DE3817671A1

DE3817671A1 - Device for automatic screwing

Info

Publication number: DE3817671A1
Application number: DE19883817671
Authority: DE
Inventors: Peter Katzlinger; Hermann Aumann; Joachim Frey
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 1988-05-25
Filing date: 1988-05-25
Publication date: 1989-11-30
Also published as: DE3817671C2

Abstract

A device for automatically screwing spark plugs into spark-plug bores of internal combustion engines is presented. An industrial robot takes hold of the spark plug and puts it into a driver socket. The latter is suspended in an articulated manner and is held approximately in the axial direction of the spark-plug bore by means of a spring arrangement. The spark-plug bore is designed as a guide bore for the driver socket so that the spark plug is fed in a precisely fitting manner to the thread of the locating bore by a simple feed motion. A further spring arrangement is provided in order to be able to screw in the spark plug in a further fitting position running at an angle to the first fitting position.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum automati schen Einschrauben nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 und geht aus von der gattungsbildenden DE-OS 33 22 754. Wenngleich die Erfindung insbesondere anhand einer Vorrichtung zum automatischen Einschrauben von Zünd kerzen in die Zündkerzenbohrungen einer Brennkraft maschine erläutert wird, bleibt sie dennoch nicht auf jenes Ausführungsbeispiel beschränkt; vielmehr ist der allgemeine Erfindungsgedanke auch auf ähnliche bolzen förmige Gewindestifte anwendbar.The invention relates to a device for automati screwing in according to the preamble of claim 1 and is based on the generic DE-OS 33 22 754. Although the invention is based in particular on a Device for automatically screwing in ignition candles in the spark plug bores of an internal combustion engine machine is explained, it does not remain open that embodiment limited; rather it is general inventive idea also on similar bolts shaped grub screws applicable.

Generell besteht die Tendenz, Fertigungs- und Montage vorgänge zu automatisieren. So ist in der Zeitschrift "wt" für industrielle Fertigung 74 (1984) auf den Seiten 137 bis 140 das automatische Schrauben mit Industrie robotern beschrieben. Als Anwendungsbeispiel ist ein Versuchsaufbau zum automatischen Aufnehmen, Eindrehen und Festziehen von Zündkerzen genannt. Nähere Erläute rungen hinsichtlich der genauen Arbeitsweise sind dem genannten Aufsatz nicht entnehmbar; es ist jedoch zu vermuten, daß der Industrieroboter während des gesamten Montagevorganges trotz Verwendung passiver Fügehilfen vollständig bahngesteuert ist. Derartige Bahnsteuerungen sind jedoch nicht nur äußerst aufwendig - erforderlich ist ein komplexes System von Sensoren zur Ermittlung der genauen Lage der Aufnahmebohrung -, sondern darüber hinaus auch sehr zeitintensiv. In komplexen Rechenvor gängen gilt es, den gesamten Bewegungsablauf auf die toleranzbehaftete, jeweils aktuelle Lage der Aufnahme bohrung abzustimmen.Generally there is a tendency to manufacturing and assembly automate processes. That is in the magazine "wt" for industrial manufacturing 74 (1984) on the pages 137 to 140 automatic screwing with industry described robots. As an application example is a Experimental setup for automatic picking up, screwing in and tightening spark plugs. More details The exact working method is important the article cannot be removed; however it is too suspect that the industrial robot during the entire Installation process despite the use of passive joining aids is completely path controlled. Such path controls are not only extremely complex - necessary is a complex system of sensors for determining the exact location of the location hole - but above it also very time-consuming. In complex arithmetic It is important to focus on the entire sequence of movements Tolerant, current location of the recording to match the bore.

Eine vereinfachte Maschine zur automatischen Verschrau bung von in Bewegung befindlichen Werkstücken ist in der gattungsbildenden DE-OS 33 22 754 beschrieben. Mittels einer Federanordnung wird eine Schrauberstange dabei näherungsweise in Achsrichtung der Aufnahmebohrung gehalten. Die genaue Zuordnung zwischen Schraube bzw. Gewindestift und Aufnahmebohrung erfolgt dabei durch Relativbewegung des die Aufnahmebohrung beinhaltenden Werkstückes gegenüber der die Schraube bzw. den Gewin destift aufnehmenden Schrauberstange. Vom Grundgedanken her ist jene Lösung deutlich einfacher als die oben erläuterte Bahnsteuerung eines Industrieroboters, jedoch ist sie in der gezeigten Ausführungsform für eine Vielzahl von Anwendungsfällen ungeeignet. All zu leicht kann es insbesondere bei Verwendung längerer Schrauben zu einem Verkannten der Schraube in der Aufnahmebohrung kommen. Eine Zerstörung der Gewindegänge ist die Folge. Wollte man Zündkerzen auf die vorgeschlagene Weise montieren, so würden darüber hinaus die Elektroden beschädigt werden.A simplified machine for automatic screwing Exercise of moving workpieces is in the generic DE-OS 33 22 754 described. Means a screw arrangement becomes a spring arrangement approximately in the axial direction of the location hole held. The exact assignment between screw or The grub screw and mounting hole are made by Relative movement of the one containing the receiving bore Workpiece opposite the screw or thread screwdriver rod receiving the pin. From the basic idea That solution is much simpler than the one above explained path control of an industrial robot, however it is in the embodiment shown for a Numerous use cases unsuitable. All too easy it can be particularly difficult when using longer screws the screw in the locating hole is misaligned come. The result is destruction of the threads. If you wanted spark plugs in the suggested way would mount the electrodes to be damaged.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine einfache Vorrichtung zum automatischen Einschrauben eines bolzenförmigen Gewindestiftes in eine Aufnahmebohrung aufzuzeigen, welche, ohne eine exakt definierte Bahnkurve zu benö tigen, jenen Gewindestift sicher und ohne gegenseitige Beschädigung in die Aufnahmebohrung zu setzen in der Lage ist. The object of the invention is a simple device for automatically screwing in a bolt-shaped Point the grub screw in a locating hole, which without using a precisely defined trajectory that set screw safely and without mutual Damage to be placed in the mounting hole in the Location is.

Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des ersten Anspruchs gelöst, vorteilhafte Weiterbildun gen beschreiben die Unteransprüche.This task is characterized by the characteristics of the first claim, advantageous further training conditions describe the subclaims.

Eine weitere, vom Ort der formschlüssigen Aufnahme beabstandete Haltevorrichtung für den Gewindestift hält diesen sicher und exakt in der an der Schrauberstange angeordneten Schraubernuß. Bevorzugt wird dabei ein Abstand, welcher zumindest ebenso groß ist wie der Abstand zwischen dem ersten Gewindegang sowie dem Ort der formschlüssigen Aufnahme. Die Gewindestange kann somit ohne Verkanten beschädigungsfrei in die Aufnah mebohrung eingeführt werden, wenn die Schraubernuß ihrerseits exakt geführt bzw. positioniert ist. Erfin dungsgemäß ist hierzu die Außenkontur der Schraubernuß an die als Leitbohrung ausgebildete Aufnahmebohrung angepaßt. In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Aufnahmebohrung versenkt angeordnet, so daß der umge bende, in etwa trichterförmig konisch-zylindrische Wandbereich als Leitbohrung dient, und die Schraubernuß ihrerseits ebenfalls zylindrisch geformt sein kann. Abweichend von der gattungsbildenden Schrift bietet es sich hierbei an, bei stillstehendem Werkstück bzw. zugehöriger Aufnahmebohrung im wesentlichen die Schrau bernuß gegenüber der Schrauberstange in Achsrichtung der Aufnahmebohrung zu bewegen. Die zum Auffinden der Aufnahmebohrung erforderliche Relativbewegung zwischen Gewindestift und Aufnahmebohrung findet dabei unter deutlich reduziertem Arbeitsaufwand statt.Another, from the location of the positive reception holds spaced holding device for the threaded pin this securely and precisely in the on the screw rod arranged screw nut. A is preferred Distance that is at least as large as the Distance between the first thread and the location the positive reception. The threaded rod can thus damage-free into the receptacle without tilting holes are inserted when the screwdriver nut for its part is precisely guided or positioned. Erfin In accordance with this, the outer contour of the screwdriver nut to the receiving bore designed as a guide bore customized. In a preferred embodiment, the Receiving hole arranged sunk, so that the vice bende, approximately funnel-shaped conical-cylindrical Wall area serves as a guide hole, and the screwdriver nut in turn can also be cylindrical in shape. Deviating from the generic font, it offers in this case, with the workpiece or associated mounting hole essentially the screw bernuss opposite the screw rod in the axial direction of the To move the mounting hole. The one to find the Location hole required relative movement between The grub screw and location hole are located under significantly reduced workload instead.

An dieser Stelle soll ausdrücklich darauf hingewiesen werden, daß die Federanordnung bei gegenüber der verti kalen Ebene geneigter Einbaulage so ausgelegt sein kann, daß die Gewichtskraft des Gewindestiftes, der Schrau bernuß sowie der Schrauberstange kompensiert wird. Ohne Schwerkrafteinfluß ist es somit möglich, die Schrauber nuß bezüglich der Schrauberstange unter Führung durch die Leitbohrung in Richtung der Aufnahmebohrung zu bewegen. Selbstredend kann anstelle der Federanordnung auch eine dazu äquivalente Lösung vorgesehen sein. Wesentlich ist es, die gelenkig aufgehängte Schrauber stange näherungsweise in Achsrichtung der Aufnahmeboh rung zu halten. Besonders geeignet sind hierfür zwei felsohne Federanordnungen, welche zwei vorzugsweise orthogonale Koordinatenachsen der zur Achse der Auf nahmebohrung senkrechten Ebene darstellen.At this point it should be expressly pointed out be that the spring arrangement in relation to the verti kal plane inclined installation position can be designed so that the weight of the grub screw, the screw bernuss and the screw rod is compensated. Without Gravity is therefore possible for the screwdriver nut with regard to the screw rod under guidance the pilot hole in the direction of the location hole move. Of course, instead of the spring arrangement an equivalent solution may also be provided. It is essential that the articulated screwdriver rod approximately in the axial direction of the receiving bore hold. Two are particularly suitable for this rock-free spring assemblies, which two preferably orthogonal coordinate axes of the axis of the up represent bore vertical plane.

Die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 2 haben den Vorteil, daß die erfindungsgemäße Vorrichtung dafür geeignet ist, nicht nur in der ersten, durch eine erste Federanordnung definierten Einbaulage zu arbeiten, sondern darüber hinaus auch Gewindestifte in eine zweite, gegenüber der ersten geneigt angeordnete Auf nahmebohrung einzuführen. Da sich in dieser zweiten, gegenüber der ersten geneigten Einbaulage andere Schwer kraft-Momente bezüglich des gelenkigen Aufhängepunktes der Schrauberstange einstellen, ist für diese zweite Einbaulage eine zweite Federanordnung mit anderer Federkraft erforderlich, welche erfindungsgemäß in der ersten Einbaulage durch einen Anschlag außer Kraft gesetzt ist.The characterizing features of claim 2 have the Advantage that the device according to the invention therefor is suitable, not only in the first, by a first Spring arrangement to work defined installation position, but also grub screws in one second, inclined to the first insert hole. Because in this second, heavy compared to the first inclined installation position Force moments regarding the articulated suspension point adjust the screw rod is for this second one Installation position of a second spring arrangement with another Spring force required, which according to the invention in the first installation position by a stop is set.

Die Ansprüche 3 und 4 bilden die Peripherie der Schrau berstange vorteilhaft weiter. Außer am Arm eines Indu strieroboters kann die Schrauberstange dabei auch an frei programmierbaren Portalmaschinen o. ä. Fertigungs vorrichtungen angebunden sein. In allen Fällen ist es möglich, weitere Arbeitsschritte durch den Industrie roboter bzw. die Fertigungsvorrichtung ausführen zu lassen. Insbesondere bietet sich dabei die Entnahme des Gewindestiftes aus einem Lagerbehälter an. Da der formschlüssige Aufnahmebereich der Schraubernuß für das Ergreifen des Gewindestiftes ungeeignet ist, empfiehlt es sich, diesen Greifvorgang mittels der weiteren Haltevorrichtung der Schraubernuß auszuführen.Claims 3 and 4 form the periphery of the screw bar further advantageous. Except on the arm of an Indu strieroboters can also use the screwdriver rod freely programmable portal machines or similar manufacturing devices connected. In all cases it is possible further work steps by the industry robots or the manufacturing device to let. In particular, the removal of the Set screw from a storage container. Since the positive receiving area of the screwdriver nut for the Gripping the grub screw is unsuitable is recommended it, this gripping process by means of the further Holding device of the screwdriver nut.

Insbesondere bietet sich eine derartige Gestaltung bei der Montage von Zündkerzen an. Zündkerzen werden üb licherweise in Styroporpaletten steckend dem Arbeits bereich der erfindungsgemäßen Einschraubvorrichtung zugeführt. Auch wegen des geringen Abstandes zwischen den einzelnen Zündkerzen ist es dabei nicht möglich, diese direkt mittels der formschlüssig den Zündkerzen- Sechskant ergreifenden Schraubernuß zu entnehmen. Hierfür bietet nun die zusätzliche Haltevorrichtung der Schraubernuß, welche vorzugsweise verschiebbar innerhalb der Schraubernuß angeordnet ist, Abhilfe.Such a design is particularly useful the installation of spark plugs. Spark plugs are used Luckily stuck in styrofoam pallets to work area of the screwing device according to the invention fed. Also because of the small distance between the individual spark plugs are not able to this directly by means of the positive Hexagon gripping screwdriver nut. The additional holding device now offers the Screw nut, which is preferably slidable within remedied.

Neben dieser Entnahmefunktion kann der Industrieroboter bzw. die Fertigungsvorrichtung weitere Arbeitsschritte übernehmen. Beispielhaft genannt sei hierbei wieder für den Fall der Zündkerzenmontage die Kontrolle des Zünd kerzen-Wärmewertes. Zündkerzen unterschiedlichen Wärme wertes sind üblicherweise in verschiedenartig farbig gekennzeichneten Styroporpaletten abgelegt. Mit Hilfe einer weiteren Information über den momentan benötigten Zündkerzentyp ist es somit möglich, aus einer Vielzahl von unterschiedlichen Styroporpaletten die jeweils geforderte Zündkerze zu entnehmen. Im übrigen empfiehlt es sich, während des Transportweges vom Zündkerzen- bzw. Gewindestift-Lagerbehälter zur Aufnahmebohrung die gelenkig aufgehängte Schrauberstange bezüglich des Roboterarmes mittels eines Steckbolzens oder eines äquivalenten Mittels lagezufixieren.In addition to this removal function, the industrial robot can or the manufacturing device further work steps take over. Examples are again for in the case of spark plug assembly, check the ignition candle heat value. Spark plugs of different heat values are usually colored in different ways marked polystyrene pallets. With help further information about the currently required Spark plug type it is therefore possible from a variety of different polystyrene pallets each remove the required spark plug. Otherwise recommends it during the transport route from the spark plug or Grub screw storage container for the mounting hole articulated screwdriver rod with respect to the Robot arm by means of a plug pin or to fix the equivalent means.

Die Ansprüche 5 und 6 beschreiben eine Antriebseinheit für die Schraubernuß zum Ausführen der Einschraub-Dreh bewegung. Da sich in Abhängigkeit der jeweiligen Tole ranzen die Position der Schrauberstange bzw. Schrauber nuß beim Einschrauben verschiedenartig einstellt, empfiehlt es sich zur Vermeidung komplizierter Über tragungseinrichtungen, die Antriebseinheit an der Schrauberstange aufzuhängen. Die Drehmomentabstützung erfolgt dabei vorzugsweise mittels eines Kulissenbolzens innerhalb einer externen Kulissenführung. Zusätzlich kann die Antriebseinheit dabei mit einer Registrierein heit zur zumindest qualitativen Ermittlung des übertra genen Drehmomentes verbunden sein, um zum einen den Gewindestift bzw. die Zündkerze drehmomentgesteuert festziehen zu können und zum anderen eventuell überhöhte Drehmomentwerte zu Beginn des Einschraubvorganges - beispielsweise verursacht durch schadhafte Gewindegänge - zu erkennen.The claims 5 and 6 describe a drive unit for the screw nut for performing the screw-in rotary motion. Since the position of the screwdriver rod or screwdriver nut adjusts differently when screwing in depending on the respective tolerance, it is recommended to avoid complicated transmission devices by suspending the drive unit on the screwdriver rod. The torque support is preferably carried out by means of a link pin within an external link guide. In addition, the drive unit can be connected to a registration unit for at least qualitative determination of the transmitted torque, on the one hand to be able to tighten the threaded pin or the spark plug in a torque-controlled manner and on the other hand possibly excessive torque values at the beginning of the screwing-in process - for example caused by damaged thread turns - to recognize.

Im folgenden wird die Erfindung anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels näher beschrieben. Zum besseren Verständnis erfolgt die Erläuterung zunächst anhand einer Prinzipdarstellung; im Anschluß daran werden die erfindungswesentlichen Merkmale nochmals in einem konstruktiv konkret ausgeführten bevorzugten Ausfüh rungsbeispiel erläutert. Im einzelnen zeigt:In the following, the invention is based on a preferred Embodiment described in more detail. For the better Understanding, the explanation is initially based on a schematic diagram; then the Features essential to the invention again in one constructive concrete preferred execution Example explained. In detail shows:

Fig. 1 in einer Prinzipskizze die Seitenansicht der erfindungsgemäßen Vorrichtung für zwei ver schiedenartig ausgerichtete Aufnahmebohrungen, Fig. 1 a schematic sketch of the side view of the device according to the invention for two different ver-like aligned receiving bores,

Fig. 2 den Teilschnitt A-A aus Fig. 1, Fig. 2 is a partial section AA of Fig. 1,

Fig. 3 die der Fig. 1 entsprechende Ansicht in konstruktiv konkreter Ausgestaltung, Fig. 3, Fig. 1 in a view corresponding structurally specific configuration,

Fig. 4 die Ansicht Z aus Fig. 3, Fig. 4 is the view Z of Fig. 3,

Fig. 5 die Teil-Ansicht X aus Fig. 4, sowie Fig. 6 die Teil-Ansicht Y aus Fig. 4. Fig. 5 shows the partial view of X in FIG. 4, and Fig. 6 shows the partial view Y of Fig. 4.

Zunächst wird anhand der Fig. 1 und 2 der prinzipiel le Aufbau der erfindungsgemäßen Vorrichtung erläutert. Dabei soll in die mit 1 bezeichnete Zündkerzen-Auf nahmebohrung eine Zündkerze 2 eingeschraubt werden. Dazu dient die erfindungsgemäße Vorrichtung zum automatischen Einschrauben, welche im wesentlichen besteht aus der Schraubernuß 3, sowie der im Punkt 4 gelenkig aufgehäng ten Schrauberstange 5. Der Aufhängpunkt 4 besteht aus zwei Teilgelenken 4 a, 4 b welche - wie durch Pfeile dargestellt - eine Drehbewegung sowohl innerhalb der Zeichenebene als auch in der dazu senkrechten Ebene erlauben. Die Schraubernuß 3 ihrerseits ist innerhalb der Schrauberstange 5 - wie ebenfalls durch Pfeile 6 a, 6 b dargestellt - drehbar und längsverschieblich ge lagert.First, the principle le structure of the device according to the invention will be explained with reference to FIGS. 1 and 2. In this case, a spark plug 2 is to be screwed into the receiving bore designated 1 with spark plug. For this purpose, the device according to the invention is used for automatic screwing, which essentially consists of the screwdriver nut 3 , and the screwdriver rod 5 , which is articulated in point 4 . The suspension point 4 consists of two partial joints 4 a , 4 b which - as shown by arrows - allow a rotational movement both within the plane of the drawing and in the plane perpendicular thereto. The screwdriver nut 3 in turn is within the screw rod 5 - as also shown by arrows 6 a , 6 b - rotatable and longitudinally displaceable GE.

Die Zündkerze 2 weist einen Sechskant 7 auf und wird in diesem Bereich von der entsprechend gestalteten Schrau bernuß formschlüssig aufgenommen. Desweiteren ist innerhalb der Schraubernuß eine in Pfeilrichtung 8 längsverschiebbare Haltevorrichtung 9 vorgesehen, welche am sogenannten SAE-Anschluß der Zündkerze 2 angreift.The spark plug 2 has a hexagon 7 and is received in this area by the appropriately designed screw nut. Furthermore, a holding device 9 which is longitudinally displaceable in the direction of the arrow 8 and which engages the so-called SAE connection of the spark plug 2 is provided within the screw nut.

Nicht dargestellt ist der erste Teil des Montagevor ganges, bei welchem die Schrauberstange 5 inklusive ihres Aufhängepunktes 4 von einem - nicht gezeigten - Industrieroboter zu einem Zündkerzen-Lagerbehälter gefahren wird. Hier bewegt sich die Haltevorrichtung 9 so weit aus der Schraubernuß 3 heraus, daß eine Zünd kerze 2 am SAE-Anschluß ergriffen wird. Dann wird die Haltevorrichtung 9 zurück gefahren, bis die formschlüs sige Verbindung zwischen dem Sechskant 7 sowie der Schraubernuß 3 hergestellt ist. Nunmehr ist die Zünd kerze 2 innerhalb der Schraubernuß 3 an zwei Punkten gehalten.Not shown is the first part of the assembly process, in which the screw rod 5 including its suspension point 4 is moved from a - not shown - industrial robot to a spark plug storage container. Here, the holding device 9 moves so far out of the nut 3 that a spark plug 2 is gripped at the SAE connector. Then the holding device 9 is moved back until the positive connection between the hexagon 7 and the screwdriver nut 3 is established. Now the ignition candle 2 is held at two points within the nut 3 .

Der eigentliche Einschraubvorgang in die dargestellte Zündkerzen-Aufnahmebohrung 1 erfolgt mit Hilfe einer neutralen Federanordnung 10 sowie einer ersten Feder anordnung 11, welche beide lediglich äußerst abstrahiert dargestellt sind. Die erste Federanordnung 11 besteht aus einer Zugfeder 11 a, welche zwischen der Schrauber stange 5 sowie einer Federplatte 11 b eingespannt ist. Da sich jene Federplatte 11 b auf einem ersten Anschlag 11 c abstützt und die Zugfeder 11 a kräftig genug ist, die Gewichtskraft der Zündkerze 2, der Schraubernuß 3 sowie der Schrauberstange 5 zu kompensieren, wird die Schrau berstange 5 bzw. die Schraubernuß 3 durch die erste Federanordnung 11 bezüglich des Gelenkpunktes 4 a nähe rungsweise in Achsrichtung der Zündkerzen-Aufnahmeboh rung 1 gehalten. Bezüglich des Gelenkpunktes 4 b ist die neutrale Federanordnung 10 vorgesehen, welche ebenfalls aus einer Zugfeder 10 a besteht, die ebenfalls zwischen der Schrauberstange 5 sowie einer ortsfest fixierten Federplatte 10 b eingespannt ist. Da in jener Schwenk richtung kein Schwerkraftanteil kompensiert werden muß, ist die Zug- bzw. Druckfeder 10 a wesentlich schwächer ausgebildet als die Zugfeder 11 a.The actual screwing process into the illustrated spark plug receiving bore 1 takes place with the aid of a neutral spring arrangement 10 and a first spring arrangement 11 , both of which are only shown in an extremely abstract manner. The first spring assembly 11 consists of a tension spring 11 a , which is clamped between the screw rod 5 and a spring plate 11 b . Since those spring plate 11 b on a first stop 11 c supports and the tension spring 11 a vigorously enough to compensate for the weight of the spark plug 2, the Schraubernuß 3 and the wrench rod 5 Schrau is berstange 5 or the Schraubernuß 3 by the first spring assembly 11 with respect to the pivot point 4 a approximately approximately in the axial direction of the spark plug receptacle 1 . With regard to the articulation point 4 b , the neutral spring arrangement 10 is provided, which likewise consists of a tension spring 10 a , which is also clamped between the screw rod 5 and a fixed spring plate 10 b . Because of that pivot in the direction of gravity, no fraction must be compensated for, the tension or compression spring 10 is a much weaker than the tension spring 11 a formed.

Nachdem nunmehr die Schraubernuß 3 bzw. die Schrauber stange 5 in näherungsweiser Achsrichtung der Zündker zen-Aufnahmebohrung 1 gehalten ist, wird die Schrauber nuß 3 in Pfeilrichtung 6 a bewegt. Da die Außenkontur der Schraubernuß 3 der als Leitbohrung 13 ausgebildeten Zündkerzen-Aufnahmebohrung 1 angepaßt ist, wird die Zündkerze 2 dabei automatisch in ihre Aufnahmebohrung 1 geführt. Wie ersichtlich, genügt als Leitbohrung 13 eine einfache zylindrisch-konische Gestaltung, so daß die Schraubernuß 3 ebenfalls im wesentlichen zylindrisch geformt sein kann. An den Einführvorgang schließt sich das eigentliche Einschrauben der Zündkerze 2 an. Hierzu wird die Schraubernuß 3 mittels einer Antriebseinheit 14 gegen Pfeilrichtung 6 b in eine Drehbewegung ver setzt.Now that the screwdriver nut 3 or the screwdriver rod 5 is held in the approximate axial direction of the spark plug-receiving bore 1 , the screwdriver nut 3 is moved in the direction of arrow 6 a . Since the outer contour of the Schraubernuß 3 is adapted to the guide shaft 13 designed as a spark plug-receiving bore 1, the spark plug 2 is automatically guided in its receiving bore. 1 As can be seen, a simple cylindrical-conical design is sufficient as the guide bore 13 , so that the screwdriver nut 3 can also be essentially cylindrical in shape. The actual screwing in of the spark plug 2 follows the insertion process. For this purpose, the screwdriver nut 3 is set by means of a drive unit 14 against the direction of arrow 6 b in a rotational movement ver.

Um mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung auch in einer zweiten Einbaulage - gekennzeichnet durch die Achs richtung 20 - arbeiten zu können, ist neben der ersten Federanordnung 11 eine zweite, ebenfalls stark abstra hiert dargestellte Federanordnung 12 vorgesehen. Diese besteht aus einer Zugfeder 12 a, welche zwischen der Federplatte 11 b sowie einer Federplatte 12 b eingespannt ist. In der zweiten Einbaulage entsprechend Achsrichtung 20 ist dabei die Federplatte 12 b von einer Vorrichtung 12 c festgehalten. In jener Lage zieht dabei die Zugfeder 11 a die zugehörige Federplatte 11 b aufgrund des wesent lich geringeren bzw. nicht vorhandenen Schwerkraft- Momenteneinflusses bezüglich des Gelenkpunktes 4 a gegen einen zweiten Anschlag 12 d. Somit ist also die erste Federanordnung 11 außer Kraft gesetzt, und es kommt neben der weiterhin wirksamen neutralen Federanordnung 10 die zweite Federanordnung 12 zum Einsatz. Die Funk tionsweise der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist im übrigen jedoch in dieser zweiten Einbaulage gleich derjenigen der ersten bereits erläuterten Einbaulage.In order to be able to work with the device according to the invention also in a second installation position - characterized by the axis direction 20 - in addition to the first spring arrangement 11, a second spring arrangement 12 , also shown in a highly abstract manner, is provided. This consists of a tension spring 12 a , which is clamped between the spring plate 11 b and a spring plate 12 b . In the second installation position corresponding to the axial direction 20 , the spring plate 12 b is held by a device 12 c . In that position while the tension spring 11 pulls a associated spring plate 11 b due to the Wesent Lich lower or nonexistent gravity moment influence with respect to the hinge point 4a against a second stop 12 d. Thus, the first spring arrangement 11 is deactivated and the second spring arrangement 12 is used in addition to the still effective neutral spring arrangement 10 . The mode of operation of the device according to the invention is, however, otherwise in this second installation position the same as that of the first installation position already explained.

In jener zweiten Einbaulage (Achsrichtung 20) ist desweiteren die die Schraubernuß 3 in Drehbewegung versetzende Antriebseinheit 14 schematisch dargestellt.In that second installation position (axis direction 20 ), the drive unit 14 , which sets the screw nut 3 in rotary motion, is also shown schematically.

Angebunden ist jene Antriebseinheit 14 an der Schrau berstange 5, um trotz deren verschiedenartiger Posi tionen eine einfache Übertragung der Drehbewegung zu ermöglichen. Für die Abstützung des Reaktionsmomentes der Antriebseinheit 14 ist dabei ein an deren Gehäuse angeordneter Kulissenbolzen 15 vorgesehen, welcher in eine ortsfest gelagerte Kulissenführung 16 eingreift. That drive unit 14 is connected to the screw rod 5 in order to enable simple transmission of the rotary movement despite their different positions. To support the reaction torque of the drive unit 14 , a link pin 15 is provided on its housing, which engages in a fixedly mounted link guide 16 .

Wie insbesondere Fig. 2 entnommen werden kann, bietet jene Kulissenführung 16 dem Kulissenbolzen 15 dabei einen ausreichenden Bewegungsspielraum zum Auffinden der Leitbohrung 13 durch die Schraubernuß 3 - eine Bewe gung, welche sich über die Schrauberstange 5 direkt auf die Antriebseinheit 14 sowie deren Kulissenbolzen 15 überträgt. Nicht gezeigt ist eine mit der Antriebsein heit 14 verbundene Registriereinheit zur zumindest qualitativen Ermittlung des übertragenen Drehmomentes. Der Aufbau derartiger Registriereinheiten als solcher ist jedoch dem Fachmann hinreichend bekannt.As can be seen in particular in FIG. 2, that link guide 16 provides the link pin 15 with sufficient freedom of movement for locating the guide bore 13 through the screw nut 3 - a movement which is transmitted via the screw rod 5 directly to the drive unit 14 and its link pin 15 . Not shown is a registration unit connected to the drive unit 14 for at least qualitative determination of the transmitted torque. However, the construction of such registration units as such is sufficiently known to the person skilled in the art.

In den Fig. 3 bis 6 ist ein konstruktiv konkret ausgearbeitetes Ausführungsbeispiel dargestellt. Die bereits erläuterten Bauelemente sind dabei mit den bereits verwendeten Ziffern gekennzeichnet. Es sind jedoch weitere erfindungswesentliche Merkmale darge stellt. So zeigt Fig. 4 einen mit 22 bezeichneten Flansch zur Befestigung der erfindungsgemäßen Vor richtung am Arm eines Industrieroboters. Desweiteren zeigt jene Figur ein zwischen der Schraubernuß 3 sowie der Antriebseinheit 14 zugeordnetes Getriebe 23, welches zugleich mit dem zur Abstützung des Reaktionsdrehmomen tes vorgesehenen Kulissenbolzen 15 versehen ist. Darge stellt ist des weiteren ein Arretierzylinder 24, welcher die Schrauberstange 5 auf dem Weg vom Lagerbehälter in die näherungsweise Achsrichtung der Leitbohrung 13 bezüglich des Industrieroboter-Armes mittels eines Steckbolzens 25 lagefixiert.In FIGS. 3 to 6, a concrete constructive elaborate embodiment is shown. The components already explained are identified by the numbers already used. However, there are further features essential to the invention. So Fig. 4 shows a designated 22 flange for attaching the device according to the invention on the arm of an industrial robot. Furthermore, that figure shows a between the screwdriver nut 3 and the drive unit 14 associated gear 23 , which is also provided with the link pin 15 provided for supporting the reaction torque. Darge is also a locking cylinder 24 , which fixes the screw rod 5 on the way from the storage container in the approximately axial direction of the guide bore 13 with respect to the industrial robot arm by means of a plug pin 25 .

Fig. 3 zeigt die Schraubernuß 3 sowie die Schrauber stange 5 im Schnitt. Dargestellt ist dabei auch die Haltevorrichtung 9, welche am SAE-Anschluß 21 der Zündkerze 2 angreift. Um jene Haltevorrichtung 9 inner halb der Schraubernuß 3 zum Ergreifen der Zündkerze 2 gemäß Pfeilrichtung 8 verschieben zu können, ist des weiteren ein Pneumatikzylinder 36 vorgesehen. Ein Pneumatikzylinder 26 sowie ein damit verbundenes Koppel getriebe 27 dient zum alleinigen Anheben bzw. Absenken der Schraubernuß 3 bezüglich der Schrauberstange 5. Gezeigt ist des weiteren ein Fügezylinder 28 zum Längs verschieben der teleskopartig aufgebauten Schrauber stange 5 gemäß Pfeilrichtung 6 a. Mit diesem Bewegungs ablauf erübrigt sich eine Bahnsteuerung für den Roboter beim Eintauchen der Schraubernuß 3 in die Leitbohrung 13. Auf der gegenüberliegenden Seite ist der mit der Ziffer 29 bezeichnete elektrische Schraubermotor dar gestellt, welcher zusammen mit dem Getriebe 23 die Antriebseinheit 14 bildet. Gezeigt ist ferner eine zwischen der Schraubernuß 3 sowie der Haltevorrichtung 9 angeordnete Reibkupplung 30, sowie zwei Federpakete 31 und 32, welche die Schraubernuß 3 sowie die Haltevor richtung 9 gegenüber der Schrauberstange 5 abfedern. Mit der Ziffer 33 ist die Registriereinheit zur zumindest qualitativen Ermittlung des von der Antriebseinheit 14 übertragenen Drehmomentes bezeichnet. Fig. 3 shows the screwdriver nut 3 and the screwdriver rod 5 in section. The holding device 9 is also shown , which acts on the SAE connection 21 of the spark plug 2 . In order to be able to move that holding device 9 inside the screw nut 3 for gripping the spark plug 2 in the direction of the arrow 8 , a pneumatic cylinder 36 is also provided. A pneumatic cylinder 26 and an associated coupling gear 27 serves only to raise or lower the screwdriver nut 3 with respect to the screwdriver rod 5 . Also shown is a joining cylinder 28 for longitudinally displacing the telescopic screwdriver rod 5 in the direction of the arrow 6 a . With this movement sequence, a path control for the robot is not necessary when the screwdriver nut 3 is immersed in the guide bore 13 . On the opposite side, the designated electric screwdriver motor 29 is shown, which together with the gear 23 forms the drive unit 14 . Also shown is a friction clutch 30 arranged between the screwdriver nut 3 and the holding device 9 , as well as two spring assemblies 31 and 32 , which cushion the screwdriver nut 3 and the holding device 9 relative to the screwdriver rod 5 . Numeral 33 designates the registration unit for at least qualitatively determining the torque transmitted by the drive unit 14 .

Anhand insbesondere jener Fig. 3 soll nochmals der Arbeitsablauf beschrieben werden. Zunächst wird mittels der Haltevorrichtung 9 die Zündkerze 2 aus der Styro porpalette 34 entnommen. Während die Schraubernuß 3 unter Einwirkung des Pneumatikzylinders 26 angehoben ist, ergreift die Haltevorrichtung 9 unter Betätigung des Pneumatikzylinders 36 die Zündkerze 2 am SAE-An schluß 21. Danach wird die Schraubernuß 3 gegen Pfeil richtung 8 abgesenkt. Mittels der Antriebseinheit 14 (Schraubermotor 29 und Getriebe 23) wird dabei die Schraubernuß 3 solange gedreht, bis die formschlüssige Verbindung mit dem Sechskant 7 der Zündkerze 2 herge stellt ist. Während dieses Vorganges wird die Haltevor richtung 9 mittels der Reibkupplung 30 festgehalten. The workflow will be described again with reference in particular to FIG. 3. First, the spark plug 2 is removed from the styrofoam range 34 by means of the holding device 9 . While the screwdriver nut 3 is raised under the action of the pneumatic cylinder 26 , the holding device 9 grips the spark plug 2 at the SAE connection 21 by actuating the pneumatic cylinder 36 . Then the screwdriver nut 3 is lowered in the direction of the arrow 8 . By means of the drive unit 14 (screwdriver motor 29 and gear 23 ), the screw nut 3 is rotated until the positive connection with the hexagon 7 of the spark plug 2 is Herge. During this process, the Haltvor device 9 is held by means of the friction clutch 30 .

In jenem Zustand bringt der Industrieroboter die erfin dungsgemäße Vorrichtung in eine derartige Position, daß die Schrauberstange 5 näherungsweise mit der Achsrich tung der Aufnahmebohrung 1 zusammenfällt. Nunmehr löst der Arretierzylinder 24 den Steckbolzen 25 und gibt somit der Schrauberstange 5 die für das Einführen der Schraubernuß 3 in die Leitbohrung 13 erforderliche Bewegungsfreiheit. Wie bereits erläutert ist jene Bewegungsfreiheit durch die gelenkige Aufhängung im Punkt 4 sowie durch die beiden Federanordnungen 10 und 11 bzw. 10 und 12 sichergestellt. In diesem Stadium veranlaßt der Pneumatikzylinder 28 eine Bewegung der Schraubernuß 3 gegen Pfeilrichtung 8, so daß die Schrau bernuß 3 unter Einfluß der Leitbohrung 13 in Richtung der Aufnahmebohrung 1 geführt wird. Zur Unterstützung dreht dabei die Antriebseinheit 14 die Schraubernuß 3 in Gewinde-Ausdrehrichtung. Dieser Vorgang dauert solange an, bis die Zündkerze 2 mit einer leichten definierten Kraft am Gewinde der Aufnahmebohrung 1 anliegt. Jene Kraft läßt sich einfach ermitteln, da die Schraubernuß 3 sowie die Haltevorrichtung 9 unter Zwischenschaltung der Federpakete 31 und 32 abgefedert gelagert sind. Nunmehr gibt die Haltevorrichtung 9 die Zündkerze 2 frei. Im Anschluß daran dreht die Antriebseinheit 14 die Schrau bernuß 3 mit niedriger Drehzahl ca. drei Umdrehungen in Gewinde-Eindrehrichtung, dabei wird mittels der Regi striereinheit 33 das Reaktionsmoment überwacht. Diese Maßnahme dient der Qualitätssicherung; dabei erfolgt eine Abschaltung des Schraubermotors 29, bevor Gewinde gänge beschädigt werden. Im Anschluß daran wird die Zündkerze 2 auf das vorgegebene Moment festgezogen; dazu muß selbstredend die Registriereinheit 33 außer Kraft gesetzt werden. Schließlich verfährt der Pneumatikzylin der 28 die Schraubernuß 3 sowie die Haltevorrichtung 9 in Pfeilrichtung 8, wonach die gesamte Vorrichtung vom Industrieroboter in die Abholposition der nächsten Zündkerze bewegt wird.In that state, the industrial robot brings the device according to the invention into such a position that the screw rod 5 approximately coincides with the axis direction of the receiving bore 1 . Now the locking cylinder 24 releases the plug pin 25 and thus gives the screw rod 5 the freedom of movement required for inserting the screw nut 3 into the guide bore 13 . As already explained, that freedom of movement is ensured by the articulated suspension in point 4 and by the two spring arrangements 10 and 11 or 10 and 12 . At this stage, the pneumatic cylinder 28 causes a movement of the Schraubernuß 3 against the direction of arrow 8, so that the Schrau bernuß 3 under the influence of the guide shaft 13 in the direction of the mounting hole 1 performed. To support this, the drive unit 14 rotates the screwdriver nut 3 in the thread removal direction. This process continues until the spark plug 2 is in contact with the thread of the receiving bore 1 with a slightly defined force. That force can be easily determined because the screwdriver nut 3 and the holding device 9 are supported with the spring assemblies 31 and 32 interposed. Now the holding device 9 releases the spark plug 2 . Subsequently, the drive unit 14 rotates the screw nut 3 at low speed about three revolutions in the screw-in direction, the reaction torque is monitored by means of the control unit 33 . This measure serves quality assurance; this turns off the screwdriver motor 29 before threads are damaged. Subsequently, the spark plug 2 is tightened to the predetermined torque; the registration unit 33 must of course be deactivated. Finally, the pneumatic cylinder 28 moves the nut 3 and the holding device 9 in the direction of arrow 8 , after which the entire device is moved by the industrial robot into the pick-up position of the next spark plug.

Insgesamt betrachtet ist es mit diesem Montagekonzept möglich, flexibel die einzelnen Gewindestifte bzw. Zündkerzen in einem einzigen Arbeitsgang mit hohem Qualitätsniveau einzufädeln und festzuschrauben. Flexi bilität dieses Montagekonzeptes ist gegeben, da Gewin destifte/Zündkerzen mit unterschiedlichen Einbaulagen montiert werden können und dabei nur geringe Suchkräfte beim Suchen der Aufnahmebohrung auftreten. Die Gewinde stifte bzw. Zündkerzen werden äußerst schonend behan delt, obwohl der Einfädelvorgang lediglich eine kurze Zeitspanne in Anspruch nimmt. Aufgrund der sphärischen Aufhängung der Schrauberstange sowie des relativ großen Abstandes zwischen Gewindestift/Zündkerze und Aufhänge punkt darf beim ausgeführten Ausführungsbeispiel der Mittelpunkt der Aufnahmebohrung gegenüber dem sphäri schen Aufhängepunkt der Schrauberstange um bis zu +/- 3 mm versetzt sein. Aus diesem Grunde ist auch die Schwenkbewegung der Schrauberstange 5 um den Aufhänge punkt 4 für den Suchvorgang der Aufnahmebohrung 1 bzw. der Leitbohrung 13 besser geeignet als beispielsweise ein achsparalleler Kreuzschlitten. Der darüber hinaus vorgesehene Industrieroboter kann zusätzliche Funktionen übernehmen, so daß insgesamt eine äußerst vorteilhafte, anwendungsfreundliche sowie günstige Vorrichtung zum automatischen Einschrauben eines bolzenförmigen Gewin destiftes in eine Aufnahmebohrung, insbesondere einer Zündkerze in die Zündkerzenbohrung einer Brennkraft maschine aufgezeigt wird.Overall, with this assembly concept it is possible to flexibly thread and tighten the individual grub screws or spark plugs in a single operation with a high level of quality. This assembly concept is flexible, since setscrews / spark plugs can be installed with different installation positions and only low search forces occur when searching for the locating hole. The threaded pins or spark plugs are treated extremely gently, although the threading process only takes a short period of time. Due to the spherical suspension of the screw rod and the relatively large distance between the grub screw / spark plug and the suspension point, the center point of the mounting hole may be offset by up to +/- 3 mm in relation to the spherical suspension point of the screw rod in the exemplary embodiment. For this reason, the pivoting movement of the screw rod 5 around the suspension point 4 is more suitable for the search for the receiving bore 1 or the guide bore 13 than, for example, an axially parallel cross slide. The additionally provided industrial robot can take on additional functions, so that overall an extremely advantageous, user-friendly and inexpensive device for automatically screwing a bolt-shaped threaded pin into a receiving bore, in particular a spark plug in the spark plug bore of an internal combustion engine, is shown.

Claims

1. Device for automatically screwing a bolt-shaped threaded pin into a receiving bore, in particular for screwing a spark plug into the spark plug bore of an internal combustion engine, consisting of a form-fitting receiving screw nut, which is rotatable about its axis and displaceable along its axis bar on a screw rod is, in turn, is pivotally suspended and held by a spring arrangement approximately in the axial direction of the receiving bore, characterized in that the Schraubernuß (3) provided with a further spaced apart from the location of the form-fit support holding device (9) for the threaded pin (2) and in their Outer contour is adapted to the receiving bore ( 1 ) designed as a guide bore ( 13 ).

2. Apparatus according to claim 1, characterized in that a second spring arrangement ( 12 ) is provided for approximate alignment in a second screw-axis direction ( 20 ) inclined with respect to the first axis direction, which is then attached to the by means of a second stop ( 12 d ) the stopped first spring assembly (11) engages, and in turn at Einschraubvorgängen in the first axis direction by a first stop (11 c) is overridden.

3. Device according to claim 1 or 2, characterized in that the screw rod ( 5 ) is connected to the arm of an industrial robot, which takes the set screw ( 2 ) from the storage container by means of the holding device ( 9 ) provided in the screw nut ( 3 ).

4. The device according to claim 3, characterized in that the screw rod ( 5 ) is fixed in position on the way from the storage container in the approximately axial direction of the guide hole ( 13 ) with respect to the industrial robot arm by means of a plug pin ( 25 ).

5. Device according to one of the preceding claims with a drive unit ( 14 ) which rotates the screw nut about its axis, characterized in that the drive unit ( 14 ) is suspended on the screw rod ( 5 ) and is reactive in terms of torque by means of a link pin ( 15 ) in a sufficient range of motion to locate the guide hole ( 13 ) by the screw nut ( 3 ) providing the link guide ( 16 ).

6. The device according to claim 5, characterized in that the drive unit ( 14 ) with a registration unit ( 33 ) for at least qualitative determination of the transmitted torque tes is connected.