbeitende Gegengewichtsbohrung 21 montierbar ist, rotatorisch antreibbar. Wie bereits ausgeführt, ist die Führungsplatte 15b des Kreuztischs 15, an welcher das Getriebe 17 befestigt ist, zusammen mit dem Getriebe 17 translatorisch in Längsrichtung der zu bearbeitenden Gegengewichtsbohrung 21 verlagerbar.
  • Zusätzlich zu den Ausricht- und Montagebohrungen 14, über welche die Adapterplatte 13 an den Kurbelwellenwangen 12 der Kurbelwelle 22 und demnach den Gegengewichtsbohrungen 21 derselben montierbar und ausrichtbar ist, verfügt die Adapterplatte 13 über mehrere zweite Ausricht- und Montagebohrungen 19.
  • Über die zweiten Ausricht- und Montagebohrungen 19 ist der Kreuztisch 15 mit Hilfe der Montagewinkel 16 an der Adapterplatte 13 montierbar und relativ zu der zu bearbeitenden Gegengewichtsbohrung 21 ausrichtbar ist, um die Getriebeeinheit 17 zu derjenigen Ausricht- und Montagebohrung 14 der Adapterplatte 13 auszurichten, welche die zu bearbeitende Gegengewichtsbohrung zur Bearbeitung derselben freigibt.
  • Das Getriebe 17 der erfindungsgemäßen Vorrichtung 10 ist in 3 in Alleindarstellung gezeigt, wobei das Getriebe 17 eine antriebsseitige Welle 17a, eine abtriebsseitige Welle 17b sowie Zahnräder 17caufweist, die den Wellen 17a, 17b zugeordnet sind und ineinander kämmen.
  • An die antriebsseitige Welle 17a ist der Antriebsmotor 18 ankoppelbar. An die abtriebsseitige Welle 17b ist die Welle ankoppelbar, die das anzutreibende Bearbeitungswerkzeug 20 trägt. Durch diejenige Ausricht- und Montagebohrung 14 der Adapterplatte 13, welche die zu bearbeitende Gegengewichtsbohrung 21 zur Bearbeitung derselben freigibt, erstreckt sich die abtriebsseitige Welle 17b oder die Welle 23, die das Bearbeitungswerkzeug 20 trägt.
  • 3 zeigt ein Gehäuse 17d des Getriebes 17, welches mehrere Wände aufweist, wobei über eine dieser Wände des Gehäuses 17d das Getriebe 17 an dem Kreuztisch 15, nämlich an der linear verlagerbaren Führungsplatte 15b des Kreuztischs 15 montierbar ist.
  • Bei dem Werkzeug 20 der Vorrichtung 10, welches der Bearbeitung der Gegengewichtsbohrungen 21 dient, handelt es sich vorzugsweise um ein Werkzeug, mithilfe dessen die zu bearbeitende Gegengewichtsbohrung 21 ausgekesselt bzw. ausgekammert werden kann.
  • Zur Bearbeitung einer zu bearbeitenden Gegengewichtsbohrung 21 einer Kurbelwelle 22 einer Brennkraftmaschine wird so vorgegangen, dass zunächst die Adapterplatte 13 der erfindungsgemäßen Vorrichtung 10 auf der Kurbelwelle 22, nämlich auf Kurbelwellenwangen 12 der Kurbelwelle 22, montiert wird, nämlich über die ersten Ausricht- und Montagebohrungen 14a unter Freilassung der zu bearbeitenden Gegengewichtsbohrung 21. Die Kurbelwelle 22 ist dabei in der Brennkraftmaschine verbaut.
  • Anschließend wird der Kreuztisch 15 zusammen mit dem am Kreuztisch 15 montierten Getriebe 17 auf der Adapterplatte 13 montiert, und zwar derart, dass die Getriebeeinheit 17 zu der zu bearbeitenden Gegengewichtsbohrung 21 exakt ausgerichtet wird. Dies erfolgt mit Hilfe eines Lehrdorns, der hierzu in die zu bearbeitende Gegengewichtsbohrung 21 eingesetzt ist. Anschließend wird der Lehrdorn entfernt und das Bearbeitungswerkzeug 20 über die Welle 23, an welcher das Bearbeitungswerkzeug 20 angreift, in der zu bearbeitenden Gegengewichtsbohrung 21 positioniert.
  • Die Welle 23, welche das Bearbeitungswerkzeug 20 trägt, wird dann mit der abtriebsseitigen Welle 17b des Getriebes 17 gekoppelt. Anschließend kann über den Antriebsmotor 18 die Welle 23, die das Bearbeitungswerkzeug 20 trägt, angetrieben werden und zwar rotatorisch, wobei hierbei das Werkzeug in Längsrichtung der zu bearbeitenden Gegengewichtsbohrung 21 über den Kreuztisch 15 verlagert werden kann.
  • Bezugszeichenliste
    • 10
    Vorrichtung
    11
    Brennkraftmaschine
    12
    Kurbelwellenwange
    13
    Adapterplatte
    14
    Ausricht- und Montagebohrung
    15
    Kreuztisch
    15a
    Grundplatte
    15b
    Führungsplatte
    15c
    Spindel
    16
    Montagewinkel
    17
    Getriebe
    17a
    Welle
    17b
    Welle
    17c
    Zahnrad
    17d
    Gehäuse
    18
    Antriebsmotor
    19
    Ausricht- und Montagebohrung
    20
    Bearbeitungswerkzeug
    21
    Gegengewichtsbohrung
    22
    Kurbelwelle
    23
    Welle

Claims (9)

  1. Vorrichtung (10) zum Bearbeiten von Gegengewichtsbohrungen (21) an einer Kurbelwelle (22) einer Brennkraftmaschine im in der Brennkraftmaschine verbauten Zustand der Kurbelwelle, mit einer Adapterplatte (13), die an Gegengewichtsbohrungen (21) der Kurbelwelle (22) unter Freilassung einer zu bearbeitenden Gegengewichtsbohrung (21) ausrichtbar und montierbar ist, mit einem an der Adapterplatte (13) montierbaren Kreuztisch (15), mit einem an dem Kreuztisch (15) montierbaren Getriebe (17) samt Antriebsmotor (18), wobei eine Welle (23), an der ein Bearbeitungswerkzeug (20) für die zu bearbeitenden Gegengewichtsbohrung (22) montierbar ist, über den Antriebsmotor (18) und das Getriebe (17) rotatorisch antreibbar ist, wobei die Welle (23) samt Getriebe (17) über den Kreuztisch (15) translatorisch in Längsrichtung der zu bearbeitenden Gegengewichtsbohrung (22) verlagerbar ist.
  2. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch Montagewinkel (16) zur Montage einer Grundplatte (15a) des Kreuztischs (15) an der Adapterplatte (13) in einer senkrecht zu einer Ebene der Adapterplatte (13) verlaufenden Ausrichtung.
  3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Getriebe (17) an einer gegenüber der Grundplatte (15a) des Kreuztischs (15) translatorisch sowie senkrecht zu der Ebene der Adapterplatte (13) verlagerbaren Führungsplatte (17b) des Kreuztischs (15) montiert ist.
  4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Führungsplatte (15b) über eine Handspindel (15c) gegenüber der Grundplatte (15a) translatorisch verlagerbar ist.
  5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Adapterplatte (13) mehrere erste Ausricht- und Montagebohrungen (14) aufweist, über welche die Adapterplatte (13) an den Gegengewichtsbohrungen der Kurbelwelle, die in Kurbelwellenwangen (12) der Kurbelwelle (22) eingebracht sind, unter Freilassung der zu bearbeitenden Gegengewichtsbohrung (21) ausrichtbar und montierbar ist.
  6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Adapterplatte (13) mehrere zweite Ausricht- und Montagebohrungen (19) aufweist, über welche der Kreuztisch (17) an der Adapterplatte (13) montierbar ist, nämlich unter Ausrichtung desselben relativ zur zu bearbeitenden Gegengewichtsbohrung (21).
  7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Getriebe (17) eine antriebseitige Welle (17a), eine abtriebseitige Welle (17b) und ineinander kämmende Zahnräder (17c) aufweist, wobei der Antriebsmotor (18) an die antriebseitige Welle (17a) und die Welle (23), an der das Bearbeitungswerkzeug (20) montierbar ist, an die abtriebseitige Welle (17b) koppelbar ist.
  8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Getriebe (17) ein Gehäuse (17e) aufweist, über welches das Getriebe (17) an dem Kreuztisch (15) montierbar ist.
  9. Verfahren zum Bearbeiten von Gegengewichtsbohrungen (21) an einer Kurbelwelle (22) einer Brennkraftmaschine im in der Brennkraftmaschine verbauten Zustand der Kurbelwelle (22), mit einer Vorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei die Vorrichtung über die Adapterplatte (13) an den Gegengewichtsbohrungen (21) der Kurbelwelle (22) unter Freilassung der zu bearbeitenden Gegengewichtsbohrung (21) ausgerichtet und montiert wird, die zur bearbeitende Gegengewichtsbohrung (21) mit dem Werkzeug (20) der Vorrichtung (10) bearbeitet wird.
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