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Title:
DEVICE AND METHOD FOR PRODUCING A FUNCTIONAL SHAFT
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2015/135084
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a device and to a method for producing an assembled functional shaft (11). By means of a rotating collet chuck comprising feeding jaws having freely rotatable rolling rollers, a portion of the functional shaft (11) is rolled and thus widened and subsequently the functional element (13.15) (11) is pressed onto this rolled portion. The functional shaft (11) remains coupled non-rotatably to a press-in die during the entire joining process. For the joining operation, the through bore of the functional element and the longitudinal axis of the functional shaft (11) are brought into a coaxial position, the functional elements (13, 15) being already disposed in the required angular position. The invention further relates to the necessary method steps by which a plurality of functional elements (13, 15) are pressed onto a functional shaft (11).

Inventors:
BÜRGLER, Dominik (Ruggellerstrasse 238, Gamprin-Bendern, FL-9487, LI)
Application Number:
CH2015/000037
Publication Date:
September 17, 2015
Filing Date:
March 09, 2015
Export Citation:
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Assignee:
UNIPART AG (Industriestrasse 38a, Ruggell, FL-9491, LI)
International Classes:
B23P11/00; F16D1/072; B23P9/02; F01L1/047; F16H53/02
Domestic Patent References:
WO2005066522A12005-07-21
WO2005066522A12005-07-21
Foreign References:
CN103406758A2013-11-27
CH239582A1945-10-31
JPH08294832A1996-11-12
DE102010055139A12012-06-21
DE2838995A11979-03-15
JPH08155567A1996-06-18
JPH0768431A1995-03-14
US2279954A1942-04-14
EP0486876A21992-05-27
DE102010055139A12012-06-21
DE2838995A11979-03-15
Attorney, Agent or Firm:
HASLER, Erich (Riederer Hasler & Partner Patentanwälte AG, Kappelestrasse 15, Eschen, FL-9492, LI)
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Claims:
Patentansprüche

1. Vorrichtung zur Herstellung einer Funktionswelle (11) bestehend aus einer Welle und einer Anzahl von auf der Funktionswelle (11) aufgebrachten

Funktionselementen (13,15), die auf umgeformte Abschnitte (17)der Welle aufgepresst sind, mit

einem Rahmen (23),

einem am Rahmen (23) angeordneten, in einer axialen Richtung auf- und ab bewegbaren Pressenstempel (27) mit einer Kupplung (33) für die Aufnahme einer Funktionswelle (11),

einem Pressenstempel- Antrieb für die axiale Bewegung des

Pressenstempels (27), und

einer Umformungsvorrichtung für das Aufbringen einer den

Wellendurchmesser vergrössernden Struktur auf dem Wellenumfang,

weiter gekennzeichnet durch,

eine mit dem Pressenstempel (27) drehfest verbundene Kupplung (33) für die Aufnahme der Funktionswelle (11), und

eine Umformungsvorrichtung mit einem Durchlass (37), der koaxial zur Längsachse (29) des Pressenstempels (27) angeordnet ist.

Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine

Zuführungsvorriehtung (49) für die Funktionselemente mit einer Mehrzahl von Aufnahmen (55) für die w i n kelorien tier te Aufnahme der Funktionselemente (13,15) vorgesehen ist.

Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufnahmen (55) Mittel aufweisen, um die Funktionselement (13,15) winkelorientiert anzuordnen.

Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass eine Positioniervorrichtun vorgesehen ist, um während des Betriebs den

Pressenstempel (27) und das in einer Aufnahme (55) der Zuführungsvorrichtung (49) aufgenommene Funktionselement (13,15) in die koaxiale Lage zu bringen. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Zuführungsvorrichtung (49) ein Tisch (49), ein Lineartisch, ein

Rundschaltteller oder eine Schwenkhebelvorrichtung ist.

Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Umformungsvorrichtung in axialer Richtung des Pressenstempels (27) ortsfest mit dem Rahmen (23) verbunden ist, aber drehbar gelagert ist, und einen Antrieb für die Rotation der Umformungsvorrichtung aufweist.

Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Umformungsvorrichtung eine Rolliervorrichtung ist.

Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die

Rolliervorrichtung ein Spannfutter (35) mit mehreren beweglichen Zustellbacken (43) aufweist.

Vorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass an den Zustellbacken (43) des Spannfutters (35) jeweils eine frei rotierende Rollierrolle (47) angeordnet ist.

Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass eine Steuerung vorgesehen ist, um den Pressenstempel (27) in axialer Richtung zu positionieren.

Verfahren zur Herstellung einer gebauten Funktionswelle (11), mit dem eine Welle mit einer den Wellendurchmesser vergrössernden Struktur, nachfolgend Umformung genannt, versehen und dann auf die Umformung ein

Funktionselement (13,15) aufgepresst wird,

dadurch gekennzeichnet,

a dass eine Welle während des Herstellprozesses drehfest gehalten wird,

b dass die Welle in axialer Richtung zu einer

Umformungsvorrichtung bewegt wird, und

c dass dann eine Umformung auf einen Wellenabschnitt aufgebracht wird.

12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet,

d dass die Welle nach der Umformung eines Wellenabschnitts wieder in die Ausgangsposition gefahren wird,

e dass ein Funktionselement (13,15) unter der Welle positioniert und dessen Durchgangsöffnung (53) koaxial mit der Längsachse (29) der Welle (11) positioniert wird, und

f dass anschliessend die Welle in die Durchgangsöffnung (53) des positionierten Funktionselements (13,15) eingeführt und dasselbe auf die Umformung gepresst wird.

Verfahren nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass die

Umformung durch Rotation der Umformungsvorrichtung durchgeführt wird.

Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Verfahrensschritte b bis f mit unterschiedlichen Rollier- und

Aufpresspositionen wiederholt werden, bis alle gewünschten Funktionselement (13,15) auf der Welle befestigt sind.

15. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 14, dadurch gekemizeiclmet, dass zu Beginn eines Aufpressvorgangs die Durchgangsöffnung eines Funktionselements winkelorientiert und koaxial zur Längsachse der Welle angeordnet wird.

Description:
Vorrichtung und Verfahren zur Herstellung einer Funktionswelle

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Herstellung einer zusammengebauten Funktionswelle gemäss Oberbegriff der Ansprüche 1 und 11.

Stand der Technik

Es sind Druckschriften bekannt, z.B. US2279954 oder EP0486876 A2, in denen beschrieben wird, wie eine Nabe (Funktionselement) auf einen, vor dem Fügevorgang, umgeformten Abschnitt einer Welle aufgepresst wird. Die Umformung des

Wellenabschnittes kann ein Rollieren, eine Randrierung oder ein Gewindeformen oder Ähnliches sein. Beide Schriften machen keine Aussage, wie die Umformungen auf der Welle gemacht werden und welches Verfahren verwendet wird, um mehrere Naben auf mehrere rollierte Wellenabschnitte aufzupressen.

Die DI Π 020100551 9 (AI) bezieht sich auf ein Verfahren zur Montage eines mehrteiligen Gegenstandes, wobei der Gegenstand Komponenten aufweist, welche jeweils eine durchgehende Bohrung aufweisen und welche längs einer Längsachse eines Trägerelements auf vorgebbaren axialen Positionen angeordnet sind. Die Erfindung beinhaltet, dass ein Teil der Komponenten auf ein Tablett aufgebracht werden, dass für jede Komponente das Tablett derartig verschoben wird, dass sich jeweils die durchgehende Bohrung jeweils einer Komponente an einer vorgebbaren Position befindet, und dass für jede Komponente das Trägerelement senkrecht zum Tablett jeweils durch die durchgehende Bohrung derartig bewegt wird, dass die

Komponente ihre vorgegebene axiale Position einnimmt. Weiterhin bezieht sich die Erfindung auf eine Montageanlage zur Umsetzung des Verfahrens und auf einen entsprechend gefertigten Gegenstand.

Die deutsche Offenlegungsschrift DE-OS-2 838 995 beschreibt ein Verfahren zum Herstellen einer Nockenwelle, bei welchem zuerst so viele axiale Nuten, wie Nocken- Phasenlagen vorhanden sind, in die Aussenoberfläche der Welle eingeschnitten werden. Die auf die Welle zu montierenden Nocken weisen an der inneren Passfläche Vorsprünge auf, die etwas grösser bezw. Weiter als die Nuten sind. Das mechanische Verfahren der Befestigung bzw. des Einpassens ist mit einem metallurgischen

Verfahren gekoppelt, bei dem bspw. ein Lötmaterial, das vorher am Ende jedes

BESTÄTIGUNGSKOPIE Nockens vorgesehen ist, nach dem Einpassen über den Schmelzpunkt hinaus erwärmt wird, wodurch ein sehr schmaler Spalt zwischen dem Nocken und der Welle gefüllt wird. Dieses Verfahren ist sehr aufwändig und durch andere Techniken bereits überholt. In der Hauszeitschrift„techforum Dezember 2003" der ThyssenKrupp wird auf Seite 51 beschrieben, wie eine Nocke auf eine rollierte Stelle eines Rohres aufgepresst wird. Zudem zeigt diese Veröffentlichung, wie durch eine angetriebene, rotierende Welle und dem radialem Zustellen von Rollierrollen eine Rollierung erzeugt wird.

Auch die WO2005/ 066522 AI zeigt, wie eine Rollierung erzeugt wird, nämlich identisch wie in der vorerwähnten ThyssenKrupp Veröffentlichung, durch eine angetriebene, rotierende Welle und dem radialen Zustellen der Rollierrollen. Nach jeder Rollierung einer Fügestelle, muss die Welle allerdings von der Rolliermaschine in eine separate Fügemaschine eingelegt werden, damit der Nocken aufgepresst werden kann und dann wieder für die Ausführung der nächsten Rollierung in die

Rolliermaschine zurücktransportiert werden.

Alle diese Konstruktionen sind aufwändig und in der Handhabung umständlich und kostenintensiv. So muss bei der vorgeschlagenen Lösung von ThyssenKrupp die angetriebene, rotierende Welle für die Herstellung der Rollierung nach dem Rollieren bezüglich der Winkelausrichtung in einem ersten Schritt in eine Nullstellung gebracht werden und in einem zweiten Schritt in die Winkellage, die der Nocken beim folgenden Fügevorgang benötigt. Dazu wird eine sogenannte C-Achse benötigt, die mittels eines Drehwinkelsensors und einer elektronischen Steuereinheit die

notwendigen Winkeleinstellungen der Welle vornehmen kann. Diese C-Achse ist teuer, aber auch wegen der Komplexität fehleranfällig. Auf abe der Erfindung

Es ist deshalb eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Nachteile des bekannten Stand der Technik zu vermeiden, insbesondere eine Vorrichtung und ein Verfahren zu schaffen, welche sich durch eine geringe Komplexität mit tiefen Investitionskosten auszeichnen und eine hohe Prozesssicherheit mit kurzen Taktzeiten aufweisen. Beschreibung Erfindungsgemäss werden die vorerwähnten Ziele durch die Merkmale des Anspruchs 1 realisiert. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen definiert.

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Herstellung einer Funktionswelle bestehend aus einer Welle und einer Anzahl von auf der Funktionswelle aufgebrachten Funktionselementen, die auf umgeformte Abschnitte der Welle aufgepresst sind. Die Vorrichtung besitzt einen als Rahmen ausgebildetes Maschinengestell und einem am Rahmen angeordneten, in einer axialen Richtung auf- und ab bewegbaren

Pressenstempel. Der Pressenstempel besitzt endständig eine Kupplung mit einer Aufnahme einer Funktionswelle. Ein mit dem Pressenstempel in Verbindung stehender Antrieb sorgt für die axiale Bewegung des Pressenstempels. Eine

Umformungsvorrichtung, insbesondere Rolliervorrichtung, dient dem Aufbringen einer den Wellendurchmesser vergrössernden Struktur, insbesondere einer Rollierung, auf dem Wellenumfang.

Die erwähnte Vorrichtung ist erfindungsgemäss dadurch gekennzeichnet, dass die Kupplung drehfest mit dem Pressenstempel verbunden und eine

Umformungsvorrichtung vorgesehen ist, die in axialer Richtung ortsfest angeordnet ist. Ausserdem ist der Durchlass derUmformungsvorrichtung koaxial zur Längsachse des Pressenstempels angeordnet. Durch diese Merkmale ist eine sehr gute

Automatisierung der Verfahrensschritte ermöglicht. Besonders vorteilhaf t wirkt sich aus, dass die Funktionswelle während des ganzen Herstellprozesses am gleichen Pressenstempel angekuppelt bleiben kann. Dadurch wird letztlich eine sehr kostengünstige Herstellung von zusammengebauten Funktionswellen erreicht.

Einer der Vorteile der vorgeschlagenen Vorrichtung ist die sehr hohe Prozessfähigkeit bezüglich der Winkellage der verpressten Funktionselemente, da weder die Welle noch die zu befestigenden Funktionselemente während des Herstellprozesses zueinander verdreht werden. Zudem sind die Investitionskosten für die vorgeschlagene

Anordnung tief, weil eine gesteuerte Verdrehachse (C-Achse) entfällt und weil Standardkomponenten wie Spannfutter, Lineartisch und ein NC gesteuerter

Pressenstempel verwendet werden kann. Dadurch werden niedrige Herstellkosten für eine gebaute Funktionswelle erzielt. Die Umformung kann beispielsweise durch zwei radial zur Längsachse der Funktionswelle angeordnete, aufeinander zu bewegbare Umformelemente, z.B. Sickenbacken realisiert sein.

Vorteilhaft ist eine Zuführungsvorrichtung für die Funktionselemente mit einer Mehrzahl von Aufnahmen für die winkelorientierte Aufnahme der Funktionselemente vorgesehen. Dies erlaubt es, die Funktionselemente in der richtigen

Winkelorientierung relativ zur Wellenlängsachse zuzuführen. Denkbar sind beispielsweise passgenaue Vertiefungen in einer Tischplatte, in welche die

Funktionselemente eingelegt werden.

Zweckmässigerweise weisen die Aufnahmen Mittel auf, um die Funktionselemente winkelorientiert anzuordnen. Diese Mittel können Spannmittel sein und z.B. gefederte Kugelelemente, bewegbare Spannprismen, Negativformen der Funktionselemente oder andere zweckmässige Spannmittel aufweisen.

Mittels einer Positioniervorrichtung kann während des Betriebs der Pressenstempel und das in einer Aufnahme der Zuführungsvorrichtung aufgenommene

Funktionselement (13,15) in eine koaxiale Lage gebracht werden. Dabei kann entweder der Pressenstempel oder die Zu führ ungs vorrichlu n relativ zueinander bewegt oder verschoben werden. Als Zuführungsvorrichtung ist vorzugsweise ein Tisch, ein Lineartisch, ein Rundschaltteller oder eine Schwenkhebelvorrichtung eingesetzt.

Gemäss einer besonders vorteilhaften Ausführungsform ist die

Umformungsvorrichtung in axialer Richtung des Pressenstempels ortsfest angeordnet, jedoch drehbar gelagert. Für die Rotation der Umformungsvorrichtung ist ein Antrieb vorgesehen.

Vorteilhaft ist die Umformungsvorrichtung eine Rolliervorrichtung, könnte aber auch eine Rand rier u n gsv or richtu n oder ein Gewindeformvorrichtung sein. Vorzugsweise hat die Rolliervorrichtung ein Spannfutter mit mehreren beweglichen

Zustellbacken. An den Zustellbacken des Spannfutters kann jeweils eine frei rotierende Rollierrolle angeordnet sein. Die Rolliervorrichtung ist vorzugsweise koaxial zur Längsachse des Pressenstempels angeordnet, sodass eine zu bearbeitende Welle mittig in die Rolliervorrichtung eingebracht werden kann. Zur Steuerung des Pressenstempels und der Positioniervorrichtung ist vorteilhaft eine Steuerung vorgesehen, die vorzugsweise in Verbindung mit Sensoren die

Positionierung des Pressenstempels und der Positioniereinrichtung ermöglicht.

Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung einer gebauten Funktionswelle, das dadurch gekennzeichnet ist, dass eine Welle wälirend des Herstellprozesses drehfest gehalten und eine Umformung, vorzugsweise eine Rollierung, durch Rotation der Umformungsvorrichtung auf einen Wellenabschnitt aufgebracht wird. Das erfindungsgemässe Verfahren hat den Vorteil, dass nur 1 Achse gesteuert werden muss und die Welle wälirend des ganzen Herstellprozesses an den Pressenstempel gekoppelt bleibt. Somit kann die Funktionswelle auf einer einzigen Vorrichtung fertiggebaut werden.

Die Vorrichtung zur Herstellung einer gebauten Nockenwelle besitzt einen vorzugsweise NC oder CNC gesteuerten Einpresszylinder, der z.B. hydraulisch oder elektromechanisch aufgebaut ist. Die Axialbewegungen des Einpresszylinders werden durch einen Pressenstempel ausgeführt. Die einzelnen Positionierwege des

Pressenstempels mit den entsprechenden Beschleunigungsrampen,

Verfahrgeschwindigkeiten und Verzögerungsrampen sind in einem

Speicherprogramm einer Steuerung abgelegt. Der Pressenstempel weist eine

Kupplungsvorrichtung auf, in die die Welle wälirend der Herstellung drehfest, vorzugsweise mittels Kraft- und Formschluss, eingespannt ist. Die Welle und der

Pressenstempel können also nur Axialbewegungen ausführen und sind gegen Rotation gesichert.

Die Vorrichtung weist ferner ein Spannfutter auf, das vorzugsweise ortsfest aber in koaxialer Lage zum Einpresszylinder angeordnet ist. Das Spannfutter wird dauernd oder intermittierend mit einem Elektromotor angetrieben. Das Spannfutter weist vorzugsweise drei Zustellbacken auf, deren Führungsbalinen je einen Winkel von 120 Grad zueinander aufweisen, also symmetrisch auf dem Spannfutter angeordnet sind. Die Zustellbacken sind je mit einer frei rotierenden Rollierrolle ausgerüstet.

Die Vorrichtung weist zudem vorzugsweise eine Nockenzuführung auf, die vorzugsweise aus Kostengründen aus einem Lineartisch besteht. In diesen Lineartisch sind die Nocken und allenfalls weitere Funktionselemente winkelorientiert und lagerichtig ortsfest angeordnet. Der Lineartisch wird durch eine Positionierachse , z.B. mit einem Kugelrollspindelantrieb, linear vor- oder rückwärts bewegt und bringt die Durchgangsbohrung der benötigten Nocke koaxial unter den Pressenstempel respektive unter die Wellenachse. Der Lineartisch wird so programmiert, dass dieser, nach einem Aufpressen eines Nockens oder Funktionselements, in eine

Ausgangsposition verfährt, damit die Welle für die Herstellung der Rollierung, ungehindert wieder in das Spannfutter, einfahren kann. Nicht gezeigt ist die

A u st ü hrungs Variante der Nockenzuführung mit einem Schwenkhebel. Dieser Schwenkhebel schwenkt das aktuell benötigte Funktionselement (Nocke) in die koaxiale Lage zur Wellenachse. Nach dem Aufpressvorgang wird der Schwenkhebel in eine Ausgangsposition gefahren und kann mit einem neuen Funktionselement bestückt werden. Nicht gezeigt ist auch der Fall, dass die Positionierachse den Einpresszylinder mit der Welle bewegt, sodass wiederum die Wellachse zur Bohrung des Nockens i die koaxiale Lage gebracht wird.

Das Herstellverfahren beginnt mit dem Einspannen der Funktionswelle mit der Kupplungsvorrichtung des Einpressstempels. Die Welle kann nun nur noch axial bewegt werden und kann nicht rotieren. Im Betrieb der Vorrichtung schiebt der Einpressstempel die Welle in das rotierende Spannfutter an die entsprechende Axialposition und das rotierende Spannfutter wird durch einen ebenfalls rotierenden Hohlspannzylinder geschlossen und die Zustellbacken mit den Rollierrollen formen die gewünschte Rollierung an der gewünschten Axialposition der Welle. Die

Rollierung kann beispielsweise umlaufend oder axial zur Wellenachse verlaufen. Nach der Herstellung der Rollierung werden die Zustellbacken des Spannfutters geöffnet und die Welle kann aus dem Spannfutter mittels des Pressenstempels herausgefahren werden.

Die au f zu pressenden Nocken oder Funktionseiemente sind schon derart für die Montage vorbereitet, dass sie auf dem Lineartisch winkelorientiert und lagerichtig ortsfest angeordnet sind. Dies kann durch nicht dargestellte Spannmittel oder durch Kavitäten für die Aufnahme der Nocken im Linear tisch realisiert werden. Der

Lineartisch befindet sich zu diesem Zeitpunkt an einer seitlichen Ausgangsposition, in der der Lineartisch die Axialbewegung der Welle respektive des Einpressstempels nicht behindert. Die Welle wird nun durch den Einpressstempel in das rotierende Spannfutter in die gewünschte Axialposition eingefahren und das rotierende

Spannfutter geschlossen, sodass die frei rotierenden Rollierrollen auf den

Zustellbacken in das Wellenmaterial eindringen und die Rollierung nach wenigen Sekunden auf der Welle geformt ist . Anschliessend wird das rotierende Spannfutter wieder geöffnet, sodass die Welle vom Pressenstempel wieder in die obere

Ausgangsposition gebracht werden kann. In einem weiteren Schritt wird nun der Lineartisch derart linear verschoben, dass die Bohrung der ersten Nocke/ des ersten Funktionselements koaxial zur Wellenachse verläuft. Der Pressenstempel bewegt nun die Welle durch die Nockenbohrung und über die rollierte Stelle der Welle. Damit erhält die Nocke oder das Funktionselement (13,15) einen festen Sitz auf der Welle.

Nach dem Aufpressen des Funktionselementes wird die Welle wieder in ihre obere Ausgangsstellung gebracht und der Lineartisch verfährt wieder in eine Position, in der er die Axialbewegung der Welle respektiv des Pressenstempels nicht behindert. Die Welle wird nun wieder durch den Pressenstempel in das rotierende Spannfutter an die zweite gewünschte Axialposition eingefahren und durch das Schliessen des

Spannfutters die zweite Rollierung erzeugt. Die weiteren Verfahrensschritte werden wie oben beschrieben solange wiederholt, bis alle Nocken oder Funktionselemente mit der Welle verpresst sind.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nun unter Bezugnahme auf die

nachfolgenden Figuren näher im Detail beschrieben. Es zeigt:

Figur 1 : Beispielhaft eine noch nicht ganz fertiggestellte Funktionswelle mit

Funktionselementen in Gestalt von Nocken und einem Sensorring, sowie einer Rollierung für die Befestigung eines weiteren F u n k ti onsel e m en l s ;

Figur 2: eine perspektivische Ansicht einer bevorzugten Ausführung einer

Vorrichtun für die Herstellung einer gebauten Funktionswelle;

Figur 3: eine vergrösserte Darstellung des Spannfutters mit den Rollierrollen;

Figur 4: grösserte Darstellung eines Lineartisches mit darauf angeordneten Funktionselementen;

Figur 5 vier Momentaufnahmen während der verschiedenen Verfahrensschritte

Fig 5a und b Verfahrensschritte beim Rollieren;

Fig 5c und d Verfahrensschritte beim Aufpressen.

In der folgenden Beschreibung der Erfindung wird als Beispiel einer

zusammengebauten Funktionswelle eine gebaute Nockenwelle mit aufgepressten Nocken und weiteren aufgepressten Funktionselemente, wie z.B. Sensorringe etc.

beschrieben. Die Erfindung kann aber auch für andere zusammengebaute

Funktionswellen verwendet werden, wie z.B. zusammengebaute Getriebewellen mit aufgepressten Zahnrädern oder anderen Nabenformen.

Figur 1 zeigt ein Beispiel einer noch nicht fertig gebauten Funktionswelle 11 mit drei Funktionselementen, nämlich zwei Nocken 13 und einem Sensorring 15, sowie einem rollierten Abschnitt 17. Auf den rollierten Abschnitt 17 kann noch ein viertes

Funkrionselement (13,15) (in Fig. 1 nicht gezeigt) aufgepresst werden. Die

Funktionswelle besteht in der Regel aus einem Stahlrohr 19, auf das die

Funktionselemente aufgepresst werden. Am vorderen Ende der Funktionswelle ist ein Antriebselement 21 gezeigt, das während der Herstellung zum Einspannen und für die Positionierung der Welle 11 dient. Die Positionierung der Welle 11 wird in der gezeigten Figur 1 mit der Axialbohrung 22 realisiert. Funktionswellen der gezeigten Art finden beispielsweise in Kraftfahrzeugmotoren Verwendung.

Figur 2 zeigt eine bevorzugte Ausführung der vorgeschlagenen Erfindung. An einem Pressenrahmen 23 ist ein Zylinder 25 befestigt, dessen Pressenstempel 27

programmgesteuert entlang seiner Längsachse 29 eine auf- und abgehende

Linearbewegung (Pfeil 31) ausführen kann (Vertikalpresse). Nicht gezeigt ist eine mögliche Ausführungsvariante mit einer liegenden Pressenachse (Horizontalpresse). Am Pressenstempel 27 ist eine Kupplungsvorrichtung 33 angeordnet, die eine nicht näher gezeigte Aufnahme zum Ankuppeln einer Funktionswelle 11 besitzt. Von Bedeutung ist: nun, dass die Kupplungsvorrichtung 33 drehfest mit Pressenstempel 27 verbunden ist. Folglich kann sich die Welle 11 nur vertikal auf und ab bewegen, d.h. dass die Welle 11, gleich wie der Pressenstempel, während des gesamten Fügeablaufs nicht verdreht werden kann und mit dem Pressenstempel 27 gekoppelt bleibt.

Am Pressenrahmen 23 ist eine Umformungsvorrichtung in Gestalt eines drehbaren Spannfutters 35 fixiert. Das Spannfutter 35 ist so angeordnet, dass die

Durchgangsbohrung 37 des Spannfutters 35 und die Längsachse 29 des

Pressenstempels 27, resp. die in der Kupplungsvorrichtung 33 eingespannte Welle 11 sich in koaxialer Lage befinden. Das Spannfutter 35 steht mit einer Spindel 39 in Verbindung, die durch einen Antrieb 41 in Rotation versetzt werden kann. Wie Figur 3 zeigt, ist das Spannfutter 35 vorzugsweise mit drei Zustellbacken 43 ausgerüstet, die je im Winkel von 120 Grad angeordnet sind. Die Zustellbacken 43 sind jeweils mit einer frei um eine Drehachse 45 frei rotierbaren Rollierrolle 47 bestückt. Das Schliessen und Öffnen der Zustellbacken 43 wird vorzugsweise mit einem mit der Spindel 39 rotierenden hydraulischen Spannzylinder (in den Figuren nicht gezeigt) realisiert.

Figur 2 zeigt auch eine bevorzugte Ausführung der Zuführung der Funktionselemente mittels eines Lineartisches 49 und einer gesteuerten Positionier achse 51. Ein Antrieb 52, z.B. Linearantrieb, sorgt für den Vorschub des Lineartisches 49. Der Lineartisch 49, der in einer Führungseinrichtung 54 des Rahmens 23 präzise geführt ist, wird zwischen dem Spannfutter 35 und dem Ende der Welle 11 eingeschoben, sodass eine

Durchgangsöffnung 53 des gewünschten Funktionselements koaxial zu der

Längsachse 29 der Welle 11 respektive koaxial zur Durchlassbohrung 37 des

Spannfutters 35 zu liegen kommt. Der Lineartisch 49 besitzt eine Mehrzahl von Aufnahmen 55, z.B. in Gestalt von Vertiefungen, in denen die Funktionselemente 13,15 passgenau aufgenommen und orientiert sind.

Figur 4 zeigt, wie die Funktionselemente vorzugsweise auf dem Lineartisch 49 winkelorientiert angeordnet sind. Die winkelorientierte Anordnung der

Funktionselemente kann durch geeignete Spannmittel oder z.B. durch entsprechende Formausnehmungen im Lineartisch realisiert sein.

Die Figuren 5a bis d zeigen Momentaufnahmen des Herstellverfahrens einer

Funktionswelle 11. In Figur 5a ist die Funktionswelle 11 in der oberen

Ausgangsstellung gezeigt. Der Lineartisch 49 befindet sich ebenfalls in seiner Ausgangsstellung, sodass die Welle 11 ungehindert in die Durchlassbohrung 37 des Spannfutters 35 einfahren kann, was in Figur 5 b gezeigt ist. In dieser Figur sieht man auch, wie die Zustellbacken 43 geschlossen werden und dadurch ein rollierter Abschnitt 17 auf der Welle 11 erzeugt wird. Figur 5c zeigt, dass die Zustellbacken 43 wieder geöffnet wurden und die Welle 11 wieder in die obere Ausgangslage positioniert wurde. Figur 5d zeigt wie in einem nächsten Verfahrensschritt der Lineartisch 49 zwischen dem Spannfutter 35 und der Welle 11 eingeschoben ist, in der Art, dass die Längsachse der Welle 11 und die Durchlassöffnung 53 des

Funktionselementes koaxial zueinander liegen. Zudem zeigt Figur 5c, wie die Welle 11 mit dem rollierten Abschnitt in das entsprechende Funktionselement (13,15) 13 eingepresst wurde. Anschliessend fährt die Welle 11 in die obere Ausgangsstellung zurück wie in Figur 5a gezeigt. Die beschriebene Abfolge beginnt nun wieder mit der Herstellung eines neuen rollierten Abschnitts 17 an einer neuen axialen Stelle der Welle 11 für das Aufpressen eines nächsten Funktionselements 13. Diese

Verfahrensschritte werden sovielmal wiederholt, bis alle Funktionselemente mit der Welle 11 verpresst sind.

Legende

11 Funktionswelle

13 Nocken

15 Sensorring

17 rollierter Wellenabschnitt

19 Stahlrohr

21 Positionierungselement

22 Axialbohrung

23 (Pressen-)Rahmen

25 Zylinder

27 Pressenstempel

29 Längsachse des Pressenstempels

31 Linearbewegung des Pressenstempels

33 Kupplungsvorrichtung

35 Spannfutter

37 Durchgangsbohrung des Spannfutters

39 Spindel

41 Antrieb

43 Zustellbacken

45 Drehachse der Rollierrollen

47 Rollierrolle

49 Zuführungsvorrichtung für Funktionselemente, z.B. Linear- oder

Rundetellertisch

51 Positionierachse

53 Durchgangsöffnung des Funktionselements

55 Aufnahmen im Tisch für die Aufnahme der Funktionselemente