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Bez.: Kurbelwellenfest- bzw. Glattwalzmaschine
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Kurbelwellenfest- bzw. Glattwalzmaschine Die Erfindung betrifft eine
Kurbelwellenfest- bzw. Glattwalz.-maschine mit Mitteln für die Führung und für die
Aufnahme eines Werkstückes und mit mindestens zwei beweglichen Walzgeräten, welche
Walzwerkzeuge tragen.
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Maschinen der og. Art sindbekinnt beispielsweise aus der DE-PS 10
70 599 oder der DE-PS 11 18 645. Diese Maschinen haben sich seit vielen Jahren in
der Praxis gut bewährt. Ihr entscheidender Mangel jedoch ist, daß sie aufgrund ihrer
konstruktiven Gestaltung nur in der Lage sind, Kurbelwellen eines ganz bestimmten
Typs - nämlich des Typs, für den sie ausgelegt sind - zu bearbeiten. In der Fertigungspraxis
fallen jedoch Kurbelwellen an, welche wechselnde Hublagerzahlen und wechselnde Winkellagen
der Hublager aufweisen, in ihren sonstigen Abmessungen jedoch gleich sind. Da die
bekannten Maschinen nur einen ganz bestimmten Kurbelwellentyp bearbeiten können,
wird in der Fertigung für jeden Kurbelwellentyp eine spezielle Walzmaschine benötigt.
Dies ist um so unangenehmer, als die genannten Kurbelwellenwalzmaschinen nur eine
kurze Taktzeit aufweisen und daher von den ankommenden Stückzahlen der ihnen zuzuordnenden
Kurbelwellen nicht ausgelastet werden.
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Es sind weiterhin in dem Prospekt C 4/0 Kurbelwellen - Festwalzmaschine
Typ 7898 der Firma W. Hegenscheidt KG, Werkzeugmaschinenfabrik, Erkelenz Kurbelwellenglatt-
bzw. Festwalzmaschinen bekannt geworden, die geeignet sind, im manuellen Betrieb
Kurbelwellen mit wechselnden Winkellagen der Hublager zu walzen. Sie sind jedoch
nicht einsetzbar bei wechselnder Anzahl der Hublager. Darüber hinaus sind sie auch
nicht für den automatischen Betrieb geeignet.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Kurbelwellenwalzmaschine
der eingangs beschriebenen Art vorzuschlagen, mit welcher Kurbelwellen mindestens
mit wechselnder Anzahl
der Hublager und wechselnder Winkellage der
Hublager mindestens halbautomatisch gewalzt werden können.
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Diese Aufgabe wird bei Maschinen der eingangs beschriebenen Art dadurch
gelöst, daß jedes bewegliche Walzgerät von den Kurbelzapfen von zwei in der Maschine
an ihren Hauptzapfen ortsfest, aber drehbar gelagerten und synchron angetriebenen
Kurbeln getragen und bewegt wird, wobei die Kurbeln jedes beweglichen Walzgerä-tes
unabhängig von den Kurbeln jedes anderen beweglichen Walzgerätes sind und über einen
Antrieb verfügen, der mit dem Antrieb der anderen angetriebenen Kurbeln synchronisierbar
ist.
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Auf diese Art und Weise verfügt jedes bewegliche Walzgerät über einen
eigenständigen Antrieb, sodaß es über diesen eigenständigen Antrieb in jede beliebige
Drehposition gebracht werden kann und es können dennoch über die Synchronisation
der Antriebe alle beweglichen Walzgeräte und damit auch das zu walzende Werkstück
gemeinsam angetrieben werden. Es ist aber auch mögsich, solche beweglichen Walzgeräte,
die bei einer Walzoperation nicht benötigt werden, beispielsweise weil eine Kurbelwelle
mit einer kleineren Anzahl von Hublagern eingelegt wurde als die vorangegangene
Kurbelwelle, über die Abschaltung des zugeordneten Antriebs still zu setzen.
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Nach einer Ausgestaltung der Erfindung wird vorgeschlagen, daß für
den Antrieb der beweglichen Walzgeräte eine angetriebene Welle vorgesehen ist, die
zuschaltbare Abtriebe für den Antrieb der die beweglichen Walzgeräte tragenden Kurbeln
aufweist. Auf diese Art und Weise können Einzelmotore für jedes bewegliche Walzgerät
und die hierfür notwendig werdende Synchronisationseinrichtung für die Einzelmotore
vermieden werden. Der Aufbau der Maschine wird hierdurch überschaubarer und weniger
reparaturanfällig und es wird dennoch zuverlässig die der Erfindung zugrunde liegende
Aufgabe gelöst.
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Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung wird vorgeschlagen,
daß die zuschaltbaren Abtriebe über schaltbare Kupplungen
mit der
angetriebenen Welle verbindbare und auf dieser angeordnete Ketten- oder Zahnräder
sind, die mit entsprechenden Ketten- oder Zahnrädern mindestens einer Kurbel je
beweglichem Walzgerät zusammen arbeiten, wobei diese Kurbel mit einem Kontrollorgan
für die Drehwinkelstellung verbunden ist. Auf diese Art und Weise kann der notwendige
Antrieb für die einzelnen beweglichen Walzgeräte wieder vereinfacht werden. Gleichzeitig
kann die Winkelstellung der einzelnen beweglichen Walzgeräte genau visuell oder
automatisch erfaßt werden.
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Hierdurch wird auch auf besonders einfache Art und Weise ein vollautomatischer
Betrieb der Maschine möglich. Da alle zu bearbeitenden Kurbelwellen in bekannter
Lage der Maschine zugeführt werden und die Maschine im vollautomatischen Betrieb
von der angekoppelten Zuführeinrichtung die Information über den Kurbelwellentyp
erhält, können danach über die Maschinensteuerung alle beweglichen Walzgeräte in
die erforderliche Winkelposition gefahren werden, deren Erreichen über den Drehwinkelgeber
der Maschinensteuerung mitgeteilt wird. Nicht erforderliche Geräte könnngleichzeitig
stillgesetzt werden.
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Die Erfindung soll nun anhand der beigefügten Zeichnungen erläutert
werden.
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Es zeigen: Figur 1 Kurbelwellenwaizmaschine im Schnitt E -teilweise
Schnitt C - D der Figur 2 Figur 2 Kurbelwellenwalzmaschine im Schnitt A - B nach
Figur 1 Figur 2a- Variante der Figur 2 Figur 3 Hydraulikschema Figur 4 Schnitt G
- H nach Figur 2a mit in die Zeichenebene geklapptem Antrieb in Ansicht des Pfeils
F nach Figur 2a in einem Maschinengehäuse 17 sind in am Maschinengehäuse 17 befestigten
Lagerböcken 19 und 20 die'Kurbeln 7 und 7a an ihren
Hauptzapfen
6 drehbar gelagert. Jeder Hauptzapfen 6 ist drehfest mit einem Kettenrad 36 verbunden.
Eine Kette 37 verbindet die Hauptzapfen jeweils mit der Kurbel 7 und 7a. Die Hauptzapfen
6 sind weiterhin drehfest mit einem Zahnrad 33 verbunden, mit welchem ein über ein
Getriebe 18 von einem Motor 21 angetriebenes Zahnrad 39 zusammen arbeitet und so
für den Drehantrieb jeweils eines Kurbelpaares (Ki#b-#.l 7 und Kurbel 7a) sorgt.
Jedes Getriebe 18 ist zusammen mit dem ihm zugeordneten Motor 21 am Maschinengehäuse
17 befestigt.
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Im Ausführungsbeispiel trägt jede Kurbel 7 bzw. 7a an einem Verbindungsstück
8 bzw. 9 ein Verschiebeelement 13 bzw. 14, auf welchem ein Kurbelzapfen 5 bzw. 5a
befestigt ist. Jedes Verschiebeelement 13 bzw. 14 ist auf seinem Verbindungsstück
8 bzw. 9 verschiebbar und feststellbar angeordnet, sodaß hierdurch eine Kurbel mit
verstellbarem Hub entsteht.
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Ein bewegliches Walzgerät 4 ist mit seinem an einem Träger 22 befestigten
zwetseitigen Hebel an einem Kurbelzapfen 5 und 5a der Kurbeln 7 und 7a gelagert
und getragen. Ein weiterer zweiseitiger Hebel 24 ist über einen Zapfen 26 gelenkig
mit dem ersten zweiseitigen Hebel verbunden. Die beiden zweiseitigen Hebel 24 und
25 tragen an ihrem einen Ende in bekannter Weise einander zugeordnete Teile eines
bekannten Walzwerkzeuges 3. Am anderen Ende des zweiseitigen Hebels 24 ist über
ein Gelenk 30 ein Hydraulikzylinder 32 befestigt, in welchem ein Kolben 33 gleitet,
der über eine Kolbenstange 34 über das Gelenk 3.1 mit dem zweiseitigen Hebel 25
verbunden ist. In gleicher Weise ist ein Hydraulikzylinder 35 mit den zweiseitigen
llebeln 27 und 28 eines unbeweglichen Walzgerätes 1 verbunden, an dessen freien
Enden ebenfalls bekannte Walzwerkzeuge angeordnet sind. Der zweiseitige Hebel 27
jedes beweglichen Walzgerätes 1 ist hierbei über einen Träger 23 am Maschinengehäuse
17 befestigt.
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Um eine Kurbelwelle aufnehmen zu können, sind in Ausgangsposition
die Kolben der Hydraulikzylinder 32 und 33 eingefahren, sodaß auf
der
anderen Seite der zweiseitigen Hebel die dort angeordneten Walzwerkzeuge maulartig
offenstehen. Die zu walzende Kurbelwelle 2 wird nun manuell oder automatisch in
die auf den zweiseitigen Hebeln 25 bzw. 26 angeordneten Unterteile der Walzwerkzeuge
eingelegt. Danach werden durch Betätigung der Hydraulikzylinder 35 über die zweiseitigen
Hebel 27 und 28 zunächst die Walzwerkzeuge der unbeweglichen Walzgeräte zusammen
gefahren, die damit die Hauptlagerzapfen der Kurbelwelle 2 umfassen und damit führen
und aufnehmen.
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Die an der Maschine ankommenden Kurbelwellen 2 können. sich jedoch
um wenige Millimeter in ihrem Hub unterscheiden. Damit die Walzmäschine sich hierauf
einstellen kann, werden die beweglichen Walzgeräte 4 in der für die unbeweglichen
Walzgeräte 1 bereits beschriebenen Weise mit den bekannten Walzwerkzeugen durch
Betätigung der Hydraulikzylinder 32 an den Hublagerzapfen der Kurbelwelle 2 zur
Anlage gebracht. Hierbei wird der Hydraulikzylinder 32 jedoch nur mit soviel Druck
beaufschlagt, daß die bekannten Walzwerkzeuge nur mit geringer Kraft an den Hublagerzapfen
der Kurbelwelle zur Anlage kommen. Um nun eine Einstellung der Maschine auf den
Kurbelwellenhub der jeweils ankommenden Kurbelwelle 2 zu erreichen, müssen die Verschiebeelemente
13 bzw. 14 auf ihren Verbindungsstücken 8 bzw. 9 entsprechend verschoben werden.
Im Falle des Verbindungsstückes 9 gleitet das Verschiebeelement 14 in einer als
Schwalbenschwanzführung ausgebildeten Führung 15, wobei das Verbindungsstück 9 als
Scheibe ausgebildet ist, welche exzentrisch am Hauptzapfen 6 angeordnet ist.
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Das Verbindungsstück 8 der Kurbel 7a ist als radial gerichteter Zapfen
ausgebildet, welcher von dem Verschiebeelement 13 umfasst wird. Diese Variante der
Verbindungsstücke und Verschiebeelemente stellen jedoch nur Ausführungsbeispiele
dar. Es sind auch weitere Varianten denkbar. In ein und derselben Maschine wird
vorteilhafterweise auch nur eine Variante der Verbindungsstücke und Verschiebeelemente
verwendet. Es sind im Ausführungsbeispiel lediglich aus Gründen der zeichnerischen
Vereinfachung
mehrere Varianten in einer Maschine dargestellt.
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Im Verbindungsstück 9 befindet sich ein Kolben 10 bzw. im Verbindungsstück
8 ein Kolben 10a. Die Kolben 10 bzw. 10a werden über den Strömungsmittelkanal 16
hydraulisch beaufschlagt und dabei gegen die Gegenflächen 11 bzw. 12 der Verschiebeelemente
14 bzw. 13 gepresst, sodaß diese hierdurch in ihrer Position festgeklemmt werden.
Dieser Schaltzustand ist im Hydraulikschema nach Figur 3 dargestellt. In der dargestellten
Situation verbindet das Ventil 41 die Zylinderkammern der Kolben 10 und 10a über
den Strömungsmittelkanal 16 und den Strömungsmittelkanal 40 durch das Ruckschlagventil
44 hindurch mit der Pumpe 45, die von einem Elektromotor 46 angetrieben wird. Elektromotor
46 ist über eine Leitung 51 mit einer Maschinensteuerung 47 verbunden, von der aus
er gesteuert wird. Der Druck des Hydrauliksystems und damit die Klemmkraft der Kolben
10 und 10a wird eingestellt am Druckbegrenzungsventil 43. Das Rückschlagventil 44
sorgt dafür, daß bei einem Ausfall der Pumpe 45 die Kolben 10 und 10a nicht drucklos
werden. Das Ventil 41 ist über eine Leitung 48 mit der Maschinensteuerung 47 verbunden
und wird von dort je nach Ausführung der Steuerung manuell oder automatisch betätigt.
Wird das Ventil 41 in die andere Schaltstellung umgeschaltet, so verbindet es den
Strömungsmittelkanal 16 über die Tankleitung 42 mit dem Tank 52. In dieser Stellung
üben die Kolben 10 und 10a auf ihre Gegenflächen 11 und 12 keine Kraft mehr aus,
sodaß die entsprechenden Verschiebeelemente 13 bzw.
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14 frei und leicht verschoben werden können. Ist dieser Zustand erreicht,
wird von der Maschinensteuerung 47 über die Leitung 52 das -hiernicht näher dargestellte
- Hydrauliksystem für die Hydraulikzylinder 32 und 35 so geschaltet, daß die Hydraulikzylinder
32 mit einem solchen Druck des Strömungsmittels beauf schlagt werden, daß die bekannten
Walzwerkzeuge der beweglichen Walzgeräte 4 sich mit der Anfangswalzkraft an die
Kurbelzapfen der zu walzenden Kurbelwelle 2 anlegen. Hierbei zentrieren sie sich
gleichzeitig an der Lage dieses Kurbelzapfens und verändern damit die Lage der Kurbelzapfen
5 bzw. 5a und der diesen
zugeordneten Verschiebeelemente 14 bzw.
13 auf den Verbindungsstücken 9 bzw. 8. hierdurch passt sich der Hub der Kurbeln
7 bzw. 7a dem Hub der zu walzenden Kurbelwelle 2 an. Ist dies erfolgt, wird über
die Maschinensteuerung 47 das Ventil 41 wieder mit der erforderlichen Klemmkraft
an ihren Gegenflächen 11 bzw.
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12 zur Anlage kommen und damit die Verschiebeelemente 14 bzw. 13
in ihrer Lage fixieren. Nunmehr werden von der Maschinensteuerung 47 über die Leitungen
49 bzw. 50 die Motoren 21 gleichzeitig eingeschaltet, sodaß sich nunmehr sämtliche
Kurbelwellen 7, 7a synchron drehen und damit über die beweglichen Walzgeräte 4 auch
die zu walzende Kurbelwelle 2, die an ihrem Hauptlagerzapfen in den Werkzeugen der
unbeweglichen Walzgeräte 1 gehalten und gelagert ist, drehantreiben und walzen.
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Die bisherige Beschreibung des Ausführungsbeispieles betrifft eine
um 1800 gekröpfte Kurbelwelle. Es sind jedoch die Kurbeln 7 bzw. 7a jedes beweglichen
Walzgerätes 4 jeweils unabhängig von den gleichen Kurbeln 7 bzw. 7a jedes anderen
beweglichen Walzgerätes 4 angetrieben. Auf diese Art und Weise wird es möglich,
jedes einzelne bewegliche Walzgerät 4 über die Maschinensteuerung 47 in eine beliebige
Winkelposition einzufahren. Auf diese Art und Weise kann die Maschine auch auf Kurbelwellen
mit anderen Kröpfungswinkeln eingestellt werden.
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Die Einstellung auf unterschiedliche Kröpfungswinkel kann über die
Maschinensteuerung automatisch oder manuell erfolgen, je nach dem ob ein Bedienungsmann
den jeweils ankommenden Kurbelwellentyp in die Maschinensteuerüng eingibt oder ob
die automatische Zuführeinrichtung für die Kurbelwellen den Typ und damit den Kröpfungswinkel
der eingelegten Kurbelwelle in die Maschinensteuerung eingibt. In Abhänggkeit vom
Kröpfungswinkel der Kurbelwelle und der Ankunftslage der Kurbelwelle in der Maschine
werden die Motore 21 vor dem Einlegen der Kurbelwelle eingeschaltet und damit die
Lage der beweglichen Walzgeräte 4 so lange verändert, bis sie sich in der für die
Aufnahme der neuen Kurbel--welle richtigen Position befinden. Dies kann vom Bedienungsmann
visuell festgestellt werden oder von der Maschinensteuerung 47
automatisch
ermittelt werden. Hierzu trägt dann ein Hauptzapfen 6 in jedem beweglichen Walzgerät
4 einen absolut codierten Winkelgeber 53 (Figur 4), welcher der Maschinensteuerung
47 die Winkellage des ihm zugeordneten beweglichen Walzgerätes 4 meldet. Die Maschinensteuerung
47 wiederum vergleicht die gemeldete Winkellage fortlaufend mit der eingegebenen
und für die einzulegende Kurbelwelle notwendigen Winkellage der beweglichen Walzgeräte
4 und schaltet den jeweiligen Antrieb bei Übereinstimmung von Soll- und Ist-Lage
ab.
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Eine Antriebsvariante für die Einzeleinstellung der beweglichen Festwalzgeräte
4 ist in Figur 4 dargestellt. In am Maschinengehäuse 17 befestigten Lagergehäusen
54,55 ist eine parallel zu den Hauptzapfen 6 angeordnete Welle 56 drehbar gelagert.
Welle 56 wird über eine Kupplung 57 und über ein Getriebe 58 von einem Motor 60
angetrieben. Auf der Welle 56 ist für jedes bewegliche Walzgerät 4 ein Kettenrad
61 angeordnet, welches über eine Kette 62 mit einem auf einem Hauptzapfen 6 angeordneten
Kettenrad 63 zusammen arbeitet. Die beiden Hauptzapfen 6 eines beweglichen Wal zgerät
es 4 sind in der bereits beschriebenen Weise miteinander verbunden. Eine schaltbare
Kupplung 64 verbindet bei Bedarf Welle 56 und Kettenrad 61. Hierdurch wird die Drehbewegung
der Welle 56 auf die Häuptzapfen der beweglichen Walzgeräte 4 - und zwar für jedes
bewegliche Walzgerät unabhängig - übertragen,wodurch diese in ihrer Winkellage eingestellt
werden können.
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Ebenso können von der Maschine Kurbelwellen gewalzt werden, die von
Stück zu Stück oderlosgrößenwei se eine wechselnde Anzahl von zu walzenden Hublagern
aufweist. Soll z.B. eine Kurbelwelle mit weniger Hublagern als in der Maschine bewegliche
Walzgeräte 4 vorhanden sind gewalzt werden, so werden von den bereits beschri ebenen
Einzelantrieben der beweglichen Walzgeräte 4 die überzähligen Walzgeräte 4 z.B.
in eine Rückwärtsposition gefahren und dort über den zugeordneten Antrieb oder über
eine geeignete, nicht näher dargestellte Bremse gehalten. Die übrigen
beweglichen
Walzgeräte 4 werden in der bereits beschriebenen Weise positioniert.
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Liste der verwendeten Bezugszeichen 1 Führung und Aufnahme eines Werkstückes
2 Kurbelwelle 3 Walzwerkzeuge 4 bewegliches Walzgerät 5 Kurbelzapfen 5a Kurbelzapfen
6 Hauptzapfen 7 Kurbel 7a Kurbel 8 Verbindungsstück 9 Verbindungsstück 10 Kolben
10a Kolben 11 Gegenfläche 12 Gegenfläche 13 Verschiebeelement 14 Verschiebeelement
15 Führung 16 Strömungsmittelkanal 17 Maschinengehäuse 18 Getriebe 19 Lagerbock
20 Lagerbock 21 Motor 22 Träger 23 Träger 24 zweiseitiger Hebel 25 zweiseitiger
Hebel 26 Zapfen 27 zweiseitiger Hebel 28 zweiseitiger Hebel 29 Zapfen 30 Gelenk
31 Gelenk 32 iixdraulikzylinder
33 Kolben 34 Kolbenstange 35 Hydraulikzylinder
36 Kettenrad 37 Kette 38 Zahnrad 39 Zahnrad 40 Strömungsmittelkanal 41 Ventil 42
Tankleitung 43 Druckbegrenzungsventil 44 Rückschlagventil 45 Pumpe 46 Motor 47 Maschinensteuerung
48 Leitung 49 Leitung 50 Leitung 51 Leitung 52 Leitung 53 absolut codierter Winkelgeber
54 Lagergehäuse 55 Lagergehäuse 56 Welle 57 Kupplung 58 Getriebe 59 Tank 60 Motor
61 Kettenrad 62 Kette 63 Kettenrad 64 Kupplung
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