DE3933565C2

DE3933565C2 -

Info

Publication number: DE3933565C2
Application number: DE3933565A
Authority: DE
Inventors: Hans-Juergen Dipl Phys Breuer; Rolf Dipl Ing Brueck
Original assignee: Emitec Gesellschaft fuer Emissionstechnologie mbH
Current assignee: Vitesco Technologies Lohmar Verwaltungs GmbH
Priority date: 1989-10-07
Filing date: 1989-10-07
Publication date: 1991-07-18
Also published as: IT1243077B; ES2026027A6; FR2652774B1; GB2238737B; IT9021642A0; JPH0777699B2; US5195239A; IT9021642A1; GB9021470D0; FR2652774A1; DE3933565A1; GB2238737A; JPH03131435A

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Montieren einer gebauten Welle, insbesondere einer Nockenwelle, aus einem rohr- oder stabförmigen Grundkörper und einzelnen darauf aufgeschobenen ringförmigen Elementen, insbesondere Nocken, Zahnräder oder Lagerschalen.

Aus der DE 38 12 353 A1 ist ein Verfahren bekannt, bei dem auf dem einen Ende des Rohrkörpers winkelgleich aufgereihte Nocken einzeln oder paarweise von mechanischen Mitteln erfaßt und auf dem Rohrkörper in die zur Befestigung, nämlich zum Festlöten oder Festschweißen, erforderliche axiale Position gebracht werden. Die erforderliche Winkelstellung gegenüber dem Rohrkörper wird dadurch dargestellt, daß dieser gegenüber dem jeweils zur axial bewegten winkeltreu zugeführten Nocken zum Befestigen jeweils in die benötigte Relativstellung gedreht wird. Ein paarweise durchzuführendes Erfassen und Befestigen ist nur dann möglich, wenn insbesondere bei Nockenwellen für Motoren mit mehr als zwei Ventilen pro Zylinder benachbarte Nocken gleiche Winkelstellungen aufweisen. Das hiermit bereitgestellte Verfahren und die dafür vorgesehene Vorrichtung sind nicht für solche Herstellverfahren von Nockenwellen geeignet, bei denen die Befestigungen sämtlicher auf einem Grundkörper aufgeschobener Elemente in einem einzigen Arbeitsgang gleichzeitig erfolgen sollen. Dies ist insbesondere bei dem Herstellen von gebauten Nockenwellen durch in Abschnitten vorgenommenes hydraulisches Aufweiten eines Rohrkörpers gegenüber den aufgeschobenen Nocken der Fall.

Hiervon ausgehend liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine geeignete Vorrichtung anzugeben, nach welchem sämtliche Elemente einer Welle zum insbesondere gleichzeitigen Befestigen in unterschiedlichen Winkelstellungen zueinander mit einfachen und leicht veränderbaren Mitteln gehalten werden können.

Die Lösung besteht bei einem Verfahren mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Hauptanspruches darin, daß die auf den Grundkörper aufgeschobenen Elemente mittels magnetischer Kräfte in der zur Befestigung erforderlichen Winkelstellung und/oder axialen Stellung gehalten werden. Mit diesem Verfahren ist es möglich, unter Verzicht auf regelmäßig komplizierte mechanische Anordnungen die voneinander unabhängige Positionierung aller aufgeschobenen Elemente gleichzeitig zu bewerkstelligen.

Die axiale Zuführung der Elemente kann dabei mit mechanischen Mitteln erfolgen. Sie kann zugleich auch eine Einrichtung der Winkelstellung umfassen; in bevorzugter Ausgestaltung wird das Verfahren jedoch derart durchgeführt, daß die Einrichtung der Stellung aus einer einheitlichen Grundposition heraus ausschließlich mit magnetischen Kräften bewirkt wird.

Das genannte Verfahren ist in erster Linie auf Nocken abgestellt, bei denen aufgrund ihrer Unsymmetrie ein magnetisches Verhalten gegeben ist, das zur Einstellung von Winkelpositionen mit magnetischen Kräften geeignet ist. Bei streng rotationssymmetrischen Teilen, wie Lagerschalen, ist eine Winkelpositionierung selbstverständlich ohne Bedeutung, so daß ausschließlich die in diesem Zusammenhang genannten Mittel zur axialen Positionierung zur Anwendung kommen. Bei im Hinblick auf ihr elektromagnetisches Verhalten im wesentlichen rotationssymmetrischen Teilen, wie Zahnrädern, deren genaue Winkelpositionierung von Belang ist und die beispielsweise für einen Mittenantrieb zwischen einzelnen Nocken liegen, wird das Verfahren dadurch anwendbar, daß elektromagnetisch unsymmetrische Montagehilfskörper angewendet werden, beispielsweise aufgeklemmt werden.

Besonders vorteilhaft ist das Verfahren in der Form durchzuführen, daß sämtliche Elemente aus einer aneinander liegenden und in der Winkellage übereinstimmenden Position gemeinsam erfaßt werden und bei axialem Fortbewegen und jeweils veränderter Winkelposition der eingesetzten Greifmittel in ihrer bestimmungsgemäßen Lage nacheinander einzeln freigegeben werden, wobei die Halterung und Feineinstellung von magnetischen Kräften übernommen wird.

Eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens zum Montieren der obengenannten Art mit einer Zuführvorrichtung zum Aufschieben der Elemente in ihre axiale Position auf dem Grundkörper durch den einzelnen Elementen zugeordnete magnetische Haltevorrichtungen für die Elemente zur Halterung in der zur Befestigung erforderlichen Stellung auf dem Grundkörper gekennzeichnet. Die axiale Zuführung der Elemente aus einer vorbereiteten winkelgleichen Stellung in Verlängerung zum Grundkörper ist von einem Montagedorn, der mit dem Grundkörper durchmessergleich ist, und gleichzeitig als Einspannvorrichtung für diesen dient, problemlos durchzuführen.

Sofern aus der Grundposition in die bestimmungsgemäße Position nur Verdrehungen erforderlich sind, die deutlich unter 180° liegen, ist bereits ein einzelner Justiermagnet in einer Haltevorrichtung geeignet, die bestimmungsgemäße Winkeleinstellung des jeweiligen Elements zu bewirken. Bevorzugt ist zu jedem der Justiermagneten jeweils in um 180° entgegengesetzter Stellung ein Haltemagnet vorgesehen, der das Element gegenüber dem Grundkörper quasischwebend halten soll, um die Reibungskräfte zu vermindern. Sofern umfangsverteilt drei oder mehr Positioniermagneten in jeder Haltevorrichtung vorgesehen sind, ist bei zeitlich veränderbarer Schaltung auch eine Verdrehung der Elemente mit magnetischen Mitteln um 180° durchführbar.

In hierzu alternativer Ausführung kann vorgesehen werden, daß die magnetischen Haltevorrichtungen der einzelnen Elemente relativ zueinander um eine gemeinsame Achse drehbar sind. Dies dient zum einen der Einstellbarkeit und Justierung der einzelnen Haltevorrichtungen für ein bestimmtes Produkt. Sofern es sich jedoch um eine extern steuerbare Verdrehbarkeit handelt, kann diese Ausgestaltung einer sich regelmäßig wiederholenden Verdrehung des jeweiligen Elementes aus einer Zuführ- und Grundposition in die bestimmungsgemäße Position dienen.

In gleicher Weise können in bevorzugter Ausgestaltung die magnetischen Haltevorrichtungen relativ zueinander axial verschiebbar sein, wobei auch dies wieder der Einstellbarkeit und Justierung der Vorrichtung für ein bestimmtes Produkt dienen kann. Bei einer automatisierten Ausführung einer derartigen Verstellmöglichkeit kann dies auch der axialen Feinjustierung dienen. Darüber hinaus kann gegebenenfalls die gesamte axiale Zuführung der Elemente aus ihrer Vorposition heraus mit solchen Mitteln erfolgen.

Wie oben angedeutet, kann eine elektromagnetische Feinjustierung dadurch erfolgen, daß umfangsverteilte Magneten oder mehrere axial hintereinanderliegende Magneten in jeder Haltevorrichtung unabhängig voneinander elektrisch steuerbar sind.

Anstelle der unmittelbaren Veränderung der magnetischen Feldstärke mittels der anliegenden Spannung kann auch eine radiale mechanische Verstellbarkeit relativ zum Element den gleichen Effekt bewirken.

Eine bevorzugte Ausgestaltung der axialen Zuführungsvor richtung ist derart ausgeführt, daß eine durch die Halte vorrichtungen hindurch axial zuführbare Greiferanordnung Klemmittel aufweisen, die die Elemente gleichzeitig - insbesondere an ihrer schmalsten Stelle - fassen können und unabhängig voneinander in unterschiedlichen axialen Positionen lösbar sind. In günstiger Weiterführung ist die Greiferanordnung dabei bei axialer Verschiebbarkeit gesteuert verdrehbar.

Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung ist in der Zeichnung dargestellt.

Fig. 1 zeigt eine erfindungsgemäße Vorrichtung im Längsschnitt,

Fig. 2 zeigt eine Vorrichtung nach Fig. 1 im Querschnitt.

In Fig. 1 ist in mehrfach unterbrochener Darstellung eine Haltevorrichtung 1 mit zwei Haltedornen 2, 3 gezeigt, von denen zumindest einer axial verschiebbar ist, so daß der rohrförmige Grundkörper R darauf aufgespannt werden kann. Auf dem längeren Haltedorn 2 sind beispielhaft zwei Nocken N₁, N₂ in ihrer durch die Schwerkraft bestimmten Position gezeigt. Eine im Schnitt dargestellte Haltevorrichtung 5 weist einen Ringkörper 6 auf, der gegenüber der Haltevorrichtung 5 verdrehbar und axial verstellbar ist und zwei im Schnitt dargestellte Magnetanordnungen 7, 8 umfaßt, die jeweils drei Einzelspulen umfassen. Ein axial zugeordneter Nocken N₃ ist durch eine höhere Wicklungszahl oder durch höher eingestellte Spannungswerte der Magnetanordnung 7 in eine zur Ausgangslage um 180° entgegengesetzte Position verdreht.

Axial daran anschließend ist das vordere Ende einer Greifanordnung 9 gezeigt, die drei sich axial erstreckende Haltebacken 10, 11, 12 umfaßt, in denen jeweils gegenüber der Grundstellung um 90° verdrehten Nocken N₄, N₅, N₆ zugeordnete einzeln beaufschlagbare Klemmittel vorgesehen sind. Die Backen insgesamt sind mittels der Zuführanordnung 13 axial verschiebbar und verdrehbar gegenüber dem Haltedorn 3.

In Fig. 2 ist die Vorrichtung 9 mit den Backen 10, 11, 12 gezeigt, die einen Nocken N₇ in einer gegenüber den Nocken N₄ bis N₆ um nochmals um 180° verdrehten Position halten. Die Backe 11 ist hierbei gegebenenfalls auch verzichtbar. An der dargestellten Anordnung 5 sind neben den Magnetanordnungen 7, 8 noch weitere Magnetanordnungen 14, 15 erkennbar. Bei einer Verdrehbarkeit des Ringes 6 in der Anordnung 5 ist auch eine Anzahl von zwei oder drei Magnetanordnungen ausreichend.

Bezugszeichenliste

1 Haltevorrichtung
2 Montagedorn
3 Haltedorn
5 Haltevorrichtung
6 Ring
7 Magnetanordnung
8 Magnetanordnung
9 Greifvorrichtung
10 Klemmbacke
11 Klemmbacke
12 Klemmbacke
13 Zuführvorrichtung
14 Magnetanordnung
15 Magnetanordnung
R Grundkörper
N₁-N₇ Nocken

Claims

1. Verfahren zum Montieren einer gebauten Welle, insbesondere einer Nockenwelle, aus einem rohr- oder stabförmigen Grundkörper R und einzelnen darauf aufgeschobenen ringförmigen Elementen N_n, insbesondere Nocken, Zahnräder oder Lagerschalen, dadurch gekennzeichnet, daß die auf den Grundkörper R aufgeschobenen Elemente N_n mittels magnetischer Kräfte in der zur Befestigung erforderlichen Winkelstellung und/oder aixalen Stellung gehalten werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Elemente N_n aus einer winkelmäßig überein stimmenden Position mit mechanischen Mitteln in eine angenäherte Winkelposition zur Befestigung gebracht werden.

3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Elemente N_n aus einer axial vor dem Grundkörper R liegenden Vorposition in zueinander unmittelbar benachbarter Anordnung mit mechanischen Mitteln jeweils in ihre angenäherte oder endgültige axiale Endposition gebracht werden.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die axial vor dem Grundkörper R liegenden Elemente N_n gemeinsam erfaßt und auf den Grundkörper R ge führt werden und nacheinander in ihrer angenäherten oder endgültigen axialen Endposition freigegeben wer den.

5. Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß zur Freigabe der einzelnen Elemente N_n die Ge samtheit der noch erfaßten Elemente N_n in die angenäherte Winkelposition des freizugebenden gedreht wird.

6. Vorrichtung zum Montieren einer gebauten Welle, insbesondere einer Nockenwelle, aus einem rohr- oder stabförmigen Grundkörper R und einzelnen darauf aufgeschobenen ringförmigen Elementen N_n, insbesondere Nocken, Zahnräder oder Lagerschalen mit einer Zuführvorrichtung (13) zum Aufschieben der Elemente N_n in ihre axiale Position auf dem Grundkörper R und nach dem Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, gekennzeichnet durch den einzelnen Elementen zugeordnete magnetische Haltevorrichtungen (5) für die Elemente N_n zur Halterung in der zur Befestigung erforderlichen Stellung.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die magnetischen Haltevorrichtungen (5) relativ zueinander um eine gemeinsame Achse gegenüber dem Grundkörper drehbar sind.

8. Vorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß die magnetischen Haltevorrichtungen (5) jeweils einzelne umfangsverteilt zur Achse des Grundkörpers R angeordnete unabhängig voneinander steuerbare Magnetanordnungen (7, 8, 14, 15) umfassen.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die magnetischen Haltevorrichtungen (5) relativ zueinander axial verschiebbar sind.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die magnetischen Haltevorrichtungen (5) jeweils einzelne axial hintereinanderliegende unabhängig voneinander steuerbare Magnetanordnungen (7, 8, 14, 15) umfassen.

11. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen Magnetanordnungen (7, 8, 14, 15) einer Haltevorrichtung (5) zur Feldänderung am Element radial zur Achse verstellbar sind.

12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Magnetanordnungen (7, 8, 14, 15) Permanentmagneten umfassen.

13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die gemeinsame Achse der Haltevorrichtungen (5) horizontal liegt und daß jede Haltevorrichtung (5) in jeder Stellung zumindest einen oberhalb der Achse liegenden Haltemagneten umfaßt.

14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die gemeinsame Achse der Haltevorrichtungen (5) vertikal liegt und jede Haltevorrichtung (5) zumindest zwei umfangsverteilte Haltemagnete umfaßt.

15. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß jede Haltevorrichtung (5) eine die radialen Bewe gungen des Elements zur Achse nicht einschränkende mechanische Unterstützungsanordnung umfaßt.

16. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß die axiale Lage und/oder die Winkelstellung der Elemente berührungslos gemessen und die Feldverteilung prozessorgesteuert nachgeregelt wird.