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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)