-
Die vorliegende Erfindung betrifft Poka Yoke Konzepte, die eine fehlerfreie Montage wenigstens zweier Bauteile ermöglichen. Einige Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung können beispielsweise zur fehlerfreien Montage von Anfahrelementen für Kraftfahrzeuge eingesetzt werden. Alternative Anwendungen sind ebenfalls denkbar.
-
Der Ausdruck Poka Yoke bezeichnet ein aus mehreren Elementen bestehendes Prinzip, welches technische Vorkehrungen beziehungsweise Einrichtungen zur sofortigen Fehleraufdeckung und -verhinderung umfasst. Dabei können Außenkonturen einzelner Bauteile so modifiziert werden, dass ein Bauteil zur Montage beispielsweise mittels Stiften auf einem Werkstückträger abgestiftet werden kann. Das funktioniert dann gut, wenn das Bauteil für die Absteckstifte frei zugänglich ist. Durch einen stetig steigenden Kostendruck hinsichtlich Werkzeuge, Anlagen, Auslastung von Montageanlagen und durch eine steigende Nachfrage nach Prozessfähigkeit besteht ein Bedarf an Lösungen, die es ermöglichen, Position, Lage und Typ von Bauteilen auch dann zu erfassen beziehungsweise sicherzustellen, wenn sie verdeckt liegen. Eine Möglichkeit wäre zum Beispiel durch Kamera- oder Sensorerfassung Lage- und den Bauteiltyp festzustellen. Kamera- und/oder Sensorerfassung ist jedoch teuer und teils auch unzuverlässig.
-
Daher kann es als eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung betrachtet werden, kostengünstige und zuverlässige Poka Yoke Konzepte bereitzustellen.
-
Diese Aufgabe wird durch Vorrichtungen und Verfahren gemäß den unabhängigen Patentansprüchen gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
-
Gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Poka Yoke Verfahren bereitgestellt, also ein Verfahren zur fehlerfreien Montage eines ersten rotationssymmetrischen Bauteils mit einer Mehrzahl von ersten in Umfangsrichtung angeordneten Löchern in einer vorbestimmten Relativstellung zu einem zweiten rotationssymmetrischen Bauteil mit einer Mehrzahl von zweiten in Umfangsrichtung angeordneten Löchern. Das Verfahren umfasst ein Positionieren des ersten Bauteils auf einem Werkstückträger mit Stiften, so dass die Stifte des Werkstückträgers die Mehrzahl der ersten Löcher durchgreifen. Das Verfahren umfasst ferner ein Positionieren des zweiten Bauteils auf dem ersten Bauteil, so dass in der vorbestimmten Relativstellung eine erste Teilmenge der ersten Löcher konzentrisch zu einer ersten Teilmenge der zweiten Löcher angeordnet ist und die ersten Teilmengen der ersten und zweiten Löcher von einer ersten Teilmenge der Stifte des Werkstückträgers durchgriffen werden, und in der vorbestimmten Relativstellung eine zweite Teilmenge der ersten Löcher exzentrisch überlappend mit einer zweiten Teilmenge der zweiten Löcher angeordnet ist und die zweiten Teilmengen der ersten und zweiten Löcher von einer zweiten Teilmenge der Stifte des Werkstückträgers durchgriffen werden.
-
Es ist also ein Grundgedanke der vorliegenden Erfindung in der vorbestimmten Relativstellung der beiden Bauteile zueinander eine zweite Teilmenge der ersten Löcher exzentrisch überlappend mit einer zweiten Teilmenge der zweiten Löcher anzuordnen. Dadurch wird in der vorbestimmten Relativstellung der beiden Bauteile zueinander eine Öffnungsschnittmenge (also sich überschneidende Öffnungen) der exzentrisch überlappenden Löcher erzeugt. Diese sich überschneidenden Löcher ergeben dann kleinere Öffnungen beziehungsweise Durchlässe als die Löcher selbst. Durch diese Durchlässe passen in der vorbestimmten Relativstellung der beiden Bauteile zueinander also nur im Durchmesser dünnere Stifte als durch die sich konzentrisch überdeckenden Löcher. Dies kann zur korrekten Relativpositionierung und damit zur fehlerfreien Montage der beiden Bauteile durch Abstiften ausgenutzt werden.
-
Gemäß manchen Ausführungsbeispielen weisen die Stifte der ersten erste Teilmenge (Stifte für die konzentrisch angeordneten Öffnungen) also einen größeren Durchmesser auf als die Stifte der zweiten Teilmenge (für die exzentrisch überlappend angeordnete Öffnungen). Wird das zweite Bauteil während der Montage auf dem Werkstückträger nicht in die richtige vorbestimmte Relativstellung zu dem ersten Bauteil gebracht, können die Stifte nicht sämtliche Löcher der beiden Bauteile durchgreifen und der Fehler wird somit bemerkt.
-
Gemäß manchen Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung ist das erste Bauteil ein Abdeckblech und das zweite Bauteil eine Nabenscheibe zum Ansteuern von Torsionsfedern eines Torsionsdämpfers für ein Kfz-Anfahrelement.
-
Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Poka Yoke Baugruppe, insbesondere für Kfz-Anfahrelemente, bereitgestellt. Die Poka Yoke Baugruppe umfasst ein erstes rotationssymmetrisches Bauteil mit einer Mehrzahl von ersten in Umfangsrichtung verteilt angeordneten Löchern und ein koaxial beziehungsweise konzentrisch benachbart zu dem ersten Bauteil angeordnetes zweites rotationssymmetrisches Bauteil mit einer Mehrzahl von zweiten in Umfangsrichtung verteilt angeordneten Löchern. In einer vorbestimmten Relativstellung von erstem und zweiten Bauteil zueinander ist eine erste Teilmenge der ersten Löcher konzentrisch mit einer ersten Teilmenge der zweiten Löcher angeordnet und eine zweite Teilmenge der ersten Löcher ist exzentrisch überlappend mit einer zweiten Teilmenge der zweiten Löcher angeordnet.
-
Bei den Löchern in den Bauteilen kann es sich beispielsweise um jeweils am Umfang verteilt platzierte Bohrungen, Ausstanzungen oder ähnliche Öffnungen handeln. Die Löcher selbst weisen vorzugsweise eine Symmetrie auf, wie zum Beispiel eine Achsen- oder Rotationssymmetrie.
-
Im Fall von kreisförmigen Löchern können sich die ersten und zweiten konzentrisch angeordneten Löcher der jeweils ersten Teilmengen in der vorbestimmten Relativstellung vollständig überdecken und die ersten und zweiten exzentrisch angeordneten Löcher der jeweils zweiten Teilmengen können in der vorbestimmten Relativstellung linsen- oder ellipsenförmige Öffnungsschnittmengen bilden. Durch die ersten und zweiten konzentrisch angeordneten Löcher der jeweils ersten Teilmengen können in der vorbestimmten Relativstellung während einer Montage erste Stifte hindurchgreifen. Durch die ersten und zweiten exzentrisch angeordneten Löcher der jeweils zweiten Teilmengen können in der vorbestimmten Relativstellung während einer Montage zweite Stifte hindurchgreifen, die einen geringeren Durchmesser aufweisen als die ersten Stifte.
-
Gemäß manchen Ausführungsbeispielen können die ersten und zweiten Löcher beider Bauteile identische Abmessungen beziehungsweise Durchmesser aufweisen. Das kann die Herstellung und/oder Montage der Baugruppe vereinfachen.
-
Gemäß manchen Ausführungsbeispielen kann die zweite Teilmenge der ersten Löcher in Umfangsrichtung und/oder in radialer Richtung versetzt gegenüber der zweiten Teilmenge der zweiten Löcher angeordnet sein. Ob in Umfangsrichtung oder in radialer Richtung versetzt, kann von der konkreten Ausgestaltung der Bauteile beziehungsweise von der angestrebten Relativstellung der beiden Bauteile zueinander abhängen.
-
Gemäß manchen Ausführungsbeispielen kann das erste Bauteil erste in Umfangsrichtung verteilt angeordnete und radial hervorstehende Laschen aufweisen, in denen die ersten Löcher angeordnet sind. Alternativ oder zusätzlich kann das das zweite Bauteil zweite in Umfangsrichtung verteilt angeordnete und radial hervorstehende Laschen aufweisen, in denen die zweiten Löcher angeordnet sind. Die Laschen können beispielsweise das Auffinden der vorbestimmten Relativstellung erleichtern. Ebenso können sie die Montage der Baugruppe erleichtern.
-
Gemäß manchen Ausführungsbeispielen kann das erste und/oder das zweite Bauteil jeweils eine planare Oberfläche aufweisen. Gerade in solchen Fällen können sich bei der Montage bezüglich der richtigen Positionierung der beiden Bauteile zueinander Mehrdeutigkeiten ergeben, die nach einem Poka Yoke Konzept verlangen.
-
Gemäß manchen Ausführungsbeispielen kann das erste und/oder das zweite Bauteil Ausgleichstrukturen zum Ausgleich von durch die exzentrisch überlappende Anordnung der ersten und zweiten Bohrungen verursachten Unwuchten aufweisen. Solche Ausgleichstrukturen können beispielsweise an bestimmen Stellen platzierte Zusatzmassen beziehungsweise Materialaussparungen sein, welche die Unwuchten bei Rotation der Baugruppe zumindest näherungsweise ausgleichen.
-
Gemäß manchen Ausführungsbeispielen können das erste und das zweite Bauteil drehbar miteinander verbunden sein, so dass im Betrieb der Baugruppe (zum Beispiel in Form eines Kfz-Anfahrelements) eine Relativverdrehung der beiden Bauteile zueinander möglich ist.
-
Gemäß manchen Ausführungsbeispielen kann das erste Bauteil ein Abdeckblech und das zweite Bauteil eine Nabenscheibe zum Ansteuern von Torsionsfedern eines Torsionsdämpfers sein. Ausführungsbeispiele ermöglichen hier einen fehlerfreien Zusammenbau des Torsionsdämpfers.
-
Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung schlagen also als Poka Yoke Konzept eine Schnittmengenerzeugung von Öffnungen oder Segmentöffnungen bei über- oder nebeneinander liegenden Bauteilen an einzelnen Positionen vor. Bei den anderen Positionen liegen die Öffnungen übereinander oder ineinander.
-
Einige Beispiele von Vorrichtungen und/oder Verfahren werden nachfolgend bezugnehmend auf die beiliegenden Figuren lediglich beispielhaft näher erläutert. Es zeigen:
- 1 ein Beispiel einer Zusammenbau-Turbine (ZSB-Turbine) mit Torsionsdämpfer, für dessen Montage Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung zum Einsatz kommen können;
- 2 eine Darstellung eines Abdeckblechs mit gleichmäßig am Umfang verteilten Bohrungen in Laschen auf einem Teilkreis;
- 3a,b Darstellungen einer Nabenscheibe mit zwei in Umfangsrichtung versetzten Bohrungen, beide Bohrungen sind hier in die gleiche Richtung und um den gleichen Betrag versetzt
- 4 eine Baustufe mit einem Abdeckblech und einer Nabenscheibe eines Torsionsdämpfers auf einem Werkstückträger;
- 5 Darstellungen der ZSB Lamellenmitnahme, Ansicht von der Seite des Innenlamellenträgers;
- 6a,b Darstellungen eines Beispiels einer ZSB Lamellenmitnahme mit Stiften des Werkstückträgers mit Positions- und Lageerfassung (Poka Yoke), die Bemaßung bezieht sich auf Stifte des Werkstückträgers;
- 7 eine Darstellung eines Beispiels einer ZSB Lamellenmitnahme mit Stiften des Werkstückträgers mit Positions- und Lageerfassung (Poka Yoke), die Bemaßung bezieht sich auf die Stifte des Werkstückträgers, hier mit drei unterschiedlichen Schnittmengen in Normallage und drei Stiftgrößen; und
- 8 Im Unterschied zu 7 sind hier die Stiftdurchmesser von Stift 2 und Stift 4 unterschiedlich groß.
-
Verschiedene Ausführungsbeispiele werden nun ausführlicher unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben, in denen einige Ausführungsbeispiele dargestellt sind.
-
Obwohl Ausführungsbeispiele auf verschiedene Weise modifiziert und abgeändert werden können, sind Ausführungsbeispiele in den Figuren als Beispiele dargestellt und werden hierin ausführlich beschrieben. Es sei jedoch klargestellt, dass nicht beabsichtigt ist, Ausführungsbeispiele auf die jeweils offenbarten Formen zu beschränken, sondern dass Ausführungsbeispiele vielmehr sämtliche funktionale und/oder strukturelle Modifikationen, Äquivalente und Alternativen, die im Bereich der Erfindung liegen, abdecken sollen.
-
Die 1 zeigt eine Darstellung einer beispielhaften Zusammenbau- (ZSB-) Baugruppe 10, bei der das vorgeschlagene Poka Yoke Konzept zum Einsatz kommen kann.
-
Die ZSB-Baugruppe 10 weist eine antriebsseitige Lamellenmitnahme 12, ein linkes Abdeckblech 14, ein rechtes Abdeckblech 16 und eine axial zwischen den Abdeckblechen 14, 16 angeordnete Nabenscheibe 18 auf. Drehmoment wird über die Lamellenmitnahme 12 auf die Abdeckbleche 14, 16 und von dort weiter über radial außen- und innenliegende Torsionsfedern 20, 22 auf die Nabenscheibe 18 und schließlich auf eine abtriebsseitige Nabe 24 geleitet, die über eine Verzahnung drehfest mit einer Welle, wie zum Beispiel eine Getriebeeingangswelle, gekoppelt ist. Rechts neben dem Abdeckblech 16 ist schematisch ein Turbinenrad 26 eines Drehmomentwandlers gezeigt. Bei der beispielshaften Baugruppe 10 handelt es sich um eine ZSB Turbine mit Torsionsdämpfer eines Wandlers.
-
Bei der Montage der Baugruppe 10 kann es beispielsweise wichtig sein, dass die Nabenscheibe 18 nicht seitenverkehrt (gewendet) gegenüber dem Abdeckblech 14 verbaut wird. Dies kann beispielsweise aufgrund von einseitig in der Nabenscheibe 18 angeordneten und bei 26 angedeuteten Sacklochbohrungen unerwünscht sein, da diese dann für spätere Montageschritte nicht mehr zugänglich wären. Ein seitenrichtiges Verbauen der Nabenscheibe 18 kann hier zudem durch ihre im Wesentlichen planare Oberfläche (ohne Kröpfungen) erschwert werden. Die planare Struktur macht sie für eine fehlerhafte Montage anfälliger. Demnach kann die Nabenscheibe 18 als ein Beispiel für ein Bauteil betrachtet werden, welches durch Poka Yoke abgesichert werden soll. Ein weiteres Problem dabei ist, dass die Nabenscheibe 18 beim Zusammenbau der Baugruppe 10 durch mehrere Bauteile (z.B. Lamellenmitnahme 12, linkes Abdeckblech 14) verdeckt liegt.
-
Im nachfolgenden wird auf das Abdeckblech 14 und die Nabenscheibe 18 der vorgeschlagenen Poka Yoke Baugruppe 10 näher eingegangen.
-
Dazu zeigt 2 eine mögliche Ausführungsform des linken Abdeckblechs 14. Das beispielhafte Abdeckblech 14 ist ein rotationssymmetrisches Bauteil und weist eine Mehrzahl von gleichmäßig in Umfangsrichtung verteilt angeordneten Löchern bzw. Bohrungen 28 auf. In der hier gezeigten Ausführungsform weist das Abdeckblech 14 gleichmäßig in Umfangsrichtung verteilt angeordnete und radial hervorstehende Laschen 30 auf, in denen die Löcher 28 eingebracht sind. Im hier gezeigten Ausführungsbeispiel sind fünf Laschen 30 mit jeweils einem in Umfangsrichtung mittig darin angeordneten Loch 28 gezeigt. Benachbarte Löcher 28 sind in dem gezeigten Ausführungsbeispiel also winkelmäßig um 72° beabstandet. Es versteht sich von selbst, dass auch andere Anordnungen und/oder Geometrien möglich wären. In 2 ist zu erkennen, dass das Abdeckblech 14 weitere Strukturen aufweisen kann, die für das Verständnis der vorliegenden Erfindung jedoch unwesentlich sind und hier daher nicht weiter beschrieben werden.
-
3a zeigt eine mögliche Ausführungsform der Nabenscheibe 18. Auch die beispielhafte Nabenscheibe 18 ist ein rotationssymmetrisches, ringartiges Bauteil und weist eine Mehrzahl von in Umfangsrichtung verteilt angeordneten Löchern bzw. Bohrungen 32 auf. In der hier gezeigten Ausführungsform weist die Nabenscheibe 18 gleichmäßig in Umfangsrichtung verteilt angeordnete und radial hervorstehende Laschen 34 auf, in denen die Löcher 32 eingebracht sind. Im hier gezeigten Ausführungsbeispiel sind ebenfalls fünf Laschen 34 mit jeweils einem darin angeordneten Loch 32 gezeigt, so dass die Laschen 30 und 34 in Deckung gebracht werden können. Im Unterschied zu dem Abdeckblech 14 sind bei der Nabenscheibe 18 jedoch nicht alle Löcher 32 in Umfangsrichtung mittig in den Laschen 34 angeordnet. Im dargestellten Ausführungsbeispiel sind zwei Löcher 32-3 und 32-5 in Umfangsrichtung leicht aus der Mitte der zugehörigen Laschen 34-3 und 34-5 versetzt platziert. Die Nabenscheibe 18 weist also eine Mehrzahl von ungleichmäßig in Umfangsrichtung verteilt angeordneten Löchern bzw. Bohrungen 32 auf.
-
Ordnet man das Abdeckblech 14 und die Nabenscheibe 18 koaxial bzw. konzentrisch nebeneinander an, so liegen bei den hier gezeigten Ausführungsformen die Zentren der Löcher 28 und 32 alle auf demselben Teilkreis, d.h., alle sind gleich weit vom Rotationszentrum entfernt. Positioniert man die Laschen 30 des Abdeckblechs 14 deckungsgleich mit den Laschen 34 der Nabenscheibe 18, so ist eine erste Teilmenge der Löcher 28 konzentrisch mit einer ersten Teilmenge der Löcher 32 (hier die Löcher 32-1, 32-2, 32-4) angeordnet, während eine zweite Teilmenge der Löcher 28 exzentrisch überlappend mit einer zweiten Teilmenge der Löcher 32 (hier die Löcher 32-3 und 32-5) angeordnet ist. Dadurch wird in einer vorbestimmten Relativstellung der beiden Bauteile zueinander eine Öffnungsschnittmenge (also sich überschneidende Öffnungen) der exzentrisch überlappenden Löcher erzeugt. Diese sich exzentrisch überschneidenden Löcher ergeben dann insgesamt kleinere Öffnungen beziehungsweise Durchlässe als die Löcher selbst. Durch diese Durchlässe passen in der vorbestimmten Relativstellung der beiden Bauteile 14, 18 zueinander also nur im Durchmesser dünnere Stifte als durch die sich konzentrisch überdeckenden Löcher. Dies kann zur korrekten Relativpositionierung und damit zur fehlerfreien Montage der beiden Bauteile durch Abstiften ausgenutzt werden, wie es nachfolgend noch näher erläutert wird.
-
Die versetzten Löcher bzw. Bohrungen 32-3 und 32-5 der Nabenscheibe 18 werden in dem Ausführungsbeispiel also für Poka Yoke verwendet. Von den fünf gezeigten Bohrungen sind drei (hier die Bohrungen 32-1, 32-2, 32-4) auf gleichmäßiger Teilung belassen und zwei versetzt (hier die Bohrungen 32-3 und 32-5) angeordnet. Dabei reicht schon ein geringfügiger Winkelversatz, um den Effekt nutzen zu können, wie zum Beispiel ein Winkelversatz von 0,5°. Es wird einleuchten, dass das Poka Yoke Konzept auch mit mehr oder weniger als zwei versetzten Löchern funktioniert.
-
Der Winkelversatz der Bohrungen 32-3 und 32-5 in Umfangsrichtung ist in 3b verdeutlicht. Während die Zentren der benachbarten (Standard-) Bohrungen 32-1 und 32-2 mit dem Rotationszentrum der Nabenscheibe 18 einen Winkel von 72° bilden, bilden die Zentren der Bohrungen 32-2 und 32-3 mit dem Rotationszentrum der Nabenscheibe 18 einen Winkel von 71.5°. Gleichermaßen bilden die Zentren der Bohrungen 32-1 und 32-5 mit dem Rotationszentrum der Nabenscheibe 18 einen Winkel von 71.5°. In der vergrößerten Darstellung der Schnittmengenerzeugung (3b, unten) deutet der gestrichelte Kreis die theoretische Fortführung der Standardbohrung auf gleichem Teilkreis an.
-
Durch das hierin beschriebene Poka Yoke Konzept kann eine Unwucht entstehen, die beispielsweise mit einer Materialreduzierung an wenigstens einer definierten Stelle 38 reduziert werden kann (hier: größerer Radius in einem nicht spannungskritischen Bereich 38). Gleichmaßen wären natürlich auch Zusatzmassen an definierten Stellen möglich.
-
Bei mehreren verschiedenen Varianten können die Bohrungen 32 der Nabenscheibe 18 gegebenenfalls an unterschiedlichen Stellen versetzt werden (z.B. unterschiedliche Laschen 34 an Nabenscheibe 18). Die versetzten Bohrungen 28, 32 (gemeinsame Schnittmenge aller Bohrungen) beider Bauteile 14, 18 sollten dabei beim Verdrehen oder/und Umdrehen der Varianten zueinander nicht deckungsgleich oder ineinanderlegend sein. Während die 3a und 3b ein Ausführungsbeispiel der Nabenscheibe 18 zeigen, bei dem einer „normale“ Bohrung 30-4 zwischen zwei versetzten Bohrungen 30-3, 30-5 angeordnet ist, können bei anderen Ausführungsformen auch zwei benachbarte Bohrungen (in benachbarten Laschen 34) versetzt sein.
-
4 zeigt die beiden Bauteile 14 und 18 auf einem planaren Werkstückträger 40 mit dazu senkrecht verlaufenden Stiften 42.
-
Während einer Montage der ZSB-Turbine 10 kann das Abdeckblech 14 auf dem Werkstückträger 40 derart positioniert werden, so dass die Stifte 42 des Werkstückträgers die Mehrzahl der Abdeckblech-Löcher 28 in den Abdeckblech-Laschen 30 durchgreifen. Ferner kann während der Montage die Nabenscheibe 18 derart auf dem Abdeckblech 14 positioniert werden, so dass in einer vorbestimmten Relativstellung zwischen Abdeckblech 14 und Nabenscheibe 18 eine erste Teilmenge der Abdeckblech-Löcher 28 (hier: 28-1, 28-2, 28-4) konzentrisch zu einer ersten Teilmenge der der Nabenscheiben-Löcher 32 angeordnet ist (hier: 32-1, 32-2, 32-4) und die ersten Teilmengen der ersten und zweiten Löcher von einer ersten Teilmenge der Stifte 42 (hier: 42-1, 42-2, 42-4) des Werkstückträgers 40 durchgriffen werden und in der vorbestimmten Relativstellung eine zweite Teilmenge der Abdeckblech-Löcher 28 (hier: 28-3, 28-5) exzentrisch überlappend mit einer zweiten Teilmenge der Nabenscheiben-Löcher 32 (hier: 32-3, 32-5) angeordnet ist und die zweiten Teilmengen der ersten und zweiten Löcher von einer zweiten Teilmenge (hier: 42-3, 42-5) der Stifte des Werkstückträgers 40 durchgriffen werden. Dabei weisen hier die Stifte 42-1, 42-2, 42-4 der ersten erste Teilmenge einen größeren Durchmesser auf als die Stifte 42-3, 42-5 der zweiten Teilmenge. Die Stifte 42-1, 42-2, 42-4 sind also dicker als die Stifte 42-3, 42-5.
-
Es wird in der vorbestimmten Relativstellung also eine Schnittmenge der Abdeckblech-Löcher 28-3, 28-5 und der Nabenscheiben-Löcher 32-3, 32-5 erzeugt. Die Abdeckblech-Löcher 28 und die Nabenscheiben-Löcher 32 können gemäß manchen Ausführungsbeispielen sämtlich identische Bohrungsdurchmesser aufweisen, um zum Beispiel möglichst wenig Unwucht erzeugen (durch erforderliche wesentlich kleinere Bohrung als Standardbohrungen).
-
Die benötigte Schnittmenge entsteht nicht durch die Bohrung des Abdeckblechs 14 und der Nabenscheibe 18. Die Bohrung des Abdeckblechs 14 ist der Durchgriff, der die Lage, Größe und Position der Standardbohrungen in der Nabenscheibe 18 einschränkt (5). Die erforderliche Schnittmenge entsteht durch die versetzte(n) Bohrung(en) 32-3, 32-5 in der Nabenscheibe 18 und Überlagerung der theoretisch gleichmäßigen Fortführung der Standard-Bohrungen, die nicht versetzt sind, eine gleiche Teilung haben und auf dem gleichen Teilkreis liegen (3b). Poka Yoke wird dann möglich durch Schnittmengenerfassung der Lage und Durchmesser der Bohrungen zueinander (Darstellung der Schnittmengen in 3b, 5.). Dabei sollten die Standardbohrungen in der Nabenscheibe 18 nicht größer als in dem Abdeckblech 14 sein. Die Standardbohrungen 32-1, 32-2, 32-4 in der Nabenscheibe 18, die nicht versetzt sind, sollten hinter den Bohrungen 28-1, 28-2, 28-4 des Abdeckblechs 14 vollumfänglich zugänglich liegen. Sie sollten bei Draufsicht den Umfang der Bohrung des Abdeckblechs 14 besonders am Teilkreisdurchmesser höchstens tangieren.
-
5 zeigt eine Darstellung der ZSB-Turbine 10 aus 1 von der Seite der Lamellenmitnahme 12 aus gesehen. Man erkennt die in der vorbestimmten Relativposition (sich überdeckende Laschen 30 und 34) erste Teilmenge der Abdeckblech-Löcher 28 (hier: 28-1, 28-2, 28-4), die konzentrisch zu der ersten Teilmenge der der Nabenscheiben-Löcher 32 angeordnet ist (hier: 32-1, 32-2, 32-4) und die zweite Teilmenge der Abdeckblech-Löcher 28 (hier: 28-3, 28-5), die exzentrisch überlappend mit einer zweiten Teilmenge der Nabenscheiben-Löcher 32 (hier: 32-3, 32-5) angeordnet ist. 5 unten zeigt eine vergrößerte Darstellung der Situation für die Löcher 28-3 und 32-3 und die sich durch die exzentrische Öffnungs-Überlappung ergebende Öffnungs-Schnittmenge 50, die hier eine linsen- bzw. elliptische Form aufweist.
-
6a zeigt eine weitere Darstellung der ZSB-Turbine 10 aus 1 von der Seite der Lamellenmitnahme 12 aus gesehen. Es ist zu erkennen, dass in dem hier gezeigten Beispiel die Innendurchmesser sämtlicher Bohrungen 28 und 32 jeweils 7.7 mm betragen. Dadurch ergeben sich für die konzentrisch zueinander angeordneten ersten Teilmengen der Abdeckblech-Löcher 28-1, 28-2, 28-4 und der Nabenscheiben-Löcher 32-1, 32-2, 32-4 Öffnungsdurchmesser für die entsprechenden Stifte 42-1, 42-2, 42-4 von im Wesentlichen 7.7 mm. Für die exzentrisch zueinander angeordneten zweiten Teilmengen der Abdeckblech-Löcher 28-3, 28-5 und der Nabenscheiben-Löcher 32-3, 32-5 ergeben sich durch die Schnittmengen kleinere Öffnungsdurchmesser für die entsprechenden Stifte 42-3, 42-5 von hier beispielhaft 6.43 mm. Die Situation mit einem dünneren Stift 42-3, welcher durch die exzentrisch versetzt zueinander angeordneten Öffnungen 28-3 und 32-3 greift, ist in 6b vergrößert dargestellt.
-
Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung schlagen also eine Schnittmengenerfassung durch zwei oder mehr unterschiedliche Stiftdurchmesser vor, die unterschiedlich weit von der Standardteilung (hier: 72°) entfernt sind. Die Stifte 42 können einen möglichst großen Durchmesser haben, doch nur so groß, dass noch ausreichend Spiel für die Montage vorhanden ist. Die Stifte 42 können auf dem Werkstückträger 40 oder einem ähnlichen Montagesystem angeordnet sein.
-
Alle Stifte 42 sind innerhalb der Größe und Position der Löcher 28 des Abdeckblechs 14, durch das durchgegriffen wird. Die Stifte 42 passen also alle durch die Löcher 28 des Abdeckblechs 14. Sie haben bezogen auf die Löcher 28 des Abdeckblechs 14 mehr oder weniger Spiel. Das Spiel ist bezogen auf das Gesamtsystem mit der Nabenscheibe 18 eingeschränkt.
-
Mit dem vorgeschlagenen Konzept der Schnittmengenerfassung mittels Absteckstiften 42 können beispielsweise folgende Fälle des Falschverbaus abgesichert werden:
- • Verdrehbarkeit der Nabenscheibe 18
- • Seitenverkehrter Verbau
- • Verwechselung mit anderen Varianten des Bauteils und seitenverkehrter Verbau (z.B. Realisierung unterschiedlicher Verdrehwinkel im Torsionsfedersatz durch unterschiedliche Varianten der Nabenscheibe 18)
-
Eine versehentliche Verdrehung kann durch mindestens alle großen (hier 42-1, 42-2, 42-4) und keine kleine Stifte abgesichert werden (Anzahl große Stifte = Anzahl Standardbohrungen). Bei den exzentrisch versetzten Bohrungen 32-3, 32-5 können hier der kleine Stift / die kleinen Stifte in dem Werkstückträger 40 entfallen. Es ist kein kleiner Stift notwendig, weil die Störkontur bei Verdrehung zwischen großen Stiften und der / den versetzten Bohrung/en ist. (Stifte 42-3, 42-5 aus dem Beispiel können entfallen).
-
Es würde theoretisch reichen, wenn nur eine Bohrung 32 in der Nabenscheibe 18 versetzt wäre, aber um eine Unwucht möglichst gering zu halten, empfiehlt es sich jedoch mehrere Bohrungen 32 zu versetzen, die möglichst gegenüberliegend angeordnet sind.
-
Manche Ausführungsbeispiele können im Übrigen auch eine Erzeugung mehrerer verschiedener Öffnungsschnittmengen durch Positionierung und ggf. Größe der Bohrungen 32 in der Nabenscheibe 18 vorsehen.
-
Ein seitenverkehrter Verbau sollte auch bei gleichzeitiger Verdrehung des Bauteils (hier: Nabenscheibe 18) ausgeschlossen werden. Dafür können in der Montagevorrichtung auch die kleinen Stifte 42-3, 42-5 vorgesehen sein. Dazu ist mindestens eine exzentrisch versetzte Bohrung 32 in der Nabenscheibe 18 und ein kleiner Stift im Werkstückträger 40 notwendig (Anzahl große Stifte = Anzahl Standardbohrungen und Anzahl kleine Stifte = Anzahl versetzte Bohrungen, sofern die versetzten Bohrungen um den gleichen Betrag versetzt sind.).
-
Entstehende Öffnungsschnittmengen sollten nicht achsensymmetrisch zueinander sein, wenn ein seitenverkehrter Verbau ausgeschlossen werden soll, da sich sonst die Lage der Schnittmenge beim Wenden und Verdrehen der Nabenscheibe 18 nicht zwangsläufig ändert.
-
Die Störkontur bei verdrehtem Einbau ist zwischen den großen bzw. dicken Stiften und den versetzten Bohrungen. Die Störkontur beim seitenverkehrten Einbau (gewendetes Bauteil) und verdrehtem Einbau ist zwischen kleinen bzw. dünnen Stiften und der versetzten Bohrung, die beim seitenverkehrten Einbau auf die andere Seite versetzt ist.
-
Es können mindestens drei verschiedene Schnittmengen und Positionen der Bohrungen zum Einsatz kommen. Eine davon entsteht beim seitenverkehrten Einbau. Wenn die Versätze der Bohrungen 32 in der Nabenscheibe 18 unterschiedlich groß sind und / oder die Durchmesser der versetzten Bohrungen 32 unterschiedlich groß sind, dann genügt es, wenn alle großen Stifte in den Standardbohrungen und der Stift in der weniger stark versetzten Bohrung mit einem mittelgroßen Stift in dem Werkstückträger 40 vorhanden ist. Diese Situation ist in 7 dargestellt.
-
7 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel der Baugruppe 10 aus 1 von der Seite der Lamellenmitnahme 12 aus gesehen. Man erkennt die in der vorbestimmten Relativposition (sich überdeckende Laschen 30 und 34) erste Teilmenge der Abdeckblech-Löcher 28 (hier: 28-1, 28-2, 28-4), die konzentrisch zu der ersten Teilmenge der der Nabenscheiben-Löcher 32 angeordnet ist (hier: 32-1, 32-2, 32-4) und die zweite Teilmenge der Abdeckblech-Löcher 28 (hier: 28-3, 28-5), die exzentrisch überlappend mit einer zweiten Teilmenge der Nabenscheiben-Löcher 32 (hier: 32-3, 32-5) angeordnet ist. Jedoch ist hier gegenüber der Ausführungsform der 6a ein winkelmäßiger Versatz zwischen den Löchern 28-5 und 32-5 größer als der winkelmäßige Versatz zwischen den Löchern 28-3 und 32-3, so dass sich für die Löcher 28-5 und 32-5 lediglich ein kleinerer Öffnungsdurchmesser der Schnittmenge für den entsprechenden Stift 42-5 von 5.16 mm ergibt. Für die Öffnungsschnittmenge der Löcher 28-3 und 32-3 ist für den entsprechenden Stift 42-3 ein Öffnungsdurchmesser von 6.43 mm vorhanden. Während die Zentren der benachbarten (Standard-) Bohrungen 32-1 und 32-2 mit dem Rotationszentrum der Nabenscheibe 18 einen Winkel von 72° bilden, bilden die Zentren der Bohrungen 32-2 und 32-3 mit dem Rotationszentrum der Nabenscheibe 18 einen Winkel von 72.25°. Die Zentren der Bohrungen 32-1 und 32-5 bilden mit dem Rotationszentrum der Nabenscheibe 18 einen Winkel von 71.5°.
-
8 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel der Baugruppe 10 aus 1 von der Seite der Lamellenmitnahme 12 aus gesehen. Im Unterschied zu 7 sind hier die Löcher 28-5 und 32-5 in entgegengesetzter Umfangsrichtung (im Uhrzeigersinn) zueinander versetzt angeordnet, während bei der Ausführungsform der 7 die Löcher 28-5 und 32-5 entgegen dem Uhrzeigersinn zueinander versetzt angeordnet (ebenso wie die Löcher 28-3 und 32-3). Während die Zentren der benachbarten (Standard-) Bohrungen 32-1 und 32-2 mit dem Rotationszentrum der Nabenscheibe 18 einen Winkel von 72° bilden, bilden die Zentren der Bohrungen 32-2 und 32-3 mit dem Rotationszentrum der Nabenscheibe 18 einen Winkel von 72.25°. Die Zentren der Bohrungen 32-1 und 32-5 bilden mit dem Rotationszentrum der Nabenscheibe 18 einen Winkel von 72.5°. Bei der in 8 gezeigten Variante können die Bohrungen 32-3 und 32-5 der Nabenscheibe 18 also unterschiedliche Versatzrichtungen auf einem Teilkreisdurchmesser gegenüber nicht versetzten Standard-Bohrungen aufweisen. Dabei sollten die Versätze nicht gleich groß sein, wenn sie auf einem Teilkreisdurchmesser sind, sonst wäre ggf. ein seitenverkehrter Verbau möglich.
-
Bei weiteren Ausführungsbeispielen können die versetzten Bohrungen bei unterschiedlichen Varianten zusätzlich oder alternativ auf unterschiedlichen Teilkreisen sein (radiales Versetzen). Die dazu passenden Stifte auf dem Werkstückträger 40 können dann auch entsprechend passend radial versetzt angeordnet werden. Die nicht versetzten Bohrungen bleiben auf dem gleichen Teilkreis, wie bei oben beschriebenen Ausführungsbeispielen. Auch eine Kombination aus radialem Versatz und gleichzeitig Versatz in Umfangsrichtung ist möglich.
-
Bei manchen Ausführungsbeispielen der Nabenscheibe 18 kann eine Bohrung (z.B. 32-3) in Umfangsrichtung und/oder radialer Richtung weniger stark versetzt sein (größerer Stift) und eine andere Bohrung (z.B. 32-5) kann demgegenüber in Umfangsrichtung und/oder radialer Richtung stärker versetzt sein (kleinerer Stift). Die versetzten Bohrungen können dann bei beiden Varianten auf einem Teilkreis sein. Die nicht-versetzten Standardbohrungen (z.B. 32-1, 32-2, 32-4) haben den größten Stift. Es sind also dafür drei Stiftgrößen auf dem Werkstückträger notwendig.
-
Bei den hierin beschriebenen Ausführungsbeispielen ist Poka Yoke mittels Abstiften durch ein Baukastenbauteil hindurch möglich und auch nachträglich an einem Bauteil umsetzbar. Es muss nicht das Bauteil, durch das durchgegriffen wird, verändert werden. Bei verschiedenen Varianten der Nabenscheibe 18 kann das Bauteil durch das durchgegriffen wird (z.B. Abdeckblech), unverändert gelassen werden.
-
Es sei noch erwähnt, dass auch andere Öffnungs-Geometrien denkbar sind. Beispielsweise sind auch Halbmonde (Segmente von Bohrungen) an Außenkanten möglich, die zueinander versetzt sind. Auch mit Halbmonden lassen sich Öffnungsschnittmengen erzeugen. Anstelle von runden Bohrungen sind auch elliptische Bohrungen / Ausnehmungen möglich.
-
Die Aspekte und Merkmale, die zusammen mit einem oder mehreren der vorher detaillierten Beispiele und Figuren beschrieben sind, können auch mit einem oder mehreren der anderen Beispiele kombiniert werden, um ein gleiches Merkmal des anderen Beispiels zu ersetzen oder um das Merkmal in das andere Beispiel zusätzlich einzuführen.
-
Weiterhin sind die folgenden Ansprüche hiermit in die detaillierte Beschreibung aufgenommen, wo jeder Anspruch als getrenntes Beispiel für sich stehen kann. Während jeder Anspruch als getrenntes Beispiel für sich stehen kann, ist zu beachten, dass - obwohl ein abhängiger Anspruch sich in den Ansprüchen auf eine bestimmte Kombination mit einem oder mehreren anderen Ansprüchen beziehen kann - andere Beispiele auch eine Kombination des abhängigen Anspruchs mit dem Gegenstand jedes anderen abhängigen oder unabhängigen Anspruchs umfassen können. Solche Kombinationen werden hier explizit vorgeschlagen, sofern nicht angegeben ist, dass eine bestimmte Kombination nicht beabsichtigt ist. Ferner sollen auch Merkmale eines Anspruchs für jeden anderen unabhängigen Anspruch eingeschlossen sein, selbst wenn dieser Anspruch nicht direkt abhängig von dem unabhängigen Anspruch gemacht ist.
-
Bezugszeichenliste
-
- 10
- ZSB-Baugruppe
- 12
- Lamellenmitnahme
- 14
- linkes Abdeckblech
- 16
- rechtes Abdeckblech
- 18
- Nabenscheibe
- 20
- radial außenliegende Torsionsfedern
- 22
- radial innenliegende Torsionsfedern
- 24
- Nabe
- 26
- Turbinenrad
- 28
- Abdeckblech-Löcher
- 30
- Abdeckblech-Laschen
- 32
- Nabenscheiben-Löcher
- 34
- Nabenscheiben-Laschen
- 36
- Bohrungen
- 38
- Materialausnehmung
- 40
- Werkstückträger
- 42
- Absteckstifte
- 50
- Öffnungsschnittmenge
