DE102006031130A1

DE102006031130A1 - Verfahren und Vorrichtung zum axialen Fügen zweier Konstruktionselemente

Info

Publication number: DE102006031130A1
Application number: DE200610031130
Authority: DE
Inventors: Heinz Stenzel
Original assignee: Jg Weisser Sohne; Weisser Soehne J G
Current assignee: JG Weisser Soehne GmbH and Co KG
Priority date: 2006-07-04
Filing date: 2006-07-04
Publication date: 2008-01-10
Anticipated expiration: 2026-07-05
Also published as: DE102006031130B4

Abstract

Verfahren zum axialen Fügen zweier Konstruktionselemente, insbesondere eines Schaltgetriebes, bei welchem die zwei Konstruktionselemente zunächst mit rotationssymmetrischen kegeligen Fügeflächen gedreht werden, bei welchem dann durch Unrunddrehen die kreisförmigen Querschnitte der Fügeflächen in zueinander komplementäre unrunde Fügeflächen umgearbeitet werden und bei welchem anschließend die zwei Konstruktionselemente mit ihren komplementären Fügeflächen axial ineinandergepresst werden.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum axialen Fügen zweier Konstruktionselemente, insbesondere eines Schaltgetriebes.
Im Maschinenbau ist es bekannt, ein Bauelement aus zwei Konstruktionselementen zusammenzufügen, um den Vorteil einer einfacheren separaten Herstellung der beiden Konstruktionselemente auszunutzen. Die Konstruktionselemente werden mit einer gemeinsamen Achse zusammengefügt, um das Bauelement zu bilden, wobei die Fügeverbindung ausreichende Festigkeit aufweisen muss, um Kräfte und Drehmomente übertragen zu können. Ein solches Bauelement kann bspw. Teil eines Schaltgetriebes für Kraftfahrzeuge sein, bei welchem ein Kupplungskörper bzw. Synchronring axial mit einem Zahnrad gefügt wird.
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum axialen Fügen zweier Konstruktionselemente zu schaffen, welche sich für eine Automatisierung eignen und eine hohe Zuverlässigkeit der Fügeverbindung, insbesondere in Bezug auf Drehmomentübertragung, gewährleisten.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die zwei Konstruktionselemente mit einander entsprechenden Fügeflächen gedreht werden, die in Bezug auf die gemeinsame Längsachse einen unrunden Querschnitt und in Richtung der gemeinsamen Längsachse kegelig ausgebildet sind. Die Fügeflächen werden mit einem geringen Übermaß gedreht. Anschließend werden die zwei Konstruktionselemente mit deckungsgleichem Querschnitt in der gemeinsamen Längsachse zusammengepresst, wodurch sich aufgrund des geringen Übermaßes eine Pressfügeverbindung ergibt. Der unrunde Querschnitt der Fügeflächen ge währleistet einen Formschluss zwischen den zwei Konstruktionselementen in Bezug auf eine Drehmomentübertragung. Der Presssitz in axialer Richtung gewährleistet einen Kraftschluss gegen axiale Belastungen.
Für die Fertigung ist erfindungsgemäß ein Maschinenkonzept vorgesehen, welches sich dadurch auszeichnet, dass die Drehbearbeitung und das Fügen in eine automatische Prozesskette integriert sind.
Hierzu besteht das Maschinenkonzept aus einer Vorrichtung mit einer ersten Arbeitsstation und einer zweiten Arbeitsstation. Die Konstruktionselemente werden über eine Fördereinrichtung der ersten Arbeitsstation zugeführt. In dieser ersten Arbeitsstation erfolgt zunächst eine herkömmliche Drehbearbeitung der Fügeflächen mit kreisrundem Querschnitt. Hierzu wird das jeweilige Konstruktionselemente an einer drehend angetriebenen Arbeitsspindel gespannt. Anschließend wird das jeweilige Konstruktionselemente in derselben Spannung mit einem rotatorisch angetriebenen Werkzeug bearbeitet, um aus dem kreisförmigen Querschnitt einen unrunden, z. B. polygonalen, Querschnitt herzustellen.
Eine Handlingeinheit übergibt die so vorbearbeiteten Konstruktionselemente an die zweite Arbeitsstation. In dieser zweiten Arbeitsstation wird jeweils ein Konstruktionselement gespannt gehalten und das zweite Konstruktionselemente axial in dieses erste Konstruktionselement gepresst.
Im Einzelnen wird die Erfindung anhand der Herstellung eines Schaltgetrieberades aus einem Zahnrad und einem Synchronring (Kupplungskörper) beispielhaft näher beschrieben.
Über ein Transportband werden die vorgefertigten Konstruktionselemente, d. h. das Zahnrad und der Synchronring, der ersten Arbeitsstation zugeführt. Die erste Arbeitsstation weist eine vertikale, angetriebene Arbeitsspindel auf, an deren unterem Ende das zu bearbeitende Werkstück gespannt wird. Die vorbearbeiteten Konstruktionselemente werden von dem Transportband auf eine Werkstück-Transporteinrichtung übernommen und in die erste Arbeitsstation transportiert. Dort wird das Konstruktionselement von der Arbeitsspindel im Pick-up-Verfahren aufgenommen und zu einem Werkzeugträger, z. B. einem Werkzeugrevolver, verfahren. Die Arbeitsspindel wird drehangetrieben und kann in ihrer Axialrichtung (Z-Achse) und in der X-Achse verfahren werden, um die Fügefläche mit kreisrundem Querschnitt und axial konischer Form herzustellen. Angrenzend an den stationären Werkzeugträger ist eine Werkzeugspindel angeordnet, die ein weiteres Drehwerkzeug rotierend angetrieben trägt. Mittels dieses zweiten rotierend angetriebenen Werkzeuges wird der kreisrunde Querschnitt der Fügefläche weiter bearbeitet, um einen unrunden, z. B. polygonalen, Querschnitt zu erzeugen.
Die Drehmaschine mit der vertikalen Pick-up-Arbeitsspindel und der Werkstück-Transporteinrichtung kann bspw. in der Form ausgebildet sein, wie dies aus der DE 20 2005 008 985 U1 an sich bekannt ist. Die Unrundbearbeitung mit einer rotierend angetriebenen Werkzeugspindel kann bspw. in der aus der DE 42 12 238 A1 bekannten Weise erfolgen.
Die mit den Fügeflächen bearbeiteten Konstruktionselemente werden über eine Handlingseinheit, vorzugsweise über die vorstehend beschriebene Transporteinrichtung an die zweite Arbeitsstation übergeben.
Da beide Konstruktionselemente in der ersten Arbeitsstation in gleicher Spannung an der Arbeitsspindel bearbeitet wurden, ist in der Handlingseinheit eine Wendeeinrichtung vorgesehen, die eines der zwei Konstruktionselemente um 180° wendet, sodass die Fügeflächen der zwei Konstruktionselemente komplementär zueinander ausgerichtet sind.
Die zweite Arbeitsstation weist ebenfalls eine vertikale Arbeitsspindel mit Werkstück-Spanneinrichtung am unteren Ende auf. Die Arbeitsspindel ist in der Spindelachse (Z-Achse) und in der X-Achse NC-gesteuert verfahrbar. Maschinenfest unterhalb der Arbeitsspindel ist ein Werkstück-Spannfutter, z. B. ein Backenfutter, angeordnet. Eine Transporteinrichtung mit zwei Aufnahmen für die zwei Konstruktionselemente transportiert diese zu der zweiten Arbeitsstation. Die Arbeitsspindel kann die Konstruktionselemente nach dem Pick-up-Prinzip von der Transporteinrichtung übernehmen und an diese abgeben.
Auch die zweite Arbeitsstation ist vorzugsweise in der aus der DE 20 2005 08 985 U1 bekannten Weise aufgebaut. Dadurch ergibt sich insbesondere der Vorteil, dass die gesamte Vorrichtung in Modulbauweise aus einer zweifachen Anordnung desselben Maschinengrundtyps aufgebaut werden kann.
Die Arbeitsspindel übernimmt im Pick-up-Verfahren das eine Konstruktionselement und übergibt dieses in das maschinenfeste Spannfutter, wo dieses Konstruktionselement gespannt wird. Dann holt die Arbeitsspindel das komplementär angeordnete zweite Konstruktionselement, positioniert dieses axial fluchtend zu dem aufgespannten ersten Konstruktionselement. Dann werden durch Axialbewegung der Arbeitsspindel in der Z-Achse die zwei Konstruktionselemente ineinander bewegt und mit ihren Fügeflächen unter axialer Kraft zusammengepresst. Aufgrund des geringen Übermaßes der zwei Fügeflächen ergibt sich ein belastbarer Presssitz. Die unrunde Querschnittsform der zusammengefügten Fügeflächen bewirkt dabei einen Formschluss der zwei Konstruktionselemente in Bezug auf einwirkende Drehmomente.
Die gefügten Bauelemente werden dann mittels der Handlingseinheit auf ein Abtransportband abgegeben.

Claims

Verfahren zum axialen Fügen zweier Konstruktionselemente, insbesondere eines Schaltgetriebes, bei welchem die zwei Konstruktionselemente zunächst mit rotationssymmetrischen kegeligen Fügeflächen gedreht werden, bei welchem dann durch Unrunddrehen die kreisförmigen Querschnitte der Fügeflächen in zueinander komplementäre unrunde Fügeflächen umgearbeitet werden und bei welchem anschließend die zwei Konstruktionselemente mit ihren komplementären Fügeflächen axial ineinandergepresst werden.
Verfahren nach Anspruch 1, bei welchem die Konstruktionselemente in gleicher Aufspannung an einer drehangetriebenen Arbeitsspindel sowohl mit kreisförmigem Querschnitt als auch anschließend mit unrundem Querschnitt gedreht werden.
Verfahren nach Anspruch 2, bei welchem die Drehbearbeitung mit kreisförmigem Querschnitt mittels eines an einem maschinenfesten Werkzeugträger angeordneten Werkzeuges durchgeführt wird und die Unrund-Drehbearbeitung mittels eines an einer drehantreibbaren Werkzeugspindel angeordneten Werkzeuges durchgeführt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei welchem die zwei Konstruktionselemente in gleicher Aufspannung an der Arbeitsspindel drehbearbeitet werden und eines der Konstruktionselemente für das axiale Fügen um 180° gewendet wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei welchem die Konstruktionselemente nach dem Pick-up-Prinzip aufgenommen, bearbeitet und abgegeben werden.
Vorrichtung zum axialen Fügen zweier Konstruktionselemente, insbesondere eines Schaltgetriebes, mit einer ersten Arbeitsstation zur Drehbearbeitung von Fügeflächen der Konstruktionselemente mit in Bezug auf die Längsachse unrundem Querschnitt und in Längsrichtung kegeliger Form und mit einer zweiten Arbeitsstation zum axialen Ineinanderpressen der komplementären Fügeflächen der zwei Konstruktionselemente.
Vorrichtung nach Anspruch 6, bei welcher die erste Arbeitsstation und die zweite Arbeitsstation jeweils Pick-up-Maschinen mit demselben Grundaufbau sind, und mit einer Handlingseinheit zur Übergabe der Konstruktionselemente von einer Zuführeinrichtung zur ersten Arbeitsstation, von der ersten Arbeitsstation zur zweiten Arbeitsstation und von der zweiten Arbeitsstation zu einer Abführeinrichtung.
Vorrichtung nach Anspruch 7, bei welcher die Handlingseinheit eine Wendeeinrichtung aufweist, mit welcher eines der Konstruktionselemente bei der Übergabe von der ersten Arbeitsstation zur zweiten Arbeitsstation um 180° gewendet wird.