DE3625961A1 - Pruefvorrichtung fuer die rollguete von sich drehenden werkstuecken - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Prüfvorrichtung für die Rollgüte von sich drehenden Werkstücken, und zwar insbesondere eine Prüfvorrichtung für die Rollgüte der Ringflächen der Haupt- oder Pleuellagerzapfen von Kurbelwellen.

Bekanntlich wird das zu bearbeitende Teil beim Rollen verstärkt, da die Oberfläche des Materials im bearbeiteten Abschnitt plastisch verformt wird, wodurch dessen Dichte zunimmt. Im einzelnen erfolgt das Rollen bei Kurbelwellen an den Hohlkehlen und der Einfachheit halber an den paarweise angeordneten Hohlkehlen, indem an den sich um ihre eigene Achse drehenden Wellen jeweils zwei Rollen angebracht werden, die auf eine der beiden Hohlkehlen der Welle wirken. Es wird jedoch darauf hingewiesen, daß an der Kurbelwelle zumindest eine Hohlkehle vorhanden ist, die für sich allein bearbeitet werden muß. Die Rollen sind auf einem Kopf mit einer rotierenden Trommel gelagert, über welche ein Druck von einer vorbestimmten Stärke ausgeübt wird, der gleichmäßig auf die beiden Rollen verteilt und über diese auf die Hohlkehlen der zu rollenden Kurbelwelle übertragen wird. Auch wenn alle erdenklichen Vorsichtsmaßnahmen ergriffen worden sind, um den Druck in gleichmäßiger Weise auf die Hohlkehlen zu übertragen, so kann die Bearbeitung dieser Hohlkehlen unbefriedigend ausfallen, da die Hohlkehlen aufgrund der im allgemeinen vorausgehenden mechanischen Bearbeitung (Drehen) rauh und damit nicht genau gleich sein können, wodurch die Wirkung des Drucks auf die Hohlkehlen beeinträchtigt werden würde. Außerdem ist das System der Druckverteilung auf die beiden Rollen sehr anfällig hinsichtlich der Einstellungsgenauigkeit, woraus sich eine ungleichmäßige Bearbeitung der beiden Hohlkehlen und somit ein unbrauchbares Ergebnis ergeben würde. Im einzelnen muß die plastische Verformung innerhalb von durch die Spezifikationen des Gegenstandes genau bestimmten Werten liegen. Aus der Tatsache, daß an jeder Kurbelwelle zumindest eine Hohlkehle vorhanden ist, die für sich bearbeitet werden muß, folgt, daß in diesem Fall zwar das Problem der Druckverteilung entfällt, während jedoch die Rollgüte auch hier kontrolliert werden muß.

Beim Stand der Technik erfolgt die Kontrolle der Rollgüte an den Ringflächen der Hohlkehlen und der Haupt- und Pleuellagerzapfen der Kurbelwellen stichprobenweise am Ende des Rollvorgangs, wobei das Teil für den Test zerstört werden muß. Eine Kontrolle der genannten Art kann selbstverständlich nicht systematisch durchgeführt werden, und sie liefert keine ausreichende Garantie dafür, daß die Hohlkehlen der Kurbelwellen einer Produktion identisch sind und folglich in gleicher Weise einem gleichförmigen Rollen entsprechen.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur Kontrolle der Rollgüte an sich drehenden Werkstücken und im besonderen an Kurbelwellen zu schaffen, bei der die beim Stand der Technik auftretenen Nachteile vermieden werden, und die im einzelnen eine systematische Kontrolle während des Rollvorgangs ermöglicht, wobei erforderlichenfalls einige Rollparameter verändert werden können, um eine gleichmäßige Bearbeitung entsprechend den geforderten Spezifikationen zu erreichen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Prüfvorrichtung für die Rollgüte von Ringflächen an sich drehenden Werkstücken gelöst, die dadurch gekennzeichnet ist, daß sie mindestens einen Lagesensor umfasst, der geeignet ist, während des Bearbeitungsvorgangs die Verformung der Ringflächen des Werkstücks zu erfassen und ein elektrisches Signal zu erzeugen, das verformungsabhängig und mit der Strukturveränderung korrelierbar ist, die sich im Material im Bereich der gerollten Ringflächen ereignet.

Weitere Erfindungsmerkmale sowie die mit der Erfindung erzielbaren Vorteile gehen aus der folgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels hervor, das in der beigefügten Zeichnung dargestellt ist.

Es zeigen:

Fig. 1 eine auf eine Rollmaschine montierte, erfindungsgemäße Vorrichtung im Betrieb,

Fig. 2 einen Schnitt längs der Achse II-II aus Fig. 1, und

Fig. 3 eine Draufsicht der Vorrichtung aus Fig. 1 in vergrößertem Maßstab, bei der wegen der deutlicheren Darstellung einige Teile weggelassen worden sind.

In den Fig. 1 und 2 der Zeichnung ist eine Rollmaschine insgesamt mit (1) bezeichnet, die einen Sockel (2) und einen Kopf (3) aufweist, zwischen denen sich als Werkstück eine Kurbelwelle (4) befindet. Im einzelnen liegt die Kurbelwelle (4) auf zwei Rollen (6), die parallel und um die am Sockel (2) befestigten Zapfen (7) drehbar montiert sind.

Speziell in bezug auf Fig. 2 weist der Kopf (3) ein Paar Rollen (8) auf, welche auf die Ringflächen (9) der Hohlkehlen eines Lagerzapfens (10) der Kurbelwelle (4) drücken. Die Rollen (8) sind durch eine Schubtrommel (11) abgestützt, die mit Hilfe von Lagern (12) drehbar zu einem Zapfen (13) montiert ist, der seinerseits in einem Mantel (14) gelagert ist. Von der allgemein bekannten Rollmaschine (1) sind nur die wichtigsten Teile dargestellt.

Erfindungsgemäß erfolgt die Kontrolle der Rollgüte an den Ringflächen (9) des Lagerzapfens (10) durch eine Prüfvorrichtung (20), die im wesentlichen aus einem Paar Lagesensoren (21) (Fig. 1 und 2) besteht, die geeignet sind, während des Bearbeitungsvorgangs die Verformung der Ringflächen (9) zu erfassen und ein elektrisches Signal zu erzeugen, das verformungsabhängig und mit der Strukturveränderung korrelierbar ist, die sich im Material der Welle (4) im Bereich der Ringflächen (9) ereignet. Jeder Sensor (21) besteht in herkömmlicher Weise aus einem induktiven Positionswandler, beispielsweise einem Differentialtransformator, dessen (nicht dargestellter) beweglicher Kern fest mit einem Taster (22) mit abgerundetem Kopf (23) (von im wesentlichen elliptischer Struktur) verbunden ist, der über nicht dargestellte Federteile gegen die Ringflächen (9) gedrückt wird. Die Lagesensoren (21) sind im dargestellten Ausführungsbeispiel in Sitzen (24) abgestützt, die in einem Gehäuse (25) angebracht sind, welches mit Schrauben (26) am Sockel (2) befestigt ist. Die Befestigung jedes Lagesensors (21) am Gehäuse (25) erfolgt durch geeignete Verbindungsteile, wie beispielsweise Gewindestifte (27), die in das Gehäuse (25) eingeschraubt sind.

Jeder Lagesensor (21) ist mit einem Eingang von Signalverarbeitungsteilen (30) verbunden; an einem der an eine Klemme (31) angeschlossenen Ausgänge der Signalverarbeitungsteile (30) ist ein elektrisches Signal verfügbar, das aus der Verarbeitung der von den Sensoren (21) erzeugten Signale resultiert und mit dem Umfang der plastischen Verformung korreliert, die sich im Material im Bereich der gerollten Ringflächen (9) ereignet. An die Klemme (31) könnte ein Anzeigeinstrument angeschlossen sein oder ein Mechanismus, der die Position des Kopfes (3) zur Kurbelwelle (4) korrigiert, wenn eine Ungleichmäßigkeit bei dem durch die Rollen (8) am Kopf (3) auf die Ringflächen (9) wirkenden Druck festgestellt wird.

Die Arbeitsweise der Vorrichtung (1) wird im folgenden beschrieben. Vor allem sind die Lagesensoren (21) so angebracht, daß der Kopf (23) jedes Tasters (22) an der entsprechenden Ringfläche (9) des Lagerzapfens (10) der Welle (4) anliegt. Außerdem werden die Ringflächen (9) ständig mit Kühlflüssigkeit versorgt, damit keine Reibungswärme entsteht, wenn diese dem durch die Rollen (8) ausgeübten Druck ausgesetzt sind.

Beim Rollen wird jede Ringfläche (9) infolge des Drucks der Rollen (8) stufenlos verformt; diese Verformung wird vom entsprechenden Sensor (21) erfaßt, der - falls es sich um einen Differentialtransformator handelt - ein elektrisches Signal erzeugt, dessen Vorzeichen (plus oder minus) und dessen Amplitude von der Position des am Taster (22) befestigten beweglichen Kerns abhängt. Die von den Lagesensoren (21) erzeugten elektrischen Signale werden anschließend an die Signalverarbeitungsteile (30) weitergeleitet, die an die Klemme (31) ein Signal abgeben, das sowohl als Information über die Rollgüte als auch - wie erwähnt - zum Ansteuern eines Mechanismus zur Korrektur der Position des Kopfes (3) zur Welle (4) verwertbar ist, um ein gleichmäßiges Rollen beider Ringflächen (9) zu bewirken.

Aus den Merkmalen der erfindungsgemäßen Vorrichtung (20) gehen die mit ihr erzielbaren Vorteile hervor. So können die zerstörenden Versuche zur Ermittlung der Rollgüte entfallen; ferner kann die Rollgüte des Werkstücks (4) während des Bearbeitungsvorgangs kontrolliert werden, wodurch der Arbeiter die Möglichkeit hat, erforderlichenfalls einzugreifen, um ein den Spezifikationen entsprechendes, gleichmäßiges Rollergebnis zu erzielen. Insbesondere ermöglicht das von jedem Lagesensor (21) abgegebene Signal eine Bewertung der durch Rollen erreichten Bearbeitungsqualität, indem etwaige Oberflächenfehler durch schadhafte Rollen (8) (infolge von Verschleiß oder Zunder an der Rollenoberfläche) angezeigt werden.

Im Rahmen des Schutzumfangs der Ansprüche kann die Vorrichtung (20) durch Änderungen und Varianten an einsatzspezifische Erfordernisse angepaßt werden; so können z.B. die Lagesensoren auch anders ausgeführt sein als die genannten induktiven Lagesensoren (21).

Alle in der Beschreibung erwähnten und/oder in der Zeichnung dargestellten neuen Merkmale sind für sich oder in sinnvoller Kombination erfindungswesentlich, auch soweit sie in den Ansprüchen nicht ausdrücklich beansprucht sind.

Claims (7)

1. Prüfvorrichtung (20) für die Rollgüte von Ringflächen (9) an sich drehenden Werkstücken (4), dadurch gekennzeichnet, daß sie mindestens einen Lagesensor (21) umfasst, der geeignet ist, während des Bearbeitungsvorgangs die Verformung der Ringflächen (9) des Werkstücks (4) zu erfassen und ein elektrisches Signal zu erzeugen, das verformungsabhängig und mit der Strukturveränderung korrelierbar ist, die sich im Material im Bereich der gerollten Ringflächen (9) ereignet.

2. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei dem Sensor (21) um einen induktiven Sensor handelt.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der induktive Sensor (21) einen Differentialtransformator mit einem bewegliches Kern umfaßt, der geeignet ist, gegen die Ringfläche (9) gedrückt zu sein, um deren Verformung zu erfassen.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Kern des Differentialtransformators einen Taster (22) besitzt, dessen abgerundeter Kopf (23) geeignet ist, unter dem Druck von Federteilen während des Bearbeitungsverfahrens die Ringfläche (9) des Werkstücks (4) abzufahren.

5. Vorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Lagesensor (21) in einem an einem Sockel (2) einer Rollmaschine (1) befestigten Gehäuse (25) gelagert ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (25) mindestens einen Sitz (24) aufweist, in dem der Sensor (21) abgestützt ist, der mit geeigneten Verbindungsteilen (27) am Gehäuse (25) befestigt ist.

7. Vorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß Signalverarbeitungsteile (30), zu denen die vom Lagesensor (21) erzeugten Signale gelangen, ihrerseits ein Signal für die Anzeige der Rollgüte erzeugen.