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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Montage
von außenliegenden,
im Durchmesser veränderbaren
ringförmigen
Elementen, beispielsweise flexiblen Ringen, geschlitzten Metallringen oder
Sicherungselementen, insbesondere von Dichtringen (O-Ringe) mit
kleinem Nenndurchmesser, vorzugsweise kleiner 5 mm, auf ein Aufnehmerwerkstück, wobei
die ringförmigen
Elemente zunächst
zwecks Aufweitung auf einem zylindrisch verlängerten Montagekegel geschoben
und von diesem die dann aufgeweiteten ringförmigen Elemente in die Ringnut
eines Werkstücks
appliziert werden.
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Bei
einer bedienergeführten
Montage von außenliegenden
Dichtringen ist es aus der
JP 2001330160 A bekannt, zur Montageerleichterung
und zwecks Aufweitung des Dichtringes diesen zunächst auf einen Montagekegel
bis zu dessen zylindrischem Ende zu schieben, um von dort den aufgeweiteten
Dichtring auf die Ringnut des Werkstücks zu montieren.
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Bei
Dichtringrn mit kleinen Nenndurchmessern, beispielsweise unterhalb
von 5 mm, muss eine Bedienperson zum Überstreifen der Dichtringe über den
Montagekegel jedoch teilweise hohe Kräfte aufbringen. Zur Aufbringung
dieser Kräfte
wird beispielsweise in der
JP
07328868 A vorgeschlagen, das Aufbringen und Abstreifen
der Dichtringe mit Hilfe von mit Abstreifzangen zusammenwirkenden
Handhebelpressen durchzuführen.
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Eine
Alternative für
die bedienergeführte
Dichtringmontage stellt die aus der
US 7,047,618 B2 bekannte Vorrichtung dar,
bestehend aus einer aus Kreissegmenten gebildeten Haltevorrichtung
und aus einer an einem Druckkolben befestigten Aufweit- und Abstreifhilfe.
Die Aufweit- und Abstreifhilfe ist schalenförmig aus axial gegeneinander
beweglichen Teilen aufgebaut und besteht aus einem kegelstumpfförmigen Innenteil,
einer das Innenteil ummantelnden zylindrischen Hülse und einer kegelstumpfförmigen äußeren Hülse. Bei
der Montage wird zunächst
das Innenteil der Aufweit- und Abstreifhilfe gegen den auf der Haltevorrichtung
aufliegenden Dichtring gedrückt.
Hierbei werden die Kreissegmente auseinander und der Dichtring unter
Aufweitung auf das kegelstumpfförmige
Innenteil geschoben. Durch weitere Verschiebung gelangt dann der
Dichtring auf die zylindrische Hülse
der Aufweit- und Abstreifhilfe. Bei fortwährender Verschiebung wird abschließend durch die äußere Hülse der
Aufweit- und Abstreifhilfe die Haltevorrichtung vollständig auseinander
gedrückt
und der Dichtring durch die Haltevorrichtung hindurch auf das Aufnehmerwerkstück abgestreift.
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Nachteilig
bei diesem bekannten Verfahren ist insbesondere bei zunehmend kleineren
Ringabmessungen und Schnurstärken
die Gefahr des Einklemmens des Dichtringes an den Abstreifsegmenten
und des Aufhebelns der als Abstreifer dienenden Kreissegmente durch
den Dichtring bei den großen
aufzubringenden Kräften.
In ungünstigen
Fällen
kann es zudem auch zu Beschädigungen
der Dichtung kommen. Abhilfe könnte hier
eine Erhöhung
der Normalkraft der Kreissegmente auf die Aufweit- und Abstreifhilfe
bringen, die aber auf Grund der Reibung wiederum zu einer Erhöhung der
Betätigungskräfte für den Bediener
führt.
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Ausgehend
vom geschilderten Stand der Technik ist es Aufgabe der Erfindung,
ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Montage von außenliegenden
im Durchmesser veränderbaren
ringförmigen
Elementen anzugeben, mit dem bzw. mit der eine Reduzierung der
Montagekräfte
durch Einsatz eines kraftbetätigten
Werkzeugs bei Zuführung
der ringförmigen
Elemente von der Rückseite
ermöglicht
wird.
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Die
gestellte Aufgabe wird zur Montage von außenliegenden, im Durchmesser
veränderbaren
ringförmigen
Elementen, insbesondere von Dichtringen (O-Ringe) der eingangs genannten Art verfahrensmäßig mit den
Merkmalen des Anspruchs 1 durch folgende hintereinander durchgeführten Arbeitsschritte
gelöst:
- • Fixierung
des Montagekegels in einer Montagemaske und Aufbringen des ringförmigen Elements
auf die Spitze des Montagekegels;
- • Einbringen
der Montagemaske in eine Montageachse, wobei die Spitze des Montagekegels
zu einem Aufdehnwerkzeug und das zylindrische Ende des Montagekegels
zu einem Halte- und Positionierwerkzeug hin ausgerichtet wird;
- • Aufschieben
des ringförmigen
Elements unter Aufweitung auf das zylindrische Ende des Montagekegels durch
das Aufdehnwerkzeug, wobei gleichzeitig der Montagekegel aus der
Montagemaske gedrückt
und durch das Halte- und
Positionierwerkzeug fixiert wird;
- • Einschieben
des mit dem aufgeweiteten, ringförmigen
Element bestückten
Montagekegels durch das Halte- und Positionierwerkzeug zurück in die
Montagemaske;
- • Verschieben
der Montagemaske mit dem Montagekegel aus der Montageachse;
- • Montage
des ringförmigen
Elements ohne weiteres Aufweiten durch Abstreifen des ringförmigen Elements vom
zylindrischen Ende des Montagekegels direkt in die Ringnut eines
Aufnehmerwerkstücks,
wozu der Montagekegel durch das Aufnehmerwerkstück weiter in die Montagemaske
hinein gedrückt
wird und hierbei die Montagemaske als Abstreifer dient.
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Eine
Vorrichtung zur Durchführung
des Verfahrens ist im Anspruch 4 und vorteilhafte Ausgestaltungen der
Erfindung sind in den weiteren Ansprüchen angegeben.
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Durch
das Zusammenwirken der erfindungsgemäßen Vorrichtungskomponenten
- • Montagemaske
- • Montagekegel
- • zangenartiges
Aufdehnwerkzeug
- • Halte-
und Positionierwerkzeug
mit den in der angegebenen Reihenfolge
beschriebenen Arbeitsschritten wird mit großem Erfolg eine Reduzierung
der Montagekräfte
bzw. der Betätigungskräfte erreicht,
da die zu überwindenden
Ausdehnkräfte,
mit denen das ringförmige
Element über
die gesamte Länge
des Montagekegels geschoben wird, allein durch die Hubbewegung des
zangenartigen Aufdehnwerkzeugs aufgebracht werden müssen. Das
Aufbringen des aufgeweiteten, ringförmigen Elements erfolgt dann
abschließend
ohne eine weitere Dehnung und somit auch ohne nennenswerten Kraftaufwand
lediglich durch weiteres Einschieben des Montagekegels in die Montagemaske.
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Erfindungsgemäß lassen
sich die erforderlichen Arbeitschritte dadurch miteinander verknüpfen, dass die
Montagemaske in einer winklig zur Montageachse verlaufenden Linear-
und/oder Drehbewegung mit Hilfe einer Montage-Trägerplatte,
an der die Montagemaske befestigt ist, in bzw. aus der Montageachse
geführt wird.
Hierbei ist es auch möglich,
durch mehrere an der Montage- Trägerplatte
angeordnete Montagemasken die Zeitfolge der Arbeitschritte taktmäßig zu verkürzen.
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Um
das beschriebene erfindungsgemäße Verfahren
zu ermöglichen,
besteht die hierfür
erforderliche Vorrichtung aus folgenden miteinander in Wirkverbindung
stehenden Vorrichtungsteilen:
- • einem in
Achsrichtung einer Montageachse verschiebbar ausgebildeten zangenartigen
Aufdehnwerkzeug, das mit einem in Achsrichtung der Montageachse
separat verschiebbaren Positionier- und Führungsdorn in Wirkverbindung
steht, dessen unteres Ende kalottenartig ausgebildet der Kugelform
der Spitze des Montagekegels angepasst ist;
- • einem
in Achsrichtung der Montageachse verschiebbar ausgebildeten Halte-
und Positionierwerkzeug mit einem in der Montageachse ausgerichteten
Positionsdorn;
- • mindestens
einer winklig zur Achsrichtung der Montageachse verschiebbar ausgebildeten
Montagemaske mit einer Aufnahmeöffnung
und einer Klemmvorrichtung zur Aufnahme und Fixierung des Montagekegels;
- • mindestens
einem Montagekegel, dessen Spitze kugelförmig verdickt und dessen Basisfläche mit
einer Ausnehmung ausgebildet ist, der mit Hilfe der Montagemaske
in die Montageachse zwischen dem zangenartigen Aufdehnwerkzeug und
dem Halte- und Positionierwerkzeug so einschiebbar ist, dass seine
Spitze zum Aufdehnwerkzeug und sein zylindrisches Ende zum Halte- und Positionierwerkzeug
hin ausgerichtet ist.
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Zweckmäßigerweise
ist eine Montage-Trägerplatte
mit festen Montagemasken zur Aufnahme gleich großer Montagekegel vorgesehen,
wobei die Aufnahmeöffnungen
der Montagekegel mit mindestens einer seitlichen Freimachungsöff nung für die das
ringförmige
Element berührenden
Elemente des Aufdehnungswerkzeugs ausgebildet sind.
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Alternativ
kann die Montage-Trägerplatte
aber auch mit spreizbaren Montagemasken zur Aufnahme unterschiedlich
großer
Montagekegel oder für
die Montage von Ringen, die im ungedehnten Zustand größer sind
als das Maß des
Werkstückteils, über das
hinweg sie montiert werden müssen,
ausgebildet sein, wobei dann die Aufnahmeöffnungen der Montagemasken
mit spreizbaren Klemmen zur Fixierung der Montagekegel ausgestattet
sind, die sich durch jeweils mindestens ein Federelement an der
Montage-Trägerplatte
abstützen.
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Diese
für das
erfindungsgemäße Verfahren
aufgeführten
Vorrichtungsteile, die während
des Montageverfahrens miteinander in einer Wirkverbindung stehen,
sind gemäß der Erfindung
mit miteinander gekoppelten mechanischen Antrieben (Drehantriebe
bzw. Linearantriebe) versehen, so dass eine taktmäßige Durchführung des
Montageverfahrens ermöglicht
wird.
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Weitere
Einzelheiten und Vorteile der Erfindung werden an einem in schematischen
Zeichnungsfiguren dargestellten Ausführungsbeispiel für die Montage
eines Dichtrings nachfolgend näher
erläutert.
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Es
zeigen:
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1 eine
Montagemaske mit eingeschobenem Montagekegel in einer Ansicht von
unten,
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2 die
Montagemaske mit eingeschobenem Montagekegel der 1 in
einer schematischen Seitenansicht,
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3 Montagekegel
der 2 mit aufgesetztem Dichtring, eingeschoben mit
der Montagemaske in die Montageachse,
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4 der
Montagekegel mit aufgeschobenem zangenartigen Aufdehnwerkzeug,
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5 den
aus der Montagemaske herausgedrückten
Montagekegel mit auf seinem zylindrischen Teil aufgeschobenem Dichtring,
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6 der
in die Montagemaske zurückgeschobene
Montagekegel der 5,
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7 die
Montagemaske mit eingeschobenem Montagekegel, bereit zum Verlassen
der Montageachse,
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8 die
Montagemaske mit eingeschobenem Montagekegel oberhalb eines Aufnehmerwerkstücks,
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9 der
Montagekegel der 8 mit von unten eingeschobenem
Aufnehmerwerkstück-Oberteil
und aufmontiertem Dichtring,
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10 das
Aufnehmerwerkstück-Oberteil
der 9 vom Montagekegel gelöst,
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11 eine
Montage-Trägerplatte
mit festen Montagemasken,
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12 eine
Montage-Trägerplatte
mit spreizbaren Montagemasken,
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13 eine
Montagevorrichtung mit festen Montagemasken.
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In
den 1 und 2 ist in einer Ansicht von unten
(1) und in einer Seitenansicht (2)
eine feste Montagemaske 7 mit eingeschobenem Montagekegel 1 dargestellt.
Der Montagekegel 1 ist an seinem oberen Ende 4 kugelförmig und
an seinem unteren zylindrischen Ende 3 in der Basisfläche 5 mit
einer Ausnehmung 6 ausgebildet. Bei der Montagemaske 7 handelt
es sich um eine feste Montagemaske 7, deren Aufnahmeöffnung 8 mit
kreuzförmig
angeordneten schlitzförmigen
Freimachungsöffnungen 8` nur für eine bestimmte Größe eines
Montagekegels 1 geeignet ist. Eine seitliche Klemme 9 dient
hier zur Fixierung des Montagekegels 1 in der Aufnahmeöffnung 8.
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In
der 3 ist über
das kugelförmige
obere Ende 4 des Montagekegels 1 der zu montierende
Dichtring 10 aufgeschoben und der Montagekegel 1 ist
gemeinsam mit der Montagemaske 7 in eine Montageachse 16 eingebracht.
Oberhalb des Montagekegels 1 befindet sich das zangenartige
Aufdehnwerkzeug 13 mit dem Positionier- und Führungsdorn 14 und
unterhalb des Montagekegels 1 das Halte- und Positionierwerkzeug 11 mit
in der Montageachse 16 ausgerichtetem Positionsdorn 12.
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Durch
axiales Verschieben in Achsrichtung 17 wurde die in der 4 dargestellte
Arbeitsposition erhalten. Durch den Positionier- und Führungsdorn 14,
dessen kalottenförmiges
Ende 15 auf dem kugelförmigen Ende 4 des
Montagekegels 1 aufliegt, wurde der Montagekegel 1 aus
der Montagemaske 7 herausgedrückt und gleichzeitig dabei
der Positionsdorn 12 in die Ausnehmung 6 hineingedrückt. Der
Montagekegel 1 wird beim Verlassen der Aufnahmeöffnung 8 durch
den Positionsdorn 12 und durch den Positionier- und Führungsdorn 14 geführt und
dann in der dargestellten Lage durch diese ortsfest fixiert.
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In
dieser dargestellten Arbeitsposition befindet sich das zangenartige
Aufdehnwerkzeug 13 direkt oberhalb des Dichtringes 10,
der sich noch in seiner Ausgangsposition der 3 befindet.
Bei unveränderten Positionen
von Montagekegel 1, Halte- und Positionierwerkzeug 11 und
Positionier- und Führungsdorn 14 der 4 wurde
anschließend
entsprechend der 5 das zangenartige Aufdehnwerkzeug 13 weiter
in Achsrichtung 17 zum Halte- und Positionierwerkzeug 11 verschoben,
wobei der Dichtring 10 über
den Kegelmantel 2 auf das zylindrische Ende 3 des
Montagekegels 1 gedrückt
wurde.
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In
der 6 ist nach erfolgter Aufweitung des Dichtringes 10 der
Montagekegel 1 durch das Halte- und Positionierwerkzeug 11 wieder
zurück
in die Montagemaske 7 gebracht und dort fixiert worden.
Nach der Lösung
des Positions dorns 12 und des Positionier- und Führungsdorns 14 vom
Montagekegel 1 durch Verschiebung in Achsrichtung 17,
wie in der 7 dargestellt, kann der Montagekegel 1 mit
der Montagemaske 7 aus der Montageachse 16 zur
weiteren Montage des Dichtringes 10 entfernt werden.
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Diese
weitere Montage, bei der der Dichtring 10 in die Ringnut 21 eines
Aufnehmerwerkstücks 20 eingebracht
wird, ist in den 8 bis 10 dargestellt.
In 8 ist das Aufnehmerwerkstück 20 so unterhalb des
Montagekegels 1 angeordnet, dass sein Oberteil 22 in
die Ausnehmung 6 des Montagekegels 1 eingeführt werden
kann. In 9 ist dieses Einführen des
Oberteils 22 vollzogen und der Montagekegel 1 ist
dabei durch das Aufnehmerwerkstück 20 soweit
aus der Montagemaske 7 gedrückt worden (in der Zeichnung
nach oben), dass der Dichtring 10 abgestreift und in die
Ringnut 21 eingebracht wurde. In 10 sind
Montagemaske 7 mit Montagekegel 1 und Aufnehmerwerkstück 20 wieder
voneinander getrennt und das Aufnehmerwerkstück 20 kann mit eingebrachtem
Dichtring 10 seiner weiteren Verwendung zugeführt werden.
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In
der 11 ist in einer perspektivischen Draufsicht eine
Montage-Trägerplatte 30 mit
mehreren festen Montagemasken 7, im dargestellten Beispiel
vier, zur gleichzeitigen Aufnahme von mehreren Montagekegeln 1 gleicher
Größe dargestellt.
Die Montage-Trägerplatte 30 ist
rund ausgebildet, so dass die aufgenommenen Montagekegel 1 taktweise
nacheinander in die (hier nicht dargestellte) Montageachse 16 zwischen
dem zangenartigen Aufdehnwerkzeug 13 und dem Halte- und
Positionierwerkzeug 11 eingebracht werden können. Die
festen Montagemasken 7 entsprechen im Prinzip den in den 1 und 2 bereits
schematisch beschriebenen Montagemasken 7.
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In
der 12 ist in einer perspektivischen Draufsicht eine
alternativ verwendbare Montage-Trägerplatte 40 mit vier
kreuzweise angeordneten spreizbaren Montagemasken 41 zur
Aufnahme unterschiedlich großer Montagekegel 1 dargestellt.
Die Montagemasken 41 bestehen jeweils aus zwei parallel
angeordneten spreizbaren Klemmplatten 44, die über Drehgelenke 43 mit
der Montage-Trägerplatte 40 verbunden
sind. Zwischen diesen Drehgelenken 43 und der Aufnahmeöffnung 8 für den Montagekegel 1 befindet
sich eine exzentrisch ausgebildete Öffnung 42, durch die
mit einem nicht dargestellten Spreizwerkzeug der Abstand der spreizbaren Klemmplatten 44 verändert und
damit die Aufnahmeöffnung 8 an
möglicherweise
unterschiedlich große
Montagekegel 1 angepasst werden kann. Zur Fixierung des
Montagekegels 1 in der Aufnahmeöffnung 8 stützen sich
die spreizbaren Klemmplatten 44 über seitliche Klemmleisten 46 mit
einem Federelement 45 an der Montage-Trägerplatte 40 ab.
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In
der 13 ist eine komplette Vorrichtung 50 zur
bedienergeführten
Montage von außenliegenden flexiblen
Ringen in einer perspektivischen Ansicht von der Seite dargestellt.
Die Vorrichtung 50 besteht im Wesentlichen aus den bereits
beschriebenen Vorrichtungskomponenten sowie deren Antriebsvorrichtungen.
Eingesetzt ist hier eine vertikal in Drehrichtung 56 durch
eine horizontale Antriebswelle 51 bewegbare Montage-Trägerplatte 30 mit
vier festen Montagemasken 7, die bei der Drehung der Montage-Trägerplatte 30 durch die
Montageachse 16 geführt
werden. Die horizontale Montageachse 16 befindet sich im
unteren Bereich der Montage-Trägerplatte 30,
wobei das zangenartige Aufdehnwerkzeug 13 mit Antrieb 52 und
sein Positionier- und Führungsdorn 14 mit
Antrieb 53 in der Zeichnung rechts und das Halte- und Positionierwerkzeug
mit Antrieb 54 in der Zeichnung links von der Montage-Trägerplatte 30 angeordnet
sind.
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Im
oberen Bereich der Montage-Trägerplatte 30 befindet
sich die Montageposition, in der der aufgeweitete Dichtring 10 auf
das Aufnehmerwerkstück 20 durch Eindrücken des
Montagekegels 1 in die Montagemaske 7 geschoben
wird. Das Eindrücken
wird hierbei durch einen Anschlag 55 begrenzt.
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Die
in dieser Vorrichtung 50 durch die Drehung der Montage-Trägerplatte 30 nacheinander
durchlaufenden Arbeitspositionen P sind in der 13 wie
folgt kenntlich gemacht:
- P 60
- Aufbringen des Dichtringes 10 auf
den Montagekegel 1,
- P 61
- der Montagekegel 1 befindet
sich in der Montageachse 16,
- P 62
- der Montagekegel 1 befindet
sich mit aufgeweitetem Dichtring 10 außerhalb der Montageachse 16,
- P 63
- Montageposition zum
Aufschieben des Dichtringes 10 auf das Aufnehmerwerkstück 20.
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- 1
- Montagekegel
- 2
- Kegelmantel
- 3
- zylindrisches
Ende des Montagekegels
- 4
- Spitze
des Montagekegels
- 5
- Basisfläche des
Montagekegels
- 6
- Ausnehmung
in der Basisfläche
des Montagekegels
- 7
- feste
Montagemaske
- 8
- Aufnahmeöffnung für Montagekegel
- 8'
- schlitzförmige Freimachungsöffnung
- 9
- Klemme
für Montagekegel
- 10
- ringförmiges Element,
z. B. Dichtring
- 11
- Halte-
und Positionierwerkzeug
- 12
- Positionsdorn
von 11
- 13
- zangenartiges
Aufdehnwerkzeug
- 14
- Positionier-
und Führungsdorn
- 15
- unteres
kalottenförmiges
Ende von 14
- 16
- Montageachse
zwischen 11 und 13
- 17
- Achsrichtung
- 20
- Aufnehmerwerkstück
- 21
- Ringnut
zur Aufnahme des Dichtringes
- 22
- Oberteil
des Aufnehmerwerkstücks
- 30
- Montage-Trägerplatte
mit festen Montagemasken
- 40
- Montage-Trägerplatte
mit spreizbaren Montagemasken
- 41
- spreizbare
Montagemaske
- 42
- Öffnung für Spreizwerkzeug
- 43
- Drehgelenke
- 44
- Klemmplatte
zur Fixierung des Montagekegels
- 45
- Federelement
- 46
- seitliche
Klemmleisten
- 50
- Montagevorrichtung
- 51
- Antriebswelle
für 30
- 52
- Antriebsvorrichtung
für 13
- 53
- Antriebsvorrichtung
für 14
- 54
- Antriebsvorrichtung
für 11
- 55
- Anschlag
für Montagekegel
- 56
- Drehrichtung
von 30
-
Arbeitspositionen:
-
-
- P 60
- Aufbringen des Dichtringes
auf den Montagekegel
- P 61
- der Montagekegel befindet
sich in der Montageachse zwischen 11 und 13
- P 62
- der Dichtring befindet
sich aufgeweitet am zylindrischen Ende des Montagekegels
- P 63
- Montageposition, zugänglich für ein Aufnehmerwerkstück