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Die
Erfindung betrifft eine Vorrichtung, geeignet zur Montage eines
O-Ringes in eine innen liegende Ringnut eines Bauteiles, mit einer
Ringaufnahme, einem Gegenhalter und einem Eindrückzylinder, an den der Gegenhalter
und zwei erste Stifte befestigt sind, für den O-Ring, wobei der Eindrückzylinder
linear und teilweise durch die Ringaufnahme hinein beweglich ist,
sowie einer, im wesentlichen zylindrischen, Eindrückhülse, die
parallel zum Eindrückzylinder
beweglich ist.
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Die
Erfindung wird vorzugsweise eingesetzt zur Montage von O-Ringen,
beispielsweise Gummidichtringen, in innen liegende Ringnuten von
Fittingen, Rohren und rohrähnlichen
Bauteilen.
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Im
Stand der Technik sind viele Vorrichtungen bekannt, um elastische
O-Ringe in innere
Ringnuten zu montieren. Damit die Funktion der O-Ringe möglichst
lange gewährleistet
ist, müssen
diese bei der Montage möglichst
geschont werden. Für
die Montage werden verschiedene Prinzipien angewendet.
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Nach
dem Prinzip der Verformungstasche arbeitet die in
DE 33 27 663 A1 beschriebene
Vorrichtung zum Einlegen eines mit einem Spannring versehenen Dichtringes
in eine Kreisringnut eines Muffenrohres, bei der der Ring mittels
einer in einen Zylinder eingearbeiteten Verformungstasche, in die er
einge drückt
wird, in seinem Umfang derart reduziert wird, dass das Muffenrohr
auf den Zylinder mit dem Dichtring aufgeschoben werden kann. Der
Zylinder hält
den Ring in einer der Innenringnut des Rohrs entsprechenden Außenringnut.
Sind beide in Deckung gebracht, wird der Ring losgelassen und über Aufweiter
in die Innenringnut des Rohrs geschoben. Von Nachteil ist dabei,
dass mehrere Antriebselemente zum Transport des Zylinders, der Bedienung des
Verformers und der Aufweiter nötig
sind. Zudem wird der Dichtring relativ stark verformt.
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Die
DE 37 10 829 C2 beschreibt
eine Vorrichtung zum Einbringen von flexiblen Ringen in Nuten von
Werkstücken,
die aus einer Aufnahmehülse besteht,
in der sich eine Schiebehülse
befindet, in der wiederum ein Schieber und eine Wippe befestigt sind.
Der Ring wird aus seiner Ausgangsposition mittels vorstehenden Schiebers
durch Vorantreiben der Schiebehülse
geschleppt. Der Ring gelangt dabei in Schräglage und kann so in das Werkstück einlaufen. Die
Wippe wird derart angesteuert, dass sie den Ring im Bereich der
Werkstücknut
eindrückt.
Die Schiebehülse
mit Schieber wird weiterbewegt, so dass sie den noch nicht eingeschobenen
Teil des Ringes zur Werkstücknut
schiebt und dieser einschnappt. Die Realisierung der Andrückbewegung
ist kompliziert, außerdem
ist die genaue Positionierung von einer sehr genauen Bewegung des
Schiebers abhängig.
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Aus
DE 37 43 790 A1 ist
eine Vorrichtung zum Einsetzen von Rundschnurdichtringen bekannt, die
aus einem kegelstumpfartigen Hohlkörper besteht, der eine Vielzahl
an Ringen aufnimmt und in dem ein Stempel läuft. Durch den Stempel ist
ein Bolzen geführt,
an dessen Ende eine Scheibe eine Gegenhalterfunktion einnimmt. Der
Hohlkörper
besitzt mindestens eine nach innen weisende axiale Erhebung, durch
die der Ring auf den Werkstückinnendurchmesser
gebracht wird. Der Stempel ist axial verschiebbar und schiebt soweit,
bis ein Ring einschnappt. Durch das Prinzip der Verformungstasche ist
auch hier eine relativ starke Verformung der Ringe erforderlich.
Weiterhin ist das Nachfüllen
der im Stempel bevorrateten Ringe aufwendig.
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Durch
die
DE 40 22 412 A1 wird
eine Vorrichtung zum Einlegen von Dichtungsringen in Körper mit Innenringnuten
aufweisenden Öffnungen
beschrieben, die aus einem Hohlzylinder als Aufnahme und einem geteilten
Innenläufer
besteht, wobei die Enden des geteilten Läufers eine Einlegenut für einen
Dichtungsring bilden. Ist der Dichtungsring eingelegt, fährt der
Läufer
rückwärts und
nimmt den Ring in einen Hohlraum des Aufnahmezylinders mit, wodurch er
auf einen Durchmesser gebracht ist, der das Einfahren der gesamten
Apparatur in den Körper
ermöglicht.
Im Körper
wird der Ring im Bereich der Innenringnut durch Ausfahren des Läufers wieder
aus dem Hohlzylinder ausgetrieben und gelangt in die Nut. Bei dieser
Vorrichtung ist die genaue Positionierung schwierig.
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Die
DE 41 00 045 C1 beschreibt
eine Vorrichtung zum Einlegen von Dichtungsringen in Innennuten
von Rohren, die aus einem topfartigen, geschlitzten Schieber, einem
Ringfallschacht und einem Führungsteil
besteht. Der Ring wird im Ringschacht zur Verfügung gestellt. Der Schieber
ist am offenen Ende derart gestaltet, dass er den Ring sowohl an
der Stirnseite als auch an der Innenseite greift. Beim Vorantreiben
des Schiebers durch das kegelstumpfartige Führungsteil verringert sich
der Durchmesser des Rings auf den des Rohrs. Dabei verhindert die
Gestaltung des offenen Endes des Schiebers ein Auswei chen des Rings.
Im Bereich der Rohrinnennut springt der Ring selbsttätig ein.
Auch bei dieser Vorrichtung entsteht eine relativ hohe Reibung zwischen
dem Ring, dem Schieber und dem Führungsteil.
Verwindungen und Verkantungen des Rings können nicht ausgeschlossen werden.
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In
DE 43 21 510 C2 ist
eine Vorrichtung zum Einsetzen eines Dichtungsringes in eine innerhalb
einer Bohrung eines Bauteils angeordnete Dichtungsnut be schrieben,
bei der der Ring mittels konzentrischer Stauchung unter elastischer
Verkleinerung seines Durchmessers in einen Montagestempel unter Zwang
eingedrückt,
darin festgehalten, mit diesem in die Bohrung des Bauteils eingeführt und
nach Herstellung einer bündigen
Zuordnung von Montage- und Dichtungsnut in diese selbsttätig expandieren gelassen
und der Montagestempel nach Abgabe des Ringes aus der Bohrung zurückgezogen
wird. Dabei treten relativ hohe Reibungskräfte zwischen dem Ring und den
Bauteilwänden
auf, wodurch auch Verwindungen oder ein Verkanten möglich ist.
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In
DE 298 16 994 U1 wird
ein System zum Montieren von innen liegenden Dichtringen in Werkstücken unabhängig von
der Lage der Dichtringe angegeben, bei dem ein Ring mittels eines
Eindrückelementes,
bestehend aus Schiebehülse,
Schieber mit Gegenhalter und Niederhalter, eingedrückt wird.
Der Schieber mit Gegen- und Niederhalter durchfährt den in der Montagenut lagernden
Ring und schleppt ihn per Nase mit. Im Bereich der Werkstücknut wird
der Niederhalter betätigt
und drückt
den Ring in die Bauteilnut. Die Schiebehülse schiebt den Ring nach,
wobei der Gegenhalter das Überschnappen
des Rings verhindert. Der Schieber und die Schiebehülse sind dabei
unabhängig
voneinander angetrieben, insgesamt sind drei Antriebseinheiten nötig. Zudem
ist die Ansteuerung des Niederhalters aufgrund der Querbewegung
kompliziert und der Ring wird beim Schleppen nur an einer Stelle
gefasst, wodurch keine eindeutige, feste Lage des Ringes gesichert
werden kann und der Ring teilweise am Werkstück reibt.
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Aus
der
US 34 06 441 gehen
die Merkmale des Oberbegriffs von Patentanspruch 1 hervor.
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Alle
genannten Vorrichtungen weisen den Nachteil auf, dass die Dichtringe
nicht allseitig sicher und ohne Lufteinschlüsse in den Ringnuten montiert werden.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs
genannten Art anzugeben, mit der die Montage von elastischen O-Ringen
in innen liegenden Ringnuten einfach, genau, sicher und schnell
durchführbar
ist.
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Erfindungsgemäß wird die
Aufgabe mit einer Anordnung, welche die in Anspruch 1 angegebenen Merkmale
enthält
gelöst.
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Vorteilhafte
Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen angegeben.
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Als
Stift wird dabei jedes Objekt bezeichnet, das in einen O-Ring eingreifen
und ihn spannen kann. Vollflächige
Berührung
bedeutet dabei, dass die Oberfläche,
mit der ein O-Ring auf einem Objekt aufliegt, einen in sich geschlossene,
eventuell deformierte Ringfläche
darstellt.
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Die
Vorrichtung bewirkt nur eine geringe Verformung des Rings und somit
nur eine geringe Beanspruchung. Dabei ist der Ring während des
gesamten Vorgangs eindeutig gefasst und hat keine Möglichkeit
auszuweichen. Es entstehen keine einseitigen Kräfte, die in irgend einer Art
zu Verkantungen und/oder erhöhter
Reibung führen
könnten.
Die Bauteile der Vorrichtung können
einfache geometrische Formen aufweisen, wodurch der Fertigungsaufwand der
Vorrichtung gering ist. Dies gilt auch besonders aufgrund der geringen
Zahl bewegter Teile. Durch die geringe Zahl bewegter Teile und die
nur linearen Bewegungen sind geringe Ring-Montagezeiten möglich.
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Durch
die besondere Ausführungsform
der in Anspruch 2 beschriebenen Anordnung ergeben sich weitere Vorteile:
Die Eindrückkräfte sind
sowohl für geschmierte
als auch für
trockene Ringe gering. Der Ring wird optimal, also mit minimierten
zurückbleibenden
Lufteinschlüssen
in den Nuten eingedrückt, insbesondere
bei Ringnuten mit Hinterschneidung. Durch die besondere Formgebung
der Teile können die
Montagezeiten weiter verringert werden. Zudem sind die Anforderungen
an die Form- und Maßgenauigkeit
sowie die Formbeständigkeit
der Ringe niedriger als im Stand der Technik, so dass handelsübliche Ringe
ohne Vorbehandlung verwendet werden können. Die Anordnung ermöglicht dabei
eine exakte Positionierung des Rings während des Aufziehens und Eindrückens. Dadurch
werden die Genauigkeit und die mögliche
Montagegeschwindigkeit erhöht.
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Werden
Eindrückzylinder,
Eindrückhülse und Abstreifer über ein
Kurvengetriebe angetrieben, wird für die Vorrichtung nur eine
einzige Antriebseinheit benötigt.
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Weist
der äußere Rand
des Gegenhalters auf seiner dem Bauteil zugewandten Seite eine Abrundung
oder eine konische Form auf, so wird dadurch das Durchfahren durch
den im Ringschacht befindlichen Ring erleichtert und dieser nur
wenig beansprucht.
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Ist
der äußere Rand
des Gegenhalter auf seiner von dem Bauteil abgewandten Seite angeschrägt, kann
der Ring beim Eindrücken
entlang dieser Schräge
in die Ringnut hineinrutschen, was den Ring nur wenig beansprucht
und ein gleichmäßigeres Eindrücken ermöglicht.
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Weist
die Eindrückhülse auf
ihrer dem Bauteil zugewandten Seite eine Fase auf, wird dem Ring ebenfalls
das Hineinrutschen in die Ringnut erleichtert.
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Durch
die Verwendung von zwei Stiften als Abstreifelemente des Abstreifers
kann der Ring mit einfachsten Mitteln verformt werden, so dass er
beim Aufziehen durch den Eindrückzylinder
sicher gefasst wird.
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Sind
die Abstreifelemente des Abstreifers flächige Ablaufschrägen, wird
das Abgleiten des Ringes beim Aufziehen erleichtert, was den Ring
noch weniger beansprucht.
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Dadurch,
dass der Abstreifer parallel zur Schleppeinrichtung bewegt wird,
jedoch in Bewegungsrichtung nach vorn versetzt, wird ein Abschnippen
des Ringes bewirkt, wodurch der Ring weniger verwunden wird.
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Die
Erfindung wird im Folgenden anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert.
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Dazu
zeigen:
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1 bis 6 eine
Montagevorrichtung in verschiedenen Phasen der Montage jeweils in
Teil a) seitlicher Schnittansicht und in Teil b) in Schnittansicht
von oben.
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Die
in den 1 bis 6 abgebildete
Vorrichtung besteht aus einem Eindrückzylinder 1, einer
Eindrückhülse 2,
einem Abstreifer 3 und einer Ringaufnahme 4 in
Form eines Ringfallschachtes, die an einem nicht abgebildeten Gestell
befestigt sind. Der O-Ring 5 wurde manuell oder mit einer
entsprechenden, technischen Einrichtung der Ringaufnahme 4 zugeführt. Er
soll in die innen liegende Ringnut 6.1 des Bauteils 6 montiert
werden.
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Der
Eindrückzylinder 1 ist
koaxial zum Ring 5 angeordnet. Am Kopf des Eindrückzylinders 1 ist
ein Gegenhalter 1.1 in Form einer kreisrunden Scheibe parallel
zur Ringnut 6.1 befestigt. Der Scheibendurchmesser ist
etwas kleiner als der Innendurchmesser des Rings 5. Eine
Abrundung beziehungsweise eine konische Form des Scheibenrandes
auf der dem Bauteil 6 zugewandten Kante erleichtern das
Durchfahren durch den in der Ringaufnahme 4 befindlichen
Ring 5. Auf der vom Bauteil abgewandten Seite ist die Kante
der Scheibe angeschrägt.
Im Mantel des Eindrückzylinders
sind zwei einander etwa diametral gegenüber angeordnete, zylindrische, erste
Stifte 1.2 befestigt, die radial nach außen ragen. Sie
stehen etwa in der Dicke des Ringes 5 vom Zylinder hervor
und haben vom Gegenhalter einen Abstand, der etwas mehr als der
Dicke des Ringes 5 entspricht.
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Der
Eindrückzylinder 1 wird
linear beweglich geführt
in einer im wesentlichen zylindrische Eindrückhülse 2, deren Außendurchmesser
etwa dem Durchmesser des Gegenhalters 1.1 entspricht. Auf ihrer
dem Gegenhalter 1.1 zugewandten Seite ist sie entlang der
möglichen
Bewegungslinie der ersten Stifte 1.2 eingeschlitzt, wobei
diese dritten Schlitze 2.3 eine Tiefe aufweisen, die etwa
das 1,5-fache der Dicke der ersten Stifte 1.2 beträgt. Bei
einer Bewegung der Eindrückhülse 2 gegenüber dem
Eindrückzylinder 1 können die
ersten Stifte 1.2 in diese dritten Schlitze 2.3 eintauchen,
bis sie maximal an deren Ende anschlagen. An der Eindrückhülse sind
zwei erste Stege 2.1 befestigt, die in ersten Schlitzen 1.3 im
Eindrückzylindermantel
linear bewegt werden können
und in denen jeweils ein zylindrischer, zweiter Stift 2.2 befestigt
ist, wobei die dritten Schlitze 2.3 bezüglich des Eindrückzylinderradius
einander etwa diametral gegenüberliegen
und parallel zu einander und gegenüber den ersten Stiften 1.2 um
etwa 90° gedreht
angeordnet sind. Die zweiten Stifte 2.2 auf den ersten
Stegen 2.1 sind in einem Abstand, der in etwa der Ringdicke
entspricht, vom Rand der Eindrückhülse 2 angebracht.
Der dem Bauteil 6 zugewandte Rand weist dabei eine Fase
auf.
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Der
Gegenhalter 1.1 weist entlang der möglichen Bewegungslinien der
beiden ersten Stege 2.1 und zweiten Stifte 2.2 jeweils
einen zweiten Schlitz 1.4 auf, so dass die ersten Stege 2.1 und
zweiten Stifte 2.2 sich bei einer Bewegung der Eindrückhülse 2 gegenüber dem
Eindrückzylinder 1 in
den Gegenhalter 1.1 hinein oder durch ihn hindurch bewegen können.
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Außerhalb
der Eindrückhülse 2 ist
ein parallel zu ihr beweglicher Abstreifer 3 in Form zweier
miteinander fest verbundener zweiter Stege 3.2, an denen
einander etwa gegenüberliegend
zwei zylindrische, dritte Stifte 3.1 befestigt sind, von
denen außerhalb
des Bauteils 6 jeweils einer einem der ersten Stifte 1.2 gegenüber positionierbar
ist, angeordnet. Der Abstand zwischen den dritten Stiften 3.1 stimmt in
etwa mit dem Innendurchmesser des Rings 5 überein.
Die dritten Stifte 3.1 liegen einander bezüglich des
Eindrückzylinders
diametral gegenüber.
In einer anderen Ausgestaltung könnten
die dritten Stifte 3.1 schräg angeordnet sein oder durch
funktionell gleiche, geometrisch veränderte Elemente, wie flächige Ablaufschrägen, ersetzt
werden.
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Die
Ringaufnahme 4 weist entlang der möglichen Bewegungslinien der
beiden dritten Stifte 3.1 jeweils einen vierten Schlitz 4.1 und
auf den Seiten der zweiten Stifte 2.2 jeweils eine Seitennnut 4.2 auf, die
den Ring 5 führen
und in Position halten. Oben und unten ist der Ring 5 nicht
geführt.
Durch den vierten Schlitz 4.1 kann der Abstreifer mit den
dritten Stiften 3.1 in die Ringaufnahme 4 hinein
und durch sie hindurch bewegt werden.
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Die
drei beweglichen Teile, der Eindrückzylinder 1, die
Eindrückhülse 2 und
der Abstreifer 3 sind mit einem nicht abgebildeten Kurvengetriebe
verbunden, das von einer nicht abgebildeten Einheit angetrieben
wird und die linearen Bewegungen der drei Teile ermöglicht.
Alternativ könnten
drei einzelne Linearantriebe eingesetzt werden.
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Die
Montage eines Ringes 5 erfolgt in vier Schritten: Dem Aufziehen
des geförderten
Ringes 5, dem Einfahren in das Bauteil 6, dem
Eindrücken
und der Rückfahrt.
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Zu
Beginn eines Montagedurchganges stehen Eindrückzylinder 1, Eindrückhülse 2 und
Abstreifer 3 in Grundstellung hinter der Ringaufnahme 4 wie in 1 gezeigt. Der Ring 5 wird dann
der Ringaufnahme 4 zugeführt. Anschließend fahren
Eindrückzylinder 1,
Eindrückhülse 2 und
Abstreifer 3 in die in 2 gezeigte
Aufziehstellung. Die Eindrückhülse 2 fährt mit
dem Paar der vorgelagerten zweiten Stifte 2.2 durch den
Ring 5 hindurch bis auf die Höhe der Vorderfläche der
Ringaufnahme 4. Eindrückzylinder 1 und
Abstreifer 3 fahren mit ihren herausragenden Stiftelementen 1.2 und 3.1 an
den Ring 5 heran, so dass die Stifte 1.2 und 3.1 eine
Tangente an den Ring 5 bilden. Dabei durchfährt der
Gegenhalter 1.1 den Ring 5. Die Eindrückhülse 2 bleibt
nun stehen. Der Eindrückzylinder 1 und
Abstreifer 3 fahren gleichzeitig los, wodurch der Ring 5 in
der durch die Stifte 1.2 und 3.1 und die Bewegungsrichtung
gebildeten Ebene vorwärtsgetrieben
und in derjenigen dazu orthogonalen Ebene, die die Bewegungsrichtung
einschließt,
festgehalten wird. Der Abstreifer bewegt sich dabei mit seinen dritten
Stiften 3.1 in dem vierten Schlitz 4.1 der Ringaufnahme 4.
In 3 schmiegt sich der Ring 5 als
Reaktion in beiden Ebenen und auch dazwischen an den Eindrückzylinder 1 an,
wodurch sich sein in Richtung des Bauteils 6 projizierter Umfang
verringert und er in das Bauteil 6 eingefahren werden kann.
Zweckmäßigerweise
fährt der
Abstreifer 3 dem Stiftepaar 1.2 des Eindrückzylinders 1 ein kleines
Stück voraus,
um so einen Abschnippeffekt des Ringes 5 zu bewirken. Nachdem
der Ring 5 derart auf den Eindrückzylinder 1 aufgespannt
ist, wird der Abstreifer 3 nicht mehr benötigt. Er
fährt zurück in die
Grundstellung.
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Der
Eindrückzylinder 1 und
die Eindrückhülse 2 fahren
in gleich bleibendem Abstand, also in gespanntem Zustand, in das
Bauteil 6 bis sich der vorderste Teil des Rings 5 auf
der Höhe
der Bauteilinnennut 6.1 befindet, siehe 4.
Dort bleibt der Eindrückzylinder 1 stehen,
während
die Eindrückhülse 2 in
Richtung der Nut 6.1 fährt.
Dabei erfasst sie den Ring 5 nach und nach mit der Stirnseite,
die entsprechend geformt ist, und schiebt ihn vollständig bis
auf die Höhe
der Nut 6.1, wo er sich, wie in 5 dargestellt,
in die Nut 6.1 hineindrückt.
Anschließend
fahren Eindrückzylinder 1 und
Eindrückhülse 2 zurück in die
Grundstellung, wobei durch den kreisrunden Gegenhalter 1.1 der
Ring 5 gleichmäßig radial
in die Ringnut 6.1 angepresst wird, siehe 6.
Auf diese Weise werden die in der Nut 6.1 zurückbleibenden Lufteinschlüsse minimiert.
Sind die beweglichen Teile 1, 2 und 3 in
Grundstellung angekommen, kann ein neuer Montagedurchgang beginnen.
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- 1
- Eindrückzylinder
- 1.1
- Gegenhalter
- 1.2
- Erster
Stift
- 1.3
- Erster
Schlitz
- 1.4
- Zweiter
Schlitz
- 2
- Eindrückhülse
- 2.1
- Erster
Steg
- 2.2
- Zweiter
Stift
- 2.3
- Dritter
Schlitz
- 3
- Abstreifer
- 3.1
- Dritter
Stift
- 3.2
- Zweiter
Steg
- 4
- Ringaufnahme
- 4.1
- Vierter
Schlitz
- 4.2
- Seitennut
- 5
- O-Ring
- 6
- Bauteil
- 6.1
- Ringnut