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GEGENSTAND DER ERFINDUNG
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Die Erfindung bezieht sich auf Vorrichtungen und Verfahren zur Herstellung von Pleuelstangen (auch bekannt als Kolbenstangen) und insbesondere auf Vorrichtungen zur Durchführung der Bruchtrennung des Pleuelfußes (bzw. unteren Pleuelendes) der Stangen und damit verbundene Arbeitsschritte.
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STAND DER TECHNIK
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Bei Verbrennungsmotoren für Automobile wird die Pleuelstange zur Verbindung des Kolbens mit der Kurbelwelle verwendet. Die Pleuelstangen werden normalerweise aus einem Metall wie Stahl gefertigt, obwohl ebenfalls andere Materialien verwendet werden können, um beispielsweise eine gewünschte Leichtigkeit zu erhalten. Eine Pleuelstange besitzt üblicherweise einen Pleuelkopf (bzw. kleines/oberes Pleuelende) mit einer kleinen Bohrung und einen Pleuelfuß (bzw. großes/unteres Pleuelende) mit einer großen Bohrung. Das kleine Pleuelende ist mit dem Kolbenbolzen oder etwas Ähnlichem verbunden und das große Pleuelende ist normalerweise mit der Kurbelwelle verbunden.
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Die stellt eine typische Ausführung einer Pleuelstange dar. Die Pleuelstange 1000 umfasst (bzw. enthält) das, was im Folgenden als Stangenteil oder Stange 1001 bezeichnet wird (wobei diese den Schaftteil 1004 und das kleine Pleuelende 1003 aufweist, in dem die kleine Bohrung 1005 gebildet ist, sowie einen Teil des großen Pleuelendes, in dem die große Bohrung 1006 gebildet ist), sowie einen Deckel 1002, der zusammen mit dem großen Pleuelende 1001 die große Bohrung 1006 definiert. Der Deckel 1002 ist mit Schrauben 1007 an der Stange befestigt, die in entsprechende Bohrungen eingeschraubt sind. Die Verbindung 1008 zwischen der Stange 1001 und dem Deckel 1002 ist bei der montierten Stange häufig kaum zu sehen.
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Die Pleuelstange wird erhalten, indem ein Rohling in Form eines einzigen Metallstücks spanend gefertigt wird, um einen Stangenrohling zu erzeugen, der sowohl das kleine Pleuelende mit der kleinen Bohrung als auch das große Pleuelende mit der großen Bohrung aufweist. Dieser Stangenrohling wird anschließend in die Stange 1001 und den Deckel 1002 zertrennt (bzw. gespalten). Dieser Arbeitsschritt wird normalerweise als „Bruchtrennen” der Stange bezeichnet, ein Arbeitsschritt, der normalerweise durchgeführt wird, indem ein Gegenstand wie beispielsweise zwei Spreizdornteile in die große Bohrung 1006 eingeführt wird und diese beiden Dornteile dann zum Beispiel mit einem Keilelement getrennt werden. Vor der Durchführung des tatsächlichen Trennvorgangs wurde das große Pleuelende beispielsweise mit einem Laser oder einem anderen geeigneten Mittel „eingekerbt”, um Kerben vorzusehen, welche die Ebene definieren, entlang der das große Pleuelende während der Trennung der beiden Spreizdornteile zerteilt wird.
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Aufgrund der Tatsache, dass der Deckel 1002 und die Stange 1001 voneinander getrennt werden, indem das Metall tatsächlich „gebrochen” wird (anstatt dieses beispielsweise durch Schneiden oder andere Mittel zu trennen oder anstatt die Stange und den Deckel aus zwei getrennten Rohlingen zu fertigen), passen die Oberflächen, an denen die Stange und der Deckel miteinander verbunden sind, sehr gut zusammen, nachdem die Stange und der Deckel zur Bildung der Pleuelstange wieder zusammengesetzt wurden.
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Das Bruchtrennen von Stangenrohlingen entspricht bei der Herstellung von Pleuelstangen dem allgemeinen Stand der Technik.
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Das Patent
DE-19841027-C1 beschreibt beispielsweise eine Vorrichtung, die zum Bruchtrennen von Stangen verwendet wird. Ein Laser wird zur Erzeugung der Kerben genutzt, welche die Bruchebene definieren. Das Bruchtrennen wird durchgeführt, indem anscheinend zwei Spreizdornhälften verwendet werden, die aufgrund der Bewegung eines Keilelements gespreizt werden. Die Vorrichtung umfasst darüber hinaus Mittel zur Anschraubung des Deckels an der Stange.
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Die
US-6457621-B1 lehrt eine Vorrichtung zur Trennung der Stange und des Deckels einer Pleuelstange, indem das große Pleuelende mit zwei Spreizdornhälften und einem Spaltkeil bruchgetrennt wird. Die Vorrichtung enthält eine feste Vorrichtungshälfte und eine bewegbare Vorrichtungshälfte. Die US-6457621-B1 beschreibt ausführlich, wie der Stangenrohling während des Arbeitsvorgangs in seiner Position fixiert werden kann.
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Die
DE-9320463-U1 , die
EP-568119-A1 und die
EP-467198-A1 beschreiben ebenfalls verschiedene Anordnungen zum Bruchtrennen von Pleuelstangen.
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Die
US-6671955-B1 beschreibt ein Verfahren zur Behandlung einer Pleuelstange nach dem Bruchtrennen durch die Anwendung einer Vibrationsbehandlung. Die Bruchflächen berühren sich während der Vibrationsbehandlung.
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BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
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Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Bruchtrennen einer Pleuelstange (oder eines Stangenrohlings, das heißt, eines Rohlings, der spanend bearbeitet wurde, um viele der Eigenschaften des endgültigen Produkts aufzuweisen, bei dem der Deckel und die Stange jedoch noch Teil desselben Metallkörpers sind), mit einem kleinen Pleuelende und einem großen Pleuelende in einen Stangenteil und einen Deckelteil, wobei die Vorrichtung Folgendes aufweist:
Positionierungselemente zur Positionierung der Pleuelstange in einer Bruchtrenn-Position; und
ein spreizbares Element, das dazu eingerichtet ist, in eine Bohrung des großen Pleuelendes der Pleuelstange eingeführt zu werden, um die Trennung der Pleuelstange in einen Stangenteil und einen Deckelteil zu erlauben, indem das spreizbare Element gespreizt wird, wobei das spreizbare Element eine erste Spreizdornhälfte und eine zweite Spreizdornhälfte umfasst, die dazu eingerichtet sind, von einem Spaltkeil getrennt zu werden.
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Erfindungsgemäß umfasst das spreizbare Element weiterhin einen ersten Hülsenteil (bzw. Hülsenschale), der in Übereinstimmung mit der ersten Spreizdornhälfte angeordnet ist, sowie einen zweiten Hülsenteil (bzw. Hülsenschale), der in Übereinstimmung mit der zweiten Spreizdornhälfte angeordnet ist, wobei die erste und zweite Hülsenschale dazu eingerichtet sind, die Größe des spreizbaren Elements an die Größe der Bohrung in dem großen Pleuelende der Pleuelstange in Übereinstimmung mit einer zu fertigenden Art von Pleuelstange anzupassen. Dadurch kann die Anpassung der Vorrichtung zur Fertigung einer anderen Art von Pleuelstange, die eine andere Größe des spreizbaren Elements erfordert, auf einfache Weise erreicht werden, indem lediglich die Hülsenschalen ausgetauscht werden, ohne dass die Spreizdornhälften selbst ausgetauscht werden müssen.
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Die erste Hülsenschale kann an einem ersten Teil der Vorrichtung mit Schrauben befestigt sein und die zweite Hülsenschale kann an einem zweiten Teil der Vorrichtung mit Schrauben befestigt sein. Vorzugsweise wird eine geringe Anzahl Schrauben verwendet, beispielsweise nicht mehr als ein, zwei, drei oder vier Schrauben für jede Hülsenschale, um den Austausch der Hülsenschalen zu vereinfachen.
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Die Vorrichtung kann eine Vielzahl von Sätzen der ersten Hülsenschale und zweiten Hülsenschale aufweisen, wobei mindestens einer der Sätze an eine andere Art von Pleuelstange als ein anderer der Sätze angepasst ist. Das heißt, ein aus einer ersten Hülsenschale und einer zweiten Hülsenschale bestehender Satz kann an einen bestimmten Durchmesser der großen Bohrung und ein anderer Satz kann an einen anderen Durchmesser der großen Bohrung angepasst werden. Dadurch kann die Vorrichtung auf die Fertigung unterschiedlicher Produkte angepasst werden, indem einer der Sätze durch einen anderen der Sätze ersetzt wird.
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In einigen Ausführungen der Erfindung weisen die Positionierungselemente erste Positionierungselemente auf, die dazu eingerichtet sind, gegen das große Pleuelende der Pleuelstange aufgebracht zu werden (beispielsweise gegen das große Pleuelende an den Schraubenbohrungen des großen Pleuelendes gelenkt zu werden oder an diese anzustoßen oder sogar in die Schraubenbohrungen eingeführt zu werden, das heißt in die Bohrungen, die dazu verwendet werden, den Deckelteil nach dem Bruchtrennvorgang an den Stangenteil zu schrauben), vorzugsweise an dem Deckelteilende der Pleuelstange (dadurch wird die Anordnung flexibler; es wäre möglich, die ersten Positionierungselemente auch von dem anderen Ende der großen Bohrung gegen das große Pleuelende zu lenken, beispielsweise gegen die Schraubenbohrungen des großen Pleuelendes, das heißt, an oder von dem Ende, das näher an dem kleinen Pleuelende ist, dann wäre es jedoch nicht möglich, die Anordnung mit Pleuelstangen zu verwenden, bei denen die Schraubenbohrungen nur an dem Deckelende der Pleuelstange offen sind; die Ermöglichung, die ersten Positionierungsmittel an oder von dem Deckelteilende einzuführen, erweitert die Flexibilität der Vorrichtung und deren Verwendung für eine große Vielzahl von Produkten). Die ersten Positionierungselemente beinhalten zwei erste Positionierungselemente, wobei jedes der beiden ersten Positionierungselemente lateral (oder horizontal; die laterale Richtung kann vorzugsweise in der horizontalen Richtung erfolgen) verschiebbar ist, um die Position der ersten Positionierungselemente an den Abstand zwischen den Schraubenbohrungen der Pleuelstange anzupassen. Auf diese Weise kann die Vorrichtung zur Bearbeitung unterschiedlicher Arten von Pleuelstangen verwendet werden, die unterschiedlich Abstände zwischen den Schraubenbohrungen am großen Pleuelende aufweisen.
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Jedes der ersten Positionierungselemente kann dazu eingerichtet sein, wahlweise eine Position einer Vielzahl von vordefinierten Positionen in einer seitlichen (oder horizontalen) Richtung einzunehmen, um die Vorrichtung an einen aus einer Vielzahl von vordefinierten Abständen zwischen den Schraubenbohrungen ausgewählten Abstand anzupassen. Dadurch ist es leicht möglich, schnell zwischen der Fertigung unterschiedlicher Pleuelstangen zu wechseln: Die Positionierungselemente werden einfach seitlich bewegt, um die vordefinierte seitliche Position einzunehmen, die der neuen zu fertigenden Art von Pleuelstange entspricht.
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Eines der ersten Positionierungselemente kann auf einem ersten Positionierungsschlitten angeordnet werden und ein anderes der Positionierungselemente kann auf einem anderen ersten Positionierungsschlitten angeordnet werden, wobei die ersten Positionierungsschlitten seitlich (oder horizontal) verschiebbar sind, um die ersten Positionierungselemente zwischen den vordefinierten Positionen zu verschieben. Durch die Verschiebung dieser Schlitten beispielsweise entlang horizontaler Schienen, die mit einem festen Teil oder Rahmen der Vorrichtung verknüpft sind, können die ersten Positionierungselemente dadurch wahlweise in die eine oder andere der vordefinierten Positionen gesetzt werden.
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Jeder der ersten Positionierungsschlitten kann mit einer Vielzahl von ersten Kupplungsmitteln ausgestattet sein, die dazu eingerichtet sind, mit zweiten Kupplungsmitteln zusammenzuwirken, die mit einem festen (bzw. unbeweglichen) Teil oder Rahmen der Vorrichtung verknüpft sind (dieser feste Teil der Vorrichtung kann ein Teil des ersten Teils der Vorrichtung oder an diesem befestigt sein), sodass durch die Kopplung (bzw. Verbindung) der zweiten Kupplungsmittel mit den ersten Kupplungsmitteln der entsprechende erste Positionierungsschlitten in einer spezifischen Position blockiert wird, wobei jedes der ersten Kupplungsmittel einer der vordefinierten Positionen entspricht. Durch die Auswahl eines spezifischen dieser ersten Kupplungsmittel und die Verbindung desselben mit dem zweiten Kupplungsmittel wird somit der erste Positionierungsschlitten in einer Position blockiert, sodass das entsprechende erste Positionierungselement in einer spezifischen Position der vordefinierten Positionen gesperrt wird.
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Das erste Kupplungsmittel kann eine Vielzahl von Öffnungen und Bohrungen umfassen und das zweite Kupplungsmittel kann mindestens ein Sperrelement umfassen, das dazu eingerichtet ist, in eine ausgewählte Öffnung der Öffnungen eingeführt zu werden, um eine seitliche Bewegung des entsprechenden ersten Positionierungsschlittens zu blockieren. Jede der Öffnungen kann einer entsprechenden Position der vordefinierten Positionen entsprechen. Durch die Einführung des Sperrelements in die eine oder andere der Öffnungen wird somit das entsprechende erste Positionierungselement in der einen oder anderen der vordefinierten Positionen blockiert.
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Die Öffnungen können in der vertikalen Richtung oder in einer Richtung verteilt sein, die senkrecht zur seitlichen Richtung ist. Es kann manchmal bevorzugt sein, dass die Öffnungen größer als die Differenz zwischen den verschiedenen vordefinierten Positionen sind, und es kann daher vorgezogen sein, die Öffnungen an unterschiedlichen Höhen vorzusehen, um zu verhindern, dass eine der Öffnungen physisch mit einer anderen Öffnung überlappt. Diese Höhenverteilung kann außerdem vorteilhaft sein, um eine Auswahl der Öffnung zu ermöglichen, in die das Sperrelement eingeführt werden soll.
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Das Sperrelement kann in der vertikalen Richtung verschiebbar sein, um in eine ausgewählte Öffnung der Öffnungen eingeführt zu werden, um das entsprechende erste Positionierungselement in einer ausgewählten Position der vordefinierten Positionen zu positionieren. Dadurch wird die einfache Anpassung der Vorrichtung an die Fertigung einer ausgewählten Art von Pleuelstange ermöglicht, wobei ein bestimmter Abstand zwischen den Schraubenbohrungen am großen Pleuelende vorhanden ist: die Anpassung wird durchgeführt, indem das Sperrelement an der vertikalen Position platziert wird, die dieser Stange entspricht – die auf der Vorrichtung markiert oder etikettiert werden kann – und indem dieses in die entsprechende Öffnung eingeführt wird, beispielsweise durch Verschrauben, die Verwendung eines Handrads oder ähnlich.
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Das zu einem der ersten Positionierungsschlitten gehörende Sperrelement und das zu dem anderen der Positionierungsschlitten gehörende Sperrelement können mit einer Verbindungsstruktur verbunden werden, sodass sie zusammen in der vertikalen Richtung bewegt werden können (beispielsweise entlang einer vertikalen Schiene), wobei die Verbindungsstruktur mit Sperrmitteln zum Blockieren der Verbindungsstruktur (11D) auf einer bestimmten Höhe verbunden ist (beispielsweise, indem ein Bolzen in eine Öffnung oder Bohrung eingeführt wird). Dies kann vorteilhaft sein, da es eine einfache Positionierung der Sperrelemente in der vertikalen Richtung erlaubt, wobei sich beide auf derselben Höhe befinden, wodurch die Öffnungen oder Bohrungen ausgewählt werden, in welche die Sperrelemente eingeführt werden sollen, und somit ein spezifischer Abstand zwischen den ersten Positionierungselementen.
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Jedes der Sperrelemente kann ein Spitzenstück besitzen, dessen Durchmesser in Richtung eines Spitzenendes der Sperrelemente abnimmt. Die Spitze kann beispielsweise abgeschrägt, kegelförmig und/oder abgestumpft-kegelförmig sein und dazu eingerichtet sein, in die Öffnungen eingeführt zu werden. Dies kann im Wesentlichen die Positionsänderung der ersten Positionierungselemente ermöglichen: das Sperrelement wird in Übereinstimmung mit einer der Öffnungen platziert, sodass die Spitze desselben in die Öffnung eintritt. Selbst wenn das Sperrelement nicht perfekt gegenüber der Öffnung zentriert ist, tritt die Spitze trotzdem in die Öffnung ein und verschiebt während der Einführung in die Öffnung aufgrund deren Form den Schlitten falls erforderlich seitlich, um eine korrekte Zentrierung sicherzustellen. Die Größe des Sperrelements kann so ausgewählt werden, dass dieses nach der Einführung in die Öffnung in einer sperrenden Position genau in die Öffnung passt.
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Die Orthogonalprojektion (bzw. senkrechte Parallelprojektion) jeder der Öffnungen eines ersten Positionierungsschlittens auf einer horizontalen Achse kann mit der Orthogonalprojektion jeder der anderen Öffnungen der ersten Positionierungsschlitten auf einer horizontalen Achse um mehr als 50% überlappen. Dies kann die Einführung des Sperrelements erleichtern, wenn von einer Öffnung auf eine andere gewechselt wird.
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Bei einigen Ausführungen der Erfindung kann die Vorrichtung weiterhin eine Elektropresse mit einem Servomotor zur Betätigung des spreizbaren Elements umfassen, um beispielsweise einen Spaltkeil zur Trennung zweier Spreizdornhälften zu verschieben. Auf diesem technischen Gebiet wurden spreizbare Elemente bisher herkömmlicherweise von mechanischen Kolben betätigt und häufiger von Hydrauliksystemen. Die Hydrauliksysteme haben sich als funktionstüchtig und im Allgemeinen als zuverlässig erwiesen. Es wurde jedoch festgestellt, dass eine Elektropresse bestimmte Vorteile mit sich bringen kann. Diese ist beispielsweise hinsichtlich vieler Gesichtspunkte sauberer und kann die Erfüllung von Regelungen zum Umweltschutz erleichtern, wie zum Beispiel die Norm ISO 14000. Darüber hinaus können die Stabilität und die Steuerung des Prozesses verbessert werden. Eine Elektropresse kann mit einem Servomotor betrieben werden, der einfach und zuverlässig gesteuert werden kann. Parameter wie Kraft, Drehzahl, Position usw. können leicht gesteuert werden. Es stehen Elektropressen zur Verfügung, die eine zuverlässige Steuerung dieser Parameter bereitstellen, ohne dass eine große Menge Sensoren benötigt wird; dagegen erfordern Hydrauliksysteme Sensoren zur Überprüfung der Geschwindigkeit, Kraft, Position usw. Die Elektropresse kann so eingerichtet sein, innerhalb eines Bereichs von beispielsweise 500 N bis 120 kN zu arbeiten.
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Ein weiterer Vorteil bezüglich der Verwendung einer Elektropresse besteht darin, dass der Betrieb der Vorrichtun weniger von externen Faktoren wie der Temperatur abhängt. Der Betrieb eines Hydrauliksystems kann zu einem großen Teil von der Temperatur beeinflusst werden, da diese die Viskosität der Flüssigkeit des Systems beeinflusst. Die Leistung kann daher abhängig von der Temperatur variieren. Dieser Nachteil wird zumindest zum Teil bei der Verwendung einer Elektropresse anstelle des herkömmlichen hydraulischen Aktuators (bzw. Betätigers) vermieden.
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Die Verwendung einer Elektropresse kann zudem einen reduzierten Energieverbrauch im Vergleich zu einem hydraulischen oder pneumatischen System mit sich bringen.
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Eine Elektropresse kann normalerweise mit Wiederholbarkeit im Bereich von +/–0,005 mm betrieben werden. Dieser Grad an Wiederholbarkeit kann die Notwendigkeit reduzieren, Kalibrierungen durchzuführen, wenn die Maschine beispielsweise zur Fertigung einer neuen Art von Pleuelstange angepasst wird.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Zur Vervollständigung der Beschreibung und um ein besseres Verständnis der Erfindung zu ermöglichen, wird ein Satz Zeichnungen bereitgestellt. Die Zeichnungen bilden einen integralen Bestandteil der Beschreibung und veranschaulichen eine bevorzugte Ausführung der Erfindung, die nicht als eine Einschränkung des Umfangs der Erfindung angesehen werden dürfen, sondern nur als ein Beispiel, wie die Erfindung ausgeführt werden kann. Die Zeichnungen umfassen die folgenden Abbildungen:
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stellt ein Beispiel einer Pleuelstange dar.
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und sind zwei Draufsichten auf eine Vorrichtung gemäß einer Ausführung der Erfindung, jeweils ohne und mit einer zu brechenden Pleuelstange.
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ist eine perspektivische Teilansicht der Vorrichtung der und .
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stellt die ersten Positionierungselemente schematisch dar.
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ist eine perspektivische Darstellung der Vorrichtung einschließlich des Aktuators des spreizbaren Elements.
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ist eine seitliche Ansicht des Querschnitts eines ersten Positionierungsschlittens und der verbundenen Vorrichtungen.
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ist eine perspektivische Darstellung eines ersten Positionierungsschlittens.
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und sind schematische seitliche Querschnittsansichten eines ersten Positionierungsschlittens und der verbundenen Vorrichtungen, die darstellen, wie der Schlitten in der Position gesperrt wird.
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ist eine schematische Rückansicht des Teils der Vorrichtung, der mit den ersten Positionierungsschlitten verbunden ist.
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ist eine Rückansicht des Teils der Vorrichtung.
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BESCHREIBUNG EINER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNG DER ERFINDUNG
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Die und stellen schematisch eine Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung dar, die einen Vorrichtungengrundrahmen aufweist, der einen ersten, fixierten (bzw. festen), Teil 1 aufweist, in Bezug zu dem ein zweiter Teil 2, der einen ersten (Haupt-)Schlitten 21 umfasst, gleitbar zwischen einer proximalen Position und einer distalen Position montiert ist. Der zweite Teil 2 umfasst weiterhin einen zweiten Schlitten 22, der gleitbar innerhalb des ersten Schlittens montiert ist, sodass dieser innerhalb des ersten Schlittens 21 vor- und zurückbewegt werden kann. Auf dem ersten Schlitten 21 ist ein Aktuator oder eine Antriebsvorrichtung 25 vorgesehen, um den zweiten Schlitten 22 steuerbar innerhalb des ersten Schlittens zu verschieben, beispielsweise, um den zweiten Schlitten in einer Ladephase des Vorrichtungenbetriebs gegen Anschläge 26 zu lenken (bzw. zu drücken).
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Wie am besten in der zu sehen ist, ist eine erste Halbschale oder Hülsenschale 19 an dem ersten Teil 1 mit Schrauben 190 befestigt und eine erste Halbschale oder Hülsenschale 29 ist an dem ersten Schlitten 21 mit Schrauben 290 befestigt. Diese beiden Hülsenschalen 19 und 29 bilden zusammen (das heißt, wenn sich der erste Schlitten in der proximalen Position befindet, wie in der dargestellt ist) einen Vorsprung, der in die große Bohrung der Pleuelstange 1000 eintritt, wenn zum Bruchtrennen die Stange in die Vorrichtung montiert wird (wie in der dargestellt ist). Diese Hülsenschalen sind Teil eines Spreizelements 3, das ferner zwei Spreizdornhälften 31 und 32 aufweist, die innerhalb der Hülse oder des Zylinders positioniert sind, der aus der ersten 19 und zweiten 29 Hülsenschale gebildet wird. Einer dieser Spreizdornteile 31 ist an dem ersten Teil 1 der Vorrichtung befestigt und der andere Spreizdornteil ist an dem ersten Schlitten 21 befestigt. Die Spreizdornhälften sind dazu eingerichtet, von einer Vorwärtsbewegung eines Spaltkeils 33 getrennt zu werden. Der Spaltkeil kann von allen geeigneten Betätigungsmitteln betätigt werden, wie zum Beispiel einem herkömmlichen hydraulischen Aktuator, der häufig bei dieser Art von Vorrichtungen eingesetzt wird, obwohl es manchmal vorgezogen werden kann, eine Elektropresse 4 zu verwenden, wie schematisch in der dargestellt ist.
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Zusätzlich zu der aus der ersten 19 und zweiten 29 Hülsenschale gebildeten Hülse sind ferner mehrere Positionierungsmittel zur Positionierung der Pleuelstange in der Vorrichtung vorhanden. Erste Positionierungsmittel sind an dem ersten Teil 1 angeordnet und schließen erste Positionierungselemente 11 ein, die dazu eingerichtet sind, von entsprechenden Aktuatoren vor- und zurückbewegt zu werden, die in den Schlitten 11A aufgenommen sind (die hierin als erste Positionierungsschlitten bezeichnet werden), die auf dem ersten Teil 1 der Vorrichtung montiert sind. Diese ersten Positionierungselemente 11 sind dazu eingerichtet, mindestens teilweise in die Schraubenbohrungen der Pleuelstange eingeführt zu werden, die zur Aufnahme der Schrauben verwendet werden, mit denen der Deckelteil nach dem Bruchtrennen an dem Stangenteil befestigt wird, wie schematisch in der dargestellt ist. Diese ersten Positionierungselemente beinhalten einen Spindelteil oder ein Spindelstück 111, das von dem Deckelteilende der Pleuelstange in die Schraubenbohrungen eingeführt wird, sowie eine Kontaktfläche 110 oder ein Anschlagteil, das, wenn die Positionierungselemente während des Betriebs der Vorrichtung zur Pleuelstange bewegt werden, an den Deckelteil der Pleuelstange anstößt und diesen dadurch in Richtung der ersten Hülsenschale 19 lenkt (bzw. vorspannt), wobei ein Kontakt mit der ersten Hülsenschale 19 hergestellt wird. Die Spindelteile werden dadurch vollständig in die Schraubenbohrungen eingeführt. Wie in der dargestellt ist, schließen die Spindelteile 111 Fluidauslässe 12 ein und während des Betriebs der Vorrichtung kann ein Reinigungsfluid kontinuierlich oder periodisch aus diesen Auslässen 12 strömen. Diese Auslässe sind so positioniert, dass während des Bruchtrennens das Fluid aus diesen Fluidauslässen 12 auf die Bruchflächen des Deckelteils und/oder des Stangenteils prallt, um das Entfernen von losen Partikeln zu unterstützen.
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Auf der anderen Seite werden, wie am besten in der dargestellt ist, weitere Fluidauslässe 13 im ersten Teil 1 und in dem ersten Schlitten 21 angrenzend an den Bereich bereitgestellt, an dem die beiden Hülsenschalen 19 und 29 aufeinandertreffen, um ein weiteres Fluid auf die Bruchflächen aufzubringen, wenn der Bruchtrennvorgang stattfindet, um das Entfernen von losen Partikeln zu erleichtern.
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Bei dem Fluid kann es sich beispielsweise um Druckluft handeln.
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Weitere Positionierungsmittel zur Positionierung der Pleuelstange zum Bruchtrennen umfassen einen Zentrierbolzen 23, der dazu eingerichtet ist, in die kleine Bohrung 1005 der Pleuelstange zu passen, sowie zwei zusätzliche Positionierer 24, die dazu eingerichtet sind, das große Pleuelende der Pleuelstange vom Zentrierbolzen 23 weg zu lenken. Der Zentrierbolzen 23 und die zusätzlichen Positionierer 24 sind auf dem zweiten Schlitten 22 angeordnet, der, wie oben erklärt wurde, innerhalb des ersten Schlittens 21 bewegbar ist. Der Zweck dieser schwimmenden Anordnung der Positionierungsmittel besteht darin, das Risiko übermäßiger Spannungen oder Kräfte zu reduzieren, welche die Pleuelstange während der anfänglichen Phase des Bruchtrennvorgangs beschädigen oder abnutzen können.
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Gemäß der vorliegenden Ausführung wird der zweite Schlitten 21, wenn die Pleuelstange in der Vorrichtung platziert werden soll, von dem Aktuator 25 gegen die Anschläge 26 gelenkt und die Pleuelstange in die Vorrichtung eingeführt, sodass der Zentrierbolzen 23 in die kleine Bohrung der Pleuelstange eintritt. Der Zentrierbolzen 23 kann von externen Kräften in Richtung des ersten Teils 1 verschoben werden, um eine korrekte Positionierung der Pleuelstange zu ermöglichen, die so platziert ist, dass die Hülse 19 + 29 in die große Bohrung 1006 der Pleuelstange eintritt.
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Sobald die Pleuelstange positioniert ist, werden die ersten Positionierungselemente 11 nach vorne bewegt (das heißt in Richtung der Pleuelstange), die Spindeln 111 treten in die Schraubenbohrungen ein und die Kontaktflächen 110 stoßen gegen den Deckelteil der Pleuelstange, sodass die Pleuelstange fest gegen die erste Hülsenschale 19 gelenkt wird und diese berührt; sowohl die Aktuatoren der ersten Positionierungselemente (die in den ersten Positionierungsschlitten 11A aufgenommen sind) als auch der Aktuator 25 neigen daher dazu, die Pleuelstange gegen die erste Hülsenschale 19 zu lenken. Dies führt zu einer kleinen Trennung (bzw. Lücke) zwischen der Innenfläche der großen Bohrung der Pleuelstange und der zweiten Hülsenschale 29.
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Wenn der Spaltkeil 33 beginnt, sich nach vorne zu bewegen, wird die zweite Hülsenschale 29 gezwungen, sich von der ersten Hülsenschale 19 in Richtung des kleinen Pleuelendes der Pleuelstange weg zu bewegen; der erste Schlitten 21, auf dem die zweite Hülsenschale 29 montiert ist, bewegt sich ebenfalls. Falls das kleine Pleuelende der Pleuelstange an dem ersten Schlitten 21 fixiert wäre, würden Spannungen in der Pleuelstange auftreten, da deren großes Pleuelende von der ersten Hülsenschale 19 daran gehindert wird, sich zu bewegen. Da der Verbindungsbolzen 23 jedoch auf dem zweiten Schlitten 22 montiert ist, der gegenüber dem ersten Schlitten 21 schwimmend angeordnet ist, kann die Pleuelstange ihre ursprüngliche Position ohne wesentliche Spannungen beibehalten, trotz der anfänglichen Bewegung des ersten Schlittens 21. Dadurch treten diese Spannungen oder Beanspruchungen nicht auf oder werden zumindest wesentlich reduziert.
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Sobald die zweite Hülsenschale 29 an die Innenfläche der großen Bohrung der Pleuelstange stößt, findet der Bruchtrennvorgang auf normale Weise statt, in Übereinstimmung mit Kerben oder Ähnlichem, die vorher beispielsweise mit einem Laser auf die herkömmliche Weise vorgesehen wurden. Nach dem Bruchtrennen werden der Stangenteil und der Deckelteil getrennt und der Stangenteil wird aufgrund der Bewegung des ersten Schlittens 21 vom Deckelteil weg geführt.
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Die stellt schematisch die Verwendung einer Elektropresse anstelle der herkömmlich verwendeten Hydraulikpresse dar. Die damit verbundenen Vorteile wurden oben beschrieben.
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Um die Vorrichtung an unterschiedliche Arten von herzustellenden Pleuelstangen anzupassen, kann es erforderlich sein, den Abstand zwischen den ersten Positionierungselemente 11 zu ändern, um diesen Abstand an den Abstand zwischen den Schraubenbohrungen am Deckelende der herzustellenden Pleuelstange anzupassen, damit die Spindelteile 111 in die Schraubenbohrungen eingeführt werden können, oder, falls die ersten Positionierungselemente diese Art von Spindelteilen nicht beinhalten, damit die Kontaktfläche 110 an einem gewünschten Punkt oder Bereich des großen Pleuelendes gegen das große Pleuelende der Pleuelstange stößt. Um dies zu ermöglichen, können die ersten Positionierungselemente 11 in ersten Positionierungsschlitten 11A platziert werden, die seitlich verschiebbar entlang horizontaler Schienen 11F angeordnet sind, wie in der dargestellt ist. Diese Schienen 11F sind mit einem festen Teil 1A der Vorrichtung verbunden, der beispielsweise gegenüber dem ersten Teil 1 der Vorrichtung fixiert werden kann. An dem festen Teil 1A sind Handräder 11G montiert, um Sperrelemente 11C zu verschieben, die zum Blockieren der ersten Positionierungsschlitten in ausgewählten Positionen verwendet werden, wobei jede der ausgewählten Positionen einer vorbestimmten Position des entsprechenden ersten Positionierungselements 11 entspricht. Durch die Platzierung der ersten Positionierungsschlitten an einer ausgewählten spezifischen Position kann die Vorrichtung daher angepasst werden, eine spezifische Art von Pleuelstange zu fertigen, die einen spezifischen Abstand zwischen den Schraubenbohrungen besitzt.
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Die stellt dar, wie ein erster Positionierungsschlitten mit einer Vielzahl von Öffnungen 11B ausgestattet ist, die entlang der vertikalen Richtung verteilt sind. Jede der Öffnungen besitzt ebenfalls eine spezifische Position in der seitlichen oder horizontalen Richtung (auf einen ersten Blick kann es so aussehen, als ob die Öffnungen 11B alle in derselben Richtung entlang der horizontalen Achse angeordnet wären, dies liegt jedoch an der Tatsache, dass die Öffnungen wesentlich größer als die Differenz ihrer Positionen in der horizontalen Richtung sind; die Differenz zwischen den Abständen der Schraubenbohrungen unterschiedlicher Pleuelstangen kann ziemlich klein sein, sodass die seitliche Verschiebung der ersten Positionierungsschlitten zur Anpassung der Vorrichtung an unterschiedliche Arten von Pleuelstangen oft nicht sehr groß ist; es kann jedoch vorgezogen werden, relativ große Öffnungen 11B zu verwenden; beispielsweise kann es vorgezogen werden, dass alle Öffnungen mehr als 50% miteinander überlappen, wenn diese – orthogonal – auf die horizontale Achse projiziert werden, da dies die Einführung des Sperrelements erleichtern kann, wenn von einer Öffnung auf eine andere gewechselt wird, wie aus unseren Erläuterungen unten hervorgehen wird).
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Durch die Einführung des Sperrelements 11C in eine ausgewählte Öffnung der Öffnungen 11B kann der Schlitten 11A in einer spezifischen seitlichen/horizontalen Position platziert werden, die einer spezifischen Position des ersten Positionierungselements entspricht. Die zeigt, wie das Sperrelement 11C auf der Höhe der zweiten Öffnung 11B von oben platziert wurde, und durch die Drehung des Handrads 11G wird das Sperrelement in diese Öffnung auf die Position eingeführt, die in der dargestellt ist, in der dieses genau in die Öffnung 11B passt und so den Schlitten 11A in einer bestimmten ausgewählten seitlichen Position sperrt.
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Wie in den und erkennbar ist, besitzt das Sperrelement 11C ein kegelförmiges Ende. Die stellt dar, dass die Öffnungen 11B alle eine Gröle besitzen, sodass diese wesentlich überlappen, wenn sie auf die horizontale Achse projiziert werden. Das heißt, dass bei der Verschiebung des Sperrelements 11C in der vertikalen Richtung, um dessen Einführung in eine dieser Öffnungen in die Einführung in eine andere dieser Öffnungen zu ändern, die Spitze des Sperrelements in Übereinstimmung mit der neuen Öffnung ist, sodass die Erfordernis vermieden wird, den Schlitten „manuell” seitlich zu verschieben, um die Spitze in die entsprechende Öffnung einführen zu können. Wenn jetzt das Handrad gedreht wird, um das Sperrelement in die neue Öffnung einzuführen, verschiebt die Vorwärtsbewegung des Sperrelements 11C aufgrund des abgeschrägten Charakters des Endes und der engen Passung zwischen dem Sperrelement 11C und der Öffnung 11B, wenn das Sperrelement eingeführt ist, den Schlitten 11A seitlich auf seine gewünschte Position.
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Die und stellen eine vertikale Schiene 11H für die Verbindungsstruktur 11D dar, mit der die zu den beiden Schlitten 11A gehörenden Sperrelemente 11C miteinander verbunden werden, zusammen mit deren verbundenen Handrädern 11G. Diese Schiene ist an dem Rückteil des festen Teils 1A der Vorrichtung montiert und schließt eine Vielzahl von Öffnungen 11J ein, wobei jede der Öffnungen einer der Öffnungen 11B in dem Schlitten 11A entsprechen. Man kann sehen, wie die Öffnungen 11B in den Schlitten 11A vom Rückteil aus durch die Schlitze 11I sichtbar sind, die von den Sperrelementen 11C durchdrungen werden (siehe auch die und ).
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In der in der dargestellten Position sind die Sperrelemente 11C mit den niedrigsten Öffnungen 11B der beiden Schlitten 11A verbunden. Zur Anpassung der Vorrichtung an die Fertigung einer Pleuelstange mit einem unterschiedlichen Abstand zwischen den Schraubenbohrungen am Deckelende, beispielsweise an den Abstand entsprechend der zweiten Öffnung 11B von oben, muss der Bediener der Vorrichtung zuerst die Handräder 11G bewegen, um die Sperrelemente 11C aus den Öffnungen 11B herauszuziehen. Danach muss der Bediener die Sperrmittel 11E nach hinten ziehen, damit ein entsprechender Bolzen aus den niedrigsten Öffnungen der Öffnungen 11J gezogen wird. Danach muss der Bediener beispielsweise manuell die gesamte Sperrbaugruppe einschließlich der Verbindungsstruktur 11D, der Handräder 11G und der verbundenen Sperrelemente 11C anheben, bis der Bolzen (nicht dargestellt) der Sperrmittel 11E die Höhe der zweiten Öffnung 11J von oben erreicht, auf welcher der Bediener den Bolzen (wie zum Beispiel einen federbelasteten Bolzen) in diese Öffnung schnappen lässt. Dies entspricht der Position der . Der Bediener kann jetzt einfach die Handräder drehen, um die Sperrelemente 11C in die zweiten Öffnungen 11B von oben einzuführen und während dieser Einführung der Sperrelemente in die entsprechenden Öffnungen 11B werden die beiden Schlitten 11A auf ihre neuen Positionen verschoben, sodass die ersten Positionierungselemente in der korrekten Position zur
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Herstellung der neuen Art von Pleuelstange positioniert werden.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Erster Teil der Vorrichtung
- 1A
- Fester (bzw. unbeweglicher) Teil der Vorrichtung, der in Bezug zum ersten Teil der Vorrichtung fixiert werden kann
- 2
- Zweiter Teil der Vorrichtung
- 3
- Spreizbares Element
- 4
- Elektropresse
- 11
- Erste Positionierungselemente
- 11A
- Erste Positionierungsschlitten, in denen beispielsweise die Aktuatoren der ersten Positionierungselemente aufgenommen sind
- 11B
- Erste Kupplungsmittel, zur Fixierung der seitlichen Position der ersten Positionierungsschlitten; bei diesen ersten Kupplungsmitteln kann es sich um Öffnungen handeln
- 11C
- Zweite Kupplungsmittel, die dazu eingerichtet sind, mit den ersten Kupplungsmitteln zur Fixierung der Position der ersten Positionierungsschlitten zusammenzuwirken; diese zweiten Kupplungsmittel können ein Sperrelement umfassen, das ineiner der Öffnungen eingeführt wird
- 11D
- Verbindungsstruktur
- 11E
- Sperrmittel der Verbindungsstruktur
- 11F
- Horizontale Schienen
- 11G
- Handrad zur Verschiebung eines Sperrelements 11C
- 11H
- Vertikale Schiene für die Verbindungsstruktur 11D
- 11I
- Schlitze
- 11J
- Öffnungen in der vertikalen Schiene 11H
- 12
- Fluidauslässe in den ersten Positionierungselementen
- 13
- Fluidauslässe
- 19
- Erste Hülsenschale
- 21
- Erster Schlitten des zweiten Teils
- 22
- Zweiter Schlitten des zweiten Teils
- 23
- Zweites Positionierungselement
- 24
- Zusätzliche Positionierungselemente
- 25
- Antriebsvorrichtung/Aktuator
- 26
- Anschläge
- 29
- Zweite Hülsenschale
- 31, 32
- Spreizdornhälften
- 33
- Spaltkeil
- 110
- Kontaktfläche
- 111
- Spindelteil
- 190, 290
- Schrauben
- 1000
- Pleuelstange
- 1001
- Stange
- 1002
- Deckel
- 1003
- kleines Pleuelende
- 1004
- Schaft
- 1005
- Kleine Bohrung
- 1006
- Große Bohrung
- 1007
- Schrauben
- 1008
- Verbindung zwischen Stange und Deckel
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In diesem Text sollte der Begriff „umfasst” und seine Ableitungen (wie zum Beispiel „umfassend” usw.) nicht in einem ausschließenden Sinne verstanden werden, das heißt, diese Begriffe sollten nicht dahin gehend interpretiert werden, dass die Möglichkeit ausgeschlossen wird, dass die beschriebenen und definierten Elemente weitere Elemente, Schritte usw. einschließen können.
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Auf der anderen Seite ist die Erfindung offensichtlich nicht auf die hierin beschriebene(n) spezifische(n) Ausführung(en) beschränkt, sondern schließt alle Variationen ein, die von einem Fachmann auf dem Gebiet (beispielsweise hinsichtlich der Auswahl von Materialien, Abmessungen, Komponenten, Konfigurationen usw.) innerhalb des in den Ansprüchen definierten allgemeinen Umfangs der Erfindung berücksichtigt werden könnten.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 19841027 C1 [0007]
- US 6457621 A1 [0008]
- DE 9320463 U1 [0009]
- EP 568119 [0009]
- EP 467198 A1 [0009]
- US 6671955 B1 [0010]
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Zitierte Nicht-Patentliteratur
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