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Vorrichtung zum Einsetzen eines offenen Federrings in eine
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Umfangsnut einer Bohrung oder Welle Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung
zum Einsetzen eines offenen Federrings in eine Umfangsnut einer Bohrung oder Welle,
welche als eine allgemein bekannte Zange gestaltet ist.
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Üblicherweise werden Seegerringe in die Umfangsnut einer Bohrung oder
Welle mittels Zangen eingesetzt, die durch DIN 5254 und 5256 genormt sind. Eine
Zangenmontage von Seegerringen ist jedoch für eine beispielsweise im Fahrzeugbau
vorhandene Großserienfertigung zu zeitraubend und auch für die tätige Person sehr
anstrengend. Aufgrund dessen ist eine aus der DE-PS 11 59 360 hervorgehende, weitgehend
selbsttätig wirksame Montagevorrichtung geschaffen worden, mittels der Seegerringe
über eine Hülse mit einer konischen Bohrung in die Umfangsnut einer Gehäusebohrung
eingesetzt werden können. Falls jedoch das Gehäuse aus Leichtmetall besteht, kann
die Wandung der Bohrung durch die schabende Wirkung des Seegerrings beschädigt werden
(in der Zeitschrift "Werkstatt und Betrieb" 103/1970, S. 344, erörtert). Zur Vermeidung
dieses Nachteils ist zwar ein sog. Montagekonus bekannt, der jedoch für eine Großserienfertigung
zu umständlich und zeitraubend zu handhaben ist. Außerdem können durch den Montagekonus
am Seegerring zu hohe radiale Biegespannungen entstehen.
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Aufgabe der erfindung ist es daher, eine Vorrichtung der eingangs
genannten Gattung zu schaffen, deren Funktionsablauf derart mechanisierbar ist,
daß mit ihr ein offener Federring rasch und weitgehend selbsttätig sowie lagegenau
montiert werden kann, wobei sowohl Oberflächenbeschädigungen am Montageteil als
auch zu hohe radiale Biegespannungen am Federring vermieden werden sollen.
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Zur Lösung der Aufgabe sind die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs
1 dargelegten Merkmale vorgesehen.
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Da die erfindungsgemäße Vorrichtung relativ zueinander verlagerbare
Spannbacken aufweist, die über eine selbsttätig wirksame Verlagerungseinrichtung
betätigbar sind, kann ein offener Federring mittels der Vorrichtung selbsttätig
gespannt und rasch, also bei vergleichsweise geringerer Montagezeit, montiert werden.
Dabei hat auch die Vorrichtung ein verhältnismäßig geringes Gewicht und ist räumlich
'gedrungen gestaltet, so daß sie vorteilhafterweise auch am Schwenkarm eines Handhabungsautomaten
(Merkmal des Patentanspruchs 12) angebracht werden kann. Um hierfür den Montageablauf
weiter zu rationalisieren, werden die Federringe am zweckmäßigsten auf einer Positionierplatte
bereitgelegt, wobei beim Eingreifen von von der Vorrichtung abstehenden Positionierstiften
in Aufnahmebohrungen der Positionierplatte die Vorrichtung in bezug zum Federring
lagegenau positioniert ist (Merkmal des Patentanspruchs 13).
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Die einerseits schwenkbar gelagerten und andererseits mit konvergierenden
Bogenabschnitten versehenen Spannbacken können durch letztere mittels eines längsverschiebbaren
Prismas in einfacher Weise um ein jeweils gleichgroßes Maß in bezug zueinander verlagert
werden (Merkmal der Patentansprüche 4 und 5). Ferner sind die Spannbacken jeweils
mit einem Einsatzstift versehen, wobei durch die an diesen ausgebildete Stufe gewährleistet
ist, daß der Federring
ungehindert in die mit der Umfangsnut versehene
Gehäusekann bohrung eingeführt werden (Merkmal des Patentanspruchs 3).
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Das gegenüberliegend den Aufnahmestiften vorgesehene Halteteil ist
längsverschiebbar aufgenommen und hat eine Fixiernase mit einer hinterschnittenen
Halteschulter, durch die der Federring während des Montagevorgangs stets senkrecht
zu seiner Ebene fixiert wird, also ein Abheben des Federrings von der Auflage fläche
wegen den bei seinem Zusammenspannen entstehenden sehr hohen Biegespannungen verhindert
wird (Merkmale der Patentansprüche 7 und 8).
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Die ferner an der Vorrichtung vorgesehenen, am zweckmäßigsten pneumatisch
beaufschlagten Stellmotore dienen zum Verlagern des Prismas, des Halteteils und
(für eine Feineinstellung) der Aufnahmeplatte, wobei durch die über eine entsprechende
Steuerung gesteuerten Stellmotore der Montagevorgang weitgehend automatisch ablaufen
kann (Merkmale der Patentansprüche 2, 6 und 11).
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Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind in anderen Unteransprüchen
gekennzeichnet.
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Ein Ausführungsbeispiel ist in der Zeichnung dargestellt und wird
im folgenden erläutert. Es zeigt: Fig. 1 eine erfindungsgemäße Vorrichtung im Längsschnitt,
Fig. 2 eine Gesamtansicht in Pfeilrichtung X in Fig. 1, Fig. 3 eine Einzelansicht
des Endabschnitts des Halteteils in größerer Darstellung, Fig. 4 eine Vorderansicht
der Positionierplatte.
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Eine in den Fig. 1 und 2 veranschaulichte Vorrichtung 1 dient zum
Einsetzen eines offenen, als Seegerring bezeichneten Federrings a in eine entsprechende
Umfangsnut einer Gehäusebohrung. Die Vorrichtung 1 weist ein Aufnahmeteil 2 mit
einer reckteckförmigen Grundplatte 3 auf, deren Breitseiten von zwei Umfangswänden
4 und deren Schmalseiten von zwei Umfangswänden 5 und 5' umgeben sind. Die Umfangswände
4, 5 und 5' stehen dabei einseitig von der Grundplatte 3 ab und umgeben eine Aufnahmeplatte
6. Diese ist von der Grundplatte 3 über zwei in sie eingeschraubte Führungsschrauben
8 höhenbewegbar getragen, welche jeweils eine an diagonal gegenüberliegenden Randbereichen
der Grundplatte 3 vorgesehene Durchgangsbohrung durchsetzen und mit ihrem Schaft
8' über die Grundplatte 3 hinausragen. Die Aufnahmeplatte 6 wird bei ihrer Höhenverlagerung
über die Führungsschrauben 8 in den Durchgangsbohrungen der Grundplatte 3 geführt.
Auf dieser stützt sich jeweils eine den Schaft 8' der Führungsschrauben 8 umgebende
Druckfeder 9 ab, die andererseits gegen den Schraubenkopf 8" wirkt. Die Aufnahmeplatte
6 wird in Ruhelage durch die Wirkung der Druckfedern9 gegen die Grundplatte 3 gepreßt,
während sie aus der Ruhelage senkrecht zu ihrer Ebene durch einen im Mittelbereich
der Außenseite der Grundplatte 3 angeordneten Stellmotor 10 verlagert werden kann.
Dieser ist zweckmäßigeweise als ein Pneumatikzylinder ausgebildet, wobei seine)die
die Aufnahmeplatte 6 beaufschlagende Kolbenstange 10' eine Durchgangsbohrung in
der Grundplatte 3 durchsetzt.
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An der Aufnahmeplatte 6 sind auf ihrer von der Grundplatte 3 abgewandten
Unterseite zwei Spannbacken 12 vorgesehen.
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Diese sind abstandsgleich von einer Symmetrieebene b an in die Aufnahmeplatte
6 eingesetzten, einander gegenüberliegenden Schwenkbolzen 13 angelenkt. Ferner sind
die Spannbacken 12 an ihren den Schwenkbolzen 13 gegenüberliegenden Endabschnitten
jeweils mit einem parallel zu den Schwenkbolzen 13 verlaufenden Einsatzstift 14
versehen. Diese ha-
ben jeweils einen über die Spannbacken 12 nach
unten hinausragenden Endabschnitt mit auf gleicher Höhe liegenden Stirnseiten 14'.
Von diesen steht jeweils ein den Montagelöchern a' des Federrings a zugeordneter
Aufnahmestift 15 ab, die etwa 0,2 bis 0,3 mm kleiner als die Montagelöcher a' und
etwas länger sind als das Maß der Dicke des Federrings a. An den Stirnseiten 14'
der Einsatzstifte 14 ist ferner jeweils eine Stufe 14" ausgebildet und dabei derart
angeordnet, daß sie etwas vom Außenumfang des Federrings a zurückgesetzt ist (Fig.
2). Wie in Fig. 2 ferner ersichtlich, sind die freien Endabschnitte der Spannbacken
12 jeweils als zur Symmetrieebene b hin konvergierende, gleichgroße Bogenabschnitte
12' ausgebildet. Die freien Endabschnitte der Spannbacken 12 werden in deren Ruhelage
durch eine zwischen ihnen liegende Druckfeder 17 jeweils gegen eine von der Umfangswand
4 zu den Spannbacken 12 hin abstehende Stellschraube 18 gepreßt. Der Mittenabstand
der Aufnahmestifte 15 entspricht dabei dem Mittenabstand der Montagelöcher a' des
Federrings a in dessen ungespanntem Zustand.
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Gegenüberliegend der freien Endabschnitte der Spannbacken 12 ist ein
Prisma 19 vorgesehen, dessen beide symmetrisch zur Symmetrieebene b verlaufende
Schrägflächen 19' gegen die außenliegenden Krümmungsbogen 12" der Bogenabschnitte
12' wirken. Das Prisma 19 hat an seiner den Schrägflächen 19' gegenüberliegenden
Rückseite zwei im Abstand voneinander liegende Führungsstangen 20. Diese sind jeweils
in einer Durchgangsbohrung 21 eines an der Aufnahmeplatte 6 vorgesehenen, nach unten
abstehenden und sich parallel zu ihren Schmalseiten erstreckenden Anlagestegs 6'
verschiebbar gelagert. Ferner sind die Führungsstangen 20 an ihrem rückwärtigen
Ende durch eine Druckplatte 22 verbunden.
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Schließlich ist jede Führungsstange 20 von einer Druckfeder 23 umgeben,
die zwischen der Druckplatte 22 und dem Anlagesteg 6' mit Vorspannung eingesetzt
ist, so daß das Prisma 19 in Ruhelage am Anlagesteg 6' anliegt. Am Anlage-
steg
6' ist schließlich ein zur Druckplatte 22 hinpeisender Anschlag 24 vorgesehen, durch
den die Längsverschiebung der Führungsstangen 20 und damit des Prismas 19 bei sich
in gespanntem Zustand befindendem Federring a, also wenn dieser soweit radial zusammengedrückt
ist, daß er in die Umfangsnut einer Gehäusebohrung eingesetzt werden kann, begrenzt
wird. Natürlich kann ein Anschlag für diese Zweckbestimmung auch an anderer Stelle,
beispielsweise zwischen den Spannbacken 12 oder zwischen dem Prisma 19 und den Urnfangswänden
4, vorgesehen sein. Die der Druckplatte 22 benachbart liegende Umfangswand 5 des
Aufnahmeteils 2 trägt auf ihrer Außenseite zwei nebeneinanderliegende, als Pneumatikzylinder
ausgebildete Stellmotore 25, deren Kolbenstangen 25' die Umfangswand 5 über eine
Ausnehmung durchsetzen und die Druckplatte 22 beaufschlagen.
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An der Unterseite der Aufnahmeplatte 6 ist ferner ein Halteteil 27
vorgesehen, das in der Symmetrieebene b liegt und damit dem den Montagelöchern a'
gegenüberliegenden Umfangsabschnitt des Federrings a zugeordnet ist. Das Halteteil
27 ist nahe der Aufnahmeplatte 6 mit einer Schubstange 28 versehen, die in der Aufnahmebohrung
29' - deren Mittelachse in der Symmetrieebene b liegt - eines an der Aufnahmeplatte
6 befestigten Führungslagers 29 längsverschiebbar gelagert ist. Die Schubstange
28 trägt an ihrem, dem Halteteil 27 gegenüberliegenden Endabschnitt eine Druckplatte
30, gegen die eine die Schubstange 28 umgebende und sich am Halteteil 27 abstützende
Druckfeder 31 mit Vorspannung wirkt. Das Halteteil 27 ist über die Druckplatte 30
durch zwei an dieser anliegenden Führungsbacken 32 gegen Verdrehen gesichert. Im
Bereich der Druckplatte 30 ist an der Aufnahmeplatte 6 ein als ein Pneumatikzylinder
ausgbildeter Stellmotor 33 befestigt, der von einer in der Umfangswand 5' angeordneten
Ausnehmung 5" umgeben ist.
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Die Kolbenstange 33' des Stellmotors 33 beaufschlagt dabei die Druckplatte
30 und verlagert dabei das Halteteil 27 gegen die Wirkung der Druckfeder 31.
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Der freie, dem Federring a zugeordnete Endabschnitt des Halteteils
27 hat eine auf Höhe der Stirnseiten 14' der Einsatzstifte 14 liegende Auflagefläche
27'. An dieser ist eine Fixiernase 34 vorgesehen, welche mit einer von den Aufnahmestiften
15 abgewandten Halteschulter versehen ist (Fig. 3). Diese wird durch eine Schrägfläche
35 gebildet, die mit der Auflagefläche 27' einen Winkelgvon etwa 30 bis etwa 700
einschließt und damit in bezug zu letzterer eine Hinterschneidung bildet. Ferner
ist die Halteschulter, welche die Schrägfläche 35 bildet, bogenförmig ausgebildet,
wobei der Radius R des Krümmungsbogens etwa dem Innenradius des Federrings a entspricht.
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Das Aufnahmeteil 2 kann mit einem zweckmäßigerweise an der Umfangswand
5 vorgesehenen I1andgriff versehen sein, wodurch die Vorrichtung 1 manuell gehandhabt
werden kann.
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Aufgrund des selbsttätig wirksamen Funktionsablaufes der einzelnen
Elemente der erfindungsgemäßen Vorrichtung 1 ist diese natürlich besonders über
die Umfangswand 5 zur Anbringung an den Schwenkarm 37 eines Handhabungsautomaten
geeignet (Fig. 1). Hierbei stehen der zur Feineinstellung der Aufnahmeplatte 6 dienende
Stellmotor 10 sowie die Stellmotore 35 und 33, welche alle Pneumatikzylinder sind,
miteinander über eine pneumatische Schaltung in Verbindung; diese kann elektromagnetisch
betätigte Steuerventile aufweisen, die bei Steuerung der Vorrichtungldurch einen
Handhabungsautomaten mit dessen Programmsteuerung in Verbindung stehen können.
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Sowohl bei manueller Handhabung der Vorrichtung 1 als auch speziell
bei deren Verlagerung durch einen Handhabungsautomaten läßt sich der Federring a
am rationellsten von der Vorrichtung 1 durch die in Fig. 4 dargestellte Positionierplatte
38 aufnehmen. Diese hat einen der Umfangslücke des Federrings a zugeordneten Anschlag
39, zu dem hin jeweils ein Federring a - beispielsweise von einer ge-
stapelten
Abgabeeinrichtung - gelangt. Ferner steht von den beiden Umfangswänden 4 des Aufnahmeteils
2 jeweils ein Positionierstift 40 ab, denen jeweils eine Aufnahmebohrung 41 in der
Positionierplatte 38 zugeordnet ist. Wenn nun ein Federring a am Anschlag 39 anliegt,
wird die Vorrichtung 1 senkrecht zu Positionierplatte 38 hin verlagert, wobei zunächst
die Positionierstifte 40 in die Aufnahmebohrungen 41 und sodann die Aufnahmestifte
15 in die Montagelöcher a' des sich dabei in ungespanntem Zustand befindenden Federrings
a eingeführt werden.
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Die Wirkungsweise der erfindungsgemäßen Vorrichtung 1 ist unter Bezugnahme
ihrer Anbringung an den Schwenkarm 37 eines Handhabungsautomaten folgende: Bei einem
mit seiner Umfangslücke am Anschlag 39 der Positionierplatte 38 in ungespanntem
Zustand anliegenden Federring a wird die Vorrichtung 1 vom Schwenkarm 37 des Handhabungsautomaten
Handhabungsautomaten soweit senkrecht abwärts verlagert, bis die Positionierstifte
40 mit ihren kegelförmigen freien Endabschnitten in die Aufnahmebohrungen 41 der
Positionierplatte 38 eingeführt sind. Dabei befindet sich das Prisma 19 in der in
den Fig. 1 und 2 dargestellten Ruhelage. Die pneumatische Schaltung der Stellmotore
10, 25 und 33 ist so ausgebildet, daß hierbei die Kolbenstange 33' des Stellmotors
33 soweit in Pfeilrichtung c ausgefahren ist, bis - unter Beaufschlagung der Druckplatte
30 -die an der Fixiernase 34 vorgesehene Schrägfläche 35 mit ihrer freien Eckkante
an der innenliegenden Mantelfläche des Federrings a vorbeigeführt werden kann. Daraufhin
wird die gesamte Vorrichtung 1 über den Schwenkarm 37 soweit senkrecht weiterverlagert,
bis die Stirnseiten 14' der Einsatzstifte 14 und gleichzeitig die Auflagefläche
27' des Halteteils 27 - bei gleichzeitig erfolgender Einführung der Aufnahmestifte
15 in die Montagelöcher a' - auf der obenliegenden Stirnseiten des Federrings a
aufliegen.
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Anstelle dieser senkrechten Verlagerung der gesamten Vor-
richtung
1 kann auch die pneumatische Schaltung so gesteuert sein, daß die Kolbenstange 10'
des Stellmotors 10 in Pfeilrichtung d ausgeschoben und damit die Aufnahmeplatte
6 gegen Federwirkung soweit verlagert wird - also letztere gewissermaßen fein eingestellt
wird -, bis die Stirnseiten 14' der Einsatzstifte 14' und die Auflagefläche 27'
des Halteteils 27 auf der oberen Stirnseite des Federrings a aufliegen. Anschließend
wird die Kolbenstange 33' des Stellmotors 33 entgegen der Pfeilrichtung c eingeschoben,
so daß nunmehr die Schrägfläche 35 der Fixiernase 34 durch die Wirkung der Druckfeder
31 gegen die innenliegende Mantelfläche des Federrings a gepreßt wird; in dieser
Lage verbleibt die Fixiernase 34 und damit die Schrägfläche 35 so lange, bis der
Federring a federnd in der Umfangsnut einer Gehäusebohrung festliegt, also fertig
montiert ist.
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Durch das daraufhin erfolgende Ausschieben der Kolbenstangen 25' der
Stellmotore 25 in Pfeilrichtung e wird das Prisma 19 soweit längsverschoben, bis
die Druckplatte 22 ram Anschlag 24 anliegt. Dabei werden die Bogenabschnitte 12'
der Spannbacken 12 und damit die Aufnahmestifte 15 zur Symmetrieebene b hin geschwenkt,
wodurch aufgrund entsprechender Abstimmung von Druckplatte 22 und Anschlag 24 der
Federring a soweit radial zusammengedrückt wird, bis er mit seinem Außenumfang in
die Gehäusebohrung der Umfangsnut einführbar ist. Während des radialen Zusammendrückens
wird der Federring a an seinem, den Montagelöchern a' gegenüberliegenden Umfangsabschnitt
vollkommen starr zwischen der Auflagefläche 27 und der Schrägfläche 35 gehalten
(Fig. 3), so daß sich der erwähnte Umfangsabschnitt des Federrings a nicht in bezug
zur Auflagefläche 27' verlagern kann; da sich beim radialen Zusammendrücken des
Federrings a sein Innendurchmesser etwas verkleinert, wird die innenliegende Mantel
fläche des Federrings a im Bereich der Eckkanten der Schrägfläche 35 sehr stark
gegen diese gepreßt, was für die Fixierung des Federrings a sehr vorteilhaft ist.
Nunmehr wird die Vorrichtung 1 durch den Schwenkarm 37 des Handhabungsautomaten
über dessen Pro-
grammsteuerung soweit räumlich verlagert, bis
der Federring a in die mit einer Umfangsnut versehene Gehäusebohrung einführbar
ist. Sodann wird die Vorrichtung 1 über den Schwenkarm 37 oder die Aufnahmeplatte
6 bei ruhendem Aufnahmeteil 2 durch Ausschiebung der Kolbenstange 10' des Stellmotors
10 in Pfeilrichtung d soweit verlagert, bis die gegenüberliegenden Stirnseiten des
Federrings a mit den zugewandten Stirnseiten der Umfangsnut exakt auf einer Bezugsebene
liegen. Die pneumatische Schaltung ist so gesteuert, daß daraufhin die Kolbenstangen
25' der Stellmotore 25 entgegen der Pfeilrichtung e eingeschoben werden und damit
das Prisma 19 durch die Wirkung der Druckfedern 23 zum Anlagesteg 6' hin verlagert
wird, so daß der Federring a durch die Wirkung seiner - vorgespannten - Eigenspannung
bei gleichzeitigem Auseinanderschwenken der Bogenabschnitte 12' der Spannbacken
12 radial ausfedert und damit in der Umfangsnut federnd festliegt. Aufgrund entsprechender
pneumatischer Steuerung wird sodann die Kolstange 33' des Stellmotors 33 in Pfeilrichtung
c zur Beaufschlagung der Druckplatte 30 ausgeschoben und damit die Schrägfläche
35 der Fixiernase 34 von der innenliegenden Mantelfläche des Federrings a wegberlagert,
so daß die Fixiernase 34 an diesem ungehindert wegführbar ist. Somit kann nunmehr
die Vorrichtung 1 über den Schwenkarm 37 vom Federring a weg nach außen und schließlich
in ihre Ausgangslage zur Aufnahme eines neuen Zyklusses gebracht werden. Schließlich
wird auch die Kolbenstange 10' des Stellmotors 10 über die pneumatische Schaltung
in ihre Ausgangslage sowie die Spannbacken 12 durch die Wirkung der Druckfeder 17
gegen die Stellschrauben 18 verlagert.