Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Montage von einem Verbund, bestehend aus mehreren eine Ausnehmung für eine Welle

aufweisender Funktionselemente in einer vorbestimmten Winkelposition auf der Welle gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 . Die Erfindung betrifft außerdem ein Verfahren zum thermischen Fügen einer Welle mit mehreren

Funktionselementen.

Aus der DE 10 2007 056 638 A1 ist eine gattungsgemäße Vorrichtung zur Montage von einem Verbund, bestehend aus mehreren eine Ausnehmung für eine Welle aufweisender Funktionselemente, insbesondere Nocken,

Ausgleichsmassen, Zahnrädern und/oder Lager, in einer vorbestimmten

Winkelposition auf der Welle, wobei die Vorrichtung mehrere für jeweils ein Funktionselement bestimmte Halteeinrichtungen aufweist.

Aus der DE 10 2008 064 194 A1 ist eine Vorrichtung zur Positionierung mehrerer eine Ausnehmung für eine Welle aufweisender Funktionselemente, insbesondere Nocken, in einer vorbestimmten Winkelposition auf der Welle bekannt, wobei die Vorrichtung mehrere für jeweils ein Funktionselement bestimmte Aufnahmen aufweist, die jeweils mit einer die Winkelposition des jeweiligen

Funktionselements entsprechend der Winkelposition auf der Welle festgelegten Ausformung ausgestattet sind. Die Aufnahmen sind dabei derart positionierbar, dass die Ausnehmungen der Funktionselemente auf einer gemeinsamen horizontalen Geraden liegen.

Aus der DE 10 2009 060 350 A1 ist eine Vorrichtung zur Montage einer

Funktionselemente tragenden Welle bekannt, wobei die Vorrichtung eine Maschinenplattfornn umfasst, auf der eine Mehrzahl von Positionierscheiben zur fluchtenden, lagerichtigen Positionierung der Funktionselemente derart angeordnet, dass eine Welle einschiebbar ist. Die Positionierscheiben sind reversibel auf einem Rahmen fixiert, der seinerseits reversibel auf der

Maschinenplattform fixiert ist. Dadurch soll durch Vorhalten mehrerer Rahmen ein schneller Wechsel eines Produktionsprozesses ermöglicht werden.

Die vorliegende Erfindung beschäftigt sich mit dem Problem, für eine Vorrichtung der gattungsgemäßen Art eine verbesserte Ausführungsform anzugeben, die insbesondere einen thermischen Fügevorgang vereinfacht.

Dieses Problem wird erfindungsgemäß durch die Gegenstände der

unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind

Gegenstand der abhängigen Ansprüche.

Die vorliegende Erfindung beruht auf dem ersten allgemeinen Gedanken, eine Vorrichtung zur Montage mehrerer eine Ausnehmung für eine Welle

aufweisender Funktionselemente derart zu modifizieren, dass die einzelnen Funktionselemente in vertikaler Anordnung in der Vorrichtung angebracht sind, so dass ein thermisches Fügen einer Welle mit den Funktionselementen in vertikaler Richtung erfolgen kann. Durch das vertikale Fügen, beispielsweise das Einschieben der gekühlten Welle von oben in die vertikal übereinander angeordneten erhitzten Funktionselemente kann insbesondere auf eine bisher erforderliche aufwändige Führung der Welle verzichtet werden, da das Führen der Welle bereits von der Schwerkraft übernommen wird. Bei den aus dem Stand der Technik bekannten Vorrichtungen erfolgt ein Fügen der Welle mit den

Funktionselementen stets in horizontaler Richtung, was ein häufiges und aufwändiges Abstützen der Welle während des Fügevorgangs erfordert. Die erfindungsgemäße Vorrichtung eignet sich insbesondere zum Fügen von Nocken, Ausgleichsmassen, Zahnrädern und/oder Lager in einer vordefinierten Winkelposition auf der Welle, wobei die Vorrichtung mehrere für jeweils zur Aufnahme eines Funktionselements bestimmte Halteeinrichtungen aufweist. Diese Halteeinrichtungen sind vertikal übereinander angeordnet, so dass die Ausnehmungen der Funktionselemente auf einer vertikalen Geraden liegen. Um die Vorrichtung generell besser warten zu können und leichter zugänglich zu gestalten, ist zum Erhitzen der Funktionselemente eine separat angeordnete Heizeinrichtung vorgesehen, wobei mit einer Greifeinrichtung zumindest zwei, vorzugsweise sämtliche, zu fügenden Funktionselemente gemeinsam aus der Heizeinrichtung entnehmbar und in die Halteeinrichtungen der Vorrichtung einlegbar sind. Die erfindungsgemäße Vorrichtung bietet somit den großen Vorteil, dass ein Erhitzen und ein Fügen der Funktionselemente an

unterschiedlichen Orten erfolgt, wodurch die einzelnen Stationen weniger komplex und besser zugänglich und dadurch auch leichter zu warten sind.

Bei einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung, sind die Halteeinrichtungen ausgebildet entweder als Aufnahmen, die jeweils mit einer die Winkelposition des jeweiligen Funktionselements entsprechend der Winkelposition auf der Welle festlegenden Ausformung ausgestattet sind, oder als Montagegreifer, die das jeweilige Funktionselement während dem Fügen fixieren. In die Aufnahmen können die Funktionselemente passgenau eingelegt werden, wogegen die Montagegreifer die Funktionselemente greifen und fixieren können.

Selbstverständlich ist dabei denkbar, dass sowohl die Aufnahmen als auch die Montagegreifer justierbar und verstellbar sind, um Abweichungen der Ausrichtung der Funktionselemente zu kompensieren.

Zweckmäßig sind die Greifer der Greifeinrichtung und/oder die Montagegreifer zumindest teilweise aus einem induktiv nicht erwärmbaren Werkstoff,

insbesondere aus Keramik, ausgebildet oder sogar aktiv kühlbar. Zusätzlich oder alternativ kann auch vorgesehen sein, dass die Heizeinrichtung Haltebalkone aufweist, auf weichen die zu erhitzenden Funktionselemente ablegbar sind, wobei die Haltebalkone zumindest teilweise aus einem induktiv nicht

erwärmbaren Werkstoff, insbesondere aus Keramik, ausgebildet oder kühlbar sind. Durch den nicht induktiv erhitzbaren Werkstoff der Haltebalkone kann verhindert werden, dass sich diese beim Erhitzen der Funktionselemente ausdehnen und verziehen. In gleicher Weise ist es auch vorteilhaft, sofern die Greifer der Greifeinrichtung aus einem induktiv nicht erhitzbaren Material ausgebildet sind, da diese dann die Funktionselemente während des induktiven Erhitzens halten können, ohne dabei zu große Spannungen aufnehmen zu müssen.

Bei einer vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Vorrichtung weist die Heizeinrichtung zumindest zwei unabhängig voneinander steuerbare

Induktionsspulen auf. Mittels einer derartigen Heizeinrichtung kann ein individuelles Beheizen der Funktionselemente erreicht werden, so dass beispielsweise unterschiedliche Funktionselemente mit individuellem Heizbedarf in ein und derselben Heizeinrichtung erhitzt werden können.

Zweckmäßig weist die Vorrichtung eine Einrichtung zum Halten eines

Lagerrahmens oder einer Zylinderkopfhaube auf. Hierdurch ist nicht nur die Fertigung einer Nockenwelle, sondern zugleich auch deren Einbau in einen Lagerrahmen oder eine Zylinderkopfhaube in nur einem einzigen Arbeitsschritt möglich.

Die Erfindung beruht weiter auf dem allgemeinen Gedanken, ein Verfahren zum thermischen Fügen einer Welle mit mehreren eine Ausnehmung für die Welle aufweisenden Funktionselementen, insbesondere Nocken, Ausgleichsmassen, Zahnrädern und/oder Lager, mittels einer zuvor beschriebenen Vorrichtung anzugeben, bei dem zumindest zwei Funktionselemente mit der Greifeinrichtung gemeinsam in die Heizeinrichtung eingelegt und darin erhitzt werden.

Anschließend werden die zumindest zwei Funktionselemente mit der

Greifeinrichtung gemeinsam aus der Heizeinrichtung entnommen und in die Halteeinrichtungen der Vorrichtung derart eingelegt werden, dass die

Ausnehmungen der Funktionselemente auf einer gemeinsamen im Wesentlichen vertikalen Geraden liegen. Nun wird die Welle mittels eines vertikal verfahrbaren Führungsschlittens von oben durch die fluchtenden Ausnehmungen der

Funktionselemente geschoben, wobei ein die Funktionselemente auf der Welle fixierender Temperaturausgleich abgewartet wird. Zuletzt wird die Welle samt darauf fixierter Funktionselemente aus der Vorrichtung entnommen. Durch den vertikalen Fügevorgang richtet sich die Welle aufgrund der Schwerkraft selbst aus und muss nicht aufwendig geführt werden. Dabei ist denkbar, dass die Halteeinrichtungen erst direkt vor einem Einführen der Welle die

Funktionselemente so positionieren, dass deren Ausnehmungen auf einer gemeinsamen im Wesentlichen vertikalen Geraden liegen. Die

Halteeinrichtungen können dabei gegen einen Anschlag oder Ähnliches fahren, wodurch eine höhere Positioniergenauigkeit erreicht werden kann.

Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, aus den Zeichnungen und aus der zugehörigen

Figurenbeschreibung anhand der Zeichnungen.

Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen. Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert, wobei sich gleiche Bezugszeichen auf gleiche oder ähnliche oder funktional gleiche Bauteile beziehen.

Dabei zeigen, jeweils schematisch,

Fig. 1 eine erste Vorrichtung zur Montage mehrere eine Ausnehmung für die Welle aufweisender Funktionselemente,

Fig. 2 eine Darstellung wie in Fig. 1 , jedoch in abgewandelter Form..

Entsprechend den Figuren 1 und 2, weist eine erfindungsgemäße Vorrichtung 1 zur Montage mehrerer eine Ausnehmung 2 für eine Welle 3 aufweisender

Funktionselemente 4 in einer vorbestimmten Winkelposition auf der Welle 3 mehrere für jeweils ein Funktionselement 4 bestimmte Halteeinrichtungen 5 auf. Die Halteeinrichtungen 5 können dabei Aufnahmen aufweisen, die jeweils mit einer die Winkelposition des jeweiligen Funktionselements 4 entsprechend der Winkelposition auf der Welle 3 festlegenden Ausformung ausgestattet sind.

Die Ausformungen weisen vorzugsweise eine zumindest teilweise Negativkontur der Funktionselemente 4,4a aufweisen, so dass diese winkelgenau darin aufgenommen sind. Alternativ können die Halteeinrichtungen 5 auch

Montagegreifer 6 aufweisen, die das jeweilige Funktionselement 4 während dem Fügen fixieren.

Die Halteeinrichtungen 5 sind vertikal übereinander angeordnet, so dass die Ausnehmungen der Funktionselemente 4 auf einer vertikalen Geraden 7 liegen. Darüber hinaus ist ein vertikal verfahrbarer Führungsschlitten 8 für die Welle 3 vorgesehen, so dass ein Fügen der Welle 3 mit den Funktionselementen 4 in vertikaler Richtung erfolgt. Dies bietet den besonderen Vorteil, dass sich die zu fügende Welle 3 bereits aufgrund der auf diese einwirkenden Schwerkraft selbst ausrichtet, so dass eine bisher beim horizontalen Fügen erforderliche aufwändige Ausrichtung vorzugsweise gänzlich entfallen kann.

Über eine separat angeordnete Heizeinrichtung 9 können zumindest zwei Funktionselemente 4 gleichzeitig erhitzt werden. Mit der in der Mitte

angeordneten Greifeinrichtung 10 können zumindest zwei (vgl. Fig. 1 ), vorzugsweise sämtliche (vgl. Fig. 2), zu fügenden Funktionselemente 4, 4a gemeinsam aus der Heizeinrichtung 9 entnommen und in die Halteeinrichtungen 5 der Vorrichtung 1 eingelegt werden. Die Heizeinrichtung 9 besitzt dabei Haltebalkone 13, auf weichen die zu erhitzenden Funktionselemente 4,4a ablegbar sind, wobei die Haltebalkone 13 zumindest teilweise aus einem induktiv nicht erwärmbaren Werkstoff, insbesondere aus Keramik, ausgebildet oder kühlbar sind. Alternativ können die Funktionselemente 4, 4a während des Erhitzens auch von Greifern 1 1 der Greifeinrichtung 10 gehalten werden. Die Greifer 1 1 können ebenso wie die Montagegreifer 6 zumindest teilweise aus einem induktiv nicht erwärmbaren Werkstoff, insbesondere aus Keramik, ausgebildet oder kühlbar sein können.

Die Heizeinrichtung 9 kann zumindest zwei unabhängig voneinander steuerbare Induktionsspulen 12 aufweisen, so dass ein individuelles und bedarfsgerechtes Erhitzen unterschiedlicher Funktionselemente 4 möglich ist.

Zusätzlich kann die Vorrichtung 1 eine Einrichtung 14 zum Halten eines

Lagerrahmen 15 für die Welle 3 aufweisen, wobei eine Positionierung des Lagerrahmens 15 relativ zur Vorrichtung 1 über zumindest zwei

Positionierelemente, insbesondere Passstifte, derart erfolgen kann, dass eine Lagergasse des Lagerrahmens 15 fluchtend zu den Ausnehmungen 2 der einzelnen Funktionselemente 4 ist, so dass die Welle 3 einfach durch die

Ausnehmungen 2 der Funktionselemente 4 und die dazu fluchtende Lagergasse des Lagerrahmens 15 geschoben werden kann.

Generell erfolgt ein thermisches Fügen der Welle 3 mit mehreren eine

Ausnehmung 2 für die Welle 3 aufweisenden Funktionselementen 4,

insbesondere Nocken 4a, Ausgleichsmassen, Zahnrädern und/oder Lager, mittels der zuvor beschriebenen Vorrichtung 1 wie folgt:

Zunächst werden zumindest zwei Funktionselemente 4 mit der Greifeinrichtung 10 gemeinsam in die Heizeinrichtung 9 eingelegt und in dieser erhitzt. Nach dem Erhitzen werden die zumindest zwei Funktionselemente 4 mit der

Greifeinrichtung 10 gemeinsam aus der Heizeinrichtung 9 entnommen und in die Halteeinrichtungen 5 der Vorrichtung 1 eingelegt. Die Halteeinrichtungen 5 sind oder werden so positioniert, dass die Ausnehmungen 2 der Funktionselemente 4 auf einer gemeinsamen im Wesentlichen vertikalen Geraden 7 liegen. Mittels des vertikal verfahrbaren Führungsschlittens 8 wird nun die Welle 3 von oben durch die Ausnehmungen 2 der Funktionselemente 4 geschoben, woraufhin ein die Funktionselemente 4 auf der Welle 3 fixierender Temperaturausgleich abgewartet wird. Abschließend kann die Welle 3 samt darauf fixierter Funktionselemente 4 aus der Vorrichtung 1 entnommen werden.

Soll noch ein Lagerrahmen 15 oder eine nicht näher beschrieben

Zylinderkopfhaube mit montiert werden, so wird diese vor dem Einfahren der Welle 3 mittels der Einrichtung 14 in Position gehalten und zwar so, dass deren Lagergasse fluchtend zu den Ausnehmungen 2 der Funktionselemente 4 angeordnet ist. Die die Halteeinrichtungen 5 können dabei auch erst direkt vor einem Einführen der Welle 3 die Funktionselemente 4 so positionieren, dass deren Ausnehmungen 2 auf einer gemeinsamen im Wesentlichen vertikalen Geraden 7 liegen.

Mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung 1 und mit dem erfindungsgemäßen Verfahren lässt sich das thermische Fügen von Funktionselementen 4 auf Wellen 3 deutlich vereinfachen, da durch das vertikale Fügen ein bisher erforderliches aufwändiges Ausrichten der Welle 3 nunmehr hauptsächlich von der Schwerkraft übernommen wird und somit nicht mehr zusätzlich manuell aufwändig erfolgen muss. Durch die separate Heizeinrichtung 9 kann die Zugänglichkeit und damit auch die Wartungsfreundlichkeit der Vorrichtung 1 gesteigert werden. Durch die Greifeinrichtung 10 kann trotzdem ein vollautomatisches Fügen erfolgen.