DE102010007492A1

DE102010007492A1 - Montagevorrichtung und Verfahren für den Zusammenbau eines aus Innenring und Außenring bestehenden Lagers

Info

Publication number: DE102010007492A1
Application number: DE102010007492A
Authority: DE
Inventors: Markus Müller
Original assignee: IMO Holding GmbH
Current assignee: IMO Holding GmbH
Priority date: 2010-02-09
Filing date: 2010-02-09
Publication date: 2011-09-29
Also published as: DE202010017779U1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Montagevorrichtung (1) für den Zusammenbau eines Lagers (2) mit einem Innenring (3) und einem konzentrisch zu diesem angeordneten Außenring (4), wobei die Montagevorrichtung umfasst: ein erstes Aufnahmeelement (5) zur Aufnahme des Innenrings (3), wobei das erste Aufnahmeelement (5) mit ersten Zentriermitteln (6) versehen ist, um den Innenring (3) zu einer Zentralachse (7) zu zentrieren, und ein zweites Aufnahmeelement (8) zur Aufnahme des Außenrings (4), wobei das zweite Aufnahmeelement (8) mit zweiten Zentriermitteln (9) versehen ist, um den Außenring (4) zur Zentralachse (7) zu zentrieren. Um den Zusammenbau eines Lagers zu vereinfachen, sieht die Erfindung vor, dass die Montagevorrichtung Hubmittel (10) aufweist, mit denen das erste Aufnahmeelement (5) relativ zum zweiten Aufnahmeelement (8) in Richtung der Zentralachse (7) angehoben und/oder abgesenkt werden kann. Des weiteren betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Zusammenbau eines aus Innenring (3) und Außenring (4) bestehenden Lagers (2) auf einer solchen Montagevorrichtung.

Description

Die Erfindung betrifft eine Montagevorrichtung für den Zusammenbau eines Lagers mit einem Innenring und einem konzentrisch zu diesem angeordneten Außenring, wobei die Montagevorrichtung umfasst:

– ein erstes Aufnahmeelement zur Aufnahme des Innenrings, wobei das erste Aufnahmeelement mit ersten Zentriermitteln versehen ist, um den Innenring zu einer Zentralachse zu zentrieren,
– ein zweites Aufnahmeelement zur Aufnahme des Außenrings, wobei das zweite Aufnahmeelement mit zweiten Zentriermitteln versehen ist, um den Außenring zur Zentralachse zu zentrieren.

Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Zusammenbau eines aus Innenring und Außenring bestehenden Lagers auf einer solchen Montagevorrichtung.
Insbesondere wenn größere Wälzlager zusammenzubauen sind, gilt es, die Wälzkörper des Lagers zwischen Innen- und Außenring zu platzieren und nach Bewegung die Lagerringe in der endgültigen Relativlage die Wälzkörper mittels eines Käfigs in Lagerumfangsrichtung festzulegen und so den Zusammenbau des Lagers abzuschließen.
Bekannt ist es, auf Montagevorrichtungen der eingangs genannten Art die beiden Lagerringe konzentrisch zueinander anzuordnen und einen der Lagerringe mittels eines Krans anzuheben. Dann werden die Wälzkörper zwischen Innen- und Außenring platziert, wobei anschließend der angehobene Lagerring abgesenkt wird, so dass die beiden Lageringe axialversatzfrei zu liegen kommen. Nach der Montage des Käfigs ist der Zusammenbau abgeschlossen. Abhängig vom Lagertyp kann auch der Satz Wälzkörper in einem Wälzlagerkäfig vormontiert werden, so dass der Wälzkörpersatz dann zwischen den Lagerringen platziert und der angehobene Lagerring abgesenkt wird, um den Montagevorgang abzuschließen.
Nachteilig ist bei der vorbekannten Vorgehensweise, dass die Handhabung des angehobenen Rings mittels eines Krans relativ aufwändig ist und entsprechende Erfahrung erfordert, um ein präzises Absenken des angehobenen Lagerrings relativ zum anderen Lagerring zu bewerkstelligen.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art sowie ein zugehöriges Verfahren zum Zusammenbau vorzuschlagen, mit der bzw. mit dem es möglich wird, die Handhabung der Lagerringe sowie der benötigten Peripherieteile beim Zusammenbau des Lagers zu vereinfachen.
Die Lösung dieser Aufgabe durch die Erfindung ist vorrichtungsgemäß dadurch gekennzeichnet, dass Hubmittel vorhanden sind, mit denen das erste Aufnahmeelement relativ zum zweiten Aufnahmeelement in Richtung der Zentralachse angehoben und/oder abgesenkt werden kann.
Die Hubmittel können als elektromotorische Hubvorrichtung ausgebildet sein, wobei die Hubmittel in diesem Falle vorzugsweise mindestens ein Spindel-Mutter-Element zur Ausführung der Hubbewegung aufweisen.
Alternativ kann auch vorgesehen werden, dass die Hubmittel als hydraulische oder pneumatische Hubvorrichtung ausgebildet sind, wobei die Hubmittel in diesem Falle vorzugsweise mindestens ein Kolben-Zylinder-Element zur Ausführung der Hubbewegung aufweisen.
Die ersten und/oder die zweiten Zentriermittel können mindestens drei in lateraler und/oder radialer Richtung und/oder synchron zusammen- und auseinander fahrbare Zentrierelementhalter aufweisen, die je ein Zentrierelement aufweisen, wobei das Zentrierelement zum formschlüssigen Eingriff in oder an einen Referenzabschnitt des Innenrings bzw. des Außenrings ausgebildet ist. Das Zentrierelement kann dabei als Zapfen oder Stift ausgebildet sein, der in eine Referenzbohrung im Innenring bzw. Außenring eingreift. Bevorzug sind drei Zentrierelementhalter vorhanden, die äquidistant um den Umfang der Montagevorrichtung herum angeordnet sind.
Die Montagevorrichtung kann weiterhin ein Drehantriebselement aufweisen, mit dem der Innenring und/oder der Außenring um die Zentralachse drehangetrieben werden kann. Das Drehantriebselement ist dabei bevorzugt eine Adapterplatte auf welcher der Innenring oder der Außenring aufgelegt ist. So ist es möglich den betreffenden Ring zu bewegen, ohne das Risiko einer Schädigung empfindlicher Komponenten des Rings, wie zum Beispiel einer Außenverzahnung, einzugehen.
An der Montagevorrichtung kann außerdem ein Messaufbau vorgesehen sein, mittels dessen das zwischen Innenring und Außenring auftretende Drehmoment gemessen wird. Auf diese Weise sind wichtige Parameter der Drehverbindung direkt im Anschluss an die Montage bekannt, so dass eventuell nötige Korrekturschritte durchgeführt werden können, während das Lager noch auf der Montagevorrichtung festgelegt ist.
Das erfindungsgemäße Verfahren zum Zusammenbau eines aus Innenring und Außenring bestehenden Lagers auf einer Montagevorrichtung, wie sie oben beschrieben ist, zeichnet sich durch die Schritte aus:

a) Positionierendes Innenrings und des Außenrings konzentrisch zur Zentralachse, wobei Innenring und Außenring einen axialen Versatz aufweisen;
b) Positionieren von Wälzkörpern zwischen dem Innenring und dem Außenring; und
c) vor, gleichzeitig oder nach Durchführung des Schritts b): Betätigen eines in die Montagevorrichtung eingebauten Hubmittels, um den axialen Versatz zwischen Innenring und Außenring zu eliminieren und das Zusammenfügen von Innenring, Wälzkörpern und Außenring abzuschließen.

Bevorzugt ist dabei vorgesehen, dass während des genannten Schritts b) und/oder während des Schritts c) mittels eines Drehantriebselements einer der Ringe, vorzugsweise der Außenring, gedreht wird.
Durch die kombinierte Zentrierung der beiden Lagerringe und die Einstellung und anschließende Eliminierung eines axialen Versatzes zwischen den Ringen wird der Montagevorgang des Lagers wesentlich vereinfacht. Insbesondere ist kein Kran mehr nötig, der zumeist ein nur ungenaues Arbeiten erlaubt.
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Es zeigen:
1 in perspektivischer Ansicht eine Montagevorrichtung für den Zusammenbau eines Lagers bei der Hubmittel für das Anheben oder Absenken des Innenrings vorgesehen sind
2 in perspektivischer Ansicht eine Montagevorrichtung für den Zusammenbau eines Lagers bei der Hubmittel für das Anheben oder Absenken des Außenrings vorgesehen sind
3 schematisch dargestellt die geschnittene Vorderansicht der Vorrichtung.
In 1 ist eine Montagevorrichtung 1 dargestellt, auf der ein Lager 2 zusammengebaut werden kann, das aus Innenring 3 und Außenring 4 besteht. Zwischen Innenring 3 und Außenring 4 sind – hier nicht zu erkennende – Wälzkörper angeordnet.
Wie es anhand der schematischen Darstellung gemäß 3 gesehen werden kann, weist die Montagevorrichtung 1 ein erstes Aufnahmeelement 5 für den Innenring 3 und ein zweites Aufnahmeelement 8 für den Außenring 4 auf. Beide Aufnahmeelemente 5, 8 haben Zentriermittel 6 und 9, die dafür vorgesehen sind, um die beiden Lageringe 3, 4 zu einer Zentralachse 7 konzentrisch auszurichten.
Vorliegend sind die Zentriermittel 6, 9 als fingerartige Elemente ausgebildet, die an einer brauchbaren Referenzfläche der Lagerringe 3, 4 angreifen und so für die Zentrierung sorgen. Über den Umfang der Montagevorrichtung 1 sind drei fingerartige Elemente vorgesehen, die jeweils in lateraler Richtung und in radialer Richtung verstellbar sind. Möglich ist es auch, dass der Außenring 4 über Zapfen, beispielsweise über drei Zapfen, die jeweils um 120° Umfangswinkel zueinander versetzt sind, fixiert wird, wobei die Zapfen in Bohrungen eingreifen, die in den Außenring 4 eingearbeitet sind. Derartige Bohrungen sind häufig als Lochkreise ausgebildet. Der Innenring 3 kann ebenfalls entsprechend über drei Zapfen, die in Bohrungen im Innenring eingreifen und ebenfalls um 120° in Umfangsrichtung versetzt sind, zentriert werden.
Generell sind die drei fingerartigen Elemente oder Zapfen lateral und/oder radial verstellbar angeordnet. So kann die Position der fingerartigen Elemente darauf abgestimmt werden, an welchen Positionen des Innenrings 3 Bohrungen vorgesehen sind. So kann die Montagevorrichtung auf verschiedene Ringgrößen und Bohrungspositionen oder Lochkreisdurchmesser und Lochkreisteilungen angepasst werden.
Während des Zusammenbaus kann vorgesehen werden, dass der Innenring 3 relativ zum Außenring 4 gedreht wird. Hierfür weist das erste Aufnahmeelement 5 ein Drehantriebselement 11, vorzugsweise eine Adapterplatte, auf, welches motorisch angetrieben wird und so den Innenring 3 in eine rotierende Bewegung versetzt. Alternativ kann das Drehantriebselement 11 auch ein Ritzel umfassen, das in eine Außenverzahnung am Außenring 4 eingreifen kann; wird das Ritzel angetrieben, wird der Außenring 4 entsprechend gedreht.
Wesentlich ist, dass die Montagevorrichtung 1 Hubmittel 10 aufweist, mit denen das erste Aufnahmeelement 5 relativ zum zweiten Aufnahmeelement 8 In Richtung der Zentralachse 7, d. h. in axiale Richtung, angehoben bzw. abgesenkt werden kann. Wie es am besten aus 3 ersichtlich ist, kann durch die Hubmittel 10 ein axialer Versatz a zwischen den beiden Lageringen 3, 4 eingestellt und dann gesteuert eliminiert werden.
In einer ersten Phase des Zusammenbaus wird die in 3 skizzierte Stellung zwischen Außenring 4 und Innenring 3 eingenommen, d. h. es liegt ein axialer Versatz a ungleich Null vor. In dieser Stellung können die Wälzkörper 14 – hier In Form von Kugeln – zwischen den Innen- und Außenring 3, 4 eingebracht werden, was durch den Pfeil in 3 angedeutet ist. Anschließend wird in einer zweiten Phase des Zusammenbaus das angehobene erste Aufnahmeelement 5 durch die Hubmittel 10 abgesenkt, bis der axiale Versatz Null ist.
D. h. nach der ersten Phase wird unter gleichzeitiger Montage der Wälzkörper und ggf. zuvor des Käfigs und/oder von Distanzstücken der Innenring 3 langsam mittels des Hubmittels 10 axial abgesenkt, bis der Eingriff zwischen Innenring 3 und Außenring 4 erreicht ist.
Alternativ kann auch vorgesehen sein, dass der Innenring 3 mittels des Hubmittels 10 axial abgesenkt wird, bis der Eingriff zwischen Innenring 3 und Außenring 4 erreicht ist und erst dann die Wälzkörper 14 über am Innenring 3 oder am Außenring 4 angeordnete, nicht gezeigte Befüllöffnungen eingebracht werden.
Bei einer Montagevorrichtung wie in 1 gezeigt ist das Lager 2 von innen her zugänglich, so dass die Befüllung des Lagers 2 mit Wälzkörpern von innen her erfolgen kann.
Gegensätzlich dazu ist in 2 eine alternative Ausführungsform dargestellt, bei der das Lager 2 von außen her zugänglich ist. In diesem Fall erfolgt die Befüllung über Befüllöffnungen im Außenring 4 oder während die Ringe 3, 4 mit einem Versatz a fixiert sind.
Die Auswahl der verwendeten Montagevorrichtung ist belspielsweise abhängig von den verwendeten Käfigen oder dem speziellen Verwendungszweck des zu montierenden Lagers und seiner damit zusammenhängenden Gestaltung.
Weiterhin kann ein Messaufbau 16 vorzugsweise an einer Grundplatte der Montagevorrichtung angeordnet sein, der eine Zug- und/oder Druckmessdose 17 umfasst. Mittels dieses Messaufbaus 16 wird die Messung eines Drehmoments ermöglicht, welches auftritt, wenn Innen- und Außenring 3, 4 relativ zueinander rotieren. Der Messaufbau 16 kann beispielsweise realisiert werden, indem die Zug-/Druckmessdose 17 an einem Messarm 18 fixiert wird, der in einem 90°-Winkel radial zur Drehverbindung zwischen Innen- und Außenring 3, 4 ausgerichtet wird. Ein vertikal bewegbarer Messbolzen 19, der kraftübertragend mit der Zug-/Druckmessdose in Wirkverbindung steht, wird in eine Bohrung 20 des Außenrings versenkt. Nachfolgend wird die Drehverbindung zwischen Innenring 3 und Außenring 4 mit Kugeln und, bei Drehverbindungen ohne Käfig, mit Distanzstücken befüllt, wobei der Innenring 3 relativ zum Außenring 4 bewegt wird und der Außenring 4 durch den Messbolzen 19 in seiner Position fixiert ist. Selbstverständlich kann alternativ auch der Messbolzen 19 in eine Bohrung des Innenrings 3 versenkt und der Außenring 4 angetrieben werden. Die notwendige Kraft um den Außenring 4 in seiner Position zu halten wird von der Zug-/Druckmessdose 17 detektiert und so das Drehmoment ermittelt. Die Drehmomentmessung kann während des Befüllvorgangs erfolgen aber auch nach Beendigung des Befüllvorgangs. Eine optimale Messung wird erreicht, wenn der Innenring eine gleichförmige Bewegung mit konstanter Drehzahl ausführt. Vollständig ist die Drehmomentmessung, sobald ein Messergebnis vorliegt, welches das Drehmoment in einem Winkelbereich von 0° bis 360°, bezogen auf die Relativbewegung zwischen Innenring und Außenring, abbildet.
Bezugszeichenliste

1: Montagevorrichtung
2: Lager
2: Lager
3: Innenring
4: Außenring
5: erstes Aufnahmeelement
6: erstes Zentriermittel
7: Zentralachse
8: zweites Aufnahmeelement
9: zweites Zentriermittel
10: Hubmittel
11: Drehantriebselement
12: Ritzel
13: Verzahnung
14: Wälzkörper (Kugel)
15: Schlitten
16: Messaufbau
17: Zug- und/oder Druckmessdose
18: Messarm
19: Messbolzen
20: Bohrung
a: axialer Versatz

Claims

Montagevorrichtung (1) für den Zusammenbau eines Lagers (2) mit einem Innenring (3) und einem konzentrisch zu diesem angeordneten Außenring (4), wobei die Montagevorrichtung umfasst: – ein erstes Aufnahmeelement (5) zur Aufnahme des Innenrings (3), wobei das erste Aufnahmeelement (5) mit ersten Zentriermitteln (6) versehen ist, um den Innenring (3) zu einer Zentralachse (7) zu zentrieren, – ein zweites Aufnahmeelement (8) zur Aufnahme des Außenrings (4), wobei das zweite Aufnahmeelement (8) mit zweiten Zentriermitteln (9) versehen ist, um den Außenring (4) zur Zentralachse (7) zu zentrieren, dadurch gekennzeichnet, dass Hubmittel (10) vorhanden sind, mit denen das erste Aufnahmeelement (5) relativ zum zweiten Aufnahmeelement (8) in Richtung der Zentralachse (7) angehoben und/oder abgesenkt werden kann.
Montagevorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Hubmittel (10) als elektromotorische Hubvorrichtung ausgebildet sind, wobei die Hubmittel (10) vorzugsweise mindestens ein Spindel-Mutter-Element zur Ausführung der Hubbewegung aufweisen.
Montagevorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Hubmittel (10) als hydraulische oder pneumatische Hubvorrichtung ausgebildet sind, wobei die Hubmittel (10) vorzugsweise mindestens ein Kolben-Zylinder-Element zur Ausführung der Hubbewegung aufweisen.
Montagevorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die ersten und/oder die zweiten Zentriermittel (6, 9) mindestens drei in lateraler und/oder radialer Richtung und/oder synchron zusammen- und auseinander fahrbare Zentrierelementhalter aufweisen, die je ein Zentrierelement aufweisen, Wobei das Zentrierelement zum formschlüssigen Eingriff in oder an einen Referenzabschnitt des Innenrings (3) bzw. des Außenrings (4) ausgebildet ist.
Montagevorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Zentrierelement einen Zapfen oder Stift umfasst, der in eine Referenzbohrung im Innenring (3) bzw. Außenring (4) eingreift.
Montagevorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass drei Zentrierelementhalter vorhanden sind, die äquidistant um den Umfang der Montagevorrichtung (1) herum angeordnet sind.
Montagevorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass sie ein Drehantriebselement (11) aufweist, mit dem der Innenring (3) und/oder der Außenring (4) um die Zentralachse (7) drehangetrieben werden kann.
Montagevorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Drehantriebselement (11) eine Adapterplatte umfasst, an weicher der Innenring (3) oder der Außenring (4), vorzugsweise mittels einer Bohrung, fixiert wird oder dass das Drehantriebselement (11) ein Ritzel (12) umfasst, das in eine Verzahnung (13) am Außenring (4) eingreifen kann.
Montagevorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass ein Messaufbau (16) vorgesehen ist zur Messung des zwischen Innenring (3) und Außenring (4) auftretenden Drehmoments.
Verfahren zum Zusammenbau eines aus Innenring (3) und Außenring (4) bestehenden Lagers (2) auf einer Montagevorrichtung (1), – die ein erstes Aufnahmeelement (5) zur Aufnahme des Innenrings (3) umfasst, wobei das erste Aufnahmeelement (5) mit ersten Zentriermitteln (6) versehen ist, um den Innenring (3) zu einer Zentralachse (7) zu zentrieren, und – die ein zweites Aufnahmeelement (8) zur Aufnahme des Außenrings (4) umfasst, wobei das zweite Aufnahmeelement (8) mit zweiten Zentriermitteln (9) versehen ist, um den Außenring (4) zur Zentralachse (7) zu zentrieren, dadurch gekennzeichnet, dass dass das Verfahren die Schritte aufweist: a) Positionieren des Innenrings (3) und des Außenrings (4) konzentrisch zur Zentralachse (7), wobei Innenring (3) und Außenring (4) einen axialen Versatz (a) aufweisen; b) Positionieren von Wälzkörpern (14) zwischen dem Innenring (3) und dem Außenring (4); und c) vor, gleichzeitig oder nach Durchführung des Schritts b): Betätigen eines in die Montagevorrichtung eingebauten Hubmittels (10), um den axialen Versatz (a) zwischen Innenring (3) und Außenring (4) zu eliminieren und das Zusammenfügen von Innenring (3) und Außenring (4) abzuschließen.
Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass während Schritt b) und/oder während Schritt c) gemäß Anspruch 9 mittels eines Drehantriebselements (11) einer der Ringe (3, 4), vorzugsweise der Außenring (4), gedreht wird.
Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass während der Drehung eines der Ringe (3, 4) eine Drehmomentmessung durchgeführt wird zur Ermittlung des zwischen den Ringen (3, 4) auftretenden Drehmoments.