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Die Erfindung betrifft eine Montagehilfe und ein Verfahren zum Montieren länglicher Maschinenelemente, die durch eine Reihe von Befestigungsbohrungen an einem Gegenstück, wie beispielsweise einem Maschinenbett, angeschraubt werden. Beispiele für solche länglichen Maschinenelemente sind Zahnstangen (einteilig oder mehrteilig) und Linearführungen. Die Erfindung ist jedoch nicht auf diese Beispiele beschränkt.
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Sowohl Zahnstangen als auch Linearführungen sind hochpräzise Bauteile, deren exakte Montage auf einem Maschinenbett einen wesentlichen Einfluss auf die Präzision des Gesamtsystems hat.
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Eine Voraussetzung für eine präzise Montage ist, dass das längliche Maschinenelement mit einer Anlagefläche an der Gegenfläche des Maschinenbetts anliegt, bevor es mit Befestigungsschrauben an dem Maschinenbett befestigt wird.
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In der Vergangenheit hat man sich teilweise mit Schraubzwingen beholfen, um das Maschinenelement in Anlage an die Gegenfläche des Maschinenbetts zu bringen.
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Aus der
DE 20 2006 020 729 U1 ist eine Einstellvorrichtung für die Montage von aneinander angrenzenden Zahnstangen bekannt. Diese Vorrichtung dient dazu, die Teilung der Zahnstange im Bereich des Stoßes zwischen den aneinandergrenzenden Zahnstangen einstellen zu können.
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Aus der
DE 10 2008 053 445 A1 ist eine Montagevorrichtung bekannt, die es erlaubt eine Zahnstange und eine Führungsschiene präzise zueinander auszurichten und anschließend zu verschrauben.
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Die
DE 10 2012 105 341 A1 beschreibt eine Vorrichtung zur Montage von Einsatzstücken in Aussparungen in einem Werkstück.
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Diese Vorrichtung ist insbesondere zum Einbringen von Verschlussstopfen in Bohrungen geeignet.
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Sie umfasst einen Halter, der durchgehende Öffnungen zur Aufnahme der Einsatzstücke aufweist und unter Ausrichtung der Öffnungen zu den Aussparungen an das Werkstück anlegbar ist. Außerdem umfasst sie ein Stempelelement zur Überführung der in den Öffnungen gehaltenen Einsatzstücke in die Aussparungen.
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Aus der
DE 10 2013 110 189 A1 ist eine Einstellvorrichtung zur Einstellung des axialen Abstands von zwei hintereinander angeordneten Zahnstangen bekannt. Diese Vorrichtung umfasst eine Lasche mit einer Längsrichtung, wobei die Lasche zur Anlage an einer ersten Zahnstangen und an einer axial zu ersten Zahnstange benachbarten zweiten Zahnstange ausgebildet ist. Die Lasche wird im Bereich eines ersten Endes mit der ersten Zahnstange verbunden. Im Bereich eines zweiten, dem ersten Ende gegenüberliegenden Ende der Lasche ist ein Langloch angeordnet, dessen größerer Durchmesser senkrecht zur Längsrichtung der Achse ausgerichtet ist und das zur Aufnahme eines in die zweiten Zahnstange einsteckbaren Exzenterbolzens dient. Durch Verdrehen des Exzenterbolzens kann der Abstand der beiden Zahnstangen zueinander eingestellt werden.
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Aus der
EP 2 846 049 A1 ist ein Befestigungssystem mit Exzenterbuchse bekannt, bei dem zwischen einer Befestigungsschraube und dem Maschinenelement eine Exzenterbuchse eingesetzt wird, die vor dem Anziehen der Befestigungsschraube so verdreht wird, dass das Maschinenelement mit seiner Anlagefläche an die komplementäre Gegenfläche des Maschinenbetts gepresst wird. In dieser Stellung der Exzenterbuchse wird die Befestigungsschraube, die durch die Exzenterbuchse hindurchgreift, angezogen und derselbe Vorgang wird an der benachbarten Befestigungsbohrung wiederholt.
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Nachteilig an diesem System ist, dass die Befestigungsschraube gleichzeitig als Lager für die Exzenterbuchse dient und wegen der von der Exzenterbuchse eingeleiteten Querkräfte „schief“ ist, wenn die Schraube angezogen wird. Diese prinzipbedingte „Schiefstellung“ der Schraube kann sich während des Betriebs durch Erschütterungen oder Vibrationen lösen, was zu einer Reduzierung der Vorspannkraft der Befestigungsschraube führt. In anderen Worten: Die Verschraubung kann sich teilweise oder ganz lösen.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine Montagehilfe und ein Verfahren zum Befestigen länglicher Maschinenelemente bereitzustellen, welches die Nachteile des Standes der Technik vermeidet und insbesondere eine sichere Befestigung gewährleistet, einfach in der Anwendung ist und wenig Arbeitszeit benötigt.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine Montagehilfe mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Sie wird weiter gelöst durch ein Verfahren gemäß dem nebengeordneten Anspruch 11.
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Die erfindungsgemäße Montagehilfe umfasst einen Lagerbolzen, der nicht gleichzeitig eine Befestigungsschraube ist, eine Wippe und Spannmittel, wobei die Wippe einen L-förmigen Querschnitt umfassend einen ersten Schenkel und einen zweiten Schenkel hat, wobei die Wippe mit ihrem ersten Schenkel an dem Lagerbolzen gelagert ist, wobei eine Längsachse des Lagerbolzens parallel zu dem zweiten Schenkel verläuft und wobei die Spannmittel den Abstand zwischen der Längsachse des Lagerbolzens und dem zweiten Schenkel verändern.
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Die erfindungsgemäße Montagehilfe hat mehrere Vorteile. Insbesondere verwendet sie einen Lagerbolzen, der nicht gleichzeitig eine Befestigungsschraube ist, um das Maschinenelement mit seiner Anlagefläche an die Gegenfläche des Maschinenbetts zu pressen.
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Bei Anwendung der erfindungsgemäßen Montagehilfe und des erfindungsgemäßen Verfahrens, werden die Befestigungsschrauben frei von Querkräften in eine zu dem Lagerbolzen benachbarte Gewindebohrungen eingedreht und angezogen. Dadurch ergibt sich eine prozesssichere Verschraubung, die hinsichtlich der Vorspannkraft und anderen Parametern zuverlässig und dauerhaft ist.
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Des Weiteren sind mit der erfindungsgemäßen Montagehilfe große Verstellwege und Anpresskräfte ohne weiteres realisierbar.
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Außerdem ist die erfindungsgemäße Montagehilfe sehr einfach in Aufbau und Herstellung.
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Bei erfindungsgemäßen Ausführungsformen der Montagehilfen können die Spannmittel als einfache Spannschraube, die beispielsweise als Spannschraube mit einem Sterngriff, als handelsüblicher Senkrechtspanner, wie er beispielsweise von der Firma AMF, Fellbach, angeboten wird oder durch einen handelsüblichen Exzenterhebel realisiert werden. Diese Bauteile sind zu günstigen Preisen in hoher Qualität am Markt verfügbar. Selbstverständlich ist es auch möglich, die erfindungsgemäße Montagehilfe mit einer Exzenterbuchse auszuführen.
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Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung sieht vor, dass die Wippe relativ lang ist. Sie kann beispielsweise etwa doppelt so lang sein wie der Lochabstand zwischen zwei benachbarten Befestigungsbohrungen. Dann ist es möglich an einem Ende der Wippe Spannmittel und an den gegenüberliegenden Ende ein Widerlager auszubilden.
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Alternativ ist es auch möglich an beiden Enden der Wippe Spannmittel auszubilden.
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Wenn, wie in einer erfindungsgemäßen Ausführungsform vorgesehen, die wirksame Länge L der Wippe den doppelten Lochabstand von Befestigungsbohrungen des linearen Maschinenelements entspricht, dann leiten die Spannmittel bzw. das Widerlager der Wippe ihre Anpresskraft in unmittelbarer Nähe von Befestigungsbohrungen des Maschinenelements in dieses ein. Dort kann bei gespannter Montagehilfe eine Befestigungsschraube eingedreht und angezogen werden.
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Kurz gesagt, wird das erfindungsgemäße Maschinenelement an zwei Stellen und zwar genau dort wo sich eine zu dem Lagerbolzen benachbarte Befestigungsbohrung befindet mit seiner Anlagefläche an die Gegenfläche des Maschinenbetts gedrückt. Dort können zwei Befestigungsschrauben eingedreht und mit dem vorschriftsmäßigen Anzugsdrehmoment angezogen werden. D. h. die erfindungsgemäße Vorrichtung drückt bei diesem Ausführungsbeispiel das Maschinenelement genau dort gegen das Maschinenbett, wo es festgeschraubt wird. Weil zwei Befestigungsschrauben gleichzeitig eingedreht werden könne, wenn die Montagehilfe gespannt ist, verkürzt sich auch die Montagezeit.
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Es ist erfindungsgemäß möglich, in dem ersten Schenkel der Wippe eine Lagerbohrung oder eine Lagerbuchse, beispielsweise Messing oder Kunststoff, vorzusehen. Dadurch wird der Verschleiß zwischen Lagerbolzen und der Wippe minimiert.
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In besonders bevorzugter Ausgestaltung hat die Lagerbuchse einen Bund, der dafür sorgt, dass die Buchse und mit ihr die Wippe eine ausreichend große Auflagefläche auf dem Maschineelement hat. Außerdem wird dadurch ein gewisser Abstand zwischen erstem Schenkel der Wippe und dem Maschinenelement gewährleistet.
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Diese Lagerbuchse kann auch als Exzenterbuchse ausgeführt sein. In diesem Fall übernimmt die Exzenterbuchse die Funktion eines der Spannmittel. Die erfindungsgemäßen Vorteile können auch mit einem Verfahren nach dem nebengeordneten Anspruch 11 sowie dem zugehörigen Unteransprüchen 12 und 13 realisiert werden.
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Die damit erzielbaren Vorteile entsprechen den zuvor im Zusammenhang mit der Montagehilfe genannten Vorteilen, sodass auf eine Wiederholung verzichtet wird.
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Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind der nachfolgenden Zeichnungen, deren Beschreibung und deren Patentansprüchen einnehmbar. Alle in der Zeichnung den deren Beschreibung und den Patentansprüchen offenbarten Merkmale können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination miteinander erfindungswesentlich sein.
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Figurenliste
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Es zeigen:
- 1 a bis d ein erstes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Montagehilfe in verschiedenen Ansichten,
- 2a bis d ein zweites Ausführungsbeispiel in verschiedenen Ansichten,
- 3 ein drittes Ausführungsbeispiel in verschiedenen Ansichten,
- 4 ein viertes Ausführungsbeispiel und
- 5 ein fünftes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Montagehilfe.
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Beschreibung der Ausführungsbeispiele
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In den 1a bis d wird ein erstes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Montagehilfe 1 in verschiedenen Ansichten dargestellt.
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Die 1a zeigt eine Ansicht von oben auf eine Zahnstange 1, die ein längliches Maschinenelement im Sinne der Erfindung darstellt. Die Zahnstange 1 weist eine Schrägverzahnung 3 und eine der Schrägverzahnung 3 gegenüberliegende Anlagefläche 5 auf. Mit der Anlagefläche 5 soll die Zahnstange 1 in Anlage an eine nicht dargestellte Gegenfläche an einen Maschinenbett 7, das nur in der 1a dargestellt ist, gebracht werden.
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Die Zahnstange 1 wird mit Befestigungsschrauben (nicht dargestellt) an dem Maschinenbett 7 festgeschraubt. Die Befestigungsschrauben werden in Befestigungsbohrungen 9 der Zahnstange 1 gesteckt und in eine Gewindebohrung des Maschinenbetts 7 geschraubt. Diese Art der Befestigung ist seit langem Stand der Technik und bedarf daher keiner näheren Erläuterung.
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Die erfindungsgemäße Montagehilfe 11 erstreckt sich bei diesem Ausführungsbeispiel über drei Befestigungsbohrungen 9. Sie hat, wie sich aus den 1c und 1d ergibt einen L-förmigen Querschnitt mit einem ersten Schenkel 13 und einem orthogonal dazu angeordneten zweiten Schenkel 15. Der erste Schenkel 13 hat an dem in 1a linken Ende eine relativ große Ausnehmung 17 dort wo sich die Befestigungsbohrung (9) befindet. Die Ausnehmung 17 im ersten Schenkel 13 ist so positioniert und bemessen, dass eine Befestigungsschraube samt Schraubenkopf durch die Ausnehmung 17 in die gestufte Befestigungsbohrung 9 eingeführt und in ein darunter befindliche Gewindebohrung im Maschinenbett eingedreht und angezogen werden kann.
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An dem in 1a rechten Ende der erfindungsgemäßen Montagehilfe ist eine solche Aussparung nicht vorhanden, sodass die darunter befindliche Befestigungsbohrung 9 nicht sichtbar ist und daher durch unterbrochene Linien angedeutet ist. Es ist selbstverständlich möglich, auch an dem in 1 rechten Ende des ersten Schenkels 13 eine Ausnehmung 17 vorzusehen.
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Etwa in der Mitte der erfindungsgemäßen Montagehilfe 11 (in Bereich der Schnittebene A-A) ist ein Lagerbolzen 19 vorgesehen, der in die darunter befindliche Gewindebohrung des Maschinenbetts 7 angedreht wird.
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In der 1b ist der Lagerbolzen 19 gut zu erkennen. Er ist letztendlich nichts anderes als eine handelsübliche Schraube (bevorzugt mit Teilgewinde). Der mit Gewinde versehene Abschnitt des Lagerbolzens 19 ist in der 1b gut zu erkennen. Der Schraubenkopf ist ebenfalls in der 1b gut zu erkennen.
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An dem zweiten Schenkel 15, der in den 1b, 1c und 1d gut zu erkennen ist, sind Spannmittel in Form von Spannschrauben 21 an beiden Enden angeordnet. Diese Spannschrauben 21 werden in komplementäre Innengewinde in dem zweiten Schenkel 15 eingedreht.
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In den 1a ist gut zu erkennen, dass die Spannschrauben 21, ihre Spannkraft auf die Zahnstange 1 übertragen, wo sich Befestigungsbohrungen 9 befinden.
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Dies bedeutet, dass genau dort, wo eine Befestigungsschraube durch die Ausnehmung 17 hindurch in die Befestigungsbohrung 9 gesteckt und in die darunter liegende Gewindebohrung eingedreht wird, die erfindungsgemäße Montagehilfe 11 ihre Anpresskraft auf die Zahnstange 1 ausübt und diese mit ihrer Anlagefläche 5 an die Gegenfläche des Maschinenbetts 7 presst.
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In der 1d ist ein Schnitt entlang der Linie A-A durch die Zahnstange 1 und die erfindungsgemäße Montagehilfe 11 dargestellt. Dabei wird deutlich, dass der Lagerbolzen 19 in einer Lagerbuche 23 geführt ist. Die Lagerbuche 23 ist in den ersten Schenkel 13 der erfindungsgemäßen Montagehilfe 11 eingepresst. Die Lagerbuchse 23 hat einen Bund (ohne Bezugszeichen), der als Abstandshalter zwischen dem ersten Schenkel 13 und der Zahnstange 1 dient. Außerdem ist der Bund der Lagerbuchse 23 so dimensioniert, dass sein Außendurchmesser größer ist als die gestufte Befestigungsbohrung 9 mit ihrer Ansenkung für den Schraubenkopf einer Befestigungsschraube.
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Der erste Schenkel 13 und der zweite Schenkel 15 der Montagehilfe 11 bilden somit eine Wippe, die an dem Lagerbolzen 19 gelagert ist. Die Wippe kann als Strangpressprofil oder Abkantprofil aus Aluminium oder Stahl hergestellt werden.
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In diese Wippe 23 müssen dann lediglich wenige Bohrungen beispielsweise zur Aufnahme der Lagerbuchse 23 sowie Gewindebohrungen für die Spannschrauben 21 und eine oder zwei Ausnehmungen 17 angebracht werden. Die erfindungsgemäße Montagehilfe 11 ist also nicht nur sehr effektiv, sondern auch kostengünstig herstellbar.
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In den 2a bis 2d wird ein zweites Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Montagehilfe ebenfalls in verschiedenen Ansichten dargestellt.
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Bei diesen Ausführungsbeispielen ist der zweite Schenkel 15 nur an dem in 2a rechten Ende des ersten Schenkels 13 ausgebildet und bildet eine Widerlager für das als handelsüblicher Senkrechtspanner 27 ausgebildete Spannmittel an dem in 2a linken Ende des ersten Schenkels 13.
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Bei diesem Ausführungsbeispiel ist die Montagehilfe 11 kürzer als der doppelte Lochabstand zwischen zwei benachbarten Befestigungsbohrungen 9.
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In den 3a bis 3c ist ein drittes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Montagehilfe 11 ebenfalls in verschiedenen Ansichten dargestellt.
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Bei diesem Ausführungsbeispiel ist der zweite Schenkel 15 mittels einer einfachen Führung relativ zu dem ersten Schenkel verschiebbar.
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Die Führung umfasst zwei Zapfen 31, die in den zweiten Schenkel (15) eingepresst sind. Sie bilden mit Führungsbohrungen 33 im ersten Schenkel 13 eine Linearführung. Der konstruktive Aufbau ist in dem Schnitt entlang der Linie B-B in der 3 gut zu erkennen.
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Wie sich aus dem Schnitt entlang der Linie A-A ergibt, ist zwischen den Lagerzapfen 31 eine Spannschraube 35 vorhanden, die in ein Innengewinde des ersten Schenkels 13 eingedreht ist. Wenn man die Spannschraube 35 anzieht, wird der Abstand zwischen den zweiten Schenkel 15 und der Längsachse des Lagerbolzens 19 verringert. Mit anderen Worten: Die in Anlage an dem zweiten Schenkel 15 befindliche Zahnstange 1 wird in der 1a nach unten bewegt, so dass die Anlagefläche 5 der Zahnstange 1 gegen eine Gegenfläche (nicht dargestellt) des Maschinenbetts gedrückt wird.
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In der 4a und b ist ein weiteres Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Montagehilfe (11) in zwei Ansichten dargestellt. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist die Lagerbuchse als Exzenterbuchse 37 mit einem Sechskantkopf ausgebildet. In einer Durchgangbohrung 39 der Exzenterbuchse 37 ist der Lagerbolzen 19 aufgenommen. Durch Drehen der Exzenterbuchse 13 wird der Abstand zwischen dem zweiten Schenkel 15 und einer Längsachse des Lagerbolzens 19 verändert. Die Exzenterbuchse 37 ist somit ein Spannmittel.
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In der 4b ist die Exzentrizität E der Exzenterbuchse 37 eingetragen. Der Verstellweg ist bei diesem Ausführungsbeispiel verglichen mit den anderen Ausführungsbeispielen relativ gering.
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Die 5 zeigt eine vereinfachte Version des ersten Ausführungsbeispiels. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist nur eine Spannschraube 21 vorhanden. Sie ist in der Schnittebene A-A (siehe 1) abgeordnet. In diesem Fall können der erste Schenkel 13 und der zweite Schenkel 15 relativ kurz ausgeführt werden.
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Das erfindungsgemäße Verfahren ist relativ einfach und umfasst folgende Schritte:
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Zunächst wird eine Zahnstange 1 oder ein anderes längliches Maschinenelement auf dem Maschinenbett so positioniert, dass die Befestigungsbohrungen 9 mit den entsprechenden Gewindebohrungen des Maschinenbetts übereinstimmen.
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Dann wird an in eine Gewindebohrung ein Lagerbolzen 19 eingedreht und mit ihm die erfindungsgemäße Montagehilfe 11 angebracht.
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In einem weiteren Schritt werden die Spannmittel der erfindungsgemäßen Montagehilfe 11 betätigt, bis sich die Anlagefläche 5 des länglichen Maschinenelements in Anlage an einer Gegenfläche des Maschinenbetts befindet.
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Dann wird mindestens eine Befestigungsschraube durch eine dem Lagerbolzen 19 benachbarte Befestigungsbohrung 9 in die Gewindebohrung des Maschinenbetts eingedreht und angezogen.
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Danach kann man die Spannmittel der erfindungsgemäßen Montagehilfe 11 lösen und die Montagehilfe 11 an anderer Stelle in der gleichen Zahnstange bzw. bei dem gleichen länglichen Maschinenelement wieder anbringen und spannen.
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Dieser Vorgang kann, entsprechend der Länge des Maschinenelements und der Zahl der Befestigungsbohrungen 9 mehrfach hintereinander wiederholt werden, bis alle Befestigungsschrauben angezogen sind.