DE102006031130A1 - Joining gearbox component axially, in automated production, turns the round joint surface into complementary out-of-round surfaces to fit together - Google Patents

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Abstract

To join together two structural components axially, especially in a gearbox, the round joint surfaces are machined into complementary out-of-round surfaces to fit axially against each other. The two components are taken on a pick-up principle and turned together on the same spindle.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum axialen Fügen zweier Konstruktionselemente, insbesondere eines Schaltgetriebes.The The invention relates to a method and an apparatus for axial Joining two Construction elements, in particular a gearbox.

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.in the Mechanical engineering is known, a component of two construction elements assemble, to the advantage of a simpler separate preparation of the two Exploit construction elements. The construction elements become mated with a common axis to form the device, wherein the joint connection sufficient Must have strength to power and Transmit torques to be able to. Such a component can, for example, part of a gearbox for motor vehicles be, in which a coupling body or synchronizer ring is axially joined with a gear.

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.The The object of the invention is a method and a device for the axial joining of two To create design elements that are suitable for automation and high reliability the joint connection, especially with regard to torque transmission.

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.These Task is inventively characterized solved, that the two construction elements correspond with each other Joining surfaces are rotated, the in relation to the common longitudinal axis a non-circular cross-section and formed conically in the direction of the common longitudinal axis are. The joint surfaces become rotated with a slight oversize. Subsequently become the two construction elements with congruent cross-section in the common longitudinal axis compressed, which due to the small excess of a Press joint connection results. The non-circular cross-section of the joining surfaces ensures a tight fit between the two construction elements in terms of torque transmission. Of the Press fit in the axial direction ensures a traction against axial loads.

Für die Fertigung ist erfindungsgemäß ein Maschinenkonzept vorgesehen, welches sich dadurch auszeichnet, dass die Drehbearbeitung und das Fügen in eine automatische Prozesskette integriert sind.For the production is a machine concept according to the invention provided, which is characterized in that the turning and the joining integrated into an automatic process chain.

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.For this the machine concept consists of a device with a first Workstation and a second workstation. The construction elements be over a conveyor supplied to the first workstation. In this first workstation initially takes a conventional Turning the joining surfaces with circular cross-section. For this purpose, the respective construction elements clamped on a rotating driven work spindle. Subsequently, will the respective construction elements in the same voltage with a rotatory Powered tool to get out of the circular cross section a non-round, z. B. polygonal, cross-section produce.

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.A Handover unit transfers the pre-machined design elements to the second workstation. In this second workstation each becomes a construction element held in tension and the second construction elements axially in pressed this first construction element.

Im Einzelnen wird die Erfindung anhand der Herstellung eines Schaltgetrieberades aus einem Zahnrad und einem Synchronring (Kupplungskörper) beispielhaft näher beschrieben.in the Individually, the invention is based on the production of a Schaltgetrieberades from a gear and a synchronizer ring (coupling body) by way of example described in more detail.

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.About one Conveyor belt are the prefabricated construction elements, d. H. the gear and the synchronizer ring, fed to the first workstation. The first workstation has a vertical, driven work spindle on, at the lower end of the workpiece to be machined clamped becomes. The pre-machined construction elements are from the conveyor belt taken on a workpiece transport device and transported to the first workstation. There, the construction element becomes taken from the work spindle in the pick-up process and to a tool carrier, eg. B. a tool turret method. The work spindle is rotated and can move in its axial direction (Z-axis) and in the X-axis be using the joining surface produce circular cross section and axial conical shape. Adjacent at the stationary tool carrier a tool spindle is arranged, which rotates another turning tool driven carries. By means of this second rotary driven tool is the circular cross-section of the joint surface continues edited to a non-round, z. B. polygonal, cross-section to produce.

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.The lathe with the vertical pick-up work spindle and the workpiece transport device may, for example, be formed in the shape as shown in FIG DE 20 2005 008 985 U1 known per se. The non-circular machining with a rotationally driven tool spindle can, for example, in the from DE 42 12 238 A1 done known manner.

Die mit den Fügeflächen bearbeiteten Konstruktionselemente werden über eine Handlingseinheit, vorzugsweise über die vorstehend beschriebene Transporteinrichtung an die zweite Arbeitsstation übergeben.The worked with the joining surfaces Construction elements are over a handling unit, preferably via the above-described Handing over the transport device to the second workstation.

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.Since both design elements in the first workstation were machined in the same voltage on the work spindle, is in the handling Unit provided a turning device, which turns one of the two structural elements by 180 °, so that the joining surfaces of the two structural elements are aligned complementary to each other.

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.The second workstation also has a vertical work spindle with workpiece clamping device at the bottom. The work spindle is in the spindle axis (Z-axis) and can be moved NC-controlled in the X-axis. Maschinenfest below the work spindle is a workpiece chuck, z. B. a jaw chuck, arranged. A transport device with two shots for the two Design elements transport them to the second workstation. The work spindle can be the construction elements according to the pick-up principle take over from the transport device and give it to them.

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.The second workstation is preferably in the from DE 20 2005 08 985 U1 constructed in a known manner. This results in particular the advantage that the entire device can be constructed in modular design of a double arrangement of the same machine basic type.

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.The Work spindle takes over in the pick-up process that passes a design element and this in the machine-fixed chuck, where this construction element is tense. Then the work spindle gets the complementarily arranged second construction element, this positioned axially aligned to the clamped first construction element. Then be through Axial movement of the work spindle in the Z-axis the two construction elements moved into each other and pressed together with their joining surfaces under axial force. Due to the small excess of results in two joining surfaces a resilient press fit. The non-circular cross-sectional shape of merged joining surfaces causes while a positive connection of the two construction elements in relation on acting torques.

Die gefügten Bauelemente werden dann mittels der Handlingseinheit auf ein Abtransportband abgegeben.The joined Components are then by means of the handling unit on a removal conveyor issued.

Claims (8)

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.Method for axial joining of two construction elements, in particular a gearbox in which the two construction elements first be rotated with rotationally symmetrical conical joining surfaces, in which then by non-circular turning the circular cross sections of the joining surfaces in complementary to each other non-circular joining surfaces reworked and at which afterwards the two structural elements with their complementary joining surfaces axially be pressed into each other. 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.Method according to claim 1, wherein the construction elements in the same clamping on a rotary-driven work spindle both with circular Cross-section as well as afterwards be rotated with non-round cross-section. 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.The method of claim 2, wherein the turning with circular Cross section by means of a arranged on a machine-fixed tool carrier Tool performed is and the non-circular turning by means of a rotary drive Tool spindle arranged tool is performed. 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.Method according to one of the preceding claims, in which the two construction elements in the same clamping the work spindle are turned and one of the construction elements for the axial joining turned by 180 °. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei welchem die Konstruktionselemente nach dem Pick-up-Prinzip aufgenommen, bearbeitet und abgegeben werden.Method according to one of the preceding claims, in which the construction elements were picked up according to the pick-up principle, edited and submitted. 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.Device for the axial joining of two structural elements, in particular a gearbox, with a first workstation for turning of joining surfaces of the Construction elements with non-round cross-section with respect to the longitudinal axis and in the longitudinal direction tapered shape and with a second workstation for axial Intertwining the complementary Joining surfaces of two construction elements. 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.Apparatus according to claim 6, wherein the first Workstation and the second workstation each with pick-up machines same basic structure, and with a handling unit for the transfer the structural elements from a feeder to the first workstation, from the first workstation to the second workstation and from the second workstation to a discharge device. 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.Apparatus according to claim 7, wherein the handling unit a turning device, with which one of the construction elements at the handover turned from the first workstation to the second workstation by 180 ° becomes.
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