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Ein Zylinderkopf ist an einem Verbrennungsmotorblock zum Umschließen eines oder mehrerer Zylinder und Bereitstellen mindestens eines Teils der Brennkammer angebracht. In Abhängigkeit von der Zylinderkonfiguration des Motors können ein, zwei oder mehr Zylinderköpfe verwendet werden. Der Zylinderkopf ist gegen den Motorblock abgedichtet und stellt oftmals einen Kanal für die Zuführung von Kraftstoff und Luft zu dem Zylinder bereit, während er gleichzeitig die Abgase nach der Verbrennung ablässt. Der Kanal wird oftmals durch einen Ventiltrieb reguliert, der oftmals an den Zylinderkopf montiert ist. Somit wird ein Zylinderkopf in Kombination mit einem Ventiltrieb oftmals als Zylinderkopfanordnung bezeichnet. Der Betrieb des Ventiltriebs erfolgt durch mindestens eine Nockenwelle. Bei Ausführungen mit obenliegender Nockenwelle wird die Nockenwelle zur Drehung in der Zylinderkopfanordnung gestützt.
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Der Ventiltrieb enthält oftmals Tellerventile, die für eine hin- und hergehende translatorische Bewegung in Ventilführungen im Zylinderkopf aufgenommen sind. Während der Montage wird ein Ventilschaft in eine Verbrennungsseite des Zylinderkopfs eingeführt. Nach der Installation wird ein Ventilkegel in der Regel durch eine Haltevorrichtung oder Automation in der installierten Position gehalten. Der Zylinderkopf wird in der Regel umgedreht, und Ventilfedern, Federauflagen und Haltekeile werden an den Ventilschaft installiert. Die Federn werden komprimiert, wodurch eine translatorische Bewegung der Federauflage und der Haltekeile entlang dem Ventilschaft, bis die Keile in eine Kerbe am Ventilschaft eingreifen, gestattet wird. Die Komprimierung wird freigegeben, so dass die Feder die Federauflage in Eingriff nimmt, wodurch der Ventilkegel in Eingriff mit dem Zylinderkopf belastet wird. Die Installation des Ventiltriebs wurde zuvor manuell durchgeführt. Anschließend wurde die Installation automatisiert, wobei die Ventile an einer getrennten Zelle oder Station von den Ventilfedern, Federauflagen und Haltekeilen installiert wurden.
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Beispielhafte Montageverfahren sind auch aus der
JP 2010-188456 A und der
JP 5073628 B2 bekannt.
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Vor diesem Hintergrund ist es Aufgabe der Erfindung, ein verbessertes Montageverfahren für Ventiltriebe von Zylinderkopfanordnungen anzugeben.
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Gelöst wird diese Aufgabe durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Die davon abhängigen Ansprüche betreffen Ausgestaltungen dieses Verfahrens.
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Gemäß der Erfindung wird ein Montageverfahren durch Ausrichten eines Zylinderkopfs in eine erste Ausrichtung bereitgestellt. Mehrere erste Federauflagen und mehrere erste Haltekeile werden durch einen ersten Roboter in den Zylinderkopf in der ersten Ausrichtung installiert. Mehrere erste Ventile werden durch einen zweiten Roboter in den Zylinderkopf in der ersten Ausrichtung in Eingriff mit den mehreren ersten Haltekeilen installiert.
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Gemäß mindestens einer nicht beanspruchten Ausführungsform wird ein Endeffektor mit einer Adapterplatte bereitgestellt. Mindestens ein Aktuator wird auf der Adapterplatte gestützt. Mindestens ein Schaft erstreckt sich von dem Aktuator. An einem distalen Ende des Schafts wird eine Passfläche zum Eingriff mit einer Federauflage bereitgestellt. Durch den Schaft wird ein Kanal zu einem mittleren Bereich der Passfläche vorgesehen, um Druckluft auf mehrere Haltekeile in der Federauflage zu befördern. Mehrere Greiffinger erstrecken sich von dem distalen Ende des Schafts, um eine Ventilfeder zu ergreifen, während gleichzeitig eine Federauflage zwischen der Ventilfeder und der Passfläche des Schafts festgehalten wird.
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Gemäß der Erfindung wird ein Automatisierungssystem mit einer Automatisierungsanordnung zum Ausrichten eines Zylinderkopfs zur Montage in einer ersten Ausrichtung bereitgestellt. Ein erster Roboter wird mit einer ersten Werkzeuganordnung versehen, um Federauflagen und Haltekeile in den Zylinderkopf in der ersten Ausrichtung zu installieren. Ein zweiter Roboter wird mit einer zweiten Werkzeuganordnung versehen, um Ventile in den Zylinderkopf in der ersten Ausrichtung zu installieren.
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Gemäß mindestens einer nicht beanspruchten Ausführungsform stellt ein Montageverfahren eine ausgerüstete Anordnung von Zylinderkopf-Ventiltriebkomponenten bereit, die eine Ventilfeder, eine Federauflage auf der Ventilfeder und mehrere Haltekeile in einer sich verjüngenden Öffnung der Federauflage umfasst. Ein Endeffektor wird so über die ausgerüstete Anordnung ausgerichtet, dass eine Passfläche zu der Federauflage weist. Der Endeffektor wird translatorisch zu der ausgerüsteten Anordnung bewegt, bis die Passfläche die Federauflage in Eingriff nimmt, so dass mehrere Greiffinger die Ventilfeder ergreifen. Druckluft wird durch den Kanal im Endeffektor befördert, um eine Ausrichtung der Haltekeile aufrechtzuerhalten.
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Gemäß mindestens einer nicht beanspruchten Ausführungsform stellt ein Montageverfahren einen Endeffektor zur Installation einer Ventilfeder, einer Ventilkappe auf die Ventilfeder und mehrerer Haltekeile an einen Ventilschaft in einer Zylinderkopfanordnung bereit. Der Endeffektor befördert Druckluft durch den Kanal zu der Federauflage des montierten Ventilschafts, der Ventilfeder, der Federauflage und den Haltekeilen. Ein Druck der Druckluft wird als Funktion der Zeit gemessen. Die Druckluftmessungen werden verglichen, um zu bestimmen, ob die Haltekeile ordnungsgemäß installiert sind.
- 1 ist eine Draufsicht einer Montagestraße gemäß einer Ausführungsform;
- 2 ist eine perspektivische Ansicht einer flexiblen Montagezelle der Montagestraße von 1 gemäß einer Ausführungsform, die in einer ersten Montageposition dargestellt wird;
- 3 ist eine andere perspektivische Ansicht der flexiblen Montagezelle von 2, die in einer anderen Montageposition dargestellt wird;
- 4 ist noch eine andere perspektivische Ansicht der flexiblen Montagezelle von 2, die in einer anderen Montageposition dargestellt wird;
- 5 ist eine perspektivische Ansicht eines Endeffektors für die flexible Montagezelle von 2 gemäß einer Ausführungsform;
- 6 ist eine Teilschnittansicht einer Greifanordnung des Endeffektors von 5 mit einer ausgerüsteten Ventilfeder, Federauflage und ausgerüsteten Haltekeilen, die in einer ersten Montageposition dargestellt werden;
- 7 ist eine andere Teilschnittansicht der Greifanordnung und Ausrüstung von 6, die in einer zweiten Montageposition dargestellt werden;
- 8 ist eine Teilschnittansicht der Greifanordnung und Ausrüstung von 6, die in einer ersten Montageposition während der Installation an einen Ventilschaft in einer Zylinderkopfanordnung dargestellt werden;
- 9 ist eine andere Teilschnittansicht der Greifanordnung, Ausrüstung und Zylinderkopfanordnung von 8, die in einer anderen Montageposition dargestellt werden;
- 10 ist eine andere Teilschnittansicht der Greifanordnung, Ausrüstung und Zylinderkopfanordnung von 8, die in noch einer anderen, zweiten Montageposition dargestellt werden;
- 11 ist eine andere Teilschnittansicht der Greifanordnung, Ausrüstung und Zylinderkopfanordnung von 8, die in einer anderen Montageposition dargestellt werden;
- 12 ist eine andere Teilschnittansicht der Greifanordnung, Ausrüstung und Zylinderkopfanordnung von 8, die in noch einer anderen Montageposition dargestellt werden;
- 13 ist eine andere Teilschnittansicht der Greifanordnung, Ausrüstung und Zylinderkopfanordnung von 8, die in einer ersten Testposition dargestellt werden;
- 14 ist eine andere Teilschnittansicht der Greifanordnung, Ausrüstung und Zylinderkopfanordnung von 8, die in einer anderen Testposition dargestellt werden; und
- 15 ist ein Diagramm von Druck als Funktion der Zeit zum Testen der Installation der Haltekeile.
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Wie erforderlich, werden hier detaillierte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung offenbart; es versteht sich jedoch, dass die offenbarten Ausführungsformen rein beispielhaft für die Erfindung sind, die auf verschiedene und alternative Weisen ausgestaltet werden kann. Die Figuren sind nicht unbedingt maßstäblich; einige Merkmale können übertrieben oder minimiert sein, um Details besonderer Komponenten zu zeigen. Die speziellen strukturellen und funktionalen Details, die hierin offenbart werden, sollen deshalb nicht als einschränkend interpretiert werden, sondern lediglich als eine repräsentative Basis, um einen Fachmann zu lehren, wie die vorliegende Erfindung auf verschiedene Weise einzusetzen ist.
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Unter Bezugnahme auf 1 wird eine Montagestraße 20 gemäß einer Ausführungsform dargestellt. Die Montagestraße 20 dient der Montage von Zylinderkopfanordnungen. Die Montagestraße 20 kann eigens für die Montage einer einzigen Zylinderkopfanordnung bestimmt sein oder kann zur Montage verschiedener Zylinderkopfanordnungskonfigurationen konfiguriert sein. Die letztere Option gestattet die Wiederverwendung von Einrichtungen und Betriebsraum ohne dass doppelte Kosten entstehen.
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Die Montagestraße 20 enthält ein Fördersystem 22 für den Transport von Zylinderkopfanordnungen entlang der Montagestraße 20. Die Zylinderkopfanordnungen können jeweils auf einer Palette gestützt werden, die entlang dem Fördersystem 22 befördert wird. Das Fördersystem 22 transportiert jede Zylinderkopfanordnung zu mehreren Stationen oder Arbeitszellen für verschiedene inkrementale Montagevorgänge. Die Paletten können auch ausgerüstete Komponenten zur anschließenden Montage, wie zum Beispiel Ventilfedern, Federauflagen und Haltekeile, bereitstellen.
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Die Montagestraße 20 enthält eine Montagezelle 24 zur Installation eines Ventiltriebs an die Zylinderkopfanordnungen. Die Montagezelle 24 ist automatisiert und von einer Rundumsicherung 26 umgeben, um eine physische Barriere zwischen Vorübergehenden und Automatisierungseinrichtungen bereitzustellen. Das Fördersystem 22 erstreckt sich in die und aus der Sicherung 26, um der Montagezelle 24 die Zylinderkopfanordnungen zuzuführen. Die Montagezelle 24 kann auch zusätzliche Sekundärfördersysteme 28 für das Zuleiten zusätzlicher Montagekomponenten, wie zum Beispiel Einlass- und Auslassventile, in die Montagezelle 24 enthalten. Als Alternative dazu können die Sekundärfördersysteme auch die ausgerüsteten Ventilfedern, Federauflagen und Haltekeile zuführen. Bei einer anderen Alternative können die Ventile auf den Paletten bereitgestellt werden, wodurch auf das Sekundärfördersystem 28 verzichtet werden kann. Die Montagestraße 20 kann ein Paar redundante Montagezellen 24 enthalten, um einen Durchsatz von montierten Zylinderkopfanordnungen zu duplizieren und die Produktion aufrechtzuerhalten, falls eine der Zellen 24 Wartung oder Reparatur bedarf.
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Die 2 - 4 stellen eine der Montagezellen 24 gemäß einer Ausführungsform dar. Das Zylinderkopfanordnungsfördersystem 22 führt eine Palette 30 mit einem Zylinderkopf 32 und ausgerüsteten Komponenten in die Montagezelle 24. Die Montagezelle 24 enthält drei Automatisierungsanordnungen; und gemäß der gezeigten Ausführungsform enthalten die Automatisierungsanordnungen einen Primärindustrieroboter 34, einen Sekundärindustrieroboter 36 und eine automatisierte Haltevorrichtung 38. der Primärroboter 34 übergibt die Palette 30 und installiert die ausgerüsteten Komponenten. Der Sekundärroboter 36 installiert die Ventile. Die automatisierte Haltevorrichtung 38 stützt den Zylinderkopf 32 und führt den Zylinderkopf 32 in einer Ausrichtung für die Installationen zu. Obgleich zwei Roboter 34, 36 und eine automatisierte Haltevorrichtung 38 dargestellt und beschrieben werden, kommt jegliche Kombination von Robotern und Haltevorrichtungen für die Bereitstellung der Systeme, Verfahren und Werkzeuge in Betracht.
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Der Primärroboter 34 ist mit einem Endeffektor 40 versehen, der in 5 näher dargestellt ist. Der Endeffektor 40 enthält eine Adapterplatte 42 zur Befestigung des Endeffektors 40 an dem Primärroboter 34 als ein EOAT (End Of Arm Tooling). Der Endeffektor 40 enthält eine Palettengreifanordnung 44 zum Ergreifen von Paletten 30. Erneut auf 2 Bezug nehmend, ergreift der Primärroboter 34 die Palette 30 mit der Palettengreifanordnung 44. Dann hebt der Primärroboter 34 die Palette 30 an und platziert die Palette 30 auf der automatisierten Haltevorrichtung 38, wie in 3 dargestellt.
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Der Zylinderkopf 32 wird den Robotern 34, 36 zugeführt, die sich auf der Motorseite oder Verbrennungsseite des Zylinderkopfs 32 befinden. Im Gegensatz zum Stand der Technik wird der Zylinderkopf 32 nicht umgedreht, um die Ventile zu installieren. Die Palette 30 enthält einen Freiraum 46 für Zugang zu Ventilführungen von unterhalb des Zylinderkopfs 32.
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Die automatisierte Haltevorrichtung 38 enthält eine Stützstruktur 48, wie zum Beispiel eine aufrechte Schweißkonstruktion, zur Befestigung an einer darunter liegenden Stützfläche. Ein Drehaktuator 50, wie zum Beispiel ein Servomotor, wird durch die Stützstruktur gestützt. Ein Tisch 52 ist schwenkbar an der Stützstruktur 48 angebracht und wird durch den Drehaktuator für verschiedene Winkelstellungen bezüglich der Stützstruktur 48 angetrieben. Der Tisch 52 ist eine Haltevorrichtung zur Positionierung und Abstützung der Palette 30. Des Weiteren enthält der Tisch 52 einen Freiraum 54 für Zugang zu Ventilführungen von unterhalb des Zylinderkopfs 32.
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Nach Platzierung der Palette 30 und des Zylinderkopfs 32 auf dem Tisch 52 dreht der Drehaktuator 50 den Tisch 52, so dass eine Anordnung von Ventilführungen vertikal oder mit anderen Worten senkrecht zum Boden ausgerichtet wird.
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Erneut auf 5 Bezug nehmend, enthält der Endeffektor 40 des Primärroboters 34 einen austauschbaren Adapter 56, der an der Adapterplatte 42 angebracht ist. Der austauschbare Adapter 56 gestattet dem Roboter 34, Werkzeuge für verschiedene Zylinderkopfkonfigurationen auszutauschen, ohne dass ein manueller Werkzeugaustausch erforderlich ist. Eine Werkzeugbaugruppe 58 ist an dem austauschbaren Adapter 56 angebracht, um Ventilfedern, Federauflagen und Haltekeile zu installieren. Die Installation dieser Komponenten wird oftmals als Verkeilen bezeichnet, und folglich werden Werkzeuge für die Durchführung dieser Arbeitsgänge oftmals als Verkeilwerkzeuge bezeichnet.
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Die 4 und 5 zeigen verschiedene Konfigurationen der Verkeilwerkzeugbaugruppe 58. Die Verkeilwerkzeugbaugruppe 58 weist einen Rahmen 60 auf, der an dem austauschbaren Adapter 56 angebracht ist. Mehrere Linearaktuatoren 62 sind am Rahmen angebracht und in einer linearen Anordnung beabstandet, wobei der Abstand auf eine lineare Anordnung des Ventilabstands im Zylinderkopf 32 ausgerichtet ist. Für die gezeigte Ausführungsform können die Linearaktuatoren 62 Druckluftzylinder sein; jedoch kommt jeder geeignete Linearaktuator in Betracht.
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Nunmehr auf die 5 und 6 Bezug nehmend, treibt jeder Linearaktuator 62 einen Schaft 64 an. In der Darstellung von 6 nähert sich der Schaft 64 einer Ausrüstung 66 von Ventiltriebkomponenten. Die Linearaktuatoren 62 sind zu diesem Zeitpunkt nicht mit Druck beaufschlagt. Die Ausrüstung 66 enthält eine Ventilfeder 68, eine Federauflage 70 und ein Paar Haltekeile 72. Die Haltekeile 72 enthalten jeweils drei Wülste 74 zum Eingriff in entsprechende Nuten in den Ventilschäften. Natürlich kommt jegliche Haltekeilkonfiguration in Betracht. Wie oben besprochen, sind bei der gezeigten Ausführungsform die Ausrüstungen 66 auf den Paletten 30 bereitgestellt.
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Jeder Schaft 64 weist eine Passfläche 76 auf, die an einem distalen Ende des Schafts 64 vorgesehen ist, um die Federauflage 70 in Eingriff zu nehmen. Ein Paar Greiffinger 78 ist auch am Schaft 64 angebracht; und die Greiffinger 78 sind dazu bemessen, die Ventilfeder 68 zu ergreifen. Ein federbelasteter Zentrierbolzen 80 erstreckt sich von dem Schaft 64 und durch die Passfläche 76 des Schafts 64. Der Primärroboter 34 richtet den Schaft 64 über die Ausrichtung 66 und ihr zugewandt aus. Der Primärroboter 34 bewegt translatorisch die Verkeilwerkzeugbaugruppe 58 zu der Ausrüstung 66, derart, dass der Zentrierbolzen 80 die Haltekeile 72 in Eingriff nimmt. Der Zentrierbolzen 80 hält die Haltekeile 72 während des Installationsprozesses in Ausrichtung.
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Der Primärroboter 34 bewegt ferner translatorisch die Verkeilwerkzeugbaugruppe 58 zu der Ausrüstung 66, wie in 7 dargestellt, wodurch der Zentrierbolzen 80 zurückgezogen wird, während die Ausrichtung der Haltekeile 72 aufrechterhalten bleibt. Die Greiffinger 78 sind aus einer Federlegierung hergestellt und bezüglich der Ventilfedern 68 unterdimensioniert. Wenn die Greiffinger 78 über die Ventilfedern 68 gedrückt werden, werden die Greiffinger 78 gespreizt und um die Ventilfedern 68 herum belastet. Der Schaft 64 wird translatorisch bewegt, bis die Passfläche 76 die Federauflage 70 in Eingriff nimmt, so dass die Greiffinger 78 die Ventilfeder 68, die Federauflage 70 und die Haltekeile 72 darin festhalten.
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Wie in 7 dargestellt, wird eine Dichtung 82 am distalen Ende des Schafts 64 zur Bereitstellung einer fluiddichten Dichtung an der Passfläche 76 mit der Federauflage 70 bereitgestellt. Eine federbelastete Zentrierbuchse 84 ist in dem Schaft 64 um den Zentrierbolzen 80 herum vorgesehen. Ein Kanal 86 ist um die Zentrierbuchse 84 herum vorgesehen, um einen Fluiddurchgang von dem Schaft 64 zu der Federauflage 70 bereitzustellen. Gemäß einer Ausführungsform wird der Fluiddurchgang mit Druck beaufschlagt, um die Haltekeile 72 in Eingriff mit der Federauflage 70 und dem Zentrierbolzen 80 während der Bewegung des Endeffektors 40 und der Ausrüstung 66 zu halten. Als Alternative dazu kann eine Unterdruckquelle an den Durchgang angelegt werden, um die Haltekeile 72 gegen die Passfläche 76 um den Zentrierbolzen 80 herum zu drücken. Die Aktuatoren 62 können durch einen Zwischendruck, der als Druck 1 bezeichnet wird, zum Holen der Ausrüstung 66 hubverstellt werden.
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Erneut auf 4 Bezug nehmend, richtet der Primärroboter 34 die Ausrüstungen 66 auf die Ventilführungen im Zylinderkopf 32 aus. Oben auf dem Rahmen 60 der Verkeilwerkzeugbaugruppe 58 ist ein Gegenhalter 88 vorgesehen. Ebenso erstreckt sich ein stationärer Reaktionsbalken 90 von der Stützstruktur 48 der automatisierten Haltevorrichtung 38. Der Primärroboter 34 hebt den Endeffektor 40 an, so dass der Gegenhalter 88 den Reaktionsbalken 90 in Eingriff nimmt. Aufgrund der gedrehten Position des Tisches 52 und folglich des Zylinderkopfs 32 erstrecken sich die Ventilführungen senkrecht zu dem Reaktionsbalken 90, um eine Reaktionskraft bereitzustellen, während die Ventilfedern 68 komprimiert werden. Durch Verteilen der Reaktionskraft auf eine statische Struktur wird die Reaktionskraft nicht auf den Roboter 34 verteilt.
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Dann werden die Linearaktuatoren 62 durch einen anderen Zwischendruck, der als Druck 2 bezeichnet wird und größer als Druck 1 ist, betätigt, wodurch die Schäfte 64 ausgefahren werden, wie in 8 dargestellt. In dieser Position wird die Federauflage 70 gegen die Ventilfeder 68 gedrückt, wodurch die Ventilfeder 68 gegen eine um eine Ventilführung 94 im Zylinderkopf 32 angeordnete Ventildichtung 92 komprimiert wird. Im Gegensatz zum Stand der Technik ist der Ventilschaft während dieses Komprimierens der Ventilfeder 68 noch nicht vorhanden, wodurch eine durch Eingriff des Ventilschafts mit den Haltekeilen 72 verursachte Fehlausrichtung vermieden wird.
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Erneut auf die 2 - 4 Bezug nehmend, weist der Sekundärroboter 36 einen Endeffektor 96 zum Holen der Ventile 98 aus dem Verpackungsbehälter 100 oder von dem Ventiltriebkomponentenfördersystem 28 auf. Der Endeffektor 96 kann zur Handhabung Saugnäpfe 102 an die Verbrennungsflächen 104 der Kegel 106 der Ventile 98 anlegen. In der ersten gedrehten Position des Tisches 52 sind die Einlassventilführungen 94 allgemein vertikal ausgerichtet. Deshalb wählt der Sekundärroboter 36 die Einlassventile 98 aus und führt die Einlassventile 98 durch den in den Öffnungen 46, 54 in der Palette 30 und dem Tisch 52 vorgesehenen Freiraum in die Ventilführungen 94.
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Erneut auf 8 Bezug nehmend, drückt der Sekundärroboter 36 die Ventile 98 in die Ventilführungen 94. Die translatorische Bewegung kann durch den Sekundärroboter 36 oder durch einen Aktuator oder eine Anordnung von Aktuatoren am Sekundärendeffektor 96 bereitgestellt werden. Wie in 9 dargestellt, bewegt der Sekundärroboter 36 weiter translatorisch die Ventile 98, bis sich ein Ventilschaft 108 an der Ventildichtung 92 vorbei in Eingriff mit den Haltekeilen 72 erstreckt. Darüber hinaus werden die Aktuatoren 62 auf Druck 3, der größer ist als Druck 2, beaufschlagt, so dass die Federn 68 weiter komprimiert werden, und die Aktuatoren 62 erreichen einen Anschlag oder eine Vollbetätigungsgrenze.
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Eine weitere Vorwärtsbewegung des Ventilschafts 108 drückt die Haltekeile 72 durch die Druckluft in Eingriff mit der Zentrierbuchse 84 in 10, während der Ventilschaft 108 den Zentrierbolzen 80 berührt und zurückzieht, bis der Ventilkegel 106 in der Verbrennungsfläche des Zylinderkopfs 32 angeordnet ist. Der Zentrierbolzen 80 weist einen Transaktionsbewegungsbereich auf, um Toleranzschwankungen der Länge der Ventilschäfte 108 Rechnung zu tragen. Die Aktuatoren 62 werden während dieses Schritts auf Druck 3 gehalten.
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In 11 werden die Linearaktuatoren 62 der Verkeilwerkzeugbaugruppe 58 durch Reduzieren des Drucks auf Druck 4, der kleiner ist als Druck 3, zurückgezogen gehalten. Jede Ventilfeder 68 dehnt sich während des Zurückziehens aus, wodurch die entsprechende Federauflage 70 zu den Haltekeilen 72 gedrückt wird. Die Druckluft wird an den Haltekeilen 72 aufrechterhalten, um die Haltekeile 72 in Zusammenwirkung mit dem Ventilschaft 108 zu drücken. Ansonsten kann beispielsweise dadurch, dass die Haltekeile 72 durch Öl an den Haltekeilen 72 an der Zentrierbuchse 84, dem Zentrierbolzen 80 oder der Dichtung 82 haften, Fehlausrichtung verursacht werden. Beim Zurückziehen werden die Wülste 74 auf den Haltekeilen 72 auf die Nuten 110 in den Ventilschäften 108 ausgerichtet.
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In 12 werden die Linearaktuatoren 62 durch Reduzieren des Zylinderdrucks auf Druck 5, der kleiner als Druck 4 ist, weiter zurückgezogen. Während die Ventilfeder 68 die Federauflage 70 in die Haltekeile 72 drückt, bewirkt eine sich verjüngende Öffnung 112 in der Federauflage 70, dass die Haltekeile 72 in verriegelten Eingriff mit den Wülsten 74 in den Nuten 110 am Ventilschaft 108 konvergieren. In der verriegelten Anordnung ist die Ventilfeder 68 immer noch teilweise komprimiert, wodurch der verriegelte Eingriff aufrechterhalten und die Montage des Ventiltriebs fertiggestellt wird.
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Im Gegensatz zum Stand der Technik wird der Zylinderkopf 32 während der Montage des Ventiltriebs in einer Position gehalten, wodurch zusätzliche(r) Fertigungseinrichtungen, Fertigungsschritte und Betriebsraum vermieden werden. Der Sekundärroboter 36 hält die Ventile 98 während der Montage der Federauflagen 70 und der Haltekeile 72 in der installierten Position, wodurch jegliche zusätzliche Hardware oder Automatisierung zum Aufrechterhalten der angeordneten Position der Ventile 98 vermieden wird. Die Kompaktheit der Verkeilwerkzeugbaugruppe 58 gestattet die Installation der Ausrüstungen 66 ohne Entfernen der Nockendeckel vom Zylinderkopf 32, wodurch die Fertigungseinrichtungen, Fertigungsschritte und Betriebsraum weiter vereinfacht werden.
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Zylinderkopfanordnungen werden oftmals durch Automatisierung inspiziert, um zu bestimmen, ob der Ventiltrieb ordnungsgemäß montiert ist. Eine solche Inspektion wird oftmals durch zusätzliche Einrichtungen durchgeführt, wodurch der Montagestraße möglicherweise sogar eine zusätzliche Zelle hinzugefügt wird. Die Verkeilwerkzeugbaugruppe 58 ist hingegen dazu konfiguriert, die Inspektion aus einer Position nahe der Fertigstellung der Montage des Ventiltriebs durchzuführen, um zusätzliche Zykluszeit auf ein Minimum zu reduzieren. In 13 wird die Verkeilwerkzeugbaugruppe 58 translatorisch zu dem Zylinderkopf 32 bewegt, bis der Zentrierbolzen 80 den Ventilschaft 108 berührt. In 14 wird die Verkeilwerkzeugbaugruppe 58 weiter translatorisch bewegt, bis die Dichtung 82 die Federauflage 70 in Eingriff nimmt. Die Druckluft wird während dieser Schritte aufrechterhalten und gemessen.
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15 zeigt ein Schaubild mit Zeit auf der Abszisse und Druck auf der Ordinate. Bereich 1 zeigt einen Gegendruck des Werkzeugs, der ein positiver Druck oder ein negativer Druck bei in der Technik bekannten Unterdrucksystemen sein kann. Bereich 2 wird bei Aktivierung des Drucks gemessen. Bereich 3 wird während der Inspektion gemessen. Wenn die Haltekeile 72 ordnungsgemäß installiert sind, nimmt der Druck der Luft über die Zeit zu. Wenn einer oder beide der Haltekeile 72 nicht installiert sind, nimmt der Druck nicht über die Zeit zu. Deshalb kann ein Versagen unmittelbar nach der Installation detektiert werden, bevor die Verkeilwerkzeugbaugruppe 58 vollständig zurückgezogen wird. Der Inspektionswert in Bereich 3 wird mit Bereich 2 verglichen, um eine ordnungsgemäße Installation der Haltekeile 72 zu bestimmen. Der Gegendruck des Werkzeugs und seiner zugehörigen Armaturen kann im Laufe der Zeit schwanken. Deshalb wird die Differenz zwischen Bereich 3 und Bereich 2 zur Bestimmung, ob eine ordnungsgemäße Installation vorliegt, genutzt. Ebenso wird die Differenz zwischen Bereich 2 und Bereich 1 zur Bestimmung, ob eine nicht ordnungsgemäße Installation vorliegt, genutzt. Die Nutzung der Differenz von Bereichen gleicht Schwankungen des Gegendrucks aus.
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Zylinderköpfe, wie zum Beispiel der hier gezeigte Zylinderkopf 32, enthalten Einlass- und Auslassventiltriebe. Nach der Installation eines Ventiltriebs, wie zum Beispiel dem oben beschriebenen Einlassventiltriebmontageprozess, schwenkt die automatisierte Haltevorrichtung 38 den Tisch 52 in eine zweite Ausrichtung, wodurch die Auslassventilführungen vertikal, das heißt senkrecht zum Reaktionsbalken 90, ausgerichtet werden. Dann werden die Montageschritte für den Einlassventiltrieb durch Verwendung der Auslassventile 114 für den Auslassventiltrieb wiederholt.
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Bei Motoren mit V-Konfiguration mit einem linken und einem rechten Zylinderkopf ist die Montagezelle 24 zur Montage der Ventiltriebkomponenten für beide Zylinderköpfe flexibel. Die Montagezelle 24 kann verschiedene Konfigurationen von Zylinderköpfen durch Austausch des für eine bestimmte Konfiguration spezifischen Werkzeugs montieren.
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Obgleich oben verschiedene Ausführungsformen beschrieben werden, ist nicht beabsichtigt, dass diese Ausführungsformen alle möglichen Formen der Erfindung beschreiben. Stattdessen dienen die in der Beschreibung verwendeten Ausdrücke eher der Veranschaulichung als der Einschränkung, und es versteht sich, dass verschiedene Änderungen durchgeführt werden können, ohne von dem Wesen und Schutzbereich der Erfindung abzuweichen. Darüber hinaus können die Merkmale verschiedener Implementierungsausführungsformen kombiniert werden, um weitere Ausführungsformen der Erfindung zu bilden.
