DE102010015678A1

DE102010015678A1 - Verfahren zum Herstellen und Montieren eines mehrteiligen Bauteils sowie Vorrichtungsanordnung und Behandlung eines bruchgetrennten Bauteils bei dessen Montage

Info

Publication number: DE102010015678A1
Application number: DE102010015678A
Authority: DE
Inventors: Manfred Gruber
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 2010-04-21
Filing date: 2010-04-21
Publication date: 2011-10-27
Anticipated expiration: 2030-04-22
Also published as: DE102010015678B4

Abstract

Ein Verfahren zum Herstellen und Montieren eines mehrteiligen Bauteils, insbesondere eines Pleuels, umfasst folgende Schritte: – Bruchtrennen des Bauteils in wenigstens zwei Teile; – Fügen der Teile an deren Bruchflächen, insbesondere durch Verschrauben, zum Lagern des Bauteils; – Trennen der Teile; – Vibrationsbeaufschlagen der Teile; – Entfernen der von den Teilen gelösten Partikel; und – Fügen der Teile nach dem Vibrationsbeaufschlagen und dem Entfernen der Partikel. Eine Vorrichtungsanordnung zur Behandlung eines bruchgetrennten Bauteils (10) bei einer Montage des Bauteils (10) umfasst eine Einrichtung zum Trennen der zuvor beim Bruchtrennen entstandenen und wieder zusammengefügten Teile des Bauteils (10), eine Vibrationseinrichtung zum Vibrationsbeaufschlagen des bruchgetrennten Bauteils (10), eine Einrichtung zur Bereitstellung von Blasluft und eine Absaugeinrichtung.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen und Montieren eines mehrteiligen Bauteils, insbesondere eines Pleuels. Die Erfindung betrifft ferner eine Vorrichtungsanordnung zur Behandlung eines bruchgetrennten Bauteils bei einer Montage des Bauteils.
Es ist bekannt, Lagerbauteile in einem Durchgang zu fertigen, insbesondere in einem Schmiede-, Sinter- oder Sinter/Schmiede-Verfahren, und erst danach eine Lagerhälfte durch Bruchtrennen abzutrennen, wenn die spätere Montage ein geteiltes Bauteil erfordert. Auf diese Weise werden z. B. passgenaue Pleuel mit einem Pleuelfuß und einem Pleuellagerdeckel gefertigt.
Ebenso ist es bekannt, Pleuel nach dem Bruchtrennen einer Vibrationsbehandlung auszusetzen, um lösbar anhaftende Materialpartikel aus den Bruchflächen herauszulösen, damit eine bestimmte Qualität beim anschließenden Fügen der Teile gewährleistet werden kann. Ein solches Verfahren und eine zur Durchführung des Verfahrens geeignete Vorrichtung sind beispielsweise in der DE 199 50 140 A1 gezeigt.
Aus der DE 101 61 817 A1 sind eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Fügen eines bruchgetrennten Pleuels bekannt, wobei beim Verschrauben der bruchgetrennten Pleuelteile diese mit einer Schwingung beaufschlagt werden. Dadurch soll ein effektives Enthaken der Bruchflächen erreicht und ein Setzverhalten der Verbindung simuliert werden.
Die WO 2005/095039 A1 schlägt vor, die Pleuelteile nach dem Bruchtrennen einem Löse- und Reinigungsvorgang zu unterziehen, insbesondere durch Vibrationseinwirkung und Absaugen.
Die Arbeitsschritte der bekannten Verfahren beziehen sich ausschließlich auf die Fertigung der Pleuel, d. h. das Ablösen bzw. Entfernen der Partikel erfolgt entweder unmittelbar nach dem Bruchtrennen oder beim anschließenden erstmaligen Zusammensetzen des Pleuels vor dessen Lagerung.
Aufgabe der Erfindung ist es hingegen, Ablaufstörungen und Qualitätsprobleme bei der erst geraume Zeit später erfolgenden (Vor-)Montage solcher Bauteile zu vermeiden.
Gelöst wird diese Aufgabe durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie durch eine Vorrichtungsanordnung mit den Merkmalen des Anspruchs 9. Vorteilhafte und zweckmäßige Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens bzw. der erfindungsgemäßen Vorrichtungsanordnung sind in den zugehörigen Unteransprüchen angegeben.
Bei der Montage eines bruchgetrennten Pleuels muss der Pleuellagerdeckel erneut vom Pleuelfuß getrennt werden, da die beiden Teile nach dem Bruchtrennen in der Regel durch Verschrauben wieder zusammengefügt und als Einheit gelagert und transportiert werden. Bei diesem neuerlichen Trennvorgang lösen sich erstmals Partikel von den Bruchflächen der getrennten Teile, die mit Hilfe einer Saugeinrichtung entfernt werden können.
Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, dass sich beim Trennen des Pleuellagerdeckels vom Pleuelfuß bei der Montage des Pleuels nicht alle Partikel lösen, sondern erst im nachfolgenden Montagevorgang abfallen oder sich nur teilweise lösen. Ursache dafür sind verbleibende Sekundärrisse an der Materialoberfläche, die bei der Fertigung bedingt durch die Materialzusammensetzung beim Bruchtrennen entstanden sind. Das Ein- oder Verklemmen dieser Partikel an den Bruchflächen kann zu unerwünschten Störungen (Schrauberstörungen oder Störungen bei der Reibwertprüfung) führen, die eine Unterbrechung des Montageprozesses und eine zeitraubende Nachbesserung erfordern.
Das erfindungsgemäße Verfahren zum Herstellen und Montieren eines mehrteiligen Bauteils, insbesondere eines Pleuels, umfasst folgende Schritte:

– Bruchtrennen des Bauteils in wenigstens zwei Teile;
– Fügen der Teile an deren Bruchflächen, insbesondere durch Verschrauben, zum Lagern des Bauteils;
– Trennen der Teile;
– Vibrationsbeaufschlagen der Teile;
– Entfernen der von den Teilen gelösten Partikel; und
– Fügen der Teile nach dem Vibrationsbeaufschlagen und dem Entfernen der Partikel.

Durch das Vibrationsbeaufschlagen der Teile bei deren Montage werden erheblich mehr Partikel von den Bruchflächen entfernt, sodass ein Fügen der Teile auf einem deutlich höheren Qualitätsniveau gewährleistet werden kann. Erwiesenermaßen lassen sich durch die Erfindung Anlagenstillstände und Nacharbeitsaufwand reduzieren und die Lebensdauer der Bauteile erhöhen.
Im Falle eines Pleuels für eine Kraftfahrzeug-Brennkraftmaschine wird das Bauteil an einer Öffnung (großes Pleuelauge) bruchgetrennt, und das Zusammenfügen der Teile (Pleuelfuß und Pleuellagerdeckel) nach dem Bruchtrennen erfolgt durch Verschrauben der Teile.
Das Trennen der Teile nach dem Lagern erfolgt dann vorzugsweise durch Lösen der Schraubverbindung und Spreizen der Öffnung des Bauteils in einer Automatikstation.
Die Aufgabe der Erfindung wird auch gelöst durch eine Vorrichtungsanordnung zur Behandlung eines bruchgetrennten Bauteils bei einer Montage des Bauteils, die eine

– Einrichtung zum Trennen der zuvor beim Bruchtrennen entstandenen und wieder zusammengefügten Teile des Bauteils,
– eine Vibrationseinrichtung zum Vibrationsbeaufschlagen des bruchgetrennten Bauteils,
– eine Einrichtung zur Bereitstellung von Blasluft, und
– eine Absaugeinrichtung

Durch die Kombination von Blasluft und Absaugen wird bei der Montage des Bauteils ein sehr effektives Entfernen der Partikel von den Bruchflächen erreicht. Die Partikel werden unmittelbar nach dem Ablösen sofort abgesaugt, ohne dass sie die Umgebung kontaminieren oder wieder zurück auf die Bruchflächen gelangen und dort anhaften können.
Gegenstand der Erfindung ist außerdem ein Bauteil, das nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt und montiert wurde, vorzugsweise mithilfe einer erfindungsgemäßen Vorrichtungsanordnung.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Verfahrens zum Herstellen und Montieren eines mehrteiligen Bauteils, insbesondere eines Pleuels, sowie einer Vorrichtungsanordnung zur Behandlung eines bruchgetrennten Bauteils bei einer Montage des Bauteils. Es wird Bezug genommen auf die beigefügte Zeichnung, in der die einzige Figur eine erfindungsgemäße Vorrichtungsanordnung in perspektivischer Ansicht zeigt.
In bekannter Weise wird ein Pleuel 10 in einem Schmiede-, Sinter- oder Sinter/Schmiede-Verfahren geformt und anschließend durch Bruchtrennen am großen Pleuelauge in einen Pleuelfuß und einen Pleuellagerdeckel geteilt. Die getrennten Teile werden vor dem Lagern bzw. Transport zur Montagestätte durch Verschrauben wieder zusammengefügt. Bei der Fertigung des Pleuels 10 können Maßnahmen zum Lösen von Partikeln von den Bruchflächen der Teile und zum Entfernen dieser Partikel vorgesehen sein, beispielsweise ein Vibrationsbeaufschlagen der Teile und ein Abtransportieren der Partikel mittels Blasluft und/oder Absaugen.
Bei der Montage des Pleuels 10 werden Pleuelfuß und Pleuellagerdeckel in einer Automatikstation wieder voneinander getrennt, indem die Schraubverbindung gelöst und das große Pleuelauge gespreizt wird.
In einer besonderen Bearbeitungsstation ist für jedes Pleuel 10 eine Vibrationseinrichtung mit einem pneumatischen Turbinenvibrator 12 zum Vibrationsbeaufschlagen der getrennten Teile vorgesehen. Die Vibrationseinrichtung weist einen Werkstückträger 14 auf, in dem die getrennten Teile lose, aber mit einem definierten Abstand zueinander liegen, ohne dass sie von einer Halte- oder Spanneinrichtung gehalten bzw. gespannt werden. Sowohl Pleuelfuß als auch Pleuellagerdeckel werden mit Vibrationen ohne Berührung der Bruchflächen beaufschlagt.
Die auf diese Weise von den Teilen gelösten Partikel werden mithilfe einer Einrichtung zur Bereitstellung von Blasluft und einer Absaugeinrichtung entfernt. Zum Absaugen sind im Werkstückträger 14 der Bearbeitungsstation direkt unter den Bruchflächen spezielle Saugbohrlöcher 16 vorgesehen. Die Düsen 18 der Einrichtung zur Bereitstellung von Blasluft sind so ausgerichtet, dass die Blasluft in Richtung der Saugbohrlöcher 16 wirkt, d. h. gelöste Partikel werden sofort und ohne Umwege in die Saugbohrlöcher 16 transportiert. Das Beaufschlagen mit Blasluft und das Absaugen erfolgen zumindest zeitweise gleichzeitig zum Vibrationsbeaufschlagen.
Nach dem Vibrationsbeaufschlagen und dem Entfernen der gelösten Partikel werden die Teile an ihren Bruchflächen im Rahmen des Montageprozesses gefügt.
Die Erfindung ist nicht auf die Montage von Pleueln beschränkt, sondern auch auf andere Bauteile übertragbar.
Bezugszeichenliste

10: Pleuel
12: Turbinenvibrator
14: Werkstückträger
16: Saugbohrlöcher
18: Düsen

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 19950140 A1 [0003]
DE 10161817 A1 [0004]
WO 2005/095039 A1 [0005]

Claims

Verfahren zum Herstellen und Montieren eines mehrteiligen Bauteils, insbesondere eines Pleuels, mit folgenden Schritten: – Bruchtrennen des Bauteils in wenigstens zwei Teile; – Fügen der Teile an deren Bruchflächen, insbesondere durch Verschrauben, zum Lagern des Bauteils; – Trennen der Teile; – Vibrationsbeaufschlagen der Teile; – Entfernen der von den Teilen gelösten Partikel; und – Fügen der Teile nach dem Vibrationsbeaufschlagen und dem Entfernen der Partikel.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Bauteil an einer Öffnung bruchgetrennt wird und das Zusammenfügen der Teile nach dem Bruchtrennen durch Verschrauben der Teile erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Trennen der Teile nach dem Lagern durch Lösen der Schraubverbindung und Spreizen der Öffnung des Bauteils in einer Automatikstation erfolgt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Vibrationsbeaufschlagen ohne Berührung der Bruchflächen erfolgt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Teile beim Vibrationsbeaufschlagen lose in einer Vibrationseinrichtung liegen.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Entfernen der Partikel zumindest zeitweise gleichzeitig zum Vibrationsbeaufschlagen erfolgt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Entfernen der Partikel ein kombiniertes Beaufschlagen mit Blasluft und Absaugen beinhaltet.
Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Partikel direkt unterhalb der Bruchflächen abgesaugt werden.
Vorrichtungsanordnung zur Behandlung eines bruchgetrennten Bauteils (10) bei einer Montage des Bauteils (10), gekennzeichnet durch – Einrichtung zum Trennen der zuvor beim Bruchtrennen entstandenen und wieder zusammengefügten Teile des Bauteils (10), – eine Vibrationseinrichtung zum Vibrationsbeaufschlagen des bruchgetrennten Bauteils, – eine Einrichtung zur Bereitstellung von Blasluft, und – eine Absaugeinrichtung.
Vorrichtungsanordnung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung zum Trennen der Teile eine Automatikstation ist, die auf ein an einer Öffnung des Bauteils bruchgetrenntes und an den Bruchflächen durch Verschrauben zusammengefügtes Bauteil abgestimmt ist und in der die verschraubten Teile durch Lösen der Schraubverbindung und Spreizen der Öffnung des Bauteils getrennt werden.
Vorrichtungsanordnung nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Vibrationseinrichtung einen Werkstückträger (14) aufweist, in dem die Teile während des Vibrationsbeaufschlagens ohne Berührung der Bruchflächen lose liegen.
Vorrichtungsanordnung nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Absaugeinrichtung in einem Werkstückträger vorgesehene Saugbohrlöcher (16) aufweist.
Vorrichtungsanordnung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung zur Bereitstellung von Blasluft so ausgerichtet ist, dass die Blasluft in Richtung der Saugbohrlöcher der Absaugeinrichtung wirkt.
Bauteil (10), das gemäß einem Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8 hergestellt und montiert ist, vorzugsweise mit Hilfe einer Vorrichtungsanordnung nach einem der Ansprüche 9 bis 13.