DE102006044748A1

DE102006044748A1 - Verfahren und Vorrichtung zur automatischen Montage von Dichtringen

Info

Publication number: DE102006044748A1
Application number: DE102006044748A
Authority: DE
Inventors: Cölestin Dipl.-Ing. Ohrmann
Original assignee: Ohrmann Montagetechnik GmbH
Current assignee: Ohrmann Montagetechnik GmbH
Priority date: 2006-09-20
Filing date: 2006-09-20
Publication date: 2008-04-03
Anticipated expiration: 2026-09-21
Also published as: DE102006044748B4

Abstract

Um die automatische Montage von außenliegenden elastischen Ringen, insbesondere von Dichtringen (10) mit kleinem Nenndurchmesser, mit Hilfe von Fügenadeln (14) auf eine bewegbare Fügehülse (15) zu verbessern, wird gemäß der Erfindung vorgeschlagen, mit Hilfe eines schwenkbar ausgebildeten greiferähnlichen Werkzeugs (3) mit spreizbaren Fügenadeln (14) die Dichtringe (10) nur mit den Fügenadeln (14) in einer Abgabestation (8) aufzunehmen, zu spannen und zu einer Aufweitposition (P4) zu transportieren und dort die Fügehülse (15) in den vorgespannten, von der Kulissenführung (16) vertikal orientierten Dichtring (10) einzuschieben.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur automatischen Montage von außenliegenden elastischen Ringen, insbesondere von als O-Ringe bezeichneten Dichtringen mit besonders kleinem Durchmesser zwischen 5 und 10 mm, von einer Abgabestation für die Dichtringe auf ein bewegbares Aufnehmerwerkstück in Form einer Fügehülse, wobei mit Hilfe von aufspreizbar ausgebildeten Fügenadeln ein Dichtring so aufgedehnt und in Form einer ovalen Schlinge gehalten wird, dass die Fügehülse bei ihrer geführten Bewegung zwischen die Fügenadeln in die Schlinge des Dichtringes eindringen kann.
Zur 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. Bei Dichtringen mit kleinen Nenndurchmessern sind zum Überstreifen der Dichtringe über den Montagekegel jedoch teilweise hohe Kräfte aufzubringen. Zur Aufbringung dieser Kräfte wird deshalb beispielsweise in der JP 07328868 A vorgeschlagen, das Aufbringen und Abstreifen der Dichtringe mit Hilfe von mit Abstreifzangen zusammenwirkenden Handhebelpressen durchzuführen.
Eine Alternative für diese bedienergeführte Dichtringmontage stellt die aus der DE 38 16 593 C2 bekannte automatische Montagevorrichtung dar, bestehend aus einem bewegbaren Aufnehmer- oder Werkstückende und einer Abgabesta tion mit einer Montageplatte, auf der ein zur Aufweitung des Dichtringes aufspreizbar ausgebildetes Nadelpaar angeordnet ist, deren gabelförmig abgewinkelte Nadelenden über die Montageplatte hinausragen. Die Nadelenden sind in einem Winkel von etwa achtundzwanzig Grad einander zugeneigt und in Richtung der Bewegung des Aufnehmers um etwa fünfzehn Grad abgewinkelt. Bei der Montage eines Dichtringes auf das Aufnehmer- oder Werkstückende wird mittels eines schlittenförmig bewegbaren Vereinzelers, der auch das Nadelpaar hält, aus einem Dichtringmagazin ein einzelner Dichtring auf die Montageplatte und dort auf die Nadelenden so aufgelegt, dass ein Teil des Dichtringes über die Vorderkante der Montageplatte herausragt und eine Schlinge bildet. Der vertikal zur horizontalen Montageplatte und dessen Kante vorbei bewegbare Aufnehmer dringt bei dieser Bewegung zwischen die Nadelenden in die Dichtringschlinge ein, wobei die Nadelenden und gleichzeitig der Dichtring gespreizt werden. Bei weiterer Bewegung wird die Dichtringschlinge nach unten und der auf der Montageplatte aufliegende Teil nach oben gedrückt und schließlich über das Aufnehmer- oder Werkstückende gestülpt. Die Nadelenden, die sich während des Aufziehvorgangs zwischen dem Aufnehmer- oder Werkstückende und dem Dichtring befinden, werden anschließend durch Bewegen des Vereinzelners zurückgezogen und geben das Aufnehmer- oder Werkstückende mit dem aufgezogenen Dichtring frei.
Nachteilig bei dieser bekannten automatischen Montagevorrichtung ist, dass durch Verschleiß und ungünstige Auftreffwinkel des Aufnehmer- oder Werkstückendes auf die Nadeln diese verformt werden können. Die Funktion der Vorrichtung ist dann nicht mehr sicher, wobei dann unter anderem beim Zurückfahren der Nadeln die Dichtringe teilweise durch die verbogenen Nadelenden wieder von den Aufnehmer- oder Werkstückenden gezogen werden. Nachteilig ist weiterhin, dass bei nicht exakt gebogenen oder falsch eingestellten Nadeln im Zuführ- und Montagezyklus die Dichtringschlinge von den Nadelspitzen berührt werden können, was im ungünstigsten Fall zu Beschädigungen an den Dichtringen führen kann.
Ausgehend vom vorgenannten Stand der Technik ist es Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur automatischen Montage von außenliegenden elastischen Ringen anzugeben, mit dem bzw. der die Gefahr der Beschädigung der Ringe durch die Fügenadeln, eine Reduzierung der Beanspruchung der Fügenadeln sowie eine Reduzierung der Beanspruchung der Ringe bei der Aufdehnung besonders kleiner Durchmesser zwischen 5 und 10 mm möglich ist.
Die gestellte Aufgabe zur automatischen Montage von außenliegenden elastischen Ringen, insbesondere von Dichtringen (O-Ringe) der eingangs genannten Art wird verfahrensmäßig mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst durch einen Transport des Dichtringes mit Hilfe der Fügenadeln von der Abgabestation zur Aufweitposition mit den hintereinander durchgeführten Arbeitsschritten:

• Eintauchen der Nadelenden der Fügenadeln im zusammengefahrenen Zustand in der Mitte des Dichtringes in der Bereitstellungsposition;
• Sichern und Aufspannen des Dichtringes für den Transport durch Aufspreizen der Nadelenden der Fügenadeln;
• Transport des Dichtringes mit Hilfe der Fügenadeln von der Bereitstellungsposition zur Aufweitposition;
• Positionierung des Dichtringes durch eine aus einer Führungsleiste und einem Führungsdraht gebildeten Kulissenführung in der Aufweitposition, wobei der Dichtring durch die Kulissenführung vertikal aufgestellt wird und sich oberhalb und unterhalb der Führungsleiste eine Dichtringschleife ausbildet;
• Aufspreizen des Dichtringes mit Eindringen der herangeführten Fügehülse in die untere Dichtringschleife;
• Herausziehen der zwischen der Fügehülse und dem Dichtring befindlichen Fügenadeln.

Eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens ist im Anspruch 5 und vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
Der mit Hilfe der Fügenadeln durchgeführte erfindungsgemäße Transport des Dichtringes und die Aufweitung des Dichtringes wird durch ein greiferähnliches zweiteiliges Werkzeug mit einer Klemmvorrichtung zum Halten und Aufspreizen der einfachen Fügenadeln ermöglicht, das zum Bewegen der Fügenadeln schwenkbar und in der Schwenkebene linear verschiebbar ausgebildet ist. Durch die Schwenkbewegung wird der Dichtring dabei von der Abgabestation zur Aufweitposition geführt, wobei die Bewegung linear oder über einen beliebigen Winkelbereich, beispielsweise 90°/180°/270° oder über jeden anderen geeigneten Winkel, vorzugsweise von etwa 90° erfolgt.
Zur Durchführung der Bewegungen des greiferähnlichen Werkzeugs ist dieses mit entsprechenden mechanischen und/oder elektrischen Antrieben ausgerüstet, die so miteinander in Wirkverbindung stehen, dass ein automatischer Ablauf des Montagevorgangs erfolgen kann.
Durch das Zusammenwirken der erfindungsgemäßen Vorrichtungskomponenten stehen die Fügenadeln vor der endgültigen Aufweitung des Dichtringes durch die Fügehülse bereits im Dichtring, sodass die Fügenadeln keine exakte Länge mehr aufweisen müssen. Auch die Beschädigungsgefahr des Dichtringes beim Einbringen der Fügenadeln und das Abziehen des Dichtringes beim Zurückziehen ist durch die einfache Ausbildung der Fügenadeln behoben. Ein weiterer Vorteil ist, dass durch die einfachen Fügenadeln die Position der Fü gehülse exakt eingestellt werden kann und der Dichtring so wenig wie möglich geweitet wird. Als weiterer Vorteil ist zu nennen, dass durch das ovale Aufspreizen des Dichtringes zu einer Schleife dieser leichter und präziser auf die Fügehülse aufgestülpt werden kann.
Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung werden an einem in schematischen Zeichnungsfiguren dargestellten Ausführungsbeispiel, hier mit 90°-Schwenkmodul, nachfolgend näher erläutert.
Es zeigen:
1 eine automatische Montagevorrichtung in einer perspektivischen Ansicht,
2 eine vergrößerte Teilansicht der 1 in der Bereitschaftsposition P1,
3 eine vergrößerte Teilansicht der 1 in der Grundposition P2,
4 eine vergrößerte Teilansicht der 1 in einer Zwischenstellung P3,
5 eine vergrößerte Teilansicht der 1 in der Aufweitposition P4,
6 eine vergrößerte Teilansicht der 1 in der Endposition P5.
In der 1 ist in einer perspektivischen Ansicht eine automatische Montagevorrichtung 1 dargestellt. Sie besteht aus einem Dichtringmagazin 7 zur Bevorratung der Dichtringe mit einer Abgabestation 8 vereinzelter Dichtringe (die Dichtringe sind nicht eingezeichnet) und einem auf einer Tragkonstruktion 2 befestigtes zweiteiliges greiferähnliches Werkzeug 3 mit eingeklemmten Fügenadeln 14. Das greiferähnliche Werkzeug 3 befindet sich in der Bereitschafts position P1 mit in den vereinzelten (nicht dargestellten) Dichtring eingefahrenen parallelen, nicht aufgespreizten Fügenadeln 14.
In der 2 ist in einem Teilausschnitt der 1 der eigentliche Montageteil der Montagevorrichtung 1 vergrößert dargestellt. Auch hier befindet sich das greiferähnliche Werkzeug 3 in der Bereitschaftsposition P1 mit eingezeichnetem Dichtring 10, in den die Fügenadeln 14 eingefahren sind. Das greiferähnliche Werkzeug 3 besitzt zur Fixierung und Aufspreizung der Fügenadeln 14 einen Antrieb 4, zum Ein- und Ausfahren der Fügenadeln 14 in den Dichtring 10 einen Linearantrieb 6 und zum Transport des Dichtringes 10 von der Abgabestation 8 zur Aufweitposition P4 (5) durch eine Schwenkbewegung einen Schwenkantrieb 5. Der Linearantrieb 6 ermöglicht dabei ausschließlich eine lineare Bewegung des greiferähnlichen Werkzeugs 3 innerhalb der von der Schwenkbewegung des Schwenkantriebs 5 aufgespannten Schwenkebene.
Wie in den nachfolgenden 3 bis 6 dargestellt, verläuft der durch die Schwenkbewegung des greiferähnlichen Werkzeugs 3 durchgeführte Transport des Dichtringes 10 entlang der gebogen ausgebildeten Führungsleiste 12 und unterhalb derselben, und endet in der Aufweitposition P4 (5) zwischen der Führungsleiste 12 und dem darunter angeordneten Führungsdraht 13.
In der 3, die konstruktiv der 2 entspricht, werden die bereits in den Dichtring durch den Linearantrieb 6 eingefahrenen Fügenadeln 14 der 2 zu einem möglichen Transport des Dichtringes 10 mit Hilfe des Antriebs 4 aufgespreizt, wodurch somit die Grundposition P2 erreicht wird.
Durch eine Schwenkbewegung des greiferähnlichen Werkzeugs 3 in Schwenkrichtung 17, durchgeführt mit Hilfe des Schwenkantriebs 5, wird die in der 4 dargestellte Zwischenstellung P3 erreicht. Während der Schwenkbewegung wurde der Dichtring 10, gehalten durch die aufgespreizten Fügenadeln 14, unterhalb des bogenförmigen Teils der Führungsleiste 12 bis oberhalb des Führungsdrahtes 13 geführt.
Durch das Weiterführen der Schwenkbewegung des greiferähnlichen Werkzeugs 3 wurde schließlich die in der 5 dargestellte Aufweitposition P4 ohne übermäßiges Aufspreizen des Dichtringes 10 erreicht. Das greiferähnliche Werkzeug 3 wurde dabei von seiner Ausgangsstellung, der Bereitschaftsposition P1 beispielhaft um etwa 90 Grad geschwenkt. Der Dichtring 10 ist nun soweit in die aus dem ebenen Teil der Führungsleiste 12 und dem Führungsdraht 13 gebildeten Kulissenführung 16 eingeschoben, dass der dem Betrachter zugewandte Teil des Dichtringes 10 durch den Führungsdraht 13 vertikal hochgestellt eine oberhalb und eine unterhalb der Führungsleiste 12 vertikal orientierte Dichtringschleife 11 ausbildet. In die in dieser Stellung frei zugängliche untere Dichtringschleife 11 wird die bewegliche Fügehülse 15 eingebracht. Gleichzeitig wird dabei die Fügehülse 15 zwischen die bereits weitgehend aufgespreizten Fügenadeln 14 geschoben, so dass ohne Schwierigkeiten und ohne übermäßiges Aufspreizen der Dichtring 10 auf die Fügehülse 15 aufgebracht wird.
In der 6 ist die Endposition P5 des automatischen Montagevorgangs erreicht. Der Dichtring 10 befindet sich auf der Fügehülse 15. Anschließend werden die Fügenadeln 14 durch den Linearantrieb 6 zurückgezogen, was auf Grund der geraden Fügenadeln 14 keinerlei Schwierigkeiten verursacht und die mit dem Dichtring 10 bestückte Fügehülse 15 wird einer weiteren Verwendung zugeführt. Nachdem das greiferähnliche Werkzeug 3 mit Hilfe des beispielhaften Schwenkantriebs 5 in seine Ausgangslage der P1 zurückgeführt wurde, kann mit einem erneuten Montagezyklus wie beschrieben begonnen werden.

1: Montagevorrichtung
2: Tragkonstruktion
3: zweiteiliges greiferähnliches Werkzeug
4: Antrieb zum Aufspreizen der Fügenadeln und Aufspannen des Dichtringes
5: Schwenkantrieb des greiferähnlichen Werkzeugs
6: Linearantrieb des greiferähnlichen Werkzeugs
7: Dichtringmagazin
8: Abgabestation
10: Dichtring
11: Dichtringschleife
12: Führungsleiste
13: Führungsdraht
14: Fügenadeln
15: Fügehülse
16: Kulissenführung
17: Schwenkrichtung

Arbeitspositionen:

P1 Bereitschaftsposition, die Fügenadeln sind in den Dichtring eingefahren
P2 Grundsposition, der Greifer spreizt den Dichtring
P3 Zwischenstellung, der Dichtring befindet sich in der Schwenkbewegung zwischen dem Führungsdraht und der Führungsleiste
P4 Aufweitposition, der Dichtring kann durch die Fügehülse aufgeweitet werden
P5 Endposition, der Dichtring befindet sich auf der Fügehülse

Claims

Verfahren zur automatischen Montage von außenliegenden elastischen Ringen, insbesondere von als O-Ringe bezeichneten Dichtringen (10) mit besonders kleinem Durchmesser zwischen 5 und 10 mm, von einer Abgabestation (8) für die Dichtringe (10) auf ein bewegbares Aufnehmerwerkstück in Form einer Fügehülse (15), wobei mit Hilfe von aufspreizbar ausgebildeten Fügenadeln (14) ein Dichtring (10) so aufgedehnt und in Form einer ovalen Schlinge gehalten wird, dass die Fügehülse (15) bei ihrer geführten Bewegung zwischen die Fügenadeln (14) in die Schlinge des Dichtringes (10) eindringen kann, gekennzeichnet durch einen Transport des Dichtringes (10) mit Hilfe der Fügenadeln (14) von der Abgabestation (8) zur Aufweitposition (P4) mit den hintereinander durchgeführten Arbeitsschritten: • Eintauchen der Nadelenden der Fügenadeln (14) im zusammengefahrenen Zustand in der Mitte des Dichtringes (10) in der Bereitstellungsposition (P1); • Sichern des Dichtringes (10) für den Transport durch Aufspreizen der Nadelenden der Fügenadeln (14); • Transport des Dichtringes (10) mit Hilfe der Fügenadeln (14) von der Bereitstellungsposition (P1) zur Aufweitposition (P4); • Positionierung des Dichtringes (10) durch eine aus einer Führungsleiste (12) und einem Führungsdraht (13) gebildeten Kulissenführung (16) in der Aufweitposition (P4), wobei der Dichtring (10) durch die Kulissenführung (16) vertikal aufgestellt wird und sich oberhalb und unterhalb der Führungsleiste (12) eine Dichtringschleife (11) ausbildet; • Aufspreizen des Dichtringes (10) mit Eindringen der herangeführten Fügehülse (15) in die untere Dichtringschleife (11); • Herausziehen der zwischen der Fügehülse (15) und dem Dichtring (10) befindlichen Fügenadeln (14).
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zur Aufweitung und zum Transport des Dichtringes (10) die Fügenadeln (14) durch ein greiferähnliches Werkzeug (3) gehalten und bewegt werden.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Transport des Dichtringes (10) von der Abgabestation (8) zur Aufweitposition (P4) in einer konstruktiv ausgelegten prozesssicheren Bewegung linear oder über einen beliebigen Winkelbereich bogenförmig oder kreisförmig in einer Schwenkbewegung durchgeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Schwenkbewegung vorzugsweise über einen Winkelbereich von etwa 90° durchgeführt wird.
Montagevorrichtung (1) zur automatischen Montage von außenliegenden elastischen Ringen, insbesondere von als O-Ringe bezeichneten Dichtringen (10) mit besonders kleinem Durchmesser zwischen 5 und 10 mm, mit einer Abgabestation (8) für die Dichtringe (10), einem bewegbaren Aufnehmerwerkstück in Form einer Fügehülse (15) und aufspreizbar ausgebildeten Fügenadeln (14), insbesondere zur Durchführung des Verfahrens nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch folgende miteinander in Wirkverbindung stehende Vorrichtungsteile: • ein greiferähnliches zweiteiliges Werkzeug (3) mit einer Klemmvorrichtung zum Halten und Aufspreizen einfacher Fügenadeln (14), das zum Bewegen der Fügenadeln (14) schwenkbar und in der Schwenkebene linear verschiebbar ausgebildet ist; • eine entsprechend der Schwenkbewegung der Fügenadeln (14) teilweise bogenförmig ausgebildete Führungsleiste (12) zur Führung des Dichtringes (10) während dessen Transport von der Bereitstellungsposition (P1) zur Aufweitposition (P4); • eine aus der Führungsleiste (12) und einem Führungsdraht (13) gebildete Kulissenführung (16) zur Positionierung des Dichtringes (10) in der Aufweitposition (P4).
Montagevorrichtung (1) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das greiferähnliche Werkzeug (3) zur Durchführung seiner Bewegungen mit entsprechenden mechanischen und/oder elektrischen Antrieben ausgerüstet ist, die so miteinander in Wirkverbindung stehen, dass ein automatischer Ablauf des Montagevorgangs erfolgt.