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Die
Erfindung betrifft eine Montagevorrichtung zur Montage eines elastisch
verformbaren Innenrings, mit einer Spreizvorrichtung zum bereichsweisen
radialen Dehnen des Innenrings und mit einer Aufnahme- und Verformvorrichtung,
die mindestens eine Druckwerkzeugfläche zum Einschnüren
des Innenrings umfasst, wobei diese Druckwerkzeugfläche eine
axial orientierte Druckwerkzeuglänge hat sowie ein Verfahren
zur Montage eines Innenrings mit einer derartigen Vorrichtung.
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Aus
der
DE 10 2005
007 932 A1 ist eine derartige Vorrichtung und ein Verfahren
zur Montage von Innenringen bekannt. Die einzelnen Werkzeuge werden
gruppenweise in radialer und in axialer Richtung relativ zueinander
verstellt. Beim axialen Herausziehen der Verformwerkzeuge wird der
Innenring sprungartig vollständig entlastet.
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Der
vorliegenden Erfindung liegt daher die Problemstellung zugrunde,
eine Montagevorrichtung für Innenringe zu entwickeln, die
einfach aufgebaut ist und bei der der Innenring sicher geführt
ist. Außerdem soll ein Montageverfahren zur Montage von
Innenringen entwickelt werden.
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Diese
Problemstellung wird mit den Merkmalen des Hauptanspruches gelöst.
Dazu umfasst die Aufnahme- und Verformvorrichtung zusätzlich
mindestens eine von der Druckwerkzeugfläche abgewandte
Nuteinsetzwerkzeugfläche. Die Montagevorrichtung weist
eine axiale Hubvorrichtung mit mindestens einem eine Hubfläche
umfassenden Hubteller auf. Die Ebene der Hubfläche durchdringt
während des Hubs zumindest die Druckwerkzeugfläche entlang
ihrer gesamten Druckwerkzeuglänge.
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Beim
Montageverfahren kontaktiert zur Aufnahme des Innenrings in der
Aufnahmeposition die Aufnahme- und Verformvorrichtung den Innenring mittels
der Druckwerkzeugfläche, bringt den Innenring zur Anlage
an die Spreizvorrichtung und schnürt den Innenring ein.
Die Spreizvorrichtung dehnt beim oder nach dem Versetzen der Montagevorrichtung
in die Montageposition den Innenring in radialer Richtung nach außen.
Die Hubvorrichtung hebt den Innenring von der Druckwerkzeugfläche
in axialer Richtung ab und die Aufnahme- und Verformvorrichtung
drückt mittels der Nuteinsetzwerkzeugfläche den
Innenring in die Nut.
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Weitere
Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen
und der nachfolgenden Beschreibung schematisch dargestellter Ausführungsformen.
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1:
Dimetrische Ansicht einer Montagevorrichtung;
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2:
Seitenansicht der Montagevorrichtung nach 1;
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3:
Draufsicht auf die Montagevorrichtung;
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4:
Schnittdarstellung des Gehäuses von 1;
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5:
Explosionszeichnung des Gehäuses;
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6:
Kolbenstange der Spreizvorrichtung;
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7:
Kolbenstange der Aufnahme- und Verformvorrichtung;
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8:
Hubwerkzeug mit Befestigungsteilen;
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9:
Spreizwerkzeug mit Befestigungsteilen;
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10:
Ansicht einer Spreizbacke;
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11:
Ansicht eines Verformwerkzeugs;
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12:
Seitenansicht von 11;
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13:
Draufsicht auf die Montagevorrichtung beim Aufnehmen eines Innenrings;
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14:
Einschnüren des Innenrings;
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15:
Spreizen des Innenrings;
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16:
Seitenansicht mit angehobenem Hubteller;
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17:
Montagevorrichtung mit angehobenen Hubteller;
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18:
Montagevorrichtung mit ausgefahrenen Nuteinsetzwerkzeugen;
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19:
Montagevorrichtung beim Einsetzen eines Innenrings;
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20:
Schaltplan der Montagevorrichtung.
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Die 1–3 zeigen
eine Montagevorrichtung (10) für die Montage elastisch
verformbarer Innenringe (5), z. B. O-Ringen (5)
oder Runddichtringen. Derartige Montagevorrichtungen (10)
werden z. B. an Montagerobotern eingesetzt. Die 1 zeigt eine
dimetrische Darstellung einer Montagevorrichtung (10) ohne
einen Innenring (5). In der 2 ist eine
Seitenansicht dieser Montagevorrichtung (10) dargestellt.
Die 3 zeigt eine Draufsicht auf die Montagevorrichtung
(10) von der Werkzeugseite (11).
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Zur
Montage von Innenringen (5) mittels dieser Montagevorrichtung
(10) nimmt die Montagevorrichtung (10) zunächst
in einer Aufnahmeposition einen Innenring (5) auf, vgl.
die 13 und 14. Die
Montagevorrichtung (10) mit dem aufgenommenen Innenring
(5) wird dann in eine Montageposition (4) versetzt.
In der Montageposition (4) wird der Innenring (5)
in eine Nut (3) eingesetzt, vgl. 19.
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Die
Montagevorrichtung (10) umfasst ein Gehäuse (15),
in dem drei Werkzeugverstellvorrichtungen (71, 121, 181)
angeordnet sind, vgl. die 4–7,
und die mittels der Werkzeugverstellvorrichtungen (71, 121, 181)
betätigten Werkzeuge (91, 161, 221),
vgl. die 8–12.
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Die 4 zeigt
einen Längsschnitt des Gehäuses (15)
und die 5 eine Explosionszeichnung des
Gehäuses (15). Das Gehäuse (15)
hat beispielsweise die Gestalt eines zu einer axial orientierten
Mittellinie (14) koaxialen abgestuften Zylinders mit zwei Durchmesserbereichen
(16, 17). Der Durchmesser des größeren,
an die Werkzeugseite (11) angrenzende Durchmesserbereichs
(16) ist anderthalb mal so groß wie der Durchmesser
des restlichen Gehäuses (15). Beispielsweise beträgt
er 90 Millimeter. Die Länge dieses Durchmesserbereichs
(16) beträgt ein Drittel der Gesamtlänge
des Gehäuses (15). Die Länge des Gehäuses
(15) beträgt das anderthalbfache seines maximalen
Durchmessers. Das Gehäuse (15) kann auch die Gestalt
eines Quaders, eines Kegelstumpfs, etc. haben.
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In
axialer Richtung (12) umfasst das Gehäuse (15)
drei Zylinderringe (21, 22, 24), einen
Schlittenträger (25) und drei Montageringe (26–28),
vgl. die in der 5 dargestellte Explosionszeichnung.
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Die
drei Werkzeugverstellvorrichtungen (71, 121, 181)
sind beispielsweise koaxial zur Mittellinie (14) der Montagevorrichtung
(10) angeordnet. Alle Werkzeugverstellvorrichtungen (71, 121, 181)
umfassen jeweils eine pneumatisch betätigbare Zylinder-Kolben-Einheit
(72, 122, 182). Der jeweilige Zylinder
(73, 123, 183) wird durch das Gehäuse
(15) gebildet. Im dargestellten Ausführungsbeispiel
haben alle Zylinder (73, 123, 183) den
gleichen Durchmesser. Dieser beträgt z. B. 60% des Außendurchmessers
dieses Gehäuseabschnitts. Innerhalb des einzelnen Zylinders
(73, 123, 183) begrenzt der Kolben (74, 124, 184)
einen mit jeweils einem Pneumatikanschluss (76, 126, 186),
vgl. 20, verbundenen Druckraum (75, 125, 185).
Auf der dem Druckraum (75, 125, 185)
abgewandten Seite ist der Kolben (74, 124, 184)
mittels einer Rückstellfeder (77, 127, 187) im
Gehäuse (15) abgestützt.
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Statt
der beschriebenen einfachwirkenden Zylinder-Kolbeneinheiten können
diese auch doppeltwirkend ausgebildet sein. Beispielsweise ist dann die
Rückstellfeder (77, 127, 187)
durch einen zweiten, mit einem an der Gehäuseaußenseite
angeordneten Anschluss verbundenen Druckraum ersetzt. Die Montagevorrichtung
(10) kann auch hydraulisch betätigt sein.
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Die
in der Darstellung der 4 in einem untersten Zylinderring
(21) des Gehäuses (15) angeordnete Werkzeugverstellvorrichtung
(71) ist Teil einer Hubvorrichtung (70). Der Druckraum
(75) liegt unterhalb des gegen den Zylinderring (21)
abgedichteten, hier in einer Ausgangsstellung dargestellten Kolbens
(74). Die Rückstellfeder (77) in der
Bauform einer Druckfeder (77) ist oberhalb des Kolbens
(74) angeordnet und stützt sich in einer Einsenkung
(23) eines zweiten Zylinderrings (22) ab. Der
Kolbenhub beträgt in diesem Ausführungsbeispiel
fünf Millimeter.
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Die
zentral angeordnete Kolbenstange (78) ist z. B. zylindrisch
ausgebildet. Ihr Durchmesser beträgt z. B. 17% des Durchmessers
des Zylinders (73). Auf der Werkzeugseite (11)
ragt die Kolbenstange (78) aus dem Gehäuse (15)
heraus. Sie hat dort eine zentrale Gewindeeinsenkung (81).
Sie ist in einem Führungsbereich (29) im zweiten
Zylinderring (22) und in der Kolbenstange (128)
der zweiten Werkzeugverstellvorrichtung (121) geführt.
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Die
zweite Werkzeugverstellvorrichtung (121) ist Teil einer
Spreizvorrichtung (120). Sie umfasst einen Ringkolben (124)
und eine rohrförmige Kolbenstange (128). Die Kolbenstange
(128) der Spreizvorrichtung (120) umgreift die
Kolbenstange (78) der Hubvorrichtung (70) und
ist auf dieser in axialer Richtung (12) geführt.
Eine zweite Lagerung bildet die Kolbenstange (188) der
dritten Werkzeugverstellvorrichtung (181).
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Der
Druckraum (125) der Zylinder-Kolben-Einheit (122)
ist in der Darstellung der 4 unterhalb
des Ringkolbens (124) angeordnet. An der Kolbenstange (78)
der Hubvorrichtung (70) ist er mittels eines Dichtungsrings
(131), z. B. eines Quadrings, abgedichtet. Eine Kolbendichtung
(132) dichtet den Druckraum (125) gegen die Zylinderinnenwandung
(129) ab. Die in diesem Ausführungsbeispiel oberhalb
des Kolbens (124) angeordnete Druckfeder (127)
stützt den Kolben (124) gegen einen Montagering
(26) ab. Der am zweiten Zylinderring (22) zentrierte
Montagering (26) hat hierfür eine Aufnahmeausnehmung
(31). Der Kolbenhub beträgt z. B. 4,2 Millimeter.
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In
einem werkzeugseitig das Gehäuse (15) begrenzenden
Schlittenträger (25) hat die Kolbenstange (128)
der Spreizvorrichtung (120) drei Führungsnasen
(133) mit jeweils einer Führungsnut (134),
vgl. die 5 und 6. Die drei
Führungsnasen (133) sind jeweils z. B. um 120
Grad zueinander versetzt. Zwei der Führungsnasen (133)
haben in axialer Richtung orientierte Aussparungen (135).
Mit diesen liegen sie an jeweils einem im Schlittenträger (25)
angeordneten Zylinderstift (32) an, um ein Verdrehen der
Kolbenstange (128) zu verhindern.
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In
jeder Führungsnut (134) ist jeweils ein Schwenkhebel
(141) geführt. Jeder der im Ausführungsbeispiel
drei Schwenkhebel (141) ist in einem im Schlittenträger
(25) befestigten Schwenkzapfen (33) schwenkbar
gelagert. Die Schwenkhebel (141) sind L-förmig
ausgebildet, wobei die beiden Schenkel (142, 143)
einen Winkel von z. B. 90 Grad einschließen. Hierbei ist
der in der 4 nach oben gerichtete Schenkel
(143) um 60 Prozent länger als der zur Kolbenstange
(78) gerichtete Schenkel (142). Die Schwenkhebel
(141) haben an ihren beiden Enden jeweils einen Führungszapfen
(144, 145). Das Schwenkgelenk (146) ist
im Scheitelbereich der beiden Schenkel (142, 143)
angeordnet. Jeder Schwenkhebel (141) führt einen
Spreizwerkzeugschlitten (151) entlang einer im Schlittenträger
(25) angeordneten zumindest annähernd radial orientierten
T-Nut (34). Die Spreizwerkzeugschlitten (151)
haben jeweils zwei in axialer Richtung (12) orientierte Innengewinde
(152).
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Die
dritte Werkzeugverstellvorrichtung (181) ist Teil einer
Aufnahme- und Verformvorrichtung (180). Der Druckraum (185)
der Zylinder-Kolben-Einheit (182) ist in der Darstellung
der 4 oberhalb des Ringkolbens (184) angeordnet.
Er ist mittels eines im dritten Zylinderring (24) angeordneten
Dichtrings (35) und einer Kolbendichtung (189)
abgedichtet. Die Rückstellfeder (187), die sich
am Ringkolben (184) und an einem Montagering (27)
abstützt, ist auch in dieser Baugruppe eine Druckfeder
(187). Der Kolbenhub beträgt beispielsweise 8,8
Millimeter.
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Die
rohrförmige Kolbenstange (188) der Aufnahme- und
Verformvorrichtung (180) umgreift die Kolbenstange (128)
der Spreizvorrichtung (120). Sie ist an dieser und im dritten
Zylinderring (24) geführt.
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An
ihrem werkzeugseitigen Ende trägt auch diese Kolbenstange
(188) drei zueinander jeweils um 120 Grad versetzte Führungsnasen
(191), vgl. die 5 und 7. In der
montierten Montagevorrichtung (10) sind diese jeweils um
60 Grad ver setzt zu den Führungsnasen (133) der
Kolbenstange (128) der Spreizvorrichtung (120)
angeordnet. In der in der Schnittdarstellung der 4 dargestellten
Ausgangslage sind die Führungsnasen (133) der
Spreizvorrichtung (120) und die Führungsnasen
(191) der Aufnahme- und Verformvorrichtung (180)
in axialer Richtung z. B. um die halbe axiale Länge einer
Führungsnase (191) zueinander versetzt.
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Zwei
der Führungsnasen (191) haben je eine axiale Ausnehmung
(193), die zusammen mit dem Stift (32) eine Verdrehsicherung
der Kolbenstange (188) bildet.
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Jede
Führungsnase (191) weist eine Führungsnut
(192) auf, in der ein Schwenkhebel (201) mit zwei
Schenkeln (202, 203) geführt ist. Die
beiden Schenkel (202, 203) eines Schwenkhebels
(201) schließen beispielsweise einen Winkel von
90 Grad ein. Der in der 4 nach oben gerichtete zweite Schenkel
(203) hat z. B. die 2,3-fache Länge des radial
zur Mittelachse gerichteten ersten Schenkels (202). Die
zweiten Schenkel (203) der Schwenkhebel (201)
greifen jeweils mit einem Führungszapfen (205)
in jeweils einen entlang einer T-Nut (36) des Schlittenträgers
(25) verstellbaren Verformwerkzeugschlitten (211).
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Die
Schwenkzapfen (33, 37) der Schwenkhebel (141, 201)
sitzen in Schwenkhebelhaltern (38, 39). Diese
sind z. B. höhenverstellbar im Schwenkschlitten (25)
angeordnet. Hiermit können beispielsweise die Hubendlagen
der Werkzeugschlitten (151, 211) eingestellt werden.
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In
der 8 ist das Werkzeug (91) der Hubvorrichtung
(70) dargestellt. Dieses umfasst einen Hubteller (92)
und ein Adapterrohrstück (101). Beide Teile (92, 101)
werden z. B. mittels einer Befestigungsschraube (93) auf
der Kolbenstange (78) der Hubvorrichtung (70)
befestigt.
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Der
Hubteller (92) umfasst im Ausführungsbeispiel
drei sternförmig angeordnete Hubarme (94). Diese
schließen miteinander jeweils einen Winkel von 120 Grad
ein.
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Die
einzelnen Hubarme (94) haben einen zentrumsnahen verdickten
Bereich (102) und einen außenliegenden flachen
Bereich (103). In einer Draufsicht, vgl. 3,
nimmt ihre Breite vom Zentrum zu ihrer Umfangsfläche (96)
hin zu. Die Hubarme (94) haben im flachen Bereich (103)
angrenzend an ihre Umfangsfläche (96) je eine
radial orientierte Nut (98). Die Länge dieser
Nut (98) beträgt z. B. zehn Prozent des gedachten
Durchmessers des Hubtellers (92). Ihre Breite beträgt
beispielsweise ein Drittel dieses Wertes.
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Die
dem Schlittenträger (25) abgewandte Oberseite
(95) der Hubarme (94) weist jeweils eine Hubfläche
(99) und eine Führungsfläche (104)
auf. Die Hubfläche (99) ist im Ausführungsbeispiel
im verdickten Bereich (102) angeordnet und grenzt an die Nut
(98) an. Die Führungsflächen (104)
sind im flachen Bereiche (103) angeordnet. Die z. B. drei
Hubflächen (99) liegen in einer gemeinsamen Ebene,
die im montierten Zustand, vgl. die 1–3,
normal Mittellinie (14) der Montagevorrichtung (10)
liegt.
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Die
Hubarme (94) können auch ohne einen verdickten
Bereich (102) ausgeführt sein. Die Hubflächen
(99) entsprechen dann den Oberflächen der Hubarme
(94).
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Nach
der Montage überdecken die Hubarme (94) in der
Draufsicht der 3 zumindest bereichsweise die
Verformwerkzeugschlitten (211).
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Die 9 zeigt
eine dimetrische Ansicht eines Werkzeugs (161) der Spreizvorrichtung
(120). Dieses umfasst eine Spreizbacke (164) und
einen Spreizwerkzeugadapter (163) mit Befestigungsschrauben
(162). In der 10 ist eine Ansicht der Spreizbacke
(164) dargestellt, wobei die äußere Umfangsfläche
(166) sichtbar ist.
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Die
Spreizbacken (164) haben eine kreissegmentförmige
Gestalt. Sie schließen jeweils ein Segment von z. B. 112
Grad ein, vgl. 3. Die Umfangsfläche
(166) eines Spreizbackens (164) hat eine kreisabschnittsförmige
Umfangsnut (167). Die Radien der Umfangsnut (167)
in axialer (12) und in radialer Richtung (13) der Montagevorrichtung
(10) entsprechen den Nennradien des aufzunehmenden Innenrings
(5).
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In
der in der 3 dargestellten Draufsicht sind
die Spreizbacken (164) in der eingefahrenen Ausgangsposition
dargestellt. Die Spreizbacken (164) berühren sich
nicht. Damit die drei Spreizbacken (164) zusammen eine
zylinderabschnittsförmige Umfangsfläche (166)
bilden, sind sie jeweils z. B. um vier Millimeter auszufahren.
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Je
nach Nenndurchmesser des aufzunehmenden Innenrings kann der Segmentwinkel
der Spreizbacken (164) größer oder kleiner
als der im Ausführungsbeispiel dargestellte Segmentwinkel sein.
Die Spreizwerkzeuge (161) können auch mittels zusätzlicher
Adapter auf den Spreizwerkzeugschlitten (151) befestigt
sein.
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Die
Werkzeuge (221) der Aufnahme- und Verformvorrichtung (180)
sind z. B. drei Verformstifte (222). Jeder dieser Verformstifte
(222) ist mittels eines Verformwerkzeugadapters (227)
auf je einem Verformwerkzeugschlitten (211) direkt oder
mittels eines zusätzlichen Adapters befestigt.
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Der
einzelne Verformstift (222) ist z. B. ein abgesetzter Zylinderstift.
Im dargestellten Ausführungsbeispiel beträgt sein
Durchmesser in dem in axialer Richtung (12) vom Gehäuse
(15) weg orientierten verjüngten Abschnitts (224)
83 Prozent des Schnurdurchmessers des aufzunehmenden Innenrings
(5). Die Länge des verjüngten Abschnitts
(224) in axialer Richtung (12) entspricht im Ausführungsbeispiel
diesem Schnurdurchmesser. Der Durchmesser des zum Schlittenträger
(25) zeigenden Abschnitts (225) des Verformstifts
(222) entspricht beispielsweise dem Schnurdurchmesser.
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Der
einzelne Verformstift (222) kann in einer axial orientierten
Draufsicht auch eine elliptische Gestalt haben. Auch ist es denkbar,
den Stift mit zwei gegensinnig gekrümmten konvexen Flächen
auszuführen. Eine dieser Flächen zeigt dann zumindest
annährend zur Mittellinie (14) und die andere
Fläche zeigt z. B. radial nach außen.
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Im
montierten Zustand der Spreizwerkzeuge (161) und der Verformwerkzeuge
(221) schneidet die axiale Mittenquerebene der Aufnahmenuten
(167) der Spreizwerkzeuge (161) den verjüngten
Abschnitt (224) der Verformstifte (222) z. B.
annähernd mittig.
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Beim
Zusammenbau der Montagevorrichtung (10) werden z. B. zunächst
die Schwenkhebel (141, 201) in den Schlittenträger
(25) eingesetzt. Nun wird von der Unterseite des Schlittenträgers
(25) her z. B. die Kolbenstange (128) der Spreizvorrichtung (120)
mit montiertem Dichtring (136) eingesetzt, so dass die
Schwenkhebel (141) in die Führungsnuten (134)
eingreifen. Als nächstes wird beispielsweise die Kolbenstange
(188) der Aufnahme- und Verformvorrichtung (180) über
die Kolbenstange (128) der Spreizvorrichtung (120)
geschoben und so ver schwenkt, dass die Schwenkhebel (201)
in die Führungsnuten (192) eingreifen. Nun können
die Verdrehsicherungsstifte (32) und die Werkzeugschlitten (151, 211)
montiert werden. Nach der Montage des Schlittenträgerbodens
(41) – er wird z. B. mittels zweier Schrauben
(42) am Schlittenträger (25) befestigt – kann
jedes Schwenklager (33, 146; 37, 206) und
damit die Ausgangslage jedes Werkzeugschlittens (151, 211)
mittels jeweils einer Einstellschraube (43) justiert werden.
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Auf
den Schlittenträgerboden (41) und die Kolbenstange
(188) der Aufnahme- und Verformvorrichtung (180)
wird nun der dritte Zylinderring (24) mit montiertem Dichtring
(35) gesetzt. Er greift mit einem Zentrierabsatz (45)
in eine Zentrieraussparung (46) des Schlittenträgerbodens
(41). Am Schlittenträgerboden (41) ist
er beispielsweise mit drei Schrauben (47) befestigt. Im
Zylinderinnenraum (194) wird auf die Kolbenstange (188)
der Aufnahme- und Verformvorrichtung (180) der Ringkolben
(184) aufgeschraubt und befestigt.
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Nach
dem Einsetzen der Druckfeder (187) wird beispielsweise
der Montagering (27) mit Verdrehsicherungsbolzen (48)
aufgesetzt. Auf ein Außengewinde (49) wird nun
ein Einstellring (51) aufgeschraubt. Mittels dieses Einstellrings
(51) kann die Federspannung der Druckfeder (187)
und/oder der Hub des Kolbens (184) eingestellt werden.
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Auf
den Einstellring (51) oder den Montagering (27)
wird weiterhin ein Zwischenring (28) aufgelegt, der die
Verdrehsicherungsbolzen (48) aufnimmt. Ein weiterer Montagering
(26) mit einem Einstellring (52) wird auf die
Kolbenstange (128) der Spreizvorrichtung (120)
aufgeschoben. Auch in diesem Montagering (26) sitzen Verdrehsicherungsbolzen
(53), die in den Zwischenring (28) eingreifen.
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Als
nächstes wird beispielsweise die Druckfeder (127)
der Spreizvorrichtung (120) auf die Kolbenstange (128)
aufgesetzt. Der Ringkolben (124) wird auf die Kolbenstange
(128) aufgeschraubt und gesichert. Hierauf wird der zweite
Zylinderring (22) mit eingesetzter Dichtung (131) über
den Kolben (124) geschoben. Dieser Zylinderring (22)
wird z. B. mittels dreier Befestigungsschrauben (55) am
dritten Zylinderring (24) befestigt.
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In
die dem Zylinderraum abgewandte Bodenseite des zweiten Zylinderrings
(22) werden beispielsweise zwei Zentrierbolzen (58)
eingesetzt. Nun wird von dieser Seite her die Kolbenstange (78)
der Hubvorrichtung (70) mit aufgesetzter Druckfeder (77) und
mit montiertem Kolben (74) eingesetzt. Hierbei nimmt der
Kolben (74) die Zentrierbolzen (58) auf, die somit
als Verdrehsicherung wirken. Hierauf wird der erste Zylinderring
(21) aufgesetzt und mittels dreier Schrauben (59)
am zweiten Zylinderring (22) befestigt.
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Die
so montierte Montagevorrichtung (10) kann an den Arm eines
Industrieroboters angebracht werden. An die drei Pneumatikanschlüsse
(76, 126, 186) wird beispielsweise jeweils
eine Pneumatikleitung (251–253) angeschlossen,
vgl. 20.
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Zur
pneumatischen Ansteuerung der Montagevorrichtung ist in jeder der
Pneumatikleitungen (251–253) beispielsweise
ein 3/2-Wegeventil (254–256) angeordnet.
Diese Wegeventile (254–256) sind z. B.
elektromagnetisch angesteuert und haben eine Federrückstellung.
In der entlasteten Ruheposition sind die Druckräume (75, 125, 185)
mit der Umgebung (1) verbunden. Die Ventile (254–256)
können auch in beide Schaltrichtungen elektromagnetisch verstellbar
sein.
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Vor
dem Aufnehmen des Innenrings (5) befindet sich die Montagevorrichtung
(10) in einer Ausgangsstellung. Alle Pneumatikventile sind
entlastet. Die Kolben (74, 124) der Hubvorrichtung
(70) und der Spreizvorrichtung (120) liegen in
der Darstellung der 4 am unteren Anschlag an, der
Kolben (184) der Aufnahme- und Verformvorrichtung (180)
liegt an seinem oberen Anschlag. Die Druckfedern (77, 127, 187)
sind expandiert und die Druckräume (75, 125, 185)
sind minimiert. Der Hubteller (92) liegt in axialer Richtung
(12) der Montagevorrichtung (10) an seiner dem
Schlittenträger (25) nächsten Position.
Die Spreizwerkzeugschlitten (151) mit den Spreizbacken (164)
stehen in ihren inneren Endlagen. Die Verformwerkzeugschlitten (211)
mit den Verformwerkzeugen (221) stehen in der Darstellung
der 1–3 in ihrer äußeren
Endposition. Die Verformstifte (222) umschließen
nun einen Kreis, dessen Durchmesser dem Außendurchmesser
des aufzunehmenden Innenrings zuzüglich einer Toleranz
von z. B. 0,2 Millimeter beträgt. Im Ausführungsbeispiel
ist der Nenndurchmesser des aufzunehmenden Innenrings (5) 120
Millimeter und seine Schnurstärke beträgt 3 Millimeter.
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Um
den Innenring (5) aufzunehmen, verfährt die Montagevorrichtung
(10) zunächst so weit, dass die Mittelebene des
Innenrings (5) mit der gedachten axialen Mittenebene der
Umfangsnuten (167) zusammenfällt. Der Innenring
(5) liegt nun zwischen den Spreizbacken (164)
und den verjüngten Abschnitten (224) der Verformstifte
(222), vgl. 12 und 13. Beispielsweise
liegt er auf den Absätzen (226) der Verformwerkzeuge
(221) auf.
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Nach
Ansteuerung des Pneumatikventils (256) der Aufnahme- und
Verformvorrichtung (180) schiebt die in den Druckraum (185)
der Zylinder-Kolben-Einheit (182) einströmende
Druckluft den Ringkolben (184) entgegen der Kraft der Rückstellfeder (187).
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Der
Kolben (184) zieht hierbei mittels der Kolbenstange (188)
die Mitnehmer (204) der Schwenkhebels (201) in
der Darstellung der 4 nach unten. Der dargestellte
Schwenkhebel (201) wird im Uhrzeigersinn geschwenkt und
führt den Verformwerkzeugschlitten (211) entlang
der T-Nut (36) in Richtung der Mittelachse (14).
Das Verformwerkzeug (221) legt sich mit dem verjüngten
Abschnitt (224) an den Innenring (5) an. Die werkzeugseitige
Kontaktfläche (231) wird im Folgenden als Druckwerkzeugfläche
(231) bezeichnet, vgl. die 11 und 12. Diese
einachsig gebogene Fläche (231) hat eine in axialer
Richtung (12) orientierte Druckwerkzeuglänge (232).
Diese Länge entspricht im Ausführungsbeispiel
dem Durchmesser des aufgenommenen Innenrings (5). Sie kann
auch kürzer oder länger sein, sie beträgt
jedoch mindestens 80% des Durchmessers des aufgenommenen Innenrings
(5).
-
Bei
andauernder Druckbeaufschlagung des Pneumatikanschlusses (186)
fahren die Verformwerkzeuge (221) weiter in Richtung der
Mittelachse (14), vgl. 14. Sie
schnüren den Innenring (5) ein. Der Innenring
(5) legt sich an die Druckwerkzeugflächen (231)
an und wird in die Aufnahmenuten (167) der Spreizwerkzeuge
(120) hineingezogen. Der Innenring (5) ist nun
elastisch gedehnt und ist in der Montagevorrichtung (10)
fest eingespannt. Jedes Verformwerkzeug (181) verformt
den Innenring (5) beispielsweise um 30 Prozent seines Radius.
-
Die
Montagevorrichtung (10) wird nun in die Montageposition
(4) versetzt. Beispielsweise während des Verfahrens
wird die Spreizvorrichtung (120) betätigt. Nach
dem Öffnen des Ventils (255) strömt Druckluft
in den Druckraum (125). Der Ringkolben (124) der
Spreizvorrichtung (120) wird angehoben. Die Kolbenstange
(128) schwenkt die Schwenkhebel (141) in der Darstellung
der 4 im Uhrzeigersinn. Die Spreizwerkzeugschlitten
(151) mit den Spreizbacken (164) werden ausgefahren, vgl. 15.
Der Hub jeder Spreizbacke (164) beträgt z. B.
4,5 Millimeter. Der Innenring (5) wird zusätzlich
gedehnt. Hierbei werden eventuelle Schlaufen oder Verdrehungen des Innenrings
(5) beseitigt. Nach dem Abschalten des Stroms des Ansteuerventils
(255) springt das Ventil (255) in seine Ausgangslage.
Der Druckraum (125) wird mit der Umgebung (1)
verbunden. Die Druckfeder (127) drückt den Kolben
(124) zurück in die Ausgangslage. Die Spreizbacken
(164) werden eingefahren. Der Innenring (5) verformt
sich elastisch zurück. Gegebenenfalls wird dieser Vorgang
mehrfach, z. B. dreimal wiederholt. Das Spannen und Entspannen des
Innenrings (5) mittels der Spreizvorrichtung (120)
kann auch erfolgen, nachdem die Montagevorrichtung (10)
die Montageposition (4) erreicht hat.
-
Beim
Anfahren der Montageposition (4) sind die Spreizbacken
(164) eingefahren. Die Montagevorrichtung (10)
kann nun z. B. in ein Rohr (2) eintauchen. Dieses Rohr
(2) hat eine Innennut (3). Die Ebene der Aufnahmenuten
(167) fällt mit einer Nutmittelebene der Innennut
(3) zusammen.
-
In
der Montageposition (4) werden die Spreizbacken (164)
ausgefahren und verbleiben zunächst im ausgefahrenen Zustand.
Beispielsweise liegen sie an der Innenwandung (7) des Rohrs
(2) an. Der Innenring (5) wird bereichsweise mittels
der Spreizwerkzeuge (161) in die Nut (3) gedrückt.
Die Verformwerkzeuge (221) stehen nach wie vor im eingefahrenen
Zustand. Der Hubteller (92) liegt wie in der Darstellung
der 2 in seiner unteren Endlage und berührt
den Innenring (5) nicht.
-
Als
nächstes wird das Ansteuerungsventil (254) der
Hubvorrichtung (70) betätigt. Die Druckluft strömt
in den Druckraum (75) und hebt den Kolben (74)
gegen die Kraft der Rückstellfeder (77) an. Die Kolbenstange
(78) hebt den Hubteller (92) an. Die Hubflächen
(99) kontaktieren den Innenring (5) und heben diesen
relativ zu den Verformwerkzeugen (221) an, vgl. 16 und 17.
Der Hub der Hubvorrichtung (70) beträgt z. B.
fünf Millimeter. Die Führungsflächen
(104) führen den Innenring (5) und verhindern
beispielsweise eine zu starke Biegung des Innenrings (5).
Während der Hubbewegung schneidet die von den Hubflächen
(99) aufgespannte Ebene die Druckwerkzeugflächen
(231) entlang ihrer gesamten Druckwerkzeuglängen
(232). Der Innenring (5) wird von den Verformwerkzeugen
(221) abgehoben. Sobald er die Druckwerkzeugflächen
(231) verlassen hat, verformt er sich zurück,
wobei er von den Hub- (99) und Führungsflächen
(104) gehalten wird. Der Innenring (5) liegt jetzt
in den Aufnahmenuten (167) und auf den Hubflächen
(99) auf, vgl. 17. Das
Herausspringen des Innenrings (5) wird z. B. durch die überstehenden
Vorsprünge (168) der Spreizbacken (164)
verhindert.
-
Der
Innenring (5) entspannt sich weiter und rutscht von der
Hubfläche (99) auf die Führungsfläche
(104). Hierbei wird er zwischen den Vorsprüngen (168)
und der Führungsfläche (104), die ein
Ausweichen des Innenrings (5) verhindern. Der Innenring
(5) liegt nach dem Entspannen radial außerhalb
der Verformwerkzeuge (221) und wird mittels der Spreizwerkzeuge
(161) und des Hubwerkzeugs (91) gehalten.
-
Beispielsweise
können die Spreizbacken (164) nun eingefahren
werden. Der Innenring (5) kann aus der Nut (3)
nicht entweichen. Jetzt wird das Ansteuerungsventil (256)
der Aufnahme- und Verformvorrichtung (180) umgeschaltet.
Die Rückstellfeder (187) drückt den Kolben
(184) in der Darstellung der 4 nach oben
in Richtung seiner Ausgangslage. Die Verformwerkzeugschlitten (211)
mit den Verformwerkzeugen (221) werden z. B. radial nach
außen bewegt. Die Verformwerkzeuge (221) legen
sich jeweils mit einer der Druckwerkzeugfläche (231)
abgewandten Nuteinsetzwerkzeugfläche (233) an
den Innenring (5) an. Mittels der von der Rückstellfeder (187)
gespeicherten Energie drücken die Nuteinsetzwerkzeuge (233)
den Innenring (5) in die Nut (3).
-
Der
Innenring (5) liegt nun vollständig und gleichmäßig
in der Nut (3). Das Ansteuerventil (256) der Aufnahme-
und Verformvorrichtung (180) wird wieder umgeschaltet,
um den Druckraum (185) zu belasten. Die Verformwerkzeuge
(221) werden radial nach innen gefahren.
-
Das
Ansteuerventil (255) der Spreizvorrichtung (120)
wird z. B. stromlos geschaltet. Die Rückstellfeder (127)
drückt den Kolben (124) in die Ausgangslage. Die
Spreizbacken (164) werden eingefahren. Die Montagevorrichtung
(10) kann nun wieder in die Aufnahmeposition verfahren
werden. Vor dem Aufnehmen eines neuen Innenrings (5) ist
die Aufnahme- und Verformvorrichtung (180) wieder in ihre
Ausgangslage zu verstellen. Beispielsweise wird hierfür
das Ansteuerventil (256) der Aufnahme- und Verformvorrichtung
(180) stromlos geschaltet. Die Rückstellfeder
(187) drückt den Kolben (184) und damit
die Verformwerkzeuge (221) in die Ausgangslage.
-
Auch
das Ansteuerventil (254) der Hubvorrichtung (70)
wird umgeschaltet. Der Druckraum (75) ist nun mit der Umgebung
(1) verbunden. Die Rückstellfeder (77)
drückt den Kolben (74) in seine Ausgangslage zurück.
Der Hubteller (92) wird in seine Ausgangslage abgesenkt.
-
Mit
einer Montagevorrichtung (10) können Innenringe
(5) unterschiedlicher Abmessungen aufgenommen und montiert
werden. Beispielsweise können die Werkzeugsätze,
bestehend aus den Verformwerkzeugen (221), den Spreizwerkzeugen
(161) und den Hubwerkzeugen (91) ausgetauscht
werden. Auch kann der Hubbereich der einzelnen Werkzeugverstellvorrichtungen
(71, 121, 181) mittels Adapterbauteilen
an den zu montierenden Innenring (5) angepasst werden.
-
Die
beiden Gruppen von Werkzeugschlitten (151, 211)
verfahren im Ausführungsbeispiel auf Radialen zur Mittellinie
(14) der Montagevorrichtung (10). Die Verfahrlinien
können jedoch zu den Radialen parallel sein, diese schneiden
oder auf diese gerichtet sein. Mindestens ein Teilbereich der Druckwerkzeugfläche
(231) ist dann in Richtung der Mittellinie (14)
orientiert.
-
Die
einzelnen Bewegungen der Montagevorrichtung (10) können
mit Endschaltern gegenseitig verriegelt sein. So gibt beispielsweise
die Aufnahme- und Verformvorrichtung (180) die Spreizvorrichtung (120)
frei, sobald die Verformwerkzeuge (181) die innere Endlage
ihres Verfahrwegs erreicht haben. Die Spreizvorrichtung (120)
gibt – nach einer vordefinierten Hubanzahl zum Ausgleichen
der Lage des Innenrings (5) – die Hubvorrichtung
(70) frei. Auch weitere Verriegelungen sind denkbar. Wurde
der Innenring (5) versehentlich falsch aufgenommen, kann
beispielsweise eine der Werkzeugverstellvorrichtungen (71, 121, 181)
ihre Endlage nicht erreichen. Die Montagevorrichtung (10)
kann eine Fehlermeldung ausgeben.
-
Die
Aufnahme- und Verformvorrichtung (180) und/oder die Spreizvorrichtung
(120) kann ein einzelnes bewegliches Werkzeug umfassen.
-
Auch
Kombinationen der verschiedenen Ausführungsbeispiele sind
denkbar.
-
- 1
- Umgebung
- 2
- Rohr
- 3
- Nut
- 4
- Montageposition
- 5
- Innenring,
O-Ring
- 7
- Innenwandung
- 10
- Montagevorrichtung
- 11
- Werkzeugseite
- 12
- axiale
Richtungen
- 13
- radiale
Richtungen
- 14
- Mittellinie,
Mittelachse
- 15
- Gehäuse
- 16
- Durchmesserbereich
- 17
- Durchmesserbereich
- 21
- Zylinderring
- 22
- zweiter
Zylinderring
- 23
- Einsenkung
von (22)
- 24
- dritter
Zylinderring
- 25
- Schlittenträger
- 26
- Montagering
- 27
- Montagering
- 28
- Montagering,
Zwischenbauteil, Zwischenring
- 29
- Führungsbereich
- 31
- Aufnahmeeinsenkung
von (26)
- 32
- Zylinderstift,
Verdrehsicherungsstifte
- 33
- Schwenkzapfen
- 34
- T-Nuten,
Führungsnuten
- 35
- Dichtring
- 36
- T-Nuten,
Führungsnuten
- 37
- Schwenkzapfen
- 38
- Schwenkhebelhalter
- 39
- Schwenkhebelhalter
- 41
- Schlittenträgerboden
- 42
- Schrauben
- 43
- Einstellschrauben
- 45
- Zentrierabsatz
- 46
- Zentrieraussparung
- 47
- Schrauben
- 48
- Verdrehsicherungsbolzen
- 49
- Außengewinde
- 51
- Einstellring
- 52
- Einstellring
- 53
- Verdrehsicherungsbolzen
- 55
- Befestigungsschrauben
- 58
- Zentrierbolzen
- 59
- Schrauben
- 70
- Hubvorrichtung
- 71
- Werkzeugverstellvorrichtung
- 72
- Zylinder-Kolben-Einheit
- 73
- Zylinder
- 74
- Kolben
- 75
- Druckraum
- 76
- Pneumatikanschluss
- 77
- Rückstellfeder,
Druckfeder
- 78
- Kolbenstange
- 79
- Zylinderinnenraum
- 81
- Gewindeeinsenkung
- 82
- Kolbendichtung
- 91
- Werkzeuge,
Hubwerkzeuge
- 92
- Hubteller
- 93
- Befestigungsschraube
- 94
- Hubarme
- 95
- Oberseite
von (92)
- 96
- Umfangsfläche
- 98
- Nut
- 99
- Hubflächen
- 101
- Adapterrohrstück
- 102
- verdickter
Bereich
- 103
- flacher
Bereich
- 104
- Führungsfläche
- 120
- Spreizvorrichtung
- 121
- Werkzeugverstellvorrichtung
- 122
- Zylinder-Kolben-Einheit
- 123
- Zylinder
- 124
- Kolben,
Ringkolben
- 125
- Druckraum
- 126
- Pneumatikanschluss
- 127
- Rückstellfeder,
Druckfeder
- 128
- Kolbenstange
- 129
- Zylinderinnenwandung
- 131
- Dichtungsring,
Quadring
- 132
- Kolbendichtung
- 133
- Führungsnasen
- 134
- Führungsnuten
- 135
- Aussparungen
- 141
- Schwenkhebel
- 142
- Schenkel
von (141)
- 143
- Schenkel
von (141)
- 144
- Führungszapfen
- 145
- Führungszapfen
- 146
- Schwenkgelenk
- 151
- Spreizwerkzeugschlitten
- 152
- Innengewinde
- 161
- Werkzeuge,
Spreizwerkzeuge
- 162
- Befestigungsschrauben
- 163
- Schlittenadapter,
Spreizwerkzeugadapter
- 164
- Spreizbacken
- 166
- Umfangsfläche
- 167
- Umfangsnuten,
Aufnahmenuten
- 168
- Vorsprünge
- 180
- Aufnahme-
und Verformvorrichtung
- 181
- Werkzeugverstellvorrichtung
- 182
- Zylinder-Kolben-Einheit
- 183
- Zylinder
- 184
- Kolben,
Ringkolben
- 185
- Druckraum
- 186
- Pneumatikanschluss
- 187
- Rückstellfeder,
Druckfeder
- 188
- Kolbenstange
- 189
- Kolbendichtung
- 191
- Führungsnasen
- 192
- Führungsnuten
- 193
- Ausnehmungen
- 194
- Zylinderinnenraum
- 201
- Schwenkhebel
- 202
- Schenkel
- 203
- Schenkel
- 204
- Führungszapfen,
Mitnehmer
- 205
- Führungszapfen
- 206
- Schwenkgelenk
- 211
- Verformwerkzeugschlitten
- 221
- Werkzeuge,
Verformwerkzeuge
- 222
- Verformstifte
- 224
- verjüngter
Abschnitt von (222)
- 225
- Abschnitt
von (222)
- 226
- Absätze
- 227
- Adapter,
Verformwerkzeugadapter
- 231
- werkzeugseitige
Kontaktfläche, Druckwerkzeugflächen
- 232
- Druckwerkzeuglänge
- 233
- Nuteinsetzwerkzeugflächen
- 251
- Pneumatikleitung
von (70)
- 252
- Pneumatikleitung
von (120)
- 253
- Pneumatikleitung
von (180)
- 254
- 3/2-Wegeventil
von (70)
- 255
- 3/2-Wegeventil
von (120)
- 256
- 3/2-Wegeventil
von (180)
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
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Zitierte Patentliteratur
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- - DE 102005007932
A1 [0002]