DD276639A1 - Vorrichtung zum einfuehren von achsen und bolzen in rohre oder bohrungen - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Einfuehren von Achsen und Bolzen in Rohre oder Bohrungen, welche rationell bei der mechanisierten und automatisierten Montage in der Serien- und Massenfertigung einsetzbar ist. Die Vorrichtung spannt die Achse mit Hilfe eines langen Dornes und eines Achswagens und fuehrt diese beruehrungslos in die Bohrung eines Bauteiles ein, besitzt stufenlos einstellbar Positionierelemente fuer Bauteil oder Rohr und Achse, erreicht dadurch eine freie konstruktive Gestaltung der Aussen- und Innendurchmesser der zu montierenden Teile und erzielt durch seine universelle Anwendbarkeit ein breites Einsatzgebiet. Fig. 1

Description

Hierzu 4 Seiten Zeichnungen

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum berührungslose oder leichtbeweglichen Einführen von Achsen und Bolzen in Rohre oder Bauteile mit entsprechenden Bohrungen zur mechanisierten und automatisierten Montage in der Serien- und Massenfertigung der metallverarbeitenden Industrie.

Charakteristik des bekannten Standes der Technik

Für das Einbringen von Achsen und Bolzen in Rohre oder Bohrungen sind mehrere nicht systematisierbare Wirkprinzipo bekannt. In DE 3218384 werden Bolzen und Schrauben in senkrechter Montagehaltung mit einem spannfutterartigen Greifer über der nach oben offenen Bohrung positioniert. Ein Stempel schiebt den Bolzen oder die Schrauben durch die federbelasteten Greiferbacken in die Bohrung. Die Wandungen der Bohrung übernehmen nach dem Ansetzen des Bolzenendes hauptsächlich die Führung des Bolzens bis zur Endlage, da der Greifer durch den Stempel oder den Schraubenkopf auseinandergedrückt wird und die Positionierfunktion verliert. Für dieses Lösungsprinzip sind die Einsatzmöglichkeiten stark eingeschränkt. Die senkrechte Montagehaltung zwingt das Werkstück mit der Bohrung ·η eine bestimmte Lage. Die Bolzen müssen gegen Durchfallen bei Durchgangsbohrungen gesichert werden. Die Führungsfunktion der Bohrungswandung setzt voraus, daß in der Bohrung und am Außenmantei der Bolzen und Schrauben wegen der Gefahr des Verhakens kti,-3 Einsätze oder Nuten vorhanden sein dürfen. Die Gestaltung des Federbackengreifers grenzt die Länge und das maximale Gewicht der Bolzen und Schrauben ßin. Eine Vorrichtung zum Fügen zylindrischer Teile wird in DD 215727 beschrieben. Zwei U-förmige Profile werden mit der offenen Seite ineinandergesteckt und durch einen Bolzen über fluchtende Bohrungen in den sich überlappenden Schenkel der Profile miteinander verbunden. Die zu beiden Seiten herausragenden Bolzen werden verquetscht. Für den Montagevorgang werden die U-Profile lagedefiniert gehalten. Der Bolzen wird durch das erste Bohrungspaar geschoben. Dieses und ein zusätzlich innerhalb der Profile angeordnetes Prisma zentrieren das verdeckte Bolzenende für das zweite Bohrungspaar. Die Bohrungspaare fungieren als Führungselemente für don Bolzen.

Dieses setzt voraus, daß der Bolzen keina Durchmessersprünge bzw. Absat/o wegen der Verhakungsgefahr aufweist ι darf. Die zu montierenden Bauteile müssen so beschaffen sein, daß ein Prisma zum Zentrieren des Bolzens für das zweite Bohrungspaar angoordnot werden kann. Die aufgeführten, aus dom Lösungsprinzip resultierenden Bedingungen, lassen nur begrenzte Einsatzmöglichkeiten zu.

Wie Achsen mit Absätzen am Außondurchmesser in eine Bohrung eingeführt bzw. geproßt werden können, wird in DD 128517 erläutert. Dazu wordon die Achse in oin Rohr eingelegt und ein fliegender Führungsdorn auf das Achsendo aufgesteckt, um dio Absätze zu übordeckon. Dio Achse wird mit dem Führungsdorn voran in die Bohrung des lagedefiniorten Werkstückos gepreßt. Auf der anderen Soito dos Workstückes nimmt ein zwoitos Rohr don durchgeschobenen Führungsdorn wieder auf. Nach Entnahmo dos montiorton Workstückos schiebt ein Stempel unter Zusammenfahren der beiden gogonüborliogondon Rohre don Führungsdorn in die Ausgangslago zurück. Dor Einsatz eines fliegenden Domes setzt voraus, daß das Werkstück eine Führungsfunktic'i erhält und somit dio Gestaltung der Bohrung angepaßt sein muß. Dio durch don Proßvorgang als Rohre gestalteten Zontrior- und Auinahmoclomonto lassen keinen variablem Einsatz hinsichtlich einer Durchmesser- und Längenänderung zu. Das Lösungsprinzip ist gooignot nur relativ kurze Achson zu fügen. Der fliegende Dorn stellt für die automatische Montago oinen Unsichorhoitsfaktor dar.

Ein Verfahren zum Ineinanderfügen von längeren Rohren unterschiedlichen Durchmessers für Transportzwecke erläutert DE 2847468. Das Rohr mit den« kleinsten Durchmesse' wird mit Hilfe eines fuhrbaren Bockes auf einen einseitig eingespannten Trägerarm aufgeschoben und dort abgelegt. Auf die gleiche Weise werden weitere Rohre mit steigendem Durchmesserwert ineinandergefügt und mit radialen Abstandhaltern miteinander verbunden.

Mit dar Voraussetzung, daß das in eine Bohrung einzuführende Werkstück zur Anwendung eines Trägerarmes innen hohl sein muß, erweist sich das oben beschriebene Verfahren für die meisten Anwendungsfälle, Achsen oder Bolzen in eine Bohrung einzuführen, als nicht brauchbar.

Die für das Einführen von Achsen und Bolzen in Rohre oder Bohrungen bekannten technischen Lösungen beruhen hauptsächlich auf der Nutzung der Bohrung zur Führung für das einzuschiebende Element. Die dadurch auftretende Gleitbewegung bzw. -reibung führt zu Schädigungen der Bauteile und schränkt wegen der Gefahr des Verhakens die konstruktive Gestaltung des Außendurchmessers der Achsen und Bolzen und der Bauteilbohrung stark ein. Da bei den meisten Lösungen eine durchgängige, gleichmäßige Führung nicht möglich ist, sind größere Kraftaufwände nötig und die automatischen Prozesse unsicher. Die Einsatzmöglichkeiten sind begrenzt auf kürzere Bauteile, Achsen und Bolzen mit einheitlichem Außendurchmesser und geringer Masse und robuste Fügevorgänge. Änderungen der Baulailabmossungon sind zum Teil nicht möglich.

Die aufgeführten Wirkprinzipe sirnl auf bestimmte Einsatzfälle zugeschnitten. Sie sind für einen Einsatz mit variierbaren Durchmesser- und Längenverhältnissen nicht geeignet. Bauteile mit komplizierten Konturen in den Bohrungen bzw. am Außendurchmesser der Achsen und Bolzen können nur bedingt oder nichc automatisch montiert werden.

Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist eine Vorrichtung, die im automatisierten Prozeß Achsen und Bolzen mit hoher Zuverlässigkeit in Rohre oder Bauteile mit entsprechenden Bohrungen einfühlt. Die Vorrichtung soll hinsichtlich der Veränderung von Bautoilgrößen variabel einsatzfähig sein.

Durch die Gewährleistung einer berührungslosen Montage sollen keine Forderungen an die Gestaltung der Kontur der Achse bzw. der Bohrung entstehen.

Neben der hohen Montagequalität, einer technologisch variablen Einsatzfähigkeit und einer hohen Verfügbarkeit sollen eine Minimierung des technischen Aufwandes und eine Einsparung von Montagezeit und Energie erzielt werden.

Darlegung dos Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zu entwickeln, dio .r.;t präziser einheitlicher Führung die Achso oder den Bolzen, ohne großen Kraftaufwand und ohne die Bohrungswandung zu berühren, mit hoher Verfügbarkeit montiert. Durch die Erfindung coil kein Einfluß auf die konstruktive Gestellung (Absätze, Nocken, Rillen, Nuten) des Außendurchmossurs der Achsen, Bolzen und der Bnuteilbohrung entstehen. Die Vorrichtung soll auf Veränderungen der Bautciiabmessungen, wio Länge und Durchmesser der Achse bzw. der Bohrung einstellbar sein. Schädigungen durch don Montageprozoß, z. B. an Kanten, Passungen, Dichtflächen, sollen vermieden werden.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß die Vorrichtung, in linearer Folge aufgestellt, aus oinem Dorn, oiner zweiten Bautailauflage und oinem Achsprisma besteht. Das Achsprisma dient zur Aufnahme der rotationssymmetrischen Achsen und ßolzon in einer Prismenform und kann über eine Hubeinrichtung so horizontal angehoben odor abgesenkt werden, daß die axiale Symmetriolinie der Achsen und Dolzon immer mit der auf gleichem Niveau bleibenden zentralen Montagolinio übereinstimmt. Am Stativ des Achsprismas ist ein Achswagen angeordnet, der über die gesamte Lange des Achsprismas, mit seinem Achsaufnahmeelement der zentralen Montagelinio folgond, verfahrbar gelagert ist. Ein ebenfalls am Stativ des Achsprismas befestigter Achsanschlag ist axial vorstellbar und begrenzt den Weg des Achswagens in Richtung Bauteilauflago. Zur Aufnahme und Positionierung der Rohro bzw. Bauteile mit der entsprechenden Bohrung besteht dio Bauteilauflago achsprismaseitig aus einem stationären Teil und domsoi'.ig aus einem parallel zur zentrale Montagolinie beweglichen Teil. Baido Bauteilauflagen sind über eine Hubeinrichtung heb- und senkbar eingerichtet und besitzen Elemente zur lagosicheren Aufnahme der Bauteile. Der Dorn ist eine lange, entlang der zentralen Montagelinie bewegliche Stange, deron bauteilauflageseitiges Ende ein Achsaufnahmeoloment aufweist und deren entgogengesetztos Endo in einen Wagon eingespannt ist. Gelagert sind Dorn und Wagen auf einem Dornstativ dorart, daß bautoilauflagoseitig ein stationäres Rollonpaar zur Abstützung des Doms angebracht ist und eine Führungsbahn für den Wagen eine sichere, geradlinige Bewegung realisiert. Die Achsaufnahmeelemento sind so gestaltot, daß entweder die Achso an beiden Stirnseiten in der Zentrierbohrung oder an den Enden am Außenmantel fixiert worden kann.

Bovor der Montagevorgang beginnt, muß dio Vorrichtung entsprechend der Pa.'amotor der zu verarbeitenden Bautoile eingestellt worden.

Das Achsprisma wird so angohobon, daß die axiale Mittellinie der Achso in der Flucht dor zentralen Montagelinie liegt. Das Maß, wio weit das Achsende nach orfolgtor Montago aus dar Bohrung homusragon darf, wird mit dem Achsanschlag eingestellt. Die bowoglicho Bautoilauflago wird, von der Rohr- oder Bauteiüängo ausgohond, in den urfordorlichon Abstand zur stationären Bautoilauflago gefahren. Beide Bautoilnuflagon worden abgosonkt, um dio Mittolachsu dor Bohrung dor Bautoile zur zontralen Montagolinio fluchtend oinzurichton. Dorn und Achswagen bofindon sich in dur Ausgangstage. Der Montagozyklus wird mit don Einlogon dor Achso odor dos Bolzons in das Achsprisma und dom Positionieren dos Rohres odor dos Bautoilns in don Bauteilauflagon gostartot. Diosor Vorgang läuft übor gooignoto Zuführsystomo zwockmäßigorwoiso automatisch ab. Dor Dorn fährt entlang dor zontralon Montagolinio durch dio Bohrung dos Rohros odor Bauteiles hindurch, bis dos Achsaufnchmeolomont dos Dornos vor dom Achsprisma stoht. Danach bowogt sich der Achswagan in Richtung Bautoilnuflage, stößt gegen dio im Achsprisma liogondo Achso, zontriort dioso mit dom Achsaufnahmoolomon« an der Stirnseite und schiebt dio Achso im Prisma gogon das Achsaufnahmoolemont dos Dornos. Hier wird dio zwoito Stirnsoito der Achso zontriert. Ohne anzuhalten worden Achso und Dorn von don Achswagon woitorgoschobon, woboi dor Dorn oinon solchen ftowogungswiderstand aufbringt, daß dio Achso zwischon don Achsaufnahmoolomonton sichor gehalton wird. Auf dieso Woiso wordon din Achso in die Bohrung gebracht

und der Achsanschlag beendet die Vorschubbewegung. Durch Zurückfahren des Domes und des Achswagens in die Ausgangslage wird die Achse in der Bohrung abgelegt. Das Rohr oder Bauteil mit montierter bzw. eingelegter Achso wird aus der Vorrichtung entnommen

Der Montagezyklus ist abgeschlossen.

Die Erfindung stellt im wesentlichen eine neue Lösung hinsichtlich einer einheitlichen externen Führung von Achse oder Bolzen in eine Bohrung dar. Durch den Ausschluß der Führungsfunktion der Bohrungswandung kann mit geringem Kraftaufwand gearbeitet, eine hohe Verfügbarkeit der Vorrichtung erreicht und die Außenkontur der Achsen und Bolzen sowie die Bohrungskontur beliebig konstruktiv gestaltet werden. Durch die berührungslose Bewegung der Montageteile untereinander treten Schädigungen durch den Montageprozeß an Passungen, Dichtflächen oder Kanten nicht auf. Der Aufbau und die Funktionsweise der Erfindung ermöglichen ein automatisches Anpassen bzw. Einrichten auf veränderte Bauteilabmessungen, wie Länge und Durchmesser der Achse und Bohrung. Die hohe Variabiliät der Vorrichtung im Einsatz erweitert beträchtlich die Auiomatisierbarkeit der Montageprozesse.

Ausführungsbeispial

An einem Ausführungsbeispiel soll die Erfindung näher erläutert werden

Auf den dazugehörigen Zeichnungen sind folgende Darstellungen zu sehen:

Fig. 1: Vorderansicht der Vorrichtung in Ausgangsstellung mit bereits eingelegter Achse und positioniertem Tragrollenkörper

Fig. 2: Ansicht der Vorrichtung von oben mit durch den Tragrollenkörper gefahrenen Dorn und zwischen Dorn und Achswagen

zentrierter Achse

Fig.3: Schnitt A-A der Vorrichtung nach Fig. 1

Fig.4: Schnitt B-B der Vorrichtung nach Fig. 1

Fig.5: Schnitt C-C der Vorrichtung nach Fig. 1

Fig. 6: Schnitt durch den Tragrollenkörper, die Achse und die zentrierenden Elemente Dorn und Achswagen.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung zum Einführen einer Achse 1 in einen Tragrollenkorper 2 im flexiblen, automatisierten Montageprozeß besteht aus den Baugruppen Achsprisma 4, Bauteilauflago 13,14 und Dorn 15.

Zur Bereitstellung und Vorpositionierung der Achse 1 in der zentralen Montagelinie 3 wird ein Achsprisma 4 verwendet, dessen Abmessungen von dor größten Länge der zu verarbeitenden Achso 1 und dem Achswagen 5 bestimmt worden. Das Achsprisma 4 wird von zwei Hubeinrichtungen 6 getragen, welche neben der Führungsschiene 7 für den Achswagen 5 und einem Motor 8 mit Kette 9 auf oinom Stativ 10 gelegen sind. Die Hubeinrichtungen 6 bestehen jeweils aus einom System mit Doppelsäulenführung, Spindel, Schneckenradgetriebe, Motor und einer Meßeinheit und habon die Aufgabe, ausgehend vom veränderten Achsdurchmesser, durch Heben bzw. Senken des Achsprismas 4 die Symmetrielinie der Achse 1 deckungsgleich mit der zentralen Montagelinio 3 zu haiton. Der Achswagen (5), angetrieben von Motor 8 und Kette 9, wird über Rollen 11 und der Führungsschiene 7 so bewegt, daß das Achsaufnahmeelement (1k), eine Zentriorspitze, die in die Zentrierbohrung der Achse 1 eingreift, entlang der zentralen Montagolinie 3 geleitet wird.

Dio Bewegung in Richtung Bauteilauflage 13, wird durch oinon veränderlichen Achsanschlag 21 begrenzt, je nach dom wio weit das Achsonde aus den Tragrcllenkörper 2 nach abgeschlossener Montage herausragen soll.

Der Achsanschlag 21 wird über eine Spindel von einem Motor verstellt. Um den Tragrollonkörper 2 für die Montago zu positionieren, sind achssoitig eine stationäre Bauteilauflage 13 und dornsoitig eino bewegliche Bauteilauflago 14 derart angeordnet, daß die stationäre 3auteilauflage 13 am Stativ 10 des Achsprismas 4 und die bewegliche Bauteilauflago 14 auf dem Läufer 16 einer Translationseinheit 17 montiert sind. Die Translationsein!,eit 17 wird stirnseitig durch dio Stative 10 des Achsprismas 4 und des Domes 15 abgestützt und dient zur Anpassung dos Bautoilauf lagoabstandes an dio veränderliche Längo des Tragrollenkörpers (2). Beide Bauteilauflagen 13,14 nehmen don Tragrollenkörper 2 je an einem Endo in einem Prisma und einem stirnseitigen Anschlag auf. Zur Angleichung der axialon Symmetriolinio dos Tragrollenkörpors 2 an dio Flucht dor zontralon Montagelinie 3, entsprechend dem voränderten Außendurchmesser des Tragrollenkörpors 2, ist jede Bauteilauflage 13,14 mit einer oben beschriebenen Hubeinrichtung 6 ausgerüstet.

Der Dorn 15 ist so gestaltet, daß der kleinste Innendurchmesser und die größte Länge der zu vorarbeitenden Tragrollenkörper 2 durch'dtuon werden könnon. Bauteilauflagesoitig ist ebenfalls ein Achsauflageolemont 12 angebracht. Hier wird der Dorn 15 auf stationären Rollen 20 abgestützt. Am anderen Ende ist dor Dorn 15 in einen Dornwagen 18 eingespannt, der über Rollen 11 in einer Doppelsäulonführung 19 von einom Motor 8 mit einer Kotte 9 dorurt bewegt wird, daß sich der Dorn 15 entlang der zontralon Montagolinio 3 verschiebt. Dio stationäron Rollen 20, die Doppelsäulenführung 19 und der Motor 8 sind a>if einem Stativ 10 angeordnet. Für die Montage einer beliebigen Tragrolle können folgende Einstellungen b»w. Anpassungen automatisch ablaufon:

1. Einstellung auf don Achsdurchmossor durch Heben odor Sonkon dos Achsprismas 4

2. Einstollunu auf die Länge dor Achso 1 durch Vorschieben dos Achsanschlages 21

3. Einstellung iuf dio Länge dos Tragrollonkörpors 2 durch VorfeVcn der howeglichon Bautoilauflago 14 mit dor Trpf.flations-iinhoit 17

4. Einstellung auf don Durchmossor dos Tragrollonkörpors 2 durch Hoben oder Sonkon dor Bautoilauflagon 13,14. Dio orfiridungsgomäßo Vorrichtung erlaubt auf dioso Woiso oin schnoüos und präzisos Umrüsten.

Das Einfuhren dor Achso 1 in don Trcgrollonkörpor wird in oinom Arbeitszyklus von 5 Montagoschritten roslisiort:

1. Achso 1 und Tragrollonkörpor 2 werden durch bokannto Voroinzolungsmochanismon in das Achsprisma 4 bzw. die Boutoilauflego 13,14oingologt.

2. Dor Dorn 15 wird durch dio Bohrung dos Tragrollonkörpors 2 bis zum Achsprisme 4gofohron. (Fig. 2)

3. Der Achswagen 5 wird von der Ausgangsstellung (Fig. 1) in Richtung Dorn 15 bewegt, stößt dabei mit seinem Achsaufnahmeelernent 12 gegen die Achse 1, schiebt diese gegen das Achsaufnahmeelement 12 des Domes 15. Ohne nn/uhallen wird mit derselben Bewegung über die Achse 1 der Dorn 15 zurückgeschoben. Die Rückwärtsbewegung des Domes 1b wird definiert gebremst, damit die Achse 1 ständig zwischen den Achsaufnahmeelementen 12 fest eingespannt und zentriert bleibt. Derartig geführt wird die Achse 1 soweit durch dia Bohrung des Tragrollenkörpers 2 getragen, bis der Achswagen 5 gegen den Achsanschlag 21 fährt.

4. Die in genauer Position zum Tragrollenkörper 2 gehaltene Achse 1 wird durch das Zurückfahren des Achswagens 5 und des Domes 15 in die Ausgangsposition in der Bohrung abgelegt.

5. Die vormontierte Tragrolle wird zum Einpressen von Kugellagern aus den Bauteilauflagen 13,14 entnommen.

Neben der hohen Flexibilität durch die automatische Einstellbarkeit der 4 Hauptparameter sind mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung schnelle, präzise und da.nit zeitsparende Montageabläufe von hoher Zuverlässigkeit möglich, treten keine Beschädigungen an Kanten, Paß- und Dichtflächen auf und können Montageschritte automatisiert werden, die bisher nur manuell durchgeführt werden. Da kein einschränkender Einfluß hinsichtlich der konstruktiven Gestaltung der Bauteile entsteht, ist die Vorrichtung in großer Vielfalt einsotzbar.

Claims (4)

1. Vorrichtung zum Einführen von Achsen und Bolzen in Rohre oder Bohrungen, gekennzeichnet dadurch, daß in linearer Folge, ausgerichtet nach eine»- zentralen Montagelinie (3) auf einem Stativ (10) ein Dorn (15), eine stationäre und eine bewegliche Bauteilaufnahme (13,14) und zur Aufnahme derzu montierenden Achsen bzw. Bolzen (1) auf oinem Stativ (10) ein Achsprisma (4) mit einem Achswagen (5) angeordnet sind.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß der Dorn (15) aus einer langen Stange besteht, bauteilauflageseitig ein Achsaufnahmeeiement (12) aufweist und durch ein stationäres Rollenpaar (20) abgestützt wird und am entgegengesetzten Ende in einem angetriebenen Dornwagen (18), welcher über Rollen (11) in einer Doppelsäulenführung (19) bewegbar ist, eingespannt ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß die stationäre Bauteilauflage (13) am Stativ (10) des Ach^cprismas (4) und die bewegliche Bauteilauflage (14) auf einem Läufer (16) einer zwischen den Stativen (10) des Domes (15) und des Achsprismas (4) befestigten Translstionseinheit 17 angeordnet Kind und beide Bauteilauflagen (13,14) lagesichernde Aufnahmeelemente für die Bohrungs^auteile und Hubeinrichtungen (6) besitzen.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß das Achsprisma (4) auf dem Stativ (10) auf Hubeinrichtungen (6) gelagert ist und der Achswagen (5) mit einem Achsaufnahmeeiement (12) entlang des Prismas (4) bis zu einem einstellbaren Achsanschlag (11) auf einer neben dem Achsprisma (4) angeordneten Führungsschiene (7) auf Rollen verfahrbar ist.