(57)【要約】      （修正有）【課題】特にエネルギー節約と、改善された動作シーケンスとを可能にする、シャフト上の複数の機能要素を加熱するための装置を提供する。【解決手段】装置１は、各機能要素４のために上下に並べて配置された複数の保持バルコニー５を備え、少なくとも１つのローディング・ステーションＡ，Ｂと、少なくとも１つの加熱ステーションＣと、少なくとも１つのアンローディング・ステーションＤとを備え、複数の保持バルコニーは、ｚ方向にて互いに対して個別に位置調節可能であり、少なくとも１つのローディング・ステーション及び少なくとも１つのアンローディング・ステーションにて、少なくとも１つの加熱ステーションにおけるよりも、ｚ方向にて互いに対してより大きい間隔を有し、加熱されるべき各機能要素のための、保持バルコニー５の数に対応した数の個別の収容要素８を有する誘導加熱装置７が設けられ、収容要素は、ｚ方向にて共に位置調節可能である。【選択図】図１
2017080880.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
各々シャフト用の孔（２）を有し、特にカム、バランスウェイト、歯車、及び／又は軸受である複数の機能要素（４）を加熱するための装置（１）であって、
前記装置（１）は、各々機能要素（４）のために上下に並べて配置された複数の保持バルコニー（５）を備え、
前記装置（１）は、複数の作業ステーション（Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ）、すなわち、少なくとも１つのローディング・ステーション（Ａ，Ｂ）と、少なくとも１つの加熱ステーション（Ｃ）と、少なくとも１つのアンローディング・ステーション（Ｄ）とを備え、
前記複数の保持バルコニー（５）は、ｚ方向にて互いに対して個別に位置調節可能であり、
前記複数の保持バルコニー（５）は、前記少なくとも１つのローディング・ステーション（Ａ，Ｂ）及び前記少なくとも１つのアンローディング・ステーション（Ｄ）にて、前記少なくとも１つの加熱ステーション（Ｃ）におけるよりも、前記ｚ方向にて互いに対してより大きい間隔を有し、
加熱されるべき各機能要素（４）のための、前記保持バルコニー（５）の数に対応した数の個別の収容要素（８）を有する誘導加熱装置（７）が設けられ、前記収容要素は、前記ｚ方向にて共に位置調節可能である装置。
【請求項２】
請求項１記載の装置において、
各収容要素（８）に少なくとも１つの誘導コイルが設けられていることを特徴とする装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の装置において、
前記装置（１）は、回転移送システム（１０）として構成され、かつ、特に４つの作業ステーション（Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ）を有する回転テーブル（１１）を備えたことを特徴とする装置。
【請求項４】
請求項３記載の装置において、
前記装置（１）は、回転移送システム（１０）として構成され、かつ、４つの作業ステーション（Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ）を備え、そのうち少なくとも２つの作業ステーションは、ローディング・ステーション（Ａ，Ｂ）として構成されていることを特徴とする装置。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１項に記載の装置において、
誘導加熱のために各機能要素（４）が対応した収容要素（８）に収容され得るように、前記各収容要素（８）の内郭は、加熱されるべき前記各機能要素（４）の外郭に対して実質的な相補に構成されていることを特徴とする装置。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか１項に記載の装置において、
前記保持バルコニー（５）に機能要素（４）をローディングするために、少なくとも１つのローディング装置（１２）、特にロボット（３）が設けられていることを特徴とする装置。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか１項に記載の装置において、
接合前に前記機能要素（４）の温度を判定するために、計測装置（６）、特に赤外計測装置が設けられていることを特徴とする装置。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれか１項に記載の装置（１）により、後続する焼き嵌めプロセスへの準備として、各々孔（２）を有し、特にカム、バランスウェイト、歯車、及び／又は軸受である複数の機能要素（４）を加熱するための方法であって、
前記少なくとも１つのローディング・ステーション（Ａ，Ｂ）にて、鉛直方向にて上下に並べて設けられ、かつ前記ｚ方向にて互いに離れるように移動する前記複数の保持バルコニー（５）の中に前記機能要素（４）が配置され、
前記機能要素（４）が前記ｚ方向にて共に移動し、前記少なくとも１つの加熱ステーション（Ｃ）に入り、そこで前記収容要素（８）の中で誘導加熱されるように、加熱のために前記誘導加熱装置（７）の対応した収容要素（８）が各機能要素（４）の上へ移動され、
前記機能要素（４）の温度が計測され、
前記収容要素（８）が前記対応した機能要素（４）から上げられ、
前記機能要素（４）は、前記少なくとも１つのアンローディング・ステーション（Ｄ）へ移動、特に旋回させられ、前記保持バルコニー（５）が離れて、前記アンローディング・ステーション（Ｄ）にて取り出されることを特徴とする方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、各々シャフト用の孔を有し、特にカム、バランスウェイト、歯車、及び／又は軸受である複数の機能要素を加熱するための装置に関する。また、本発明は、そのような機能要素を加熱するための方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
機能要素、特にカムを、特に中空カムシャフトに接合するため、通常は、機能要素が加熱され、個々の機能要素のハブ又は孔をシャフトの軸に整列させなければならない。シャフトを挿通することにより複数の機能要素が一度に同時接合されるべき場合には、全ての機能要素を整列させなければならない。
【０００３】
シャフト用の孔を有する、特にカムである複数の機能要素をシャフト上の所定の角度位置に位置決めするための、この目的に適した装置が、特許文献１から知られている。これによれば、当該装置は、各々機能要素を意図した複数の収容要素を備える。複数の収容要素は、機能要素の孔が実質的に共通の直線上に位置するように、位置決めされ得る。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】独国特許出願公開第１０２００８０６４１９４号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
通常、カムシャフトは、上記した装置によっても製造される。この際、カム又は一般に機能要素が、焼き嵌めにより、中空シャフト上に固定される。しかしながら、そのような焼き嵌めプロセスは、接合されるべき機能要素の加熱、及び／又は、中空シャフトの冷却を必要とする。特に、普通に使用される機能要素の加熱は、大量の加熱エネルギーを必要とする。その結果、そのような製品のための製造プロセスが、しだいに高コストになってきている。
【０００６】
本発明は、特にエネルギー節約と、改善された動作シーケンスとを可能にする、シャフト上の複数の機能要素を加熱するための装置を提供するという課題を取り扱う。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明によれば、この課題は、独立請求項１の主題により解決される。有利な実施形態は、従属請求項の主題である。
【０００８】
本発明は、焼き嵌めプロセスによってシャフト上に接合されるべき機能要素の加熱のために、その上に機能要素が載置される、例えば複数の保持バルコニーのように、誘導加熱が、好ましくは他の部材を加熱することなく、加熱されるべき機能要素のみを加熱するという方法で誘導加熱を構成するという一般的概念に基づく。機能要素のみの集中的かつ局所的な加熱の結果として、大幅なエネルギー節約が達成され得る。当該装置の他の部材、例えば保持バルコニーの加熱に必要であった従来の無駄な加熱エネルギーは、もはや必要でないからである。本発明に係る装置は、各々シャフト用の孔を有し、例えばカム、バランスウェイト、歯車、及び／又は軸受である複数の機能要素を加熱するための装置であって、各々機能要素のために設けられた複数の保持バルコニーを備え、当該複数の保持バルコニーは、鉛直方向にて上下に並べて設けられ、接合されるべき機能要素が加熱のためにその上に載置される。更に、本発明に係る装置は、複数の作業ステーション、すなわち、少なくとも１つのローディング・ステーションと、少なくとも１つの加熱ステーションと、少なくとも１つのアンローディング・ステーションとを備える。更に、複数の保持バルコニーは、ｚ方向にて互いに対して個別に位置調節可能であり、当該複数の保持バルコニーは、ローディング・ステーション及びアンローディング・ステーションにて、少なくとも１つの加熱ステーションにおけるよりも、ｚ方向にて互いに対してより大きい間隔を有するので、ローディング・ステーション及びアンローディング・ステーションでは、把持がより容易に行われ得る。機能要素の加熱のために、加熱されるべき各機能要素のための、保持バルコニーの数に対応した数の個別の収容要素を有する誘導加熱装置が設けられ、収容要素は、ｚ方向にて共に位置調節可能である。保持バルコニーに把持装置が配され得ることは、もちろんである。この場合、把持装置は、加熱の間、加熱されるべき機能要素を固定する。保持バルコニーの上に、加熱されるべき他の機能部材もまた同時に加熱されるように載置されることがないように、個々の機能要素に収容要素がそれぞれ割り当てられる方法で特別に設計された誘導加熱装置の結果として、加熱されるべき機能要素の、非常によく的を絞った加熱が可能になる。したがって、収容要素を伴った本発明に係る誘導加熱装置は、機能要素のみを加熱し、実際の後続する接合プロセスにとって全く重要でないにもかかわらず、所要エネルギーの増加をもたらす、従来のような当該装置の付加部材を正確に加熱しないことを可能にする。したがって、本発明に係る装置によれば、ローディング・ステーション及びアンローディング・ステーションにて個々の保持バルコニーを離すように移動させることにより、直接的な態様で機能要素を把持し、動作シーケンスを改善し、機能要素の局所的な加熱を通じてエネルギーを節約することが可能になる。
【０００９】
誘導加熱装置の収容要素は、その中に入れられた機能要素がいずれにしても好ましく収容され得るように、きっちり嵌め込まれ、又はそのような収容要素に少しの遊びしか生じないように、構成され得る。この際、各収容要素もまた、加熱されるべき機能要素をそれが一様に加熱するように構成される。その結果、例えば、材料の厚みが大きい領域ほど大きい誘導電流が流れて、加熱された機能要素が冷却プロセスの間に可能な限り均一にシャフト上で収縮する結果となる。加熱されるべき機能要素がきっちり嵌め込まれることのない収容をも収容要素が可能にし得ることは、もちろんである。特にそれらがリングインダクタとして構成された場合、これは、異なるサイズの機能要素が単一かつ同一の収容要素で加熱され得て、その結果、加熱されるべき機能要素に関する柔軟性が向上するという、大きい利点をもたらす。本発明に係る誘導加熱装置によれば、また本発明に係る装置によれば、コントロールシャフト、例えばカムシャフトの焼き嵌めにおいて、顕著なエネルギー節約が達成され得る。その結果、そのようなコントロールシャフトの製造コストが著しく低減され得て、また資源の節約が可能になる。
【００１０】
本発明に係る解決手段の有利な発展によれば、少なくとも１つの誘導コイル、例えばリングインダクタが、各収容要素に設けられる。これにより、複数の収容要素を個別に制御すること、特にそれらのオン・オフを切り換えること、個々の加熱パワーを平準化することが可能になる。また、複数の誘導コイルを設けることにより、収容要素の中での加熱の間、異なる温度範囲を生成することが可能になる。
【００１１】
当該装置は、回転移送システムとして構成され、かつ、４つの作業ステーションを有する回転テーブルを備えるのが、好都合である。第１及び第２の作業ステーションはローディング・ステーションとして構成され、第３の作業ステーションは加熱ステーションを表し、第４の作業ステーションはアンローディング・ステーションとして構成され得る。回転移送システムとして構成された当該装置が３つのステーションのみを備える場合に、第１及び第２の作業ステーションが統合されてもよいことは、もちろんである。まず、加熱されるべき機能要素が適切なロボットによりマガジンから取り出されてローディング・ステーションへ移動させられ、当該装置の各保持バルコニーの上に置かれる。各々の場合にローディングを受ける保持バルコニーは、互いに離れるように移動して、機能要素の簡便な載置を可能にする。一旦機能要素が所要数の保持バルコニーに載置されると、これらの保持バルコニーが再度ｚ方向にて共に移動し、回転テーブルが回転する。その結果、機能要素は、ローディング・ステーションから加熱ステーションへ移送され、そこで上記した収容装置を有する誘導加熱装置が待機位置で待機している。複数の保持バルコニーを一緒に加熱ステーションへ移動させることは、加熱ステーションがよりコンパクトに、より高いエネルギー効率で構成され得るという、大きい利点を有する。回転移送システムが機能要素（カム）を加熱ステーションへ旋回させたとき、誘導コイルがカムに近づき、又は、ある実施形態ではリングインダクタとして、円形コイルがカムを通過してカム高さの中間まで達する。加熱の後、コイル（誘導加熱装置）がｚ方向にて上方へ移動して戻り、その後、カムが正規のｚ位置へ移動してアンローディング・ステーションへ移送される。これらのカムは、そこである装置によって一緒に取り出されて、接合装置へ移送される。検出された温度値が所定の限界値を下回らず、又は上回らない場合に、すなわち所定の温度範囲に入っている場合に別体の接合装置にて後続の焼き嵌めのみが行われることは、明らかである。
【００１２】
また、本発明は、他の部材が同時に加熱される無駄がなく、機能要素の非常によく的を絞った加熱を可能にする上記装置が用いられる、機能要素を加熱するためのエネルギー節約プロセスを提供するという一般的概念にも基づく。
【００１３】
本発明の他の重要な特徴及び利点は、従属請求項から、図面から、また図面を参照した対応の説明から得られる。
【００１４】
上記した特徴及び以下に説明する特徴は、各々の場合にて説明する組み合わせで使用されるだけでなく、本発明の範囲から逸脱することなく他の組み合わせ又は単独でも使用され得るものと理解される。
【００１５】
本発明の実施形態の好ましい実例を図面に示し、また以下詳細に説明する。ここで、同一の参照符号は、同一又は類似の機能的に同じ部材を参照するものである。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】図１は、本発明に係る装置の平面図である。
【図２ａ】図２ａは、コントロールシャフトの製造における１つのプロセスステップを示す図である。
【図２ｂ】図２ｂは、コントロールシャフトの製造における他のプロセスステップを示す図である。
【図２ｃ】図２ｃは、コントロールシャフトの製造における更に他のプロセスステップを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
図１及び図２ａ〜図２ｃによれば、各々シャフト用の孔２を有し、例えばカム、バランスウェイト、歯車、及び／又は軸受である複数の機能要素４を加熱するための本発明に係る装置１は、図２ａ〜図２ｃに明示されるように、各々機能要素４のために鉛直方向にて上下に並べて配置された複数の保持バルコニー５を備える。本発明によれば、装置１は、複数の作業ステーションＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄ（図１参照）、すなわち、少なくとも１つのローディング・ステーションＡ，Ｂと、少なくとも１つの加熱ステーションＣと、１つのアンローディング・ステーションＤとを備える。作業ステーションが３つしかなくても、又は４つより多くても構わないことは、もちろんである。複数の保持バルコニー５は、ｚ方向にて、すなわち鉛直方向にて互いに対して個別に位置調節可能であって、ローディング・ステーションＡ，Ｂ及びアンローディング・ステーションＤにて、少なくとも１つの加熱ステーションＣにおけるよりも、大きい間隔を有する。加えて、加熱されるべき各機能要素４のための個別の収容要素８を有する誘導加熱装置７が設けられ、収容要素は、ｚ方向にて共に位置調節可能である。誘導加熱のために各機能要素４が対応した収容要素８に特にきっちり嵌め込まれ、かつ遊びが小さい状態で収容され得るように、各収容要素８の内郭は、加熱されるべき各機能要素４の外郭に対して実質的な相補に構成され得る（図１参照）。最も単純な実施形態の場合、収容要素８が誘導リングとして構成されてもよいことは、もちろんである。当該誘導リングは、同様に加熱されるべき機能要素４の上方に配置され得るけれども、機能要素の外郭に対するきっちりした嵌め込みを正確には生じない。このことは、そのような収容要素で種々の機能要素が加熱され得るという、大きい利点を提供する。
【００１８】
誘導加熱装置７は、保持バルコニー５の数に対応した数の収容要素８を有し、当該収容要素は、共に位置調節可能であること、すなわち同時に位置調節可能であることが好ましい。これらの収容要素８の各々に少なくとも１つの誘導コイルが設けられ、当該誘導コイルは、その中に収容された機能要素４の誘導加熱を可能にする。各収容要素８に複数の誘導コイルが設けられてもよいことは、もちろんであって、機能要素４の区画ごとに異なる加熱が可能になる。
【００１９】
図１及び図２ａ〜図２ｃを考慮すれば、装置１は、回転移送システム１０として構成され、かつ、４つの作業ステーションＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄを有する回転テーブル１１を備えることが判る。この場合、適切なローディング装置１２、例えばロボット３によってマガジン１３から取り出された機能要素４で各保持バルコニーが占められ得るように、第１及び第２の作業ステーションＡ，Ｂは、ローディング・ステーションとして構成される。回転テーブル１１が３つの作業ステーションのみを有するように、２つのローディング・ステーションＡ，Ｂが単一のステーションに統合され得ることは、もちろんである。機能要素４は、少なくとも１つのアンローディング・ステーションＤにおける保持バルコニー５にて、ｚ方向に、かつ後続する接合位置に応じた角度の向きに整列させられる。
【００２０】
理論上は、装置１が回転移送システム１０として構成され、かつ、５つの作業ステーションを備えてもよい。そのうち、少なくとも２つの作業ステーションは、ローディング・ステーション（Ａ，Ｂ）として、又は、加熱ステーション（Ｃ）として構成される。４つの作業ステーション（Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ）を有する回転移送システムの場合と同じく、２つの加熱ステーション（Ｃ）、すなわち予備加熱ステーションと主加熱ステーションとが設けられてもよい。
【００２１】
更に、本発明に係る装置１は、それにより機能要素４の温度が判定され得るように、計測装置６（図１参照）、特に赤外計測装置を備える。後続する焼き嵌めプロセスが実行されるか否かは、計測装置６により確認された温度値に依存している。これにより、温度ばらつきに起因して品質の点で欠ける接合プロセスが回避され得る。
【００２２】
概して、各々孔２を有し、例えばカム、バランスウェイト、歯車、及び／又は軸受である機能要素４の加熱は、装置１により、以下のようにして行われる。
【００２３】
まず、本発明に係る装置１では、図２ａに示すように、適切なローディング装置１２、例えばロボット３によって、作業ステーションＡ及びＢにローディングがなされる。この際、加熱されるべき機能要素４は、当該ローディング装置によってマガジン１３から取り出され、装置１の対応する保持バルコニー５の上に、すなわち本例では回転テーブル１１の中に載置される。固定装置（不図示）、例えば把持装置によって、特に回転角度位置に関して、これらの機能要素がそこで適切に固定されることは、もちろんである。図２ａに明示されるように、各機能要素４がローディングされる保持バルコニー５は、機能要素４の挿入を容易にするため、残余の保持バルコニー５に比べて、隣接する保持バルコニー５に対して鉛直方向のより大きい間隔、すなわちｚ方向のより大きい間隔を有する。
【００２４】
図２ｂによれば、保持バルコニー５への加熱されるべき機能要素４のローディングもまた、ローディング装置１２によって行われる。この際、作業ステーションＣにて誘導加熱装置７の複数の収容要素８が同時に下向きに移動する結果、保持バルコニー５に載置された機能要素４が、誘導加熱装置７の収容要素８の中に入る。この段階で機能要素４の加熱が、本発明により機能要素４のみの加熱が、望ましくない保持バルコニー５の加熱なしに、行われる。機能要素４が加熱ステーションＣへ回転する前に、保持バルコニー５がｚ方向にて一緒に移動する。その結果、極めてコンパクトに構成され、かつエネルギー効率の高い加熱ステーションＣが得られる。
【００２５】
所定の加熱時間が経過し、又は入力されるべき所定の加熱パワーに達すると、図２ｃに示すように、複数の収容要素８が再度同時に上方へ移動する。その結果、機能要素４が収容要素８から出る。加熱された機能要素４は、回転テーブル１１の回転によって作業ステーションＤへ旋回させられ、そこで取り出されて、他の接合装置９へ供給される。回転テーブル１１がアンローディング・ステーションＤへ回転したとき、保持バルコニー５は、ｚ方向にて、すなわち鉛直方向にて再度離れる方向に移動する。その結果、ロボット３は、加熱された機能要素４を容易に取り出すことができる。全ての保持バルコニー５が、又は取り出されるべき機能要素４が載置された保持バルコニーのみが、同時に離れる方向へ移動され得る。
【符号の説明】
【００２６】
１  装置
２  孔
３  ロボット
４  機能要素
５  保持バルコニー
６  計測装置
７  誘導加熱装置
８  収容要素
９  接合装置
１０  回転移送システム
１１  回転テーブル
１２  ローディング装置
１３  マガジン
Ａ  作業ステーション（ローディング・ステーション）
Ｂ  作業ステーション（ローディング・ステーション）
Ｃ  作業ステーション（加熱ステーション）
Ｄ  作業ステーション（アンローディング・ステーション）
【図１】
2017080880.tif 000003
【図２ａ】
2017080880.tif 000004
【図２ｂ】
2017080880.tif 000005
【図２ｃ】
2017080880.tif 000006