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Die Erfindung betrifft eine Prüfvorrichtung für ein Bauteil mit einem Grundkörper und mit einem ersten und mit einem zweiten Backen, wobei sich die zwei Backen an dem Grundkörper abstützen, und wobei mindestens einer der Backen bewegbar ausgebildet ist, so dass das Bauteil in einer Aufnahme unter Beaufschlagung einer Spannkraft zwischen den zwei Backen eingespannt werden kann.
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Bei der Fertigung von Komponenten ist es üblich, Qualitätsprüfungen durchzuführen. Hierbei werden oftmals geometrische Kenngrößen, wie zum Beispiel Dicke, Breite, Höhe etc. der Komponente mittels einer Messeinrichtung als Messmittel geprüft. Eine Grundvoraussetzung bei der Prüfung von geometrischen Kenngrößen einer derartigen Komponente ist meist die lagedefinierte Einspannung der Komponente zum Messen.
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Aus einem anderen technischen Bereich ist ein Schraubstock bekannt geworden, welcher kraftbetätigt ist und zum Spannen und Unterstützen langer Werkstücke dient. Dieser Schraubstock ist in der Druckschrift
DE 6600 264 U offenbart.
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Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Prüfvorrichtung für ein Bauteil zur reproduzierbaren Prüfung des Bauteils vorzuschlagen. Diese Aufgabe wird durch eine Prüfvorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 7 gelöst. Bevorzugte oder vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, der nachfolgenden Beschreibung sowie den beigefügten Figuren.
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Im Rahmen der Erfindung wird eine Prüfvorrichtung offenbart, welche zur Prüfung eines Bauteils geeignet und/oder ausgebildet ist. Die Prüfvorrichtung dient insbesondere zur Lagedefinition des Bauteils.
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Die Prüfvorrichtung weist einen ersten und einen zweiten Backen sowie einen Grundkörper auf. Die zwei Backen stützen sich an dem Grundkörper ab. Mindestens einer der Backen ist bewegbar relativ zu dem Grundkörper und/oder zu dem anderen Backen ausgebildet. Das Bauteil kann in einer Aufnahme, welche zwischen den zwei Backen angeordnet ist, durch die Bewegung des mindestens einen bewegbaren Backens eingespannt und mit einer Spannkraft beaufschlagt werden.
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Besonders bevorzugt ist die Prüfvorrichtung als ein Schraubstock ausgebildet, wobei einer der Backen als ein stationärer Backen und der andere Backen als der bewegbare Backen ausgebildet ist, der über eine Linearführung zu dem stationären Backen hin- oder weggefahren werden kann. Die Linearführung kann beispielsweise als eine Schwalbenschwanzführung oder als eine Schienenführung ausgebildet sein.
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Im Rahmen der Erfindung wird vorgeschlagen, dass die Prüfvorrichtung eine Kraftmesseinrichtung zur Messung der Spannkraft zwischen den zwei Backen aufweist. Insbesondere wird durch die Kraftmesseinrichtung die Kraft gemessen, die auf das Bauteil in der Aufnahme beaufschlagt wird. Besonders bevorzugt ist die Kraftmesseinrichtung als eine Kraftmessdose ausgebildet.
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Es ist ein Vorteil der vorliegenden Erfindung, dass das Bauteil in der Aufnahme zwischen den zwei Backen mit einer vorgebbaren, definierten Spannkraft beaufschlagt werden kann, indem die zwei Backen relativ zueinander zugefahren werden, und mittels der Kraftmesseinrichtung die vorgebbare Spannkraft beim Zufahren überwacht wird. Beim Einspannen des Bauteils werden die Backen soweit zueinander zugefahren, bis die vorgegebene Spannkraft erreicht ist. Dadurch kann das Bauteil in einen belasteten Zustand mit einer vorgebbaren und insbesondere aus einem Bereich frei wählbaren Spannkraft überführt werden und damit einen Einbauzustand des Bauteils simulieren. Nachfolgend kann das Bauteil in dem belasteten Zustand reproduzierbar geprüft werden. Beispielsweise kann die Prüfvorrichtung ein Messmittel zum Messen von geometrischen Kenngrößen, wie zum Beispiel Dicke, Breite, Hohe etc., des Bauteils aufweisen, wobei die geometrischen Kenngrößen in dem belasteten Zustand des Bauteils gemessen werden. Im einfachsten Fall ist das Messmittel ein Längenmaß oder ein Lineal. Es kann sich jedoch auch um eine taktile oder um eine berührungslose Messeinrichtung, wie z. B. eine kameragestützte Positionsmesseinrichtung oder Koordinatenmesseinrichtung.
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Bei einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist einer der Backen als ein Messbacken ausgebildet, wobei die Kraftmesseinrichtung in dem Kraftmessbacken integriert ist. Diese Ausbildung unterstützt eine kompakte Ausführung der Prüfvorrichtung.
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Bei einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung umfasst der Messbacken einen Basisabschnitt und einen relativ dazu bewegbaren Anlageabschnitt. Der Anlageabschnitt dient insbesondere zur Anlage an der Aufnahme beziehungsweise an dem Bauteil. Der Basisabschnitt stützt sich an dem Grundkörper ab und ist somit relativ zu dem Grundkörper fixiert. Die Kraftmesseinrichtung ist im Kraftfluss seriell zwischen dem Anlageabschnitt und dem Basisabschnitt angeordnet. Werden somit der Kraftmessbacken und der andere Backen aufeinander zugefahren und eine Spannkraft zwischen dem Kraftmessbacken und dem anderen Backen aufgebaut, so wird der Anlageabschnitt in Richtung des Basisabschnitts gedrückt und die Kraftmesseinrichtung kann die dazu aufgewandte Kraft und damit die Spannkraft messen.
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Bei einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist die Aufnahme zur Aufnahme eines Wälzlagers als das Bauteil ausgebildet. Die Aufnahme ist so ausgeführt, dass das Wälzlager in der Aufnahme derart aufgenommen wird, dass die Spannkraft in eine radiale Richtung des Wälzlagers wirkt. Alternativ oder ergänzend bildet die Aufnahme einen Aufnahmeraum zur Aufnahme eines Teilabschnitts des Wälzlagers aus, welcher als ein Hohlzylinderabschnitt ausgebildet ist, wobei der Hohlzylinderabschnitt koaxial zu einer Mittelachse angeordnet ist, wobei die Mittelachse senkrecht zu der Richtung der relativen Verfahrbewegung der zwei Backen ausgerichtet ist. Der Hohlzylinderabschnitt kann in der Konturierung komplementär zu dem Wälzlager ausgebildet sein. In dieser Ausgestaltung ist es möglich, das Wälzlager in einer radialen Richtung durch die Spannkraft zu belasten. Diese radiale Belastung entspricht gerade bei Radialwälzlagern als das Wälzlager der Belastungsrichtung im Einbauzustand.
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Bei einer bevorzugten Realisierung der Erfindung umfasst die Prüfvorrichtung das Bauteil und insbesondere das Wälzlager. Besonders bevorzugt ist das Wälzlager als ein sogenanntes Segmentlager ausgebildet, wobei sich das Wälzlager nur um ein Kreissegment erstreckt, welches vorzugsweise kleiner als 180 Grad und insbesondere kleiner als 150 Grad ausgebildet ist. Die Prüfung eines derartigen Segmentlagers in der Prüfvorrichtung ist besonders einfach, da das Segmentlager von der radialen Innenseite und von der radialen Außenseite einfach zugänglich ist.
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Bei einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung weist die Aufnahme einen ersten Aufnahmeabschnitt und einen zweiten Aufnahmeabschnitt auf beziehungsweise wird durch diese gebildet. Die Aufnahmeabschnitte weisen jeweils eine Kontaktfläche zur Kontaktierung und/oder zur Anlage an das Wälzlager auf. Die Kontaktflächen sind jeweils zumindest abschnittsweise als eine Zylindermantelfläche ausgebildet, wobei die Zylindermantelflächen der beiden Aufnahmeabschnitte koaxial und/oder konzentrisch zueinander beziehungsweise zu der Mittelachse angeordnet sind. Es kann jedoch auch vorgesehen sein, dass zur Lagedefinition des Wälzlagers in der Aufnahme weitere Bereiche eingeformt oder ausgeformt sind, die als Erhebungen oder Vertiefungen in der der Zyilndermantelfläche ausgebildet sind.
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Bei einer möglichen konstruktiven Ausgestaltung der Erfindung wird einer der Aufnahmeabschnitte durch einen der Backen und/oder einer der Aufnahmeabschnitte durch ein Adapterteil gebildet, wobei das Adapterteil zwischen dem Wälzlager und einem der Backen angeordnet ist. Beispielsweise weist das Adapterteil als Anlagefläche an den Backen eine ebene Fläche und als Kontaktfläche für das Wälzlager eine Zylindermantelfläche auf.
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Ein weiterer Gegenstand der Erfindung betrifft ein Verfahren zum Prüfen eines Bauteils, insbesondere eines Wälzlagers, im Speziellen eines Segmentwälzlagers, mit einer Prüfvorrichtung, wie diese zuvor beschrieben wurde beziehungsweise nach einem der vorhergehenden Ansprüche. Das Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass das Bauteil in der Aufnahme zwischen den Backen eingespannt wird und mit einer vorgebbaren Spannkraft als Prüfkraft, insbesondere in radialer Richtung des Wälzlagers, beaufschlagt wird. Dadurch wird das Bauteil in einen belasteten Zustand versetzt. Die Spannkraft wird durch die Kraftmesseinrichtung überwacht. Nachfolgend wird mindestens eine geometrische Kenngröße des Bauteils vermessen.
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Bei dem Verfahren kann optional vorgesehen sein, dass das Bauteil in mehrere unterschiedliche belastete Zustände versetzt wird, wobei sich die belasteten Zustände durch die Hohe der Spannkraft unterscheiden. Die Spannkraft kann beispielsweise über eine Anzeigeeinrichtung als Teil der Prüfvorrichtung dargestellt und von einem Bediener abgelesen werden. Die Betätigung der Prüfvorrichtung und damit das Aufbringen der Spannkraft kann mittels einer Aktorik oder manuell geschehen.
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Weitere Merkmale, Vorteile und Wirkungen der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung sowie der beigefügten Figuren. Dabei zeigen:
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1a, b eine Prüfvorrichtung in einer schematischen Draufsicht beziehungsweise in einer schematischen Seitenansicht als ein erstes Ausführungsbeispiel der Erfindung;
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2 eine schematische Draufsicht auf eine besondere Anpassung der Prüfvorrichtung der 1a, b zum Prüfen von Segmentwälzlagern.
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Die 1 zeigt in einer schematischen Draufsicht eine Prüfvorrichtung 1 zum Prüfen eines Bauteils 6, welches in den 1a, b nur schematisch dargestellt ist.
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Die Prüfvorrichtung 1 ist als ein Schraubstock ausgebildet und weist einen bewegbaren Backen 2a und einen festen Backen 2b auf. Der bewegliche Backen 2a ist relativ zu dem festen Backen 2b in einer Verschieberichtung V verschiebbar angeordnet. Beispielsweise ist der bewegbare Backen 2a auf einer Linearführung, in diesem Beispiel auf einer Schienenführung 3, bewegbar, insbesondere verschiebbar gelagert. Der Vortrieb des bewegbaren Backens 2a kann beispielsweise über einen Spindeltrieb 4 erfolgen.
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Zwischen dem bewegbaren Backen 2a und dem festen Backen 2b ist eine Aufnahme 5 für das Bauteil vorgesehen. Durch eine Verschiebung des bewegbaren Backens 2a in Verschieberichtung V kann die Aufnahme 5 verkleinert werden. Insbesondere kann das zwischen dem bewegbaren Backen 2a und dem festen Backen 2b angeordnete Bauteil 6 mit einer Spannkraft F beaufschlagt werden.
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Der feste Backen 2b weist einen Basisabschnitt 7 auf, welcher stationär auf einem Grundkörper 8 der Prüfvorrichtung 1 angeordnet ist. Ferner weist der feste Backen 2b einen Anlageabschnitt 9 auf, welcher zum Beispiel über zwei Stifte 10 in Verschieberichtung V bewegbar relativ zu dem Basisabschnitt 7 gelagert ist. Ggf. kann der Anlageabschnitt 9 sogar winkelveränderlich zu dem Basisabschnitt 7 angeordnet sein, um ein Verklemmen zu verhindern. Zwischen dem Anlageabschnitt 9 und dem Basisabschnitt 7 ist eine Kraftmesseinrichtung 11, ausgebildet als eine Kraftmessdose, angeordnet, welche eine in Verschieberichtung V zwischen dem Anlageabschnitt 9 und dem Basisabschnitt 7 wirkende Kraft messen kann, die der Spannkraft F entspricht. in dem festen Backen 2b oder – nicht dargestellt – in einem separaten Abschnitt ist eine digitale Anzeige 12 zur Anzeige der durch die Kraftmesseinrichtung 11 gemessene Kraft vorgesehen.
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Beim Einspannen des Bauteils 6 in der Prüfvorrichtung 1 kann somit die Spannkraft F durch Betätigung des Spindeltriebs 4 zum einen beliebig eingestellt werden und durch Ablesen der Kraft auf der digitalen Anzeige 12 überprüft werden. Durch die Prüfvorrichtung 1 ist es somit einem Bearbeiter möglich, das Bauteil 6 mit einer vorgebbaren Spannkraft F zwischen den Backen 2a, b einzuspannen.
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Die 2 zeigt in einer schematischen Draufsicht von oben eine besondere Ausführungsform der Prüfvorrichtung 1 der vorhergehenden Figuren. Die 2 zeigt im Ausschnitt den bewegbaren Backen 2a sowie den stationären Backen 2b. Die Prüfvorrichtung 1 ist in gleicher Weise wie in der 1 als ein Schraubstock ausgebildet und weist den Grundkörper 8, die digitale Anzeige 12, die Schienenführung 3 etc. auf.
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Die Aufnahme 5 wird durch einen ersten Aufnahmeabschnitt 13a und durch einen zweiten Aufnahmeabschnitt 13b gebildet. Der erste Aufnahmeabschnitt 13a ist ein integraler Bestandteil des bewegbaren Backens 2a und weist eine zylindermantelförmige, konkav geöffnete Kontaktfläche 14a zur Kontaktierung des Bauteils 6 auf.
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Der zweite Aufnahmeabschnitt 13b ist durch ein Adapterteil 15 gebildet und weist eine zweite Kontaktfläche 14b auf, welche ebenfalls als eine zylindermantelförmige Fläche, jedoch konvex auswölbend, ausgebildet ist. Das Adapterteil 15 weist eine Rückseite auf, mit der das Adapterteil 15 an dem stationären Backen 2b anliegt. In der dargestellten Ausführungsform liegt das Adapterteil 15 unmittelbar an der Kraftmesseinrichtung 11 an, welche sich an dem Basisabschnitt 7 des stationären Backens 2b abstützt. Es kann jedoch auch vorgesehen sein, dass sich das Adapterteil 15 an dem Anlageabschnitt 9 abstützt, wie dies in der 1a gezeigt ist. Alternativ hierzu ist es auch möglich, dass das Adapterteil 15 den Anlageabschnitt 9 bildet.
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Die erste und die zweite Kontaktfläche 14a, b sind jeweils als eine Zylindermantelfläche ausgebildet, welche koaxial und konzentrisch zueinander und zu einer Mittelachse M ausgerichtet sind. Dadurch definieren die zwei Kontaktflächen 14a, b zwischen sich einen Abschnitt eines Hohlzylinders als die Aufnahme 5. Die Mittelachse M ist senkrecht zu der Verschieberichtung V ausgerichtet.
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In der Aufnahme 5 ist ein Segmentwälzlager 16 angeordnet, welches sich über einen Winkelbereich von ca. 150 Grad erstreckt. Das Segmentwälzlager 16 ist als ein Radialwälzlager ausgebildet und ist ebenfalls koaxial und/oder konzentrisch zu der Mittelachse M in der Aufnahme 5 aufgenommen. Das Segmentwälzlager 16 weist eine Lagerteilschale 17 auf, mit der das Segmentwälzlager 16 an der ersten Kontaktfläche 14a anliegt. Ferner weist das Segmentwälzlager 16 einen Käfigabschnitt 18 auf, mit dem es an der zweiten Kontaktfläche 14b anliegt.
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Durch Beaufschlagung des Segmentwälzlagers 16 als das Bauteil ist es möglich, dieses in einen belasteten Zustand zu versetzen, welcher dem Zustand im eingebauten Zustand des Segmentwälzlagers 16 entspricht.
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Bei einem Verfahren zum Prüfen des Segmentwälzlagers 16 kann dieses mittels der Prüfvorrichtung 1 in den belasteten Zustand gebracht werden und damit in einen realitätsnahen Belastungszustand überführt werden. Nachfolgend können geometrische Kenngrößen des Segmentwälzlagers 16 zum Beispiel mittels optischer Messtechnik als Messmittel abgenommen werden und hinsichtlich von Qualitätskriterien überprüft werden.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Prüfvorrichtung
- 2a
- bewegbarer Backen
- 2b
- fester Backen
- 3
- Schienenführung
- 4
- Spindeltrieb
- 5
- Aufnahme
- 5
- Bauteil
- 7
- Basisabschnitt
- 8
- Grundkörper
- 9
- Anlageabschnitt
- 10
- Stifte
- 11
- Kraftmesseinrichtung
- 12
- digitale Anzeige
- 13a
- erster Aufnahmeabschnitt
- 13b
- zweiter Aufnahmeabschnitt
- 14a
- erste Kantaktfläche
- 14b
- zweite Kontaktfläche
- 15
- Adapterteil
- 16
- Segmentwälzlager
- 17
- Lagerteilschale
- 18
- Käfigabschnitt
- F
- Spannkraft
- M
- Mittelachse
- V
- Verschieberichtung
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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