DE3715405A1 - Vorrichtung zum ueberpruefen der automatischen montage eines kolbens - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Überprüfen der automatischen Montage eines Kolbens gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Bei der automatischen Montage von Motoren, insbesondere Automobil­ motoren, wird zum Einsetzen der Kolben in die Zylinder ein mit Greif­ fingern versehenes Greifwerkzeug zum Fassen der Kolben und ein Aus­ drücker zum Schieben der Kolben aus den Greiffingern in die Zylinder benutzt. Bei Verwendung derartiger Fertigungsautomaten kann es durch unkorrektes Fassen der Kolben durch die Greiffinger, durch ungenaues Aufsetzen der Kolben auf den Zylinderblock und durch schlecht auf­ gesetzte Kolbenringe zu Störungen beim Montageablauf und sogar zu Kolbenringbrüchen kommen. Insbesondere durch nicht kontrollierte Brüche von Kolbenringen entstehen bei der Motorfertigung hohe Schäden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art so auszubilden, daß alle Störungen bei der automatischen Montage eines Kolbens registriert und zur Behebung dem Fertigungs­ automaten signalisiert werden.

Diese Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 gekennzeichneten Merkmale gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unter­ ansprüchen gekennzeichnet.

Mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung werden alle Unregelmäßigkeiten, insbesondere der Bruch von Kolbenringen, registriert und zu Signalen zur Behebung der Störungen verarbeitet. Die Prüfeinrichtung erkennt bei der Auswertung der durch die Beschleunigungsaufnehmer ausgesendeten Impulse die nachfolgend aufgeführten Montagemängel:

• - den Bruch eines Kolbenringes,
• - das ungenaue Greifen eines Kolbens mit den Greiffingern,
• - das unrichtige Aufsetzen des Greifwerkzeuges oder eines Kolbens auf den Zylinder,
• - das ungenaue Aufstoßen des Ausdrückers auf einen Kolben,
• - das falsche Einführen eines Kolbens in einen Zylinder.

Die Erfindung wird nachstehend an Hand der in der Zeichnung darge­ stellten Ausführungsbeispiele erläutert:

Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Gesamtdarstellung einer Vorrichtung zum Überprüfen der automatischen Montage eines Kolbens mit einer ersten Ausführungsform einer Prüfeinrichtung;

Fig. 2 eine Ansicht in Richtung eines Pfeils II der Fig. 1 auf ein Greifwerkzeug und einen Kolben und

Fig. 3 eine schematische Gesamtdarstellung wie Fig. 1 mit einer zweiten Ausführungsform einer Prüfeinrichtung.

In den Fig. 1 und 2 ist ein Greifwerkzeug 2 dargestellt, das mit drei Greiffingern 3 einen Kolben 4 symmetrisch gegriffen und auf einen Zylinderblock 5 über eine Zylinderbohrung 6 abgesetzt hat. Dabei fassen Nasen 3 a der Greiffinger 3 in Ausnehmungen 7 des Zylinderblocks 5. Der Kolben 4 ist mit einem Ölabstreifring 8 und Kolbenringen 9 versehen. Weiterhin ist ein Kolbenbolzen 10 angedeutet. Zusätzlich zum bekannten Greifwerkzeug 2 ist hier auch eine Prüfstange 11 vorgesehen, die elastisch mittels einer Feder 12 an einem Arm 13 des Greifwerkzeuges 2 angelenkt ist. Der Kolben 4 wird bei der weiteren Montage mit einem Ausdrücker 14 aus den Greiffingern 3 in die Bohrung 6 des Zylinders 5 gedrückt. Zum Überprüfen des Montagevorganges, sowohl das Greifen des Kolbens 4 mit den Greiffingern als auch das Ausdrücken des Kolbens in den Zylinder 5, sind Beschleunigungsaufnehmer 15 bis 19 vorgesehen. Dabei sind die Beschleunigungsaufnehmer 15, 16 und 17 an den Greif­ fingern 3, derjenige 18 an der Prüfstange 11 und derjenige 19 an dem Ausdrücker 14 angeordnet. Die Beschleunigungsaufnehmer 15 bis 19 be­ stehen vorzugsweise aus piezokeramischen Sensoren mit schmalem aus­ gesuchtem Frequenzbereich, die sowohl für Körperschall- als auch Beschleunigungsmessungen geeignet sind.

Eine in der Zeichnung gestrichelt umrandete Prüfeinrichtung 22 besteht aus fünf Meßverstärkern 23, fünf Filtern 24, zehn Spannungsspitzen-De­ tektoren 25, zehn Schmitt-Triggern mit Verzögerung 26 und einer Aus­ wertelogik 27. Die Beschleunigungsaufnehmer 15 bis 19 sind durch Leitungen 28 mit den zugehörigen Meßverstärkern 23 verbunden. Alle Schaltelemente 23 bis 27 sind in üblicher Weise durch Leitungen mit­ einander verbunden. Die Meßverstärker 23 haben die von den Beschleuni­ gungsaufnehmern 15 bis 19 über die Leitungen 28 empfangenen Impulse auf die erforderliche Amplitude an. Mit Hilfe der Filter 24 werden aus den verstärkten Impulsen Störsignale aus der Umgebung und/oder von der Mechanik des Fertigungsautomaten eliminiert. Mit den Spannungsspit­ zen-Detektoren 25 von denen für jeden Beschleunigungsaufnehmer 15 bis 19 zur gesonderten Erfassung der positiven und negativen Halbwelle der Impulse je zwei vorhanden sind, und den Schmitt-Triggern 26 mit ein­ stellbarer Pulsbreite werden die von den Störsignalen befreiten Nutz­ impulse registriert. In der Auswertelogik 27 werden die Nutzimpulse aller Beschleunigungsaufnehner 15 bis 19 durch logische Verknüpfungen dahingehend überprüft, ob sie übliche, montagebedingte Impulse dar­ stellen, ob sie von einer Montagestörung oder vom Bruch eines Kolben­ ringes herrühren. Die Feststellung des Bruches von Kolbenringen ge­ schieht in Echtzeit durch eine logische Verknüpfung der Signale in der Auswertelogik 27. Ein Bruch eines Kolbenringes wird durch das zeit­ gleiche Auftreten von Impulsen in den Beschleunigungsaufnehmern 15, 16 und 17, die dasselbe Vorzeichen in ihrer Beschleunigungsrichtung und in ihrer Austiegsflanke gekennzeichnet. Je nach Art der Impulse gibt die Auswertelogik 27 Signale über eine Leitung 29 an den Fertigungsautomaten.

Zum Registrieren und Auswerten der Impulse aus den Beschleunigungs­ aufnehmern 15 bis 19 in der Prüfeinrichtung 22 sind nachfolgende Kriterien wichtig: Das Greifen der Greiffinger 3 an dem Kolben 4 erfolgt nie gleichmäßig wegen der entspannten Kolbenringe 8, 9 und weil sich das Greifwerkzeug über dem Kolben nie so genau positionieren läßt. Dabei kommen also die Impulse aus den Beschleunigungsaufnehmern 15, 16, 17 zeitlich versetzt in die Prüfeinrichtung 22. Im Falle des Bruches eines der Kolbenringe 8, 9 geben die Beschleunigungsaufnehmer 15, 16, 17 gleichzeitig Impulse ab, die den Impulsen beim Greifvorgang entgegen­ gesetzt gerichtet sind. Diese "Bruchimpulse" erkennt die Auswertelogik 27 und sie gibt dann über die Leitung 29 ein Signal an den Fertigungs­ automaten zum Austausch des Kolbens 4 gegen einen anderen Kolben. Das Aufsetzen der Prüfstange 11 mit dem Beschleunigungsaufnehmer 18 muß kurz vorher oder gleichzeitig mit dem Aufsetzen der Greiffinger 3 ein­ schließlich des Kolbens 4 auf dem Zylinder 5 erfolgen. Der dabei von dem Beschleunigungsaufnehmer 18 in die Prüfeinrichtung 22 eingegebene Impuls wird registriert, von der Auswertelogik 27 erkannt und von dieser ein Signal in den Fertigungsautomaten gegeben, daß jetzt mit dem Ausdrücker 14 der Kolben 4 in die Zylinderbohrung 6 gedrückt werden kann. Der Beschleunigungsaufnehmer 19 an der Unterseite des Ausdrückers 14 gibt beim Aufsetzen auf den Kolben 4 Impulse an die Prüfeinrichtung 22. Die Auswertelogik 27 unterscheidet wiederum, ob die Nutzimpulse daraus normal oder unüblich sind. Letzteres kann z.B. auftreten, wenn der Kolben 4 in der Zylinderbohrung 6 klemmt, oder wenn beim Einführen der Kolbenringe 8,9 ein Kolbenring zu Bruch geht. Bei diesen Störimpulsen gibt die Auswertelogik wiederum ein Signal in den Fertigungsautomaten zum Austausch des Kolbens 4. Dadurch, daß die Beschleunigungssensoren 15 bis 19 nur die im Greifwerkzeug 2 und im Ausdrücker 14 selbst auf­ tretenden Stoß- und Schallwellen aufnehmen und als Impulse weiterleiten, ist die Prüfeinrichtung 22 gegen laute Umweltgeräusche, wie sie in Fertigungshallen vorzufinden sind, weitgehend unempfindlich.

Die in der Fig. 3 dargestellte Prüfeinrichtung 32 verstärkt die aus den Beschleunigungsaufnehmern 15 bis 19 eingehenden Impulse wiederum durch fünf Meßverstärker 23 und sondert die Störimpulse durch fünf Filter 24 aus. Danach werden die Impulse in zwei Verstärker gegeben, die zur Unterscheidung der Beschleunigungsrichtung, z.B. des Greif- und Bruch­ signals mit Gleichrichtern gekoppelt sind. Der eine Verstärker 33 verstärkt nur die positiven Halbwellen der Impulse und der andere Verstärker 34 die negativen Halbwellen. Die so getrennten Halbwellen der Impulse durchlaufen darauf je einen A/D-Wandler 35 und 36, in dem die analogen Halbwellen digitalisiert werden. Die digitalisierten Halbwellen werden schließlich zur Auswertung in einen Computer 37 eingegeben. In den Speicher des Computers 37 sind für den üblichen Montageverlauf Referenzkurven für die digitalisierten positiven und negativen Halb­ wellen eingegeben. Somit können die bei der Montage eingehenden Nutz­ impulse leicht im Speicher verglichen und identifiziert werden. Bei Fehlern im Montageablauf gibt der Computer 37 über eine Leitung 38 entsprechende Signale in den Fertigungsautomaten.

Claims (6)

1. Vorrichtung zum Überprüfen der Montage eines Kolbens in einem Zylinder, insbesondere zum Prüfen von Kolbenringen auf Bruch, die an einen Fertigungsautomaten mit einem Greifwerkzeug zum Fassen des Kolbens und mit einem den Kolben aus dem Greifwerkzeug in den Zylinder drücken­ den Ausdrücker angesetzt ist, dadurch gekennzeichnet, daß an Fingern (3) des Greifwerkzeuges (2), an dem Ausdrücker (14) und an einer, das Aufsetzen der Greiffinger (3) auf dem Zylinder (5) kon­ trollierenden Prüfstange (11) Beschleunigungsaufnehmer (15 bis 19) angeordnet sind, die ihre elektrischen Impulse in eine Prüfeinrichtung (22, 32) zur Auswertung auf fehlerhafte Montage, auf Bruch der Kolben­ ringe (8, 9) und zur Erzeugung von Signalen zur Behebung der Fehler einleiten.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß drei den Kolben (4) symmetrisch umfassende Greiffinger (3) angeordnet sind, die bei der Montage in Ausnehmungen (7) auf der Oberkante des Zylinders (5) eingreifen und die zusammen mit dem an die Unterseite der Prüfstange (11) angesetzten Beschleunigungsaufnehmer (18) auf den Zylinder (5) aufsetzen.

3. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Prüfstange (11) federnd in dem Greifwerkzeug (2) gelagert ist.

4. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Beschleunigungsaufnehmer (15 bis 19) als piezokeramische Sensoren mit schmalem ausgesuchten Frequenz­ bereich ausgebildet sind.

5. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß in der Prüfeinrichtung (22) für die Aufbereitung der Impulse für jeden Beschleunigungsaufnehmer (15 bis 19) ein Verstärker (23), ein Filter (24), zwei Spannungsspitzen-Detektor (25) und zwei Schmitt-Trigger mit einstellbarer Verzögerung (26) und einstellbarer Pulsbreite sowie gemeinsam für die aufbereiteten Impulse und für die Erzeugung von erforderlichen Signalen an den Fertigungs­ automaten eine Auswertelogik (27) angeordnet sind.

6. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß in der Prüfeinrichtung (32) für die Aufbereitung der Impulse für jeden Beschleunigungssensor (15 bis 19) ein Vorverstärker (23) und ein Filter (24), für die weitere Verstärkung sowie für die Trennung nach positiver und negativer Richtung der bis dahin aufbereiteten Impulse aller Beschleunigungsaufnehmer (15 bis 19) je ein Verstärker mit Gleichrichter (33, 34) zum Aussondern der positiven und negativen Halbwellen, für jede der Halbwellen einen Analog-DigitalWandler (35, 36) und ein gemeinsamer Computer (37) ange­ ordnet sind, in dem nach Vergleich mit Referenzkurven Signale für den Fertigungsautomaten erzeugbar sind.