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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Ausrichten von Bauteilen sowie eine Bauteilanordnung.
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Bauteile der in Rede stehenden Art sind beispielsweise Gehäusebauteile, wie Getriebegehäusebauteile. Derartige Gehäuse sind oftmals aus mehreren Teilen gefertigt. In den jeweiligen Gehäuseteilen sind Lagerstellen für eine gemeinsame Welle vorgesehen. Dies bedeutet, dass eine Welle nicht nur in einem Teil gelagert ist, sondern in zwei oder mehr (Bau-)Teilen. Fertigungstechnisch stellt dies eine große Herausforderung dar, da die Lagerstellen im montierten Zustand exakt fluchten müssen. Aufgrund von Fertigungstoleranzen etc. ist dies aber nicht der Fall bzw. das Einhalten entsprechend niedriger Fertigungstoleranzen ist äußerst kostenintensiv.
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Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zum Ausrichten von Bauteilen sowie eine Bauteilanordnung anzugeben, wobei zwei oder mehr Bauteile präzise, prozesssicher und kosteneffizient ausgerichtet und montiert werden können.
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Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren gemäß Anspruch 1 sowie durch eine Bauteilanordnung gemäß Anspruch 11 gelöst. Weitere Vorteile und Merkmale ergeben sich aus den Unteransprüchen sowie der Beschreibung und den beigefügten Figuren.
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Erfindungsgemäß umfasst ein Verfahren zum Ausrichten von Bauteilen die Schritte:
- - Bereitstellen zumindest eines ersten Bauteils und eines zweiten Bauteils, wobei die Bauteile jeweils zumindest einen Anordnungsbereich zur Anordnung eines gemeinsamen Passelements aufweisen und wobei die Bauteile jeweils zumindest einen Bezugspunkt aufweisen;
- - Verwenden eines Passelements, welches zur Anordnung in den Anordnungsbereichen zwei zueinander versetzt angeordnete Abschnitte aufweist;
- - Anordnen des Passelements in den Anordnungsbereichen zum Bringen der Bezugspunkte in eine Sollposition.
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Das erste Bauteil weist gemäß einer Ausführungsform einen ersten Anordnungsbereich auf, während das zweite Bauteil einen zweiten Anordnungsbereich aufweist.
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Die Anordnungsbereiche dienen zweckmäßigerweise zur Anordnung des gemeinsamen Passelements. Die Bezugspunkte sind Stellen oder Bereiche, welche, beispielsweise auch zueinander, eine bestimmte Position einnehmen sollen.
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Gemäß einer Ausführungsform sind die Bezugspunkte beispielsweise Lagerstellen oder formen eine Lagerstelle. Derartige Lagerstellen müssen im montierten Zustand zueinander fluchten. Typischerweise dienen die Lagerstellen der Anordnung einer Welle. Eine derartige Welle kann über eine Gleitlagerung angeordnet sein, alternativ kann es sich aber auch um eine Wälzlagerung handeln. In beiden Fällen ist es eminent wichtig, dass die Positionen der Lagerstellen exakt zueinander passen. Dies wird vorliegend mit Vorteil über (zumindest ein) entsprechend gestaltetes Passelement realisiert. Das Passelement weist mit Vorteil die beiden versetzt zueinander angeordneten Abschnitte auf, worüber die Bezugspunkte in ihre Solllage gebracht werden können.
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Gemäß einer Ausführungsform umfasst das Verfahren die Schritte:
- - Ausrichten der Bezugspunkte zueinander und Ermitteln einer Abweichung der Positionen der Anordnungsbereiche;
- - Vorhalten der Abweichung in einer Exzentrizität des Passelements;
- - Anordnen des Passelements in den Anordnungsbereichen zum Ausrichten der Bezugspunkte, mit anderen Worten zum Bringen der Bezugspunkte in ihre Solllage.
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Mit Vorteil werden vorliegend die Bezugspunkte in Ihre Sollposition gebracht. Aufgrund von Fertigungstoleranzen etc. liegen die Anordnungsbereiche nicht mehr exakt aufeinander. Beispielseise wird nun die Position des jeweiligen Anordnungsbereichs zum jeweiligen Bezugspunkt bestimmt, gemäß einer bevorzugten Ausführungsform insbesondere messtechnisch erfasst. Hierzu kann beispielsweise mit optischen Erfassungseinrichtungen, wie Kameras oder dergleichen, gearbeitet werden. Damit kann erkannt werden, dass die Position des ersten Anordnungsbereichs relativ zum ersten Bezugspunkt von einer Sollposition abweicht und/oder dass die Position des zweiten Anordnungsbereichs relativ zum zweiten Bezugspunkt von einer Sollposition abweicht.
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Unter der Annahme, dass die Bezugspunkte beispielsweise fluchten sollen, ergibt sich für das in den Anordnungsbereichen anzuordnende Passelement ein Versatz oder eine Abweichung. Zweckmäßigerweise wird nun dieser Versatz oder diese Abweichung als Exzentrizität in dem Passelement vorgehalten. Mit anderen Worten umfasst das Passelement zweckmäßigerweise zwei Abschnitte, welche um die Exzentrizität zueinander versetzt sind. Der Versatz ist vorteilhafterweise so bemessen, dass über die Anordnung des Passelements die Bezugspunkte in ihre Solllage oder Sollposition gebracht werden. Es kann also über die Anordnung des Passelements in den Anordnungsbereichen eine exakte Ausrichtung der Bezugspunkte erreicht werden.
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Zweckmäßigerweise umfasst das Verfahren den Schritt:
- - Bestimmen der Abstände der Anordnungsbereiche von den jeweiligen Bezugspunkten zum Ermitteln der Abweichung.
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Gemäß einer Ausführungsform können die Abstände mittels eines optischen Messsystems effizient erfasst werden.
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Gemäß einer Ausführungsform sind die Anordnungsbereiche im Querschnitt kreisförmig. Gemäß einer Ausführungsform sind die Durchmesser der Anordnungsbereiche unterschiedlich groß. Damit kann für das Passelement eine bestimmte Einbaulage vorgegeben werden. Alternativ können die Durchmesser auch gleich groß gewählt werden. Das Gesagte gilt analog und entsprechend für die Form der Abschnitte des Passelements.
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Gemäß einer Ausführungsform umfasst das Verfahren die Schritte:
- - Vorhalten einer Vielzahl von Passelementen, welche sich hinsichtlich des Maßes der Exzentrizität unterscheiden;
- - Auswählen des geeigneten Passelements anhand der ermittelten Abweichung.
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Zweckmäßigerweise wird eine Vielzahl von „Klassen“ von Passelementen vorgehalten. So kann nach dem Ermitteln oder Erfassen des Versatzes oder der Abweichung, abhängig vom ermittelten Wert, aus der jeweiligen Klasse das geeignete Passelement verwendet werden. Zweckmäßigerweise können derartige Passelemente oder Passstifte einfach klassiert werden. Für die Fertigung stellt dies ein äußerst effizientes Verfahren dar, da das Vorhalten geeigneter Passelemente deutlich kostengünstiger ist, als wenn die Positionen der Lagerstellen bzw. der Anordnungsbereiche extrem genau toleriert werden. Mit anderen Worten ermöglicht das vorgeschlagene Verfahren größere Toleranzen an den Bauteilen und damit niedrigere Fertigungskosten. Dabei ist lediglich zu berücksichtigen, dass die Bauteile typischerweise auch eine Vielzahl von Befestigungsöffnungen, wie Gewindebohrungen oder dergleichen, aufweisen. Deren Funktionalität ist weiterhin sicherzustellen.
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Gemäß einer Ausführungsform umfasst das Verfahren die Schritte:
- - Ermitteln einer Winkellage des Passelements auf Basis der ermittelten Abweichung;
- - Anordnen, insbesondere maschinelles Anordnen, des ersten Passelements in oder gemäß der Winkellage.
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Um die Bezugspunkte zueinander auszurichten, also beispielsweise die Lagerstellen zueinander in Überdeckung zu bringen, muss das Passelement in einer bestimmten Lage angeordnet oder eingebaut werden. Diese Lage bzw. Winkellage kann zweckmäßigerweise über die Positionen der Anordnungsbereiche relativ zu den Bezugspunkten ermittelt werden.
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Gemäß einer Ausführungsform umfasst das Verfahren entsprechend die Schritte:
- - Ermitteln der Abweichung;
- - Auswählen eines geeigneten Passelements;
- - Anordnen des Passelements in dem ersten Bauteil in einer vorbestimmten Winkellage;
- - Anordnen des zweiten Bauteils an dem ersten Bauteil.
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Über das Anordnen des zweiten Bauteils am ersten Bauteil wird zweckmäßigerweise auch die Anordnung des Passelements im entsprechenden Anordnungsbereich des zweiten Bauteils bewirkt. Über die Ausrichtung des Passelements ist dieses in der Folge optimal gegenüber dem ersten Bauteil ausgerichtet.
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Die Winkellage kann über entsprechende an dem Passelement und dem ersten Bauteil bzw. allgemein an den Passelementen und den Bauteilen eingebrachte Positionsmarken eingestellt werden. Dies ist insbesondere hilfreich, wenn das Verfahren händisch durchgeführt wird.
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Bevorzugt wird das Verfahren maschinell durchgeführt. Eine geeignete Vorrichtung, wie beispielsweise ein Roboter, erhält zweckmäßigerweise die Information, welches Passelement er nehmen muss und in welcher Lage es eingebaut werden soll.
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Die Anordnung der Passelemente bzw. der Abschnitte der Passelemente in den jeweiligen Anordnungsbereichen erfolgt zweckmäßigerweise drehfest. Hierzu sind zweckmäßigerweise entsprechend gewählte Übermaßpassungen vorgesehen. Alternativ können die Passelemente auch Gewinde oder dergleichen aufweisen, welche in geeigneter Weise zugänglich sind, um die Passelemente in einer gewünschten Position zu verschrauben bzw. zu arretieren.
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Um eine zuverlässige Ausrichtung der Bauteile zu ermöglichen, ist in der Realität die Anordnung von mehr als einem Passelement erforderlich. Bei dem zumindest einen zweiten Passelement kann es sich um einen klassischen Passstift handeln, welcher ggf. höher toleriert ist.
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Gemäß einer Ausführungsform weisen die Bauteile jeweils mehrere Anordnungsbereiche auf, insbesondere zumindest zwei, wobei in den korrespondierenden Anordnungsbereichen ausgewählte Passelemente angeordnet werden. Mit dem Ausdruck „ausgewählte Passelemente“ sind ebenfalls zweckmäßigerweise entsprechend klassierte Passelemente gemeint, insbesondere also Passelemente, welche eine entsprechende Exzentrizität aufweisen.
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Gemäß einer Ausführungsform weisen die Bauteile mehrere Bezugspunkte auf, wobei zum Auswählen des oder der Passelemente eine mittlere Abweichung verwendet wird. Die Passelemente werden hierbei zweckmäßigerweise derart ausgewählt, dass die Bezugspunkte, wie beispielsweise die Lagerstellen, den geringstmöglichen Fehler zueinander aufweisen.
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Die Erfindung betrifft auch eine Bauteilanordnung, umfassend zumindest zwei Bauteile, insbesondere Gehäuseteile, wie Getriebegehäuseteile, welche nach dem erfindungsgemäßen Verfahren ausgerichtet sind.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform sind die Bauteile insbesondere Getriebeteile, insbesondere Getriebegehäuseteile. Derartige Bauteile, insbesondere Gehäuseteile, werden beispielsweise bei oder für Gehäuse von Elektromotoren verwendet, wie sie als Traktionsmotoren für teil- und vollelektrisch betriebene Kraftfahrzeuge verwendet werden. Derartige Kraftfahrzeuge sind insbesondere Landfahrzeuge, wie Personenkraftwagen, Krafträder oder auch Nutzfahrzeuge.
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Weitere Vorteile und Merkmale ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung einer Ausführungsform des Verfahrens mit Bezug auf die beigefügten Figuren.
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Es zeigen:
- 1: zwei schematische Ansichten von Bauteilen;
- 2: die aus der 1 bekannten Bauteile im montierten Zustand;
- 3: eine Ausführungsform eines Passelements.
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1 zeigt in der linken Bildhälfte ein erstes Bauteil 10 und in der rechten Bildhälfte ein zweites Bauteil 20. Dieses soll in einer Montagestellung, vgl. diesbezüglich auch die 2, an dem ersten Bauteil 10 befestigt werden. Hierzu wird es entsprechend auf das erste Bauteil 10 geklappt. Das erste Bauteil 10 umfasst einen ersten Anordnungsbereich 12 und einen ersten Bezugspunkt 14. Das zweite Bauteil 20 umfasst entsprechend einen zweiten Anordnungsbereich 22 und einen zweiten Bezugspunkt 24. Die Bezugspunkte 14 bzw. 24 sind vorliegend beispielsweise Lagerstellen, zur Anordnung einer (hier nicht gezeigten) Welle. Über die gestrichelten Kreise istjeweils dargestellt, dass die Lage der Anordnungsbereiche 12 und 22 bzw. Bezugspunkte 14 und 24 in der Realität von ihren Sollpositionen abweicht. Die Sollpositionen der Anordnungsbereiche 12' und 22' bzw. der Bezugspunkte 14' und 24' sind entsprechend zu den tatsächlichen Positionen versetzt. Dies führt dazu, dass bei Anordnung eines konventionellen Passstifts in den Anordnungsbereichen 12 und 22 die Bezugspunkte 14 und 24 ggf. eine unzulässig hohe Toleranz zueinander aufweisen. Zweckmäßigerweise wird nun ein exzentrischer Passstift verwendet, um die Bezugspunkte 14 und 24 und in der Folge die Bauteile 10 und 20 zueinander auszurichten, vgl. diesbezüglich auch die 2.
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2 zeigt die im Wesentlichen aus der 1 bekannten Bauteile 10 und 20, wobei die Bezugspunkte 14 und 24 optimal aufeinander liegen. Der erste Anordnungsbereich 12 ist allerdings zu dem zweiten Anordnungsbereich 22 versetzt. Dieser Versatz wird vorteilhafterweise über ein geeignetes Passelement ausgeglichen. Zweckmäßigerweise wird ein Passelement oder Passstift verwendet, welcher diesen Versatz vorhält. Über die Anordnung eines geeigneten Passelements können so die Bauteile 10 und 20 effektiv und schnell zueinander ausgerichtet werden. Hierzu werden beispielsweise die Abstände der jeweiligen Anordnungsbereiche 12 und 22 zu den jeweiligen Bezugspunkten 14 und 24 ermittelt. Die Abweichungen, welche diese Abstände zueinander aufweisen, können nun dazu verwendet werden, ein geeignetes Passelement mit entsprechender Exzentrizität auszuwählen. Wird beispielsweise eine Abweichung in der Höhe von 0,2 mm erkannt, wird ein Passelement mit einem Versatz von 0,2 mm ausgewählt, vgl. diesbezüglich auch die 3.
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3 zeigt schematisch eine Ausführungsform eines Passelements 40, umfassend einen ersten Abschnitt 41 und einen zweiten Abschnitt 42. Die jeweiligen Abschnitte 41 und 42 sind zur Anordnung in den entsprechenden Anordnungsbereichen 12 und 22 der Bauteile 10 bzw. 20, vgl. die 1 und 2, vorgesehen. Die Abschnitte 41 und 42 sind zueinander exzentrisch, mit anderen Worten in einem Versatz x zueinander angeordnet. Der Versatz x ist abhängig von der Lage der Anordnungsbereiche bzw. den Bezugspunkten. Derartige Passelemente können zweckmäßigerweise einfach klassiert und vorgehalten werden, sodass bei bekannter Position der Anordnungsbereiche bzw. Bezugspunkte deren maßliche Toleranzen nahezu zu 100 % ausgeglichen werden können.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- erstes Bauteil
- 12
- erster Anordnungsbereich
- 12'
- Sollposition erster Anordnungsbereich
- 14
- erster Bezugspunkt
- 14'
- Sollposition erster Bezugspunkt
- 20
- zweites Bauteil
- 22
- zweiter Anordnungsbereich
- 22'
- Sollposition zweiter Anordnungsbereich
- 24
- zweiter Bezugspunkt
- 24'
- Sollposition zweiter Bezugspunkt
- 40
- Passelement
- 41
- erster Abschnitt
- 42
- zweiter Abschnitt
- x
- Versatz, Abweichung
