DE2358498A1

DE2358498A1 - Vorrichtung und verfahren zur automatischen steuerung der montage eines aeusseren teils mit einem inneren teil

Info

Publication number: DE2358498A1
Application number: DE19732358498
Authority: DE
Inventors: Tatsuo Goto; Tadao Inoyama; Kiyoo Takeyasu
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1972-12-01
Filing date: 1973-11-23
Publication date: 1974-07-11
Also published as: GB1450788A; DE2358498C2

Description

Vorrichtung imd Verfahren zur automatischen Steuerung der Montage eines äußeren Teils mit_ einem inneren Teil

Die Erfindung, betrifft eine Vorrichtung und ein Verfa.hren zur automatischen Steuerung der Montage eines äußeren Teils, welches ein Loch aufweist (im folgenden Zylinder genannt) und einem inneren Teil, welches einen Vorsprung aufweist (im folgenden Kolben genannt), der in das Loch ,eingepaßt werden soll, und insbesondere zur Einpassung eines Kolbens in einen Zylinder bei einem Spielraum in der Größenordnung von 10 /um.

Bisher ist Iceine Vorrichtung bekannt, Vielehe automatisch einen Kolben in einen Zylinder einpassen Icann, abgesehen von Vorrichtungen, welche einen Preßsitz oder einen Schruiapf-

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sitz erzeugen. Die verschiedenen Sitze oder Anpassungen werden stets von Hand durchgeführt, da die Einpassung eines Kolbens in einen Zylinder bei einer Toleranz in der Größenordnung von 10 /um bisher nicht automatisch durchgeführt werden konnte.

Wegen der gewünschten Einsparung von Arbeitskräften besteht ein großes Bedürfnis nach einer solchen automatischen Montagevorrichtung. Solch eine Vorrichtting kann a.ber nicht lediglich durch Verbesserung der Genauigkeit der Einstellung des Kolbens relativ zu dem Zylinder erreiht werden. Die Korrektur der Position des Kolbens bezüglich dem Zylinder und die Steuerung der Kraft, mit welcher der Kolben in den Zylinder eingeführt wird, müssen abhängig von dem Zustand des Eingriffs des Kolbens in den Zylinder, mit einem extrem hohen Grad von Genauigkeit und Empfindlichkeit durchgeführt werden, wie es nur ein Mensch vollbringen kann.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung und ein Verfahren zu schaffen, die eine automatische Steuerung der Montage eines Kolbens mit Präzisionssitz in einem Zylinder ermöglichen.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß eine Haltevorrichtung, welche den Kolben oder den Zylinder hält, mittels einer elastischen Kupplung, z.B. mittels Federn, mit einer Positioniervorrichtung verbunden ist. Der Ausdruck Haltevorrichtung wird in der folgenden Beschreibung für verschiedene Mechanismen verwendet, welche ein zu montierendes Teil halten und wieder loslassen können, z.B. künstliche Arme und Pinger, Elektromagnet©, Schrauben, Bolzen u.dgl.. Der Begriff einer elastischen Kupplung wird nicht nur für Einrichtungen verwendet, welche die Haltevorrichtung elastisch mit.

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der Positioniervorrichtung kuppeln, sondern auch für Anordnungen, bei welchen ein Spiel zwischen beiden Mechanismen vorgesehen ist. Die Haltevorrichtung ist über die elastische Kupplung mit der Positioniervorrichtung so verbunden, daß dann, wenn die elastische Kupplung überhaupt nicht verschoben oder durchgebogen ist, die-Achse des Kolbens, welcher von der Haltevorrichtung gehalten wird, mit derjenigen der Positioniereinrichtung fluchtend ausgerichtet ist.

Bei dem Verfahren nach der Erfindung' wird zunächst der Kolben mit dem äußeren Teil des Zylinders so in Berührung gebracht, daß die Mittelachse des Kolbens nicht mit derjenigen des Zylinders fluchtet, und danach wird der Kolben in Richtung auf die Achse des Zylinders bewegt, während er mit einem vorbestimmten Druck gegen den Zylinder gedrückt wird.

Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist eine Steuerschaltung zur Steuerung der Positioniervorrichtung in Abhängigkeit von Signalen vorgesehen, welche von Einrichtungen erzeugt werden, die die Verschiebung oder Durchbiegung der elastischen Kupplung messen, so daß die Verschiebung oder Durchbiegung eliminiert werden kann, wodurch die Verschiebung oder Abweichung zwischen der Mittelachse der Haltevorrichtung und der Positioniervorrichtung korrigiert wird.

Bei dem automatischen Steuerverfahren gemäß der Erfindung wird der Kolben auf der äußeren Oberfläche des Zylinders in einer Position außerhalb des Variationsbereiches der Mittelachse des Zylinders aufgesetzt. Während des ersten Schrittes kann die Haltevorrichtung entweder den Kolben oder den Zylinder halten. Während des zweiten Schrittes wird die Positioniereinrichtung in Richtung auf die Mittelachse des Zylinders •bewegt, während der Kolben mit einem vorbestimmten Druck gegen

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die äußere Oberfläche des Zylinders gedrückt wird, bis der Kolben unter dem Druck der elastischen Kupplung teilweise in den Zylinder eingeführt wird. Beim dritten Schritt wird die "Bewegung der PositioniervorriGhtung in Richtung auf die Mittelachse des Zylinders nach der Messung der teilweisen Einführung des Kolbens in den Zylinder beendet, und es wird die Verschiebxxng oder Durchbiegung der elastischen Kupplung gemessen, und danach wird die Stellung der Positioniervorrichtung so korrigiert, daß die Durchbiegung oder Verschiebung eliminiert wird.

Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung gehen aus den Ansprüchen in Verbindung mit der Zeichnung und der Beschreibung hervor.

Die Erfindung ist im folgenden anhand eines Ausführungsbeispiels und in Verbindung mit der Zeichnung näher beschrieben. Es zeigen:

Pig. 1A - 1F Darstellungen, die zur Erklärung des der

Erfindung zugrundeliegenden Prinzips dienen,

Fig. 2A - 2C Darstellungen, die besonders zur Erklärung des zweiten Schrittes des erfindungsgemäßen Verfahrens dienen,

Pig. 3 eine schematisierte, perspektivische Ansicht eines ersten Ausführungsbeispiels,

Pig. 4 ein Schal tungsdiagranun einer Steuervorrichtung für das in Fig. 3 gezeigte Ausführungsbeispiel,

Pig. 5A - 5C Darstellungen, die zur Erklärung einer verwendeten elastischen Kupplung oder Halterung verwendet werden,

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Pig. 6 . eine perspektivische Ansicht einer veränderten Ausführungsf orm,

Fig. 7 ein'Diagramm einer Schaltstufe, welche in

der in Fig. 4 gezeigten Steuerschaltung enthalten ist,

Fig. 8A - 80., ■

9_f 10 und 11 Beispiele anderer elastischer Kupplungen oaer

Halterungen des in Fig» 3 gezeigten Ausführungsbeispiels,

Fig. 12 ein Diagramm zur Erklärung der.in Fig. 11 gezeigten Vorrichtung,

Fig. 13 ein Schaltungsdiagramm einer Modifikation der in Fig. 4 gezeigten Steuerschaltung,

Fig. 14 ein Schaltungsdiagramm, das zur Erklärung

der in Fig. 13 gezeigten Steuerschaltung verwendet wird*

Fig. 15 eine Schaltungsanordnung eines Dif'ferenzver" stärkers j der in der" Fig. 15 gezeigten Steuerschaltung enthalten ist, und

Fig» 16 u. 17 Darstellungen eines zweiten Aus führung sbei·- spiels der Erfindung*

Anhand der Fig. IA ■- IF wird ein Aus'führungsb ei spiel einer Vorrichtung zur automatisehen MontageSteuerung -beschrieben. Bei" diesem Äusführühgsbeispiel bestehen ein äußeres Teil 1, welches mit einem inneren Teil 2 zusammengesetzt werden soll, aus einem Zylinder mit einer tiefen Bohrung bzw* aus einem Kolben in Form einer Stange. Es wird jedoch darauf hingewiesen»

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daß nach der Lehre der Erfindung auch ein inneres Teil mit einem Vorsprung, der einen beliebigen Querschnitt aufweisen kann, in ein entsprechend ausgebildetes Bohrloch eines äusseren Teils eingesetzt werden kann.

Eine Haltevorrichtung 3 ist über ein elastisches Mittel 5, z.B. Federn, mit einer Positioniereinrichtung 4 verbunden, welche eine Antriebswelle 4a umfaßt, die von Schrittmotoren in Richtung der X-, Y- bzw. Z-Achsen angetrieben wird. Mit diesen Achsen sind die X-, die Y- und die Z-Achsen eines kartesischen Koordinatensystems gemeint, dessen XY-Bbene parallel zu der oberen Oberfläche 1c des Zylinders 1 und dessen Z-Aöhse senkrecht zu der XY-Ebene steht.

Es wird zunächst die Grobeinstellung des Kolbens 2 relativ zu dem Zylinder 1 durchgeführt, und danach wird der Kolben 2 in die Bohrung 1a des Zjrlinders 1 eingepaßt, während die Position des Kolbens 2 bei den drei Schritten, die im folgenden beschrieben werden, überwacht wird.

(1) Erster Schritt:

Der Zylinder 1 wird von einem Förderer (nicht dargestellt) in eine vorbestimmte Position gebracht. Danach plaziert die Haltevorrichtung 3, welche den'Zylinder 2 hält, diesen in einer vorbestimmten Position PA außerhalb des Variationsbereiches des Mittelpunkts einer Bohrung la, wie es in den Fig. 1A und 1B dargestellt .ist. Es wird angenommen, daß der Mittelpunkt der Bohrung 1a an einer beliebigen Stelle innerhalb eines Kreises 1b liegen kann (vgl. Fig. 2A), wenn der Zylinder 1 von dem Förderer in eine'vorbestimmte Montageposition gebracht wird. Der Kolben 2 wird dann in eine Position PA links von dem Kreis 1b gebracht.-Die erfindungsgemäße Positionierung des Kolbens 2 in

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einer vorbestimmten Position PA hat sehr "bedeutende Gründe. Zunächst einmal ist die Richtung, in welcher der Kolben 2 bewegt werden muß, damit er in die Bohrung 1a eingeführt werden kann", eindeutig bestimmt. D.h., der.Kolben 2 kann in Richtung auf den Mittelpunkt PB des Kreises 1b· oder des Variationsbereichs, und von dort zu.dem Mittelpunkt der Bohrung 1a bewegt werden. ·.

Der zweite G-rund für diese Positionierung des Kolbens 2 liegt darin, daß ein "Verfahrensschritt zur Überprüfung, ob der Kolben 2 in die Bohrung eingeführt worden ist oder nicht, fortgelassen werden kann, da er bei einer Plazierung in der vorbestimmten Position PA garnicht in die Bohrung 1a eingeführt werden kann. Deshalb kann das gesamte Folgesteuersystem vereinfacht werden. - · "

(2) Zweiter Schritt; -

Beim zweiten Schritt wird der Kolben 2 in Richtung auf. den Mittelpunkt PB der Bohrung Ta bewegt, wobei ein Druck auf den' Kolben 2 in Richtung der Z-Achse ausgeübt wird. Da die Haltevorrichtung 3 über eine elastische Halterung 5 mit der Positioniervorrichtung 4 verbunden ist, ist der'Zylinder 2 während der Bewegung.der Antriebswelle 4a in X-Richtung geneigt, wie es in Fig. 1C gezeigt ist. Wenn der Mittelpunkt des Kolbens 2 mit dem Mittelpunkt PB der Bohrung 1a koinzidiert, wird der Kolben unter dem Druck der elastischen Halterung 5 in die Bohrung 1a hineingedrückt. Auf. diese Weise Wird die grobe Positionierung des Kolbens 2 relativ zu der Bohrung Ta. in dem Zylinder 1 verfeinert oder vervollständigt. Da die Vorderkante des geneigten Kolbens 2 unter dem Druck der elastischen Halterung 5 in die Bonrung 1a eingeführt wird, kann die Grobeinstellung sicher und fehlerlos verfeinert v/erden, selbst wenn '

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die anfängliche Position des Kolbens 2 geringfügig von einer vorbestimmten Position PA abweicht. Je,, größer die Kraft der elastischen Halterung 5 ist, desto größer ist die zulässige Abweichung der anfänglichen Position des Kolbens 2 von einer vorbestimmten Position PA. Dieser Zusammenhang wird im folgenden anhand der Fig. 2G näher beschrieben. Der schraffierte Bereich 1c bezeichnet den Bereich der zulässigen, anfänglichen Position PA des Kolbens 2; dieser Bereich beträgt in Y-Richtung etwa 10-15 mm. Deswegen kann der Kolben 2 längs einem geradlinigen Weg, wie er in Fig. 2A gezeigt ist, verschoben werden, so daß er in die zugehörige Bohrung 1a eingepaßt wird. Wenn jedoch die Elastizität der Halterung 5 nicht ausreicht, wird es schwierig, den Kolben 2 in die Bohrung 1a einzuführen. Um dieses Problem zu vermeiden, wird der Kolben vorzugsweise in Y-Richtung mit einer relativ kleinen, konstanten Amplitude hin- und zurückbewegt, wie es in Fig. 2B gezeigt ist. Die gleichzeitige Hin- und Herbewegung des Kolbens 2 senkrecht zur Bewegung in Richtung auf die Bohrung 1a gehört zur erfindungsgemäßen Führung des Kolbens 2 zu der Bohrung 1a.

(3) Dritter Schritt;

Beim dritten Schritt wird die Position der Antriebswelle 4a in X- und in Y-Richtung so eingestellt, daß sie mit der Achse des Kolbens 2 zusammenfällt. Zu diesem Zweck wird die Abweichung der elastischen Halterung von der normalen Position gemessen,und dieser Meßwert wird laufend einer Steuerstufe zugeführt, welche in der Positioniervorrihtung 4 enthalten ist, so daß die Abweichung zu Null wird. Während in der beschriebenen Weise die Feineinstellung durchgeführt wird, wird , ein Druck auf den Kolben 2 in Z-Richtung ausgeführt, so daß der Kolben 2 kontinuierlich in die Bohrung 1a hineingeswungen wird. Wenn der Kolben sich jedoch in der in Pig. 13? gezeigten Position befindet, wird er verklemmt, so daß er selbst

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bei größerer Druckkraft nicht in die Bohrung 1a hineingeschoben wird. Es kann sogar pasäeren, daß der Kolben 2 und/ oder der Zylinder 1 zerbrechen. Um dieses Problem zu vermeiden, wird die reaktive Kraft der Haltevorrichtung 5 gemessen, damit die einführende Kraft dann, wenn die reaktive Kraft einen vorbestimmten Viert übersteigt, verringert wird, und danach wird nocheinmal eine Feineinstellung vorgenommen, um die Achse des Kolbens 2 mit derjenigen der Bohrung 1a auszurichten. Wenn die oben beschriebenen Schritte zyklisch durchgeführt werd-en, kann der Kolben 2 vollständig in die Bohrung 1a eingeführt werden.

Ein Ausführungsbei'spiel einer Steuervorrichtung wird anhand, der Pig. 3 beschrieben. Die Positioniervorrichtung 4 umfaßt Schrittmotoren 4x, 4y und 4z, welche die Antriebsachse 4a in X-, Y- bzw. Z-Richtung antreiben. Die Schrittmotoren 4x, 4y und 4z werden in Abhängigkeit von Steuersignalen von Steuerstufen 6x, 6y bzw. 6z gesteuert. In dem Ausführungsbeispiel wird das kartesische Koordinatensystem verwendet, es wird jedoch darauf hingewiesen, daß jedes andere, geeignete Koordi- ' natensystem verwendet"werden kann, z.B. ein System mit Zylinderkoordinaten. Die Haltevorrichtung 3 umfaßt Arme' 3b, welche einen Kolben 2 halten, und eine Tragplatte 3a, welche die Arme 3b trägt, und über kreuzförmig angeordnete Blattfedern 5, an welchen Dehnungs- oder Zugmesser 7 befestigt sind, mit der Positioniervorrichtung 4 verbunden ist. Vier Stangen 9, welche von den vier Ecken an der Unterseite einer Basisplatte 10 vorstehen, die mit der Antriebsachse 4a verbunden ist, sind in vier durchgehende Bohrungen 3c in der Tragplatte 3a eingebracht, und über die Stangen 9 sind Zylinderfedern Slawischen der Bäsisplatte 10 und der Tragplatte 3a eingepaßt.: An ■-.· der Unterseite der Tragplatte 3a sind Mikroschalter 11 so an-

ehe durch die 3jüh-rungen 3c"vox-sCeneii, betätigt:

Die Haltevorrichtung 3 wird ihrerseits von den vier Blattfedern 5 von der Antriebsachse 4ader Positioniervorrichtung getragen, wenn der Kolben 2 den Zylinder 1 nicht berührt. Wenn der Kolben 2 beim Betrieb des Schrittmotors 4z kontinuierlich herabgesenkt wird, werden sowohl die Blattfedern 5 als auch die Zylinderfedern 8 kontinuierlich zusammengedrückt. In diesem Fall kann sowohl die Position der Haltevorrichtung 3 relativ zu der Positioniervorrichtung 4 als auch die Durchbiegung der Blattfedern 5 durch Signale des Dehnungs- oder Zugmeasers 7 gemessen werden. Wenn die Antriebsachse 4a durch den Schrittmotor 4z weiter in Z-Richtung herabgeführt wird, berühren die freien Enden der Stangen 9 die Begrenzungsschalter 11, wodurch diese betätigt v/erden. In Abhängigkeit von Signalen der Mikroschalter 11 wird der Schrittmotor 4z so gesteuert, daß kein übermäßiger Druck durch den Kolben 2 auf den Zylinder 1 ausgeübt wird.

Es wird jetzt anhand der Pig. 4 eine Steuervorrichtung beschrieben, welche zur Steuerung der Haltevorrichtung 3 und der Positioniervorrichtung 4 dient. Positive und negative Impulszüge, welche von einem Impulsgenerator 22 erzeugt werden, v/erden über eine Schaltstufe 31, welche Schalter SW-1 bis SVi-IO umfaßt, einem der Eingangsanschlüsse von Signalschaltstufen 29x, 29y und 29z zugeführt. Anderen Eingangsanschlüssen 27x-, 27y und 27z der Signalschaltstufen 29x, 29y und 29z werden externe Steuersignale zugeführt, welche die Bewegung des Kolbens in eine vorbestirmnte Yersorgungsposition oder in eine vorbestimmte Ausgangsposition steuern, von v/elcher aus die Steuerung zur Einführung des Kolbens in die Bohrung aufgenommen wird. Die Ausgänge der Signalschaltstufen 29x, 29y und 29z werden v/ahlweise in Abhängigkeit von einem Signal g, welches einem Anschluß 28 zugeführt wird, abgeleitet. Wenn z.B. das "Ein"-Signal g zugeführt wird, übertragen die Signalschaltstufen 29x, 29y und 29z Signale von der Schaltstufe 31, wenn

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hingegen das "Aus"-Signal g zugeführt wird, v/erden die Signale, welche den anderen Eingangsanschlüssen 27x, 2'7y und 27z zugeführt werden, übertragen. Die Ausgangszeichen der Signalschaltstufen 29x, 29y und 29z werden Antriebsstufen 6x,· 6y und 6z der Schrittmotoren 4x, 4y "bzw. Az zugeführt. In Abhängigkeit von dem positiven Impulszug der Antriebsstufen 6x, 6y und 6z werden die Schrittmotoren 4x, 4y und 4z so gesteuert, daß sie im Uhrzeigersinn rotieren, während sie beim Eintreffen negativer Impulszüge in Richtung gegen den Uhrzeigersinn rotieren. Die Signale zur Steuerung der Haltevorrichtung 3 werden einem Anschluß 27H und von dort einer Antriebsstufe 6H zugeführt, welche einen Schrittmotor 4H steuert, der seinerseits die Betätigung des Arms 3b der Haltevorrichtung 3 überwacht. (Der Schrittmotor 4H ist in der Pig» 3 nicht gezeigt).

Die Ablenkung in X-Rlchtung wird von den Zugmessern 7a und 7c gemessen, während die Ablenkung in Y-Richtung von den Zugmessern 7b und 7d gemessen wird. Die Signale der Zugmesser 7a und 7c werden einem Komparator 20 zugeführt. Wenn die Position der Haltevorrichtung 3 relativ zu der Positioniervorrichtung 4 in X-Richtung einen vorbestimmten Viert Xt überschreitet, wird .ein Signal a erzeugt (vgl. Fig. 5A), wenn jedoch die Abweichung der Haltevorrichtung 3 einen vorbestimmten Wert -X1 überschreitet, wird ein Signal b erzeugt. Die von den Zugmessern 7b und 7d erzeugten Signale werden einem .Komparator 21 zugeführt, so daß bei Abweichung in Y-Richtung über einen vorbestimmten Wert Y1 ein Signal c (vgl. Fig. 5B) erzeugt wird,-während .'bei Abweichung oberhalb eines vorbestimmten Viertes -Yt ein Signal d erzeugt wird. In Abhängigkeit von diesen Signalen a, b, c und d werden Schalter SW1 bis SW4 in der Schaltstufe 30 betätigt.

Die Abweichung der Antriebswelle 4a in Z-Richtung der Posi-"" tioniervorrichtung 4 wird von den Mikroschaltern 11 gemessen,

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die "bei einer Abweichung oberhalb eines vorbestimmten Wertes Z2 ein Signal e abgeben (vgl. Fig. 5C), die jedoch bei einer Abweichung unterhalb eines vorbestimmten Wertes Z1 ein Signal f abgeben. In Abhängigkeit von den Signalen e und f werden bistabile Kippstufen 23, 24 und 25 betätigt, . und in Abhängigkeit von den AusgangsSignalen dieser bistabilen Kippstufen -werden' die Schalter SW6 bis SW1O betätigt.

Es wird jetzt der Betrieb der oben beschriebenen Vorrichtung erläutert. In Abhängigkeit von Steuersignalen, welche den externen Anschlüssen 27x, 27y "und 27z zugeführt v/erden, werden Schrittmotoren 4x, 4y, 4z und 4H betätigt, so daß die Haltevorrichtung 3 einen Kolben 2 hält und diesen zu der in Fig. 1A gezeigten Stelle bringt. Danach wird das "Eiri!^LSignal g dem Anschluß 28 zugeführt, so daß die Signalschaltstufen 29x, 29y "und 29z in den Zustand geschaltet v/erden, inweichem die Ausgangszeichen der Schaltstufe 31 hindurchgeführt werden, und die bistabile Kippstufe 24 wird so eingestellt, daß ihr Q-Ausgang den Wert "1" führt und dfen Schalter SW9 schließt. Dadurch wird ein positiver Impulszug von dem Impulsgenerator 22 durch den Schalter SW9 und durch die Signalschaltstufe 29z zu der Antriebsstufe 6z hindurchgeführt, so daß der Schrittmotor 4z so gedreht wird, daß die Antriebswelle 4a in Z-Richtung nach unten geführt wird. Wenn die Antriebswelle 4a weiter nach unten geführt wird, obwohl der Kolben 2 bereits mit dem Zylinder 1 bereits in Berührung steht, betätigen die freien Enden der Stangen 9 die 14ikro schalter 11, so daß das Signal e der bistabilen Kippstufe 24 zugeführt wird.. Durch dieses Signal wird die bistabile Kippstufe 24 zurückgestellt, während die bistabile Kippstufe 23 eingestellt wird, so daß der Schalter SW9 geöffnet wird, während der Schalter SV/5 in Abhängigkeit von dem Ausgangszeichen Q der bistabilen Kippstufe 23 seinen Kontakt b schließt,. Die Eingabe zu dem Schrittmotor 4z wird dadurch unterbrochen, so daß der Kolben 2 mit einem vorbe-

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stimmten, konstanten Druck gegen den Zylinder 1 gedruckt wird. . -"- - ; " -

Wenn die bistabile Kippstufe 24 zurückgestellt wird, führt ihr Q-Ausgang den Viert "1", so daß die bistabile Kippstufe 25 eingestellt wird. In Abhängigkeit von dem Q-Ausgang der bistabilen Kippstufe. 25 wird der Schalter SV/6 geschlossen, so daß der positive Impulszug von dein Impulsgenerator 22 der Antriebsstufe 6x des Schrittmotors 4x zugeführt wird. Die .Antriebswelle 4a der Positioniervorrichtung 4- wird von der in Fig. 1B gezeigten Position in X-Rlehtung in die in Pig. 1Ό gezeigte Position bewegt, -und das untere Ende des Kolbens 2 wird teilweise in die Bahrung 1a hineingeführt, wie es in 3?ig, 1D gezeigt ist, so daß die Blattfedern 5 und. die Zylinderfedern 8 in- ihre normale Position zurückgeführt werden. Infolgedessen wird das Signal f von dem Mikroschalt-er.11 erzeugt und der bistabilen Kippstufe 25 zugeführt, so daß diese eingestellt -wird, Beide Q-Ausgänge der bistabilen Kippstufen 24 und 25 führen jetzt den Wert "1^IT, so daß die. Schalter SW7, SV/8 und SW,10" in "Abhängigkeit von dem Ausgangszeiehen der üliD-Schaltung 26 ge schlossen werden. Der Q-Ausgang der bistabilen Kippstufe 25, welche", durch das Signal f zurückgestellt wird, wird- zu "0", ^!so daß der Kontakt al des Schalters SW5 geschlossen ist. Die; Betätigung der Schaltung SWI bis SW4 wird in Abhängigkeit von den Ausgangssigiialen· der Komparator en 20 und 21 ge "-steuert, welche in Abhängigkeit von der Abweichung der HaltevOrrichtung 3 bezüglich der Positioniervorrichtung 4 sowohl in/X- als auch in Y-Richtung vorgestimmte V/erte ΧΊ und Y1 üb er schreitet, geben die Komparatoren 20 und 21 Signale a und c a.b, durch welche die Schalter SV/2 und SV/4." geschlossen werden. Daraufhin wird der negative Impulszug von dem impulsgenerator 22 den Antriebsstufen 6x und 6y der Schrittraotoren 4x und 4'y zugeführt,-so daß· die Pösi^ ■ tioniervorrichtung 4, sowohl in" ϊ^· als- auch in ΐ-Richtung""'so¹"-·-¹-'

lange versehet)en wird, bis die Abweichungen in X- und Y-Riehtung innerhalb der Bereiche zwischen -ΧΊ und i-X1 bzw. Yl und -Y1 liegen. Die Zugmesser sprechen im allgemeinen auf Abweichungen innerhalb dieser Bereiche nicht an. Der Impulszug wird durch die.Schalter SW5 und SW10 so lange dem Schrittmotor 4z zugeführt, bis der Mikroschalter 11 das Signal e abgibt, so daß der Kolben 2 normalerweise mit einem konstanten Druck gegen den Zylinder 1 gedrückt wird.

Da der Kolben 2 während seiner Einstellung von der Positioniervorrichtung 4 mit einem konstanten Druck beaufschlagt wird, wird er kontinuierlich in die Bohrung 1a eingeführt. Wenn der Kolben 2 bis zu einer vorbestimmten Tiefe in die Bohrung 1a eingeführt worden ist, wird dem Anschluß das "Aus"-Signal g zugeführt, so daß die Montage beendet wird.

Bei dem "beschriebenen Ausführungsbeispiel wurde die Antriebswelle 4a von den Schrittmotoren 4x, 4y und 4z in X-_? Y- bzw. Z-Richtung angetrieben; die Erfindung ist jedoch nicht auf diese Anordnung beschränkt. In einer in Fig. 6 gezeigten, modifizierten Ausführungsform- ist ein Zylinder 1 auf einer Palette 12 befestigt, welche von Schrittmotoren 4 χ und 4y in X- bzw. Y-Richtung bewegt werden kann. Die Bewegung des Kolbens 2 in Z-Richtung wird mit Hilfe eines Schrittmotors 4z durchgeführt, v/elcher in der Positioniervorrichtimg 4 angeordnet ist. Die Schrittmotoren 4x und 4y werden in Abhängigkeit von Ausgangssignalen der Zugmesser (nicht dargestellt) gesteuert, welche an der elastischen Halterung 5 zwischen der Haltevorrichtung 3 und der Positioniervorrichtung 4 befestigt sind. Das Einfügen oder Einpassen des Kolbens 2 in die Bohrung 1a kann durch eine Schaltstufe 31 der in Eig. 7 gezeigten Art erleichtert werden·. Der Sehalter SV,^r7 ist mit dem Schalter S¥11'synchronisiert, während der Schalter SW9· mit

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dem Schalter' SW12 synchronisiert ist, und je ein Eingangsanschluß der Schalter SW11 und SV/12 ist mit einem Kontakt der .Schalter SV/7 und SW9 verbunden, während die anderen Anschlüsse mit Anschlüssen 32 bzw. 33 verbunden sind. Diesen Anschlüssen 32 und 33 werden Signale mit verschiedener Frequenz zugeführt, welche zwischen der positiven und der negativen Polarität hin- und herschwingen, so daß die Schrittmotoren 4x und 4y ihre .Drehrichtung mit einer bestimmten Frequenz über einen sehr kleinen Winkel umkehren. Deshalb kann die Antriebswelle 4a der Pösitioniervorrichtung.4-auch dann, wenn die Signale der Zugmesser 7 innerhalb der in den Pig. 5A und 5B dargestellten unempfindlichen Bereiche liegen, mit einer Amplitude hin- und herbewegt werden, welche gleich der Breite der unempfindlichen oder nicht ansprechenden Bereiche ist, so daß die Steuerbarkeit der Antriebswelle 4a stets gewährleistet ist. Außerdem kann ein Abstand zwischen den Zugmessern 7 und der Haltevorrichtung 3 oder der Positioniervorrichtung 4 vorgesehen sein, so daß sie mit einer Amplitude von der Breite, des nicht ansprechenden Bereichs des von den Zugmessern 7 abgeleiteten Signals bewegt.werden können. Aufgrund des auf den Kolben in Z-Richtung ausgeübten Druckes kann eine sehr kleine Abweichung des Kolbens von der Bohrung automatisch korrigiert werden, so daß die Einpassung des Kolbens in die Bohrung sehr erleichtert wird. '

Es wird jetzt die Kupplung zwisehen der Haltevorrichtung 3 und der Pösitioniervorrichtung 4 im einzelnen beschrieben. Bei einer präzisen Einpassung muß der Druck, der auf den Kolben 2 ausgeübt wird, die Reibungskräfte zwischen dem Kolben und der Bohrung überwinden; wenn der Druck jedoch dann ausgeübt wird, wenn der Kolben nicht mit der Bohrung koinzidiert, dann verklemmt sich der Kolben an der Wand der Bohrung. Es, wird deshalb unmöglich, il;:i vsiter in die Eo^run.^ einTrufuhren. Es ist deshalb notwendig, die Gröi3e und die Richtung

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der Kraft zu messen, welche auf den Kolben ausgeübt wird, der von der Haltevorrichtung gehalten wird.

In der Fig. 8A ist eine Ausführungsform einer Halterung dargestellt. Eine Basis 15» welche fest an der Antriebswelle 4a befestigt ist, enthält ein Schwenkteil mit Kugeln, welches fest an einem Tragteil'Ja einer Halterung 3 befestigt ist. An dem Tragteil Ja, welches einen Vorsprung 103 aufweist, ist eine Blattfeder 5 befestigt, welche einen Abstandshalter 101 berührt, der seinerseits an der Basis 15 befestigt ist.

In Abhängigkeit von der äußeren Kraft, die auf den Kolben 2 ausgeübt v/ird, kann das Schwenkteil 17 relativ zu der Basis 15 elastisch verschoben werden. D.h., das Schwenkteil 17 wird in Z-Richtung und senkrecht dazu in X- und Y-Richtung verschoben. Die Blattfeder 5 dient dazu, das Schwenkteil 17 in seine normale Position zurückzuführen, wenn die äußere Kraft nachläßt, und sie liefert die dazu erforderliche elastische Rückstellkraft. Die Größe der Kugeln 102 ist so ausgewählt, daß ein vorbestimmtes Spiel in X- und in Y-Richtung entsteht.

Zwischen der Basis 15 und dem Schwenkteil 17 oder dem Tragteil 3a können Meßeinrichtungen zur Messung der Größe und der Richtung vorgesehen sein.. Im Ausführungsbeispiel wird eine Blattfeder verwendet, und es können Meßeinrichfcungen zur Messung der Durchbiegung dieser Blattfeder verwendet werden.

Eine andere Aus führung s form' einer elastischen Halterung 5 ist in Pig. 8B gezeigt. Die Antriebswelle 4a der Positioniervorrichtung 4 ist fest an dem Gehäuse 15 befestigt, welches eine Öffnung 15a aufweist, und die Arme 3b der Haltevorrichtung 3 werden durch ein Teil 19 gedreht, welches seinerseits

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auf einer Tragplatte ΐ? befestigt i?t, welche mit Federn 16. an der öfteren Wand des G-ehäuses 15aufgehängt ist. Eine Wicklung T8a eines Differenztransformators 18 ist auf der Tragplatte 1? "befestigt,, und ein Kern 18a des Differenztransformators 18 erstreckt sich von der oberen Wand des Gehäuses 15 in die Wicklung 18a.

In Abhängigkeit von der Größe der Kraft,, welche in Z-Richtung. auf den Kolben 2 wirkt,, wird die Wicklung 18b in Z-Richtung verschoben, so daß von dem Differenztransformä>tor 18 ein Signal erzeugt werden kann;, welches diese Verschiebung anzeigt. In Abhängigkeit von dem Ausgangssignal des Differenztransformators 18 wird der Schrittmotor, welcher in Z-Richtung arbeitet, angetrieben, xm kontinuierlich die relative Verschiebung des Kolbens 2 in Z-Rlchtung zu steuern. Die . auf den Kolben 2 in Z-Richtung wirkende Kraft kann konstant gehalten werden.. Zusätzlich zu der Anordnung zur Messung der Verschiebung, in Z-Richtung .sind Einrichtungen (nicht, dargestellt) vorgesehen, welche die Verschiebung in X- und- in Y-Rich tung messen.

Bei einer anderen Ausführungsform,, welche in Fig. 8C dargestellt ist, sind vier Differenztransforma,toren zur Messung der Verschiebungen in X-, Y- und Z-Richtung vorgesehen. Die Verschiebung in Z-Richtung kann aus der gesamten Analyse der Ausgangsζeichen der vier Meßvorrichtungen ermittelt werden.

In den Fig. 8A, 8Bund 80 sind elastische Halterungen 5 vorgesehen, welche kontinuierlich die Verschiebung in X-, Y- und Z-Richtung messen, damit die Achse des Kolbens 2 in Koinzidenz mit der Achse der Bohrung gebracht und damit auf den Kolben ein Druck ausgeübt· werden kann, der keine Verkleidung des . _L Kolbens 2 in der Wand der Bohrung erzeugen kann. Es ist jedoch nicht notwendig, die Verschiebungen in X-., Y- und Z-Richtung

kontinuierlich zu messen, was im folgenden nachgewiesen wird.

Bei einer anderen, in Fig. 9 gezeigten Ausführungsform wird die Verschiebung in Z-Richtung in zwei Schritten gemessen. In Abhängigkeit von der Verschiebung eines Tragteils 17 in Z-Richtung wird ein erster Bogrenzungsschalter 42 von einem Vorsprung 41 betätigt, welcher von der Oberseite des Tragteils 17 nach oben vorsteht, und bei einer weiteren Verschiebung wird ein aweiter Begrenzungsschalter 42b ebenfalls von dem Vorsprung 41 betätigt. Da das Tragteil 17 über Federn 16 mit dem Gchlruse 15 verbunden ist, entsteht mit einer Verschiebung in Z-Richtung eine proportionale Rückstellkraft, welche auf den Kolben 2 wirkt. Deshalb wird der Kolben 2, wenn beide Begrenzungs schalt ex* 42a und 42b abgeschaltet sind, iiib.Ie Bohrung eingeführt, wenn jedoch beide Begrenzungsschalter eingeschaltet sind, wird der Kolben 2 aus der "Bohrung 1a entfernt.. Wenn der erste Begrenzungsschalter 42a eingeschaltet ist, und der zweite Begrenzungsschalter 42b abgeschaltet ist, wird die Position des Kolbens 2 in X- und Y-Richtung eingestellt. Der Kolben 2 kann somit in die Bohrung 1a ohne die Gefahr der Verklemraung eingeführt werden. Das in I¹Ig. 9 gezeigte System, bei welchem die Verschiebung oder die Rückstellkraft in Z-Richtung durch die Ein-Aus-Wirkung der Begrenzungsschalter gemessen wird, ist deshalb besonders vorteilhaft, weil es stabil im Betrieb ist und v/eil der Pegel der Ausgangssignale hoch ist im Vergleich zu den Anordnungen der Jig. 8A und 8B. Die in den Fig. 8A und SB gezeigten Anordnungen können so modifiziert werden, daß durch Einstellung eines geeigneten Schwellwertes die "Ein"- und "Aus"-Signale abgeleitet werden können.

Bei der in S¹Ig. 9 gezeigten Ausführungsform kann der zuverlässige Betrieb der Begrenzungsschalter 42a und 42b nicht gewährleistet 'werden, wenn_der Vorsprung 41 aufgrund einer

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Verschiebung des Tragteils in X- und Y-Richtunggeneigt ist. Um dieses Problem zu vermeiden, ist eine in Fig. 10 gezeigte Anordnung vorgesehen, bei v/elcher lediglich die Reaktion in Z-Richtung von dem ersten und dem zweiten- Begren- ■ zungsschalter 42a bzw. 42b gemessen wird. Wenn die Arme 3b der Haltevorrichtung 3 in X- und Y-Richtung verschoben werden, wird das Tragteil 17a in einem Kugellager 43 so verschoben, daß die Gehäuse 15a und 15t> überhaupt nicht geneigt werden, daß jedoch das Gehäuse 15a in Z-Richtung verschoben wird, was von dem ersten Begrenziings schalt er 42 a und dem zweiten Begrenzungsschalter 42b registriert wird. Wenn die Arme 3ΐ> der Haltevorrichtung 3 in X- und Y-Richtung verschoben werden, wird das Tragtei-1 17a in dem Kugellager 43 so verschoben, daß die Gehäuse 15a und 15b überhaupt nicht geneigt werden, das Gehäuse 15a wird jedoch in Z-Richtung verschoben, wenn die Rückstellkraft in Z-Richtung auf den Kolben 2 wirkt, so -daß die Begrensungsschalter 42a und 42b nacheinander geschlossen werden. Die in Fig. 10 gezeigte Anordnung weist den Vorteil auf, daß lediglich die Verschiebung in Z-Richtung mit einem höheren Grad von Genauigkeit erfaßt wird. -

In Fig. 11 ist eine v/eitere Ausführungsform einer elastischen Halterung 5 gezeigt.. Die Tragplatte 17 einer Haltevorrichtung 3 ist mit der Antriebsplatte 10 der'Positioniervorrichtung über Zylinderfedern 45a und 45~b verbunden.,- welche Bolzen 44 umgeben, die sich von der Antriebsplatte 10 durch durchgehende Bohrungen der Tragplatte 17 erstrecken, so daß der Abstand zwischen der Tragplatte 17'und der Antriebsplatte 10 veränderlich ist. Detektoren 46a und 46b, welche aus Differenztransformatoren bestehen, sind zur Messung des Neigungswinkels des Kolbens 2 vorgesehen. Zwischen einem Paar von Federsitzen 47 und 48 ist eine belastete Zylinderfeder angeordnet, deren Federkonstante kleiner als diejenige der Zylinderfedern 45a und 45"b ist, und deren freie Lange kurzer als der Abstand zwi-

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sehen der Antriebsplatte 10 und der Tragplatte 17 ist. Das obere Ende der Zylinderfeder 50 "befindet sich normalerweise in einem Abstand von der Antriebsplatte 10. Wenn die Ausgangszeichen der Detektoren 46a und 46b dann, wenn auf den Kolben 2 ein Druck ausgeübt wird, um ihn in die Bohrung 1a einzuführen, nicht gleich groß sind, wird die Position der Antriebswelle 4a korrigiert oder nächgestellt. Wenn die Tragplatte 17 weiter angehoben wird, so daß die Zylinderfeder komprimiert wird, wird ein Stift 49, welcher an dem oberen Federsatz 47 befestigt ist, an den Mikroschalter 51 herangeführt, wodurch dieser geschlossen wird. Das bedeutet, daß eine Verklemmung des Kolbens 2 an der Seitenwand der Bohrung festgestellt wird. Deshalb wird die Antriebsachse 4a angehoben, so daß die Verklemmung behoben wird, und danach wird die Antriebsachse 4a wieder herabgeführt, um einen Druck auf den Kolben 2 auszuüben. Die Jig. 12 zeigt das Verhältnis zwischen der Verschiebung der Tragplatte 17 bezüglich der Antriebsplatte 10 und der Feder spannung. Wenn die relative Verschiebung einen vorbestimmten Wert D erreicht, beginnt die Kompression der Zylinderfeder 50, und die relative Verschiebung muß weiter um den Wert d zunehmen, bevor der Mikroschalter 51 geschlossen wird. Wegen dieser nicht linearen Federspannung kann die Abweichung des Kolbens 2 bei dem Positionierungsschritt mit einem relativ höheren Grad an Genauigkeit gemessen werden, da der Kolben 2 von den relativ weichen Federn 45a und 45b gehalten wird. Bei dem Schritt, bei welchem der Kolben in die Bohrung 1a hineingedrückt wird, wird dieser mit einer relativ größeren Federkraft beaufschlagt. Wenn der Kolben 2 sich in der Wand der Bohrung verklemmt, wird dies festgestellt,so daß die einen vorbestimmten Wert übersteigendeKraft nicht auf den Kolben 2 übertragen wird, ähnlich wie es oben beschrieben wurde.

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Gemäß, der Erfindung wird die Positionierung des Kolbens 2 beim zweiten Schritt erreicht, und dann wird die Feineinstellung in einem dritten Schritt durchgeführt, so daß die Feststellung der Beendigung der groben Positionierung oder des zweiten Schrittes notwendig ist. Die teilweise Einführung des Kolbens 2 in die Bohrung Ta kann in beschriebener V/eise in Abhängigkeit von der Reaktion in Z-Richtung auf den Kolben 2 festgestellt werden, diese Prüfung.ist aber im der Praxis sehr schwierig, da lediglich ein kleiner Teil des Kolbens 2 sich in der Bohrung befindet. Außerdem besteht das Problem, .daß der Kolben 2 nicht in die Bohrung la eingeführt werden kann, wenn die Peineinstellung vor Beendigung der Grobeinstellung begonnen wird. ''-'''.

Zur Überwindung dieses Problems werden dann, wenn'die Reaktion in Z-Richtung festgestellt wird,, d.h., wenn der Mikroschalter. 11 das Signal f abgibt, die bistabilen Kippstufen 2i>" und 25 in Fig. 4 eine relativ kurze Zeit zurückgestellt, so daß den X- und Y-Antriebsstufen während eines"sehr kurzen Zeitintervalls Impulse zur Positionierung der Positioriiervorrichttüig 4 zugeführt werden. Wenn der Kolben 2 teilweise""in die Bohrung 1a eingeführt ist, wird-er wegen des oben beschriebenen Betriebs weiter hineingeschoben, so. daß wiederum das Signal f erzeugt wird. In. Abhängigkeit von diesem Signal f werden die bistabilen Kippstufen.23 und .24 eingestellt und dann jeweils für eine vorbestimmte, kurze Zeit zurückgestellt, so daß die Feineinstellung fortgeführt wird.. Wenn- aufgrund des Rauschens, ein Signal f registriert wird, obwohl der Kolben 2 überhaupt nicht in der. Bohrung 1.a steckt, wird die Feineinstellung lediglich einmal ,durchgeführt, und danach .wird die'Grobeinstellung fortgesetzt. . . _, _t . "■ . λ..'.. .-!.,-

Es ist jedoch zu befürchten, daß bei stetiger Ableitung des Signals f aus irgendeinem Grund, selbst dann, wenn der Kolben

bereits teilweise in die Bohrung 1a eingeführt ist, die Grobeinstellung in einem solchen Ausmaß durchgeführt wird, daß der Kolben 2 vollständig von der Bohrung 1a fortgeführt wird. Um dieses Problem zu vermeiden, werden die bistabilen Kippstufen 23 und 25 dann, wenn die Differenz der AusgangssigmLe der Zugmesser 7a und 7c oder 7b und 7d einen vorbestimmten Viert überschreitet, d.h., wenn eine abnorme Neigung des Kolbens 2 festgestellt v/ird, für eine kurze Zeit zurückgestellt, so daß die Korrektur dex- Position dex^ Positioniervorrichtung in der beschriebenen Art vorgenommen werden kann, bis die Ausgangszeichen der Zugmesser 7a bis 7d zu Null v/erden. Diese Korrektur wird deshalb vor der vollständigen Entfernung des Kolbens 2 von der Bohrung 1a durchgeführt, so daß der Kolben 2 sicher und zwangsläufig in die Bohrung 1a eingeführt v/ird.

In KLg. 13a ist eine andere Ausführungsform einer Steuerschaltung beschrieben. Die Ausgangssignale a¹, b', c' und d' der Zugmesser 7a bis 7d, welche an den Federn 5Jbefestigt sind, werden EntscMdungsstufen 50 und 51 zugeführt, die jeweils einen Differenzverstärker und eine Schwellwertstufe umfassen, und die Impulsfolgen von einem Impulsgenerator 53 werden über Tor-schaltungen 60x1 , 60x2, 60y1 , 60y2-, 60z 1 und 6Oz2 den Antriebsstufen 6x, 6y und 6z der Schrittmotoren 4x, 4y und 4z zugeführt. Eine Entscheidungsstufe 52 Ist so ausgebildet, daß sie die Summe der Ausgangssignale a', b¹, c¹ und d¹ mit einem vorbestimmten Schwellwert vergleicht, und in Abhängigkeit von dein Ausgangssignal g der Entsch-eidungsstufe 52 öffnet oder schließt eine Steuerstufe 54 die Torschaltungen 60z1 und 60z2. Eine Torsteuerstufe 55 ist so ausgebildet, daß sie eine Torschaltung 56 in Abhängigkeit von dem Ausgangssignal dei· Entscheidungsstufe 54 öffnet oder schließt. Eine Steuerstufe zur Steuerung der Schrittmotoren 4x_f. 4y und 4z in Abstimmung mit einer vorbestimmten .KLge und zusätzlich zur Aussteuerung der Positionskorrektur ist nicht dargestellt. Die Ausgangssignale a¹,- b^l, c^f und d¹ erhält man erst, wenn der Kolben 2 durch'den

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Betrieb des "Schrittmotors 4z mit dem Zylinder 1 in Berührung gebracht wird, und die Größe dieser Ausgangssignale wächst mit der Kraft, mit welcher .der Kolben 2 auf den Zylinder 1 gedrückt wird. Wenn die Summe dieser Ausgangssignale einen vorbestimmten Wert erreicht, welcher - einer vorbestimmten, auf den Kolben 2 auszuübenden Kraft entspricht, v/ird die Zunahme des Druckes in Z-Richtung beendet, und die in X- und/oder Y-Riclrtrung arbeitenden Schrittmotoren 4x und 4y werden so betrieben, daß die Achse des Kolbens 2 so bewegt wird, daß sie mit derjenigen der Bohrung la in dem Zylinder zusammenfällt. Wenn diese Achsen zusammenfallen, wird das Vorderende des Kolbens 2 in die Bohrung 1a eingeführt, während ein Druck a.uf den Kolben 2 ausgeübt wird. Die Entscheidungsstufe 52 erzeugt ein Ausgangssignal, welches anzeigt, daß der Kolben 2 gegen den Zylinder 1 gedruckt wird; dieses Ausgangssignal g ändert sich jedoch wegen der augenblicklichen Änderung der Summe der Ausgangssignale aV, b¹, c' und d¹. In diesem Zustand werden die Entseheidungsstufen 50 und 51 betätigt, und die Teineinstellung des Kolbens 2 kann vorgenommen werden, während er in die Bohrung 1a eingreift. Auf diese Weise ist die sichere und zwangsläufige Einführung des Kolbens 2 in die Bohrung 1a in Zusammenarbeit mit der Stufe 54 gewährleistet. Die G-röße des Ausgangssignals g ändert sich jedoch in Abhängigkeit von dem praktisch auftretenden Rauschen. Die Torsteuerstufe 54 des Ausführungsbeispiels umfaßt einen Komparator mit einer

- A Hy st ere se./ . ..
in Pig. 14 g e ζ e 1 gt en/ Während der in Z-Richtung■ arbeitende Sehrittmotor betrieben v/ird und den auf den Kolben'2 ausgeübten Druck erhöht, nimmt die Größe des Ausgangssignals g der Entscheidungsstüfe 52 ständig zu. Wenn der Betrag des. Ausgangssignals g einen vorbestimmten Wert P überschreitet, wird ein Ausgangssignal Q von der S'teuerstufe 54 abgegeben, welches eine Zunahme des.auf den Kolben ausgeübten Druckes beendet. Wenn die Grobeinstellung von den Schrittmotoren 4x und 4y durchgeführt wird, wobei" der Kolben gegen den Zylinder 1 gedrückt*· ■' wird, ändert "sich das Ausgangs signal g "aufgrund der Oberfläc-heri-

rauMgkeit des Zylinders. Das Ausgangszeichen g der Ents ehe idlings stufe 54 "bleibt jedoch konstant, so lange die Veränderung der Größe des Ausgangssignals g nicht den Wert R oder S überschreitet..Wenn der Kolben in die Bohrung gesenkt wird, überschreitet die Größe des Ausgangssignals"g den Punkt S, so daß das Ausgangssignal der Entseheidungsstufe 54 von dem'Punkt S zu dem Punkt T abfällt. Dadurch wird die Einführung des Kolbenendes in die Bohrung festgestellt. In Abhängigkeit von diesem Abfall des Ausgangszeichens werden die Steuerstufe 55 und die Torschaltung 56 betätigt, so daß die Korrektur der Position des Kolbens in der X- und in der Y-Richtung durchgeführt werden kann, und.der auf den Kolben ausgeübte Druck wird wieder erhöht. Falls der auf den Kolben ausgeübte Druck einen vorbestimmten Wert überschreitet, weil der Kolben klemmt oder aus einem Grund, so daß das Ausgangssignal- g den Punkt R erreicht (vgl. Pig. 14), wird die Drehrichtung des Schrittmotors Az umgekehrt, wodurch der Druck auf den Kolben verringert wird. Auf diese Weise wird der Kolben sicher in die Bohrung eingeführt. Bei diesem Ausfuhrungsbeispiel wird der Begrenzungsschalter 11 (vgl. Pig.,3 ) geschlossen, wenn der Punkt R erreicht wird. Einen Komparator 54 mit der dargestellten Hysteresis kann man durch positive Rückkopplung des Ausgangssignals der bistabilen Kippstufe 542, welche in Abhängigkeit von dem Ausgangssignal eines Differenzverstärkers 541 betätigt wird, zu deren Eingang erhalten, wobei das Rückkopplungssignal einen geeigneten Pegel haben muß, wie man in Pig. 15 sieht. ■

Eine zweite Ausführungsform der Erfindung wird anhand der Pig. 16 und 17 beschrieben. Von einem Förderer 150. transportierte Teile sollen in einem Behälter gesammelt werden, weichereine Achse T52b aufweist, die an einer Basisplatte 152a befestigt ist, 'und welche außerdem Stangen 152c aufweist. Jedes Teil 151 weist Löcher 151a und Ausnehmungen 151b auf, in welchen die Achse 152b bzw. die Stangen 152c aufgenommen'

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vrerden, :-E4n. Einiiüirurigste.il, 1.55*. welches, über ein elastisches Tei-3, 154 wit, einem Ende 1-53 einer Positioniervorrichtung Cnicht,dargestellt) verbunden ,ist, enthält einen Kagneten 156, der das Teilf 151 hält; der äußere. Durchmesser des Einführungsteils,.155-ist etwa gleichüem äußeren Durchmesser der Achse ,152b, .und es.weist ein kegelförmiges Ende auf, welches ;zur Erleichterung der Einführung des.Einführungsteils in das "Loch .1-5-1 a des Teils .151 dient. Die mit dem Ende 153 verbundene _;PositioniervGrrichtung kann in X-, I- und Z-Richtung verschoben werden, und das Ende .153 kann in jeder Richtung gedreht werden, .wie man in 3?ig# 16 sieht. An der elastischen Kupplung -1.54- sind Mittel, (nicht dargestellt)., die zur Messung;der -relativen Verschiebung .zwischen den Teilen 153 und 155 dienen,, befestigt, ähnlich.wie es oben beschrieben wurde. . . . , - . .

Wie man.aus Pig, 16a.sieht, wird die Positicniervorrichtung-so in Z-Richtung bewegt, daß das.Einführungsteil 155 in das Loch 151a gingeiührt v/ird,:und die Haltevorriahtung 156 hält das Teil·.-151» damit es in die in Fig. 16b gezeigte Position gebracht .wird. ;Danach wird die Moatage nach dem erf indungngemäßen. Yerfahren durchgeführt. In, diesem Ausfühx-ungsbeispiel .muß die-Bevregung, des..Teils 153 der Positioniervorrichtung in , Q Richtung überiiTacht .werden-. Dies· geschieht --durch", das Zusammenwirken dea-Einführungsteils: 1_;55 roit.der Achse, 152b des Behältersv Ein·, zum. Eingriff ,kommendes- Jjoch 155a. an_: demuntexⁱen Endabschnitt des Einführungsteils 155 wird über einen zylindri-schen Vorsprung02 gestülpt, der von dem Ende der Achse 152b vorsteM,"= Zwei T/eile v/erden· also.,nlc|i"fc 4ur..ch, ei^e, eins~:zu-eins-Korrespondenis; zwi-sclieneina-ftder zusararnengesetzt, sondern, durch eine .βΙίηδ^.ζ^^&Ι-ίΐ^-Κοχ^βΒρ,οιι^ηζ- zvfischen eineia der, Teile, ιψύ, _r eitier ■yiorEichijung^.v/elchQ das andere ,Teil- für die- Zu zung ,o:der>.Montage·- her&it· hält .;--ß-ieses Verfahren ist. dann· .vo3?^eäilhaiPib^. jwemi.es ■ sp}q.wj;eiEig_: i-st.,=. e_;ine eifns-z^t-Korr,espQiid:§iagi gw^BOhg^,dre_;n> ziAgaii^ej&zusetseiidei], Teilen, stolleii,

Die Erfindung lehrt ein Verfahren^ nach welchem eines von zwei Teilen in ein Loch odex- eine Bohrimg des anderen Teils eingepaßt worden kann oder, wie die Fig. 17 zeigt, nachdem ein -Teil mit einem Loch über ein entsprechend ausgebildetes Teil gebracht werden soll, welches von einer elastischen Kupplung gehalten 'wird.

Abhängig von den Arten der verwendeten Mechanismen kann eine Kupplung oder Halterung verwendet werden, welche keinen Fehler od..dgl. enthält und gegenüber der Positioniervorrichtung verschiebbar ist. Zusätzlich zu den in den Ausführungsbeispielen beschriebenen Meßvorrichtungen können auch geeignete, andere mechanische, magnetische, elektrostatische ,oder opti-rsehe Neßvorriclrtungen verwendet worden, welche kontinuierlich oder intermittierend Ausgangszeichen, abgeben. Die kontinuierlichen Ausgangezeichen können in intermit bierende Signale, z.B. Ein-Aus-Signale umgewandelt werden, v/ie es bei dem in Fig. 4 gezeigten Ausführungsbeispiel der Fall ist, um dadurch nachteilige Wirkungen eines"Schwindens des Ausgangssignals zu verh.ind.ern, wenn die Verschiebung fast Null ist. Veränderungen und andere Ausfuhrungsformen- der Po-sitioniervorrichtung und des Steuersystems und der Stellvorrichtungen fallen in den Schutzbereich der Erfindung. Es versteht sich, daß die Montagesteuerung in ähnlicher Weise durchgeführt werden kann, v/ie bei den oben beschriebenen AuGführungsbeispielen, auch dann, wenn, ein Teil mit einem Loch oder einer Bohrung, in welches bzw. welche ein anderes Teil oder ein Vorsprung des anderenteils eingepaßt v/erden soll, in X-, Y- und Z-Richtung verschoben wird,., während die Enden, der Federn oder Halterung eine -Haltevorrichtung tragen, welche ihrerseits das andere Teil hält. . ......

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Claims

■Ansprüche

1. [Vorrichtung zur automatischen Steuerung der Montage eines äußeren Teils mit einem inneren Teil, gekennzeichnet durch eine Haltevorrichtung (3), welche entweder das innere oder das äußere Teil (1 bzw. 2) hält, durch eine Positioniervor'richtung (4), welche eine Antriebsachse' (4a). längs den Achsen eines Koordinatensystems verschiebt,, durch eine elastische Kupplung (5) --zwischen, "der'-Haltevorrichtung (3) und der Antriebswelle (4a), durch'Detektoren, welche ein Signal "(g) erzeugen., -welches die Verschiebung der elastischen' Kupplung '(5) ""-darstellt", und durch eine Steuerschaltung zur Steuerung der Positioniervorrichtung (4) in Abhängigkeit von dem von den Detektoren (7) abgeleiteten Signal (g).

Verfahren zur automatischen Steuerung.der Montage"zweier Teile, insbesondere nach" Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zunächst ein inneres Teil (2) mit einem äußeren Teil (-1) in Berührung gebracht wird, und zwar in einer Position außerhalb des Bereiches der möglichen Positionen des Z-entr'ums eines dem inneren Teil (2) entsprechenden Loches (1a) in dem äußeren Teil'(T), daß'danach eine relative Verschiebung zwischen der Haltevorrichtung (3) und der Positioniervorrichtung (4) erzeugt wird,- so daß die Antriebswelle (4a)' der Positioniervorrichtung' (4) in Richtung auf das Zentrum des Loches (Ί a) des äußeren Teils (1) bewegt' wird, während das innere" Teil'(2), welches von der Haltevorrichtung (3) gehalten 'wird., gegen das äußere Teil (T) mit einem., vorbestimmten Druck gedrückt wird,' wodurch eine grobe Koinzidenzeinstellung der Achse des inneren Teils (2) mit'der Achse des Loches (la) des äußeren Teils (1) bewirkt wird, und daß danach die Antriebswelle (4a) der Positioniervorrichtung (4) so bewegt-wird, daß die Verschiebung der elastischen Kupplung (5) zwischen der Haltevorrichtung (3) und der Posi-

tioniervorrichtung (4) wieder rückgängig gemacht wird, wodurch die Position des inneren Teils (2), welches von der Haltevorrichtung (3) gehalten wird, korrigiert v/ird und das innere Teil (.

2) in das Loch (1a) des äußeren Teils (1) eingeführt v/ird.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die elastische Kupplung (5) vier in Form eines Kreuzes angeordnete Blattfedern (5.), an deren Oberfläche jeweils Zug- "bzw. Druckmesser (7) angeordnet sind, welche ein der Durchbiegung der Blattfeder (5) entsprechendes Signal erzeugen.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 3_f gekennzeichnet durch - Detektoren zur Messung der Verschiebung zwischen der Antriebsachse (43) der Positioniervorrichtung (4) und dem inneren oder dem äußeren Teil (1 oder 2) in X- und Y-Richtung, und durch Detektoren (9, 11) zur Messung der Verschiebung zwischen der Antriebswelle (4a) und dem inneren oder dem äußeren Teil (1 oder 2) in Z-Richtung oder in der Richtung, in welcher das innere Teil (2) und das äußere Teil (1) zusammengesetzt werden sollen.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die ersten Detektoren (7) eine unempfindliche Ansprechcharakteristik aufv/eisen, so daß sie. lediglich dann ein Ausgangssignal abgeben, wenn die relative Verschiebung einen ersten vorbestimmten Wert überschreitet, daß sie jedoch kein Signal abgeben, wenn die relative Verschiebung unterhalb eines zweiten vorbestimmten Wertes liegt.

6. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß " die zweite Detektorvorrichtung (9, 11) ein erstes Ausgangssignal (e) abgibt, wenn die relative Verschiebung in Z-Ri ch-

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tung einen ersten, vorbestimmten Wert (Z2) überschreitet, und daß sie ein zweites Ausgangssignal (f) abgibt, ■ wenn die relative Verschiebung unterhalb eines zweiten vorbestimmten Wertes (Z1).liegt.

7. Verfahren nach Anspruch 2, bei welchem eine Vorrichtung nach Anspruch 6 verwendet wird, dadurch gekennzeichnet, daß in Abhängigkeit von dem ersten Ausgangssignal (e) der zweiten Detektorvorrichtung (9, 11) der Übergang von dem ersten Sehritt zu dem zweiten Schritt erfolgt, und daß in Abhängigkeit von dem zweiten Ausgangssignal (f) der zweiten Detektorvorrichtung (9, 11) der Übergang von dem zweiten Schritt zum dritten Schritt erfolgt.

8'.- Vorrichtung nach einem derAnsprüche 4 bis 6, dadurch ge-. kennzeichnet, daß die Steuerschaltung einen Impulsgenerator (22) umfaßt, der positive und negative Impulszüge erzeugen kann, und eine erste Schaltstufe und eine zweite Schaltstufe (29, 31), welche in Abhängigkeit von dem Ausgangssignal der ersten Detektoren (7) den positiven oder den negativen Impulszug hindurchlassen, und eine dritte Sehaltstufe (23 - 26, 31), welche in Abhängigkeit von dem Ausgangssignal (e^f) der zweiten Detektorvorrichtung den positiven oder den negativen Impulszug hindurchläßt, und Schrittmotoren (4x, 4y, 4z), welche in Richtung der entsprechenden Polarität der positiven und der negativen Impulszüge, welche durch die erste , die zweite und die dritte Schaltstufe hindurchgeleitet werden, rotieren können, wodurch die Antriebswelle (4a) der Positioniervorrichtung in die X-, Y- und in die Z-Richtung bewegt werden kann.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1,3 bis 6 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Detektorvorrichtung einen DifferenztransfOrmator (18) umfaßt, dessen Wicklung oder

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dessen Kern (18a, 18b) an der Antriebswelle (4a) befestigt ist, während sein Kern "bzw, seine Wicklung (18b, . 18a) an einem Abschnitt der"Haltevorrichtung (3) befestigt ist, so daß ein kontinuierliches Signal erzeugt werden kann, welches die Verschiebung des inneren oder des äußeren Teils (1 oder 2) in Z-Richtung darstellt.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1, 3 bis 6,. 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Detektorvorrichtung ein druckempfindliches Element (50) aufweist, welches zwischen der Positioniervorrichtung und der Haltevorrichtung angeordnet ist, wodurch ein kontinuierliches Signal erzeugt v/erden kann, welches die Verschiebung in Z-Richtung darstellt. ,

11. Verfahren nach Anspruch 2 oder 7, bei welchem eine Vorrichtung nach Anspruch 1 verwendet wird, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Positioniervorrichtung (4) und der Haltevorrichtung (3) ein mechanisches Spiel oder ein Abstand vorgesehen ist, so daß die Steuerung während der dem Spiel entsprechenden Hin- und Herbewegung durchgeführt werden kann.

12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Positioniervorrichtung (4) mit einer Amplitude hin- und herbewegt wird, welche dem unempfindlichen Bereich der ersten Detektorvorrichtung (7) entspricht.

13. Automatische Steuervorrichtung,* gekennzeichnet durch eine Haltevorrichtung (3), welche ein inneres Teil (2) hält, welches in ein passendes Loch (1) eines äußeren Teils eingefügt werden soll, durch eine erste Positioniervorrichtung,

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welche eine Antriebswelle (4, 18) in der Richtaing bewegt, in welcher das innere Teil (2) in das passende Loch oder , in Z-Richtung bewegt, durch eine elastische Kupplung (5), w'elche die Haltevorrichtung mit der ersten Positioniervorrichtung verbindet, durch eine zweite Positioniervorrichtung, welche eine Unterlage,, auf welcher das äußere Teil liegt, in X- und in Y-Richtung bewegt, durch Detektorvorrichtungen, welche die Verschiebung der erlastischen Kupplung oder Halterung in X-, Y- und in Z-Richtung messen und ein entsprechendes Signal erzeugen, und durch eine Steuerschaltung zur Steuerung der ersten und der zweiten Steuervorrichtung in Abhängigkeit von den Signalen, die von den Detektorvorrichtungen abgegeben werden.

14· Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis. 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Charakteristik der Verschiebung der elastischen.Kupplung in Abhängigkeit der auf sie aus-• geübten Kraft nicht linear ist.

15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch 'gekennzeichnet, daß die Detektorvorrichtung zur Messung der relativen Verschiebung zwischen der Haltevorrichtung

. und der Positioniervorrichtung eine nicht lineare Charakteristik aufweist. "

16. Automatische Steuervorrichtung, gekennzeichnet durch, eine Haltevorrichtung, welche ein inneres oder ein äusseres Teil hält, durch eine Positioniervorri'chtung, wel-

\ ehe eine Antriebswelle längs den Achsen eines Koordinatensystems verschieben kann, durch eine elastische Kupplung zwischen der Haltevorrichtung und der Positioniervorrich-' tung, durch Detektorvorrichtungen, welche ein Signal erzeugen, welches der Verschiebung der· elastischen Kupplung entspricht, und durch eine Steuerschaltung zur Steuerung

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der Positioniervorrichtung in Abhängigkeit von den Ausgangssignalen der Detektorvorrichtungen.

17. Automatische Steuervorrichtung zur Montage eineB inneren Teils mit einem äußeren Teil, gekennzeichnet durch eine Haltevorrichtung, -welche das innere oder das äußere Teil hält, durch eine Einrichtung, welche ein Endteil elastisch mit der Haltevorrichtung,verbindet, durch Detektorvorrichtungen, welche ein der Verschiebung der elastischen Kupplungseinrichtung entsprechendes Signal erzeugen, durch eine Positioniervorrichtung, welche das äußere oder das innere Teil längs den Achsen eines Koordinatensystems bewegt, und durch eine Steuerschaltung zur Steuerung der Positioniervorrichtung in Abhängigkeit von den Signalen der Detektorvorrichtungen.

18. Vorrichtung zum Einsetzen eines von einem ersten Teil vorstehenden Vorsprungs in ein passendes Loch eines zweiten Teils, gekennzeichnet durch eine Haltevorrichtung (156), welche das erste oder das zweite Teil hält, durch eine Positioniervorrichtung (153), v/elche relativ zu der Haltevorrichtung bewegbar ist, durch eine Halterung, welche das zweite oder das erste Teil hält, durch eine elastische Kupplung, welche die Halterung elastisch mit der Positioniervorrichtung (153) verbindet, durch eine in horizontaler Richtung wirkende Antriebsvorrichtung, welche die Positioniervorrichtung parallel zu der Haltevorrichtung bewegt, während das erste and das zweite Teil unter einem vorbestimmten Druck miteinander in Berührung gebracht werden, wodurch das erste Teil längs der Oberfläche bewegt wird, an welcher sich das Loch des zweiten Teils befindet, durch eine erste Detektorvorriehtung, welche die Verschiebung der elastischen Kupplung, die durch die parallele Bewegung der Positioniervorrichtung verursacht wird, mißt, durch Einrich-

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■ tungen zur Steuerung der horizontalen Antriebsvorrichtung in Abhängigkeit von dem Ausgang der ersten Detektor-

f vorrichtung auf solche Weise, daß die Verschiebung der elastischen Kupplung wieder rückgängig gemacht werden kann, durch eine senkrechte oder vertikale Antriebsvorrichtung, welche die Positioniervorrichtung senkrecht zu der Haltevorrichtung bewegt, durch eine zweite Detektorvorrichtung, welche die Verschiebung der elastischen Kupplung mißt, die durch die vertikale Bewegung der Positioniervorrichtung verursacht wird, und durch eine vertikale Steuervorrichtung, vrelche die Vertikalbewegung lediglich dann zuläßt, wenn das Ausgangszeichen der zweiten Detektorvorrichtung unterhalb eines vorbestimmten Wertes liegt, und welche diese Vertikalbewegung unterbricht, wenn das Ausgangssignal der zweiten Detektorvorrichtung einen vorbestimmten Wert überschreitet.

19· Vorrichtung nach einem der Ansprühe 1 bis 18, gekennzeichnet durch Einrichtungen, welche aus den Ausgangssignalen der an den Federn (5) befestigten Zugmesser (7) eine Summe bilden, durch Einrichtungen, welche einen Taktimpulszug erzeugen, welcher den X-, Y- und Z-Antriebsstufen der Schrittmotoren (4Xf 4y, 4z) zugeführt v/erden, durch Torschal tungen zwischen der Antriebsstufe für die Z-Richtung und dem Taktgenerator, und durch Steuereinrichtungen, welche das Summenzeichen empfangen und ein Steuersignal erzeugen, welches · die Torschal tungen entsprechend der Größe des Summensigiials steuern. ^:

20» Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung ein Steuersignal in Form einer Hysteresis, erzeugt.

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