DE3247589C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Montageanlage zum Montieren von Ventilkeilen bei Ventilen von Verbrennungsmotoren gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.

In Verbrennungsmotoren gibt es Ventile, die in schließender Richtung von Federn beaufschlagt werden, welche zwischen dem Boden eines im Zylinderkopf gebohrten Loches und dem am äußeren Ende des Ventilschaftes vorhandenen Ventilteller angeordnet ist. Dieser Ventilteller hat normalerweise eine zentrale konische Öffnung. Seine Befestigung auf dem Ventilschaft erfolgt mit Hilfe von zwei der genannten konischen Öffnung angepaßten Ventilkeilen, die um den Ventilschaft greifen und durch die Federkraft gegen den Ventilschaft gepreßt werden. Zur Verzahnung zwischen dem Ventilschaft und den Ventilkeilen sind die letzteren an ihrer Innenseite mit in Umfangsrichtung verlaufenden Nuten und Flanschen versehen und der Ventilschaft ist mit entsprechend bemessenen Nuten und Flanschen versehen. Auf diese Weise erhält man zwischen dem Ventilschaft und den Ventilkeilen sowie dem die Ventilkeile umgebenden Ventilteller mit der konischen zentralen Öffnung eine sichere und beständige axiale Fixierung.

Nach dem Montieren der Ventile im Ventilgehäuse (im Zylinderkopf) wird eine Feder mit einem unteren und einem oberen Teller in einer Ausbohrung im Ventilgehäuse und um den Ventilschaft plaziert, wonach die Feder zusammengedrückt wird. Zwei konische Ventilkeile werden um den Ventilschaft angebracht, wonach die Feder entspannt wird, wobei der Ventilteller die Ventilkeile umgibt und diese gegen den Ventilschaft gedrückt werden.

Die genannte Montage der Ventile, von denen zwei oder vier pro Zylinder erforderlich sind, ist eine zeitraubende Fließbandarbeit. Versuche, diese Arbeit zu automatisieren, haben zu keinem Erfolg geführt. Es hat sich als schwierig erwiesen, die Ventilkeile in der richtigen Weise zu plazieren.

Aus der DE-GM 72 45 256 ist ein Werkzeug zur Montage von Ventilkeilen zwischen Ventilteller und Ventilschaft bei Ventilen von Verbrennungsmaschinen bekannt. Dieses Werkzeug besteht aus einer Stange mit einem zentralen Kanal, der durch eine Trennwand in zwei Teilkanäle unterteilt ist, welche mit einem Vorrat von Ventilkeilen gefüllt sind. Die Stange wird derart auf den Ventilteller aufgesetzt und angedrückt, daß sie den Ventilteller gegen die Kraft der Ventilfeder vom Ende des Ventilschaftes zurückschiebt. In der Stange sind zwei im wesentlichen in Längsrichtung der Stange verlaufende Zangenglieder schwenkbar angeordnet, die in ihrer Ruhelage mit ihren Vorsprüngen am unteren Ende die Ventilkeile am Herausgleiten aus den Vorratskanälen hindern. Wenn der Ventilteller von der Stange nach unten gedrückt worden ist, werden die Zangenglieder geschwenkt, so daß ein Paar von Ventilkeilen zwischen die Zangenglieder in die Montageposition seitlich des Ventilschaftes gleiten kann. Anschließend werden diese beiden Ventilkeile durch die Zangenglieder gegen den Schaft gedrückt und danach wird das gesamte Werkzeug nach oben weggezogen, so daß sich der Ventilteller über die Ventilkeile schiebt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Montageanlage zum Montieren von Ventilkeilen der eingangs genannten Art zu entwickeln, welche in zuverlässiger Weise die oben beschriebene Montagearbeit ausführt und zusammen mit einem Roboter eine vollständig automatische Montage ermöglicht.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird eine Montageanlage zum Montieren von Ventilkeilen gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1 vorgeschlagen, welche erfindungsgemäß die im kennzeichnenden Teil des Anspruches 1 genannten Merkmale hat.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den weiteren Ansprüchen genannt.

Gemäß der Erfindung enthält das Werkzeug also ein Druckelement, das imstande ist, die Feder in solchem Maße zusammenzupressen, daß der über der Feder liegende Ventilteller unterhalb des äußeren Abschnittes des Ventilschaftes zu liegen kommt, an dem sich die mehreren Nuten und Flansche befinden. Ferner hat das Werkzeug Magazine für eine Anzahl von Ventilkeilen. Diese Ventilkeile nehmen zusammen mit dem Ventilteller im zusammengebauten Zustand die Federkraft auf und übertragen sie auf den Ventilschaft und das Ventil. Das Werkzeug hat ferner Vorschubvorrichtungen, die jeweils zwei Ventilkeile pro Arbeitstakt oder Ventil zu einem Kanal befördern, über den die Ventilkeile in ihre Montageposition um den Ventilschaft herum heruntergeführt werden können. Im Kanal sind Führungsschienen für die Ventilkeile vorhanden, welche diese in einem solchen Abstand voneinander führen, daß sie an dem oberen Abschnitt des Ventilschaftes frei vorbeigeführt werden können. Ferner sind im Transportkanal verschiebbare Druckstangen vorhanden, welche die Ventilkeile in die gewünschte Lage beim Montieren bringen und sie in dieser Höhenlage festhalten, wenn der Ventilteller einer Ventilfeder über die Ventilkeile geschoben wird. Im unteren Teil des Transportkanals sind feste oder federnde Hilfsmittel angeordnet, welche die Ventilkeile zu dem Ventilschaft hinführen. Die genannten Druckstangen können von Druckluftzylindern betätigt werden. Das Herausschieben von Ventilkeilen aus dem Magazin kann durch Transportvorrichtungen im Magazin bewirkt werden oder durch eine Sperre, die mit federkraftbelasteten Kugeln oder dergleichen arbeitet und am Übergang vom Magazin zu dem Transportkanal angeordnet ist.

Anhand der in den Figuren gezeigten Ausführungsbeispiele soll die Erfindung näher erläutert werden. Es zeigt

Fig. 1 eine Halterungsvorrichtung für einen Ventilteller, welcher die Ventilfederkraft aufnimmt, im axialen Schnitt,

Fig. 2 die Haltevorrichtung nach Fig. 1 in Draufsicht,

Fig. 3 ein erstes Ausführungsbeispiel eines vom Roboter getragenen Werkzeugs gemäß der Erfindung in seitlicher Ansicht, teilweise im Schnitt,

Fig. 4 einen Schnitt längs der Linie B-B in Fig. 3,

Fig. 5 einen Schnitt längs der Linie C-C in Fig. 3,

Fig. 6 einen Schnitt durch den unteren Teil des Werkzeugs gemäß Fig. 3,

Fig. 7 einen Schnitt längs der Linie D-D in Fig. 6,

Fig. 8 ein zweites Ausführungsbeispiel eines Werkzeugs gemäß der Erfindung in seitlicher Schnittdarstellung,

Fig. 9-13 das Werkzeug gemäß Fig. 8 in gleicher Darstellung, jedoch in verschiedenen Positionen während der Montage von Ventilkeilen für eine Ventilfeder.

In den Figuren bezeichnet 1 den Schaft eines im übrigen nicht gezeigten Ventils, der an seinem äußeren Ende drei Nuten 2 hat, die durch Flansche 3 voneinander getrennt sind. Ein Ventilteller 4 dient als Stütze für eine Ventilfeder 5 und hat ein verhältnismäßig langgestrecktes, konisches Loch 6. Der Ventilteller 4 wird auf dem Ventilschaft 1 mittels zweier Ventilkeile 7 fixiert, die durch axiales Aufschlitzen einer konischen Buchse hergestellt werden können, die denselben Kegelwinkel und dieselbe Größe wie das konische Loch 6 im Ventilteller 4 hat. Die Ventilkeile 7 sind an der Innenseite mit Nuten und Flanschen versehen, die den Nuten 2 und den Flanschen 3 des Ventilschaftes angepaßt sind. Die Feder 5 preßt den Ventilteller 4 nach außen (im Sinne von Fig. 1 nach oben), wobei die Ventilkeile 7 aufgrund ihrer Konizität und der des Loches im Ventilteller mit großer Kraft gegen den Ventilschaft gepreßt werden, wodurch man eine sehr gute Befestigung erhält.

Das Werkzeug 10 enthält eine Stange 11 mit einem Flansch 12, der mit einer Platte 13 mittels Schraubbolzen 14 und Tellerfedern 15 (Fig. 4) federnd verbunden ist. Mit der Platte 13 kann das Werkzeug an dem Arm eines Roboters befestigt werden. Die Stange 11 ist mit einer Längsnut 16 versehen. In den unteren Teil der Längsnut ist eine Führungsschiene 17 eingesetzt, die am unteren Ende mit einer Aussparung 18 versehen ist, so daß sie teilweise über einen Ventilschaft 1 nach unten geschoben werden kann, was am besten in Fig. 7 gezeigt ist. Ferner weist die Führungsschiene 17, dem Boden 23 der Längsnut 16 gegenüberliegend, einen Flansch 17a auf (vgl. Fig. 4 u. 7). Am unteren Teil der Stange 11 ist zum Zylinderkopf hin ein Druckelement 20 angebrcht, das bei einer Bewegung nach unten den Ventilteller 4 zentrierend aufnimmt und anschließend die Feder 5 komprimiert. Die Führungsschiene 17 bildet zusammen mit der Längsnut 16 der Stange 11 und der Ausfräsung 21 im Druckelement 20 einen vertikalen Transportkanal 22 für Ventilkeile 7. Der Boden 23 und die Seitenflächen 24 in den Ausfräsungen 16 und 21 in der Stange 11 bzw. im Druckelement 20 sowie die Seitenflächen der Führungsschiene 17 sowie der Flansch 17a dieser Führungsschiene bilden Führungsflächen im Transportkanal 22.

In der Stange 11 befinden sich unter Federvorspannung stehende Kugeln 25, die teilweise in den Transportkanal 22 hineinragen und als Sperre dienen, welche die Ventilkeile 7 auffängt, die durch ihr eigenes Gewicht aus den Magazinen 26 herunterfallen. Die Magazine 26 und die Kugeln 25 können so angeordnet sein, daß Ventilkeile 7 im Transportkanal 22 eine Sperre bilden, die verhindert, daß in den Magazinen 26 noch vorhandene Ventilkeile 7a in den Transportkanal 22 gelangen. Als Sperrvorrichtung für die Ventilkeile in den Magazinen können besondere Sperrvorrichtungen mit speziellen Betätigungsvorrichtungen verwendet werden.

Die Magazine 26 bestehen aus Rohren 27 mit einem Füllstück 28, die zusammen einen Kanal 29 mit halbkreisförmigem Querschnitt, entsprechend dem Querschnitt der Ventilkeile, bilden. Die Magazine sind an der Stange 11 mit Winkelblechen 30 befestigt.

In der Längsnut 16 und im Transportkanal 22 laufen Druckstangen 31, mit welchen Ventilkeile 7 an den Sperrvorrichtungen 25 vorbei nach unten im Transportkanal 22 verschoben werden können, d. h. von der in Fig. 3 gezeigten Lage in die in Fig. 6 gezeigte Lage. Diese Druckstangen 31 werden von Druckluftzylindern 32 betätigt, die an der Stange 11 befestigt sind. Die Kolbenstangen 33 sind über Konsolen 34 mit den Druckstangen 31 verbunden.

Zu dem Werkzeug gehören auch Anzeigegeräte, die anzeigen, ob die Montage richtig durchgeführt wird. Hierzu werden auf eine Änderung der Induktivität ansprechende Schalter 35, 36, 37 verwendet, die an Haltern 38 an der Stange 11 befestigt sind. Die Schalter werden durch Arme 39 und 40 betätigt, die auf einer Stange 41 an der Konsole 34 befestigt sind.

Das Werkzeug arbeitet wie folgt:
Ein Arbeitszyklus beginnt damit, daß ein Roboter das Werkzeug zu einer Ladestation mit ersten Magazinen für Ventilkeile führt. Die zweiten Magazine 26 des Werkzeugs werden mit so vielen Ventilkeilen gefüllt, wie für einen Motor erforderlich sind, beispielsweise mit acht Stück für einen vierzylindrischen Motor. Das Werkzeug wird zu einer Montagestation mit einem Zylinderkopf 45 geführt, von dem ein Teil in Fig. 6 gezeigt ist. Die Ventile, die Ventilfedern 5 und die Ventilteller sind bereits vorher im Zylinderkopf eingesetzt worden. Das Werkzeug wird nach unten geführt, wobei das Druckelement den Ventilteller 4 nach unten drückt und die Feder 5 komprimiert, wie es Fig. 6 zeigt. Mit den Betätigungszylindern 32 werden die Stangen 31 nach unten geführt, wobei sie die Ventilkeile 7 an den federbelasteten Sperrkugeln 25 vorbei drücken nach unten in den Transportkanal 22. Die Ventilkeile werden von der Führungsschiene 17 an dem äußeren Teil des Ventilschafts vorbeigeführt und mittels der Führungskanten 44 so zum Ventilschaft 1 schräg gestellt, daß sie die in Fig. 6 gezeigte Lage einnehmen. Das Werkzeug 10 wird angehoben. Die Feder 5 schiebt den Ventilteller 4 nach oben, die Ventilkeile gleiten in die unterste Nut 2 der Ventilstange und kippen dann zum Ventilschaft hin. Der Ventilteller wird so weit um die Ventilkeile nach oben geschoben, wie es das konische Loch im Ventilteller zuläßt. Die Betätigungszylinder 32 pressen die Druckstangen 31 während der nach oben gerichteten Bewegung des Ventiltellers 4 gegen die Ventilkeile 7. Dabei wird der Ventilteller und damit die Feder schließlich arretiert. Das Werkzeug wird noch weiter angehoben. Die Stangen 31 werden durch ihre Betätigungszylinder 32 hochgefahren, wobei aus den Magazinen 26 Ventilkeile 7a in den Kanal 22 rutschen und bis zu den Sperrkugeln 25 herunterfallen, wo sie die in Fig. 3 gezeigte Lage einnehmen. Das Werkzeug wird zu der nächsten Ventillage geführt, und der Vorgang wird wiederholt.

Die Signalgeber, also die Schalter 35-37, bestätigen, daß die Ventilkeile richtig montiert sind. Sollte ein Ventilkeil in dem betreffenden Transportkanal 22 fehlen, so wird dies angezeigt und eine erneute Bewegung des Schiebers 31 durchgeführt, damit ein im Magazin 26 vorhandener Ventilkeil die Möglichkeit hat, in den Kanal 22 zu gelangen. Sollte eine angemessene Anzahl solcher Versuche, einen Ventilkeil 7 dazu zu bringen, in dem Kanal 22 herunterzulaufen, ohne Erfolg bleiben, so wird dies der Bedienungsperson durch ein Alarmzeichen kundgetan. Die Schalter 35-37 gewährleisten außerdem, daß die Feder sowohl vor wie nach der Montage der Ventilkeile in der richtigen Höhe liegt.

Bei der in den Fig. 8 bis 13 beschriebenen anderen Ausführungsform der Erfindung enthält das Werkzeug ein Montagemundstück 50, dessen unterer Teil im wesentlichen wie das in Fig. 3 gezeigte Druckelement 20 ausgebildet ist. In diesem sind die Druckstangen 31 des Montagemechanismusses und eine Trennwand 51 beweglich angeordnet. Diese Trennwand 51 hält die Ventilkeile auseinander, damit sie am Ventilschaft 1 ungehindert vorbeilaufen. An ihrem Unterteil hat die Trennwand eine solche Aussparung, daß sie über den Ventilschaft 1 geschoben werden kann. Im unteren Teil des Montagemundstückes 50 sind zwei Federn 52 angeordnet, welche die Ventilkeile 7 auffangen sollen. Der Teil eines Zylinderkopfes, der die Ventilfeder 5 umgibt, ist mit 43 bezeichnet. Die Magazine 26 bestehen auch bei dieser Ausführungsform aus Rohren 27 mit Füllstücken 28. Jedes Magazin 26 ist mit einem Vorschubmechanismus 54 ausgerüstet, mit welchem jeweils ein Ventilkeil 7 zur Zeit vorgeschoben werden kann. Neben dem Kanal 22 des Mundstückes 50 sind induktive Geber 55 angeordnet, welche den Vorbeilauf eines Ventilkeils 7 anzeigen.

Das Werkzeug arbeitet wie folgt:
Das Werkzeug wird mitten über einer Stelle im Zylinderkopf plaziert, in der ein Ventil montiert werden kann, wobei der Ventilteller 4 und die Feder 5 bereits eingesetzt sind. Diese Ausgangslage zeigt Fig. 8. Das Montagemundstück 50 wird dann heruntergefahren und drückt die Feder 5 zusammen, so daß der Ventilteller 4 in eine Lage unterhalb der endgültigen Halterungslage heruntergedrückt wird, wie dies Fig. 9 zeigt. Der Ventilteller 4 wird bei diesem Herunterdrücken von den Spitzen der Druckstangen 31 zentriert. Dann werden die Druckstangen 31 in die in Fig. 10 gezeigte obere Lage gefahren. Danach werden die Vorschubmechanismen betätigt, so daß aus jedem Magazin ein Ventilkeil 7 vorgeschoben wird, durch den Kanal 22 herunterfällt und im unteren Teil des Kanals von den Federn 22 aufgefangen wird. Die Geber 55 zeigen das Vorbeilaufen der Ventilkeile an. Dann werden die Druckstangen 31 heruntergefahren, und mit ihnen werden die Ventilkeile 7 im Verhältnis zum Ventilschaft 1 in die richtige Lage heruntergedrückt, wie dies Fig. 11 zeigt. Danach werden, wie Fig. 12 zeigt, die Trennwand 51 und die Druckstangen 31 etwas hochgefahren, so daß die Federn 52 die Ventilkeile 7 gegen den Teil des Ventilschaftes drücken, an dem sich die Nuten 2 und Flansche 3 befinden. Das Montagemundstück wird dann in die in Fig. 13 gezeigte Lage gehoben, wobei der Ventilteller 4 nach oben um die Ventilkeile 7 herum geschoben wird. In der Lage gemäß Fig. 13 wird geprüft, ob die Montage richtig durchgeführt wurde. Zur Durchführung dieser Prüfung kann das Montagemundstück auf den Ventilteller 4 heruntergelassen werden und die Feder 5 etwas, z. B. 1 mm, zusammengedrückt werden. Bei richtiger Montage steigt die erforderliche Kraft augenblicklich mit dem Berühren des Ventiltellers 4. Dieser für die Weiterbewegung des Montagemundstückes erforderliche Kraftbedarf zeigt, daß die Montage richtig ausgeführt worden ist. Anschließend wird das Werkzeug in die nächste Ventilposition gefahren.

Claims (9)

1. Montageanlage zum Montieren von konischen Ventilkeilen (7) zwischen Ventiltellern (4) und Ventilschäften (1) bei Ventilen von Verbrennungsmotoren, gekennzeichnet durch

• a) eine Montagestation für einen Zylinderkopf,
• b) eine Ladestation mit ersten Magazinen für Ventilkeile (7),
• c) einen Roboter, in dessen Arbeitsbereich die genannte Montagestation und die genannte Ladestation liegen, und
• d) ein vom Roboterarm getragenes Werkzeug, welches versehen ist mit
  • aa) einer Stange (11) mit einem Druckelement (20) zum Drücken des Ventiltellers (4) nach unten in Richtung Zylinderkopf gegen die Kraft der Ventilfeder (5),
  • bb) einem in der Stange (11) vorhandenen Transportkanal (22) zum Transport von jeweils zwei Ventilkeilen (7) aus zweiten Magazinen (26) zur Montagestelle am Ventilschaft (1),
  • cc) zwei seitlich an den Transportkanal (22) angeschlossenen zweiten Magazinen (26) zur Aufnahme von Ventilkeilen,
  • dd) Sperrvorrichtungen (24, 54) zum Festhalten von Ventilkeilen (7) im Transportkanal (22) beziehungsweise in den zweiten Magazinen (26),
  • ee) einer Führungsschiene (17), die mittig im Transportkanal (22) angeordnet ist, zur Vorbeiführung der Ventilkeile (7) an dem Nutenabschnitt des Ventilschaftes (1),
  • ff) mit an den Seitenflächen (24) im unteren Teil des Transportkanals (22) angeordneten, von den Seitenflächen (24) vorspringenden Führungskanten, welche die Ventilkeile (7) zum Ventilschaft (1) führen,
  • gg) zwei im Transportkanal (22) verschiebbaren Druckstangen (31), die jeweils auf die dem Zylinderkopf abgewandte Stirnfläche des Ventilkeiles einwirken, zum Überwinden der die Ventilkeile (7) im Transportkanal (22) blockierenden Sperrvorrichtungen (25) und/oder zum Einschieben der Ventilkeile (7) in die Montageposition am Ventilschaft (1) und zum Festhalten der Ventilkeile (7) in der genannten Montageposition beim Zurückziehen der Stange (11) vom Ventilteller (4).

2. Montageanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zweiten Magazine (26) des vom Roboter getragenen Werkzeugs aus zwei zur Hauptwerkzeugachse schräg angeordneten Rohren (27) oder Führungen mit einem den Ventilkeilen (7) angepaßten Kanal (29) mit im wesentlichen halbkreisförmigen oder halbringförmigen Querschnitt bestehen.

3. Montageanlage nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß im Transportkanal (22) Sperrvorrichtungen (25) zum Festhalten von Ventilkeilen (7) angeordnet sind, welche Sperrvorrichtungen (25) aus federkraftbelasteten Kugeln (25), Stiften oder Armen bestehen, die zu einem Teil derart in den Transportkanal (22) hineinragen, daß sie im Transportkanal (22) nach unten fallende Ventilkeile (7) an ihren äußeren konischen Flächen festhalten.

4. Montageanlage nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Sperrvorrichtungen (25) im Verhältnis zu den zweiten Magazinen (26) so plaziert sind, daß die Ventilkeile im Transportkanal (22) als Sperre für im zweiten Magazin (26) noch vorhandene Ventilkeile (7a) dienen.

5. Montageanlage nach einem der vorhergehenenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß im Transportkanal (22) eine Führungsschiene (17) angeordnet ist, an welcher die axialen, ebenen Seitenflächen der Ventilkeile (7) entlanggleiten.

6. Montageanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Transportvorrichtungen zum Herunterschieben der Ventilkeile (7) aus im Transportkanal (22) angeordneten Druckstangen (31) bestehen, welche die Ventilkeile (7) beim Herunterschieben an den Sperrvorrichtungen (25) vorbei und in die untere Endposition drücken.

7. Montageanlage nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß jede Druckstange (31) von je einem Betätigungszylinder (32) betätigbar ist.

8. Montageanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß im unteren Teil des Transportkanals (22) Führungen (44, 52) vorhanden sind, welche die Ventilkeile zum Ventilschaft (1) führen.

9. Montageanlage nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungen Federn (52) sind.