DE10343319A1

DE10343319A1 - Vorrichtung zur Herstellung eines Wellenteils für ein hydrodynamisches Lager

Info

Publication number: DE10343319A1
Application number: DE10343319A
Authority: DE
Inventors: Carsten Etling
Original assignee: Minebea Co Ltd
Current assignee: Minebea Co Ltd
Priority date: 2003-09-10
Filing date: 2003-09-10
Publication date: 2005-04-14
Also published as: US20050050721A1; JP2005118983A; US7305759B2

Abstract

Um eine ein erstes Presswerkzeug und ein erweitertes Presswerkzeug umfassende Vorrichtung zur Herstellung eines Wellenteils für ein hydrodynamisches Lager durch Einpressen einer Welle in eine Passbohrung einer Lagerscheibe derart zu verbessern, dass sich die hohe Genauigkeit beim Einpressen der Welle in die Lagerscheibe mit möglichst geringem Aufwand beim Einrichten der Presse erreichen lässt, wird vorgeschlagen, dass dem ersten Presswerkzeug eine die Welle exakt zu einer Achse ausgerichtet aufnehmende und führende Wellenaufnahme zugeordnet ist, dass dem ersten Presswerkzeug eine die Lagerscheibe mit einer ersten Flachseite exakt senkrecht zu der Achse ausgerichtet aufnehmende und führende Lagerscheibenaufnahme zugeordnet ist und dass zum Einpressen das erste Presswerkzeug mit einem ersten Presselement auf die Welle oder die Lagerscheibe einwirkt und ein zweites Presswerkzeug mit einem zweiten Presselement auf die Lagerscheibe bzw. die Welle einwirkt.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Herstellung eines Wellenteils für ein hydrodynamisches Lager durch Einpressen einer Welle in eine Passbohrung einer Lagerscheibe, wobei die Vorrichtung ein erstes Presswerkzeug und ein zweites Presswerkzeug umfaßt, die in einer Zustellrichtung aufeinanderzu bewegbar sind.
Bei der bekannten Herstellung derartiger Wellenteile wird die Welle mittels eines ersten, die Welle aufnehmenden Presswerkzeugs und eines zweiten, die Lagerscheibe aufnehmenden Passwerkzeugs in die im Zentrum der Lagerscheibe angeordnete Passbohrung eingepresst, wobei der Durchmesser der Pressbohrung kleiner als der Wellendurchmesser ist.
Da bei dem fertigen Wellenteil zum Einsatz in einem hydrodynamischen Lager extreme Anforderungen in Bezug auf die Rechtwinkligkeit zwischen einer Mittelachse der Welle und Flachseiten der Lagerscheibe gestellt werden, müssen die Welle und die Lagerscheibe beim Einpressen exakt zueinander ausgerichtet sein.
Um diese exakte Ausrichtung zu gewährleisten, ist nicht nur eine Presse mit hoher Genauigkeit erforderlich, sondern es müssen auch die Presswerkzeuge mit hoher Präzision relativ zueinander ausgerichtet werden, was insbesondere beim Wechseln der Presswerkzeuge einen hohen Aufwand bedeutet.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der gattungsgemäßen Art derart zu verbessern, daß sich die hohe Genauigkeit beim Einpressen der Welle in die Lagerscheibe mit möglichst geringem Aufwand beim Einrichten der Presse erreichen läßt.

Diese Aufgabe wird bei einer Vorrichtung der eingangs beschriebenen Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß dem ersten Presswerkzeug eine die Welle exakt zu einer Mittelachse ausgerichtet aufnehmende und führende Wellenaufnahme zugeordnet ist, daß dem zweiten Presswerkzeug eine die Lagerscheibe mit einer Flachseite exakt senkrecht zu einer Achse ausgerichtet aufnehmende und führende Lagerscheibenaufnahme zugeordnet ist, daß die Wellenaufnahme und die Lagerscheibenaufnahme in einer Ausgangsstellung die Welle und die Lagerscheibe berührungsfrei zueinander positionieren und relativ zueinander parallel zur Achse bewegbar geführt sind und dadurch von der Ausgangsstellung in eine Einpressstellung bewegbar sind und daß zum Einpressen das erste Werkzeug mit einem ersten Presselement auf die Welle oder die Lagerscheibe einwirkt und ein zweites Presswerkzeug mit einem zweiten Presselement auf die Lagerscheibe bzw. die Welle einwirkt.

Der Vorteil der erfindungsgemäßen Lösung ist darin zu sehen, daß durch die Zuordnung der Wellenaufnahme und der Lagerscheibenaufnahme zu einem der Presswerkzeuge und die Bewegbarkeit der beiden relativ zueinander parallel zur Achse die Möglichkeit geschaffen wurde, die Ausrichtung der Welle und der Lagerscheibe vor dem Einpressen und auch während des Einpressvorgangs von der Ausrichtung der beiden Presswerkzeuge relativ zueinander unabhängig zu machen, und außerdem durch die Zuordnung von Wellenaufnahme und Lagerscheibenaufnahme zu einem Presswerkzeug die Möglichkeit geschaffen wurde, über die Führung von Wellenaufnahme und Lagerscheibenaufnahme relativ zueinander die erforderliche Präzision zu realisieren, die damit im wesentlichen unabhängig von der Ausrichtung der Presswerkzeuge zueinander ist.

Besonders günstig ist es dabei, wenn während des Einpressvorgangs mit Beginn der Bewegung aus der Ausgangsstellung heraus in Richtung der Einpressstellung ausschließlich die Lagerscheibenaufnahme und die Wellenaufnahme die exakte Ausrichtung der Welle und der Lagerscheibe relativ zueinander aufrecht erhalten, so daß die Präzision der Ausrichtung von Welle und Lagerscheibe relativ zueinander ausschließlich durch die Präzision der Führung der Wellenaufnahme und der Lagerscheibenaufnahme relativ zueinander vorgegeben ist.

Besonders günstig ist es dabei, wenn die Lagerscheibenaufnahme einen Lagerscheibenträger mit einer Stützfläche aufweist, auf welcher die Lagerscheibe mit einer ersten Flachseite aufliegt und somit über die erste Flachseite ausgerichtet werden kann.

Vorzugsweise ist dabei die in der Lagerscheibenaufnahme gehaltene Lagerscheibe so angeordnet, daß diese auf ihrer der ersten Flachseite gegenüberliegenden zweiten Flachseite durch das zweite Presselement des zweiten Presswerkzeugs beaufschlagbar ist.

Um insbesondere eindeutige Verhältnisse bei der Ausrichtung der Lagerscheibe zu haben, ist vorzugsweise vorgesehen, daß zumindest ab dem Beginn des Einpressens der Welle in die Lagerscheibe die erste Flachseite der Lagerscheibe an der Stützfläche in Anlage gehalten ist.

Um ein derartiges sicheres Anliegen der ersten Flachseite an der Stützfläche zu gewährleisten ist zweckmäßigerweise vorgesehen, daß die Stützfläche mit einer Haltekraft an der ersten Flachseite anliegend gehalten ist.

Diese Haltekraft kann in unterschiedlicher Art und Weise erzeugt werden. Beispielsweise wäre es denkbar, zusätzliche zwischen dem Lagerscheibenträger und der Lagerscheibe mit der Haltekraft wirkende Druckelemente einzusetzen.

Besonders vorteilhaft läßt sich eine zwischen der Stützfläche und der Flachseite der Lagerscheibe wirkende Haltekraft dann erzeugen, wenn die Lagerscheibenaufnahme und die Wellenaufnahme hinsichtlich einer Relativbewegung in Richtung der Achse durch die in Richtung der Ausgangsstellung wirkende Haltekraft beaufschlagt sind und daß die Haltekraft einer Zustellbewegung der Presselemente entgegenwirkt, so daß bei der Zustellung der Presselemente stets eine zwischen der Stützfläche und der Flachseite wirkende Haltekraft vorhanden ist.

Die Haltekraft könnte beispielsweise durch einen Hydraulik- oder Pneumatikzylinder oder eine andere Einrichtung erzeugbar sein.

Eine besonders einfache Lösung sieht vor, daß die Haltekraft durch mindestens einen federelastischen Energie- oder Kraftspeicher erzeugbar ist.

Hinsichtlich der Führung der Wellenaufnahme und der Lagerscheibenaufnahme relativ zueinander wurden bislang keine näheren Angaben gemacht.

Um die gewünschte hohe Präzision zu erreichen ist es günstig, wenn die Wellenaufnahme und die Lagerscheibenaufnahme über eine Linearführung relativ zueinander geführt sind.

Zweckmäßigerweise ist dabei die Linearführung wälzkörpergelagert.

Eine konstruktiv besonders einfache Lösung sieht dabei vor, daß ein die Wellenaufnahme tragender Führungskörper eine Führungsfläche für die Linearführung bildet, so daß über diesen Führungskörper unmittelbar eine Führung der Lagerscheibenaufnahme relativ zur Wellenaufnahme erfolgen kann.

Ferner ist vorzugsweise vorgesehen, daß ein die Lagerscheibenaufnahme tragender Ringkörper den Führungskörper umgreifend angeordnet ist und eine der ersten Führungsfläche zugewandte zweite Führungsfläche aufweist.

Hinsichtlich der Zentrierung der Lagerscheibe relativ zur Mittelachse der Welle wurden bislang keine näheren Angaben gemacht. So wäre es prinzipiell denkbar, die Lagerscheibenaufnahme derart auszubilden, daß sie eine Selbstzentrierung der Lagerscheibe beim Einpressen des Einpressendes in die Passbohrung erlaubt.

Konstruktiv besonders einfach ist es jedoch, wenn die Lagerscheibenaufnahme die Lagerscheibe exakt zur Achse zentriert.

Vorzugsweise ist hierzu die Lagerscheibenaufnahme mit einem die Lagerscheibe zur Achse zentriert haltenden Ausrichtelement versehen.

Ein derartiges Ausrichtelement könnte beispielsweise die Lagerscheibe als Ganzes aufnehmen. Eine konstruktiv besonders günstige Lösung sieht vor, daß das Ausrichtelement an einer Außenseite der Lagerscheibe angreift, um diese relativ zur Mittelachse zu zentrieren. Ein derartiges Angreifen an der Außenseite der Lagerscheibe schafft die Möglichkeit, die Lagerscheibe so anzuordnen, daß deren dem zweiten Presswerkzeug zugewandte zweite Flachseite für die Einwirkung des zweiten Presswerkzeugs freiliegt.

Hinsichtlich der Fixierung des Ausrichtelements ist es besonders günstig, wenn dieses an dem Lagerscheibenträger fixiert ist und somit die Präzision der Führung des Lagerscheibenträgers relativ zur Wellenaufnahme auch gleichzeitig die Präzision bei der Zentrierung der Lagerscheibe relativ zur Mittelachse der Welle herstellt.

Vorzugsweise ist dabei das Ausrichtelement so ausgebildet, daß es formschlüssig an dem Lagerscheibenträger fixiert ist.

Da die erfindungsgemäße Vorrichtung äußerst empfindlich gegen jegliche Art von Verschmutzungen, auch von Verschmutzungen durch kleinste Partikel ist, ist vorzugsweise vorgesehen, daß das Ausrichtelement von dem Lagerscheibenträger abnehmbar ist, um den Lagerscheibenträger und auch das Ausrichtelement einfach reinigen zu können.

Da bei der erfindungsgemäßen Lösung vorzugsweise die gesamte Präzision der Führung der Welle und der Lagerscheibe beim Einpressvorgang durch die Führung der Wellenaufnahme und der Lagerscheibenaufnahme relativ zueinander realisiert ist, würde eine zusätzliche exakte Ausrichtung des zweiten Presselements zu der Lagerscheibe oder der Welle zu einer Überbestimmung der Ausrichtung der beiden zueinander führen und somit die Präzision der Führung der beiden relativ zueinander nur negativ beeinträchtigen.

Aus diesem Grund ist vorzugsweise vorgesehen, daß das zweite Presselement an einer Basis des zweiten Presswerkzeugs zur Lagerscheibe bzw. zur Welle selbstausrichtend gehalten ist. Mit dieser Anordnung des zweiten Presselements an der Basis des zweiten Presswerkzeugs wird jede Überbestimmung des Systems vermieden, so daß sich das zweite Presselement der durch die Wellenaufnahme und Lagerscheibenaufnahme vorgegebenen Ausrichtung von Welle und Lagerscheibe anpassen kann.

Diese Möglichkeit der Selbstausrichtung des zweiten Presselements zur Basis des zweiten Presswerkzeugs kann in unterschiedlichster Art und Weise, beispielsweise durch ein Kissen eines kompressiblen oder inkompressiblen Mediums, realisiert werden.

Eine konstruktiv besonders einfache Lösung sieht vor, daß das zweite Presselement federelastisch an der Basis des zweiten Presswerkzeugs abgestützt ist und damit die Möglichkeit der Selbstausrichtung hat.

Weitere Merkmale und Vorteile der erfindungsgemäßen Lösung sind Gegenstand der nachfolgenden Beschreibung sowie der zeichnerischen Darstellung eines Ausführungsbeispiels.
In der Zeichnung zeigen:
1 eine Darstellung eines Wellenteils für ein hydrodynamisches Lager, welches mit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung hergestellt werden soll;
2 eine Darstellung eines ersten Presswerkzeugs und eines zweiten Presswerkzeugs der erfindungsgemäßen Vorrichtung und
3 eine vergrößerte Darstellung des ersten Presswerkzeugs.
Ein erfindungsgemäß herzustellendes Wellenteil 10 für ein hydrodynamisches Lager eines elektrischen Spindelmotors umfaßt eine Welle 12, welche an ihrer Umfangsseite 14 geschliffen ist und welche mit einem Einpressende 16 in eine Passbohrung 18 einer Lagerscheibe 20 ausgehend von einem Rand 22 der Passbohrung 18 eingepresst ist, wobei die Passbohrung 18 beispielsweise als Durchgangsbohrung ausgebildet ist.
Wesentlich bei einem derartigen Wellenteil 10 ist, daß eine Mittelachse 24 des Wellenteils 10 exakt senkrecht zu einer sich in einer Ebene 26 erstreckenden ersten Flachseite 28 der Lagerscheibe 20 verläuft und auch exakt zu einer der ersten gegenüberliegenden zweiten Flachseite 30 der Lagerscheibe 20, die ebenfalls parallel zur Ebene 26 verläuft, da die erste Flachseite 28 und die zweite Flachseite 30 der Lagerscheibe 20 für die axiale Lagerung des Wellenteils 10 im hydrodynamischen Lager verantwortlich sind.
Bei den bislang bekannten Vorrichtungen zum Einpressen einer Welle 12 in die Passbohrung 18 einer Lagerscheibe 20 können Wellenteile 10 entstehen, die die Genauigkeitsanforderungen hinsichtlich Rechtwinkeligkeit und Zylindrizität nicht erfüllen.
Ursache ist eine ungenügende Ausrichtung der Lagerscheibe 20 bezüglich der Flachseite 28 senkrecht zur Mittelachse 24 und oder eine ungenügende Zentrierung der Passbohrung 18 bezüglich des Einpressendes 16. In beiden Fällen können durch einseitiges "Anschnäbeln" während des Einpressvorganges örtliche Kraftspitzen auftreten, die schlimmstenfalls zum "Fressen" der zu fügenden Teile führen können, so daß es an dem Wellenteil 10 zu nicht tolerierbaren Abweichungen hinsichtlich der geforderten Rechtwinkeligkeit, Ebenheit und Zylindrizität kommen kann.
Zur Vermeidung derartiger Probleme ist eine erfindungsgemäße Vorrichtung gemäß 2 und 3 vorgesehen.
Diese Vorrichtung umfaßt, wie bei einer konventionellen Presseinrichtung, einen Stempelkörper 32 sowie ein Gegenlager 34 der Presseinrichtung, die beispielsweise pneumatisch aufeinander zu bewegbar sind.
Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist an dem Gegenlager 34 ein erstes Presswerkzeug 40 montiert und an dem Stempelkörper 32 ein zweites Presswerkzeug 42, die zu einer gemeinsamen Achse 44 zentriert ausgerichtet sind, welche parallel zu einer Zustellrichtung 46 verläuft, längs welcher das erste Presswerkzeug 40 und das zweite Presswerkzeug 42 aufeinanderzu zustellbar sind.
Das erste Presswerkzeug 40 umfaßt eine auf dem Gegenlager 34 montierte Basis 50, welche einen säulenähnlich ausgebildeten Führungskörper 52 trägt, der im Bereich eines dem zweiten Presswerkzeug 42 zugewandten Endes 54 mit einer Wellenaufnahme 60 versehen ist, die in Form eines sich von einer dem zweiten Presswerkzeug 42 zugewandten Öffnung 64 in den Führungskörper 52 hinein erstreckenden Sacklochs 62 bis zu einer ersten Pressfläche 66 verläuft, die durch eine Stirnfläche eines ersten Presselements 70 gebildet ist, welches sich mit einer der ersten Pressfläche 66 gegenüberliegenden Unterseite 72 auf dem Gegenlager 34 abstützt und sich in einer die Basis 50 und den Führungskörper 52 durchsetzenden Ausnehmung 74 durch die Basis 50 und den Führungskörper 52 hindurch erstreckt, so daß die erste Pressfläche 66 auf einer dem Gegenlager 34 zugewandten Seite der Wellenaufnahme 60 diese abschließt und eine Auflagefläche für eine dem Einpressende 16 gegenüberliegende Stirnfläche 78 der Welle 12 bildet, wenn diese in die Wellenaufnahme 60 eingesetzt ist (2, 3).
Vorzugsweise ist die Wellenaufnahme 60 dabei so konzipiert, daß diese die Welle 12 mit ihrer Mittelachse 24 exakt koaxial zur Achse 44 zentriert und somit auch parallel zur Zustellrichtung 46 ausgerichtet hält.
Vorzugsweise verläuft der Führungskörper 52 mit einer konischen Außenfläche 76 bis zur Öffnung 64.
Zur Ausrichtung der Lagerscheibe 20 ist eine als Ganzes mit 80 bezeichnete Lagerscheibenaufnahme vorgesehen, welche, wie in 3 vergrößert dargestellt, einen Lagerscheibenträger 82 aufweist, welcher mit einer Stützfläche 84 versehen ist, auf welcher die Lagerscheibe 20 mit ihrer unteren Flachseite 28 auflegbar ist.
Die Stützfläche 84 erstreckt sich dabei rund um eine zentrale Ausnehmung 86 des Lagerscheibenträgers 82, durch welche die Welle 12 mit dem Einpressende 16 zum Einpressen in die Passbohrung 18 durch den Lagerscheibenträger 82 hindurchführbar ist.
Der Lagerscheibenträger 82 ist seinerseits fest mit einem Ringkörper 88 verbunden, der den Führungskörper 52 radial außenliegend umgibt und an diesem durch eine als Ganzes mit 90 bezeichnete Linearführung parallel zur Achse 44 geführt ist.
Die Linearführung 90 wird dabei einerseits gebildet durch eine mantelseitig des Führungskörpers 52 vorgesehene Führungsfläche 92 und eine dieser Führungsfläche 92 zugewandte Führungsfläche 94 des Ringkörpers 88 sowie durch einen Wälzkörperträger 96, welcher sich an beiden Führungsflächen 92 und 94 abstützende Wälzkörper umfaßt. Vorzugsweise sind die Führungsflächen 92 und 94 koaxial zueinander verlaufende zylindrische Flächen, und der Wälzkörperträger 96 umfaßt über die beiden zylindrischen Führungsflächen 92 und 94 verteilt angeordnete Wälzkörper, so daß die Linearführung 90 eine hohe Führungspräzision für die Bewegung des Ringkörpers 88 in Richtung der Achse 44 relativ zum Führungskörper 52 und somit auch eine hohe Führungspräzision für die Bewegung des Lagerscheibenträgers 82 mit der Stützfläche 84 relativ zur Wellenaufnahme 60 gewährleistet.
Durch diese hohe Führungspräzision der Linearführung 90 läßt sich somit die Stützfläche 84 exakt senkrecht ausgerichtet relativ zur Achse 44 und somit auch die auf dieser aufliegende erste Flachseite 28 der Lagerscheibe 20 exakt senkrecht ausgerichtet zur Mittelachse 24 der Welle 12 führen, wenn die Lagerscheibe 20 in der Lagerscheibenaufnahme 80 und die Welle 12 in der Wellenaufnahme 60 angeordnet sind.
Um außerdem eine exakte Zentrierung der Lagerscheibe 20 relativ zur Achse 44 und somit auch relativ zur Mittelachse 24 der Welle 12 zu erreichen, ist auf dem Lagerscheibenträger 82 ein als Ganzes mit 100 bezeichnetes Ausrichtelement vorgesehen, welches mit einer Ausrichtfläche 102 an einer äußeren Mantelfläche 104 der Lagerscheibe 20 anliegt. Außerdem erstreckt sich das Ausrichtelement 100 ausschließlich radial zur Achse 44 von der Mantelfläche 104 weg, so daß die zweite Flachseite 30 der Lagerscheibe 20 freiliegend dem zweiten Presswerkzeug 42 zugewandt ist, um durch dieses – wie nachfolgend noch näher beschrieben – beaufschlagt zu werden.
Das Ausrichtelement 100 liegt vorzugsweise auf dem Lagerscheibenträger 82 auf und übergreift eine äußere Randfläche 106 des Lagerscheibenträgers 82 mit einem Kragen 108, wobei eine Innenfläche 110 des Kragens 108 durch die Randfläche 106 des Lagerscheibenträgers 82 exakt positioniert wird, um das Ausrichtelement 100 seinerseits präzise zum Lagerscheibenträger 82 zu positionieren. Vorzugsweise ist dabei das Ausrichtelement 100 von dem Lagerscheibenträger 82 abnehmbar.
Die Bewegbarkeit des Lagerscheibenträgers 82 in Richtung der Achse 44 durch die Linearführung 90 ist durch Anschlagelemente 112 begrenzt, welche beispielsweise in der Basis 50 verankerte Stehbolzen 114 umfassen, welche den Ringkörper 88 durchsetzen und Köpfe 116 aufweisen, welche der Basis 50 zugewandte Ringflächen 118 bilden, an welchen der Ringkörper 88 mit Anschlagflächen 120 anlegbar ist.
Den Anschlagflächen 120 gegenüberliegend sind in dem Ringkörper 88 Druckflächen 122 vorgesehen, gegen welche die Stehbolzen 114 umgebende Druckfedern 124 mit Enden 126 wirken, während sich die Druckfedern 124 mit den Enden 126 gegenüberliegenden Enden 128 an der Basis 50 abstützen.
Vorzugsweise ist dabei der Ringkörper 88 so ausgebildet, daß er Ausnehmungen 130 umfaßt, in denen sich die Köpfe 116 der Stehbolzen 114 versenkt anordnen lassen und außerdem ist vorzugsweise der Ringkörper 88 mit von einer der Basis 50 zugewandten Seite des Ringkörpers 88 ausgehenden Ausnehmungen 132 versehen, durch die sich die Druckfedern 124 in den Ringkörper 88 hinein erstrecken können, und zwar bis zu einem die Anschlagflächen 120 und die Druckflächen 122 tragenden und die Stehbolzen 114 umschließenden Kragen 134. Somit wirken die Druckfedern 124 mit einer Haltekraft H derart, daß diese die Tendenz haben, den Lagerscheibenträger 82 stets in die Ausgangsstellung zu bewegen und daß eine Bewegung aus der Ausgangsstellung heraus ein Überwinden der Haltekraft H erforderlich macht.
Liegt der Ringkörper 88 mit seinen Anschlagflächen 120 an den Ringflächen 118 der Köpfe 116 der Stehbolzen 114 an, so steht der Lagerscheibenträger 82 in einer in 2 und 3 zeichnerisch dargestellten Ausgangsstellung, in welcher die in der Lagerscheibenaufnahme 18 aufgenommene Lagerscheibe 20 mit ihrem Rand 22 berührungsfrei zum Einpressende 16 der Welle 12 steht, jedoch nahe des Einpressendes 16.
Das Einpressen des Einpressendes 16 in die Passbohrung 18 erfolgt nun dadurch, daß das erste Presswerkzeug 40 und das zweite Presswerkzeug 42 in der Zustellrichtung 46 aufeinanderzu bewegt werden. Um dabei auf die Lagerscheibe 20, und zwar die zweite Flachseite 30 derselben, einwirken zu können, ist das zweite Presswerkzeug 42 mit einer Basis 140 versehen, gegenüber welcher ein zweites Presselement 142, beispielsweise mittels federelastischen Elementen 144 so gelagert ist, daß sich das zweite Presselement 142 mit seiner zweiten Pressfläche 146 trotz Ausübung einer Presskraft relativ zur Achse 44 entsprechend der Ausrichtung der zweiten Flachseite 30 einstellen kann, so daß durch die zweite Pressfläche 146 keinerlei Ausrichtung der Lagerscheibe 20 beim Einpressen des Einpressendes 16 in die Passbohrung 18 vorgegeben wird, sondern sich die zweite Pressfläche 146 hinsichtlich ihrer Ausrichtung zur Achse 44 der Ausrichtung der Lagerscheibe 20, vorgegeben durch den Lagerscheibenträger 82, anpasst.
Durch die auf die zweite Flachseite 30 der Lagerscheibe 20 einwirkende zweite Pressfläche 146 wird die Lagerscheibe 20 und mit dieser auch der Lagerscheibenträger 82 unter Überwindung der Haltekraft H in Richtung der Basis 50 relativ zum Führungskörper 52 in eine Einpressstellung bewegt, so daß das Einpressende 16 der Welle 12 über den Rand 22 hinweg in die Passbohrung 18 eindringt und in diese vollständig eingepresst wird, beispielsweise soweit, bis das Einpressende 16 der Welle 12 vollständig in der Passbohrung 18 sitzt.
Während des Einpressens des Wellenendes 16 in die Passbohrung 18 wird einerseits die Welle 12, und somit auch das Einpressende 16, durch die Wellenaufnahme 60 exakt koaxial zur Achse 44 ausgerichtet gehalten. Außerdem wird auch die Lagerscheibe 20 durch die Lagerscheibenaufnahme 80, insbesondere den Lagerscheibenträger 82 mit der mit der Haltekraft H an der ersten Flachseite 28 der Lagerscheibe 20 anliegenden Stützfläche 84 so ausgerichtet gehalten, daß die erste Flachseite 28 der Lagerscheibe 20 exakt senkrecht zur Mittelachse 24 der Welle 12 verläuft. Außerdem wird auch die Lagerscheibe 20 mit ihrer Passbohrung 16 durch das Ausrichtelement 100 sowohl vor dem Einpressen als auch beim Einpressen exakt zentriert zur Mittelachse 24 vom Einpressende 16 und Welle 12 gehalten, wobei die Präzision der Ausrichtung der Passbohrung 18 zur Mittelachse 24 vom Einpressende 16 und Welle 12 durch die Präzision der Führung der Wellenaufnahme 60 relativ zur Lagerscheibenaufnahme 80 über die Linearführung 90 erreicht wird, welche nur in der Lage sein muß, über einen relativ kurzen Führungsweg, welcher geringfügig größer als eine Dicke der Lagerscheibe 20 ist, die zum Einpressen notwendige Führungspräzision zwischen der Wellenaufnahme 60 und der Lagerscheibenaufnahme 80 zu gewährleisten.

10: Wellenteil
12: Welle
14: Umfangsseite
16: Einpressende
18: Passbohrung
20: Lagerscheibe
22: Rand
24: Mittelachse
26: Ebene
28: erste Flachseite
30: zweite Flachseite
32: Stempelkörper
34: Gegenlager
40: erstes Presswerkzeug
42: zweites Presswerkzeug
44: Achse
46: Zustellrichtung
50: Basis
52: Führungskörper
54: Ende
60: Wellenaufnahme
62: Sackloch
64: Öffnung
66: erste Pressfläche
70: erstes Presselement
72: Unterseite
74: Ausnehmung
76: Außenfläche
78: Stirnfläche
80: Lagerscheibenaufnahme
82: Lagerscheibenträger
84: Stützfläche
86: Ausnehmung
88: Ringkörper
90: Linearführung
92: Führungsfläche
94: Führungen
96: Wälzkörperträger
100: Ausrichtelement
102: Ausrichtfläche
104: Mantelfläche
106: Randfläche
108: Kragen
110: Innenfläche
112: Anschlagelement
114: Stehbolzen
116: Köpfe
118: Ringfläche
120: Anschlagflächen
122: Druckflächen
124: Druckfeder
126: Enden
128: Enden
130: Ausnehmung
132: Ausnehmung
134: Kragen
140: Basis
142: zweites Presselement
144: federelastisches Element
146: zweite Pressfläche
H: Haltekraft

Claims

Vorrichtung zur Herstellung eines Wellenteils (10) für ein hydrodynamisches Lager durch Einpressen einer Welle (12) in eine Passbohrung einer Lagerscheibe (20) wobei die Vorrichtung ein erstes Presswerkzeug (40) und ein zweites Presswerkzeug (42) umfaßt, die in einer Zustellrichtung aufeinander zu bewegbar sind, dadurch gekennzeichnet, daß dem ersten Presswerkzeug (40) eine die Welle (12) exakt zu einer Achse (44) ausgerichtet aufnehmende und führende Wellenaufnahme (60) zugeordnet ist, das dem ersten Presswerkzeug (40) eine die Lagerscheibe (20) mit einer ersten Flachseite (30) exakt senkrecht zu der Achse (44) ausgerichtet aufnehmende und führende Lagerscheibenaufnahme (80) zugeordnet ist, daß die Wellenaufnahme (60) und die Lagerscheibenaufnahme (80) in einer Ausgangsstellung die Welle (12) und die Lagerscheibe (20) berührungsfrei zueinander positionieren und relativ zueinander parallel zur Achse (44) bewegbar geführt sind und dadurch von der Ausgangsstellung in eine Einpressstellung bewegbar sind und daß zum Einpressen das erste Presswerkzeug (40) mit einem ersten Presselement (70) auf die Welle (12) oder die Lagerscheibe (20) einwirkt und ein zweites Presswerkzeug (42) mit einem zweiten Presselement (142) auf die Lagerscheibe (20) bzw. die Welle (12) einwirkt.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß während des Einpressvorgangs mit Beginn der Bewegung aus der Ausgangsstellung heraus in Richtung Einpressstellung ausschließlich die Lagerscheibenaufnahme (80) und die Wellenaufnahme (60) die exakte Ausrichtung der Welle (12) und der Lagerscheibe (20) relativ zueinander aufrecht erhalten.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Lagerscheibenaufnahme (80) einen Lagerscheibenträger (82) mit einer Stützfläche (84) aufweist, auf welcher die Lagerscheibe (20) mit der ersten Flachseite (28) aufliegt.
Vorrichtung nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die in der Lagerscheibenaufnahme (80) gehaltene Lagerscheibe (20) auf ihrer der ersten Flachseite (28) gegenüberliegenden zweiten Flachseite (30) durch das zweite Presselement (142) des zweiten Presswerkzeugs (42) beaufschlagbar ist.
Vorrichtung nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest ab einem Beginn des Einpressens der Welle (12) in die Lagerscheibe (20) die erste Flachseite (28) der Lagerscheibe (20) an der Stützfläche (84) sicher in Anlage gehalten ist.
Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Stützfläche (84) mit einer Haltekraft (H) an der ersten Flachseite (28) anliegend gehalten ist.
Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Lagerscheibenaufnahme (80) und die Wellenaufnahme (60) hinsichtlich einer Relativbewegung in Richtung der Achse (44) durch die in Richtung der Ausgangsstellung wirkende Haltekraft (H) beaufschlagt sind und daß die Haltekraft (H) einer Zustellbewegung der Presselemente (40, 42) entgegenwirkt.
Vorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Haltekraft (H) durch mindestens einen federelastischen Energie- oder Kraftspeicher (124) erzeugbar ist.
Vorrichtung nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Wellenaufnahme (60) und die Lagerscheibenaufnahme (80) über eine Linearführung (90) relativ zueinander geführt sind.
Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Linearführung (90) wälzkörpergelagert ist.
Vorrichtung nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß ein die Wellenaufnahme (60) tragender Führungskörper (52) eine erste Führungsfläche (92) für die Linearführung (90) bildet.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß ein die Lagerscheibenaufnahme (80) tragender Ringkörper (88) den Führungskörper (52) umgreifend angeordnet ist und eine der ersten Führungsfläche (92) zugewandte zweite Führungsfläche (94) aufweist.
Vorrichtung nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Lagerscheibenaufnahme (80) die Lagerscheibe (20) exakt zur Achse (44) zentriert.
Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Lagerscheibenaufnahme (80) mit einem die Lagerscheibe (20) zur Achse (44) zentriert haltenden Ausrichtelement (100) versehen ist.
Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß das Ausrichtelement (100) an einer Außenseite (104) der Lagerscheibe (20) angreift.
Vorrichtung nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, daß das Ausrichtelement (100) an dem Lagerscheibenträger (82) fixiert ist.
Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß das Ausrichtelement (100) formschlüssig an dem Lagerscheibenträger (82) fixiert ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 14 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß das Ausrichtelement (100) von dem Lagerscheibenträger (82) abnehmbar ist.
Vorrichtung nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Presselement (42) an einer Basis (140) des zweiten Presswerkzeugs (42) sich zur Lagerscheibe (20) bzw. zur Welle (12) selbstausrichtend gehalten ist.
Vorrichtung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Presselement (142) federelastisch an der Basis (140) des zweiten Presswerkzeugs (42) abgestützt ist.