DE102005001225B4

DE102005001225B4 - Verfahren und Vorrichtung zum Montieren innenliegender O-Ringe

Info

Publication number: DE102005001225B4
Application number: DE200510001225
Authority: DE
Inventors: Dipl.-Ing. Elsner Peter; Joachim Huch
Original assignee: Sim Automation GmbH and Co KG
Current assignee: Sim Automation & Co Kg 37308 Heilbad He De GmbH
Priority date: 2005-01-10
Filing date: 2005-01-10
Publication date: 2012-10-25
Anticipated expiration: 2025-01-11
Also published as: DE102005001225A1

Abstract

Verfahren zum Montieren eines elastisch verformbaren O-Ringes in einer innenliegenden Ringnut in der Öffnung eines Werkstückes mit den folgenden Verfahrensschritten: a) ein Greifer (1) wird in einen O-Ring (2) eingeführt, und durch Aufweiten des Greifers (1) wird der O-Ring (2) in einer Aufnahmenut (7) an der Außenfläche des Greifers (1) unter Beibehaltung seiner Kreisform gespannt; b) der Greifer (1) wird durch eine auf das Werkstück (3) aufgesetzte Zentrierhülse (4) bewegt, deren Hülseninnendurchmesser sich konisch bis auf einen der Öffnung (5) des Werkstückes entsprechenden Durchmesser verjüngt, wobei sich der Greiferaußendurchmesser bei der Bewegung des Greifers (1) durch die Zentrierhülse (4) an den Hülseninnendurchmesser anpasst und der in der Aufnahmenut (7) des Greifers gehaltene O-Ring (2) an der konischen Innenfläche der Zentrierhülse (4) radial gestaucht wird; c) der Greifer (1) wird so weit in die Öffnung (5) des Werkstückes eingeführt, dass der O-Ring (2) in den Bereich einer innenliegenden...

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Montieren eines elastisch verformbaren O-Rings in einer innenliegenden Ringnut in der Öffnung eines Werkstückes. Bei der Öffnung kann es sich beispielsweise um eine Bohrung oder eine Wellendurchführung handeln. O-Ring bezeichnet einen Dichtungsring aus elastomerem Material, z. B. aus NBR, Viton, EPDM o. dgl..
Das Montieren eines O-Ringes in einer innenliegenden Ringnut ist schwierig, weil der Ringaußendurchmesser immer größer ist als der Durchmesser der Werkstücköffnung. Der Ring muss daher in der Fügephase vorübergehend in der Außenform verkleinert werden. Bei der Montage darf keine Verletzung der Ringoberfläche vorkommen, damit der O-Ring seine Dichtungsfunktion erfüllen kann. Für einen universellen Einsatz des Verfahrens ist es ferner erforderlich, dass die Montage von einer Seite möglich ist und keine Gegenwerkzeuge an der anderen Werkstückseite erforderlich sind.
Bei einem aus DE 37 10 829 C2 bekannten Verfahren wird der zu montierende O-Ring von einem Greifer erfasst und durch eine auf des Werkstück aufgesetzte Zentrierhülse gezogen. Beim Ziehvorgang nimmt der O-Ring in der Zentrierhülse eine Schräglage ein und verformt sich elliptisch. Mittels des Greifers wird das voreilende Ende des O-Ringes bis zu einer Ringnut innerhalb der Werkstücköffnung geführt. Mittels eines greiferintegrierten Schiebers wird das nacheilende Ende des zunächst in einer Schräglage befindlichen O-Ringes so weit nachgeschoben, bis der O-Ring aufgrund seiner elastischen Rückstellkraft in die Ringnut springt. Beim Einziehen in das Werkstück nimmt der O-Ring eine Schräglage ein, dessen Winkel abhängig ist von dem Übermaß des O-Ringes im Vergleich zum Durchmesser der Werkstücköffnung. Mit zunehmendem Schräglagewinkel wächst die Gefahr, dass der O-Ring nicht ordnungsgemäß in die Ringnut des Werkstückes einfedert, und wird das Verfahren störanfälliger, insbesondere bei öligen oder eingefetteten Ringen.
Vorrichtungen, bei denen ein O-Ring von einem geschlitzten Druckkolben durch eine Zentrierhülse in die Ringnut eines Werkstückes eingepresst wird, sind aus JP-57189741 A und DE 77 19 941 U1 bekannt. Der Druckkolben schiebt den O-Ring an seiner Unterseite durch die Zentrierhülse, wobei sich der Druckkolben aufgrund von vertikalen Schlitzen in radialer Richtung elastisch verformt. Bei Erreichen der Ringnut springt der O-Ring aufgrund seiner elastischen Rückstellkraft in diese ein. Der O-Ring ist bei der Bewegung durch die Zentrierhülse nach unten hin nicht geführt und kann aufgrund der auftretenden Verformungen in einem Teilbereich des Umfanges nach unten vorspringen, weshalb ein sicheres Einsetzen nicht gewährleistet ist. Der Druckkolben dient lediglich dem Durchdrücken des O-Ringes durch die Zentrierhülse. Der O-Ring muss manuell oder mit einer zusätzlichen Vorrichtung in die Zentrierhülse eingesetzt werden.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Montieren elastisch verformbarer O-Ringe in innenliegenden Ringnuten anzugeben, welches betriebssicher arbeitet und für eine automatische Serienfertigung geeignet ist.
Gegenstand der Erfindung und Lösung dieser Aufgabe ist ein Verfahren zum Montieren eines elastisch verformbaren O-Ringes in einer innenliegenden Ringnut in der Öffnung eines Werkstückes mit den folgenden Verfahrensschritten:

a) ein Greifer wird in einen O-Ring eingeführt und durch Aufweiten des Greifers wird der O-Ring in einer Aufnahmenut an der Außenfläche des Greifers unter Beibehaltung seiner Kreisform gespannt;
b) der Greifer wird durch eine auf das Werkstück aufgesetzte Zentrierhülse bewegt, deren Hülseninnendurchmesser sich konisch bis auf einen der Öffnung des Werkstückes entsprechenden Durchmesser verjüngt, wobei sich der Greiferaußendurchmesser bei der Bewegung des Greifers durch die Zentrierhülse an den Hülseninnendurchmesser der Zentrierhülse anpasst und der in der Aufnahmenut des Greifers gehaltene O-Ring an der konischen Innenfläche der Zentrierhülse radial gestaucht wird;
c) der Greifer wird so weit in die Öffnung des Werkstückes eingeführt, dass der O-Ring in den Bereich einer innenliegenden Ringnut des Werkstückes gelangt und infolge seiner elastischen Rückstellkraft in die Ringnut springt.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird der O-Ring beim Einführen in die Öffnung des Werkstückes radial gestaucht. Er wird nicht in eine Schräglage gebracht oder geknickt. Sobald er in den Bereich der Ringnut gelangt, entspannt sich der O-Ring aufgrund seiner elastischen Rückstellkraft in die Ringnut hinein, und zwar gleichmäßig auf seinen gesamtem Umfang.
Gegenstand der Erfindung ist auch eine Vorrichtung zur Durchführung des beschriebenen Verfahrens. Die Vorrichtung umfasst einen Greifer zur Aufnahme eines elastisch verformbaren O-Ringes, eine auf ein Werkstück aufsetzbare Zentrierhülse, deren Durchlass mit einer Öffnung im Werkstück fluchtet, sowie eine Stelleinrichtung, mit der der Greifer bis zu einer Übergabeposition in die Zentrierhülse einführbar ist. Der Greifer weist radial verstellbare Greiferbacken mit einer an der Außenfläche angeordneten Aufnahmenut für den O-Ring auf. Der Hülseninnendurchmesser der Zentrierhülse ist an der Einführseite der Zentrierhülse größer als der Außendurchmesser des auf den Greiferbacken aufgespannten O-Rings und verjüngt sich bis auf einen Durchmesser, der dem Durchmesser der Werkstücköffnung entspricht. Die Aufnahmenut ist an einem Abschnitt der Greiferbacken angeordnet, der dann, wenn der Greifer die Übergabeposition erreicht hat, in die Öffnung des Werkstückes soweit eintaucht, dass der O-Ring in den Bereich einer innenliegenden Ringnut gelangt und infolge seiner elastischen Rückstellkraft in die Ringnut springt.
Gemäß einer bevorzugten Ausführung der Erfindung weist der Greifer einen Greiferkern auf, an dem die Greiferbacken schwenkbeweglich gelagert sind. Im Hinblick auf eine gleichmäßige Spreizbewegung ist eine aus drei Greiferbacken bestehende Anordnung zweckmäßig.
Der Greifer kann eine auf die Greiferbacken wirkende mechanische oder pneumatische Feder zur Erzeugung einer den O-Ring spannenden Spreizbewegung aufweisen. Beim Einführen des Greifers liegen die Greiferbacken an der Zentrierhülse an und werden mit einer Gleitbewegung an der konischen Innenfläche des Hülseninnendurchmessers zusammengedrückt. Andere konstruktive Lösungen zur Veränderung des Greiferaußendurchmessers sollen nicht ausgeschlossen sein. Im Rahmen der Erfindung liegt es beispielsweise, den Greiferbacken aktiv gesteuerte Aktoren zuzuordnen, die nach einem vorgegebenen Computerprogramm die Bewegung der Greiferbacken in Abhängigkeit zur Längsbewegung des Greifers steuern.
Gemäß einer bevorzugten Ausführung der Erfindung ist die Außenfläche der Greiferbacken als Kegelsegmentfläche ausgebildet. Eine besonders vorteilhafte Ausführung sieht vor, dass die Greiferbacken in der Übergabeposition einen kegelförmigen Körper bilden, der an der konischen Innenfläche der Zentrierhülse flächig anliegt. Bei dieser Ausführung schließen die Greiferbacken sich bei der Einschubbewegung des Greifers in die Zentrierhülse hinein zu einem kegelförmigen Körper. Sobald die Kegelfläche des Körpers an der konischen Innenfläche der Zentrierhülse anliegt, ist die Übergabeposition erreicht und eine weitere lineare Stellbewegung des Greifers nicht möglich. Ein Überfahren der Übergabeposition ist somit ausgeschlossen. Das vereinfacht die Steuerung der Vorrichtung.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand einer lediglich ein Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnung erläutert.
Die 1 bis 4 zeigen schematisch eine Vorrichtung zum Montieren eines elastisch verformbaren O-Rings in einer innenliegenden Ringnut in der Öffnung eines Werkstückes in verschiedenen Funktionsstellungen.
Die in den Figuren dargestellte Vorrichtung umfasst einen Greifer 1 zur Aufnahme eines elastisch verformbaren O-Ringes 2, eine auf ein Werkstück 3 aufsetzbare Zentrierhülse 4, deren Durchlass mit einer Öffnung 5 im Werkstück 3 fluchtet, sowie eine nur sehr schematisch angedeutete Stelleinrichtung, mit der der Greifer bis zu einer in 4 dargestellten Übergabeposition in die Zentrierhülse 4 einführbar ist. Der Greifer 1 weist radial verstellbare Greiferbacken 6 mit einer an der Außenfläche angeordneten Aufnahmenut 7 für den O-Ring 2 auf. Der Hülseninnendurchmesser der Zentrierhülse 4 ist an der Einführseite der Zentrierhülse größer als der Außendurchmesser des auf den Greiferbacken 6 aufgespannten O-Ringes 2 und verjüngt sich bis auf einen Durchmesser, der dem Durchmesser D der Werkstücköffnung entspricht. Die Aufnahmenut 7 ist an einem Abschnitt der Greiferbacken 6 angeordnet, der dann, wenn der Greifer 1 die Übergabeposition erreicht hat, so weit in die Öffnung 5 des Werkstückes 3 eintaucht, dass der O-Ring 2 in den Bereich einer innenliegenden Ringnut 8 gelangt und infolge seiner elastischen Rückstellkraft in die Ringnut 8 springt.
Der Montageablauf wird aus einer vergleichenden Betrachtung der 1 bis 4 deutlich. In einem ersten Verfahrensschritt wird der Greifer 1 in den zu montierenden O-Ring 2 eingeführt. Durch Aufweiten des Greifers 1 wird der O-Ring 2 in der Aufnahmenut 7 an der Außenfläche des Greifers 1 unter Beibehaltung seiner Kreisform gespannt (1). Im zweiten Verfahrensschritt wird der Greifer 1 durch die auf das Werkstück 3 aufgesetzte Zentrierhülse 4 bewegt, deren Hülseninnendurchmesser sich konisch bis auf einen der Öffnung 5 des Werkstückes 3 entsprechenden Durchmesser verjüngt (2). Einer vergleichenden Betrachtung der 2 bis 3 entnimmt man, dass sich der Greiferaußendurchmesser bei der Bewegung des Greifers 1 durch die Zentrierhülse 4 an den Hülseninnendurchmesser anpasst und der in der Aufnahmenut 7 des Greifers gehaltene O-Ring 2 an der konischen Innenfläche der Zentrierhülse 4 radial gestaucht wird. Der Greifer 1 wird so weit in die Öffnung 5 des Werkstückes eingeführt, dass der O-Ring 2 in den Bereich der innenliegenden Ringnut 8 des Werkstückes gelangt und infolge seiner elastischen Rückstellkraft in die Ringnut 8 springt (4).
Der Greifer 1 weist einen Greiferkern 9 auf, an dem im Ausführungsbeispiel drei Greiferbacken 6 schwenkbeweglich gelagert sind. Die Außenflächen der Greiferbacken 6 sind als Kegelsegmentflächen ausgebildet. Der 4 entnimmt man, dass die Greiferbacken 6 in der Übergabeposition einen kegelförmigen Körper bilden, der an der konischen Innenfläche der Zentrierhülse 4 flächig anliegt. Eine weitere Bewegung des Greifers 1 in die Zentrierhülse 4 hinein ist nicht möglich, so dass die in 4 dargestellte Übergabeposition von der Stelleinrichtung nicht überfahren werden kann.
Im Ausführungsbeispiel weist der Greifer 1 eine auf die Greiferbacken 6 wirkende mechanische oder pneumatische Feder 10 zur Erzeugung einer den O-Ring spannenden Spreizbewegung auf.

Claims

Verfahren zum Montieren eines elastisch verformbaren O-Ringes in einer innenliegenden Ringnut in der Öffnung eines Werkstückes mit den folgenden Verfahrensschritten: a) ein Greifer (1) wird in einen O-Ring (2) eingeführt, und durch Aufweiten des Greifers (1) wird der O-Ring (2) in einer Aufnahmenut (7) an der Außenfläche des Greifers (1) unter Beibehaltung seiner Kreisform gespannt; b) der Greifer (1) wird durch eine auf das Werkstück (3) aufgesetzte Zentrierhülse (4) bewegt, deren Hülseninnendurchmesser sich konisch bis auf einen der Öffnung (5) des Werkstückes entsprechenden Durchmesser verjüngt, wobei sich der Greiferaußendurchmesser bei der Bewegung des Greifers (1) durch die Zentrierhülse (4) an den Hülseninnendurchmesser anpasst und der in der Aufnahmenut (7) des Greifers gehaltene O-Ring (2) an der konischen Innenfläche der Zentrierhülse (4) radial gestaucht wird; c) der Greifer (1) wird so weit in die Öffnung (5) des Werkstückes eingeführt, dass der O-Ring (2) in den Bereich einer innenliegenden Ringnut (8) des Werkstückes (3) gelangt und infolge seiner elastischen Rückstellkraft in die Ringnut (8) springt.
Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 mit einem Greifer (1) zur Aufnahme eines elastisch verformbaren O-Rings (2), einer auf ein Werkstück (3) aufsetzbaren Zentrierhülse (4), deren Durchlass mit einer Öffnung (5) im Werkstück (3) fluchtet, und einer Stelleinrichtung, mit der der Greifer (1) bis zu einer Übergabeposition in die Zentrierhülse (4) einführbar ist, wobei der Greifer (1) radial verstellbare Greiferbacken (6) mit einer an der Außenfläche angeordneten Aufnahmenut (7) für den O-Ring (2) aufweist, wobei der Hülseninnendurchmesser der Zentrierhülse (4) an der Einführseite größer ist als der Außendurchmesser des auf den Greiferbacken (6) aufgespannten O-Rings (2) und sich bis auf einen Durchmesser verjüngt, der dem Durchmesser (D) der Werkstücköffnung (5) entspricht, und wobei die Aufnahmenut (7) an einem Abschnitt der Greiferbacken (6) angeordnet ist, der dann, wenn der Greifer (1) die Übergabeposition erreicht hat, so weit in die Öffnung (5) des Werkstückes eintaucht, dass der O-Ring (2) in den Bereich einer innenliegenden Ringnut (8) gelangt und infolge seiner elastischen Rückstellkraft in die Ringnut (8) springt.
Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Greifer (1) einen Greiferkern (9) aufweist, an dem die Greiferbacken (8) schwenkbeweglich gelagert sind.
Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Greifer (1) drei Greiferbacken (6) aufweist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Greifer (1) eine auf die Greiferbacken (6) wirkende mechanische oder pneumatische Feder (10) zur Erzeugung einer den O-Ring (2) spannenden Spreizbewegung aufweist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Außenfläche der Greiferbacken (6) als Kegelsegmentfläche ausgebildet ist und dass die Greiferbacken (6) in der Übergabeposition einen kegelförmigen Körper bilden, der an der konischen Innenfläche der Zentrierhülse (4) flächig anliegt.