DE102004060807B3 - Vorrichtung zur Herstellung von gebauten Nockenwellen - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung (1) zur Herstellung von gebauten Nockenwellen (2), die eine Aufweitlanze, über die die auf ein Rohr (7) aufzuschiebenden hohlen Nocken (18) mittels fluidischen Innenhochdrucks mit dem Rohr (7) unverrückbar verpressbar sind, Nockenaufnahmen, Positionierungsmittel für die Umfangslage der Nocken (18) und ein Abstützmittel zur Abstützung des jeweiligen Nockens (18) gegen den Innenhochdruck beinhaltet. Um mit verringertem Aufwand eine effektivere Herstellung gebauter Nockenwellen (2) zu ermöglichen, wird vorgeschlagen, dass das Abstützmittel eine Nockenaufnahme bildet, die den Nocken (18) unter Freilassung eines 90 DEG -Sektors (12) umgreift.

Description

• Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Herstellung von gebauten Nockenwellen gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.
• Eine gattungsgemäße Vorrichtung ist aus der DE 198 02 484 A1 bekannt. Die dort beschriebene Vorrichtung beinhaltet ein Unterwerkzeug, das eine Vielzahl von parallel zueinander angeordneten, aufrecht stehenden Lagerplatten aufweist, die ihrerseits Aufnahmetaschen für die zu montierenden Nocken besitzen. Hierbei ist jeder Lagerplatte ein Nocken zugeordnet. Weiterhin beinhaltet die bekannte Vorrichtung durch Pneumatikzylinder angetriebene Positionierungselemente, die den Nocken in eine gewünschte Umfangslage bringen. Ferner weist die Vorrichtung eine Einspannung auf, die das Rohr, auf dem die Nocken befestigt werden sollen, in seiner Montagelage fixiert. Weiterhin umfasst die Vorrichtung ein Oberwerkzeug, das die Nocken nach oben hin abstützt, während die Innenhochdruckbeaufschlagung der Nocken erfolgt. Schließlich enthält die Vorrichtung noch eine Aufweitlanze, über die die auf ein Rohr aufzuschiebenden hohlen Nocken mittels fluidischen Innenhochdrucks mit dem Rohr unverrückbar verpressbar sind. Die Aufweitlanze wird dabei in das Rohr hineingeschoben und so positioniert, dass radiale Austrittsbohrungen, die axial von Ringdichtungen eingegrenzt und damit abgedichtet sind, an der Stelle zu liegen kommen, an der außen auf dem Rohr die Nocken befindlich sind. Eine derartige Vorrichtung ist aufgrund der Vielzahl ihrer Bestandteile apparativ aufwendig und erfordert längere Bestückungszeiten, was der Tauglichkeit der Vorrichtung für eine Großserienproduktion zuwider läuft. Des Weiteren müssen diejenigen Positionierungselemente, die nahezu senkrecht stehen, für die Ausführung des Innenhochdruckfügens von Rohr und Nocken schnell aus dem Eingriffsbereich des Obergesenks entfernt werden, damit sie diesem in der Absenkbewegung nicht im Wege stehen. Hierbei muss das Obergesenk schnell in seine Schließposition gelangen, damit es keine unerwünschten Nockenbewegungen gibt.
• Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine gattungsgemäße Vorrichtung dahingehend weiterzubilden, dass mit verringertem Aufwand eine effektivere Herstellung gebauter Nockenwellen ermöglicht wird.
• Die Aufgabe ist erfindungsgemäß durch die Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst.
• Die Erfindung basiert auf einer Grundsatzbetrachtung handelsüblicher Nockenwellen, aus der heraus das überraschende Ergebnis hervorging, dass die Winkellagen der Nockenspitzen der verschiedenen Nocken zueinander zwischen 90° und 120° liegen. Diese überraschende Erkenntnis führt erfindungsgemäß dazu, dass der Nocken in der Nockenaufnahme lediglich über einen Umfangsbereich von 270° während der innenhochdruckbedingten Aufweitung abgestützt sein muss. Diese Abstützung wird in höchst einfacher Weise dadurch erreicht, dass das zugehörige Abstützmittel direkt von der Nockenaufnahme gebildet ist, die hierzu den Nocken unter Freilassung eines 90°-Sektors umgreift. Dies hat zur Folge, dass bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung gänzlich auf ein Oberwerkzeug verzichtet werden kann, was den Herstellungsprozess der gebauten Nockenwellen aufgrund des Entfalls des sonst erforderlichen Schließvorgangs der Vorrichtung schneller und damit effektiver macht. Da das Oberwerkzeug beim Zusammenbau der Vorrichtung wegfällt und auch auf eine Steuerung des Oberwerkzeugs verzichtet werden kann, wird der apparative Aufwand für die Vorrichtung in enormem Umfang verringert. Durch die Erfindung sind die Nockenaufnahmen einfach zugänglich, so dass diese mit Nocken schnell und ungehindert bestückt werden können. Durch den Entfall des Oberwerkzeuges ergibt sich des Weiteren noch der Vorteil, dass der Fügeprozess optisch sichtbar bleibt und einfacher überwacht werden kann. Hierdurch wird ein schnelles Eingreifen ermöglicht, wenn es zu prozessualen Schwierigkeiten, beispielsweise aufgrund von Materialfehlern des Rohres oder der Nocken, kommen sollte.
• Die Bestückung der Nockenaufnahmen erfolgt in einfacher Weise über den freigelassenen 90°-Sektor. Infolge der 270°-Umgreifung ist der Nocken in seiner jeweiligen Nockenaufnahme sicher gehalten, ohne dass es zu besonders gravierenden Verdrehungen des Nockens in Umfangsrichtung kommen kann, welche gänzlich unerwünscht wären. Der Nocken ist somit in Umfangsrichtung grob durch die Form der Nockenaufnahme vorpositioniert, so dass sonst hierzu erforderliche Halte- und Positionierungsvorrichtungen ebenfalls entfallen können. Dies verringert ebenfalls den apparativen Aufwand der Vorrichtung.
• In einer besonders bevorzugten Weiterbildung der Erfindung nach Anspruch 2 sind die 90°-Sektoren aller Nockenaufnahmen zueinander kongruent gelegen. Dies ermöglicht eine gemeinsame Bestückungs- und Entnahmerichtung der Nocken bzw. der Nockenwelle, wodurch die Taktzeit des Herstellungsprozesses einer gebauten Nockenwelle noch weiter reduziert wird. Dies erhöht die Effektivität des Herstellungsvorgangs. Die gebaute No ckenwelle kann dabei problemlos aus der Vorrichtung über den nicht umgriffenen 90°-Sektor entfernt werden.
• In einer weiteren, besonders bevorzugten Weiterbildung der Erfindung nach Anspruch 3 ist die Nockenaufnahme als taschenartige Aussparung einer in Nockenumfangsrichtung verschwenkbaren Schwenkleiste ausgebildet, die gleichzeitig das Positionierungsmittel bildet. Durch die Ausbildung der Nockenaufnahme als taschenartige Aussparung können die Nocken in Umfangsrichtung besonders sicher gehalten werden. Durch die Anordnung dieser Aussparung in der Schwenkleiste, die zudem das Positionierungsmittel bildet, können die Nocken nach ihrer Grobausrichtung durch ein einfaches und gezieltes Verschwenken der Schwenkleiste die gewünschte Umfangsposition relativ genau einnehmen. Aufgrund der Übereinstimmung der Nockenaufnahme mit dem Positionierungsmittel wird die Teilevielfalt für die Vorrichtung erheblich reduziert und damit gleichzeitig der apparative Aufwand für die Vorrichtung verringert. Des Weiteren baut die Vorrichtung wesentlich kompakter.
• In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung nach Anspruch 4 weist die Aussparung der Schwenkleiste die Grobkontur des Nockens und gegenüber dem Nockenumfang Übermaß auf. Hierdurch wird erreicht, dass beim Einfädeln des Rohres durch die Nockenbohrungen aufgrund von Durchmessertoleranzen des Rohres und des Innendurchmessers der Nockenbohrungen keine Verklemmungen des Rohres auftreten, so dass ein ungehindertes Einfädeln des Rohres erfolgen kann. Beim Einfädelvorgang werden dadurch die Nocken vom Rohr etwas angehoben, so dass sie in ihrem unteren Umfangsbereich keinen unmittelbaren Kontakt mehr mit der Nockenaufnahme haben. Infolge der Aufhebung des Kontaktes wird die Krafteinleitung in die Vorrichtung, die vom Innenhochdruck verursacht wird, reduziert, wodurch die Vorrichtung hinsichtlich ihres Verschleißes ge schont wird und in ihrem Aufbau keine besondere Massivität mehr erfordert. Weiterhin ist durch die Übermaßgestaltung vorteilhaft, dass zum einen das Rohr hinsichtlich seines Außendurchmessers und zum anderen die Nockeninnendurchmesser keinen besonderen Präzisionsanforderungen unterliegen müssen. Dies macht deren Herstellung einfacher und kostengünstiger.
• In einer weiteren bevorzugten Weiterbildung der Erfindung nach Anspruch 5 weist die Aussparung der Schwenkleiste einen axialen Anschlag auf, an dem der Nocken mit einer Stirnfläche in Montagelage anliegt. Durch den axialen Anschlag, der an der Schwenkleiste angeformt ist, ist der Nocken in der Aufnahme in einer Richtung axial gesichert, wodurch eine unerwünschte Axialbewegung des Nockens aus der Aufnahme heraus verhindert wird.
• In einer weiteren, besonders bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung nach Anspruch 6 beinhaltet die Vorrichtung aufrecht stehende, parallel und mit Abstand zueinander angeordnete Trägerplatten, die am Boden starr verankert sind und oberseitig eine Ausnehmung aufweisen, die unter Freilassung eines Entnahmesektors im Wesentlichen die Kontur des Rohres besitzt. Durch die Anordnung von einzelnen Trägerplatten wird das gesamte Unterwerkzeug, das das Rohr abstützen soll, segmentiert, wonach das Rohr lediglich in den Bereichen, die außerhalb der Fügebereiche der Nocken liegen, abgestützt wird. Dies reduziert die Massivität der gesamten Vorrichtung und reduziert die Krafteinleitung über den Innenhochdruck in die Vorrichtung, deren Verschleiß hierdurch verringert werden kann. Aufgrund der Segmentierung kann in höchst einfacher Weise bei Auftreten eines unzulässigen Verschleißes im Bereich der Ausnehmung oder sonstigen Schäden an den Trägerplatten die jeweils betreffende Trägerplatte ausgewechselt werden, ohne dass die gesamte Vorrichtung erneuert werden muss. In der Ausnehmung findet das Rohr, das zentrisch gespannt werden kann, seine Stützstelle.
• In einer weiteren, besonders bevorzugten Weiterbildung der Erfindung nach Anspruch 7 ist die Schwenkleiste an einer Stirnseite der Trägerplatte befestigt. Hierdurch erhält die Trägerplatte eine Doppelfunktion, nämlich als Träger für das Rohr und als Träger für die Aufnahme des Nockens. Etwaige Haltevorrichtungen für die Schwenkleiste können entfallen. Dadurch wird auch die Ausbildung der Vorrichtung kompakter. Die Befestigung hat so zu erfolgen, dass die Ausnehmung der Trägerplatte und die Aussparung der Schwenkleiste miteinander fluchten. Dies gewährleistet die einfache Entnahme der gebauten Nockenwelle nach Abschluss der Fügeoperation. Es sei hier angemerkt, dass die Schwenkleiste ein einfach austauschbares Bauteil darstellt, was dann anheim fällt, wenn die Aussparung vom Herstellungsprozess verschlissen ist. Es ist des Weiteren denkbar, dass an der Trägerplatte mehrere Befestigungspunkte angeordnet sind, über die die gleiche Schwenkleiste in unterschiedlichen Umfangspositionen angeordnet werden kann, was die Umrüstung der Vorrichtung bei einem Wechsel der Nockenwellengestaltung hinsichtlich der Lage der einzelnen Nocken relativ zueinander außerordentlich vereinfacht.
• Eine weitere bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung nach Anspruch 8 besteht darin, dass an der der Schwenkleiste zugewandten Stirnseite der Trägerplatte eine Anschlagsplatte angeordnet ist, die eine Ausnehmung mit der Kontur des Rohres unter Freilassung eines Entnahmesektors aufweist und an der in Montagelage der in der Aussparung der Schwenkleiste aufgenommene Nocken mit seiner der Trägerplatte zugewandten Stirnfläche anliegt. Mit der Anschlagsplatte wird zum einen die Herstellung der Aussparung der Schwenkleiste vereinfacht, da diese zur einen Seite ohne Hinterschnitt bleibt, und zum an deren dem Nocken eine Anlagefläche gegeben ist, so dass dieser nun in beide axialen Richtungen fixiert ist.
• In einer weiteren, besonders bevorzugten Weiterbildung der Erfindung nach Anspruch 9 sind jeder Trägerplatte zwei Schwenkleisten zugeordnet, wobei an jeder Stirnseite der Trägerplatte eine Schwenkleiste befestigt ist. Hierdurch wird die erfindungsgemäße Vorrichtung weiter vereinfacht, wobei nun eine Trägerplatte die Tragefunktion von zwei Trägerplatten hinsichtlich der Schwenkleisten übernimmt. Auch durch diese spezielle Ausgestaltung wird die Bauteilvielzahl der Vorrichtung verringert, so dass diese kompakter gebaut werden kann. Des Weiteren ist die Anbringung von zwei Schwenkleisten auf gegenüberliegenden Stirnseiten der Trägerplatte für die Stabilität der Trägerplatte förderlich, da sich die Gewichte der von den Schwenkleisten gebildeten Seitenlasten ausgleichen.
• Eine weitere, besonders bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung zeigt Anspruch 10. Hierbei sind die beiden Schwenkleisten mit dem gleichen Befestigungsmittel an der Trägerplatteangebracht, was eine Vereinfachung der Befestigung erbringt. Das gemeinsame Befestigungsmittel kann beispielsweise eine Klammer sein, die die beiden Schwenkleisten an die Stirnseiten der Trägerplatte presst, oder es können auch in der Trägerplatte Durchführungen vorgesehen sein, die von Schrauben durchsetzt werden können. Beide Schwenkleisten haben dabei Schraubendurchgangslöcher, wobei diese in Montagestellung miteinander fluchten, so dass die Schrauben als Befestigungsmittel sowohl die Schraubendurchgangslöcher der Schwenkleisten als auch die Durchführungen der Trägerplatte durchsetzen können. Die Schwenkleisten werden dann über die Befestigungsschrauben mit einer Kontermutter fixiert. Alternativ sind jedoch auch Rastvorrichtungen denkbar, die einerseits an der Trägerplatte und andererseits an den Schwenkleisten angeordnet sind, so dass die Schwenkleisten in einer gewünschten Stellung in Umfangsrichtung arretierbar sind. Auf jeden Fall ist es wichtig, dass die Befestigung lösbar ist, so dass die Schwenkstellung der Schwenkleisten individuell einstellbar ist und bei Bedarf verändert werden kann.
• In einer weiteren, besonders bevorzugten Weiterbildung der Erfindung nach Anspruch 11 besitzen die Trägerplatte und die Schwenkleiste für die Verschwenkbewegung Führungsmittel, die ineinander greifen. Hierdurch können die Schwenkleisten gezielt in Umfangsrichtung verschwenkt werden, wobei eine aufwendige Demontage der Schwenkleiste von der Trägerplatte nicht mehr erforderlich ist. Die Führungsmittel helfen auch graduelle Veränderungen in der Umfangsstellung präzise einzustellen.
• In einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung nach Anspruch 12 sind die Führungsmittel ein Langloch in Form eines konzentrisch zur Achse des in Montagelage liegenden Rohres verlaufenden Kreissegmentes und ein Führungszapfen. Aufgrund der Form des Langloches bleibt die Aufnahme des Nockens bei einer Verschwenkung der Schwenkleiste achstreu, so dass keine unerwünschten Versätze der Aufnahme relativ zur Lage der Durchführung für das Rohr auftreten. Das Langloch und die Führungszapfen sind einfach auszubilden und können an der Schwenkleiste oder auch an der Trägerplatte wahlweise angeordnet werden.
• In einer weiteren, besonders bevorzugten Weiterbildung der Erfindung nach Anspruch 13 ist der Führungszapfen an der Trägerplatte angeordnet und hohlgebohrt, welche fluchtend mit der Bohrung eine Durchgangsöffnung aufweist, die von einer ein Befestigungsmittel der Schwenkleiste bildenden Befesti gungsschraube durchsetzt wird. Hierdurch wird die Ausbildung der Schwenkleisten und der Trägerplatte wesentlich vereinfacht, da die Befestigungsmittel entweder mit den Führungsmitteln identisch sind oder zumindest mit diesen eng gekoppelt sind. Hierbei ist beispielsweise das Langloch identisch mit dem Schraubendurchgangsloch zur Befestigung der Schwenkleiste. Durch die Hohlbohrung des Führungszapfens und die darunter liegende Durchgangsöffnung in der Trägerplatte wird in geringst möglicher Weise Bauraum vergeudet und keine unnötigen Schwächungen der Trägerplatte durch zusätzliche Durchgangsbohrungen erzeugt.
• In einer weiteren, besonders bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung nach Anspruch 14 beinhaltet die Vorrichtung ein Verschwenkmittel, das an der Trägerplatte angeordnet ist und das aus einer Stellspindel, einem von der Stellspindel angetriebenen, in einem Langloch der Trägerplatte geführten Stellklotz und einem vom Stellklotz abragenden Mitnehmerzapfen besteht, wobei der Mitnehmerzapfen in eine Öffnung der Schwenkleiste greift. Durch die Anordnung des Verschwenkmittels, dessen Stellspindel motorisch angetrieben werden kann, kann die Schwenkleiste bei leichter Lösung der Befestigungsschrauben fein dosiert verstellt werden. Das Verstellmittel benötigt minimalen Bauraum und ist einfach zu realisieren.
• In einer weiteren, besonders bevorzugten Weiterbildung der Erfindung nach Anspruch 15 ist an der Schwenkleiste ein mit einem Stellantrieb verbundenes Spannelement, vorzugsweise ein Spannprisma, angeordnet, das in Gebrauchslage den Bereich der Nockenspitze umfasst. Mittels des Spannelements, das in bauraumsparender Weise direkt an der Schwenkleiste angebracht ist, wird der in die Aufnahme eingebrachte Nocken fest eingefasst und hochgenau in die gewünschte Umfangsposition orientiert. Der das Spannelement antreibende Stellantrieb kann aus einem Hydraulik- oder einem Pneumatikzylinder bestehen oder ggf. auch manuell betätigbar sein.
• In einer weiteren, besonders bevorzugten Weiterbildung der Erfindung nach Anspruch 16 sind an den mit den Nocken in Kontakt gelangenden Kanten des Spannprismas Ausrichtrollen angeordnet. Diese Rollen produzieren im Gegensatz zu den keilförmigen Prismenflächen eines Spannprismas keine Reibung mit dem Nocken, so dass mittels der Rollen eine höchst exakte Ausrichtung des Nockens ermöglicht wird. Anstelle der Ausrichtrollen können auch kardanisch gelagerte Kugeln die Ausrichtung des Nockens bewerkstelligen.
• In einer weiteren, besonders bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung nach Anspruch 17 beinhaltet die Vorrichtung einen schwenkbaren Bügel, an dem Messtaster angeordnet sind, die in Gebrauchslage am Nocken den Aufweitfortschritt erfassen. Der schwenkbare Bügel ist vollständig von den Trägerplatten abgekoppelt und ruht auf zwei Säulen, die in der Umgebung der Trägerplatten stehen. Aufgrund der Fixierung aller Messtaster an einem gemeinsamen Bügel lassen sich diese in einfacher Weise von ihrer Nichtgebrauchslage in eine Gebrauchslage überführen, wobei die Messtaster in Gebrauchslage alle den gleichen Abstand zur Nockenwelle besitzen. Dies vereinfacht auch die Auswertung der Messergebnisse erheblich, da bei allen Messtastern vom gleichen radialen Abstand zur Nockenwelle ausgegangen werden kann. Durch die Abkopplung der Messtasteranordnung von den Trägerplatten und den Schwenksegmenten können die Messtaster in Gebrauchslage sehr dicht an der Nockenwelle positioniert werden, wodurch eine sehr genaue und aussagekräftige Messung erlangt werden kann. Nach abgeschlossenem Fügevorgang können dann die Messtaster gleichzeitig über ein Verschwenken des Bügels in ihre Nichtgebrauchsstellung gebracht werden, so dass der Zugriff zur nun gebauten Nockenwelle und deren Entnahme aus den Aufnahmen heraus ungehindert vonstatten gehen kann.
• Nachfolgend ist die Erfindung anhand eines in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert.
• Dabei zeigt:
• 1 in einer perspektivischen Ansicht eine erfindungsgemäße Vorrichtung in Montagelage eines durch Nockenbohrungen hindurchgefädelten Rohres,
• 2 eine Prinzipskizze eines Abstütz- und eines Entnahmebereiches einer durch die Vorrichtung von 1 gefügten Nockenwelle,
• 3 in einer perspektivischen Ansicht die Vorrichtung aus 1 ohne Messtaster und durch die Nockenbohrungen hindurchgefädeltes Rohr,
• 4 in einer perspektivischen Ansicht eine Explosionsdarstellung einer Trägerplatte mit Schwenkleisten der erfindungsgemäßen Vorrichtung von 1,
• 5 ein von einem Spannprisma der Vorrichtung von 1 ausgerichteten Nocken.
• In 1 ist eine Vorrichtung 1 zur Herstellung von gebauten Nockenwellen 2 dargestellt, die eine Aufweitlanze beinhaltet. Die Vorrichtung 1 weist ein Traggerüst 3 auf, das mit mehreren Säulen 4 auf einer ebenen Grundplatte 5 fest fixiert ist. Das Traggerüst 3 trägt dabei eine Einspannvorrichtung 6, in der das zu fügende Nockenwellenrohr 7 zentriert aufgenommen ist. Die Einspannvorrichtung 6 ist mit einem Steuerungsblock 8 verbunden, der in eine SPS-Steuerung integriert ist und über den die Einspannung gesteuert wird. Im Innenraum 9 zwischen den Säulen 4 sind auf der Grundplatte 5, die den Boden darstellt, drei aufrecht stehende, parallel und mit Abstand zueinander angeordnete Trägerplatten 10 fest verankert. Die Trägerplatten 10 weisen oberseitig jeweils eine Ausnehmung 11 auf, wie sie in 4 besonders verdeutlicht ist, wobei die Ausnehmung 11 im Wesentlichen die Kontur des Rohres 7 unter Freilassung eines Entnahmesektors 12 (siehe 2) besitzt. An beiden Stirnseiten 13 und 14 der Trägerplatten 10 ist jeweils eine Schwenkleiste 15 befestigt, die um die Rohrachse 16 in Umfangsrichtung des Rohres 7 schwenkbar ist. Die Schwenkleiste 15 weist – wie insbesondere aus 3 und 4 zu ersehen ist – eine taschenartige Aussparung 17 auf, die eine Aufnahme für einen Nocken 18 bildet. Die in Nockenumfangsrichtung verschwenkbare Schwenkleiste 15, die durch ihre Verschwenkbarkeit gleichzeitig das Positionierungsmittel für den Nocken 18 bildet, ist derart an der Trägerplatte 10 angebracht, dass die Aussparung 17 mit der Ausnehmung 11 der Trägerplatte 10 fluchtet. Die einzelnen Schwenkleisten 15 sind entsprechend der Vorgabe der Nockenstellung in Umfangsrichtung zueinander versetzt angeordnet. Sämtliche Aussparungen 17 sind dabei so gelegen, dass sie alle untereinander fluchten.
• Gemäß der Prinzipskizze von 2 werden sämtliche Nocken 18 in den Aussparungen 17 entsprechend des ¾-Kreises zu 270° umgriffen (siehe Doppelpfeil 19), wodurch die Nockenaufnahme das Abstützmittel für die Nocken 18 bildet. Der restliche freigelassene 90°-Sektor, der mit dem Entnahmesektor 12 identisch ist, dient nicht nur der Entnahme der fertig gefügten Nockenwelle 2, sondern auch der Bestückung der Nockenaufnahmen mit den jeweiligen Nocken 18. Die Entnahme der fertiggebauten Nockenwelle 2 ist aus dem Grund ohne weiteres möglich, da alle 90°-Sektoren 12 zueinander kongruent gelegen sind. Der Entnahmesektor 12 wird hier gepunktet dargestellt, während die Entnahmerichtungen mit zwei Doppelpfeilen 20 gezeigt sind.
• Die Aussparungen 17, deren umgreifender Bereich zur Abstützung des jeweiligen Nockens 18 gegenüber dem beim Fügevorgang herrschenden Innenhochdruck dient, weisen die Grobkontur des Nockens 18 auf und besitzen gegenüber dem Nockenumfang Übermaß. Die Aussparung 17 wird durch eine stufige Erweiterung einer in einem radialen Bereich offenen Rohrdurchführung 21 der Schwenkleiste 15 gebildet, wodurch die Aussparung 17 durch den Absatz 22 der Erweiterung einen axialen Anschlag erhält, an dem der Nocken 18 mit einer Stirnseite 23 in Montagelage anliegt. An der der Schwenkleiste 15 zugewandten Stirnseite 13 bzw. 14 der Trägerplatte 10 ist eine Anschlagsplatte 24 angeordnet, die eine Ausnehmung 25 mit der Kontur des Rohres 7 unter Freilassung des Entnahmesektors 12 aufweist. Die Kontur der Ausnehmung 25 entspricht dabei in etwa der Kontur der Rohrdurchführung 21. Im zusammengebauten Zustand der erfindungsgemäßen Vorrichtung 1 liegt der in der Aussparung 17 der Schwenkleiste 15 aufgenommene Nocken 18 mit seiner der Trägerplatte 10 zugewandten Stirnfläche 26 an, so dass der Nocken 18 nun beidseitig axial fixiert ist.
• Die Trägerplatte 10 und die Schwenkleiste 15 besitzen für die Verschwenkbewegung der Schwenkleiste 15 Führungsmittel, die ineinander greifen. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist das Führungsmittel der Schwenkleiste als Langloch 27 in Form eines konzentrisch zur Achse 16 des in Montagelage liegenden Rohres 7 verlaufenden Kreissegmentes ausgebildet. Das Führungsmittelpendant der Trägerplatte 10 ist durch einen Führungszapfen 28 gebildet, der hohlgebohrt ist. Die Trägerplatte 10 weist dazu eine Durchgangsöffnung 29 auf, die mit der Bohrung 30 des Führungszapfens 28a fluchtet. Die oben angesprochene Befestigung der Schwenkleiste 15 an der Trägerplatte 10 kommt durch eine Schraubverbindung zustande, bei welcher eine Befestigungsschraube 31 das Langloch 27a, die Bohrung 30 des Führungszapfens 28a sowie die Durchgangsöffnung 29 der Trägerplatte 10 in gleicher Weise wie den auf der anderen Seite der Trägerplatte 10 befindlichen Führungszapfen 28b und das Langloch 27b der dort befindlichen Schwenkleiste 15 durchsetzt. Die das Befestigungsmittel bildende Befestigungsschraube 31 wird auf der der Trägerplatte 10 abgewandten Seite 32 der anderen Schwenkleiste 15 durch eine Mutter 33 gekontert.
• Die erfindungsgemäße Vorrichtung 1 beinhaltet ferner ein Verschwenkmittel für die Schwenkleiste 15, das an der Trägerplatte 10 angeordnet ist. Das Verschwenkmittel setzt sich aus einer Stellspindel 34, die manuell oder motorisch antreibbar ist, einem Stellklotz 35 und einem vom Stellklotz 35 senkrecht abragenden Mitnehmerzapfen 36 zusammen. Die Stellspindel 34 ist in einer Seitenbohrung 37 der Trägerplatte 10 geführt und ragt in eine Aussparung 38 der Trägerplatte 10 hinein, in der der Stellklotz 35 aufgenommen und entlang ihrer Längserstreckung führbar ist. Der vom Stellklotz 35 abragende Mitnehmerzapfen 36 greift in eine Öffnung 39 der Schwenkleiste 15 ein, wobei die Öffnung 39 separat zu sämtlichen anderen Öffnungen und Aussparungen sowie Ausnehmungen der Schwenkleiste 15 angeordnet ist. Am bzgl. der Aussparung 17 fernen Ende 40 der Schwenkleiste 15 ist ein Stellantrieb 41 in Form eines Pneumatik- oder Hydraulikzylinders befestigt, der mit einem Spannprisma 42 schiebeverbunden ist. Das Spannprisma 42, das abschnittsweise auch in 5 verdeutlicht ist, umfasst in seiner Gebrauchslage den Bereich der Nockenspitze 43 und richtet dabei den Nocken 18 exakt aus. Zur hochgenauen Ausrichtung des Nockens 18 sind an den mit dem Nocken 18 in Kontakt gelangenden Kanten 44 des Spannprismas 42 Ausrichtrollen 45 befestigt.
• Eine Abfolge der Herstellung der gebauten Nockenwelle 2 wird nachfolgend geschildert. Nach Zusammenbau der Vorrichtung 1 werden die Nocken 18 manuell oder per Roboter über den Entnahmesektor 12 in die Aussparung 17 der jeweiligen Schwenkleiste 15 eingesetzt. Die Nocken 18 haben hierbei in ihren Aussparungen 17 nur ein geringes axiales Spiel. Hiernach wird das Rohr 7 durch die Nockenbohrungen 46 hindurchgeschoben, wodurch die Nocken 18 aus ihrer unteren Auflage in der Aussparung 17 etwas hochgehoben werden, so dass sie keinen Kontakt in diesem Bereich mit dem Schwenksegment 15 mehr besitzen. Das Nockenwellenrohr 7 wird durch die Einspannvorrichtung 6 sodann an seinen Enden zentrisch ausgerichtet und liegt nun frei in der Vorrichtung 1, mit Ausnahme seiner Einspannstellen. Nun werden die Spannprismen 42 mittels der Stellantriebe 41 radial auf die Nocken 18 hin verschoben, wobei die Nockenspitzen 43 umgriffen werden und die Nocken 18 dabei ausgerichtet werden.
• Sodann wird die hier nicht weiter gezeigte Aufweitlanze in das Rohr 7 hineingeschoben, bis die entsprechenden Austrittsöffnungen der Aufweitlanze an den einzelnen Fügestellen, d. h. an den Stellen, an denen die Nocken 18 liegen, positioniert sind. Daraufhin wird ein Druckfluid von einer Fluidhochdruckerzeugungsanlage über die Aufweitlanze den einzelnen Austrittsöffnungen zugeführt und gespannt. Unter dem ausgeübten Innenhochdruck weitet das Nockenwellenrohr 7 plastisch auf, während der Nocken 18 sich elastisch aufweitet. Nach Entspannen des Druckfluids und damit abgeschlossener Aufweitung federt der Nocken zum Wellenrohr 7 hin zurück, während dieses in seiner aufgeweiteten Form verbleibt. Hierdurch wird ein unlösbarer Pressverbund zwischen den Nocken 18 und dem Wellenrohr 7 geschaffen.
• Nach dem geschilderten Fügevorgang wird die Nockenwelle 2 aus der Vorrichtung 1 über den Entnahmesektor 12 entnommen und vermessen. Falls einer oder mehrere Nocken 18 nicht die ge wünschte exakte Umfangsposition eingenommen haben sollten, wird die Befestigungsschraube 31 etwas gelöst und die entsprechende Schwenkleiste 15 über die Führungsmittel 28, 29 in Schwenkrichtung geeignet korrigiert. Danach wird die Befestigungsschraube 31 wieder fest angezogen.
• Die Vorrichtung 1 verfügt des Weiteren über eine Prozessüberwachung, die als wesentlicher Bestandteil mehrere induktive Messtaster 47 beinhaltet. Die Messtaster 47 sind dabei an einem schwenkbaren Bügel 48 angeordnet, der zur Einnahme der Gebrauchslage der Messtaster 47 in den freien 90°-Sektor, d. h. den Entnahmesektor 12, sehr dicht an die noch nicht gefügte Nockenwelle 2 heran zustellt. In dieser Gebrauchslage erfassen die Messtaster 47 den jeweiligen Aufweitfortschritt der Nocken 18.
• Im Rahmen der Erfindung sind mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung auch andere Produkte herstellbar, wie beispielsweise Getriebewellen oder Längsspindeln, die mit Anbauteilen oder Antriebsteilen gefügt werden müssen. Es darf hierbei auch noch angemerkt werden, dass der Entnahmesektor 12 bei bestimmten Fügeteilen, wie beispielsweise Lagerringen, auch kleiner als 90° sein kann.

Claims (17)

1. Vorrichtung zur Herstellung von gebauten Nockenwellen, mit einer Aufweitlanze, über die die auf ein Rohr aufzuschiebenden hohlen Nocken mittels fluidischen Innenhochdrucks mit dem Rohr unverrückbar verpressbar sind, mit Nockenaufnahmen, mit Positionierungsmitteln für die Umfangslage der Nocken und mit einem Abstützmittel zur Abstützung des jeweiligen Nockens gegen den Innenhochdruck, dadurch gekennzeichnet, dass das Abstützmittel eine Nockenaufnahme bildet, die den Nocken (18) unter Freilassung eines 90°-Sektors (12) umgreift.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die 90°-Sektoren (12) aller Nockenaufnahmen zueinander kongruent gelegen sind.
3. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Nockenaufnahme als taschenartige Aussparung (17) einer in Nockenumfangsrichtung verschwenkbaren Schwenkleiste (15) ausgebildet ist, die gleichzeitig das Positionierungsmittel bildet.
4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Aussparung (17) der Schwenkleiste (15) die Grobkontur des Nockens (18) und gegenüber dem Nockenumfang Übermaß aufweist.
5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Aussparung (17) der Schwenkleiste (15) einen axialen Anschlag aufweist, an dem der Nocken (18) mit einer Stirnfläche (23) in Montagelage anliegt.
6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (1) aufrecht stehende, parallel und mit Abstand zueinander angeordnete Trägerplatten (10) beinhaltet, die am Boden starr verankert sind und oberseitig eine Ausnehmung (11) aufweisen, die unter Freilassung eines Entnahmesektors (12) im Wesentlichen die Kontur des Rohres (7) besitzt.
7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Schwenkleiste (15) an einer Stirnseite (13, 14) der Trägerplatte (10) befestigt ist.
8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass an der der Schwenkleiste (10) zugewandten Stirnseite (13, 14) der Trägerplatte (10) eine Anschlagsplatte (24) angeordnet ist, die eine Ausnehmung (25) mit der Kontur des Rohres (7) unter Freilassung eines Entnahmesektors (12) aufweist und an der in Montagelage der in der Aussparung (17) der Schwenkleiste (15) aufgenommene Nocken (18) mit seiner der Trägerplatte (10) zugewandten Stirnfläche (26) anliegt.
9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Trägerplatte (10) zwei Schwenkleisten (15) zugeordnet sind, wobei an jeder Stirnseite (13, 14) der Trägerplatte (10) eine Schwenkleiste (15) befestigt ist.
10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Schwenkleisten (15) mit dem gleichen Befestigungsmittel an der Trägerplatte (10) angebracht sind.
11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Trägerplatte (10) und die Schwenkleiste (15) für die Verschwenkbewegung Führungsmittel besitzen, die ineinander greifen.
12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Führungsmittel ein Langloch (27) in Form eines konzentrisch zur Achse (16) des in Montagelage liegenden Rohres (7) verlaufenden Kreissegmentes und ein Führungszapfen (28) sind.
13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Führungszapfen (28) an der Trägerplatte (10) angeordnet und hohlgebohrt ist, welche fluchtend mit der Bohrung (30) eine Durchgangsöffnung (29) aufweist, die von einer ein Befestigungsmittel der Schwenkleiste (15) bildenden Befestigungsschraube (31) durchsetzt wird.
14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (1) ein Verschwenkmittel beinhaltet, das an der Trägerplatte (10) angeordnet ist und das aus einer Stellspindel (34), einem von der Stellspindel (34) angetriebenen in einer länglichen Aussparung (38) der Trägerplatte (10) geführten Stellklotz (35) und einem vom Stellklotz (35) abragenden Mitnehmerzapfen (36) besteht, wobei der Mitnehmerzapfen (36) in eine Öffnung (39) der Schwenkleiste (15) greift.
15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass an der Schwenkleiste (15) ein mit einem Stellantrieb (41) verbundenes Spannelement, vorzugsweise ein Spannprisma (42), angeordnet ist, das in Gebrauchslage den Bereich der Nockenspitze (43) umfasst.
16. Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass an den mit dem Nocken (18) in Kontakt gelangenden Kanten (44) des Spannprismas (42) Ausrichtrollen (45) angeordnet sind.
17. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (1) einen schwenkbaren Bügel (48) beinhaltet, an dem Messtaster (47) angeordnet sind, die in Gebrauchslage am Nocken (18) den Aufweitfortschritt erfassen.