破裂连杆的方法和装置.pdf

一种破裂装置，包括设置在由一个连杆(30)的较大端(38)所限定出的一个连接孔(36)上的一对展延器(74、76)，施压到所述展延器(74、76)之间的一个楔(78)，一用于在所述楔(78)受压的方向上对所述楔(78)施加一个预载的预加载机构(56)，以及用于在所述楔(78)受压的方向上对所述楔(78)施加一个冲击载荷的一个加载机构(58)，通过给一个旋转驱动源(57)通电并将来自旋转驱动源(57)的旋转驱动力通过连接于所述楔(78)的一个轴(81)传递，在预载通过预载机构(56)被施加到所述楔(78)以后。

1.  一种用于将具有一个较大端(38)和一个较小端(40)的一体的连杆(30)进行破裂的装置，所述破裂是通过将限定在所述较大端(38)中的一个连接孔(36)设置在一对展延器(74、76)上，并且将一个楔(78)压入所述展延器(74、76)之间，以使展延器(74、76)彼此远离地移动，因此将所述较大端断裂成一个顶盖(32)和一个杆(34)，包括：
一预加载机构(56)，用于在所述楔(78)受压的方向上对所述楔(78)施加一个预载，以将所述展延器(74、76)抵靠着位于所述较大端(38)中的所述连接孔(36)的内表面施压；以及
一加载机构(58)，用于在所述楔(78)受压的方向上对所述楔(78)施加一个冲击载荷，以断裂所述较大端(38)；
所述加载机构(58)包括：
一旋转驱动源(57)；
一转子(104)，通过所述旋转驱动源(57)可以旋转；
一环形导向器(120)，安装在所述转子(104)上；以及
一载荷传送器，连接于所述楔(78)并且同所述导向器(120)啮合，以便同所述楔(78)一致地垂直位移。

2.  如权利要求1所述的装置，其特征在于：所述导向器(120)从所述转子(104)的外圆周表面向外径向突出，而且一个表面同所述载荷传送器保持啮合并且在所述楔(78)受压的方向上不断改变。

3.  如权利要求2所述的装置，其特征在于：所述导向器(120)包括：
一实质上水平延伸的平面部(122)；
一第一阶梯部(124)，同所述平面部(122)连接并延伸，并且实质上平行于所述平面部(122)而远离所述楔(78)一段距离；
一第二阶梯部(128)，同所述第一阶梯部(124)连接并延伸，并且实质上平行于所述第一阶梯部(124)而远离所述楔(78)一段距离；
所述平面部(122)、所述第一阶梯部(124)以及所述第二阶梯部(128)在所述转子(104)旋转的方向上接续地设置，并且所述平面部(122)、所述第一阶梯部(124)以及所述第二阶梯部(128)通过倾斜部被连接在一起。

4.  如权利要求3所述的装置，其特征在于：所述平面部(122)具有一个用作在所述转子(104)的轴向方向上的基准的高度，所述第一阶梯部(124)与所述平面部(122)间隔开一段预定的距离，并且所述第二阶梯部(128)与所述平面部(122)间隔开的距离比所述第一阶梯部(124)与所述平面部(122)之间的距离大。

5.  如权利要求2所述的装置，其特征在于：同所述平面部(122)保持啮合的所述载荷传送器当转换到开始同所述第一阶梯部(124)啮合的时候，通过所述楔(78)施加了预载给所述连杆(30)，并且当转换到同所述第一阶梯部(124)脱离啮合而开始同所述第二阶梯部(128)啮合的时候，通过楔(78)施加了冲击载荷给所述连杆(30)。

6.  如权利要求2所述的装置，其特征在于：所述导向器(120)具有在所述转子(104)的轴向方向上的实质上恒定的厚度(T)。

7.  如权利要求1所述的装置，其特征在于：所述载荷传送器包括一个轴(81)，所述轴(81)可以依靠所述转子(104)的旋转而通过与所述导向器(120)啮合的辊子(96a、96b)来轴向位移，用于将所述冲击载荷施加于所述楔(78)，所述预加载机构(56)包括具有个活塞杆(80)的一个缸(82)，所述轴(81)与所述活塞杆(80)一体形成。

8.  如权利要求7所述的装置，其特征在于：所述轴(81)连接于所述楔(78)。

9.  如权利要求1所述的装置，其特征在于：所述预加载机构(56)包括产生预载的一个缸(82)，所述缸(82)包括一个活塞杆(80)和一个活塞(84)，活塞杆(80)用于将预载传递给所述楔(78)，活塞(84)在所述楔(78)受压的方向上可以同所述活塞杆(80)一致地位移，所述活塞(84)在与所述楔(78)受压的方向相反的方向上可以移动。

10.  如权利要求1所述的装置，其特征在于：所述转子(104)支撑了一个环形齿轮(118)的外圆周表面，该外圆周表面具有多个齿，所述旋转驱动源(57)具有一个驱动轴(106)，所述驱动轴(106)支撑了在其上的一个齿轮(110)，所述环形齿轮(118)同所述齿轮(110)保持啮合。

11.  如权利要求1所述的装置，其特征在于：所述连杆(30)具有一对破裂区域(44a、44b)，作为所述较大端(38)的所述顶盖(32)和所述杆(34)之间的边界区域而设置在所述连接孔(36)附近。

12.  如权利要求11所述的装置，其特征在于：进一步包括：
一工件夹持机构(52)，用于夹持所述连杆(30)；
所述工件夹持机构(52)包括一对压榨机(70、72)，用于在面对所述破裂区域(44a、44b)的位置分别对所述连杆(30)的对边施压。

13.  如权利要求12所述的装置，其特征在于：所述工件夹持机构(52)具有一对一对滑销(64a、64b)，可以分别插入在所述连杆(30)的所述较大端(38)中限定的一对螺栓孔(42a、42b)内部。

14.  如权利要求1所述的装置，其特征在于：所述展延器(74、76)具有实质的半圆形的外圆周表面，并且具有与所述连接孔(36)的内径实质相同的各自的外径。

15.  如权利要求1所述的装置，其特征在于：所述楔(78)具有面对所述展延器之一(76)的内表面的一个锥形表面(78b)，并且在与所述楔(78)受压的方向相反的方向上逐渐扩展，所述展延器之一(76)具有一个同所述锥形表面(78b)保持抵靠的锥形壁(76d)。

16.  如权利要求1所述的装置，其特征在于：进一步包括一个控制板(134)，一个转换器(136)通过所述控制板(134)连接到所述旋转驱动源(57)上，用于将来自所述旋转驱动源(57)的一个模拟信号输出转换成数字信号，并且一个处理器(138)连接到所述转换器(136)上，用于处理来自所述转换器(136)的所述数字信号，以检测并处理所述旋转驱动源(57)的旋转输出。

17.  如权利要求1所述的装置，其特征在于：所述加载机构包括：
一滚珠螺杆(156)，连接于所述旋转驱动源(57)的一个驱动轴(106)，所述滚珠螺杆(156)在外部有螺纹；
一位移件(160)，咬合在所述滚珠螺杆(156)上，用于依靠所述滚珠螺杆(156)的旋转来轴向位移；
一连接臂(172)，通过一个连接机构(162)连接到所述位移件(160)上；以及
一轴(154)，通过所述连接臂(172)延伸并且连接到所述楔(78)上；
藉此，当所述滚珠螺杆(156)旋转的时候，所述位移件(160)轴向位移，以造成所述连接机构(162)轴向移动所述连接臂(172)，用以通过所述轴(154)在所述楔(78)受压的方向上施加冲击载荷给所述楔(78)。

18.  如权利要求1所述的装置，其特征在于：所述加载机构包括：
一齿轮(110)，安装在所述旋转驱动源(57)的一个驱动轴上，所述齿轮(110)具有多个齿；
一啮合元件(204)，同所述齿轮(110)啮合并用于轴向位移的导向；以及
一轴(214)，通过所述啮合元件(204)延伸并且连接到所述楔(78)上；
藉此，当所述旋转驱动源(57)通电的时候，所述啮合元件(204)通过所述齿轮(110)被轴向位移，用以通过所述轴(214)在所述楔(78)受压的方向上施加冲击载荷给所述楔(78)。

19.  一种用于将具有一个较大端(38)和一个较小端(40)的一体的连杆(30)进行破裂的方法，所述破裂是通过将限定在所述较大端(38)中的一个连接孔(36)设置在一对展延器(74、76)上，并且将一个楔(78)施压到所述展延器(74、76)之间，以使展延器(74、76)彼此远离地移动，因此将所述较大端断裂成一个顶盖(32)和一个杆(34)，包括步骤：
在所述楔(78)受压的方向上对所述楔(78)施加一个预载，以将所述展延器(74、76)抵靠着在所述较大端(38)中的所述连接孔(36)的内表面施压；以及
借助一旋转驱动源(57)转动一个转子(104)，以使一个同安装在所述转子(104)的外圆周表面上的一个导向器(120)相啮合的载荷传送器轴向位移，从而在所述楔(78)受压的方向上对所述楔(78)施加一个冲击载荷，以断裂所述较大端(38)。

20.  如权利要求19所述的方法，其特征在于：一个处理器(138)连接于所述旋转驱动源(57)，用于检测并处理所述旋转驱动源(57)的一个旋转输出，并且显示基于所述旋转驱动源(57)的旋转输出的处理过的数据。

破裂连杆的方法和装置
技术领域
本发明涉及一种将用作发动机元件的、具有一个较大端和一个较小端的一体连杆破裂，以使其较大端断裂成一个顶盖和一个杆的方法和装置。
背景技术
此前，将活塞销和曲柄销互相连接的连杆被广泛使用在车辆工程中。每个连杆具有连接于曲柄销的一个较大端和连接于活塞销的一个较小端。为了制造连杆，通常习惯性地生产具有一个较大端和一个较小端的一体连杆，此后将其较大端断裂成一个顶盖和一个杆。
将连杆断裂的一个传统的过程将在下面描述。
如附图17所述，一个一体连杆5包括具有一较小端2和一较大端3的一个柄1，较大端3具有与之形成一体的一个顶盖4。连杆5被一对彼此固定的夹具6、7夹持住了较大端3，并且顶盖4被保持在其中。包含有一个橡胶层或类似物的一个加压软管8插入到在较大端3中确定的一个较大端的孔3a中，并且供应加压液体，用于为较大端的孔3a的整个内表面施加持续的静态压力。在所施加的压力下，较大端3从一对在较大端的孔3a的内表面所限定的破裂槽9a、9b处断裂。较大端3在没有遭受不适当的应变的情况下断裂成顶盖4和柄1。如果多个连杆5和多套夹具6、7设置在加压软管8上，那么很多连杆5就能够同时破裂。作为详细解释，举例来说日本专利公开号11-245122所公开的内容可以作为参考。
因为加压软管8供应有加压的液体，并且较大端3在加压液体的压力下分裂，所以当较大端3分裂的时候很难高度精确地控制加压液体的压力。因此，很难高度精确地控制通过加压软管8到达较大端3的载荷值以及载荷施加于较大端3的时间。
当较大端3断裂的时候，因此，通过受压软管8施加到达较大端3的断裂载荷是不稳定的，导致将连杆5的产品质量在高度精确水平上稳定并得到保持变得很困难，并且还导致连杆5生产率的减少。
发明简介
本发明的一个总体目的是提供一种方法和装置，用于高度精确地控制所施加的预载和冲击载荷以破裂连杆，同时也控制施加的预载和冲击载荷的时间周期。
本发明的上述目的以及其它目的、特征和优势将通过结合了附图的随后的描述中变得更加清楚，本发明的优选实施例在这些附图中通过图示的例子而展示。
图1A是本发明所应用的一体连杆的透视图；
图1B是当连杆断裂成一个顶盖和一个杆的时候的透视图；
图2是根据本发明的第一实施例的破裂装置的部分横截面的正视图；
图3是图2所示的破裂装置的部分横截面的侧视图；
图4是破裂装置的放大的不完整的平面图；
图5是破裂装置的工件夹持机构的透视图；
图6A是破裂装置的断裂机构的放大的不完整的平面图；
图6B是破裂装置的断裂机构的放大的不完整剖面图；
图7是一个转子的透视图，该转子具有一个与第一辊子和第二辊子啮合的导向器；
图8是放大的部分横截面的正视图，展示了连杆通过破裂装置的预载机构被施加预载地方式；
图9是放大的部分横截面的正视图，展示了连杆通过破裂装置的加载机构被施加冲击载荷的方式；
图10是在转子的导向器的圆周方向的形状差异的示意图；
图11是一个图表，展示了转子的导向器的横截面形状的代表性的模式；
图12是一个图表，展示了轴的冲击、转子的角度位移以及依靠转子的旋转的转子旋转速度；
图13是一个图表，展示了施加于连杆的载荷同载荷施加到连杆上的时间周期之间的关系；
图14是一个方块图，展示了对施加于连杆的载荷进行检测并且对破裂装置中的连杆的质量进行管理的操作程序；
图15是根据本发明的第二实施例的破裂装置的示意性正视图；
图16是根据本发明的第三实施例的破裂装置的示意性正视图；
图17是传统的断裂连杆过程的剖视图。
图1A展示了本发明所应用的作为一个工件的一体连杆30的透视图，图1B展示了所述连杆30当断裂成一个顶盖32和一个杆34的时候的透视图。
如图1A和1B所示，连杆30具有一个较大端38和一个较小端40，较大端38包括由所述顶盖32和所述杆34构成的一个整体结构，一个实质上的圆形连接孔36在顶盖32和杆34之间限定出来，较小端40位于距离较大端38很远的地方。连杆30可以通过铸造、锻造或者类似的方法整体制造。
较大端38具有一对螺栓孔42a、42b，通过像钻孔机或者其类似物那样的钻孔机构(未示出)在其对边限定出来。在装配发动机的过程中，螺栓(未示出)从顶盖32旋入各自的螺栓孔42a、42b，因此将顶盖32紧固到杆34上。断裂的顶盖32因此被紧固到杆34上，并且连杆30的较大端38被连接到发动机的曲柄销上。
在图1A中，较大端38具有一对破裂区域44a、44b，位于顶盖32和杆34之间的边界区域。破裂区域44a、44b设置在较大端38的对边上，穿越了连接孔36在直径上布置。
图2和图3展示了用于破裂根据本发明的第一实施例的连杆30的一个破裂装置50。破裂装置50包括一个用于夹持连杆30的工件夹持机构52，一个用于断裂连杆30的较大端38的断裂机构54，一个用于对断裂机构54预加载的预加载机构56，以及一个用于通过操作一个旋转的驱动源57将一个冲击载荷施加到断裂机构54上的加载机构58。
工件夹持机构52，断裂机构54以及预加载机构56安装在一个铸件92中，并且支撑在铸件92的一个上端板85a上。加载机构58安装在一个铸件框94中，铸件框94位于上端板85a下方并且支撑在铸件92的一个下端板85b上。
如图4和图5所示，工件夹持机构52包括一个用于支撑位于其上的连杆30的支撑座60，一个用于将连杆30设置并固定在其较小端40上的固定销62，以及一对用于将连杆夹持在其较大端38的侧部的朝向螺栓孔42a、42b的滑销64a、64b，在图4中箭头X所指的方向上夹持。
滑销64a、64b通过一个滑板66连接到一个液压缸68a上。液压缸68a用于将连杆30可靠地夹持在其较大端38，并且还可靠地防止顶盖32在从较大端38断裂的时候散乱。在第一实施例中，液压缸68a施加了可调的载荷给连杆30，举个例子，在大约0到490牛顿(N)范围内可调。
如图4所示，工件夹持机构52可以具有一对压榨机70、72，用于在箭头Y所指的方向上从其对边向较大端38的破裂区域44a、44b施压。压榨机70、72具有位于其各自端部的具有尖锐尖点的临边70a、72a。压榨机70、72相对的端部连接于在临边70a、72a远处的各自液压缸68b、68c上。
断裂机构54具有一对设置在连接孔36的较大端38的展延器74、76，以及一个压入展延器74、76之间用于将展延器74、76彼此分离的楔78。
如图6A和6B所示，在平面图中展延器74、76每个都是实质的半圆形，并且具有各自的弓形部74a、76a和直线部74b、76b。弓形部74a、76a具有实质上与连接孔36的内表面相同的一个弯曲部分，并且能够对着连接孔36的内表面施压。直线部74b、76b具有在其中央限定的用于接收楔78的各自的凹口74c、76c。在这些凹口74c和76c中，凹口74c具有通常是直立壁形状的一个壁74d，并且另一个凹口76c具有一个通常是锥形壁形状的一个壁76d，这个壁76d在向上方向上逐渐向外倾斜(见图6B)。
楔78在其一个边上具有一个锥形表面78b，这个锥形表面在向上方向上向着楔78的上端78a逐渐向外倾斜。楔78配合在凹口74c、76c中，使得锥形表面78b以滑动接触的方式夹持在展延器76的锥形壁76d中。当楔78被向下驱动(牵引)的时候，锥形表面78b靠着锥形壁76d滑动，强迫展延器76移动离开另一个展延器74。
如图2和图3所示，预加载机构56具有一个用于产生一个预载施加给楔78的液压缸82。液压缸82包括一个活塞杆(负载传送器)80和一个活塞84，活塞杆80通过像连接销或其类似物那样的一个连接件79连接到楔78的下端78c，活塞84具有同活塞杆80的环形阶梯表面80a啮合的一个阶梯84a(见图8和图9)。
活塞杆80通过活塞84在中央延伸并且可以相对活塞84滑动。液压缸82的活塞84可以同活塞杆80一致地在楔78受压的方向上，也就是说被向下牵引的方向上位移。活塞84也可以相对于活塞杆80在与楔78受压的方向相反的方向上移动。除非另有说明，液压缸82造成活塞84仅仅在活塞杆80的一个纵向方向上施加一个预载给断裂机构54。施加到楔78上的预载是可调的，举个例子，在大约0到49千牛(KN)范围内可调。
预加载机构56的载荷传送轴(载荷传送器)81通过活塞杆80连接到楔78上。轴81在阶梯表面80a处具有一个同活塞杆80一体的端部。轴81插入在铸件92的上端板85a中限定的一个孔86a中，并且被安装在孔86a中的一个轴衬88a可轴向位移地支持。轴81的另一端一体地连接于一个垂直连接轴90上，连接轴90的直径比轴81的直径大。连接轴90被安装在孔86b中的一个轴衬88b可轴向位移地支持，孔86b在铸件框94中限定。
第一和第二辊子96a、96b旋转地支撑在连接轴90面对加载机构58的一边上(见图2和图3)。第一和第二辊子96a、96b每个都是实质上的圆形，具有实质上垂直于轴81的轴线的各自的轴线，并且彼此沿着轴81的轴线实质上彼此平行地间隔开一段预定的距离。如图2所示，第一和第二辊子96a、96b沿着轴81的轴线直线地排列。
加载机构58包括旋转的驱动源57，它安装在上端板85a的上表面上，一个旋转轴102设置在铸件框94中限定的一个空间116中，并且被安装在铸件框94中的第一和第二轴承100a、100b旋转地支撑，以及一个转子104，它实质上在中央一体地安装在旋转轴102上，用于依赖旋转驱动源57的驱动能来围绕其自己的轴线旋转。
旋转驱动源57，举例来说可以是一个步进马达，如图3所示，具有一个向下延伸的驱动轴106。当旋转驱动源57被一个电源(未示出)赋予能量的时候，驱动轴106围绕其自己的轴线旋转。驱动轴106通过在上端板85a和铸件框94中限定的一个插入孔108延伸进入铸件框94内。在其外圆周表面具有多个齿的一个小齿轮(齿轮)110安装在驱动轴106的下端。
铸件框94具有限定在其上壁的一个第一安装孔112a和限定在其下壁的一个第二安装孔112b。第一安装孔112a和第二安装孔112b穿过铸件框94的空间116垂直地彼此对准。设置得实质平行于铸件92的垂直轴线的旋转轴102具有被各自的第一和第二轴承100a、100b旋转支撑的上端和下端，第一和第二轴承100a、100b各自安装在第一安装孔112a和第二安装孔112b中。旋转轴102实质平行于驱动轴106地被第一和第二轴承100a、100b支撑。
旋转轴102具有一个实质上在其中央限定的环形凹口(未示出)，并且转子104一体地安装在旋转轴102的凹口中，转子104实质上是圆形的并且安装在铸件框94的空间116中。转子104被安装并且紧固以使得其不相对于旋转轴102旋转，这是通过在旋转轴102中限定的一个花键槽或槽口(未示出)以及插入槽口内部的一个键来实现的，这样就使得转子104可以同旋转轴102一致地旋转。
一个环形齿轮118配合在转子104上部的上方并且在其外圆周表面具有多个齿。环形齿轮118的齿同安装在驱动轴106上的小齿轮110的齿保持啮合。当小齿轮110通过驱动轴106依赖旋转驱动源57的驱动能来旋转的时候，同小齿轮110保持啮合的环形齿轮118将转子104以及旋转轴102围绕其自己的轴线旋转。
一个环形导向器120设置在转子104的外圆周表面上并且从这里径向向外突出一段预定的长度。导向器120具有在其上表面和下表面之间的一个厚度T(见图8和图9)，这个厚度实质上在导向器120的圆周方向是统一的。
导向器120位于安装在连接轴90上的第一和第二辊子96a、96b之间的水平空间中。导向器120的上表面被第一辊子96a在上边抵靠地夹持，导向器120的下表面被第二辊子96b在下边抵靠地夹持。
因为第一和第二辊子96a、96b将导向器120夹在中间旋转地同其接触，所以当转子104通过旋转驱动源57旋转的时候，第一和第二辊子96a、96b与导向器120的上表面和下表面紧靠者旋转。导向器120在第一和第二辊子96a、96b之间在同其滚动啮合时保持垂直，并且在第一和第二辊子96a、96b安装于其上的连接轴90的轴向方向上不能垂直位移。
导向器120的上表面和下表面包括如下面所述的平的表面和凹/凸表面。当导向器120旋转的时候，同导向器120滚动啮合的第一和第二辊子96a、96b通过导向器120发生垂直位移，造成连接轴90将轴81在其轴向方向上垂直位移。
如图7和图8所示，导向器120的形状使得它具有沿着其圆周方向上变化的在转子104的轴线方向上的垂直位置。
举个例子，假定如图10所示，用作在转子104上的导向器120(见图7)的外圆周表面上的参考的一个基础点用点A表示。导向器120的圆周形状在顺时针方向(箭头J的方向)从点A开始将在下面详细描述。
导向器120具有一个从点A到点B延伸一个角度范围α(见图10)的平面部122(见图11)，平面部122在转子104的轴向方向上具有实质上相同的高度或者垂直位置H，并且实质上水平地设置。
如图11所示，导向器120从点B到点C逐渐向下倾斜，并且具有从点C到点D延伸一个角度范围β(见图10)的第一阶梯部124。第一阶梯部124平置在比点A的垂直位置H低了预定高度H1的一个垂直位置处。
导向器120具有从点D到点E逐渐向下倾斜的第一倾斜部126，并且具有从点E到点F延伸一个角度范围γ的第二阶梯部128。第二级阶梯部128紧邻第一倾斜部126，并且平置在比点A的垂直位置H低了预定高度H2(H1＜H2)的一个垂直位置处。
导向器120具有从点F到点G逐渐向下倾斜的第二倾斜部130。第二倾斜部130在点G连接到平面部122上，点G的垂直位置实质上与点A的垂直位置H相同。平面部122、第一阶梯部124以及第二阶梯部128通过第一倾斜部126和第二倾斜部130被连续地连接在一起。
平面部122、第一阶梯部124以及第二阶梯部128在图7中的箭头J所指的方向上连续形成，箭头J是转子104的旋转方向。
如图2和图3所示，破裂装置50的不同元件安装在铸件92中。轴81被安装在上端板85a的孔86a上的轴衬88b轴向可滑动地支撑并且限制了径向移动。
由上端板85a、下端板85b和铸件框94构成的铸件92支撑了一个侧面板上，其中有一个用于允许操作者操作破裂装置50并且输入预期数据的控制/显示控制台132，该控制台也用于显示输入的数据连同破裂装置50的操作状态。控制/显示控制台132连接到一个控制板134上，该控制板将破裂装置50作为一个整体来控制。
根据第一实施例的破裂装置50基本上如上面所描述的那样构造。破裂装置50的操作及其优势将在下面描述。
首先，一体连杆30被设置在工件夹持机构52的支撑座60上(见图5)。这时，连杆30通过固定销62被安置在较小端40，而展延器74、76配合进入到在较大端38上的连接孔36中。在转子104上的导向器120的平面部122在第一和第二辊子96a、96b之间啮合。
然后，液压机液体在压力下从一个液压机液体源供应到液压缸82，液压缸82精确地向下移动活塞84，造成同阶梯84a啮合的阶梯表面80a向下移动活塞杆80(见图8)。
同时，一个电源(未示出)通过控制板134为旋转驱动源57提供一个电流，旋转驱动源57被赋予了能量来旋转连接到驱动轴106上的小齿轮110。同小齿轮110保持啮合的环形齿轮118旋转了转子104。当转子104旋转的时候，在第一和第二辊子96a、96b之间啮合的导向器120在箭头J所指的方向上顺时针旋转。当导向器120如此旋转的时候，平面部122以及随后的点B、C连续地移动，与第一和第二辊子96a、96b脱离啮合，并且第一阶梯部124移入，开始与第一和第二辊子96a、96b啮合，造成连接轴90向下移动了高度H1。
活塞杆80的由液压缸82引起的轴向向下位移与转子104上的平面部122和第一阶梯部124之间的高度H1实质上相同。因此，当轴81和连接轴90通过液压缸82的活塞杆80向下位移的时候，安装在连接轴90上的第一和第二辊子96a、96b允许跟随着连接轴90的向下位移而从平面部122到第一阶梯部124移动，同时与导向器120滚动啮合。
除非另有说明，由液压缸82产生以对楔78预加载的轴81的位移同转子104的旋转可操作地联系起来，这是由旋转驱动源57造成的，用于使平面部122移动，与第一和第二辊子96a、96b脱离啮合，并且使第一阶梯部124移动，开始与第一和第二辊子96a、96b啮合。
当活塞杆80通过液压缸82向下移动的时候，连接到活塞杆80上的楔78被向下驱策并且因此被施加预载。楔78现在被压入展延器74、76的凹口74c、76c内部。展延器76随着壁76d抵靠着楔78的锥形表面78b滑动而向下移动远离展延器74。展延器74。76压靠着在较大端38上的连接孔36的内表面。
施加于楔78的预载在上面的范围内(从大约0到49千牛)可以调整到某种程度，即，即使展延器74、76压靠着连接孔36的内表面，较大端38还是不断裂，也就是说，较大端38仅仅弹性变形。较大端38和展延器74、76不能做摇摆运动，并且连杆30通过展延器74、76可靠地保持在适当位置。
当楔78被施加预载的时候，第一和第二辊子96a、96b同转子104上的导向器120的第一阶梯部124保持滚动啮合。
在实质上相同的时刻，液压缸68a被致动，以将滑销64a、64b插入各自的螺栓孔42a、42b内部，用以在图4中箭头X所指的方向上将连杆30从较大端38的侧面侧向夹持。此时，压榨机70、72被致动，以对较大端38从其对边在破裂区域44a、44b处在图4中箭头Y所指的方向上进行施压。
依赖转子104的连续旋转，第一阶梯部124、点D、第一倾斜部126、以及导向器120的点E连续移动，与第一和第二辊子96a、96b脱离啮合，并且第二阶梯部128移动，开始与第一和第二辊子96a、96b啮合。第二阶梯部128距离与第一和第二辊子96a、96b相啮合的第一阶梯部124在轴向上向下有一段距离。因此，当第一和第二辊子96a、96b位移，与第一阶梯部124脱离滚动啮合而与第二阶梯部128开始滚动啮合的时候，第一和第二辊子96a、96b安装于其上的连接轴90和连接到轴90上的轴81被迫向下发生位移。
当轴81向下位移的时候，它通过活塞杆80施加了一个冲击载荷给楔78。
此时，如图12所示，旋转驱动源57的旋转速度增加，而第一和第二辊子96a、96b保持同导向器120啮合并且移动通过第二阶梯部128从点D到达点G，因此增加了转子104的旋转速度。因此，连接轴90和轴81在一个增加的速度下位移，因此增加了通过活塞杆80施加到楔78上的冲击载荷。在第一和第二辊子96a、96b同导向器120从点D到点G保持啮合时转子104增加的旋转速度在本质上是恒定的。
在液压缸82的液压作用下活塞84和活塞杆80的向下位移(敲击)同转子104的转速和转数操作性地相互关联，转子104是在旋转驱动源57的旋转驱动力下进行旋转的。
此时，因为液压缸82的活塞84相对于轴81是可以分离的，在与楔78受压的方向相反的一个方向上，也就是在与冲击载荷施加于楔78的方向相反的一个方向上，一个预定的冲击载荷被可靠地施加到楔78上，而没有被液压缸82缓冲。
楔78因此被进一步压入展延器74、76中的凹口74c、76c内部。随着壁76d抵靠着楔78的锥形表面78b滑动，展延器76进一步向外位移远离展延器74。较大端38现在承受比在其中的可弹性变形的界限更大的压力，并且因此在破裂区域44a、44b断裂成顶盖32和杆34，压力通过压榨机70、72被集中在破裂区域44a、44b上(见图1B)。此时，断裂的顶盖32因为被液压缸68a所驱策的滑销64a、64b保持，所以能防止散乱(见图4)。
为了使破裂装置50将连杆30破裂成顶盖32和杆34，如图13所示，连杆30通过预加载机构56被施加了一定时间周期的预载(见图13中的K)。此后，加载机构58施加了一个冲击载荷给连杆30以断裂破裂区域44a(见图13中的L)，并且在一小段时间滞后Δt以后然后施加冲击载荷给另一个破裂区域44b(见图13中的M)。当连杆30破裂的时候，施加在其上的载荷如图13所示随着时间而改变。
如图14所示，用于给破裂装置50的旋转驱动源57提供电流的控制板134连接到一个A/D转换器136上，A/D转换器136连接于个人计算机(处理器)138。当预载和冲击载荷通过液压缸82和旋转驱动源57施加于连杆30上时，一个基于旋转驱动源57的驱动扭矩及其旋转速度的模拟信号通过A/D转换器136被转换成数字信号，这个数字信号被输入个人计算机138中。个人计算机138然后实现基于数字信号的处理操作和修正操作，并且在其显示屏上显示一个基于旋转驱动源57的驱动扭矩及其旋转速度的载荷对时间的曲线，如图13所示。
特别地，预先设置的预载和冲击载荷的大小以及预载和冲击载荷施加的时间提前输入个人计算机138中。当连杆30破裂的时候，一个基于旋转驱动源57的驱动扭矩及其旋转速度而产生的输出信号同来自个人计算机138的处理和修整后的信号进行比较，以确定是否连杆30已经被适当地破裂了。因此，质量和生产控制的管理在连杆30破裂时能够使用个人计算机138来有效地实现。
而且，质量和生产控制的管理也可以通过比较破裂区域44a被断裂的时间和破裂区域44b被断裂的时间之间的断裂时间差Δt的大小来实现。尤其是，如果时间差Δt过分地大，那么连杆的质量就可能是无法接受的低。然而，可以执行一个反馈控制过程来输出一个电信号给旋转驱动源57，使得被个人计算机138检测出来的断裂时间差Δt将与预先设定的最佳时间差Δt相等。通过这种方式，检测出来的断裂时间差Δt能够被优化，以稳定并增加连杆30的质量。
在第一实施例中，预加载机构56使用了一个液压缸82。然而，预加载机构56可以使用像弹簧那样的负重元件或弹性元件来产生预载。
在第一实施例中，如上面所述，当连杆30通过破裂装置50被破裂的时候，旋转驱动源57的驱动扭矩及其旋转速度通过A/D转换器136被检测并提供给个人计算机138，并且随后通过个人计算机被处理和修正。通过这种方式，随着它们随时间而改变，通过加载机构58的转子104施加到楔78上的预载和冲击载荷的值就能够通过个人计算机138不断地作为载荷对时间曲线(见图13)被显示或输出。
结果，施加到连杆30上的载荷在连杆被破裂的时候就能够容易地被确认在个人计算机138的显示屏上，或者通过一些其它输出形式，用于在连杆30的较大端38断裂的时候方便其质量控制。
施加到连杆30上的载荷的值的典型输出数据随着它们随时间变化可以被存储或储存。储存的输出数据可以用于把现在制造的连杆30破裂时所施加的载荷值、载荷施加时间以及类似的数据同以前制造的连杆30破裂时所施加的载荷值、载荷施加时间以及类似的数据进行比较。也可以对一批制造的连杆30的每一个个体实现质量控制。
为了破裂连杆30，通常的实践是制造属于在单独一批中的每个连杆类型的多个连杆30。通过控制施加载荷的负载和时间，同时在同一批次里破裂每个连杆30，在同一批次中的连杆30的质量能够稳定下来，以方便生产管理。
因为施加载荷的负载和时间也能够在不同的制造批次之间比较，检测的载荷和预先设置的最佳载荷能够在不同制造批次之间比较，以控制并提供电流给旋转驱动源57，用来获得最佳载荷。通过这种方式，来自不同批次的连杆30的质量就能够进一步稳定下来，使生产管理效率更好。
为了破裂连杆30的较大端38，加载机构58的转子104通过旋转驱动源57旋转，以使轴81位移，用于因此施加冲击载荷。加载机构58在施加冲击载荷的时候能有效地减少所产生的噪音，因此改善了制造连杆30的制造环境。
在转子104的外圆周表面的导向器120的形状，也就是说平面部122、第一阶梯部124、第二阶梯部128的形状可以按希望的改变，并且液压缸82可以被控制，以根据导向器120的形状来位移活塞杆80，这样就使得为了断裂连杆30的较大端38而施加于楔78上的预载和冲击载荷的大小以及预载和冲击载荷施加于楔78上的时间能够自由调整。
图15展示了根据本发明的第二实施例的用于破裂连杆30的一个破裂装置150。破裂装置150的与破裂装置50相同的那些部件用相同的参考特征表示，并且将不在下面详细描述。
根据第二实施例的用于破裂连杆30的破裂装置150包括一个旋转驱动源152，其具有一个实质上垂至于垂直轴154的轴线延伸的轴线，垂直轴154穿过上端板85a延伸。旋转驱动源152具有一个驱动轴106，通过一个连接件158与一个外螺纹滚珠螺杆156一体地连接在一起。外螺纹滚珠螺杆156通过一个内螺纹矩形位移元件160咬合，位移元件160的上表面合下表面连接到一个连接机构162上。
特别地，连接机构162包括一个安装在位移件160上的第一连接支撑166，以及一个第一臂168，第一臂168的一端通过枢装在其上的一个连接销164可移动角度地支撑在第一连接支撑166上。第一臂168的另一段通过枢装在其上的一个连接销164可移动角度地支撑在第二连接支撑170上。第二连接支撑170安装在具有实质上L形横截面的一个连接臂172的下端。连接臂172可轴向位移地被一个导向机构(未示出)支撑，并且具有一个实质上水平延伸的上部，且有一个限定在其中的插入孔174。垂直轴154可轴向位移地穿过插入孔174插入。具有一个放大直径的凸缘176安装在垂直轴154的下端。
连接机构162还包括一个第三连接支撑178，安装在位移件160的下表面，以及一个第二臂180，其一端通过枢装在其上的一个连接销164可移动角度地支撑在第三连接支撑178上。第二臂180的另一段通过枢装在其上的一个连接销164可移动角度地支撑在第四连接支撑182上。第四连接支撑182在内部连接到铸件框94上。
当旋转驱动源152通电时，滚珠螺杆156围绕着自己的轴线通过驱动轴106旋转，因此使位移件160远离旋转驱动源152地位移。第一臂168使连接臂172向下位移，推动轴154上的凸缘176向下。因此，轴154被向下施压以施加一个冲击载荷给连接到轴154上的楔78(见图2和图3)。
根据第二实施例，旋转驱动源152的旋转驱动力通过连接机构162被转移到连接臂172上。滚珠螺杆156的螺距这样选择，即，随着位移件160在滚子螺杆156上被位移了一段较大的距离，位移件160的位移速度增加。因为连接臂172随着其位移了较大的距离，它可以以较高的速度轴向位移，从连接臂172施加到凸缘176上以向下推动凸缘176的力随着连接臂172位移了一段较大的距离而增加，并且一个更大的冲击载荷被施加到楔78上。
图16展示了根据本发明的第三实施例的用于破裂连杆30的一个破裂装置200。破裂装置200的与根据第一实施例的破裂装置50相同的那些部件用相同的参考特征表示，并且将不在下面详细描述。
破裂装置200具有一个旋转驱动源202，其具有一个实质上垂至于垂直轴214的轴线延伸的轴线，垂直轴214穿过上端板85a延伸。一个垂直延伸的齿条(啮合件)204安装在铸件框94上，并且旋转驱动源202具有一体地连接到一个小齿轮110上的一个驱动轴(未标号)，小齿轮110与齿条204啮合。齿条204实质上平行于轴214延伸并且通过安装在铸件框94的内表面上的一个导向器206被轴向引导位移。
一个实质上垂至于齿条204的轴线延伸的压榨机208安装在齿条204的上端，且具有在其中限定的一个插入孔210。垂直轴214可轴向位移地穿过插入孔210插入。具有一个放大直径的凸缘212安装在垂直轴214的下端。
当旋转驱动源202通电时，小齿轮110整体地旋转，使得同小齿轮110保持啮合的齿条204轴向向下位移。齿条204将压榨机208一致地向下位移，推动轴214上的凸缘212向下。轴214被向下施压以施加一个冲击载荷给连接到轴214上的楔78。
根据第三实施例，同齿条204保持啮合的小齿轮110的外直径可以选择以改变齿条204位移的速度。因此施加于楔78(见图2和图3)的冲击载荷的大小能够容易地改变。
尽管本发明的某些优选实施例已经被展示并详细描述，应该理解在没有脱离所附权利要求的范围的情况下可以对此做出多种变化和修改。