EP1265722A1 - Verfahren und vorrichtung zum bruchtrennen eines maschinenbauteils mit lagerauge - Google Patents

Verfahren und vorrichtung zum bruchtrennen eines maschinenbauteils mit lagerauge

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Publication number
EP1265722A1
EP1265722A1 EP01921303A EP01921303A EP1265722A1 EP 1265722 A1 EP1265722 A1 EP 1265722A1 EP 01921303 A EP01921303 A EP 01921303A EP 01921303 A EP01921303 A EP 01921303A EP 1265722 A1 EP1265722 A1 EP 1265722A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
mandrel
bearing
connecting rod
bearing eye
eye
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP01921303A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Günter Knoll
Andreas Kalman
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Motorenfabrik Hatz GmbH and Co KG
Original Assignee
Motorenfabrik Hatz GmbH and Co KG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Motorenfabrik Hatz GmbH and Co KG filed Critical Motorenfabrik Hatz GmbH and Co KG
Publication of EP1265722A1 publication Critical patent/EP1265722A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23D—PLANING; SLOTTING; SHEARING; BROACHING; SAWING; FILING; SCRAPING; LIKE OPERATIONS FOR WORKING METAL BY REMOVING MATERIAL, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23D31/00—Shearing machines or shearing devices covered by none or more than one of the groups B23D15/00 - B23D29/00; Combinations of shearing machines
    • B23D31/002—Breaking machines, i.e. pre-cutting and subsequent breaking
    • B23D31/003—Breaking machines, i.e. pre-cutting and subsequent breaking for rings
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T225/00—Severing by tearing or breaking
    • Y10T225/10—Methods
    • Y10T225/12—With preliminary weakening
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T225/00—Severing by tearing or breaking
    • Y10T225/30—Breaking or tearing apparatus
    • Y10T225/371—Movable breaking tool

Definitions

  • the invention relates to a method for breaking a machine component with a bearing eye, in particular a connecting rod of a reciprocating piston engine, m two bearing shells each forming one half of the bearing eye, and a device therefor.
  • a device which comprises a two-part mandrel which fills the interior of the workpiece and a wedge is driven in between the mandrel parts. Two spring elements on the outside of the workpiece are clamped together using compression screws against compression springs.
  • the arrangement of spring elements on the outer circumference of the workpiece should result in a uniform distribution of the breaking forces when the workpiece is blasted in two fractions, so that their deformation remains even if the two sides break one after the other.
  • EP-Bl 0304162 A comparable method for breaking connecting rods for reciprocating piston engines is described in EP-Bl 0304162.
  • the bearing eye is clamped transversely to the fracture plane by means of clamping jaws against a split mandrel provided in the interior of the bearing eye.
  • This clamping of the two halves of the bearing eye is maintained even after fracture separation by means of a wedge, the two sides of the bearing breaking shortly after one another.
  • By maintaining this clamping of the bearing halves between the assigned mandrel half and the corresponding clamping baking should be achieved as linearly as possible moving away the fractions after separation, so that an adverse deformation of the two bearing halves is avoided in the region of the lateral bearing legs adjacent to the fracture surface.
  • the two mandrel halves move together with the attached parts of the connecting rod, namely on the one hand the connecting rod cover and on the other hand the connecting rod on slide guides, after which the clamping is released and the broken parts of the connecting rod can be removed.
  • the two bearing halves are pulled apart transversely to the later parting plane by means of a press, with each bearing half being tension-free against the assigned half of an inner mandrel by stops lying in the separating direction and transversely thereto, and this Piston pin eye of the connecting rod is only supported laterally.
  • the bearing half connected to the connecting rod and movable on a slide is blasted off the other bearing half arranged fixed to the frame.
  • the two bearing shells remain essentially aligned with one another during fracture separation, so that constraints in the area of the bearing eye, which can lead to undesirable deformations, occur significantly less.
  • EP-A2 0507519 describes a method for producing connecting rods, according to which the two halves of the bearing eye are separated from one another by using controlled breaking forces.
  • the inside of the bearing eye the existing mandrel halves are moved apart by moving the mandrel half assigned to the connecting rod cover away from the other mandrel half while building up tensile stress in the bearing eye until it breaks.
  • the connecting rod is only spring-loaded transversely to the separating direction between stops; in addition, the connecting rod cover is resiliently supported against the separating direction; finally, the piston pin eye m is received in a stop block with lateral play so that it can carry out lateral compensating movements during cracking.
  • twists of the two fractions during the cracking in the macro range are consciously taken into account.
  • the above-described limited lateral compensation movement of the piston pin eye is intended to avoid permanent deformation of the two bearing shell halves.
  • the object of the present invention is to avoid undesired deformations of the two bearing shell halves in the area of the fracture surfaces even under the action of high fracture forces when fracture separation is used by means of a fracture wedge; the method of fracture separation should thus also be applicable for the production of connecting rods from materials with a relatively high fracture rigidity.
  • the method according to the invention consists of the method steps according to claim 1.
  • EP-Bl 0304162 a half-split mandrel is used, on which the bearing eye is attached.
  • the bearing eye is prestressed in the separating direction in that the two mandrel halves are clamped apart, similar to the solution described in EP-A2 0507519, which relates to a method in which the two mandrel halves are slow, not by a wedge stroke but by hydraulic forces and gradually move apart.
  • EP-A2 0507519 which relates to a method in which the two mandrel halves are slow, not by a wedge stroke but by hydraulic forces and gradually move apart.
  • the bearing eye is fixed in position on only one side of the intended parting plane by means of adjustable stops, the other side can easily follow small twists during breaking, so that permanent deformations are avoided. It is essential that the position is not merely elastic, but in the sense of a play-free fixing of the corresponding side of the bearing eye.
  • the present invention differs from EP-A2 0507519, where the bearing half connected to the rod of the connecting rod is also supported with play in the area of the piston pin eye, but where the connecting rod cover is supported only by flexible holding forces. As a result, it is not possible in the known method to achieve the essentially simultaneous breaking of both sides of the bearing eye.
  • the mandrel half assigned to the positionally fixed bearing shell is expediently moved away from the other mandrel half fixed to the frame during breaking.
  • the bearing shell which is fixed without play, is movably supported, for example on a slide, the bearing shell arranged fixed to the frame enables the support with limited play desired to compensate for macro twists.
  • breaking forces are to be kept low, it can be useful to run grooves or the like on the inside of the bearing eye along the parting plane. Provide measures to reduce breaking strength. Instead of grooves, a number of holes along a line, z. B. fine laser holes can be provided, which also have the advantage that they cause local embrittlement of the material and also take the effect of typical notches in the shape of a conical hole.
  • a suitable device for carrying out the method according to the invention is designed according to claim 4.
  • a half split mandrel is provided, the circumference of which corresponds approximately to the bore of the bearing eye.
  • the two mandrel halves adjoin one another with flat surfaces, which together form a recess for the insertion of a wedge tool, the recess m of the movable mandrel half preferably being designed as a bevel which is adapted to the wedge tool, while the recess m is fixed to the frame Half of the mandrel with a constant cross-section is continuously formed.
  • the mandrel halves are blown apart by the wedge stroke, the mandrel half assigned to the rod of the connecting rod being arranged fixed to the frame, while the other is fastened on a slide arrangement, so that it performs a stroke movement of 8 to 10 mm after breaking with the slide.
  • the connecting rod cover is fixed in position by means of two stops, the stops against the shoulders of the connecting rod on both sides, i.e. H. Fit over the mouths of the connecting rod screw holes without play.
  • the abutments are mounted on spherical caps so that their flat abutment surfaces can be adapted to the respective angle of rotation of the connecting rod-side mating surfaces.
  • the play-free fixing of the position of the cover is achieved in that the stops can be adjusted hydraulically, but are locked against evasion in the separating direction after being turned on by a mechanical adjusting device.
  • This mechanical adjusting device is preferably implemented as a wedge deflection which can be actuated by means of a hydraulic support in the sense of a hydraulically actuatable piston-cylinder arrangement.
  • the position of the connecting rod cover remains unchanged throughout the breaking process; it will only be released if the connecting rod cover is removed after the sledge stroke is full.
  • the hydraulic support of the mechanical adjusting device is depressurized or retracted, after which the actuating piston controlled by the wedge deflection for the stop is moved according to the separating direction.
  • the two stops are expediently brought back into the fixed position after the bearing eye is again under tension for the next connecting rod to be machined, by the carriage arrangement ensuring that the bearing eye is subjected to a tensile bias supported by the two mandrel halves before breaking.
  • the carriage arrangement is biased by a hydraulic piston-cylinder arrangement against the frame of the device in the separating direction.
  • the half of the bearing eye connected to the rod of the connecting rod is fixed with play between the mandrel half fixed to the frame on the one hand and a pin holder which, on the other hand, engages the inside of the piston pin eye.
  • This pin holder is advantageously a so-called sword pin, which engages the piston pin eye with play m, so that it cannot deflect laterally to the longitudinal direction of the rod, but is mounted with play in the longitudinal direction of the rod.
  • Carriage arrangement movable against a compression spring arranged between this and the frame.
  • Fig. 1 is a partially sectioned side view of the
  • FIG. 2 is a plan view of the device according to
  • a connecting rod 1 of a reciprocating piston machine is inserted as the workpiece in the device for breaking separation of a machine component with a bearing eye.
  • the connecting rod 1 has a bearing eye 2 within a bearing shell 3, which can be separated into two halves in the parting plane 4 by a controlled break.
  • One half is formed by the connecting rod cover 5, the other half by the connecting rod bearing 6, with which the actual rod 7 is connected in one piece, at the end of which the piston pin eye 8 is formed within the piston pin bearing 9.
  • a recess 13 adjoins the parting plane 4 between the two mandrel halves 11, 12 for the impact of a wedge tool 14.
  • the recess 13 is delimited by a bevel 15 which is adapted to the wedge angle of the wedge tool 14;
  • the recess 13 is formed throughout with a constant right corner cross section.
  • the wedge tool 14 is arranged centrally above the mandrel 10 in such a way that a separating wedge 16 at the lower end of the wedge tool 14, which is guided in a guide block 17, is driven into the recess 13 in the direction of the arrow P1 when a striking cap 18 at the top End of the wedge tool 14, a blow is applied by a press, not shown.
  • a compression spring 20 is arranged on a guide rod 21 on both sides of a plunger 19 of the wedge tool 14. The compression springs 20 ensure that after the wedge impact and release of the wedge tool by the press, the plunger 19 returns to its upper starting position, as shown in FIG. 1.
  • the movable mandrel half 11 is fastened on a carriage 22, which in turn is mounted on a frame 23 such that it can be moved horizontally. Between the carriage 22 and a head part 24 of the frame 23, a compression spring 25 is supported, which dampens the carriage before it reaches its left end position. In this end position, the carriage 22 is due to the wedge impact which causes the connecting rod 1 to break. The stroke of the slide is only 8 to 10 mm.
  • the carriage 22 thrown in the separation direction according to arrow P2 is connected via a hydraulic piston 26 to a hydraulic cylinder 27 which is fastened on the outside of the head part 24 of the frame 23.
  • the hydraulic cylinder arrangement 26, 27 serves to pretension the carriage 22 m in the separation direction according to arrow P2, the mandrel half 11 attached to the carriage transmitting a breaking force corresponding to this preload to the connecting rod eye 2, which is fixed by the mandrel half 12 fixed to the frame.
  • the base 50 of the fixed mandrel half 12 is fixedly connected to a mounting plate 51, which in turn is fastened on the frame 23 of the device. In this way, a corresponding tensile preload in the separating direction is generated in the bearing shell 3 of the connecting rod 1 before the wedge-wrench which causes the break occurs.
  • the carriage 22 is then reset after the wedge stroke by the compression spring 25.
  • the bearing shell 3 is fixed in position in the area of the connecting rod cover 5 which is later produced, namely after fracture separation, by means of two stops 29 resting on opposite shoulders 28 of the connecting rod 1.
  • the stops 29 have flat stop surfaces 30, which are mounted with limited movement by means of spherical caps 31 m corresponding stop housings 32.
  • the stop housing 32 are screwed into a piston element 33 which is received in a cylindrical bore in a cylinder housing 34.
  • Piston element 33 and cylindrical bore 34 have a Stage 35, which is connected to a compressed air supply 36. The latter serves to return the stop 29 from its stop position in order to release the connecting rod cover 5 for removal.
  • the return of the stop 29 is only possible after the lifting of a mechanical lock by a mechanical adjusting device 37, which is designed as a wedge deflection, which can be actuated by a hydraulic support 38 m in the form of a hydraulic piston-cylinder arrangement.
  • the wedge deflection consists of a vertical piston 39 which adjoins a horizontal piston 41 via a common wedge surface 40.
  • the horizontal piston 41 ends outside the housing 42 of the adjusting device 37 that receives it with a piston end 43 which is turned to a smaller diameter. Inside the housing 42, the horizontal piston 41 is provided with a spiral spring 44, which lifts the horizontal piston 41 from the piston element 33 connected to the stop 29 and pushes the horizontal piston back.
  • the spiral spring 44 thus acts like a compression spring, which has the tendency to retract the piston end 43 m into the interior of the housing 42.
  • the adjusting device 37 has a connection housing 45 with a hydraulic connection 46 for actuating the vertical piston 39 downwards and a hydraulic connection 47 for actuating it upwards.
  • the vertical piston 39 is moved downward and accordingly moves the horizontal piston 41 to the right via the wedge surface 40, that is to say counter to the separating direction according to P2. Accordingly, the piston end 43 extends from the housing 42, strikes the piston element 33 of the Stop 29 and moves the latter against the corresponding stop surface on the shoulder 28 of the connecting rod cover 5. In this way, the stop 29 is fixed in position exactly, ie without play, so that it is not under tension.
  • the stops 29 provided on both sides of the bearing shell 3 hold the associated half of the bearing shell 3 of the connecting rod 1 against the mandrel half 11 m corresponding to the stop position connected to the slide 22 in the stop position thereof.
  • the connecting rod bearing 6 sits loosely on the mandrel half 12 fixed to the frame, so that it can be lifted off at any time. There is no obstruction by a sword pin 48, over which the piston pin eye 8 is placed, since the piston pin eye 8 of the piston pin bearing 9 contains the sword pin 48 takes up with little play, such that it is essentially fixed in a direction transverse to the axis 49 of the connecting rod 7, but in the longitudinal direction thereof is taken up with play. In this way, the connecting rod bearing 6 is secured against twisting during fracture separation, but can deviate to a limited extent in the direction of the connecting rod 7 under the fracture forces that occur, so that constraints and thus peaks in the fracture forces during the fracture separation are largely avoided.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Shafts, Cranks, Connecting Bars, And Related Bearings (AREA)

Abstract

Ein Verfahren zum Bruchtrennen eines Pleuels (1) einer Hubkolbenmaschine, in zwei je eine Hälfte des Lagerauges (2) bildende Lagerschalen, umfasst die Verfahrenschritte: das Maschinenbauteil wird vor dem Brechen mit seinem Lagerauge (2) auf einen hälftig geteilten Dorn (10) aufgesteckt; das Lagerauge wird in Trennrichtung vorgespannt, indem die beiden Dornhälften (11, 12) auseinandergespannt werden; das Lagerauge (2) wird auf einer Seite der vorgesehenen Trennebene (4) mittels einstellbarer Anschläge (29) bezüglich der zugeordneten Dornhälfte (11) lagefixiert; durch Eintreiben eines Keils (16) zwischen die beiden Dornhälften (11, 12) wird die lagefixierte Lagerschale mit der zugeordneten Dornhälfte (11) von der an der anderen Dornhälfte (12) festgelegten Lagerschale durch im Wesentlichen gleichzeitiges Brechen beider Seiten getrennt.

Description

Verfahren und Vorrichtung zum Bruchtrennen eines Maschinenbauteils mit Lagerauge
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bruchtrennen eines Maschinenbauteils mit Lagerauge, insbesondere eines Pleuels einer Hubkolbenmaschme, m zwei je eine Hälfte des Lagerauges bildende Lagerschalen, sowie eine Vorrichtung dazu.
In US-PS 1630759 ist zum Bruchtrennen von hohlzylm- dπschen Werkstücken wie Lagerschalen und -buchsen beschrieben, daß bei Einleitung des Trennvorgangs mittels eines Keils die beiden Seiten des Werkstücks hintereinander brechen und daß es dabei zu einer Verdrehung der Seite, welche zuletzt gebrochen wird, kommt . Eine derartige Verdrehung führt m der Regel zu einer bleibenden Verformung, mit der Folge, daß die beiden Bruchteile nicht mehr genau zusammenpassen. Dieser Nachteil wirkt sich besonders dann gravierend aus, wenn das Werkstück bereits vor dem Brechen fertig bearbeitet wurde.
Zum Brechen des hohlzylindrischen Werkstucks wird dabei eine Vorrichtung verwendet, welche einen zweigeteilten Dorn umfaßt, der das Innere des Werkstücks ausfüllt und wobei zwischen den Dornteilen ein Keil eingetrieben wird. Zwei außen am Werkstück anliegende Federelemente werden mittels Spannschrauben gegen Druckfedern zusammengespannt .
Durch die Anordnung von Federelementen am Außenumfang des Werkstücks soll sich eine gleichmäßige Verteilung der Bruchkräfte beim Sprengen des Werkstücks m zwei Bruchteile ergeben, so daß deren Verformung unter- bleibt, selbst wenn die beiden Seiten nacheinander brechen sollten.
Auch gemäß EP-Bl 0167320 wird davon ausgegangen, daß bei einem Maschinenbauteil mit Lagerauge beim Bruchtrennen mittels eines Keils die beiden Lagerseiten nacheinander brechen, wodurch es zu unerwünschten Deformationen kommen kann. Derartige Deformationen sollen durch ein zweistufiges Trennverfahren reduziert werden, indem die Lagerschenkel der zuerst gebrochenen Seite wieder zusammengespannt werden, wonach die andere Seite gebrochen wird. Zur Reduzierung der Bruchkräfte und Erzielung möglichst eben verlaufender Bruchflächen kann es zweckmäßig sein, das Werkstück aus einem spröden Werkstoff zu fertigen oder das Werkstück z. B. durch starkes Abkühlen vorübergehend m einen Zustand mit geringer Bruchfestigkeit zu versetzen. In diesem Sinne kann es auch zweckmäßig sein, das Werkstück auf der Innenseite des Lagerauges mit entlang der späteren Bruchebene verlaufenden Nuten, Kerben, Lochreihen oder dgl . zur Schwächung des Bruchquerschnitts bzw. zur Erleichterung der Bruchemleitung zu versehen.
Ein vergleichbares Verfahren zum Bruchtrennen von Pleueln für Hubkolbenmaschmen ist m EP-Bl 0304162 beschrieben. Das Lagerauge wird dabei quer zur Bruchebene mittels Spannbacken gegen einen im Inneren des Lagerauges vorgesehenen geteilten Dorn zusammengespannt. Diese Klemmung der beiden Hälften des Lagerauges bleibt auch nach dem Bruchtrennen mittels eines Keils aufrechterhalten, wobei die beiden Lagerseiten kurz nacheinander brechen. Durch die Aufrechterhaltung dieser Klemmung der Lagerhälften zwischen der zugeordneten Dornhälfte und den entsprechenden Klemm- backen soll ein möglichst lineares voneinander Wegbewegen der Bruchteile nach dem Trennen erzielt werden, so daß eine nachteilige Verformung der beiden Lagerhälften im Bereich der an die Bruchfläche angrenzenden seitlichen Lagerschenkel vermieden wird. Unmittelbar nach dem Bruchtrennen bewegen sich die beiden Dornhälften zusammen mit den daran angeklemmten Bruchteilen des Pleuels, nämlich einerseits des Pleueldeckels , andererseits der Pleuelstange auf Schlittenführungen auseinander, wonach die Klemmung gelöst wird und die Bruchteile des Pleuels entnommen werden können.
Nach einem anderen aus DE-C2 4037429 bekannten Verfahren zum Bruchtrennen eines Pleuels werden die beiden Lagerhälften quer zur späteren Trennebene mittels einer Presse auseinandergezogen, wobei jede Lagerhälfte durch in Trennrichtung und quer dazu anliegende Anschläge gegen die zugeordnete Hälfte eines Innendorns spannungsfrei festgelegt ist und wobei das Kolbenbolzenauge des Pleuels lediglich seitlich abgestützt ist. Dabei wird die mit der Pleuelstange verbundene, auf einem Schlitten verfahrbare Lagerhälfte von der anderen gestellfest angeordneten Lagerhälfte abgesprengt . Die beiden Lagerschalen bleiben während des Bruchtrennens im wesentlichen aufeinander ausgerichtet, so daß Zwängungen im Bereich des Lagerauges, die zu unerwünschten Deformationen führen können, deutlich vermindert auftreten.
Schließlich ist in EP-A2 0507519 ein Verfahren zum Herstellen von Bruchpleueln beschrieben, nach welchem die beiden Hälften des Lagerauges durch Anwendung kontrollierter Bruchkräfte voneinander getrennt werden. Zu diesem Zweck werden die im Inneren des Lagerauges befindlichen Dornhälften auseinandergefahren, indem die dem Pleueldeckel zugeordnete Dornhälfte von der anderen Dornhälfte unter Aufbau einer Zugspannung m dem Lagerauge wegbewegt wird, bis es bricht . Während des Crackens ist das Pleuel lediglich quer zur Trennrichtung zwischen Anschlägen gefedert geführt; außerdem ist der Pleueldeckel gegen die Trennrichtung nachgiebig abgestützt; schließlich ist das Kolbenbolzenauge m einem Anschlagblock mit seitlichem Spiel aufgenommen, so daß es während des Crackens seitliche Ausgleichsbewegungen durchführen kann. Dabei werden Verdrehungen der beiden Bruchteile während des Crackens im Makrobereich bewußt m Kauf genommen. Durch die vorstehend erläuterte limitierte seitliche Ausgleichsbewegung des Kolbenbolzenauges sollen bleibende Verformungen der beiden Lagerschalenhälften vermieden werden.
Demgegenüber liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, bei Anwendung des Bruchtrennens mittels eines Bruchkeils unerwünschte Verformungen der beiden Lagerschalenhälften im Bereich der Bruchflächen auch unter Einwirkung hoher Bruchkräfte zu vermeiden; das Verfahren des Bruchtrennens soll damit auch zur Herstellung von Pleueln aus Werkstoffen mit verhältnismäßig hoher Bruchsteiflgkeit anwendbar sein.
Zur Lösung dieser Aufgabe besteht das erfindungsgemäße Verfahren aus den Verfahrensschritten gemäß Anspruch 1.
Dabei wird gemäß EP-Bl 0304162 ein hälftig geteilter Dorn verwendet, auf welchen das Lagerauge aufgesteckt wird. Abweichend von der bekannten Lösung wird das Lagerauge m Trennrichtung vorgespannt, indem die beiden Dornhälften auseinandergespannt werden, ähnlich der m EP- A2 0507519 beschriebenen Lösung, welche sich auf ein Verfahren bezieht, bei welchem die beiden Dornhälften nicht durch einen Keilschlag sondern durch hydraulische Kräfte langsam und allmählich auseinanderbewegt werden. Dabei besteht jedoch die Gefahr, daß die erzielten Bruchflächen schräg verlaufen.
Dadurch, daß bei der vorliegenden Erfindung das Lagerauge nur auf einer Seite der vorgesehenen Trennebene mittels einstellbarer Anschläge lagefixiert wird, kann die andere Seite kleinen Verdrehungen während des Brechens zwanglos folgen, so daß bleibende Verformungen vermieden werden. Dabei ist wesentlich, daß die Lage- fixierung nicht bloß elastisch erfolgt sondern im Sinne einer spielfreien Festlegung der entsprechenden Seite des Lagerauges. Insoweit unterscheidet sich die vorliegende Erfindung von EP-A2 0507519, wo die mit der Stange des Pleuels verbundene Lagerhälfte zwar im Bereich des Kolbenbolzenauges ebenfalls mit Spiel abgestützt ist, wo jedoch der Pleueldeckel lediglich durch nachgiebige Haltekräfte abgestützt ist. Dadurch kann es bei dem bekannten Verfahren nicht gelingen, das im wesentlichen gleichzeitige Brechen beider Seiten des Lagerauges zu erzielen. Letzteres ist aber eine wichtige Voraussetzung dafür, daß die auf beiden Seiten des Lagerauges auftretenden Bruchkräfte m etwa gleich groß sind, so daß schon deshalb bleibende Verformungen durch Beanspruchungen über der Elastizitätsgrenze des Pleuelwerkstoffs hinaus zuverlässig vermieden werden. Damit ist der Verformungsgrad weitgehend unabhängig von der Größe der auftretenden Bruchkräfte. Im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens wird zweckmäßigerweise die der lagefixierten Lagerschale zugeordnete Dornhälfte von der anderen, gestellfesten Dornhälfte beim Brechen wegbewegt. Während also die spielfrei fixierte Lagerschale, z.B. auf einem Schlitten beweglich abgestutzt ist, ermöglicht die gestellfest angeordnete Lagerschale die zum Ausgleich von Makroverdrehungen erwünschte Abstutzung mit begrenztem Spiel .
Sollen die Bruchkräfte niedrig gehalten werden, so kann es zweckmäßig sein, auf der Innenseite des Lagerauges längs der Trennebene verlaufende Nuten oder dgl . Maßnahmen zur Reduzierung der Bruchfestigkeit vorzusehen. Anstelle von Nuten kann im Rahmen der Erfindung auch eine Anzahl von längs einer Linie aufgereihten Bohrungen, z. B. feine Laserbohrungen vorgesehen sein, welche zudem den Vorteil haben, daß sie eine örtliche Versprödung des Materials bewirken und außerdem m Form kegelförmig eingebrachter Locher die Wirkung typischer Bruchkerben annehmen.
Eine geeignete Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist gemäß Anspruch 4 ausgestaltet. Dabei ist ein hälftig geteilter Dorn vorgesehen, dessen Umfang etwa der Bohrung des Lagerauges entspricht. Die beiden Dornhälften grenzen mit ebenen Flächen aneinander an, die zusammen eine Ausnehmung für den Einschlag eines Keilwerkzeugs bilden, wobei bevorzugt die Ausnehmung m der beweglichen Dornhälfte als Schräge ausgebildet ist, welche dem Keilwerkzeug angepaßt ist, während die Ausnehmung m der gestellfesten Dornhälfte mit gleichbleibendem Querschnitt durchgängig ausgebildet ist .
Durch den Keilschlag werden die Dornhälften auseinandergesprengt, wobei die der Stange des Pleuels zugeordnete Dornhälfte gestellfest angeordnet ist, während die andere auf einer Schlittenanordnung befestigt ist, so daß sie nach dem Bruchtrennen mit dem Schlitten eine Hubbewegung von 8 bis 10 mm ausführt.
Gegenüber der auf der Schlittenanordnung angeordneten Dornhälfte ist der Pleueldeckel mittels zweier Anschläge lagefixiert, wobei die Anschläge gegen die beiderseitigen Schultern des Pleuels, d. h. über den Mündungen der Schraubenbohrungen des Pleuels spielfrei anliegen. Zum Schutz der Schraubenbohrungen, aber auch zum Zwecke der besseren Druckverteilung im Bereich der Anschlagflächen ist nach einer Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, daß die Anschläge auf Kugel - kalotten gelagert sind, so daß deren ebene Anschlagflächen an die jeweilige Drehwinkellage der pleuelseitigen Gegenflächen flächenorientiert anpaßbar sind.
Die spielfreie Lagefixierung des Deckels wird dadurch erzielt, daß die Anschläge zwar hydraulisch anstellbar sind, aber nach dem Anstellen durch eine mechanische Nachstelleinrichtung gegen ein Ausweichen in Trennrichtung gesperrt sind. Diese mechanische Nachstelleinrichtung ist bevorzugt als mittels einer hydraulischen Stütze im Sinne einer hydraulisch betätigbaren Kolbenzylinderanordnung betätigbare Keilumlenkung verwirklicht. Wahrend des gesamten Brechvorgangs bleibt die Lage- fixierung des Pleueldeckels unvermindert aufrechterhalten; sie wird erst gelost, wenn nach dem vollen Schlittenhub der Pleueldeckel entnommen wird. Zu diesem Zweck wird die hydraulische Stütze der mechanischen Nachstelleinrichtung drucklos geschaltet oder zurückgefahren, wonach der durch die Keilumlenkung gesteuerte Betatigungskolben für den Anschlag entsprechend m Trennrichtung verfahren wird.
Die beiden Anschläge werden zweckmäßig erst dann wieder m die lagefixierte Anschlagstellung gebracht, nachdem für das nächste zu bearbeitende Pleuel dessen Lagerauge wieder unter Vorspannung steht, indem die Schlittenanordnung dafür sorgt , daß das Lagerauge vor dem Brechen einer durch die beiden Dornhälften gestützten Zugvorspannung ausgesetzt wird. Dabei wird die Schlittenanordnung mittels einer hydraulischen Kolben- Zylmder-Anordnung gegen das Gestell der Vorrichtung m Trennrichtung vorgespannt. Die mit der Stange des Pleuels verbundene Hälfte des Lagerauges ist mit Spiel festgelegt zwischen der gestellfesten Dornhälfte einerseits und einer Stifthalterung, die m das Innere des Kolbenbolzenauges eingreift andererseits. Bei dieser Stifthalterung handelt es sich vorteilhaft um einen sog. Schwertstift, der mit Spiel m das Kolbenbolzenauge eingreift, so daß dieses zwar nicht seitlich zur Stangenlängsrichtung ausweichen kann aber m Stangen- längsπchtung mit Spiel gelagert ist.
Um die nach dem Brechen abgeschleuderte Schlitten- anordnung am Ende des Hubs ihrer Ausweichbewegung abzufangen ist nach einer weiteren Ausgestaltung die Schlittenanordnung gegen eine zwischen dieser und dem Gestell angeordnete Druckfeder verfahrbar.
Es ist vorteilhaft, die gestellfeste Dornhälfte dem Pleuellager mit der Pleuelstange zuzuordnen. Dadurch vereinfacht sich die Schlittenkonstruktion; außerdem ist durch die Hebelwirkung bei der Abstützung des Kolbenbolzens eine genaue Einstellung des zulässigen Bewegungsspiele möglich. Verzichtet man auf diese Vorteile, so ist es auch möglich, das Pleuel bezüglich der beiden Dornhälften umgekehrt anzuordnen, wobei der Pleueldeckel der feststehenden Dornhälfte zugeordnet wäre .
Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnung erläutert . Es zeigt
Fig. 1 eine teilweise geschnittene Seitenansicht der
Trennvorrichtung und Fig. 2 eine Draufsicht auf die Vorrichtung gemäß
Fig. 1.
In die Vorrichtung zum Bruchtrennen eines Maschinenbauteils mit Lagerauge gemäß den Fig. 1 und 2 ist als Werkstück ein Pleuel 1 einer Hubkolbenmaschine eingelegt. Das Pleuel 1 besitzt ein Lagerauge 2 innerhalb einer Lagerschale 3, welche in der Trennebene 4 durch einen gesteuerten Bruch in zwei Hälften zu trennen ist. Eine Hälfte wird durch den Pleueldeckel 5 gebildet, die andere Hälfte durch das Pleuellager 6, mit welchem die eigentliche Stange 7 einteilig verbunden ist, an deren Ende das Kolbenbolzenauge 8 innerhalb des Kolbenbolzenlagers 9 gebildet ist. Im Inneren des Lagerauges 2 befindet sich ein geteilter Dorn 10 mit einer beweglich gelagerten Dornhälfte 11 und einer gestellfesten Dornhälfte 12. An die Trennebene 4 zwischen den beiden Dornhälften 11, 12 grenzt eine Ausnehmung 13 für den Einschlag eines Keilwerkzeugs 14 an. Innerhalb der beweglichen Dornhälfte 11 ist die Ausnehmung 13 durch eine Schräge 15 begrenzt, welche dem Keilwinkel des Keilwerkzeugs 14 angepaßt ist; im Bereich der gestelltesten Dornhälfte 12 ist die Ausnehmung 13 durchgehend mit gleichbleibendem Recht - eckquerschnitt ausgebildet .
Das Keilwerkzeug 14 ist zentral oberhalb des Dornes 10 derart angeordnet, daß ein Trennkeil 16 am unteren Ende des Keilwerkzeugs 14, welches in einem Führungsblock 17 geführt ist, in die Ausnehmung 13 in Richtung des Pfeils Pl eingeschlagen wird, wenn auf eine Schlagkappe 18 am oberen Ende des Keilwerkzeugs 14 ein Schlag durch eine nicht dargestellte Presse aufgebracht wird. Zwischen der Schlagkappe 18 und dem Führungsblock 17 ist auf beiden Seiten eines Stößels 19 des Keilwerkzeugs 14 jeweils eine Druckfeder 20 auf einer Führungsstange 21 angeordnet. Die Druckfedern 20 sorgen dafür, daß nach dem Keilschlag und Freigabe des Keilwerkzeugs durch die Presse der Stößel 19 wieder in seine obere Ausgangsstellung, wie in Fig. 1 gezeigt, zurückfährt.
Die bewegliche Dornhälfte 11 ist auf einem Schlitten 22 befestigt, welcher wiederum horizontal verfahrbar auf einem Gestell 23 gelagert ist. Zwischen dem Schlitten 22 und einem Kopfteil 24 des Gestells 23 ist eine Druckfeder 25 abgestützt, welche den Schlitten dämpft, bevor er seine linke Endlage erreicht. In diese Endlage wird der Schlitten 22 infolge des Keilschlags, durch den der Bruch des Pleuels 1 verursacht wird, geschleudert. Der Hub des Schlittens beträgt dabei lediglich 8 bis 10 mm. Der m Trennrichtung gemäß Pfeil P2 abgeschleuderte Schlitten 22 ist über einen Hydrau- likkolben 26 mit einem hydraulischen Zylinder 27 verbunden, welcher auf der Außenseite des Kopfteils 24 des Gestells 23 befestigt ist. Die hydraulische Zylinderanordnung 26, 27 dient dazu, den Schlitten 22 m Trennrichtung gemäß Pfeil P2 vorzuspannen, wobei die auf dem Schlitten befestigte Dornhälfte 11 eine dieser Vorspannung entsprechende Bruchkraft auf das Pleuelauge 2 überträgt, welches durch die gestellfeste Dornhälfte 12 fixiert ist. Die gestellfeste Dornhälfte 12 ist mit ihrer Basis 50 fest mit einer Montageplatte 51 verbunden, welche wiederum auf dem Gestell 23 der Vorrichtung befestigt ist . Auf diese Weise wird m der Lagerschale 3 des Pleuels 1 eine entsprechende Zug- vorspannung m Trennrichtung erzeugt, bevor der den Bruch erzeugende Keilschlag erfolgt. Das Rückstellen des Schlittens 22 nach dem Keilschlag erfolgt dann durch die Druckfeder 25.
Nach dem Vorspannen des Lagerauges 2 des Pleuels 1 wird die Lagerschale 3 im Bereich des späteren, nämlich nach dem Bruchtrennen erzeugten Pleueldeckels 5 durch zwei an gegenüberliegenden Schultern 28 des Pleuels 1 anliegende Anschläge 29 lagefixiert. Die Anschläge 29 besitzen ebene Anschlagflächen 30, welche mittels daran vorgesehener Kugelkalotten 31 m entsprechenden Anschlaggehäusen 32 begrenzt beweglich gelagert sind. Die Anschlaggehäuse 32 sind in ein Kolbenelement 33 eingeschraubt, welches in einer zylmdπchen Bohrung eines Zylindergehäuses 34 aufgenommen ist. Kolbenelement 33 und zylindrische Bohrung 34 besitzen eine Stufe 35, welche an eine DruckluftZuführung 36 angeschlossen ist. Letztere dient zum Zurückholen des Anschlags 29 aus seiner Anschlagstellung, um den Pleueldeckel 5 für die Entnahme freizugeben. Das Zurückholen des Anschlags 29 ist erst nach dem Aufheben einer mechanischen Sperre durch eine mechanische Nachstelleinrichtung 37 möglich, welche als Keilumlenkung ausgebildet ist, die durch eine hydraulische Stütze 38 m Form einer hydraulischen Kolben-Zylinder-Anordnung betätigbar ist. Die Keilumlenkung besteht aus einem vertikalen Kolben 39, der über eine gemeinsame Keilfläche 40 an einen horizontalen Kolben 41 angrenzt. Der horizontale Kolben 41 endet außerhalb des ihn aufnehmenden Gehäuses 42 der Nachstelleinrichtung 37 mit einem Kolbenende 43, welches auf einen geringeren Durchmesser abgedreht ist. Im Inneren des Gehäuses 42 ist der horizontale Kolben 41 durch eine Spiralfeder 44, welche den horizontalen Kolben 41 von dem mit dem Anschlag 29 verbundenen Kolbenelement 33 abhebt und den horizontalen Kolben zurückschiebt, versehen. Die Spiralfeder 44 wirkt also wie eine Druckfeder, welche die Tendenz hat, das Kolbenende 43 m das Innere des Gehäuses 42 einzufahren. Am oberen Ende besitzt die Nachstelleinrichtung 37 ein Anschlußgehäuse 45 mit einem Hydraulikanschluß 46 zur Betätigung des vertikalen Kolbens 39 nach unten und einem Hydraulikanschluß 47 zu dessen Betätigung nach oben.
Zum Anspannen des Anschlags 29 wird der vertikale Kolben 39 nach unten gefahren und bewegt dementsprechend über die Keilfläche 40 den horizontalen Kolben 41 nach rechts, also entgegen der Trennrichtung gemäß P2. Dementsprechend fährt das Kolbenende 43 aus dem Gehäuse 42 aus, schlägt an das Kolbenelement 33 des Anschlags 29 an und fährt Letzteren gegen die entsprechende Anschlagfläche an der Schulter 28 des Pleuel - deckeis 5. Der Anschlag 29 wird auf diese Weise exakt, d.h. spielfrei lagefixiert, so daß er nicht unter Vorspannung steht. Durch die auf beiden Seiten der Lagerschale 3 vorgesehenen Anschläge 29 wird m deren Anschlagstellung die zugeordnete Hälfte der Lagerschale 3 des Pleuels 1 gegen die mit dem Schlitten 22 verbundene Dornhälfte 11 m entsprechender Anschlagposition gehalten. An dieser Anschlagposition ändert sich durch das Bruchtrennen infolge des Keilschlags grundsätzlich nichts, d.h. sie bleibt während der Wegbewegung des Schlittens 22 m Trennrichtung gemäß Pfeil 2 nach erfolgtem Bruchtrennen unverändert aufrechterhalten. Erst zum Entnehmen des Pleueldeckels 5 wird die hydraulische Stütze 38 umgeschaltet, so daß sie nach oben fährt und den Weg für die horizontale Zurückstellung des horizontalen Kolbens 41 der Nachstelleinrichtung 7 nach links freigibt. Dieses Einfahren des Horizontalkolbens 41 wird unterstützt durch die auf seinem Ende sitzende Druckfeder 44. Damit gibt das Kolbenende 43 des Horizontalkolbens 41 das Kolbenelement 33 des Anschlags 29 frei; danach kann der Anschlag 29 mittels Druckluft über die DruckluftZuführung 36 von der Gegenfläche an der Schulter 28 des Pleuels 1 abgehoben werden, wonach das Entfernen des Pleueldeckels 5 möglich ist.
Andererseits sitzt das Pleuellager 6 lose auf der gestellfesten Dornhälfte 12, so daß es jederzeit abgehoben werden kann. Eine Behinderung durch einen Schwertstift 48, über welchen das Kolbenbolzenauge 8 gelegt ist, ist dabei nicht gegeben, da das Kolbenbolzenauge 8 des Kolbenbolzenlagers 9 den Schwertstift 48 mit geringem Spiel aufnimmt, derart daß er m einer Richtung quer zur Achse 49 der Pleuelstange 7 im wesentlichen fixiert ist, jedoch m deren Längsrichtung mit Spiel aufgenommen ist . Auf diese Weise ist beim Bruchtrennen das Pleuellager 6 gegen Verdrehen gesichert, kann aber m Richtung der Pleuelstange 7 unter den auftretenden Bruchkräften begrenzt ausweichen, so daß Zwängungen und damit Spitzen der Bruchkräfte während des Bruchtrennnens weitgehend vermieden werden.
Dadurch, daß das Lagerauge 2 vor dem Bruchtrennen unter Vorspannung m Trennrichtung gemäß Pfeil P2 versetzt wird, kommt es nur zu einer sehr kurzzeitigen Einwirkung auf die Lagerschale 3 durch den Keilschlag, so daß beide Seiten der Lagerschale 3 praktisch gleichzeitig brechen. Dieses Brechen der beiden Lagerseiten erfolgt allenfalls m einem derart kurzen zeitlichen Abstand, daß das menschliche Gehör nur ein zusammenhängendes Trenngeräusch feststellen kann.
Eine weitere wesentliche Voraussetzung für das gleichzeitige Trennen der beiden Lagerseiten besteht darin, daß nur eine Lagerhälfte, vorliegend der Pleueldeckel 5, lagefixiert ist, während die andere Hälfte, vorliegend das Pleuellager 6 mit geringem Spiel gehalten ist . Dabei werden die beiden Lagerseiten mit im wesentlichen gleich großen Brechkräften gebrochen. Dadurch, daß die bewegliche Dornhälfte 11 spielfrei fixiert ist, unterbleiben während des Crackvorgangs ungünstige Verdrehungen und damit unerwünschte bleibende Verformungen der beiden Lagerschalenhälften zueinander.

Claims

Ansprüche
1. Verfahren zum Bruchtrennen eines Maschinenbauteils mit Lagerauge (2), insbesondere eines Pleuels (1) einer Hubkolbenmaschme, m zwei je eine Hälfte des Lagerauges (2) bildende Lagerschalen, mit den folgenden Verfahrenschritten:
1.1 das Maschmenbauteil wird vor dem Brechen mit seinem Lagerauge (2) auf einen hälftig geteilten Dorn (10) aufgesteckt;
1.2 das Lagerauge wird m Trennrichtung vorgespannt, indem die beiden Domhalften (11, 12) auseinandergespannt werden;
1.3 das Lagerauge (2) wird auf einer Seite der vorgesehenen Trennebene (4) mittels einstellbarer Anschläge (29) bezüglich der zugeordneten Dornhälfte (11) lagefixiert;
1.4 durch Eintreiben eines Keils (16) zwischen die beiden Dornhälften (11, 12) wird die lagefixierte Lagerschale mit der zugeordneten Dornhälfte (11) von der an der anderen Dornhälfte (12) festgelegten Lagerschale durch im wesentlichen gleichzeitiges Brechen beider Seiten getrennt .
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die der lagefixierten Lagerschale zugeordnete Dornhälfte (11) von der anderen, gestellfesten Dornhälfte (12) beim Brechen wegbewegt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß die Bruchfestigkeit des Lagerauges (2) auf dessen Innenseite längs der vorgesehenen Trennebene (4) bei der Herstellung des Maschinenbauteils geschwächt wird.
4. Vorrichtung zum Bruchtrennen eines Maschinenbauteils mit Lagerauge (2) , insbesondere eines Pleuels (1) einer Hubkolbenmaschme, m zwei je eine Hälfte des Lagerauges (2) bildende Lagerschalen, mit den folgenden Merkmalen:
4.1 sie umfaßt einen hälftig geteilten Dorn (10), dessen Dornhälften (11, 12) eine gemeinsame Ausnehmung (13) für den Einschlag eines Keilwerkzeugs (16) bilden;
4.2 der Umfang des Dorns entspricht etwa der Bohrung des Lagerauges (2) , wobei die dem Pleueldeckel (5) zugeordnete Dornhälfte (11) auf einer Trennrichtung beweglichen Schlittenanordnung (22) , die andere Dornhälfte (12) gestellfest angeordnet ist;
4.3 die Schlittenanordnung (22) trägt zwei Anschläge (29) zur beidseitigen spielfreien Lagefixierung des Pleueldeckels (5) bezüglich der zugeordneten Dornhälfte (11);
4.4 die Pleuelstange (6, 7) ist zwischen der gestellfesten Dornhälfte (12) und einer Stifthalterung im Inneren des Kolbenbolzenauges (8) begrenzt beweglich festgelegt;
4.5 die Schlittenanordnung (22) ist Trennrichtung (P2) vorgespannt, derart daß das Lagerauge (2) vor dem Brechen einer durch die beiden Dornhälften (11, 12) gestützten Zugvorspannung ausgesetzt ist.
5. Vorrichtung nach Anspruch 4, daß die Anschläge (29) hydraulisch betätigbar und zusätzlich durch eine mechanische Nachstelleinrichtung (37) gegen ein Ausweichen m Trennrichtung (P2) gesperrt sind.
6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die mechanische Nachstelleinrichtung (37) als mittels einer hydraulischen Stütze (38) betätigbare Keilumlenkung ausgebildet ist.
7. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die bewegliche Dornhälfte (11) starr mit der Schlittenanordnung (22) verbunden ist und daß letztere mittels einer hydraulischen Zylinderanordnung (26, 27) gegen ein Grundgestell (23) der Vorrichtung Trennrichtung (P2) vorspannbar ist.
8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Schlittenanordnung (22) gegen eine zwischen Schlittenanordnung (22) und Gestell (23) angeordnete Druckfeder (25) vorspannbar ist, derart daß der Schlitten (22) nach dem Brechen des Pleuels (1) abgefedert wird.
9. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Anschläge (29) auf Kugelkalotten (31) gelagert sind, so daß ebene Anschlagflächen (30) an die jeweiligen Drehwinkellage der pleuel- seitigen Gegenflächen flächenorientiert anpaßbar sind.
10. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausnehmung (13) in der beweglichen Dornhälfte (11) als Schräge (15) ausgebildet ist, welche dem Keilwerkzeug (16) angepaßt ist, und daß die Ausnehmung (13) in der gestelltesten Dornhälfte (12) mit gleichbleibendem Querschnitt durchgängig ausgebildet ist.
11. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß das Kolbenbolzenauge (8) durch einen darin eingreifenden Schwertstift (48) mit Spiel in Längsrichtung der Pleuelstange (1) festgelegt ist.
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