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Die
Erfindung betrifft eine Anlage zum insbesondere induktiven Pressschweißen
mehrerer Bauteile eines Schweißzusammenbaus, insbesondere einer
Achsbrücke von Nutzkraftwagen, der im Oberbegriff des Patentanspruchs
1 angegebenen Art. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Verfahren
zum insbesondere induktiven Pressschweißen mehrerer Bauteile
eines solchen Schweißzusammenbaus der im Oberbegriff des
Patentanspruchs 6 angegebenen Art.
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Eine
solche Anlage bzw. ein derartiges Verfahren sind beispielsweise
bereits aus der
DE
299 22 396 U1 als bekannt zu entnehmen, bei welcher zwei miteinander
zu verschweißende Bauteile über jeweilige Halteeinrichtungen
gehalten und zum Herstellen der Pressschweißverbindung
relativ zueinander zu bewegen sind. Dies erfolgt im vorliegenden
Beispiel dadurch, dass das an einem Schlitten angeordnete Bauteil
relativ zu einem ortsfest verbleibenden Bauteil mittels einer Stauchvorrichtung
bewegt wird, um hierdurch die Pressschweißverbindung herzustellen.
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Aufgabe
der vorliegenden Erfindung ist es einen Anlage sowie ein Verfahren
der eingangs genannten Art zu schaffen, mittels welchen ein mehrteiliger,
insbesondere symmetrischer Schweißzusammenbau wie beispielsweise
eine Achsbrücke eines Nutzkraftwagens besonders günstig
herzustellen ist.
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Diese
Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Anlage
sowie ein Verfahren mit den Merkmalen der Patentansprüche
1 bzw. 6 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen
und nicht-trivialen Weiterbildungen der Erfindung sind in den jeweils abhängigen
Patentansprüchen angegeben.
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Um
einen insbesondere symmetrischen Schweißzusammenbau bestehend
aus wenigstens drei Bauteilen besonders günstig herstellen
zu können, sind erfindungsgemäß eine
mittlere Halteeinrichtung sowie jeweilige seitliche Halteeinrichtungen für
ein Mittelteil und jeweilig seitlich davon angeordnete Anschlussteile
des Schweißzusammenbaus, insbesondere der Achsbrücke,
vorgesehen, wobei zum Herstellen der jeweiligen Pressschweißverbindung
des Mittelteils mit dem zugeordneten Anschlussteil die seitlichen
Halteeinrichtungen relativ zur mittleren Halteeinrichtung bewegbar
sind. Mit anderen Worten ist es erfindungsgemäß vorgesehen, das
mittlere Halteteil mittels der mittleren Halteeinrichtung und die
seitlichen Anschlussteile mittels der jeweiligen seitlichen Halteeinrichtungen
zu halten, wobei diese seitlichen Halteeinrichtungen zur Herstellung
der jeweiligen Pressschweißverbindungen mit dem Metallteil
relativ zu der mittleren Halteeinrichtung bewegbar sind. Hierdurch
ist es zunächst beispielsweise möglich, das Mittelteil
bzw. die mittlere Halteeinrichtung ortsfest innerhalb der Anlage
anzuordnen, wobei die jeweiligen seitlichen Halteeinrichtungen dann
gegenüber der mittleren Halteeinrichtung bewegt werden,
um den jeweiligen Stauchungsvorgang bzw. die jeweilige Pressschweißverbindung
herzustellen.
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Die
Anlage hat dabei den besonderen Vorteil, dass eine Mehrzahl von
unterschiedlichen Breiten von Schweißzusammenbauten wie
beispielsweise Achsbrücken von Nutzkraftwagen, welche einen symmetrischen
Aufbau eines Mittelteils und jeweils seitlich angeordneter Anschlussbauteile
umfasst, auf einfache Weise herstellbar sind. So ändert
sich nämlich dann lediglich der jeweilige Abstand der seitlichen
Halteeinrichtungen relativ zu der mittleren Halteeinrichtung. Ein
weiterer Vorteil besteht darin, dass gegebenenfalls beide Pressschweißverbindungen gleichzeitig
vorgenommen werden können. Zumindest ist doch kein Umspannen
des Mittelteils erforderlich, sondern vielmehr können die
beiden Anschlussbauteile mittels der jeweils seitlich der mittleren
Halteeinrichtung angeordneten Halteeinrichtungen mit dem Mittelteil
zusammengefügt werden.
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In
weiterer Ausgestaltung der Erfindung umfasst die seitliche Halteeinrichtung
jeweilige Presseinrichtungen, mittels welchen die Anschlussteile
gegen das Mittelteil zu pressen sind. Hierdurch lässt sich
eine jeweils besonders einfache Pressschweißverbindung
zwischen dem Mittelteil und den Anschlussbauteilen herstellen. Diese
Presseinrichtung ist in einer weiter bevorzugten Ausführungsform
auf jeweils konkaven Abstützeinrichtungen der Halteeinrichtung
gelagert, so dass das jeweilige Anschlussbauteil in einem entsprechenden
Winkel zum Mittelteil positioniert und verschweißt werden
kann, welche einfach einstellbar ist.
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Schließlich
hat es sich als vorteilhaft gezeigt, wenn Referenzpunkte des Mittelteils
durch die mittlere Halteeinrichtung definiert sind. Dies ist insbesondere
möglich, wenn das Mittelteil als entsprechendes Gussteil,
beispielsweise Sandgussteil gestaltet ist, dessen Außenfläche
daher keine definierten Referenzpunkte aufweist. Somit können
diese Referenzpunkte durch die mittlere Halteeinrichtung definiert werden,
um somit ein durchgängiges Spann- und Bearbeitungskonzept
und Anschweißen der jeweiligen Anschlussbauteile zu ermöglichen.
An diesen Referenzpunkten kann sich dann beispielsweise auch die weitere
Bearbeitung und Montage von Bauteilen orientieren, welche innerhalb
des Mittelteils oder an dem Mittelteil angeordnet sind.
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Die
vorstehend im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen
Anlage genannten Vorteile gelten in ebensolcher Weise für
das Verfahren gemäß Patentanspruch 6. Ebenso ist
klar, dass die den Patentansprüchen 2 bis 6 zugrundeliegenden Ausgestaltungen
zu entsprechenden Verfahrensschritten führen, welche ebenfalls
als besonders vorteilhaft für das erfindungsgemäße
Verfahren anzusehen sind.
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Weitere
Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus
der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels
sowie anhand der Zeichnungen; diese zeigen in:
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1 eine
Perspektivansicht auf einen aus mehreren Bauteilen zusammengesetzten
Schweißzusammenbau einer Achsbrücke eines Nutzkraftwagens,
welcher ein zentrales, als Sandgussteil gefertigtes Mittelteil sowie
zwei seitliche, beispielsweise ebenfalls als Gussbauteile gestaltete
Anschlussteile in Form von Achsstummeln umfasst,
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2 eine
perspektivische Übersichtsdarstellung einer Anlage zum
Induktiv-Pressschweißen der Bauteile des Schweißzusammenbaus
der Achsbrücke des Nutzkraftwagens gemäß 1,
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In 1 ist
in einer Perspektivansicht ein Schweißzusammenbau in Form
einer Achsbrücke 10 dargestellt. Die Achsbrücke 10 umfasst
dabei ein Mittelteil 12, welches als so genanntes Banjo
bezeichnet wird. Dieses Mittelteil 12 umfasst ein im Wesentlichen
topfförmiges Kesselteil 14, welches vorliegend zur
Aufnahme eines Achsgetriebes dient. Das Mittelteil 12 kann
beispielsweise aus einem Stahlwerkstoff oder aber als Gussteil,
insbesondere als Sandgussteil, gestaltet sein. Weiterhin kann das
Mittelteil als Aluminiumteil, insbesondere als Aluminiumdruckguss,
gestaltet sein.
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Des
Weiteren umfasst die Achsbrücke 10 zwei Anschlussteile 16,
welche vorliegend als im Wesentlichen spiegelsymmetrisch gestaltete
Achsstummel ausgebildet sind und zur Aufnahme jeweiliger Fahrzeugräder
des Nutzkraftwagens dienen. Die Anschlussteile 16 können
ebenfalls als Gussteile oder aber als Stahlteile ausgebildet sein.
Die drei wesentlichen Bauteile der Achsbrücke 10,
das Mittelteil 12 und die jeweiligen seitlichen Anschlussteile 16 sind vorliegend
durch induktives Pressschweißen miteinander verbunden,
und zwar mittels einer Anlage bzw. eines Verfahrens, welches nachfolgend
unter Zusammenschau mit 2 noch näher erläutert
werden wird. Des Weiteren umfasst die Achsbrücke 10 vorliegend
jeweilige Federanbindungsteile 18, welche beispielsweise
durch MAG-Schweißen mit dem Mittelteil 12 verbunden
sind. Oberseitig des Mittelteils 12 ist ein weiterer Halter 20,
beispielsweise durch MAG-Schweißen, befestigt.
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Mit
Hilfe der in 2 gezeigten Anlage werden die
beiden seitlichen Anschlussteile 16 mit dem Mittelteil 12 der
Achsbrücke 10 durch induktives Pressschweißen
verbunden. Aus der in 2 gezeigten perspektivischen Übersichtsdarstellung
der Anlage, in der eine Achsbrücke 10 angeordnet
ist, ist erkennbar, dass die Anlage ein Maschinenbett 22 sowie
massive Führungsstangen 24 umfasst, welche sich
zwischen seitlichen Wänden 26 des Maschinenbetts 22 parallel
zueinander erstrecken.
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Zentral
der Anlage bzw. des Maschinenbetts 22 ist eine mittlere
Halteeinrichtung 28 erkennbar, mittels welcher das Mittelteil 12 entsprechend
gespannt und somit in seiner Lage zur Herstellung der Schweißverbindung
gehalten werden kann. Die mittlere Halteeinrichtung 28 wird
dabei auch als Grundbett bezeichnet. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel
ist die mittlere Halteeinrichtung 28 ortsfest innerhalb
der Anlage bzw. auf dem Maschinenbett 22 angeordnet.
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Des
Weiteren umfasst die Anlage zwei seitliche Halteeinrichtungen 30, 32,
mittels welchen die Anschlussteile 16 zu spannen bzw. zu
halten sind. Die beiden seitlichen Halteeinrichtungen 30, 32 werden
dabei auch Positioniereinheiten genannt.
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Jede
der seitlichen Halteeinrichtungen 30, 32 ist dabei
vorliegend entlang der Führungsstangen 24 – und
somit relativ zu der ortsfesten mittleren Halteeinrichtung 28 – bewegbar,
bzw. verfahrbar. Als zentrales Bauteil umfasst jede Halteeinrichtung
einen plattenartigen Zuganker 34. Dieser Zuganker 34 trägt eine
jeweils zugeordnete Presseinrichtung 36 mit einem Presszylinder 38,
mittels welcher das jeweilige Anschlussteil 16 auf im Weiteren
noch näher beschriebene Weise gegen das Mittelteil 12 zu
stauchen bzw. zu bewegen ist.
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Jeder
der seitlichen Halteeinrichtungen 30, 32 ist darüber
hinaus ein Zentrumsspanner 40 zugeordnet, mittels welchem
die Anschlussbauteile 16 relativ zum Mittelteil 12 zu
positionieren bzw. zu zentrieren sind. Die jeweilige Presseinrichtung 36 ist
an einer jeweils zugehörigen, konkaven Abstützeinrichtung
des Zugankers 34 gelagert, wobei der gedachte Kugelmittelpunkt
der entsprechende Schweißpunkt des Anschlussteils 16 mit
dem Mittelteil 12 ist. Hierdurch kann der mittels des jeweiligen
Presszylinders 38 ausgeführte Stoßschlag
bzw. die Stauchung unter verschiedenen Winkeln ausgeführt
werden und somit erreicht werden, dass zwischen den Anschlussteilen 16 und
dem Mittelteil 12 ein entsprechender Winkel eingehalten
wird.
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Zum
Pressschweißen der Achsbrücke 10 können
vorliegend die drei wesentlichen Bauteile, das Mittelteil 12 und
die Anschlussteile 16, komplett fertig bearbeitet werden,
so dass nach dem Schweißen insbesondere keine weiteren
spanenden Bearbeitungsschritte mehr erfolgen müssen.
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Ist
das Mittelteil 12 als Sandgussteil gestaltet, so kann die
Problematik auftreten, dass dessen Außenfläche
keine wohldefinierten Spannpunkte aufweist. Durch das Aufspannen
für das Pressschweißen mittels der mittleren Halteeinrichtung 28 können jedoch
Referenzpunkte des Mittelteils 12 definiert werden, zu
welchen die Anschlussbauteile bei der Bearbeitung und Schweißung
ausgerichtet werden. Hierdurch kann ein durchgängiges Spann-
und Bearbeitungskonzept für das Anschweißen und
Bearbeiten der weiteren Bauteile, insbesondere der Anschlussbauteile 16,
am Mittelteil 12 erreicht werden. Des Weiteren kann sich
an diesen Referenzpunkten die weitere Bearbeitung und Montage anderer
Bauteile beispielsweise des Getriebes oder dergleichen orientieren.
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Die
Vorbearbeitung der vorliegend als Achsstummel gestalteten Anschlussteile 16 erfolgt
vorliegend zentrisch. Demzufolge werden die Anschlussteile 16 im
Innenbereich zentrisch gespannt und von außen bearbeitet,
so dass die Anschlussbauteile eine im Wesentlichen konstante Wanddicke
aufweisen. Nachfolgend können die einzelnen Teile innerhalb
der Anlage positioniert und durch die jeweilige Halteeinrichtung 28, 30, 32 gespannt
werden.
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Nachdem
die Bauteile entsprechend der Anlage fixiert sind, können
nun die entsprechenden Schweißbereiche durch einen geeigneten
Induktor erwärmt werden, wobei dieser Induktor vorzugsweise zwischen
dem Flansch und der Gegenplatte des Mittelteils 12 bzw.
des Anschlussteils 16 liegt. Im Rahmen der Erfindung mitumfasst
ist es zu betrachten, dass anstelle des Induktors natürlich
gegebenenfalls auch eine andere Heizeinrichtung vorgesehen werden
könnte.
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Nach
dem Erwärmen der entsprechenden Fügestellen bzw.
Fügebereiche können dann die Anschlussteile 16 mittels
der jeweiligen Presseinrichtung 36 bzw. insbesondere mittels
des jeweiligen Presszylinders 38 in Richtung des Mittelteils 12 bewegt
bzw. gestaucht, um hierdurch jeweilige Pressschweißverbindungen
zu erzeugen.
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Das
vorliegend gewählte Pressschweißen ist insbesondere
deshalb geeignet, weil die einzelnen Bauteile 12, 16 der
Achsbrücke 10 vorliegend nicht allesamt rotationssymmetrisch
sind, so dass beispielsweise beim Reibschweißen erhebliche
rotierende Massen entstehen würden. Desweiteren ist keine
rotationssymmetrische Fügestelle bzw. Fügebereich
notwendig. Aus diesen Grüncen ist vorliegend das induktive
Pressschweißen gewählt.
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Mit
der Anlage können insbesondere drei- und fünfteilige
Achsbrücken 10, aber auch andere, aus mehreren
Bestandteilen aufgebaute Bauteile, hergestellt werden.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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