DE102005009925A1

DE102005009925A1 - Verfahren zur massgerechten Arretierung zweier Bauteile aneinander

Info

Publication number: DE102005009925A1
Application number: DE200510009925
Authority: DE
Inventors: Lars Köhler; Bernd Förderer; Markus Grünenwald
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 2005-03-04
Filing date: 2005-03-04
Publication date: 2006-09-07

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur maßgerechten Arretierung zweier Bauteile aneinander unter Verwendung wenigstens eines exzentrischen Zylinderbolzens, der zwei Bereiche mit radial versetzt zueinander angeordneten Achsen zur jeweiligen Anordnung in einer in dem jeweiligen Bauteil ausgebildeten Bohrung aufweist und bei dessen Drehung eine Relativverschiebung der Bauteile in zwei Achsrichtungen erfolgt. Sie löst die Aufgabe, ein Verfahren für eine maßgerechte Arretierung zweier Bauteile aneinander anzugeben, mit dem Maßtoleranzabweichungen zwischen den Bauteilen erleichtert ausgeglichen werden können. Dazu werden die Bauteile (3, 4) zur Ermittlung von Abweichungen von der Sollposition in den beiden Achsrichtungen (Y, Z) vorübergehend aneinander positioniert, und es werden anhand eines vorgegebenen Diagramms aus einem Vorrat von Zylinderbolzen (1) unterschiedlicher Exzenterabweichungen (x) der Zylinderbolzen (1) ausgewählt, dessen Exzenterabweichung (x) der ermittelten Abweichung entspricht, und DOLLAR A der Einstellwinkel (beta) für diesen (1) am ersten Bauteil (3) aus dem Diagramm abgelesen, der Zylinderbolzen (1) am ersten Bauteil (3) befestigt und das zweite Bauteil (4) angeordnet.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur maßgerechten Arretierung zweier Bauteile aneinander, insbesondere im Werkzeug-, Vorrichtungs- und Maschinenbau.

Zur Arretierung von Bauteilen aneinander werden Zylinderbolzen verwendet, die in Eingriff mit in vorbestimmter Position in den Bauteilen angeordneten Bohrungen gebracht werden. Dabei unterliegen die Zylinderbolzen und die zugehörigen Bohrungen in den Bauteilen hohen Präzisionsanforderungen. In der DE 102 16 412 A1 ist ein Zylinderstift (Zylinderbolzen) beschrieben, der eine Verbindung von Bauteilen mit größeren Toleranzen ermöglicht. Dieser weist eine zylindrische Umfangsfläche auf und ist mit einer zentrischen, sich in Axialrichtung zumindest über einen wesentlichen Teilbereich seiner Längserstreckung ausgedehnten Innenbohrung versehen. Wenn das Verhältnis zwischen der Innenbohrung und der Wandstärke entsprechend groß ist, ist der Zylinderstift in dem die Innenbohrung aufweisenden Teilbereich in Radialrichtung nachgiebig und kann entsprechende Toleranzabweichungen ausgleichen. Zum Einrichten von Bauteilen mit Toleranzabweichungen ist der Zylinderbolzen allerdings nicht geeignet.

Aus der DE 196 54 581 C1 ist eine Schraube mit einer Buchse zum Verbinden zweier Bauteile bekannt, wobei die Buchse eine zentrale, vom Schraubenschaft durchsetzte Bohrung und eine zur Längsmittelachse von Schraube und Bohrung exzentrisch verlaufende Umfangsfläche aufweist, die zur Anlage an eine umgebende Wand einer Durchgangsöffnung in einem der zu fixierenden Bauteile ausgebildet ist. Dieses Bauteil ist in Abhängigkeit von der Drehlage der Buchse in unterschiedlicher Weise gegenüber der Längsmittelachse von Schraube und Buchse radial versetzt an dem zweiten Bauteil fixierbar.

Ferner ist in der DE 43 35 471 A1 eine Zentrierbuchse mit einem ballig gestalteten Mantel für einen Presssitz in einer Bohrung einer Ausrichteinrichtung beschrieben, die umfangsseitig in ihrem mittleren Bereich axial ausgerichtete Schlitze aufweist und einerends mit einem Zentrierzapfen versehen ist, der in eine Aufnahmebohrung der zu bearbeitenden Platte eingreift. Anstelle des Zentrierzapfens kann in der zentrischen Innenbohrung der Zentrierbuchse auch ein Bolzen oder Zapfen angeordnet sein, der seine Zentrierung auf das anzuordnende Bauteil direkt überträgt.

Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren für eine maßgerechte Arretierung zweier Bauteile aneinander nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 zu schaffen, mit dem Maßtoleranzabweichungen zwischen den Bauteilen erleichtert ausgeglichen werden können.

Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen aufgeführt.

Die Erfindung besteht darin, dass bei einem Verfahren, bei dem zur maßgerechten Arretierung zweier Bauteile aneinander unter Verwendung wenigstens eines exzentrischen Zylinderbolzens, der zwei Bereiche mit radial versetzt zueinander angeordneten Achsen zur jeweiligen Anordnung in einer in dem jeweiligen Bauteil ausgebildeten Bohrung aufweist und dessen Drehung zu einer Relativverschiebbung der Bauteile zueinander in den Achsrichtungen führt, die Bauteile zur Ermittlung von Abweichungen von der Sollposition in zwei Achsrichtungen vorübergehend aneinander positioniert werden, und dass danach anhand eines vorgegebenen Diagramms aus einem Vorrat von Zylinderbolzen unterschiedlicher Exzenterabweichung der Zylinderbolzen ausgewählt und eingesetzt wird, dessen Exzenterabweichung der ernittelten Abweichung entspricht. Bei dieser Auswahl wird anhand des Diagramms zugleich der Einstellwinkel für den Exzenterbolzen in der Bohrung des ersten Bauteils ermittelt. Danach wird der ausgewählte Exzenterbolzen mit seinem ersten Bereich in die Bohrung des ersten ersten Bauteils eingesetzt, entsprechend dem Einstellwinkel ausgerichtet und am Bauteil festgelegt. Anschließend wird das zweite Bauteil mit der dafür vorgesehenen Bohrung mit dem zweiten Bereich des Zylinderbolzens in Eingriff gebracht und nimmt dabei die vorbestimmte Sollposition ein. Dieses Verfahren erleichtert das Einrichten von Bauteilen zueinander bzw. das Einrichten eines Bauteils auf einem Grundgestell oder einer Platte. Der Einsatz dieses Verfahrens führt zu einer erheblichen Zeiteinsparung.

Das zugrundeliegende Diagramm ist vorteilhaft ein Kurvendiagramm, auf dessen Abszisse die Abweichung in der einen Achsrichtung und auf dessen Ordinate die Abweichung in der anderen Achsrichtung in gleicher Maßeinteilung aufgetragen sind. Zusätzlich sind die jeweils gleichen Maßpunkte der Abszisse und der Ordinate durch einen Kreisbogenabschnitt miteinander verbunden, dessen Krümmungsmittelpunkt der Nullpunkt des Kurvendiagramms ist und dessen Radius der jeweiligen Exzenterabweichung entspricht. Die durch ein beliebiges Messmittel ermittelten Toleranzabweichungen der Bauteile in den beiden Achsrichtungen ergeben einen Schnittpunkt im Diagramm, der zum einen durch die Verbindungsgerade derselben mit dem Nullpunkt und mit der Ordinate den Einstellwinkel für den Zylinderbolzen am ersten Bauteil ergibt und zum anderen mit dem Radius des nächstgelegenen Kreisbogens die Exzenterabweichung und damit den auszuwählenden Zylinderbolzenbestimmt. Damit kann auf einfache und unkomplizierte Weise der zum Ausgleich einer vorliegenden Toleranzabweichung erforderliche Zylinderbolzen und dessen Einrichtwinkel am ersten Bauteil ermittelt werden.

Die Erfindung wird nachstehend anhamd eines Ausführungsbeispiels erläutert. In den zugehörigen Zeichnungen zeigen:
1: eine Grundplatte mit angeordnetem exzentrischen Zylinderbolzen,
2: einen Schnitt durch die Zylinderbolzenanordnung mit arretiertem zweiten Bauteil,
3: ein Kurvendiagramm für die Bestimmung der Exzenterabweichung und zur Auswahl des entsprechenden Zylinderbolzens und
4: einen Zylinderbolzen in einer Unteransicht.
In 1 ist die Anordnung eines exzentrischen Zylinderbolzens 1 in der Bohrung 2 einer Grundplatte 3 zur maßgerechten Arretierung und Befestigung eines zweiten Bauteils 4, das in 2 im Schnitt dargestellt ist, gezeigt. Der Zylinderbolzen 1 weist einen ersten Bereich 1.1 kleineren Durchmessers zur Anordnung in der Bohrung 2 und einen Bereich 1.2 größeren Durchmessers zur Anordnung des Bauteils 4 auf der Grundplatte 3 auf, wobei die Achsen A1 und A2 der beiden Bereiche 1.1 und 1.2 einen radialen Abstand voneinander haben, der die Exzenterabweichung x ist, und wobei das Bauteil 4 mit einer in dieses eingebrachten Bohrung 5 in Eingriff mit dem Bereich 1.2 bringbar ist bzw. (2) gebracht ist. In den Bohrungen 2 und 5 sind wegen des weniger verschleißfesten Materials der Grundplatte 3 und des Bauteils 4 (Aluminiem) jeweils Buchsen 6 und 7 aus Stahl angeordnet, deren Innendurchmesser im wesentlichen dem jeweiligen Außendurchmesser des Zylinderbolzens 1 entspricht. Der Bereich 1.2 größeren Durchmessers übergreift die in der kleineren Bohrung 2 angeordnete Buchse 6 und ist vermittels einer Durchgangs-Gewindebohrung 8, die bezüglich des Bereiches 1.1 eine Zentralbohrung (Achse A1) ist, einer Scheibe 9 und einer Schraube 10 an der Grundplatte 3 befestigt. Die 1 und 2 zeigen des Weiteren, dass der Bereich 1.2 in Richtung auf dessen Stirnseite zu spitzbogenförmig verjüngt ist und stirnseitig einen Schlitz 11 für den Eingriff eines Werkzeuges für eine Drehbewegung aufweist.
3 zeigt ein Kurvendiagramm, auf dessen Abszisse die Abweichung in einer Y-Richtung und auf dessen Ordinate die Abweichung in einer rechtwinklig zur Y-Richtung verlaufenden Z-Richtung, jeweils in 0,1 mm – Schritten, aufgetragen ist, wobei die jeweils gleichen Abweichungen durch einen Kreisbogenabschnitt KS miteinander verbunden sind, dessen Mittelpunkt der Nullpunkt des Kurvendiagramms ist. Der Radius des jeweiligen Kreisbogenabschnittes ist dabei das Maß für eine bestimmte Exzenterabweichung. Für jede aus dem Diagramm ablesbare Exzenterabweichung sind Zylinderbolzen 1 mit dieser Exzenterabweichung x vorhanden (0,1 bis 0,9 mm), die in einem nicht dargestellten Satz von Zylinderbolzen bevorratet sind. Im vorliegenden Satz sind demzufolge Zylinderbolzen 1 mit neun verschiedenen Exzenterabweichungen x vorhanden, jeweils um 0,1 mm abgestuft.
Die Vorgehensweise zur maßgerechten Arretierung des Bauteils 4 auf der Grundplatte 2 sieht vor, dass das Bauteil 4 zur Ermittlung einer vorliegenden Toleranzabweichung von der Sollposition auf der Grundplatte, insbesondere mit Zylinderstiften (nicht dargestellt), angeordnet und dann die Abweichungen in den beiden Richtungen Y und Z mit einem geeigneten Messmittel ermittelt werden. Danach wird das Bauteil 4 wieder demontiert, und es wird anhand des Kurvendiagramms (3) der Schnittpunkt S ermittelt, der sich durch die jeweiligen Diagrammlinien ergibt, im Beispiel Y = 0,4 mm und Z = 0,6 mm. Diesem Schnittpunkt S wird der nächstliegende Kreisbogenabschnitt KS zugeordnet, der die Exzenterabweichung x angibt. Zugleich bestimmt die durch den Nullpunkt des Kurvendiagramms und den Schnittpunkt S gelegte Gerade mit der Ordinate den Einstellwinkel β für den Zylinderbolzen 1. Entsprechend der festgestellten Exzenterabweichung x wird ein Zylinderbolzen 1 aus dem Satz entnommen und unter dem ermittelten Einstellwinkel β, im Beispiel 33°, in die vorgesehene Bohrung 2 (1 und 2), eingesetzt (nicht weiter dargestellt) und vermittels der Schraube 10 in der jeweiligen Position festgelegt, wobei die jeweilige Exzenterabweichung x in Größe und Position angegeben ist, letztere durch eine umfangsseitig in den Bereich 1.2 eingebrachte Kerbe K.
4 zeigt die Unteransicht des ausgewählten Zylinderbolzens 1 mit der Kerbe K, die die Position der Exzenterabweichung x angibt. In diese Ansicht sind in Bezug auf die Kerbe K die ermittelte Exzenterabweichung x und der ermittelte Einstellwinkel β zur Verdeutlichung eingetragen.
An dem auf die vorstehend beschriebene Weise an der Grundplatte 2 angeordneten Zylinderbolzen 1 wird nun das Bauteil 4 angeordnet (2) und, beispielsweise mit Zylinderstiften, befestigt. Die eingangs des Verfahrens ermittelten Toleranzabweichungen sind ausgeglichen.
Es sei erwähnt, dass die Einrichtung der Bauteile 3 und 4 auch mit zwei im Abstand voneinander angeordneten Zylinderbolzen 1 erfolgen kann oder muß. Wenn dabei das Bauteil 4 gegenüber der Grundplatte 3 durch die Zylinderbolzen 1 in unterschiedliche Richtung zu verschieben ist, muß eine Buchse oval ausgelegt sein, damit die Toleranzen zwischen den Zylinderbolzen 1 ausgeglichen werden bzw. damit die Zylinderbolzen 1 ausgerichtet werden können.

1: Zylinderbolzen
1.1: Bereich kleineren Durchmessers
1.2: Bereich größeren Durchmessers
2: Bohrung
3: Grundplatte
4: Bauteil
5: Bohrung
6: Buchse
7: Buchse
8: Durchgangs-Gewindebohrung
9: Scheibe
10: Schraube
11: Schlitz
A1: Achse
A2: Achse
β: Einstellwinkel
K: Kerbe
KS: Kreisbogenabschnitt
S: Schnittpunkt
x: Exzenterabweichung
Y: Achsrichtung
Z: Achsrichtung

Claims

Verfahren zur maßgerechten Arretierung zweier Bauteile aneinander, unter Verwendung wenigstens eines exzentrischen Zylinderbolzens, der zwei Bereiche mit radial versetzt zueinander angeordneten Achsen zur jeweiligen Anordnung in einer in dem jeweiligen Bauteil ausgebildeten Bohrung aufweist und bei dessen Drehung eine Relativverschiebung der Bauteile in zwei Achsrichtungen erfolgt, dadurch gekennzeichnet, dass die Bauteile (3, 4) zur Ermittlung von Abweichungen von der Sollposition in den beiden Achsrichtungen (Y, Z) vorübergehend aneinander positioniert werden, dass danach anhand eines vorgegebenen Diagramms aus einem Vorrat von Zylinderbolzen (1) unterschiedlicher Exzenterabweichung (x) der Zylinderbolzen (1) ausgewählt wird, dessen Exzenterabweichung (x) der ermittelten Abweichung entspricht, und dabei mit diesem Diagramm zugleich der Einstellwinkel (β) für diesen (1) in der Bohrung (2) des ersten Bauteils (3) ermittelt wird, dass der ausgewählte Zylinderbolzen (1) mit seinem ersten Bereich (1.1) in diese Bohrung (2) eingesetzt und entsprechend dem ermittelten Einstellwinkel (β) ausgerichtet wird, und dass dann das zweite Bauteil (4) montiert und dabei mit seiner Bohrung (5) mit dem zweiten Bereich (1.2) des Zylinderbolzens (1) in Eingriff gebracht wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Diagramm ein Kurvendiagramm ist, auf dessen Abszisse die Abweichung in der ersten Achsrichtung (Y) und auf dessen Ordinate die Abweichung in der zweiten Achsrichtung (Z) in gleicher Maßeinteilung aufgetragen sind, und dass die jeweils gleichen Maße durch einen Kreisbogen (KS) miteinander verbunden sind, dessen Mittelpunkt der Nullpunkt des Kurvendiagramms ist und dessen Radius der Größe der jeweiligen Exzenterabweichung (x) entspricht.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die ermittelten Toleranzabweichungen in den beiden Achsrichtungen (Y, Z) einen Schnittpunkt (S) im Diagramm ergeben, der dem nächstliegenden Kreisbogen (KS) zugeordnet wird, dass mit dem Radiusmaß dieses Kreisbogens (KS) der für die notwendige Relativverschiebung der Bauteile (3, 4) erforderliche Zylinderbolzen (1) mit der entsprechenden Exzenterabweichung (x) ermittelt ist, und dass die Lage des Schnittpunktes (S) zugleich den Einstellwinkel (β) für den Zylinderbolzen (1) bestimmt.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in den Bohrungen (2, 5) jeweils eine Buchse (6, 7) angeordnet ist.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Durchmesser der beiden Bereiche (1.1, 1.2) des Zylinderbolzens (1) unterschiedlich sind.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Zylinderbolzen (1) mit dem Bereich (1.1) kleineren Durchmessers an dem ersten Bauteil (3) fixierbar ist.
Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Zylinderbolzen (1) wenigstens im Bereich (1.1) mit dem kleineren Durchmesser eine Gewindebohrung (8) zur Fixierung am ersten Bauteil (3) aufweist.
Verfahren nach Anspruch 1 oder einem oder mehreren der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Zylinderbolzen (1) an einer seiner Stirnseiten ein Betätigungselement (11) für seine Ausrichtung aufweist.
Verfahren nach Anspruch 1 oder einem oder mehreren der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Winkellage der Exzenterabweichung (x) am Zylinderbolzen (1) gekennzeichnet ist.
Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass diese aus einem Satz von exzentrischen Zylinderbolzen (1) mit zwei exzentrisch zueinander angeordneten Bereichen (1.1, 1.2) unterschiedlicher Exzenterabweichung (x) und einem Diagramm zur Auswahl und Ermittlung des Einrichtwinkels (β) eines Zylinderbolzens (1) in Abhängigkeit von einer ermittelten Abweichung aus dem Satz besteht, und dass die Zylinderbolzen (1) derart beschaffen sind, dass der erste Bereich (1.1) zur Anordnung und Festlegung in dem ersten Bauteil (3) zylindrisch und der zweite Bereich (1.2) zur Anordnung des zweiten Bauteils (4) zylindrisch oder in Richtung zur Stirnseite zu verjüngt ist, dass eine Stirnseite mit einem Betätigungselement (11) für eine Drehbewegung versehen ist, dass wenigstens in dem ersten Bereich (1.1) eine Gewindebohrung (8) ausgebildet ist, und dass die Lage der Exzenterabweichung (x) an der Außenseite des zweiten Bereiches (1.2) gekennzeichnet ist.