DE3710651A1

DE3710651A1 - Method and arrangement for flexibly fitting at the contour endless, pliable parts

Info

Publication number: DE3710651A1
Application number: DE19873710651
Authority: DE
Inventors: Gernot Dipl Ing Fischer; Richard Mueller; Johannes Woessner
Original assignee: Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Current assignee: WOESSNER, JOHANNES, DR.-ING., 70327 STUTTGART, DE
Priority date: 1986-08-29
Filing date: 1987-03-31
Publication date: 1988-03-10
Also published as: DE3710651C2

Abstract

A method of flexibly fitting at the contour endless, pliable parts in grooves of a workpiece surface is described. The method according to the invention is distinguished by the following steps: - the endless, pliable part is placed on the workpiece surface in such a way that its contour coincides with the contour of the groove at least at one point, - at this point a roller is put with a certain pressure force onto the endless, pliable part, and - the roller is moved with defined slippage over the endless, pliable part in such a way that it travels over the entire fitting surface. This enables endless, pliable parts to be fitted in different grooves without a tool change. In addition, fitting in complicated, e.g. undercut, groove forms is also possible.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Fügen von endlosen, biegeschlaffen Teilen in Nuten auf einer Werkstückoberfläche.The invention relates to a method and a Device for joining endless, limp parts in grooves on a workpiece surface.

Derartige Verfahren und Vorrichtungen können beispielswei se zum Fügen von O-Ringen in Nuten verwendet werden.Such methods and devices can, for example can be used to join O-rings in grooves.

Neben der herkömmlichen manuellen Montage gibt es nur sehr vereinzelt Automatisierungsansätze für das Einbringen von endlosen, biegeschlaffen Teilen in Nuten. Bei diesen Ansätzen werden sogenannte Formbackengreifer verwendet, die beispielsweise einen O-Ring am Innendurchmesser greifen und auf die jeweilige Nutform aufspreizen. Eine spezielle Abstreifvorrichtung drückt dann den O-Ring in die Nut, nachdem der Greifer über der Nut positioniert worden ist.In addition to the traditional manual assembly, there is only a lot isolated automation approaches for the introduction of endless, limp parts in grooves. With these So-called mold jaw grippers are used, for example an O-ring on the inside diameter grasp and spread on the respective groove shape. A special scraper then pushes the O-ring in the groove after the gripper is positioned over the groove has been.

Die Verwendung von Formbackengreifern hat jedoch eine Reihe von Nachteilen:However, the use of mold jaw grippers has one A number of disadvantages:

Für jede Nutform und -größe ist ein spezielles Werkzeug nötig. Die Positionierung und eventuelle Funktionstoleran zen des Greifers beeinflussen stark die Fügesicherheit. Darüberhinaus ist die Verwendung eines Formbackengreifers nur bei speziellen Nutformen möglich, beispielsweise bei "hinterschnittenen" Nuten können Formbackengreifer nicht verwendet werden.There is a special tool for every groove shape and size necessary. The positioning and possible functional tolerance The claws of the gripper strongly influence the reliability of the joining. In addition, the use of a mold jaw gripper only possible with special groove shapes, for example with "Undercut" grooves are not possible for molded jaw grippers be used.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Fügen von endlosen, biegeschlaf fen Teilen in Nuten auf einer Werkstückoberfläche anzu geben, bei dem die Teile in beliebige Nutkonturen ohne Werkzeugwechsel eingebracht werden können.The invention has for its object a method and a device for joining endless, pliable sleep fen parts in grooves on a workpiece surface give, in which the parts in any groove contours without Tool changes can be introduced.

Eine erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe ist mit ihren Weiterbildungen in den Patentansprüchen gekennzeichnet.An inventive solution to this problem is with their Developments characterized in the claims.

Überraschenderweise gelingt eine Lösung dieser Aufgabe durch "Einwalzen" der endlosen, biegeschlaffen Teile in die Nuten. Hierzu wird das Teil, beispielsweise ein O-Ring zuächst derart auf die Werkstückoberfläche aufgelegt, daß seine Kontur wenigstens an einem Punkte mit der Kontur der Nut übereinstimmt. Durch Aufsetzen der Walze mit einer bestimmten Andrückkraft wird der O-Ring in das erste Nutstück gezwungen. Durch die Translationsbewegung der Walze über die bzw. entlang der Nutkontur wird der O-Ring kontinuierlich in die restliche Nut eingedrückt. Durch die Translationsbewegung mit einem definierten Schlupf wird vermieden, daß der O-Ring während des Eindrückvorgangs gelängt wird.Surprisingly, this task is solved by "rolling" the endless, limp parts into the grooves. For this purpose, the part, for example an O-ring first placed on the workpiece surface in such a way that its contour at least at one point with the contour of the Groove matches. By placing the roller with a certain pressing force, the O-ring is in the first Forced slot piece. Through the translational movement of the The O-ring becomes a roller over or along the groove contour continuously pressed into the remaining groove. Through the Translational movement with a defined slip Avoided the o-ring during the insertion process is lengthened.

Damit ist es möglich, z.B. O-Ringe auch in komplizierte wechselnde Nutformen, beispielsweise hinterschnittene Nuten ohne Werkzeugwechsel zu fügen.This makes it possible, e.g. O-rings also in complicated changing groove shapes, for example undercut Groove without changing tools.

Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.Further developments of the invention are in the subclaims specified.

Bei einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung wird die Fügefläche ohne Änderung der Richtung der Translationsbe wegung überfahren (Anspruch 2), da hierdurch sicher vermieden wird, daß bei einer Richtungsänderung der O-Ring wieder aus der Nut "herausrutscht". Hierbei ist es selbst verständlich erforderlich, daß die Walzenbreite größer als die Nutkontur ist. In a preferred embodiment of the invention, the Joining surface without changing the direction of the translation Run over the path (claim 2), as this makes it safe it is avoided that the O-ring changes direction "slips" out of the groove again. Here it is itself understandably required that the roller width is larger than the groove contour is.

Im Anspruch 3 ist eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 oder 2 gekennzeichnet. Die erfindungsgemäße Vorrichtung weist eine Walze auf, die voneinander unabhängige Einheiten verschieben bzw. zu einer Drehbewegung antreiben. Eine Steuereinheit dient dabei zur Durchführung der Translations- und der Rota tionsbewegung.In claim 3 is a device for performing the A method according to claim 1 or 2 characterized. The The device according to the invention has a roller which move or close independent units drive a rotary motion. A control unit serves doing the translation and rota tion movement.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Vorrichtung ist gemäß Anspruch 4 die Walze senkrecht zur Translationsrich tung nachgiebig aufgehängt und mit einer einstellbaren Kraft, beispielsweise einer Kraft von bis zu 500 Newton beaufschlagt. Hierdurch ist eine selbsttätige Angleichung an eine schräge Werkstücklage in Translationsrichtung möglich.In a preferred embodiment of the device according to claim 4, the roller perpendicular to the translation direction flexible suspension and with an adjustable Force, for example a force of up to 500 Newtons acted upon. This is an automatic adjustment to an oblique workpiece position in the translation direction possible.

Darüberhinaus kann die Walze auch um eine zur Transla tionsrichtung parallele Achse drehbar aufgehängt sein (Anspruch 5), so daß sich die Vorrichtung an beliebig verkippte Werkstückoberflächen anpassen kann.In addition, the roller can also be one to the Transla direction parallel axis to be rotatably suspended (Claim 5), so that the device at any can adjust tilted workpiece surfaces.

In jedem Falle ist es besonders bevorzugt, wenn gemäß Anspruch 6 die Translationsantriebs-Einheit ein programm gesteuertes Positionierungssystem mit wenigstens zwei Achsen, beispielsweise ein Industrieroboter ist, da hier durch eine einfache Anpassung der Vorrichtung an nahezu beliebige Nutformen möglich ist.In any case, it is particularly preferred if according to Claim 6 the translation drive unit a program controlled positioning system with at least two Axes, for example an industrial robot is there here by simply adapting the device to almost any groove shape is possible.

Ferner kann gemäß Anspruch 7 eine Aufnahmeeinrichtung vorgesehen sein, mittels derer die erfindungsgemäße Vor richtung auch die Überführung des O-Rings von einem Be reitstellungsmagazin zu der Nut übernehmen kann. Furthermore, according to claim 7, a receiving device be provided, by means of which the invention direction also the transfer of the O-ring from a loading riding magazine can take over to the groove.

Die Erfindung wird nachstehend anhand eines Ausführungs beispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher be schrieben, in der zeigen:The invention is based on an embodiment example with reference to the drawing be wrote in the show:

Fig. 1 einen Teil einer erfindungsgemäßen Vorrichtung, Fig. 1 shows a part of a device according to the invention,

Fig. 2 eine typische Fügesituation, und Fig. 2 shows a typical joining situation, and

Fig. 3 vergrößert einen Bereich aus Fig. 2. Fig. 3 is an enlarged a portion of FIG. 2.

Fig. 1 zeigt eine Walze 11, die mit einer in Richtung eines Pfeils F wirkenden Andruckkraft auf einen teilweise in einer Nut 12 befindlichen O-Ring 13 gedrückt wird. Eine nicht näher dargestellte Translationsantriebs-Einheit verschiebt die Walze 11 mit einer Translationsgeschwindig keit u in Richtung des Pfeils u. Ferner treibt eine nicht näher dargestellte Rotationsantriebs-Einheit die Walze zu einer Drehbewegung mit einer Winkelgeschwindigkeit ω′ an. Die Winkelgeschwindigkeit ω′ ist größer oder kleiner als der Wert u/r (r: Radius der Walze), anders ausgedrückt wird die Walze mit einem definierten Schlupf in Richtung des Pfeils u verfahren. Fig. 1 shows a roller 11 which is pressed with a pressing force acting in the direction of an arrow F on an O-ring 13 partially located in a groove 12 . A translation drive unit, not shown, moves the roller 11 with a translation speed u in the direction of the arrow u . Furthermore, a rotary drive unit, not shown, drives the roller to rotate at an angular velocity ω '. The angular velocity ω ′ is greater or less than the value u / r ( r : radius of the roller), in other words the roller is moved with a defined slip in the direction of the arrow u .

Fig. 2 zeigt in Aufsicht den in Fig. 1 dargestellten O- Ring 13, der sich teilweise in einer Nut 12 befindet. Fig. 3 zeigt vergrößert den Bereich x aus Fig. 2. FIG. 2 shows a top view of the O-ring 13 shown in FIG. 1, which is partially located in a groove 12 . FIG. 3 shows the area x from FIG. 2 on an enlarged scale .

Im Folgenden soll der erfindungsgemäß angegebene Mechanis mus für das Einbringen des O-Rings 13 in eine Nut 12 anhand der Fig. 2 und 3 näher beschrieben werden.The mechanism according to the invention for introducing the O-ring 13 into a groove 12 is to be described in more detail below with reference to FIGS. 2 and 3.

Bei der in Fig. 2 dargestellten Situation ist - wie be reits erläutert - der Teil 13′ des O-Rings 13 bereits in die Nut 12 gefügt, der restliche zu fügende O-Ring 13′′ befindet sich noch auf einer Werkstückoberfläche 14. Folglich existiert ein Bereich 2 des O-Rings, der gerade über die Nutkante gequetscht wird. Dieser Bereich 2 weicht der Andruckkraft der Walze durch eine Bewegung in die Nut 12 aus. Durch Weiterbewegung der Walze wird der von der Walze zwar bereits erfaßte und deformierte Bereich 3, der aber noch nicht über die Nutkante gequetscht ist, nunmehr über die Nutkante gequetscht und der zunächst noch unver formte, auf der Oberfläche liegende Bereich 4 nunmehr deformiert.In the situation shown in Fig. 2 - as already explained - the part 13 'of the O-ring 13 is already inserted into the groove 12 , the remaining O-ring 13 ''is still on a workpiece surface 14th As a result, there is an area 2 of the O-ring that is just squeezed over the groove edge. This area 2 gives way to the pressing force of the roller by moving into the groove 12 . By moving the roller further, the area 3 which has already been grasped and deformed by the roller, but which has not yet been squeezed over the groove edge, is now squeezed over the groove edge and the region 4 , which is still undeformed and lies on the surface, is now deformed.

Da der O-Ring 13 durch das Andrücken der Walze 11 nicht nur im Querschnitt verformt, sondern auch gelängt wird, würde in der Endphase eines Fügevorgangs ohne Schlupf der Walze ein größeres Stück O-Ringbogen als Restnutlänge vorhanden sein. Dies wird durch den erzwungenen Schlupf der Walze verhindert.Since the O-ring 13 is not only deformed in cross-section by pressing the roller 11 , but is also elongated, a larger piece of O-ring bend would be present as a remaining groove length in the final phase of a joining process without the roller slipping. This is prevented by the forced slippage of the roller.

Typische Fügeparameter für einen O-Ring mit einem Durch messer von 50 mm und einer Schnurstärke von 2 mm sind beispielsweiseTypical joining parameters for an O-ring with one pass diameter of 50 mm and a cord thickness of 2 mm for example

Vumfang= 8 × VtransVumfang= 40 bis 50 mm/sec Andruckkraft F= 50 Newton V circumference = 8 × Vtrans V circumference = 40 to 50 mm / sec contact force F = 50 Newtons

Ausdrücklich wird darauf hingewiesen, daß die angegebenen Werte nur zur Verdeutlichung der Erfindung dienen sollen und sich in Abhängigkeit vom Material des O-Rings, der Materialstärke, der Nutform und dem Durchmesser ändern können.It is expressly pointed out that the specified Values are only intended to illustrate the invention and depending on the material of the O-ring, the Change material thickness, groove shape and diameter can.

Vorstehend ist die Erfindung anhand eines Ausführungsbei spiels ohne Beschränkung des allgemeinen Erfindungsgedan kens, wie er sich aus den Ansprüchen ergibt, beschrieben worden. In jedem Falle hat die Erfindung den Vorteil, daß mit einem einzigen Werkzeug biegeschlaffe, endlose Teile in beliebige Nutformen einbringbar sind. Dabei muß die Lage des biegeschlaffen Teils vor Fügebeginn nur in einem Punkt mit der Lage der Nut übereinstimmen und die Walzen breite größer als die Ausdehnung der Nutkontur senkrecht zur Translationsrichtung sein.The invention is based on an exemplary embodiment game without limiting the general inventive concept kens, as it follows from the claims been. In any case, the invention has the advantage that limp, endless parts with a single tool can be inserted into any groove shape. The Position of the limp part only in one before the start of joining Point match the location of the groove and the rollers width larger than the extent of the groove contour vertically to the direction of translation.

Darüberhinaus erlaubt die erfindungsgemäße Vorrichtung auch den Transport eines vereinzelten biegeschlaffen Teils, beispielsweise eines O-Rings zum Fügeort und damit die Integration in ein automatisches Montagesystem. Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist darüberhinaus unanfällig gegen Positionierfehler sowie Lagefehler des O-Rings in einer Vereinzelungsvorrichtung, da der O-Ring nur an einem Punkt des Umfangs gegriffen und über der Kontur der Nut positioniert werden muß. Ferner kann sich die erfindungs gemäße Vorrichtung selbsttätig an schräge oder verkippte Werkstücklagen anpassen.In addition, the device according to the invention allows also the transport of an occasional slack Partly, for example an O-ring to the joint location and thus integration into an automatic assembly system. The In addition, the device according to the invention is not susceptible against positioning errors and position errors of the O-ring in a separating device, since the O-ring only on one Gripped point of the circumference and over the contour of the groove must be positioned. Furthermore, the fiction appropriate device automatically on inclined or tilted Adjust workpiece positions.

Claims

1. Process for the contour-flexible joining of endless, pliable parts in grooves on a workpiece surface, characterized by the following process steps:

the endless, limp part is placed on the workpiece surface in such a way that its contour at least at one point matches the contour of the groove,
- At this point, a roller with a certain pressing force is placed on the endless, limp part, and
- The roller is moved with a defined slip over the endless, pliable part in such a way that it runs over the entire joining surface.

2. The method according to claim 1, characterized in that the joining surface without change the direction of the translational movement is run over.

3. Device for performing the method according to An say 1 or 2, characterized in that a roller that a trans tion drive unit and one from the Translationsan drive unit independent rotary drive unit points, which is independent of the translation movement Rotational movement of the roller generated, and a control unit for the roll movements are provided.

4. The device according to claim 3, characterized in that the roller perpendicular to the trans flexible direction and hung with a one adjustable force to the endless, limp part is pushable.

5. The device according to claim 3 or 4, characterized in that the roller by one to the Transla direction parallel axis is pivotable.

6. Device according to one of claims 3 to 5, characterized in that the translational drive Unit with a program-controlled positioning system is at least two axes.

7. Device according to one of claims 3 to 6, characterized in that a receiving device for isolated endless, limp parts are provided, which is to pick up and position the parts over the groove enables.

8. Use of a method or a device according to one of claims 1 to 7 for joining O-rings in Grooves on workpiece surfaces.