DE10325910B4

DE10325910B4 - Verfahren zur Einbringung von Strukturen in Anlageflächen, Vorrichtung zum Einbringen derartiger Strukturen und kraftschlüssig verbundene Körper

Info

Publication number: DE10325910B4
Application number: DE10325910A
Authority: DE
Inventors: Siegfried Gruhler
Original assignee: Mauser Werke Oberndorf Maschinenbau GmbH
Current assignee: Mauser Werke Oberndorf Maschinenbau GmbH
Priority date: 2002-08-02
Filing date: 2003-06-05
Publication date: 2010-03-18
Anticipated expiration: 2023-06-06
Also published as: DE10325910C5; DE10362303B4; DE10325910A1; DE20321769U1

Abstract

Verfahren zum Einbringen von Strukturen in Form von Vertiefungen (28) in Anlageflächen von zwei kraftschlüssig verbundenen Körpern, wobei in eine zu behandelnde Lageraufnahme (10) die Vertiefungen (28) durch Strahlenbehandlung mittels eines Lasers eingebracht werden, wobei ein Laserstrahl (42) über eine Schwenkspiegeleinrichtung (32) mit einem 3D-Schwenkspiegel (44) außerhalb der Lageraufnahme (10) umgelenkt wird, bevor er auf die Innenumfangsfläche (20) der Lageraufnahme (10) auftrifft, wobei die Vertiefungen abschnittsweise in die Anlagefläche eingebracht werden.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Einbringung von Strukturen in Anlageflächen, insbesondere in Innenumfangsflächen von Lageraufnahmen von Pleueln und Kteuzgelenkgabeln, nach dem Patentanspruch 1, eine Vorrichtung zum Einbringen derartiger Strukturen nach dem Patentanspruch 9 und kraftschlüssig verbundene Körper nach Patentanspruch 15.
Derartige Strukturen haben den Zweck, eine reibschlüssige Verbindung zwischen der Lageraufnahme und einer in dieser Lageraufnahme aufgenommen Lagerschale herzustellen, so daß im Betrieb eine Relativbewegung zwischen der Lageraufnahme und der Lagerschale und somit ein Fressen der Lagerschale in der Lageraufnahme verhindert ist.
Beispielsweise aus der EP 1 223 356 A1 bekannte Lösungen sehen vor, die Innenumfangsfläche der Lagerbohrung mechanisch mittels Honen zu bearbeiten. Ein Honstein wird in die Lageraufnahme eingebracht und in dieser bevorzugterweise in einer sich translatorisch und rotatorisch überlagernden Bewegung entlang der Innenumfangsfläche geführt. Dadurch ergibt sich ein Kreuzschliff, der aufgrund seiner diagonal und sich kreuzenden Vertiefungen einem Verrutschen der Lagerschale entgegen wirken soll.
Bei diesen Lösungen unterliegt der Honstein einem mechanischen Verschleiß, so daß die beim Honen erzeugten Vertiefungen unregelmäßige Geometrien aufweisen und somit kein optimaler Reibschluß zwischen der Lagerschale und der Lageraufnahme erreichbar ist.
Ferner wird das zu bearbeitende Werkstück bei den bekannten mechanischen Verfahren mit einer zusätzlichen Kraft beaufschlagt, die ungünstige Spannungen in dem fertigbearbeiteten Bauteil hervorrufen können.
Des Weiteren ist mit dem Honen nur eine stark begrenzte Anzahl von verschiedenen Strukturen realisierbar, so daß auf individuelle Anforderungen meist nicht reagiert werden kann.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren, eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens kraftschlüssig verbundene Körper zu schaffen, die und eine gleichbleibend hohe Qualität von Anlageflächen ermöglichen.
Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren mit den Merkmalen nach dem Patentanspruch 1, durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen nach dem Patentanspruch 9 und kraftschlüssig verbundene Körper nach Anspruch 15.
Das erfindungsgemäße Verfahren zur Bildung von Oberflächenstrukturen in Form von Vertiefungen in Anlageflächen zweier kraftschlüssig verbundener Körper sieht vor, die Vertiefungen in die zu behandelnde Anlagefläche über einen Laserstrahl einzubringen. Dabei sind die Vertiefungen abschnittsweise ausgebildet.
Vorzugsweise ist der eine Körper bzw. das eine Werkstück ein Pleuel oder eine Kreuzgelenkgabel und die zu behandelnde Anlagefläche die Innenumfangsfläche einer Lageraufnahme. Der zweite Körper ist dementsprechend eine Lagerschale, die in der Lageraufnahme aufgenommen ist. Durch die gelaserte Struktur wird die Innenumfangsfläche aufgerauht, so daß diese im gefügten Zustand gegenüber der anliegenden Außenumfangsfläche der Lagerschale eine Bremswirkung hat und somit keine Relativbewegung zwischen der Lageraufnahme und der Lagerschale der Lagerschale erfolgt.
Ein Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, daß durch das Lasern Strukturen reproduzierbarer Qualität herstellbar sind, so daß bei einer Großserienfertigung des zu bearbeitenden Körpers bzw. Werkstücks eine gleichbleibend hohe Qualität und somit z. B. bei Pleueln eine hohe Führungsgenauigkeit an einer Kurbelwelle erreicht werden kann.
Außerdem sind über eine entsprechende Ansteuerung des Lasers praktisch beliebige Geometrien herstellbar, wie z. B. eine Kreuzstruktur, eine Parallelstruktur oder eine Punktmatrix. Vorzugsweise weisen die Kreuzstruktur, die Parallelstruktur und die Punktmatrix Auswürfe auf, so daß sich im Querschnitt eine sägezahnartige Struktur ergibt. Dabei wird die Struktur bevorzugterweise so gewählt, daß sich beim Fügen selbst, d. h. beim Einsetzen der Lagerschale in die Lageraufnahme die Struktur nicht negativ auswirkt, d. h. es erfolgt kein Haken der sich berührenden Anlageflächen oder ein Versetzen der eingesetzten Lagerschale.
Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß der Laserstrahl keinem Verschleiß unterliegt und somit Wartungsintervalle wesentlich verlängert sind. Des Weiteren werden durch den Laserstrahl aus der Anlagefläche herausgelöste Partikel überwiegend verdampfen, so daß zum einen weniger Schmutz entsteht und zum anderen auf einen dem Strukturieren der Anlagefläche nachgeschalteten Arbeitsschritt zur Reinigung der behandelten Anlagefläche entfallen kann.
Bevorzugterweise ist die Anlagefläche vor dem Strukturieren mit definierter Schneide derart feingedreht, daß ein Mittenrauhwert Ra = 0,8 μm bis 2,5 μm und eine Bemittelte Rauhtiefe Rz = 5 μm bis 20 μm erzielt ist.
Der Laser ist erfindungsgemäß außerhalb der Lageraufnahme angeordnet. Dabei wird der Laserstrahl über eine zentral über der Lageraufnahme positionierte Schwenkspiegeleinrichtung mit einem 3D-Schwenkspiegel auf die Innenumfangsfläche umgelenkt. Durch eine entsprechende Drehung und Kippung des Schwenkspiegels ist somit die gesamte Innenumfangsfläche gleich rotationssymmetrisch zugänglich.
Das Pleuel wird vornehmlich auf einem Auflagetisch mit einem Absaugkanal eingespannt. Der Absaugkanal mündet in einer Absaugeinrichtung, so daß beim Einbringen des Musters verdampfte Partikel sofort abgesaugt bzw. abgeblasen werden.
Um Arbeitsschutzvorschriften wie z. B. Laserschutz Klasse 1, zu genügen und um den Laserstrahl nicht durch Umgebungseinflüsse negativ zu beeinflussen, wird eine Schutzhaube zumindest um die Lageraufnahme des eingespannten Werkstücks gelegt, die an der Auflageeinrichtung und der Schwenkspiegeleinrichtung anliegt, so daß ein von der Umgebung getrennter Innenraum entsteht.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung sieht einen Laser zur Erzeugung eines Laserstrahls, eine Schwenkspiegeleinrichtung mit einem 3D-Schwenkspiegel zum Umlenken des Laserstrahls auf eine zu bearbeitende Anlagefläche eines Körpers bzw. Werkstücks, insbesondere eine Innenumfangsfläche einer Lageraufnahme eines Pleuels oder einer Kreuzgelenkgabel, eine Auflageeinrichtung zum Einspannen des Werkstücks, vorzugsweise mit einem Absaugkanal zur Beseitigung von Verschmutzungen, und eine Schutzhaube zur Schaffung eines von der Umgebung getrennten Arbeitsraums für das Pleuel vor.
Aufgrund der geringen erforderlichen Leistung zum Einbringen der Strukturen, sind einfache, am Markt verfügbare Beschriftungslaser, vorzugsweise Nd: YAG-Laser einsetzbar.
Alternativ kann zur Schaffung des Arbeitsraums entweder die Schutzhaube absenkbar oder die Auflageeinrichtung mit einer Hubeinrichtung ausgebildet sein.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist die Auflageeinrichtung als drehbarer Rundtisch ausgeführt, an dessen Außenumfang zumindest eine Schwenkspiegeleinrichtung vorgesehen ist.
Bei einer anderen bevorzugten Ausführungsform ist zumindest eine Schwenkspiegeleinrichtung über einen Drehtisch an dem Rundtisch gelagert.
Sonstige vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand weiterer Unteransprüche. Bei den erfindungsgemäßen kraftschlüssigen Körpern sind die linienartigen Vertiefungen nach den vorbeschriebenen erfindungsgemäßen Verfahren ausgebildet.
Im Folgenden erfolgt eine ausführliche Erläuterung bevorzugter Ausführungsformen der Erfindung anhand schematischer Darstellungen näher erläutert. Es zeigen
1 eine perspektivische Teilsicht auf ein Pleuel mit einer Lageraufnahme und einer in der Lageraufnahme aufgenommenen Lagerschale,
2 eine Draufsicht auf eine erste beispielhafte Oberflächenstruktur,
3 eine Draufsicht auf eine zweite Oberflächenstruktur,
4 eine Draufsicht auf eine dritte Oberflächenstruktur,
5 einen Querschnitt durch 4,
6 eine Vorderansicht einer bevorzugten Vorrichtung zum Oberflächenstrukturieren,
7 eine Draufsicht auf ein Pleuel mit abschnittsweisen Vertiefungsstrukturen,
8 eine Draufsicht auf eine erste Anordnung der Vorrichtung aus 6,
9 eine Draufsicht auf eine zweite Anordnung der Vorrichtung aus 6,
10 eine Draufsicht auf eine dritte Anordnung der Vorrichtung aus 6.
1 zeigt eine Ansicht auf ein großes Auge 2 eines fertig bearbeiteten Pleuels 4. Das große Auge 2 ist als zweigeteiltes Lager mit einem Lagerdeckel 6 und einem Lagerboden 8 ausgebildet, die zur Bildung einer Lageraufnahme 10 über Schrauben (nicht dargestellt) in Bohrungen 12 miteinander gefügt sind. In der Lageraufnahme 10 ist eine Lagerschale 14 mit zwei halbkreisförmigen Lagerschalenbögen 16, 18 aufgenommen. Dabei entspricht der Außendurchmesser d1 der Lagerschale 14 ungefähr dem Innendurchmesser d2 der Lageraufnahme 10, so daß sich durch Fügen des großen Auges 2 mittels der Schrauben eine reibschlüssige Verbindung zwischen der Innenumfangsfläche 20 der Lageraufnahme 10 und der Außenumfangsfläche 22 der Lagerschale 14 ergibt. Zur Verstärkung des Reibschlußes ist erfindungsgemäß zumindest die Innenumfangsfläche 20 der Lageraufnahme 10 mit einer aufrauhenden Struktur versehen. Mögliche Strukturen zur Verstärkung des Reibschlusses sind beispielhaft in den 2, 3 und 4 gezeigt.
Die in 2 dargestellte Oberflächenstruktur ist eine Kreuzstruktur 24, die in 3 gezeigte eine Parallelstruktur 26 und die in 4 gezeigte Oberflächenstruktur eine Punktmatrix 62. Die Muster 24, 26, 62 setzen sich aus einer Vielzahl von in die Innenumfangsfläche 20 mit einem Laserstrahl eingebrachten Vertiefungen 28 zusammen.
Vorzugsweise sind die Kreuzstruktur 24 und/oder die Parallelstruktur 26 mit Auswürfen (nicht dargestellt) als zeilenartige Sägezahnstruktur ausgebildet, so daß der Reibkoeffizient und die Haftung der Lagerschale 14 in der Lageraufnahme 10 weiter verbessert ist. Dabei wird unter Auswurf ein Materialkamm aus aufgeschmolzenem Material verstanden, der sich zumindest einseitig neben und abschnittsweise entlang der eingebrachten Vertiefung 28 auf der Innenumfangsfläche 20 ausbildet.
Die Punktmatrix 62 weist eine Vielzahl von zueinander beabstandeten und in Linien angeordneten Kratern 64 auf. Die Krater 64 können jedoch beliebig zueinander angeordnet sein. So ist z. B. ebenfalls eine sternartige oder frei gewählte Relativanordnung der Krater 4 zueinander vorstellbar. Die Krater 64 werden punktweise in die Innenumfangsfläche 20 eingebracht und haben einen ringartigen Auswurf 66 aus aufgeschmolzenen Material zur Erhöhung des Reibkoeffizienten (5). Besonders vorteilhaft an der Punktmatrix 62 ist, daß die Strahlzeit zum Einbringen der Vertiefungen 28 und die Hitzeeinwirkungen auf die Innenumfangsfläche 20 gegenüber der Kreuz- oder der Parallelstruktur 24, 26 wesentlich verringert ist.
Grundsätzlich sind beliebige Muster 24, 26, 62 bzw. Vertiefungsstrukturen mit dem Laser kombinierbar und realisierbar, die sich nicht nur in ihrem flächigen Verlauf, sondern ebenfalls in ihrer Geometrie wie Tiefe und Breite der Vertiefungen 28 unterscheiden.
Zur Reduzierung der Hitzeeinbringung in die Innenumfangsfläche 20 und zur Erhöhung der Taktzeit ist es vorstellbar, die Vertiefungen 28 nur abschnittsweise, bspw. an zwei oder vier diametralen Innenumfangsabschnitten 76, 78, 80, 82, (7) einzubringen. Des Weiteren ist es vorstellbar, den Laserstrahl derart zu lenken, daß wellenartige Vertiefungen (nicht dargestellt) gebildet werden, wodurch im Vergleich zu geradlinigen Vertiefungen 28 eine wesentlich größere Wirkfläche geschaffen und somit eine wesentlich größere Bremswirkung der beiden sich berührenden Oberflächen 20, 22 über den Reibschluß erzielbar ist.
Sämtliche Muster 24, 26, 62 sind idealerweise derart ausgebildet, daß sich zwar im gefügten Zustand ein wirksamer Reibschluß zwischen den gefügten Körpern 4, 14 einstellt, jedoch bei der Montage der Körper 4, 14 kein Haken der beabstandeten Anlageflächen 20, 22 auftritt. Somit wird eine einfache Montage ermöglicht, und gleichzeitig vermieden, daß die ausgebildeten Vertiefungen beim Einsetzen abgetragen werden und der angestrebte Reibschluß nachteilig beeinflußt wird.
Bevorzugterweise ist die Innenumfangsfläche 20 vor dem Einbringen der Vertiefungen 28 derart mit definierter Schneide feingedreht, daß sie einen Mittenrauhwert Ra = 0,8 μm bis 2,5 μm und eine gemittelte Rauhtiefe Rz = 5 μm bis 20 μm aufweist.
6 zeigt eine bevorzugte Vorrichtung 30 zum Einbringen der Vertiefungen 28 in eine Anlagefläche. In der hier beschriebenen Ausführungsform werden die Vertiefungen 28 in Innenumfangsflächen 20 eines Pleuels 4 eingebracht. Die Vorrichtung 30 hat in der dargestellten Ausführungsform im wesentlichen eine Auflageeinrichtung 32 und eine Schwenkspiegeleinrichtung 34.
Die Auflageeinrichtung 32 wirkt als Pleuelaufnahme und ist vorzugsweise als Rundtisch (8, 9, 10) und/oder als Hubtisch zur variablen Höheneinstellung ausgeführt.
Zur Beseitigung von Verschmutzungen aus der bearbeiteten Innenumfangsfläche 20 hat die Auflageeinrichtung 32 vorzugsweise einen Absaugkanal 36, der sich von der Oberseite 38 der Auflageeinrichtung 32 zur Unterseite 40 erstreckt und in einer Absaugeinrichtung (nicht dargestellt) mündet.
Das Pleuel 4 ist so auf der Auflageeinrichtung 32 positioniert, daß es mit seiner Lageraufnahme 10 den Absaugkanal 36 oberseitig umschließt. Dabei entspricht der Innendurchmesser des Absaugkanals d3 ungefähr dem Innendurchmesser d1 der Lageraufnahme 10.
Durch die vorteilhafte Anordnung des Pleuels 4 in Bezug zum Absaugkanal 36 können beim Einbringen der Vertiefungen 28 durch einen Laserstrahl 42 nicht verdampfte herausgetrennte Partikel effektiv und einfach entfernt werden. Außerdem werden durch die Absaugeinrichtung sich entwickelnde Dämpfe beseitigt.
Die Schwenkspiegeleinrichtung 34 dient zur Umlenkung des von einem Laser (nicht dargestellt) emittierten Laserstrahls 42 in Richtung der Innenumfangsfläche 20 der Lageraufnahme 10.
Die Schwenkspiegeleinrichtung 34 ist oberhalb der Lageraufnahme 10 positioniert und weist einen 3D-Schwenkspiegel 44 auf. Der 3D-Schwenkspiegel 44 kann sowohl um eine Rotationsachse R eine umlaufende Bewegung von 360° ausführen, als auch um eine Kippachse K eine Kippbewe gung, die orthogonal zur Rotationsachse verläuft und entsprechend einer Drehung des 3D-Schwenkspiegels um die Rotationsachse R mitgeführt wird. Vorzugsweise ist der 3D-Schwenkspiegel 44 mit seiner Rotationsachse R fluchtend zur Lageraufnahmeachse L positioniert und kann über eine entsprechende Software in seiner Ausrichtung zum Pleuel 4 korrigiert werden. Bei einer 360° Drehung und einem entsprechenden Kippen des 3D-Schwenkspiegels 44 kann der Laserstrahl 42 jede Position auf der Innenumfangsfläche 20 ansteuern, so daß die Lageraufnahme 10 in Achs- und Umfangsrichtung bearbeitet werden kann.
Zusätzlich zur Dreh- und Kippbewegung des 3D-Schwenkspiegels 44 ist dieser bzw. die Schwenkspiegeleinrichtung 34 vorzugsweise in vertikaler und horizontaler Richtung verschieb- und über Software in seiner vertikale und horizontale Ausrichtung korrigierbar, so daß zum Beispiel Vertiefungen 28 in vertikaler Richtung nicht nur über eine Kippbewegung des 3D-Schwenkspiegels, sondern ebenfalls über eine vertikale Verschiebung der Schwenkspiegeleinrichtung 34 ausbildbar sind, wobei aufgrund des konstanten Abstandes des 3D-Schwenkspiegels 44 zur Innenumfangsfläche 20 Laserparameter zur Erzielung gleichartiger Vertiefungen 28 nicht geändert werden müssen.
Um Arbeitsschutzvorschriften, insbesondere Laserschutz Klasse 1, zu genügen und um den Laserstrahl 42 nicht durch Umgebungseinflüsse negativ zu beeinflussen, ist eine Schutzhaube 46 vorgesehen, die zwischen der Schwenkspiegeleinrichtung 34 und der Auflageeinrichtung 32 einen von der Außenumgebung 48 abgeschlossenen Innenraum 50 bildet, in dem das Pleuel 4 zumindest mit seiner Lageraufnahme 10 aufgenommen ist. Vorzugsweise ist die Schutzhaube 46 an der Schwenkspiegeleinrichtung 34 befestigt und wird durch eine vertikale Absenkbewegung der Schwenkspiegeleinrichtung 34 um die Lageraufnahme 10 gelegt, bis sie mit ihrer Dichtlippe 60 an der Auflageeinrichtung 32 anliegt.
Bei einem erfindungsgemäßen Verfahren zur Oberflächenstrukturierung, insbesondere zum Einbringen von linienartigen Vertiefungen 28 in die Innenumfangsfläche 20 einer Lageraufnahme 10 eines Pleuels, wird die Innenumfangsfläche 20 derart fertig bearbeitet, beispielsweise durch Feindrehen, daß sie einen Mittenrauhwert Ra = 0,8 μm bis 2,5 μm und eine gemittelte Rauhtiefe von Rz = 5 μm bis 20 μm aufweist. Anschließend wird das Pleuel 4 mit seiner Lageraufnahme 10 entsprechend den obenstehenden Ausführungen mit Bezug zum Absaugkanal 36 und zum 3D-Schwenkspiegel auf der Auflageeinrichtung 32 eingespannt, und die Schutzhaube 46 zur Bildung eines Innen- bzw. Arbeitsraums 50 abgesenkt. Die Laserparameter werden eingestellt und der 3D-Schwenkspiegel 44 derart angesteuert, daß sich die gewünschte Struktur in der Innenumfangsfläche 20 abzeichnet. Parallel zum Laserprozeß saugt die Absaugeinrichtung Verschmutzungen aus dem Innenraum 50 bzw. von der Innenumfangsfläche 20. Nachdem die Oberflächenstrukturierung beendet ist, hebt die Schutzhaube 46 ab und das Pleuel 4 wird weiter getaktet transportiert.
Die 8 und 9 zeigen Anordnungen der Schwenkspiegeleinrichtungen 34 am Außenumfang 68 einer als drehbarer Rundtisch ausgeführter Auflageeinrichtung 32 zum synchronen Bearbeiten von Innenumfangsflächen 20 von Lageraufnahmen 10 mehrerer Pleuel 4. Die Zu- und Abfuhr der Pleuel 4 erfolgt über einen Winkelarm 70.
Derartige Anordnungen sind besonders zur Erhöhung der Ausbringung vorteilhaft. Des Weiteren ist an den Anordnungen gemäß den 8 und 9 vorteilhaft, daß wahlweise eine Drehung eines Spiegels 44 der Schwenkspiegeleinrichtungen 34 um seine Rotationsachse R entfallen kann, da diese Drehung durch eine abschnitts- bzw. schrittweise Drehung des Rundtisches 32 übernommen werden kann.
Vorzugsweise entspricht die Anzahl der Schwenkspiegeleinrichtungen zumindest der halben Anzahl der in die Anlageflächen 20 einzubringenden Vertiefungsstrukturen. Bei einer ungeraden Anzahl von Vertiefungsstrukturen, wie z. B. drei oder fünf, ist die Anzahl der Schwenkspiegeleinrichtungen entsprechend frei zu wählen.
Gemäß 8 sind an dem Rundtisch 32 zwei Schwenkspiegeleinrichtungen 34 vorgesehen. Der Winkelabstand der Schwenkspiegeleinrichtungen 34 zum Winkelarm 70 und zueinander ist zur Vermeidung einer Leertaktung so gewählt, daß bei Drehung des Rundtisches 32 immer ein Pleuel 4 der nächsten Station 34, 70 zugeführt wird. Bei einem Winkelarm 70 und zwei Schwenkspiegeleinrichtungen 34 beträgt der Winkelabstand somit 120°. In jeder Schwenkspiegeleinrichtung 34 kann eine ihr zugewandte Seite 72, 74 der Innenumfangsfläche 20 der Lageraufnahme 10 der Pleuel 4 bearbeitet werden, so daß durch Durchlaufen beider Schwenkspiegeleinrichtungen 34 deren gesamte Innenumfangsfläche 20 gelasert werden kann.
Der Rundtisch 32 wird mit Pleueln 4 bestückt, wobei durch die Rotation des Rundtisches 32 die Pleuel 4 nacheinander den Schwenkspiegeleinrichtungen 34 zugeführt und dort abschnittsweise bearbeitet werden. Die Taktzeit zum Zu- und Abführen eines Pleuels 4 entspricht etwa der Bearbeitungszeit eines Pleuels 4 in einer Schwenkspiegeleinrichtung 34. Insgesamt ist der Rundtisch 32 mit drei Pleueln 4 bestückt, wobei zwei den Schwenkspiegeleinrichtungen 34 zum Lasern und eins dem Winkelarm 70 zum Zu- bzw. Abführen zugeordnet ist.
Gemäß 9 ist es ebenfalls vorstellbar, an dem Rundtisch 32 vier Schwenkspiegeleinrichtungen 34 vorzusehen, die zur Vermeidung von Leertaktung mit dem Winkelarm 70 in einem Winkel von 80° zueinander angeordnet sind. Somit kann der Rundtisch 32 mit fünf Pleueln 4 bestückt werden, wobei vier den Schwenkspiegeleinrichtungen 34 und eins dem Winkelarm 70 zugeordnet ist.
Die relative Ausrichtung der Schwenkspiegeleinrichtungen 34 zueinander ist so gewählt, daß jede auf einen Innenumfangsabschnitt 76, 78, 80, 82 der ihr zugewandten Seite 72, 74 zugreifen kann, so daß nach Durchlaufen sämtlicher Schwenkspiegeleinrichtungen 34 die Innenumfangsfläche 20 abschnittsweise oder vollständig mit Vertiefungen 28 versehen ist.
10 zeigt eine weitere bevorzugte Anordnung einer Schwenkspiegeleinrichtung 34 zum Einbringen von Vertiefungen 28 in eine Innenumfangsfläche 20 einer Lageraufnahme 10 eines auf einem Rundtisch 32 aufgespannten Pleuels 4. Bei dieser Ausführungsform ist die Schwenkspiegeleinrichtung 34 diametral zum Winkelarm 70 über einen Drehtisch 84 am Außenumfang 68 des Rundtisches 32 angeordnet, so daß die Schwenkspiegeleinrichtung 34 ihre Relativposition zum Pleuel 4 durch Drehung des Drehtisches 84 verändern kann. Somit kann die Schwenkspiegeleinrichtung 34 über eine 360° Drehung die gesamte Innenumfangsfläche 20 der Lageraufnahme 10 des Pleuels 4 bearbeiten.
Offenbart ist ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Oberflächenstrukturieren von Anlageflächen zweier reibschlüssig miteinander verbundenen Körpern mittels eines Lasers.

2: großes Auge
4: Pleuel
6: Lagerdeckel
8: Lagerboden
10: Lageraufnahme
12: Bohrung
14: Lagerschale
16: Lagerschalenbogen
18: Lagerschalenbogen
20: Innenumfangsfläche
22: Außenumfangsfläche
24: Kreuzstruktur
26: Parallelstruktur
28: Vertiefung
30: Vorrichtung
32: Auflageeinrichtung
34: Schwenkspiegeleinrichtung
36: Absaugkanal
38: Oberseite
40: Unterseite
42: Laserstrahl
44: Schwenkspiegel
46: Schutzhaube
48: Außenumgebung
50: Innenraum
60: Dichtlippe
62: Punktmatrix
64: Krater
66: Auswurf
68: Außenumfang
70: Winkelarm
72: Seite
74: Seite
76: Innenumfangsabschnitt
78: Innenumfangsabschnitt
80: Innenumfangsabschnitt
82: Innenumfangsabschnitt
84: Drehtisch

Claims

Verfahren zum Einbringen von Strukturen in Form von Vertiefungen (28) in Anlageflächen von zwei kraftschlüssig verbundenen Körpern, wobei in eine zu behandelnde Lageraufnahme (10) die Vertiefungen (28) durch Strahlenbehandlung mittels eines Lasers eingebracht werden, wobei ein Laserstrahl (42) über eine Schwenkspiegeleinrichtung (32) mit einem 3D-Schwenkspiegel (44) außerhalb der Lageraufnahme (10) umgelenkt wird, bevor er auf die Innenumfangsfläche (20) der Lageraufnahme (10) auftrifft, wobei die Vertiefungen abschnittsweise in die Anlagefläche eingebracht werden.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Körper ein Pleuel (4) oder eine Kreuzgelenkgabel mit einer Lageraufnahme (10) und einer in der Lageraufnahme (10) aufgenommenen Lagerschale (14) sind.
Verfahren nach Patentanspruch 1 oder 2, wobei die Lageraufnahme (10) vor dem Einbringen der Vertiefungen (28) fertig bearbeitet, vorzugsweise feingedreht mit einem Mittenrauhwert Ra = 0,8 μm bis 2,5 μm und einer gemittelten Rauhtiefe von Rz = 5 μm bis 20 μm, wird.
Verfahren nach Patentanspruch 2 oder 3, wobei vor dem Einbringen der Vertiefungen (28) zumindest um die Lageraufnahme (10) des Pleuels (4) eine Schutzhaube (46) gelegt wird, die an einer Auflageeinrichtung (32) zum Einspannen des Pleuels (4) und der 3D-Schwenkspiegeleinrichtung (34) anliegt und einen Innenraum (50) bildet.
Verfahren nach Patentanspruch 4, wobei herausgetrennte Partikel über einen Absaugkanal (36) in der Auflageeinrichtung (32) beseitigt werden.
Verfahren nach einem der Patentansprüche 1 bis 4, wobei die Vertiefungen (28) eine Parallelstruktur (24) bilden.
Verfahren nach einem der Patentansprüche 1 bis 4, wobei die Vertiefungen (28) eine Kreuzstruktur (26) bilden.
Verfahren nach einem der Patentansprüche 1 bis 4, wobei die Vertiefungen (28) eine Punktmatrix (62) bilden.
Vorrichtung zum Durchführen des Verfahrens nach einem der Patentansprüche 1 bis 8, mit – einem Laser zur Erzeugung eines Laserstrahls (42), – einer Schwenkspiegeleinrichtung (32) mit einem 3D-Schwenkspiegel (44) zum Umlenken des Laserstrahls (42) auf eine zu bearbeitende Anlagefläche eines Körpers, und zum abschnittsweise Einbringen von Vertiefungen in die Anlagefläche, – einer Auflageeinrichtung (32) zum Einspannen des Körpers, mit einem Absaugkanal (36) zur Beseitigung von Verschmutzungen, – einer Schutzhaube (46) zur Schaffung eines von der Außenumgebung (48) getrennten Innenraums (50) und zum abschnittsweise Einbringen von Vertiefungen in die Anlagefläche, in dem der Körper zumindest mit einer Lageraufnahme (10) angeordnet ist.
Vorrichtung nach Patentanspruch 9, wobei der Laser ein Beschriftungslaser, vorzugsweise ein Nd: YAG-Laser ist.
Vorrichtung nach Patentanspruch 9 oder 10, wobei die Schutzhaube (46) an der Schwenkspiegeleinrichtung (34) angeordnet ist und über diese auf die Auflageeinrichtung (32) absenkbar ist.
Vorrichtung nach Patentanspruch 9, 10, oder 11, wobei die Auflageeinrichtung (32) als Hubtisch ausgeführt ist.
Vorrichtung nach einem der Patentansprüche 9 bis 12, wobei die Auflageeinrichtung (32) als Rundtisch ausgeführt ist und zumindest eine Schwenkspiegeleinrichtung (34) am Außenumfang (68) des Rundtisches (32) gelagert ist.
Vorrichtung nach Patentanspruch 13, wobei zumindest eine Schwenkspiegeleinrichtung (34) über einen Drehtisch (84) am Rundtisch (32) gelagert ist.
Kraftschlüssig verbundene Körper mit Vertiefungen (2) in Anlageflächen, dadurch gekennzeichnet, dass in die zu behandelnde Anlagefläche Vertiefungen nach einem Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8 eingebracht sind.
Körper nach Anspruch 15, wobei diese ein Pleuel (4) oder eine Kreuzgelenkgabel mit einer Lageraufnahme (10) und einer in der Lageraufnahme (10) aufgenommenen Lagerschale (14) sind.
Körper nach Anspruch 15 oder 16, wobei die Vertiefungen (28) eine Parallelstruktur (24) bilden.
Körper nach Anspruch 15 oder 16, wobei die Vertiefungen (28) eine Kreuzstruktur (26) bilden.
Körper nach Anspruch 15 oder 16, wobei die Vertiefungen (28) eine Punkmatrix (62) bilden.
Körper nach Anspruch 15 oder 16, wobei die Strukturen (24, 26) und die Punktmatrix (28) Auswürfe (66) aufweisen, so dass sich sägezahnartige Strukturen ergeben.