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U G E A U T O M A T
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Die Erfindung betrifft einen Fügeautomaten zum Herstellen von Preßverbindungen,
insbesondere zum Fugen von Rotorpaketen und Rotorwellen zu Rotoren für Elektromaschinen.
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Bs ist allgemein bekannt, daß z. B. bei der Pertigung von Elektromaschinen
die Rotoren aus Rotorpa ket und Hotorwelle mittels Preßverbindung gefügt werden.
Diese Preßverbindung kann durch Auischrumpfen des Rotorpaketes auf die Rotorwelle
(elastische Preßverbindung) oder durch Einpressen der Xotorwelle in das otorpaket
(plastisch-elastische Preßverbindung) hergestellt werden. Das Eindrücken oder Einpressen
der Rotorwelle in das Rotorpaket erfolgt mittels geeigneter Werkzeuge durch Maschinenpressen.
Hierbei werden die Werkstücke der Maschinenpresse teilweise automatisch zugeführt.
Die weitere Handhabung der Werkstücke, insbesondere des Ausrichten der Welle zur
Bohrung des Rotorpaketes sowie die Bedienung der Maschinenpresse, erfolgt weitgehend
manuell.
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Die allgemein bekannten Einrichtungen zur herstellung von Preßverbindungen
sind für den Einsatz in Maschinensystemen oder Fertigungsstraßen ungünstig oder
ungeeignet.
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Das bisher manuell vorgenommene Ausrichten zwischen der Rotorpaketbohnuig
und der Rotorwelle kaim nicht olive besondere Maßnahmen automatisiert werden.
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Bei allen bekannten TechnoloGien zur fertigung von Rotoren wird das
Rotorpaket mit einer vorgefertigten Rotorwelle verbunden. Das Hotorpaket besitzt
meist einen ungenauen Außendurchmesser mit großen Formfehlern und ungenaue andere
äußere Formen mit zum Teil angegossenen Rippen. So besteht keine Möglichkeit, das
otorpaket genau zu positionieren. Die Genauigkeit der vorgefertigten Rotorwelle
ist im Interesse einer wirtschaftlichen Fertigung auch begrenzt. Verjiingungen und
Fasen zum Einführen der Rotorwelle in die liotorpaket bohrung erfordern zusätzlichen
Fertigungsaufwand und sind auch nur bedingt möglich, wenn sie die Stirnflächen der
Lagersitze nicht ungünstig beeinflussen. Oft sind die Rotorwellen deshalb an den
Lagerstellen scharfkantig abgesetzt.
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Unter diesen Voraussetzungen wird das automatische Ausrichten von
Rotorpaket und Rotorwelle vor dem Fügen entweder unmöglich oder es muß so genau
erfolgen, daß dazu komplizierte.
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und aufwendige Einrichtungen erforderlich sind.
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Zusätzlich müßte das Rotorpaket noch eine Bearbeitung am Außendurchmesser
oder an einer anderen geeigneten Stelle erhalten, damit seine genaue Positionierung
vor dem Fügen möglich wird. Das bedeutet zum Beispiel, daß in einem Maschinensystem
oder einer Fert.-straße. die Fert.-einrichtungen erweitert werden müßten, wodurch
Kosten und Platzbedarf zunehmen.
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Ziel der Erfindung ist es, den Prozeß des Fügens zweier Werkstücke,
wie Rotorpaket und Rotorwelle, zu automatisieren, wobei an den Füge teilen keine
zusätzlichen Bearbeitungen erfolgen sollen, zO B. Fertigung einer Aufnahme am Außendurchmeeser
des Rotorpaketes oder Verjüngungen und Fasen an der Rotorwelle.
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Durch die Erfindung soll beigetragen werden, daß der Prozeß der Herstellung
(Vorfertigung der nzolteile, Fügen, Endbearbeitung des gefügten Teiles ) von Fügeverbindungen
wie Rotoren durchgehend in einem Xaschinensystem oder einer Fertigungsstraße gestaltet
wird, um eine hohe Produktivität zu gewährleisten.
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Aufgabe der Erfindung ist es, einen - Fügeautomaten su schaffen, mit
dem die ihm durch Werkstückflußeinrichtungen zugeführten teile wie Rotorpaket und
Rotorwelle auf einfache Weise zueinander ausgerichtet und mit einer Preßverbindung
oder Schrumpfverbindung, z. 3. zu Rotoren für Elektromaschinen, gefügt und die gefügten
Teile in nachfolgende Fert. -einrichtungen ausgegeben werden.
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In einem Maschinengestell ist eine Achse gelagert, um die mindestens
eine Fügevorrichtung radial angeordnet ist.
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Durch einen geeigneten Antrieb erfolgt die Drehung der Achse und durch
eine Fixiereinrichtung deren Arretierung.
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Ein weiterer geeigneter Antrieb, z. 3. hydrostatischer Antrieb, wird
für das Betreiben der Fügevorrichtung einem setzt.
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Die Fügevorrichtung besteht aus einem. geführten Aufnahmeprisma für
das einzufügende Werkstück und einem verschleißfesten Führungsdorn, der auf der
einen Seite eine Bohrung aufweist und auf der anderen Seite verüngt oder angespitzt
ist und durch eine Kupplung gehalten wird. Ein weiterer Teil der Fügevorrichtung
ist ein geführter Anschlag. der eine Bohrung zur Aufnahme des Fuhrungsdornes nach
dem Fügevorgang aufweist und wobei der Führungsdorn hier ebenfalls durch eine Kupplung
gehalten wird. Die Bohrung des geführten Anschlages ist begrenzt durch einen verstellbaren
An schlag, in dem eine Druckstange geführt. ist. Zwischen dem geführten Anschlag
und dem geführten Aufnahemprisma ist eine Aufnahme für das aufzufügende Werkstüvk
elastisch angeordnet.
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Die Werkstücke werden mittels bekannten Werkstückzuführeinrichtungen
in eine Fügevorrichtung eingegeben.
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Die Fügevorrichtung ist durch die Fixiereinrichtung arretiert. Über
einen Antrieb wird ein Auinahmeprisma in Richtung des geführten Anschlages bewegt
und schiebt das aufzufügende Werkstück gegen den Anschlag, das hier mit geringer
Kraft gehalten wird. Eine Druckstange, zum Aufnahmeprisma gehörend, drückt das eine
Ende des einzufügenden Werkstückes in die Bohrung des Führungsdornes, der durch
die kontinuierliche Weiterbewegung der Druckstange auskuppelt und das einzufügende
WerkstUck im aufzufügenden Werkstück zentriert. Die Druckstange wird so lange bewegt,
bis der Führungsdorn in der Bohrung eines geführten Anschlages gegen den darin angeordneten
verstellbaren Anschlag bewegt ist.
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Der Führungsdorn wird hier durch eine weitere Kupplung gehalten.
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Die Fügevorrichtung wird hiernach zur Ausgabestation getaktet und
wiederum arretiert. Das geführte Aufnahmeprisma mit Druckstange sowie der geführte
Anschlag werden vom gefügten Werkstück wegbewegt, wobei der geführte Anschlag den
Führungsdorn vom eingefügten Werkstück abzieht. Das gefügt Werkstück wird ausgegeben.
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Nach dem içeitertakten der Fügevorrichtung erfolgt die Zurückführung
des Führungsdornes. Der geführte Anschlag wird in Ausgangsstellung und das geführte
Aufnahmeprisma gegen diesen Anschlag bewegt. Jetzt erfolgt mittels einer Druckstange,
die im verstellbaren Anschlag des geführten Anschlages angeordnet ist, die Rückführung
des Fügedornes indas Aufnahmeprisma. Anschließend wird das Aufnahmeprisma in die
Ausgangsstellung zurückgeführt. Der Fügevorgang wiederholt sich.
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Die Erfindung soll an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden.
In den dazugehörigen Zeichnungen sind dargestellt: Figur 1 - Seitenansicht des Fügeautomaten
Figur 2 - Schnitt nach Linie A-A in Figur 1.
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Pigur 3 - Füge ablauf
3a - Ausgangsstellung der Fügevorrichtung
mit Rotorpaket und Rotorwelle 3b - Fügevorrichtung nach dem Fügevorgang 3c - Ausgabe
des gefi£ ten Rotore 3d - Rücktransport des Führungsdornes In der Figur 1 und der
Figur 2 ist ein Fügeautomat dargestellt, der zum automatischen Fügen von Schrumpfverbindungen
und Preßverbindungen eingesetzt werden kann. Ausgelegt iet der Fügeautomat insbesondere
für das Aufschuumpfsn, wobei das Außenteil - Rotorpaket 1 - in einer vom Fügeautomaten
getrennten Station erwärmt wird.
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Der Fügeautomat besteht aus einem Masohinengestell 22. in dem horizontal
eine Achse 12 gelagert ist, um die radial vier Fügevorrichtungen 13 angeordnet sind.
Mittels eines geeigneten Antriebes 14 werden die Fügevorrichtungen 13, die mit der
Achse 12 in Verbindung stehen, taktweise durch die Station I bia IV bewegt. Nach
jedem Takt wird die Achse 12 durch eine Fixiereinrichtung 15 verriegelt.
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Den Stationen sind folgende Funktionen zugeordnet: Station I - Positionier-
und Fügestation (Positionieren und Fügen von Rotorwelle 3 und Rotorpaket 1) Station
II - Haltestation (Temperaturausgleich bis zum Haften zwischen Rotorwelle 3 und
Rotorpaket 1); Station III - Ausgabestation (Auagabe der gefügten Rotoren 10 in
die Abführeinrichtung 18) Station IV - Rücktransport des Führungsdornes 5
Die
Fügevorrichtungen 13 werden über einen hydrostatischen Antrieb mit Druckstromerzeuger
19 und Flüssigkeitsbehälter 21 über die Steuerung 20 betrieben.
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Fig. 3a ceigt die Ausgangslage der Fügevorrichtung 13, in der die
vorgefertigte Rotorwelle 3 von einem in Achsrichtung der Rotorwelle 3 auf einer
Führung 23 verschiebbaren Aufnahmeprisma 4 aufgenommen ist. Das Aufnahmeprisma 4
weist.
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eine durchgehende Bohrung 26 auf, die in Zuführrichtung t7 durchbrochen
ist, um die Rotorwelle 3 aufzunehmen und in der sich ein Führnngsdorn 5 befindet,
der durch eine Kupplung 24 gehalten wird, in Richtung der Rotorwelle 3 eine Bohrung
25 aufweist und auf der Bohrung 25 abgewandten Seite verjüngt oder angespitzt ist.
So wird das Zentrieren der Rotorwelle 3 in der Bohrung des Rotorpaketes 1 gewährleistet.
Der Fuhrungsdorn 5 ist aus verschleißfestem Werkstoff, und sein Außendurchmesser
ist so dimensioniert, daß er die Bohrung de. Rotorpaketes 1 mit geringem Spiel durchdringen
kann.
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Gegenüber der eben beschriebenen Einrichtung liegt ein in einer Bohrung
27 angeordneter Anschlag 6. Er weist eine Bohrung 2@ auit die in Achsrichtung der
Bohrung 26 des Aufnahmeprismas 4 liegt und die auf der dem Aufnahmeprisma 4 abgewandten
Seite durch einen verstellbaren Anschlag 8 begrenzt ist.
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Zwischen Anschlag 6 und Aufnahmeprisma 4 wird das Rotorpaket 1 aus
der Zuführrichtung 16 auf eine elastisch angeordnete Aufnahme 2 abgelegt. Somit
ist es möglich, die Abweichungen der äußeren Form des Rotorpaketes 1 und der Toleranz
der Rotorwolle 3 während des Fügevorganges auszugleichen.
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Der Ablauf des Fügevorganges iet. folgender: Die Werkstücke Rotorwelle
3 und Rotorpaket 1 werden mittels Werkstückzuführeinrichtungen, z. B. für Rotorwelle
3 mit Zutsiler und für Rotorpaket 1 Greifer, aus den Zuführrichtungen 17 bst. t6
in eine der Fügevorrichtungen 13 eingelegt, wobei die Fügevorrichtung 13 während
der Drehbewagung von Station IV nach Station I eine Rotorwelle 3 aufnimmt und in
Station 1 das Rotorpaket t in diese Fügevorrichtung 13 abgelegt wird.
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Hier erfolgt das Frigen von Rotorwelle 3 und Rotorpaket 1.
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Der Fügevorgang wird durch die Bewegung des Aufnahmeprismas 4 in Richtung
A eingeleitet. Das Aufnahmeprisma 4 schiebt das Rotorpaket 1 gegen den Anschlag
6. Das Rotorpaket 1 wird hier mit geringer Kraft gehalten, so daß das Rotorpaket
1 noch radial zu seiner Bohrung verschiebbar ist, um den Achsversatz von Rotorwelle
3 und Rotorpaket 1 au8zugleichen. Anschließend wird mittels einer Druckstange 7
das eine Ende der Rotorwelle 3 in die Bohrung 25. des Führungsdorenes 5 gedrückt
und durch den auf den Führungsdorn 5 ausgeübten Druck die Kupplung 24 des Aufnahmeprismas
4 gelöst.
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Die Druckstange 7 wird in Richtung 13 kontinuierlich weiterbewegt
und schiebt die Rotorwelle 3 mit aufgesetztem Führungsdorn 5 in die Bohrung des
Rotorpaketes 1 bis gegen einen verstellbaren Anschlag 8, mit dem das Maß "x" am
Rotor 10 genau eingestellt bzw. korrigiert werden kann. Die Kupplung 9 des Anschlages
6 rastet in den ilUhrungedorn 5 ein.
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Die Fig. 3b zeigt die Fügevorrichtung 13 nach dem eben beschriebenen
Fügevorgang. Jetzt wird die Fügevorrichtung 13 in die Station II getaktet. Hier
erfolgt schon der erste Temperaturausgleich zum Haften zwischen Rotorpaket 1 und
Rotorwelle 3. Hiernach wird die Fügevorrichtung 13 in die Station III getaktet.
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In Fig. 3c ist die Ausgabe des Rotors 1.0 zu sehen. Der Anschalg 6
wird in Richtung C bewegt und zieht dabei den Führungsdorn 5 von der Rotorwelle
3 ab, da er durch die Kupplung 9 gehalten wird. Gleichzeitig werden die Druckstange
7 und das Aufnahmeprisma 4 in Richtung D bis zur Ausgangslage be.
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wegt. Die Ausgabe des Rotore in der Station III kann nun erfolgen.
Der Rotor wird durch die Abführeinrichtung 18 eaa. dem Fügeautomaten transportiert.
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Während des nächsten Taktes von Station III zu Station IV er.
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folgt die Zurückführung des Führungsdornes 5 von Ansq in das Aufnahmeprisfl
4.
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In Fig. 3d wird dieser Vorgang veranschaulicht. Der Anschlag 6 wird
in Richtung E in die Ausgangslage zurückgeführt. Gleichzeitig wird das Aufnahmeprisma
4 in Richtung F bis gegen den Anschlag 6 bewegt.
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Nun schiebt die Druckstange 11, die im Anschlag 6 in einem verstellbaren
Anschlag 8 geftihrt ist, den Fiihrungsdorn 5 in Richtung G in das Aufnahmeprisma
4 zurück, wobei die Kupplung 9 des Anschlages 6 entrastet und die Kupplung 24 im
Aufnahmeprisma 4 in den Führungsdorn 5 einrastet.
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Das Aufnahmeprisma 4 wird in Richtung H und die Druckstange 11 in
Richtung 3 in die Ausgangslagen zurückgeführt.
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In der Station IV ist die Fiigevorrichtung 13 zur Aufnahme der Rotorwelle
3 und des Rotorpaketes 1 vorbereitet.
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Dadurch, daß der ablauf des Fügevorganges sowie die Zu- und Abführung
der Teile automatisch gesteuert ist, wurde die Voraussetzung geschaffen, den Fiigeautomaten,
z. B. in l.Taschinensystemen oder Fließstraßen, mit starrer oder loser Verkettung
einzusetzen.