DE2239619C3 - Fertigungsvorrichtung für ein aus Welle und Kugel bestehendes Gespann zur Herstellung eines Stehlagers - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Aufnehmen, gegenseitigen Zentrieren und Spannen einer Kugel und einer Welle für das Anschweißen der Kugel an eine Stirnfläche der Welle zur Herstellung eines Stehlagers, wozu das Wellenende an seiner der Kugel zugewandten Stirnseite einen koaxialen Innenkonus zur Zentrierung der Kugel aufweist.

Aus der US-PS 29 75 775 ist die Verbindung einer Stößelstange mit einer Kugel bekannt. Zur Anpassung an die Kugelkontur weist die hohle Stößelstange an ihrem Ende eine kegelige Ausnehmung auf. Kugel und Stößelstange sind in ihrem Berührungsbereich miteinander verschweißt. Die Verbindung dient dazu, Kugel und Stößelstange so zu verbinden, daß Druckkräfte gleichmäßig auf die Stangenwandung übertragen werden und ein Ausknicken verhindert wird. >o

Gegenstand der US-PS 21 54 243 ist eine Einrichtung zum Verschweißen einer Schreibfeder mit einer kugelförmigen Spitze, wobei eine Stange an ihrem vorderen Ende eine konische Ausnehmung aufweist, so daß sie bei Bewegung durch einen Kugelvorrat jeweils nur s.s eine Kugel entnimmt und zur Schreibfederspitze transportieren kann.

Weiter ist es aus der GB-PS 7 97 139 bekannt, zum Verschweißen zweier halbkugelförmiger Bauteile synchron drehende Einspann- und Zentrierwellen zu ver- (>o wenden. Zum synchronen Antrieb zu verbindender Bauteile ist es ferner aus der DT-OS 19 47 470 bekannt, eine gemeinsame Synchronwelle für die einzelnen Antriebswellen zu verwenden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zu schaffen, bei der ein für Stehlager geeignetes Gespann aus Welle mit angeschweißter Kugel in einem automatischen Fertigungsablauf herstellbar ist.

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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß bei einer Vorrichtung der eingangs beschriebenen Art dadurch gelöst, daß eine um die Horizontalachse schrittweise drehbare Aufnahmetrommel mit an ihrem Umfang gleichmäßig verteilten Längsnuten zur Aufnahme eines Gespannes aus je einer aus Magazinen entnommenen Welle und Kugel vorgesehen ist, daß in der Höhe einer der Nuten zwei jeweils zur Wellenachse und zum Kugelmittelpunkt des in dieser Nut liegenden Gespanns koaxiale, axial und gegenläufig verschiebbare Zentrier- und Spannwellen angeordnet sind, die an ihren der Kugel und der Welle zugewandten Stirnflächen jeweils einen Innenkonus als Zentrierbohrung aufweisen und daß die Zentrier- und Spannwellen für das Verschweißen synchron rotier end antreibbar sind.

Mit dieser Fertigungsvorrichtung läßt sich eine vollautomatische Fertigung von aus Kugel und Welle bestehenden Stehlagern erzielen, wobei der Kugelmittelpunkt mit der Rotationsachse der Welle genau zur Fluchtung gebracht wird und damit jede Exzentrizität zwischen diesen Bauteilen vermieden wird, so daß ein Nacharbeiten der Kugel und/oder der Welle entfällt.

Eine Ausgestaltung der Vorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, daß die Welle an ihrer der Kugel abgewandten Stirnfläche einen in den Innenkonus der Zentrier- und Spannwelle eingreifenden Außenkonus aufweist. Hierdurch wird die Fluchtung der Wellenachse gegenüber dem Kugelmittelpunkt verbessert.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist an Hand der Zeichnungen nachstehend erläutert. Es zeigt

F i g. 1 schematisch die erfindungsgemäße Fertigungsvorrichtung im Querschnitt,

F i g. 2 schematisch die erfindungsgemäße Fertigungsvorrichtung im Längsschnitt,

F i g. 3 eine Weiterbildung der Vorrichtung gemäß F i g. 2.

Die Fig. 1 stellt schematisch eine in Pfeilrichtung umlaufende Aufnahmetrommel 1 mit in axialer Richtung verlaufenden Längsnuten 2 dar. Die Längsnuten 2 dienen zur Aufnahme der Wellen 3 und der Kugeln 4, die aus getrennten Magazinen 6 bzw. 5 in die Nuten 2 gleiten. Eine angedeutete Schweißeinrichtung S sowie eine Auswerfvorrichtung 7 sind ?m Umfang der Aufp.ahmetrommel 1 angeordnet. Die Aufnahmetrommel 1 wird durch ein Antriebsmittel, das nicht gezeigt ist, jeweils schrittweise um den Nutabstand weitergedreht.

Die Mag37ine 5,6, in denen sich Kugeln 4 bzw. Wellen 3 befinden, and am Umfang der Aufnahmetrommel 1 im Nutabstand so angeordnet, daß die Kugeln 4 und die Wellen 3 in die Längsnut gleiten können. Am einen Ende der Längsnut 2 befindet sich ein erweiterter Teil la. Zunächst wird in diesen Teil eine Kugel 4 eingeführt. Nach Weiterdrehen der Aufnahmetrommel 1 um einen Nutabstand gleitet die zugehörige Welle 3 in die Längsnut. Im nächsten Takt werden Welle 3 und Kugel 4 durch eine in F i g. 2 dargestellte Zentriereinrichtung mittels Spannwellen 8 erfaßt und am Ort des Bearbeitungsvorganges zentriert, so daß Wellenachse 3' und Kugelmittelpunkt 4' genau fluchten. Nach dem Verschweißen von Welle 3 und Kugel 4 werden diese über die nicht näher dargestellte Auswerfvorrichtung 7 aus der Aufnahmetrommel 1 entnommen und einem Behältnis B zugeleitet. Der Takt des Weiterdrehens der Aufnahmetrommel 1 ist von der benötigten Schweißzeit für eine Verbindung abhängig und entsprechend an einem nicht gezeigten Schrittschaltwerk einstellbar.

Im oberen Teil der F i g. 2 ist die Vorrichtung mit ihrer Aufnahmetrommel 1 im Schnitt dargestellt. Die

Drehachse der Aufnahmetrommel 1 ist strichpunktiert angedeutet Der untere Teil der F i g. 2 zeigt einen Teil der Aufnahmetrommel 1 in Draufsicht. In der Aufnahmetrommel 1 sind die Längsnuten 2 vorgesehen, die an ihrem linken Ende die Erweiterung 2a aufweisen. Die Nutabmessungen sind so gewählt, daß in den langen Teil der Nut die zu verbindende Welle 3 und in den Erweiterungsteil 2a die auf der Welle zu befestigenden Kugeln 4 passen. Die Welle 3 weist an ihrem linken Ende eine Zentrierbohrung 3a zur Zentrierung der Kugel 4 auf. Außerhalb der Aufnahmetrommel 1 sind die Spannwcllen 8 angeordnet. Die in der Zeichnung links vorgesehene Spannwelle 8 ist axial nicht verschiebbar, jedoch in ihrer Lagerung drehbar angeordnet. Ihre Drehung erfolgt mittels eines an ihrem Ende befindlichen Ritzels Sd, das mit einem Antriebsrrzel 9a kämmt. Die auf der rechten Seite der Aufnahmetrommel J angeordnete Spannwelle 8 ist axial verschiebbar und drehbar gelagert. Ihre Drehbewegung erhält auch diese Spannwelle durch ein Ritzel Sd, das mit einem auf einer Welle 9 befindlichen Antriebsritzel 9a kämmt. Die axiale Verschiebung der rechten Spannwelle 8 erfolgt durch eine nicht näher dargestellte Antriebseinrichtung 10, die über ein Gestänge in eine Nut 8c der Spannwelle 8 eingreift. Beide Spannwellen 8 weisen an ihren der Aufnahmetrommel 1 zugekehrten Stirnflächen konische Ansenkungen auf. Der Innenkonus 8a der Unken Spannwelle 8 dient zur Zentrierung der Kugel 4 und der Innenkonus Sb der rechten Spannwelle 8 dient zur Zentrierung der Welle 3, wenn die rechte Spannwelle 8 gegen die linke Spannwelle 8 verschoben wird. Die zu verbindende Welle 3 bildet mit der Kugel 4 ein Gespann, wobei Kugelmittelpunkt 4' mit der Wellenachse 3' fluchtet. Für die Verbindung des Gespanns ist im Ausführungsbeispiel als Schweißvorrichtung 5 eine Elektronenstrahlschweißvorrichtung vorgesehen. Für den Schweißvorgang werden die beiden Spannwellen 8 mittels der Ritzel Sd und die auf der Welle 9 sitzenden Antriebsritzel 9a synchron angetrieben und in Drehung versetzt. Der Antrieb erfolgt durch eine schematisch dargestellte Antriebseinrichtung 116. Auf diese Weise ist eine gute Schweißverbindung zwischen Kugel 4 und Welle 3 gewährleistet.

Im unteren Teil der Fig.2 sind drei aufeinanderfolgende Schritte für die Fertigung angedeutet. In einem ersten Schritt ist in den Erweiterungsteil 2a der Längsnut 2 eine Kugel 4 eingelegt. Durch die Form des Erweiterungsteiles und eine etwa außerhalb der Aufnahmetrommel 1 befindliche und nicht näher dargestellte Halteeinrichtung, z. B. Führungsstreifen, wird die Kugel 4 an ihrer Stelle gehalten. In einem zweiten Schritt wird, wie in der mittleren Nut dargestellt ist, in den langen Teil der Nut eine Welle 3 eingelegt. Auch die Welle 3 kann durch einen Führungsstreifen zunächst gegen Herausfallen oder zu weite axiale Verschiebung gesichert sein. Kugel 4 und Welle 3 sind somit für das Verschweißen vorbereitet. Zum Schweißvorgang selbst kommen die beiderseitigen Spannwellen 8 mit Zentrierbohrung 8a und Sb in der oben beschriebenen Weise zur Wirkung. Dieser dritte Schritt ist in der obersten f>o Nut dargestellt.

In F i g. 3 ist eine andere Ausbildung der Fertigungsvorrichtung im Längsschnitt dargestellt. Sie weist eine Aufnahmetrommel 1 auf, die durch ein Antriebsmittel Ha schrittweise angetrieben wird. Der Antrieb ist durch ein hier nicht näher dargestelltes Schrittschaltwerk 14 steuerbar. Weiterhin ist eine Längsnut 2 vorhanden, in die eine Welle 3 eingelegt ist. Das links dargestellte Wellenende weist eine Zentrierbohrung 3a auf. Anschließend an dieses Wellenende ist ein erweiterter Längsnutteil 2a angeordnet, der zur Aufnahme der Kugel 4 dient. An beiden Enden der Längsnut 2 ist in der Aufnahmetrommel 1 je eine Spannwelle 8 axial verschiebbar angeordnet, jeder Längsnut 2 der Zentriertrommel 1 ist ein solches in der Aufnahmetrommel

1 gelagertes Paar Spannwellen 8 zugeordnet. Die beiden axial verschiebbaren Spannwellen 8 sind an ihren der Längsnut 2 zugekehrten Enden mit einer als Innenkonus ausgebildetenZentrierbohrung 8a bzw. Sb versehen und tragen an ihren anderen, über die Trommelstirnwände überstehenden Enden Antriebsritzel 8c/, die in Wirkstellung mit den auf der Antriebswelle 9 befestigten Ritzeln 9a kämmen. Ein durch das Schrittschaltwerk 14 gesteuertes Antriebsmittel 116 treibt die zur Aufnahmetrommel 1 achsparallele Antriebswelle 9 an.

Die Wirkstellung wird jeweils dann erreicht, wenn beim schrittweisen Weiterdrehen der Aufnahmetrommel 1 ein Antriebsritzelpaar 8din Eingriff mit dem Ritzelpaar 9a kommt.

Die in axialer Richtung verschiebbaren Spannwellen 8, die das zu verbindende Gespann (Welle 3 und Kugel 4) aufnehmen, werden durch Federn 13 über ein Schubgestänge 17 gespannt. Das Schubgestänge 17 weist an einem Ende einen Kolben 15 und am anderen Ende eine Gabel 18 auf, die in eine Nut 8c der Spannwelle 8 eingreift. Der Auswerfvorgang erfolgt in nicht näher dargestellter Weise pneumatisch oder hydraulisch durch Druckbeaufschlagung der Kolben 15, über eine Druckleitung 19, die über ein Ventil 20 gesteuert ist.

Die Wellen 3 und Kugeln 4 werden — wie in F i g. 1 bereits beschrieben — von Magazinen 5 bzw. 6 der Nut

2 in der Transporttrommel 1 zugeleitet. Der Spann- und Zentriervorgang der Wellen 3 und Kugeln 4 erfolgt durch axiale Bewegung der Spannwellen 8, daß die als Innenkonus ausgebildete Zentrierbohrung 8a die Kugel 4 in die Zentrierbohrung 3a in die Zentrierbohrung Sb gedrückt wird. Dadurch erfolgt eine genaue Zentrierung der Kugel 4 zur Welle 3.

Nach dem Aufnahme- und Zentriervorgang werden Welle 3 und Kugel 4 beim taktweisen Weiterdrehen der Aufnahmetrommel 1 der Schweißeinrichtung 5 zugeführt, z. B. einer Elektronenstrahlschweißeinrichtung. Zum Verschweißen müssen Welle 3 und Kugel 4 synchron gedreht werden. Hierzu greifen, wie oben erwähnt, die Antriebsritzel Sd in die in ihrer Lage fixierten Ritzel 9a, die mit der Antriebswelle 9 fest verbunden sind, ein. Sie werden durch ein Antriebsmittel 11 synchron bewegt. Gleichzeitig wird die Schweißeinrichtung S über das Schrittschaltwerk 14 eingeschaltet und verschweißt die sich synchron drehende Welle 3 und Kugel 4.

Das Auswerfen der verschweißten Teile erfolgt durch Druckbeaufschlagung des Kolbenraums 21, wobei die Kolben 15 gegen die Federn 13 verschoben werden und die Spannwellen 8 in axialer Richtung auseinanderschieben, so daß das Werkstück freigegeben ist.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

Patentansprüche: 22

1. Vorrichtung zum Aufnehmen, gegenseitigen Zentrieren und Spannen einer Kugel und einer WeI-Ie für das Anschweißen der Kugel an eine Stirnfläche der Welle zur Herstellung eines Stehlagers, wozu das Wellenende an seiner der Kugel zugewandten Stirnseite einen koaxialen Innenkonus zur Zentrierung der Kugel aufweist, dadurch ge- ίο kennzeichnet, daß eine um die Horizontalachse schrittweise drehbare Aufnahmetrommel (1) mit an ihrem Umfang gleichmäßig verteilten Längsnuten (2) zur Aufnahme eines Gespanns aus je einer aus Magazinen (5, 6) entnommenen Welle (3) und i<i Kugel (4) vorgesehen ist, daß in der Höhe einer der Nuten (2) zwei jeweils zur Wellenachse (3') und zum Kugelmitielpunkt (4') des in dieser Nut (2) liegenden Gespanns koaxiale, axial und gegenläufig verschiebbare Zentrier- und Spannwellen (8) angeordnet sind, die an ihren der Kugel (4) und der Welle (3) zugewandten Stirnflächen jeweils einen Innenkonus als Zentrierbohrung (8a, 86) aufweisen, und daß die Zentrier- und Spannwellen (8) für das Verschweißen synchron rotierend antreibbar sind.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Welle (3) an ihrer der Kugel (4) abgewandten Stirnfläche einen in den Innenkonus der Zentrier- und Spannwelle eingreifenden Außenkonus aufweist.