DE4036863C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Werkzeug zur Montage von O-Ringen in Boh­ rungsnuten, bei dem wenigstens drei radial bewegliche und in ihrer Bewegung steuerbare Kraftarme vorgesehen sind, die eine Kraft in radialer Richtung nach innen auf den O-Ring aufbringen.

Ein derartiges Werkzeug ist aus der US-PS 47 82 573 bekannt. Dabei ist der O-Ring auf Stiften gehalten, die starr an den Werkzeug befestigt sind. Damit erlaubt das bekannte gattungsgemäße Werkzeug zur Montage von O- Ringen lediglich die Montage von O-Ringen einer be­ stimmten Größe. Ein auf einem ähnlichen Grundgedanken beruhendes Werkzeug zur O-Ring-Montage ist ferner aus der US-PS 41 83 132 bekannt.

Ein Werkzeug anderer Gattung zur Montage von O-Ringen ist durch das DE 87 10 553 U1 bekannt. Dieses Werkzeug ist mit seinen gesamten Abmessungen den Innenabmessun­ gen der Bohrungsnut, in der der O-Ring montiert werden soll, angepaßt. Der O-Ring wird dabei beispielsweise durch Ansaugen an einem Aufnahmeabschnitt aufgenommen.

Dieses bekannte Werkzeug ist jedoch ebenfalls nur für einen eng tolerierten Bohrungsdurchmesser geeignet. Das Umrüsten auf andere Durchmesser ist entweder überhaupt nicht oder nur mit einem großen Zeitaufwand möglich. Daher muß für jeden Bohrungsdurchmesser ein spezielles Werkzeug bereitgestellt werden, so daß sich wiederum hohe Investitionskosten ergeben.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, ein Werkzeug anzugeben, mit den O-Ringe nit unterschied­ lichen Abmessungen, d. h. mit unterschiedlichen Innen­ durchmesser und/oder unterschiedlicher Schnurstärke automatisch und ohne Umrüstaufwand montiert werden können.

Eine erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe ist im Patentanspruch 1 angegeben. Weiterbildungen der Erfin­ dung sind Gegenstand der Ansprüche 2 bis 10.

Erfindungsgemäß wird von einem Werkzeug ausgegangen, wie es aus der US-PS 47 82 573 bekannt ist, also von einen Werkzeug zur Montage von O-Ringen in Bohrungs­ nuten, bei dem wenigstens drei radial bewegliche und in ihrer Bewegung steuerbare Kraftarme vorgesehen sind, die eine Kraft in radialer Richtung nach innen auf den O-Ring aufbringen.

Dieses Werkzeug wird erfindungsgemäß dadurch weiter­ gebildet, daß wenigstens drei radial bewegliche und in ihrer Bewegung steuerbare Spreizarme vorgesehen sind, die durch eine Vorspanneinrichtung in radialer Richtung nach außen vorgespannt sind und eine Kraft in radialer Richtung nach außen auf den O-Ring aufbringen, und daß jeweils zwischen zwei in der Radialebene des O-Rings an diesem angreifenden Spreizarmen ein in der Radialebene des O-Rings an diesem angreifender Kraftarm angeordnet ist.

Hierdurch ist das Greifen von O-Ringen mit unterschied­ lichem Durchmesser, das Einführen der O-Ringe in die jeweilige Bohrung und das Eindrücken der O-Ringe in die jeweilige Bohrungsnut möglich.

Die Erfindung wird nachstehend anhand von Ausführungs­ beispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnung exempla­ risch beschrieben, in der zeigen:

Fig. 1 ein perspektivische Ansicht eines erfindungsge­ mäßen Werkzeugs,

Fig. 2 und 3 eine Seitenansicht und eine Aufsicht von oben auf das in Fig. 1 dargestellte Werkzeug,

Fig. 4 und 5 Einzelheiten dieses Werkzeugs, und

Fig. 6a und 6b Darstellungen zur Erläuterung der Funk­ tionsweise des Werkzeugs.

Das in den Figuren dargestellte Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen O-Ring-Montagewerkzeug weist vier Spreizarme 1 und vier Kraftarme 2 auf, die jeweils aus einem Befestigungsabschnitt 1′ bzw. 2′ und einem mit dem Befestigungsabschnitt einen 90°-Winkel einschließenden Aufnahmeabschnitt 1′′ bzw. 2′′ bestehen. Die Spreiz- und Kraftarme sind mit ihrem Befestigungs­ abschnitt 1′ bzw. 2′ an einem Schlitten 4 befe­ stigt, so daß sie in Richtung der Längsachse der Be­ festigungsabschnitte verfahrbar sind. Bei dem ge­ zeigten Ausführungsbeispiel beträgt die Verfahrstrecke 40 mm, selbstverständlich sind aber auch andere Abmes­ sungen möglich.

Wie die Fig. 4 und 5 im einzelnen zeigen, ist zum Ver­ fahren der Schlitten für jeden Arm jeweils eine Kolben/ Zylinder-Einheit 3 und ein Führungsrohr 5 mit einer Zugfeder 6 vorgesehen. Die Zugfeder 6 ist am äuße­ ren Ende des Führungsrohres 5 eingespannt, so daß sie den Schlitten nach außen hin vorspannt. Durch eine Ver­ schiebung des Einspannpunktes der Feder ist die Vor­ spannkraft einstellbar. Die in Fig. 4 dargestellten Spreizarme 1 sind an einem Spreizarmbasisteil 7 befestigt, das durch einen Kurzhubzylinder 8 mit einem Kraftarmbasisteil 9, das als Aufnahne für die Kraftarme 2 (Fig. 5) dient, verbunden ist.

Ferner weisen die in Fig. 4 im einzelnen dargestellten Spreizarme 1 an ihrem unteren Ende ein Nut 11 auf, deren Funktion im folgenden noch erläutert werden wird.

Im folgenden soll die Funktionsweise des in den Fig. 1 bis 5 dargestellten Werkzeugs zur Montage von O-Rin­ gen mit unterschiedlichen Abmessungen in Bohrungsnuten beschrieben werden. Ohne Beschränkung der allgemeinen Anwendbarkeit soll hierbei davon ausgegangen werden, daß das erfindungsgemäße Werkzeug von einer Positio­ nier- bzw. Verfahrvorrichtung, beispielsweise einem Industrieroboter geführt wird. Selbstverständlich ist aber auch eine manuelle Führung des Werkzeugs möglich. Bei Einsatz des Montagewerkzeugs innerhalb von automa­ tischen Montagezellen ist jedoch eine Handhabung durch den ohnehin vorhandenen Industrieroboter besonders wirtschaftlich.

Zur Montage eines O-Rings in eine Bohrungsnut müssen nacheinander folgende Arbeitsschritte mit dem Werkzeug ausgeführt werden:

• - Aufnahme des bereitgestellten O-Rings,
• - Halten des O-Rings und Durchmesserausgleich,
• - gegebenenfalls Kontrolle des Haltevorgangs,
• - Einbringen in die Nut und
• - Fügeergebniskontrolle.

Der Industrieroboter fährt mit dem O-Ring-Montagewerk­ zeug zur Bereitstellungsposition, in der ein O-Ring 10 vereinzelt vorliegt. In der Verfahrstellung des Werkzeugs sind sowohl die Kraft- als auch die Spreizar­ me ausgefahren (Fig. 6a).

Zum Aufnehmen des O-Rings werden die Spreizarme 1 nach innen gefahren, während die Kraftarme 2 in ihrer ausgefahrenen Stellung belassen werden. Mit dieser Arm­ stellung wird das Werkzeug in die Bereitstellungsposi­ tion gefahren, so daß die vier Kraftarme 2 außerhalb und die vier Spreizarme 1 innerhalb des O-Rings lie­ gen (Fig. 6b).

Daraufhin werden die vier innenliegenden Spreizarme 1 nach außen und anschließend die vier Kraftarme 2 nach innen gefahren. Durch das Einfahren der Kraftarme wer­ den die Spreizarme entsprechend dem sich aufgrund der Zugfeder 6 einstellenden Kräftegleichgewicht zwischen radialer Vorspannkraft und Elastizität des O-Rings ebenfalls nach innen bewegt, so daß der O-Ring verformt wird. Diese Verformung ist zum einem zum Durchmesser­ ausgleich bei unterschiedlichem O-Ring-Durchmesser und zum anderen zum Einbringen in die Bohrungsnut erforder­ lich, da der unverformte O-Ring-Durchmesser größer ist als der Durchmesser der Werkstückbohrung, in die er eingebracht werden soll.

Die Kontrolle des Aufnahme- und Haltevorgangs kann durch interne, d. h. im Werkzeug integrierte Sensoren, wie beispielsweise Mikrotaster oder durch externe Sen­ soren, wie beispielsweise Lichtschranken, Visionsysteme realisiert werden.

Nach Aufnahne des O-Rings wird das Werkzeug zum Fügeort bewegt und auf die jeweilige Nuthöhe des Werkstücks verfahren. Bei Erreichen der Nuthöhe werden die vier Kraftarme 2 bis zur Bohrungswand nach außen gefahren. Durch das veränderte Kräftegleichgewicht fahren die Spreizarme 1 ebenfalls nach außen und drücken den O- Ring mit ihrer Nutkontur 11 bereits an vier Stellen in die O-Ring-Nut des Werkstücks. Daraufhin wird das Kraftarmbasisteil 7 mit den vier glatten, d. h. mit keiner Nut am Ende versehenen Kraftarmen durch den Kurzhubzylinder 8 nach oben gezogen. Zur Erhöhung der Fügesicherheit können entweder nach Zusammenfahren der Spreizarme, Rotation des gesamten Werkzeugs um die Bohrungsachse mit einem bestimmten Winkel (z. B. 45 Grad) und wiederholtem Ausfahren der Spreizarme oder durch Drehen des Werkzeugs mit den noch ausgefahrenen Spreizarmen (Einwalzen des O-Rings) weitere Einpreß­ punkte gebildet werden.

Die Fügeergebniskontrolle kann wie die Kontrolle des Haltevorgangs intern oder extern mit der vorstehend genannten Sensorik erfolgen.

Die Erfindung ist vorstehend anhand eines Ausführungs­ beispiels beschrieben worden. Selbstverständlich sind im Rahmen des allgemeinen Erfindungsgedankens die ver­ schiedensten Abwandlungen möglich:

Anstelle der einfach wirkenden Kolben/Zylinder-Einheit 3 und der zugeordneten Rückstelleinheit 5, 6 können auch andere Antriebselemente für die Horizontalbewegung der Spreiz- und Kraftarme 1, 2 sowie die Hubbewegung der Kraftarme verwendet werden. Die unterschiedlichen Bewegungen können durch einen elektrischen oder pneuma­ tischen Antrieb, beispielsweise eine zweifachwirkende Kolben/Zylinder-Einheit ausgeführt werden.

Zur Deformation des O-Rings können die Arme anstelle einer translatorischen Bewegung eine rotatorische Bewe­ gung ausführen.

Weiter kann die Zahl der Spreiz- und Kraftarme auch größer oder kleiner sein; so ist es insbesondere mög­ lich, jeweils drei Spreiz- und Kraftarme zu verwenden.

Das Halten des O-Rings während des Aufbringens der Deformation kann sowohl pneumatisch, beispielsweise durch Ansaugen des O-Rings mit Hilfe von Unterdruck an inneren Verfahrarmen als auch durch mechanische Klem­ mung des O-Rings erfolgen.

Das Einbringen des O-Rings in die Nut kann weiterhin pneumatisch, beispielsweise durch Einsatz einer im Inneren des O-Rings befindlichen aufblasbaren Membran oder mechanisch, z. B. durch lokales Eindrücken oder Einwalzen erfolgen.

Claims (10)

1. Werkzeug zur Montage von O-Ringen in Bohrungsnuten, bei dem wenigstens drei radial bewegliche und in ihrer Bewegung steuerbare Kraftarme (2) vorgesehen sind, die eine Kraft in radialer Richtung nach innen auf den O- Ring (10) aufbringen, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens drei radial be­ wegliche und in ihrer Bewegung steuerbare Spreizarme (1) vorgesehen sind, die durch eine Vorspanneinrichtung (6) in radialer Richtung nach außen vorgespannt sind und eine Kraft in radialer Richtung nach außen auf den O-Ring (10) aufbringen, und daß jeweils zwischen zwei in der Radialebene des O- Rings (10) an diesem angreifenden Spreizarmen (1) ein in der Radialebene des O-Rings an diesem angreifender Kraftarm (2) angeordnet ist.

2. Werkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Spreiz- und Kraftarme (1 bzw. 2) mittels einer Linearführung (4, 5) in radia­ ler Richtung geführt sind.

3. Werkzeug nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zum Bewegen der Spreiz- bzw. Kraftarme (1 bzw. 2) jeweils eine Kolben/Zylinder- Einheit (3) vorgesehen ist.

4. Werkzeug nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Kolben/Zylinder-Einheit (3) den jeweiligen Spreiz- bzw. Kraftarm gegen die Kraft einer Feder (6) bewegt, deren Einspannpunkt zur Einstellung der Vorspannkraft verschiebbar ist.

5. Werkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Spreiz- bzw. Kraftarm (1 bzw. 2) aus einem in radialer Richtung verlaufenden Befestigungsabschnitt und einem mit dem Befestigungsab­ schnitt (1′ bzw. 2′) einen 90°-Winkel einschließenden Aufnahmeabschnitt (1′′ bzw. 2′′) für den jeweiligen O- Ring (10) besteht.

6. Werkzeug nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Spreizarme (1) zum Eindrücken der O-Ringe (10) in die Nut am unteren Ende des Aufnahmeabschnitts (1′′) jeweils eine Nut (11) auf­ weisen.

7. Werkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß zur axialen Verschiebung der Kraftarme (2) an einem Kraftarmbasisteil (9), an dem die Kraftarme (2) gehalten sind, ein Kurzhubzylin­ der (8) vorgesehen ist, der sich an einem Spreizarm­ basisteil (7) abstützt, an dem die Spreizarme (1) ge­ halten sind.

8. Werkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß vier Spreizarme (1) und vier Kraftarme (2) vorgesehen sind.

9. Werkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Halten des O-Rings (10) während des Aufbringens der Deformation durch Ansaugen des O-Rings mit Hilfe von Unterdruck an die Spreizarme (1) erfolgt.

10. Werkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Eindrücken des O-Rings (10) in die Bohrungsnut durch eine Membran oder durch eine rotatorische Bewegung des Werkzeugs unterstützt wird.