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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren, eine Vorrichtung sowie eine Setzvorrichtung
zum maschinellen Einbringen von Ventilkeilen zwischen einem Ventilteller
und einem Ventilschaft bei Ventilen, insbesondere von Verbrennungsmotoren.
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Aus
der
DE 196 52 711
A1 ist eine solche Vorrichtung bekannt geworden. Diese
Vorrichtung umfasst einen Montagekopf mit einem Führungselement,
in welchem ein Zuführkanal für Ventilkeile vorgesehen
ist. Zum Einbringen der Ventilkeile zwischen dem Ventilteller und
einem Ventilschaft wird ein Montagekopf zu einem in einem Zylinderkopf
vormontierten Ventilschaft positioniert. Der Montagekopf greift an
einem Ventilteller an und drückt diesen in Axialrichtung
des Ventilschaftes gegen die Wirkung einer Ventilfeder nieder. Dadurch
ist ein mit Ringnuten versehener Bereich des Ventilschaftes zugänglich.
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Bei
der aus der
DE 196
52 711 A1 bekannten Einrichtung werden Ventilkeile über
den Transportkanal bzw. Zuführkanal einem Setzbereich zugeführt, wobei
diese Zuführkanäle am unteren Ende des Montagekopfes
einen gekrümmten Verlauf aufweisen und in Richtung Ventilschaft
nach innen gebogen sind. Dadurch wird eine Gleitbahn für
die Ventilkeile erzielt, so dass diese unter Zuhilfenahme von Druckluft
unmittelbar in eine Montageposition übergeführt werden
sollen, in der die Ventilkeile zu den Ringnuten des Ventilschaftes
positioniert sind, ohne dass Wülste der Ventilkeile an
den Ringnuten angreifen. Anschließend wird der Montagekopf
abgehoben, so dass eine selbstständige Verkeilung des Ventiltellers mit
den Ventilkeilen erfolgen soll.
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Diese
Vorrichtung weist den Nachteil auf, dass die lagerichtige Positionierung
der Ventilkeile zum Ventilschaft nicht sichergestellt ist und dadurch ein
mehrmaliges Auf- und Abbewegen des Montagekopfes erforderlich ist,
bevor ein vollständiges Verkeilen der Ventilkeile zwischen
dem Ventilschaft und dem Ventilteller ermöglicht ist.
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Aus
der
DE 102 30 241 B4 ist
ebenfalls ein Verfahren und eine Vorrichtung zum maschinellen Einsetzen
von Ventilkeilen bei Ventilen bekannt. Damit eine definierte und
gezielte Überführung der Ventilkeile in die Montageposition
zum Ventilschaft erfolgt, wird bei dieser Vorrichtung vorgeschlagen, dass
diese definierte Positionierung der Ventilkeile durch zwei schwenkbare
Montagehebel erfolgt. Diese nehmen die Ventilkeilhälften
durch einen Unterdruck, der pneumatisch erzeugt wird, auf. Anschließend
werden die Montagehebel in eine Montageposition geschwenkt. Anschließend
wird der Unterdruck unterbrochen und die Montagehebel werden wieder auseinander
geschwenkt, so dass der Montagekopf abgehoben und eine Verkeilung
zwischen dem Ventilteller und dem Ventilschaft erfolgen kann.
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Diese
Vorrichtung weist den Nachteil auf, dass die schwenkbare Anordnung
der Montagehebel mechanisch aufwändig ist. Darüber
hinaus können durch solche schwenkbaren Ansteuerungen keine kurzen
Montagezeiten erzielt werden. Des Weiteren bedarf eine solche Anordnung
einen erheblichen Bauraum, so dass nur eine einzelne Montage von
jeweils einem Ventil bei einem Mehrventilzylinder ermöglicht
ist.
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Aus
der
DE 32 47 589 C2 ist
des Weiteren eine Vorrichtung zum maschinellen Einbringen von Ventilkeilen
bei Ventilen bekannt geworden. Diese Anordnung umfasst einen Montagekopf,
der nahe dem Setzbereich zwei seitliche Zuführungen für
jeweils einen Ventilkeil umfasst. In dem Montagekopf ist eine relativ
zu einem Führungselement verfahrbare Druckstange vorgesehen.
Diese wird unmittelbar nach dem Positionieren des Montagekopfes
zum Ventilteller nach oben gefahren, so dass eine Zuführung
der Ventilkeile ermöglicht ist. Anschließend werden
die beiden zugeführten Ventilkeile in eine Montageposition
durch ein axiales Verfahren der Druckstange nach unten gedrückt.
Nachfolgend wird der Montagekopf abgehoben, so dass eine Verkeilung zwischen
dem Ventilteller und dem Ventilschaft erfolgt.
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Diese
Vorrichtung weist den Nachteil auf, dass durch die seitlichen Zuführeinrichtungen
nahe dem Setzbereich des Montagekopfes eine sehr Bauraum aufwändige
Anordnung geschaffen ist, wodurch immer nur ein Ventil bei einem
Mehrventilzylinder montiert werden kann. Darüber hinaus
erfolgt durch die axiale Zuführung und das Niederdrücken der
Ventilkeile keine Positionierung der Wülste der Ventilkeile
zu den Ringnuten des Ventilschaftes. Dadurch wird der Verkeilvorgang
erschwert.
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Der
Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren, eine
Vorrichtung sowie eine Setzvorrichtung zum Einbringen von Ventilkeilen
bei Ventilen vorzuschlagen, die kurze Taktzeiten und ein zuverlässiges
Einsetzen von Ventilkeilen ermöglicht.
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Diese
Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren
gemäß den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
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Bei
dem erfindungsgemäßen Verfahren zum maschinellen
Einbringen von Ventilkeilen werden diese zunächst über
den Montagekopf zugeführt und in eine Ausgangsposition
im Setzbereich des Montagekopfes positioniert. Anschließend
wird eine Setzvorrichtung im Setzbereich aus einer ersten Arbeitsposition
in eine zweite Arbeitsposition übergeführt, so dass
die Ventilkeile aus einer Ausgangsposition in eine Aufnahmeposition
zur Setzvorrichtung übergeführt werden. Anschließend
wird die Setzvorrichtung in eine weitere Arbeitsposition übergeführt,
so dass die Ventilkeile durch eine radial zur Axialrichtung des Ventilschafts
ausgerichtete Verschiebebewegung in eine Montageposition übergeführt
werden, in der die Ventilkeile an Ringnuten des Ventilschaftes zumindest
teilweise angreifen. Nachfolgend wird der Montagekopf vom Ventilschaft
abgehoben und der Ventilteller wird formschlüssig durch
die Druckkraft der Ventilfeder in Eingriff mit den Ventilkeilen
gebracht.
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Durch
diese Montagenreihenfolge wird ermöglicht, dass vor der
Verkeilung der Ventilkeile zwischen dem Ventilteller und dem Ventilschaft
eine exakte Positionierung der Ventilkeile zum Ventilschaft sichergestellt
ist. Dadurch kann eine zeitreduzierte Montage erfolgen, da ein zeitintensives
Finden der Position der Ventilkeilhälften zum Ventilschaft
nicht mehr erforderlich ist. Vielmehr wird durch die Erfindung eine
geführte und gesicherte Positionierung der Ventilkeile
zu den Ringnuten am Ventilschaft ermöglicht. Diese rein
mechanische Positionierung ermöglicht sehr kurze Taktzeiten
bei einer zuverlässigen Montage.
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Nach
einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens ist vorgesehen,
dass in einer ersten Arbeitsposition der Setzvorrichtung ein Zuführkanal
zum Zuführen der Ventilkeile in den Setzbereich geschlossen
ist und die auf der Setzvorrichtung aufliegenden Ventilkeile in
einer Ausgangsposition gehalten werden. Durch diese Ausgestaltung wird
erzielt, dass die Ventilkeile vor dem Zuführen in die Setzvorrichtung
in einer definierten Ausgangslage angeordnet sind, so dass nachfolgend
ein gesichertes Überführen der Ventilkeile in
die Setzvorrichtung ermöglicht wird. Gleichzeitig kann
dadurch verhindert werden, dass ggf. zu früh zugeführte
Ventilkeile den vorherigen Setzvorgang beeinflussen.
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Nach
einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens ist vorgesehen,
dass zur Zuführung der Ventilkeile in die Ausgangsposition
für einen Setzvorgang im Montagekopf ein Überdruck
in den Zuführkanälen erzeugt wird. Durch diese
Anordnung wird ermöglicht, dass ein schnelles Zuführen
und sicheres Überführen der Ventilkeile in eine
Ausgangsposition von einem Speicher oder Magazin ermöglicht
ist. Darüber hinaus kann dadurch der Einsatzbereich des
Montagekopfes abweichend von einer senkrecht stehenden Anordnung
vorgesehen sein, in der die Ventilkeile durch die Schwerkraft von
oben nach unten fallen. Vielmehr können geneigte Positionen
als auch weitere Montagepositionen ermöglicht werden. Bevorzugt
wird der Überdruck durch das Einblasen von Druckluft erzeugt.
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Nach
einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung des Verfahrens ist vorgesehen,
dass beim Überführen der Setzvorrichtung aus der
zweiten Arbeitsposition in eine weitere Arbeitsposition die Zuführkanäle
im Montagekopf geschlossen werden. Dadurch wird sichergestellt,
dass eine Beeinträchtigung des Setzvorganges durch bereits
nachfolgende Ventilkeile nicht beeinträchtigt wird.
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Des
Weiteren ist bevorzugt vorgesehen, dass durch die weitere Arbeitsposition
der Setzvorrichtung, in der die Ventilkeile in die Montageposition übergeführt
werden, die erste Arbeitsposition der Setzvorrichtung für
einen Setzvorgang gebildet wird. Somit kann eine Minimierung der
Verschiebebewegung und eine Maximierung der Taktzeit ermöglicht werden.
Somit bedarf es lediglich einer Hin- und Herbewegung bzw. einer
Verschiebebewegung zum Aufnehmen der Ventilkeile und eine Verschiebebewegung
zum Positionieren der Ventilkeile zum Ventilschaft, wodurch die
Ventilkeile aus einer Ausgangsposition über eine Aufnahmeposition
in eine Montageposition übergeführt werden.
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Eine
weitere vorteilhafte Ausgestaltung des Verfahrens sieht vor, dass
die Ventilkeile in einer Aufnahmeposition in der Setzvorrichtung
durch den zur Setzvorrichtung positionierten Ventilteller lagerichtig in
Axialrichtung zum Ventilschaft gehalten werden. Somit setzen die
Ventilkeile bevorzugt an einem oberen Ende des Ventiltellers auf,
bevor diese in radialer Richtung auf den Ventilschaft zubewegt werden.
Diese lagerichtige Einstellung wird bevorzugt durch einen einstellbaren
Anschlag eingestellt, der an dem Führungselement vorgesehen
ist. Dadurch kann die axiale Ausrichtung der Position der Ventilkeile
nach dem Niederdrücken des Ventiltellers über
eine Ventiltelleraufnahme am Montagekopf ermöglicht sein.
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Eine
weitere vorteilhafte Ausgestaltung des Verfahrens sieht vor, dass
die radiale Verschiebebewegung der Setzvorrichtung durch eine Schiebebewegung
einer Hülse angesteuert wird, welche axial verschiebbar
in Axialrichtung des Ventilschaftes am Führungselement
angeordnet ist. Dadurch wird eine kompakte Anordnung des Montagekopfes
erzielt, bei dem die verschiebbare Hülse unmittelbar das
Führungselement umgibt, in dem die Zuführkanäle
für die Ventilkeile zum Setzbereich vorgesehen sind. Durch eine
axiale Schiebebewegung der Hülse kann eine rechtwinklig
dazu angeordnete Verschiebebewegung der Setzvorrichtung angesteuert
werden.
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Nach
einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung des Verfahrens ist vorgesehen,
dass die Setzvorrichtung wenigstens zwei vorzugsweise ringsegmentartige
Positionierelemente umfasst, welche durch dazwischen angeordnete
Kraftspeicherelemente selbstständig aus einer ersten Arbeitsposition in
eine zweite Arbeitsposition nach Freigabe des Verschiebeweges durch
die Hülse übergeführt werden. Somit werden
die Positionierelemente immer unter Druck auseinander gehalten,
wodurch über die verschiebbare Hülse eine zwangsweise
Ansteuerung der Positionierelemente aus der ersten Arbeitsposition
in die zweite Arbeitsposition und wieder zurück in die
erste bzw. weitere Arbeitsposition möglich ist. Dadurch
kann eine einfache Verschiebebewegung zur Positionierung der Ventilkeile
erzielt werden.
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Nach
einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens ist vorgesehen,
dass an einer Grundplatte der Vorrichtung mehrere Montageköpfe angeordnet
sind und zumindest durch einen Vereinzelungsschieber die Ventilkeile
den Zuführkanälen den jeweiligen Montageköpfen
zugeführt werden. Durch die kompakte Anordnung der Setzvorrichtung im Montagekopf
ist ermöglicht, dass beispielsweise ein Zylinder mit vier
Ventilen durch eine Vorrichtung mit vier Montageköpfen
gleichzeitig montiert werden kann. Vorzugsweise ist hierzu ein Vereinzelungsschieber
vorgesehen, der aus vorzugsweise einem Speicher jeweils zwei Ventilkeile
vereinzelt und diese vereinzelten Ventilkeile den Führungskanälen
eines jeden Montagekopfes zuführt. Alternativ kann vorgesehen
sein, dass an jedem Montagekopf ein Vereinzelungsschieber vorgesehen
ist, der aus jeweils einem dem Montagekopf zugeordneten Speicher
bedarfsweise die Ventilkeile entnimmt. Die Anzahl der Montageköpfe
an einer Grundplatte ist nicht auf vier Ventile pro Zylinder beschränkt,
sondern kann entsprechend der Anzahl der Ventile für jeweils
einen Zylinder in einem Zylinderkopf angepasst werden.
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Die
der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird durch eine Vorrichtung
gelöst, bei der ein Montagekopf zum Niederdrücken
eines Ventiltellers in Axialrichtung des Ventilschafts gegen die
Wirkung einer Ventilfeder vorgesehen ist und am unteren Ende des
Montagekopfes im Setzbereich eine Setzvorrichtung aufweist, welche
zum Positionieren zumindest zwei Positionierelemente umfasst, die
in radialer Richtung zum Ventilschaft aus einer ersten Arbeitsposition
in eine zweite Arbeitsposition und in entgegengesetzter Richtung
in eine weitere Arbeitsposition verschiebbar angeordnet sind. Durch
eine solche Anordnung wird ermöglicht, dass in einfacher
Weise eine gesicherte Verschiebebewegung der Ventilkeile auf den
Ventilschaft zu ermöglicht ist, so dass diese eine definierte
Montageposition einnehmen, in der die Wülste der Ventilkeile
zumindest teilweise an den Ringnuten des Ventilschaftes angreifen.
Somit ist beim Abheben des Montagekopfes lediglich ein Verkeilen
der Ventilkeile mit dem Ventilteller erforderlich, ohne dass während
diesem Verkeilprozess noch ein weiterer Positioniervorgang bzw.
Fügevorgang erforderlich ist, um die Wülste der
Ventilkeile zu den Ringnuten des Ventilschaftes zu positionieren.
Durch einen solchen Fügeprozess wird die Prozesssicherheit erhöht.
Gleichzeitig kann durch die konstruktiv einfach ausgestaltete Anordnung
zum Positionieren der Ventilkeile am Ventilschaft über
eine Verschiebebewegung ein Montagevorgang mit kurzen Taktzeiten ermöglicht
sein.
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Nach
einer bevorzugten Ausgestaltung der Vorrichtung ist vorgesehen,
dass die Setzvorrichtung im Setzbereich zwischen einem stirnseitigen
Ende eines Zuführelementes mit zumindest einem Zuführkanal
und einer Ventiltelleraufnahme angeordnet ist. Dadurch kann die
Setzvorrichtung ohne den Einfluss von mechanischen Belastungen nahe
dem unteren Ende des Montagekopfes angeordnet sein. Die durch das
Niederdrücken der Ventilfeder wirkenden Axialkräfte
auf den Montagekopf werden über das Führungselement
zu einer Grundplatte der Vorrichtung übertragen, so dass
ein kräftefreier Arbeitsraum für die Positionierung
der Ventilkeile zum Ventilschaft im Setzbereiches des Montagekopfes
ausgebildet ist.
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Nach
einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen,
dass das Zuführelement von einer axial verschiebbaren Hülse
umgeben ist, für welche die Verschiebebewegung der Positionierelemente
der Setzvorrichtung ansteuerbar sind. Die Hülse ist axial
verschiebbar zum Führungselement gelagert. Somit wird ermöglicht,
dass die radiale Zuführbewegung der Positionierelemente über die
axiale Schiebebewegung der Hülse entfernt vom Setzbereich über
einen Antrieb angesteuert werden kann.
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Nach
einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen,
dass die Positionierelemente der Setzvorrichtung am Außenumfang eine
geneigte Mantelfläche aufweisen, die von der Ventilteileraufnahme
zum Zuführkanal des Zuführelementes geneigt ausgebildet
ist. Diese geneigte Mantelfläche bildet eine Steuerfläche,
an welcher ein freies Ende der Hülse angreift, um die axiale
Schiebebewegung der Hülse in eine radiale Verschiebebewegung
der Positionierelemente umzusetzen. Vorzugsweise kann am unteren
Ende oder Endabschnitt der Hülse eine Rundung, eine Gleitfläche
oder zumindest ein Nocken vorgesehen sein, der an der äußeren Mantelfläche
des Positionierelementes angreift, um die Reibung und auch den Verschleiß zu
verhindern.
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Nach
einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen,
dass die Positionierelemente am Innenumfang eine geneigte Mantelfläche
aufweisen, wobei die Neigung der geneigten Mantelfläche
der Keilfläche vorzugsweise der zugeführten Ventilkeile
entspricht. Da durch wird ein einfaches Zuführen und eine
sichere Aufnahme der Ventilkeile in der Setzvorrichtung ermöglicht,
nachdem die Positionierelemente in eine zweite Arbeitsposition übergeführt
sind. Insbesondere bei gleicher oder nahezu gleicher Neigung der
Innenmantelfläche der Positionierelemente und der äußeren
Mantelfläche der Ventilkeile kann eine zumindest teilweise
flächige Anlage der Ventilkeile an den Positionierelementen gegeben
sein, um eine zentrische Aufnahme der Ventilkeile zu den Positionierelementen
zu ermöglichen. Durch die Positionierelemente wird eine
definierte Positionierung der Ventilkeile aus der Aufnahmeposition
in die Montageposition zum Ventilschaft ermöglicht.
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Nach
einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen,
dass die Positionierelemente als zumindest zwei ringsegmentartige Positionierelemente
ausgebildet sind, zwischen denen Kraftspeicherelemente angeordnet
sind. Dadurch wird eine Drucksbeanspruchung zwischen dem Positionierelement
erzeugt, die ständig nach außen gedrückt
werden. Somit ist eine gesicherte Anlage der Positionierelemente
an einem unteren Ende der Hülse oder an einem Steuernocken
im Endabschnitt der Hülse möglich, wodurch auch
eine spielfreie Anordnung und Ansteuerung gegeben ist.
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Nach
einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen,
dass das Positionierelement im Querschnitt kegelstumpfförmig
ausgebildet ist und eine ebene obere Anlagefläche und eine
ebene untere Auflagefläche aufweist. Dadurch kann eine
sichere Aufnahme der Ventilkeile durch die Positionierelemente in
einer ersten Arbeitsposition ermöglicht werden. Gleichzeitig
können durch dies parallele Führungsflächen
einfache geometrische Verhältnisse der Setzvorrichtung
gegeben sein.
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Die
der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird des Weiteren durch
eine Setzvorrichtung gelöst, welche für eine Vorrichtung
zum maschinellen Einbringen von Ventilkeilen, insbesondere einer
Vorrichtung nach den Ansprüchen 10 bis 16, vorgesehen ist.
Diese Setzvorrichtung weist einen Wechseleinsatz auf, der eine Ventiltelleraufnahme
umfasst, an dessen gegenüberliegender, einen Ventilteller
aufnehmenden Seite eine Anlage fläche zur verschiebbaren
Aufnahme von Positionierelementen vorgesehen ist sowie einen Befestigungsabschnitt,
der an einem Montagekopf befestigbar ist. Durch einen solchen Wechseleinsatz
wird eine kompakte Anordnung für eine Setzvorrichtung geschaffen,
die zusammen mit Positionierelementen in einfacher Weise an einem
Montagekopf komplettierbar ist. Dieser Wechseleinsatz ist bevorzugt
an einem Führungselement des Montagekopfes auswechselbar
angeordnet, da es sich hierbei um ein Verschleißteil handelt,
welches besonders hohen Anforderungen ausgesetzt ist, insbesondere
bei einer Montage von Ventilkeilen mit kurzen Taktzeiten.
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Nach
einer bevorzugten Ausgestaltung der Setzvorrichtung ist vorgesehen,
dass die Ventiltelleraufnahme eine zum Ventilteller weisende Stirnfläche aufweist,
die nach einem Aufschweißvorgang endbearbeitet und gehärtet
ist. Durch diese Arbeitsabfolge wird ermöglicht, dass eine
solche Stirnfläche, die bevorzugt an eine Innenmantelfläche
der Ventiltelleraufnahme angrenzt, gehärtet ausgebildet
ist. Bevorzugt kann beispielsweise ein Härtegrad von wenigstens
58 HRC erzielt werden. Bevorzugt werden Chromnickelmolybden-Legierungen
oder dergleichen zur Herstellung des Wechseleinsatzes eingesetzt.
Insbesondere durch die Auswahl der Legierungen von den Chrom-Stählen
kann auch die Höhe mitbestimmt werden. Des Weiteren weist
die Bearbeitungsfolge durch ein Aufschweißen, insbesondere durch
eine Laserbearbeitung, ein anschließendes Endbearbeiten
und ein Härten den Vorteil auf, dass dieser Wechseleinsatz
nur schwer aufmagnetisierbar ist. Aufgrund von einem Einsatz eines
Magnetstabes, mit welchem bei Störungen in der Setzvorrichtung angeordnete
Ventilkeile entfernt werden, erfolgt ein leichtes Aufmagnetisieren
von Bauteilen. Dies ist jedoch im Motorenbau nicht erwünscht
und wird durch die Bearbeitung des Wechseleinsatzes erzielt, wobei gleichzeitig
eine hohe Verschleißfestigkeit erzeugt wird. Zur weiteren
Erhöhung der Verschleißsteifigkeit sind die Kanten
bzw. Übergangsbereiche der Stirnfläche zu den
daran angrenzenden Flächenabschnitten bevorzugt gerundet
ausgebildet. Diese Verrundung der Kanten erfolgt zumindest vor dem
Härten der verschleißbeanspruchten Flächen
und/oder Bereiche.
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Nach
einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Setzvorrichtung ist
vorgesehen, dass der Wechseleinsatz eine den Ventilschaft aufnehmende Zentrierbohrung
aufweist und eine an die Zentrierbohrung angrenzende Stirnfläche,
die durch einen Aufschweißvorgang hergestellt ist, nach
dem Aufschweißen endbearbeitet und durch einen Härtevorgang
fertiggestellt ist. Diese Stirnfläche ist analog aufgebaut
und weist die analogen Vorteile wie die an die Innenmantelfläche
des Ventilaufnahmetellers angrenzende Stirnfläche auf.
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Die
Erfindung sowie weitere vorteilhafte Ausführungsformen
und Weiterbildungen derselben werden im Folgenden anhand der in
den Zeichnungen dargestellten Beispiele näher beschrieben
und erläutert. Die der Beschreibung und den Zeichnungen
zu entnehmenden Merkmale können einzeln für sich oder
zu mehreren in beliebiger Kombination erfindungsgemäß angewandt
werden. Es zeigen:
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1 eine
schematische Schnittdarstellung einer erfindungsgemäßen
Vorrichtung zum maschinellen Einbringen von Ventilkeilen bei Ventilen,
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2 eine
schematische vergrößerte Ansicht eines Montagekopfes
der Vorrichtung gemäß 1,
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3a eine
schematische Schnittdarstellung entlang der Linie III-III in 2,
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3b–3d schematische
Ansichten eines Wechseleinsatzes für eine Setzvorrichtung,
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4a–4d schematische
vergrößerte Darstellungen eines Setzbereiches
der Montageköpfe in verschiedenen Positionen während
der Montage von Ventilkeilen an einem Ventil,
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5 eine
perspektivische Ansicht einer Vorrichtung mit einem Vierfach-Montagekopf
von oben und
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6 eine
perspektivische Ansicht der Vorrichtung gemäß 4 von unten.
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1 zeigt
eine schematische Schnittdarstellung einer erfindungsgemäßen
Vorrichtung 11 zum maschinellen Einbringen von Ventilkeilen 12 zwischen
einem Ventilteller 14 und einem Ventilschaft 16,
der nur teilweise dargestellt ist. Der teilweise dargestellte Ventilschaft 16 ist
Teil eines nicht näher dargestellten Ventils, welches in
einem Zylinderkopf eingebaut ist. Eine den Ventilschaft 16 umgebende
Ventilfeder 17 stützt sich an einem nicht dargestellten
Ende am Zylinderkopf ab und gegenüberliegend an dem Ventilteller 14.
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Die
Vorrichtung 11 umfasst einen Montagekopf 21, der
an einer Grundplatte 22 befestigt ist. Auf dieser Grundplatte 22 ist
ein Speicher 23 bzw. Magazin 23 für Ventilkeile 12 vorgesehen.
Diese Ventilkeile 12 werden beispielsweise über
Zuführschläuche 24, die teilweise dargestellt
sind, aus einer Vereinzelungseinrichtung dem Speicher 23 zugeführt.
Dabei wird bevorzugt Druckluft verwendet. Der Speicher 23 weist
seitliche Auslassöffnungen auf, um ein Staudruck zu vermeiden.
Zwischen der Grundplatte 22 und dem Speicher 23 ist
ein Vereinzelungsschieber 26 angeordnet, der von einem
Antrieb 27 zum Vereinzeln hin- und herbewegt wird. Durch
eine solche Hin- und Herbewegung kann jeweils ein Ventilkeil 12 aus dem
Speicher 23 entnommen und dem Montagekopf 21 zugeführt
werden.
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Der
Montagekopf 21 weist ein Führungselement 29 auf,
in welchem beispielsweise zwei Zuführkanäle 31 vorgesehen
sind. Über den Vereinzelungsschieber 26 wird jedem
Zuführkanal 31 ein Ventilkeil 12 zugeführt.
Das Zuführelement 29 ist bevorzugt dreiteilig
ausgebildet, wobei durch zwei äußere Schalen,
die an einem Kern mit daran angeordneten Stegen positioniert sind,
die halbschalenförmigen Zuführkanäle 31 ausgebildet sind.
Alternativ kann das Führungselement auch einteilig ausgebildet
sein.
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An
einem freien Ende des Montagekopfes 21 bzw. einem dem Ventilteller 14 zugeordneten
Ende des Montagekopfes 21 ist eine Ventiltelleraufnahme 43 vorgesehen,
welche eine Innenmantelfläche 34 zur zentrischen
Aufnahme des Ventiltellers 14 aufweist. Die Ventiltelleraufnahme 33 weist
eine zentrale Durchgangsbohrung 36 auf, so dass der Ventilschaft während
der Montage der Ventilkeile 12 durchführbar ist
und in den Montagekopf 21 hineinragt.
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In
dem Führungselement 29 ist vorzugsweise in einer
Längsachse des Ventilschaftes 16 ein Anschlag 38 vorgesehen,
der bevorzugt austauschbar angeordnet ist. Dadurch kann bei einem
Verschleiß ein einfaches Auswechseln gegeben sein. Der
Anschlag 38 ist in seiner Höhe bzw. in Achsrichtung
des Ventilschafts 16 einstellbar am Führungselement 29 befestigt,
so dass eine axial definierte Anordnung des Ventilschaftes 16 zum
Montagekopf 21 ermöglicht ist.
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Am
unteren Ende des Montagekopfes 21 ist ein Setzbereich 41 ausgebildet.
Zwischen der Ventiltelleraufnahme 33 und dem Führungselement 29 ist eine
Setzvorrichtung 42 angeordnet. Diese Setzvorrichtung 42 umfasst
zumindest zwei Positionierelemente 43, welche radial verschiebbar
zwischen einem stirnseitigen Ende 44 des Führungselementes 29 und
einer Anlagefläche 46 der Ventiltelleraufnahme 33 angeordnet
sind, die an einem Wechseleinsatz 35 angeordnet ist. Die
Setzvorrichtung 42 ist in 3a näher
dargestellt. In den 3b bis 3d ist
der Wechseleinsatz 35 näher dargestellt, so dass die
Funktionsweise der Setzvorrichtung 42 offensichtlich wird.
Die Positionierelemente 43 sind beispielsweise halbschalenförmig
ausgebildet. Zwischen dem Positionierelement 43 und einem
Steg 48 des Führungselementes 29 sind
bevorzugt Kraftspeicherelemente 49, insbesondere Spiralfedern
oder Druckfedern, angeordnet, wodurch eine ständige Druckbelastung
auf die Positionierelemente 43 wirkt, die radial nach außen
gerichtet ist. Die Positionierelemente 43 sind im Querschnitt
bevorzugt kegelstumpfförmig ausgebildet, so dass diese
eine obere Anlagefläche 51 und eine untere Auf lagefläche 52 aufweisen,
die parallel zueinander ausgerichtet sind. Zur Längsmittelachse
des Führungselementes 29 ist am Positionierelement 43 eine
geneigte Innenmantelfläche 54 vorgesehen, welche
in der Ausrichtung einer Keilfläche 56 des Ventiltellers 14 entspricht. Eine äußere
Mantelfläche 57 des Positionierelementes 43 ist
zur Innenmantelfläche 54 derart angeordnet, dass
sich der kegelstumpfförmige Querschnitt ergibt.
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Der
Montagekopf 21 weist eine axial entlang dem Führungselement 29 verschiebbare
Hülse 59 auf, welche das Führungselement 29 umgibt.
Eine axiale Verschiebebewegung der Hülse 59 nach
unten bzw. zum Ventilteller 14 ist bevorzugt durch die
Ventiltelleraufnahme 33, insbesondere durch die daran angeordnete
Anlagefläche 46 der Ventiltelleraufnahme 43,
begrenzt. In entgegengesetzter Richtung ist eine verschiebebare
Hülse 59 durch einen nicht mehr dargestellten
Anschlag begrenzt, der an der Grundplatte 22 oder durch
ein Antriebselement für die Verschiebebewegung gegeben
sein kann. Alternativ können auch Sensoren 61 im
Abstand zueinander angeordnet sein, die auf die Größe
des Verschiebeweges im Abstand zueinander einstellbar sind. Die Hülse 59 wird
von einem Träger 62 gehalten, der wiederum mit
einem Antriebselement 63 in Verbindung steht, um die Auf-
und Abbewegung bzw. Verschiebebewegung der Hülse zu erzeugen.
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Die
Setzvorrichtung 42 wird beispielsweise über einen
Nocken 64 erzeugt. Dieser Nocken 64 kann durch
das freie innenliegende Ende der Hülse ausgebildet sein,
welches unmittelbar an einer Außenmantelfläche 57,
also einer Steuerfläche der Positionierelemente 43 angreift
oder durch ein separat daran angeordnetes Ringelement, welches ebenfalls an
der Außenmantelfläche 57 angreift. Dieser
Nocken 64 bzw. Steuernocken 64 kann auch an einem Innenumfang
der Hülse 59 zumindest entfernt von der stirnseitigen
Kante am Innenumfang des unteren freien Endes der Hülse 59 vorgesehen
sein. Durch eine Auf- und Abbewegung der Hülse 59 folgt
eine Verschiebebewegung der Positionierelemente 43 entlang
dem stirnseitigen Führungselement 29 bzw. der
Anlagefläche 46 der Ventiltelleraufnahme 33.
Der Verschiebeweg der Hülse 59 ist dabei derart
begrenzt, dass die Positionierelemente 43 der Setzvorrichtung 42 nicht
vollständig außer Eingriff zum Nocken 64 kommen
bzw. nicht vollständig außer Eingriff zum stirnseitigen
Ende der Hülse 59 kommen. Somit bleiben die Positionierelemente 43 innerhalb
der Hülse 59 gefangen.
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Die
Setzvorrichtung 42 weist bevorzugt als auswechselbares
Verschleißteil zumindest den Wechseleinsatz 35 auf.
Ebenfalls können mit dem Wechseleinsatz 35 gleichzeitig
auch die Positionierelemente 43 ausgetauscht werden. Der
Wechseleinsatz 35 nimmt mit seiner Anlagefläche 46 die
verschiebbaren Positionierelemente 43 auf. Dieser Wechseleinsatz 35 umfasst
die Ventiltelleraufnahme 33, wobei an der Ventiltelleraufnahme 33 vorzugsweise
einstückig Stege 48 angreifen, die ein Befestigungselement 75 tragen,
in dem zentrisch eine Zentrierbohrung 76 vorgesehen ist,
in welche ein zum Montagekopf 21 weisendes Ende des Ventilschaftes 16 während
der Ventilkeilmontage eintaucht. In dieser Zentrierbohrung 76 ist
des Weiteren der Anschlag 38 einstellbar befestigt. Die
Stege 48 umfassen jeweils eine Durchgangsbohrung 77,
in der die Kraftspeicherelemente 49 geführt sind.
In einer Ansicht von unten, gemäß 3c,
sind kreisförmige Ringsegmente 79 dargestellt.
Hierbei handelt es sich um Durchlassbereiche, welche ermöglichen,
dass die Ventilkeile 12 aus einer ersten Ausgangsposition 67 in
eine Aufnahmeposition 69 der Setzvorrichtung 42 gelangen,
wie dies nachfolgend in den 4a bis 4d näher
beschrieben ist. Das Befestigungselement 75 des Wechseleinsatzes 35 weist
zur genauen Positionierung zum Montagekopf 21 bzw. Führungselement 29 Ausrichtelemente 78 auf,
die an Abschnitten des Führungselementes 29 bzw.
des Montagekopfes 21 eingreifen.
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Der
Wechseleinsatz 35 weist an der Ventiltelleraufnahme 33 eine
Stirnfläche 81 auf, welche nach einem ersten Bearbeitungsschritt
durch einen Aufschweißvorgang, insbesondere ein Laseraufschweißen,
behandelt wird. Anschießend wird diese Stirnfläche 81 endbearbeitet,
wobei insbesondere eine Verrundung der Kanten im Übergangsbereich
zu benachbarten Flächen erfolgt, und zumindest diese Stirnfläche 81 gehärtet.
Eine analoge Bearbeitungsfolge wird für eine Stirnfläche 82 bzw.
einen die Zentrierbohrung 76 umgebenden Bereich vorgesehen, damit
dieser Be reich vor erhöhtem Verschleiß geschützt
ist. Die Stirnfläche 81 und Stirnfläche 82 wird beim
jeweiligen Aufsetzen des Montagekopfes 21 mit dem Ventilschaft 16 bzw.
Ventilteller 14 belastet. Deshalb sind zumindest diese
Bereiche verschweißbeständig ausgebildet. Auch
einzelne oder alle Funktionsflächen der Positionierelemente 43 können
in Analogie zu den Stirnflächen 81 und/oder 82 eine
erhöhte Verschleißfestigkeit aufweisen.
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Dieser
Wechseleinsatz 35 ist in einfacher Weise austauschbar zum
Montagekopf 21 gehalten. In der Zentrierbohrung 76 des
Befestigungselementes 75 ist bevorzugt eine weitere Durchgangsbohrung 84 vorgesehen,
durch welche der Wechseleinsatz 35 zum Führungselement 29 befestigbar
ist. Bevorzugt kann dies über den Anschlag 38 erfolgen. Eine
entsprechende Einstellung der axialen Eintauchtiefe des Ventilschaftes 16 in
die Zentrierbohrung 76 kann beispielsweise durch die Anordnung von
Unterlegscheiben mit unterschiedlicher Dicke erfolgen, so dass eine
passgenaue Einstellung bzw. eine vorbestimmte Eintauchtiefe des
Ventilschaftes 16 in die Zentrierbohrung 76 einstellbar
ist.
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Die
Funktion der erfindungsgemäßen Vorrichtung 11 wird
nachfolgend anhand der 4a bis 4d näher
erläutert, welche einzelne Montageschritte zum Einbringen
der Ventilkeile 12 bei Ventilen, insbesondere von Verbrennungsmotoren,
zeigen.
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Der
Montagekopf 21 der Vorrichtung 11 wird oberhalb
eines Ventiles positioniert. Anschließend wird der Montagekopf 21 abgesenkt.
Dabei greift die Ventiltelleraufnahme 23 an dem Ventilteller 14 an
und nimmt diesen zentriert auf. Der Montagekopf 21 wird weiterhin
abgesenkt, bis der Anschlag 38 am stirnseitigen Ende des
Ventilschaftes 16 anliegt. Dadurch wird eine in axialer
Richtung lagerichtige Montageposition für die Ventilkeile 12 sichergestellt.
Die Setzvorrichtung 42 ist in einer ersten Arbeitsposition 66 angeordnet
und schließt mit der Anlagefläche 51 der Positionierelemente 43 den
Zuführkanal 31. Die über den Vereinzelungsschieber 26 dem
Montagekopf 21 zugeführten Ventilkeile 12 liegen
auf der Anlagefläche 51 auf und sind in einer
definierten Aufnahmeposition 67 für einen Setzvorgang
angeordnet. Anschließend wird die Hülse 59 nach oben
axial verschoben. Die Positionierelemente 43 werden aufgrund
der Kraftspeicherelemente 49 in eine zweite Arbeitsposition 68 übergeführt,
wie dies in 4b dargestellt ist. Ein innenliegendes
freies Ende der Hülse 59 greift jedoch in den
Verschiebebereich der Positionierelemente 43 zumindest
geringfügig ein, damit diese nicht vollständig
frei kommen. Nach der Einnahme der zweiten Arbeitsposition 68 fallen
die Ventilkeile 12 in eine Aufnahmeposition 59 in
die Setzvorrichtung 42. Zusätzlich kann die Überführung der
Ventilkeile 12 von der Aufnahmeposition 66 in
die Aufnahmeposition 69 durch Druckluft unterstützt
werden.
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In
der Aufnahmeposition 69 nehmen die Ventilkeile 12 selbstständig
eine lagerichtige Position in Axialrichtung gesehen ein. Dabei liegen
die Ventilkeile 12 auf einem radial innenliegenden Bereich
des Ventiltellers 14 auf. Diese axiale Ausrichtung wird über
den Anschlag 38 bzw. dessen Position zum Führungselement 29 eingestellt.
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Der
darauffolgende Montageschritt ist in 4c dargestellt.
Die Hülse 59 wird nach unten bewegt, wodurch über
den zumindest einen Nocken 64 die Positionierelemente 43 radial
auf den Ventilschaft 16 zubewegt werden. Dabei kommen Wülste 71 der Ventilkeile 12 mit
Ringnuten 72 am Ventilschaft 16 zumindest teilweise
in Eingriff. In dieser Arbeitsposition sind die Positionierelemente 43 in
einer weiteren Arbeitsposition 70 übergeführt.
Diese weitere Arbeitsposition 70 entspricht bevorzugt der
ersten Arbeitsposition 66, so dass gleichzeitig bei dem Überführen
der Ventilkeile 12 in eine Montageposition 74 die
Zuführkanäle 31 wieder geschlossen sind.
Das Überführen der Positionierelemente 43 in
die weitere Arbeitsposition 70 ist dann beendet, wenn die
Hülse 59 beispielsweise auf der Anlagefläche 46 der
Ventiltelleraufnahme 33 anliegt.
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In
der Montageposition 74 greifen die Wülste 71 der
Ventilkeile 12 zumindest teilweise in die Ringnuten 72 ein.
Dadurch wird die anschließende Verkeilung bzw. der Fügeprozess
der Ventilkeile 12 zum Ventilschaft 16 vereinfacht
und erleichtert.
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Zum Überführen
des Ventiltellers 14 in eine verkeilte Position zum Ventilschaft 16 wird
der Montagekopf 21 nach oben abgehoben. Die Ventil feder 17 drückt
den Ventilteller 16 nach oben, so dass selbstständig
die Keilflächen der Ventilkeile 12 sich mit der
Keilfläche 56 des Ventiltellers 14 verkeilen und
eine formschlüssige Verbindung bilden.
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Nach
einer bevorzugten Ausgestaltung des Verfahrens kann vorgesehen sein,
dass die Auf- und Abbewegung des Montagekopfes 21 für
den Verkeilprozess zumindest ein weiteres Mal durchgeführt wird,
um mit Sicherheit den Verkeilungsprozess zu erzielen.
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Diese
erfindungsgemäße Vorrichtung 11 weist
den Vorteil auf, dass in dem Montagekopf 21 eine Setzvorrichtung 42 integriert
ist, welche einen zusätzlichen Bauraum gegenüber
dem Außenumfang des Führungselements 29 und
der Hülse 59 nicht benötigt, um die Ventilkeile 12 dem
Montageort zuzuführen. Gleichzeitig kann durch diese rein
mechanische Ausgestaltung eine definierte Handhabung der Ventilkeile 12 aus
der Ausgangsposition 67 in eine Aufnahmeposition 69 und
von dort in eine Montageposition 74 ermöglicht
werden, um anschließend eine Verkeilung des Ventiltellers 14 mit
den Ventilkeilen 12 zur Fixierung am Ventilschaft 16 zu
ermöglichen.
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In
den 5 und 6 ist beispielhaft eine Vorrichtung 11 mit
vier Montageköpfen 21 dargestellt. Aufgrund der
erfindungsgemäßen Ausgestaltung der Vorrichtung 11 und
der dadurch erzielten platzsparenden Anordnung wird ermöglicht,
dass ein Zylinder mit beispielsweise vier Ventilen durch ein einmaliges Aufsetzen
der Vorrichtung 11 zum Einbringen von Ventilkeilen 12 an
vier Ventilen ermöglicht ist. Hierfür ist beispielsweise
ein zentraler Speicher 23 vorgesehen, der von der Grundplatte 22 aufgenommen
ist. Durch den Träger 62 werden alle Hülsen 59 der
vier Montageköpfe 21 gleichzeitig auf- und abbewegt,
so dass ein gleichzeitiges Einbringen von Ventilkeilen 12 bei
allen Ventilen ermöglicht ist. Dadurch kann eine weitere
erhebliche Reduzierung der Montagezeit erzielt werden, zumal nur
ein einmaliger Verfahrvorgang zum Positionieren der Vorrichtung 11 zu dem
jeweiligen Zylinder erforderlich ist. Die Vorrichtung 11 ist
aufgrund des Aufbaus des Montagekopfs 21 sowohl für
eine gerade als auch ungerade Anzahl von Ventilen für einen
Zylinder anpassbar.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - DE 19652711
A1 [0002, 0003]
- - DE 1023024164 [0005]
- - DE 3247589 C2 [0007]