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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Laserstrukturieren von Naben von Motorkomponenten gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Die Erfindung betrifft außerdem ein Laserstrukturierungsverfahren unter Verwendung einer derartigen Vorrichtung.
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Aus der
DE 10 2004 041 847 A1 ist eine gattungsgemäße Vorrichtung zur Laserbearbeitung bzw. Laserstrukturierung zylindrischer Innenflächen von Motorkomponenten bekannt. Die Vorrichtung umfasst einen Laser, ein im Strahlengang des Lasers angeordnetes Optiksystems mit einem Strahlenumlenkungselement und/oder einem Fokussierelement sowie eine steuerbare Strahlablenkungseinrichtung, mit welcher der Laserstrahl sehr schnell in verschiedene Bearbeitungsbereiche auf der zu bearbeitenden Innenfläche bewegt werden kann. Hierdurch sollen insbesondere Bearbeitungspausen zwischen dem Einbringen von zwei aufeinander folgenden Strukturelementen verkürzt werden können.
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Aus der
DE 10 2009 060 352 A1 ist ein Verfahren zum Herstellen einer Nockenwelle bekannt, welches die folgenden Schritte umfasst: Ausrichten einer Mehrzahl scheibenartiger Nocken mit je einem zentralen, runden, senkrecht zur einer Nockenhauptebene erstreckten Durchbruch derart, dass die Durchbrüche der axial beabstandet angeordneten Nocken miteinander fluchten, Unterkühlen einer Leerwelle und Einschieben derselben in die fluchtenden Nockendurchbrüche, Herbeiführen eines Temperaturausgleichs zwischen der Leerwelle und dem Nocken, wobei die Leerwelle und die Nocken fest zu einer Nockenwelle verbunden werden. Die Innenflächen der Nockendurchbrüche und/oder die Außenfläche der Leerwelle weisen dabei zumindest in ihren Kontaktflächen ein mittels Laserablation erzeugtes Raumuster auf.
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Aus der
WO 2010/127862 A1 ist eine Laserstation zur Strukturierung von Innenumfangsflächen eines Werkstücks, beispielsweise einer Nocke einer Nockenwelle, bekannt, mit zumindest zwei, vorzugsweise um 180° zueinander versetzten 3D-Lasern, deren Laserstrahl in X-, Y- und Z-Richtung steuerbar bzw. fokussierbar ist und wobei die Laser oberhalb, seitlich versetzt und hin zur Innenumfangsfläche geneigt angeordnet sind. Hierdurch soll eine effektive Strukturierung der Werkstücke ermöglicht werden.
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Nachteilig bei den aus dem Stand der Technik bekannten Vorrichtungen zum Laserstrukturieren ist die jeweilige Taktzeit zur Bearbeitung eines Werkstücks, die insbesondere in geradezu ungünstiger Weise dadurch verlängert wird, dass das Wechseln der zu bearbeitenden Werkstücke vergleichsweise viel Zeit erfordert.
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Die vorliegende Erfindung beschäftigt sich daher mit dem Problem, für eine Vorrichtung der gattungsgemäßen Art eine verbesserte oder zumindest eine alternative Ausführungsform anzugeben, mit welcher insbesondere ein Laserstrukturierungsverfahren deutlich effizienter gestaltet werden kann.
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Dieses Problem wird erfindungsgemäß durch die Gegenstände der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
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Die vorliegende Erfindung beruht auf dem allgemeinen Gedanken, eine Vorrichtung zum Laserstrukturieren von Naben von Motorkomponenten, beispielsweise von Nocken, Zahnrädern oder Geberrädern, erstmals mit einem mehrere Motorkomponenten aufnehmenden Magazin auszustatten, wobei die im Magazin angeordneten Motorkomponenten mittels eines Schiebers automatisch, das heißt bedarfsgerecht, nachgeführt werden können und dadurch an eine zur Bearbeitung vorgesehene Endposition geschoben werden können, so dass zwischen dem Bearbeiten zweier aufeinander folgender Motorkomponenten nahezu keine Zeit vergeht. Die erfindungsgemäße Vorrichtung zum Laserstrukturieren von Naben von Motorkomponenten weist hierzu zumindest ein um seine Achse drehbares Magazin auf, in welchem zumindest zwei Motorkomponenten, vorzugsweise sogar eine Vielzahl derartiger Motorkomponenten, mittels eines Schieber nachführbar gelagert sind. Ebenfalls besitzt die erfindungsgemäße Vorrichtung zumindest einen Laser zum Laserstrukturieren einer Nabe der zuvorderst/zuoberst im Magazin angeordneten Motorkomponente. Dabei kann durch die drehbare Lagerung des Magazins der Laser an sich fest installiert sein oder aber selbstverständlich auch selbst beweglich bzw. hinsichtlich seines Laserstrahls steuerbar sein, wobei sich das Magazin während der Laserstrukturierung um seine Achse dreht und somit die gesamte zu bearbeitende Innenumfangsfläche der Motorkomponente, beispielsweise des Nockens, leicht für den Laser zugänglich macht. Ist die Motorkomponente fertig bearbeitet, so wird diese aus dem Magazin ausgeworfen bzw. abgeschoben und durch den Schieber sofort die nächste für die Bearbeitung vorgesehene Motorkomponente nachgeführt. Der Wechsel zwischen zwei Motorkomponenten kann dadurch äußerst kurz gehalten werden, wodurch es insbesondere möglich ist, die Taktzeit und damit auch die Herstellungskosten deutlich zu reduzieren.
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Bei einer vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Lösung ist das Magazin im Wesentlichen horizontal angeordnet und weist längsendseitig einen verstellbaren Anschlag auf, gegen welchen der Schieber die Motorkomponente vorspannt und welcher zum Auslassen einer fertig bearbeiteten Motorkomponente geöffnet werden kann. Der Schieber drückt somit die einzelnen Motorkomponenten gegen den Anschlag und fixiert dabei sämtliche Motorkomponenten und damit auch die zuvorderst angeordnete während der Laserstrukturierung. Ist die Laserstrukturierung abgeschlossen, kann der verstellbare Anschlag geöffnet und der Schieber um eine Motorkomponentendicke weiter verschoben werden. Dadurch fällt die zuvorderst angeordnete und bereits laserstrukturierte Motorkomponente aus dem Magazin heraus und kann gegebenenfalls einem weiteren Bearbeitungsschritt zugeführt werden. Nach dem Herausfallen der fertig bearbeiteten Motorkomponente schließt der Anschlag unmittelbar und bildet dadurch wiederum einen Anschlag, gegen welchen die nachfolgenden Motorkomponenten des Schiebers gedrückt und dadurch fixiert werden. In diesem Zustand kann nun die jetzt zuvorderst angeordnete Motorkomponente laserstrukturiert werden.
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Alternativ dazu ist es auch denkbar, dass das Magazin im Wesentlichen vertikal angeordnet ist, wobei dann ein quer zur Achse des Magazins verstellbarer Schieber vorgesehen ist, der die zuoberst angeordnete und fertig bearbeitete Motorkomponente auf ein Förderband schiebt. In diesem Fall kann somit die Motorkomponente während des Laserstrukturierens durch das Magazin oder einen darin angeordneten Einsatz selbst gehalten und fixiert werden und wird erst nach dem Laserstrukturieren durch den von unten wirkenden Schieber nach oben verstellt. Erreicht dabei die zuoberst angeordnete und fertigbearbeitete Motorkomponente eine vordefinierte Höhe, wird sie von dem quer zur Achse des Magazins verstellbaren Schieber abgeschoben, beispielsweise auf ein Förderband und von diesem einem weiteren Fertigungsschritt oder einem Lager zugeführt. In diesem Fall kann der verstellbare Anschlag entfallen.
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Zweckmäßig weist das zumindest eine Magazin einen wechselbaren Einsatz mit einer Innenkontur auf, die komplementär zur Außenkontur der jeweiligen darin aufgenommenen Motorkomponenten ausgebildet ist. Hierdurch ist es möglich, für sämtliche zu bearbeitenden Motorkomponenten stets gleiche Magazine zu verwenden, die mittels jeweils individuell angepasster Einsätze an die jeweils zu bearbeitenden Motorkomponenten adaptiert werden. Denkbar ist auch, dass zumindest zwei Magazine mit unterschiedlichen Einsätzen vorgesehen sind, wodurch ein besonders schneller Wechsel der zu bearbeitenden Motorkomponenten möglich ist. In diesem Fall muss lediglich das eine durch das andere Magazin ersetzt werden, ohne dass der wechselbare Einsatz bzw. die noch darin angeordneten Motorkomponenten ausgetauscht werden müssten.
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Die vorliegende Erfindung beruht weiter auf dem allgemeinen Gedanken, ein Laserstrukturierungsverfahren unter der Verwendung der zuvor beschriebenen Vorrichtung anzugeben, bei welchem zunächst zumindest zwei Motorkomponenten, beispielsweise Nocken, Zahnräder oder Geberräder, in ein Magazin eingeführt und in diesem mittels eines Schiebers nachgeführt werden. Das Nachführen mittels des Schiebers erfolgt solange, bis die zuvorderst bzw. zuoberst angeordnete Motorkomponente ihre Bearbeitungsposition erreicht hat. Ist die Bearbeitungsposition erreicht, dreht sich das Magazin um seine Achse, üblicherweise um seine Längsachse, während zumindest ein Laser die zuvorderst bzw. zuoberst im Magazin angeordnete Motorkomponente laserstrukturiert. Ist das Laserstrukturieren abgeschlossen, kann die fertigbearbeitete Motorkomponente ausgeworfen bzw. abgeschoben werden und zwar abhängig davon, ob das Magazin im Wesentlichen horizontal oder vertikal angeordnet ist.
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In einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist das Magazin relativ zum Laser schwenkbeweglich gelagert. Hierdurch kann eine verbesserte Zugänglichkeit der zu laserstrukturierenden Naben der Motorkomponenten ermöglicht werden. Im umgekehrten Sinne kann auch der Laser schwenkbeweglich zum Magazin gelagert werden und somit in idealer Weise zur Laserstrukturierung der Naben ausgerichtet werden.
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Durch die Verwendung der Vorrichtung ist somit ein besonders effektives und taktzeitoptimiertes Laserstrukturieren von Motorkomponenten möglich.
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Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, aus den Zeichnungen und aus der zugehörigen Figurenbeschreibung anhand der Zeichnungen.
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Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
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Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert, wobei sich gleiche Bezugszeichen auf gleiche oder ähnliche oder funktional gleiche Komponenten beziehen.
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Es zeigen, jeweils schematisch,
- 1 eine erfindungsgemäße Vorrichtung zum Laserstrukturieren von Naben von Motorkomponenten mit angeordnetem Magazin,
- 2 eine Darstellung wie in 1, jedoch mit stehend angeordnetem Magazin.
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Entsprechend den 1 und 2, weist eine erfindungsgemäße Vorrichtung 1 zum Laserstrukturieren von Naben 2 von Motorkomponenten 3 zumindest ein um seine Achse 4 drehbares Magazin 5 auf, in welchem zumindest zwei Motorkomponenten 3 mittels eines Schiebers 6 nachführbar gelagert sind. Die Drehachse 4 des Magazins 5 kann dabei gleich bzw. identisch zur Drehachse 4 der jeweils zu bearbeitenden Motorkomponente 3, beispielsweise eines Nockens sein. Ebenso umfasst die erfindungsgemäße Vorrichtung 1 zumindest einen Laser 7 zum Laserstrukturieren der Nabe 2, der zuvorderst im Magazin 5 angeordneten Motorkomponente 3.
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Bei der gemäß der 1 dargestellten Vorrichtung 1 ist dabei das Magazin 5 horizontal, das heißt liegend, angeordnet und besitzt längsendseitig einen Anschlag 8, gegen welchen der Schieber 6 die Motorkomponenten 3 vorspannt und welcher zum Auslassen einer mittels des Lasers 7 fertig bearbeiteten Motorkomponente 3 öffenbar ist. Die Fixierung der zu bearbeitenden Motorkomponente 3 kann dabei ausschließlich mittels des Anschlags 8 und des die Motorkomponente 3 dagegen drückenden Schiebers 6 erfolgen oder zusätzlich mittels einer radialen Arretierung 9, die die zuvorderst im Magazin 5 angeordnete Motorkomponente 3 während des Laserstrukturierens einklemmt.
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Betrachtet man die Vorrichtung 1 gemäß der 2, so kann man erkennen, dass bei dieser das Magazin 5 im Wesentlichen vertikal, das heißt stehend, angeordnet ist und dass zusätzlich zum Schieber 6 ein weiterer quer zur Achse 4 des Magazins 5 verstellbarer Schieber 10 vorgesehen ist, welcher die fertigbearbeitete und in diesem Fall zuoberst angeordnete Motorkomponente 3 auf ein Förderband 11 schiebt.
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Das Laserstrukturieren erfolgt dabei wie folgt:
- Zunächst werden zumindest zwei Motorkomponenten 3 in ein Magazin 5 eingeführt und mittels des Schiebers 6 derart nachgeführt, dass die zuvorderst bzw. zuoberst angeordnete Motorkomponente 3 mittels des Lasers 7 bearbeitet, das heißt laserstrukturiert werden kann. Dabei spannt der Schieber 6 die einzelnen Motorkomponenten 3, beispielsweise gegen den Anschlag 8 vor, wobei selbstverständlich zusätzlich oder alternativ auch eine Fixierung zumindest der zuvorderst/zuoberst angeordneten Motorkomponente 3 mittels der in 1 gezeigten radialen Arretierung 9 möglich ist. Bei der gemäß der 2 gezeigten Vorrichtung 1 erfolgt die Arretierung der einzelnen Motorkomponenten 3 ausschließlich mittels des Magazins 5 selbst. Anschließend wird das Magazin 5 um seine Achse 4 gedreht und gleichzeitig bearbeitet der Laser 7 die zuvorderst bzw. zuoberst im Magazin 5 angeordnete Motorkomponente 3. Ist diese fertig bearbeitet, so öffnet bei der Vorrichtung gemäß der 1 der Anschlag 8 bzw. die radiale Arretierung 9, woraufhin der Schieber 6 die Motorkomponenten 3 derart weiter schiebt, dass die zuvorderst angeordnete und nun fertig bearbeitete Motorkomponente 3 aus dem Magazin 5 herausfällt. Anschließend schließt der Anschlag 8 bzw. die radiale Arretierung 9 wieder und fixiert somit die verbleibenden Motorelemente 3 im Magazin 5. Bei der Vorrichtung gemäß der 2 schiebt der Schieber 6 die bearbeitete Motorkomponente 2 nach oben, bis sie vom Schieber 10 auf das Förderband 11 abgeschoben werden kann.
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Bei beiden Vorrichtungen 1 kann dabei in dem jeweiligen Magazin 5 zumindest ein wechselbarer Einsatz 12 angeordnet sein, welche eine Innenkontur aufweist, die komplementär zur Außenkontur der jeweiligen darin aufgenommenen Motorkomponenten 3 ausgebildet ist und diese dadurch umfangsmäßig fixiert. Selbstverständlich können dabei die einzelnen Magazine 5, wovon zumindest zwei vorzugsweise vorzusehen sind, hinsichtlich ihrer äußeren Abmessungen identisch ausgebildet sein und unterschiedliche Einsätze 12 aufnehmen, so dass ein und dasselbe Magazin 5 durch das Auswechseln des Einsatzes 12 unterschiedlichste Motorkomponenten 3 aufnehmen kann. Werden zumindest zwei Magazine 5 vorgesehen, so kann durch einen Austausch des gesamten Magazins 5 ein äußerst schnelles Wechseln der Motorkomponenten 3 erfolgen. Derartige mittels der Vorrichtung 1 zu bearbeitende Motorkomponenten 3 können beispielsweise Nocken, Geberräder oder Zahnräder sein.
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Mittels der erfindungsgemäßen Vorrichtung 1 lässt sich eine hinsichtlich der Taktzeit deutlich optimierte Laserstrukturierung von Motorkomponenten 3, beispielsweise Nocken, Geberräder oder Zahnräder erreichen.
