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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bruchtrennen einer Serie von
Bauteilen nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 und nach einem derartigen
Verfahren hergestellte Bauteile.
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Zum
Trennen eines Lagerauges in einen Lagerboden und einen Lagerdeckel
wird in jüngster Zeit zunehmend das Bruchtrennen oder Cracken
verwendet. Dabei werden in die Umfangswandungen des Lagerauges diametral
zueinander angeordnete Bruchtrennkerben mittels Laserenergie eingebracht und
das Lagerauge dann durch Einsetzen eines Crackdorns bruchgetrennt.
Derartige Bruchtrennverfahren sind beispielsweise in der
WO 2006/000463 A1 der
Anmelderin beschrieben. Da die bruchgetrennten Teile, beispielsweise
der Lagerdeckel und der Lagerboden nach dem Bruchtrennen wieder
zusammen gesetzt werden sollen, wird in der vorgenannten Anmeldung
vorgeschlagen, die Bruchtrennkerbe wellig, beispielsweise sinusförmig
auszuführen, so dass die Relativpositionierung der beiden Bauteile
auf einfache Weise ermöglicht ist.
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In
der Serienproduktion ist zu beachten, dass die ursprüngliche
Zuordnung von Lagerauge und Lagerboden beibehalten bleibt, da aufgrund
der individuellen Mikroverzahnung des Gefüges im Bruchtrennebenenbereich
beispielsweise ein Lagerdeckel eines Bauteils nicht mit einem Lagerboden
eines anderen Bauteils ohne Zerstörung der Mikroverzahnung und
entsprechender Maßabweichung zusammen gefügt werden
kann. Es sind daher fertigungstechnisch aufwendige Maßnahmen
zu treffen, um eine derartige Vermischung von Bauteilelementen auszuschließen.
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Demgegenüber
liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Bruchtrennverfahren
zu schaffen, bei dem einem versehentlichen Zusammensetzen von verrmischten
Bauteilelementen vorgebeugt ist.
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Diese
Erfindung wird durch ein Verfahren mit der Merkmalskombination des
Patentanspruches 1 gelöst. Des Weiteren gehören
zur Erfindung Bauteile, die nach einem derartigen Verfahren hergestellt
sind.
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Erfindungsgemäß wird
die Kerbgeometrie der Bauteile einer Serie individuell geändert,
so dass sich bei den Bauteilen unterschiedliche Bruchverläufe
einstellen. Durch diese unterschiedlichen Bruchverläufe
wird das versehentliche Zusammenfügen unterschiedlicher
Bauteilelemente praktisch ausgeschlossen.
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Erfindungsgemäß wird
es bevorzugt, wenn diese Kerbgeometrie mittels eines Zufallsgenerators oder
programmgesteuert verändert wird.
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Das
Bruchverhalten ist optimal, wenn die Bruchtrennkerbe etwa wellenförmig
verläuft, wobei die Wellenstruktur bestimmende Parameter
verändert werden.
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Dabei
wird es bevorzugt, wenn eine etwa sinusförmige Bruchtrennkerbe
eingebracht wird.
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Als
besonders geeignet für das erfindungsgemäße
Verfahren haben sich so genannte Beschriftungslaser herausgestellt,
wie sie zur Beschriftung von Bauteilen verwendet werden. Dabei werden
vorzugsweise kalte Laser eingesetzt, bei denen die thermische Belastung
und damit Gefügeänderungen im Bruchtrennkerbenbereich
vermieden werden können.
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Erfindungsgemäß wird
es bevorzugt, Q-Switch-Beschriftungslaser einzusetzen.
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Das
erfindungsgemäße Verfahren lässt sich vorteilhaft
zum Bruchtrennen von Lagerschalen oder dergleichen einsetzen.
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Sonstige
vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand weiterer
Unteransprüche.
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Im
Folgenden werden bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung
anhand schematischer Zeichnungen näher erläutert.
Es zeigen:
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1 eine
Draufsicht auf eine bruchgetrennte Lagerschale;
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2 eine
Prinzipdarstellung einer etwa sinusförmigen Bruchtrennkerbe;
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3 ein
Maschinenkonzept zum Bruchtrennen von Lagerschalen und
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4 ein
Maschinenkonzept mit Mehrfachspannung mehrerer Bauteile.
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Da
zum Bruchtrennen von Bauteilen bereits umfangreiche Fachliteratur
existiert, wird der Einfachheit halber beispielhaft auf die Ausführungen
in der
WO2006/000463
A1 und den in diesem Zusammenhang aufgefundenen Stand der
Technik verwiesen. Derzeit liegt das Hauptanwendungsgebiet des Bruchtrennverfahrens
beim Bruchtrennen von Pleuel oder von Kurbelgehäusen. Prinzipiell
lassen sich jedoch auch andere Bauteile, wie beispielsweise die
im Folgenden beschriebenen Lagerschalen für Pleuel bruchtrennen.
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1 zeigt
ein Ausführungsbeispiel, bei dem eine Lagerschale 1 in
zwei Lagerschalensegmente 2, 4 bruchgetrennt ist.
Die Bruchtrennebene ist in 1 strichpunktiert
angedeutet und verläuft etwa senkrecht zu einer Diagonalen
der Lagerschale 1. Der Verlauf der Bruchtrennebene ist
durch diametral an der Innenumfangswandung eingebrachte Bruchtrennkerben 6 vorgegeben.
Diese verlaufen etwa parallel zur Achse der Lagerschale 1.
Bei dem in 1 dargestellten Ausführungsbeispiel
sind wellige Bruchtrennkerben 6 eingebracht, deren Verlauf 2 entnehmbar
ist.
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Beim
dargestellten Ausführungsbeispiel ist eine etwa sinusförmige
Bruchtrennkerbe 6 ausgebildet, wobei die Amplitude und
die Phase je nach Material und Geometrie des Bauteils gewählt
werden kann. Selbstverständlich muss keine regelmäßige
Sinuskerbe eingebracht werden, sondern es können beliebige
Wellenformen oder sonstige schräg zur Bruchtrennebene angestellte
Kerbabschnitte verwendet werden, deren Geometrie im Hinblick auf
die Bruchtrenneigenschaften des Materials und des Bauteils optimiert
wird. Weitere Einzelheiten zu derartigen Laserkerben sind der eingangs
genannten Patentanmeldung der Anmelderin entnehmbar. Bisher wurden
in jedes Bauteil einer Serie im Prinzip die gleichen Bruchtrennkerben
eingebracht, so dass es zu einem Vermischen von bruchgetrennten
Bauteilelementen kommen kann. Um dies zu verhindern, werden die
Lagerschalen einer Serie erfindungsgemäß mit individuell
veränderten Bruchtrennkerben 6 ausgeführt.
Dies kann beispielsweise dadurch geschehen, dass bei Bauteilen einer
Serie jeweils die Phase der Sinuswelle verschoben wird. Dies ist
in 2 mit einer gestrichelten Bruchtrennkerbe 6' angedeutet. Durch
dieses Versetzen der Sinuswellen zueinander ist ein versehentliches
Vermischen der Lagerschalensegmente 2, 4 ausgeschlossen,
da sich diese dann nicht mehr bündig zusammensetzen lassen. Selbstverständlich
kann anstelle der Phasenlage auch die Amplitude oder die Wellenlänge
oder insgesamt die Geometrie der Bruchtrennkerbe individuell verändert
werden, um ein Vermischen zu verhindern.
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In 3 ist
Maschinenkonzept zur Serienfertigung derartiger aus Bronzelegierungen
hergestellter Lagerschalen 1 dargestellt. Die Lagerschalen 1 werden
in einer Be- und Entladestation 7 zugeführt und
in eine zweiteilig vorgespannte Aufnahme 14 eingesetzt,
die den Außenumfang der Lagerschale umgreift. Die Teilung
dieser zweiteiligen Aufnahme verläuft quer zur in 1 gestrichelten
Bruchtrennlinie. Diese Aufnahme 14 ist auf einem Rundtisch 8 angeordnet,
der um seine senkrecht zur Zeichenebene verlaufende Drehachse drehbar
ist. Durch Takten des Rundtisches 8 kann die eingespannte
Lagerschale 1 dann hin zu einem Laser 10 gefahren
werden, dessen Laserkopf 12 mit Bezug zur Innenumfangswandung
der Lagerschale 1 derart ausgerichtet ist, dass der Laserstrahl
schräg zur Umfangswandung eingekoppelt wird. Dieser Einkoppelwinkel
liegt vorzugsweise im Bereich von etwa 15°. Als Laser wird
ein so genannter kalter Laser verwendet, bei dem die thermische
Belastung der Bauteile minimal ist. Als besonders geeignet haben
sich Beschriftungslaser, insbesondere Q-Switch-Laser herausgestellt.
Derartige Beschriftungslaser arbeiten mit einem minimalen Energieeintrag,
so dass eine Gefügeänderung im Bruchtrennebenenverlauf
weitestgehend unterbleibt. Die Bruchtrennkerbe wird dabei durch
mehrfaches Überfahren des Bruchtrennkerbenbereiches mittels
des Laserstrahls eingebracht, wobei dieser über ein Strahlablenkungssystem ähnlich
wie bei einem Scanner gesteuert wird. Beim dargestellten Ausführungsbeispiel
ist der Laser 10 mit einem Zufallsphasengenerator ausgeführt,
so dass die Phasenlage für jede Lagerschale 1 verändert
wird. Bei dem in 3 dargestellten Ausführungsbeispiel wird
zunächst eine Bruchtrennkerbe eingebracht und dann in einem
zweiten Arbeitsschritt nach einer Verschwenkung der Aufnahme um
180° die diametral gegenüber liegende Laserkerbe
ausgebildet.
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Beim
nächsten Takt des Rundtisches 8 wird die mit zwei
Bruchtrennkerben 6 versehene Lagerschale 1 zu
einer Crackstation 13 verbracht, in der die Lagerschale 1 in
die beiden Lagerschalensegmente 2, 4 bruchgetrennt
wird. Beim folgenden Takt werden die bruchgetrennten Lagerschalensegmente 2, 4 entladen
und dem nächsten Fertigungsschritt, beispielsweise dem
Einsetzen in ein Pleuelauge zugeführt.
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Das
in 3 dargestellte Maschinenkonzept eignet sich besonders
für kleinere Serien. Zur Großserienfertigung kann
das in 4 angedeutete Maschinenkonzept verwendet werden,
bei dem eine Vielzahl von Lagerschalen 1 in einer zweiteiligen
Aufnahme 14 gespannt wird. Beim dargestellten Ausführungsbeispiel
werden vier Lagerschalen 1 in die Aufnahme 14 eingesetzt
und gespannt. Die Aufnahmen 14 sind wiederum auf einem
Rundtisch 8 angeordnet, so dass die Lagerschalen 1 durch
Takten des Rundtisches 8 zum Laser 10 gefördert
werden. Dieser ist mit einem Doppelkopf 16, 18 ausgebildet,
so dass sich die diametral angeordneten Bruchtrennkerben 6 einer
Lagerschale 1 gleichzeitig ausbilden lassen. Der Axialvorschub
erfolgt – wie beim Ausführungsbeispiel gemäß 3 – entweder
durch Verfahren der Aufnahme oder des Laserkopfes in Achsrichtung. Nach
dem Einbringen der Bruchtrennkerben 6 in eine Lagerschale 1 wird
die Aufnahme 14 oder der Laser-Doppelkopf 16, 18 in
Richtung X (siehe 4) verschoben, um die nächste
Lagerschale 1 zu bearbeiten. Nach der Laserbearbeitung
aller Lagerschalen 1 einer Aufnahme 14 wird der
Rundtisch 8 getaktet und die Lagerschalen in einer Crackeinheit 13 bruchgetrennt.
Diese kann mit mehreren Bruchtrennköpfen oder mit einem
einzigen Bruchtrennkopf ausgeführt sein, so dass die Lagerschalen 1 gleichzeitig oder
aufeinander folgend bruchgetrennt werden. Nach einem weiteren Takt
des Rundtisches 8 werden die Lagerschalen 1 aus
der Aufnahme 14 entnommen und der weiteren Bearbeitung
zugeführt. Mit einem derartigen Maschinenkonzept lässt
sich die Taktzeit gegenüber dem Maschinenkonzept gemäß 3 um
mehr als 50% verringern.
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Offenbart
ist ein Verfahren zum Bruchtrennen einer Serie von Bauteilen, wobei
die Bruchtrennebene durch diametral angeordnete Bruchtrennkerben
vorgegeben ist. Erfindungsgemäß sind die Bruchtrennkerben
der Bauteile hinsichtlich der Geometrie individuell verändert,
so dass sich unterschiedliche Bruchverläufe einstellen.
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- 1
- Lagerschale
- 2
- Lagerschalensegment
- 4
- Lagerschalensegment
- 6
- Bruchtrennkerbe
- 8
- Rundtisch
- 10
- Laser
- 12
- Laserkopf
- 13
- Crackeinheit
- 14
- Aufnahme
- 16
- Doppelkopf
- 18
- Doppelkopf
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - WO 2006/000463
A1 [0002, 0019]