KR20200019679A - 크랭크 샤프트의 전이 반경의 충격 처리 방법 및 디바이스 - Google Patents

크랭크 샤프트의 전이 반경의 충격 처리 방법 및 디바이스 Download PDF

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Abstract

본 발명은 특히 커넥팅로드 베어링 저널(5, 5')과 크랭크 웹(7, 7')사이의 전이 반경(8) 및/또는 주 베어링 저널(6, 6')과 크랭크 샤프트(4, 4')의 크랭크 웹(7, 7') 사이의 전이 반경(8)인, 크랭크 샤프트(4, 4')의 전이 반경(8)의 충격 경화 방법에 관한 것이다. 크랭크 샤프트(4, 4')는 먼저 충격 위치로의 회전 방향을 따라 구동 디바이스(3, 3')에 의해 회전된다. 충돌 위치에서 크랭크 샤프트(4, 4')를 정지시키기 위해 정지 디바이스(12)가 제공되고, 그 다음에 충격력은 적어도 하나의 충격 툴(16, 16')에 의해 적어도 하나의 전이 반경(8)으로 도입된다.

Description

크랭크 샤프트의 전이 반경의 충격 처리 방법 및 디바이스
본 발명은 크랭크 샤프트의 전이 반경의 충격 경화 방법, 특히 청구항의 제 1 항에 따라 커넥팅로드 베어링 저널과 크랭크 웹 사이의 전이 반경 및/또는 주 베어링 저널과 크랭크 샤프트의 크랭크 웹 사이의 전이 반경에 관한 것이다.
본 발명은 또한 청구항 제12항의 프리앰블에 따른 크랭크 샤프트의 전이 반경의 충격 경화 장치에 관한 것이다.
본 발명은 또한 프로그램 코드 수단을 갖는 컴퓨터 프로그램에 관한 것이다.
내부 연소 엔진의 지속적인 발전과 성능 향상 및 이에 대한 엄격한 배출 요구 사항으로 인해, 현대 엔진은 결과적으로 더 큰 하중을 받는다. 이러한 이유로, 자동차 산업은, 높은 하중을 받으며, 내연 기관의 기능에 중요한, 특히 크랭크 샤프트의 강도와 관련하여 높은 요구를 한다. 여기서, 구조적인 측면에서, 크랭크 샤프트는 경량이어야 하고 공간 요구 사항은 작아야 하는 경우가 종종 있다. 크랭크 샤프트의 설계를 위해, 이는 단면적을 증가시켜서가 아니라 부하 용량의 증가를 달성해야 함을 의미하고, 즉, 크랭크 샤프트의 단면 계수를 사용하지만, 가능한 한 내부 압축 응력 상태에 의해 가능하다. 이러한 이유로, 현대식 크랭크 샤프트는, 크랭크 샤프트가 점점 더 높은 수준의 엔진 출력에 노출될 수 있도록, 다양한 가공 및 열처리 방법을 사용하여 생산된다.
이러한 방법의 예는 유도 및 케이스 경화, 레이저 경화 또는 질화의 표면 경화 방법과 같은 열 처리, 및 딥 롤링, 쇼트 피닝 또는 충격 경화와 같은 변형 경화 방법이다. 이 방법은 일반적이며 널리 확립된 방법으로, 다양한 용도에 적합하다.
이러한 방법의 예와 관련하여, EP 1 479 480 A1, EP 0 788 419 B1, EP 1 612 290 A1, DE 10 2007 028 888 A1 및 EP 1 034 314 B1의 문헌이 참조된다.
특히 충격 경화는 크랭크 샤프트의 피로 강도, 특히 굽힘 피로 강도 및 비틀림 피로 강도를 증가시키는 유리한 방법이다. 여기서 피로 강도의 증가는 냉간 가공, 바람직하게는 특수 충격 툴에 의한 해머링, 단면의 전이 및 단면의 변화에서 하중 영역에서 크랭크 샤프트에 충돌하는 충격력에 의해 달성된다. 이러한 공정의 예로서, DE 34 38 742 C2 및 EP 1 716 260 B1이 참조된다.
로컬 해머링 동안 전단 응력의 불리한 유입을 방지하기 위해, 압력 펄스 작용시, 펄스 방향에 대해 횡 방향으로 펄스 부여 체와 툴 표면 사이에 상대 이동이 발생하지 않도록 하는 것이 DE 34 38 742 C2에 제안되어 있다. 이를 위해, 충격 툴을 통한 내부 압축 응력 도입 중 이송 동작은 단계적으로 수행되어야 한다.
이 방법의 추가 개발로, EP 1 716 260 B1에서 가공 공정 동안 크랭크 샤프트가 연속적으로 회전하도록 하고, 가공될 크랭크 샤프트 세그먼트에 대한 충격 툴의 충격에 의한 내부 압축 응력의 도입 동안, 충격 툴이 크랭크 샤프트에 작용하는 시간 동안 크랭크 샤프트의 회전 운동이 정지되는 것이 제안되었다. 여기서, 충격 압력은 크랭크 샤프트의 회전 운동이 충격 운동에 의해 강제로 정지되도록 선택된다.
그러나, 이러한 목적을 위해, 구동 디바이스가 "강제 정지"에 의해 손상되는 것을 방지하기 위해 구동 디바이스 내에 변속기, 클러치 및/또는 스프링 시스템과 같은 복잡한 구성 요소가 필요하다. 또한, 크랭크 샤프트의 타이밍 및 내부 압축 응력의 도입은 공정 측면에서 신뢰할 수 있는 방식으로 동기화되어야 한다. 여기서 강력한 설치를 보장하는 데 필요한 기계 구성 요소는 복잡하고 비싸다.
본문 내에 포함되어 있음.
본 발명은 비용 효율적이고 신뢰할 수 있는 방법 및 크랭크 샤프트의 피로 강도를 증가시키기 위한 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 목적은 방법, 청구항 1에 명시된 특징에 의해, 및 장치에있어서, 청구항 12에 명시된 특징에 의해 달성된다.
마지막으로, 본 발명은 또한 크랭크 샤프트의 피로 강도를 증가시키기 위한 개선된 방법을 수행하기 위한 프로그램 코드 수단을 컴퓨터 프로그램에 제공하는 목적에 기초한다.
컴퓨터 프로그램과 관련하여, 목적은 청구항 18에 명시된 특징에 의해 달성된다.
아래에 설명되는 종속항 및 특징은 본 발명의 유리한 실시예 및 변형에 관한 것이다.
충격 경화를 위한 본 발명에 따른 방법에서, 크랭크 샤프트의 전이 반경, 특히 커넥팅로드 베어링 저널과 크랭크 웹 사이의 전이 반경 및/또는 주 베어링 저널과 크랭크 샤프트의 크랭크 웹 사이의 전이 반경이 충격 경화되는 것이 제공된다. 이 경우, 크랭크 샤프트는 먼저 충격 위치로의 회전 방향을 따라 구동 디바이스에 의해 회전된다.
커넥팅로드 베어링 저널 및 주 베어링 저널은 이하 일부 경우에 단순성을 위해 단순히 "저널"로도 지칭될 것이다. 여기서, "저널"이라는 표현은 커넥팅로드 베어링 저널 및 주 베어링 저널을 지칭할 수 있고, 커넥팅로드 베어링 저널 또는 주 베어링 저널만을 지칭할 수 있다. 달리 명시하지 않는 한, 세 가지 변형 모두 "저널"이라는 표현에 포함된다.
본 발명은 특히 바람직하게는 예를 들어 길이가 0.2 내지 8 m 이상인 크랭크 샤프트 및/또는 주 및 커넥팅로드 베어링 저널 직경이 30 내지 500 mm 이상인 피로 강도를 증가시키는 데 적합하다. 그러나, 본 발명은 길이가 1.5 내지 8 m 이상 및/또는 주 및 커넥팅로드 베어링 저널 직경이 100 내지 500 mm 이상인 큰 크랭크 샤프트의 피로 강도를 증가시키는 데 매우 특히 바람직하다.
크랭크 샤프트는 다양한 유형의 전이 반경, 예를 들어 필렛(fillet), 예를 들어 바스켓 아치 형상 또는, 또한 언더컷 반경 또는 전이를 갖는 반경을 가질 수 있다. 전이 반경은 예를 들어 베어링 저널 포인트 또는 주 및 커넥팅로드 베어링 저널의 주행면으로 접선 방향으로 전이될 수 있다.
이는 접선 및 언더컷 반경의 플랜지, 저널 및 단면의 기타 기하학적 변경으로의 전환에도 적용된다.
크랭크 샤프트는 일반적으로 모든 변이 또는 단면의 변화에서 전이 반경을 갖는다. 이것은 특히 베어링 저널과 크랭크 웹 사이의 단면 변화에 적용된다. 본 발명은 이들에 특히 적합하다. 그러나, 단면의 임의의 다른 변경, 특히 크랭크 샤프트의 단부 섹션에서의 단면의 변경, 특히 플랜지, 디스크 또는 샤프트 등으로의 전이에서, 전이 반경이 또한 제공될 수 있다. 따라서, 본 발명에 따른 방법 및/또는 본 발명에 따른 장치에 의해 피로 강도가 개선되는 전이 반경은 커넥팅로드 베어링 저널과 크랭크 웹 사이 또는 주요 베어링 저널 및 크랭크 웹에 필수적으로 존재할 필요는 없지만, 그보다는 크랭크 샤프트의 임의의 위치에서 배치될 수 있다. "커넥팅로드 베어링 저널", "주 베어링 저널", "플랜지", "저널" 및 / 또는 "크랭크 웹"이라는 표현은 당업자에 의해 재 해석될 수 있다.
본 발명은 실질적으로 연결로드 베어링 저널과 크랭크 웹 및/또는 주 베어링 저널과 크랭크 웹 사이의 전이 반경의 경화에 기초하여 설명될 것이다. 그러나, 이는 제한적인 것으로 이해되어서는 안되며, 단지 이해의 개선 또는 가독성의 개선을 위한 것일 뿐이다. 본 발명의 맥락에서 전이 반경이 언급되는 경우, 이것은 기본적으로 크랭크 샤프트의 임의의 위치에서의 임의의 전이 반경일 수 있다.
본 발명에 따르면, 충격 위치에서 크랭크 샤프트를 정지시키기 위해 정지 디바이스가 제공되고, 그 후에 충격력은 적어도 하나의 충격 툴에 의해 적어도 하나의 전이 반경으로 도입된다.
충격력의 도입은 충격 툴의 충격 헤드, 또는 충격 디바이스의 소위 "헤더"는 강화될 크랭크 샤프트의 영역, 현재의 경우 전이 반경에 영향을 미친다는 것을 의미하는 것으로 이해될 수 있다. 여기서, 충격은 저널 주위를 환형으로 둘러싸는 방식으로 진행하는 전이 반경을 따라 원하는 충격 위치에서 목표 방식으로 수행된다. 일반적으로, 충격 피스톤은 강한 펄스 또는 임펄스(예를 들어 공압, 유압 및/또는 전기로 생성된)를 충격 헤드로 전달하는 충격 피스톤을 사용한다.
충격력에 따라, 충격 헤드의 가시 충격 날인이 각각의 충격 위치에 형성된다. 이 경우, 충격 날인의 깊이 및 도입된 내부 압축 응력의 품질 또는 깊이 효과는 선택된 충격력에 의존한다. 툴 및 공정 파라미터는 바람직하게는 각각의 크랭크 샤프트와, 그리고 적절하다면 부분적인 기하학적 변화(단면적 변화)와 정확히 일치한다.
본 발명에 따른 방법에서,(기생) 전단 응력은 실질적으로 전체는 아니더라도 실질적으로 방지된다.
크랭크 샤프트의 회전 운동이 충격 툴 자체가 아닌 구동 디바이스에 의해 충격 위치에서 정지된다는 사실에 의해, 구동 디바이스의 기계적 구성 요소에 대한 요구, 및 심지어는 심지어 드라이브의 수명 디바이스가 향상되었다. 정지 디바이스에 의해, 충격력이 특히 목표된 영역으로 특히 목표된 방식으로 도입될 수 있다. 이는 크랭크 샤프트가 충격 툴의 충격에 바람직하지 않은 방식으로 회전 방향을 따라 회전하거나 반대 방향으로 회전할 수 없기 때문에 가능하다.
본 발명에 따른 방법을 통해, 매우 정밀한 가공 또는 충격 경화를 보장할 수 있다. 충격 간격은 매우 구체적으로 대상이 지정된 방식으로 작은 공차로 구현할 수 있다.
정지 디바이스는 바람직하게는 비 양성 잠금 및/또는 양의 잠금 방식으로 크랭크 샤프트를 정지시키거나, 이러한 목표와 구동 트레인 또는 장치 내로 맞물리는 디바이스일 수 있다. 바람직하게는 포지티브 로킹 정지 수단이 제공되며, 포지셔닝 힘은 충격력의 도입 동안 크랭크 샤프트의 회전이 방지되거나 적어도 억제되도록 선택된다.
정지 디바이스는 유압식, 공압식 및/또는 전기적으로 작동되는 정지 디바이스일 수 있다.
정지 디바이스는 바람직하게는 하나 이상의 브레이크 슈, 예를 들어 2 개의 브레이크 슈, 3 개의 브레이크 슈, 4 개의 브레이크 슈 또는 그 이상의 브레이크 슈를 갖는다.
정지 디바이스는 바람직하게는 공작물 구동 유닛에 부착된다. 예를 들어, 정지 디바이스는 죠 척 또는 클램핑 플랜지, 워크 피스 구동 디바이스의 체결 플랜지 또는 페이스 플레이트 상에, 또는 모터 또는 드라이브 상에 직접 배치될 수 있다.
본 발명에 따른 방법 및 본 발명에 따른 장치는 또한 피로 강도 특성을 증가시키기 위해 다른 방법을 사용하여 미리 가공된 크랭크 샤프트의 경우에도 적용되거나 사용될 수 있다. 예를 들어, 유도 경화에 의해 경화된 크랭크 샤프트는 본 발명에 따른 방법에 따른 내부 압축 응력의 도입에 의해 굽힘 및 비틀림 피로 강도와 관련하여 소급적으로 개선될 수 있다.
본 발명의 하나의 개선에서, 크랭크 샤프트를 충격 위치로 회전시키기 위해 폐쇄 루프 위치 제어기가 구동 디바이스의 작동을 위해 사용되는 것이 제공될 수 있고, 크랭크 샤프트는 바람직하게는 계단식 또는 클록 방식으로 회전된다.
폐 루프 위치 제어기를 사용하면 크랭크 샤프트의 포인트 간 이동이 가능하다. 예를 들어, 크랭크 샤프트를 한 충격 위치에서 다음 충격 위치로 단계적으로 또는 클럭 방식으로 회전시키기 위해 개방 루프 위치 제어기가 사용될 수 있다. 가장 간단한 경우에, 개방 루프 PTP 제어기 또는 포인트 제어기가 이러한 목적으로 제공될 수 있다.
구동 디바이스는 모터, 특히 전기 모터를 포함할 수 있다. 전기 모터는 기본적으로 임의의 전기 모터, 예를 들어 3 상 모터(특히 3 상 비동기 기계), AC 모터, DC 모터 또는 범용 모터일 수 있다.
스테퍼 모터가 바람직하게 사용될 수 있다.
두 부분으로 된 드라이브 디바이스를 제공할 수도 있고, 예를 들어, 크랭크 샤프트의 각 단부, 즉 크랭크 샤프트의 동기 구동 또는 양측 구동에 모터가 제공된다.
본 발명의 하나의 개선에서, 크랭크 샤프트가 충격 위치에서 정지될 때에만 정지 디바이스가 크랭크 샤프트를 정지시키도록 구동 디바이스의 제어기와 정지 디바이스의 제어기가 서로 동기화되는 것이 제공될 수 있다.
정지 디바이스는 기본적으로, 대응하는 디자인의 경우, 예를 들어 비-양의 잠금에 기초한 디자인의 경우, 크랭크 샤프트의 회전 운동을 제동하는데 사용될 수 있다. 그러나 충격 위치에서 크랭크 샤프트를 정지시키기 위해서만 정지 디바이스를 사용하는 것이 특히 바람직하며, 이에 의해 크랭크 샤프트의 역학 또는 회전은 구동 디바이스에 의해서만 영향을 받는다. 즉, 크랭크 샤프트의 가속(또는 제동)을 야기하는 토크는 바람직하게는 구동 디바이스에 의해 독점적으로 도입되어야 한다. 예를 들어, 구동 디바이스의 제어기(예를 들어 폐 루프 위치 제어기를 위한) 및/또는 정지 장치의 제어기는 특히 간단한 구성일 수 있다. 따라서, 해당 시간 관리를 통해 구동 디바이스 및 정지 디바이스가 크랭크 샤프트에 작용하는 시점을 단순히 동기화하는 것으로 충분할 수 있다. 따라서 구동 디바이스와 정지 디바이스는 바람직하게는 크랭크 샤프트에 동시에 작용하지 않는다.
본 발명의 하나의 개선에서, 정지 디바이스의 제어기와 적어도 하나의 충격 툴의 제어기가 서로 동기화되어 제공되어 적어도 하나의 충격 툴은 크랭크 샤프트가 충격 위치에서 정지되었을 때만 충격력을 크랭크 샤프트의 적어도 하나의 전이 반경으로 도입하도록 한다.
이런 식으로 원하지 않는 전단 응력을 완전히 방지할 수 있다.
그러나 크랭크 샤프트가 충격 위치에서 아직 완전히 정지되지 않은 상태에서 충격력의 도입이 이미 시작될 수도 있다.
구동 디바이스, 정지 디바이스 및/또는 적어도 하나의 충격 툴의 제어기의 동기화는 개별 구성 요소가 크랭크 샤프트에 작용하는 시간 또는 시간 범위의 포인트가 적어도 부분적으로 중첩되도록 수행될 수도 있다. 이러한 방법으로 전체 방법의 더 빠른 타이밍을 달성할 수 있다.
본 발명의 하나의 개선에서, 구동 디바이스가 다이렉트 드라이브로서 설계되는 것이 제공될 수 있다.
클러치가 없는 구동 디바이스가 바람직하게 제공된다.
본 경우에, 다이렉트 드라이브는 모터, 바람직하게는 전기 모터 및 구동 샤프트가 직접적으로 또는 변속비없이 연결되거나 결합되는 경우의 드라이브를 의미하는 것으로 이해되어야 한다. 특히, 전송은 생략된다.
본 발명에 따른 방법을 사용할 때, 클러치, 특히 슬립 클러치를 생략하는 것이 또한 바람직하다. 구성 요소를 보호하기 위해 특히 사용되는 슬립 클러치가 예를 들어 충돌 헤드의 충격의 결과로서 크랭크 샤프트의 강제 정지시에 구동 디바이스 또는 장치가 손상되지 않도록 하기 위한 EP 1 716 260 B1에 따른 방법에 제공된다. 이러한 손상은 여기에 설명된 방법의 경우에 배제되므로, 미끄러짐 클러치가 불필요할 수 있다.
이러한 방식으로, 구동 디바이스의 구성은 매우 간단하고 따라서 경제적이다.
본 발명의 하나의 개선에서, 특히 정지 디바이스와 구동 디바이스가 서로 분리되어 배치될 수 있다.
정지 디바이스는 바람직하게는 구동 디바이스 내의 브레이크 디바이스로서 설계되지 않으며, 예를 들어 폐쇄 루프 위치 제어를 위해 필요할 수 있다. 일반적으로, 전기 모터를 포함하고 폐쇄 루프 위치 제어기에 의해 지점 간 작동을 수행하는 구동 디바이스에서, 토크는 폐쇄 루프 전압 및/또는 전기 모터의 전류 제어를 통해 생성되기 때문에 어떠한 경우에도 브레이크 디바이스가 제공되지 않는다. 그러나, 구동 디바이스가 종래의 브레이크 디바이스를 포함하는 경우, 본 발명에 따른 정지 디바이스가 이에 추가하여 제공될 수 있으며, 이에 독립적인 조립체로서 설계될 수 있다.
정지 디바이스는 기본적으로 구동 디바이스 내에 개별적으로 배열될 수도 있다. 이 경우에도, 이들은 공간적으로 분리되고/되거나 기능적으로 독립적인 상호 독립된 구성 요소인 것이 바람직하다.
바람직하지 않은 대안적인 실시예에서, 구동 디바이스의 브레이크 디바이스가 사용될 수 있다. 이를 위해, 상기 브레이크 디바이스는 충격력이 도입되는 동안 크랭크 샤프트가 회전하지 않도록 적절하게 설계되어야 한다.
본 발명의 하나의 개선에서, 또한, 정지 디바이스가 회전식 체결 디바이스, 바람직하게는 체결 디바이스의 체결 플랜지 또는 클램핑 플랜지를 정지시켜서 크랭크 샤프트가 고정되는 플랜지 또는 체결 디바이스에 의해 정지 디바이스가 크랭크 샤프트를 간접적으로 정지시키는 디바이스가 제공될 수 있다.
체결 플랜지 대신에 또는 체결 플랜지에 추가하여, 체결 디바이스는 또한 페이스 플레이트 또는 일부 다른 클램핑 수단을 포함할 수 있다.
특히, 다수의 클램핑 죠, 예를 들어 2, 3, 4, 5, 6 개 이상의 클램핑 죠를 갖는 페이스 플레이트가 제공될 수 있다. 이러한 방식으로, 직경이 다른 크랭크 샤프트 유형을 고정할 수 있다.
크랭크 샤프트는 그 처리를 위해 일반적으로 체결 디바이스에 의해 구동 샤프트에 회전 가능하게 고정된다.
충돌 위치에서 크랭크 샤프트를 정지시키기 위해, 정지 디바이스는 기본적으로 구동 디바이스 또는 크랭크 샤프트에 기계적으로 결합된 임의의 원하는 위치에서 결합될 수 있다. 예를 들어, 정지 디바이스는 크랭크 샤프트 자체에 결합될 수 있고, 구동 디바이스 내에 예를 들어 구동 샤프트에 결합될 수 있고, 예를 들어, 구동 샤프트 외부에서 구동 디바이스의 외부와 맞물릴 수 있거나, 특히 바람직하게는 체결 디바이스, 특히 체결 플랜지 또는 페이스 플레이트 또는 다른 클램핑 수단에서 체결될 수 있다.
하나의 개선에서, 특히 정지 디바이스가 외주 영역의 영역에서 체결 디바이스 또는 체결 플랜지 또는 페이스 플레이트 또는 클램핑 플랜지 상에 맞물리는 것이 제공될 수 있다.
정지 디바이스가 판 또는 샤프트의 외주 영역에 결합한다는 사실에 의해, 부여되어야 하거나 요구되는 정지 힘은 더 낮아질 수 있다. 구동 샤프트의 회전축과 관련하여 정지 디바이스의 반경 방향 위치에 따라, 회전축에 대한 반경 방향 간격이 클수록 비틀림 모멘트를 차단하기 위해 상응하는 적은 힘이 요구된다. 여기서 크랭크 샤프트가 이미 충격 위치에서 정지 상태 일 때만 정지 디바이스가 결합되는 것이 특히 유리하다.
정지 디바이스는 기본적으로 장치 내의 여러 위치에 관여할 수도 있다. 예를 들어, 정지 디바이스가 각각의 경우에 크랭크 샤프트의 양 단부 영역에서, 예를 들어 거기에 위치된 체결 플랜지 상에 하나의 적절한 위치에 맞물리도록 제공될 수 있다.
크랭크 샤프트를 구동 디바이스로부터 회피된 단부에서 회전 가능하게 지지 또는 고정하기 위해 심압대 방식의 지지부가 또한 제공될 수 있다.
정지 디바이스는 예를 들어 구동 디바이스 또는 구동 샤프트의 영역 및/또는 지지부의 영역에 맞물릴 수 있다. 이 경우에도, 정지 디바이스가 설명된 바와 같이 체결 디바이스, 바람직하게는 체결 플랜지 상에 결합되는 것이 바람직하다.
본 발명의 하나의 개선에서, 정지 디바이스는 크랭크 샤프트 카운터가 크랭크 샤프트의 회전 방향으로 및/또는 크랭크 샤프트의 회전 방향으로 회전하는 것을 방지하도록 설계될 수 있다.
일 개선에서, 또한, 충격 툴의 충격 헤드의 충격 날인이 커넥팅로드 베어링 저널 또는 주 베어링 저널 주위에 환형으로 둘러싸는 방식으로 각각의 전이 반경을 따라 정의된 방식으로 중첩되도록 충격 강화가 수행될 수 있다.
특히 저널 주위를 환형으로 둘러싸는 방식으로 진행하는 각각의 전이 반경을 따른 충격 헤드의 충격 날인이 중첩되도록 의도된 경우, 다시 말해서, 충격 위치가 밀접하게 이격되어 있다면, 충격력이 매우 정확하고 표적화된 방식으로 도입될 필요가 있다. 본 발명에 따른 정지 디바이스가 없으면, 충격력의 도입 동안, 충격 헤드가 이전 충격의 충격 날인을 관통하는 경우 크랭크 샤프트는 하나의 충격 위치에서 이전 충격 위치로 적어도 부분적으로 다시 회전할 것이다. 충격 강도 또는 굽힘 피로 강도 및 비틀림 피로 강도의 특히 효과적인 증가는 충격 날인이 겹쳐지거나 밀접하게 배치한 수단 및 정확하게 정의된 충격 위치를 통해 생성될 수 있음이 밝혀졌기 때문에, 본 발명은 특히 충격 날인이 중첩되거나 교차하도록 밀접하게 위치되고 및/또는 정확한 충격 간격의 도입과 함께 유리하다.
본 발명의 하나의 개선에서, 적어도 하나의 충격 툴은 충격 운동을 수행하거나 충격력을 도입할 수 있으며, 바람직하게는 0.5Hz 내지 30Hz의 타이밍 또는 충격 주파수, 특히 바람직하게는 0.5Hz 내지 5Hz의 타이밍, 매우 특히 바람직하게는 0.5Hz 내지 3Hz의 타이밍을 갖는 주기성을 갖는다.
다른 타이밍, 예를 들어 0.1Hz 내지 50Hz 사이의 충격 주파수도 자명하게 제공될 수 있지만, 상기 언급된 값이 매우 특히 적합하다.
충격력을 발생시키기 위해 충격 피스톤에 의해 구현될 수 있는 충격 압력은 작동 모드에 따라 10 내지 300 bar, 바람직하게는 30 내지 180 bar, 특히 바람직하게는 50 내지 130 bar일 수 있다.
가공될 크랭크 샤프트 세그먼트의 영역 또는 전이 반경의 온도는 바람직하게는 65 ℃ 이하이어야 하고; 12 ℃ 내지 25 ℃의 값이 바람직하다.
경험에 의하면 전파할 수 없는 미세 균열은 엔진 또는 테스트 스탠드에 동적 하중을 가한 후 크랭크 샤프트 표면에 형성될 수 있다. 이러한 미세 균열은 피로 강도 특성에 영향을 미치지 않지만 시각적인 외관을 손상시킬 수 있다.
내부 압축 응력의 도입은 바람직하게는 15mm 또는 그보다 더 깊은 깊이까지 수행될 수 있기 때문에, 크랭크 샤프트의 굴곡 및 비틀림 피로 강도, 또는 피로 강도가 악영향을 받지 않으면 서 크랭크 샤프트의 표면 영역에서 수 밀리미터, 예를 들어 0.1 내지 3 mm, 바람직하게는 0.5 mm의 제거가 수행될 수 있음을 의미한다.
테스트 결과에 따르면 이러한 측정으로 피로 강도를 약간(예 : 최대 5 %) 높일 수도 있다.
표면의 제거는 다양한 방식으로, 예를 들어 분쇄, 터닝, 밀링, 회전 밀링, 박리 또는 연마에 의해 수행될 수 있다.
본 발명은 또한 크랭크 샤프트의 전이 반경, 특히 커넥팅 로드 베어링 저널과 크랭크 웹 사이의 전이 반경 및/또는 주 베어링 저널과 크랭크 샤프트의 크랭크 웹 사이의 전이 반경의 충격 경화를 위하고, 크랭크 샤프트를 충격 위치로 회전시키기 위한 구동 디바이스를 갖는, 장치에 관련한다. 본 발명에 따르면, 충격 위치에서 크랭크 샤프트를 정지시키기 위해 정지 디바이스가 제공되며, 여기서, 또한, 충격 위치에서 적어도 하나의 전이 반경으로 충격력을 도입하기 위해 적어도 하나의 충격 툴이 제공된다.
이 장치는 접선 및 비 절단 반경 모두에 대해 플랜지, 저널 및 단면의 기타 기하학적 변경으로의 전이의 충격 경화에 적합하다.
본 발명에 따른 방법과 관련하여 이미 설명된 특징들은 또한 본 발명에 따른 장치에 대해 유리하게 구현 가능하며, 그 반대도 마찬가지이다. 또한, 본 발명에 따른 방법과 관련하여 이미 언급된 이점은 또한 본 발명에 따른 장치와 관련되는 것으로 이해될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.
공통 충격 디바이스에 2 개의 충격 툴이 사용되는 경우, 툴이 커넥팅로드 베어링 저널 또는 주 베어링 저널의 전이 반경에 동시에 충격력을 도입한다. 충격 툴은 디플 렉팅 유닛에 의해 결합될 수 있으며, 따라서 바람직하게는 공통 충격 피스톤에 의해 작동된다.
(예를 들어 각각의 경우 하나 이상의 충격 툴과 함께 여러 충격 디바이스를 사용하여) 서로 독립적으로 사용할 수 있는 여러 가지 충격 툴을 제공할 수도 있으며, 크랭크 샤프트의 전이 반경에 각각의 충격력을 도입할 수 있고, 서로 또는 드라이브 디바이스 및/또는 정지 디바이스의 제어기들 및/또는 추가 충격 툴들 사이의 대응하는 동기화가 제공될 수 있다.
하나의 충격 툴만 사용할 수 있다.
특히 여러 개의 충격 툴을 사용하는 경우, 충격 툴을 위한 유압, 공압, 기계 및/또는 전기 수단(공동적으로 또는 개별적으로)에 의해 충격 툴에 대응하는 충격력을 발생시킬 수 있는 공통 압력 펄스 디바이스가 제공될 수 있다.
본 발명의 하나의 개선에서, 구동 디바이스와 정지 디바이스는 서로 분리되어 형성되고 배치될 수 있다.
하나의 개선에서, 크랭크 샤프트를 고정하기 위해 회전 가능한 체결 디바이스가 제공될 수 있으며, 상기 정지 디바이스는 상기 크랭크 샤프트 용 체결 디바이스를 정지시키도록 배치 및 설계된다.
본 발명의 하나의 개선에서, 또한, 체결 디바이스는 바람직하게는 외주 영역에서 체결 플랜지 상에 결합되는 정지 디바이스에 의해 정지 디바이스에 의해 정지될 수 있는 체결 플랜지를 구비할 수 있다.
하나의 개선에서, 구동 디바이스가 체결 디바이스를 회전시키도록, 바람직하게는 체결 디바이스의 입력 샤프트를 중심으로 상기 체결 디바이스를 회전 시키도록 배치 및 설계될 수도 있다. 체결 디바이스의 입력 샤프트는 구동 디바이스, 예를 들어 전기 모터의 출력 샤프트일 수 있다.
체결 디바이스는 바람직하게는 구동 디바이스의 출력 샤프트와 크랭크 샤프트 사이에 배치될 수 있다.
본 발명의 하나의 개선에서, 바람직하게는 마이크로 프로세서를 포함하는, 개방 루프 및/또는 폐쇄 루프 제어 디바이스는, 구동 디바이스 및/또는 정지 디바이스의 제어기 및/또는 적어도 하나의 충격 툴의 제어기의 회전 운동을 실현 및/또는 동기화하기 위해 제공될 수 있다.
정지 디바이스, 구동 디바이스 및/또는 적어도 하나의 충격 툴의 제어기를 포함하는 개방 루프 및/또는 폐쇄 루프 제어 디바이스가 제공될 수 있다.
마이크로 프로세서 대신에, 개 루프 및/또는 폐 루프 제어 디바이스를 구현하기 위한 다른 디바이스도 제공될 수 있으며, 예를 들어 회로 보드 상에 하나 이상의 개별 전기 구성 요소의 배열, 프로그래밍 가능한 로직 컨트롤러(PLC), 응용 분야별 집적 회로(ASIC) 또는 기타 프로그램 가능 회로, 예를 들어, 필드 프로그래밍 가능 게이트 어레이(FPGA), 프로그래밍 가능한 논리 배열(PLA) 및/또는 상용 컴퓨터도 있다.
본 발명은 또한 프로그램이 개방 루프 및/또는 폐쇄 루프 제어 디바이스, 특히 마이크로 프로세서에서 실행될 때 상술한 방법을 수행하기 위한 프로그램 코드 수단을 갖는 컴퓨터 프로그램에 관한 것이다.
본 발명에 따른 장치의 일부 구성 요소는 기본적으로 EP 1 716 260 B1에 따른 장치에 대한 구성과 관련하여, 이러한 이유로 EP 1 716 260 B1의 개시 내용은 전체적으로 본 명세서에 참조로 통합된다.
본문 내에 포함되어 있음.
본 발명의 예시적인 실시예는 도면에 기초하여 아래에서 보다 상세히 설명될 것이다.
도면은 각각 바람직한 예시적인 실시예를 도시하며, 본 발명의 개별 특징은 서로 조합되어 도시되어있다. 예시적인 실시예의 특징은 또한 동일한 예시적인 실시예의 다른 특징과 별도로 구현 가능하고, 따라서 추가의 의미 있는 조합 및 하위 조합을 형성하기 위해 당업자에 의해 다른 예시적인 실시예의 특징과 용이하게 조합될 수 있다.
도면에서, 기능적으로 동일한 요소는 동일한 참조 부호로 표시된다.
도 1은 제 1 실시예에서 방법을 수행하기 위한 본 발명에 따른 장치의 전체도를 도시한다.
도 2는 본 발명에 따른 방법의 흐름도를 도시한다.
도 3은 제 2 실시예에서 방법을 수행하기 위한 본 발명에 따른 장치의 일부의 사시도를 도시한다.
도 4는 도 1의 상세 "A"에 따라 두 개의 충격 툴이 있는 충격 디바이스를 확대하여 도시한다.
도 5는 충격 툴이 하나만 있는 충격 디바이스를 도시한다.
도 6은 환형으로 둘러싸인 전이 반경을 따라 충격 헤드의 충격 날인이 중첩되는 경우의 충격 경화 전이 반경을 도시한다.
도 1에 전체적으로 도시된 장치는 기본적으로 하나 이상의 충격 디바이스(1)를 갖는 DE 34 38 742 C2 및 EP 1 716 260 B1에 따른 장치에 대한 구성과 관련하여, 이러한 이유로, 중요한 부분들과 종래 기술과 관련된 차이점들에 대해서만 아래에서 더 상세히 논의될 것이다.
장치는 기계 베드(2) 및 구동 디바이스(3)를 갖는다. 구동 디바이스(3)는 크랭크 샤프트(4)를 회전 방향을 따라 충격 위치로 이동시키거나 회전시키는 데 사용된다.
크랭크 샤프트(4)는 커넥팅로드 베어링 저널(5)과 주 베어링 저널(6)을 가지며, 이들 사이에 크랭크 웹(7)이 배치된다. 전이 반경(8)(도 4 내지 6 참조)은 커넥팅로드 베어링 저널(5)과 크랭크 웹(7) 사이 및 주 베어링 저널(6)과 크랭크 웹(7) 사이 또는 일반적으로 크랭크 샤프트(4)의 단면에서 전이 사이에 형성된다.
구동 디바이스(3)를 향하는 크랭크 샤프트(4)의 측면에는 클램핑 디스크 또는 체결 플랜지(10)를 갖는 체결 디바이스(9)가 제공된다. 구동 디바이스(3)로부터 회피된 크랭크 샤프트(4)의 측면에서, 크랭크 샤프트(4)를 회전 가능하게 수용하거나 회전 가능하게 고정하기 위한 추가 체결 디바이스(9)를 갖는 심압대 방식의 지지부(11)가 바람직하게 제공된다. 선택적으로 또는 지지부(11)에 더하여, 회전 대칭 위치에 배치되는 등받이가 제공될 수 있다.
본 발명에 따르면, 정지 디바이스(12)가 제공되며,이 디바이스는 체결 디바이스(9)의 외부 권류 영역에 결합된다. 기본적으로, 정지 디바이스(12)는 구동 디바이스(3)의 출력 샤프트 또는 본 경우에 체결 디바이스(9)의 출력 샤프트와 동일한 입력 샤프트(13)에 정지력을 가하기 위해 장치 내의 임의의 원하는 위치에 배치될 수 있고, 따라서 크랭크 샤프트(4)에 결합된다. 정지 디바이스(12)는 또한 장치의 여러 위치에서 맞물릴 수 있다. 예로서, 지지부(11)의 영역에서 체결 디바이스(9)와 맞물리는 정지 디바이스(12)의 제 2 부분이 점선으로 도시되어 있다.
정지 디바이스(12)는 예를 들어 단지 개략적으로 도시된 브레이크 슈 디바이스(14)를 사용하는 비 양성 정지 동작에 기초한다.
구동 디바이스(3)는 회전축(C)을 따라 크랭크 샤프트(4)를 회전 운동으로 설정할 수 있다. 여기에서, 도 1 및 도 3에 도시된 바와 같이, 크랭크 샤프트(4)의 주 회전축(CKW)이 구동 디바이스(3)의 회전축(C)으로부터 편심 위치에 제공될 수 있다. 이를 위해, 체결 수단(9)의 영역에 정렬 수단(17)(도 3 참조)이 제공되는 것이 바람직하다. 여기서, 정렬 수단(17)은 저널(5, 5 ', 6, 6')의 중심 축이 회전축(C)에 놓 이도록 경화될 저널(5, 5 ', 6, 6')의 중심 축을 각각 변위시키도록 제공될 수 있다.
바람직하게는 클러치가 없는 직접 구동이 특히 구동 디바이스(3)에 제공된다. 따라서 구동 디바이스(3)의 모터, 바람직하게는 전기 모터는 변속비 또는 체결 디바이스(9) 또는 크랭크 샤프트(4) 로의 전달없이 결합될 수 있다.
아래에서 예로서 더 상세히 설명되는 충격 디바이스(1)는 각각 변위 및 조절 디바이스(15)에서 커넥팅로드 베어링 저널(5) 및 주 베어링 저널(6)의 위치 및 크랭크 샤프트(4)의 길이에 이들을 적용하기 위해 조정 가능하게 유지된다.
지지부(11)는 또한 도 1의 이중 화살표로 표시된 바와 같이 변위 가능하도록 설계될 수 있다.
2 개의 충격 디바이스(1)가 도 1에 도시되어 있으며, 기본적으로 임의의 수의 충격 디바이스(1)가 제공될 수 있으며, 예를 들어 단일 충격 디바이스(1)도 제공될 수 있다.
도 2는 기본적으로 4 단계(회전, 정지, 충격, 해제)로 구성된 방법을 보여준다.
바람직하게는 전기 모터를 포함하는 구동 디바이스(3)의 작동을 위해, 크랭크 샤프트(4)를 각각의 충격 위치로 회전시키기 위해 폐 루프 위치 제어가 사용될 수 있으며, 여기서 크랭크 샤프트(4)는 바람직하게는 계단식 또는 클러킹 방식으로 회전된다.
크랭크 샤프트(4)가 구동 디바이스(3)에 의해 충격 위치로 회전된 후, 크랭크 샤프트(4)는 처음에 정지 디바이스(12)에 의해 충격 위치에서 정지된다.
이어서, 충격력은 적어도 하나의 충격 툴(16)(도 4 및 도 5 참조)에 의해 크랭크 샤프트(4)의 적어도 하나의 전이 반경(8)으로 도입된다.
바람직하게는, 구동 디바이스(3)의 제어기와 정지 디바이스(12)의 제어기는 크랭크 샤프트(4)가 충격 위치에서 정지될 때에만 정지 디바이스(12)가 크랭크 샤프트(4)를 정지시키도록 서로 동기화된다.
또한, 적어도 하나의 충격 툴(16)는 크랭크 샤프트(4)가 충격 위치에서 정지된 경우에만 크랭크 샤프트(4)의 전이 반경(8)으로 충격력을 도입하도록 정지 디바이스(12) 및 적어도 하나의 충격 툴(16)(또는 적어도 하나의 충격 디바이스(1))의 제어기가 동기화될 수 있다. 크랭크 샤프트(4)의 정지는 이어서 다시 해제된다.
상기 방법은 전이 반경(8)을 따라, 바람직하게는 전이 반경(8)의 원주를 따라 또는 환형으로 둘러싸인 전이 반경(8)을 따라 하나의 완전한 회전을 위해 원하는만큼 자주 반복될 수 있다. 하나 이상의 회전, 예를 들어 2 또는 3 개의 회전이 제공될 수도 있다. 그러나 완전한 회전을 수행할 필요는 없다.
전이 반경(8)이 원하는 방식으로 충격 경화된 후, 충격 툴(16) 또는 전체 충격 디바이스(1)는 강화될 다음 전이 반경(8)으로 이동될 수 있으며, 그 다음에, 방법(회전, 정지, 충격, 방출)이 저널 주위를 환형으로 둘러싸는 방식으로 실행되는 다음 전이 반경(8)을 따라 반복될 수 있다.
적어도 하나의 충격 툴(16) 또는 적어도 하나의 충격 디바이스(1)는 주기적으로 충격 운동 또는 충격력을 도입할 수 있고, 예를 들어 0.1Hz 내지 50Hz의 타이밍, 바람직하게는 0.3Hz 내지 10Hz의 타이밍, 특히 바람직하게는 0.5Hz 내지 5Hz의 타이밍, 매우 특히 바람직하게는 0.5Hz 내지 3Hz의 타이밍을 갖는다.
바람직하게는 마이크로 프로세서를 포함하는 개 루프 및/또는 폐 루프 제어 디바이스(29)가 상기 방법을 수행하기 위해 제공될 수 있다. 개방 루프 및/또는 폐쇄 루프 제어 디바이스(29)는 예를 들어 구동 디바이스(3), 정지 디바이스(12) 및/또는 적어도 하나의 충격 툴(16)의 제어기를 또한 포함할 수 있다.
특히, 프로그램이 개방 루프 및/또는 폐쇄 루프 제어 디바이스(29), 특히 마이크로 프로세서상에서 실행될 때 본 발명에 따른 방법을 수행하기 위해 프로그램 코드 수단을 갖는 컴퓨터 프로그램이 제공될 수 있다.
도 3은 충격 디바이스없이 본 발명에 따른 방법을 수행하기 위한 추가 장치의 사시도를 사시도로 도시한다. 여기서, 도 3의 장치는 도 1의 장치와 실질적으로 동일하므로, 중요한 차이만 이하에서 상세히 언급될 것이다.
구동 디바이스(3')가 다시 한번 제공된다. 도 3의 실시예에서, 정지 디바이스는 구동 디바이스(3') 내에서(표시되지 않는 방식으로) 배열된다. 정지 디바이스는 도 1에 도시된 바와 같이 배치되는 것이 바람직하지만, 정지 디바이스는 또한 구동 디바이스(3') 내에 수용될 수 있다. 그러나, 그럼에도 불구하고 정지 디바이스는 구동 디바이스(3')와 별도로 작동될 수 있는 디바이스가 제공된다. 정지 디바이스는 도 3에서 구동 디바이스(3 ')의 구성 부분이 아니다. 구동 디바이스(3')는 추가적으로 전용 브레이크 디바이스를 가질 수 있다.
또한, 체결 플랜지(10')를 갖고, 크랭크 샤프트(4')를 고정하기위한 클램핑 죠(clamping jaw)를 갖는 페이스 플레이트를 갖는 체결 디바이스(9')가 제공된다. 체결 디바이스(9 ')의 클램핑 죠를 갖는 면판은 정렬 수단(17)상의 조정 가능하게 체결 플랜지(10') 상에 배열되며, 이에 의해 크랭크 샤프트(4 ')의 종축(CKW)은 구동 샤프트(13')의 회전축(C)에 대해 변위될 수 있다.
도 3의 크랭크 샤프트(4 ')는 도 1의 크랭크 샤프트(4)로부터 벗어난 구성을 갖지만, 기본적으로 커넥팅로드 베어링 저널(5'), 주 베어링 저널(6 ') 및 크랭크 웹(7')을 포함한다.
도 3(도 1에서와 같이)에서, 추가 체결 디바이스(9, 9 ')는 구동 디바이스(3)로부터 회피된 크랭크 샤프트(4)의 단부에 제공될 수 있지만, 상기 추가 체결 디바이스도 생략될 수 있다.
도 1의 충격 디바이스(1)는 도 4에 예로서 더 상세히 도시되어 있다. 본 발명은 기본적으로 임의의 충격 디바이스(1)로 구현될 수 있다. 그러나, 후술되는 충격 디바이스(1)는 부분적으로 적합하다. 본체(18)는 가공될 크랭크 샤프트 세그먼트의 반경에 대응하여 프리즘 형 어 버트먼트가 제공될 수 있고, 이는 바람직하게는지지 평면에서 2 개의 충격 툴(16)를 안내하고 편향 유닛(20)에 대한 지지 각도의 관점에서 상응하는 자유도를 제공하는 안내부(19)를 가지며, 이는 크랭크 샤프트(4)의 치수 조건에 대한 적응에 유리하다. 각각의 경우에, 충격 헤드(21)로서 하나의 볼이 2 개의 충격 툴(16)의 전단에 배열된다. 중간 부분(22)은 충격 피스톤(23)과 편향 유닛(20) 사이의 연결을 생성하여 충격 에너지를 충격 툴(16)에 전달한다. 중간 부분(22)은 또한 생략될 수 있다.
충격의 효과를 증가시키기 위해, 클램핑 너트(27)를 갖는 조절 가능한 클램핑 볼트(26)에 의해 스프링(25)을 통해 클램핑 프리즘(24)이 본체(18)로부터 편향된 저널(5, 6)의 측면에 체결될 수 있다. 다른 구조적 솔루션도 여기서 가능하다.
가공될 크랭크 샤프트(4)의 길이에 걸쳐 다수의 충격 디바이스(1)를 배치함으로써, 필요에 따라, 크랭크 샤프트(4)의 모든 중심적으로 그리고 편심적으로 작동하는 영역들이 동시에 기계 가공될 수 있다.
도 5는 단지 하나의 충격 툴(16 ')가 장착된 충격 디바이스(1')를 도시한다. 도시된 예시적인 실시예에서, 충격 디바이스(1 ')는 바람직하게는 충격 툴(16')이 크랭크 샤프트(4)에 대해 특히 경사지도록, 충격 디바이스(1')의 길이 방향 축에 대해 동축으로 배치되는, 이는 가공될 전이 반경(8)의 경우에 가공될 크랭크 샤프트 세그먼트의 영역에 수직으로 충돌한다. 이 경우, 각각의 경우에 하나의 크랭크 샤프트 세그먼트만이 기계 가공될 수 있지만, 충격 디바이스(1)에 의한 구조 설계 및 힘의 전달은 더 우수하고 간단하다. 보어 엔드는 이 툴을 사용하여 서있는 위치에서 추가로 강화할 수 있다.
이 실시예는 크랭크 샤프트(4)의 단부 영역 및 오일 보어 단부와 같은 비대칭 크랭크 샤프트 세그먼트에 사용하기에 특히 유리한 것으로 입증되었다.
도 6은 충격 툴(16, 16')의 충격 헤드(21)의 충격 날인(28) 이 주 베어링 저널(6) 주위에 환형으로 둘러싸는 방식으로 진행하는 전이 반경(8)을 따라 오버랩되도록 충격 경화가 수행된 경우 주 베어링 저널(6)과 크랭크 웹(7) 사이의 예시적인 전이 반경(8)을 도시한다.
이러한 유형의 충격 경화를 달성하기 위해서는 장치의 매우 정밀한 작업 또는 작동이 필요하다.
특히, 충격 간격이 좁게 설정되면, 후속 충격 동안 충격 헤드(21)가 이전 충격의 충격 날인(28) 내로 적어도 부분적으로 침투하는 경우가 발생하며, 이에 의해 충격력은 크랭크 샤프트(4, 4')에 재설정 회전 작용을 가할 수 있다. 정지 디바이스(12)는 이러한 회전 운동을 방지하도록 설계될 수 있다. 정지 디바이스(12)가 구동 디바이스(3, 3')의 회전 방향에 대한 크랭크 샤프트(4, 4')의 회전을 방지하도록 설계되는 것이 특히 바람직할 수 있다.
적어도 하나의 충격 디바이스(1)는 주 베어링 저널(6)의 전이 반경(8)의 충격 경화를 위해 설계되고 구성되고 하나의 충격 디바이스(1)는 연결로드 베어링 저널의 전이 반경(8)의 충격 경화를 위해 설계되고 구성되도록 제공된다.

Claims (18)

  1. 특히 커넥팅로드 베어링 저널(5, 5')과 크랭크 웹(7, 7')사이의 전이 반경(8) 및/또는 주 베어링 저널(6, 6')과 크랭크 샤프트(4, 4')의 크랭크 웹(7, 7') 사이의 전이 반경(8)인, 크랭크 샤프트(4, 4')의 전이 반경(8)의 충격 경화 방법에 있어서,
    크랭크 샤프트(4, 4')는 먼저 충격 위치로의 회전 방향을 따라 구동 디바이스(3, 3')에 의해 회전되고,
    충돌 위치에서 크랭크 샤프트(4, 4')를 정지시키기 위해 정지 디바이스(12)가 제공되고, 그 다음에 충격력은 적어도 하나의 충격 툴(16, 16')에 의해 적어도 하나의 전이 반경(8)으로 도입되는 것을 특징으로 하는, 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    구동 디바이스(3, 3')의 작동을 위해, 크랭크 샤프트(4, 4')를 충격 위치로 회전시키기 위해 폐 루프 위치 제어가 사용되며, 여기서 크랭크 샤프트(4, 4')는 바람직하게는 계단식 또는 클록 방식으로 회전되는 것을 특징으로 하는, 방법.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    구동 디바이스(3, 3')의 제어기와 정지 디바이스(12)의 제어기는 크랭크 샤프트(4, 4')가 충격 위치에서 정지될 때에만 정지 디바이스(12)가 크랭크 샤프트(4, 4')를 정지시키도록 서로 동기화되는 것을 특징으로 하는, 방법.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    정지 디바이스(12)의 제어기와 하나 이상의 충격 툴(16, 16')의 제어기가 동기화되어 적어도 하나의 충격 툴(16, 16')는 크랭크 샤프트(4, 4')가 충격 위치에서 정지되었을 때만 충격력을 크랭크 샤프트(4, 4')의 적어도 하나의 전이 반경(8)으로 도입하도록 하는 것을 특징으로 하는, 방법.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    구동 디바이스(3, 3')는 바람직하게는 클러치가 없는 직접 구동으로서 설계되는 것을 특징으로 하는, 방법.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    정지 디바이스(12)와 구동 디바이스(3, 3')는 서로 분리되어 배치되는 것을 특징으로 하는, 방법.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    정지 디바이스(12)는 체결 플랜지 또는 체결 디바이스로 크랭크 샤프트(4, 4')가 고정되는, 바람직하게 체결 디바이스(9, 9')의 체결 플랜지(10, 10'), 회전 가능한 체결 디바이스(9, 9')를 정지함으로써 크랭크 샤프트(4, 4')를 간접적으로 정지시키는 것을 특징으로 하는, 방법.
  8. 제7항에 있어서,
    정지 디바이스(12)는 외주 영역에서 체결 디바이스(9, 9') 또는 체결 플랜지(10, 10')와 맞물리는 것을 특징으로 하는, 방법.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
    정지 디바이스(12)는 크랭크 샤프트(4, 4')가 크랭크 샤프트(4, 4')의 회전 방향으로 및/또는 회전 방향으로 회전하는 것을 방지하도록 설계되는 것을 특징으로 하는, 방법.
  10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
    충격 경화는 충격 툴(16, 16')의 충격 헤드(21)의 충격 날인(28)이 커넥팅로드 베어링 저널(5, 5') 및/또는 주 베어링 저널(6, 6') 주위에서 고리 형으로 둘러싸는 방식으로 실행되는 각각의 전이 반경(8)을 따라 정의된 방식으로 오버랩되는 방식으로 수행되는 것을 특징으로 하는, 방법.
  11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
    적어도 하나의 충격 툴(16, 16')는 충격 운동을 수행하거나 바람직하게는 0.1Hz 내지 50Hz의 타이밍, 특히 바람직하게는 0.5Hz 내지 5Hz의 타이밍, 매우 특히 바람직하게는 0.5Hz 내지 3Hz의 타이밍의, 주기적으로 충격력을 도입하는 것을 특징으로 하는, 방법.
  12. 특히 커넥팅로드 베어링 저널(5, 5')과 크랭크 웹(7, 7') 사이의 전이 반경(8) 및/또는 주 베어링 저널(6, 6') 및 크랭크 샤프트(4, 4')의 크랭크 웹(7, 7') 사이의 전이 반경(8)인, 크랭크 샤프트(4, 4')의 전이 반경(8)의 충격 경화 디바이스에 있어서,
    크랭크 샤프트(4, 4')를 충격 위치로 회전시키기 위한 구동 디바이스(3, 3')를 가지며,
    충돌 위치에서 크랭크 샤프트(4, 4')를 정지시키기 위해 정지 디바이스(12)가 제공되며, 또한, 충격 위치에서 적어도 하나의 전이 반경(8)으로 충격력을 도입하기 위해 적어도 하나의 충격 툴(16, 16')이 제공되는 것을 특징으로 하는, 장치.
  13. 제12항에 있어서,
    구동 디바이스(3, 3') 및 정지 디바이스(12)는 서로 분리되어 형성되고 배열되는 것을 특징으로 하는, 장치
  14. 제12항 또는 제13항에 있어서,
    크랭크 샤프트(4, 4')를 고정시키기 위해 회전 가능한 체결 디바이스(9, 9')가 제공되며, 상기 정지 디바이스(12)는 크랭크 샤프트(4, 4')에 대한 체결 디바이스(9, 9')를 정지시키도록 배열되고 설계되는, 장치.
  15. 제14항에 있어서,
    체결 디바이스(9, 9')는, 바람직하게는 외주 영역에서 체결 플랜지에 맞물리는 정지 디바이스(12)에 의해, 정지 디바이스(12)에 의해 정지될 수 있는 체결 플랜지(10, 10')를 가지는 것을 특징으로 하는, 장치.
  16. 제14항 또는 제15항에 있어서,
    구동 디바이스(3, 3')는, 바람직하게는 상기 체결 디바이스(9, 9')의 입력 샤프트(13, 13')를 중심으로 상기 체결 디바이스를 회전시키도록, 체결 디바이스(9, 9')를 회전시키도록 배열되고 설계되는 것을 특징으로 하는, 장치.
  17. 제12항 내지 제16항 중 어느 한 항에 있어서,
    바람직하게는 마이크로 프로세서를 포함하는, 개방 루프 및/또는 폐쇄 루프 제어 디바이스(29),
    구동 디바이스(3, 3') 및/또는 정지 디바이스(12)의 제어기 및/또는 적어도 하나의 충격 툴(16, 16')의 제어기의 회전 운동을 실현 및/또는 동기화하기 위해 제공되는 것을 특징으로 하는, 장치.
  18. 프로그램이 개방 루프 및/또는 폐쇄 루프 제어 디바이스(29), 특히 마이크로 프로세서 상에서 실행될 때 제 1 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 따른 방법을 수행하기위한 프로그램 코드 수단을 갖는 컴퓨터 프로그램.
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Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112746157A (zh) * 2020-12-04 2021-05-04 山东大学 曲轴圆角强化定位方法及其装置
CN114717408A (zh) * 2022-03-31 2022-07-08 北京理工大学 一种高能声束调控大型曲轴加工残余应力装置和方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4171654A (en) * 1977-01-31 1979-10-23 The Wickes Corporation Internal milling machine for milling crank pins
DE102005032185A1 (de) * 2005-07-09 2007-01-18 Volkswagen Ag Verfahren zur Erhöhung der Dauerfestigkeit von Kurbelwellen
KR20070021163A (ko) * 2004-02-23 2007-02-22 마쉬넨파브릭 알핑 케슬러 게엠베하 내구 강도, 특히 크랭크 축의 굽힘 강도 및 비틀림 강도를증가시키기 위한 방법 및 장치
JP2010077518A (ja) * 2008-09-29 2010-04-08 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 金属部材製造方法、圧子及び金属部材製造装置

Family Cites Families (25)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU104766A1 (ru) * 1955-10-14 1955-11-30 И.В. Кудрявцев Устройство дл упрочени галтелей валов
JPS6026666B2 (ja) * 1976-11-16 1985-06-25 豊田工機株式会社 クランクピン研削盤
US4416130A (en) 1981-03-20 1983-11-22 Industrial Metal Products Corporation Pulsing impact straightener
JPS6067074A (ja) * 1983-09-21 1985-04-17 Toyoda Mach Works Ltd フイレツトロ−リングマシン
DE3481823D1 (de) * 1984-07-09 1990-05-10 Toyoda Machine Works Ltd Vorrichtung zum walzen von auskehlungen von wellenzapfen und kurbelzapfen.
DE3438742A1 (de) * 1984-10-23 1986-04-30 Maschinenfabrik Alfing Keßler GmbH, 7080 Aalen Verfahren zur steigerung der dauerfestigkeit von bauteilen unterschiedlicher formgebung
US5493761A (en) * 1994-10-24 1996-02-27 Ingersoll Cm Systems, Inc. Apparatus for fillet rolling of crankshafts
US5806184A (en) * 1996-08-21 1998-09-15 Lonero Engineering Company, Inc. Process to manufacture upper work roll products
DE19752237A1 (de) 1997-11-26 1999-05-27 Kessler Kg Maschf Vorrichtung zum elektroinduktiven Härten von Laufflächen und Übergangsradien an Kurbelwellen
JPH11188587A (ja) * 1997-12-25 1999-07-13 Isuzu Motors Ltd クランクシャフト研削装置
US6408663B1 (en) * 2001-02-23 2002-06-25 Short Block Technologies, Inc. Method and apparatus for truing crankshafts
US7150173B2 (en) * 2003-05-20 2006-12-19 Lonero Engineering Company, Inc. Upper and lower tools for deep rolling
JP4403044B2 (ja) * 2004-04-09 2010-01-20 新日本製鐵株式会社 クランクシャフトの疲労特性向上方法
EP1612290A1 (de) * 2004-07-02 2006-01-04 METAPLAS IONON Oberflächenveredelungstechnik GmbH Verfahren zum Gasnitrieren eines Werkstücks eine Gasnitriervorrichtung zur Durchfürung des Verfahrens sowie ein Werkstück
JP4774962B2 (ja) * 2005-04-11 2011-09-21 日産自動車株式会社 クランクシャフトの加工方法および加工装置
DE102006024715B4 (de) * 2006-05-26 2008-07-24 Niles-Simmons Industrieanlagen Gmbh Verfahren zum Bearbeiten der Lagersitze der Haupt- und Hublager von Kurbelwellen sowie Werkzeugmaschine zur Durchführung des Verfahrens
DE202006014371U1 (de) * 2006-09-15 2007-03-08 Hegenscheidt-Mfd Gmbh & Co. Kg Festwalzmaschine für Kurbelwellen
DE102006058710A1 (de) * 2006-12-13 2008-06-19 Daimler Ag Werkzeugmaschine und Bearbeitungsvorrichtung zum Verfestigen von Radienübergängen an Kurbelwellen für Brennkraftmaschinen oder ähnlichen Werkstücken
DE102007028888B4 (de) * 2007-06-20 2015-07-23 Maschinenfabrik Alfing Kessler Gmbh Verfahren zur Erhöhung der Festigkeit eines Bauteils
DE202007016471U1 (de) * 2007-11-24 2008-03-13 Hegenscheidt-Mfd Gmbh & Co. Kg Vorrichtung zum Festwalzen von Übergangsradien an Kurbelwellen
JP4719297B2 (ja) * 2008-02-19 2011-07-06 新日本製鐵株式会社 耐疲労特性に優れた溶接継手及びその製造方法
CN201227736Y (zh) * 2008-06-15 2009-04-29 李建民 曲轴圆角滚压校直机
DE102009009056A1 (de) * 2009-02-16 2010-08-26 Burgsmüller GmbH Stabilisierungslünette
CN101975821B (zh) * 2010-09-03 2011-12-21 中国人民解放军装甲兵工程学院 发动机旧曲轴内部缺陷的自动化超声波检测方法及装置
EP3141331A1 (de) * 2015-09-11 2017-03-15 Maritime Offshore Group GmbH Verfahren und vorrichtung zum glätten einer schweissnaht im verbindungsbereich von zwei miteinander verbundenen bauteilen

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4171654A (en) * 1977-01-31 1979-10-23 The Wickes Corporation Internal milling machine for milling crank pins
KR20070021163A (ko) * 2004-02-23 2007-02-22 마쉬넨파브릭 알핑 케슬러 게엠베하 내구 강도, 특히 크랭크 축의 굽힘 강도 및 비틀림 강도를증가시키기 위한 방법 및 장치
DE102005032185A1 (de) * 2005-07-09 2007-01-18 Volkswagen Ag Verfahren zur Erhöhung der Dauerfestigkeit von Kurbelwellen
JP2010077518A (ja) * 2008-09-29 2010-04-08 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 金属部材製造方法、圧子及び金属部材製造装置

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