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Technisches Gebiet
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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Ausbildung einer Anrissstelle in einer Pleuelstange, beispielsweise für ein Kraftfahrzeug.
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Stand der Technik
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Verfahren zur Ausbildung einer aus vertieften Stellen in Form von Nuten bestehenden oder sich in geringen Abständen linear fortsetzenden Anrissstelle an einander in einer Dickenrichtung gegenüberliegenden Stellen auf einer Innenumfangsfläche eines Pleuelfußes, beispielsweise einer Pleuelstange eines Kraftfahrzeugs, sind aus dem Stand der Technik bekannt (siehe zum Beispiel Patentliteratur 1 und Patentliteratur 2).
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Wenn eine derartige Anrissstelle ausgebildet werden soll, wird in Patentliteratur 1 und Patentliteratur 2 eine Laservorrichtung verwendet. Um mit der Laservorrichtung eine präzise Anrissstelle auszubilden, muss eine Vorrichtung zu beträchtlichen Kosten von mehreren zehn Millionen Yen (mehreren hunderttausend Euro) eingeführt und montiert werden. Anstelle dieser Laservorrichtung wird daher eine spezielle Räummaschine zur Ausbildung einer Anrissstelle verwendet, wobei die Anrissstelle in einigen Fällen eine V-förmige Nut aufweist (siehe zum Beispiel Patentliteratur 3).
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Zitierte Druckschriften
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Patentliteratur
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Kurzbeschreibung der Erfindung
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Aufgabe der Erfindung
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Da bei den vorstehend beschriebenen Verfahren zur Ausbildung eines Nutabschnitts zum Bruchtrennen einer Pleuelstange nach Patentliteratur 1 und Patentliteratur 2 die Ausbildung eines sogenannte Nutabschnitts zum Bruchtrennen durch Beaufschlagung der Innenumfangsfläche des Pleuelfußes der Pleuelstange mit einem fein gepulsten Laserstrahl erfolgt, überträgt sich ein Einfluss von an einer (bestimmten) Bestrahlungsposition des Laserstrahls erzeugter Hitze übermäßig auf eine dem Nutabschnitt benachbarte Stelle, und es steht zu befürchten, dass auch an einem dem Nutabschnitt benachbarten Abschnitt durch diese zusätzliche Hitze eine unnötig starke Aufschmelzung erzeugt wird.
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Obwohl der Nutabschnitt, der eine vorbestimmte Breite aufweist, durch ein derartiges Phänomen sauber ausgebildet worden sein sollte, besteht darüber hinaus die Sorge, dass der Nutabschnitt mit einer ungleichmäßigen Nutbreite ausgebildet wird.
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Wird eine solche Nut mit einer unerwünschten Form als Pleuelstangenanrissstelle ausgebildet, kann somit bei Ausübung einer Zugspannung auf beide Enden der Pleuelstange in einigen Fällen keine saubere Pleuelstangenbruchfläche erreicht werden.
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Des Weiteren wird im Allgemeinen eine YAG-Laservorrichtung als die in Patentliteratur 1 bzw. Patentliteratur 2 beschriebene Laservorrichtung verwendet. Wird die Pleuelstangenanrissstelle mittels der YAG-Laservorrichtung ausgebildet, heißt das nicht nur, dass die Vorrichtung wie oben beschrieben teuer ausfällt, sondern auch, dass eine den Laserstrahl anregende Blitzlampe üblicherweise regelmäßig ausgetauscht werden muss, was zu hohen laufenden Kosten führt. Darüber hinaus kann ein Defekt der YAG-Laservorrichtung nicht durch gewöhnliches Wartungs- und Instandhaltungspersonal behoben werden, weshalb zu befürchten steht, dass eine Linie bei einem Defekt des Lasers für längere Zeit stillsteht. Ein solcher langandauernder Linienstillstand führt zu Linienstillständen im nachfolgenden Prozess und letztlich zum Stillstand der gesamten Fertigungslinie, womit ein Produktionsplan drastisch scheitern würde.
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Soll die Pleuelstangenanrissstelle mit der V-förmigen Nut andererseits mittels einer Räummaschine ausgebildet werden, treten die folgenden Probleme auf: Wenn die Pleuelstangenanrissstelle eine Nutform bildet, ist die Breite einer Nutöffnung im Gegensatz zu einer Keilnut mit einer üblicherweise großen Nutbreite insbesondere klein und tief, wobei ein Nutquerschnitt die Form einer extrem engen und speziellen V-förmigen Nut aufweist.
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Wenn die Pleuelstangenanrissstelle durch ein Räummesser ausgebildet werden soll, besteht aufgrund der Tatsache, dass ein Nutbodenabschnitt R der V-förmigen Nut größer wird, wenn das Räummesser im Langzeiteinsatz verschleißt, die Sorge, dass keine gleichmäßige Bruchfläche erzielt werden kann, wenn der Pleuelfuß der Pleuelstange durch eine Spreizbackenvorrichtung aufgeweitet wird. Wenn die V-förmige Nut mittels des verschlissenen Räummessers bearbeitet wird, erhöht sich außerdem eine Zugkraft am Bruch der Pleuelstange, wobei eine entsprechende Leistung einer Pleuelstangenbruchtrennvorrichtung erforderlich ist, was der Forderung nach Energieeinsparungen entgegensteht. Da jedoch das Räummesser selbst teuer ist, würden die Produktionskosten steigen und die Produktionseffizienz würde sinken, wenn das Räummesser zur Vermeidung eines solchen Nachteils regelmäßig ausgetauscht wird.
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Um die Vorzüge der Bearbeitung der V-förmigen Nut mittels eines das Räummesser bildenden mehrstufigen Messers zu nutzen, muss des Weiteren eine Höhe des jeweiligen Messers streng kontrolliert werden, was die Wartungsdurchführung erschwert. Insbesondere wenn ein Arbeiter, der mit dieser Tätigkeit nicht vertraut ist, die Wartung durchführt, erhöhen sich die Arbeitsstunden für die Wartung möglicherweise unnötig, was die Produktionseffizienz der Pleuelstange enorm schmälert. Außerdem ist die mit dem Räummesser versehene Räummaschine selbst teuer, was das Kosten-Nutzen-Verhältnis verschlechtert.
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Da bei der Ausbildung der V-förmigen Nut der Pleuelstangenanrissstelle gleichzeitig zwei bis drei das Räummesser bildende Messer in Kontakt mit dem die Nut bildenden Abschnitt der Pleuelstange sind, bleiben außerdem leicht Späne zwischen den Messern zurück. 7 zeigt den Nachteil, der auftritt, wenn die Pleuelstangenanrissstelle mittels des Räummessers 50 ausgebildet wird. Wie 7 zeigt, müssen bei Ausbildung der V-förmigen Nut der Pleuelstangenanrissstelle mittels eines Räummessers 50 Arbeitsschritte zur Beseitigung aller zwischen den jeweiligen das Räummesser 50 bildenden Messern 51, 52, 53, ... verbleibenden Späne 61, 62, 63, ... berücksichtigt werden, was eine Erhöhung der Bearbeitungsgeschwindigkeit erschwert und die Produktionseffizienz verringert. Zu Verbesserung der Beseitigungsschritte kann ein Verfahren eingesetzt werden, bei dem eine Neigung der jeweiligen das Räummesser 50 bildenden Messer 51, 52, 53, ... erhöht wird; bei diesem Verfahren vergrößert sich jedoch die Länge des gesamten Räummessers 50, und obwohl die Bearbeitungsgeschwindigkeit erhöht werden kann, wird gleichzeitig ein Bearbeitungshub für den Abschnitt nötig, und das Problem der Verringerung der Produktionseffizienz bleibt ungelöst.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Ausbildung einer Anrissstelle in einer Pleuelstange bereitzustellen, mittels derer alle bei der Verwendung der Laservorrichtung bzw. bei der eingangs beschriebenen Verwendung des Räummessers auftretenden Probleme gelöst werden und nach dem Bruchtrennen eine stabile Bruchfläche mit geringen Kosten und hoher Effizienz erzielt werden kann.
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Lösung der Aufgabe
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Um die zuvor genannten Probleme zu lösen, stellt ein Verfahren zur Ausbildung einer Anrissstelle in einer Pleuelstange nach Anspruch 1 der vorliegenden Erfindung ein Verfahren zur Ausbildung einer Anrissstelle in einer Pleuelstange zum Ausbilden von Anrissstellen in einer Pleuelstange an gegenüberliegenden Enden in einer Innenumfangsfläche eines Pleuelfußes der Pleuelstange aus Metall dar, umfassend:
einen ersten Schritt des Ausbildens eines Nutabschnitts an einer der Anrissstelle entsprechenden Stelle mittels einer ersten Wendeschneidplatte mit einer großen Spitze R; und
einen zweiten Schritt des Ausbildens der Anrissstelle, indem ein Bodenabschnitt R des Nutabschnitts durch engere Bearbeitung mittels einer zweiten Wendeschneidplatte mit einer kleineren Spitze als der ersten Spitze zu einer V-förmigen Nut ausgebildet wird.
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Des Weiteren stellt eine Vorrichtung zur Ausbildung einer Anrissstelle in einer Pleuelstange nach Anspruch 2 der vorliegenden Erfindung eine Anrissstellenausbildungsvorrichtung zur Ausbildung von Anrissstellen in der Pleuelstange an gegenüberliegenden Stellen in der Innenumfangsfläche des Pleuelfußes der Pleuelstange aus Metall dar, wobei
nach Ausbildung eines Nutabschnitts an einer der Anrissstelle entsprechenden Stelle mittels der ersten Wendeschneidplatte mit einer großen Spitze R die Anrissstelle ausgebildet wird, indem der Bodenabschnitt R des Nutabschnitts durch engere Bearbeitung mittels der zweiten Wendeschneidplatte mit einer kleineren Spitze als der ersten Spitze zu einer V-förmigen Nut ausgebildet wird.
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Gemäß dem Verfahren zur Ausbildung einer Anrissstelle in einer Pleuelstange nach Anspruch 1 der vorliegenden Erfindung und der Vorrichtung zur Ausbildung einer Anrissstelle in einer Pleuelstange nach Anspruch 2 können die bei Ausbildung der Anrissstelle in der Pleuelstange mittels der Laservorrichtung auftretenden Probleme gelöst werden. Insbesondere entfallen die durch regelmäßigen Austausch der den Laser anregenden Blitzlampe verursachten hohen laufenden Kosten. Des Weiteren kommt es nicht mehr zu langanhaltenden Linienstillständen aufgrund der Tatsache, dass das Wartungs- und Instandhaltungspersonal den Defekt der Laservorrichtung nicht beheben kann. Im Ergebnis können Bruchtrennprodukte gemäß einem vorbestimmten Produktionsplan gefertigt werden.
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Des Weiteren kann das Problem gelöst werden, das auftritt, wenn die Anrissstelle in der Pleuelstange von dem einfachen Nutabschnitt in der aus einem Schmiedematerial ausgebildeten Pleuelstange gebildet ist. Insbesondere kann das Auftreten einer Vertiefung vermieden werden, die erzeugt wird, wenn die geschmiedete Pleuelstange mit einer nur von einem einfachen Nutabschnitt gebildeten Anrissstelle gebrochen wird. Im Ergebnis entsteht beim erneuten Zusammenfügen der Bruchflächen der Pleuelstangen nach dem Bruchtrennen kein Bereich, in dem eine Spannung lokal erhöht ist. Vielmehr kann ein Endprodukt mit stabiler Qualität erzielt werden.
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Des Weiteren kann das Problem gelöst werden, das auftritt, wenn der Nutabschnitt der Anrissstelle der Pleuelstange mittels räumender Bearbeitung ausgebildet wird. Insbesondere im Fall eines Bruchtrennens nach Ausbildung des Nutabschnitts mittels eines verschlissenen Räummessers kann eine von der Leistung der entsprechend erforderlichen Pleuelstangenbruchtrennvorrichtung verursachte Nichteinhaltung der Forderung nach Energieeinsparung vermieden werden.
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Des Weiteren weist die V-förmige Nut der Anrissstelle der Pleuelstange im Gegensatz zu einer eingangs beschriebenen herkömmlichen Keilnut eine kleine und tiefe Nutöffnung auf. Das heißt, dass bei Ausbildung der V-förmigen Nut mittels des Räummessers spezielle Bearbeitungsbedingungen gelten müssen, nämlich dass ein V-förmiger Winkel klein ausgebildet werden soll und der Bodenabschnitt R der V-förmigen Nut so klein wie möglich ausgebildet werden soll, damit die Tiefe der V-förmigen Nut groß ist und die V-Form einen spitzen Winkel aufspannt. Aufgrund der strengen Bearbeitungsbedingungen können bei Ausbildung der V-förmigen Nut der Anrissstelle der Pleuelstange leicht Späne zwischen den Messern zurückbleiben, wenn gleichzeitig zwei bis drei das Räummesser bildende Messer in Kontakt mit einem die Nut bildenden Abschnitt der Pleuelstange gebracht werden, und es müssen Arbeitsschritte zur Beseitigung aller zwischen den Messern zurückbleibenden Späne berücksichtigt werden, was eine Steigerung der Bearbeitungsgeschwindigkeit erschwert und die Produktionseffizienz verringert. Im Fall der vorliegenden Erfindung tritt ein derartiger Nachteil jedoch nicht auf.
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Des Weiteren umfasst das Verfahren zur Herstellung einer Pleuelstange nach Anspruch 3 der vorliegenden Erfindung einen ersten Prozess des Vorbereitens einer Pleuelstange, in dem keine Anrissstelle gebildet wird, einen zweiten Prozess des Ausbildens der Anrissstelle durch Anwenden des in Anspruch 1 beschriebenen Verfahrens zum Ausbilden der Anrissstelle in der Pleuelstange an gegenüberliegenden Stellen in der Innenumfangsfläche des Pleuelfußes der Pleuelstange und einen dritten Prozess des Bruchtrennens der Pleuelstange durch Aufweitung der Innenumfangsfläche, in der die Anrissstelle des Pleuelfußes der Pleuelstange ausgebildet ist, mittels einer Spreizbackenvorrichtung.
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Vorteilhafte Wirkung der Erfindung
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Gemäß der vorliegenden Erfindung können das Verfahren und die Vorrichtung zur Ausbildung der Anrissstelle in einer Pleuelstange bereitgestellt werden, die alle bei Verwendung der Laservorrichtung bzw. bei Verwendung des Räummessers auftretenden Probleme auf einmal lösen und nach der Bruchtrennung eine stabile Bruchfläche zu geringen Kosten bereitstellen können.
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Kurzbeschreibung der Zeichnung
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1a und 1b zeigen perspektivische Ansichten eines Pleuelfußes einer Pleuelstange zur Erläuterung eines Verfahrens zur Ausbildung einer Anrissstelle in einer Pleuelstange nach einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung und zeigen eine Ansicht, die einen Zustand darstellt, in dem die Bearbeitung des Nutabschnitts in einem ersten Schritt beendet ist (1a), bzw. eine Ansicht, die einen Zustand darstellt, in dem die Bearbeitung der V-förmigen Nut in einem zweiten Schritt beendet ist (1b).
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2a und 2b zeigen teilweise vergrößerte Schnittansichten, die den Nutabschnitt bzw. die V-förmige Nut der in 1a und 1b dargestellten Pleuelstange darstellen.
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3a und 3b zeigen eine Vorrichtung zur Ausbildung einer Anrissstelle in einer Pleuelstange gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung (3a und 3b), das heißt, eine erläuternde Ansicht (3a) betreffend das Bearbeitungsverfahren des Nutabschnitts des ersten Schritts bei Durchführung des Verfahrens zur Ausbildung einer Anrissstelle in einer Pleuelstange und eine erläuternde Ansicht (3b) betreffend das Bearbeitungsverfahren der V-förmigen Nut des zweiten Schritts.
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4a und 4b zeigen eine perspektivische Ansicht (4a), die eine für die in 3a dargestellte Bearbeitung des Nutabschnitts des ersten Schritts verwendete Wendeschneidplatte und ihren Plattenhalter teilweise vergrößert darstellt, bzw. eine perspektivische Ansicht (4b), die eine für das Bearbeitungsverfahren der V-förmigen Nut des zweiten Schritts verwendete Wendeschneidplatte und ihren Plattenhalter teilweise vergrößert darstellt.
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5 zeigt eine Ansicht einer Variante der in 4 vergrößert dargestellten Wendeschneidplatte und des Plattenhalters der Vorrichtung zur Ausbildung einer Anrissstelle in einer Pleuelstange.
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6 zeigt eine Seitenansicht einer Pleuelstangenbruchtrennvorrichtung zum Bruchtrennen einer Pleuelstange, auf die das Verfahren zur Ausbildung einer Anrissstelle in einer Pleuelstange gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung angewendet wird.
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7 zeigt eine Ansicht zur Erläuterung der Nachteile bei Ausbildung der Anrissstelle in der Pleuelstange mittels eines Räummessers.
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Beschreibung einer Ausführungsform
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Im Folgenden wird ein Verfahren zur Ausbildung einer Anrissstelle in einer Pleuelstange gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf die beigefügte Zeichnung beschrieben. Das Verfahren zur Ausbildung einer Anrissstelle in einer Pleuelstange gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung stellt ein Verfahren zum Ausbilden von Anrissstellen an einander in einer Dickenrichtung gegenüberliegenden Stellen in einer Innenumfangsfläche eines Pleuelfußes der aus einem Schmiedemetall ausgebildeten Pleuelstange eines Kraftfahrzeugs dar.
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1a und 1b zeigen perspektivische Ansichten eines Pleuelfußes der Pleuelstange zur Erläuterung eines Verfahrens zur Ausbildung einer Anrissstelle in einer Pleuelstange gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung und zeigen eine Ansicht, die einen Zustand darstellt, in dem die Bearbeitung des Nutabschnitts in einem ersten Schritt beendet ist (1a), bzw. eine Ansicht, die einen Zustand darstellt, in dem die Bearbeitung der V-förmigen Nut in einem zweiten Schritt beendet ist (1b). 2a und 2b sind teilweise vergrößerte Schnittansichten, die den Nutabschnitt bzw. die V-förmige Nut der in 1a bzw. 1b dargestellten Pleuelstange darstellen.
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Das Verfahren zur Ausbildung einer Anrissstelle in einer Pleuelstange 1 gemäß dieser Ausführungsform stellt ein Verfahren zum Ausbilden von Anrissstellen in der Pleuelstange an gegenüberliegenden Stellen in einer Innenumfangsfläche des Pleuelfußes der aus einem Schmiedemetall ausgebildeten Pleuelstange dar und umfasst den ersten Schritt zur Ausbildung des Nutabschnitts an den Anrissstellen entsprechenden Stellen mittels einer ersten Wendeschneidplatte mit einer großen Spitze R und einen zweiten Schritt zur Ausbildung der Anrissstelle, indem ein Bodenabschnitt R des Nutabschnitts durch engere Bearbeitung mittels einer zweiten Wendeschneidplatte mit einer kleineren Spitze R als der ersten Spitze zu einer V-förmigen Nut ausgebildet wird.
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Als präzisere Verfahrensweise wird zunächst eine mit einer Wendeschneidplatte als Bearbeitungswerkzeug versehene Bearbeitungsvorrichtung zur Ausbildung einer Anrissstelle in einer Pleuelstange, d.h. eine der Räummaschine in Patentliteratur 3 entsprechende Bearbeitungsvorrichtung, am Pleuelfuß der zu bearbeitenden Pleuelstange angesetzt. In dieser Ausführungsform wird zunächst eine Wendeschneidplatte (die erste Wendeschneidplatte als Schneidmesserwerkzeug) mit R = 0,1 mm an dieser Bearbeitungsvorrichtung angebracht. Anschließend werden in dieser Ausführungsform als erster Schritt an einander gegenüberliegenden Stellen in der Innenumfangsfläche des Pleuelfußes der Pleuelstange mittels der vorgenannten Wendeschneidplatte mit R = 0,1 mm Nutabschnitte 11 mit jeweils einem Nutbodenabschnitt von R = 0,1 mm ausgebildet.
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Nachfolgend wird als zweiter Schritt bei dieser Ausführungsform die zweite Wendeschneidplatte mit einer kleineren Spitze R als der ersten Spitze, d.h. mit einer Spitze mit R = 0,03 mm, als die Nut fertigstellendes Messer an der vorgenannten Bearbeitungsvorrichtung angebracht, und durch weiteres Schneiden eines im ersten Schritt ausgebildeten Abschnitts am Boden des Nutabschnitts mit R = 0,1 mm mittels dieser Wendeschneidplatte wird eine von einer V-förmigen Nut 12 mit dem Nutbodenabschnitt von R = 0,03 mm gebildete Anrissstelle ausgebildet.
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Im Folgenden wird eine Anrissstellenausbildungsvorrichtung zur Durchführung des genannten Verfahrens zur Ausbildung einer Anrissstelle in einer Pleuelstange beschrieben. 3a und 3b zeigen die Vorrichtung zur Ausbildung einer Anrissstelle in einer Pleuelstange gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung (3a und 3b), das heißt, eine erläuternde Ansicht (3a) betreffend ein Bearbeitungsverfahren des Nutabschnitts des ersten Schritts bei Durchführung des Verfahrens zur Ausbildung einer Anrissstelle in einer Pleuelstange bzw. eine erläuternde Ansicht (3b) betreffend das Bearbeitungsverfahren der V-förmigen Nut des zweiten Schritts. Des Weiteren zeigen 4a und 4b eine perspektivische Ansicht (4a), die eine für die in 3a dargestellte Bearbeitung des Nutabschnitts des ersten Schritts verwendete Wendeschneidplatte und deren Plattenhalter teilweise vergrößert darstellt, bzw. eine perspektivische Ansicht (4b), die eine für das Bearbeitungsverfahren der V-förmigen Nut des zweiten Schritts verwendete Wendeschneidplatte und deren Plattenhalter teilweise vergrößert darstellt.
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Die Vorrichtung 200 zur Ausbildung einer Anrissstelle in einer Pleuelstange umfasst eine Wendeschneidplattenhalterträgereinheit 230, die beispielsweise durch einen auf einem orthogonalen Koordinatensystem mit XYZ-Achsen basierenden Roboter verfahrbar ist, sowie Wendeschneidplattenhalter 210 und 220, die derart gelagert sind, dass sie in vorbestimmten Abständen von einer unteren Fläche der Wendeschneidplattenhalterträgereinheit 230 parallel nach unten hervorstehen. An in einer Durchmesserrichtung einer Umfangsfläche gegenüberliegenden Positionen nahe einer Spitze eines unteren Endabschnitts eines Wendeschneidplattenhalters 210 links in der Figur sind erste Wendeschneidplatten 211a bzw. 211b als Schneidmesser zur Ausbildung des Nutabschnitts 11 (siehe 1) in einer Innenumfangsfläche eines Pleuelfußes der Pleuelstange an in einer Halterdurchmesserrichtung gegenüberliegenden Positionen vorgesehen, und zweite Wendeschneidplatten 221a bzw. 221b sind als die Nut fertigstellende Messer zur Ausbildung von V-förmigen Nuten 12 (siehe 1) als untere Anrissstellen in der Innenumfangsfläche der Pleuelstange an in der Durchmesserrichtung einer Umfangsfläche gegenüberliegenden Positionen nahe einer Spitze eines unteren Endes des Wendeschneidplattenhalters 220 rechts in der Figur (siehe 4) vorgesehen.
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Des Weiteren ist die Pleuelstange 1 dazu ausgebildet, über einen hier nicht näher dargestellten Pleuelstangenbefestigungsmechanismus (Befestigungsvorrichtung) fest mit einer Oberfläche eines von einem Werkstückstützabschnitt 240 gestützten Werkstückaufnahmetisches 250 verbunden zu werden.
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Ein Verhältnis zwischen einem Radius R1 (siehe 4a) einer Spitze eines jeweiligen Bearbeitungsabschnitts der ersten Wendeschneidplatten (Schneidspitzen) 211a und 211b, die für die zuvor genannte Nutbearbeitung verwendet werden, und einem Radius R2 (siehe 4b) einer Spitze eines jeweiligen Bearbeitungsabschnittes der zweiten Wendeschneidplatten (die Nuten fertigstellenden Spitzen) 221a und 221b zur Ausbildung der V-förmigen Nuten als Anrissstellen beträgt gemäß der vorliegenden Erfindung R1 > R2. Die Radien R1 und R2 sind hierbei Radien um eine virtuelle Mittelachse jeder Spitze parallel zu jeweiligen Haltermittelachsen und entsprechen einer sogenannten Rundheit der Spitzen. Des Weiteren sind die Radien in dieser Ausführungsform als R1 = 0,1 mm und R2 = 0,03 mm definiert, aber die Dimensionen sind natürlich nicht auf diese Werte beschränkt, solange sie das Verhältnis von R1 zu R2 einhalten.
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Im Folgenden wird ein spezieller Ablauf des Verfahrens zur Ausbildung einer Anrissstelle mittels der beschriebenen Vorrichtung 200 zur Ausbildung einer Anrissstelle in der Pleuelstange Bezug nehmend auf diese Vorrichtung beschrieben. Der spezielle Verfahrensablauf stellt lediglich ein Beispiel dar, und es versteht sich, dass zahlreiche andere Abläufe denkbar sind, solange sie in Umsetzung der vorliegenden Erfindung erfolgen können.
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Zunächst wird eine Steuerung des beispielsweise auf einem orthogonalen Koordinatensystem mit XYZ-Achsen basierenden Roboters (nicht gezeigt), der mit der in 3a gezeigten Wendeschneidplattenhalterträgereinheit verbunden ist, mit einem Verfahrensablauf zur Ausbildung einer Anrissstelle in der Pleuelstange programmiert. Dann wird die Prozedur zur Ausbildung der Anrissstelle in der Pleuelstange gestartet.
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Zunächst wird die Wendeschneidplattenhalterträgereinheit 230 durch den Roboter in einer XY-Ebene zu einer in 3a dargestellten Position verfahren. Dann werden, wie durch einen Pfeil links über der Pleuelstange in 3a dargestellt, der Wendeschneidplattenhalter 210 zur Ausbildung des Nutabschnitts und die nahe dem unteren Ende desselben links vorgesehene erste Wendeschneidplatte 211a durch den Roboter in XY-Richtung zu einer der Anrissstelle in der Pleuelstange 1 entsprechenden Position und auch in Z-Achsenrichtung entsprechend der Anrissstelle der Pleuelstange bewegt, und die Innenumfangsfläche auf der linken Seite des Pleuelfußes der Pleuelstange 1 in 3a wird durch die erste Wendeschneidplatte 221a bearbeitet, um den Nutabschnitt 11 (siehe 1) auszubilden. Dann wird der Roboter angetrieben und die Wendeschneidplattenhalterträgereinheit 230 wieder zur vorherigen Position zurückbewegt, die auf der rechten Seite des Wendeschneidplattenhalters 210 zur Ausbildung des Nutabschnitts vorgesehene erste Wendeschneidplatte 211b wird wie durch einen Pfeil rechts über der Pleuelstange in 3a gezeigt verfahren, und an einer dem zuvor genannten Nutabschnitt 11 gegenüberliegenden und der Anrissstelle entsprechenden Stelle erfolgt die Bearbeitung durch die erste Wendeschneidplatte 211b rechts in 3a, um durch die gleiche Bearbeitung wie oben wiederum die Nut 11 auszubilden.
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Anschließend wird die Prozedur zur Ausbildung der V-förmigen Nut 12 (siehe 1) als Anrissstelle in der Pleuelstange gestartet. Zunächst wird die Wendeschneidplattenhalterträgereinheit 230 durch den Roboter in der XY-Ebene zu einer in 3b dargestellten Position bewegt, die auf der linken Seite des Wendeschneidplattenhalters 220 zur Ausbildung der Anrissstelle vorgesehene zweite Wendeschneidplatte 221a wird, wie in 3b durch einen Pfeil links über der Pleuelstange dargestellt, durch den Roboter in XY-Richtung zu der dem zuvor ausgebildeten Nutabschnitt entsprechenden Position auf der linken Seite der Innenumfangsfläche der Pleuelstange 1 und auch in Z-Achsenrichtung verfahren, um diesem Nutabschnitt in der Pleuelstange 1 zu entsprechen, um mit der zweiten Wendeschneidplatte 221a die V-förmige Nut als Anrissstelle in der Innenumfangsfläche auf der linken Seite des Pleuelfußes der Pleuelstange in 3b zu bearbeiten und auszubilden. Dann wird die Wendeschneidplattenhalterträgereinheit 230 wieder zu ihrer vorherigen Position zurückbewegt, die auf der rechten Seite des Wendeschneidplattenhalters 220 zur Ausbildung der V-förmigen Nut als Anrissstelle vorgesehene zweite Wendeschneidplatte 221b wird wie in 3b durch einen Pfeil rechts über der Pleuelstange dargestellt verfahren, und die V-förmige Nut als Anrissstelle wird an einer Stelle bearbeitet und ausgebildet, die der V-förmigen Nut als Anrissstelle gegenüberliegt, die zuvor durch die zweite Wendeschneidplatte 221b in der Innenumfangsfläche des Pleuelfußes der Pleuelstange 1 auf die gleiche Weise wie oben ausgebildet wurde sowie korrespondierend mit dem Nutabschnitt vor der Ausformung der V-förmigen Nut.
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Durch Verwendung der Vorrichtung 200 zur Ausbildung einer Anrissstelle in der Pleuelstange gemäß dieser Ausführungsform wie oben beschrieben kann die Bearbeitung ohne die zuvor übliche Verwendung des Räummessers mit einer großen Anzahl von Messern erfolgen, wodurch eine Bearbeitungsgeschwindigkeit der V-förmigen Nut verbessert werden kann, wobei eine Breite der Nutöffnung gering und eine Tiefe der Nut groß ist und die Nut damit eine für die Vorrichtung zur Ausbildung einer Pleuelstangenanrissstelle spezifische Form aufweist, und die Pleuelstangenanrissstelle auf effiziente Weise ohne Durchführung aufwändiger Arbeiten, wie das Entfernen von zwischen den jeweiligen Messern des Räummessers verbleibenden Spänen, ausgebildet werden kann.
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Im Folgenden wird eine Variante der Vorrichtung 200 zur Ausbildung der Anrissstelle in der Pleuelstange gemäß der in 4 dargestellten Ausführungsform beschrieben. Diese Variante unterscheidet sich von der zuvor beschriebenen Ausführungsform darin, dass die Positionen des Wendeschneidplattenhalters und der darin vorgesehenen Wendeschneidplatte andere sind, wobei die restliche Struktur gleich bleibt. Es werden daher lediglich die Unterschiede beschrieben.
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5 zeigt eine vergrößerte Ansicht der Variante eines Abschnitts der in 4 dargestellten Wendeschneidplatte und des Plattenhalters der Vorrichtung zur Ausbildung einer Anrissstelle in der Pleuelstange. Bei dieser Variante wird anstelle der zwei Wendeschneidplatten 211a und 211b zur Ausbildung des Nutabschnitts und der Wendeschneidplatten 221a und 221b zur Ausbildung der V-förmigen Nut an den beiden Wendeschneidplattenhaltern 210 und 220 gemäß der zuvor beschriebenen Ausführungsform ein gemäß 5 ausgebildeter Wendeschneidplattenhalter 260 an einer hier nicht dargestellten Wendeschneidplattenträgereinheit vorgesehen. Hierbei wird, wie in 5 gezeigt, an einem linken Ende nahe einem unteren Endabschnitt des Wendeschneidplattenhalters 260 eine Wendeschneidplatte 261 zur Ausbildung eines Nutabschnitts mit einem Spitzenabschnittsradius R1 dem Nutabschnitt gegenüberliegend vorgesehen und eine Wendeschneidplatte 262 zur Ausbildung einer V-förmigen Nut mit einem Spitzenabschnittsradius R2 an einer entsprechenden Position in einer in der Durchmesserrichtung gegenüberliegenden Seite vorgesehen.
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Dann wird durch Vorsehen eines Mechanismus zum Drehen des Wendeschneidplattenhalters 260, dargestellt durch einen gestrichelten Pfeil in der Figur, zunächst der Nutabschnitt auf der linken Seite der Innenumfangsfläche der Pleuelstange mittels der ersten Wendeschneidplatte 261 zur Ausbildung des Nutabschnitts auf der linken Seite ausgebildet und durch Herausziehen des Wendeschneidplattenhalters 260 aus der Pleuelstange 1 und Drehen des Wendeschneidplattenhalters 260 um 180° um eine Halterachse der Nutabschnitt auf der rechten Seite der Innenumfangsfläche der Pleuelstange ausgebildet. Dann wird mittels der zweiten Wendeschneidplatte 262 zur Ausbildung der V-förmigen Nut, die hierbei zuvor zur linken Seite des Wendeschneidplattenhalters 260 gedreht/bewegt wurde, der in der Innenumfangsfläche der Pleuelstange 1 ausgebildete Nutabschnitt auf der linken Seite fertiggestellt, indem die V-förmige Nut als Anrissstelle der Pleuelstange 1 ausgebildet wird. Dann wird der Wendeschneidplattenhalter 260 nach oben aus der Pleuelstange 1 herausgezogen und erneut um 180° um die Halterachse gedreht und der Nutabschnitt auf der rechten Seite der Innenumfangsfläche der Pleuelstange durch Bearbeitung mittels der zweiten Wendeschneidplatte 262 zur Ausbildung einer V-förmigen Nut fertiggestellt, indem die V-förmige Nut als Anrissstelle der Pleuelstange ausgebildet wird.
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Durch Ausbildung der Anrissstelle der Pleuelstange 1 in Form der V-förmigen Nut 12 nach dem oben beschriebenen Verfahren wird ein Nachteil vermieden, der bei Ausbildung der Anrissstelle der Pleuelstange mittels der YAG-Laservorrichtung nach dem Stand der Technik entsteht, nämlich hohe laufende Kosten aufgrund regelmäßig notwendigen Austausches der Blitzlampe zur Laseranregung. Des Weiteren wird auch der langandauernde Linienstillstand aufgrund der Nichtverfügbarkeit von Wartungs- und Instandhaltungspersonal bei einem Defekt der YAG-Laservorrichtung vermieden. Im Ergebnis kann das Bruchtrennprodukt gemäß einem vorbestimmten Produktionsplan gefertigt werden.
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Des Weiteren kann gemäß dem Verfahren zur Ausbildung einer Anrissstelle in der Pleuelstange nach dieser Ausführungsform das Problem gelöst werden, das auftritt, wenn die nur von der V-förmigen Nut gebildete Anrissstelle in der Pleuelstange durch Räumen ausgebildet wird. Insbesondere kann eine Nichteinhaltung der Forderung nach Energieeinsparung vermieden werden, die eintritt, wenn nach Ausbildung des Nutabschnitts mittels des verschlissenen Räummessers eine entsprechende Leistung der Pleuelstangenbruchtrennvorrichtung an der Bruchtrennstelle erforderlich ist.
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Des Weiteren weist die V-förmige Nut 12 der Anrissstelle in der Pleuelstange im Gegensatz zu einer herkömmlichen Keilnut die oben beschriebene kleine und tiefe Nutöffnung auf. Wenn die V-förmige Nut mittels des Räummessers auszubilden ist, bedeutet dies, dass spezielle Bearbeitungsbedingungen erforderlich sind, nämlich dass die Tiefe der V-förmigen Nut groß sein soll, der V-förmige Winkel klein sein soll und der Bodenabschnitt R der V-förmigen Nut so klein wie möglich sein soll, damit eine tiefe und spitzwinklige V-Form ausgebildet wird. Aufgrund der strengen Bearbeitungsbedingungen können bei Ausbildung der V-förmigen Nut der Anrissstelle der Pleuelstange leicht Späne zwischen den Messern zurückbleiben, wenn gleichzeitig zwei bis drei das Räummesser bildende Messer in Kontakt mit dem die Nut bildenden Abschnitt der Pleuelstange gebracht werden, weshalb Arbeitsschritte zur Entfernung aller zwischen den Messern zurückbleibenden Späne berücksichtigt werden müssen, was eine Steigerung der Bearbeitungsgeschwindigkeit erschwert und die Produktionseffizienz verringert. Im Fall der vorliegenden Erfindung tritt ein derartiger Nachteil hingegen nicht auf.
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Im Folgenden wird die Vorrichtung zur Bruchtrennung der Pleuelstange zum Erreichen einer gleichmäßigen Pleuelstangenbruchfläche ausgehend von der Pleuelstangenanrissstelle durch Ausüben einer Zugspannung auf beide Enden der Pleuelstange anhand der Zeichnung beschrieben. 6 zeigt eine Seitenansicht der Pleuelstangenbruchtrennvorrichtung zum Bruchtrennen der Pleuelstange, auf die das Verfahren zur Ausbildung einer Anrissstelle in einer Pleuelstange gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung angewendet wird.
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Wie in 6 gezeigt, ist eine Pleuelstangenbruchtrennvorrichtung 2 auf einer Basis 100 angeordnet, auf der die Pleuelstange 1 in einer Trennrichtung beweglich platziert wird und die ein erstes Stützelement 101 und ein zweites Stützelement 102, welche einen Pleuelfuß 10 und einen Stangenabschnitt der Pleuelstange 1 horizontal abstützen, und eine zweigeteilten Spreizbackenvorrichtung 103 umfasst, die aus zwei Spreizbacken 103a und 103b gebildet ist, welche an den Stützelementen 101 und 102 aufgehängt sind und jeweils eine Außenumfangsfläche aufweisen, die mit einer Innenumfangsfläche einer Öffnung des Pleuelfußes der Pleuelstange in Kontakt kommt und sich an diese anlegt.
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Des Weiteren ist ein Keil 105 vorgesehen, dessen mit gegenüberliegenden Stirnflächen der jeweiligen Spreizbacken 103a, 103b in Kontakt zu bringende Flächen spitz zulaufen, so dass sie die Spreizbacken 103a, 103b jeweils gleichmäßig trennen und aufweiten, wobei ein Stellorgan 106 zum Aufbringen einer Last auf den Keil 105 und eine nicht gezeigte Steuereinrichtung vorgesehen sind, wobei die Steuereinrichtung dazu dient, eine Bruchtrennlast zum Bruchtrennen der Öffnung aufzubringen, sobald die Spreizbacken 103a, 103b jeweils durch den Keil 105 in Kontakt mit der Innenfläche der Pleuelstangenöffnung gebracht werden, indem das Stellorgan 106 mit einer Drucklast beaufschlagt wird.
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Das Verfahren zur Bruchtrennung der Pleuelstange mittels der Pleuelstangenbruchtrennvorrichtung 2 dieser Ausführung wird wie folgt durchgeführt: Zunächst wird die Spreizbackenvorrichtung 103 durch eine Feder in einander entgegengesetzte Richtungen gedrückt und die Spreizbackenvorrichtung zusammengezogen, um in die Öffnung des Pleuelfußes der Pleuelstange einzutreten. Dann wird der Keil 105 eingerückt, bis der spitz zulaufende Abschnitt an der Spitze des Keils in Kontakt mit den Spreizbacken 103a, 103b kommt, und einmal gestoppt, und das Stellorgan 106 bringt durch die oben genannte Steuereinrichtung eine dynamische Last auf den Keil 105 auf, durch die sofort eine Aufweitkraft auf die oben genannten Anrissstellen der bruchzutrennenden Pleuelstange ausgeübt wird. Beim Drücken der zuvor genannten Spreizbackenvorrichtung 103 in die entgegengesetzten Richtungen und beim Zusammenziehen der Spreizbackenvorrichtung kann anstelle der Feder beispielsweise ein Hydraulikzylinder, ein Luftzylinder oder dergleichen als Stellorgan verwendet werden.
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Wenn die Anrissstelle in der Pleuelstange gemäß dem Bearbeitungsverfahren mittels Laser hergestellt werden soll, ist die Laservorrichtung, wie zuvor beschrieben, teuer und ein Beheben eines Defekts der Vorrichtung schwierig.
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Um andererseits gemäß dem Bearbeitungsverfahrens mittels Räumung den Vorteil des das Räummesser bildenden mehrteiligen Messers auszunutzen, ist eine strenge Höhenkontrolle jedes Messers erforderlich, wodurch die Instandhaltbarkeit beeinträchtigt ist. Des Weiteren ist auch die Räummaschine selbst teuer, was das Kosten-Nutzen-Verhältnis beeinträchtigt. Da bei der Bearbeitung mittels des Räummessers des Weiteren zwei bis drei Messer gleichzeitig mit der Pleuelstange in Kontakt sind, können leicht Späne zwischen den Messern zurückbleiben, weshalb Arbeitsschritte zu deren Beseitigung berücksichtigt werden müssen, was eine Steigerung der Bearbeitungsgeschwindigkeit erschwert.
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Im Fall der vorliegenden Erfindung, d.h. bei Bearbeitung durch die zwei verschiedenen Wendeschneidplatten mit unterschiedlichen Spitzen R, die ein Verhältnis von „R der schneidenden Platte > R der den Nutgrund fertigstellenden Platte“ aufweisen, können die bei Verwendung der zuvor genannten Laservorrichtung bzw. des Räummessers auftretenden Probleme zugleich gelöst werden.
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Gemäß der Erfindung haben sich zudem die folgenden Werte als erreichbar erwiesen. Insbesondere auf dem Bearbeitungsgebiet der Ausbildung einer Anrissstelle in einer Pleuelstange betragen die Bearbeitungsgeschwindigkeiten zumeist 10 m/min oder weniger und die Grenze liegt bei 30 bis 40 m/min. Des Weiteren beträgt die Grenze bei einer Hochgeschwindigkeitsräumbearbeitung auf anderen Bearbeitungsgebieten 80 m/min. Gemäß der vorliegenden Erfindung kann auf einem Gebiet der bohrenden Bearbeitung jedoch eine Superhochgeschwindigkeitsbearbeitung zur Ausbildung der Anrissstelle in der Pleuelstange bei einer Bearbeitungsgeschwindigkeit von über 80 m/min verwirklicht werden.
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Da des Weiteren für jeden Bearbeitungszweck unterschiedliche Messer verwendet werden, kann jedes Messer leicht instandgehalten werden und selbst ein Arbeiter, der nicht mit den Instandhaltungsarbeiten vertraut ist, muss keine überflüssige Instandhaltungszeit aufwenden, wodurch die Produktionseffizienz der Pleuelstange verbessert werden kann.
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Des Weiteren kann die vorliegende Erfindung nicht nur wie oben beschrieben auf geschmiedete Pleuelstangen angewendet werden, sondern auch auf gesinterte Pleuelstangen. Des Weiteren dienen spezifische Zahlenwerte der vorbeschriebenen Nutdimensionen lediglich als Beispiele. Es versteht sich jedoch, dass die vorliegende Erfindung nicht auf diese Zahlenwerte beschränkt ist, solange die Bedingung „Größe der Spitze R der ersten Wendeschneidplatte > Größe der Spitze R der zweiten Wendeschneidplatte“ erfüllt wird.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Pleuelstange
- 2
- Pleuelstangenbruchtrennvorrichtung
- 10
- Pleuelfuß
- 11
- Nutabschnitt
- 12
- V-förmige Nut
- 50 (51, 52, 53)
- Räummesser
- 61, 62, 63
- Span
- 100
- Basis
- 101
- erstes Stützelement
- 102
- zweites Stützelement
- 103
- Spreizbackenvorrichtung
- 103a, 103b
- Spreizbacken
- 105
- Keil
- 106
- Stellorgan
- 200
- Anrissstellenausbildungsvorrichtung
- 210, 220
- Wendeschneidplattenhalter
- 211a, 211b
- erste Wendeschneidplatte (schneidende Spitze)
- 221a, 221b
- zweite Wendeschneidplatte (die Nut fertigstellende Spitze)
- 230
- Wendeschneidplattenhalterträgereinheit
- 240
- Werkstückstützabschnitt
- 250
- Werkstückaufnahmetisch
- 260
- Wendeschneidplattenhalter
- 261
- erste Wendeschneidplatte (den Nutabschnitt ausbildende Wendeschneidplatte)
- 262
- zweite Wendeschneidplatte (die V-förmige Nut ausbildende Wendeschneidplatte)
