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Die Erfindung betrifft eine Montageeinrichtung mit den Merkmalen im Oberbegriff des Hauptanspruchs.
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Aus der Praxis ist es bekannt, Spannringe, die auch als Sicherungs- oder Seegerringe bezeichnet werden, manuell an Werkstücken, insbesondere an Wellen oder in Bohrungen, zu montieren. Dies ist zeit- und kostenaufwändig. Manuelle Montagen lassen sich zudem in einen ansonsten automatisierten Fertigungsvorgang nicht gut einbinden.
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Die
DE 92 00 037 U1 und
DE 92 00 938 U1 befassen sich der Aufnahme und Montage von innen- bzw. außenliegenden geschlitzten Stützringen mittels eines Roboters. Der Roboter führt ein Montagewerkzeug mit einer angebauten Spanneinrichtung, welche den in ungespannter Lage bereit gestellten Stützring greift, spannt, anschließend an einem Werkstück in fluchtender Werkzeugstellung positioniert und den gespannten Stützring dann mit einem separaten Schieber in eine Werkstückbohrung oder auf den Werkstückmantel abschiebt. Die in das Montagewerkzeug eingebauchte Spanneinrichtung hat hierfür eine entsprechende Ausbildung und Antriebstechnik.
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Ähnliche robotergeführte Montagewerkzeuge mit integrierter Spanneinrichtung für das Spannen und die Montage von Innen- oder Außensprengringen zeigen die
DE 20 2006 001 248 U1 und die
DD 261 754 A1 . Auch bei diesem Stand der Technik ist eine entsprechende konstruktive Ausbildung und Antriebstechnik für das kombinierte Montage- und Spannwerkzeug erforderlich. Außerdem sind alle vorgenannten Montage- und Spannwerkzeuge nur für eine Ringmontage an Werkzeugbereichen geeignet, die sehr nahe an einer Kontaktstelle zwischen Montagewerkzeug und Werkstück liegen. Der abgeschobene Stütz- oder Sprengring verliert bei dieser Abschiebebewegung seine Spannung und muss dann sofort in eine nahe gelegene Aufnahmenut am Werkstück schnappen.
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Die
DE 92 01 209 U1 befasst sich mit der automatisierten Montage von ringförmigen elastischen Dichtungen. Hierbei ist ebenfalls die Spanneinrichtung am Montagewerkzeug und am Roboter angeordnet.
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Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Möglichkeit zur automatischen Spannringmontage. aufzuzeigen.
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Die Erfindung löst diese Aufgabe mit den Merkmalen im Hauptanspruch. Die beanspruchte Montagetechnik ermöglicht eine automatisierte und zuverlässige Spannringmontage an Werkstücken. Bei den Werkstücken kann es sich wahlweise um wellenartige Werkstücke oder um Werkstücke mit einer Aufnahmeöffnung, insbesondere einer Bohrung, handeln. Der Spannring lässt sich insbesondere in Aufnahmen oder Nuten am Werkstück exakt platzieren. Die automatische Montagetechnik ist leistungsstark und wirtschaftlich, wobei sie sich in automatisierte Fertigungs- und Montageabläufe optimal integrieren lässt.
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Die Spannringmontage kann mit einer mehrachsig beweglichen Handhabungseinrichtung, vorzugsweise einem programmierbaren Roboter, durchgeführt werden. Dies vereinfacht und beschleunigt die Montage und erlaubt außerdem die Montage unterschiedlich großer Spannringe. Die Montage ist besonders sicher, wobei der Spannring exakt platziert und ein Abspringen des Spannrings vom Montagewerkzeug vermieden werden kann. Die beanspruchte Handhabungseinrichtung ist außerdem günstig, um verschiedenartige Bewegungen des Spannwerkzeugs beim Montagevorgang durchführen zu können, insbesondere Zustell-, Verschiebe- und Kippbewegungen.
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Die Handhabungseinrichtung kann in einer bevorzugten Ausführungsform eine oder mehrere nachgiebige Achse(n) bzw. Achsantriebe mit einer Nachgiebigkeitsregelung, insbesondere einer Kraftregelung oder einer kombinierten Positions- und Kraftregelung, aufweisen. Dies ist für die beschädigungsfreie und funktionssichere Herstellung von Anschlagstellungen des Spannrings an einem Werkstückteil, insbesondere einem Lager, von Vorteil. Auch die dabei vorzugsweise eingesetzten Dreh- und Linearbewegungen nach verschiedenen Seiten lassen sich mit einem solchen Roboter besonders gut und sicher durchführen. Eine Handhabungseinrichtung bzw. ein Roboter mit einer oder mehreren nachgiebigen Achse(n) kann sich an die jeweilige Einbau- und Montagesituation selbst adaptieren und auch vorhandene Toleranzen ohne Beschädigungsgefahr oder Funktionsstörung aufnehmen. Zudem kann sich bei einem solchen Roboter der Programmieraufwand vereinfachen. Die exakte Montageposition im oder am Werkstück muss nicht exakt vorgegeben und programmiert sein. Ein Roboter mit nachgiebigen Achsen kann sich selbst an eine nur grob vorgegebene Montageposition herantasten.
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Die Montageeinrichtung sieht eine Vorspanneinrichtung zum Vorspannen des Spannrings und eine Montageeinrichtung zum Aufnehmen und Montieren des vorgespannten Spannrings vor. Die Vorspanneinrichtung und das Montagewerkzeug können zu einer Einheit kombiniert sein. In der bevorzugten Ausführungsform sind sie örtlich und funktional getrennt voneinander. Dies hat Vorteile für die Handhabungs- und Montagesicherheit. Außerdem wird eine Adaption an unterschiedlich große Spannringe erleichtert. Die Vorspanneinrichtung kann mehrere unterschiedlich große Spannringaufnahmen haben. Das Montagewerkzeug kann wechselbar sein.
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Das Montagewerkzeug kann eine Aufnahmeeinrichtung aufweisen, mit der der vorgespannte Spannring in einer definierten Lage aufgenommen werden kann, wobei die Vorspannstellung erhalten bleibt und erst bei der Montage und bei Freigabe des Spannrings wieder aufgehoben wird. Der vorgespannte Spannring kann mit dem Montagewerkzeug am vorgesehen Montageort am Werkstück positioniert und dabei an einer dortigen Aufnahme oder Nut mit Formschluss in Axialrichtung fixiert werden. Anschließend wird das Montagewerkzeug, insbesondere dessen Aufnahmeeinrichtung, vom Spannring gelöst, der dabei seine Montagelage behält und beim Entspannen in die Aufnahme oder Nut schnappt.
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Der Spannring kann von der Aufnahmeeinrichtung mit Formschluss und mit Klemmschluss gehalten werden, sodass er nach erfolgter Vorfixierung in einer Werkstücknut wieder freigegeben und abgestreift werden kann. Die Aufnahmeeinrichtung sichert dabei die Spannringlage und verhindert ein unkontrolliertes Abspringen des Spannrings. Die Vorspanneinrichtung ihrerseits kann den Spannring in einer definierten Lage halten und durch Aufweitung oder Komprimierung vorspannen.
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Das beanspruchte Montagewerkzeug hat eine kleine Baugröße und eine minimale Störkontur. Das Montagewerkzeug liegt auf dem Spannring auf und kann mit diesem in einen axialen formschlüssigen Eingriff zur Sicherung der Vorspannstellung treten. Ein Angriff des Montagewerkzeugs an der Innen- oder Außenseite des Spannrings ist nicht erforderlich, kann aber gleichwohl zusätzlich oder alternativ vorhanden sein. Der Spannring braucht bei der Vorspannung nicht übermäßig verformt zu werden, sodass sich auch die Spannkräfte in Grenzen halten. Die Vorspannung und Verformung des Spannrings kann gerade so groß sein, dass sich der Spannring kollisionsfrei in eine Werkstücköffnung einführen oder über ein stangen- oder wellenartiges Werkstück stecken lässt.
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Die Trägerkontur des Montagewerkzeugs kann sich an die jeweilige Spannsituation anpassen und entwickelt keine über den jeweils spannenden Innen- oder Außenrand des Spannrings hinausragende Störkontur.
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In den Unteransprüchen sind weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung angegeben.
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Die Erfindung ist in den Zeichnungen beispielhaft und schematisch dargestellt. Im Einzelnen zeigen:
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1: eine Montageeinrichtung für Spannringe mit einer Handhabungseinrichtung, einem Montagewerkzeug, einer Vorspanneinrichtung und einem Einleger,
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2 bis 4: eine erste Variante der Vorspanneinrichtung für Spannringe in verschiedenen Ansichten,
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5 bis 8: einen Montageablauf der Spannringmontage in einer Werkstücköffnung in verschiedenen Schritten,
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9: eine perspektivische Ansicht einer zweiten Variante der Vorspanneinrichtung,
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10 und 11: eine Draufsicht und einen Schnitt gemäß Schnittlinie XI-XI von 10 durch die Vorspanneinrichtung,
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12 bis 15: einen Montageablauf für die Spannringmontage an einer Welle in mehreren Schritten,
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16 und 17: Varianten in der Ausbildung des Montagewerkzeugs und
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18: eine Variante der Handhabungseinrichtung mit nachgiebigen Achsen.
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Die Erfindung betrifft eine Montageeinrichtung (1) und ein Montageverfahren für Spannringe (2) an Werkstücken (8, 9).
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Die Spannringe (2) können eine ebene und an einer Seite geschlitzte Ringform aufweisen. An den schlitznahen und ggf. lokal verbreiterten Ringenden können ein oder mehrere Mitnahmeelemente (3), z. B. Bohrungen oder Augen, angeordnet sein. Der Spannring (2) kann eine im wesentlichen kreisringförmige Kontur an seiner innen oder außen liegenden Spannseite aufweisen. Die Spannringbreite kann bis auf die besagten offenen Enden und ggf. auch den diametral gegenüberliegenden Ringbereich im wesentlichen gleich sein.
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Ein Werkstück (8) kann hohl und z. B. hülsenförmig ausgebildet sein, wobei ein Spannring (2) gemäß 3, 15 oder 16 in einer Werkstücköffnung (12) montiert wird. Ein anderes Werkstück (9) kann stangen- oder wellenförmig sein, wobei hier ein Spannring (2) gemäß 10 zum Einsatz kommt. Die Werkstücke (8, 9) können eine z. B. zylindrische Form und eine geeignete Aufnahme (10) für den Spannring (2) aufweisen, die z. B. als ringförmig umfangseitige Nut am Innenmantel der Hülse (8) oder am Außenmantel der Welle (9) ausgebildet ist.
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Im oder am Werkstück (8, 9) kann ein weiteres Werkstückteil (11) in der Nähe der Aufnahme (10) angeordnet sein, welches z. B. als Wälzlager ausgebildet ist. Der eingesetzte Spannring (2) kann die Position des Werkstückteils (11) sichern. Andererseits kann das Werkstückteil (11) in der nachfolgend beschriebenen Weise einen Anschlag für den Spannring (2) bei dessen Montage bilden.
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Die Montageeinrichtung (1) weist eine Vorspanneinrichtung (7) zum Vorspannen eines Spannrings (2) und eine mehrachsig bewegliche Handhabungseinrichtung (4) mit einem Montagewerkzeug (6) auf, welches zum Aufnehmen und Montieren des vorgespannten Spannrings (2) am Werkstück (8, 9) dient und hierfür entsprechend ausgebildet ist.
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1 zeigt diese Ausbildung. Außerdem kann die Montageeinrichtung (1) einen Einleger (24) aufweisen, der einen Spannring (2) an der Vorspanneinrichtung (7) zuführt und einlegt. Die Vorspanneinrichtung (7) und das Montagewerkzeug (6) können zu einer Baueinheit kombiniert sein. In der gezeigten und bevorzugten Ausführungsform ist die Vorspanneinrichtung (7) räumlich und funktional getrennt vom Montagewerkzeug (6) angeordnet. Die Vorspanneinrichtung (7) und das Werkstück (8, 9) befinden sich im Arbeitsbereich der Handhabungseinrichtung (4).
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Die Handhabungseinrichtung (4) kann gesteuerte und ggf. vorprogrammierte mehrachsige Bewegungen mit dem mitgeführten Montagewerkzeug (6) ausführen. Sie weist hierfür eine geeignete Steuerung (25) auf. Die Handhabungseinrichtung (4) kann insbesondere Zustell-, Verschiebe- und Kippbewegungen mit dem Montagewerkzeug (6) ausführen. Sie kann hierfür eine beliebig geeignete Kombination von rotatorischen und/oder translatorischen Bewegungsachsen aufweisen. Die Handhabungseinrichtung (4) kann als mehrachsig beweglicher Manipulator ausgebildet sein. Vorzugsweise handelt es sich um einen programmierbaren mehrachsigen Roboter, der z. B. als Gelenkarmroboter ausgebildet ist.
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Am Ende weist die Handhabungseinrichtung (4) bzw. der Roboter ein Abtriebselement (5) auf, welches z. B. als mehrachsige Roboterhand ausgebildet ist und einen drehbaren Abtriebsflansch aufweist. Hier kann das Montagewerkzeug (6) starr oder lösbar und ggf. auch wechselbar angeschlossen sein. Die Steuerung (25) ist z. B. als Robotersteuerung ausgebildet und beinhaltet ein Bahnprogramm für die Roboterbewegungen und ggf. für weitere Roboter- und Werkzeugfunktionen.
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1 zeigt eine Handhabungseinrichtung (4) in Form eines Roboters mit positionsgesteuerten Achsen. In 18 ist eine bevorzugte Variante der Handhabungseinrichtung (4) dargestellt, die als Roboter mit einer oder mehreren nachgiebigen Achsen ausgebildet ist. Der Roboter (4) besteht aus mehreren gelenkig miteinander verbundenen und mit Achsantrieben versehenen Gliedern (27, 28, 29, 30), von denen das letzte Glied (30) das Abtriebselement (5) bildet und einen Anschluss zur Befestigung des Montagewerkzeugs (16) aufweist.
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Die Handhabungseinrichtung (4), z. B. der gezeigte Roboter, hat eine oder mehrere nachgiebige Achsen (I–VII) und besitzt einen oder mehrere steuerbare oder regelbare Achsantriebe, die in die Gelenkverbindungen zwischen den Gliedern (27, 28, 29, 30) integriert sein können. Ferner können die länglichen Glieder (27, 28, 29, 30) in sich beweglich sein und längs ihrer Erstreckung ausgerichtete Achsen, insbesondere Drehachsen, mit entsprechenden Antrieben aufweisen. Die nachgiebige(n) Achse(n) I–VII bzw. deren Achsantrieb(e) weisen eine Nachgiebigkeitsregelung, insbesondere eine reine Kraftregelung oder eine Kombination aus Positions- und Kraftregelung, auf. Der Roboter (4) besitzt hierfür einen oder mehrere Sensoren (nicht dargestellt) zur Erfassung der Belastung von mindestens einem seiner Glieder (27, 28, 29, 30), insbesondere zur Erfassung der einwirkenden Kräfte und/oder Momente.
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18 zeigt den Roboter (4) in Streckstellung mit der Kette der untereinander gelenkig verbundenen Glieder (27, 28, 29, 30) und ihrer angetriebenen Achsen (I–VII). Die Glieder (27, 28, 29, 30) sind dabei schräg zueinander ausgerichtet. Im Montagebetrieb nimmt der Roboter (4) eine Knickstellung, z. B. entsprechend 1, ein.
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Im gezeigten Ausführungsbeispiel von 18 hat der Roboter (4) sieben Achsen (I–VII), die allesamt als Drehachsen ausgebildet sind. Ein Roboter (4) kann alternativ eine andere Achsenzahl, z. B. eine, zwei, drei, vier, sechs oder auch mehr als sieben nachgiebige Achsen (I–VII) besitzen. Die nachgiebige Achse(n) (I–VII) sind z. B. rotatorische Achse(n). Alternativ oder zusätzlich können auch eine oder mehrere translatorische und ggf. ebenfalls nachgiebige Achsen vorhanden sein. Ein Roboter (4) kann außerdem eine oder mehrere rotatorische und/oder translatorische angetriebene Achsen ohne Nachgiebigkeit und z. B. mit exakter Positionssteuerung oder -regelung aufweisen.
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In weiterer Variation zu den vorgenannten Ausführungsbeispielen kann eine Handhabungseinrichtung (
4) mit einer nachgiebigen Achskonstellation in konstruktiver und steuerungstechnischer Hinsicht anders ausgebildet sein. Eine konstruktive Ausführung von nachgiebigen Achsen und von Gelenk- oder Achsenantrieben eines Roboters (
4) mit einer Kraftsteuerung bzw. Kraftregelung kann beispielsweise entsprechend der
DE 10 2007 063 099 A1 , der
DE 10 2007 014 023 A1 oder der
DE 10 2007 028 758 B4 ausgebildet sein.
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Das Montagewerkzeug (6) weist eine Einrichtung (13) zur lösbaren Aufnahme des vorgespannten Spannrings (2) und zur Aufrechterhaltung seiner Spannstellung auf. Der Spannring (2) wird dabei an der Vorspanneinrichtung (7) in definierter Spannstellung aufgenommen. Die Aufnahmeeinrichtung (13) kann den vorgespannten und aufgenommenen Spannring (2) mit einem klemmenden Formschluss halten und zum Lösen ggf. wieder abstreifen.
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Zur Spannringaufnahme weist die Aufnahmeeinrichtung (13) einen formstabilen Träger (16) mit einem oder mehreren, z. B. zwei Haltern (19) für den Spannring (2) auf. Mit dem oder den Halter(n) (19) kann der Spannring (2) in der vorgespannten Stellung gehalten, am Werkstück (8, 9) zugeführt oder dort montiert werden. Die Aufnahmeeinrichtung (13) ist hierfür an den jeweiligen Spannring (2) und dessen Geometrie angepasst. In den gezeigten Ausführungsformen sind der oder die Halter (19) an ein Mitnahmeelement (3), insbesondere ein Auge, des Spannrings (2) adaptiert. Sie sind ferner entsprechend der Vorspannstellung der Augen (3) am Träger (16) starr positioniert. Der oder die Halter (19) wirken mit dem oder den Mitnahmeelement(en) (3) formschlüssig zusammen. In den gezeigten Ausführungsformen sind die Halter (19) als quer vom Träger (16) an dessen Unterseite abstehende Pins ausgebildet, die formschlüssig in die Augen (3) greifen.
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Der formstabile Träger (16) der Aufnahmeeinrichtung (13) ist an die Form des Spannrings (2) derart angepasst, dass der aufgenommene Spannring (2) an mehreren Stellen am Träger (16) anliegt und bei der Montage abgestützt wird. Der formstabile Träger (16) kann hierbei z. B. als starre Platte (17) mit verschiedenen Formgebungen gemäß 3, 16 und 17 ausgebildet sein. Diese Formgebung ist für die Spannringe (2) zur Montage in Werkstücköffnungen (12) vorgesehen und geeignet. In der anderen Variante von 9 bis 11 ist der formstabile Träger (16) als ringförmiger oder bogenförmiger Bügel (18) ausgebildet.
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In beiden Varianten weist das Montagewerkzeug (6) einen Schaft (15) auf, der am einen Ende einen Anschluss (14) zur Verbindung mit dem Abtriebselement (5), insbesondere der Roboterhand, aufweist. Am anderen Schaftende ist der Träger (16) angeordnet. In der ersten Variante von 2 bis 4 ist der Schaft (15) zentral am Träger (16) und zum Spannring (2) angeordnet. In der Variante von 9 bis 11 ist der Schaft (15) als außermittig angeordnete aufrechte Platte oder dgl. ausgebildet und befindet sich z. B. über den Haltern (19). Am Schaft (15) schließt hier der Bügel (18) randseitig an. Der Träger (16) kann in beiden Varianten an der dem (den Haltern (19) gegenüberliegenden Seite eine zumindest bereichsweise nach unten vorstehende Schulter aufweisen, die als Anlage für den Spannring (2) dient.
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2 bis 4 zeigen eine erste Variante der Vorspanneinrichtung (7). Diese ist steuerbar und weist mehrere bewegliche Spannbacken (20) in Form von Außenspannbacken mit einer Spannringaufnahme (22) auf. Die Spannbacken (20) umgeben den vom Einleger (24) zugeführten Spannring (2) an der Spannringaufnahme (22) konzentrisch zu seiner zentralen Achse (25) von mehreren Seiten und sind an dessen Kontur angepasst. In der besagten ersten Variante wird der Spannring (2) mit von außen einwirkenden Spannkräften zusammengedrückt und in seinem Außendurchmesser derart verkleinert, dass er in die Werkstücköffnung (12) kollisionsfrei eingeführt werden kann.
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Die Spannbacken (20) sind quer zueinander bzw. radial zur Zentralachse (25) des eingelegten Spannrings (2) beweglich angeordnet und weisen einen steuerbaren und ggf. mit der Steuerung (25) verbundenen Zustellantrieb (nicht dargestellt) auf. Die Spannbacken (20) können in der Art eines Spannfutters ausgebildet sein. In der gezeigten Ausführungsform sind zwei einander diametral zur Spannringachse (25) gegenüberliegende breite Spannbacken (20) angeordnet, die auf die Seitenbereiche des Spannrings (2) einwirken.
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Eine evtl. vorhandene dritte schmale Spannbacke (20) kann der seitlichen Spannringöffnung zugeordnet sein und als Einführ- und Positionierhilfe beim Einlegen des Spannrings (2) sowie ggf. als Anschlag zur Begrenzung der Zustellbewegung der anderen Spannbacken (20) dienen. Die dritte schmale Spannbacke (20) kann stationär oder ebenfalls zustellbar angeordnet sein.
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Die Spannbacken (20) haben eine konische Innenkontur, die sich nach unten verengt. An der Innenseite bzw. Spannseite können die Spannbacken (20) mehrere Stufen (23) aufweisen, die miteinander in der jeweils gleichen Stufenebene unterschiedlich weite Spannringaufnahmen (22) bilden.
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Die Spannbacken (20) sind anfangs in einer Ruhestellung auseinandergefahren, in der der Einleger (24) den spannungsfreien Spannring (2) an der seiner Größe entsprechenden Spannringaufnahme (22) mit vorgegebener Drehposition auflegen kann. Anschließend fahren die Spannbacken (20) um ein definiertes Maß aufeinander zu und spannen den Spannring (2) ein. Sie bringen ihn dabei in eine definierte Vorspannstellung, in der er vom Montagewerkzeug (6) mit der Aufnahmeeinrichtung (13) aufgenommen werden kann. Hierbei werden die Halter (19) in die Mitnahmeelemente (3) eingeführt, wobei der Träger (16) an mehreren Stellen auf den Spannring (2) mit Berührungskontakt ggf. plan aufgelegt wird. Der Träger (16), insbesondere die Platte (18), hat hierfür gemäß 3, 16 und 17 eine geeignete eingezogene Außenkontur, die eine Kollision mit den Spannbacken (20) vermeidet und auch in der Spannstellung den Spannring (2) zumindest teilweise überdeckt und abstützt. Anschließend fahren die Spannbacken (20) wieder auseinander und geben den Spannring (2) frei, der dann in seiner Vorspannstellung an der Aufnahmeeinrichtung (13) gehalten und von der Handhabungseinrichtung (4) dem Werkstück (8) zur Montage zugeführt wird.
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5 bis 8 verdeutlichen den Montageablauf in einer Werkstücköffnung (12) in vier Schritten. Das Montagewerkzeug (6) mit dem Spannring (2) wird zunächst mit einer vorzugsweise linearen Zustellbewegung axial in die Werkstücköffnung (12) eingeführt. Hierbei kann gemäß 5 das Montagewerkzeug (6) zumindest am Ende der Zustellbewegung eine leichte Kipplage einnehmen, wobei die Achse (25) des Montagewerkzeugs (6) und des Spannrings (2) schräg zur zentralen Achse (26) des Werkstücks (8) ausgerichtet ist. Die Neigung ist zu der Werkzeugseite mit dem oder den Halter(n) (19) hin gerichtet, die dadurch in axialer Zustellrichtung den anderen Spannringbereichen vorauseilen. Die Zustellbewegung wird beendet, sobald der Spannring (2) an einem Werkstückteil (11), z. B. einem Lager, in der Werkstücköffnung (12) anschlägt. Die axiale Zustellbewegung wird dann beendet.
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Für diese Detektion bzw. Reaktion auf eine Anschlagsituation ist der vorbeschriebene Roboter (4) mit einer oder mehreren nachgiebigen Achsen von Vorteil. Die ein oder mehreren eingebauten Sensoren detektieren die Anschlagsituation und die dabei auftretenden Reaktionskräfte oder -momente. Bei Erreichen einer vorgegebenen Kraft- oder Momentenschwelle wird die Zustellbewegung beendet bzw. wieder aufgenommen, wenn die Reaktionskraft nachlässt. Alternativ kann eine Handhabungseinrichtung (4), z. B. der in 1 gezeigte Roboter mit positionsgesteuerten Achsen, eine andere Sensorik zur Detektion einer Anschlagsituation aufweisen. Hierfür können z. B. ein oder mehrere entsprechende Sensoren am Montagewerkzeug (6) oder an anderer geeigneter Stelle angeordnet und mit der Robotersteuerung (5) verbunden sein. Bei dem bevorzugten Roboter (4) mit den nachgiebigen Achsen kann die Sensorik ebenfalls mit der Robotersteuerung (5) verbunden sein. Alternativ kann eine interne Regelung des oder der betreffenden Achsantriebe vorhanden sein.
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Im nächsten Schritt gemäß 6 wird nach Erreichen der Anschlagstellung die Neigung des Montagewerkzeugs (6) wieder aufgehoben und der Spannring (2) quer zur Werkstückachse (26) ausgerichtet sowie plan auf der radial ausgerichteten Oberfläche des Werkstückteils (11) aufgelegt.
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Gemäß 6 wird dann der Spannring (2) an der Seite mit dem Schlitz und den Mitnahmeelementen (3) in die Aufnahme (10) mit einer quer gerichteten Verschiebebewegung des Montagewerkzeugs (6) und der Handhabungseinrichtung (4) eingeführt. Der eintauchende Randbereich des Spannrings (2) tritt dabei in formschlüssigen Eingriff mit der Aufnahme (10) und wird hierdurch in Axialrichtung festgehalten.
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Beim nächsten Schritt gemäß 7 kippt die Handhabungseinrichtung (4) das Montagewerkzeug (6) in Gegenrichtung, wobei der oder die Halter (19) aus dem oder den Mitnahmeelement(en) (3) des in der Aufnahme (10) festgehaltenen Spannrings (2) gezogen werden und der Träger (16) sich hierzu an der dem oder den Halter(n) (19) gegenüberliegenden Spannringseite abstützt.
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Sobald der oder die Halter (19) das oder die Mitnahmeelemente (3) verlassen haben, kann sich der Spannring (2) spannen und mit seinem gesamten Außenrand in die umlaufende Aufnahme (10) eintauchen. 8 zeigt diese Endstellung. Das Montagewerkzeug (6) kann nun wieder aus der Öffnung (12) herausgezogen und dabei ggf. wieder mit parallelen Achsen (25, 26) gerade gerichtet werden. Das Werkstück (8) kann danach abtransportiert und gegen ein neues Werkstück getauscht werden. Die hierfür eingesetzte Transportlogistik ist in 1 nicht dargestellt.
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9 bis 11 zeigen die zweite Variante der Vorspanneinrichtung (7) und des Montagewerkzeugs (6), die hier zur Montage von Spannringen (2) an einer Welle (9) vorgesehen und ausgelegt sind. Die Vorspanneinrichtung (7) weist hier zwei quer zueinander und radial bzgl. der Spannringachse (25) bewegliche Spannbacken (21) auf. Diese sind als Innenspannbacken ausgeführt und besitzen außenseitig eine konusartige und nach oben sich verjüngende Kontur mit einer oder mit mehreren Stufen (23), die eine oder mehrere Spannringaufnahmen (22) bilden. Die Spannbacken (21) weisen eine entsprechend der Spannringform gerundete Außenkontur auf, mit der sie beim Spannen innenseitig am Spannring (2) angreifen und diesen weiten. Die nach außen gerichtete Zustellbewegung der Spannbacken (21) kann weggesteuert oder durch einen Anschlag (nicht dargestellt) bestimmt sind. Zum positioniergenauen Einlegen des Spannrings (2) kann auch hier eine Zentrier- oder Positioniereinrichtung (nicht dargestellt) vorhanden sein.
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10 und die zugehörige Schnittdarstellung von 11 zeigen die geweitete Vorspannstellung, in der die Aufnahmeeinrichtung (13) mit dem Träger (16) den Spannring (2) in definierter Stellung aufnehmen kann. Der als Bügel (18) ausgebildete Träger (16) hat eine dichte Innenweite, die größer als die Außenkontur des betreffenden Spannbackenbereichs ist und die zumindest bereichsweise auf dem vorgespannten Spannring (2) aufliegt, ggf. mit einer in 11 gezeigten randseitigen Stufenausbildung an der Unterseite.
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12 bis 15 verdeutlichen den Montageablauf in vier Schritten. Die Handhabungseinrichtung (4) stellt das Montagewerkzeug (6) mit dem aufgenommenen und geweiteten Spannring (2) der Montagestelle zu und steckt sie über die Welle (9). An der Welle (9) befindet sich ein Werkstückteil (11), z. B. ein Lager, und direkt angrenzend die Aufnahme (10). Auch hier erfolgt die axiale Zuführung des Montagewerkzeugs (6) in einer leicht gekippten Schräglage, wobei die Spannringseite mit dem oder den Mitnahmeelement(en) (3) und dem oder den Halter(n) (19) vorauseilt. Wie in der ersten Variante wird mit der Schrägstellung eine Anschlagsituation des vorauseilenden Spannringbereichs am Werkstückteil (11) detektiert. 12 zeigt diese Montagesituation mit zueinander geneigten Achsen (25, 26).
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Anschließend wird gemäß 13 das Montagewerkzeug (6) unter Aufhebung der Neigung zurückgekippt und der Spannring (2) plan auf die Oberfläche des Werkstückteils (11) aufgelegt. Anschließend erfolgt wie in der ersten Variante eine Querverschiebung des Spannrings (2), wobei der Spannring (2) mit seinem Innenrandbereich an der Seite des oder Mitnahmeelemente (3) und des oder der Halter(s) (19) in die Aufnahme (10) unter Bildung einer formschlüssigen Verbindung eingeführt wird. 13 zeigt die Parallelverschiebung der Achsen (25, 26).
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Gemäß 14 wird im Folgeschritt das Montagewerkzeug (6) in die Gegenrichtung gekippt, wobei der oder die Halter (19) aus dem axial fixierten Spannring (2) herausgezogen werden und der Träger (16) bzw. der Bügel (18) sich an der gegenüberliegenden Seite am Spannring (2) abstützt. Sobald der oder die Halter (19) den Spannring (2) freigegeben haben, kann der geweitete Spannring (2) sich wieder zusammenziehen und auch mit den anderen Innenrandbereichen in die Aufnahme (10) schnappen. 15 zeigt diese Montagestellung. Das Montagewerkzeug (6) kann dann wieder vom Werkstück (9) abgehoben werden, ggf. unter vorheriger Rückdrehung und Geradstellung.
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Abwandlungen der gezeigten und beschriebenen Ausführungsformen sind in verschiedener Weise möglich. Die Form und Ausbildung eines Spannrings (2) kann variieren. Er kann auch ein oder mehrere andere Mitnahmeelemente (3) aufweisen, wobei das Montagewerkzeug (6) und seine Aufnahmeeinrichtung (13) entsprechend adaptiert sind.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Montageeinrichtung
- 2
- Spannring, Sicherungsring
- 3
- Mitnahmeelement, Auge
- 4
- Handhabungseinrichtung, Manipulator, Roboter
- 5
- Abtriebselement, Hand
- 6
- Montagewerkzeug
- 7
- Vorspanneinrichtung
- 8
- Werkstück, Hülse
- 9
- Werkstück, Welle
- 10
- Aufnahme, Nut
- 11
- Werkstückteil, Lager
- 12
- Öffnung
- 13
- Aufnahmeeinrichtung
- 14
- Anschluss
- 15
- Schaft
- 16
- Träger
- 17
- Platte
- 18
- Bügel
- 19
- Halter, Pin
- 20
- Spannbacke, Außenspannbacke
- 21
- Spannbacke, Innenspannbacke
- 22
- Spannringaufnahme
- 23
- Stufe
- 24
- Einleger
- 25
- Achse Spannring
- 26
- Achse Werkstück
- 27
- Glied
- 28
- Glied
- 29
- Glied
- 30
- Glied
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 9200037 U1 [0003]
- DE 9200938 U1 [0003]
- DE 202006001248 U1 [0004]
- DD 261754 A1 [0004]
- DE 9201209 U1 [0005]
- DE 102007063099 A1 [0037]
- DE 102007014023 A1 [0037]
- DE 102007028758 B4 [0037]
