DE2540494A1 - Vorrichtung zum zentrischen heranfuehren und montieren von maschinenelementen - Google Patents

Vorrichtung zum zentrischen heranfuehren und montieren von maschinenelementen

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DE2540494A1 DE19752540494 DE2540494A DE2540494A1 DE 2540494 A1 DE2540494 A1 DE 2540494A1 DE 19752540494 DE19752540494 DE 19752540494 DE 2540494 A DE2540494 A DE 2540494A DE 2540494 A1 DE2540494 A1 DE 2540494A1
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Description

R. Zri <'■'■
8.9.1975 ot
Anlage zur
Patent- und
Gebrs,uehsmuster--Hilfsanraeldung
R0B3RT BOSCH GIIBK, 7000 Stuttgart
Vorrichtung zum zentrisehen Heranführen und Montieren von Maschinenelementen
Die Erfindung "betrifft eine Vorrichtung zum zentrischen Heranführen und Montieren von Maschinenelementen, insbesondere Schrauben, Bolzen od. dgl. in achsparallelen Muttern, Bohrungen od. dgl., wobei die beiden zu montierenden Maschinenelemente axial und radial zueinander verfahrbar sind.
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Bei der Automatisierung von Montageplätzen für Schrauben oder Muttern ergibt sich häufig das Problem einer exakten Zuordnung der zu montierenden Teile, da die lagetoleranzen der (Gewinde-)Bohrung oder des (Gewindebolzens zu groß sind. Die zu montierenden Teile müssen dann manuell ausgerichtet werden, damit die Achsen der Bohrung "bzw. des Bolzens miteinander fluchten.
Es ist zwar bereits bekannt, mit taktil gesteuerten Greifern Objekte in beliebiger Position zu ertasten und nach einem vorgegebenen Plan zu positionieren. Der Einsatz derartiger taktiler Abtastsysteme blieb aber aufgrund des komplizierten und kostspieligen Aufbaues weitgehend auf den Laborbereich und die Handhabung gefährlicher Objekte beschränkt.
Hiervon ausgehend, liegt die Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, eine für die Anwendung in Produktionsbetrieben geeignete Vorrichtung zum automatischen Montieren von f-Iaschinenelementen bei nicht genau bekannter Position der Achsen zu entwickeln, so daß die bisher stets manuell ausgeführten Montageoperationen, insbesondere für Schrauben oder Muttern, automatisiert v/erden können. Die erfindungsgemäße Vorrichtung soll sich weiterhin durch robusten und kostengünstigen Aufbau auszeichnen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das eine Maschinenelement mit einem elastischen Biegerohr in Verbindung steht, daß ein Konus in axialer Verlängerung des einen oder des anderen Haschinenele-
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R Ib
mentes an diesem zumindest mittelbar angelenkt ist und daß dieser Konus als mit seiner Spitze zu der Mutter, Bohrung od. dgl. weisender Spitzkegel oder als mit seiner Rückseite zu der Schraube, dem Bolzen od. dgl. weisender Hohlkegel ausgebildet ist und daß die Umbiegung des Rohres beim axialen Heranführen der Maschinenelemente zueinander als Steuergröße für das radiale Verfahren des einen Maschinenelementes im Zentriersinn dient.
Die erfindungsgernäße Vorrichtung gestaltet es auf einfache Y/eise, die Achsen der beiden zu montierenden Teile exakt miteinander in Deckung zu bringen und so eine korrekte Kontage durchzuführen. Sind die Teile zunächst einige Millimeter g-egeneinander versetzt, so wird der Konus beim axialen Heranfahren beider Teile mit seiner Spitze in das Zentrum der Bohrung bzw. mit seinem rückwärtigen Hchlkegel zum Zentrum der Schraube hin abgelenkt, wobei das Biegerohr eine entsprechende Umlenkung erfährt. Richtung und Ausnaß der Rohrdurchbiegung werden elektrisch ermittelt und dienen als Signale zum radialen Verfahren des einen Maschinenelement es, und zwar solange, bis die Rohrdurchbiegung innerhalb der gev/ünschten Toleranz liegt. !Tun kann automatisch die Montage, beispielsweise das Verschränken der beiden Maschinenelemente erfolgen. Auch das radiale Zentrieren kann mittels an sich bekannter Regeleinrichtungen automatisch erfolgen.
Als besonders zweckmäßig hat es sich erwiesen, daß das Biegerohr xrier jeweils um 90 über den Umfang versetzt angeordnete Dehnmeßstreifen zur Ermittlung der Umbie-
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R 2 0 -> :-'i
gung aufweist. Es besteht stattdessen aber auch die Möglichkeit, die Rohrdurchbiegung kapazitiv oder induktiv zu ermitteln.
Damit der Konus nach dem Auffinden der richtigen Zuordnung der beiden Maschinenelemente aus dem Montagebereich entfernt werden kann, ist er z. B. versch;/er:kbar oder verschiebbar am Futter des einen Maschineneleaentes gelagert. Es besteht auch die Möglichkeit, den Konus wie ein Bohrfutter auszubilden, also aus beispielsweise 3 Elementen, die zumindest radial verfahrbar sind, zusammenzusetzen. Selbstverständlich ist die Konusbe-festigung so gestaltet, daß sie bei der zur Rohrumbiegung erforderlichen Querkraft noch nicht nachgibt.
T.veiterhin hat es sich als vorteilhaft erwiesen, daß das Futter drehbar auf dem Biegerohr gelagert ist. Auf diese V/eise kann nach dem Auffinden der richtigen Position unmittelbar mit dem Yerschrauben begonnen v/erden.
Schließlich ist es günstig, daß das Rohr von einer zu dem eingespannten Maschinenelement führenden Vakuumleitung durchquert ist. Dadurch benötigt man zum Festhalten der Schraube oder der Mutter keine Verstellbewegung am Futter, sondern lediglich einen die Schwerkraft übersteigenden Uhterdruc-k.
V/eitere Einzelheiten und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispieles. Dieses zeigt die Anwendung der erfindungsgemäßen Vorrichtung am Beispiel einer Schraubenmontage .
In ein ortsfestes werkstück 1 mit einer Gev/inö.ebohrung
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soll eine Zylinder schraube 3 eingeschraubt werden. Die Schraube 3 sitzt in einen Schraubkopf 4- und wird durch eine Unterdruckleitung 5 gegen Herausfallen gesichert.
Der Antrieb des Schraubkopfes erfolgt durch einen Zylinder 6, der über eine Zahnradstufe 7 von einem Elektromotor B in Drehung versetzt wird, im Innern des Zylinders 6 verläuft ein Biegerohr 9, das an seinem unteren Ende über ein Kugellager 10. mit dem Schraubkopf verbunden ist. An seinem oberen Ende ist das Biegerohr 9 starr in einer Hülse 11 eingespannt, auf deren Außenseite über kugellager 12 und 13 das obere Ende des Zylinders 6 gelagert ist.
Die Hülse 11 ist mit einer nicht näher dargestellten Vorrichtung H für die Vertikalbewegung versehen. Außerdem ist sie über einen Kreuztisch 15 und zwei Antriebsmotoren 16 und 17 in beiden Querrichtungen verschiebbar.
Zur Lageerkennung der Bohrungsachse ist ein Konus 18 vsrschv/enkbar am Schraubkopf 4 befestigt. Er wird nach Einsetzen einer Schraube 3 in den Schraubkopf 4 nach unten in die gezeichnete Stellung geklappt. Sodann wird der Konus mittels der Vorrichtung 14 vertikal nach unten gefahren, Aufgrund des seitlichen Versatzes zwischen der Bonrungsachse und der Schraubachse, die maximal gleich dem halben Bohrdruchmesser sein darf, wird der Konus 18 seitlich weggedrückt. Dabei verbiegt sich das Rohr 9» was durch vier über den Umfang verteilt angeordnete Dehnmeßstreifen 19 angezeigt wird. Deren Signale betätigen entsprechend Größe und
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Richtung der Durchbiegung die Motoren 16 und 17, bis die Schraubachse mit der Bohrungsachse fluchtet. Dies ist dann der Fall, wenn jeweils zwei einander gegenüberliegende Dehnungsmeßstreifen 19 dasselbe Ausgangssignal erzeugen. Der Konus 18 kann dann weggeschwenkt und die Schraube 3 durch den Antriebsmotor. 8 in die Bohrung 2 eingeschraubt werden.
Soll entgegen den zeichnerischen Beispiel eine Mutter auf einen Gewindebolzen montiert v/erden, so hat der Konus 18 die Form eines nach unten offenen Hohlkegels, so daß er beim vertikalen Auftreffen auf den Gewindebolzen ebenfalls seitlich ausweicht und eine Durchbiegung des· Biege rohrs 9 verursacht.
Soll der Montagevorgang unter besonders-schmutzigen .. Bedingungen durchgeführt v/erden, kann ein Drehen des Konus vorteilhaft sein.
Selbstverständlich kann, das Ausrichten der zu montierenden Maschinenelemente nicht nur über einen Kreuztisch, sondern auch durch andere, an sich bekannte Mechanismen geschehen.
Zusammenfassend liegt der Vorteil der beschriebenen Erfindung darin, daß man mit einer verhältnismäßig kostengünstigen, für den Werkstattbetrieb geeigneten Montageeinrichtung die bisher nur manuell ausführbaren Montageoperationen automatisieren kann.
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Claims (6)

  1. Ansprüche
    Vorrichtung zum zentrischen Heranführen und ι·ίοη-rieren von I-iasciiinenelementen, insbesondere Schrauben, Bolzen od. dgl. in achsparallelen iiuttern, Bohrungen od. dgl., wobei die beiden zu montierenden haschinenelemente axial und radial zueinander verfahrbar sind, dadurch gekennzeichnet,
    daß das eine Kaschineneleinent (3) mit einem elastischen Biegerohr (9) in Verbindung steht, daii ein Konus (18) in axialer Verlängerung des einen oder des anderen Maschinenelementes (3) an diesem zumindest mittelbar angelenkt ist und daß dieser Konus als mit seiner Spitze zu der Kutter, Bohrung (2) od. dgl. weisender Spitzkegel (16) oder als mit seiner !Rückseite zu der Schraube, dein Bolzen od. dgl. weisender riolilkegel ausgebildet ist und daß die Umbiegung des Rohres (9) beim axialen heranführen der i-Iaschinenelernente zueinander als Steuergröße für das radiale Verfahren des einen Ilaschinenelementes (3) im Zentriersinn dient.
  2. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Biegerohr (9) vier jeweils um 90° über den Umfang versetzt angeordnete Dehnungsmeßstreifen (19) zur Ermittlung der Umbiegung aufweist.
  3. 3♦ Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich-
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    R 2 Π ;>
    net, daß die Ermittlung der Rohrdurchbiegung kapazitiv oder induktiv erfolgt.
  4. 4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Konus (18) "beweglich am Putter (4) des einen Maschinenelementes (3) "befestigt ist.
  5. 5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Konus aus mehreren radial in ein ge nie in sanies Zentrum verfahrbaren Segmenten besteht, wobei das Zentrum mit der Achse des dahinter befindlichen Maschinenelernentes zusammenfällt.
  6. 6.'Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß-das Futter (4) drehbar auf dem Biegerohr (9) gelagert ist.
    7, Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Konus (18) während des axialen Heranfahrens der Maschinenelemente verdrehbar ist.
    S. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Rohr (9) von einer zn dem eingesetzten Maschinenelement führenden Vakuumleitung (5) durchquert ist.
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