DE10222197A1

DE10222197A1 - Vorrichtung zum Festwalzen von Einstichen und Radien der Lagerstellen von Kurbelwellen

Info

Publication number: DE10222197A1
Application number: DE10222197A
Authority: DE
Inventors: Alfred Heimann
Original assignee: Hegenscheidt MFD GmbH and Co KG
Current assignee: Hegenscheidt MFD GmbH and Co KG
Priority date: 2001-05-28
Filing date: 2002-05-18
Publication date: 2002-12-12
Also published as: DE50204743D1; US6666061B2; EP1262280A1; JP2003019531A; PL200103B1; PL354133A1; ATE308405T1; JP3977688B2; US20020189312A1; EP1262280B1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung (5) zum Festwalzen von Einstichen (4) und Radien von Kurbelwellen (1). Das Festwalzen erfolgt mit Hilfe von Festwalzrollen (8), die während des Drehens der Kurbelwelle (1) unter Beaufschlagung mit einer Festwalzkraft und unter einem Winkel von annähernd 35 DEG in die Einstiche (4) oder Radien der Kurbelwelle (1) eindringen und in der Kurbelwelle (1) selbst eine Verformung hervorrufen. Erfindungsgemäß misst man die Eindringtiefe der Festwalzrollen (8) in die Kurbelwelle (1) in radialer Richtung und regelt die Größe der Festwalzkraft in Abhängigkeit von der gemessenen Eindringtiefe in der Weise, dass im Verlauf von wenigstens einer Umdrehung der Kurbelwelle (1) an wenigstens einem der beiden Einstiche (4) oder Radien einer zugehörigen Lagerstelle (2) nach dem Festwalzen eine plastische Verformung erhalten wird, die einer vorgegebenen Einwalztiefe entspricht.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Festwalzen von Einstichen und Radien an Kurbelwellen nach den Merkmalen des Oberbegriffs des Hauptanspruchs.

Das Festwalzen von Kurbelwellen erfolgt mit Hilfe von Festwalzrollen, die mit einer vorgegebenen Kraft in die Einstiche und Radien gedrückt werden, welche die Lager einer Kurbelwelle jeweils seitlich begrenzen. Ein Verfahren, eine Maschine bzw. Werkzeuge zum Festwalzen der Radien und Einstiche von Kurbelwellen sind beispielsweise bekannt aus der EP 0 683 012 A1 sowie aus der EP 0 661 137 B1 und aus der EP 0 299 111 B1. Bei den bekannten Verfahren wird mit Hilfe der bekannten Maschinen mit Hilfe der im Festwalzwerkzeug drehbar gelagerten Festwalzrollen der Werkstoff der Kurbelwellen bis zu etwa 1 mm Tiefe plastifiziert. Dabei bauen sich tangential um den Einwalzradius der Festwalzrollen Druckeigenspannungen auf, die bei der Biegebelastung der Kurbelwelle im Betrieb das Ausbilden von Rissen an den kritischen Stellen des Übergangs von Lagerzapfen zur Wange der Kurbelwelle verringern und somit die Dauerfestigkeit einer Kurbelwelle erheblich erhöhen. Die Güte einer Festwalzung ist für die Lebensdauer einer Kurbelwelle von entscheidender Bedeutung. Mit höheren Drehmomenten und grösseren Motorleistungen, insbesondere mit der Verbreitung von Dieselmotoren, werden die Anforderungen an die Kurbelwellen immer höher. In Folge dessen ist die Industrie dazu übergegangen, das Festwalzen von Kurbelwellen immer kritischer und mit immer höherer Genauigkeit zu betreiben. Bekannt ist es bisher, das Festwalzen mit einer vorgegebenen Festwalzkraft durchzuführen. Das Einhalten der Festwalzkraft ist jedoch allein nicht dazu in der Lage, Streuungen der Festigkeit des Werkstoffs der Kurbelwelle oder durch die Vorbearbeitung der Kurbelwelle, insbesondere die spanende Bearbeitung und gegebenenfalls das Härten, in die Kurbelwelle eingebrachte Ungenauigkeiten auszugleichen. Fehler der Vorbearbeitung bei festzuwalzenden Einstichen oder Radien an einer Kurbelwelle werden durch die bekannten Verfahren, wo eine vorgegebene Festwalzkraft eingehalten wird, nicht aufgedeckt.

Weiterhin ist aus der DE 195 11 882 A1 ein Verfahren zum Verfestigen von Werkstückoberflächen bekannt geworden. Das bekannte Verfahren ist auch auf die Kurbelwellenbearbeitung anwendbar. Dabei wird die Werkstückoberfläche während des Verfestigungsvorgangs messtechnisch erfasst und aus den Messergebnissen werden Regelgrössen zur Einstellung/Veränderung von Werkzeugparametern abgeleitet. Insbesondere wird die Eindringtiefe des verformenden Werkzeugs in die Werkstückoberfläche erfasst. Eine mit einer entsprechenden Andrückkraft einwirkende Festwalzrolle dringt in den Werkstoff ein und erzeugt so abhängig vom Fliessverhalten des Werkstück-Werkstoffes Aufwürfe beiderseits der eindringenden Festwalzrolle. Die tatsächliche Eindringtiefe der Festwalzrolle ergibt sich dann aus der Differenz der Aufwürfe. Dabei kann die Oberflächenkontur messtechnisch an sich auf mannigfaltige Art und Weise erfasst werden beispielsweise mechanisch, pneumatisch, hydraulisch, akustisch, elektromagnetisch, elektrokapazitiv oder elektronisch mittels entsprechend wirkender Fühler.

Nachteilig an dem bekannten Verfahren ist das indirekte Erfassender Eindringtiefe über die Aufwürfe beiderseits der eindringenden Festwalzrolle. Solche Aufwürfe sind mitunter gar nicht vorhanden oder derart wenig ausgeprägt, dass sie messtechnisch kaum erfasst werden können. Das ist beispielsweise besonders der Fall bei den Aufwürfen an den Übergängen zu beiden Seiten von Einstichen an Kurbelwellen, die ja in jeweils unterschiedlichen Ebenen liegen. Dort reicht, so hat die Erfahrung gezeigt, die Genauigkeit, mit der die Aufwürfe gemessen werden können, nicht aus, um zuverlässige Aussagen über die Eindringtiefe der Festwalzrolle in die Kurbelwelle zu machen. Wesentlich günstiger ist es statt dessen den Weg der Festwalzrolle direkt zu verfolgen, sei es in radialer, sei es in axialer Bewegungsrichtung in Bezug auf die Kurbelwelle oder auch in beiden Bewegungsrichtungen zugleich.

Darüber hinaus kann es in der industriellen Praxis vorkommen, dass einzelne Festwalzrollen einer Maschine gegenüber den übrigen Festwalzrollen eine kürzere Standzeit haben und vorzeitig versagen. Mit den bisher bekannten Mitteln ist ein derartiges vorzeitiges Ausfallen des Festwalzwerkzeugs nur schwer oder überhaupt nicht zu entdecken. Die Industrie hat sich deshalb bisher damit beholfen, stichprobenartig die gewalzten Radien oder Einstiche von Kurbelwellen mit Hilfe von Messzangen zu kontrollieren, die von Hand angelegt werden.

Aus den vorstehend geschilderten Schwierigkeiten und Nachteilen ergibt sich die Aufgabe für die Erfindung, das Festwalzen der Radien und Einstiche von Kurbelwellen weiter zu verbessern, um insbesondere ein gleichmässiges Produktionsergebnis zu erzielen und eventuelle Fehler, die sich aus der vorausgehenden Bearbeitung des Werkstücks in den Prozess mit eingeschlichen haben, rechtzeitig zu entdecken und zu eliminieren. Dabei soll die Verbesserung ohne zusätzlichen Aufwand und auf wirtschaftliche Weise realisierbar sein. Insbesondere sollen bereits vorhandene Einrichtungen, wie Kurbelwellen-Festwalzmaschinen und Kurbelwellen Festwalzwerkzeuge sowie an sich bekannte Mess- und Regeleinrichtungen, ohne wesentliche Änderungen zur Durchführung des Festwalzens verwendet werden.

Zur Lösung der erfindungsgemässen Aufgabe wird eine Vorrichtung vorgeschlagen, mit der man die Eindringtiefe in radialer Richtung der Festwalzrollen eines Festwalzwerkzeugs fortlaufend misst und die Grösse der Festwalzkraft in Abhängigkeit von der gemessenen Eindringtiefe so regelt, dass im Verlauf der Festwalzoperation an den Einstichen oder Radien einer Lagerstelle nach dem Festwalzen eine plastische Verformung erhalten wird, die einer vorgegebenen Einwalztiefe entspricht.

Auf ähnliche Weise werden Fehler, die bei der Vorbearbeitung, sei es durch spanabhebende Bearbeitung, sei es durch Härten, in die Kurbelwelle eingebracht wurden, aufgedeckt. Hierzu wird ein Messwerkzeug verwendet, das identisch aufgebaut ist wie ein Festwalzwerkzeug. Unter einer geringen Anlegekraft werden vor dem eigentlichen Beginn der Festwalzoperation Messrollen in die Einstiche der Lagerstellen eingeführt. Die beim Eindringen erfolgende axiale Spreizung der Messrollen wird erfasst und als Messwert für die Güte der Vorbearbeitung ermittelt. Hierzu dienen Sensoren, die den axialen Abstand einzelner Messrollen zu den benachbarten Ölbunden der Kurbelwelle erfassen.

Das bekannte Verfahren, die Einstiche und Radien von Kurbelwellen mit einer vorgegebenen Einwalztiefe festzuwalzen wird nunmehr dahingehend verbessert, dass man in Abhängigkeit vom jeweiligen Zustand der festzuwalzenden Radien oder Einstiche der Kurbelwelle eine spezifische Einwalztiefe erzielt, und zum Erzielen dieser Einwalztiefe die Festwalzkraft entsprechend ändert.

Die Vorrichtung kann ein solches Verfahren mit einer einzelnen Festwalzrolle eines Festwalzwerkzeugs durchführen, es kann aber auch die resultierende Eindringtiefe beider Festwalzrollen, welche ein Festwalzwerkzeug üblicherweise aufweist, gemessen werden. Daneben kann die resultierende axiale Verlagerung der Messrollen eines Messwerkzeugs erfasst werden. Zum Messen der Eindringtiefe der Festwalzrollen oder der Verlagerung der Messrollen eines Messwerkzeugs in axialer Richtung eignen sich mehrere Einrichtungen, deren spezielle Auswahl jeweils im Bereich der Massnahmen des einschlägigen Fachmannes liegt.

Die mit Hilfe von Sensoren gemessenen Eindringtiefen der Festwalzrollen eines Festwalzwerkzeugs beziehungsweise Verlagerungen der Messrollen eines Messwerkzeugs werden einem Rechner zugeführt, in dem Rechner gespeichert, in Rechengrössen umgewandelt und danach wird die Festwalzkraft geregelt. Üblicherweise geht man dabei so vor, dass man die Kurbelwelle vor dem eigentlichen Festwalzen zunächst mit einer geringen und konstanten Anlegekraft walzt und nach dem Festwalzen unter der Festwalzkraft die Differenz der Messwerte bildet, die sich aus den Eindringtiefen unter der Anlegekraft und der Festwalzkraft ergibt und sodann anhand einer entsprechend gebildeten Rechengrösse die Eindringtiefe ermittelt. Eine solche Rechengrösse ist vorteilhaft dazu geeignet, Fehler, die bei der Vorbearbeitung der Kurbelwelle, sei es durch spanende Bearbeitung, sei es durch Härten oder durch Schäden an den Festwalzrollen selbst, auftreten zu ermitteln.

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1. Die erfindungsgemässe Vorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass in dem radialen Zwischenraum zwischen der Führungsrolle für die Festwalzrollen und der Lagerstelle der Kurbelwelle ein Sensor vorgesehen ist, welcher die Eindringtiefe der Festwalzrolle in die Einstiche und Radien der Kurbelwelle misst. Der Sensor ist mit einem Rechner verbunden, welcher die gemessenen Werte der Eindringtiefe speichert und in Rechenwerte umwandelt, wobei der Rechner wiederum mit einer Mehrzahl von Stellgliedern verbunden ist, von denen wenigstens eines die Umdrehung der Kurbelwelle steuert und wenigstens ein anderes, in Abhängigkeit von der Umdrehung der Kurbelwelle sowie der gebildeten Rechenwerte des Rechners, die Beaufschlagung des Druckmittelzylinders mit dem Druckmittel regelt, zum Erzeugen der Festwalzkraft.

Ausser an den ersten beiden äusseren Enden der beiden scherenartigen Gerätearme, welche jeweils die Teile eines Festwalzwerkzeugs tragen, können Sensoren auch in unterschiedlichen Messebenen entlang der Gerätearme angeordnet sein. Neben der Möglichkeit, die Eindringtiefe der Festwalzrollen in die Kurbelwelle in radialer Richtung zu ermitteln, besteht, unter der Voraussetzung, dass die beiden Messrollen eines wie ein Festwalzwerkzeug ausgestalteten Messwerkzeugs innerhalb des Messwalzwerkzeugs unter einem Winkel von annähernd 35° geneigt sind, die Möglichkeit, die beim Eindringen der Messrollen entstehende axiale Spreizung der Messrollen mit Hilfe von Sensoren zu ermitteln.

Als Sensoren eignen sich wiederum induktive Taster, Triangulationstaster mit optischer Funktion, digitale Wegmesstaster, Potenziometer oder Ultraschallsensoren. Die Auswahl der jeweils am besten geeigneten Sensoren trifft der einschlägige Fachmann. Dabei ist vorgesehen, dass auch Triangulationstaster, welche mit Laserstrahlen arbeiten, eingesetzt werden können. Sowohl digitale Wegmesstaster als auch kapazitive Potenziometer können als Einrichtungen ausgebildet sein, welche nach dem Wirbelstromverfahren messen. Bedeutsam ist, dass die jeweiligen Sensoren bei einem Messbereich von etwa 1 mm eine mindestens 10-fache Auflösung haben, wobei die Messgrösse der Einwalztiefe zwischen 0,1 und 0,9 mm liegt.

Nachfolgend wird die Erfindung an einigen Ausführungsbeispielen näher beschrieben. Es zeigen jeweils in stark vereinfachter, nicht massstäblicher und überwiegend schematischer Darstellung die

Fig. 1, ein Festwalzwerkzeug in der Vorderansicht,

Fig. 2, die Anordnung eines Festwalzwerkzeugs innerhalb eines einzelnen Festwalzgerätes,

Fig. 3, das Schema der Messrichtungen

Fig. 4, das Messen einer axialen Verlagerung von Messrollen eines Messwerkzeugs,

Fig. 5, die Messanordnung der Fig. 2 in der Seitenansicht,

Fig. 6, unterschiedliche Messebenen entlang eines Gerätearmes,

Fig. 7, das Schema einer Befestigung von Sensoren,

Fig. 8, eine einschwenkbare Messvorrichtung.

Fig. 9, eine Einrichtung zur Messung von unterschiedlichen Einwalztiefen

Fig. 10, ein Festwalzgerät mit einem Weggeber.

In den nachfolgenden Darstellungen sind jene Teile, welche die Kurbelwelle unmittelbar betreffen, jeweils durch eine Schraffur besonders kenntlich gemacht.

Steuerungen sind durch unterbrochene Linien dargestellt. Die Fig. 1 zeigt den Ablauf des Festwalzens einer Kurbelwelle 1. Die Kurbelwelle 1 hat eine Lagerstelle 2, beispielsweise für ein Haupt- oder Pleuellager. In Richtung der Längsachse der Kurbelwelle 1, beispielsweise dargestellt durch die zur Längsachse parallel verlaufende strichpunktierte Linie 3, wird die Lagerstelle 2 seitlich jeweils durch Einstiche 4 begrenzt. Wie in der Fig. 1 deutlich erkennbar, haben die beiden Einstiche 4 einen axialen Abstand voneinander, welcher der Breite der Lagerstelle 2 entspricht. Nach der gewählten Darstellung der Fig. 1 werden die Einstiche 4 mit einem Festwalzwerkzeug 5 bearbeitet. Das Festwalzwerkzeug 5 besteht aus einem Werkzeuggehäuse 6, in dem eine Führungsrolle 7 um die Achse 3 drehbar gelagert ist. In jeden der Einstiche 4 greift eine Festwalzrolle 8 ein, wobei die beiden Festwalzrollen 8 zur Senkrechten nach aussen hin unter einem Winkel von ungefähr 35° gespreizt sind und sich innerhalb des Werkzeuggehäuses 6 auf Führungsflächen 9 der Führungsrolle 7 abstützen.

Durch das Einwirken der Festwalzrollen 8 auf die Einstiche 4 entstehen innerhalb der Kurbelwelle 1 auf dem Grund der Einstiche 4 tangentiale Druckeigenspannungen, welche durch die Pfeile 10 dargestellt werden. Durch den Pfeil 11 wird der Grund der Einstiche 4 angedeutet; der Pfeil 12 weist auf den Einwalzradius hin, welcher bei Kurbelwellen für Pkw-Motoren Grössen zwischen 1,2 bis 1,9 mm haben kann.

In dem radialen Abstand zwischen dem äusseren Umfang 13 der Führungsrolle 7 und der Lagerstelle 2 der Kurbelwelle 1 ist im vorliegenden Beispiel ein Sensor 14 angeordnet. Der Sensor 14 ist an geeigneter Stelle mit dem Gehäuse 6 verbunden und misst den radialen Abstand zwischen dem äusseren Umfang 13 der Führungsrolle 7 und der Lagerstelle 2 der Kurbelwelle 1. Bei dem Sensor 14 handelt es sich beispielsweise um einen Wirbelstromsensor in Miniaturbauweise. Der Sensor 14 ist noch einmal in der Fig. 2 dargestellt. Hier ist er beispielsweise auf einem Gerätearm 15 eines die beiden Gerätearme 15 und 16 aufweisenden Festwalzgerätes 17 angeordnet.

Wie bereits erwähnt, weist eine einzelne Festwalzmaschine eine Mehrzahl von derartigen Festwalzgeräten 17 auf, entsprechend der Anzahl der zu bearbeitenden Lagerstellen 2. Nach Art einer Schere sind die beiden Gerätearme 15 und 16 an einem gemeinsamen Drehpunkt 18 gelenkig miteinander verbunden. Die jeweils ersten äusseren Enden 19 und 20 der beiden Gerätearme 15 und 16 tragen einander entsprechende Teile eines Festwalzwerkzeugs 5. So ist beispielsweise an dem ersten äusseren Ende 19 des Gerätearmes 15 das Werkzeuggehäuse 6 mit der Führungsrolle 7 befestigt und am gegenüberliegenden ersten äusseren Ende 20 des zweiten Gerätearmes 16 ein Gehäuse 21 mit den beiden Stützrollen 22. Dazwischen befindet sich die Kurbelwelle 1. Nach der Darstellung der Fig. 2 ist der Sensor 14 sowohl an dem Gerätearm 15 als auch an dem Werkzeuggehäuse 6 befestigt.

Zwischen den beiden zweiten äusseren Enden 23 und 24 der Gerätearme 15 und 16 befindet sich ein Druckmittelzylinder 25. Dieser Druckmittelzylinder 25 erzeugt die Festwalzkraft, welche zum Festwalzen der Einstiche 4 der Kurbelwelle 1 erforderlich ist. Das Signal des Sensors 14 wird beispielsweise auf einen Rechner 53 übertragen, dort gespeichert, in eine Rechengrösse umgewandelt und zu einem Regler 54 geleitet, der die Zufuhr des Druckmittels zum Druckmittelzylinder 25 regelt. Rechner 53 und Regler 54 sind Einrichtungen, die dem einschlägigen Fachmann geläufig sind.

Die Fig. 3 zeigt die Abstandsänderung 26 der Festwalzrollen 8 zur Lagerfläche 2 der Kurbelwelle 1 in radialer Richtung. Hierbei wird nur die Abstandsänderung 26 beider Festwalzrollen 8 gemeinsam erfasst, welche jede für sich während des Festwalzvorgangs eine Veränderung ihrer Lage in Richtung der beiden Pfeile 27 erfahren. Aus cer Fig. 3 ist erkennbar, dass die beiden Pfeile 27 jeweils in eine Komponente in vertikaler Richtung, entsprechend dem Pfeil 26, und in eine Komponente 28 in Richtung der Drehachse 3 zerlegt werden können.

Diese Art der Erfassung wird von der Fig. 4 veranschaulicht. Beim Eindringen in die Einstiche 4 der Kurbelwelle 1 erfahren nämlich die Messrollen 38 eines Messwerkzeugs 57 zugleich auch eine Spreizung in der axialen Richtung 28. Wie bei einem Festwalzwerkzeug 6 werden die beiden Messrollen 38 des Messwerkzeugs 57 seitlich in Käfigen 33 geführt (Fig. 5). Zur Ermittlung der axialen Verlagerung der Messrollen 38 des Messwerkzeugs 57 sind Sensoren 29 vorgesehen, die beispielsweise die Grösse eines Zwischenraumes 30 zwischen den Messrollen 38 und den Ölbunden 31 einer Kurbelwelle 1 ermitteln. Die axiale Position der Messrollen 38 vor der Festwalzoperation macht Fehler der Vorbearbeitung der Kurbelwelle 1, z. B. unterschiedlich tief eingestochene Einstiche 4 erkennbar. Die Verlagerung der Messrollen 38 beim Festwalzen macht unterschiedliche Einwalztiefen, z. B. in Folge von unterschiedlichen Härtungen im Bereich der Einstiche 4 erkennbar und dient somit der Prozessüberwachung. Eine der Fig. 4 entsprechende Anordnung bietet sich an, wo die Voraussetzungen zur Befestigung von Sensoren 29 am Werkzeuggehäuse 40 eines Messwerkzeugs 57 besonders günstig sind. Zusätzlich kann auch ein Kraftsensor 32 die Messeinrichtung 57 vervollständigen, der gegebenenfalls auch noch mit einem Wegsensor (nicht gezeigt) zusammen wirkt, über den der von dem Einstich 4 während einer Umdrehung der Kurbelwelle 1 zurückgelegte Weg 34 erfasst wird. Der Kraftsensor 32 ist beispielsweise über eine Steuerleitung 55 mit der Speiseleitung 56 verbunden, über welche das Druckmittel dem Druckmittelzylinder 25 zugeführt wird. Über diese, dem einschlägigen Fachmann ebenfalls geläufige Möglichkeit der Erfassung des Arbeitsdruckes, wird die jeweilige Höhe der Festwalzkraft ermittelt und überwacht.

Die Fig. 6 zeigt einen Sensor 35, ähnlich dem Sensor 14, der die radiale Änderung des Abstandes zwischen den beiden ersten äusseren Enden 19 und 21 zweier Gerätearme 15 und 16 erfasst. Neben der Anordnung an den äusseren Enden 19 und 20 können dem Sensor 35 vergleichbare Sensoren auch in den Messebenen 36 angebracht sein. Auch hier ist die geeignete Auswahl der Messebenen 36 dem einschlägigen Fachmann überlassen. Für die jeweilige Anordnung ist lediglich bedeutsam, dass mindestens die 10-fache Auflösung der gesuchten Messgrösse erfolgt.

Eine der Fig. 6 weitgehend entsprechende, vergrösserte Darstellung ist in der Fig. 10 wiedergegeben. Hier ist zwischen dem äusseren Ende 20 und dem Drehpunkt 18 auf der Innenseite des Gerätearmes 15 ein Halter 58 angebracht. Aus dem Halter 58 springt ein Messtaster 59, beispielsweise ein induktiver Wegaufnehmer, in Richtung auf den Gerätearm 16 hervor. Der Messtaster 59 kann den Abstand zwischen den beiden Gerätearmen 15 und 16 mit grosser Genauigkeit erfassen und ist somit geeignet, die Tiefe des Eindringens der Festwalzrolle 8 in die Kurbelwelle 1 lückenlos zu erfassen. Das Meßsignal läuft über eine Leitung 60 zu dem Rechner 53, der den Regler 54 befehligt, welcher seinerseits über die Speiseleitungen 56 den Druckmittelzylinder 25 beaufschlagt. Der Messtaster 59 erfasst die Eindringtiefe der Festwalzrolle 8 mit einer Genauigkeit im Messbereich von ± 0,01 mm.

Die Fig. 7 zeigt die schematische Befestigung 37 eines Sensors 14 an einem Werkzeuggehäuse 40. Anstelle der Festwalzrollen 8 sind in der Darstellung der Fig. 7 Messrollen 38 vorgesehen, welche in ihrer Grösse und Anordnung mit den Festwalzrollen 8 der Fig. 1 vergleichbar sind. Auch die Messrollen 38 werden von einer Führungsrolle 39 innerhalb eines Werkzeuggehäuses 40 abgestützt. In der Fig. 7 ist eine einschwenkbare Messvorrichtung 41 dargestellt. Eine weitere Darstellung einer derartigen einschwenkbaren Messeinrichtung 41 zeigt auch die Fig. 8. Das Einschwenken der Messeinrichtung 41 wird beispielsweise über einen kleinen Druckmittelzylinder 42 bewirkt. Bei den beiden Einrichtungen 41, die in den Fig. 7 und 8 dargestellt sind, handelt es sich um reine Messvorrichtungen. Diese werden in die jeweilige Lagerstelle 2 einer Kurbelwelle 1 hineingeschwenkt, sobald die Festwalzwerkzeuge 6 bis 8 ausser Eingriff gebracht wurden und dienen dann zur Kontrolle des Festwalzprozesses. Bei entsprechender Gestaltung und Befestigung des Gerätes 42 z. B. am Gerätearm 15 kann auch während des Festwalzens die Eindringtiefe 26 der Festwalzrollen 8 gemessen werden und es kann, ebenso wie bei dem im Festwalzwerkzeug 6 integrierten Sensor 14 die Festwalzkraft, erzeugt über den Druckmittelzylinder 25, geregelt werden.

Eine wiederum andersartige Messeinrichtung zeigt die Fig. 9. Hier besteht die Messvorrichtung aus zwei axial in der Hälfte getrennten Führungsrollen 43 und 44. Diese beiden Halbrollen 43 und 44 sind jeweils in einem Gehäuse 45 drehbar gelagert. Auf ihnen stützen sich Messrollen 46 und 47 ab, die jeweils in Einstiche 48 und 49 einer Kurbelwelle 1 eingreifen. Wie in der Fig. 9 erkennbar, sind die Einstiche 48 und 49 unterschiedlich tief, entsprechend unterschiedlichen Einwalztiefen. Sensoren 50 sind wiederum über Befestigungen 51 ähnlich den Befestigungen 37 der Fig. 7 mit dem Gehäuse 45 verbunden. Auch die Einrichtung nach der Fig. 9 ist einschwenkbar ausgestaltet und dient zur gleichzeitigen Messung von unterschiedlichen Einwalztiefen 48 und 49. Dabei ist vorgesehen, dass sich die beiden Hälften 43 und 44 einer Führungsrolle 52 in radialer Richtung in Bezug auf die Kurbelwelle 1 bewegen können. Mit jeder der den Führungsrollen 43 und 44 zugeordneten Drehachsen ist ein Sensor 50, zum Beispiel ein Wirbelstromaufnehmer, verbunden, der die Verlagerung des Systems relativ zur Lagerstelle 2 ermittelt.

Bezugszeichenliste

1

Kurbelwelle

2

Lagerstelle

3

axiale Richtung, Achse der Kurbelwelle

4

Einstich

5

Festwalzwerkzeug

6

Werkzeuggehäuse

7

Führungsrolle

8

Festwalzrolle

9

Führungsfläche

10

tangentiale Druckeigenspannungen

11

Grund des Einstichs

12

Einwalzradius

13

äusserer Umfang

14

Sensor

15

Gerätearm

16

Gerätearm

17

Festwalzgerät

18

Drehpunkt

19

erstes äusseres Ende

20

erstes äusseres Ende

21

Gehäuse

22

Stützrolle

23

zweites äusseres Ende

24

zweites äusseres Ende

25

Druckmittelzylinder

26

Abstandsänderung

27

Lageänderung

28

axiale Richtung

29

Sensor

30

Zwischenraum

31

Ölbund

32

Kraftsensor

33

Käfig

34

Weg

35

Sensor

36

Messebene

37

Befestigung

38

Messrollen

39

Führungsrolle

40

Werkzeuggehäuse

41

schwenkbare Messeinrichtung

42

Druckmittelzylinder

43

Führungsrolle

44

Führungsrolle

45

Gehäuse

46

Messrolle

47

Messrolle

48

Einwalztiefe

49

Einwalztiefe

50

Sensor

51

Befestigung

52

Führungsrolle

53

Rechner

54

Regler

55

Steuerleitung

56

Speiseleitung

57

Messwerkzeug

58

Halter

59

Messtaster

60

Messleitung

Claims

1. Vorrichtung zum Festwalzen von Einstichen und Radien, die die Lagerstellen von Kurbelwellen in axialer Richtung jeweils zu beiden Seiten begrenzen mit wenigstens einem Festwalzwerkzeug einer eine Mehrzahl von Festwalzwerkzeugen aufweisenden Festwalzmaschine für die Einstiche und Radien beiderseits der Lagerstellen von Kurbelwellen, wobei das Festwalzwerkzeug an einander gegenüberliegenden ersten äusseren Enden von zwei ungefähr in ihrer Längsmitte gelenkig miteinander verbundenen scherenartigen Gerätearmen vorgesehen ist und ein Werkzeuggehäuse aufweist, in welchem eine Führungsrolle und wenigstens eine Festwalzrolle drehbar gelagert sind und die Führungsrolle zur Lagerstelle der Kurbelwelle einen radialen Abstand hat sowie zwischen den beiden zweiten äusseren Enden der Gerätearme ein Druckmittelzylinder zum Erzeugen der Festwalzkraft vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass
in dem radialen Zwischenraum zwischen der Führungsrolle (7, 43, 44, 52) und der Lagerstelle (2) ein Sensor (14, 29) zur Ermittlung der Eindringtiefe der Festwalzrolle (8) in die Einstiche (4, 48, 49) und Radien der Kurbelwelle (1) bzw. zwischen einem Werkzeuggehäuse (40) und einer Messrolle (38) ein Sensor (29) zur Ermittlung der Verlagerung (28) der Messrolle (38) in axialer Richtung der Kurbelwelle (1) vorgesehen ist,
jeder der Sensoren (14, 29) mit einem Rechner (53) verbunden ist, der die gemessenen Werte speichert und in Rechenwerte umwandelt und der Rechner (53) mit
einer Mehrzahl von Stellgliedern (25, 54, 56) verbunden ist, von denen wenigstens
eines die Umdrehung der Kurbelwelle (1) steuert und wenigstens
ein anderes (54) in Abhängigkeit von der Umdrehung der Kurbelwelle (1) sowie der gebildeten Rechenwerte des Rechners (53)
die Beaufschlagung des Druckmittelzylinders (25) zum Erzeugen der Festwalzkraft regelt.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei das Festwalzwerkzeug (5) an einander gegenüberliegenden ersten äusseren Enden (19, 20) von zwei ungefähr in ihrer Längsmitte gelenkig miteinander verbundenen scherenartigen Gerätearmen (15, 16) und zwischen den beiden zweiten äusseren Enden (23, 24) der Gerätearme (15, 16) ein Druckmittelzylinder (25) zum Erzeugen der Festwalzkraft vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass
zwischen den beiden ersten äusseren Enden (19, 20) der Gerätearme (15, 16) wenigstens ein Sensor (14, 35, 50, 58, 59) zur Ermittlung der Eindringtiefe der Festwalzrolle(-n) (8) in die Einstiche (4, 48, 49) und Radien der Kurbelwelle (1) vorgesehen ist,
der Sensor (14, 35, 50, 58, 59) mit einem Rechner (53) verbunden ist, der die gemessenen Werte speichert und in Rechenwerte umwandelt und der Rechner (53) mit
einer Mehrzahl von Stellgliedern (25, 54, 56) verbunden ist, von denen wenigstens
eines die Umdrehung der Kurbelwelle (1) steuert und wenigstens
ein anderes (54) in Abhängigkeit von der Umdrehung der Kurbelwelle (1) sowie der gebildeten Rechenwerte des Rechners (53)
die Beaufschlagung des Druckmittelzylinders (25) mit einem Druckmittel zum Erzeugen der Festwalzkraft regelt.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor (14, 35, 50, 58, 59) in unterschiedlichen Messebenen (36) entlang der Gerätearme (15, 16) vorgesehen ist.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor (14, 35, 50, 58, 59)
ein induktiver Taster,
ein Triangulationstaster mit optischer Funktion,
ein digitaler Wegmesstaster,
ein Potenziometer oder
ein Ultraschallsensor ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Triangulationstaster in Laserausführung ausgebildet ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der digitale Wegmesstaster oder das Potenziometer als kapazitive, nach dem Wirbelstromverfahren arbeitende Einrichtungen ausgebildet sind.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die jeweiligen Sensoren (14, 35, 50, 58, 59) bei einem Messbereich von etwa 1 mm eine mindestens 10- fache Auflösung haben, wobei die Messgrösse der Einwalztiefe zwischen 0,1 und 0,9 mm liegt.