DE4321510A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Einsetzen eines Dichtungsringes in eine innerhalb einer Bohrung eines Bauteils angeordnete Dichtungsnut - Google Patents

Description

Verfahren und Vorrichtungen zur Montage von ringförmigen Dichtungselementen sind in großer Zahl bekannt. Es handelt sich bei solchen wegen der Vielfalt unterschiedlicher Anforderungen und Montagebedingungen im allgemeinen jeweils um Einzelausführungen nach Maßgabe einer speziellen Aufgabe. Sofern bei solchen Vorrichtungen oder Verfahren Übereinstimmungen bezüglich Funktion und Bauweise feststellbar sind, betreffen diese beispielsweise die Anwendung eines Montagewerkzeuges, durch welches in einem ersten Arbeitsschritt bzw. in einer Arbeitsschrittfolge die Übernahme eines zu montierenden Dichtungselementes aus einem Vorrat solcher Elemente vorgenommen wird. Im Anschluß daran erfolgt in weiteren Arbeitsschritten die Übergabe des Dichtungselementes vom Montagewerkzeug an einen Bestimmungsort oder ein Bauteil. Wenn der Einsatz- bzw. Bestimmungsort im Innern einer Bohrung liegt, ergeben sich besonders schwierige Montageverhältnisse. Dabei muß u. a. darauf geachtet werden, daß Dichtungselemente wie O-Ringe, Q-Ringe und ganz besonders Ringe mit nicht runden Querschnitten verwindungsfrei sowie ohne Beschädigung durch Quetschen oder ungleichförmiges Stauchen oder Zerren so in den vorgesehenen Dichtsitz eingebracht werden, daß sie voll funktionsfähig sind und bleiben. Wegen der teilweise einander widersprechenden Forderungen nach zügigem Ablauf einer vollmechanisierten Montage von Dichtungselementen mit hoher zeitlicher Montageleistung bei exaktem Sitz des beschädigungsfrei einzubringenden Dichtungselementes sind derartige Verfahren und Vorrichtungen kompliziert und erfordern infolgedessen für einen störungsfreien Betrieb ein hohes Maß an Wartung, insbesondere auch deshalb, weil eine nachträgliche Kontrolle des perfekten Sitzes des Dichtungsringes im Innern einer Bohrung - wenn überhaupt - nur mit großem technischem Aufwand möglich ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Einsetzen eines Dichtungsringes in eine innerhalb einer Bohrung eines Bauteils angeordnete Nut für Dichtungselemente wie O-Ringe, Q-Ringe sowie Ringe mit nicht rundem Querschnitt anzugeben, die mit hoher Leistung exakt und störungsfrei arbeiten, dabei im Aufbau und in der Funktionsweise unkompliziert sind und infolgedessen auch eine problemlose Kontrolle ihrer Arbeitsweise im laufenden Betrieb ermöglichen.

Zur Lösung der Aufgabe wird bei einem Verfahren der eingangs genannten Art mit der Erfindung vorgeschlagen, daß der Ring mittels konzentrischer Stauchung unter elastischer Verkleinerung seines Durchmessers in eine Montagenut eines Montagestempels unter Zwang eingedrückt, darin festgehalten, mit diesem in die Bohrung des Bauteils eingeführt und nach Herstellung einer bündigen Zuordnung von Montagenut und Dichtungsnut in diese selbsttätig expandieren gelassen und danach der Montagestempel nach Abgabe des Ringes an die Dichtungsnut aus der Bohrung zurückgezogen wird.

Das Verfahren ist unkompliziert und übersichtlich, ermöglicht eine problemlose Kontrolle der Arbeitsweise und ergibt eine sichere Positionierung des Ringes in einer innerhalb einer Bohrung angeordneten Dichtungsnut ohne schädliche Quetschung oder Verwindung. Infolge konzentrischer Stauchung unter elastischer Verkleinerung des Ring-Durchmessers können problemlos unterschiedliche Ringe wie O-Ringe, O-Ringe und selbst Ringe mit nicht runden Querschnitten sicher und beschädigungsfrei in den zugeordneten Sitz eingebracht werden. Dabei erfolgt auch die Übergabe der Ringe an das Montagewerkzeug, den Montagestempel, verwindungsfrei. Hierdurch ist für die nachfolgende Montage die Grundvoraussetzung für einen einwandfreien Einbau des Ringes in den ihm zugeordneten Ringsitz gegeben. Infolge der unkomplizierten Ausbildung von Montagestempel und Stauchvorrichtung kann die maximal mögliche Stauchung eines Ringes genutzt werden, um eine sichere Führung des Ringes während des Stauchvorganges zu gewährleisten. Das Verfahren ist somit geeignet zur Innenmontage von Dichtringen, deren Elastizität es erlaubt, daß der Ring kleiner als der Bohrungsnenndurchmesser gestaucht wird.

Eine Ausgestaltung des Verfahrens unter Verwendung einer Stauchvorrichtung und eines mit dieser zusammenwirkenden, sie senkrecht durchdringenden, eine Montagenut aufweisenden, in die Bohrung einführbaren Montagestempels sieht einen Arbeitszyklus mit den im Kennzeichnungsteil von Anspruch 2 aufgeführten Arbeitsschritten a) bis e) vor. Die daraus erkennbare Arbeitsweise ist übersichtlich und für den zu stauchenden Ring frei von Risiken einer Beschädigung und eignet sich daher für eine vergleichsweise schnelle Arbeitstaktfolge mit hoher Montageleistung.

Eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens sieht eine Ausgestaltung entsprechend den Merkmalen im Kennzeichnungsteil von Anspruch 3 vor. Weitere zweckmäßige Ausgestaltungen der Vorrichtung sind entsprechend den Unteransprüchen vorgesehen.

Im folgenden ist sowohl das Verfahren als auch die Vorrichtung in schematischen Zeichnungen in einer bevorzugten Ausführungsform dargestellt, wobei aus den Zeichnungen anhand eines Arbeitszyklus mit sechs Arbeitsschritten weitere vorteilhafte Einzelheiten und Merkmale der Erfindung entnehmbar sind.

Es zeigen:

Fig. 1 in perspektivischer Darstellung eine geöffnete Stauchvorrichtung ohne Dichtungsring und ohne Montagestempel,

Fig. 2 die geöffnete Stauchvorrichtung mit eingelegtem Dichtungsring,

Fig. 3 die Stauchvorrichtung mit eingefahrenem Montagestempel,

Fig. 4 die eine Stauchvorrichtung und einen Montagestempel umfassende Montagevorrichtung mit teilweise zugefahrenen Stauchschiebern,

Fig. 5 die Montagevorrichtung mit weiter zugefahrenen Stauchschiebern,

Fig. 6 die Montagevorrichtung mit vollständig zugefahrenen Stauchschiebern,

Fig. 7 im Schnitt die Vorrichtung im Arbeitszustand entsprechend Fig. 6 vor Einfahren des Montagestempels in die Bohrung eines Bauteils.

Die in den Figuren gezeigte Montagevorrichtung dient zum Einsetzen eines Dichtungsringes (31) in eine Dichtungsnut (34) innerhalb einer Bohrung (33) eines Bauteils (32), wie dies insbesondere aus Fig. 7 ersichtlich ist. Sie weist eine Stauchvorrichtung (1) und einen damit zusammenwirkenden Montagestempel (30) mit einer Montagenut (29) auf. Die Stauchvorrichtung (1) umfaßt eine flächenhafte Führung (2) mit zwei schubladenartig führbaren Stauchschiebern (3) und (4). Im mittleren Bereich der Stauchvorrichtung (1) befindet sich eine Bohrung (5) für den Durchtritt und die Führung des Montagestempels (30).

Dessen Achse (x-x) und Bewegungsrichtung stehen lotrecht auf der Ebene (y-y) der Führung (2). Die Stauchschieber (3) bzw. (4) sind mittig aneinander und seitlich an Führungsstegen (6) bzw. (7) geführt und stehen mit nicht gezeigten Mitteln für gegengleich-lineare Arbeitsbewegungen in Verbindung.

Diese gegenläufigen Bewegungsrichtungen sind in den Fig. 1 bis 6 mit den Richtungspfeilen (40, 41) gekennzeichnet. Die Stauchschieber (3, 4) sind mit aneinander geführten Seitenflächen (8) bzw. (9) und diese mit einander ergänzenden Konturhälften (10) bzw. (11) ausgebildet. Sie bilden in voll geöffneter Position (A) gemäß Fig. 1 - 3 zwischen kreissegmentförmigen Ausnehmungen (12) bzw. (13) konzentrisch zur mittleren Bohrung (5) eine Aufnahmekammer für den einzulegenden Ring (31) mit zumindest dem äußeren Durchmesser des entspannten Ringes (31) und in geschlossener Position (B) entsprechend der Fig. 6 eine aus zwei Halbkreisen (14) bzw. (15) sich zusammensetzende geschlossene Kreisform aus, deren Durchmesser und Lage mit der Bohrung (5) der Führung (2) sowie mit der Bohrung (33) des Bauteils (32) in etwa übereinstimmt. Die inneren Kanten der beiden Stauchschieber (3, 4) weisen einen geringfügig kleineren Durchmesser als die Werkstückbohrung (33) auf.

Aus Fig. 7 ist zu ersehen, daß jeder Führungssteg (6, 7) mit einem Stauchschieber (3, 4) ein schwalbenschwanzförmiges Führungsprofil (16, 17) ausbildet. Dieses ergibt eine unkomplizierte sowie sichere Führung der Stauchschieber (3, 4) auf der Ebene (y-y) der Führung (2). Weiterhin werden entsprechend der Darstellung in Fig. 1 - 6 die Führung (2) und die Stauchschieber (3, 4) in einfacher Weise dadurch miteinander stabilisiert, daß jede Seitenfläche (8, 9) eines Schiebers (3, 4) an dessen freiem Ende (18, 19) eine in der linearen Bewegungsrichtung (40, 41) tangential mit der Bohrung (5) der Führung (2) verlaufende Führungskante (20, 21) für den benachbarten Schieber (3, 4) und am Gegenende (22, 23) eine mit tangentialer Spitze (24, 25) auslaufende, halbkreisförmige Ausnehmung (14, 15) aufweist, wobei die Spitzen (24, 25) jeweils an einer Führungskante (20, 21) geführt sind.

Der Montagestempel (30) weist im übrigen eine (nicht gezeigte) Einrichtung zur Veränderung der axialen Spaltbreite der Montagenut (29) auf. Damit kann mittels axialer Verengung der gestauchte Ring (31) festgeklemmt und in der gestauchten Form gehalten bzw. nach Einfahren in die Bohrung (33) des Bauteils (32) und nach Deckungsgleichheit von Montagenut (29) und Dichtungsnut (34) durch Erweiterung des Nutspaltes (29) der Ring (31) freigegeben werden.

Die Arbeitsweise der Vorrichtung zum Einsetzen eines Dichtungsringes (31) in eine innerhalb einer Bohrung (33) eines Bauteils (32) angeordnete Dichtungsnut (34) zur Durchführung des Verfahrens nach der Erfindung kann wie folgt beschrieben werden:

Zu Beginn eines mehrstufigen Arbeitszyklus wird die Stauchvorrichtung (1) zur Aufnahme eines Dichtungsringes gemäß Fig. 1 vorbereitet, indem die schubladenartig geführten Stauchschieber (3) bzw. (4) entgegen den Richtungspfeilen (40, 41) in die als Position (A) bezeichnete voll geöffnete Stellung versetzt werden. Zu diesem Zweck stehen die Stauchschieber (3, 4) mit nicht gezeigten Antriebsmitteln in Verbindung, welche die Bewegungssequenzen ausführen.

In die voll geöffnete Stauchvorrichtung (1) wird gemäß Fig. 2 ein Dichtungsring (31) konzentrisch zur mittleren Öffnung (5) der Führung (2) eingelegt. Dies kann wahlweise automatisch oder manuell durchgeführt werden. Dabei liegt dann der Dichtungsring (31) ohne Zwang in der Führung (2) der Stauchvorrichtung (1), wobei eventuelle Unrundheiten des Ringes (31) durch die Größe der zwischen den Stauchschiebern (3, 4) innerhalb der Ausnehmungen (12, 13) sich ergebenden Aufnahmekammer sicher aufgefangen werden.

Nach Einlegen des Ringes (31) wird gemäß Darstellung in Fig. 3 der als Montagewerkzeug verwendete Montagestempel (30) in die Stauchvorrichtung (1) durch die Öffnung (5) hindurch eingefahren, und damit auch in den zu montierenden Dichtungsring (31). Die Stauchvorrichtung (1) ist dabei weiterhin vollständig geöffnet.

Nunmehr werden gemäß Fig. 4 die beiden Stauchschieber (3, 4) sukzessive in Schließbewegung versetzt, wobei deren Ansteuerung automatisch und synchron erfolgt. Infolge der besonderen Konturausbildung der Stauchschieber (3, 4) wird der Ring (31) zunächst von den Führungskanten (20a, 21a) an zwei Stellen in die Montagenut (29) eingeführt und ohne Zwang mit geringem Spiel darin gehalten.

In Fig. 5 sind die Stauchschieber (3, 4) bereits weiter geschlossen. Dabei sind die kreissegmentförmigen Ausnehmungen (12) bzw. (13) zu den Seiten verschoben. Bevor der Ring (31) endgültig gestaucht wird, ist dabei eine geschlossene Kontur der halbkreisförmigen Ausnehmungen (14, 15) der miteinander zusammenwirkenden Stauchschieber (3, 4) erreicht, so daß eine Beschädigung des Dichtungsringes (31) durch offene oder scharfkantige Konturhälften (10, 11) völlig ausgeschlossen ist.

Fig. 6 zeigt schließlich den vollständig geschlossenen Zustand der Stauchvorrichtung (1) entsprechend der Position (B), wobei die sich einander ergänzenden Konturhälften (10) bzw. (11) im Zusammenwirken der Ausnehmungen (14, 15) einen Vollkreis ergeben und die Spitzen (24, 25) diesen Vollkreis mit stetigen Übergängen schließen. Nunmehr ist ein Zustand erreicht, wie er rein schematisch in Fig. 7 gezeigt ist. Dabei liegt der gestauchte Ring (31), von den Flanken der Stauchschieber (3, 4) allseitig umschlossen, in der Montagenut (29) und wird z. B. durch axiale Verengung der Montagenut (29) des Montagestempels (30) in der Nut (29) festgeklemmt. Sodann wird der Montagestempel (30) mittels eines vorzugsweise vollautomatischen Arbeitshubes in Richtung des Pfeiles (42) in die Bohrung (33) des Bauteils (32) eingefahren, und zwar so weit, bis die Montagenut (29) und die Dichtungsnut (34) bündig aneinander anschließen. In dieser Position hat nun der Dichtungsring (31) die Möglichkeit, unter Entspannung des Stauchungszustandes wieder seine ursprüngliche Form anzunehmen und expandiert dabei selbsttätig in die Dichtungsnut (34) hinein. Nach Abgabe des Dichtungsringes (31) an die Dichtungsnut (34) wird der Montagestempel (30) aus der Bohrung (33) heraus und in die Aufnahme (5) der Stauchvorrichtung (1) zurückgezogen, diese wird geöffnet und für den folgenden Zyklus gemäß Fig. 1 bereitgehalten.

Es ist jedoch nicht Bedingung, daß das Werkstück (32) unmittelbar vor dem Stauchschieber (1) angeordnet ist. Der Montagestempel (30) kann sowohl in Pfeilrichtung (42) wie auch entgegengesetzt ausgefahren werden; der gestauchte Ring (31) wird im Werkzeug gehalten und durch Öffnen des Stempels erst freigegeben, wenn Werkzeugnut (34) und Montagenut (29) sich decken. Die Handhabung des Montagewerkzeugs (1) kann z. B. mittels Handhabungsachsen erfolgen.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung (1) hat den Vorteil, daß sie genügend Freiraum für den einzulegenden und zu stauchenden Ring (31) aufweist, daß sich durch vollständigen Formschluß der Stauchschieber (3, 4) mit dem Montagestempel (30) für den gestauchten Ring (31) ein allseitig sicherer Halt ergibt, durch welchen eine einseitige Quetschung des Ringes (31) bzw. eine Beschädigung durch zu hohe oder einseitige Haltekräfte vermieden wird, und wobei im übrigen die unkomplizierte Ausbildung der Montagevorrichtung eine übersichtliche und kontrollierbare Arbeitsweise ermöglicht. Insofern stellt die Erfindung eine optimale Lösung der zugrundeliegenden Aufgabe dar.

Claims (7)

1. Verfahren zum Einsetzen eines Dichtungsringes in eine innerhalb einer Bohrung eines Bauteils angeordnete Dichtungsnut, dadurch gekennzeichnet, daß der Ring mittels konzentrischer Stauchung unter elastischer Verkleinerung seines Durchmessers in eine Montagenut eines Montagestempels unter Zwang eingedrückt, darin festgehalten, mit diesem in die Bohrung des Bauteils eingeführt und nach Herstellung einer bündigen Zuordnung von Montagenut und Dichtungsnut in diese selbsttätig expandieren gelassen und der Montagestempel nach Abgabe des Ringes an die Dichtungsnut aus der Bohrung zurückgezogen wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1 unter Verwendung einer Stauchvorrichtung und eines mit dieser zusammenwirkenden, sie senkrecht durchdringenden, eine Montagenut aufweisenden, in die Bohrung einführbaren Montagestempels, gekennzeichnet durch einen Arbeitszyklus mit folgenden Arbeitsschritten:

• a) der Ring wird in entspanntem Zustand in die Aufnahme der geöffneten Stauchvorrichtung ein- und dabei lose um die Montagenut des Montagestempels herumgelegt;
• b) die Stauchvorrichtung wird teilweise zugefahren, bis der Ring zunächst ungestaucht an zwei gegenüberliegenden Stellen in die Montagenut eingeführt und darin festgehalten ist;
• c) die Stauchvorrichtung wird vollends bis zur allseitigen Umschließung des Montagestempels bzw. der Montagenut zugefahren und der Ring dabei durch Stauchen unter elastischer Verformung zwangsweise in die Montagenut eingedrückt und fallweise durch axiale Verringerung der Breite der Montagenut in dieser durch Klemmung gehalten;
• d) der Montagestempel wird durch die Stauchvorrichtung hindurch oder aus ihr heraus (z. B. entgegen der Pfeilrichtung 42) in die Bohrung des Bauteils soweit eingeführt, bis Montagenut und Dichtungsnut bündig aneinander anschließen, wobei die Klemmung aufgehoben und der Ring unter Entspannung wieder seine ursprüngliche Form annimmt und selbsttätig in die Dichtungsnut hinein expandiert;
• e) der Montagestempel wird nach Abgabe des Ringes an die Dichtungsnut aus der Bohrung heraus und in die Aufnahme der Stauchvorrichtung zurückgefahren, diese geöffnet und für den folgenden Zyklus bereitgehalten.

3. Vorrichtung zum Einsetzen eines Dichtungsringes in eine innerhalb einer Bohrung eines Bauteils angeordnete Dichtungsnut, zur Durchführung des Verfahrens nach den vorherigen Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß diese eine Stauchvorrichtung (1) und einen damit zusammenwirkenden Montagestempel (30) mit einer Montagenut (29) aufweist, wobei die Stauchvorrichtung (1) eine flächenhafte Führung (2) mit zwei schubladenartig führbaren Stauchschiebern (3) bzw. (4) und im mittleren Bereich eine Bohrung (5) für den Durchtritt des Montagestempels (30) aufweist, dessen Achse (x-x) und Bewegungsrichtung lotrecht auf der Ebene (y-y) der Führung (2) steht, daß die Stauchschieber (3) bzw. (4) mittig aneinander und seitlich an Führungsstegen (6) bzw. (7) geführt und mit Mitteln für gegengleich lineare Arbeitsbewegungen in Verbindung stehen, wobei aneinander geführte Seitenflächen (8) bzw. (9) mit sich ergänzenden Konturhälften (10) bzw. (11) ausgebildet sind, die jeweils in voll geöffneter Position (A) kreissegmentförmige Ausnehmungen (12) bzw. (13) entsprechend zumindest dem äußeren Durchmesser des entspannten Ringes (1) konzentrisch zur mittleren Bohrung (5) ausbilden und in geschlossener Position (B) eine aus zwei Halbkreisen (14) bzw. (15) sich zusammensetzende geschlossene Kreisform ausbilden, deren Durchmesser und Lage mit der Bohrung (5) der Führung (2) sowie mit der Bohrung (33) des Bauteils (32) übereinstimmt.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Führungssteg (6, 7) mit einem Stauchschieber (3, 4) ein schwalbenschwanzförmiges Führungsprofil (16, 17) ausbildet.

5. Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß jede Seitenfläche (8, 9) eines Schiebers (3, 4) an dessen freiem Ende (18, 19) eine in der linearen Bewegungsrichtung (40, 41) tangential mit der Bohrung (5) der Führung (2) verlaufende Führungskante (20, 20a; 21, 21a) für den benachbarten Schieber (3, 4) und am Gegenende (22, 23) eine mit tangentialer Spitze (24, 25) auslaufende, halbkreisförmige Ausnehmung (14, 15) aufweist.

6. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die kreissegmentförmigen Ausnehmungen (12, 13) jeweils zwischen einer inneren Führungskante (20, 20a; 21, 21a) und einer halbkreisförmigen Ausnehmung (14, 15) angeordnet sind.

7. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Stempel (30) eine Einrichtung zur Veränderung der axialen Spaltbreite der Montagenut (29) aufweist.