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Die Erfindung betrifft eine Ring-Montagevorrichtung sowie ein Verfahren zur Montage eines elastischen Rings, insbesondere eines Dichtrings.
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Zur Montage eines elastischen Rings auf den Außenumfang eines Bauteils in Form eines insbesondere zylindrischen Körpers ist es erforderlich, den Ring während des Montageprozesses zu weiten. Dies geschieht im Regelfall unter Verwendung einer entsprechend dimensionierten Fügehülse, die einen Körper darstellt. Der Begriff „zylindrischer Körper“ bezieht sich auf einen Körper, der zumindest im Bereich eines Abschnitts mit dem Ende, auf das der elastische Ring aufgesetzt wird, zylindrisch ist. Eine Fügehülse ist ein Zwischenbauteil, von dem aus der Ring dann auf das endgültige Bauteil aufgesetzt wird. Hierzu hat die Fügehülse üblicherweise eine stirnseitige Öffnung, in die das Bauteil eingesteckt wird, sodass der elastische Ring dann von der Fügehülse auf das Bauteil geschoben wird. Die Ring-Montagevorrichtung und das nachfolgende Verfahren sind jedoch nicht auf einen Körper in Form einer Fügehülse limitiert, vielmehr kann der elastische Ring auch direkt auf das endgültige Bauteil, das dann den Körper darstellt, aufgeschoben werden.
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Im Stand der Technik gibt es verschiedene Ideen, die nur teilweise in der Praxis Einzug gehalten haben, um einen elastischen Ring, insbesondere einen Dichtring, auf einen Körper aufzusetzen.
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Eine Möglichkeit ist die sogenannte „fliegende Hülse“, in Form einer Fügehülse, auf die manuell von einem rückseitigen, verdünnten Ende aus der Ring aufgeschoben und in die Montageposition gebracht wird. Durch die Schiebebewegung auf den kegeligen Teil der Fügehülse neigt der Ring aber zum Verdrehen, was zu einer fehlerhaften Funktion des Ringes führen kann, da er nach dem Verdrehen nicht torsionsfrei auf den Körper aufgebracht wird.
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Eine weitere Option ist der sogenannte Mehrfingergreifer. Hier sind meist sechs Finger vorgesehen, die den elastischen Ring aufweiten und direkt oder indirekt über eine Fügehülse auf ein Bauteil aufbringen. Ein solcher Mehrfingergreifer dehnt den Ring aber extrem, was zu Schäden am Ring führen kann.
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Schließlich gibt es noch die sich am Markt bislang durchgesetzte sogenannte Nadeltechnik, die in der
DE 10 2006 044 748 A1 und der
DE 38 16 593 A1 beschrieben ist. Dabei wird ein Ring zwischen zwei Nadeln gehalten und in eine zu einer Bewegungslinie des Körpers gekippten Ebene gebracht, sodass in Bewegungsrichtung des Körpers, der in Richtung zum gekippten Ring bewegt wird, der Ring offen vor dem heranbewegten Körper steht. Das bedeutet, die sogenannte Ringinnenfläche, also der durch den Ring umschriebene Innenquerschnitt, ist in Bewegungsrichtung offen und sichtbar. Der Körper fährt dann an die nach wie vor an den Innenseiten angreifenden Nadeln und drückt diese nach außen. Der Körper fährt sozusagen in den schrägen Ring seitlich ein, und die Nadeln bilden eine elastische Brücke zwischen der Innenseite des Rings und dem Körper, an dem sie permanent anliegen. Nachteilig an dieser sich am Markt durchgesetzten Technik ist die Belastung der Nadeln, die verschleißen oder brechen können, und auch der Verschleiß am Körper, insbesondere an Fügehülsen, die permanent mit den Nadeln in Kontakt sind.
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Aufgabe der Erfindung ist es, eine neue Ring-Montagevorrichtung sowie ein Verfahren zu schaffen, mittels denen ein elastischer Ring, insbesondere ein Dichtring, sehr prozesssicher auf einen vorzugsweise zylindrischen Körper, insbesondere eine Fügehülse, aufgebracht werden kann. Zugleich soll der Ring nicht überlastet werden, und die Montagevorrichtung soll robust ausgeführt sein.
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Die Aufgabe wird gelöst durch eine Ring-Montagevorrichtung, mit
einem Körper, insbesondere einer Fügehülse, auf dessen Ende ein elastischer Ring, insbesondere Dichtring, außenseitig aufgebracht wird,
wenigstens zwei Greifern, die durch einen Antrieb voneinander weg und aufeinander zu verfahrbar sind, wobei jeder Greifer einen vorstehenden Finger hat und die Finger in eine vom Ring umschlossene Ringinnenfläche eindringen können und voneinander weg nach außen beweglich sind, um den Ring in eine längliche Form zu dehnen, in welcher der Ring in einer Ringebene liegt,
einem Ringheber, der so zum Ring und den Greifern gelagert ist, dass er mit einem Fortsatz an einem ersten Ringabschnitt zwischen benachbarten Fingern angreift und ihn aus der Ringebene drückt, um eine seitliche Lücke im Ring zu bilden, während der übrige, zweite Ringabschnitt in der Ringebene bleibt, und
wobei der Körper mit seinem Ende relativ zum Ring so verfahrbar gelagert und beweglich ist, dass das Ende des Körpers über die Lücke in die Ringinnenfläche und gegen den zweiten Ringabschnitt fährt und den Ring mitnimmt, sodass der Ring sich seitlich um das Ende des Körpers legt.
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Bei der erfindungsgemäßen Montagevorrichtung bleibt der Ring bis auf seinen angehobenen Abschnitt in der Ringebene. Der Ringheber erzeugt, mit Blick in der Ringebene auf den Ring, eine Lücke im Ring auf Höhe der Ringebene, indem der erste Ringabschnitt angehoben wird. So kann seitlich der Körper in die Ringinnenfläche eindringen und der Ring legt sich an dem Außenumfang des Körpers an. Ein wesentlicher Vorteil der Erfindung ist darin zu sehen, dass sich der Ring in seiner endgültigen Lage, und zwar in der späteren Lageebene befindet, wenn er auf den Körper aufgezogen wird. Der Ring steht nicht, wie bei der Nadeltechnik, komplett schräg gekippt zum Körper, womit der Ring am Ende des sogenannten Aufziehvorgangs in seine Position wandern muss. Durch dieses Wandern kann es vorkommen, dass der Ring aufgrund seiner Eigenspannung noch vom Körper springt, u. a. weil er am Umfang nicht gleichmäßig gedehnt auf dem Körper sitzt. Diese Nachteile werden durch die erfindungsgemäße Ring-Montagevorrichtung vermieden.
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Der Körper hat eine Stirnseite an seinem Ende, die knapp unterhalb des Ringhebers vorbeifährt, wenn er in die Ringinnenfläche und gegen den zweiten Ringabschnitt bewegt wird.
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Bezüglich der Bewegung der Teile ist zu beachten, dass es bei der vorliegenden Erfindung immer um Relativbewegungen von Teilen zueinander geht. Das bedeutet, wenn ein erstes Teil relativ zu einem zweiten Teil bewegt wird, kann natürlich auch das zweite Teil bewegt werden und das erste feststehen, oder beide Teile werden relativ zueinander bewegt.
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Vorzugsweise wird der Körper im Wesentlichen parallel zur Ringebene bewegt, während sich der Ring um ihn herumlegt. Dies stellt sicher, dass keine erwähnenswerte axiale Bewegung zwischen Ring und Körper mehr stattfinden muss, um den Ring in die optimale Lage zu bringen, nachdem er auf den Körper aufgezogen wurde. Die Bewegung des Körpers kann längs einer Linearführung oder längs eines Kreisbogens mit sehr großem Radius verglichen mit der Schnurdicke des Rings stattfinden, so dass während der Montagebewegung allenfalls eine Höhenbewegung des Körpers zum Ring um wenige Zehntel Millimeter erfolgt.
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Wenn jeder Finger an einem zugeordneten seitlichen Absatz des Greifers endet, kann der Ring bei der Montage an diesem seitlichen Absatz anliegen und ist in der Lage fest positioniert. Der Ring liegt also sowohl während eines Transports, in dem er von den Greifern gehalten wird, als auch während des Aufschiebens auf den Körpers stets in einer vordefinierten exakten Höhenposition, d. h. in axialer Richtung des Körpers. Dies ist insbesondere deshalb wichtig, weil der elastische Ring relativ nahe an der sogenannten Aufziehkante des Körpers aufgezogen wird, die den unmittelbar angrenzenden Abschnitt zur Stirnseite des Endes des Körpers darstellt.
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Die Greifer sind üblicherweise aus einem relativ dünnen, aber stabilen Blech mit einer Dicke von 1 - 2 mm hergestellt und haben einen verdickten Abschnitt, an dem der Finger einstückig vorsteht. Der Übergang des Fingers zum verdickten Abschnitt bildet dann den seitlichen Absatz. Die seitlichen Absätze der Greifer erstrecken sich in entgegengesetzte Richtungen von ihrem zugeordneten Finger beginnend.
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Der Übergang vom Finger zum seitlichen Absatz sollte mit einem Radius versehen sein, der im Wesentlichen der halben Dicke der den Ring bildenden Schnur entspricht. Dann kann sich der Ring optimal und möglichst spannungs- und belastungsfrei in der Ecke zwischen Absatz und Finger befinden, wenn er gedehnt wird. Vorzugsweise ist die Ecke im Bereich des Radius auch in einer Richtung senkrecht dazu gerundet, um ein Gleiten des Ringes beim Dehnen und beim Aufschieben auf den Körper zu erleichtern.
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Die Greifer sind insbesondere schwenkbar gelagert und beim Dehnen des Rings weisen sie mit ihren Fingern schräg voneinander weg, sodass der Abstand der Finger zu den Enden der Finger hin zunimmt. Die Finger spreizen sich nach außen voneinander weg, und der Ring wandert dadurch von den Fingerenden weg in Richtung Absatz, um dort sicher positioniert zu sein.
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Der Körper hat eine sich über 180° erstreckende Frontseite (180° gemessen mit Sicht in axialer Richtung des Körpers). Mit dieser Frontseite fährt er innenseitig gegen den Ring, wobei eine Steuerung für den Greifer vorgesehen ist, die dafür sorgt, dass die Finger zumindest die Frontseite beim Aufsetzen des Rings nicht berühren. Die Finger werden also aktiv vom Körper entfernt gehalten, was ein weiterer wesentlicher Unterschied zur Nadeltechnik ist. Damit wird der Körper und werden die Finger auch nicht durch Reibung belastet und abgenutzt. Die Finger werden vorzugsweise sogar so relativ zum Körper bewegt, dass sie diesen während des Aufbringens des Ringes überhaupt nicht berühren.
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Die Bewegungen des Greifers und des Körpers können durch eine elektronische Steuerung oder eine mechanische Koppelung zueinander koordiniert sein, wobei die mechanische Koppelung dann auch eine Steuerung für die Bewegung der Finger darstellt.
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Die elektronische Steuerung oder die mechanische Koppelung ist z. B. so ausgebildet, dass dann, wenn der Körper über die Lücke in die Ringinnenfläche eintritt, die Finger aufeinander zu bis hinter die Rückseite des Körpers bewegt werden. Damit wird die eigentlich zusätzliche Dehnung, die durch den angreifenden Körper erzeugt wird, kompensiert. Auf diese Weise wird eine möglichst gleichmäßige Dehnung während des Aufsetzens des Ringes erreicht und ein Überdehnen verhindert.
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Eine elektronische Steuerung kann beispielsweise realisiert werden, indem über Servomotoren angetriebene Greifer und über Servomotoren angetriebene Körper steuerungstechnisch gekoppelt sind, sodass ihre Bewegungen zueinander eng koordiniert werden.
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Eine mechanische Ausführung der Steuerung kann beispielsweise durch eine Zwangskoppelung der Bewegungen des Fingers und des Körpers erfolgen, z. B. über eine Kulissenführung. Ein Beispiel hiervon wird nachfolgend noch erläutert.
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Der Antrieb des Greifers ist beispielsweise so ausgebildet, dass er den Ring in eine erste gedehnte Stellung bringt, in welcher der Abstand der Finger voneinander kleiner als die Dicke des Körpers, gemessen senkrecht zur Bewegungsrichtung des Körpers und in Axialansicht, während des Bewegens hin zu der Lücke des Rings ist. Die mechanische Koppelung bewegt die Finger aktiv voneinander weg, bevor oder gerade wenn der Körper die Lücke erreicht hat. Die mechanische Koppelung bringt den Ring in eine zweite gedehnte Stellung, in welche der Ring stärker als in der ersten Stellung gedehnt ist. In der zweiten Stellung sollten die Finger vorzugsweise einen Abstand haben, der größer ist als die Dicke des Körpers, erneut gemessen senkrecht zur Bewegungsrichtung und mit Blick in axialer Richtung des Körpers. Der Vorteil dieser mechanischen Koppelung liegt darin, dass in der ersten Stellung durch die Greifer keine absolute Genauigkeit für den Spreizvorgang und den Dehnvorgang des Rings vorliegen muss. In die zweite Stellung wird der Ring aber über die mechanische Koppelung auf einfache Weise in einem extrem hohen Genauigkeitsausmaß gedehnt, sodass sich für das Anlegen des Rings dann eine extreme Wiederholgenauigkeit ergibt.
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Die mechanische Koppelung kann durch eine Kulissenführung gebildet sein, in die die Enden der Finger während der Bewegung des Körpers zum Ring einfahren. Die Kulissenführung nimmt die Enden der Finger so lange auf, bis der Ring, in Axialansicht auf das Ende des Körpers gesehen, vollständig innerhalb des Rings liegt. Diese Zwangskoppelung des Fingers und damit der Greifer relativ zum Körper führt zu einer exakt wiederholbaren Fügebewegung.
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Nachdem der Körper vollständig innerhalb des Ringes liegt, können die Finger und der Körper axial voneinander weg bewegt werden, sodass der Ring dann auch auf der kompletten Rückseite am Körper anliegt.
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Eine mechanisch besonders vorteilhafte Lösung für die mechanische Zwangskoppelung liegt darin, dass die Kulissenführung auf einem stirnseitigen, ringförmigen Abstreifer, der um das Ende des Körpers herum verläuft, ausgebildet ist. Zumindest das Ende des Körpers steht vorzugsweise gegenüber dem Abstreifer vor. Dieser Abstreifer ist, insbesondere dann, wenn der Körper eine Fügehülse ist, als separates Teil gegenüber dem Körper ausgeführt. Der Abstreifer ist zum Körper axial beweglich, damit der Ring auf ein angrenzendes Bauteil aufgeschoben werden kann.
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Die Bewegungen der Finger relativ zueinander können so auf die Bewegung des Körpers gegen den Ring und auf den Durchmesser des Körpers an dessen Ende abgestimmt sein, dass der Ring dann, wenn der Körper die Lücke erreicht hat, genauso stark gedehnt ist wie während des Aufsetzens des Ringes auf den Körper - zumindest während des Aufsetzens über wenigstens einen Umfang von 260° des Körpers. Ziel dabei ist es, fast oder während des gesamten Vorgangs des Aufsetzens des Ringes auf den Körper den Ring in einer permanent gleichmäßigen Dehnung zu halten, sodass die Spannungen im Ring von Beginn an gleichmäßig sind. Damit verschiebt sich der Ring nicht mehr während des Aufsetzens oder nach dem Aufsetzen und springt nicht vom Körper. Die Lagestabilität ist enorm hoch und gegenüber dem Stand der Technik deutlich verbessert. Die Belastung des Rings selbst ist gleichmäßiger. Die Realisierung dieser gleichmäßigen Dehnung des Ringes während des Fügevorgang erfolgt nur durch exakte Abstimmungen der Bewegungen von Finger und Körper zueinander, denn die Finger, die den Ring allein bis zum ersten Kontakt mit dem Körper dehnten, kompensieren danach die zusätzliche Auslenkung und Dehnung des Ringes durch den Körper.
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Vorzugsweise wird der Ring vor dem Kontakt mit dem Körper auf seine endgültige Länge nach der Montage auf den Körper gedehnt.
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Wenn der Körper die Lücke erreicht hat, sollten die Finger so weit auseinandergefahren sein, dass der Ring um wenigstens 30 % am Umfang gemessen länger als im ungedehnten Zustand ist, vorzugsweise 50 %. Aufgrund dieser Dehnung ist genügend Platz vorhanden, um den Körper in die Ringinnenfläche einfahren zu lassen.
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Zu betonen ist auch, dass der Dichtring von Haus aus nicht kreisringförmig sein muss, er kann auch beispielsweise oval sein. Durch die Greifer und die Finger wird er allerdings noch länglicher als zuvor.
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Auch muss der Ring keine im Querschnitt kreisförmige Schnur haben, die den Ring bildet, vielmehr kann die Schnur auch beliebige Querschnittsformen besitzen, z. B. bei einem Quadring.
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Ebenso ist der Querschnitt des Körpers nicht zwingend kreiszylindrisch, sondern kann beliebige andere Formen besitzen.
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Die vorgenannte Aufgabe wird auch durch ein Verfahren zum Montieren eines elastischen Ringes, insbesondere eines Dichtrings, auf die Außenseite eines z.B. zylindrischen Körpers, vorzugsweise einer Fügehülse, gelöst. Hierbei wird vorzugsweise die erfindungsgemäße Ring-Montagevorrichtung verwendet. Das erfindungsgemäße Verfahren ist durch folgende Schritte gekennzeichnet:
- a) Ein Ring wird von vorstehenden Fingern an zumindest zwei Greifern auseinandergezogen und gedehnt, sodass der Ring in einer Ringebene liegt. Der Ring selbst bildet und definiert in dieser Position die Ringebene.
- b) Ein erster Ringabschnitt, der zwischen zwei benachbarten Fingern liegt, wird mittels eines Ringhebers aus der Ringebene bewegt, um eine seitliche Lücke im Ring zu bilden, während der zweite, übrige Ringabschnitt in der zuvor definierten Ringebene bleibt.
- c) Der Körper wird relativ zum Ring bewegt, d. h. der Körper wird bewegt und der Ring steht oder umgekehrt, oder beide werden zueinander bewegt. Der Körper wird seitlich über die Lücke in die Ringinnenfläche eindringen, um innenseitig schließlich gegen den zweiten Ringabschnitt zu fahren. Dabei legt sich der Ring um eine Frontseite am Umfang des Körpers, die dem zweiten Ringabschnitt zugewandt ist. Die Frontseite ist diejenige Seite des Körpers, die in Bewegungsrichtung relativ zum Ring gewandt ist und umfasst bei einem kreisförmigen Körper 180° des Umfangs, wogegen die Rückseite die anderen 180° des Umfangs bildet.
- d) Der Körper wird weiterbewegt, bis die Finger hinter der Rückseite des Umfangs des Körpers liegen und den in Bewegungsrichtung des Körpers rückseitigsten Abschnitt des Körpers erreicht haben und sich der Ring um die Rückseite des Körpers gelegt hat. Der rückseitigste Abschnitt des Körpers ist derjenige Abschnitt, der in Bewegungsrichtung am weitesten hinten liegt.
- e) Der Körper und die Finger werden axial so zueinander bewegt, dass die Finger aus der Ringinnenfläche heraustreten und der Ring vollständig um die Rückseite des Körpers an diesem anliegt.
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Dann, wenn der Körper über die Lücke in die Ringinnenfläche eintritt und an dem zweiten Ringabschnitt anliegt, werden die Finger aufeinander zu bis hinter die Rückseite des Körpers bewegt. Einerseits wird damit die Dehnung im Wesentlichen konstant gehalten und andererseits wird durch die definierte Höhenlage des Rings am Greifer, vorzugsweise am Absatz, der Ring auch längs der Rückseite auf der identischen Höhe, nämlich in die Ringebene zurückgeschoben, obwohl der Ringheber den zweiten Ringabschnitt zuvor angehoben hat und auch vorzugsweise noch in Funktion ist. Das bedeutet, die Finger legen den Ring aktiv um die Rückseite des Körpers in der Ringebene an diesen an.
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Im Schritt a) sollte der Ring in eine erste gedehnte Stellung gebracht werden, und nach Schritt b) in eine zweite, weiter gedehnte Stellung, bevor der Körper die Lücke erreicht hat. In der ersten gedehnten Stellung kann dann der Ringheber zwischen den Fingern den ersten Ringabschnitt erfassen, und dann erst wird der Ring weiter gedehnt.
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Dieses Dehnen aus der ersten in die zweite Stellung erfolgt vorzugsweise durch eine mechanische Koppelung, wobei diese mechanische Koppelung die Finger auch anschließend bis Erreichen des Schritts e) bewegen können.
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Während der Durchführung des Verfahrens kann die Außenseite des Körpers von den Fingern beabstandet bleiben.
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Nach dem Schritt e) sollte der Ringheber zurück in die nicht angehobene Stellung bewegt werden. Bis dahin kann er in der angehobenen Stellung sein, denn die Absätze drücken den Ring ja in die Ringebene.
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Der Körper sollte während der Schritte c) bis e) parallel zur Ringebene bewegt werden.
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Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung und aus den nachfolgenden Zeichnungen, auf die Bezug genommen wird. In den Zeichnungen zeigen:
- - 1 einen Teil der erfindungsgemäßen Ring-Montagevorrichtung mit zwei Greifern in der Ausgangsstellung,
- - 2 die zwei Greifer in einer etwas auseinandergeschwenkten Stellung, in der der Ring minimal gedehnt ist,
- - 3 einen der Greifer in Detailansicht,
- - 4 die beiden Greifer in einer auseinandergeschwenkten ersten Stellung mit aktiviertem Ringheber in Seitenansicht,
- - 5 eine Schnittansicht durch die beiden Greifer und eine Draufsicht auf den Ringheber längs der Linie V-V in 4,
- - 6 zwei Seitenansichten, einmal einen Greifer mit einem aktivierten Ringheber ohne Ring (links) und mit Ring (rechts),
- - 7 eine Schnittansicht durch die erfindungsgemäße Ring-Montagevorrichtung bei von links kommend heranfahrendem Körper,
- - 8a und 8b eine Draufsicht und eine Schnittansicht auf den Körper samt Kulissenführung und Fingern, ohne Ring, beim Auftreffen der Finger auf die Kulissenführung,
- - 9a und 9b eine Draufsicht und eine Schnittansicht auf den Körper entsprechend 8a und 8b in einer Position, in der der Körper den Ring erstmals kontaktiert,
- - 10a und 10b eine Draufsicht und eine Schnittansicht auf den Körper und die Kulissenführung zu einem Zeitpunkt, zu dem der Körper den Ring bereits deformiert,
- - 11a und 11b eine Draufsicht und eine Schnittansicht auf den Körper und die Kulissenführung zu einem Zeitpunkt, zu dem der Körper fast vollständig im Ring aufgenommen ist, und
- - 12a und 12b eine Draufsicht und eine Schnittansicht auf den Körper und die Kulissenführung zu einem Zeitpunkt, zu dem der Körper vollständig im Ring aufgenommen ist.
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In den Figuren ist eine Ring-Montagevorrichtung dargestellt, mit der ein elastischer Ring 10 auf einen zylindrischen Körper 12 (siehe 7) in Form einer Fügehülse außenseitig aufgebracht wird. Mit dieser Ring-Montagevorrichtung wird auch das erfindungsgemäße Verfahren durchgeführt.
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Die Ring-Montagevorrichtung umfasst zwei Greifer 14, 16, die beispielsweise aus einem 1,5 mm dicken Blech ausgeschnitten sind und die einen verdickten Abschnitt 18 bzw. 20 sowie einen vom verdickten Abschnitt vorderseitig abstehenden, einstückig angeformten Finger 22 bzw. 24 haben.
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In 3 ist dies anhand des Greifers 14 klarer zu sehen. Die beiden Greifer 14, 16 sind aufeinander zu und voneinander weg motorisch verfahrbar, was durch Linearführungen oder dergleichen erreicht werden kann. In der dargestellten Ausführungsform jedoch sind die Greifer 14, 16 über zugeordnete Schwenkachsen 26, 28 zueinander und voneinander weg verschwenkbar. In der in 1 dargestellten Position, der Ausgangsposition, sind die Greifer 14, 16 maximal nahe zueinander, die Finger 22, 24 liegen fast oder liegen aneinander an. Als Antriebe sind insbesondere pneumatische, hydraulische oder elektrische Antriebe denkbar.
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In 3 ist zu sehen, dass der Finger 22 über einen Absatz 30 in den verdickten Abschnitt 18 übergeht. Dadurch wird ein Eck 31 gebildet, das einen Radius besitzt, welcher den halben Durchmesser der Schnur bildet, die wiederum den Ring 10 definiert. Die Schnur läuft sozusagen unendlich um, um den Ring zu definieren.
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Die Ecke 31 ist auch in und aus der Zeichenebene heraus abgerundet und poliert. Genauso sind die Finger 22, 24 an ihren Außenseiten gerundet, sodass keine scharfen Kanten oder dergleichen entstehen können und der Ring 10 an den Fingern 22, 24 entlanggleiten kann.
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Die erfindungsgemäße Montagevorrichtung umfasst mehrere Teile, die relativ zueinander bewegt werden können und deren Bewegung zueinander exakt gesteuert ist, was nachfolgend noch erläutert wird.
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Im Wesentlichen umfasst die Ring-Montagevorrichtung neben den motorisch, z. B. pneumatisch oder hydraulisch angetriebenen Greifern 14, 16 einen sogenannten Ringheber 32, der in den 4 bis 7 am besten zu sehen ist, und der, wie nachfolgend noch erläutert wird, vertikal antreibbar ist, um einen Ringabschnitt anzuheben.
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Darüber hinaus umfasst die erfindungsgemäße Ring-Montagevorrichtung den zuvor erwähnten Körper 12 in Form einer Fügehülse, die eine stirnseitige Öffnung 34 (siehe 7) aufweist, in die dann später dasjenige Teil eingesteckt wird, auf welches der Dichtring aufzuschieben ist. Die Tiefe der stirnseitigen Öffnung 34 ist so gewählt, dass das anschließend in die Öffnung 34 eingesteckte Bauteil gegen den Boden der Öffnung 34 stößt und dann die Stirnseite 36 der Fügehülse exakt an denjenigen Abschnitt des Teils angrenzt, an welchem der Ring 10 schließlich außenseitig anliegen soll.
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Darüber hinaus ist eine Kulissenführung 38 vorhanden, die an einem scheiben- oder ringförmigen Abstreifer 40 stirnseitig ausgebildet ist, welcher den Körper 12 umgibt (siehe 8a und 8b) und einen stirnseitigen Absatz um den Körper 12 bildet. In diese Kulissenführung 38 können die freien Enden 42, 44 der Finger 22, 24 eindringen, wenn der Körper 12 relativ zu den Greifern 14, 16 bewegt wird, um den Ring aufzunehmen.
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In 8a ist zu sehen, dass die Kulissenführung einen in Axialrichtung nach oben vorstehenden Sockelabschnitt 46 hat, der eine besondere Form besitzt. In 8 ist mit dem Pfeil A die Bewegungsrichtung des Körpers 12 und der mit ihm gekoppelten Kulissenführung 38 dargestellt. Der Sockelabschnitt 46 erweitert sich entgegen der Bewegungsrichtung A keilförmig über zwei voneinander wegweisende, insbesondere lineare Keilflächen 48 bis zu einem Umkehrpunkt 50, um dann zum Körper 12 hin linear zu verlaufen, und zwar vorzugsweise als Tangente zu einem Kreis, der konzentrisch zu, aber minimal größer als der Außenumfang des zylindrischen, hier kreiszylindrischen Körpers 12 ist (in den Zeichnungen nicht zu erkennen), um einen Kontakt der Finger mit dem Körper auszuschließen. Die nach dem Umkehrpunkt aufeinander zulaufenden Keilflächen 52 bilden zusammen mit gegenüberliegenden Keilflächen 54 einer Erhöhung 56 eine in zwei Richtungen wirkende Bahn für die Enden 42, 44 der Finger 22, 24. Mit anderen Worten begrenzen die Flächen 52, 54 eine Nut 58, die von den Umkehrpunkten 50 bogenförmig um den Körper 12 herum verläuft.
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Der Körper 12 hat, in Draufsicht gemäß 8a, in Bewegungsrichtung A eine Frontseite 60 sowie eine in entgegengesetzte Richtung weisende Rückseite 62. Die Frontseite 60 bildet diejenige Umfangshälfte der Außenseite des Körpers 12, die auf der in Bewegungsrichtung A liegenden Seite liegt, wogegen die Rückseite 62 die in die entgegengesetzte Richtung weist.
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Im Folgenden werden die Funktionsweise der Ring-Montagevorrichtung und des entsprechenden Montageverfahrens anhand der Figuren im Detail erläutert.
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In 1 ist zu sehen, dass der aus einer Vereinzelungsvorrichtung kommende elastische Ring 10 im Wesentlichen flach liegt, und die Finger 22, 24 der Greifer 14, 16 in den Ring eindringen. Der vom Ring umrahmte und umgebene Bereich wird als Ringinnenfläche 71 (siehe 9a) bezeichnet. Bei nicht deformiertem Ring und einem Kreisring hat diese Ringinnenfläche 71 ebenfalls eine Kreisform.
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Die Finger werden danach (siehe 2) nach außen geschwenkt, indem die Greifer 14, 16 nach außen geschwenkt werden. Damit laufen die Finger 22, 24 zu den Fingerenden 42, 44 voneinander weg nach außen. Der Ring 10 liegt damit sicher am Absatz 30 an und in den Ecken 31, wie dies in 2 dargestellt ist. Zu betonen ist, dass die Lage der einzelnen herangeförderten Ringe nicht nur horizontal, sondern auch vertikal sein kann, sodass die Finger entsprechend vertikal bzw. horizontal ausgerichtet sind, wenn sie in den Ring 10 eingreifen.
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Wenn die Greifer 14, 16 den Ring durch Spreizung der Finger 22, 24 sicher erfasst haben, kann der Ring 10 zusammen mit den Greifern optional auch transportiert werden, beispielsweise in eine Bereitstellungsposition zur Übergabe an den Körper 12.
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In 4 ist der Ring 10 in einer ersten, gespreizten Stellung dargestellt. Diese Spreizung wird ausschließlich nur durch die Antriebe der Greifer 14, 16 bewerkstelligt. Der Ring 10 ist dabei gedehnt und definiert eine Ringebene E, beispielsweise durch die Unterseite der Schnur, die den Ring 10 bildet.
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Der Ring 10 erhält durch die Dehnung eine längliche Gestalt.
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Die beiden Finger 22, 24 unterteilen den Ring in einen ersten Ringabschnitt 70 und einen zweiten Ringabschnitt 72. Die Ringabschnitte 70, 72 erstrecken sich jeweils von einem Finger 22 zu dem anderen Finger 24.
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Der sogenannte Ringheber 32 (6) ist im Wesentlichen senkrecht zur Ringebene E verfahrbar und hat einen zungenartigen Fortsatz mit einem Ende, das auf seiner Oberseite eine Aufnahmerinne 74 für den Ring 10 hat, deren Form im Radius der den Ring 10 bildenden Schnur angepasst ist. Mit dieser Aufnahmerinne 74 greift der Ringheber 32 von unten an den ersten Ringabschnitt 70 und hebt diesen, wie in 4 zu sehen ist, aus der Ringebene E um mehr als die Schnurdicke an, sodass in der in 4 definierten Seitenansicht der Ring nicht mehr geschlossen in der Ringebene E umläuft, sondern sich am Umfang eine Lücke 76 in Seitenansicht ergibt, in welcher der erste Ringabschnitt 70 über dem zweiten Ringabschnitt 72 liegt. Ein Abstand zwischen der Unterseite 78 des Endes des Ringhebers 32 und der Oberseite des zweiten Ringabschnitts muss vorhanden sein und sollte größer 0,5 mm, insbesondere größer 1 mm sein. Dieser Abstand ist in 4 mit dem Bezugszeichen S symbolisiert.
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Wie in der rechten Ansicht in 6 dargestellt, liegt der zweite Ringabschnitt deutlich über der Ringebene E.
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In den nachfolgenden Schritten wird die Relativbewegung der Kulissenführung 38 und des Körpers relativ zu den Fingern 22, 24 dargestellt.
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Der Körper 12 wird in Bewegungsrichtung A parallel zur Ringebene E auf den Ring 10 und unter dem Ringheber 32 entlang bewegt, wobei hier die Radialebene zur Mittelachse Y (siehe 8b) des Körpers 12 parallel zur Radialebene E verläuft.
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In der in 8a gezeigten Position treffen die Fingerenden 42, 44 erstmals auf die Kulissenführung 38, d. h. auf die zugeordneten Keilflächen 48. Da die Keilflächen 48 deutlich vor der Frontseite 60 des zylindrischen Körpers 12 beginnen, tritt zu diesem Zeitpunkt kein Kontakt des Körpers 12 mit dem Ring 10 auf. Bei der weiteren Bewegung des Körpers 12 und der Kulissenführung 38 relativ zu den Fingern 22, 24 werden die Finger 22, 24 aufgrund der Zwangskoppelung mit der Kulissenführung nach außen voneinander weggedrängt, wie dies in 9a dargestellt ist. Damit wird der Ring 10 bis in eine maximal gedehnte, im Folgenden zweite gedehnte Stellung (siehe 9a) genannt, gebracht.
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Zu diesem Zeitpunkt ist der Ring 10 in Umfangsrichtung um wenigstens 30 %, vorzugsweise 50 % länger als im ungedehnten Ausgangszustand. Die Fingerenden 42, 44 liegen an den Umkehrpunkten 50 an. Die Umkehrpunkte 50 sind so relativ zum Körper 12 angeordnet, dass in diesem Zustand der Körper 12 mit seinem in Bewegungsrichtung A vordersten Punkt 80 gerade die Innenseite des zweiten Ringabschnitts 72 kontaktiert. Optional können die Umkehrpunkte auch gerade dann erreicht sein, wenn der Körper 12 die Lücke 76 erreicht hat.
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Zuvor ist der Körper 12 unterhalb des Ringhebers 32, mit einem Abstand von etwa 0,5 mm zu ihm in die Lücke 76 eingedrungen und damit in die Ringinnenfläche 71.
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Vorzugsweise werden anschließend die Greifer, genauer gesagt ihre pneumatischen Antriebe oder ihr pneumatischer Antrieb umgesteuert, d. h. sie sind bestrebt, eine Schließbewegung zu machen. Die Bewegung der Greifer 14, 16 erfolgt aber weiterhin zwangsgeführt durch die Kulissenführung 38 entlang der Keilflächen 52 schräg zur Rückseite des Körpers 12. Dies ist in den 11a und 11b gut zu sehen. Bei dieser Bewegung wird der Körper 12 gleichzeitig immer weiter in die Ringinnenfläche 71 eindringen und den Ring 10 um sich herumlegen, und zwar in der Ringebene E. Der erste Ringabschnitt 70 wird dabei immer länger und der zweite Ringabschnitt 72 kürzer. Durch die aufeinander zubewegten Finger 22, 24 wird aber die durch den Körper 12 hervorgerufene Dehnung kompensiert, sodass bei dieser Fügebewegung des Ringes die Dehnung des Rings 10 weiterhin konstant bleibt.
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Der erste Ringabschnitt 70 ist aufgrund des weiterhin aktiven Ringhebers 32 aus der Ringebene E herausgehoben, wogegen der gesamte zweite Ringabschnitt 72 aufgrund des Absatzes 30 immer in der Ringebene E bleibt. Somit wird der Ring 10 zunehmend komplett in der Ringebene E um den Umfang des Körpers 12 gelegt bzw. aufgesetzt oder, mit anderen Worten, der Körper 12 legt sich selbst den Ring 10 um seinen Umfang.
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In der weiteren Bewegung nach 10a fahren die Fingerenden 42, 44 weiter zur Rückseite 62 (siehe 11a und 11b) und berühren auch weiterhin den Körper 12 auf seinem Umfang nicht.
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In der in 11a gezeigten Stellung hat sich der Ring 10 bereits zu ca. 200° an den Körper 12 angelegt.
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Zu erwähnen ist noch, dass in den 9a bis 12b der Ringheber 32 zur Verbesserung der Übersichtlichkeit nicht dargestellt ist, obwohl er natürlich vorhanden ist und funktionsrelevant ist.
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In 12a sind die Fingerenden 42, 44 am rückseitigsten Abschnitt 90 des Körpers 12 angelangt und kontaktieren einander oder zumindest fast. Körper 12 und Greifer 14, 16 werden axial auseinandergefahren. Zuvor wurde der Ringheber 32 wird wieder in seine Grundstellung nach unten gefahren, vorzugsweise geschwenkt.
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Anschließend wird der so bestückte Körper 12 weitergetaktet, sodass schließlich das Teil, auf welches der Ring 10 aufgesetzt werden soll, in die Öffnung 34 eingefahren wird. Das Abstreifen des Rings 10 erfolgt durch eine Bewegung des Abstreifers 40 in Richtung zum Ende des Körpers 12 hin, wodurch der Ring 10 auf das Teil und in die dort vorhandene Nut geschoben wird.
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Die Kulissenführung 38 bildet eine mechanische Steuerung der Bewegungen der Finger 22, 24 und des Körpers 12. Alternativ können diese Bewegungen auch rein elektronisch gesteuert werden, z. B. durch Vorsehen von Servomotoren.
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Die Bewegung des Körpers 12 kann längs einer Linearführung oder längs eines Kreisbogens mit sehr großem Radius verglichen mit der Schnurdicke des Rings 10 stattfinden, so dass während der Montagebewegung allenfalls eine Höhenbewegung des Körpers 12 zum Ring 10 um wenige Zehntel Millimeter erfolgt.
