DE102016208100A1 - Additive assembly - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Herstellungsverfahren für ein Getriebe (101); wobei das Getriebe (101) ein Getriebegehäuse (103), eine erste Welle (105) und eine zweite Welle (107) aufweist; wobei ein erstes Zahnrad (109) auf der ersten Welle (105) und ein zweites Zahnrad (111) auf der zweiten Welle (107) angebracht ist; mit den folgenden Verfahrensschritten: Positionierung der ersten Welle (105) und der zweiten Welle (107) derart, dass das erste Zahnrad (109) und das zweite Zahnrad (111) miteinander kämmen; und Fertigen mindestens eines Teils des Getriebegehäuses (103) mittels eines additiven Fertigungsverfahrens derart, dass eine drehbare Lagerung der erste Welle (105) und der zweite Welle (107) mindestens in dem Teil des Getriebegehäuses (103) zustande kommt; wobei die Positionierung der ersten Welle (105) und der zweiten Welle (107) während des Fertigens beibehalten wird.The invention relates to a manufacturing method for a transmission (101); wherein the transmission (101) comprises a transmission housing (103), a first shaft (105) and a second shaft (107); wherein a first gear (109) is mounted on the first shaft (105) and a second gear (111) is mounted on the second shaft (107); including the steps of: positioning the first shaft (105) and the second shaft (107) such that the first gear (109) and the second gear (111) mesh with each other; and manufacturing at least a portion of the transmission housing (103) by an additive manufacturing process such that rotatable mounting of the first shaft (105) and the second shaft (107) occurs at least in the portion of the transmission housing (103); wherein the positioning of the first shaft (105) and the second shaft (107) is maintained during fabrication.

Description

Die Erfindung betrifft ein Herstellungsverfahren, d. h. ein Fertigungs- und/oder Montageverfahren nach Anspruch 1.The invention relates to a manufacturing method, d. H. a manufacturing and / or assembly method according to claim 1.

Getriebegehäuse, etwa Getriebegehäuse von Windkraftanlagen, werden gewöhnlich mittels Gießverfahren hergestellt. Dabei werden zwei Gehäusehälften hergestellt, die bei der Montage des Getriebes miteinander verschraubt werden. Das Gehäuse bildet Lagersitze aus, in denen die Wellen des Getriebes drehbar gelagert sind.Gearboxes, such as gearboxes of wind turbines, are usually manufactured by casting. In this case, two housing halves are produced, which are bolted together during assembly of the transmission. The housing forms bearing seats in which the shafts of the transmission are rotatably mounted.

Problematisch sind Fertigungstoleranzen in den Lagersitzen. Betreffen die Toleranzen zwei gegenüberliegende Lagersitze einer Welle, resultiert daraus eine Winkelabweichung der Welle. Kämmt ein Zahnrad, das auf der Welle angeordnet ist, mit einem weiteren Zahnrad, so leidet hierunter die Qualität der Verzahnung. Insbesondere verschlechtert sich deren Tragbild und Geräuschverhalten.Problematic are manufacturing tolerances in the bearing seats. If the tolerances affect two opposite bearing seats of a shaft, this results in an angular deviation of the shaft. If a toothed wheel, which is arranged on the shaft, meshes with another toothed wheel, the quality of the toothing suffers hereunder. In particular, their contact pattern and noise behavior deteriorates.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Getriebe verfügbar zu machen, dass die den aus dem Stand der Technik bekannten Lösungen innewohnenden Nachteile nicht aufweist. Insbesondere sollen Maßabweichungen, die zu Fehlern der Winkellager einzelner Wellen führen können, minimiert werden.The invention has for its object to make available a transmission that does not have the disadvantages known from the prior art solutions inherent disadvantages. In particular, dimensional deviations that can lead to errors of the angular bearings of individual waves should be minimized.

Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Herstellungsverfahren für ein Getriebe nach Anspruch 1. Bevorzugte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen enthalten.This object is achieved by a manufacturing method for a transmission according to claim 1. Preferred developments are contained in the subclaims.

Das Getriebe weist ein Getriebegehäuse, eine erste Welle und eine zweite Welle auf. Ein erstes Zahnrad ist auf der ersten Welle und ein zweites Zahnrad auf der zweiten Welle angebracht. Dabei kann zwischen dem ersten Zahnrad und der ersten Welle bzw. dem zweiten Zahnrad und der zweiten Welle eine stoffschlüssige, formschlüssige und/oder kraftschlüssige Verbindung bestehen. Insbesondere kann das erste Zahnrad mit der ersten Welle bzw. das zweite Zahnrad mit der zweiten Welle einstückig verbunden sein.The transmission has a transmission housing, a first shaft and a second shaft. A first gear is mounted on the first shaft and a second gear on the second shaft. In this case, between the first gear and the first shaft and the second gear and the second shaft a cohesive, positive and / or non-positive connection exist. In particular, the first gear may be integrally connected to the first shaft and the second gear to the second shaft.

Das erste Zahnrad ist bereits auf der ersten Welle und das zweite Zahnrad auf der zweiten Welle angebracht, bevor die im Folgenden beschriebenen Verfahrensschritte ausgeführt werden.The first gear is already mounted on the first shaft and the second gear on the second shaft before the process steps described below are performed.

In einem ersten Verfahrensschritt werden die erste Welle und die zweite Welle in eine Soll-Position gebracht. Es erfolgt eine Positionierung derart, dass das erste Zahnrad und das zweite Zahnrad miteinander kämmen. Vorzugsweise werden die erste und die zweite Welle so positioniert, dass eine Drehachse der ersten Welle und eine Drehachse der zweiten Welle parallel oder orthogonal zueinander ausgerichtet sind.In a first method step, the first shaft and the second shaft are brought into a desired position. There is a positioning such that the first gear and the second gear mesh with each other. Preferably, the first and second shafts are positioned such that a rotational axis of the first shaft and a rotational axis of the second shaft are aligned parallel or orthogonal to each other.

In einem darauffolgenden Verfahrensschritt wird mindestens ein Teil des Getriebegehäuses mittels eines additivem Fertigungsverfahrens gefertigt. Ein additives Fertigungsverfahren ist ein Fertigungsverfahren, bei dem der Werkstoff, aus dem ein Bauteil besteht, schichtweise hinzugefügt wird. Das Bauteil besteht also einstückig aus mehreren, nacheinander hinzugefügten Schichten desselben oder verschiedener Werkstoffe. Additive Fertigungsverfahren werden auch generative Fertigungsverfahren genannt. Zu den additivem Fertigungsverfahren zählen selektives Laserschmelzen, selektives Lasersintern, selektives Hitzesintern, Binder Jetting, Elektroden Stahlschmelzen, Fused Filament Fabrication, Auftragsschweißen, Wax Deposition Modelling, Contour Drafting, Metall-Pulver-Auftragsverfahren, Kaltgasspritzen, Elektrodenstrahlschmelzen, Stereolithography, Digital Light Processing, Liquid Composite Moulding, Laminated Object Modelling, 3D-Siebdruck und lichtgesteuerte elektrophoretische Abscheidung.In a subsequent process step, at least a part of the transmission housing is manufactured by means of an additive manufacturing process. An additive manufacturing process is a manufacturing process in which the material that makes up a part is added in layers. The component thus consists of one or more successively added layers of the same or different materials. Additive manufacturing processes are also called generative manufacturing processes. Additive fabrication techniques include Selective Laser Melting, Selective Laser Sintering, Selective Heat Sinking, Binder Jetting, Electrodes Steel Melting, Fused Filament Fabrication, Overlay Welding, Wax Deposition Modeling, Contour Drafting, Metal Powder Application, Cold Spray, Electrode Melting, Stereolithography, Digital Light Processing, Liquid Composite molding, laminated object modeling, 3D screen printing and light-controlled electrophoretic deposition.

Der mindestens eine Teil des Getriebegehäuses wird mittels des additiven Fertigungsverfahrens derart gefertigt, das durch den Fertigungsschritt eine drehbare Lagerung der ersten Welle und der zweiten Welle mindestens in dem mindestens einen Teil des Getriebegehäuses zustande kommt. Die eingangs beschriebene Positionierung der ersten Welle und der zweiten Welle wird dabei beibehalten. Die erste Welle und die zweite Welle werden also in geeigneter Position in das Getriebegehäuse integriert. Auf diese Weise lässt sich vermeiden, dass sich Maßabweichungen des Getriebegehäuses auf eine Position der ersten Welle und der zweiten Welle relativ zueinander auswirken. Die Maßhaltigkeit der Ausrichtung der ersten Welle und der zweiten Welle relativ zueinander ist dabei ausschließlich von der Präzision des Verfahrensschritts der Positionierung abhängig.The at least one part of the gear housing is manufactured by means of the additive manufacturing process such that a rotatable mounting of the first shaft and the second shaft at least in the at least one part of the gear housing is achieved by the manufacturing step. The positioning of the first shaft and the second shaft described above is maintained. The first shaft and the second shaft are thus integrated in a suitable position in the transmission housing. In this way, it is possible to prevent deviations in the dimensions of the gear housing from affecting a position of the first shaft and the second shaft relative to one another. The dimensional accuracy of the alignment of the first shaft and the second shaft relative to one another is dependent exclusively on the precision of the method step of the positioning.

In einer bevorzugten Weiterbildung des Verfahrens ist ein Innenring eines ersten Lagers auf der ersten Welle und ein Innenring eines zweiten Lagers auf der zweiten Welle angebracht. Die beiden Innenringe sind stoffschlüssig, formschlüssig und/oder kraftschlüssig auf der jeweiligen Welle fixiert. Insbesondere können der Innenring des ersten Lagers und die erste Welle bzw. der Innenring des zweiten Lagers und die zweite Welle einstückig miteinander verbunden sein.In a preferred development of the method, an inner ring of a first bearing is mounted on the first shaft and an inner ring of a second bearing is mounted on the second shaft. The two inner rings are cohesively, positively and / or non-positively fixed on the respective shaft. In particular, the inner ring of the first bearing and the first shaft or the inner ring of the second bearing and the second shaft may be integrally connected to each other.

Insbesondere ist der Innenring des ersten Lagers ist auf der ersten Welle und der Innenring des zweiten Lagers auf der zweiten Welle angebracht, bevor der oben beschriebene Verfahrensschritt des additiven Fertigens ausgeführt wird. Vorzugsweise ist darüber hinaus der Innenring des ersten Lagers auf der ersten Welle und der Innenring des zweiten Lagers vor dem oben beschriebenen Verfahrensschritt der Positionierung auf der zweiten Welle angebracht.In particular, the inner ring of the first bearing is mounted on the first shaft and the inner ring of the second bearing is mounted on the second shaft before the above-described process step of the additive finishing is carried out. Preferably, moreover, the inner ring of the first bearing is mounted on the first shaft and the inner ring of the second bearing is mounted on the second shaft prior to the positioning step described above.

Der mindestens eine Teil des Getriebegehäuses wird in dem oben beschriebenen Verfahrensschritt des additiven Fertigens so gefertigt, dass eine Fixierung eines Außenrings des ersten Lagers und eines Außenrings des zweiten Lagers in dem mindestens einen Teil des Getriebegehäuses zustande kommt.The at least one part of the gear housing is manufactured in the above-described process step of the additive finishing so that a fixing of an outer ring of the first bearing and an outer ring of the second bearing in the at least one part of the gear housing is established.

Mit Abschluss des Verfahrensschritts des additiven Fertigens sind die erste Welle und die zweite Welle in dem mindestens einen Teil des Getriebegehäuses positioniert. Damit die Positionierung bis zum Abschluss der Fertigung des mindestens einen Teils des Getriebegehäuses erhalten bleibt, kommt in einer bevorzugten Weiterbildung eine Hilfsstruktur zum Einsatz. In dieser werden die erste Welle und die zweite Welle positioniert.Upon completion of the additive manufacturing process, the first shaft and the second shaft are positioned in the at least one portion of the transmission housing. In order to ensure that the positioning is maintained until the completion of the production of the at least one part of the transmission housing, an auxiliary structure is used in a preferred development. In this the first shaft and the second shaft are positioned.

Die Hilfsstruktur kann so beschaffen sein, dass sie sich nach dem Fertigen des Getriebegehäuses entfernen lässt. Alternativ kann der mindestens eine Teil des Getriebegehäuses um die Hilfsstruktur herum gefertigt werden, so dass die Hilfsstruktur anschließend Bestandteil dieses Teil des Getriebegehäuses ist, d. h. in dem Teil des Getriebegehäuses integriert wird.The auxiliary structure may be such that it can be removed after the gearbox has been manufactured. Alternatively, the at least one part of the transmission housing can be manufactured around the auxiliary structure, so that the auxiliary structure subsequently forms part of this part of the transmission housing, i. H. is integrated in the part of the transmission housing.

Ein mittels eines Ausführungsbeispiels der Erfindung hergestelltes Getriebegehäuses wird in 1 dargestellt. Im Einzelnen zeigt:A gearbox manufactured by means of an embodiment of the invention is disclosed in US Pat 1 shown. In detail shows:

1 ein Getriebegehäuse mit zwei Wellen und Zahnrädern. 1 a gear housing with two shafts and gears.

Ein Getriebe 101 gemäß 1 weist ein Getriebegehäuse 103, eine erste Welle 105, eine zweite Welle 107, ein erstes Zahnrad 109 und ein zweites Zahnrad 111 auf. Die erste Welle 105 und die zweite Welle 107 sind drehbar in dem Getriebegehäuse 103 gelagert. Das erste Zahnrad 109 ist auf der ersten Welle 105 angebracht und relativ zu dieser unbeweglich fixiert. Gemeinsam können das erste Zahnrad 109 und die erste Welle 105 um eine erste Drehachse 113a, 113b gedreht werden.A gearbox 101 according to 1 has a transmission housing 103 , a first wave 105 , a second wave 107 , a first gear 109 and a second gear 111 on. The first wave 105 and the second wave 107 are rotatable in the transmission housing 103 stored. The first gear 109 is on the first wave 105 attached and fixed relative to this immovable. Together, the first gear 109 and the first wave 105 around a first axis of rotation 113a . 113b to be turned around.

Analog ist das zweite Zahnrad 111 auf der zweiten Welle 107 angebracht und relativ zu dieser unbeweglich fixiert. Das zweite Zahnrad 111 und die zweite Welle 107 können um eine zweite Drehachse 115a, 115b gedreht werden.Analog is the second gear 111 on the second wave 107 attached and fixed relative to this immovable. The second gear 111 and the second wave 107 can be around a second axis of rotation 115a . 115b to be turned around.

Das erste Zahnrad 109 und das zweite Zahnrad 111 kämmen miteinander.The first gear 109 and the second gear 111 comb each other.

Wenn das Getriebegehäuse 103 gegossen wird, können Maßabweichungen zu einem Winkelfehler der ersten Drehachse 113a und der zweiten Drehachse 115a führen. Die beiden Drehachsen 113a, 115a verlaufen dann nicht, wie erforderlich, parallel zueinander.If the gearbox 103 is poured, can deviations to an angular error of the first axis of rotation 113a and the second axis of rotation 115a to lead. The two axes of rotation 113a . 115a then do not run as required, parallel to each other.

Dies lässt sich vermeiden, wenn die erste Welle 105 und die zweite Welle 107 zunächst so positioniert werden, dass die erste Drehachse 113b und die zweite Drehachse 115b parallel zueinander, d. h. ohne Winkelfehler ausgerichtet sind. Das Getriebegehäuse 103 wird anschließend mittels eines additiven Fertigungsverfahrens hergestellt. Die Ausrichtung der ersten Drehachse 113b und der zweiten Drehachse 115b bleibt dabei erhalten.This can be avoided when the first wave 105 and the second wave 107 First, be positioned so that the first axis of rotation 113b and the second axis of rotation 115b parallel to each other, that is aligned without angle error. The gearbox 103 is subsequently produced by means of an additive manufacturing process. The orientation of the first axis of rotation 113b and the second axis of rotation 115b is retained.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

101101
Getriebetransmission
103103
Getriebegehäusegearbox
105105
erste Wellefirst wave
107107
zweite Wellesecond wave
109109
erstes Zahnradfirst gear
111111
zweites Zahnradsecond gear
113a113a
erste Drehachse mit Winkelfehlerfirst axis of rotation with angular error
113b113b
erste Drehachse ohne Winkelfehlerfirst axis of rotation without angular error
115a115a
zweite Drehachse mit Winkelfehlersecond axis of rotation with angular error
115b115b
zweite Drehachse ohne Winkelfehlersecond axis of rotation without angular error

Claims (5)

Herstellungsverfahren für ein Getriebe (101); wobei das Getriebe (101) ein Getriebegehäuse (103), eine erste Welle (105) und eine zweite Welle (107) aufweist; wobei ein erstes Zahnrad (109) auf der ersten Welle (105) und ein zweites Zahnrad (111) auf der zweiten Welle (107) angebracht ist; mit den folgenden Verfahrensschritten: – Positionierung der ersten Welle (105) und der zweiten Welle (107) derart, dass das erste Zahnrad (109) und das zweite Zahnrad (111) miteinander kämmen; und – Fertigen mindestens eines Teils des Getriebegehäuses (103) mittels eines additiven Fertigungsverfahrens derart, dass eine drehbare Lagerung der erste Welle (105) und der zweite Welle (107) mindestens in dem Teil des Getriebegehäuses (103) zustande kommt; wobei die Positionierung der ersten Welle (105) und der zweiten Welle (107) während des Fertigens beibehalten wird.Manufacturing method for a transmission ( 101 ); the gearbox ( 101 ) a transmission housing ( 103 ), a first wave ( 105 ) and a second wave ( 107 ) having; wherein a first gear ( 109 ) on the first wave ( 105 ) and a second gear ( 111 ) on the second wave ( 107 ) is attached; with the following steps: positioning of the first shaft ( 105 ) and the second wave ( 107 ) such that the first gear ( 109 ) and the second gear ( 111 ) comb each other; and - manufacturing at least part of the transmission housing ( 103 ) by means of an additive manufacturing method such that a rotatable mounting of the first shaft ( 105 ) and the second wave ( 107 ) at least in the part of the transmission housing ( 103 ) comes about; the positioning of the first shaft ( 105 ) and the second wave ( 107 ) is maintained during manufacture. Herstellungsverfahren nach Anspruch 1; dadurch gekennzeichnet, dass ein Innenring eines ersten Lagers auf der ersten Welle (105) und ein Innenring des zweiten Lagers auf der zweiten Welle (107) angebracht ist; wobei der Teil des Getriebegehäuses (103) so gefertigt wird, dass eine Fixierung eines Außenrings des ersten Lagers und eines Außenring des zweiten Lagers in dem Getriebegehäuse (103) zustande kommt.Manufacturing method according to claim 1; characterized in that an inner ring of a first bearing on the first shaft ( 105 ) and an inner ring of the second bearing on the second shaft ( 107 ) is attached; wherein the part of the transmission housing ( 103 ) is manufactured so that a fixing of an outer ring of the first bearing and an outer ring of the second bearing in the transmission housing ( 103 ) comes about. Herstellungsverfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche; dadurch gekennzeichnet, dass die erste Welle (105) und die zweite Welle (107) in einer Hilfsstruktur positioniert werden. Manufacturing method according to one of the preceding claims; characterized in that the first wave ( 105 ) and the second wave ( 107 ) are positioned in an auxiliary structure. Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch; dadurch gekennzeichnet, dass die Hilfsstruktur nach dem Fertigen des Getriebegehäuses (103) entfernt wird.Method according to the preceding claim; characterized in that the auxiliary structure after the manufacture of the transmission housing ( 103 ) Will get removed. Herstellungsverfahren nach Anspruch 2; dadurch gekennzeichnet, dass die Hilfsstruktur in den Teil des Getriebegehäuses (103) integriert wird.Manufacturing method according to claim 2; characterized in that the auxiliary structure in the part of the transmission housing ( 103 ) is integrated.
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