DE102013006121A1 - Method and device for press-fitting assembly of an annular component - Google Patents
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Abstract
Ein Verfahren zur Presssitz-Montage eines ringförmigen Bauteils (300) auf einem zylindrisches Bauteil (400) ist gekennzeichnet durch folgende Schritte: – das ringförmige Bauteil (300) wird unter Ausübung eines im Wesentlichen achsparallel zum zylindrischen Bauteil (400) wirkenden vorgebbaren Drucks auf das zylindrische Bauteil (400) geschoben; – das ringförmige Bauteil (300) wird während des Aufschiebens auf das zylindrische Bauteil (400) mit Ultraschall vorgebbarer Frequenz beaufschlagt.A method for press-fitting a ring-shaped component (300) onto a cylindrical component (400) is characterized by the following steps: cylindrical component (400) pushed; - The ring-shaped component (300) is subjected to ultrasound of a predeterminable frequency while being pushed onto the cylindrical component (400).
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Presssitz-Montage eines ringförmigen Bauteils auf einem zylindrischem Bauteil nach der Gattung der unabhängigen Ansprüche 1 und 10.The invention relates to a method and a device for press-fitting assembly of an annular component on a cylindrical component according to the preamble of the
Stand der TechnikState of the art
In den unterschiedlichsten Gebieten der Technik ist es erforderlich, ringförmige Bauteile, beispielsweise Zahnräder oder dergleichen, auf zylindrischen Bauteilen oder Wellen oder dergleichen zu befestigen. Dies geschieht sehr häufig durch eine Presssitz-Montage. Bei einer derartigen Presssitz-Montage ist der Innendurchmesser des aufzubringenden ringförmigen Bauteils etwas kleiner als der Außendurchmesser des zylindrischen Bauteils. Um das ringförmige Bauteil auf das zylindrische Bauteil aufpressen zu können, wird das Bauteil erwärmt, sodass es sich aufgrund der Längenausdehnung ausdehnt. Auf diese Weise vergrößert sich der Innendurchmesser und es ist nun möglich, das Bauteil unter Ausübung eines im Wesentlichen in Axialrichtung des zylindrischen Bauteils wirkenden Drucks auf das zylindrische Bauteil aufzuschieben. Nachdem das Bauteil abgekühlt ist und sich der Innendurchmesser insoweit wieder verkleinert hat, sitzt es unter Ausübung von Presskräften fest, insbesondere drehfest auf dem zylindrischen Bauteil. Eine solche Befestigungsart wird üblicherweise als Presssitz-Befestigung oder auch nur kurz „Presssitz” bezeichnet.In various fields of technology, it is necessary to fasten annular components, such as gears or the like, on cylindrical components or shafts or the like. This happens very often by a press fit assembly. In such a press-fit mounting, the inner diameter of the annular component to be applied is slightly smaller than the outer diameter of the cylindrical component. In order to be able to press the annular component onto the cylindrical component, the component is heated so that it expands due to the longitudinal expansion. In this way, the inner diameter increases and it is now possible to push the component onto the cylindrical component while exerting a pressure acting essentially in the axial direction of the cylindrical component. After the component has cooled and the inner diameter has shrunk so far, it sits firmly under the exertion of pressing forces, in particular rotationally fixed on the cylindrical component. Such a type of fastening is usually referred to as a press-fit attachment or just a short "press fit".
Die Erwärmung des ringförmigen Bauteils kann dabei berührend oder induktiv erfolgen. Eine solche Montage ist aufwendig und insbesondere zeitaufwendig. Sie kann beispielsweise in Handhabungsautomaten nicht ohne Weiteres eingesetzt werden, in denen das ringförmige Bauteil von einem Roboterarm ergriffen wird und auf dem zylindrischen Bauteil positioniert wird.The heating of the annular component can be effected touching or inductive. Such an assembly is complicated and especially time consuming. It can not be readily used in handling machines, for example, in which the annular component is gripped by a robot arm and positioned on the cylindrical component.
Aus der
Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention
Das erfindungsgemäße Verfahren und die Vorrichtung zur Presssitz-Montage eines ringförmigen Bauteils auf einem zylindrischen Bauteil, beispielsweise einem Ausgleichsgehäuse eines automatischen Getriebes, einer Welle oder dergleichen mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche 1 und 10 hat demgegenüber den Vorteil, dass auch eine Montage von zwei metallischen Bauteilen möglich ist, ohne dass eines dieser Bauteile einer Erwärmung unterzogen werden muss.The inventive method and the apparatus for press-fitting assembly of an annular member on a cylindrical component, such as a differential housing of an automatic transmission, a shaft or the like having the features of
Grundidee der Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Vorrichtung anzugeben, welche eine Presssitz-Montage eines ringförmigen Bauteils auf einem zylindrischem Bauteil oder einer Welle durch eine Kombination des Aufpressens des ringförmigen Bauteils auf das zylindrische Bauteil und die gleichzeitige Beaufschlagung des ringförmigen Bauteils mit Ultraschall ermöglicht. Umfängliche Untersuchungen der Anmelderin haben gezeigt, dass durch eine solche Kombination eine prozesssichere und schnelle Presssitz-Montage eines ringförmigen Bauteils, beispielsweise eines Zahnrads, auf einem zylindrischen Bauteil möglich ist, die auch dem Einsatz in Handhabungsautomaten zugänglich ist.The basic idea of the invention is to provide a method and a device which enables an interference fit mounting of an annular component on a cylindrical component or a shaft by a combination of the pressing of the annular component on the cylindrical component and the simultaneous application of ultrasound to the annular component , Extensive investigations by the applicant have shown that a reliable and rapid press-fit assembly of an annular component, for example a gear, on a cylindrical component is possible by such a combination, which is also accessible for use in handling machines.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Presssitz-Montage eines ringförmigen Bauteils auf einem zylindrischen Bauteil ist durch wenigstens einen Zylinder gekennzeichnet, durch den über wenigstens eine Sonotrode das ringförmige Bauteil auf das zylindrische Bauteil schiebbar ist. „Über wenigstens eine Sonotrode” bedeutet dabei erfindungsgemäß unter Zwischenschaltung wenigstens einer Sonotrode. Das bedeutet, dass der druckausübende Zylinder zunächst den Druck auf die wenigstens eine Sonotrode ausübt und diese wiederum auf das ringförmige Bauteil, welches in dieser Anordnung auf das zylindrische Bauteil geschoben wird. Das ringförmige Bauteil wird – anders ausgedrückt – mit Ultraschall durch die wenigstens eine Sonotrode beaufschlagt, während es mittels des wenigstens einen Zylinders auf das zylindrische Bauteil aufgeschoben wird.The device according to the invention for press-fitting an annular component on a cylindrical component is characterized by at least one cylinder through which the annular component can be pushed onto the cylindrical component via at least one sonotrode. "About at least one sonotrode" means according to the invention with the interposition of at least one sonotrode. This means that the pressure-exerting cylinder first exerts the pressure on the at least one sonotrode and this in turn on the annular member, which is pushed in this arrangement on the cylindrical member. In other words, the annular component is subjected to ultrasound by the at least one sonotrode, while it is pushed onto the cylindrical component by means of the at least one cylinder.
Vorteilhafte Maßnahmen und Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verfahrens und der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind Gegenstand der auf die unabhängigen Ansprüche jeweils rückbezogenen abhängigen Ansprüche.Advantageous measures and further developments of the method according to the invention and of the device according to the invention are the subject matter of the dependent claims, which are each referred to the independent claims.
So ist beispielsweise vorgesehen, dass der Druck durch wenigstens einen hydraulischen Zylinder aufgebracht wird. Es können aber auch mehrere hydraulische Zylinder vorgesehen sein. Selbstverständlich ist die Erfindung nicht auf hydraulische Zylinder beschränkt. Rein prinzipiell ist es auch möglich, pneumatische Zylinder einzusetzen oder den Druck auf andere Weise aufzubringen.For example, it is provided that the pressure is applied by at least one hydraulic cylinder. But it can also be provided a plurality of hydraulic cylinders. Of course, the invention is not limited to hydraulic cylinders. In principle, it is also possible to use pneumatic cylinders or to apply the pressure in other ways.
Der Ultraschall wird bevorzugt durch wenigstens eine Sonotrode erzeugt. Die Sonotrode ist – wie bereits vorstehend erwähnt – bevorzugt zwischen dem wenigstens einen Zylinder und dem ringförmigen Bauteil angeordnet.The ultrasound is preferably generated by at least one sonotrode. The sonotrode is - as already mentioned above - preferably arranged between the at least one cylinder and the annular member.
Untersuchungen der Anmelderin haben gezeigt, dass der Druck bevorzugt zwischen 4 und 7 bar, insbesondere 5 bar beträgt.Investigations by the applicant have shown that the pressure is preferably between 4 and 7 bar, in particular 5 bar.
Die Ultraschallfrequenz beträgt bevorzugt zwischen 17 KHz und 40 KHz, insbesondere zwischen 19 KHz und 35 KHz, insbesondere beträgt sie 20 KHz.The ultrasonic frequency is preferably between 17 KHz and 40 KHz, in particular between 19 KHz and 35 KHz, in particular it is 20 KHz.
Ein sehr großer Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens und der Vorrichtung ist es, dass sowohl das zylindrische Bauteil als auch das ringförmige Bauteil aus Metall bestehen können. Es ist also eine Presssitz-Montage zweier Metallteile durch das erfindungsgemäße Verfahren und die erfindungsgemäße Vorrichtung möglich.A very great advantage of the method and the device according to the invention is that both the cylindrical component and the annular component can be made of metal. It is therefore possible to press-fit two metal parts by the method according to the invention and the device according to the invention.
Gemäß einer sehr vorteilhaften Ausführungsform ist vorgesehen, dass der wenigstens eine Zylinder und die wenigstens eine Sonotrode Teil eines Greifarms eines Roboters sind, der eingerichtet ist, das ringförmige Bauteil zu ergreifen und auf dem zylindrischen Bauteil zu positionieren. Auf diese Weise kann die Vorrichtung in einem Handhabungsautomaten eingesetzt werden und damit ist letzten Endes auch eine Fließband-Montage möglich.According to a very advantageous embodiment it is provided that the at least one cylinder and the at least one sonotrode are part of a gripping arm of a robot which is adapted to grasp the annular component and to position it on the cylindrical component. In this way, the device can be used in a handling machine and thus ultimately a production line assembly is possible.
Das ringförmige Bauteil ist beispielsweise ein Zahnrad, welches auf einem zylindrischen Bauteil montiert wird, oder beispielsweise ein sogenanntes Parksperrenrad eines Getriebes, das auf einer Getriebewelle montiert wird.The annular member is for example a gear which is mounted on a cylindrical member, or for example a so-called gear lock gear of a transmission, which is mounted on a gear shaft.
Kurze Beschreibung der ZeichnungenBrief description of the drawings
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.Embodiments of the invention are illustrated in the drawings and explained in more detail in the following description.
Es zeigen:Show it:
Ausführungsformen der ErfindungEmbodiments of the invention
Eine Vorrichtung zur Presssitz-Montage eines ringförmigen Bauteils auf einem zylindrischen Bauteil, beispielsweise eines Parksperrenrads auf einer Getriebewelle, umfasst einen Zylinder
Die Sonotroden
Die Steuereinrichtung
Zum Aufpressen des ringförmigen Bauteils
Die beschriebene Vorrichtung kann sehr vorteilhaft auch in Handhabungsautomaten eingesetzt werden. In
Durch das erfindungsgemäße Verfahren wird eine Erwärmung des Bauteils
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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