DE10154100A1

DE10154100A1 - Vorrichtung zur Aufheizung einer Bohrung

Info

Publication number: DE10154100A1
Application number: DE2001154100
Authority: DE
Inventors: Christian Oheim
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2001-11-02
Filing date: 2001-11-02
Publication date: 2003-05-22
Anticipated expiration: 2021-11-03
Also published as: DE10154100B4

Abstract

Eine Vorrichtung (4) zur Aufheizung eines aus elektrisch leitfähigem Metall bestehenden Maschinenteils (1) im Bereich einer der schrumpfbefestigten Aufnahme eines mit leichtem Übermaß passenden zylindrischen Bauteiles (3) dienenden Bohrung (2), ist dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung (4) einen im Bereich der Bohrung (2) lagerbaren, von einem Motor (5) angetriebenen Drehkörper (7, 7') aufweist, der umfangsbeabstandet Permanentmagnetpole (N, S) abwechselnder Polung aufweist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Ein häufiger Arbeitsschritt bei der Montage bzw. Reparaturmontage von Maschinen ist das Einsetzen eines mit Übermaß gefertigten zylindrischen Bauteiles in die Bohrung eines Maschinenteiles zur Herstellung einer Schrumpfverbindung. Dazu muß das Maschinenteil im Bereich der Bohrung kurzfristig auf Übermaß bzw. das zylindrische Bauteil kurzfristig auf Untermaß gebracht werden. Zu diesem Zweck wird in Spezialfällen das zylindrische Bauteil stark abgekühlt. Überwiegend wird jedoch, weil dies wesentlich einfacher ist, das Maschinenteil im Bereich der Bohrung erwärmt, um durch thermische Ausdehnung das erforderliche Übermaß zu erreichen. Nach Einsetzen des zylindrischen Bauteiles und Wiederabkühlen des Maschinenteiles ergibt sich dann die gewünschte Schrumpfpassung.
Zur Erwärmung des Maschinenteiles im Bereich der Bohrung werden gattungsgemäße Vorrichtungen verwendet.
Im Stand der Technik sind solche Vorrichtungen in Form von Brennern, die die Bohrung mit einer Flamme aufheizen, bekannt.
Im Stand der Technik ist es auch bekannt, Maschinenteile elektroinduktiv aufzuheizen. Dazu werden von elektrisch durchflossenen Leiterspulen erzeugte magnetische Wechselfelder verwendet, die im elektrisch leitfähigen Material des Maschinenteiles Wirbelströme erzeugen, welche aufgrund der Widerstandsverluste zur Aufheizung führen. Der dazu erforderliche apparative Aufwand ist jedoch sehr groß.
Auf dem gattungsfremden Gebiet der Kühlwasserzusatzheizungen bei Kraftfahrzeugen zeigt die GB 2336751 A einen Stand der Technik, bei dem kühlwasserführende Gehäuse mittels Permanentmagnetpole aufweisender angetriebener Drehkörper induktiv geheizt werden.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine gattungsgemäße Vorrichtung zu schaffen, die bei einfacher und kostengünstiger Konstruktion ein rasches Aufheizen ermöglicht.
Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen des Anspruches 1 gelöst.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung greift das von Kraftfahrzeugzusatzheizungen bekannte permanentmagnetische Induktionsheizungsprinzip auf und verwendet es zur Aufheizung der Bohrung eines Maschinenteiles. Dadurch ergeben sich überraschende Vorteile.
Zunächst ist der apparative Aufwand sehr gering. Ein Drehkörper etwa von den Abmessungen der Bohrung, mit über den Umfang abwechselnd polarisierten Magnetpolen kann bei heutiger Technik der Magnetmaterialien bei geringen Abmessungen und kostengünstig zur Erzeugung sehr hoher Feldstärken ausgebildet sein. Die drehenden Magnetfelder des drehangetriebenen Permanentmagneten greifen tief in das Material des Maschinenteiles und erzeugen kräftige Wirbelströme, die zu einer raschen Aufheizung führen. Als Antrieb reicht ein kleiner Elektromotor, wie er z. B. für Handbohrmaschinen verwendet wird. Drehzahlen bis etwa 20.000 U/m reichen für diese Zwecke aus. Der Energieaufwand zum Heizen ist erheblich geringer als bei einer Flammenaufheizung. Gegenüber elektroinduktiven Vorrichtungen sind die Vorrichtungskosten um Größenordnungen geringer.
Eine erfindungsgemäße Vorrichtung kann als kleines Handgerät vorgesehen sein, das von Hand in der Nähe der Bohrung gehalten wird, gegebenenfalls mit einer einfachen Abstützeinrichtung zur Lagerung am Maschinenteil. Die Vorrichtung kann jedoch zum Beispiel bei Massenfertigung auch von einem Industrieroboter plaziert sein.
Die Vorrichtung kann mit ihrem Drehkörper außerhalb der Bohrung, in deren Bereich plaziert sein, beispielsweise bei sehr kleinen Bohrungen in einer Fläche des Maschinenteiles. Vorteilhaft sind jedoch die Merkmale des Anspruches 2 vorgesehen. Auf diese Weise wird der Drehkörper in die Bohrung passend ausgebildet und kann während des Aufheizens in dieser angeordnet sein. Dadurch ergibt sich eine besonders schnelle Aufheizung.
Alternativ kann die erfindungsgemäße Vorrichtung vorteilhaft gemäß Anspruch 3 ausgebildet sein. Hierbei ist der Drehkörper glockenförmig ausgebildet und überfaßt das die Bohrung aufweisende rohrförmige Maschinenteil, so daß der Bohrungsbereich von außen mit Magnetfeldern durchfaßt wird.
In den Zeichnungen ist die Erfindung beispielsweise und schematisch dargestellt. Es zeigen:
Fig. 1 Eine axiale Ansicht einer Bohrung in einem Maschinenteil, mit einem eingeschrumpften Lagerring,
Fig. 2 einen Schnitt nach Linie 2-2 in Fig. 1,
Fig. 3 in Darstellung gemäß Fig. 1 einen in der Bohrung gehaltenen Drehkörper,
Fig. 4 im Schnitt nach Linie 4-4 in Fig. 3, den Drehkörper mit Antriebsmotor und einer Abstützeinrichtung,
Fig. 5 im Achsschnitt eine Bohrung in einem rohrförmigen Maschinenteil mit glockenförmig umfassendem Drehkörper und
Fig. 6 einen Schnitt nach Linie 6-6 in Fig. 5.
In den Fig. 1 und 2 wird zunächst das Anwendungsgebiet der Erfindung erläutert. Es ist ein Maschinenteil 1 mit einer Bohrung 2 dargestellt, in die eine Hülse 3 eingesetzt ist. Dabei hat die Hülse 3 gegenüber der Bohrung 2 ein leichtes Übermaß.
Um die Hülse 3 in die Bohrung 2 einsetzen zu können, muß zunächst das Maschinenteil 1 im Bereich der Bohrung 2 erwärmt werden, so daß sich der Durchmesser der Bohrung 2 vergrößert. Dann kann die Hülse 3 eingesetzt werden. Bei anschließender Abkühlung der Bohrung 2 schrumpft diese wieder und ergibt eine Schrumpfpassung auf der Hülse 3.
Das Maschinenteil 1 kann beispielsweise der Radträger an einem PKW sein. Die Hülse 3 ist dann z. B. die äussere Hülse eines Radlagers.
Der beschriebene Einsetz- und Schrumpfvorgang ist sowohl bei der Erstmontage eines Lagers erforderlich, als auch bei der Reparaturauswechslung eines defekten Lagers.
Nach dem Stand der Technik wird der Bereich der Bohrung 2 mit einem Brenner erwärmt.
Erfindungsgemäß ist die in einem ersten Ausführungsbeispiel in den Fig. 3 und 4 vorgesehene erfindungsgemäße Aufheizvorrichtung 4 vorgesehen. Sie dient zum Aufheizen der in den Fig. 1 und 2 dargestellten Bohrung 2.
Die Aufheizvorrichtung 4 weist einen z. B. bis 20.000 U/min drehenden Elektromotor 5 auf, der mit seiner Welle 6 einen Drehkörper 7 treibt. Der Drehkörper 7 ist, wie die Fig. 3 und 4 zeigen, in Zylinderform ausgebildet und weist, wie Fig. 3 in der Achsansicht des Drehkörpers zeigt, einen im Achsquerschnitt kreuzförmigen Permanentmagnetkern 8 auf, der an den äußeren Kreuzenden, die mit ihren Polflächen in der Umfangswand des Drehkörpers liegen, abwechselnd gepolt sind, wie in Fig. 3 mit N-S-N-S angedeutet.
Wie in den Fig. 3 und 4 dargestellt, können die Ecken zwischen den Polen des Magnetkernes 8 mit Material 9 gefüllt sein, um die Festigkeit des Drehkörpers zu verbessern und eine glatte, verletzungsfreie Oberfläche zu schaffen.
Abweichend von der dargestellten Ausführungsform können auch andere Polzahlen verwendet werden, z. B. zwei Pole oder mehr als vier Pole.
Wie die Fig. 3 und 4 zeigen, ist am Elektromotor 5 der Aufheizvorrichtung 4 ein Gestell 10 befestigt, welches über Arme 11 und Klauen 12 auf passenden Kanten des Maschinenteiles 1 abgestützt ist, um den Drehkörper 8 in seiner in Fig. 4 dargestellten Lage innerhalb der Bohrung 2 zu sichern.
Wird in der in Fig. 4 dargestellten Arbeitsstellung der Drehkörper 7 von dem Motor 5 gedreht, so greifen die von ihm erzeugten Magnetfelder in das die Bohrung 2 umgebende Material des Maschinenteils 1. Das umlaufende Magnetfeld erzeugt im Material des Maschinenteiles Wirbelfelder, die zur Aufheizung führen. Dabei muß selbstverständlich das Maschinenteil 1 aus elektrisch leitfähigem Metall, z. B. Stahl bestehen, wie es ohnehin bei Maschinenteilen üblich ist.
Abweichend von der in Fig. 4 dargestellten Anordnung können die zur Lagerung dienenden Teile 10, 11 und 12 der Aufheizvorrichtung 4 weggelassen werden. Die Aufheizvorrichtung kann dann in der in Fig. 4 dargestellten Lage von Hand gehalten werden oder z. B. von dem Arm eines Industrieroboters oder dergleichen.
Die in Fig. 4 dargestellte Aufheizvorrichtung 4 kann auch außerhalb der Bohrung 2 im Bereich vor dieser gehalten werden und von dort den Bohrungsbereich aufheizen. Dies kann erforderlich sein bei Bohrungen mit sehr kleinem Druchmesser, in die der Drehkörper 7 nicht hinein paßt, bzw. für die sich ein Drehkörper mit passendem Außendurchmesser mit vertretbarem Materialaufwand, bzw. mit vertretbarem Wirkungsgrad nicht fertigen läßt.
In den Fig. 5 und 6 ist ein Drehkörper 7' alternativer Ausführung dargestellt, der über die Welle 6 von dem nicht dargestellten Motor 5 drehangetrieben wird. Der Drehkörper 7' weist einen auf einer Platte 14 befestigten Permanentmagnetkern 8' auf, der aus einem äußeren rohrförmigen Umfangsbereich mit Polen nach innen ragt. Er weist wie Fig. 5 zeigt, eine im wesentlichen glockenförmige Gestalt auf und umfaßt damit einen freien zylindrischen Innenbereich, mit dem er, wie die Fig. 5 und 6 zeigen, in Arbeitsstellung ein Rohrstück 15 eines Maschinenteils 1' umfaßt, in welchem die aufzuheizende Bohrung 2 angeordnet ist. Bei Drehung des Drehteiles 8' wird das Rohrstück 15 und mit diesem die Bohrung 2 erwärmt.

Claims

1. Vorrichtung (4) zur Aufheizung eines aus elektrisch leitfähigem Metall bestehenden Maschinenteils (1) im Bereich einer der schrumpfbefestigten Aufnahme eines mit leichtem Übermaß passenden zylindrischen Bauteiles (3) dienenden Bohrung (2), dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung (4) einen im Bereich der Bohrung (2) lagerbaren, von einem Motor (5) angetriebenen Drehkörper (7, 7') aufweist, der umfangsbeabstandet Permanentmagnetpole (N, S) abwechselnder Polung aufweist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Drehkörper (7) koaxial innerhalb der Bohrung (2) anordenbar ausgebildet ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 zur Aufheizung eines rohrförmig die Bohrung (2) umgebenden Maschinenteiles (15), dadurch gekennzeichnet, daß der Drehkörper (7') glockenförmig die Rohrform (15) koaxial umfassend ausgebildet ist.