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Verfahren und Einrichtung zum Montneret und ausrichten von feinmechanischen
Apparateteilen Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und auf eine Einrichtung
zum Montieren und Ausrichten von feinmechanischen Apparateteilen, nämlich von mit
Achsen und Trieben versehenen Zahnrädern sowie Ankern, Unruhen, Gestellteilen
und
dgl. von Uhrwerken.
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Aufgabe und Zweck der Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Einrichtung
vorzuschlagen, mit deren Hilfe feinmechanische Apparateteile, vornehmlich der erwähnten
Art, vollautomatisch montiert werden können. Bislang wurden beispielsweise Uhrwerke
manuell montiert, in dem auf die Montagegrundplatte (Uhrwerksplatine) mit entsprechenden
Hilfswerkzeugen die einzelnen Zahnräder und Getriebeteile nacheinander von Hand
eingesetzt wurden; auch die Gestellteile bzw. Brücken wurden von Hand eingepaßt.
Solche Montagen sind sehr aufwendig.
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Die Erfindung schlägt daher vor, daß vor oder beim Einsetzen der Apparateteile
die bereits vormontierten Apparateteile zur Lagepositionierung einem magnetischen
Feld ausgesetzt werden. Dank dieses Vorschlages können auf einer Platine die einzelnen
Apparateteile vollautomatisch montiert werden. So wird das erste Getriebeelement
eingesetzt, wobei dies von einem automatisch gesteuerten Montagekopf geschieht,
der aus einer Zuführeinrichtung das einzusetzende und zu montierende Werkstück entnimmt,
es festhält und zur Platine transportiert und dort in die vorgegebene Lagerbohrung
einsetzt,
Da die zeitlich wie auch getriebemäßig nachfolgenden Getriebeelemente
mit den jeweils zuerst eingesetzten Getriebeelementen in Eingriff stehen müssen,
werden die bereits in die Platine eingesetzten Elemente einem magnetischen Feld
unterworfen, das sich in Achsrichtung-der eingesetzten Getriebeelemente erstreckt,
Dadurch werden diese eingesetzten Getriebeelemente bezüglich der Ebene der Montageplatte
(Uhrenplatine) richtungsmäßig positioniert (Achse senkrecht auf Platine) und das
nächstfolgende Getriebeelement kann eingefahren werden0 Da die Werkzeuge, Werkstücke
und dglo aus metallischem Werkstoff bestehen, wird dabei zweckmäßigerweise ein magnetisches
Wechselfeld verwendet, um in den Werkstücken und Werkzeugen die Entstehung und den
Verbleib eines Restnagnetismus zu vermeiden und zu verhindern, Die zu montierenden
Getriebeteile sind oft sehr klein, handelt es sich doch hier beispielsweise um Zahnräder
oder Anker und Brücken von Armbanduhren. Es wird daher nach einem weiteren erfindungsgemäßen
Merkmal zur Durchführung des eingångs erwähnten Verfahrens vorgeschlagen, zur Führung
und Lenkung des Magnetfeldes Formstifte vorzusehen. Zweckmäßigerweise sind diese
Formstifte pro Getriebeteil paarweise vorgesehen, so daR jeder
Getriebeteil
einem konzentrierten, jedoch örtlich beschränkten Magnetfeld aussetzbar ist.
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Anhand zweier schematischer Zeichnungen wird die Erfindung näher beschrieben.
Es zeigen: Fig. 1 einen Schnitt durch einen Montagekopf für ein Zahnrad und Fig.
2 einen Schnitt durch einen Montagekopf für eine Uhrwerksbrücke.
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Der Montagekopf nach Figur 1 für das Einsetzen eines Zahnrades 1 in
eine Platine 2 einer Uhr besteht aus einem Oberteil 3 und einem Unterteil 4. Dieser
Montagekopf bildet eine Montagestation einer automatisch arbeitenden Maschine, die
aus einem sich schrittweise im Arbeitstakt bewegenden Karusselschalttisch besteht,
der die Platine 2 mittels seitlich auskragender Spannbacken festhält. Entlang des
Umfanges dieses Karussellschalttisches sind nun die Montageköpfe vorgesehen, die
die nachstehend noch näher beschriebenen Bewegungen und Arbeitsvorgänge durchführen.
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Anstelle eines Karussellschalttisches kann auch ein Transfertisch
angeordnet sein. Eine Stelle des Tisches dient zur Aufnahme der Platine, eine zum
Ausstoß der fertig oder zumindest teilweise montierten Platine. An den übrigen Stationen
werden der Reihe nach die einzelnen Getriebeelemente Anker, Brücken und dgl. eingesetzt.
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Oberteil 3 und Unterteil 4 des Montagekepfes sind aus ferromagnetischen
Materialien gefertigt und bilden den Kern bzw. einen Teil eines Kernes, eines nicht
dargestellten Elektromagneten0 Der Unterteil 4, der in der Regel eine gesteuerte
Auf--und Abbewegung (Pfei1 5) durchführt, trägt an seiner Oberseite 6 eine Stiftenplatte
7t in welches mehrere Formstifte 20, 21, 22, vorzugsweise auswechselbar eingesetzt
sind. Diese Frmstifte 20, 21, 22 besitzen einen zylindrischen Teil, mit dem sie
in die Stiftenplatte 7 ragen und einen spitzkegeligen Teil, der gegen das Werkstück
2 gerichtet ist. Die Lage dieser Formstifte 20, 21, 22 zueinander entspricht der
Koordinatenlage der bereits eingesetzten Zahnräder 9 und 10 und des noch einzusetzenden
Zahnrades 1.
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Der Oberteil 3, der eine Auf- und Abbewegung durchzuführen vermag
(Pfeil 11) und der auch eine Schwenkbewegung ausführt, und zwar um eine zu seiner
Achse 12 exzentrische Achse, trägt ebenfalls eine Stitenplatte 13, die beispiel
weise mit einer Schraube 14 am Gebil 3 festgespanntist. Eine zentrale Bohrung 15
im Oberteil 3 ist an eine nicht dargestellte Unterdruckleitung angeschlossen. Die
Stiftenplatte
13 trägt zwei Formstifte 16 und 17, der derenKoordinatenlagen
zu jenen der Formstifte 29 und 22 korrespondieren. Die Stiftenplatte 13 ist so ausgebildet,
daß bei seiner ordnungsgemäßen Anlage am Oberteil 3 ein kanalartiger Zwischenraum
18 ausgespart wird, der mit der Bohrung 15 direkt verbunden ist. Der von der Stiftenplatte
13 aufgenommene Ansatz 37 des Oberteiles 3 kann entweder zylindrisch ausgebildet
sein oder aber auch so, daß die Stiftenplatte nur in einer einzigen Stellung auf
diesen Ansatz 37 aufgeschoben und dort befestigt werden kann. Die Formstifte 16
und 17 des Oberteiles ragen durch die Stiftenplatte 13 und den Zwischenraum 18 hindurch
und liegen mit ihrem einen Ende direkt an der Stirnseite 38 des Oberteiles 3 an.
Im Mittelbereich und im vorliegenden Fall nach dem Ausführungsbeispiel der Figur
1 liegt zwischen den beiden Formstiften 16 und 17 das Saug-oder Halterohr 19 aus
nicht magnetisierbarem Material. Dieses Halterohr ragt mit seinem inneren offenen
Ende 23 in die Bohrung 15. An seiner vorderen Stirnseite 24 ist eine kleine Bohrung
25 vorgesehen zur Aufnahme eines Achszapofens des zu montierenden Zahnrades. Zweckmäßigerweise
sind sowohl Halterohr wie auch Formstifte auswechselbar und austauschbar in der
Stiftenplatte 13 montiert. Sinngemäß gilt das Gesagte auch für die Formstifte 20
bis 22 der Stiftenplatte 7 am Unterteil 4.
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Die Einrichtung arbeitet nun wie folgt: Die Platine 2, in deren Lagerbohrungen
26 und 28 die beiden Zahnräder 9 und 10 bereits eingesetzt worden sind, wird von
Spannorganen gehalten, die am Werkzeugmaschinenteisch angeordnet sind, wobei diese
Spannorgane zweckmäßigerweise die Platine -an ibren schmalen Stirnseiten fassen
Vom Maschinentisch ist die Platine in die aus Figur 1 ersichtliche Montagestation
getragen worden, wobei jedoch noch der Unterteil 4 gegenüber seiner gezeigten Lage
abgesenkt ist. Auch der Oberteil 3 ist hochgezogen und zweckmäßigerweise seitlich
ausgeschwenkt, und zwar um eine zur Achse 12 parallelen, jedoch außermittig liegenden
Schwenkachse. Ist die Platine 2 mit den beiden eingesetzten Zahnrädern 9 und 10
in den Bereich von Oberteil 3 und Unterteil 4 eingefahren, wobei die beiden Zahnräder
infölge der geringen Lagerlänge ohne weiteres eine Schräglage aufweisen können,
so wird der Unterteil 4 hochgehoben, bis die Kegelspitzen der Formstifte 20, 21
und 22 in die Lagerbohrungen 26, 27, 28 der Platine 2 ragen. Diese Lagerbohrungen
können in Lagersteinen vorgesehen sein. Der Oberteil 3, der seitlich ausgeschwenkt
ist, und zwar zu einem nicht dargestellten seitlich gelagerten Vorratsbehälter,
in welchem Zahnräder 1 in größerer Zahl und unter Umständen lagepositioniert vorhanden
sind, erfaßt, über das Halterohr 19 und die Bohrung 25 sowie durch eine
Unterdrucksaugbohrung
15 ein Zahnrad 1 und hält dies fest'.
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Nun wird der Oberteil 3 mit dem von ihm am Saugrohr 19 festgehaltenen
Zahnrad 1 in die Montage stellung eingeschwrnkt (siehe dazu Figur 1 - Oberteil 3
liegt aber nach dem Einschwenken gegenüber der Platine 2 höher). Nun wird unter
Aufrechterhaltung des Unterdruckes der Oberteil 3 nach unten gegen die Platine 2
gefahren und dabei das Magnetfeld durch Einschalten des Elektromagneten aufgebaut.
Innerhalb des elektromagnetischen Kreises begrenzen Oberteil 3 und Unterteil 4 einen
Luftspalt, der durch die Formstifte 16 und 17 einerseits und 20, 21 und 22 andererseits
zumindest teilweise überbrückt wird, so daß zwischen den Spitzen der Formstifte,
die ja zum Teil paarweise angeordnet sind, konzentrierte Magnetfelder 40 vorgegebener
Richtung entstehen und aufgebaut werden. Da die paarweise vorgesehenen Formstifte
16 und 20 bzw. 17 und 22 koordinatengleich liegen, und zwar bezogen auf die bereits
eingesetzten Zahnräder 9 und 10, werden diese Zahnräder bezüglich ihrer Achslage
zur Platine 2 ausgerichtet, so daß das durch das Halterohr 15 festgehaltene Zahnrad
1 in diese beiden ausgerichteten Getriebeteile eingefahren werden kann. Es ist auch
möglich, den Unterteil 4 analog zum Oberteil 3 auszubilden, so daß der Unterteil
zur Heranholung eines Werkstückes dienen kann.
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Ist dies geschehen, also jene Lage und Stellung erreicht, die die
Figur 1 zeigt, so wird das Magnetfeld abgeschaltet und die Bohrung 15 belüftet.
Der Oberteil 3 hebt sich, der Unterteil 4 senkt sich und die Platine 2 wird zur
nächsten Montagestation geführt Um das Entstehen eines Restmagnetismus in den ferromagnetischen
Maschinenteilen und in den Getriebeteilen zu vermeiden, wird die Magnetspule, die
jeder Montagestation zugeordnet ist, mit Bechselspannung beaufschlagt, so daß ein
elektromagnetisches Wechselfeld entsteht.
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Die Formstifte 16 und 17 sowie 20, 21 und 22 liegen mit ihrer Rückseite
zweckmäßigerweise unmittelbar an den Geilen 2 bzw. 4 an, um so für den Fluß des
Magnetf eides möglichst günstige Verhältnisse zu -schaffen. Aus demselben Grund
sind diese Stifte auch aus Magnet eisen gebildete Um zu verhindern, daß durch das
Magnetfeld bereits eingesetzte Getriebeteile aus der Montageplatte, also der Platine
herausgezogen werden, liegen in der Montagestellung (Figur 1) die Spitzen der Formstifte
20 bis 22 näher an den auszurichtenden Getriebeteilen, als die Spitzen der Formstifte
16 und 17 des Oberteil es 3o
Figur 2 zeigt nun an demselben PJlentageautomaten
einen Montagekopf für das selbsttätige Einsetzen einer Uhrwerksbrücke 30. Der Unterteil
4' dieses Brückenmontagekopfes entspricht in seinem Aufbau jenem, wie er im Zusammenhang
mit Figur 1 beschrieben worden ist. Aus diesem Grund wurden funktionsgleiche Teile
mit den gleichen Bezugsziffern ausgestattet, denen zur Unterscheidung ein Indexstrich
beigefügt worden ist.
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Der Oberteil 3' trägt Jedoch eine anders geartete Stiftenplatte 13',
denn vorliegendenfalls dient diese Stiftenplatte 13' für die Montage einer Brücke
30. Diese Stiftenplatte 13' besitzt zwei Saugbohrungen 31, welche mit der Bohrung
15' über den Zwischenraum 18' unmittelbar verbunden sind. Ferner sind zwei Positionierungsstifte
32 und 35 in diese Stiftenplatte eingesetzt, und für die Ausrichtung der Zahnräder
bzw. der Zahnradachsen dienen die Formstifte 34, 35 und 36. Da für den mittleren
Formstift 35 keine Möglichkeit besteht, ihn mit seiner Rückseite unmittelbar- an
einem ferromagnetischen Teil des Montagekopfes anstehen zu lassen, wie dies bei
den beiden anderen Formstiften 34 und 36 der Fall ist, wird der Formstift 35 gegenüber
den genannten beiden anderen
Stiften verlängert ausgebildet, so
daß er ein Stück in die Bohrung 15' ragtO Eventuell kann sein in diese Bohrung ragender
Teil.verstärkt ausgebildet sein, also einen größeren Durchmesser besitzen, um so
den Ubergang des magnetischen Flusses vom ferromagnetischen Maschinenteil auf den
Stift zu erleichtern. Die Stiftenplatte 13' ist aus nichtmagnetlsierbarem DEaterial
gebildet.
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Zur Funktionsweise dieser Einrichtung nach Figur 2 wird noch unter
Hinweis auf die Ausführungen zu Figur 1 ergänzend ausgeführt: Die Platine 2 mit
den eingesetzten Zahnrädern 1, 9 und 10 wurde durch den Werkzeug- oder Automatentisch
zur Montagestation nach Figur 2 gebracht, bei der die Brücke 30 auf- oder eingesetzt
werden soll.
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Ist die Platine-2 in diese Montagestation gefahren so wird der Unterteil
4, wie bereits beschrieben-angehoben.
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Der seitlich vorerst ausgeschwenkte Oberteil 3' hat aus einem Vorratsbehälter
oder einer Ladestation die Brücke 30 lageorientiert übernommen, wobei die Positionierstifte
32 und 33 die Beibehaltung dieser richtigen Lage gewährleisten. Durch den in den
-Bohrungen 31 herrschenden Unterdruck wird die Brücke 30 am Einsatzstück 13' festgehalten.
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Korrespondierend zu den Koordinaten der Bohrungen.26',
27'
und 28' in der Brücke 30, liegen die Formstifte 34, 35 und 36. Ist der Oberteil
3' in die aus Figur 2 ersichtliche Lage eingeschwenkt, so wird er gesenkt und gleichzeitig
wird das Magnetfeld durch Einschalten der Wechselspannung aufgebaut. Der zwischen
Oberteil 3' und Unterteil 4' liegende Luftspalt wird vom Magnetfluß in Teilströmen
überbrückt, wobei diese magnetischen Teilströme von den Spitzen der Formstifte ausgehen.
Dadurch richten sich die Achsen der Zahnräder 1, 9 und 10 innerhalb dieser Magnetfelder
aus und auf die so ausgerichteten Achsen wird die Brücke durch weiteres Senken des
Oberteiles 3' eingefahren.
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Sind Teile zu montieren, die nicht nur hinsichtlich ihrer Normallage
gegenüber einer Montagegrundplatte auszurichten sind, sondern die auch noch in radialer
Richtung eine entsprechende, für die Montage oder die Funktion geeignete Lage aufweisen
müssen, so kann ein solches Radialpositionieren ebenfalls durch magnetische Teilfelder
erzielt werden, indem diese von der Seite her auf die zu montierenden und auszurichtenden
Teile einwirken.
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Durch Mikroschalter, die im Erregerkreis der Magnetspule liegen und
welche durch die Schalt- und Steuerbewegungen der Montageköpfe gesteuert werden,
ist das Magnetfeld hinsichtlich seines zeitlichen Verlaufes steuerbar, d. h., sein
Einsetzen und sein Ende kann über Mikroschalterdirekt oder indirekt beeinflußt werden0