DE1573763B2 - Einrichtung zum auswuchten der kurbelwelle von motoren - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zum Auswuchten der Kurbelwellen von Motoren, bei der längs einer Vorschubbahn für die Kurbelwellen ein die Unwuchten erfassendes Meßgerät und daran anschließend Bearbeitungsmaschinen zum Korrigieren von Gegengewichten durch Fräsen entsprechend den Informationen von die Ergebnisse des Meßgerätes verarbeitenden Rechenmaschinen angeordnet sind.

Es ist bekannt, daß Kurbelwellen von Motoren aus Guß- oder Schmiedestücken bestehen, die nach der Bearbeitung der Lagerflächen und Kurbelzapfen wegen .der unbearbeitet gelassenen Teile erhebliche Unwuchten aufweisen, die ■ größer sind als die für zulässig angesehenen Unwuchten und in der Größen-Ordnung von 20 g/cm liegen. Es ist daher notwendig, eine dynamische Atiswuchtung vorzunehmen.

Durch die Zeitschrift »Automative Industries« vom l.März 1962 ist es bekannt, die notwendigen Vorgänge zur dynamischen Auswuchtung, d. h. die Bestimmung der Lage und Größe der Unwucht, die Berechnung der Korrekturen, die gesteuerte Korrekturbearbeitung und die Nachprüfung des Ergebnisses, völlig selbsttätig durchzuführen. Zu diesem Zweck werden die Kurbelwellen zunächst auf Meßgeräte aufgebracht, deren Meßergebnisse auf Rechenmaschinen übertragen werden, die die Komponenten der Unwuchtvektoren in den Flächen der zu bearbeitenden Gegengewichte festsetzen und die wegzunehmenden Materialmengen bestimmen sowie schließlieh den auf der Auswuchtmaschine angebrachten Werkzeugen " die" Einstellung vermitteln, die zum Wegnehmen .der ,so bestimmten Materialmengen notwendig sind. Sodann prüft ein dem ersten Meßgerät gleiches Meßgerät die zurückgebliebene Unwucht nach und gibt die Kurbelwelle je nach den zugelassenen Toleranzen weiter, wobei diejenigen Kurbelwellen, deren Toleranzen außerhalb der zulässigen Toleranzen liegen, entweder zum Ausschuß oder zu einer nochmaligen Korrekturbearbeitung gegeben werden. ., ,,

Bei bekannten Trähsferanlagen dieser Art werden die Kurbelwellen in Richtung ihrer Achse auf einer Vorschubbahn, yorwärtsbewegt, an der entlang die Meßgeräte, dann die· selbsttätigen Bearbeitungsköpfe und schließlich die Kontrollwagen angeordnet sind, wobei die selbsttätigen Bearbeitungsköpfe so angeordnet sind, daß sie zur Durchführung der Korrektur mit Entfernung des Materials an den gewählten Gegengewichten arbeiten. Die Bewegung der Kurbelwellen auf einer in Richtung ihrer Längsachse liegenden Vorschubbahn führt jedoch zu einer komplizierten Anordnung der Werkzeugmaschinen für die : Bearbeitung der -Gegengewichte und zu einem erheblichen Platzbedarf für die gesamte Einrichtung.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, diese Schwierigkeit bei einer Einrichtung der eingangs angegebenen Art zu ,vermeiden. Die Lösung dieser Aufgabe besteht gemäß der Erfindung darin, daß die Kurbelwellen' auf der Vorschubbahn mit ihrer Achse quer zur Vorschubrichtung liegend vorwärts bewegbar sind und die Korrektur durch alleiniges Bohren oder Fräsen an Endgegengewichten in einer".. zur Achse der Kurbelwelle parallelen Bearbeitungsrichtung erfolgt, wobei für jedes Gegengewicht zwei Werkzeuge in solcher Anordnung vorgesehen sind, daß die Bearbeitungen in zwei zueinander senkrechten axialen Ebenen durchführbar sind.

Durch die Zeitschrift »Werkstatt und Betrieb«, 1961, Heft 3, S. 126, Abb. 8 ist es zwar bei Auswuchtwerken bekannt, zwei Kurbelwellen mit ihrer Achse quer zur Vorschubrichtung anzuordnen. Hierbei ist indessen nur eine Vorschubstufe von der Meßstation zur Bearbeitungsstation vorhanden. Außerdem erfolgt die Korrektur nicht in einer zur Achse der Kurbelwelle parallelen Bearbeitungsrichtung, sondern durch ein senkrecht über der Kurbelwelle angeordnetes Bohrwerk in einer zur Kurbelwellenachse senkrechten Bohrrichtung. In dieser Veröffentlichung findet sich weiterhin an keiner Stelle ein Hinweis darauf, daß die Korrektur bzw. das Bohren nur an den Endgegengewichten erfolgen soll. Selbst wenn dies aber der Fall wäre, so wäre die Bearbeitung an den Endgegengewichten bei dem bekannten Auswuchtwerk nicht zwingend, da das Bohrwerk mit seiner senkrechten Bohrrichtuhg über jeder Stelle der Kurbelwelle entlang der Achse derselben angeordnet werden kann, ohne daß hierdurch besondere Vorteile hinsichtlich einer vereinfachten Anordnung der Bearbeitungsmaschinen und des Platzbedarfes entstehen. Solche Vorteile würden daher auch nicht bestehen, wenn bei dem bekannten Auswuchtwerk das Bohrwerk bzw. die Bearbeitungsmaschinen senkrecht über den Endgegengewichten angeordnet wären. Bei der Einrichtung nach der Erfindung wird demgegenüber durch die Anordnung der Kurbelwelle auf der Vorschubbahn, mit ihrer Achse quer zur Vorschubrichtung und die hiermit _gemeinsarn erfolgende Korrektur durch alleiniges Bobren oder Fräsen an den Endgegengewichten in einer zur Achse der Kurbelwelle parallelen Bearbeitungsrichtung erreicht, daß die Vorschubrichtung der Bohr- oder Fräswerkzeuge parallel zur Achse der Kurbelwellen verläuft, wodurch ermöglicht wird, daß die Werkzeugmaschinen parallel zu dieser Achse und mithin quer zur Vorschubbahn-der Kurbelwellen angeordnet werden können. Auf diese Weise werden bei guter Zugänglichkeit zu allen Teilen der Einrichtung ein einfacher und gedrungener Aufbau der gesamten Einrichtung sowie ein leichterer Vorschub der .Werkstücke und eine gleichzeitige Bearbeitung erreicht. Hierzu ist es lediglich notwendig, daß die Kurbelwellen so ausgebildet sind, daß überhaupt ein Ausgleich lediglich an den Endgegengewichten möglich ist, was keinerlei Schwierigkeiten bereitet. Die Erfindung geht dabei von der Erkenntnis aus, daß eine Bearbeitung an der Schnittstelle von zwei zueinander rechtwinkeligen Ebenen mit zwei zur Achse der Kurbelwelle senkrechten Ebenen zum Ausgleich genügt. Der maximale Abstand zwischen den letztgenannten Ebenen, der bei der Einrichtung nach der Erfindung dem Abstand der Endgegengewichte entspricht, erhöht dabei die Empfindlichkeit der Regulierung.

Die vorstehend angegebenen Vorteile der Erfindung gelten auch zu der Auswuchteinrichtung, die durch die USA.-Patentschrift 2 909 948 bekannt ist. Auch bei dieser bekannten Einrichtung sind die Bearbeitungswerkzeuge, die hier durch vier verschiedene Bohrer gebildet sind, gemäß F i g. 2 im wesentlichen senkrecht über der Kurbelwelle mit zur Achse der Kurbelwelle senkrechter Bohrrichtung und darüber hinaus in vier verschiedenen Querebenen angeordnet. Hieraus ergibt sich eindeutig, daß selbst dann, wenn etwa die äußersten Gegengewichte der

Kurbelwelle, wie sie aus Fig. 2 der Patentschrift ersichtlich sind, als Endgegengewichte angesehen würden, diese Gegengewichte nicht für sich allein und auch nicht in einer zur Achse der Kurbelwelle parallelen Richtung bearbeitet würden.

Ein weiteres Merkmal der Erfindung berücksichtigt das verstärkte Bestreben, insbesondere für große Motoren, wie z.B. Achtzylindermotoren, das Auswuchten zu vervollkommnen.

Bei einem Kolbenmotor ist die Kurbelwelle nicht allein die Ursache für Unwuchten. Die Kurbelwelle ist mit den Pleuelstangen gelenkig verbunden, die ihrerseits mit den Kolben in gelenkiger Verbindung sind, und während die Kolben und damit die Kolbenbolzen nur eine geradlinige Wechselbewegung ausführen, bewegen sich die Kurbelzapfen und die Lagerschalen des Pleuelstangenkopfes auf einer im wesentlichen gleichmäßigen und kontinuierlichen kreisförmigen Bahn. Demgemäß führt die Pleuelstange eine jeweilige Grunddrehung um die äugenblickliche Drehachse aus, die durch den Schnitt der zu den jeweiligen Bewegungsbahnen des Mittelpunktes des Kolbenbolzens und des Mittelpunktes des Pleuelstangenkopfes senkrechten Ebenen bestimmt wird. Diese Drehbewegung kann im übrigen als Ergebnis einer wechselnden Verlegung betrachtet werden, die der Verschiebung des Kolbens und der kontinuierlichen Drehung mit konstanter Geschwindigkeit gleich ist.

Die dynamische Auswuchtung der ganzen Verbindung kann gemäß der Erfindung durchgeführt werden, wenn das Meßgerät mit Gegengewichten versehen ist, die mit veränderlicher Winkellage und veränderlichem Abstand in bezug auf die Antriebsachse einstellbar sind, derart, daß sie die Unwucht der Pleuelstangenverbindung darstellen, die beim Betrieb von der Kurbelwelle getragen wird.

Bei dieser Ausbildung wird eine der ganzen Verbindung entsprechende Unwucht fiktiv durch zwei Gegengewichte dargestellt, die in bestimmten Stellungen auf der Mitnehmerscheibe und auf dem entgegengesetzten Ende der Kurbelwelle auf dem Meßgerät angeordnet sind.

Eine derartige Anordnung ist in der nachstehenden Beschreibung erläutert, in der die Erfindung an Hand der Zeichnung näher beschrieben ist. In der Zeichnung zeigt

F i g. 1 eine bevorzugte Ausführungsform der Auswuchteinrichtung für Kurbelwellen im Grundriß,

Fig. 2 eine schaubildliche schematische Ansicht der auf der Wiege eines Meßgerätes angeordneten Kurbelwelle,

Fig. 3 die Stirnansicht eines Endgegengewichtes, welche die Bearbeitungsweise veranschaulicht, und

F i g. 4 eine schaubildliche Ansicht des in F i g. 3 dargestellten Endgegengewichtes.

Gemäß Fig. 1 weist die Einrichtung eine Vorschubbahn 1 auf, auf der die Kurbelwellen 2, wie schematisch angedeutet, querliegend angeordnet sind und an der entlang die Kurbelwellen durch beliebige bekannte Mittel mit jeweiligem Anhalten an den einzelnen Bearbeitungsstellen vorwärts bewegt werden.

Jede Kurbelwelle wird zunächst auf einem Meßgerät 3 auf Unwuchten untersucht. Ein solches Meßgerät, das in F i g. 2 in schaubildlicher Ansicht dargestellt ist, ist in Höhe der Endzapfen der Kurbelwelle mit Gleitlagern versehen, die an unabhängig voneinander schwingenden Wiegen angeordnet sind, die von Lamellen getragen werden. Die Verlagerungen der schwingenden Lager werden von die Schwingungen abfangenden Vorrichtungen registriert, die diese Anzeigen an gleichnumerische Rechenmaschinen 4 weitergeben, welche die durch Wegnehmen von Material an den beiden Gegengewichten. der Enden der Kurbelwelle durchzuführenden Korrekturen bestimmen. ; . .:...,,..,,..-. ...

Außerdem ist, wie erwähnt, eine fiktive Darstellung der durch die Pleuelstangen und die-Kolben gebildeten beweglichen Teile durch Gegengewichte 11,13 vorgesehen. Von diesen ist das eine Gegengewicht 11 mit einem bestimmten Winkel auf der .Mitnehmerscheibe 12 der Kurbelwelle verkeilt. Am anderen Ende ist das Gegengewicht 13, das die zweite axiale Komponente der Unwucht der genannten bewegten Teile darstellt, mit der Achse verbunden.

Das Meßgerät 3 ist mit Organen zum Einstellen dieser Gegengewichte in bezug auf die Antriebsachse des Gerätes sowohl hinsichtlich der Winkellage als auch hinsichtlich des Abstandes versehen. Diese Organe sind schematisch durch die Betätigungsarme 14,15 dargestellt, die auf die Gegengewichte und einen Stößel 16 einwirken, der zur Regelung der Winkelstellung der Kurbelwelle in bezug auf die Mitnehmerscheibe 12 dient. Von dem Meßgerät 3 wird die Kurbelwelle durch die Vorschubbahn dann zu der Bearbeitungsstelle geführt, an der die Korrektur durch Fräsen in den äußersten Gegengewichten in zwei im Winkel von 90° zueinander verlaufenden Ebenen durchgeführt wird. Die Fräsrichtung ist, wie aus Fig. 1 und den schematisch angedeuteten Werkzeugen 6 a, 6 b, 6 c und 6 d ersichtlich ist, parallel zur Achse der Werkstücke. Hierdurch wird ermöglicht, die gesamte durch die Rechenmaschine bestimmte Korrektur mit Hilfe von vier Fräseinheiten durchzuführen. In jedem der für die Korrektur in Betracht kommenden Gegengewichte führt jedes der beiden Fräswerkzeuge am Umfang einen Einschnitt 7 α (und 7 b) aus, der parallel zur Achse der Kurbelwelle, d. h. senkrecht zur Ebene der Gegengewichte, verläuft und dessen Tiefe durch die Rechenmaschine bestimmt ist. An einem und demselben Gegengewicht liegen die Einschnitte in axialen Ebenen, die hier senkrecht zueinander verlaufen.

Anschließend wird die Kurbelwelle zu einem dem Meßgerät3 gleichen Meßgeräte geführt, das nachprüft, ob die restliche Unwucht innerhalb der zulässigen Toleranzen liegt.

Wenn die ursprünglichen Unwuchten um eine bestimmte Menge größer sind, kann es vorteilhaft sein, wie in F i g. 1 dargestellt, eine Vorbearbeitung durch eine erste Maschinengruppe vorzusehen, welche die Unwuchten auf etwa 30 °/o ihres ursprünglichen Wertes bringt. In diesem Fall besteht die Einrichtung aus zwei Einheiten, die jeweils ein Auswuchtmeßgerät, eine Fräsergruppe und ein Auswuchtprüfgerät umfassen, wobei das Auswuchtprüfgerät 8 der ersten Einheit nach Fig. 1 als Auswuchtmeßgerät für die zweite Einheit dient, während das letzte Auswuchtprüfgerät 10, das hinter den Fräsmaschinen 9 a, 9 b, 9 c und 9 d der zweiten Einheit angeordnet ist, die Abgabe der Kurbelwellen entweder zum Lager oder für die nicht korrigierbaren Stücke zum Ausschuß bzw. für die anderen Stücke zum nochmaligen Überarbeiten veranlaßt.

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Einrichtung zum Auswuchten von Motorkurbelwellen, bei der längs einer Vorschubbahn für die Kurbelwellen ein die Unwuchten erfassendes Meßgerät und daran anschließend Bearbeitungsmaschinen zum Korrigieren von Gegengewichten durch Fräsen entsprechend den Informationen von die Ergebnisse des Meßgerätes verarbeitenden Rechenmaschinen angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Kurbelwellen auf der Vorschubbahn mit ihrer Achse quer zur Vorschubrichtung liegend vorwärts bewegbar sind und die Korrektur durch alleiniges Bohren oder Fräsen an Endgegengewichten in einer zur Achse der Kurbelwelle parallelen Bearbeitungsrichtung erfolgt, wobei für jedes Gegengewicht zwei Werkzeuge in solcher Anordnung vorgesehen sind, daß die Bearbeitungen in zwei zueinander senkrechten axialen Ebenen durchführbar sind.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Meßgerät mit Gegengewichten versehen ist, die mit veränderlicher Winkellage und veränderlichem Abstand in bezug auf die Antriebsachse einstellbar sind, derart, daß sie die Unwucht der Pleuelstangenverbindung darstellen, die beim Betrieb von der Kurbelwelle getragen wird.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen