DE2609957B2

DE2609957B2 - Verfahren zum Zusammenbauen von unmagnetischen, elektrischleitenden Bauteilen

Info

Publication number: DE2609957B2
Application number: DE2609957A
Authority: DE
Inventors: Benyamin Aleksandrovitsch Ioffe; Robert Karlovitsch Kalnin; Ivan Ivanovitsch Kern; Jury Julievitsch Kipers; Gunar Yanovitsch Sermons; Jury Arvidovitsch Sommer
Original assignee: INST FIZ AN LATVSSR; SPECIALNOE KONSTRUKTORSKOE BJURO MAGNITNOJ GIDRODINAMIKI INSTITUTA FIZIKI AKADEM
Current assignee: INST FIZ AN LATVSSR; SPECIALNOE KONSTRUKTORSKOE BJURO MAGNITNOJ GIDRODINAMIKI INSTITUTA FIZIKI AKADEM
Priority date: 1976-03-08
Filing date: 1976-03-10
Publication date: 1979-08-16
Also published as: IT1056952B; FR2345264A1; CH621729A5; DE2609957A1; GB1510271A; US4238658A; DE2609957C3; FR2345264B1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Zusammenbauen von unmagnetischen, elektrischleitenden

Bauteilen durch In- oder Aufeinanderschieben mittels elektrodynamischer Kräfte, welche im Montagebereich durch Wechselwirkung zwischen einem primären magnetischen Wechselfeld ausreichend großer Induktion und Frequenz und einem sekundären magnetischen Wechselfeld entstehen, das durch Ströme erregt wird, die von dem primären magnets sehen Wechselfeld in den in dieses eingebrachten Bauteilen induziert werden.

Aus den US-PSen 3333327 und 3333330 ist ein solches Verfahren zum Zusammenbauen von unmagnetischen, elektrischleitenden Bauteilen unter Einwirkung von aus der Wechselwirkung eines primären und eines sekundären magnetischen Wechselfeldes entstehenden elektrodynamischen Kräften bekannt. Die Induktion und die Schwingungsfrequenz des primären magnetischen Wechselfeldes werden dabei so gewählt, daß eine ausreichend große elektrodynamische Kraft entsteht, welche die Verschiebung eines in dieses Feld gebrachten Bauteils in der für das Zusammenbauen erforderlichen Richtung gewährleistet. Nach diesem Verfahren werden im besonderen Wick- % ,Jungen in Ständer- oder Ankerpakete montiert. Unter »'',ianderem wird dazu die Wicklung vorher auf einen .äLDorn aufgebracht, in dem unterhalb dieser Wicklung yKVahmenartig eine unmagnetische, elektrischleitende

.,! Windung angeordnet ist. Der Dorn ist aus einem Dielektrikum hergestellt. Die Windung ist kurzgeschlos-'sen. Beim Anschluß der Wicklung an eine Stromimpulse einspeisende Quelle wird ein primäres magneti-

' sches Wechselfeld erzeugt, das in der kurzgeschlossenen Windung einen Strom induziert. Infolge der Wechselwirkung des Magnetfeldes dieses Stromes, d. h. des sekundären magnetischen Wechselfeldes, mit

^ί dem Magnetfeld der Wicklung wird eine die Wicklung von der Windung weg in die Ständernuten abstoßende elektrodynamische Kr' ft erzeugt. Gleiches wird erreicht, wenn alternativ die Wicklung kurzgeschlossen und die Windung mit der Stromimpulse einspeisenden

?'Quelle verbunden wird.

Das beschriebene Verfahren gestattet es lediglich, Montagegruppen aus zwei Bauteilen zusammenzubauen, wobei nur eines dieser Bauteile gezielt der Induktion des primären magnetischen Wechselfeldes ausgesetzt und dadurch verschoben wird, während das zweite Bauteil starrgehalten wird. Dabei muß das verschiebbare Bauteil noch durch eine gesonderte Vorrichtunggeführt und auf die Montageachse ausgerichtet werden, da nicht die Möglichkeit eines selbsttätigen Ausrichtens besteht.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das Verfahren der eingangs erwähnten Art für das Zusammenbauen unmagnetischer, elektrischleitender Bauteile unter der Einwirkung von elektrodynamischen Kräften so weiterzuentwickeln, daß eine gleichzeitige, berührungsfreie gegenseitige Vei Schiebung mehrerer Bauteile in die zusammengebaute Lage ohne den Einsatz zusätzlicher Führungen oder sonstiger Ausrichtmittel möglich wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäS dadurch gelöst, daß das primäre magnetische Wechselfeld längs einer gemeinsamen Montageachse aufgebaut wird, nach der die Bauteile beim Zusammenbauen auszurichten sind, und daß alle Bauteile relativ zueinander im wesentlichen frei beweglich in einer solchen Lage in dieses primäre magnetische Wechselfeld eingebracht werden, in der die Stromlinien der das jeweilige sekundäre magnetische Wechselfeld erregenden, in-

duzierten Ströme in den Bauteilen in angenähert senkrecht zur Montageachse liegenden Ebenen verlaufen und die von den Stromlinien umfaßten Gebiete jeweils benachbarter Paare der Bauteile in Richtung der Montageachse gesehen einander mindestens teilweise überdecken.

Zur Montage von Teilen mit komplizierter Form ist es zweckmäßig, das primäre magnetische Wechselfeld pulsierend auszubilden und wahrend dessen Pausen dem Montagebereich ein zusätzliches pulsierendes magnetisches Wechselfeld zu überlagern, dessen Induktionsvektor unter einem Winkel zum Induktionsvektor des primären magnetischen Wechselfeldes gerichtet und dessen Impulsdauer der Pausenzeit des primären magnetischen Wechselfeldes gleich ist.

Es ist weiter günstig, wenn der Winkel zwischen den Induktionsvektoren des primären und des zusätzlichen magnetischen Wechselfeldes gleich 90° ist.

Vorteilhaft ist es auch, die Impulsdauer des primären und des zusätzlichen magnetischen Wechselfeldes vom Anfang bis zum Ende des Zusammenbauvorganges bei gleichzeitiger langsamer Amplitudenerhöhung für die Impulse des primären magnetischen Wechsellfeldes allmählich zu verringern.

Zweckmäßig ist es weiter, für den Querschnitt des primären magnetischen Wechselfeldes eine Konfiguration zu wählen, die dem maximalen Querschnitt der zusammenzubauenden Bauteile in einer zur Montageachse senkrechten Ebene ähnlich ist und diesen um einiges übersteigt.

Es ist auch von Vorteil, den Querschnitt des primären magnetischen Wechselfeldes in dem Maße, in dem die Bauteile mit ihren für den Zusammenbau vorgesehenen Flächen fortschreitend zur Deckung gebracht werden, bis zur Übereinstimmung mit dem Querschnitt dieser Flächen in der zur Montageachse senkrechten Ebene einzuengen.

Zum Halten der Bauteile h< der Montagezone kann man das primäre magnetische Wechselfeld mit ungleichmäßiger, von der Montageachse zur Peripherie hin zunehmender Dichte ausbilden.

Die Frequenz des primären magnetischen Wechselfeldes ist zweckmäßig nach demjenigen der zusammenzubauenden Bauteile zu wählen, für das der maximale Wert für die Frequenz bei einem vorgegebenen Wert für die Induktion des primären magnetischen Wechselfeldes errechnet wird.

Zur Optimierung des Montagevorganges ist es vorteilhaft, die Frequenz des primären magnetischen Wechseiteides mit fortschreitender gegenseitiger Annäherung der Bauteile bis zum Zeitpunkt ihrer Berührung allmählich um 30 bis 50% des gewählten Frequenzwertes zu erhöhen und dann wieder auf den gewählten Frequenzwert zu reduzieren.

Es ist weiter günstig, im Augenblick der Berührung der Bauteile an den für den Zusammenbau vorgesehenen Flächen die Induktion des primären magnetischen Wechselfeldes kurzzeitig um das mindestens Zweifache zu erhöhen.

Bei der Montage von Bauteilen zu Kombinationen aus Büchse und Welle ist es angebracht, zuerst das büchsenartige Bauteil in das primäre magnetische Wechselfeld einzubringen und es darin bis zum Erreichen einer eine Vergrößerung seiner Öffnung bewirkenden Temperatur zu halten, bevor das wellenartige Bauteil folgt.

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 magnetische Wechselfeld auf die Schmelztemperatur des Hartlotes zu erhitzen.

Diese Erhitzung kann durch Erhöhen der Frequenz des primären magnetischen Wechselfeldes bewirkt werden.

Die Erhitzung kann aber auch durch Halten der Bauteile im primären magnetischen Wechselfeld bewirkt werden.

Des weiteren kann es zweckmäßig sein, vor dem Einbringen der Bauteile in das primäre magnetische Wechselfeld in diesem auf der Montageachse einen Dorn aus ferrornagnetischem Werkstoff anzuordnen und das primäre magnetische Wechselfeld mit ungleichmäßig verteilter Dichte zu erzeugen, deren Maximalwert auf der Montageachse liegt.

Das erfindungsgemäße Montageverfahren für unmagnetische, elektrischleitende Bauteile unter Benutzung magnetischer Wechselfelder erlaubt es, die gleichzeitige gegenseitige Anordnung von zwei und mehr Bauteilen auf einer gemeinsamen Montageachse selbst dann vorzunehmen, wenn der Fehler in der Anfangsstellung der Bauteile 0,8 bis 0,9 des linearen Maßes zwischen den Achsen der zusammenzubauenden Bauteile beträgt.

Die exakte Anordnung und das Zusammenführen der Bauteile auf der gemeinsamen Achse erfolgen dabei kontaktlos.

Das Verfahren gestattet es, sowohl axialsymmetrische Bauteile als auch Bauteile mit einer komplizierteren Konfiguration zusammenzubauen.

Es ermöglicht ferner, eine gleichzeitige Montage von Bauteilen verschiedener Konfiguration entlang mehrerer Achsen auf einer Platte oder an einem Gehäuse vorzunehmen.

Das Verfahren gewährleistet eine hohe Montagegenauigkeit und eine optimale Durchführung des Montagevorganges, weil die Bauteile in der Montagezone auf kürzesten Wegen verschoben werden. Dies kann mit Hilfe von einfachen und universellen Einrichtungen durchgeführt werden.

Die Erfindung wird an Hand von Ausführungsbeispielen mittels der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 im primären magnetischen Wechselfeld 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 Frequenz des primären magnetischen Wechselfeldes,

Fig. 9 ein Ausführungsbeispiel für die Montage eines Bauteils in einem magnetischen Wechselfeld mit variabler Dichte,

Fig. 10 die zeitliche Änderung der Induktion des primären magnetischen Wechseifeldes B,

Fig. 11 eine Montageeinrichtung für achsensymmetrische Teile in isometrischer Darstellung,

Fig, 12 zusammenzubauende Bauteile von komplizierter Form,

Fig. 13 die gleichen. Teile im Moniagevorgang,

Fig. 14 die zeitliche Änderung der Impulsdauer und der Amplituden für das primäre und für das se-' kundäre magnetische Wechselfeld,

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 Zusarni' menbau von Bauteilen von komplizierter Form mit dem Gehäuseteil von Fig. 18 (Schnitt entlang der Linie XIX-XIX in Fig. 18),

Fig. 20 die Montageeinrichtung von Fig. 19 in einer anderen Arbeitsstufe,

-" F i g. 21,22,23 und 24 schematische Darstellungen der aufeinanderfolgenden Überlagerungen lokaler magnetischer Wechselfelder 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.

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.

Die Montage geht nicht auf Grund eines auf der w Wahrscheinlichkeit aufbauenden Zusammenfalls der Achsen, sondern auf Grund einer Wechselwirkung der durch die Stromlinien der in den Bauteilen induzierten Ströme erzeugten sekundären magnetischen Wechselfelder mit dem primären magnetischen Wechselfeld *5 vonstatten, wobei die Bauteile sich unter der Einwirkung der elektrodynamischen Kräfte in Richtung der Montageachse auf der kürzesten Bahn bewegen.

Bei der Anordnung der Teile im primären magnetischen Wechselfeld ist es nötig, in der Weise vorzuge- ~>o hen, 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. >i Die Induktion und die Frequenz des primären magnetischen Wechselfeldes werden im Sinne einer Entstehung von zur Verschiebung eines beliebigen der zusammenzubauenden Bauteile ausreichenden elektrodynamischen Kräften gewählt.
an In Fig. 1 sind als Beispiel für zusammenzubauende Bauteile 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 Montage-Wr achse 4 gerichtet ist.

Aus Fig. 2, wo die gleichen Ringe 1, 2 und 3 im Schnitt gezeigt sind, ist erkennbar, daß unter der Einwirkung des primären magnetischen Wechseifeldes B

in den Ringen 1,2 und 3 Ströme /,, i₂ bzw. i₃ induziert werden. Infolge der Wechselwirkung des primären magnetischen Wechselfeldes B mit den sekundären magnetischen Wechselfeldern b_v b₂ und b₃ der induzierten Ströme /,, /₂ 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 magnetischen Wechselfelder der Ströme /', bis /₃ eine Verkettung der Magnetflüsse dieser Strome, so daß sich ein gemeinsames, gleichzeitig alle drei Ringe 1, 2 und 3 umschließendes Magnetfeld b_l _{2 3} (Fig. 3) ausbildet. Die hierbei auftretenden elektrodynamischen Kräfte sorg,, η für eine weitere gegenseitige Annäherungder Ringe l,2und3(Fig. 4) und im Endergebnis für deren Verbindung in einer Stellung, bei der die Ringe 1, 2 und 3 konzentrisch zur Montageachse 4 liegen.

Aus den Fig. 2 bis 4 ist zu ersehen, daß mit dem Richtungswechsel des Induktionsvektors des primären magnetischen Wechselfeldes 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 bleiben.

Fig. 5 zeigt, wie der Induktionsvektor des primären magnetischen Wechselfeldes 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 solche Kräfte erfahren müssen, die für ihre Anordnung auf der gemeinsamen Montageachse 4 und ihre gegenseitige Verbindung sorgen. Falls die Richtung des Induktionsvektors des primären magnetischen Wechselfeldes mit der Montageachse 4 nicht zusammenfällt, wie dies durch gestrichelte Pfeile 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 der Form der 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 magnetischen Wechselfeldes B' zu schwenken, was die Möglichkeit einer koaxialen Montage der Baugruppe ausschließt.

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 züsarnrnenfäili und der Induktionsvekior des primären magnetischen Wechselfeldes B in Richtung der Montageachse 4 zeigt.

Im Falle der Montage von Bauteilen zu einer Kombination aus Welle und Büchse und bei Notwendigkeit einer Montage mit einem Übermaß bzw. mit einer Preßpassung durch eine vorherige Erwärmung des die Koppelfläche umfassenden Bauteils ist es zweckmäßig, dieses Bauteil unmittelbar in der Montagezone durch dasselbe primäre 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.

Der Fehler bei der gegenseitigen Anordnung von zwei benachbarten zu koppelnden Bauteilen kann bein deutend 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.

Die für die Montage erforderliche Kraftwirkung

Vi zwischen den Bauteilen wird nach einer bekannten Methodik, ausgehend von einer bedingten Montage, errechnet.

Von Bedeutung ist dabei, in welcher Ebene (vertikal, horizontal usw.) die Montage zu erfolgen hat und

2(i in bezug auf welches der zusammenzubauenden Bauteile 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 Montagegeschwin-

r, digkeit werden Masse, Form und Abmessungen der zusammenzubauenden Bauteile berücksichtigt. Nachdem die erforderlichen Kräfte für die Montage der Bauteile, beispielsweise die Kräfte F₉ und F₁₀ bestimmt worden sind, werden für die Bauteile 9 und

U) 10 in Fig. 6 rationelle Parameter des primären magnetischen Wechselfeldes B (Frequenz, Induktion) festgelegt. Die Frequenz /des primären magnetischen Wechselfeldes B wird nach dem Wert der verallgemeinerten Frequenz ε= 2π/σμ_οα² = const bestimmt,

j-, wobei

/ die Frequenz des Feldes in Hz,

ο das elektrische Leitvermögen des Materials des

betroffenen Bauteils in S-πΓ¹,
μ_ο die absolute Permeabilität in H · m"' und

.ίο α ein charakteristisches Maß des Bauteils (Plattenstärke, Zylinderradius u. ä.) in m
bedeuten.

Der Wert der verallgemeinerten Frequenz ε wird ausgehend vom erforderlichen Wert für die elektro-

4-, dynamische Kraft entsprechend der graphischen Darstellung der Funktion F= f (ε), die in Fig. 8 wiedergegeben ist, bestimmt. Es sei angenommen, daß den elektrodynamischen Kräften F₉ und F₁₀ die Werte E₉ und E₁₀ für die verallgemeinerte Frequenz zugeordnet

-,(ι sind. Durch Einsetzen der Angaben für das elektrische Leitvermögen (σ) und der Maße a₉ und a_w für jedes Bauteil bestimmt man den erforderlichen Wert / für die Frequenz des primären magnetischen Wechselfeldes B für ein jedes der zusammenzubauenden Bauteile.

Die Frequenz des primären magnetischen Wechselfeldes B in der Montagezone wird nach dem Bauteil festgesetzt, für das sich der maximale Wert der erforderlichen Frequenz errechnet. Die anderen Bau-

bo teile erfahren dann im Montagevorgang eine entsprechend größere Kraftwirkung, was im Endergebnis zur Beschleunigung des Montagevorganges beiträgt.

Durch Änderung der Dichte des primären magnetischen Wechselfeldes B (B" in Fig. 9) in der Mon-

_b5 tagezone in der Weise, daß sie von der Montageachse 4 nach der Peripherie der Montagezone hin zunimmt, wird der Effekt eines kontaktlosen Haltens der Bauteile 13,14 und 15 in der Nähe der Montage-

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achse 4 erzielt. Dies gestattet es, in ein und der gleichen Montagezone verschiedene Elemente und Montagegruppen zu verbinden.

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 del Induktion des primären magnetischen Wechselfeldes B direkt proportional sind. Durch Änderung der Induktion des primären magnetischen Wechselfeldes B kann man also die für die Montage erforderliche Kraftwirkung regulieren.

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 magnetischen Wechselfeldes B während des Montagevorganges zu ändern, wie dies in der in Fig. 10 graphisch dargestellten Kurve B = f(t) gezeigt ist. Hierbei soll die erste Stufe der Montage bei einem Induktionswert B_x für das primäre magnetische Wechselfeld B, der für eine gleichachsige Anordnung der Bauteile in einer Zeit f, ausreicht, und die zweite abschließende Stufe der Verbindung der Bauteile in einer Zeit f₂ bei einem sprunghaften Anstieg der Induktion des primären magnetischen Wechselfeldes B bis zu einem Wert B₂ durchgeführt werden, worauf man das primäre magnetische Wechselfeld B zusammenbrechen läßt.

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 zuammenzubauenden 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 primären magnetischen Wechselfeldes B vergrößern.

Jedoch ist eine Erhöhung der Induktion des primären magnetischen Wechselfeldes B wegen einer möglichen Überhitzung der zusammenzubauenden Bauteile und einpr Reihe von konstruktiven Besonderheiten magnetischer Systeme nicht immer zulässig und zu erreichen. Da außerdem die für die Montage erforderliche Leistung P= B²f ist, so führt selbst eine geringfügige Induktionssteigerung zu einer starken Erhöhung des Leistungsaufwandes, d. h., sie ist energetisch unvorteilhaft.

Die Verluste an Kraftwirkung können auf anderem Wege kompensiert werden, ohne daß eine Induktionsänderung des primären magnetischen Wechselfeides B gefordert wird.

Zu diesem Zweck wird die (berechnete) Ausgangsfrequenz des primären magnetischen Wechselfeldes B, die nach dem Bauteil gewählt ist, das die maximale Frequenz erfordert, im Maße der Annäherung der zusammenzubauenden Bauteile zum Zeitpunkt der Berührung der einander zugewandten Flächen um 30 bis 50% erhöht, worauf die Frequenz beim Ineinandergehen der Bauteile auf den errechneten Wert reduziert wird.

Die Frequenz kann so kontinuierlich wie auch diskret geändert werden.

Das obenerwähnte 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 magnetisches Wechselfeld B-0,2 T gebracht. Bei einem Abstand zwischen den Ringen in Achsrichtung von 1,5 mm wird die Frequenz/auf 1OkHz festgesetzt. In dem Maße, v/ie sich die Ringe einander nähern, wird die Frequenz bis zum Zeitpunkt ihrer Berührung stufenlos auf 15 kHz erhöht, und dann wird die Frequenz mit dem Eintritt des einen Ringes in den anderen herabgesetzt, und sie beträgt schließlich bei einer Eintrittstiefe von 2,5 mm /= 2 kHz.

Die Vergrößerung der elektrodynamischen Kraft beträgt im Vergleich zur Montage von ähnlichen Ringen in einem magnetischen Wechselfeld bei 5=0,2 T und /= const = 10 kHz ca. 70%.

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 der zu verbindenden Flächen der Bauteile 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. Im Rahmen des oben beschriebenen Verfahrens wird nach dem Zusammenstellen der Bauteile auf der Montageachse durch das magnetische Wechsellfeld B mit Hilfe desselben Feldes eine Erhitzung der Bauteile auf die Schmelztemperatur des Lotes vorgenommen und damit der Montagevorgang abgeschlossen.

Die Erhitzung der Bauteile auf die Schmelztemperatur des Lotes erfolgt entweder durch kurzzeitige Erhöhung der Frequenz des primären magnetischen Wechselfeldes B oder durch Festhalten der Bauteile im primären magnetischen Wechselfeld B.

Ein Beispiel einer Montageeinrichtung für axialsymmetrische Bauteile ist in Fig. 11 gezeigt. Die Einrichtungbesteht 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 Förderer 19 ausgerüstet, welcher der Montagezone 18 Sätze von Bauteilen 20,21 und 22 zuführt und fertige Montagegruppen 23 aus der Montagezone 18 abführt.

Die Einrichtung arbeitet wie folgt: Der Förderer 19 bringt einen Satz der zusammenzubauenden Bauteile 20 bis 22 in die Montagezone 18. Gleichzeitig wird die Wicklung 17 des Elektromagneten 16 an die Stromquelle angeschlossen, wodurch in der Montagezone 18 ein primäres magnetisches Wechselfeld aufgebaut wird, das in den Bauteilen 20 bis 22 Ströme induziert, die mit dem primären magnetischen Wechselfeld in Wechselwirkung tretende sekundäre magnetische Wechselfelder erregen. Die hierbei auftretenden elektrodynamischen Kräfte ordnen die Bauteile 20 bis 22 auf einer gemeinsamen Montageachse 4 an und sorgen für ihren lagerichtigen Zusammenbau, wie dies oben in Verbindung mit F i g. 2 bis 4 beschrieben ist. Die aus den Bauteilen 20 bis 22 fer iggestellte

Montagegruppe 23 wird Jann durch den Förderer 19 aus der Montagezone 18 abgeführt.

Diese Einrichtung erlaubt es auch, einen gleichzeitigen Zusammeroau mehrerer Montagegruppen vorzunehmen. In Jiesem Fall führt der Förderer 19 der Montagezonv 18 gleichzeitig mehrere Sätze von Bauteilen zu. Es ist dabei zweckmäßig, das primäre magnetische Wechselfeld 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.

Zur Montage einer Baugruppe aus Bauteilen komplizierterer Form wird das primäre magnetische Wechselfeld pulsierend erzeugt und während der Pausen des primären magnetischen Wechselfeldes auf den Montagebereich mit einem zusätzlichen pulsierenden magnetischen Wechselfeld eingewirkt, dessen Induktionsvektor unter einem Winkel zum Induktionsvektor des primären magnetischen Wechselfeldes gerichtet und dessen Impulsdauer gleich der Pausenzeit des primären magnetischen Wechselfeldes ist.

Bei derartigem Zusammenwirken eines primären und eines zusätzlichen magnetischen Wechselfeldes ι nähern sich die Bauteile unter der Wirkung des primären magnetischen Wechselfeldes und tendieren im Vorgang def Annäherung zu einer gegenseitigen Schwenkung in der Montageachse, während sie unter der Wirkung des zusätzlichen magnetischen Wechselfeldes Kräfte erfahren, die sie gegenseitig abstoßen, weshalb vor einer wiederholten Einwirkung des primären magnetischen Wechselfeldes das Bauteil erneut die Freiheit zur Annäherung und Schwenkung erlangt.

Dieses periodisch abwechselnde Einwirken des primären und des zusätzlichen magnetischen Wechselfeldes in der Montagezone sichert ein rasches und zuverlässiges Zusammenfallen der zugeordneten Flächen. Auch hierbei wird der Montagevorgang durch gegenseitige Annäherung der Bauteile auf der kürzesten Bevegungsbahn bewirkt.

Im folgenden soll am Beispiel der Verbindung zweier Bauteile 24 und 25 (Fig. 12) diese abgewandelte Verfahrensweise erläutert werden.

Der Sechskant des Bauteils 24 geht in das entsprechende Sechskantloch des Bauteils 25 nur in dem Fall hinein, wenn zwei Bedingungen erfüllt sind: Übereinstimmung der Symmetrieachsen und der Flächenrichtungen.

Es liegt auf der Hand, daß zur Montage derartiger Bauteile deren gleichachsige Anordnung allein nicht ausreichend ist.

Die erforderliche gleichachsige Lage der Bauteile 24,25 auf der Montageachse 4 (F i g. 12) wird dadurch erreicht, daß auf die der Mo itagezone zugeführten Bauteile 24,25 zuerst mit dem primären magnetischen Wechselfeld B eingewirkt wird, dessen Induktionsvektor längs der Montageachse 4 gerichtet ist. Die Bauteile 24,25 werden in dieser Zone wiederum derartig angeordnet, daß nach der Überlagerung des primären magnetischen Wechselfeldes B die Stromlinien der induzierten Ströme Z₂₄ und Z₂₅ in den zusammenzubauenden Bauteilen 24, 25 einander wenigstens teilweise überdecken und in einem zur Montageachse 4 senkrechten Schnitt ihren Koppelflächen entsprechen. Hierbei entstehen die elektrodynamischen Kräfte, weiche die Bauteile 24, 25 in Richtung der Montageachse 4 bewegen. Außerdem nähern sich die Bauteile 24 und 25 unter der Einwirkung der Induktionsströme aneinander an.

Falls aber die zugeordneten Querschnittsflächen an der Verbindungsstelle der Bauteile 24 und 25, wie

^r) dies in Fig. 13 gezeigt ist, nicht zusammenfallen, ist der weitere Vorgang der Montage in dem magnetischen Wechselfeld B mit Richtung des Induktionsvektors längs der Montageachse 4 äußerst erschwert. Dies ist darauf zurückzuführen, daß das Erreichen der

ι» Flächenkoinzidenz trotz der Tendenz der induzierten Ströme Z₂₄ und Z₂₅ zum Zusammenfallen nach der Konfiguration (ein Sechskant mit dem anderen) wegen der gegenseitigen Anziehung der Bauteile 24 und 25 unter der Wirkung der elektrodynamischen Kräfte

ι Ί verhältnismäßig lange Zeit (30 bis 90 s) in Anspruch nimmt. Die Bauteile 24, 25 erfahren in diesem magnetischen Wechselfeld B, nachdem sie einander berührt haben, vibrierende und Mikrodrehbewegungen, die letztenendes da*.u "-ι ^Jz9. "'"M nach der Kon-

->» figuration kompliziertere Teile zu=.a\,\ ■^-'■■•»ut werden.

Zur Beschleunigung des Montagevorganges für derartige Bauteile 24,25 wird dann das primäre magnetische Wechselfeld B in der Montagezone pulsie-

r, rend erzeugt. Die Dauer des ersten Imputes υΰ;. -,.'' mären magnetischen Wechselfeldes B wird ausgehend von der Bedingung festgelegt, daß J..-Z zusammenzubauenden Bauteile 24, 25 aus der denkbar ungünstigsten Ausgangsstellung gerade noch dazu

j<> kommen, auf der Montageachse 4 angeordnet zu werden und einander zu berühren. Dann wird das primäre magnetische Wechselfeld B abgeschaltet und auf die •Bauteile 24, 25 mit dem zusätzlichen magnetischeil Wechselfeld B₁ eingewirkt, das vorzugsweise senk-

j-i recht zur Montageachse 4 gerichtet ist. Hierbei erfahren die Bauteile 24 und 25, wie aus Fig. 13 ersichtlich, unter der Wirkung der induzierten Ströme Z₂₄ und Z₂₅ elektrodynamische Kräfte F₂₄ bzw. F₂₅. Infolge der Wirkung dieser Kräfte stoßen die Bauteile 24 und 25

κι einander ab.

Die Einwirkungsdauer eines Impulses des zusätzlichen magnetischen Wechselfeldes B₃ (Pausenzeit des primären magnetischen Wechselfeldes B) wird derart berechnet, daß die gegenseitige Entfernung der Bau-

.\-, teile 24 und 25 1 bis 2 mm nicht überschreitet. Dann werden diese Bauteile 24,25 erneut mit einem Impuls des primären magnetischen Wechselfeldes B beaufschlagt. Sobald dieses abgeschaltet ist, wird erneut das zusätzliche magnetische Wechselfeld B_} angelegt usw

-,(i Hierdurch erhalten die Bauteile 24, 25 die Möglichkeit, frei zu schwenken und sich in der gewünschten Lage aneinanderzufügen.

Zur Erhöhung der Effektivität der Montage ist rs zweckmäßig, während des Montagevorganges die Im-

-,-, puls- und die Pausenzeit des primären magnetischen Wechselfeldes B (und folglich auch des zusätzlichen magnetischen Wechselfeldes B₃) so zu ändern, daß jeder nachfolgende Impuls des primären magnetischen W°chselfeldes B in der Amplitude der Induk

mi tion zu- und in der Wirkungsdauer (J₁, /',, ...) abnimmt, ebenso wie jeder nachfolgende Impuls des zusätzlichen magnetischen Wechselfeldes O₃ in der Dauer (f,, t'₂, ...) abnimmt. Graphisch ist das in Fig. 14 dargestellt, aus der zu ersehen ist, daß

_h-, t_l>t\>t'\ usw. bzw. ti>t\>t"₂ usw. ist.

Die Amplitude der Induktion des zusätzlichen magnetischen Wechselfeldes B₃ kann hierbei unverändert bleiben. Die Frequenz des primären magneti-

scheii Wechselfeldes B wird wiederum ausgehend von der elektrischen Leitfähigkeit σ des Werkstoffes der Bauteile 24, 25 und deren charakteristischen Maßen »at (darauf ist vorstehend npher eingegangen worden) festgelegt. Mit Rücksicht darauf, daß die charakteristischen Maße »«' ein und desselben Bauteils 24 bzw. 25 in Richtung des primären magnetischen Wechselfeldes B und in Richtung des zusätzlichen magnetischen Wechselfeldes B₃ verschieden sind, kr-nnen dementsprechend die Frequenzen des primären und des zusätzlichen magnetischen Wechselfeldes voneinander wesentlich abweichen.

Nichtsdestoweniger kann es bich in einer ganzen Reihe von Fällen zur Vereinfachung der Speisung des Magnetsystems als zweckmäßig erweisen, das primäre und das zusätzliche magnetische Wechselfeld 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 Effekti vität 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 ungünstigsten Ausgangsstellung für die Bauteile und der Forderung nach deren zuverlässiger Verbindung bestimmt.

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.

In Fig. 15 und 16 ist eine Einrichtung zur Durchführung des Montageverfahrens in verschiedenen Arbeitsstufen wiedergegeben.

Die Einrichtung setzt sich aus vier Solenoidspulen 26,27,28 und 29 zusammen, die mittels automatisch gesteuerter Schalter 30, 31, 32 und 33 an eine (in der Zeichnung nicht dargestellte) Wechselstromquelle angeschlossen sind. Die Solenoidspulen 26 und 27 erzeugen das primäre magnetische Wechselfeld B (Fig. 15). Die Solenoidspulen 28 und 29 dienen zur Ausbildung des zusätzlichen magnetischen Wechselfeldes B₃ (Fig. 16). Der Raum zwischen den Solenoidspulen 26, 27, 28 und 29 ist ausgehend von der Montagebedingung (Abmessungen der Bauteile, deren Ausgangsstellung u. ä.) gewählt.

In Fig. 15 und 16 sind auch in die Montagezone eingebrachte Bauteile 34 und 35 dargestellt.

Die Einrichtung arbeitet wie folgt:

Die zusammenzubauenden B?' teile 34 und 35 werden der Montagezone im Raum zwischen den Solenoidspulen 26 und 27 zugeführt. Wie aus Fig. 15 ersichtlich, können die Bauteile 34 und 35 gleichzeitig durch die öffnungen der Solenoidspulen 26 und 27 oder von der Seite durch die öffnungen der Solenoidspulen 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 Solenoidspulen 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 magnetischen Wechselfeldes 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 r, 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 B.vjteile 34 und 35 das zusätzliche magnetische Wechselfeld B₃ ein. Nach Ablauf der Zeit r, werden die Solenoidspulen 28 und 29 vom Netz ab- und gemäß der graphischen Darstellung (Fig. 14) die Solenoidspulen 26 und 27 erneut ans Netz angeschaltet usw., bis zum Abschluß des Montagezyklus. Die zusammengebaute Montagegruppe wird aus der Montagezone durch eine der öffnungen der Solenoidspulen 26 bis 29 herausgezogen.

Derartige Einrichtungen bereiten keine Schwierigkeiten beim Zu- und Abführen der Bauteile durch Anwendung von üblichen selbsttätigen Fördermitteln.

Derartige Magnetsysteme können mit den Mechanismen von Montagemaschinen und -straßen leicht vereinigt werden. 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 lagerichtigen Anordnung auf der Montagt achse kann aber auch für drei und mehr Bauteile erzielt werden.

Am wirksamsten läuft der Montagevorgang in dem Fall ab, wenn der Querschnitt des primären magnetischen Wechselfeldes eine Konfiguration aufweist, die dem maximalen Querschnitt einer aus Bauteilen in einer zur Montageachse senkrechten Ebene zusammenzubauenden Montagegruppe ähnlich ist. Am Anfang des Montagevorganges muß die Schnittfläche des primären magnetischen Wechselfeldes die Fläche des maximalen Querschnitts der zusammenzubauenden Montagegruppe soweit übertreffen, daß dieses Feld sämtliche in der Monldgezone befindlichen zusammenzubauenden Bauteile umfaßt, und dann ist der Querschnitt des primären magnetischen Wechselfeldes in dem Maße der Überdeckung der Bauteile bis zum Zusammenfall mit dem Querschnitt der zusammenzubauenden Bauteile auf dem Koppelbschnitt in einer zur Montageachse senkrechten Ebene einzuengen.

Auf solche Weise kann man mit einem mehrere Koppelflächen aufweisenden Grundelement mehrere Bauteile verschiedener Konfiguration zusammenbauen. Zu diesem Zweck wird längs jeder der Montageachsen des Grundelements ein eigenes lokales primäres magnetisches Wechselfeid aufgebaut, dessen Fluß im Querschnitt eine dem Schnitt des zu koppelnden Grundelements ähnliche Konfiguration gegeben wird. Am Anfang des Montagevorganges wird d>e Schnittfläche des lokalen magnetischen Wechselfeldes in Richtung senkrecht zur Montageachse derart gewählt, daß dieses Feld sowohl die Koppelkontur des Grundelements 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 Grundelements eingeengt. Hierbei werden die lokalen magnetischen Wechselfelder gleichzeitig oder nacheinander in Richtung sämtlicher Montageachsen errichtet, die in einem Abstand voneinander angeordnet sind, der Störungen ausschließt.

Im folgenden wird diese weitere Verfahrensva-

riante am Beispiel der Verbindung eines Grundelements 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 (Montageachse 4₃₇) zusammengebaut werden soll (Hauptabmessungen in Richtung X₁ und y,). In gleicher Weise soll das Bauteil 38 genau zugeführt und mit einem Loch 40 (Montageachse 4₃₈) gekoppelt werden (Hauptabmessungen in Richtung Jt₁₁ und y„). Fig. Π zeigt, daß in Richtung von Montageachsen 4₃₇ und 4 _j8 lokale primäre magnetische Wechselfelder B₃₇ und B₃₈ aufgebaut werden, bei denen die Konfigurationen der Querschnitte ähnlich den Konfigurationen der Löcher 39 und 40 sind.

Bei derartiger Einwirkung der magnetischen Wechselfelder B₃₇ und B₃₈ wird eine genügend exakte Verteilung der Stromlinien der induzierten Ströme Z₃₉ und Z₄₀ über den Umfang der Koppelflächen des Grundelements 36 erreicht, und zwar werden nach dem Umfang des Loches 39 die Ströme Z₃₉ und über den Umfang des Loches 40 die Ströme Z₄₀ induziert. . Gleichzeitig werden in den zu koppelnden Bauteilen ^; 37 und 38 die Ströme Z₃₇ bzw. Z₃₈ induziert. Der weitere Montagevorgang verläuft so, wie dies vorstehend beschrieben worden ist. Es treten nämlich die Stromlinien der Ströme Z₃₇ und Z₃₉ in Wechselwirkung, woraus sich die gegenseitige Ausrichtung, Annäherung und Kopplung des Bauteils 37 mit dem Loch 39 ergibt, ^?ünd im Ergebnis der Wechselwirkung der Stromlinien der Ströme Z₃₈ und Z₄₀ wird das Bauteil 38 mit dem Loch 40 zusammengebracht.

In F i g. 18 ist ein Beispiel für die gleichzeitige Montage eines Gehäuseteils 41 mit Bauteilen 42, 43, 44, 45,46 und 47 verdeutlicht, die genau einzustellen und mit den entsprechenden zu koppelnden Elementen des Grundelements 41 in Richtung von sechs Montageachsen 4₄₂,4₄₃,4^, 4₄₅,4_W 4₄₇ zu verbinden sind. Eine derartige Montage kommt durch Einwirkung lokaler magnetischer Wechselfelder B₄₂, B₄₃, B₄₄, B₄₅, ⁵B₄₆ und B₄₇ in Richtung der Montageachsen 4₄₂ bis 4₄₇ sinngemäß ebenso zustande, wie dies in Verbindung mit Fig. Π beschrieben worden ist. Wenn die Montageachsen mit der Vertikalrichtung, wie es bei '4₄₃ bis 4₄₇ in Fig. 18 der Fall ist, nicht übereinstimmen, so sind die Bauteile 43 bis 47 bis zum Augenblick des Einschaltens des jeweiligen lokalen magnetischen Wechselfeldes B₄₃ bis B₄₇ in der erforderlichen Ausgangsstellung mit Hilfe von mechanischen Mitteln zu halten, wie beispielsweise Rinnen, Mitnehmern, Anschlägen a. ä. Elementen von Zuführungsvorrichtungen. 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 Montagevorgatig kann also ohne zusätzliche mechanische Mittel erfolgen.

Die lokalen magnetischen Wechselfelder B₄₂ bis B₄₇ sind leicht mittels hufeisenförmiger Elektromagnete aufzubauen.

Bei der Anorunung der xviGniEgeeinriCiitung uat man von der Bedingung einer bequemen Zuführung der Bauteile für die Montage und einer bequemen Abnahme der fertigen Baugruppen auszugehen. Dies ist leicht zu bewerkstelligen, wenn die Eisenpakete der Elektromagnete bewegliche Kupplungen aufweisen.

Der Induktionswert für jedes lokale magnetische Wechselfeld wird dabei wieder ausgehend von der erforderlichen Montagekraft gewählt, die vom Koppelumfang, der Masse der zu koppelnden Bauteile, der Art der Passung u. ä. abhängt, wie dies oben beschrieben ist.

^r> Der Frequenzwert für jedes der lokalen magnetischen Wechselfelder wird ausgehend von den Abmessungen, dem Material und der Form der zusammenzubauenden Bauteile gewählt. Zur Vereinfachung der Speisequelle kann man sämtliche Elektromagnete der

ι« Montageeinrichtung an eine Stromquelle einer Frequenz anschließen. In diesem Fall ist die betragsmäßig größte Frequenz einzustellen.

Mit Rücksicht darauf, daß der Fehler in der Zuführung der Bauteile für die Montage relativ groß sein

ι ι kann, ist es zweckmäßig, daß am Anfang des Montagevorganges die Schnittfläche des lokalen magnetischen Wechselfeldes in zur Montageachse senkrechter Richtung auch hier sowohl die Koppelkontur des Grundelements als auch die übrigen auf der festgeleg-

.'<> ten Montageachse zusammenzubauenden Bauteile umfaßt. Dies schließt einen spontanen Austritt eines Bauteils aus der Montagezone aus. Im Maße des Zusammenführens der Bauteile auf der gemeinsamen Montageachse wird dann die Schnittfläche des lokalen

2) magnetischen Wechselfeldes bis auf die maßgebende Querschnittsfläche des Grundelements eingeengt. Dies kann durch verschiedene bekannte Mittel erreicht werden, u. a. mit Hilfe einer in Fig. 19 und 20 bei verschiedenen Arbeitsstufen schematisch darge-

ii) stellten Einrichtung.

Die Einrichtung enthält einen aus Eisenpaketen 48 und 49 bestehenden und Hufeisenform aufweisenden Elektromagneten. Das Eisenpakei 49 ist mit der Möglichkeit einer Verschiebung in bezug auf das Eisenpa-

r> ket 43 längs einer Führung 50 ausgeführt. Dies ist mit dem Ziel gemacht, die Anordnung von Gehäuseteilen komplizierter Konfiguration zwischen den Polen des Elektromagneten zu ermöglichen. Als Beispiel für ein solches Bauteil ist in Fig. 19 und 20 das in

w Fig. 18 dargestellte Bauteil 41 im XlX-XIX-Schnitt gezeigt. Zur Anordnung des Bauteils 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 un-

A -, gefähr entlang der Montageachse 4_U ausgerichtet eingesetzt und das Eisenpaket 49 in die Ausgangslage zurückgebracht.

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

γ, Spulen 54 und 55 werden für die 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 magnetischen Wechself eides

bo B'_M mit größerer Qucrsdinittsfiächc erforderliche Zeit an die Wechselstromquelle angeschaltet. Das magnetische Wechselfeld B₄₄ mit dem kleineren Querschnitt wird durch Abschaltung des Speisestroms für die Spulen 53 und 56 erzielt, wie dies in Fig. 20 gezeigt ist.

Der Effekt einer Änderung des Querschnittes des Magnetflusses in der Montagezone kann auch auf anderem Wege, und zwar durch Einspeisung eines

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Gleichstroms in die Spulen 53 und 56, erzielt werden.

Falls die mit anderen Bauteilen zu verkoppelnden Elemente des Grundelements verhältnismäßig nahe beieinander liegen, ist es rationeller, die lokalen magnetischen Wechselfelder nacheinander in Richtung jeder Montageachse oder jeweils einer Gruppe von Montageachsen wirken zu lassen, die in einem gegenseitigen Abstand angeordnet sind, der Störungen bei der Montage ausschließt. So sind beispielsweise auf dem Gnmdelement 57 (Fig. 21, 22, 23 und 24) Löcher SS, 59, 60, 61, 62, 63, 64, 65, 66, 67, 68, 69 vorhanden, in die nicht dargestellte Bauteile eingefügt werden sollen. Zweckmäßig ist es, auf solch ein Bauteil zuerst mit in Richtung der Montageachsen der Löcher 58,61,64,66und 68 (Fig. 22) gerichteten lokalen magnetischen Wechselfeldern einzuwirken, wobei Ströme Z₅₈, Z₆,, J₆₄, Z₆₆ und Z₆₈ induziert werden.

In einer nächsten Montagestufe wird mit den lokalen magnetischen Wechselfeldern in Richtung der Montageachsen für die Löcher 60, 62, 63 und 69 (Fig. 23) gearbeitet. Auf dem Umfang dieser Löcher werden Ströme Z₆₀, Z₆₂, Z₆₃ und Z₆₉ induziert.
ι In einer dritten Montagestufe wird mit in Richtung der Montageachsen der Löcher 59,65 und 67 gerichteten lokalen magnetischen Wechselfeldern gearbeitet, die eine Induzierung von Strömen Z₅₉, Z₆₅ und Z₆₇ (Fig. 24) auf dem Umfang der drei verbliebenen Löcher gewährleisten. Die Reihenfolge der Einv/irkung der lokalen magnetischen Wechselfeider kann auch anders sein.

Die nach dem zuletzt beschriebenen Verfahren zusammenzubauenden Erzeugnisse können von sehr verschiedener Größe sein, angefangen bei Teilen von Uhrwerken bis zu Baugruppen von Autos.

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.

Bei der Montage von in Fig. 25 gezeigten Bauteilen 70,71,72 und 73 wird die Dichte des primären magnetischen Wechselfeldes B in Richtung der Montageachse 4 konzentriert. In dieses Feld wird zuerst ein Dorn 74 aus ferromagnetischem Werkstoff (Ferrit oder Elektroblech) eingebracht, der die Funktion eines Magnetleiters übernimmt, und an einem der Enden des Domes 74 eine Magnetisierungswicklung 75 angeordnet. 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 primäre magnetische Wechselfeld B in Achsrichtung des Domes 74 ist zweckmäßig, denn dies ergibt eine Möglichkeit zur .Energieeinsparung bei der Ausbildung dieses magnetischen Wechseifeldes. Die fertiggebaute Montägegrüppe^: kann dann durch eine impulsartige Vergiößerurig äer Induktion des primären magnetischen Wechselfeldes B vom Dorn 74 abgenommen werden. Diese Variante des Montageverfahrens kann auch mit Hilfe einer anderen Einrichtung, beispielsweise eines C-förmigen Elektromagneten, bei dem im Raum zwischen den Polen ein magnetisches Wechselfeld entsprechend veränderlicher Dichte aufgebaut wird, durchgeführt werden. Solche Einrichtungen lassen sich leicht mit bekannten Mitteln zum Zu- und Abführen ausrüsten.

Hierzu 11 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Zusammenbauen von unmagnetischen, elektrischleitenden Bauteilen durch In- oder Aufeinande^rschieben mittels elektrodynamischer Kräfte, welche im Montagebereich durch Wechselwirkung zwischen einem primären magnetischen Wechselfeld ausreichend großer Induktion und Frequenz und einem sekundären magnetischen Wechselfeld entstehen, das durch Ströme erregt wird, die von dem primären magnetischen Wechselfeld in den in dieses eingebrachten Bauteilen induziert werden, dadurch gekennzeichnet, daß das primäre magnetische Wechselfeld (B) längs einer gemeinsamen Montageachse (4) aufgebaut wird, nach der die Bauteile (1,2,3) beim Zusammenbauen auszurichten sind, und daß alle Bauteile (1, 2, 3) relativ zueinander im wesentlichen frei beweglich in einer solchen Lage in dieses primäre magnetische Wechselfeld (B) eingebracht werden, in der die

, Stromlinien der das jeweilige sekundäre magneti-. sehe Wechselfeld (b_v b_v b₃) erregenden, induzierten Ströme (Z₁, i_v i₃) in den Bauteilen (1, 2, 3) in angenähert senkrecht zur Montageachse (4) liegenden Ebenen verlaufen und die von den Stromlinien umfaßten Gebiete jeweils benachbarter Paare der Bauteile (1, 2, 3) in Richtung der ,Montageachse (4) gesehen einander mindestens teilweise überdecken.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das primäre magnetische Wechselfeld (B) pulsierend ausgebildet und während dessen Pausen dem Montagebereich ein zusätzliches pulsierendes magnetisches Wechselfeld (B₃) überlagert wird, dessen Induktionsvektor unter einem Winkel zum Induktionsvektor des primären magnetischen Wechselfeldes (B) gerichtet und dessen Impulsdauer der Pausenzeit des primären magnetischen Wechselfeldes (B) gleich ist.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichhnet, daß der Winkel zwischen den Induktionsvektoren des primären und des zusätzlichen magnetischen Wechselfeldes (B bzw. B₃) zu 90° gewählt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Impulsdauer des primären und des zusätzlichen magnetischen Wechselfeldes (B bzw. B₃) vom Anfang bis zum Ende des Zusammenbauvorganges unter gleichzeitiger langsamer Amplitudenerhöhung für die Impulse des primären magnetischen Wechselfeldes (B) allmählich verringert wird.

5. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß für den Querschnitt des primären magnetischen Wechselfeldes (B) eine Konfiguration gewählt wird, die dem maximalen Querschnitt der zusammenzubauenden Bauteile (1, 2, 3) in einer zur Montageachse (4) senkrechten Ebene ähnlich ist und diesen um einiges übersteigt.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Querschnitt des primären magnetischen Wechselfeldes (B) in dem Maße, in dem die Bauteile (1, 2, 3) mit ihren für den Zusammenbau vorgesehenen Flächen fortschreitend zur Deckung gebracht werden, bis zur Überein-

Stimmung mit dem Querschnitt dieser Flächen in der zur Montageachse (4) senkrechten Ebene eingeengt wird.

7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das primäre magnetische Wechselfeld (B) mit ungleichmäßiger, von der Montageachse (4) zur Peripherie hin zunehmender Dichte ausgebildet wird.

8. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Frequenz des primären magnetischen Wechselfeldes (B) nach demjenigen der zusammenzubauenden Bauteile (1, 2, 3) gewählt wird, für das der maximale Wert für die Frequenz bei einem vorgegebenen Wert für die Induktion des primären magnetischen Wechselfeldes (B) errechnet wird.

9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Frequenz des primären magnetischen Wechselfeldes (B) mit fortschreitender gegenseitiger Annäherung der Bauteile (1, 2, 3) bis zum Zeitpunkt ihier Berührung allmählich um 30 bis 50% des gewählten Frequenzwertes erhöht und dann wieder auf den gewählten Frequenzwert -!reduziert wird.

10. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im Augenblick der Berührung der Bauteile (I₁ 2, 3) an den für den Zusammenbau vorgesehenen Flächen die Induktion des primären magnetischen Wechselfeldes (B) kurzzeitig urn mindestens das Zweifache erhöht wird.

11. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem Bauteile zu einer Kombination aus Büchse und Welle montiert werden, dadurch gekennzeichnet, daß zuerst das büchsenartige Bauteil in das primäre magnetische Wechselfeld (B) eingebracht und darin bis zum Erreichen einer eine Vergrößerung seiner öffnung bewirkenden Temperatur gehalten wird, bevor das wellenartige Bauteil folgt.

12. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem Baugruppen aus mindestens drei Bauteilen montiert werden, von denen das Zwischenstück ein Hartlot ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Bauteile (1, 2, 3) durch das primäre magnetische Wechselfeld (B) auf die Schmelztemperatur des Hartlotes erhitzt werden.

13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Erhitzung durch Erhöhen der Frequenz des primären magnetischen Wechselfeldes (B) bewirkt wird.

14. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Erhitzung durch Halten der Bauteile (1, 2, 3) im primären magnetischen Wechselfeld (B) bewirkt wird.

15. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß vor dem Einbringen der Bauteile (70-73) in das primäre magnetische Wechselfeld (B) in diesem auf der Montageachse (4) ein Dorn (74) aus ferromagnetischem Werkstoff angeordnet und das primäre magnetische Wechselfeld (5) mit ungleichmäßig verteilter Dichte erzeugt wird, deren Maximalwert auf der Montageachse (4) liegt.