DE19901848A1

DE19901848A1 - Ausrichtvorrichtung zum Ausrichten von Bauteilen

Info

Publication number: DE19901848A1
Application number: DE1999101848
Authority: DE
Inventors: Stephan Eisenberg; Hubert Groehlich; Klaus Sendzik; Fritz Blumenstein
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 1999-01-19
Filing date: 1999-01-19
Publication date: 2000-07-20

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Ausrichtvorrichtung und ein Verfahren zum Ausrichten von Bauteilen, insbesondere Wellen. Die Ausrichtvorrichtung weist zumindest zwei Auflageelemente zum Auflegen des Bauteils auf und es ist zumindest ein Richtstempel zum Ausüben einer Kraft auf das Bauteil vorgesehen. Erfindungsgemäß ist zum Abstützen bzw. Verstärken eines beim Ausrichten rißgefährdeten Bereichs des Bauteils ein Stützstempel und/oder eine den rißgefährdeten Bereich umspannende Bandage vorgesehen. Hierdurch kann eine Überbeanspruchung des rißgefährdeten Bereichs vermieden werden.

Description

Die Erfindung betrifft eine Ausrichtvorrichtung zum Ausrichten von Bauteilen, insbesondere zum Ausrichten von Wellen, mit zumindest zwei Auflageelementen zum Auflegen des Bauteils, und einem oder mehreren von einer oder mehreren Presseinrichtungen beaufschlagten Richtstempel zum Ausüben einer Kraft auf das Bauteil.

Derartige Ausrichtvorrichtungen sind bekannt und werden beispielsweise zum Ausrichten von Wellen verwendet. Die Ausrichtvorrichtungen weisen in der Regel zwei Auflageelemente auf, an welchen die Wellen mit ihren Endbereichen aufgelegt werden können. Der Abstand zwischen den Auflageelementen ist in der Regel verstellbar. Insbesondere bei der Kraftfahrzeugtechnik gibt es aufwendig gestaltete Wellen, die mit Bereichen unterschiedlicher Durchmesser, Kerben, Bohrungen oder sonstigen Aussparungen versehen sind. Je mehr Absätze und Bohrungen in einer Welle vorgesehen sind, desto höher ist die Kerbrißgefahr, das heißt, daß die Welle bei einer Querbelastung in diesem Bereich reißen kann.

Bei derartigen Wellen, die Bereiche mit unterschiedlichen Durchmessern, Ausnehmungen, Einstichen und Absätzen aufweisen, insbesondere mit geringfügig abgerundeten Kanten, treten z. B. beim Härten durch eine Warmbehandlung Verzüge auf, die in einem nachträglichen Ausrichtprozeß beseitigt werden müssen. Hierbei werden an die Wellen gezielt hohe Querkräfte angelegt, die den Verzügen entgegengerichtet sind, so daß wieder eine geradlinig ausgerichtete Welle geschaffen wird.

Es hat sich jedoch gezeigt, daß bei der Serienproduktion von derartigen Bauteilen, die in Ausrichtvorrichtungen automatisch prozeßgesteuert wieder in ihre ursprüngliche Form gebracht werden, die Bauteile oftmals an rißgefährdeten Bereichen entgegen der Formabweichung über ihre Bruchfestigkeit überdehnt werden. Hierdurch treten an den gefährdeten Bereichen unzulässig hohe Beanspruchungen auf und es entstehen Anrisse.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Ausrichtvorrichtung zum Ausrichten von Bauteilen und ein Verfahren zum Ausrichten von Bauteilen zu schaffen, mit welchen auch Bauteile mit rißgefährdeten Bereichen sicher und ohne Überbeanspruchung der rißgefährdeten Bereiche ausgerichtet werden können.

Die Aufgabe wird durch eine Ausrichtvorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 11 gelöst.

Erfindungsgemäß weist die Ausrichtvorrichtung zum Abstützen eines beim Ausrichten rißgefährdeten Bereichs des Bauteils einen Stützstempel und/oder eine den rißgefährdeten Bereich umschließende Bandage auf. Beim Ausrichten des Bauteils wird das Bauteil an dem rißgefährdeten Bereich durch den Stempel abgestützt oder durch die Bandage derart verstärkt, daß eine Überdehnung des rißgefährdeten Bereichs und damit eine Überbeanspruchung des Bauteils sicher verhindert wird. Mit der erfindungsgemäßen Ausrichtvorrichtung können selbst komplexe, rißgefährdete Bereiche aufweisende Bauteile sicher ausgerichtet werden, ohne daß hierdurch Anrisse oder dergleichen erzeugt werden. Die erfindungsgemäße Ausrichtvorrichtung ist insbesondere für die Serienproduktion geeignet und kann als vollautomatisch arbeitende, prozeßgesteuerte Ausrichtvorrichtung ausgebildet sein.

Um die Abstützung bzw. Versteifung des Bauteiles möglichst effektiv zu gestalten, ist der Stützstempel und/oder die Bandage form- und/oder flächenkomplementär an den rißgefährdeten Bereich des Bauteils angepaßt.

Die Ausrichtvorrichtung weist vorzugsweise mehrere Stützstempel auf, die z. B. an mehrere rißgefährdete Bereiche und/oder an einen rißgefährdeten Bereich aus unterschiedlichen Richtungen angesetzt werden können.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Ausrichtvorrichtung zum Ausrichten eines langgestreckten Bauteils, wie z. B. einer Welle, sind mehrere Stützstempel in einer zur Längsrichtung des Bauteils senkrechten Ebene angeordnet und ein jeder Stützstempel ist aus einem Stempellagerabschnitt und einer Stütze ausgebildet, wobei die Stütze in ihrer Länge verstellbar ist, so daß der Stempellagerabschnitt eines jeden Stempels auf das auszurichtende Bauteil zugestellt werden kann. Mit solch einer Stützstempelanordnung können aus unterschiedlichen Richtungen auf das Bauteil ausgeübte Kräfte durch die Stützstempel aufgenommen werden und somit die Abstützung des rißgefährdeten Bereichs je nach Bedarf ausgerichtet werden.

Die Verwendung von Bandagen erlaubt, daß herkömmliche Ausrichtmaschinen ohne Umbau erfindungsgemäß eingesetzt werden können. Derartige Bandagen können ein beispielsweise aufgeschrumpftes Metallrohr sein oder aus einem mehrteiligen Metallrohr ausgebildet sein, das um den rißgefährdeten Bereich gespannt werden kann. Derartige Bandagen sind z. B. aus zwei Halbschalen ausgebildet, die mittels einer Schraubverbindung derart miteinander verbunden werden, daß sie den rißgefährdeten Bereich des Bauteils umspannen.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnungen beispielhaft näher erläutert. In denen zeigen:

Fig. 1 eine auszurichtende Welle in Seitenansicht schematisch mit den mit der Welle in Kontakt stehenden Elementen der erfindungsgemäßen Ausrichtvorrichtung,

Fig. 2 eine weitere Welle in Seitenansicht mit schematisch den mit der Welle in Kontakt stehenden Elementen der Ausrichtvorrichtung, wobei eine Bandage zur Versteifung des rißgefährdeten Bereichs vorgesehen ist, und

Fig. 3 schematisch eine erfindungsgemäße Ausrichtvorrichtung mit drei Stützstempeln zum Abstützen einer Welle mit Blickrichtung in Längsrichtung der Welle.

In Fig. 1 ist in der Seitenansicht ein auszurichtendes Bauteil 1, nämlich eine Welle 1, in einer schematisch dargestellten Ausrichtvorrichtung gezeigt. Die Ausrichtvorrichtung weist zumindest zwei Auflageelemente 2 auf, auf welchen die Welle 1 mit ihren Endbereichen aufliegt. Oberhalb der Welle sind in an sich bekannterweise mehrere Richtstempel 3 vorgesehen, die die Welle 1 mit jeweils einer definierten Kraft nach unten beaufschlagen können, so daß ein Verzug der Welle ausgerichtet werden kann. Die Richtstempel 3 werden von einer Richtpresse (nicht dargestellt) gegen die Welle 1 gedrückt.

Bei der Fertigung von Wellen mit unterschiedlichen Durchmessern, Absätzen, Bohrungen und Einstichen mit geringen Ausrundungen treten beispielsweise beim Härten durch Warmbehandlung Verzüge auf. Da derartige, oftmals relativ komplex ausgebildete Wellen Bereiche aufweisen, an welchen mehrere Bohrungen, Einstiche und dergleichen eng beieinander angeordnet sind, besteht beim Ausrichten der Welle eine erhebliche Rißgefahr in diesen Bereichen aufgrund von Kerbspannungen im Material. Bei der in Fig. 1 gezeigten Welle 1 ist der rißgefährdete Bereich 4 etwa in der Längsmitte der Welle angeordet und mit zwei Sacklochbohrungen 5 und einer Durchgangsbohrung 6 versehen.

Zur Vermeidung einer Überdehnung des rißgefährdeten Bereiches über seine Streckgrenze, ist bei der erfindungsgemäßen Ausrichtvorrichtung zumindest ein Stützstempel 7 vorgesehen, der den rißgefährdeten Bereich 4 auf der gegenüberliegenden Seite, an der die Richtstempel 3 angreifen, derart abstützt, daß eine Überdehnung des rißgefährdeten Bereiches 4 vermieden wird.

Der Stützstempel 7 ist aus einem Stempellagerabschnitt 8 und einer Stütze 9 ausgebildet. Der Stempellagerabschnitt 8 ist formkomplementär zum rißgefährdeten Bereich 4 ausgebildet, das heißt, daß er aus einem an den rißgefährdeten Bereich 4 der Welle 1 angepaßten Schalensegment ausgebildet ist. Die Stütze 9 ist in ihrer Längsrichtung, das heißt bei dem in Fig. 1 gezeigtem Ausführungsbeispiel, vertikal verstell- und arretierbar, so daß sie beim Ausrichten der Welle einen definiert festlegbaren Anschlag für den rißgefährdeten Bereich 4 bildet.

Die erfindungsgemäße Ausrichtvorrichtung kann auch mehrere Stützstempel 7 aufweisen, die zwischen den Auflageelementen 2 verteilt angeordnet sind, so daß sie mehrere rißgefährdete Bereiche 4 abstützen können. Fig. 3 zeigt schematisch ein Ausführungsbeispiel, bei dem drei Stützstempel 7 in einer zur Längsrichtung der Welle 1 senkrechten Ebene angeordnet sind, wobei die Stützstempel 7 jeweils mit dem gleichen Winkel (a = 120°) voneinander beabstandet sind. Die Stützstempel 7 sind jeweils mit ihrem Stempellagerabschnitt 8 auf die Welle 1 ausgerichtet, und die Stütze 9 ist in einem Hydraulikzylinder 10 verstellbar angeordnet. An jedem Hydraulikzylinder 10 ist eine Feststelleinrichtung 11 vorgesehen, mit welcher die Stellung der Stütze 9 arritiert werden kann.

Die Stempellagerabschnitte 8 sind wiederum als Schalensegmente ausgebildet, die jeweils einen Winkelbereich von 120° der Welle 1 umgreifen können, so daß mit allen Stempellagerabschnitten 8 die Welle 1 vollständig umfaßt werden kann.

Eine derartige Anordnung mehrerer, sternförmig angeordneter Stützstempel 7 ist bei besonders rißgefährdeten Bereichen 4 von Vorteil, da diese manschettenartig umfaßt werden können und so vor einer Überdehnung in jeglicher Richtung geschützt werden. Zudem ist eine derartige Anordnung bei Ausrichtvorrichtungen, die das Ausrichten mit Bauteil in unterschiedlichen Richtungen erlauben, von Vorteil, da jeder von einem Richtstempel auf das Bauteil 1 ausgeübten Kraft ein entsprechendes Gegenlager durch einen erfindungsgemäßen Stützstempel 7 entgegengesetzt werden kann.

Vorzugsweise ist die erfindungsgemäße Ausrichtvorrichtung mit einer voll- oder teilautomatischen Prozeßsteuereinrichtung versehen, die sowohl die Funktion der Richtstempel 3 als auch die Funktion der Stützstempel 7, das heißt, den Hydraulikzylinder 10 und die Feststelleinrichtung 11 selbsttätig ansteuern kann. Mit einer erfindungsgemäßen, automatisch gesteuerten Ausrichtvorrichtung können Bauteile in großer Stückzahl mit einem hohen Durchsatz ausgerichtet werden, so daß sie für eine Serienproduktion derartiger Bauteile geeignet ist.

Fig. 2 zeigt eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Ausrichtvorrichtung, bei der anstelle der Stützstempel 7 eine Bandage 12 vorgesehen ist, die den rißgefährdeten Bereich 4 umgibt.

Die Bandage 12 kann ein auf den rißgefährdeten Bereich des Bauteils aufgeschrumpftes Metallrohr sein. Durch die Spannung der Bandage 12, mit welcher sie den rißgefährdeten Bereich 4 umschließt, wird ein fester Sitz der Bandage 12 auf dem Bauteil 1 sichergestellt, so daß eine von den Richtstempeln 3 auf das Bauteil 1 ausgeübte Kraft gleichmäßig auf das Bauteil 1 verteilt und dieses zusätzlich im rißgefährdeten Bereich verstärkt wird. Hierdurch kann ein Überdehnen des rißgefährdeten Bereiches sicher vermieden werden.

Die Bandage 12 kann auch aus einem mehrteiligen Metallrohr ausgebildet sein, wie z. B. aus zwei Halbschalen, die mittels einer Schraubverbindung derart miteinander verbunden werden können, daß die Bandage 12 den rißgefährdeten Bereich 4 des Bauteils 1 umspannt. Eine solche Ausführungsform erlaubt einen höheren Durchsatz als ein aufgeschrumpftes Metallrohr.

Die Erfindung ist nicht auf die konkrete Ausführungsform der oben beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt; es können unterschiedliche Abwandlungen an der Ausrichtvorrichtung vorgenommen werden, ohne daß der Bereich der Erfindung verlassen wird. Wesentlich für die Erfindung ist, daß ein rißgefährdeter Bereich durch ein Element sicher vor Überdehnungen geschützt wird, wobei dies durch eine zusätzliche Abstützung und/oder durch eine zusätzliche Versteifung des Bauteils im rißgefährdeten Bereich erfolgen kann. Sofern die Abstützung bzw. die Versteifung des Bauteiles gewährleistet ist, können alle bekannten Ausführungsformen von Ausrichtvorrichtungen bzw. Ausrichtverfahren bei der Erfindung eingesetzt werden.

BEZUGSZEICHENLISTE

1

Bauteil

2

Auflageelement

3

Richtstempel

4

rißgefährdeter Bereich

5

Sackbohrung

6

Durchgangsbohrung

7

Stützstempel

8

Stempellagerabschnitt

9

Stütze

10

Hydraulikzylinder

11

Feststelleinrichtung

12

Bandage

Claims

1. Ausrichtvorrichtung zum Ausrichten von Bauteilen (1), insbesondere Wellen (1), mit zumindest zwei Auflageelementen (2) zum Auflegen des Bauteils (1) und einem oder mehreren von einer oder mehreren Presseinrichtungen beaufschlagter Richtstempel (3) zum Ausüben einer Kraft auf des Bauteil (1), dadurch gekennzeichnet, daß zum Abstützen bzw. Verstärken eines beim Ausrichten rißgefährdeten Bereichs (4) des Bauteils (1) ein Stützstempel (7) und/oder eine den rißgefährdeten Bereich (4) umschließende Bandage (12) vorgesehen ist.

2. Ausrichtvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Stützstempel (7) und/oder die Bandage (12) form- und/oder flächenkomplementär an den rißgefährdeten Bereich (4) angepaßt ist.

3. Ausrichtvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Stützstempel (7) vorgesehen sind.

4. Ausrichtvorrichtung nach Anspruch 3 zum Ausrichten eines langgestreckten Bauteils, wie z. B. einer Welle, dadurch gekennzeichnet,
daß die Stützstempel (7) in einer zur Längsrichtung des Bauteils (1) senkrechten Ebene angeordnet sind, und
ein jeder Stützstempel (7) aus einem Stempellagerabschnitt (8) und einer Stütze (9) ausgebildet ist, wobei die Stütze (9) in ihrer Länge verstellbar ist, so daß der Stempellagerabschnitt (8) eines jeden Stützstempels (7) auf das auszurichtende Bauteil (1) zugestellt werden kann.

5. Ausrichtvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß drei Stützstempel (7) vorgesehen sind, die mit ihren Stempellagerabschnitten (8) das Bauteil (1) vollständig umschließen können.

6. Ausrichtvorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Stützen der Stützstempel (7) mit gleichem Winkel um die Längsrichtung des Bauteils (1) voneinander beabstandet angeordnet sind.

7. Ausrichtvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausrichtvorrichtung mehrere Richtstempel (3) aufweist, die das auszurichtende Bauteil (1) aus unterschiedlichen Richtungen mit einer Kraft beaufschlagen können, wobei mehrere Stützstempel (7) derart vorgesehen sind, daß der rißgefährdete Bereich (4) des Bauteils (1) entgegen den Richtungen, in welche die einzelnen Richtstempel (3) eine Kraft auf das Bauteil (1) ausüben können, durch einen oder mehrere Stützstempel (7) abgestützt werden kann.

8. Ausrichtvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Bandage (12) ein auf dem rißgefährdeten Bereich (4) des Bauteils (1) aufgeschrumpftes Metallrohr ist.

9. Ausrichtvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Bandage (12) ein mehrteiliges Metallrohr ist, das Mittel aufweist, mit welchen es um den rißgefährdeten Bereich (4) gespannt werden kann.

10. Ausrichtvorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Bandage (12) aus zwei Halbschalen ausgebildet ist, wobei die Halbschalen mittels Schraubverbindungen derart miteinander verbunden werden können, daß die Bandage (12) den rißgefährdeten Bereich (4) des Bauteils (1) umspannt.

11. Verfahren zum Ausrichten von Bauteilen (1), und insbesondere Wellen (1), wobei auf das Bauteil (1) mittels eines oder mehrerer Richtstempel (3) eine Kraft ausgeübt wird, die das Bauteil zum Beseitigen von Verzügen richtet, und ein rißgefährdeter Bereich (4) des Bauteils (1) beim Ausrichten abgestützt und/oder verstärkt wird, so daß eine Überbeanspruchung des rißgefährdeten Bereichs (4) vermieden wird.

12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß eine Ausrichtvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10 verwendet wird.