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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Montagemaschine mit mindestens
zwei mechanischen Teilen, die mindestens ein Gestell, ein Fahrgestell umfassen,
welches im Verhältnis
zu dem Gestell in Form einer Translationsbewegung entsprechend einer
parallel zu der Montageachse der Teile verlaufenden Richtung bewegbar
ist, wobei das Gestell mit mindestens einem Montagewerkzeug versehen
ist, welches in der Arbeitsposition mit der Montageachse zusammenfällt und
mindestens ein erstes zu montierendes Teil trägt, mit dem Fahrgestell verbundene Betätigungseinrichtungen
aufweist, um es in Form einer Translationsbewegung anzutreiben,
sowie Positionierungseinrichtungen, die angeordnet sind, um das zweite
zu montierende Teil in die Montageachse zu bringen.
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Es
ist bekannt, einzelne Montagemaschinen zur Durchführung der
mechanischen Montage von Teilen zu verwenden, wobei diese Maschinen
im Allgemeinen nur eine einzige Funktion aufweisen, die für jede Montageart
spezifisch ist. Außerdem
entspricht jedem zu montierenden Teil ein Montagewerkzeug. Daher
ist es notwendig, bei jedem Serienwechsel einen Demontage- und er neuten
Montagevorgang des Werkzeuges durchzuführen. Dieser unterbrochene
Vorgang kann nicht in einen ununterbrochenen Vorgang, zum Beispiel
in eine klassische Montagestraße
integriert werden. Außerdem
sind die notwendigen Kräfte
in bestimmten Montagebereichen, wie zum Beispiel beim Aufpressen,
sehr bedeutend und entsprechend den Montagetoleranzen der Teile
variabel. Man kann zum Beispiel das Ringaufpressen in einem Verbrennungsmotorengehäuse zitieren.
Folglich sind bei dieser spezifischen Anwendung von Aufpressen die
Beanspruchungen in Bezug auf die Ausrichtung der zu montierenden
Teile, in Bezug auf die Präzision
der Aufpresstiefe, der zu liefernden Energie, sehr stark.
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Es
wird versucht, die Verwendung dieser Art von Montagemaschinen zu
optimieren, um die notwendigen Investitionen zu begrenzen und wenn möglich, ihren
Wirkungsgrad zu erhöhen.
Eine der vorgeschlagenen Lösungen
besteht im Ausrüsten der
Maschine mit einem Mehrfachwerkzeughalter, der die Verringerung
der Wechselzeitdauer des Montagewerkzeuges ermöglicht. Eine Aufpressmaschine dieser
Art existiert, und weist einen Werkzeugträger mit mehreren Aufpresswerkzeugen
auf, wobei die Drehachse des Mehrfachwerkzeughalters und die Achse
der Werkzeuge parallel zu der Aufpressachse verlaufen. Diese Anordnung
erzeugt Unannehmlichkeiten, da die in der Wartezeit befindlichen
Werkzeuge und die aufzupressenden Teile einander stören. Um
dieses Problem zu lösen,
ist jeder Werkzeugträger
auf einem Fahrgestell montiert, um die in der Wartezeit befindlichen
Werkzeuge im Verhältnis zu dem
im Einsatz befindlichen Werkzeug freizugeben. Der Hub des im Einsatz
befindlichen Werkzeuges ist somit größer und die Maschine höher. Außerdem weist
diese Maschine einen Gegen-Mehrfachwerkzeughalter auf, der unter
einem Referenztisch angeordnet ist. Dieser Gegen-Mehrfachwerkzeughalter verfügt auch über in Form
einer Translation bewegbare Fahrgestelle, welche die Annäherung eines
Gegen-Werkzeuges von dem Referenztisch ermöglichen, wodurch ergänzende Bewegungen
erzeugt werden. Die Arretierung in der oberen Position des Gegenwerkzeuges
wird durch einen mechanischen Riegel erhalten, der sich als nicht
ausreichend starr erweisen kann. Diese Maschine ist folglich komplex, kostspielig,
sperrig und wenig zuverlässig.
Im Hinblick darauf, dass sie mehrere Betätigungs- und Antriebseinrichtungen
aufweist, benötigt
sie ebenfalls ein technisch hochentwickeltes Bewegungsmanagement,
eine Quelle von Fehlfunktionen.
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Außerdem ist
die Verwendung von Mehrfach-Werkzeughaltern
in dem Bereich der Bearbeitungsmaschine geläufig und weit verbreitet. Nichtsdestoweniger
ist die Konzeption dieser Art von Maschinen überhaupt nicht an den Bereich
der Montage angepasst, da die Anforderungen und Lastenhefte nicht
kompatibel sind. Auf Grund dieser Tatsache ist eine einfache Umstellung
der in dem Bereich der Bearbeitung verwendeten Techniken auf den
Bereich der Montage nicht anvisierbar.
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Die
vorliegende Erfindung zielt auf die Beseitigung dieser Unannehmlichkeiten
ab, indem eine Montagema schine mit einfacher Konzeption vorgeschlagen
wird, die optimiert, wirtschaftlich, kompakt, zuverlässig, flexibel,
modular ist, um sich leicht an eine große Bandbreite von Anwendungen
anzupassen, und die noch dazu aufwärtskompatibel ist.
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Zu
diesem Zweck betrifft die Erfindung eine Montagemaschine der im
Oberbegriff angegebenen Art, dadurch gekennzeichnet, dass sie einen
Mehrfachwerkzeughalter aufweist, der zum Tragen mehrerer Montagewerkzeuge
angeordnet ist, wobei der Mehrfachwerkzeughalter auf dem Fahrgestell
um eine Drehachse drehbeweglich angeordnet ist, die nicht parallel
zu der Montageachse verläuft
und so angeordnet ist, dass er in der Arbeitsposition nur ein einziges
Montagewerkzeug aufweist, wobei sich die anderen Montagewerkzeuge
in der Warteposition auf sich von der Montageachse unterscheidenden
Achsen befinden, wobei der Mehrfachwerkzeughalter auf dem Fahrgestell
so angeordnet ist, dass die von den Betätigungseinrichtungen erzeugte
Stoßkraft
in der Arbeitsposition durch das Fahrgestell zu dem Montagewerkzeug übertragen
wird, ohne von dem Mehrfachwerkzeughalter wieder aufgenommen zu
werden.
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Durch
diese besondere Konzeption der Gesamtheit Fahrgestell-Mehrfachwerkzeughalter
wird die Ausrichtung des Montagewerkzeuges in Arbeitsposition über die
Betätigungseinrichtungen
ermöglicht,
um jeden Überhang
zu vermeiden und die Montagewerkzeuge in einer Warteposition im
Verhältnis zu
dem Montagewerkzeug in der Arbeitsposition freizugeben.
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Die
auf dieselbe Ebene gebrachte Drehachse des Mehrfachwerkzeughalters
und die Montageachse können
sich schneiden und einen Winkel α bilden,
der zwischen einschließlich
30° und
60°, und vorzugsweise
gleich 45° beträgt.
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Vorzugsweise
weist der Mehrfachwerkzeughalter mindestens einen fest mit dem Fahrgestell
verbundenen hohlen Innenkörper
und einen hohlen Außenkörper auf,
der durch Rolleinrichtungen im Verhältnis zu dem Innenkörper drehbeweglich
ist. Er kann eine mittige Durchgangsöffnung zum Durchgang technischer
Leitungen aufweisen.
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Bei
einer bevorzugten Ausführungsform weist
die Montagemaschine Antriebseinrichtungen zum Drehen des Mehrfachwerkzeughalters
auf, die mit mindestens einem Motor versehen sind, der mit einem
Antriebsritzel gekoppelt ist, um in ein mit dem Außenkörper des
Mehrfachwerkzeughalters gekoppeltes angetriebenes Ritzel einzugreifen.
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Das
angetriebene Ritzel ist vorteilhafterweise aus einem fest mit den
Rolleinrichtungen verbundenen Außenzahnkranz ausgebildet.
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Die
Montagewerkzeuge sind vorteilhafterweise auf dem Mehrfachwerkzeughalter
mittels demontierbarer Befestigungseinrichtungen angebracht.
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Bei
einer bevorzugten Ausführungsform weist
jedes Montagewerkzeug mindestens einen feststehenden Hohlkörper auf,
in dem eine Gleithülse gleitet,
deren eines äußerstes
inneres Ende in dem Mehrfachwerkzeughalter liegt und angeordnet
ist, um die Stoßkraft
aufzunehmen, und ein äußerstes äußeres Ende
außerhalb
des Mehrfachwerkzeughalters, welches angeordnet ist, um einen an
das erste, zu montierende Teil angepassten Werkzeugkopf aufzunehmen,
wobei ein Rückholelement
zwischen dem Körper
und der Gleithülse
angeordnet ist, um die Gleithülse
in der ausgefahrenen Position zu belasten.
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Der
Mehrfachwerkzeughalter kann einen feststehenden Innenanschlag aufweisen,
der angeordnet ist, um den Axialhub der Gleithülse der Montagewerkzeuge in
der eingefahrenen Position zu begrenzen.
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Bei
der bevorzugten Ausführungsform
umfassen die Betätigungseinrichtungen
mindestens einen Motor, der mit einer Schraube gekoppelt ist, die eine
fest mit dem Fahrgestell verbundene Schraubenmutter in Eingriff
nimmt.
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Die
Betätigungseinrichtungen
umfassen vorteilhafterweise ein in der Montageachse zwischen dem
Fahrgestell und dem Montagewerkzeug in der Arbeitsposition angeordnetes Übertragungsteil,
um die Stoßkraft
direkt zu übertragen,
ohne von dem Mehrfach-Werkzeughalter wieder aufgenommen zu werden.
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Die
Positionierungseinrichtungen des zweiten zu montierenden Teiles
können
einen Referenztisch umfassen, der je nach Fall mindestens eine ebene
Fläche
senkrecht oder parallel zu der Montageachse aufweist.
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Gemäß den Ausführungsformen
können
sie ein Betätigungselement
umfassen, welches angeordnet ist, um das zweite zu montierende Teil
in die Montageachse oder in eine Fördereinrichtung einer Montagestraße zu bringen.
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Bei
der bevorzugten Ausführungsform
weist die Montagemaschine mindestens eine Gegenstütze auf,
die in der Montageachse dem Montagewerkzeug in der Arbeitsposition
entgegengesetzt angeordnet ist, und angeordnet ist, um der Schubkraft
entgegenzuwirken.
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Die
Gegenstütze
umfasst mindestens ein Gegen-Montagewerkzeug
und vorzugsweise einen Gegen-Mehrfachwerkzeughalter,
der angeordnet ist, um mehrere Gegen-Montagewerkzeuge zu tragen, wobei
der Gegen-Mehrfachwerkzeughalter
auf dem Gestell um eine Drehachse herum drehbeweglich angeordnet
ist, die nicht parallel zu der Montageachse verläuft und so angeordnet ist,
dass sie ein einziges Gegen-Montagewerkzeug in die Arbeitsposition
in die Montageachse bringt, wobei sich die anderen Gegen-Montagewerkzeuge
in der Warteposition auf sich von der Montageachse unterscheidenden
Achsen befinden.
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Die
auf eine selbe Ebene gebrachte Drehachse des Gegen-Mehrfachwerkzeughalters
und die Montageachse schneiden sich und bilden einen Winkel α, der zwischen
einschließlich
30° und
60°, und vorzugsweise
gleich 45° betragen
kann.
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Die
Gegenstütze
kann im Verhältnis
zu dem Gestell bei Translationsbewegungen feststehend sein, und
die Positionierungseinrichtungen können im Verhältnis zu
dem Gestell in Form einer Translationsbewegung bewegbar, und so
angeordnet sein, dass sie sich mit dem Fahrgestell verlagern. Das
Gegenteil ist außerdem
je nach Anwendung möglich,
d. h. dass die Positionierungseinrichtungen im Verhältnis zu
dem Gestell bei Translationsbewegungen feststehend sein können, und
dass die Gegenstütze
im Verhältnis
zu dem Gestell in Form einer Translationsbewegung bewegbar sein
kann. In bestimmten Fällen
können
die Positionierungseinrichtungen und die Gegenstütze integriert sein.
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Die
Betätigungseinrichtungen
können
mindestens einen zwischen dem Fahrgestell und dem Montagewerkzeug
in der Arbeitsposition angeordneten Beanspruchungssensor umfassen,
um die Stoßkraft
zu steuern.
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Die
vorliegende Erfindung und ihre Vorteile werden an Hand der nachfolgenden
Beschreibung mehrerer Ausführungsformen
besser verständlich, die
beispielhaft und nicht begrenzend unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen
gegeben ist, wobei:
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1 eine
Montagemaschine gemäß der Erfindung
in perspektivischer Ansicht darstellt,
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2 eine
Seitenschnittansicht der Maschine von
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1 ist,
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3 eine
Vorderansicht des Mehrfachwerkzeugträgers ist,
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4 eine
Seitenansicht des Mehrfachwerkzeughalters von 3 ist,
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5 eine
Seitenschnittansicht des Mehrfachwerkzeughalters von 3 ist,
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6 eine
Schnittansicht eines Montageswerkzeuges ist, und
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7 bis 10 Ansichten
der Montagemaschine gemäß der Erfindung
in unterschiedlichen Anwendungsausgestaltungen sind.
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Unter
Bezugnahme auf 1 und 2 ist die
Montagemaschine 1 gemäß der Erfindung
zur Montage von mindestens zwei mechanischen Teilen bestimmt, zum
Beispiel durch Aufpressen, Ineinanderstecken, Einrasten usw. Diese
Montagemaschine 1 umfasst ein Gestell 2, auf dem
ein Fahrgestell 3 entlang zweier Führungsschienen 21 gleitet,
wobei es sich zum Beispiel um Kugelschienen handeln kann. Das Fahrgestell 3 ist
in Form einer Translationsbewegung in einer durch einen Doppelpfeil
T gekennzeichneten Richtung bewegbar, die praktisch parallel zu
der Montageachse A der zu montierenden Teile verläuft. Es
ist mindestens mit einem Montagewerkzeug 4 versehen, dessen
Achse in der Arbeitsposition mit der Montageachse A zusammenfällt, wobei
es mindestens ein erstes zu montierendes Teil trägt. Diese Montagemaschine 1 umfasst
außerdem mit
dem Fahrge stell 3 verbundene Betätigungseinrichtungen 5,
um es in Form einer Translationsbewegung anzutreiben.
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Bei
dem dargestellten Beispiel umfassen die Betätigungseinrichtungen 5 auf
bekannte Art und Weise einen elektrischen Servomotor 50,
ein Untersetzungsgetriebe 51, welches optional sein kann, eine
mechanische Kupplung 52, ein Lager 53, welches
fest mit dem Gestell 2 verbunden und zum Beispiel aus einem
Axialrollenlager ausgebildet ist, sowie eine Schraube 54,
die in eine fest mit dem Fahrgestell 3 verbundene Schraubenmutter 55 eingreift. Die
Baugruppe Schraube-Schraubenmutter ist von der Art her mit Kugeln
oder Planetenrädern
oder in jeder anderen passenden Art ausgeführt. Der Codierer des elektrischen
Servomotors 50 ermöglicht
die Steuerung der Verlagerung des Fahrgestells 3. Selbstverständlich können die
Betätigungseinrichtungen 5 aus
anderen Ausrüstungen
wie zum Beispiel aus anderen Arten von Elektromotoren, einem Hydraulikzylinder
usw. bestehen.
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Die
Montagemaschine 1 gemäß der Erfindung
weist insbesondere einen Mehrfachwerkzeughalter 8 auf,
der angeordnet ist, um mehrere Montagewerkzeuge 4, 4', zum Beispiel
sechs, wie dargestellt, zu tragen. Dieser Mehrfachwerkzeughalter 8 ist auf
dem Fahrgestell 3 um eine Drehachse R drehbeweglich angeordnet,
die nicht parallel zu der Montageachse A verläuft, und ist so angeordnet,
dass er nur ein einziges Montagewerkzeug 4 in Arbeitsposition
aufweist, wobei sich die anderen Montagewerkzeuge 4' in der Warteposition
auf sich von der Montageachse A unterscheidenden Achsen befinden.
Die auf dieselbe Ebene gebrachte Drehachse R des Mehrfachwerkzeughalters 8 und
die Montageachse A schneiden sich und bilden einen Winkel α, der zwischen
einschließlich
30° und
60°, und
vorzugsweise gleich 45° beträgt, wie
in den Figuren.
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Dieser
Mehrfachwerkzeugträger 8 ist
in 3 bis 5 detaillierter dargestellt.
Er weist einen fest mit dem Fahrgestell 3 verbundenen hohlen Innenkörper 80 und
einen hohlen Außenkörper 81 auf,
der durch Rolleinrichtungen 82 zum Beispiel mit konischen
Rollen oder jeder anderen passenden Rolleinrichtung im Verhältnis zu
dem Innenkörper 80 drehbeweglich
ist. Er ist mit Antriebseinrichtungen 9 verbunden, die
mit einem Elektromotor 90 versehen sind, der mit einem
Antriebsritzel 91 in Eingriff steht, welches in ein angetriebenes
Ritzel 92 eingreift, welches fest mit dem Mehrfachwerkzeughalter 8 verbunden
ist.
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In
dem dargestellten Beispiel ist das Antriebszahnrad 92 aus
einem Außenzahnkranz
ausgebildet, der in den Außenring 82' des Kugellagers 82 integriert
ist. Der Innenring 82'' des Kugellagers 82 wird
auf dem Innenkörper 80 befestigt,
der selbst mittels Befestigungsschrauben 80' auf dem Fahrgestell 3 befestigt
ist. Der Elektromotor 90 kann ein Schrittmotor, ein Servomotor
sein, oder mit einem Positionssensor 93 verbunden sein,
um die korrekte Positionierung des Montagewerkzeuges 4 in
der Arbeitsposition, d. h. der Montageachse A sicherzustellen.
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Der
Außenkörper 81 weist
einen praktisch kegelstumpfförmigen
Teil auf, in dem die Durchgangslager 83 vorgesehen sind,
die jeweils zur Aufnahme eines Montagewerkzeuges 4, 4' bestimmt sind.
Diese Lager 83 sind auf demselben Kreis angeordnet, dessen
Mittelpunkt mit der Drehachse R so zusammenfällt, dass die Achse der Montagewerkzeuge 4, 4' die Drehachse
R in einem selben Punkt P schneidet. Der Innenkörper 80 bildet gegenüber den Montagewerkzeugen 4, 4' einen Axialanschlag 84 aus,
der den Verlauf des beweglichen Teiles in der eingefahrenen Position
begrenzt, wie weiter unten erklärt
wird.
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Der
Innenkörper 80 des
Mehrfachwerkzeughalters 8 ist hohl, um die Übertragung
der Stoßkraft, die
durch die Betätigungseinrichtungen 5 erzeugt wurde,
zu dem Montagewerkzeug 4 in der Arbeitsposition zu ermöglichen,
ohne von dem Mehrfach-Werkzeughalter 8 wieder aufgenommen
zu werden, wobei diese Übertragung
bei dem dargestellten Beispiel durch ein Übertragungsteil 56 sichergestellt wird,
wie später
erklärt
wird. Die Vorderseite des Mehrfachwerkzeughalters 8 weist
eine zwischen den Lagern 83 angeordnete mittige Durchgangsöffnung 85 zum
Durchgang möglicher
technischer Leitungen auf, wodurch die Versorgung der Montagewerkzeuge 4, 4' zum Beispiel
mit Wasser, Öl,
Luft, Elektrizität usw.
ermöglicht
wird. Wenn sie nicht verwendet wird, ist die Öffnung 85 durch einen
Deckel 86 abgedeckt.
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Eines
der Montagewerkzeuge 4, 4' ist in 6 detailliert
dargestellt. Es weist einen rohrförmigen Körper 40 auf, der zur
Befestigung auf dem Mehrfachwerkzeughalter 8 durch Befestigungseinrichtungen
nach der Art von Werkzeugmaschinen, d. h. schnell, demontierbar,
selbstzentrierend, regulierungs- oder wartungsfrei bestimmt ist.
In dem dargestellten Beispiel bestehen diese Einrichtungen aus Befestigungsschrauben 41 (3, 4),
welche die in einen Bügel 43 eingearbeiteten Öffnungen 42 durchqueren.
Es kann jede andere demontierbare Befestigungseinrichtung vorgesehen
sein, wie zum Beispiel Schnellsteckverbindungen, Bajonettsysteme
usw. Das Montagewerkzeug 4, 4' weist eine Gleithülse 44 auf,
die in dem Körper 40 gleitend
angebracht ist und diesen ganz und gar durchquert. Die Gleithülse 44 weist
ein äußerstes
inneres Ende 45 innerhalb des Mehrfachwerkzeughalters 8 auf,
welches angeordnet ist, um die Stoßkraft P aufzunehmen, und ein äußerstes äußeres Ende 46 außerhalb des
Mehrfachwerkzeughalters 8, welches angeordnet ist, um einen
an das erste, zu montierende Teil angepassten Werkzeugkopf (nicht
dargestellt) aufzunehmen. Das äußerste äußere Ende 46 besteht
aus einem scheibenförmigen
Ende, welches in die Gleithülse 44 eingepasst,
oder mit derselben fest verbunden ist, und welche das entsprechende äußerste Ende
des Körpers 40 bedeckt.
Es weist eine Einheit von Löchern 46' auf, die mit
Gewinden versehen sind oder nicht, um die Befestigungselemente des
Werkzeugkopfes aufzunehmen. Das äußerste innere Ende 45 weist
ein scheibenförmiges
Ende auf, welches in ein Zwischenstück 47 eingepasst,
oder fest mit demselben verbunden ist, wobei es selbst in die Gleithülse 44 eingepasst
oder fest mit derselben verbunden ist. Ein Rückholele ment 48 ist
zwischen dem Körper 40 und
der Gleithülse 44 angeordnet,
um ihn in der ausgefahrenen Position zu belasten, die durch den
Pfeil S dargestellt ist. Dieses Rückholelement 48 besteht
aus einer Spiralfeder, die in dem Boden des Zwischenstückes 47 gegen
einen Axialanschlag 49 anliegend gelagert ist. Dieser Axialanschlag 49 ist mittels
eines Stiftes 49' fest
mit dem Körper 40 verbunden.
Der Axialhub C der Gleithülse 44 ist
in der ausgefahrenen Position durch den Absatz 47' des Zwischenstückes 47 gegen
den Körper 40 anliegend begrenzt
und ist in der eingefahrenen Position durch das jeweils in dem Zwischenstück 47 und
der Gleithülse 44 vorgesehene
Langloch 44' begrenzt,
durch welches der Stift 49' hindurchgeht.
Die eingefahrene Position der Gleithülse 44 ist außerdem durch
den Axialanschlag 84 begrenzt, der durch den Innenkörper 80 des
Mehrfachwerkzeughalters 8 ausgebildet wird. Dieser Axialhub
C stellt einen Bewegungsspielraum zwischen dem Montagewerkzeug 4,
dem Mehrfachwerkzeughalter 8 und dem Übertragungsteil 56 während dem
Wechselvorgang des Montagewerkzeuges 4, 4' dar, um die
Drehung des Mehrfachwerkzeughalters 8 ohne Reibung zu ermöglichen.
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Die
Montagewerkzeuge 4, 4' können teilweise oder vollständig standardmäßig konzipiert
sein, um die Fabrikation und die Verwaltung von Lagerbeständen zu
rationalisieren. So sind zum Beispiel das äußerste innere Ende 45 und
die Befestigungseinrichtungen standardmäßig, während das äußerste äußere Ende 46 gemäß den Arten
von aufzunehmenden Werkzeugköpfen
(nicht dargestellt) variabel ist.
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Dank
der besonderen Konzeption des Mehrfachwerkzeughalters 8 erhält das Montagewerkzeug 4 in
der Arbeitsposition direkt die durch die Betätigungseinrichtungen 5 erzeugte
Stoßkraft
P, ohne von dem Mehrfach-Werkzeughalter 8 wieder aufgenommen
zu werden. In der Tat wird die Stoßkraft P von der Schraube 54 mittels
der Schraubenmutter 55 zu dem Fahrgestell 3 übertragen,
dann von dem Fahrgestell 3 durch das fest mit dem Fahrgestell 3 verbundene Übertragungsteil 56 zu
dem Montagewerkzeug 4. Zu diesem Zweck weist das Fahrgestell 3 Rippen 30 auf,
welche die Übertragung
dieser Kraft zwischen der Schraubenmutter 55 und dem Übertragungsteil 56 ermöglichen.
Auf diese Weise ist es nicht notwendig, den Mehrfachwerkzeughalter 8,
sein Kugellager 82 und seine sich drehenden Antriebseinrichtungen 9 überzudimensionieren,
um die bedeutenden Lasten zu tragen, da der Mehrfachwerkzeughalter 8 nur
eine Träger-
und Wechselfunktion der Montagewerkzeuge 4, 4' sicherstellen
soll. Aus diesem Grund werden die Inbetriebnahme- und Wartungskosten
eines Mehrfachwerkzeughalters 8 sehr verringert.
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Das Übertragungsteil 56 besteht
aus einem Vollrohr, welches an einem seiner äußersten Enden mit einer Sohle 56' versehen ist,
die dazu bestimmt ist, auf dem Fahrgestell 3 befestigt
zu werden, und an dem anderen äußersten
Ende aus einem scheibenförmigen
Ende 56'', welches dazu
bestimmt ist, in ebene Auflage gegen das äußerste innere Ende 45 des
Montagewerkzeuges 4 in Arbeitsposition zu kommen. Dieses Übertragungsteil 56 kann
durch einen Beanspruchungssensor 57 ergänzt werden, der zur Kontrolle
der Stoßkraft
P und zur Erkennung des Schwellenwertes der Gegenstoßkraft in
der Lage ist, wodurch angegeben wird, dass die Montage erfolgt ist.
Andere Arten von Sensoren können
gemäß den durchzuführenden
Kontrollen vorgesehen sein.
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Im
Bereich der Montage sind die Stoßkräfte P sehr bedeutend und können mehrere
Tonnen erreichen. Folglich ist es unerlässlich, um eine Qualitätsmontage
ohne Verschlechterung, ohne Verformung zu erhalten, dass die zwei
zu montierenden Teile absolut in derselben Achse A wie diejenige
der Stoßkraft
P positioniert sind. Zu diesem Zweck weist die Montagemaschine 1 gemäß der Erfindung
unter Bezugnahme auf 1 und 2 Positionierungseinrichtungen 6 auf,
die angeordnet sind, um das zweite zu montierende Teil in der Montageachse
A oder wenigstens in einer kolinearen Achse anzuordnen, wobei die
Selbstzentrierung auf der Montageachse A gleichzeitig durch auf
den zu montierenden Teilen vorgesehene Abschrägungen, als auch durch die
radiale Nachgiebigkeit des Montagewerkzeuges 4 sichergestellt
wird. Auf diese Weise ist es nicht notwendig, Indexierungseinrichtungen
für die
zu montierenden Teile vorzusehen. Die Positionierungseinrichtungen 6 umfassen
einen Referenztisch 60, der mindestens eine ebene Fläche 61 senkrecht
zu der Montageachse A aufweist, wobei diese ebene Fläche 61 seine
obere und/oder seine untere Fläche
sein kann. Der Referenztisch 60 kann feststehend auf dem
Gestell 2 montiert oder in Form einer Translation entsprechend
dem Pfeil T entlang der Führungsschienen 21 des
Gestells 2 bewegbar sein, wie nachfolgend erklärt wird.
Das zweite zu montierende Teil kann direkt gegen die ebene Fläche 61 positioniert werden,
wenn es eine praktisch ebene Referenzfläche aufweist, oder mittels
eines Adapters (nicht dargestellt). Dieses zweite Teil mit oder
Adapter wird im Allgemeinen durch einen Roboter oder jede andere ähnliche
Ausrüstung
gehandhabt, die zur Entnahme desselben von einem Magazin, einer
Palette oder einer Montagestraße,
und dazu in der Lage ist, es während
des Montagevorganges zu halten.
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Die
Montagemaschine 1 gemäß der Erfindung
kann durch eine Gegenstütze 7 vervollständigt werden,
die in der Montageachse A dem Montagewerkzeug 4 in der
Arbeitsposition entgegengesetzt und gegenüber von Positionierungseinrichtungen 6 angeordnet
ist, um der Stoßkraft
P entgegenzuwirken. Die Gegenstütze
besteht aus einem Gegen-Montagewerkzeug 7, d. h. aus einem
das Montagewerkzeug 4 ergänzenden Werkzeug. In dem in 1 und 2 veranschaulichten
Beispiel weist die Gegenstütze
einen Gegen-Mehrfachwerkzeughalter 10 auf, der angeordnet
ist, um mehrere Gegen-Montagewerkzeuge 7, 7' zu tragen,
zum Beispiel sechs, wie dargestellt. Dieser Gegen-Mehrfachwerkzeughalter 10 kann
eine Konzeption aufweisen, die derjenigen des die Montagewerkzeuge 4, 4' tragenden Mehrfachwerkzeughalters 8 ähnlich ist,
und kann durch ähnliche
Antriebseinrichtungen 9 drehbar angetrieben sein. Er ist
in dem dargestellten Beispiel auf dem Gestell 2 um eine
Drehachse R' drehbar
angebracht, welche die Montageachse A so schneidet, dass sich nur
ein einziges Gegen-Montagewerkzeug 7 in der Arbeitsposition
in der Montageachse A befindet, wobei sich die anderen Gegen-Montagewerkzeuge 7' in einer Warteposition
auf anderen Achsen befinden.
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In
diesem Fall wird der Referenztisch 60 im Verhältnis zu
dem Gestell 2 bei einem Montagevorgang in Form einer Translation
bewegbar durch das Fahrgestell 3 in Richtung des Gegen-Mehrfachwerkzeughalters 10 angetrieben.
Diese Konstruktion ermöglicht
die Sicherstellung der mechanischen Steifigkeit der Gegenstütze 7 und
gleichzeitig die Beibehaltung der diesbezüglichen Positionierung des
zweiten zu montierenden Teiles.
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Diese
Montagemaschine 1 kann in unterschiedlichen Versionen entsprechend
der Ausrüstung
leicht geneigt werden, und zwar gemäß der Ausrüstung, die in Abhängigkeit
von den zu montierenden Teilen und von der Art des Arbeitsplatzes
ausgewählt
ist, nämlich
dem manuellen Arbeitsplatz, dem automatischen Arbeitsplatz, Arbeitsplatz
innerhalb der Montagestraße,
Arbeitsplatz außerhalb
der Montagestraße
usw. In 7 bis 10 sind
einige Anwendungsbeispiele veranschaulicht. In 7 ist
die Montagemaschine 1A vertikal positioniert. Die Gegenstütze 7 und
die Positionierungseinrichtungen 6 sind in einen feststehenden
Arbeitstisch integriert. In 8 entspricht
die Montagemaschine 1B der unter Bezugnahme auf 1 und 2 beschriebenen, vertikal
positionierten Montagemaschine 1 und weist eine Gegenstütze 7 auf,
die durch einen Gegen-Mehrfachwerkzeughalter 10 ausgebildet
ist. In 9 ist die Montagemaschine 1C vertikal
positioniert und in eine Montagestraße integriert, wobei die zweiten
zu montierenden Teile durch eine Fördereinrichtung 11 befördert werden.
Die zweiten Teile werden indexiert und mit einer Gegenstütze 7 auf
die Höhe
der Fördereinrichtung 11 ausgerichtet.
In 10 ist die Montagemaschine 1D horizontal
positioniert und in eine Montagestraße integriert, wobei die zu
montierenden Teile durch eine Fördereinrichtung 12 befördert werden.
Sie weist eine Gegenstütze 7 auf,
die durch einen Gegen-Mehrfachwerkzeugträger 10 ausgebildet
ist. In diesem Fall ist der Gegen-Mehrfachwerkzeugträger 10 auf
einem Fahrgestell 3' angebracht,
welches im Verhältnis
zu dem Gestell 2 in Form einer Translation bewegbar ist,
und mittels Betätigungseinrichtungen 5' verlagert wird, die
dem Fahrgestell 3 und den Betätigungseinrichtungen 5 ähnlich sind,
die mit dem Mehrfachwerkzeughalter 8 verbunden sind, der
die Montagewerkzeuge 4, 4' trägt. Die Positionierungseinrichtungen 6 bestehen
in diesem Fall aus der parallel zu der Montageachse A ausgerichteten
Fördereinrichtung 12.
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Die
Betriebsart der Montagemaschine 1 gemäß der Erfindung wird unter
Bezugnahme auf 1 bis 6 gegenwär tig beschrieben.
In einer ersten Phase bereitet der Bediener seine Montagemaschine 1 in
Abhängigkeit
von der durchzuführenden
Montageart vor. Zu diesem Zweck wählt er die Werkzeugköpfe aus
einem spezifischen Magazin aus, montiert sie dann auf den äußersten
Enden 46 der Montagewerkzeuge 4, 4' und der Gegen-Montagewerkzeuge 7, 7'. Er kann auch
komplette Montagewerkzeuge 4, 4' und die Gegen-Montagewerkzeuge 7, 7' aus einem spezifischen
Magazin auswählen
und sie dann jeweils auf dem Mehrfachwerkzeughalter 8 und
dem Gegen-Werkzeughalter 10 positionieren.
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Um
einen Montagezyklus durchzuführen, entnimmt
ein Handhabungsgerät
(nicht dargestellt) wie zum Beispiel ein Greifarm oder ein Roboter,
ein erstes zu montierendes Teil aus einem Magazin, und positioniert
es auf dem Werkzeugkopf des Montagewerkzeuges 4 in Arbeitsposition.
Gleichzeitig oder nicht, bringt ein weiteres Handhabungsgerät (nicht dargestellt)
das zweite zu montierende Teil zum Anliegen gegen den Referenztisch 60,
zum Beispiel direkt gegen seine Unterseite 61 oder mittels
eines Adapter (nicht dargestellt), so dass das zweite Teil auf der
Montageachse A ausgerichtet wird. Die Betätigungseinrichtungen 5 werden
aktiviert und das Fahrgestell 3 beginnt mit seiner Abwärtsbewegung,
wobei mit demselben der Referenztisch 60 und das zweite Teil
angetrieben werden, sobald das Montagewerkzeug 4 in Arbeitsposition
darauf trifft, bis das Gegen-Montagewerkzeug 7 die
Arretierung des zweiten Teiles in seiner Position ermöglicht.
Das Fahrgestell 3 fährt
mit der Abwärtsbewegung
fort, um die Montage der zwei Teile dank der Stoßkraft P durchzuführen. Sobald
diese Montage ausgeführt
ist und in Form eines Axialanschlages sichtbar wird, zeichnet der
in dem Fahrgestell 3 untergebrachte Beanspruchungssensor
einen Gegenstoß auf,
der die Betätigungseinrichtungen 5 umkehrt,
um das Montagewerkzeug und das Gegen-Montagewerkzeug 7 von den
zwei montierten Teilen zu befreien, die durch das Handhabungsgerät ausgestoßen werden
können. Der
Montageverlauf kann auch durch den Verlauf des Fahrgestells 3,
des Codierers des Servomotors 50 oder durch andere Arten
von Sensoren bestimmt werden.
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Ein
neuer Montagezyklus kann beginnen. Ein neues erstes Teil wird auf
dem Kopf des Montagewerkzeuges in Arbeitsposition geladen, welches dasselbe
wie zuvor oder ein anderes sein kann. In diesem Fall werden die
Antriebseinrichtungen 9 betätigt, um den Mehrfachwerkzeughalter 8 um
seine Drehachse R zu schwenken und ein Montagewerkzeug 4' von einer Warteposition
in eine Arbeitsposition zu bringen. Dieser Wechsel wird auch auf
der Höhe
der Gegenstütze 7 durchgeführt, indem
der Gegen-Mehrfachwerkzeughalter 10 zum Drehen veranlasst
wird. Das Handhabungsgerät
bewegt dann für diesen
neuen Montagezyklus ein neues zweites Teil gegen den Referenztisch 60.
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Gemäß der Art
der zu montierenden Teile kann man offensichtlich mehrere Montagen
auf einem selben zweiten Teil durchführen. In diesem Fall wird das
Handhabungsgerät
das zweite Teil zwischen zwei Montagezyklen ver lagern, um jedes
Mal eine neue zu montierende Zone in der Montageachse A zu positionieren.
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Selbstverständlich kann
diese Montagemaschine mittels einer Datenverarbeitungsverwaltungszentrale
automatisch verwaltet, kontrolliert, gesteuert, versorgt werden,
welche die Funktionszyklen und die Handhabungsgeräte der zu
montierenden Teile, die Werkzeuge und die Gegen-Werkzeuge in Abhängigkeit
von den zu montierenden Teilen und den durchzuführenden Vorgängen steuert.
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Aus
dieser Beschreibung geht klar hervor, dass die Erfindung das Erreichen
aller festgelegten Ziele ermöglicht.
Der Wechsel von Montagewerkzeugen erfolgt schnell, in der Größenordnung
einer halben Sekunde, und erfolgt möglichst zeitnah an dem zweiten
zu montierenden Teil, somit ohne Zeitverlust. Diese Maschine weist
eine robuste und zuverlässige Konzeption
auf, die eine Qualitätsmontage
sicherstellt. Sie passt sich an jede Art von Arbeitsposten an: einzelne,
außerhalb
der Montagestraße,
von Robotern beschickte oder innerhalb der Montagestraße mit Vertikal-
oder Horizontalachse liegende. Sie ist modular oder erweiterbar,
und zwar in Abhängigkeit von
den auf dem Mehrfachwerkzeughalter montierten Werkzeugen, wie zum
Beispiel einer pneumatischen Klemmzange, einer Schraubspindel, einem Taster,
einer Abschmierpresse, einer Drehspindel, einem Crimpwerkzeug usw.
Es kann anvisiert werden, die Gesamtheit Fahrgestell-Mehrfachwerkzeughalter gegen
andere Fahrgestell-Mehrfachwerkzeughalter- Untereinheiten austauschbar zu gestalten,
die mit anderen Werkzeugen für
andere Anwendungen ausgestattet sind.
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Die
vorliegende Erfindung ist nicht auf die beschriebenen Ausführungsformen
begrenzt, sondern erstreckt sich auf jede Abänderung und Variante, die in
den beigefügten
Ansprüchen
definiert ist.