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Montageverfahren zum Zusammenbauen von unmagnetischen
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elektrischleitenden Bauteilen Die Erfindung betrifft ein Montageverfahren
zum Zusammenbauen von unmagnetischen elektrischleitenden Bauteilen unter der Einwirkung
von elektrodynamischen Kräften, die durch Wechselwirkung eines primären magnetischen
Wechselfeldes mit für die Erzielung einer die Verschiebung eines in diesem Feld
befindlichen zusammenzubauenden Bauteils gewährleistenden elektrodynamischen Kraft
ausreichender Induktion und Frequenz und eines sekundären Magnetfeldes erzeugt werden.
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Die Erfindung führt zu einer berührungslosen Montage von Bauteilen
unter der Wirkung von elektrodynamischen
Kräften, und sie kann zur
Automatisierung von Montagevorgängen im Geräte- und Maschinenbau eingesetzt werden.
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Aus dem SU-Erfinderschein 241 939 ist ein Montageverfahren für ferromagnetische
Bauteile unter der Einwirkung von elektrodynamischen Kräften bekannt. Dieses Verfahren
beruht darauf, daß dem einen der zu montierenden Bauteile eine zusammengesetzte
fortschreitende Drehbewegung in Bezug auf das andere in den Grenzen des Wertes des
Fehlers der Ausgangsstellung des Bauteiles erteilt wird. Die erforderlichen Übereinstimmungen
der Achsen der Bauteile bei der Montage werden durch die Kraft-Wechselwirkung des
einen der zu koppelnden ferromagnetischen Bauteile mit einem beispielsweise durch
den Stator eines Einphasenmotors erzeugten umlaufenden Magnetfeld erreicht. Das
im Stator mit Spiel angeordnete Bauteil beginnt sich in einer der Feldbewegung entgegengesetzten
Richtung zu drehen, Wenn hierbei die Enden des Bauteiles bezüglich der Stirnseiten
des Stators asymmetrisch angeordnet sind, so erfährt das Bauteil aufgrund des Randeffektes
außer der Abwälzbewegung in Bezug auf den Stator auch noch eine Kraftwirkung in
dessen Achsrichtung. Indem man das Bauteil mit einer vorgegebenen Asymmetrie in
Bezug auf die Seite, nach der die Montage mit dem anderen Bauteil zu erfolgen hat,
anordnet, kann man die Kraftwirkung entlang der Achse des Bauteils entgegen dem
anderen zu verkoppelnden Bauteil ausüben.
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Dieses eine Einstellung des einen Bauteils bezüglich des anderen
verlangende Verfahren ist nur in dem Falle anwendbar, daß der relative Fehler in
der ursprünglichen gegenseitigen Einstellung der beiden Bauteile nur einen verhältnismäßig
geringen Wert im Vergleich zu den Maßen der zu verkoppelnden
Elemente
der Bauteile ausmacht.
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Dagegen ist dieses Montageverfahren, das auf einer mit der Wahrscheinlichkeit
behafteten mechanischen Suche nach einer Zentralnase oder -öffnung eines Bauteils
in Bezug auf das andere Bauteil aufbaut, absolut unanwendbar, falls es notwendig
ist, eine exakte gegenseitige Einstellung von drei und mehr Bauteilen auf einer
gemeinsamen Symmetrieachse vorzunehmen.
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Aus den US-PSen 3 333 327 und 3 333 330 ist darüber hinaus ein Verfahren
zur Montage von unmagnetischen elektrischleitenden Bauteilen unter Einwirkung von
aus der Wechselwirkung eines primären magnetischen und eines sekundären magnetischen
Wechselfeldes entstehenden elektrodynamischen Kräften bekannt. Die Induktion und
die Schwingungsfrequenz des magnetischen Primärfeldes werden dabei ausreichend für
die Entstehung einer die Verschiebung eines in dieses Feld gebrachten zusammenzubauenden
Bauteils gewährleistenden elektrodynamischen Kraft gewählt. Nach diesem Verfahren
werden im besonderen Wicklungen in Ständer- oder Ankerpakete montiert. Die Wicklung
wird vorher auf einen zusammengesetzten Dorn aufgebracht, in dessen Unterteil unter
der Wicklung ein unmagnetischer elektrischleitender Rahmen angeordnet ist. Der Dorn
ist aus einem Dielektrikum hergestellt. Beim Anschluß der Wicklung an eine Stromimpulse
einspeisende Quelle wird im Rahmen unter der Einwirkung des primären Magnetfeldes
in der Wicklung ein Strom induziert. Infolge der Wechselwirkung des Magnetfeldes
dieses Stromes, des sekundären Magnetfeldes, mit dem Magnetfeld der Wicklung wird
eine die Wicklung vom Rahmen in die Ständernuten abstoßende elektrodynamische Kraft
erzeugt.
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Das beschriebene Verfahren gestattet es lediglich, Montagegruppen
aus zwei Bauteilen zusammenzubauen, wobei eines der Bauteile (Stator oder Anker)
passiv, d. h. in der Montagestellung starr gehalten ist. Bei diesem Verfahren ist
es notwendig, dem zweiten, verschiebbaren Bauteil (Wicklung) einen Strom zuzuführen,
was bei einer ganzen Reihe von Bauteilen nur schwer möglich ist, Darüber hinaus
muß das verschiebbare Bauteil nach Möglichkeit genau auf der Montageachse sitzen.
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All das schränkt die Anwendungsmöglichkeit des bekannten Verfahrens
ein.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Montageverfahren für
unmagnetische elektrischleitende Teile unter der Wirkung von elektrodynamischen
Kräften zu entwickeln, das eine gleichzeitize kontakt lose gegenseitige Anordnung
von zwei oder mehr Bauteilen auf einer gemeinsamen Achse (Montageachse) selbst dann
gestattet, wenn der Fehler in der Ausgangsstellung der Bauteile 0,8 bis 0,9 des
linearen Maßes zwischen den Achsen der zu koppelnden Teile beträgt.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß ausgehend von einem Verfahren
der eingangs erwähnten Art dadurch gelöst, daß die Bauteile in der Weise in das
primäre, längs einer Montageachse gerichtete Magnetfeld eingebracht werden, daß
die durch die Stromlinien der durch dieses Feld in den Bauteilen induzierten, das
sekundäre Magnetfeld erregenden Ströme umfaßten Gebiete in angenähert senkrecht
zur Montage achse verlaufenden Ebenen liegen und bei Je dem benachbarten Paar zusammenzubauender
Bauteile einander mindestens teilweise überdecken.
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Zur Montage von Teilen komplizierter Konfiguration ist es zweckmäßig,
das primäre Magnetfeld impulsartig zu erzeugen
und während der
Pausen dieses Feldes dem Montagebereich ein zusätzliches pulsierendes magnetisches
Wechselfeld zu überlagern, dessen Induktionsvektor unter einem Winkel zum Induktionsvektor
des primären Magnetfeldes gerichtet und dessen Impulsdauer der Pausenzeit des primären
Magnetfeldes gleich ist.
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Es ist weiter günstig, wenn der Winkel zwischen den Induktionsvektoren
des primären und des zusätzlichen Magnetfeldes gleich 90° ist.
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Vorteilhaft ist es auch, die Impulsdauer des primären und des zusätzlichen
Magnetfeldes vom Anfang bis zum Ende der Montage bei gleichzeitiger langsamer Amplitudenerhöhung
für die Impulse des Primärfeldes allmählich zu verringern.
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Zweckmäßig ist es weiter, dem Querschnitt des primären Magnetfeldes
eine Konfiguration zu verleihen, die ähnlich dem maximalen Querschnitt der zusammenzubauenden
Bauteile in einer zur Montageachse senkrechten Ebene ist und diesen Querschnitt
um einiges übersteigt.
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Es ist auch von Vorteil, in dem Maße der Deckung der zusammenzubauenden
Bauteile den Querschnitt des primären Magnetfeldes bis zum Zusammenfallen mit dem
Querschnitt der zusammenzubauenden Bauteile auf dem Koppelabschnitt in einer zur
Montageachse senkrechten Ebene einzuengen.
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Zum Halten der Bauteile in der Montagezone kann man das primäre magnetische
Wechselfeld mit ungleichmäßiger Dichte mit einer Konzentration der Dichte an der
Peripherie der Montagezone ausführen.
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Die Schwingungsfrequenz des primären Magnetfeldes ist nach demJenigen
der zusammenzubauenden Bauteile zu wählen, für welches sich bei einem vorgegebenen
Wert für die Induktion des Feldes der maximale Frequenzwert errechnet.
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Zur Optimierung des Montagevorganges ist es vorteilhaft, die Schwingungsfrequenz
des primären Magnetfeldes in dem Maße der Annäherung der Bauteile bis zum Zeitpunkt
ihrer Berührung allmählich um 30 bis 50 % des gewählten Frequenzwertes zu erhöhen
und danach auf den gewählten Wert zu reduzieren.
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Es ist weiter günstig, im Augenblick der Berührung der Bauteile an
den zu verkoppelndenFlächen die Induktion des primären Magnetfeldes kurzzeitig um
das mindestens Zweifache zu erhöhen.
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Bei der Montage von Bauteilen zu Kombinationen aus Büchse und Welle
ist es angebracht, zuerst das büchsenartige Bauteil in das primäre Magnetfeld einzubringen
und es darin bis zum Erreichen einer eine Vergrößerung der Öffnung bewirkenden Temperatur
zu halten, worauf das wellenartige Bauteil in das primäre Magnetfeld eingebracht
werden kann.
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Bei der Montage von Baugruppen aus mindestens drei Bauteilen, von
denen das Zwischenstück ein Hartlot ist, ist es von Vorteil, die Bauteile durch
das primäre Magnetfeld auf die Schmelztemperatur des Lotes zu erhitzen.
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Diese Erhitzung kann durch Erhöhung der Schwingungsfrequenz des primären
magnetischen Wechselfeldes vorgenommen werden.
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Die Erhitzung kann aber auch durch Festhalten der Bauteile im primären
Magnetfeld verwirklicht werden.
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Bei Montage von Bauteilen auf einem Dorn ist es vor der Einbringung
der Bauteile in das primäre magnetische Wechselfeld zweckmäßig, in diesem auf der
Montageachse einen Dorn aus einem Ferromagnetikum anzuordnen und das Magnetfeld
mit ungleichmäßiger Dichte mit einem Maximalwert der Dichte auf der Montageachse
zu erzeugen.
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Das erfindungsgemäße Montageverfahren für unmagnetische elektrischleitende
Bauteile unter Benutzung eines magnetischen Wechselfeldes erlaubt es, eine gleichzeitige
gegenseitige Anordnung von zwei und mehr Bauteilen auf einer gemeinsamen Montageachse
selbst dann vorzunehmen, wenn der Fehler in der Anfangsstellung der Teile 0,8 bis
0,9 des linearen Maßes zwischen den Achsen der zu koppelnden Teile beträgt.
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Die exakte Anordnung und die gegenseitige Kopplung der Bauteile auf
der gemeinsamen Achse erfolgt kontaktlos.
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Das Verfahren gestattet es, sowohl axialsymmetrische Bauteile als
auch Bauteile mit einer komplizierteren Konfiguration zusammenzubauen.
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Das Verfahren ermöglicht es ebenfalls, eine gleichzeitige Montage
von Bauteilen verschiedener Konfiguration entlang mehrerer Achsen auf einer Platte
oder an einem Gehäuse vorzunehmen.
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Das Verfahren gewährleistet eine hohe Montagegenauigkeit und eine
optimale Durchführung des Montagevorganges, weil die Bauteile in der Montagezone
auf kürzesten Wegen verschoben
werden. Das Verfahren kann mit
Hilfe von einfachen und universellen Einrichtungen durchgeführt werden.
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Die Erfindung wird anhand von Ausführungsbeispielen mittels der Zeichnung
näher erläutert. Es zeigen: Fig. 1 im Magnetfeld angeordnete zusammenzubauende Bauteile
in isometrischer Darstellung; Fig. 2, 3 und 4 die gleichen Bauteile wie in Fig.
1 in verschiedenen Stufen des Montagevorganges im Schnitt; Fig. 5 zusammenzubauende
Bauteile von anderer Form in isometrischer Darstellung; Fig. 6 zusammenzubauende
Bauteile und auf sie einwirkende elektrodynamische Kräfte in Seitenansicht; Fig.
7 zusammenzubauende Bauteile, deren eines in der Montageposition starr gehalten
ist in Seitenansicht; Fig. 8 die Abhängigkeit der elektrodynamischen Kraft von der
verallgemeinerten Schwingungsfrequenz des Magnetfeldes; Fig. 9 ein Ausführungsbeispiel
für die Montage eines Bauteiles in einem Magnetfeld mit variabler Dichte;
Fig.
10 die zeitliche Änderung der Induktion des Magnetfeldes B; Fig. 11 eine Montageeinrichtung
für achsensymmetrische Teile in isometrischer Darstellung; Fig, 12 zusammenzubauende
Bauteile von komplizierter Form; Fig, 13 die gleichen Teile im Montagevorgang; Fig.
14 die zeitliche Änderung der Impulsdauer und der Amplituden für das primäre und
für das sekundäre Magnetfeld; Fig. 15 ein Beispiel für eine Montageeinrichtung für
Bauteile von komplizierter Form; Fig. 16 die Einrichtung von Fig. 15 in einer anderen
Arbeitsstufe; Fig. 17 ein Grundelement mit zwei anderen Bauteilen in isometrischer
Darstellung; Fig. 18 ein Gehäuseteil mit sechs anderen Bauteilen in isometrischer
Darstellung; Fig. 19 eine Montageeinrichtung für den Zusammenbau von Bauteilen von
komplizierter Form mit dem Gehäuseteil von Fig. 18; Fig. 20 die Montageeinrichtung
von Fig. 19 in einer anderen Arbeitsstufe;
Fig, 21, 22, 23 und
24 schematische Darstellungen der aufeinanderfolgenden Überlagerungen lokaler Magnetfelder
bei der Montage einer großen Anzahl von zu verkoppelnden Elementen an einem Grundelement;
Fig, 25 in schematischer Darstellung eine Einrichtung zur Montage von Bauteilen
auf einem Dorn.
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Das Wesen des im folgenden beschriebenen Montageverfahrens besteht
darin, daß die zusammenzubauenden Bauteile in ein primäres magnetisches Wechselfeld
eingebracht werden, dessen Induktionsvektor längs der Montageachse, d, h, der Achse,
in Bezug auf die alle zusammenzubauenden Bauteile zentriert werden, gerichtet ist.
Dank ihrer Anordnung in einem solchen Feld wirken- auf die Bauteile Kräfte, die
eine Anordnung der Bauteile auf einer Achse und gleichzeitig eine gegenseitige Kopplung
der Bauteile längs der Achse bewirken, was einen geschlossenen Montagezyklus gewährleistet.
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Die Montage geht nicht aufgrund eines auf der Wahrscheinlichkeit
aufbauenden Zusammenfalls der Achsen, sondern aufgrund einer Wechselwirkung der
durch die Stromlinien der in den Bauteilen induzierten Ströme erzeugten sekundären
Magnetfelder mit dem primären Magnetfeld vonstatten, wobei die Bauteile sich unter
der Einwirkung der elektrodynamischen Kräfte in Richtung der Montageachse auf der
kürzesten Laufbahn bewegen.
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Bei der Anordnung der Teile im primären Magnetfeld ist es nötig,
in der Weise vorzugehen, daß die durch die Stromlinien
der in
ihnen induzierten Ströme umfaßten Gebiete in zur Montageachse angenähert senkrechten
Ebenen liegen und bei jedem benachbarten Paar zusammenzubauender Bauteile einander
mindestens teilweise überdecken.
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Die Induktion und die Frequenz des primären Magnetfeldes werden im
Sinne einer Entstehung von zur Verschiebung eines beliebigen der zusammenzubauenden
Bauteile ausreichenden elektrodynamischen Kräften gewählt.
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In Fig. 1 sind als Beispiel für zusammenzubauende Teile drei Ringe
1, 2 und 3 verschiedenen Durchmessers in isometrischer Darstellung gezeigt, die
in ein primäres magnetisches Wechselfeld B gebracht sind, dessen Induktionsvektor
entlang der Montageachse 4 gerichtet ist.
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Aus Fig. 2, wo die gleichen Ringe 1, 2 und 3 im Schnitt gezeigt sind,
ist erkennbar, daß unter der Einwirkung des Magnetfeldes B in den Ringen 1, 2 und
3 Ströme il, i2 bzw. i3 induziert werden. Infolge der Wechselwirkung des primären
Magnetfeldes B mit den sekundären Magnetfeldern bl, b2 und b3 der induzierten Ströme
il, 12 und i3 entstehen elektrodynamische Kräfte F1, F2 und F3, welche die Ringe
1, 2 und 3 in Richtung der Montageachse 4 bewegen, d. h. die Ringe 1, 2 und 3 werden
gleichachsig ausgerichtet. Zugleich erfolgt als Resultat der Wechselwirkung der
Magnetfelder der Ströme il bis i3 eine Verkettung der Magnet flüsse dieser Ströme,
so daß sich ein gemeinsames gleichzeitig alle drei Ringe 1, 2 und 3 umschließendes
Magnetfeld bl, b2, b3 (Fig. 3) ausbildet. Die hierbei auftretenden elektrodynamischen
Kräfte sorgen für eine weitere gegenseitige Annäherung der Ringe 1, 2 und 3 (Fig.
4) und im Endergebnis für deren Verbindung in einer Stellung, bei der die Ringe
1, 2 und 3 konzentrisch zur Montageachse 4 liegen.
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Aus der Betrachtung der Darstellungen in Fig. 2 bis 4 ist ersichtlich,
daß es zur Sicherstellung der Montage erforderlich ist, daß der Induktionsvektor
des primären Magnetfeldes B längs der Montageachse 4 gerichtet ist, während die
Teile (Ringe 1, 2, 3) in der Montagezone in einer solchen Stellung liegen, daß die
durch die Stromlinien der induzierten Ströme umfaßten Gebiete für Jedes Paar benachbarter
zusammenzubauender #auteile einander wenigstens teilweise überdecken und in zur
Montageachse angenähert senkrechten Ebenen liegen.
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Darüber hinaus ist aus Fig. 2 bis 4 zu ersehen, daß mit dem Richtungswechsel
des Induktionsvektors des Magnetfeldes B Jeweils die Richtung der induzierten Ströme
geändert wird, die resultierenden elektrodynamischen Kräfte aber, die für die Anordnung
der Bauteile auf der gemeinsamen Montageachse 4 und für ihre Verbindung sorgen,
unverändert bleibein.
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Fig. 5 zeigt, wie der Induktionsvektor des Magnetfeldes B in Bezug
auf die Montageachse 4 für Bauteile 5, 6, 7 und 8 zu richten ist. Es ist zu betonen,
daß verschiedenartige Bauteile, nämlich eine Büchse 5, eine Welle 6, eine Scheibe
7 und ein Becher 8 in solch einem Feld nur Kräfte erfahren, die für ihre Anordnung
auf der gemeinsamen Montageachse 4 und ihre gegenseitige Verbindung sorgen. Falls
die Richtung des Induktionsvektors des Feldes mit der Montageachse 4 nicht zusammenfällt,
wie dies durch einen gestrichelten Pfeil in Fig. 5 angedeutet ist, wird der Effekt
der Montage gestört, weil die Stromlinien der in den Bauteilen 5, 6, 7 und 8 induzierten
Ströme den zu verkoppelnden Flächen nicht entsprechen und außerdem die Bauteile
5, 6, 7 und 8 bei derartiger Feldrichtung ein Kräftemoment erfahren würden, das
bestrebt ist, ein
jedes Einzelteil in Richtung des Magnetfeldes
B' zu schwenken, was die Möglichkeit einer koaxialen Montage der Baugruppe ausschließt.
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Zur Montage einer aus einer größeren Anzahl von achsensymmetrischen
Bauteilen bestehenden Baugruppe ist es also notwendig, diese Bauteile der Montagezone
in der Weise zuzuführen, daß die Richtung der Achsen dieser Bauteile mit der Montageachse
4 zusammenfällt und der Induktionsvektor des primären magnetischen Wechselfeldes
B in Richtung der Montageachse 4 zeigt.
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Im Falle der Montage von Bauteilen zu einer Kombination aus Welle
und Büchse und bei Notwendigkeit einer Montage mit einem Übermaß oder einer Preßpassung
durch eine vorherige Erwärmung des die Koppelfläche umfassenden Bauteiles ist es
zweckmäßig, dieses Bauteil unmittelbar in der Montagezone durch dasselbe magnetische
Wechselfeld B zu erwärmen, wobei das büchsenartige Bauteil zuerst und das wellenartige
Bauteil erst nach Erhitzung des büchsenartigen Bauteils auf eine zur Erzielung der
gewünschten Verbindungsart ausreichende Temperatur in die Montagezone eingeführt
wird. Sollen zum Beispiel die in Fig. 5 dargestellten Bauteile miteinander derart
verbunden werden, daß die Büchse 5 auf den Halszapfen der Welle 6 auf- und die Scheibe
7 in den Innenraum des Bechers 8 eingepreßt wird, so sind in die Montagezone zuerst
die Bauteile 5 und 8 und erst nach deren Erhitzung in deren Zwischenraum die Bauteile
6 bzw. 7 einzuführen.
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Der Fehler bei der gegenseitigen Anordnung von zwei benachbarten
zu koppelnden Bauteilen kann bedeutend sein, es muß nur gewährleistet werden, daß
die durch die Stromlinien
der induzierten Ströme der zu koppelnden
Flächen umfaßten Gebiete einander wenigstens zum Teil überdecken.
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Die für die Montage erforderliche Kraftwirkung zwischen den Bauteilen
wird nach einer bekannten Methodik ausgehend von einer bedingten Montage errechnet.
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Von Bedeutung ist dabei, in welcher Ebene (vertikal, horizontal usw.)
die Montage zu erfolgen hat und in Bezug auf welches der zusammenzubauenden Teile
die Montage erfolgt, d. h., ob die Bauteile 9, 10 (Fig. 6) ohne feste Verbindung
sind oder das eine der Bauteile 11 (Fig. 7) mit der Montageposition 12 fest verbunden
ist. Bei vorgegebener Montagegeschwindigkeit werden Masse,Form und Abmessungen der
zusammenzubauenden Einzelteile berücksichtigt. Nachdem die erforderlichen Kräfte
für die Montage der Bauteile, beispielsweise die Kräfte Fg und F10 bestimmt worden
sind, werden für die Bauteile 9 und 10 in Fig. 6 rationelle Parameter des primären
magnetischen Wechselfeldes B (Frequenz, Induktion) festgelegt. Die Schwingungsfrequenz
f des Magnetfeldes B wird nach dem Wert der verallgemeinerten Frequenz E = 2 if
«,u0a2 : const bestimmt, wobei f die Schwingungsfrequenz des Feldes in Hz g das
elektrische Leitvermögen des Materials des betroffenen Bauteiles in flm 1-1 die
die absolute Permeabilität in H ~ m-1 und a ein charakteristisches Maß des Bauteiles
(Plattenstärke, Zylinderradius u.ä.) in m bedeuten.
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Der Wert der verallgemeinerten Frequenz # wird ausgehend vom erforderlichen
Wert für die elektrodynamische Kraft
entsprechend der graphischen
Darstellung der Funktion F = f(# ), die in Fig. 8 wiedergegeben ist, bestimmt. Es
sei angenommen, daß den elektrodynamischen Kräften F9 und F10 die Werte S 9 und
# 810 für die verallgemeinerte Frequenz 9 zugeordnet sind. Durch Einsetzen der Angaben
für das elektrische Leitvermögen ( @ ) und der Maße a9 und a10 für Jedes Einzelteil
bestimmt man den erforderlichen Wert f für die Frequenz des Feldes für ein Jedes
der zusammenzubauenden Bauteile.
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Die Frequenz des primären Magnetfeldes B in der Montagezone wird
nach dem Bauteil festgesetzt, für das sich der maximale Wert der erforderlichen
Frequenz errechnet. Die anderen Bauteile erfahren dann im Montagevorgang eine entsprechend
größere Kraftwirkung, was im Endergebnis zur Beschleunigung des Montagevorganges
beiträgt.
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Durch Änderung der Dichte des primären Magnetfeldes B (Fig. 9) in
der Montagezole in der Weise, daß sie von der Montage achse 4 nach der Peripherie
der Montagezone hin zunimmt, wird der Effekt eines kontaktlosen Haltens der Bauteile
13, 14 und 15 in der Nähe der Montageachse 4 erzielt.
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Dies gestattet es, in ein und der gleichen Montagezone verschiedene
Elemente und Montagegruppen zu verbinden.
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Die auf die Bauteile einwirkenden elektrodynamischen Kräfte steigen
mit der Annäherung der Bauteile an. Diese Kräfte sind direkt proportional dem Wert
der in den Bauteilen induzierten Ströme, die ihrerseits dem Wert der Induktion des
primären Magnetfeldes direkt proportional sind.
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Durch Änderung der Induktion des Magnetfeldes kann man also die für
die Montage erforderliche Kraftwirkung regulieren.
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Die für die Anordnung der Bauteile auf der Montageachse und ihre
Annäherung ausreichende Kraftwirkung ist in einer ganzen Reihe von Fällen unzureichend
für deren Verbindung, beispielsweise bei einem Treibsitz. In diesem Zusammenhang
erweist es sich als zweckmäßig, die Induktion des primären Magnetfeldes während
des Montagevorganges zu ändern, wie dies in der in Fig. 10 graphisch dargestellten
Kurve b = f (t) gezeigt ist. Hierbei sollen die erste Stufe der Montage bei einem
Induktionswert BI für das Magnetfeld, der für eine gleichachsige Anordnung der Bauteile
in einer Zeit tI ausreicht, und die zweite abschließende Stufe der Verbindung der
Bauteile in einer Zeit t2 bei einem sprunghaften Anstieg der Induktion des Magnetfeldes
bis zu einem Wert B2 durchgeführt werden, worauf man das Magnetfeld zusammenbrechen
läßt.
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Bei Durchführung der Montage von Bauteilen nach dem beschriebenen
Verfahren wurde festgestellt, daß bei einem teilweisen Eintritt des einen Bauteils
in das andere eine Abschirmung des Außenfeldes durch das größere Bauteil, eine Abnahme
der im kleineren Bauteil induzierten Ströme und als Folge davon eine Verringerung
der auf die zusammenzubauenden Bauteile einwirkenden Kraft, die bekanntlich den
in den Bauteilen fließenden Strömen proportional ist, beobachtet werden. Zur Aufrechterhaltung
der erforderlichen Kraftwirkung kann man die Induktion des Primärfeldes vergrößern.
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Jedoch ist eine Erhöhung der Induktion des primären Magnetfeldes
wegen einer möglichen Überhitzung der zusammenzubauenden Bauteile und einer Reihe
von konstruktiven Besonderheiten magnetischer Systeme nicht immer zulässig und zu
erreichen. Da außerdem die für die Montage erforderliche Leistung P t B2f ist, so
führt selbst eine geringfügige Induktionssteigerung
zu einer starken
Erhöhung des Leistungsaufwandes, d. h., sie ist energetisch unvorteilhaft.
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Die Verluste an Kraftwirkung können auf anderem Wege, ohne daß eine
Induktionsänderung des primären Magnetfeldes gefordert wird, kompensiert werden.
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Zu diesem Zweck wird die (berechnete) Ausgangsfrequenz des Magnetfeldes,
die nach dem Bauteil gewählt ist, für das diese Frequenz maximal ist, im Maße der
Annäherung der zusammenzubauenden Bauteile zum Zeitpunkt der Berührung der einander
zugewandten Flächen um 30 bis 50 % erhöht, worauf die Feldfrequenz beim Ineinandergehen
der Bauteile auf den errechneten Wert reduziert wird.
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Die Feldfrequenz kann so kontinuierlich wie auch diskret geändert
werden.
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Das oben erwähnte Verfahren soll nun an einem konkreten Beispiel
erläutert werden: Es werden zwei Aluminiumringe zusammengebaut. Der Außendurchmesser
des größeren Ringes beträgt 20 mm, die Höhe dieses Ringes 5 mm; der Außendurchmesser
des kleineren Ringes beträgt 14 mm, die Höhe dieses Ringes 5 mm. Die Ringe werden
in ein längs einer mit der Symmetrieachse der Ringe zusammenfallenden Montageachse
gerichtetes Magnetfeld B = 0,2 T gebracht. Bei einem Abstand zwischen den Ringen
in Achsrichtung von 1,5 mm wird die Feldfrequenz f auf 10 kHz festgesetzt.
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In dem Maße, wie sich die Ringe einander nähern, wird die Frequenz
f bis zum Zeitpunkt ihrer Berührung stufenlos auf 15 kHz erhöht, und dann wird die
Feldfrequenz mit dem Eintritt des einen Ringes in den anderen herabgesetzt, und
sie beträgt bei einer Eintrittstiefe von 2,5 mm f = 2 kHz.
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Die Vergrößerung der elektrodynamischen Kraft beträgt im Vergleich
zur Montage von ähnlichen Ringen in einem Magnetfeld bei B = 0,2 T und f = const
= 10 kHz ca. 70 %.
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In der Elektro- und in der Nachrichtentechnik werden weitgehend Lötverbindungen
eingesetzt. In neuerer Zeit ist der Montagevorgang für derartige Verbindungen recht
fortschrittlich geworden, weil das Hartlot in Form eines zu komplettierenden Bauteiles
in Gestalt einer Scheibe, eines Ringes oder einer Kappe hergestellt wird. Der Montagevorgang
wird für derartige Verbindungen damit abgeschlossen, daß die komplette Montagegruppe
einem Tunnelofen zugeführt wird.
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Im Rahmen des oben beschriebenen Verfahrens wird nach der Komplettierung
der Bauteile auf der Montageachse durch das Magnetfeld mit Hilfe desselben Feldes
eine Erhitzung der Bauteile auf die Schmelztemperatur des Lotes vorgenommen und
damit der Montagevorgang abgeschlossen.
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Die Erhitzung der Bauteile auf die Schmelztemperatur des Lotes erfolgt
entweder durch kurzzeitige Erhöhung der Schwingungsfrequenz des primären Magnetfeldes
oder durch Festhalten der Bauteile im primären Magnetfeld.
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Ein Beispiel einer Montageeinrichtung für axialsymmetrische Bauteile
ist in Fig. 11 gezeigt. Die Einrichtung besteht aus einem hufeisenförmigen Elektromagneten
16, dessen Wicklung 17 an eine in der Zeichnung nicht dargestellte Wechselstromquelle
angeschlossen ist. Eine Montagezone 18 befindet sich im Raum zwischen den Polen
des Elektromagneten 16. Die Einrichtung ist mit einem der Montagezone 18 durch einen
Förderer 19 zugeführten Satz von Bauteilen 20, 21 und 22 und mit einer durch denselben
Förderer 19 aus der Montagezone 18
abzuführenden fertiggebauten
Montagegruppe 23 dargestellt.
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Die Einrichtung arbeitet wie folgt: Der Förderer 19 führt der Montagezone
18 die Sätze der zusammenzubauenden Bauteile 20 bis 22 zu. Gleichzeitig wird die
Wicklung 17 des Elektromagneten 16 an die Stromquelle angeschlossen, wodurch in
der Montagezone 18 ein primäres Magnetfeld aufgebaut wird, das in den Bateilen 20
bis 22 Ströme induziert, die mit dem primären Magnetfeld in Wechselwirkung tretende
sekundäre Magnetfelder erregen. Die hierbei auftretenden elektrodynamischen Kräfte
ordnen die Bauteile 20 bis 22 auf einer gemeinsamen Montage achse 4 an und sorgen
für ihren Zusammenbau an den Koppelflächen, wie dies oben in Verbindung mit Fig.
2 bis 4 beschrieben ist. Die aus den Bauteilen 20 bis 22 fertiggebaute Montagegruppe
23 wird durch den Förderer 19 aus der Montagezone 18 abgeführt.
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Diese Einrichtung erlaubt es auch, eine gleichzeitige Montage mehrerer
Montagegluppen vorzunehmen. In diesem Fall führt der Förderer 19 der Montagezone
18 gleichzeitig mehrere Sätze von Bauteilen zu. Es ist dabei zweckmäßig, das primäre
Magnetfeld beispielsweise durch Änderung der Polform des Elektromagneten 16 mit
ungleichmäßiger Dichteverteilung mit maximaler Dichte an der Peripherie der Montagezone
18 aufzubauen, was das Festhalten der zusammenzubauenden Bauteile in der Montagezone
18 begünstigt.
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Zur Montage einer Baugruppe aus Bauteilen komplizierterer Form wird
das primäre Magnetfeld impulsartig erzeugt und während der Pausen des primären Magnetfeldes
auf den Montagebereich mit einem zusätzlichen pulsierenden Wechselfeld eingewirkt,
dessen Induktionsvektor unter einem Winkel zum Induktionsvektor
des
primären Feldes gerichtet und dessen Impulsdauer gleich der Pausenzeit des primären
Magnetfeldes ist.
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Bei derartigem Zusammenwirken eines primären und eines zusätzlichen
Magnetfeldes nähern sich die Bauteile unter der Wirkung des primären Feldes und
tendieren im Vorgang der Annäherung zu einer gegenseitigen Schwenkung in der Koppelachse,
während sie unter der Wirkung des zusätzlichen Feldes Kräfte erfahren, die sie gegenseitig
abstoßen, weshalb bei einer wiederholten Überlagerung des primären Feldes das Bauteil
erneut die Freiheit zur Annäherung und Schwenkung erlangt.
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Die periodische Überlagerung der Montagezone mit einem primären und
einem zusätzlichen Magnetfeld sichert ein rasches und zuverlässiges Zusammenfallen
der zu koppelnden Flächen.
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Hierbei wird der Montagevorgang durch gegenseitige Annäherung der
Bauteile auf der kürzesten Laufbahn bewirkt.
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Im folgenden soll am Beispiel der Verbindung zweier Teile 24 und
25 (Fig. 12) eine abgewandelte Verfahrensweise erläutert werden.
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Es liegt auf der Hand, daß zur Montage derartiger Bauteile deren
gleichachsige Anordnung allein nicht ausreichend ist.
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Das Sechskant des Bauteiles 24 geht in das entsprechende Sechskantloch
des Bauteiles 25 nur in dem Fall hinein, wenn zwei Bedingungen erfüllt sind: Übereinstimmung
der Symmetrieachsen und der Flächenrichtungen.
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Die erforderliche gleichachsige Übereinstimmung der Bauteile auf
der Montageachse 4 (Fig. 12) wird dadurch erreicht, daß auf die der Montagezone
zuerst zugeführten Bauteile mit dem primären Magnetfeld B eingewirkt wird, dessen
Induktionsvektor längs der Montageachse 4 gerichtet ist. Die Bauteile werden in
dieser Zone derartig angeordnet, daß nach der Überlagerung des Magnetfeldes B die
Stromlinien der induzierten Ströme i24 und i25 in benachbarten zusammenzubauenden
Bauteilen einander wenigstens teilweise überdecken und in einem zur Montageachse
senkrechten Schnitt ihren Koppelflächen entsprechen. Hierbei entstehen bekanntlich
elektrodynamische Kräfte, welche die Bauteile in Richtung der Montageachse 4 bewegen.
Außerdem nähern sich die Bauteile in solch einem Feld unter der Einwirkung der Induktionsströme
aneinander an.
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Falls aber die Flächen der zu verkoppelnden Bauteile, wie dies in
Fig. 13 gezeigt ist, nicht zusammenfallen, ist der weitere Vorgang der Montage in
einem Magnetfeld mit Richtung des Induktionsvektors längs der Achse 4 äußerst erschwert.
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Dies ist darauf zurückzuführen, daß die Flächenkoinzidenz trotz der
Tendenz der induzierten Ströme i24 und i25 zum Zusammenfallen nach der Konfiguration
(ein Sechskant mit dem anderen) wegen der gegenseitigen Anziehung der Bauteile unter
der Wirkung der elektrodynamischen Kräfte verhältnismäßig lange Zeit (30 bis 90
s) in Anspruch nimmt. Die Bauteile erfahren in diesem magnetischen Wechselfeld,
nachdem sie einander berührt haben, vibrierende und Mikrodrehbewegungen, die letzten
Endes dazu führen, daß auch nach der Konfiguration kompliziertere Teile zusammengebaut
werden.
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Zur Beschleunigung des Montagevorganges für derartige
Bauteile
wird das primäre Magnetfeld B in der Montagezone impulsartig erzeugt. Die Dauer
des ersten Impulses des primären magnetischen Wechselfeldes B wird ausgehend von
der Bedingung festgelegt, daß die zusammenzubauenden Bauteile aus der denkbar ungünstigsten
Ausgangsstellung gerade noch dazu kommen, auf der Montage achse 4 angeordnet zu
werden und einander zu berühren. Dann wird dieses Feld abgeschaltet und auf die
Bauteile mit dem zusätzlichen magnetischen Wechselfeld B eingewirkt, das vorzugsweise
senkrecht zur Montage-3 achse 4 gerichtet ist. Hierbei erfahren die Bauteile, wie
aus Fig. 13 ersichtlich, unter der Wirkung der induzierten Ströme i24 und 125 eine
elektrodynamische Einwirkung (Kräfte F24 bzw. F25). Infolge der Wirkung dieser Kräfte
stoßen die Bauteile einander ab.
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Die Einwirkungsdauer eines Impulses des zusätzlichen Magnetfeldes
(Pausenzeit des primären Feldes) wird derart berechnet, daß die gegenseitige Entfernung
der Bauteile 1 bis 2 mm nicht überschreitet. Dann werden die zusammenzubauenden
Bauteile erneut mit einem Impuls des primären Magnetfeldes beaufschlagt. Danach
wird dieses Feld abgeschaltet und das zusätzliche Magnetfeld angelegt usw. Hierdurch
erhalten die Bauteile die Möglichkeit, frei zu schwenken und sich in der gewünschten
Lage aneinanderzufügen.
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Es ist anzumerken, daß dank der elektrodynamischen Einwirkung die
Bauteile auf dem kürzesten Wege vereinigt werden.
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Zur Erhöhung der Effektivität der Montage ist es zweckmäßig, während
des Montagevorganges die Impuls- und die Pausenzeit des primären Magnetfeldes (und
folglich auch des
zusätzlichen Feldes) so zu ändern, daß jeder
nachfolgende Impuls des primären Magnetfeldes B in der Amplitude der Induktion zu-
und in der Wirkungsdauer (t1, t'1, ...) abnimmt, ebenso wie Jeder nachfolgende Impuls
des zusätzlichen Magnetfeldes B3 in der Dauer (t2, t'2, ...) abnimmt. Graphisch
ist das in Fig. 14 dargestellt, aus der zu ersehen ist, daß tI >til > t111
usw. bzw. t2> t'2 > t"2 usw. ist.
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Die Amplitude der Induktion des zusätzlichen Magnetfeldes B3 kann
hierbei unverändert bleiben. Die Schwingungsfrequenz des Magnetfeldes B wird ausgehend
von der elektrischen Leitfähigkeit g des Werkstoffes der Bauteile und deren charakteristischen
Maßen a (darauf ist vorstehend näher eingegangen worden) festgelegt. Mit Rücksicht
darauf, daß die charakteristischen Maße a ein und desselben Bauteiles in Richtung
des Feldes B und in Richtung des Feldes B verschieden sind, können dementsprechend
die Frequenzen 3 des primären und des zusätzlichen Magnetfeldes voneinander wesentlich
abweichen. Nichtsdestoweniger kann es sich in einer ganzen Reihe von Fällen zur
Vereinfachung der Speisung des Magnetsystems als zweckmäßig erweisen, das primäre
und das zusätzliche Magnetfeld mit gleicher Frequenz zu erzeugen, wobei für deren
Wert der größere der beiden errechneten Werte gewählt wird. Dies führt im Endergebnis
nicht nur zu einer Vereinfachung, sondern auch zu einer Erhöhung der Effektivität
des Montagevorganges, Der gesamte Einwirkungszyklus von Impulsen des primären und
des zusätzlichen magnetischen Wechselfeldes wird unter der Bedingung der für die
Montage der Bauteile benötigten Zeit gewählt. Dieser Zyklus wird ausgehend von der
denkbar ungünstigen Ausgangsstellung für die Bauteile und der Forderung nach deren
zuverlässiger Verbindung bestimmt.
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Die durchgeführten Prüfungen haben die Wirksamkeit des vorgeschlagenen
Montageverfahrens bestätigt. Die Dauer des Montagezyklus für die in Fig. 12 dargestellten
Bauteile 24 und 25 betrug ca. 1 sek.
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In Fig. 15 und 16 ist eine Einrichtung zur Durchführung des Montageverfahrens
in verschiedenen Arbeitsstufen wiedergegeben.
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Die Einrichtung setzt sich aus vier Solenoidspulen 26, 27 28 und
29, die mittels automatisch gesteuerter Schalter 30, 31, 32 und 33 an eine (in der
Zeichnung nicht dargestellte) Wechselstromquelle angeschlossen sind, zusammen. Die
Spulen 26 und 27 erzeugen das primäre magnetische Wechselfeld B (Fig. 15). Spulen
28 und 29 dienen zur Ausbildung des zusätzlichen Magnetfeldes B3 (Fig. 16). Der
Raum zwischen den Spulen 26, 27, 28 und 29 ist ausgehend von der Montagebedingung
(Abmessungen der Bauteile, deren Ausgangsstellung u.ä.) gewählt.
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In Fig. 15 und 16 sind auch in die Montagezone eingebrachte Bauteile
34 und 35 dargestellt.
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Die Einrichtung arbeitet wie folgt: Die zusammenzubauenden Bauteile
34 und 35 werden der Montagezone im Raum zwischen den Spulen 26 und 27 zugeführt.
Wie aus Fig. 15 ersichtlich, können die Bauteile 34 und 35 gleichzeitig durch die
Öffnung der Spule 26 und der Spule 27 oder von der Seite durch die Öffnungen der
Spulen 28 und 29 zugeführt werden. Zu dieser Zeit sind sämtliche Schalter 30 bis
33 offen. Nach dem Vorschub der Bauteile 34, 35 in die Montagezone werden die Spulen
26 und 27 durch Schließen der Schalter 30, 32, wie dies in Fig. 15 gezeigt ist,
an die Stromquelle angekoppelt. Unter
dem Einfluß des primären
Magnetfeldes B kommt der erste Montagezyklus (Anordnung der Bauteile 34 und 35 auf
der Montageachse 4 und gegenseitige Annäherung dieser Bauteile) zustande. Nach Ablauf
der Zeit tl werden automatisch die Schalter 30 und 32 geöffnet und die Schalter
31 und 33 geschlossen, wie dies in Fig. 16 gezeigt ist. Hierbei wirkt auf die Bauteile
34 und 35 das zusätzliche Magnetfeld B ein. Nach Ablauf der Zeit t2 werden die Spulen
28 und 29 vom Netz ab- und gemäß der graphischen Darstellung (Fig. 14) die Spulen
26 und 27 erneut ans Netz angeschaltet usw " bis zum Abschluß des Montagezyklus,
Die zusammengebaute Montagegruppe wird aus der Arbeitszone durch eine der Öffnungen
der Spulen 26 bis 29 herausgezogen, Derartige Einrichtungen bereiten keine Schwierigkeiten
bei der Zuführung und Abnahme der Bauteile durch Anwendung von weitverbreiteten
Mitteln für einen selbsttätigen Vorschub.
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Naheliegend ist es auch, daß derartige Magnetsysteme mit den Mechanismen
von Montagemaschinen und -straßen leicht vereinigt werden können. Der Montagevorgang
kann sowohl unter der Bedingung, daß eines der zusammenzubauenden Bauteile mit einer
festen Grundplatte oder einem Element der Zuführungsvorrichtung verbunden ist, als
auch ohne feste Verbindungen vollzogen werden. Der Einfachheit halber wurde das
Verfahren oben am Beispiel der Montage einer Baugruppe aus zwei zu verkoppelnden
Bauteilen veranschaulicht. Derselbe Effekt einer gegenseitigen Anordnung auf der
Achse kann aber auch für drei und mehr Bauteile erzielt werden.
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Am wirksamsten läuft der Montagevorgang in dem Fall ab,
wenn
der Querschnitt des primären Magnetfeldes eine Konfiguration aufweist, die dem maximalen
Querschnitt einer aus Bauteilen in einer zur Montage achse senkrechten Ebene zusammenzubauenden
Montagegruppe ähnlich ist. Am Anfang des Montagevorganges muß die Schnittfläche
des Magnetfeldes die Fläche des maximalen Querschnitts der zusammenzubauenden Montagegruppe
soweit übertreffen, daß dieses Feld sämtliche in der Montagezone befindlichen zusammenzubauenden
Bauteile umfaßt, und dann ist der Querschnitt des primären Magnetfeldes in dem Maße
der Überdeckung der Bauteile bis zum Zusammenfall mit dem Querschnitt der zusammenzubauenden
Bauteile auf dem Koppelabschnitt in einer zur Montageachse senkrechten Ebene einzuengen.
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Auf solche Weise kann man mit einem mehrere Koppel flächen aufweisenden
Grundelement mehrere Bauteile verschiedener Konfiguration zusammenbauen. Zu diesem
Zweck wird längs Jeder der Montageachsen des Grundelementes ein eigenes lokales
primäres magnetisches Wechselfeld überlagert, dessen Fluß im Querschnitt eine dem
Schnitt des zu koppelnden Grundelementes ähnliche Konfiguration gegeben wird. Am
Anfang des Montagevorganges wird die Schnittfläche des lokalen Magnetfeldes in Richtung
senkrecht zur Montageachse derart gewählt, daß dieses Feld sowohl die Koppelkontur
des Grundelementes als auch die übrigen auf der festgelegten Achse zusammenzubauenden
Bauteile umfaßt, und dann wird die Fläche des Magnetflusses in dem Maße der Deckung
der Koppelkonturen bis zum Zusammenfall mit der Koppelkontur des Grundelementes
eingeengt. Hierbei werden die lokalen Magnetfelder in Richtung sämtlicher Montageachsen,
gleichzeitig oder nacheinander in Jeder Achsrichtung, in Richtung einer Gruppe von
in einem Störungen ausschließenden Abstand angeordneten Achsen überlagert.
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Im folgenden wird eine weitere Verfahrensvariante am Beispiel der
Verbindung eines Grundelementes 36 (Fig. 17) mit Bauteilen 37 und 38 unter der Bedingung
näher beschrieben, daß das Bauteil 37 mit dem Bauteil 36 nach der Koppelfläche eines
Loches 39 (Montage achse 437) zusammengebaut werden soll. In gleicher Weise soll
das Bauteil 38 genau zugeführt und mit einem Loch 40 (Montageachse 438) gekoppelt
werden. Fig. 17 zeigt, daß in Richtung von Montageachsen 437 und 438 lokale prinäre
Magnetfelder B37 und B38 aufgebaut werden, bei denen die Konfigurationen der Querschnitte
ähnlich den Konfigurationen der Löcher 39 und 40 sind.
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Bei derartiger Einwirkung der Magnetfelder B37 und B38 wird eine
genügend exakte Verteilung der Stromlinien der induzierten Ströme i39 und i40 über
den Umfang der Koppelflächen des Grundelementes 36 erreicht, und zwar werden nach
dem Umfang des Loches 39 die Ströme i39 und über den Umfang des Loches 40 die Ströme
i40 induziert. Gleichzeitig werden in den zu koppelnden Bauteilen 37 und 38 die
Ströme i37 bzw.
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i38 induziert. Der weitere Montagevorgang verläuft ähnlich, wie dies
vorstehend beschrieben worden ist, es treten nämlich die Stromlinien der Ströme
i37 und i39 in Wechselwirkung, woraus sich die gegenseitige Anordnung, Annäherung
und Kopplung des Teiles 37 mit dem Loch 39 ergibt, und im Ergebnis der Einwirkung
der Stromlinien der Ströme i38 und i40 wird das Teil 38 mit dem Loch 40 zusammengebaut.
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In Fig. 18 ist ein Beispiel für eine gleichzeitige Montage eines
Gehäuseteiles 41 mit Bauteilen 42, 43, 44, 45, 46 und 47 verdeutlicht, die genau
einzustellen und mit den entsprechenden zu koppelnden Elementen des Grundelementes
41 in Richtung von sechs Montageachsen 442 443> 444' 44#S #46> 447 zu verbinden
sind. Eine derartige Montage kommt durch Einwirkung lokaler Magnetfelder B42, B43>
B44> B45, B46 und
B47 in Richtung von Montageachsen 442 bis
447 ähnlich,wie dies in Verbindung mit Fig. 17 beschrieben worden ist, zustande.
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Wenn die Montageachsen mit der Vertikalrichtung, wie es bei 443 bis
447 in Fig. 18 der Fall ist, nicht übereinstimmen, so sind die Bauteile bis zum
Augenblick des Einschaltens des lokalen Magnetfeldes in der erforderlichen Ausgangsstellung
mit Hilfe von mechanischen Mitteln, wie sie beispielsweise Rinnen, Mitnehmer, Anschläge
u.ä. Elemente von Zuführungsvorrichtungen sind, zu halten. Bei guter elektrischer
Leitfähigkeit des Materials der (aus Aluminium, Kupfer u.ä. hergestellten) zusammenzubauenden
Bauteile übertreffen die elektrodynamischen Kräfte im Betrage die Schwerkraft, und
der Montagevorgang kann also ohne zusätzliche mechanische Mittel erfolgen.
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Die lokalen Magnetfelder B42 bis B47 sind bequem mittels hufeisenförmiger
Elektromagnete aufzubauen.
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Bei der Anordnung der Montageeinrichtung hat man von der Bedingung
einer bequemen Zuführung der Bauteile für die Montage und einer bequemen Abnahme
der fertigen Montagegruppen auszugehen. Dies ist leicht zu bewerkstelligen, wenn
die Eisenpakete der Elektromagnete bewegliche Kupplungen aufweisen.
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Der Induktionswert für das lokale Magnetfeld wird ausgehend von der
erforderlichen Montagekraft gewählt, die vom Koppelumfang, der Zähigkeit des Materials
der zu koppelnden Bauteile, der Art der Passung u.ä. abhängt, wie dies oben beschrieben
ist.
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Der Frequenzwert für jedes der lokalen Magnetfelder wird ausgehend
von den Abmessungen, dem Material und der Form
der zusammenzubauenden
Bauteile gewählt. Zur Vereinfachung der Speisequelle kann man sämtliche Elektromagnete
der Montageeinrichtung an eine Stromquelle einer Feldfrequenz anschließen.
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In diesem Fall ist die betragsmäßig größte Speise frequenz einzustellen.
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Mit Rücksicht darauf, daß der Fehler in der Zuführung der Bauteile
für die Montage relativ groß sein kann, ist es zweckmäßig, daß am Anfang des Montagevorganges
die Schnittfläche des lokalen magnetischen Wechselfeldes in zur Montageachse senkrechter
Richtung sowohl die Koppelkontur des Grundelementes als auch die übrigen auf der
festgelegten Achse zusammenzubauenden Bauteile umfaßt. Dies schließt einen spontanen
Austritt eines Bauteils aus der Montagezone aus. Im Maße der Anordnung der Bauteile
auf der gemeinsamen Montageachse wird die Fläche des lokalen Magnetfeldes bis auf
die Schnittfläche des zu koppelnden Grundelementes eingeengt. Dies kann durch verschiedene
bekannte Mittel, darunter mit Hilfe einer in Fig.
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19 und 20 auf verschiedenen Arbeitsstufen schematisch dargestellten
Einrichtung, erreicht werden.
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Die Einrichtung enthält einen aus Eisenpaketen 48 und 49 bestehenden
und Hufeisenform aufweisenden Elektromagneten.
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Das Eisenpaket 49 ist mit der Möglichkeit einer Verschiebung in Bezug
auf das Eisenpaket 48 längs einer Führung 50 ausgeführt. Dies ist mit dem Ziel,
die Anordnung von Gehäuseteilen komplizierter Konfiguration zwischen den Polen des
Elektromagneten zu ermöglichen, gemacht worden. Als Beispiel für ein solches Bauteil
ist in Fig. 19 und 20 im IXX-IXX-Schnitt das in Fig. 18 dargestellte Bauteil 41
gezeigt. Zur Anordnung des Bauteiles 41 im Raum zwischen den Polen des Elektromagneten
wird
das Eisenpaket 49 bis zu der in Fig. 19 und 20 gestrichelt angedeuteten Stellung
verschoben, das Bauteil 41 wird, indem es ungefähr entlang der Montageachse, beispielsweise
der Achse 444, ausgerichtet wird, angeordnet, worauf das Eisenpaket 49 in die Ausgangslage
zurückgebracht wird.
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Auf die Polschuhe des Elektromagneten sind Hülsen 51, 52 aufgesetzt,
die aus ferromagnetischem Werkstoff mit gegenüber dem übrigen Teil der Eisenpakete
48 und 49 niedrigerer magnetischer Permeabilität hergestellt sind. Auf den Eisenpaketen
48 und 49 ist eine aus Spulen 53, 54, 55 und 56 zusammengesetzte Magnetisierungswicklung
angeordnet. Die Spulen 54 und 55 werden für dde ganze Dauer des Montagevorganges
an eine in der Zeichnung nicht gezeigte Wechselstromquelle angeschlossen. Die Spulen
53 und 56 werden, wie dies in Fig. 19 gezeigt ist, für die zur Ausbildung eines
Magnetfeldes B'44 mit größerer Querschnittsfläche erforderliche Zeit an die Wechselstromquelle
angeschaltet. Das Magnetfeld B44 mit dem kleineren Querschnitt wird durch Abschaltung
des Speisestromes von den Spulen 53 und 56 aufgebaut, wie dies in Fig. 20 gezeigt
ist.
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Der Effekt einer Änderung des Querschnittes des Magnetflusses in
der Montagezone kann auch auf anderem Wege, und zwar durch Einspeisung eines Gleichstromes
in die Spulen 53 und 56, erzielt werden.
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Falls die zu verkoppelnden Elemente des Grundelementes voneinander
verhältnismäßig nicht weit entfernt sind, ist es rationeller, die lokalen Magnetfelder
nacheinander in Richtung Jeder Achse oder einer Gruppe von in einem Störungen bei
der Montage ausschließenden Abstand angeordneten Achsen
zu überlagern.
So sind beispielsweise auf dem Grundelement 57 (Fig. 21, 22, 23 und 24) Löcher#58,
59, 60, 61, 62, 63, 64, 65, 66, 67, 68, 69 vorhanden, in denen die Montage von nicht
dargestellten Bauteilen erfolgen soll. Zweckmäßig ist es, auf solch ein Bauteil
zuerst mit in Richtung der Montageachsen der Löcher 58, 61, 64, 66 und 68 (Fig.
22) gerichteten lokalen Magnetfeldern einzuwirken, wobei Ströme i58, i61, i64, i66
und i68 induziert werden.
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In einer nächsten Montage stufe wird mit den lokalen Magnetfeldern
in Richtung der Montageachsen für die Löcher 60, 62, 63 und 69 (Fig. 23) gearbeitet.
Auf dem Umfang dieser Löcher werden Ströme i60, i62, i63 und i69 induziert.
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In einer dritten Montage stufe wird mit in Richtung der Montageachsen
der Löcher 59 und 65 und 67 gerichteten lokalen Magnetfeldern gearbeitet, die eine
Induzierung von Strömen i59, i65 und i67 (Fig. 24) auf dem Umfang der drei verbliebenen
Löcher gewährleisten. Die Reihenfolge der Einwirkung der Lokalfelder kann auch anders
sein. Die nach dem beschriebenen Verfahren zusammenzubauenden Erzeugnisse können
von sehr verschiedener Größe, angefangen bei Teilen von Uhrwerken bis zu Baugruppen
von Autos, sein.
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In einer ganzen Reihe von Fällen, wo die zu einer Montagegruppe zusammenzubauenden
Bauteile die Gestalt von Ringen, Büchsen, Rollen, Zahnrädern u. dgl. mehr aufweisen,
erfolgt der Montagevorgang auf einem Dorn.
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Bei der Montage von in Fig. 25 gezeigten Bauteilen 70, 71, 72 und
73 wird die Dichte des primären Magnetfeldes B in Richtung der Montageachse 4 konzentriert.
In diesem Feld
wird vorerst ein Dorn 74 aus ferromagnetischem Werkstoff
(Ferrit oder Elektroblech) eingebracht, der die Funktion eines Magnetleiters übernimmt,
und an einem der Enden des Dornes 74 eine Magnetisierungswicklung 75 angeordnet.
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Nach dem Anschluß der Magnetisierungswicklung 75 an eine in der Zeichnung
nicht gezeigte Wechselstromquelle werden der Montagezone die Bauteile 70 bis 73
zugeführt. Eine Dichtekonzentration für das Magnetfeld in Achsrichtung des Dornes
ist zweckmäßig, denn dies ergibt eine Möglichkeit zur Energieeinsparung für die
Ausbildung eines Magnetfeldes.
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Die fertiggebaute Montagegruppe kann dann durch eine impulsartige
Vergrößerung der Induktion des Feldes B vom Dorn 74 abgenommen werden. Diese Variante
des Montageverfahrens kann auch mit Hilfe einer anderen Einrichtung, beispielsweise
eines C-förmigen Magneten, bei dem im Raum zwischen den Polen ein Magnetfeld gemäß
Fig. 9 und 11 aufgebaut wird, durchgeführt werden. Derartige Einrichtungen lassen
sich bequem mit bekannten Mitteln für die Zuführung von Bauteilen und für die Abnahme
von zusammengebauten Erzeugnissen vereinigen.