DE3614105A1

DE3614105A1 - Verfahren und einrichtung fuer die abtastmontage von zwei ineinander eindringenden teilen

Info

Publication number: DE3614105A1
Application number: DE19863614105
Authority: DE
Inventors: Vassilev Ivanov Sofia/Sofija Rossen
Original assignee: INST TEKH KIB I ROBOTIKA
Current assignee: INST TEKH KIB I ROBOTIKA
Priority date: 1985-04-26
Filing date: 1986-04-25
Publication date: 1986-10-30
Also published as: JPS61265226A; GB8610352D0; FR2580970A1; IT8647946A0; US4707907A; GB2174360B; HUT40942A; DD271019A7; GB2174360A; BG41865A1; IT1203777B

Description

Verfahren und Einrichtung für die Abtastmontage von zwei ineinander eindringenden Teilen

Die Erfindung betrifft ein Verfahren für die Abtastmontage von zwei ineinander eindringenden Teilen nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 sowie eine Einrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens, wobei Roboter, Montagemaschinen und dergleichen eingesetzt und zusätzlich Führungsschrägungen verwendet werden können.

Bekannt ist eine Vibrationsmontage von zwei ineinander eindringenden Teilen, bei der einem der Teile eine zusammenbauende Achsenbewegung verliehen wird und nach der Berührung zwischen den beiden Teilen dem zweiten Teil eine suchende Vibrationsbewegung verliehen wird. Die Vibrationsbewegung des zweiten Teils wird nach dem anfänglichen Eindringen des einen Teils in den anderen abgestellt. Danach wird vom ersten Teil wieder die zusammenbauende Achsenbewegung bis zur vollständigen Realisierung des Zusammenbaus ausgeführt (SU-PS 770 726).

Nachteilig ist dabei, daß ein Zustandekommen einer zielgerichteten suchenden Bewegung zwischen den beiden Teilen nicht möglich ist, was zur Verlängerung der Zeit für den Zusammenbau führt, daß die Produktivität und Zuverlässigkeit bei der Durchführung der Montage nicht zufriedenstellend sind und daß die normalerweise nicht vorhandene Achsfluchtung zwischen beiden Teilen sowohl im Anfangsmoment des Zusammenbaus als auch beim Eindringen des einen Teils in den anderen nicht kompensiert wird.

Die zur Durchführung dieses bekannten Verfahrens verwendete Montageeinrichtung hat einen Vibrator, der in einer Einrichtung montiert ist, die eines der Teile trägt. Der Vibrator hat zwei Kanäle, von denen jeder

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jeweils eine mit einer Druckquelle verbundene Eingangsöffnung und eine mit der Atmosphäre verbundene Ausgangsöffnung aufweist. Jedem der Kanäle ist eine frei bewegliche Kugel zugeordnet. Die Rundlaufradien der Kugel um die Vibratorachse weisen unterschiedliche Größen auf.

Mit dieser Einrichtung ist der Zusammenbau von Teilen bei kleinen Spielräumen ohne Führungsschrägungen nicht möglich, außerdem tritt ein Klemmen zwischen den zusammengebauten Teilen auf. Die Kontaktspannung zwischen den Teilen ist nicht reduziert, so daß die für ihren Zusammenbau erforderliche Kraft groß ist.

Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe besteht deshalb darin, das Verfahren und die Einrichtung der eingangs genannten Art so auszubilden, daß sie eine maximal konzentrierte Abtastzone gewährleisten, wobei der Zusammenbau der beiden ineinander eindringenden Teile bei relativ hoher Produktivität und Zuverlässigkeit unabhängig vom Vorhandensein oder Fehlen von Führungsschrägungen realisiert wird, die Kiemmöglichkeit beseitigt und die Montagekraft reduziert wird.

Diese Aufgabe wird mit den im kennzeichenden Teil des Patentanspruchs 1 und 2 angegebenen Merkmalen verfahrensmäßig bzw. vorrichtungsmäßig gelöst. Beide Ebenen schließen miteinander einen Winkel ein und drehen sich ununterbrochen und synchron miteinander derart um die Achse, daß der manipulierte Teil gegenüber seiner Ausgangsstellung skaniert bzw. abtastet und gleichzeitig die zwischen den Teilen ursprünglich existierenden Winkel- und Linearnichtachsmittigkeit aktiv überwindet. Anschließend führt beim ursprünglichen Eindringen des einen Teils in den anderen bis zum endgültigen Zusammenbau der manipulierte Teil parallel zu seiner Achsenbewegung

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lediglich eine schwingende Rotationsbewegung durch, deren Ebene sich weiter auf die gleiche Art und Weise bewegt, womit das überwinden der Winkelnichtachsmittigkeit vollkommen beendet wird.

Erfindungsgemäß sind ein Realisieren einer komplexen Abtastbewegung, welche sowohl die lineare als auch die Winkelnichtachsmittigkeit zwischen den zusammenzubauenden Teilen überwindet, wobei gleichzeitig die schädliche Wirkung einer Zunahme der einen Nichtachsmittigkeit bei der Überwindung der anderen vermieden wird, eine Reduzierung der Zeit für die Durchführung des Zusammenbaus und eine Erhöhung der Zuverlässigkeit infolge der maximalen Konzentrierung der Abtastzone, eine automatisierte Durchführung des Zusammenbaus präziser Kupplungen mit minimalem Spielraum bei Vorhandensein von minimalen oder vollkommen fehlenden Führungsschrägungen und ein Überwinden des Klemmens der Teile und eine Reduzierung der Kraft des Zusammenbaus möglich.

Anhand von Zeichnungen wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 eine Gesamtansicht der Einrichtung,

Fig. 2 die Einrichtung geschnitten in der Symmetrieachse der Vibrationseinheit,

Fig. 3 den Schnitt A-A von Fig. 2, Fig. 4 den Schnitt B-B von Fig. 2,

Fig. 5 ein Kraftdiagramm bei einseitiger Anordnung der Schleuderkräfte in der Vibrationseinheit,

Fig. 6 ein Kraft-Moment-Diagramm bei vielseitiger

Anordnung der Schleuderkräfte,

Fig. 7 schematisch die suchende linear-schwingende Querbewegung des manipulierten Teils und

Fig. 8 schematisch die suchende rotationsschwingende Querbewegung des manipulierten Teils.

Die Einrichtung für die Abtastmontage hat einen Vibrator mit einem ersten toroidalen Kanal 2 und einem zweiten toroidalen Kanal 3, welche eine minimale Durchmesserdifferenz aufweisen. Jeder Kanal weist jeweils eine mit einer Druckquelle 6 verbundene Eingangsöffnung 4 bzw. 5 auf, und eine mit der Atmosphäre verbundene Ausgangsöffnung 7 bzw. 8 auf. Die Kanäle 2 und 3 sind voneinander im Abstand angeordnet. In jedem Kanal 2 bzw. 3 ist eine frei bewegliche Kugel 9 und 10 angeordnet. Die Eingangsöffnung 4 des ersten Kanals 2 ist entgegengesetzt zur Eingangsöffnung 5 des zweiten Kanals 3 gerichtet, wobei die im ersten Kanal 2 angeordnete Kugel 9 in einer Richtung frei beweglich ist, welche zur Richtung der im zweiten Kanal angeordneten Kugel 10 entgegengesetzt ist. Der Vibrator 1 ist fest mit einem Stirnflansch 11 eines passiven Akkomodators 12 und mit einem Greifer 13 verbunden, der den manipulierten Teil 14 trägt. Der zweite Teil 15 der zusammenzubauenden Teile ist an einer Basis 16 gehalten. Der passive Akkomodator 12 weist eine Platte 17 auf, welche an dem Endglied eines nicht gezeigten Roboters befestigt ist.

Das Verfahren wird unter Bezugnahme auf die Wirkung der Einrichtung für Vibrationsmontage erläutert.

Beim Beginn des Prozesses des Zusammenbaus wird dem manipulierten Teil 14 eine zusammenbauende Achsenbewegung mittels der Kette Roboter - passiver Akkomodator 12 -

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Vibrator 1 - Greifer 13 verliehen. Parallel damit wird von der Quelle 6 ein Druck an den Vibrator 1 und seine Kanäle 2 und 3 angelegt. Infolgedessen beginnen sich die Kugeln 9 und 10 in den Kanälen 2 und 3 in entgegengesetzten Richtungen zu bewegen, wobei sie jeweils Schleuderkräfte entstehen lassen. Da die Kugeln 9 und 10 gleiche Massen aufweisen und sich in Kreisen mit ungefähr gleichen Durchmessern bewegen, erzeugen sie praktisch gleiche Schleuderkräfte f₁ und f (Fig. 5 und 6). Beim Vorbeilaufen der Kugeln 9 und 10 bei einseitiger Anordnung der Schleuderkräfte f.. und f_ entsteht eine Gesamtkraft F, welche ihrer Summe (Fig. 5) gleich ist. In Fig. 6, in der das Vorbeilaufen der Kugeln 9 und 10 bei vielseitiger Anordnung der Kräfte f und f gezeigt ist, ist die Kraft F praktisch gleich Null, da sich beide Kräfte ausgleichen. In diesem Moment wirken die Kräfte f und.f« wie ein Kräftepaar und erzeugen bezüglich der Achse des manipulierten Teils 14 ein Biegemoment M. Bei mehrmaligem Rundlauf laufen die Kugeln 9 und 10 an verschwenden Punkten vorbei und erzeugen die Abtastwirkung aufgrund des Vorhandenseins einer minimalen Differenz in der Durchmessergröße der Kanäle 2 und 3_f womit auch die maximale Verdichtung bzw. Konzentration der Skanierzone bzw. Abtastzone gesichert wird. Die komplexe Wirkung der Abtastung ist einerseits darauf zurückzuführen, daß der Vektor der Kraft F ununterbrochen von 0° bis 360° gedreht wird und sich zyklisch in der Größe von Null bis Maximum und umgekehrt ändert und andererseits darauf, daß sich die Ebene des Biegemoments M ununterbrochen von 0° bis 360° ändert, wobei sich die Größe des Biegemoments M auch zyklisch von Null bis Maximum und umgekehrt ändert. Dabei wirken die Kraft F und das Biegemoment M der Reihe nach abwechselnd. Wenn die Kraft F ihren Maximalwert erreicht, ist das Biegemoment M gleich Null und umgekehrt. Bei einem maximalen Biegemoinent M ist die Kraft F gleich Null, Die so gebildete

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Kraft F und und das Biegemoment M wirken auf den passiven Akkomodator 12 ein. Unter der Wirkung der Kraft F wird sein Stirnflansch 11 quer zur Achse des manipulierten Teils 14 bewegt. Unter der Wirkung des Biegemoments M dreht sich der stirnflansch 11 gegenüber dem versetzten Rotationszentrum Z des Akkomodators 12 (Fig. 2), das auch ein Zentrum des vorderen Endes des manipulierten Teils 14 ist. Dabei führt der manipulierte Teil 14 eine Translationsschwingung mit einer schwingenden Bewegung in einer Ebene und eine Rotationsschwingung um das Zentrum seines vorderen Endes mit einer schwingenden Bewegung P in einer zweiten Ebene aus.Beide Ebenen bilden miteinander einen Winkel und drehen sich um die Ausgangsstellung der Achse des Teils 14 ununterbrochen und synchron miteinander. Infolge der Schwingungsbewegungen T und P entsteht zwischen dem manipulierten Teil 14 und dem Teil 15 als ein Minimum eine Querachsmittigkeit. Die Teile fangen an, ineinander einzudringen. Von diesem Zeitpunkt an bis zur Erzielung einer vollständigen Achsmittigkeit zwischen ihnen und bis zum endgültigen Zusammenbau führt der manipulierte Teil 14 lediglich eine rotationsschwingende Querbewegung P parallel zu seiner Achsenbewegung aufgrund seiner Beschränkung durch die Wand des Teils 15 aus.

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Claims

v.FÖNER EBBING;-; AUS FINCK PATENTANWÄLTE EUROPEAN PATENT ATTORNEVS MARIAHILFPLATZ 2 & 3, MÖNCHEN 9O O C 1 / 1 D C POSTADRESSE; POSTFACH 95O16O, D-BOOO MÖNCHEN 95 OD I 4 IUO INSTITUT PO TECHNITCHESKA DEAC-33808.9 sa KIBERNETIKA I ROBOTIKA 25. April 1986 VERFAHREN UND EINRICHTUNG FÜR DIE ABTASTMONTAGE VON ZWEI INEINANDER EINDRINGENDEN TEILEN Patentansprüche

1. Verfahren für die Abtastmontage von zwei ineinander eindringenden Teilen,bei welchem eine zusammenbauende Achsenbewegung und eine suchende schwingende Bewegung durchgeführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß einem manipulierten Teil (14) beim Beginn des Prozesses parallel mit der zusammenbauenden Achsenbewegung eine suchende schwingende Bewegung verliehen wird, die aus zwei Bewegungen besteht, und zwar aus einer suchenden linear-schwingenden Querbewegung (T) und einer suchenden rotationsschwingenden Querbewegung (P), die sich ununterbrochen und der Reihe nach zeitlich abwechseln, wobei der manipulierte Teil (14) in einer Ebene eine Translationsbewegung und um das Zentrum seines vorderen Endes in einer zweiten Ebene eine Rotationsbewegug ausführt, beide Ebenen miteinander einen Winkel einschließen und sich ununterbrochen und synchron miteinander um die Ausgangsposition (I) der Achse des manipulierten Teils(14) drehen und anschließend beim Eindringen des manipulierten Teils (14) in den anderen Teil (15) und bis zum endgültigen Zusammenbau der manipulierte Teil (14) parallel mit

seiner Achsenbewegung lediglich eine rotationsschwingende Bewegung (P) ausführt, deren Ebene sich auf ähnliche Art weiterdreht.

2. Einrichtung zur Durchführung des Verfahren? nach Anspruch 1, mit einem Vibrator (1), der einen ersten Kanal (2) und einen zweiten Kanal (3) aufweist, von denen jeder jeweils eine mit einer Druckquelle (6) verbundene Eingangsöffnung (4, 5) und eine mit der Atmosphäre verbundene Ausgangsöffnung (7, 8) aufweist, wobei sich in jedem der Kanäle (3, 4) eine frei bewegliche Kugel (9, 10) befindet, deren Rundlaufradien um die Vibratorachse unterschiedliche Größen aufweisen, dadurch gekennzeichnet, daß die Eingangsöffnung (4) des ersten Kanals (2) entgegengesetzt zur Eingangsöffnung (5) des zweiten Kanals (3) gerichtet ist, wobei die im ersten Kanal (2) angeordnete Kugel

(9) in einer Richtung frei bewegbar ist, die zur

Richtung der im zweiten Kanal (3) angeordneten Kugel

(10) entgegensetzt ist, und daß der Vibrator (1) fest an einen passiven Akkomodator (12) und Greifer (13) angeschlossen ist.