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Die
Erfindung betrifft ein Festwalzgerät einer Festwalzmaschine für Kurbelwellen
mit zwei einander gegenüberliegenden
Armen, von denen der eine Arm einen Festwalzrollenkopf und der andere
Arm einen Stützrollenkopf
trägt,
wobei der Stützrollenkopf mit
zwei achsparallel angeordneten Stützrollen und der Festwalzrollenkopf
mit wenigstens einer Festwalzrolle versehen ist, deren Drehachse
mit der Drehachse der Kurbelwelle in einer Ebene liegt und mit ihr
einen Winkel einschließt,
mit einer Antriebseinrichtung, die die Schließ- und Öffnungsbewegung des Festwalzgeräts sowie
die Festwalzkraft erzeugt.
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Ein
Festwalzgerät
der genannten Art ist beispielsweise bekannt aus der
DE 299 10 214 U1 und der
DE 202 00 926 U1 .
In beiden Fällen
handelt es sich um Festwalzgeräte,
welche Einrichtungen aufweisen, die beim Schließen der Festwalzgeräte eine Kollision
der Werkzeuge mit den Ölbunden
der Lagerzapfen der Kurbelwelle vermeiden sollen. Üblicherweise
sind in einem Festwalzrollenkopf zwei Festwalzrollen paarförmig in
einem gegenseitigen Abstand zueinander angeordnet, welche unter
der Wirkung der Festwalzkraft in die Radien oder Einstiche zwischen
den Lagerzapfen und den Wangen der Kurbelwelle eindringen, während sich
die Kurbelwelle um ihre Drehachse dreht. Die Drehachsen der beiden
Festwalzrollen verlaufen jeweils in einer Ebene zur Drehachse der
Kurbelwelle oder haben einen geringen Versatz gegenüber der
Drehachse der Kurbelwelle.
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In
Bezug auf den Festwalzrollenkopf sind die Festwalzrollen nach außen geneigt
und schließen
in dieser Anordnung mit der Drehachse der Kurbelwelle einen spitzen
Winkel ein.
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Die
beiden Festwalzrollen stützen
sich innerhalb des Festwalzrollenkopfes auf einer Führungsrolle
ab, die im Festwalzrollenkopf so gelagert ist, dass sie keine Kräfte in Längsrichtung
der Kurbelwelle übernehmen
kann.
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Stützrollenköpfe können Kräfte in axialer Richtung
entwickeln, wenn beispielsweise die Achse einer der beiden Stützrollen
eines Stützrollenkopfes nicht
streng parallel zur Drehachse der Kurbelwelle ist. Daneben kann
es sich um Ausrichtfehler des Festwalzgeräts, Schlag der Kurbelwelle,
konische Lagerflächen
des jeweiligen Haupt- oder Pleuellagers handeln, welche Kräfte in axialer
Richtung, d.h. in Richtung der Drehachse der Kurbelwelle hervorrufen,
die im Hinblick auf ein sauberes Arbeitsergebnis unerwünscht sind
und deren Größe von der
Höhe der Festwalzkraft
und den jeweils vorherrschenden Reibungsverhältnissen abhängt.
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Daraus
ergibt sich die Aufgabe für
die Erfindung, eine Führungseinrichtung
der eingangs genannten Art zu schaffen, die dazu geeignet ist, vom Festwalzwerkzeug
ausgehende oder am Festwalzwerkzeug entstehende Kräfte in axialer
Richtung aufzufangen und auf diese Weise das Bearbeitungsergebnis
des Festwalzens an der Kurbelwelle zu verbessern.
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Erfindungsgemäß wird diese
Aufgabe dadurch gelöst,
dass bei einer Ausgestaltung des Festwalzgeräts in Scherenbauweise am Festwalzrollenkopf
eine Axialführungsrolle
vorgesehen wird, die zum Festwalzrollenkopf mittig angeordnet ist, deren Drehachse
auf der Drehachse der Kurbelwelle senkrecht steht und die einen
Durchmesser hat, der geringfügig
kleiner ist als der gegenseitige Abstand der Ölbunde eines Haupt- oder Hublagerzapfens
der Kurbelwelle.
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Die
voranstehend genannte Aufgabe wird erfindungsgemäß auch dadurch gelöst, dass
bei einer Ausgestaltung des Festwalzgeräts in Kompaktbauweise, wonach
die beiden Arme über
ein Joch miteinander verbunden sind, am Joch eine Axialführungsrolle
vorgesehen ist, die mittig zum Festwalzrollenkopf angeordnet ist,
deren Drehachse auf der Drehachse der Kurbelwelle senkrecht steht
und die einen Durchmesser hat, der geringfügig kleiner ist als der gegenseitige
Abstand der Ölbunde
eines Haupt- oder Hublagerzapfens
der Kurbelwelle.
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Da
die vorherrschenden Platzverhältnisse zumeist
eine senkrechte Anordnung der Axialführungsrolle in Bezug auf die
Drehachse der Kurbelwelle nicht zulassen, ist nach einer weiteren
vorteilhaften Ausgestaltung vorgesehen, dass die Drehachse der Axialführungsrolle
mit einer Ebene, welche die Drehachse der Kurbelwelle enthält und zur
gemeinsamen Ebene der Drehachsen der beiden Stützrollen einen Abstand hat
und parallel ist, einen spitzen Winkel einschließt. Bei beiden Ausführungsformen
wird demnach auf dem Festwalzrollenkopf beziehungsweise auf dem
Joch eine Axialführungsrolle
fest angeordnet, welche eine axiale Bewegung des Festwalzgeräts in der
Längsrichtung
der Drehachse der Kurbelwelle begrenzt und Kräfte, die in der selben Richtung wirken,
in den Ölbund
der Kurbelwelle einleitet. Die Anordnung der Axialführungsrolle
unter einem spitzen Winkel beeinflusst den Freiraum innerhalb der Festwalzmaschine
nicht, der zum axialen Verschieben der Kurbelwelle gegebenenfalls
erforderlich ist. Die Anordnung lässt vielmehr nach oben hin
einen Raum frei, der ausreichend groß ist um als Zugangsraum für einen
Messtaster zu dienen, welcher in bekannter Weise den Rundlauf der
Kurbelwelle vor und nach dem Festwalzen misst.
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Anstelle
einer einzelnen Axialführungsrolle ist
auch ein Paar von Axialführungsrollen
vorgesehen, deren Drehachsen zueinander parallel verlaufen und einen
Abstand haben. Aber auch die Möglichkeit ist
vorgesehen, dass die Drehachsen eines Paares von Axialführungsrollen
einen Versatz haben, betrachtet man sie aus einem Winkel senkrecht
zur Drehachse der Kurbelwelle. Anstelle von Axialführungsrollen
können
aber, wie das an sich bekannt ist, Gleitkörper vorgesehen sein.
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Nachfolgend
wird die Erfindung an zwei Ausführungsbeispielen
näher beschrieben.
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Es
zeigen die
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1 einen
Schnitt durch eine Festwalzmaschine mit einer Teilansicht einer
Kurbelwellentransportvorrichtung, wobei ein Festwalzgerät seine
Vorschließstellung
gegenüber
einer eingebrachten Kurbelwelle einnimmt,
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2 einen
Schnitt durch die Festwalzmaschine und einen Schnitt durch einen
Hauptlagerzapfen der Kurbelwelle, wobei das Festwalzgerät in seiner
Schließstellung
ist.
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3 einen
Schnitt entsprechend der Linie IV-IV der 4,
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4 die
Axialführungsrolle
an einem Festwalzgerät,
welches in Scherenbauweise ausgestaltet ist,
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5 den
Querschnitt durch einen Festwalzrollenkopf,
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6 das
Kräfteparallelogramm
von ausgeglichenen Axialkräften,
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7 das
Kräfteparallelogramm
von nicht ausgeglichenen Axialkräften
und
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8 eine
zweite Ausführungsform
eines Festwalzgeräts.
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Eine
Festwalzmaschine 1 ist mit einer Antriebsvorrichtung (nicht
gezeigt) ausgeführt,
die zur Aufnahme einer mit einer Kurbelwellentransportvorrichtung 2 eingebrachten
Kurbelwelle 3 dient.
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Die
Antriebsvorrichtung erzeugt die Drehbewegung der Kurbelwelle 3 um
ihre Drehachse 4 während
des Festwalzens der Haupt- 6 und Hublagerzapfen 5.
Die Drehachse 4 liegt somit in der Drehachse der Antriebsvorrichtung.
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Das
vorliegende Ausführungsbeispiel
ist auf das Festwalzen eines Hublagerzapfens 5 der Kurbelwelle 3 abgestellt,
da dies zur Erläuterung
des Erfindungsgegenstandes ausreicht. Dem Hublagerzapfen 5 ist
ein Festwalzgerät 8 zugeordnet,
das in Scherenbauweise mit zwei Armen 9, 10, einem
Scherendrehpunkt 11, einer Antriebseinrichtung 12, einem
Festwalzrollenkopf 13 und einem Stützrollenkopf 14 versehen
ist. Die Antriebseinrichtung 12 hat einen Verstellzylinder 15 und
ein Kraftgerät 16.
Der Verstellzylinder 15 erzeugt die Schließ- und Öffnungsbewegung
des Festwalzgeräts 8,
das Kraftgerät 16 die Festwalzkraft 39.
Das Festwalzgerät 8 ist über einen Anlenkpunkt 17 an
einen um eine Achse 18 schwenkbaren Winkelhebel 19 angelenkt.
Der Winkelhebel 19 kann geschwenkt werden mit Hilfe einer
Kolbenzylindereinheit 20.
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Die
Festwalzmaschine 1 ist so ausgelegt, dass beim Schließen des
Festwalzgeräts 8 zunächst die
beiden achsparallel angeordneten Stützrollen 21, 22 des
Stützrollenkopfes 14 und
danach die beiden Festwalzrollen 23, 24 des Festwalzrollenkopfes 13 an
dem Hublagerzapfen 5 zur Anlage kommen.
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Hierbei
führt der
Stützrollenkopf 14 eine Schwenkbewegung 35 um
den Anlenkpunkt 17 und der Festwalzrollenkopf 13 eine
Schwenkbewegung 36 um der Scherendrehpunkt 11 aus.
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Bei
den Schwenkbewegungen 35 bzw. 36 des Stützrollen- 14 und
des Festwalzrollenkopfes 13 im schließenden Sinne wird eine Kollision
mit einem der beiden Ölbunde 25, 26 des
Hublagerzapfens 5 dadurch vermieden, dass der Festwalzrollenkopf 13 eine
quer und mittig zu den Stützrollen 21, 22 angeordnete
Axialführungsrolle 27 aufweist,
deren Durchmesser 28 größer als
die Breite 29 des Festwalzrollenkopfes 13 und
geringfügig
kleiner als der gegenseitige Abstand 29a der Ölbunde 25, 26 des
Hublagerzapfens 5 ist.
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Die
Axialführungsrolle 27 ist
außen
zylindrisch. In der Schließstellung
des Festwalzgeräts 8 (2)
sind für
die beiden Freiräume 30, 31 zwischen
den Ölbunden 25, 26 und
der Axialführungsrolle 27 einzeln
ca. 0,25 mm Spiel vorgesehen.
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Die
Drehachsen 32 und 33 der beiden Stützrollen 21 und 22 liegen
in einer gemeinsamen Ebene 34, die zu einer Ebene 38,
welche die Drehachse 4 der Kurbelwelle 3 enthält, einen
Abstand s hat. Die Drehachse 7 der Axialführungsrolle 27 schließt mit der
Ebene 38, welche die Drehachse 4 der Kurbelwelle 3 enthält und zur
gemeinsamen Ebene 34 der Drehachsen 32 und 33 der
beiden Stützrollen 21 und 22 einen
Abstand s hat und parallel ist, einen spitzen Winkel 37 ein.
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Das
in der 4 dargestellte Festwalzgerät entspricht dem Festwalzgerät, wie es
in den 1 und 2 abgebildet ist.
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Beim
Schnitt durch einen Festwalzrollenkopf, wie er in der 5 dargestellt
ist, erkennt man zunächst
die Festwalzkraft 39, die vom Gehäuse 40 über die
darin drehbar gelagerte Führungsrolle 41 und
die Festwalzrollen 23 und 24 auf die Kurbelwelle 3 ausgeübt wird.
Ein entsprechendes Kräfteparallelogramm
ist in der 6 dargestellt, wo die Festwalzkraft 39 in
die beiden gleichgroßen
Komponenten 39' und 39'' aufgeteilt ist.
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Falls
eine axiale Störkraft 42 auf
das Gehäuse 40 des
Festwalzrollenkopfes 13 ausgeübt wird, erhält man ein
Kräfteparallelogramm
entsprechend der 7. Dort wird die Festwalzkraft 39 in
die beiden Komponenten 39''' und 39'''' zerlegt. Die beiden Komponenten 39''' und 39'''' sind offensichtlich
unterschiedlich groß.
Rückübertragen
auf den Schnitt der 5 bedeutet das, dass von der
linken Festwalzrolle 24 eine größere Kraft 39''' auf
die Kurbelwelle 3 ausgeübt
wird als von der rechten Festwalzrolle 23 mit der Komponente 39''''. Dementsprechend
unterschiedlich fällt
das Ergebnis des Festwalzens aus.
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In
der 8 ist eine weitere mögliche Ausführungsform eines Festwalzgerätes dargestellt.
Anstelle von Scherenarmen wie sie der Ausführungsform der 1 bis 4 zu
Grunde liegen, hat man ein Festwalzgerät 49 in Kompaktbauweise
vorliegen. Danach sind die beiden Arme 43 und 44 über ein Joch 45 miteinander
verbunden. Ein Hebelwerk 46 mit zwei Gelenken 47 und 48 sowie
einem entsprechenden Antrieb (nicht gezeigt) besorgen das Einschwenken
des Festwalzgeräts 49 in
die Arbeitsstellung. Während
der Festwalzrollenkopf 13 in bekannter Weise mit dem Arm 43 verbunden
ist, wird der Stützrollenkopf 50 von
einem Antrieb 51 in Bezug auf die Kurbelwelle 3 in
eine Öffnungs-
und Schließstellung
gebracht. Aus dem Joch 45 springt in Richtung auf die Drehachse 4 der
Kurbelwelle 3 eine Axialführungsrolle 52 hervor.
Die Axialführungsrolle 52 ist
in einem Sockel 53 am Joch 45 drehbar gelagert.
Die Lagerung der Axialführungsrolle 52 im
Sockel 53 kann entweder starr ausgebildet sein, wie das
in der 8 gezeigt ist, sie kann aber auch einen eigenen Antrieb
(nicht gezeigt) aufweisen, der ähnlich
dem Antrieb 51 die Axialführungsrolle 52 in
einen Schließ- und Öffnungsstellung
zu überführen geeignet
ist.
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Anstelle
von einzelnen Axialführungsrolle
27 bzw.
52 können Gleitkörper vorgesehen
sein, die, ohne selbst drehbar zu sein, in den Zwischenraum zwischen
den beiden Ölbunden
25 und
26 eingerührt werden
können.
Anstelle einzelner Axialführungsrollen
27 bzw.
52 können Paare
von Axialführungsrollen vorgesehen
sein, deren Durchmesser
28 wesentlich kleiner ist als es
in der
3 gezeigt ist, deren äußere Umfänge allerdings den gegenseitigen
Abstand
29a der Ölbunde
25 und
26 überbrücken. Auch
hier gilt wieder, dass anstelle von zwei einzelnen Axialführungsrollen
27 bzw.
52 Gleitkörper (nicht
gezeigt) vorgesehen sind, wie sie an sich aus der
DE 202 00 926 U1 bekannt
sind.
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Der
Vorteil des Anordnens einer Axialführungsrolle 27, 52 am
Festwalzrollenkopf 13 bzw. am Joch 95 eines Festwalzgeräts 8, 49,
hat gegenüber der
bekannten Anordnung einer Axialführungsrolle am
Stützrollenkopf 14 den
Vorteil, dass die Axialführung
des Festwalzgeräts 8, 49 gegenüber der
Kurbelwelle 3 unmittelbar erfolgen kann, so dass eventuell mangelnde
Steifigkeiten im Arm 9, 43, welcher den Festwalzrollenkopf 13 trägt, sowie
in dem Scherendrehpunkt 11 zwischen den beiden Armen 9, 10 sich auf
das Festwalzergebnis nicht mit auswirken können.
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- 1
- Festwalzmaschine
- 2
- Kurbelwellentransportvorrichtung
- 3
- Kurbelwelle
- 4
- Drehachse
der Kurbelwelle
- 5
- Hublagerzapfen
- 6
- Hauptlagerzapfen
- 7
- Drehachse
der Axialführungsrolle
- 8
- Festwalzgerät
- 9
- Scherenarm
- 10
- Scherenarm
- 11
- Scherendrehpunkt
- 12
- Antriebseinrichtung
- 13
- Festwalzrollenkopf
- 14
- Stützrollenkopf
- 15
- Verstellzylinder
- 16
- Kraftgerät
- 17
- Anlenkpunkt
- 18
- Achse
- 19
- Winkelhebel
- 20
- Kolbenzylindereinheit
- 21
- Stützrolle
- 22
- Stützrolle
- 23
- Festwalzrolle
- 24
- Festwalzrolle
- 25
- Ölbund
- 26
- Ölbund
- 27
- Axialführungsrolle
- 28
- Durchmesser
der Axialführungsrolle
- 29
- Breite
des Festwalzrollenkopfes
- 29a
- gegenseitiger
Abstand der Ölbunde
- 30
- Freiraum
- 31
- Freiraum
- 32
- Drehachse
der Stützrolle 21
- 33
- Drehachse
der Stützrolle 22
- 34
- Ebene
der Drehachsen 32 und 33
- 35
- Schwenkbewegung
- 36
- Schwenkbewegung
- 37
- spitzer
Winkel
- 38
- Ebene
- 39
- Festwalzkraft
- 39'
- Komponente
der Festwalzkraft
- 39''
- Komponente
der Festwalzkraft
- 39'''
- Komponente
der Festwalzkraft
- 39''''
- Komponente
der Festwalzkraft
- 40
- Gehäuse
- 41
- Führungsrolle
- 42
- axiale
Störkraft
- 43
- Arm
- 44
- Arm
- s
- Abstand
- 45
- Joch
- 46
- Hebelwerk
- 47
- Gelenk
- 48
- Gelenk
- 49
- Festwalzgerät
- 50
- Stützrollenkopf
- 51
- Antrieb
- 52
- Axialführungsrolle
- 53
- Sockel