DE2537146C3 - Baueinheit aus zwei in eine Relativlage zu positionierenden Bauteilen - Google Patents
Baueinheit aus zwei in eine Relativlage zu positionierenden BauteilenInfo
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Description
Die Erfindung geht aus von einer Baueinheit der im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen und als
vorbekannten vorausgesetzter. Art.
Eine solche Baueinheit komm: dann zur Anwendung, wenn mehrere Bauteile in vorbestimmter Lage zu einander zu verbinden sind und wenn die relative Lage möglichst genau einzuhalten ist. Dabei ist unter einer »Fügefläche« eine solche Berührungsfläche bei-■c; der Bauteile zu verstehen, durch die eine der drei Raum koordinaten fixiert wird. Die Positionierausnehmungen sind meist zylindrische Bohrungen, und als Positionierelemente verwendet man in diesem Falle Zylinderstifle, die auch als Paßstifte bezeichnet vt werden. Die Paßstifte legen die übrigen Koordinaten fest. Anstelle von Paßstiften verwendet man auch gelegentlich Kerbstifte oder Spannstifte aus gerolltem Stahlblech oder Kegelstifte.
Eine solche Baueinheit komm: dann zur Anwendung, wenn mehrere Bauteile in vorbestimmter Lage zu einander zu verbinden sind und wenn die relative Lage möglichst genau einzuhalten ist. Dabei ist unter einer »Fügefläche« eine solche Berührungsfläche bei-■c; der Bauteile zu verstehen, durch die eine der drei Raum koordinaten fixiert wird. Die Positionierausnehmungen sind meist zylindrische Bohrungen, und als Positionierelemente verwendet man in diesem Falle Zylinderstifle, die auch als Paßstifte bezeichnet vt werden. Die Paßstifte legen die übrigen Koordinaten fest. Anstelle von Paßstiften verwendet man auch gelegentlich Kerbstifte oder Spannstifte aus gerolltem Stahlblech oder Kegelstifte.
Die eigentliche Verbindung der Bauteile durch Zu- >-. sammenspannen kann dann mittels Verschraubung
oder äquivalenten Mitteln vorgenommen werden.
Bei einer so gebildeten Baueinheit zweier Bauteile soll nicht nur einmalig die Position formschlüssig festgelegt
werden, sondern nach einer etwaigen Demon-Mi tage soll hei erneutem Zusammenspannen wieder die
Ausgangsposition reproduziert werden.
Andererseits sollen sich die Bauteile nach dem Lösen der Spannmittel ohne erheblichen Kraftaufwand
und ohne Beschädigung der Positionierelemente vonbo einander lösen lassen.
Um ein Bauteil relativ zu einem anderen innerhalb einer gemeinsamen Fügefläche genau festzulegen, benötigt
man wenigstens zwei aus je zwei Positionieraus-
nehmungen (Zylinderbohrung) und einem Positionierelement
(Zylinderstift) bestehenden Positionierstellen.
Für die zu lösende Aufgabe, die Bauteile in eine vorbestimmte Relativlage zu positionieren, müssen
die Positionierausnehmungen in beiden zu fügenden Bauteilen bereits vor dem Füge Vorgang vorgefertigt
worden sein. Aus dieser Situation ergibt sich eine Vielzahl von möglichen Fehlern, die bei den bekannten
Stiftverbin^.ungen alle die Positioniergenauigkeit mit beeinflussen:
a) Die Koordinaten der Achsen der Positionierausnehmungen
sind toleranzbehaftet.
b) Die Bohrungsachse steht nicht senkrecht auf der Fügefläche.
c) Der Bohrungsdurchmesser weicht ab. Die Folge ist bei Übermaß eine ungenaue Positionierung,
bei Untermaß Schwierigkeiten bei der Montage und Demontage durch Klemmen.
d) Die Bohrungen sind unrund.
Bevor die Lösung gemäß der vorliegenden Erfindung eriäutert wird, so!! noch auf andere, häufig benutzte
Einrichtungen eingegangen und gez-.igt werden,
daß diese die gestellte Aufgabe, die Bauteile in eine genaue, vorbestimmte Relativlage zu positionieren,
nicht befriedigend lösen.
Um beispielsweise den Fehler a) zu eliminieren, kann man die Bauteile in der durch z. B. Handeinstellung
gefundenen Sollposition provisorisch zusammenspannen und dann von außen die Bohrungen für
die Paßstifte in gemeinsamen Arbeitsgängen für beide Bauteile einbringen, womit man im Ergebnis nur noch
die beim Herstellen der Sollposition erreichte Lage sichert. Es handelt sich dabei also nicht um eine Positioniereinrichtung
im Sinne der Erfindung. Außerdem wird auch nicht die zur Aufgabenstellung gehörende
Zusatzbedingung erfüllt, daß nämlich die Positionierelemente nur von der Fügefläche aus anbringbar
sein sollen.
Verwendet man bei diesem Verfahren anstelle der Zylinderstif'.e Kegelstifte, so erhält man zwar mit Sicherheit
Spielfreiheit und zugleich leichtere Demontage, doch ist es nach wie vor unmöglich, eine Vorfertigung
der Bohrungen vorzunehmen.
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, Baueinheiten der im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen
Art insoweit zu verbessern, da£ bei Beibehaltung einer einfachen Herstellungsmöglichkeit der Teile und
einer einfachen Zusammenbaumöglichkeit und bei Beibehaltung der Möglichkeit des festen Zusammenspanneins
der Bauteile ar den Fügeflächen, sowie von wirtschaftlich entsprechend dem Stand der Technik
einhaltbartn Herstelltoleianzen, eine wesentlich größere
Pusitioniergenauigkeit erreicht wird, die bis in die Größenordnung von einigen tausendstel Millimetern
geht.
Zur Lösung dieser Aufgabe sind die im Kennzeichen des Anspruchs 1 angegebenen Gestaltungsmerkmale bei der Erfindung vorgesehen, wobei noch
in den Unteransprüchen 2 bis 10 für die Aufgabenlösung vorteilhafte und förderliche Weiterbildungen
dcfinje»t werden.
Es ist zwar durch das Buch »Werkstückspanner«
vonK.Schreyer,3. Auflage,Springer-Verlag, 1969, Seite 4!5,BiId 152, eine Konstruktion bekanntgeworden,
biRi der eine Kugel als Positionierelement vorgesehen
<st, die als federnde Einrastkonstruktion jedoch
lediglich der Grobposit'cnierung dient. Dazu sind bei diesem Stand der Technik die sonstigen technischen
Verhältnisse ganz anders gelagert als bei der vorliegenden Erfindung.
Darüber hinaus ist durch die GB-PS 909059 eine Baueinheit ähnlicher Art bekanntgeworden, bei der
die Bauteile Positionierausnehmungen aufweisen, die sich nach innen verjüngen. Jedoch sind auch bei diesem
Stand der Technik die sonstigen technischen Verhältnisse ganz anders gelagert als bei der Erfindung.
ίο Eine durch die US-PS 3 329 447 bekanntgewordene
Baueinheit weist nur scheinbar Ähnlichkeit mit der vorliegenden Erfindung auf. Da sich diese Druckschrift
mit der Abdichtung von flächig gegenüberliegenden Körpern gegen gasförmige oder flüssige Medien
beschäftigt, liegt ihr schon eine im Vergleich zur vorliegenden Erfindung ganz andere Aufgabenstellung
zugrunde. Die erzielte Positionierung beider gegenüberliegender Körper stellt hier nur einen Nebeneffekt
dar. Als wesentliche, den Unterschied zur erfindungsgemäßen Baueinheit aufzeigende Gestaltungsmerkmale
der Baueinheit nach US-PS 3329447 sind zu nennen: Zwischen den anzunähernden Körpern
bleibt stets ein Spalt erhalten, welcher bei der voriiegenden Erfindung aufgabengemäß im Betriebszustand
nicht vorhanden sein darf. Der Metallring gelangt über zusätzliche Ringe auf dem Grund der Nuten
zum Aufsitzen, was bei der vorliegenden Erfindung zur Aufhebung der beabsichtigten Wirkung der
Selbstzentrierung von Positionierausnehmung und
jo Positionierelement führen würde.
Durch die US-PS 2559198 wurde eine Vorrichtung
bekannt, bei welcher durch besondere Elemente neben der Abdichtung gegen flüssige oder gasförmige
Medien auch eine Positionierung zweier Körper bezweckt v/erden soll. Wegen der Andersartigkeit der
für die Positionieraufgabe vorgesehenen Formgestaltungen muß zwangsläufig bei dieser Vorrichtung auch
eine ganz andere Qualität des Positionierergebnisses als bei der vorliegenden Erfindung erzielt werden.
Das wesentliche andere Gestaltungsmerkmal bei der US-PS 2559 198 ist darin zu sehen, daß die Konturen
des in beide Körper hineinragenden Elements (»coupling«) und die Konturen der das Element aufnehmenden
Ausnehmungen (»tubes«) der Körper von der Stoßfläche der Körper bis zum Innern der
Ausnehmungen völlig kongruent verlaufen. Die besonderen Wirkmechanismen des vorliegenden Erfindungsgegenstandes,
vor allem die Wirkmechanismen zur Beherrschung der verschiedenartigen und stets vorhandenen Form- und Lagetoleranzen beruhen nun
aber darauf, daß die Konturen von Positionierelement und Positionieraus.iehmung gerade nicht kongruent
sind.
Die amtsseitige Erfindungshöhe-Begründung unter Berücksichtigung des an sich bekannten Teils der
Lösungsmcrkmale ist der Prüfungsakte zu entnehmen.
Für die im Kenn/.eichenteil des Anspruchs I genannten
Merkmale »Zentrierfläche« und »Zentrieren abschnitt« gilt, dr^ im einfachsten Falle die Zentrierfläche
die Wandung einer Kegelbohrung und der ZentrierabschnHt Teil einer Kugelfläche ist. Es versteht
sich, daß an einer Positionierstells inner Baueinheit
auch zwei einander gegenüberliegende Kegelbohrungen mit einer eingespannten Kugel zu analogen
Ergebnissen führe i.
Anhand der letztgenannten Ausführungsform sollen nun die oben für den Stand der Technik erörterten
15
20
Gesichtspunkte auch für die Lösung nach der vorliegenden Erfindung diskutiert werden. Eine nur bezüge
lieh des Tiefenmaßes mit einer relativ groben Toleranz zu versehende sehr kurze Kegelbohruitg läßt sich mit
sehr viel geringerem Aufwand in eine Fläche einbring gen als eine Paßbohrung, die meist eine größere Tiefe
haben muß. Die Toleranzen nach a) verringern sich von selbst, da das Bohrwerkzeug und dessen Spannmittel
dank der geringeren notwendigen Auskragung mit höherer Steifigkeit ausgebildet sein können. Ein
Fehler nach c) tritt, prinzipbedingt, gar nicht erst auf. Da zur Herstellung einer entsprechenden Kegelbohrung
auch für höchste Genauigkeitsansprüche nur ein einziger Arbeitsgang mit einer äußerst kurzen Durchführungszeit
notwendig ist, können die Fertigungstoleranzen bei der erfindungsgemäßen Lösung bedeutend
gesenkt werden. Ein Fehler nach b) kann sich nur unbedeutend suswirken, uz in den Anl3°cbcr?ichen,
in denen die eigentlichen Positionierfunktionen ausgeübt werden, ohnehin Deformationen der Positionierelemente
und/oder der Ausnehmungswandungen auftreten. Aus demselben Grund spielen auch die
Fehler nach c) und d) eine nur untergeordnete Rolle. Man wird dabei zumindest für eine Positionierausnehmung
jeder Positionierstelle die Verjüngung so bemessen, daß keine Selbsthemmung eintritt und damit
eine leichtere Demontage gewährleistet wird.
Soweit Kugeln als Positionierelemente eingesetzt Werden, ist es leicht, zu günstigen Kosten sehr genaue
Elemente zu erhalten, da Kugeln innerhalb klassierter Toleranzfelder in enormen Stückzahlen gefertigt werden
und marktgängig sind.
Ferner ist anzumerken, daß die Positionierausnehmung
keinesfalls eine Bohrung sein muß, sondern auch z. B. eine Nut sein kann, wie im einzelnen noch
zu erläutern ist. Typisch für die Baueinheit gemäß der Erfindung ist es, daß beim Zusammenfügen der Bauteile
zunächst die Fügeflächen nicht zur Anlage kommen, sondern die Zentrierflächen der Positionierausnehmungen
auf den Zentrierabschnitten der Positionierelemente zum Aufsitzen kommen. Erst wenn
durch Krafteinwirkung senkrecht zur t-ugetlacne die
Bauteile zusammengespannt werden, erfolgt die die Deformation bewirkende Flächenpressung, bis die
Fügeflächen dicht aneinanderliegen. Dies führt dazu, daß die Montage in zwei definierten Schritten vor sich
geht, bei deren erstem eine »Grobausrichtung« der Bauteile erfolgt, die kaum einen Kraftaufwand parallel
zur Fügefläche erfordert. Dies macht eine Baueinheit nach der Erfindung für die Automatisierung von
Montagearbeitsgängen besonders geeignet.
Bevorzugte Einzelheiten des Gegenstandes der Erblindung
sind in den Unteransprüchen definiert, deren Merkmale an sich als bekannt angesehen werden.
Die Erfindung wird anhand von Ausführungsbeispielen im Zusammenhang mit der Zeichnung näher
erläutert.
Fig. 1 zeigt die Positionierung zweier Bauteile in eine vnrbestimmte Relativlage mit Hilfe von Bohrungen
als Positionierausnehmung an zwei Positionierstellen;
Fig. 2 ist ein Schnitt durch eine Positionierstelle der Fig. 1 gemäß Schnittstelle A-A, nach abgeschlossener
erster Fügestufe;
Fig. 3 ist ein Schnitt durch eine Positionierstelle &5
der Fig. 1 gemäß Schnittlinie A-A nach abgeschlossener zweiter Fügestufe;
Fig. 4 zeigt perspektivisch die Positionierung
35 zweier Bauteile in eine vorbestimmte relative Lage
mit Hilfe von Bohrungen in dem einen und einer Nut in dem anderen Teil als zusammenwirkende Positionierausnehmungeh;
und
Fig. 5 bis 26 stellen weitere Aüsführungsbeispiele dar.
In Fig. 1 sind zwei zu positionierende Bauteile 1 und 2 gezeigt, in die jeweils von der gemeinsamen
Fügefläche 13 her je zwei nominell gleichgroße Positionierausnehmungen
4 eingebracht sind* die hier als kegelige Bohrungen ausgeführt sind. Die Bohrungen
sind jeweils symmetrisch zu einer Zentriermittellinie 20, welche senkrecht zur gemeinsamen Fügefläche 13
steht. Durch die Koordinaten des Schnittpunktes der Zentriermittellinie 20 mit der gemeinsamen Fügefläche
13 ist jede Bohrung maßlich festgelegt. Je zwei Bohrungen 4, die zu unterschiedlichen Bauteilen 1, 2
gphnrcn. werden mit Hilfe eines Positionierelemenfes
3 bezüglich ihrer Zentriermittellinien 20 koaxial ausgerichtet, d. h. zentriert. Die Positionierelemente
3, die hier als Kugeln ausgebildet sind, könnten auch eine von einer vollständigen Kugel abweichende
Form aufweisen. In jedem Falle aber müßten sie symmetrisch zu einer Symmetriegeraden des Positionierelementes
sein. Nach durchgeführter Positionierung fällt dann die Symmetriegerade des Positionierelementes
mit den Zentriermittellinien 20 der Positionierausnehmungen zusammen. Im vorliegenden Falle,
wo die Positionierelemente »ideale« Kugeln darstellen, lassen sich unendlich viele Symmetriegeraden definieren,
von denen eine immerhin nach vollzogener Positionierung mit den Zentriermittellinien zusammenfällt.
Der Abstand 6 der beiden Bohrungen 4 in Bauteil 1 ist nominell gleich dem Abstand 5 der beiden
Bohrungen 4 in Bauteil 2. Bei der Fertigung der beiden Bauteile 1 und 2 wurde sichergestellt, daß zwischen
Kante 10 des Bauteils 1 und der nächstgelegenen Bohrung ein Abstand 7, sowie zwischen Kante
11 des Bauteils 2 und der nächstgelegenen Bohrung ein Abstand 8 genau eingehalten werden.
[säen Einführung der niet ais Kugein ausgebildeten
Positionierelemente 3 in die Bohrungen 4 erfolgt unter der Wirkung jeweils eines pro Positionierstelle
vorhandenen und senkrecht zur gemeinsamen Fügefläche 13 stehenden Paares von gleichgroßen, entgegengesetzten
Fügekräften, die hier z. B. durch eine Schraube 12 aufgebracht werden, ein später noch genauer
zu beschreibender Fügevorgang.
Während des Fügevorganges erfolgt dur^h den Selbstzentrierungseffekt von Positionierausnehmungen
und Positionierelementen eine Ausrichtung der beiden Bauteile gegeneinander. Dabei stellt sich ein
gewünschter Abstand 9 zwischen der Kante 10 des Bauteils 1 und der Kante U des Bauteils 2 als Differenz
der Abstände 8 und 7 automatisch und genau ein. Es versteht sich von selbst, daß die Bauteile auch
gleichzeitig in einer zur Zeichnungsebene senkrecht stehenden Richtung in eine vorbestimmte Relativlage
gebracht werden.
Falls Bauteil 1 rotationssymmetrisch ist, genügt zur Positionierung des Bauteils 1 in eine bestimmte Relativlage
zu Bauteil 2 eine einzige Positionierstelle, wenn die Zentriermittellinien der Bohrungen mit der
Rotationsachse des Bauteils 1 zusammenfallen.
Die Übertragung von parallel zur gemeinsamen Fügefläche 13 gerichteten Kräften von einem Bauteil
auf das andere kann in gewissem Umfang durch die
7 8
¥
Posifioniefelemenle erfolgen. In der Regel wird je- ßeren Spannkräften der Abschluß der ersten Füge- ~
doch die die beiden Bauteile Verbindende Spannkraft stufe zunächst nur bei drei Positionierstellen erreicht
von hinreichender Größe sein, daß solcher Querkräfte wird. Der Abschluß der ersten Fügestufe wird in diedurch
den an der gemeinsamen Fügefläche auftreten- sem Falle bei den übrigen erst nach Aufbringung von
den, durch Haftreibung bewirkten Kraftschluß aufge- 5 Spannkräften erreicht, die bei den drei zuerst zum
nommen werden. Formschluß gekommenen Positionierstellen bereits
Zur Positionierung eines nicht rotationssymmetri- die (später noch genauer zu erläuternde) zweite Fügesche.".
Bauteils relativ zu einem anderen Bauteil in der stufe einleiten und dadurch, sowie durch gewisse ge-Ebene
der gemeinsamen Fügefiäche 13 in zwei auf- ringfügige Deformationen der ganzen Bauteile 1 und
einander senkrecht stehenden Richtungen reichen io 2, auch die restlichen Positionierstellen zum Forinzwci
Positionicrstcllcn aus. Durch Vorsehen von mehr Schluß bringen.
als zwei Positionierstellen läßt sich jedoch in einem Für den Fall, daß nur zwei Positionierstellen vorge-
solchen Falle ein höheres Maß an Genauigkeit erzie- sehen sind, kann es nach Abschluß der ersten Fügelen.
Dies beruht auf der Tatsache, daß (wie später stufe zu einer geringen Unparallelität der Fügeflächen
noch dargelegt wird) durch die beim Zusammenspan·· 15 15 und 16 kommen. Dies führt jedoch zu keinem |
nen auftretende Deformation der Wandungen der Nachteil, da diese Unparallelität bei der Durchfüh- '"'
Bohrungen eine gewisse Ausmittelung der Lageab- rung der zweiten Fügestufe wieder beseitigt wird,
weichungen sämtlicher Zentriermittellinien erfolgt. Nach Abschluß der ersten Fügestufe liegt eine Be-
weichungen sämtlicher Zentriermittellinien erfolgt. Nach Abschluß der ersten Fügestufe liegt eine Be-
gestellten Schema auch mehr als zwei Bauteile zuein- 20 ausnehmungen vor, die je nach gewählter Geometrie |j
ander positioniert werden können. von Bohrung und Element punktförmig, linienförmig |
In Fig. 2 und 3 sind die von den Bauteilen beim oder flächenförmig sein kann.
Zusammenspannen zeitlich nacheinander eingenom- Die in Fig. 2 und 3 dargestellte Positionierstelle
menen Positionen oder »Fügestufen« dargestellt. besteht aus je einer kegeligen Bohrung 4 in Bauteil 1
Beide Figuren zeigen einen Schnitt senkrecht zur ge- 25 und Bauteil 2 mit einem beide Bohrungen zentrieren- |
meinsamen Fügefläche 13 durch die Zentriermittelli- den kugelförmigen Positionierelement 3. Dabei sind
nien 20 der Bohrungen 4. die Bohrungstiefe und der Kugeldurchmesser tole-
Fig. 2 zeigt die Verhältnisse nach Abschluß der er- ranzbedingt so aufeinander abgestimmt, daß nach
sten Fügestufe. Dabei sind Bauteil 1 und Bauteil 2 Abschluß der ersten Fügestufe ein Abstand 14 zwiohne
Einwirkung einer äußeren Kraft nach vorange- 30 sehen den beiden Fügeflächen 15 und 16 verbleibt.
ganöenem Einbringen des Positionierelementes 3 Fig. 3 zeigt die Positionierstelle nach Abschluß der
aufeinander zugeführt worden, bis es zu einer gleich- zweiten Fügestufe, womit der Positioniervorgang bezeitigen
Berührung des Elementes 3 mit der Innen- endet ist.
wandung sowohl der Bohrung in Bauteil 1 als auch Die zweite Fügestufe wird durch Aufbringen eines
der Bohrung in Bauteil 2 kommt. Dabei stellt sich ein 35 mit besonderen Mitteln erzeugten Paares von gleich- f
durch die geometrische Form von Positionierelement großen, entgegengesetzt auf einer Wirkgeraden wir- i;i
und Positionierausnehmung definierter Abstand 14 kenden Spannkräften eingeleitet. Die Spannkräfte g
zwischen den einzelnen, noch nicht aneinanderliegen- stehen dabei senkrecht auf den Fügeflächen 15 und
den Fügeflächen 15 und 16 beider Bauteile ein. 16 der beiden zu fügenden Bauteile. In Fig. 3 werden
Die Größe des Abstandes 14 ist eine Funktion der 40 diese Kräfte durch die Pfeile 17 symbolisiert. Unter
geometrischen Form von Positionierelement und Po- dem Einfluß der Kräfte, die beispielsweise durch eine
sitionierausnehmuneen, der Deformierbarkeit des. Schraube erzeugt werden, wie in Fi2. 1 dargestellt.
Elementes und der Wandungen der Bohrungen, der findet eine Deformation des Positionierelementes; und
einzuhaltenden Fertigungstoleranzen und weiterer der die Wandungen der beiden Bohrungen umgebenanderer
Faktoren. Der Abstand 14 kann im Grenzfall 45 den Materialpartien statt. Dabei dringt das Positio- jjj
gegen den Wert Null gehen, ohne daß der Zentrieref- nierelement tiefer in beide Bohrungen 4 vor, während |
fekt verlorengeht. sich gleichzeitig, bedingt durch die Materialdeforma- **-■
Es wurde erwähnt, daß die erste Fügestufe ohne tion, die nach Abschluß der ersten Fügestufe vorhan-Anwendung
einer äußeren Kraft erreicht werden denen Bohrungslinien 18 (in Fig. 2) zwischen Positiokann.
Natürlich wird in der Praxis in den meisten FaI- 50 nierelement und Bohrungswandung zu Berührungslen
bei der Durchführung der Manipulation zur Errei- flächen 19 vergrößern. Die durch die Deformation
chung der ersten Fügestufe die Schwerkraft eines der entstandenen Berührungsflächen 19 verjüngen sich in
beiden Teile beteiligt sind. Sie übt jedoch bis zum der gleichen Richtung, in der die relative Verschie-.,Zeitpunkt
des Erreichens des Formschiusses und der bung des Positionierelementes erfolgt,
damit beendeten ersten Fügestufe noch keine Wir- 55 Mit dem tieferen Eindringen des Positionierelekung aus. Durch die geometrischen Verhältnisse, die mentes in die Bohrung wird der Abstand 14 zwischen sich bei der in Frage kommenden Kombination von den Fügeflächen 15 und 16 laufend verkleinert, bis Positionierelementen und Positionierausnehmungen erden Wert Null annimmt, und beide Positionierteile einstellen, wird stets ein Selbstzentrierungseffekt zwi- in einer gemeinsamen Fügefläche 13 aneinanderstoschen Positionierelement und Fositionierbohrung ge- 6o Ben.
damit beendeten ersten Fügestufe noch keine Wir- 55 Mit dem tieferen Eindringen des Positionierelekung aus. Durch die geometrischen Verhältnisse, die mentes in die Bohrung wird der Abstand 14 zwischen sich bei der in Frage kommenden Kombination von den Fügeflächen 15 und 16 laufend verkleinert, bis Positionierelementen und Positionierausnehmungen erden Wert Null annimmt, und beide Positionierteile einstellen, wird stets ein Selbstzentrierungseffekt zwi- in einer gemeinsamen Fügefläche 13 aneinanderstoschen Positionierelement und Fositionierbohrung ge- 6o Ben.
währleistet. Dadurch wird bereits nach der ersten Fü- Beim Eindringen des Positionierelementes in die
gestufe eine relativ genaue Ausrichtung der zu Bohrung werden auf deren Wandungen sehr große
positionierenden beiden Teile in einer zu den Fügeflä- Kräfte ausgeübt. Für den Fall, daß das Positionierelechen
15 und 16 parallelen Ebene erreicht. Soll die ment über eine größere Härte verfügt als das es um geAusrichtung
zweier zu positionierender Teile über 65 bende Material, wird der Hauptanteil der notwendimehr
ais drei Positioniersteiien erfoigen, so kann es gerweise auftretenden Materialdeformationen an den
wegen der in der Praxis stets vorhandenen Fertigungs- Wandungen der Bohrungen auftreten. Dabei werden
toleranzen vorkommen, daß vor Aufbringung von äu- Rauheiten und Unrundheiten zum größten Teil aus-
geglichen und Toleranzen in den Achsabständcn der
einzelnen Bohrungen ausgemittelt, wodurch weiter zur Erhöhung der erzielbaren Positioniergenauigkeit
beigetragen wird.
In dem Augenblick, in welchem der Abstand 14 den WertNull annimmt istdie zweite Fügestufe abgeschlossen
und der Positioniervorgang beendet. Die Spannkraft ka.<h jedoch noch weiter gesteigert werden.z.
B. um die zwischen beiden Bauteilen übertragbaren Kräfte vergrößern zu können. Selbstverständlich
kann der Abschluß der beiden geschilderten Fügestufen in sehr kurzer Zeit hintereinander erfolgen,
so daß der Unterschied zwischen den beiden Fügestufen mit dem Auge nicht wahrgenommen werden
kann. Trotzdem werden auch in diesen Fällen die beiden Fügestufen an jeder Positionierstelle durchlaufen,
weil die Überwindung eines noch so kleinen Abstandes, der zwischen den Anlageflächen nach erreichtem
Formschluß der ersten Fügestufe vorhanden ist und der damit verbundene Aufbau der notwendigen
Spannkraft einer meßbaren Zeitspanne bedarf.
Die bei der Durchführung der zweiten Fügestufe infolge Flächenpressung notwendigerweise auftretenden
Deformationen können sich überwiegend auf die Positionierausnehmungen (und den darin befindlichen
Teil der Positionierelemente) nur eines der beiden Bauteile beschränken. Dies ist z. B. der Fall, wenn
in einem der Teile Bohrungen und Positionierelemente so ausgebildet sind, daß sich kein Selbstzentrierungseffekt
durch Deformation bzw. auch keine ReIalivverschiebung zwischen Positionierelement und
Bohrung ergeben kann. Anschaulich zeigt dies die später noch zu erläuternde Fig. 20.
Eine einzelne Positionierstelle mit einer Anordnung von Bohrungen und Element, wie sie in den
Fig. 1 bis 3 gezeigt ist, vermag bei Durchführung der zweiten Fügestufe eine Zentrierung beider zusammengehöriger
Bohrungen 4 vorzunehmen, wobei eine Ausrichtwirkung in unendlich vielen, durch die Zentriermittellinie
20 legbaren Wirkungsebenen erzielt werden kann.
In bestimmten Anwendungsfällen kann eine über lias Fubitiuiiicieicinciii ^u erzielende Ausrichtewirkung
nur in einer bestimmten Wirkungsebene sein. Für diesen Fall können die Positionierausnehmungen
durch Positioniernuten gebildet sein, die in die Fügefläche eines Bauteils eingebracht werden. Man kann
sich z. B. vorstellen, daß in Fig. 2 ein Bauteil 1 die zur Zentriermittellinie 20 symmetrische, durch den
Schnitt gebildete Kontur von einer kegeligen Bohrung herrührt, während in Bauteil 2 die zur Zentriermittellinie
20 symmetrische, durch den Schnitt gebildete Kontur von einer senkrecht zur Zeichenebene verlaufenden
geraden Nut mit verjüngten Seitenwänden herrührt. In diesem Fall können bei Aufbringung der
Spannkräfte zur Durchführung der zweiten Fügestufe in Bauteil 2 nur solche Ausrichtekräfte erzeugt werden,
die in einer in der Zeichenebene liegenden Wirkungsebene liegen. Falls die zusammenzuspannenden
Teile über ebene Fügeflächen verfügen, kann vor allem unterschieden werden zwischen gerade und kreisförmig
verlaufenden Positioniernuten, während bei zylindrischen Fügeflächen vor allem zwischen ringförmigen
Nuten, die in ihrer Längsausdehnung senkrecht zur Zylinderachse verlaufen, und geraden Nuten, die
parallel zur Zylinderachse verlaufen, unterschieden wird. Im Gegensatz zu einer Positionierbohrung, die
nur über eine einzige Zentriermittellinie verfügt, durch die aber unendlich viele Wirkungsebenen gelegt
werden können, verfügt eine Positioniernut über Unendlich viele Zentriermittellinien, durch die jeweils
nur eine einzige Wirkungsebene gelegt werden kann.
ϊ Die Summe aller unendlich vielen Zentriermittellinien
einer Positioniernut, die jeweils senkrecht auf der Fügefläche stehen, bildet eine Fläche, die hier Symmetriefläche
der Positioniernut genannt wird. Diese Symmetriefläche ist weiterhin dadurch gekennzeich-
M) net, daß sie senkrecht steht auf allen unendlich vielen Wirkungsebenen, wobei innerhalb einer Wirkungsebene
der Abstand der Seitenwände der Positioniernut symmetrisch zur Symmetriefläche ist und die Lage
der Positioniernut in der Fügefläche durch die
f» Schnittpunkte von Symmetrieflache und Wirkungsebene
beschrieben werden kann.
Mit einem geeigneten Positionierelement, z. B. mit einer Kugel, kann eine in der Fügefläche eines ersten
Teiles eingebrachte Positioniernut sowohl mit einer in der Fügefläche eines zweiten Teiles eingebrachten
Positionierbohrung, als auch mit einer zweiten, in der Fügefläche eines zweiten Teiles eingebrachten Positioniernut
eine Positionierstelle bilden und in der vorgesehenen Wirkungsebene der Positioniernut des er-
sten Teiles eine Ausrichtwirkung vornehmen.
Fig. 4 zeigt eine Kombination von Positioniernut und Positionierbohrung. Hier wird als bevorzugtes
Positionierelement eine Kugel 26 eingesetzt und die Positioniernut 27 weist in einer bevorzugten Ausfüh-
jo rungsform sich zum Nutgrund hin verjüngende Seitenwände
auf. Fig. 4 zeigt ein quaderförmiges Bauteil 21, welches auf einem zur Mittelachse 23 rotationssymmetrischen
Bauteil 22 positioniert worden ist. Dabei wurde eine Positionierung der beiden Teile derart
durchgeführt, daß eine zur Fügefläche senkrecht stehende, nicht dargestellte Mittelachse des Bauteils 21
sich mit der Mittelachse 23 des Bauteils 22 deckt. In Bauteil 21 sind in der Fügefläche vier Positionierbohrungen
nach der Art, wie sie bereits in den Fig. 1-3
■to gezeigt wurden, eingebracht. Die Zentriermittellinien
25 dieser Bohrungen liegen auf einem Zylinder von Radius 24, dessen Mittelachse mit der nicht dargestellten
Mittelachse des Bauteils 2Ϊ zusainnicmülii. Iu
Bauteil 22 ist in die Fügefläche eine kreisförmige Po-
•(5 sitioniernut 27 eingebracht, deren unendlich viele
Zentriermittellinien auf einem Zylinder vom Radius 24 liegen, dessen Mittelachse mit der Mittelachse 23
des Bauteiles 22 zusammenfällt.
Ein durch eine Zentriermittellinie 25 und durch die Mittelachse 23 gelegter Schnitt, der damit definitionsgemäß
in einer Wirkungsebene liegt, würde für die Positionierstelle nach Abschluß der ersten Fügestufe
bzw. nach Abschluß der zweiten Fügestufe etwa die gleichen Verhältnisse zeigen, wie sie in Fig. 2 bzw.
in Fig. 3 wiedergegeben sind. Es gibt jedoch einen Unterschied, der in einem solchen Schnittbild nicht
zum Ausdruck gebracht werden kann: Bei den Anordnungen nach Fig. 1-3, wo die Wandung der Positionierbohrung
einen Hohlkegel bildet und das Posi-
tionierelement eine Kugel ist, ergibt sich nach Abschluß der ersten Fügestufe eine Berührungslinie
und nach Abschluß der zweiten Fügestufe eine Berührungsfläche zwischen Element und Bohrungswandung.
Bei der Anordnung nach Fig. 4 ergeben sich
nach Abschluß der ersten Fugestufe zwischen Positioniereiement
und Posilioniemut zwei Berührungspunkte
und nach Abschluß der zweiten Fügestufe durch eine vorangehende Deformation von Seiten-
wänden der Positioniernut und Positionierelement
zwei Berührungsflächen.
Das zur Durchführung der zweiten Fügestufe benötigte Paar von einander zugeordneten Spannkräften
wird in Fig. 4 durch nicht dargestellte besondere Mittel aufgebracht und symbolisch durch die Pfeile 28
angedeutet.
Die gleiche Positionierwirkung ließe sich an Bauteil
21 und 22 erzielen, wenn in die Fügefläche an Bauteil 21 ebenfalls eine kreisförmige Positioniernut eingebracht
worden wäre, deren unendlich viele Zentriermittellinien auf einem Zylinder vom Radius 24 liegen
und wobei die Mittelachse dieses Zylinders mit der nicht dargestellten Mittelachse des Bauteils 21 zusammenfällt.
In diesem Falle müßten die als Positionierelemente dienenden Kugeln 26 in der Positioniernut eines der
beiden Teile vor dem Zusammenspannen festgelegt werden, z. B. durch Kleben.
In Fig. 4 sind als Positionierelemente Kugeln gezeigt.
Sie haben den Vorteil, daß sie sowohl mit Positionierbohrungen wie auch mit Positioniernuten zusammenwirken
können. Beim Vorhandensein je einer Positioniernut in den Fügeflächen beider Bauteile
können auch andersgeformte Positionierelemente zum Einsatz kommen, u. a. solche, die mit den Wänden
der Nuten eine linienförmige Berührung eingehen. Ein solches Element kann z. B. bei gerade verlaufenden
Zentriernuten ein langer, dünner Zylinderkörper sein, oder z. B. bei kreisförmigen Zentriernutcn
ein Toruskörper oder ein Teil eines Toruskörpers. Die Wandungen der Positioniernuten müssen nicht
unbedingt zum Grund der Nut hin verjüngt verlaufen. Sie können auch parallel zueinander sein, wenn nur
durch die Wahl eines geeigneten Positionierelementes, z. B. einer Kugel, dafür gesorgt wird, daß beim
Verschieben von Element und Nut ineinander während der Durchführung der zweiten Fügestufe ein
Selbstzentrierungseffekt entsteht.
Betrachtet man die Schnittkonturen der möglichen Kombinationen von Positioniernuten und zugehörigen
Positionierelementen, bzw. der möglichen Korn-
gen Positionierelementen im Schnitt durch eine ihrer Wirkungsebenen, so zeigen sich hier die gleichen Bilder.
Aus diesem Grunde werden im folgenden die wichtigsten Kombinationen zwischen Positionierelementen
und Positionierausnehmungen, gekennzeichnet durch die oben genannten Schnittkonturen, als weitere
Ausgestaltung der Erfindung gemeinsam für Bohrungen und Nuten vorgestellt, und zwar in den
Fig. 5 bis 16. In sämtlichen Fig. 5 bis 16 wird jeweils ein Schnitt durch eine Wirkungsebene einer Positio-Hierstelle
nach durchgeführter zweiter Fügestufe gezeigt. Die dargestellten Konturen können sich ergeben
aus einer Kombination von Bohrung mit Bohrung, Bohrung mit Nut oder Nut mit Nut. In sämtlichen
Fig. 5 bis 16 ist als wesentlich herauszustellen, daß mindestens innerhalb eines der beiden Bauteile sich
spätestens nach Durchführung der zweiten Fügestufe, also nach vorangegangener Materialdeformation,
zwischen Positionierelement und den Wandungen der Positionierausnehmung in der Wirkungsebene zwei
sich verjüngende Berührungslinien ergeben, wodurch der Selbstzentrierungseffekt sichergestellt wird. Innerhalb
eines der beiden Bauteile kann auf diesen Selbstzentrierungseffekt verzichtet werden, wenn vor
dem Spannvorgang das Positionierelement spielfrei in das Bauteil eingefügt wurde, z. B. wenn das teilweise
als Zylinder ausgebildete Positionierelement in einem der Bauteile in einer zylindrischen Bohrung durch eine
Preßpassung befestigt wurde, wie dies (in den später noch genau zu erläuternden) Fig. 11 bis 14 geneigt
ist.
Fig. 5 zeigt eine Schnittkontur, wie sie z. B. entsteht, wenn ursprünglich Ausnehmung 29 eine zylindrische
Bohrung, Element 30 eine Kugel und Ausnehmung 31 eine kegelige Bohrung sind.
Fig. 6 zeigt eine Schnittkontur, wie sie z. B. entsteht, wenn ursprünglich Ausnehmung 32 eine zylindrische
Bohrung, Element 33 eine Kugel und Aushehmung 34 eine zylindrische Bohrung sind.
Fig. 7 zeigt eine Schnittkontur, wie sie z. B. entsteht, wenn ursprünglich Ausnehmung 35 eine kegelige
Bohrung, Element 36 eine Tonne und Ausnehmung 37 einen Teil einer tonnenförmigen Bohrung
darstellt.
Fig. 8 zeigt eine Schnittkontur, wie sie z. B. entsteht, wenn ursprünglich Ausnehmung 38 eine zylindrische
Bohrung, Element 39 eine Tonne und Ausnehmung 40 eine kegelige Bohrung sind.
Fig. 9 zeigt eine Schnittkontur, wie sie z. B. entsteht, wenn ursprünglich Ausnehmung 41 eine zylindrische Bohrung, Element 42 ein Doppelkegel und Ausnehmung 43 eine kegelige Bohrung sind.
Fig. 9 zeigt eine Schnittkontur, wie sie z. B. entsteht, wenn ursprünglich Ausnehmung 41 eine zylindrische Bohrung, Element 42 ein Doppelkegel und Ausnehmung 43 eine kegelige Bohrung sind.
Fig. 10 zeigt eine Schnittkontur, wie sie z. B. entsteht, wenn ursprünglich Ausnehmung 44 ein sich
konvex verjüngender Hohlzylinder, Element 45 ein Doppelkegel und Ausnehmung 46 eine sich kegelförmig
verjüngende Bohrung sind.
Fig. 11 zeigt eine Schnittkontur, wie sie z. B. entsteht, wenn ursprünglich Ausnehmung 47 eine zylindrische
Bohrung, Element 48 teils ein Kegel, teils ein Zylinder und Ausnehmung 49 eine zylindrische Bohrung,
sind.
Fig. 12 zeigt eine Schnittkontur, wie sie z. B. ent-
steht, wenn ursprünglich Ausnehmung 50 ein sich konvex verjüngender Hohlzylinder, Element 51 teils
ein Kegel, teils ein Zylinder und Ausnehmung 52 eine
Fig. 13 zeigt eine Schnittkontur, wie sie z. B. entsteht,
wenn ursprünglich Ausnehmung 53 eine zylindrische Bohrung, Element 54 ein Zylinder mit kegelförmiger
Kuppe und Ausnehmung 55 eine zylindrische Bohrung sind.
Fig. 14 zeigt eine Schnittkontur, wie sie z. B. entsteht, wenn ursprünglich Ausnehmung 56 eine sich
konvex verjüngende zylindrische Bohrung, Element 57 ein Zylinder mit kugelförmiger Kuppe und Ausnehmung
58 eine zylindrische Bohrung sind.
Fig. 15 zeigt eine Schnittkontur, wie sie z. B. ent-'steht, wenn ursprünglich Ausnehmung 59 eine zylindrische
Bohrung, Element 60 ein Kegel mit an der Seite des größeren Durchmessers aufgesetzter kugelförmiger
Kuppe und Ausnehmung 61 eine kegelige Bohrung sind.
Fig. 16 zeigt eine Schnittkontur, wie sie z. B. entsteht, wenn ursprünglich Ausnehmung 62 eine sich
konvex verjüngende zylindrische Bohrung, Element 63 ein Kegel mit an der Seite des größeren Durchmessers
aufgesetzter kegelförmiger Kuppe und Ausnehmung 64 eine kegelige Bohrung sind.
Für den Fall, daß das ursprüngliche Material eines der Bauteile zur Ausbildung einer Positionierstelle
nicht geeignet ist, können besondere Körper aus ge-
eignetem Material vorgesehen werden, die in das Bauteil eingebracht oder an dem Bauteil befestigt
werden und an denen die geeigneten Ausnehmungen zur Bildung einer Positionierstelle angebracht werden.
Fig. 17 zeigt zwei zusammenzufügende Bauteile, in die besondere Körper 65 eingebracht wurden, an
denen die zur Bildung einer Positionierstelle benötigten Ausnehmungen 66 vorhanden sind. Solche Körper
können z. B. bei metallischen und nicht metallischen Bauteilen, die gegossen bzw. druckgegossen werden,
mit eingegossen werden.
Fig. 18 zeigt zwei Bauteile, an denen besondere Körper 67 befestigt sind, an denen die zur Bildung
einer Positionierstelle benötigten Ausnehmungen 68 vorhanden sind. Solche Körper können z. B. angeschweißt
cder angeklebt sein.
Es ist oft gut, eine Sicherung der Positionierelemente
gegen das Herausfallen vorzusehen. Die einfachste Art der Sicherung besteht im Einklemmen des
Positionierelementes in der Positionierbohrung oder der Positioniernut eines der beiden Bauteile. Dies gelingt
am einfachsten bei einer Schnittkontur gemäß den Fig. 11 bis 14. Darüber hinaus sind weitere Sicherungen
in den Fig. 19 bis 23 gezeigt. Fig. 19 zeigt eine Positionierstelle mit kegelig ausgeführten Positionierbohrungen
69 und einem kugelförmigen Positionierelement 70. An der Berührungslinie zwischen
dir Kugel 70 und einer der Positionierbohrung 69 ist
die Kugel an der Wandung der Positionierbohrung angeheftet. Dies kann z. B. durch Kleben oder Punktschweißen
geschehen. Selbstverständlich ist diese Befestigungsart auch für andere Formen von Elementen
und Bohrungen bzw. Nuten geeignet.
Fig. 20 zeigt eine Positionierstelle mit einer kegeligen Positionierbohrung 72 im Bauteil 75 und einem
Positionierelement 73, welches als Zylinder mit aufgesetzter Kugelkuppe ausgebildet ist. Das Element 73
ist über seine ganze Zylinderlänge eingebettet in das Material des Bauteiles 74 oder in speziell für diese
Einbettung bestimmtes besonderes Material, welches partiell an Bauteil 74 angebracht wurde. Eine solche
Einbettung ist z. B. möglich durch Einschallen des Elementes in Plastikmaterial mit Hilfe von Ultraschall
oder durch Ausgießen nach vorhergegangener Einbringung des Elementes in eine vorgefertigte Werkstoffausnehmung
des Bauteils 74. Bei einer derartigen Befestigung des Elementes wird also die das Element
aufnehmende Bohrung oder Positioniernut beim Ein bringungsvorgang selbst erst geschaffen. Außerdem
ist in diesem Falle für die Zentrierung der Bauteile 74 und 75 ausschließlich die gecmetrische Form der
Positionierbohrung 72 und des mit ihr in Berührung stehenden Teilstückes des Positionierelementes 73
maßgeblich, wogegen die geometrische Form des in Bauteil 74 untergebrachten Tcilstücks des Positionierelementes
73 beliebig sein kann.
Fig. 21 zeigt ein Positionierelement 76, welches mit seinem kugelförmig ausgebildeten Teil 77 zusammen
mit dem kegelförmigen Teil der Positionierbohrung 79 die eigentliche Pösitiöniefäufgabe für das (nicht
dargestellte) zweite Bauteil übernimmt/ Ein Ansatz 78 des Positionierelementes, der beispielsweise ebenfalls
teilweise kugelförmig ausgebildet sein kann, ist im zylindrischen Teil der Positonierbohrung 79 festgeklemmt
und sichertsomit das Positionierelement 76 vor dem Herausfallen aus der Bohrung.
Die kugelförmige Ausbildung des Ansatzes 78 bietet die Möglichkeit, daß durch den Ansatz 78 selbst
keine Behinderung auftreten kann, falls der eigentliche positionierende Teil 77 einmal eine seitliche Verlagerung
ausführen muß, was aus Gründen der Ausmittelung von Toleranzen der Mittenabstände der
Bohrungen vorkommen kann.
Fig. 22 zeigt ähnliche Verhältnisse wie Fig. 21, jedoch besteht hier das Positionierelement nicht aus einem
ursprünglich einheitlichen Körper, sondern er ίο wird gebildet durch zwei aneinandergefügte Einzelelemente,
die hier beide die Form einer Kugel haben. Die beiden Kugeln können z. B. durch Schweißen
oder Löten verbunden werden. Die große Kugel fungiert dabei als eigentliches Positionierelement, die im
is zylindrischen Teil der Positionierbohrung eingeklemmte kleine Kugel übernimmt die Aufgabe der
Befestigung des Gesamtkörpers.
Fig. 23 zeigt ein Positionierelement, bestehend aus
einem teilweise kugelförmig geformten Teil 80, welches
die eigentliche Positionieraufgabe übernimmt, mit einer Werkstoffausnehmung 82 und einem als
Schraube !ausgebildeten Ansatz 81. Die im Bauteil 85 eingebrachte Positionierbohrung besteht aus einem
kegelförmig ausgebildeten Teil 83 und einem zylindri-
>5 sehen Teil 84, welcher mit Gewinde versehen ist.
Die Befestigung des Positionierelementes geschieht durch Einschrauben des als Schraube ausgebildeten
Ansatzes 81 in den mit Gewinde versehenen Teil 84 der Positionierbuhrung. Das Einschrauben wird erleichtert
durch die Werkstoffausnehmung 82, die z. B. als Innensechskant ausgebildet sein kann.
Derart ausgebildete Positionierelemente können mit dem als Schraube ausgebildeten Ansatz nicht nur
in einem der beiden zusammenzufügenden Bauteile J5 befestigt werden, sondern der eigentliche positionierende
Teil 80 des Positionierelementes kann dabei auch derart in den positionierenden Teil der Positionierbohrung,
im vorliegenden Falle in den kegelig ausgebildeten Teil 83 der Bohrung, eingepreßt werden,
daß ein maßlich definierbarer Punkt des Positionierelementes, z. B. der Kugelmittelpunkt dem teilweise
kugelförmig geformten Teilstückes 80, einen definierbaren Abstand zur Fügefläche 86 einnimmt.
Dieser Abstand kann z. B. mit einem Lehren-Ring 87 überprüft werden
Dieser Vorgang des Einpressens des Teilstückes 80 des Positionierelementes in den Teil 83 der Positionierbohrung
stellt praktisch an Teilstück 80 des Elementes und an Teil 83 der Bohrung teilweise eine
Vorwegnahme der Deformation dar, wie sie sonst in der zweiten Fügestufe beim eigentlichen Spannvorgang
durchgeführt wird. Hierdurch wird jedoch nicht die Durchführung der ersten und zweiten Fügestufe
in Verbindung mit dem (nicht dargestellten) zweiten Bauteil beeinträchtigt.
Die Aufbringung der zur Durchführung der zweiten Fügestufc notwendigen Spannkraft erfolgt in vielen
Fällen durch eine Schraube. Um Platz zu sparen, kann es vorteilhaft sein, die Schraube durch das Positionierelement
hindurchzuführen oder das Positionierelernent selbst als ein Teil der Schraubverbindung aus*
zuführen,
Fig. 24 zeigt eine Positionierstelle nach durchge* führter zweiter Fügestufe mit den Bauteilen 88 und
89f mit einer Schraube 90 und mit einem Positionierelemefit,
bestehend aus einem hier teilweise kugelförmig ausgeführten Positionierteil 91, mit einer Gewindebohrung 95 und einem als Schraube ausgebildeten
Ansatz 92. Mit Hilfe des Ansatzes 92 kann das Positionierelement
in der gleichen Weise in die Bohrung des Bauteils 89 eingebracht werden, wie dies für das
Element in Fig. 23 beschrieben wurde. Bei der Anordnung nach Fig. 24 kann es notwendig sein, das Positionierteil
91 sehr stark in die Positionierbohrung des Bauteiles 89 einzupressen bzw. den Schaft des
schraubenförmigen Ansatzes 92 unter starke Vorspannung zu setzen, da die Schraube 90 nicht nur die
zur Durchführung der zweiten Fügestufe notwendige Spannkraft übernehmen muß, sondern auch teilweise
oder ganz die in der Verbindung zwischen den Bauteilen 88 und 89 auftretenden Betriebskräfte. Um bei
der Aufbringung der im schraubenförmigen Ansatz 92 benötigten Vorspannung das Positionierteil 91 nur
biszueinerdefinicrtenTiefe indas Bauteil 89 eindringen
zu lassen, ist in diesem eine Anschlagfläche 93 vorgesehen, an die das Positionierteil 91 nach vorangegangener
Deformation der als Zentrierfläche dienenden Kegelwand der Bohrung in Bauteil 89 mit einer
entsprechend ausgebildeten Planfläche zum Anschlag kommt.
Um mit Hilfe eines besonderen Werkzeuges ein hohes Drehmoment in das Positionierteil 91 einleiten
zu können, isi an dessen Stirnfläche 94 eine Planverzahnung
vorgesehen. Bei Verwendung eines hohlen Schraubwerkzeuges kann dasselbe mit einer in die
Gewindebohrung 95 eingebrachten Schraube kraftschlüssig mit dem Positionierteil 91 verbunden werden,
so daß ein Abheben des Werkzeuges von der Planverzahnung vermieden wird.
Die Gewindebohrung 95 ist hauptsächlich dafür vorgesehen, daß in sie eine Schraube 90 eingebracht
werden kann, mit der die zum Fügen der beiden Bauteile 88 und 89 benötigten Spannkräfte aufgebracht
werden können.
Fig. 25 ztigt eine Positionierstelle nach durchgeführter
zweiter Fügestufe. Hier besitzt der eigentliche Positionierabschnitt 97 des Positionierelementes zwei
als Schraubenschäfte ausgeführte Ansätze 98 und 99. Die Aufbringung der Spannkräfte erfolgt über die
Schraubenschäfte mit Hilfe von Schraubenmuttern. Auch bei dieser Anordnung ist es wünschenswert, das
gesamte Positionierelement in einem der beiden Bauteile, z. B. im unteren, vorzumontieren. Hierbei muß
eine mit Materialdeformationen verbundene Zentrierung des Positionierabschnittes 97 in der Positionierbohrung
des einen Bauteils vorgenommen werden. Außerdem muß der Schraubenschaft 9Ϊ unter eine
bestimmte Vorspannung gesetzt werden, um später hohe Betriebskräfte aufnehmen zu können. Um dabei
zu gewährleisten, daß der Positionicrabschnitt 97 nur bis zu einer gewissen Tiefe in das Bauteil eindringt,
ist im unteren Teil der Positionierbohrung eine Planfläche vorgesehen, an der die Planfläche 96 des Positionierelementes
zum Anschlag kommt.
Fig. 26 zeigt eine Positionierstelle nach durchgeführter zweiter Fiigestufe mit einem als durchgebohrte
Kugel ausgeführten Positionicrelement. Durch die Bohrung des Positionierelemcntcs ist eine Schraube
zum Aufbringen der Spannkräfte durchgeführt. Die Schraube kann durch eine Niete ersetzt werden.
Hier/u 3 Blntt Zeieli'iuni'en
030 220/193
Claims (10)
1. Baueinheit, bei der zwei an einer Fügefläche bis zur vollständigen Flächenanlage zusammenzuspannende
Bauteile in eine vorbestimmte Relativlage positioniert sind, bei der in mindestens eines
der Bauteile mindestens eine Positionierausnehmung eingebracht ist, welche eine bezüglich einer
zur Fügefläche senkrechten Achse zentralsymmetrische Zentrierfläche aufweist, während das andere
Bauteil ein Positionierelement aufweist, welches, von der Fügefläche her einbringbar,
spätestens nach Beendigung des Zusammenspannens der Bauteile im anderen Bauteil einen in alien
queraxialen Richtungen spielfreien Festsitz aufweist, und welches an dem über die Fügefläche
hinausgehenden freien Ende einen mit der Achse der Zentrierfläche koaxial ausrichtbaren, zentralsymmetrischen Zentrierabschnitt besitzt, dadurch
gekennzeichnet, daß die Positionierausnehmung (4) sich in der von der i-ügefiäche
nach innen weisenden Richtung verjüngend ausgebildet ist, das Positionierelement (3) einen auch
in Axialrichtung spielfreien Festsitz hat, derart, daß es im Stande ist, vom Zusammenspannen herrührende
axiale Kräfte über die Flächen gemeinsamer Berührung mit der Materialausnehmung des anderen Bauteils zu übertragen, daß sich der
Zentrierabschnitt des Positionierelements (3) nach außen verjüngt, daß bereits bei Annäherung
der zugehü.igen Fügeflächen (15, 16), wie auch beim späteren Zusarrmensp^nnen der Bauteile (1,
2) die Zentrierfläche ρ (z. B. kegelige Bohrung) nur an dem Zentrierabschni'' (z. B. Halbkugel)
zur Anlage bringbar ist und daß während des nach erfolgter Anlage beginnenden Zusammenspannens
im Anlagebereich eine überwiegend durch Flächenpressung hervorgerufene Deformation des
Positionierelements (3) und/oder der Ausnehmungsmantelung bewirkt ist, derart, daß der bei
der Anlage entstandene Kontaktbereich mit zumindest elastischer Deformation sich vergrößert,
daß die Positionierausnehmung (4), vom Kontaktbereich nach innen, eine geringere Verjüngung
aufweist als der Zentrierabschnitt des Positionierelements (3) und, vom Kontaktbereich
nach außen, sich mehr erweitert als der Zentrierabschnitt des Posilionierelements (3), das Positionierelement
(3) auch in dem einen Bauteil (1) /u einem in axialer und queraxialer Richtung spielfreien
Festsitz gelangt.
2. Baueinheit nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, daß der Zentrierabschnitt mindestens
im Anlagebereich (18, 19) sphärisch gekrümmt ausgebildet ist.
3. Baueinheit nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet.daß die Zentrierfläche die Innenwandung
einer konischen Bohrung (4) ist.
4. Baueinheit nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der sieh verjüngende Teil der
Positionierausnehmung (4, 29) sich aus mehreren rotationssymmetrischen Unterabschnitten zusammensetzt,
wobei an den Übergängen von einem zum anderen Unterabschnitt die die Verjüngung
kennzeichnenden Neigungswinkel, die mit der Hauptachse (20) der Positionierausnehmung gebildet
werden können, unterschiedliche Größe
aufweisen.
5. Baueinheit nach Anspruch I und 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Positionierausnehmung
(29) eine zylindrische Bohrung größeren Durch-
messers mit einer an diese anschließbaren zylindrischen Bohrung kleineren Durchmessers ist und
die Zentrierfläche durch Deformation im Bereich der Mündung der kleineren Bohrung in die größere
mittels des Zentrierabschnitts des Positio-
K) nierelements gebildet ist.
6. Baueinheit nach Anspruch 1, 2 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Zentrierfläche die
Innenwandung einer Nut (27) ist.
7. Baueinheit nach Anspruch 5, dadurch ge-I^
kennzeichnet, daß der Zentrierabschnitt mindestens im Anlagebereich (18, 19) konisch oder
sphärisch gekrümmt ausgebildet ist.
8. Baueinheit nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
daß beide Bauteile (1, 2) gleichartige Positionierausnehmungen (4) aufweisen und das
PüMiiuniefciemeni (3) bezüglich der Fügefiächc
(13) symmetrisch ist.
9. Baueinheit nach Anspruch 2 und 8, dadurch >5 gekennzeichnet, daß das Positionierelement (4)
eine Kugel ist.
10. Baueinheit nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
daß das Positionierelement (97) mit
in Spannmitteln (98, 99) zum Zusammenspannen der Bauteile versehen ist.
Priority Applications (12)
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SE7608383A SE425264B (sv) | 1975-08-21 | 1976-07-23 | Byggenhet, vid vilken tva byggdelar, som vid en fogningsyta skall hopspennas till fullstendigt ytanliggning, er positionerade i ett forutbestemt relativlege |
CH989876A CH606838A5 (de) | 1975-08-21 | 1976-08-03 | |
GB32655/76A GB1552494A (en) | 1975-08-21 | 1976-08-05 | Positioning device |
US05/712,296 US4070120A (en) | 1975-08-21 | 1976-08-06 | Positioning device |
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CA258,664A CA1049755A (en) | 1975-08-21 | 1976-08-09 | Positioning device |
IT50915/76A IT1073974B (it) | 1975-08-21 | 1976-08-17 | Dispositivo per il posizionamento reciproco di parti in particolare elementi stutturali |
FR7625032A FR2321622A1 (fr) | 1975-08-21 | 1976-08-18 | Dispositif pour la localisation de deux elements de construction |
DD194394A DD126211A5 (de) | 1975-08-21 | 1976-08-19 | |
SU762388809A SU679160A3 (ru) | 1975-08-21 | 1976-08-20 | Устройство дл взаимного позиционировани двух деталей |
JP51098828A JPS5926881B2 (ja) | 1975-08-21 | 1976-08-20 | 2つの構成部片の位置整定装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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DE2537146A DE2537146C3 (de) | 1975-08-21 | 1975-08-21 | Baueinheit aus zwei in eine Relativlage zu positionierenden Bauteilen |
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