DE102009060350B4

DE102009060350B4 - Montagevorrichtung und Haltemodul

Info

Publication number: DE102009060350B4
Application number: DE102009060350.6A
Authority: DE
Inventors: Klaus Schmeckenbecher; Michael Hinkel; Matthias Helbig; Sebastian Schneider; Marko Winkler
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 2009-12-24
Filing date: 2009-12-24
Publication date: 2017-05-18
Anticipated expiration: 2029-12-25
Also published as: CN102133707A; CN102133707B; DE102009060350A1

Abstract

Vorrichtung zur Montage einer Funktionselemente tragenden Welle, umfassend eine Maschinenplattform (28; 34), auf der eine Mehrzahl von Positionierscheiben (14) zur fluchtenden, lagerichtigen Positionierung der Funktionselemente derart angeordnet sind, dass eine von einem Wellenträger getragene Welle (36) durch axiale Relativverschiebung der Maschinenplattform (28; 34) und des Wellenträgers in miteinander fluchtende Durchbrüche der Funktionselemente einschiebbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Positionierscheiben (14) reversibel auf einem Rahmen (12) fixiert sind, der seinerseits reversibel auf der Maschinenplattform (12; 34) fixiert ist.

Description

Gebiet der Erfindung
Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Montage einer Funktionselemente tragenden Welle, umfassend eine Maschinenplattform, auf der eine Mehrzahl von Positionierscheiben zur fluchtenden, lagerichtigen Positionierung der Funktionselemente derart angeordnet sind, dass eine von einem Wellenträger getragene Welle durch axiale Relativverschiebung der Maschinenplattform und des Wellenträgers in miteinander fluchtende Durchbrüche der Funktionselemente einschiebbar ist.
Stand der Technik
Eine derartige Montagevorrichtung ist bekannt aus der WO 2009/065970 A1 . Die dort offenbarte Montagevorrichtung dient vornehmlich der Montage von Nockenwellen, wobei jedoch auch andere Funktionswellentypen, z.B. solche mit Zahnrädern, Pumpennocken oder ähnlichen Elementen als Funktionselemente montiert werden können. Auch im Rahmen der vorliegenden Anmeldung ist der Begriff der Funktionselemente tragenden Welle weit zu verstehen, wobei die Nockenwelle eines Verbrennungsmotors eine besonders wichtige Ausführungsform darstellt.
Bei der bekannten Vorrichtung ist eine als ein Schlitten ausgebildete Maschinenplattform axial verschieblich auf einem Maschinenfundament gelagert. Auf dem Schlitten sind zueinander beabstandet Positionierscheiben angeordnet, welche jeweils ein Ausrichtenest aufweisen, das bereichsweise als Negativform der Außenkontur eines Funktionselementes, insbesondere eines Nockens ausgebildet ist. Zur Montage werden die Funktionselemente so in die Ausrichtenester eingelegt, dass ihre zentralen Durchbrüche miteinander fluchten und ihre Nockenwinkel in einer vorgegebenen Weise relativ zueinander ausgerichtet sind. Alsdann wird der Schlitten relativ zu einem Wellenträger, welcher die Welle trägt, verschoben, sodass die Welle, deren Außendurchmesser aufgrund einer zuvor eingestellten Temperaturdifferenz geringer ist als der Innendurchmesser der Durchbrüche der Nocken, in die Nockendurchbrüche eingeschoben wird. Ein anschließender Temperaturausgleich führt zu Pressverbindungen zwischen der Welle und den Nocken. Nachteilig bei dieser Vorrichtung ist, dass im Fall eines erforderlichen Austausches einer der Positionierscheiben die Produktion insgesamt angehalten werden muss, bis der Austausch erfolgt ist. Bei einer Umstellung der Positionierscheiben-Konfiguration zum Zwecke der Montage anderer Wellentypen, z.B. mit mehr oder weniger Funktionselementen in anderen Ausrichtewinkeln, muss die gesamte Produktion solange angehalten werden, bis sämtliche Positionierscheiben neu montiert, eingestellt und ausgerichtet sind.
Aus der DE 36 43 803 A1 ist eine ähnliche Vorrichtung bekannt, bei der die Positionierscheiben jedoch nicht auf einem Schlitten, sondern mittels Lagerböcken direkt auf dem Maschinenfundament fixiert sind. Bei dieser Art der Montage wird die Welle manuell in die Durchbrüche eingeschoben. Die Verpressung erfolgt durch Einführen einer Hydrauliksonde, die die hohle Welle bereichsweise, nämlich jeweils im Bereich der Nocken, von innen aufweitet. Auch diese bekannte Montagevorrichtung hat die oben genannten Nachteile.
Aufgabenstellung
Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine bekannte Montagevorrichtung derart weiterzubilden, dass ein Austausch von Positionierscheiben oder eine Umstellung auf einen anderen Funktionswellentyp mit reduzierter Unterbrechung des Produktionsprozesses möglich ist.
Darlegung der Erfindung
Diese Aufgabe wird in Verbindung mit den Merkmalen des Oberbegriffs von Anspruch 1 dadurch gelöst, dass die Positionierscheiben reversibel auf einem Rahmen fixiert sind, der seinerseits reversibel auf der Maschinenplattform fixiert ist.
Die Aufgabe wird weiter durch ein Haltemodul mit den Merkmalen des Anspruchs 6 gelöst, nämlich durch ein Haltemodul zur Verwendung bei der Montage einer Funktionselemente tragenden Welle, umfassend einen reversibel auf einer Maschinenplattform fixierbaren Rahmen, auf dem eine Mehrzahl von Positionierscheiben zur fluchtenden, lagerichtigen Positionierung der jeweils einen zentralen Durchbruch aufweisenden Funktionselemente einzeln reversibel fixiert sind.
Grundgedanke der Erfindung ist es, eine in sich leicht veränderbare und als ganzes leicht austauschbare Kassette von Positionierscheiben zur Verfügung zu stellen. Die einzelnen Positionierscheiben werden in modularer Art auf einem Rahmen festgelegt, der dann auf der Maschinenplattform fixiert werden kann. Günstigerweise werden während eines Produktionsprozesses zwei identisch mit Positionierscheiben bestückte Rahmen, d.h. zwei identische Haltemodule vorgehalten, von denen jedoch nur einer bzw. eines im aktuellen Produktionsprozess aktiv ist. Müssen eine oder mehrere Positionierscheiben zum Beispiel wegen Beschädigung, Abnutzung oder Nachjustierung ausgetauscht werden, wird das gesamte Modul gelöst und durch das „Reserve“-Modul ersetzt, sodass der Produktionsprozess nahezu verzögerungsfrei weiterlaufen kann. Die beschädigten Positionierscheiben können dann ohne Zeitdruck ausgetauscht oder repariert werden. Erst wenn sich bei den Positionierscheiben des nun aktiven Haltemoduls Nachbesserungsbedarf ergibt, können die Module wiederum mit minimalem Zeitverlust zurückgewechselt werden. Analoges gilt für den Fall der Umstellung des Wellentyps.
Um auch das Fixieren der Positionierscheiben möglichst einfach zu gestalten, ist bei einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung vorgesehen, dass zwischen den Positionierscheiben Abstandhalteelemente reversibel an dem Rahmen fixiert sind, die jeweils allein oder gruppenweise den Abstand zwischen je zwei Positionierscheiben ausfüllen. Die Abstandhalteelemente sind bevorzugt quader- oder balkenförmig ausgebildet, sodass durch Anlage der Positionierscheiben beidseitig der Abstandhalteelemente nicht nur der korrekte Abstand sondern auch eine parallele Ausrichtung der Positionierscheiben erreicht werden kann. Die Abstandhalteelemente werden günstigerweise in einer Vielzahl von Breiten vorgehalten, sodass jeder erforderliche Abstand ggf. durch geeignete Zusammenstellung mehrerer unterschiedlicher Abstandhalteelemente realisiert werden kann.
Bevorzugt ist auf dem Rahmen weiter eine Haubenhalterung vorgesehen, mittels derer eine eine Mehrzahl von Durchbrüchen aufweisende Haube derart halterbar ist, dass die Durchbrüche der Haube mit den Durchbrüchen der Funktionselemente fluchten. Bei dieser Ausführungsform ist es nämlich möglich, statt separater Nockenwellen, die in geteilten Lagern in eine Zylinderkopfhaube eingebaut werden müssen, eine Baueinheit von Haube und Nockenwellen in einem Montageschritt zu montieren, wobei Durchbrüche der Haube als Lagerstellen für die Nockenwelle dienen.
Wie aus dem Stand der Technik grundsätzlich bekannt, ist bevorzugt vorgesehen, dass wenigstens eine der Positionierscheiben eine winkelverstellbare Aufnahme aufweist, die wenigstens bereichsweise als eine Negativform einer Außenkontur eines der Funktionselemente ausgebildet ist. Hierdurch ist es auf besonders einfache Weise möglich, die Funktionselemente lagerichtig zueinander auszurichten.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Maschinenplattform ein auf einem Maschinenfundament verschieblich gelagerter Schlitten. Bei einer alternativen Ausführungsform kann die Maschinenplattform auch fest mit dem Maschinenfundament verbunden oder ein Teil des Maschinenfundamentes sein. Bei dieser Ausführungsform wäre zur Realisierung der relativen Verschieblichkeit von Maschinenplattform und Wellenträger der Wellenträger verschieblich zu lagern.
Weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden, speziellen Beschreibung und den Zeichnungen.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
Es zeigen:
1: eine perspektivische Darstellung eines erfindungsgemäßen Haltemoduls,
2: eine schematische Darstellung einer ersten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Montagevorrichtung,
3: eine zweite Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Montagevorrichtung.
Detaillierte Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen
1 zeigt eine perspektivische Darstellung eines erfindungsgemäßen Haltemoduls 10. Die 2 und 3 zeigen in schematischer Darstellung zwei unterschiedliche Ausführungsformen einer erfindungsgemäßen Montagevorrichtung unter Verwendung des Haltemoduls 10. Gleiche Bezugszeichen in den Figuren bezeichnen gleiche oder äquivalente Elemente. Nachfolgend sollen die drei Figuren gemeinsam diskutiert werden, wobei auf die Unterschiede zwischen den Ausführungsformen der 2 und 3 im Einzelnen eingegangen wird.
Das Haltemodul 10 umfasst einen Trägerrahmen 12, der bei der in 1 gezeigten Ausführungsform zwei Etagen 12a, 12b aufweist, wohingegen dieser in den 2 und 3 einstöckig dargestellt ist. Auf dem Rahmen 12 sind bei den gezeigten Ausführungsformen acht Positionierscheiben 14 jeweils paarweise angeordnet. Der Übersichtlichkeit der Zeichnungen halber ist nicht jede Positionierscheibe 14 mit dem Bezugszeichen 14 versehen. Jede Positionierscheibe 14 weist ein Ausrichtenest 16 auf, welches als eine Ausnehmung ausgebildet ist, die bereichsweise die Negativform der Außenkontur eines Nockens einer Nockenwelle eines Verbrennungsmotors darstellt. Es ist dabei auch möglich, die Funktionselemente in den Ausrichtenestern 16 nur punktuell zu lagern. Hierbei können dieselben Ausrichtenester 16 für verschiedene Nockentypen verwendet werden. Jede Positionierscheibe 14 ist durch eine Verklemmung auf dem Rahmen 12 reversibel fixiert. Für die vorliegende Erfindung wesentlich ist, dass jede Positionierscheibe 14 einzeln fixierbar bzw. entfernbar ist. Bevorzugt ist dabei vorgesehen, dass der Rahmen 12 ein oder mehrere axial erstreckte Langlöcher aufweist, durch welche Schrauben 18, die die Sockel 20 der Positionierscheiben 14 durchsetzen, durchgeführt und auf der Gegenseite mit einer Mutter verschraubt werden. Auf dieser Weise kann die Axialposition der Positionierscheiben 14 frei gewählt werden.
Allerdings ist zum korrekten Betrieb eines Verbrennungsmotors die axial korrekte Anordnung der Nocken auf der Nockenwelle ein wichtiges Kriterium. Um die korrekten Relativabstände der Nocken zueinander einzuhalten, sind daher bei der dargestellten Ausführungsform weiterhin Abstandhalteelemente 22 zwischen den Positionierscheiben 14 angeordnet. Die Abstandhalteelemente 22 werden in unterschiedlicher Breite vorgehalten, sodass jede beliebige Nockenwellenkonstellation durch Wahl der richtigen Abstandhalteelemente 22 realisiert werden kann.
Bei der in den Figuren dargestellten Ausführungsform fällt auf, dass zwischen den beiden mittleren Positionierscheibenpaaren kein Abstandhalteelement 22 vorgesehen ist. Die Abstandhalteelemente 22 können nur zur relativen Positionierung der Positionierscheiben 14 verwendet werden. Bei der vorliegenden Ausführungsform ist die Position der äußersten Positionierscheiben 14, wie in den 2 und 3 angedeutet, durch die Innenwandung eines Haubenelementes 24 festgelegt. Die Abstände der jeweils benachbarten Positionierscheiben 14 sind durch Abstandhalteelemente 22 vorgegeben. Das Vorsehen eines zentralen Abstandhalteelementes zwischen den inneren Positionierscheiben 14, die bereits relativ zu der ihnen jeweils nächst benachbarten Haubenwand ausgerichtet sind, würde somit eine Redundanz bei der Positionsvorgabe bedeuten, wodurch die Positionierung überbestimmt wäre. Das entsprechende Element ist daher überflüssig.
Um auch das Haubenelement 24 korrekt positionieren zu können, ist hierfür eine spezielle Haubenhalterung, umfassend die Säulen 26 vorgesehen, auf denen das Haubenelement 24 korrekt ausgerichtet verschraubt werden kann.
Das erfindungsgemäße Haltemodul 10 kann auf unterschiedliche Weise in eine Vorrichtung zur Nockenwellenmontage eingebunden werden. Bei der Ausführungsform von 2 wird das Modul 10 auf einem Schlitten 28 fixiert, der verschieblich (angedeutet durch den Bewegungspfeil 30 sowie das Wälzlager 32) auf einem Maschinenfundament 34 gelagert ist. Nach lagerichtiger und fluchtender Anordnung der in den Abbildungen nicht dargestellten Nocken sowie der Haube 24 auf bzw. in dem Haltemodul 10 kann das gesamte Modul 10 gegen eine feststehende Hohlwelle 36 verschoben werden, die zentrale Ausnehmungen in den Nocken sowie die Ausnehmungen 38 der Haube 24 durchsetzt. Alternativ kann das Modul 10 auch auf einer festen Maschinenplattform bzw. unmittelbar auf dem Maschinenfundament 34 festgelegt werden. Bei dieser Ausführungsform ist die Welle 36 axial verschieblich (angedeutet durch den Bewegungspfeil 30) gelagert, sodass das Einführen der Welle 36 in die Ausnehmungen der Nocken bzw. der Haube 24 durch Verschiebung der Welle 36 selbst erfolgt. Ist die Welle 36 beim Einführen relativ zu den Nocken stark unterkühlt, kann eine Pressverbindung, wie im Stand der Technik bekannt, durch Temperaturausgleich herbeigeführt werden.
Natürlich stellen die in der speziellen Beschreibung diskutierten und in den Figuren gezeigten Ausführungsformen nur illustrative Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung dar. Dem Fachmann ist im Lichte der hiesigen Offenbarung ein breites Spektrum an Variationsmöglichkeiten gegeben. Insbesondere können Form, Art, Anordnung und Anzahl der Positionierscheiben 14 und/oder der Haube 24 an die Anforderungen des Einzelfalls, d.h. insbesondere die Auslegung des zu fertigenden Verbrennungsmotors, angepasst werden.
Bezugszeichenliste

10: Haltemodul
12: Rahmen
12a/b: Etagen von 12
14: Positionierscheibe
16: Ausrichtenest
18: Haube
20: Sockel von 14
22: Abstandhalteelement
24: Haube
26: Haubenhalterung (Säule)
28: Schlitten
30: Bewegungspfeil
32: Wälzlager
34: Maschinenfundament
36: Hohlwelle
38: Ausnehmung in 24

Claims

Vorrichtung zur Montage einer Funktionselemente tragenden Welle, umfassend eine Maschinenplattform (28; 34), auf der eine Mehrzahl von Positionierscheiben (14) zur fluchtenden, lagerichtigen Positionierung der Funktionselemente derart angeordnet sind, dass eine von einem Wellenträger getragene Welle (36) durch axiale Relativverschiebung der Maschinenplattform (28; 34) und des Wellenträgers in miteinander fluchtende Durchbrüche der Funktionselemente einschiebbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Positionierscheiben (14) reversibel auf einem Rahmen (12) fixiert sind, der seinerseits reversibel auf der Maschinenplattform (12; 34) fixiert ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen den Positionierscheiben (14) Abstandhaltelemente (22) reversibel an dem Rahmen (12) fixiert sind, die jeweils allein oder gruppenweise einen Abstand zwischen je zwei Positionierscheiben (14) ausfüllen.
Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass auf dem Rahmen (12) weiterhin eine Haubenhalterung (26) vorgesehen ist, mittels derer eine eine Mehrzahl von Durchbrüchen (38) aufweisende Haube (24) derart halterbar ist, dass die Durchbrüche (38) der Haube (24) mit den Durchbrüchen der Funktionselemente fluchten.
Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine der Positionierscheiben (14) eine winkelverstellbare Aufnahme (16) aufweist, die wenigstens bereichsweise als eine Negativform einer Außenkontur eines der Funktionselemente ausgebildet ist.
Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass die Maschinenplattform als ein auf einem Maschinenfundament (34) verschieblich gelagerter Schlitten (28) ausgebildet ist.
Haltemodul (10) zur Verwendung bei der Montage einer Funktionselemente tragenden Welle, umfassend einen reversibel auf einer Maschinenplattform (28; 34) fixierbaren Rahmen (12), auf dem eine Mehrzahl von Positionierscheiben (14) zur fluchtenden, lagerichtigen Positionierung der jeweils einen zentralen Durchbruch aufweisenden Funktionselemente einzeln reversibel fixiert sind.
Haltemodul (10) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen den Positionierscheiben (14) Abstandhaltelemente (22) reversibel an dem Rahmen (12) fixiert sind, die jeweils allein oder gruppenweise einen Abstand zwischen je zwei Positionierscheiben (14) ausfüllen.
Haltemodul (10) nach einem der Ansprüche 6 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass auf dem Rahmen (12) weiterhin eine Haubenhalterung (26) vorgesehen ist, mittels derer eine eine Mehrzahl von Durchbrüchen (38) aufweisende Haube (24) derart halterbar ist, dass die Durchbrüche (38) der Haube (24) mit den Durchbrüchen der Funktionselemente fluchten.
Haltemodul (10) nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine der Positionierscheiben (14) eine winkelverstellbare Aufnahme (16) aufweist, die wenigstens bereichsweise als eine Negativform einer Außenkontur eines der Funktionselemente ausgebildet ist.