DE68902502T2 - Automatische maschine zum verteilen und setzen von ringen auf verbrennungsmotorkolben. - Google Patents

Description

• Die Erfindung betrifft eine automatische Maschine zum Verteilen und Setzen von Ringen auf den Kolben von Verbrennungsmotoren nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
• Eine derartige, im Oberbegriff des Anspruchs 1 beschriebene Maschine ist aus dem Stand der Technik bekannt.
• Das Einsetzen von Ringen auf die verschiedenen Kolben von Verbrennungsmotoren erfolgt derzeit manuell durch Arbeiter mit Hilfe von Kegeln, auf denen die Ringe gestapelt sind.
• Es gibt sowohl Benzinmotoren als auch Dieselmotoren mit unterschiedlichen Hubräumen, die während des Betriebes zusätzlich noch zu unterschiedlichen Ausdehnungen neigen, so daß eine große Anzahl von Varianten erforderlich ist:
• - wenigstens 60 verschiedene Kolbenvarianten (Durchmesser, Anordnung der Nuten),
• - etwa 40 verschiedene Kolbenringarten (Material, Durchmeser, Dicke, offen, geschlossen usw. ),
• - wobei jeder Kolben mehrere unterschiedliche Ringe aufweist.
• Bei jedem Wechsel der Motorart oder der Kolbenart ist es erforderlich:
• - den Kegel auszuwechseln, auf dem die Ringe eines Typs gestapelt sind, wobei nicht nur ihre Stellung, sondern auch ihr Durchmesser und selbst das Material unterschiedlich sind,
• - die in der Verteilstation vorhandenen Ringe gegen diejenigen des neuen Typs auszutauschen.
• Das manuelle Setzen bringt die folgenden Nachteile mit sich:
• - Im Falle von offenen Ringen bleiben diese zwischen 5 min und 48 h auf den zugehörigen Kegeln, wodurch eine elastische Dauerverformung entstehen kann, welche die Qualität beeinträchtigt;
• - ein Brechen der Ringe;
• - Irrtum über die Ringtypen auf Grund ihrer Unterschiedlichkeit und den Schwierigkeiten, diese Unterschiede bei verschiedenen Typen visuell zu erkennen. Diese Irrtümer führen zu erheblichen Kosten, da der Motor zerlegt werden muß, um die Ringe auszutauschen;
• - Wirtschaftlichkeit: Das Umrüsten von einem Motortyp zum nächsten ist langwierig und dauert mindestens 15 min mit Verlust und Bruch an Ringen, wobei die auf den Kegeln verbleibenden Ringe nicht weiterverwendet werden;
• - hohe Kosten aufgrund des erheblichen Personalbedarfs und der nicht ausreichenden Zuverlässigkeit.
• Es wurden bereits automatische Maschinen zum Verteilen und Setzen von Ringen auf den Kolben auf Verbrennungsmotoren entwickelt, in denen die Ringe nacheinander auf Kegeln angeordnet werden, zum Aufweiten des Innendurchmessers und um auf den zugehörigen Kolben aufgebracht zu werden. Diese Maschinen erfüllen jedoch bedauerlicherweise nicht die Anforderungen an die Haltbarkeit und die Zuverlässigkeit, wie sie für den Fließbandeinsatz unabdingbar sind.
• Die automatische Maschine gemäß der Erfindung hat insbesondere zum Ziel, diese verschiedenen Nachteile zu vermeiden.
• Zu diesem Zweck weist die erfindungsgemäße Maschine die im Anspruch 1 angegebene Kombination von Merkmalen auf.
• Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist die Maschine in ein Montageband integriert, das eine oder mehrere automatisierte Bearbeitungsstellen enthält, je nach der gewünschten Taktfolge, wobei jede Bearbeitungsstelle aufweist:
• - eine automatische Maschine zum einzelnen Verteilen von Ringen, welche ausgerüstet ist, um: wirksam die unterschiedlichen Ringtypen zu erkennen.
• - einen kontinuierlichen Nachschub zur Bearbeitungsstelle zu gewährleisten;
• - einen Wechsel des Ringtyps in extrem kurzer Zeit zu gewährleisten;
• - einen Roboter, um
• - nacheinander die Kolben zu ergreifen, sie auf einer Initialisierungsstelle abzusetzen, welche mit einer Kamera versehen ist, um einen Code zu lesen, der auf ihm angebracht ist und eine genaue Markierung der Höhe liefert,
• - sie wiederzuergreifen, um sie nacheinander in die Bohrung von Kegeln einzubringen, zum Setzen der Ringe unter Gewährleistung der exakten Stellung der Höhe der Nut, in welche der Ring automatisch gesetzt werden soll, z. B. ein Ölabstreifring, ein Abdichtring, ein O-Ring, von allen Kegeln aus, wobei der Kolben zwei, vier oder mehr Nuten aufweisen kann.
• Die Ringe erscheinen, nachdem die vorab auf speziellen Gestellen gemäß ihren Spalten gestapelt worden sind, wobei letztere mit Nachschub-Erkennungsvorrichtungen entsprechend dem Durchmesser, dem Material, dem Anlieferer und anderen Kriterien versehen sind. Sie werden manuell in außerhalb vorgesehene Lager eingegeben, außerhalb der Verschiebefläche der Roboterarme. Sie sind auch mit Ausrichtungs-Erkennungsvorrichtungen für die Art des Ringes, die Nachschubsteuerung der Ringe und die Stapelhöhe versehen.
• Jeder Belader wird außerhalb seiner Funktionszeit auf seiner zugehörigen Halterung abgesetzt. Die Ringe werden durch einen Schieber abgezogen, der unterhalb des Beladers angeordnet ist und sie nacheinander unter den zugehörigen Kegel fördert. Jeder offene Ring wird auf den zugehörigen Kegel durch einen äußeren Greifer geschoben. Er weitet sich beim Übergang während des Bruchteils einer Sekunde auf, bis er vom Gipfel des Kegels in die Nut des vom Roboter angelieferten Kolbens gleitet. Die Kegel sind auf Gehäusen zur Auswahl des Typs befestigt. Im Falle von geschlossenen Ringen werden die Kegel jeweils durch einen Gehäusegreifer festgehalten. Das Setzsystem zentriert und stellt, den Kegel mittels eines Innengreifers fest, welcher den Schieber zum Transport der Ringe durchsetzt, wonach der Greifer des Gehäuses geöffnet wird, um den Durchlaß des Ringes auf den Kegel zu ermöglichen, unter dem Druck eines äußeren Greifers, der ebenfalls den Schieber durchsetzt. Der Roboter weist fünf Achsen auf und ist mit einer Greiferanordnung versehen, welche sich um Bruchteile einer Umdrehung dreht, entsprechend der Anzahl von Ringen pro Kolben, und zwar nach jedem Einsetzen eines neuen Ringes.
• Die mit ihren Kolbenstangen versehenen Kolben werden vorab außerhalb der Bearbeitungsstelle in einer exakten Stellung auf einer Palette abgesetzt, die mit Vertiefungen versehen ist, von wo sie durch die Greiferanordnung des Roboters angehoben und erneut zentriert werden, bevor das Verfahren zum Setzen der Ringe beginnt.
• Gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel der Erfindung wird der Roboter mit fünf Achsen ersetzt durch einen Portalmanipulator, der in Reihe mit der Palette angeordnet ist, welche mechanisch und schrittweise am Montageband vorgeschoben wird; seine senkrechte Achse ist ebenfalls mit einer Greifanordnung versehen, die sich um Bruchteile einer Umdrehung verdreht.
• Die Höheneinstellung des Kolbens im Kegel kann mittels eines Anschlags im Boden des Kegels erfolgen, in dem Fall, daß nur ein einziger Kolbentyp bestückt werden soll; die Greifer zur Auswahl der Kolben sind dann überflüssig. Man kann in diesem Fall auch zur Beschleunigung einen Roboter oder einen Manipulator einsetzen.
• In dem Fall, in dem mehrere Kolbentypen mit Ringen bestückt werden sollen, werden die Kegel mechanisch gewechselt, z. B. zusammen mit den Gehäusen für jeden neuen Kolbentyp. Man kann die gleichen Kegel in dem Fall beibehalten, in dem zwar nicht der Durchmesser der Ringe zu ändern ist, sondern nur das Material oder der Zulieferer.
• Die gleichen Kegel können danach über eine zweite Serie von Schiebern versorgt werden, die in der Lage sind, die neuen Ringe aufzunehmen, um so Setzfehler zu vermeiden.
• Sämtliche Ringe: können auch auf einem einzigen Kegel angeordnet sein, welcher entweder durch hintereinander angeordnete Schieber versorgt wird oder aber durch konvergent angeordnete Schieber, die abwechselnd in den Arbeitszyklus eingreifen. Die Versorgung umfaßt soviele Schieber, wie es Nuten gibt, die mit Ringen zu bestücken sind. Die Höhenmarkierung der Kolben in der Bohrung des Kegels wird durch Abstützung auf dem Boden der Bohrung festgelegt, wobei ein Greifer, der Bruchteile einer Umdrehung zurücklegt, oberhalb des Kegels angeordnet ist an einem vertikal verschiebbaren Wagen mit numerischer Steuerung, der durch einen Code initialisiert wird, zum Zeitpunkt des Kolbenwechsels, wie oben beschrieben. Der Greifer positioniert nacheinander jeden Kolben dergestalt in der Höhe, daß jede Nut dem einzusetzenden Ring gegenüberliegt, ohne dabei den Kegel zu verlassen, bei gleichzeitiger Gewährleistung der Relativausrichtungen der Ringspalten.
• Die erfindungsgemäße Maschine weist die folgenden Vorteile auf:
• - Fehlerunterdrückung durch Ausschalten von Irrtümern über die Ringtypen,
• - erhebliche Erhöhung des Arbeitstaktes mit 24-stündiger Betriebsweise,
• - Einsparung von Personal durch vollständige Verfahrensautomatisierung,
• - keine Begrenzung der Anzahl der Kombinationen der zu setzenden offenen oder geschlossenen Ringe und der zu bestückenden Kolbentypen,
• - kein Ringbruch,
• - keine Markierung der Ränder der Ringe,
• - Ausschalten der permanenten elastischen Deformation der Ringe, die nicht mehr offengehalten werden,
• - Ausschalten des Entleerungsschritts der Belader beim Wechsel des Kolbentyps und daher Zeitersparnis bei gleichzeitiger Vermeidung des Verlusts von auf den Kegeln befindlichen Ringen, die nicht mehr verwendbar sind.
• Die erfindungsgemäße Maschine wird nun nachstehend im Zusammenhang mit der beigefügten Zeichnung beschrieben, in der nicht begrenzende Beispiele dargestellt sind: Es zeigen:
• Fig. 1 eine perspektivische Ansicht der Gesamtheit einer erfindungsgemäßen automatisierten Bearbeitungsstelle,
• die Fig. 2 bis 6 Beispiele der Maschine in Seitenansicht, in Draufsicht und im Schnitt,
• Fig. 7 eine Seitenansicht eines Kolbens mit den verschiedenen Parametern zum Setzen der Ringe,
• die Fig. 8 bis 10 den Aufbau eines speziellen Versorgungsgestells für die Ringe,
• Fig. 11 bis 15 ein Ausführungsbeispiel für einen Ringbelader,
• die Fig. 16 und 17 ein Beispiel für das System zur Aufnahme, zur Erkennung und zur Feststellung der Belader auf den Körpern der Schieber,
• Fig. 18 eine Seitenansicht eines Beispiels eines Schiebers und seiner Handhabungsanordnung,
• Fig. 19 eine Draufsicht eines Beispiels eines Haltegreifers für einen Kegel auf seinem Gehäuse,
• Fig. 20 eine Draufsicht auf ein Beispiel der Handhabungsanordnung eines äußeren Greifers zum Setzen der Ringe,
• Fig. 21 einen Draufblick auf ein Beispiel einer Schiebervertiefung,
• Fig. 22 und 23 ein Beispiel für eine Greifanordnung eines Kegels zum Setzen geschlossener Ringe oberhalb des Systems zum Setzen der Ringe und des Systems zur Handhabung des Greifers für die geschlossenen Ringe,
• Fig. 24 ein Beispiel für das Handhabungssystem des dehnbaren Greifers zum Befördern eines offenen Ringes auf einen Kegel und
• die Fig. 25 bis 28 ein Beispiel einer Anordnung zum erneuten Zentrieren und Feststellen im Inneren eines Kegels zum Setzen von geschlossenen Ringen.
• Fig. 1 zeigt perspektivisch den Aufbau der Maschine. Die mit ihren Kolbenstangen 2 versehenen Kolben 1 werden mechanisch schrittweise auf Paletten 3 in eine genaue Stellung transportiert, an denen sie der Roboter 4 einzeln ergreift, um sie nacheinander zu verbringen:
• - in die Initialisierungs- (oder Anfangs-)Stellung 5, in der eine Mikrokamera einen Erkennungscode liefert, der auf dem Kolben angebracht ist und von dem aus der Roboter die Höhenmarkierung speichert,
• - in die Bohrung des Setzkegels 6 für den labstreifring
• - in die Bohrung des Setzkegels 7 für den Verdichtungsring,
• - in die Bohrung des Setzkegels 8 für den Obenring,
• - auf die Palette an die ursprüngliche Stelle, wonach der Roboter den nächsten Kolben ergreift und den gleichen Zyklus für jede Palette durchläuft. Als Variante kann auch der Code auf den Paletten 3 angeordnet sein. In diesem Fall liefert ein an und für sich bekannter geeigneter Detektor für den Code die Initialisierungsinformationen anstelle der Kamera. Die verschiedenen Kegelarten entsprechen den verschiedenen Kolben, sind auf trommelförmigen Gehäusen 9, 10, 11 angeordnet. Das Gehäuse 9 ist mit Greifern 12 versehen, für die Verbringung der Kegel zur Montage der geschlossenen Ringe; auf den Gehäusen 10 und 11 sind Kegel befestigt für das Setzen der offenen Ringe, d. h. der Dichtungsringe und der Obenringe.
• Die Gehäuse sind mit vier Kegeln versehen. Die Anzahl der Kegel, die auf den Gehäusen angeordnet werden, hängt von den Umständen ab; es können zwischen drei und sechs oder mehr Stellungen eingenommen werden. Eine Verdrehung erfolgt mittels einer Anordnung 13, 14, die ein Ritzel, eine Zahnstange und ein freies Rad aufweist und z. B. durch einen pneumatischen Druckzylinder angetrieben wird, wodurch bei jeder Bewegung eine Verdrehung zu einer anderen Kegelstellung erfolgt und die Anzahl der Bewegungen zum Verbringen des betreffenden Kegels gemäß dem Code des Kolbens von der Wahl des Kolbendurchmessers abhängt. Die Ringe werden in Beladern 15, 16, 17 bereitgestellt. Jede Ringsetzstellung ist mit einem Greifer 18 versehen, der die Ringe mittels einer Anordnung 19 auf den Kegel (oder Ogive) schiebt.
• Einzelheiten dieser verschiedenen Anordnungen werden im Zusammenhang mit den nachfolgenden Figuren beschrieben. In Fig. 2 bis 6 sind schematisch die Stellungen der verschiedenen, in Fig. 1 gezeigten Anordnungen dargestellt. So sieht man in Fig. 2 und 3 die Stellung des Roboters 4 bezüglich des Transportbandes 20, das die Paletten 3 transportiert, die Stellung der Gehäuse 9, 10, 11 und der Kegel und die Transportschieber 21, 22, 23 zur Bereitstellung der Ringe unterhalb der Kegel.
• Fig. 5 und 6 zeigen auch die Anordnung 24 zum Einsetzen der geschlossenen Ringe und die Anordnungen 25, 26, 27 zum Verschieben der Greifer 18 für das Einsetzen der Ringe.
• Um Unfälle zu vermeiden, schützt ein Schirm 28 die Bedienungsperson 29, welche die Ringe in die Belader 15, 16, 17 (Fig. 4) einsetzt und welche außerhalb des Verschiebebereichs der Arme des Roboters 4 ist.
• Fig. 7 zeigt ein Beispiel eines Kolbens 1 mit drei Nuten, eine Nut 30 für den Ölabstreifring, 31 für den Verdichtungsring und 32 für den Obenring. Die Anzahl der Ringe hängt von den Konstrukteuren ab. Die Ringe können unterschiedliche Dicken aufweisen und aus unterschiedlichen Materialien bestehen. Der Ölabstreifring ist im allgemeinen geschlossen. Der Durchmesser 33 hängt vom Motortyp ab. Das dargestellte Beispiel weist vier Kolbendurchmesser auf und benötigt demzufolge vier verschiedene Kegel.
• Die Ringe werden in jeden der Belader 15, 16, 17 mittels eines speziellen Gestells (oder Hülse) aufgebracht. Für jede Art von Ring (je nach Durchmesser, Material, Dicke, Lieferant, offen oder geschlossen) ist ein Gestell vorgesehen. Die Anzahl der Variablen pro Ring erfordert den Einsatz von Erkennungsanordnungen, um Ringirrtümer zu vermeiden. Die Fig. 8, 9 und 10 zeigen ein Beispiel ein Gestells 34 aus Kunststoff. Es hat die Form eines Rohrs und weist einen Flansch 35 auf, der von zwei Erkennungsöffnungen 36, 37 durchsetzt ist, in welche entsprechende Zapfen des Beladers eingreifen können. Die Öffnung 37 nimmt eine unterschiedliche Stellung 38, 39 ein, wie sie für jeden der drei Gestelle punktiert dargestellt ist, welche in die Belader 15, 16, 17 in Fig. 11, 12, 13, 14, 15 eingesetzt sind. Das Oberteil des Außendurchmessers des Gestells weist einen Zentrierdurchmesser 40 für die Bohrung 42 des Beladers auf.
• Die Ringe 43 sind aufeinandergestapelt bis zur Schulter 44 des Durchmessers 40 und werden von einem Haltestift 45 gehalten, der in einen entsprechenden Schlitz eingreift, der auf Höhe einer Öffnung 46 zur fotoelektrischen Kontrolle der Vorratshöhe an Ringen vorgesehen ist. Die Ringe sind auf dem Gestell mittels eines Keiles 47 ausgerichtet. Ist das Gestell nicht korrekt ausgerichtet, so kann es nicht in den Belader eingesetzt werden, da der hervorspringende Abschnitt 48 des Haltestiftes nicht in den Spalt 49 des Beladers eingreifen kann. Werden falsche Ringe eingelegt, so befindet sich der Haltestift nicht gegenüber dem Zugangsbereich 49 im Belader und kann nicht herausgezogen werden, um die übereinandergestapelten Ringe auf den Stapel einzusetzender Ringe herabfallen zu lassen. Auch die Farbe des Gestells wird als visuelles Erkennungsmittel für die Eigenschaften der Ringe verwendet.
• Der Belader besteht gemäß den Fig. 11 bis 15 aus einem Rohr 52, einem Zentrierteil 53 und einem Flansch 54, in den Erkennungszapfen 55 für die Öffnungen 36, 37, 38, 39 im Flansch 35 der Gestelle vorgesehen sind. Die Anordnungen dieser Zapfen sind für jede Farbe unterschiedlich. Das Zentrierteil 53 weist die folgenden Erkennungsanordnungen auf:
• - mechanische Erkennung mittels zweier Öffnungen 56, 57 für den Belader der Obenringe 32 und 58, 59 für den Belader der Verdichtungsringe 31 sowie 60, 61 für den Belader der Ölabstreifringe; diese Öffnungen sind an verschiedenen Stellen angeordnet;
• - einen Erkennungszapfen 63 zur Ausrichtung der Gesamtheit der Belader im Gehäuse des Schiebers an der Stelle 64 für die Ölabstreifringe, an der Stelle 65 für die Verdichtungsringe und an der Stelle 66 für die Obenringe;
• - mechanische Erkennung von Oberteil 67 des Zentrierteils zusammen mit den Erkennungszapfen 68, 69 zur Auswahl der Segmenttypen gemäß Fig. 16 und 17, d. h. Ölabstreifring, Verdichtungsring, Obenrings mittels der Öffnungen 56, 57-58, 59-60, die im Aufnahme- Zentrierboden 70 vorgesehen sind; wird der falsche Belader zugeführt, so daß er die falsche Stellung oberhalb des Schiebers in der Bohrung 70 einnimmt, ruht das Unterteil 72 des Teils 73 oben auf den Erkennungszapfen 68, 69, d. h. zu weit oben, so daß er nicht im Gehäuse des Schiebers 73 verriegelt werden kann mittels eines bei 75 angelenkten Riegels 74 zur Feststellung des Teils 53 durch den in Fig. 17 schraffierten Teil 76 des Riegels 74. Im linken Teil von Fig. 17 ist der Hebel 74 in entriegelter Stellung strichpunktiert dargestellt. Eine elektrische Sicherheitsanordnung, bestehend aus einer fotoelektrischen Reflexionszelle 77 ist an jeder Stelle 79, 80, 81 des Beladers vorgesehen und kontrolliert das Vorhandensein eines Zapfens 82, der fest am Riegel 74 angeordnet ist, um zu kontrollieren, ob die Verriegelung eines jeden Beladers erfolgt ist und um nur so den Betrieb der Maschine freizugeben.
• Die Belader (Fig. 12, 13, 14, 15) sind außerdem mit einer Haube 84 versehen zur Abdeckung der Durchlaßnut 49 des äußeren Abschnitts 48 des Haltestiftes, so daß nur dessen innerer Abschnitt 85 freibleibt, sowie zwei Durchlaßöffnungen 86, 87. Die Öffnung 86 wirkt mit einem fotoelektrischen Detektor 48 zusammen zur Steuerung der Ringvorratshöhe (Fig. 16 und 17), wobei ein akustisches oder visuelles Warnsignal für die Bedienungsperson ausgelöst wird, zum Einsetzen eines neuen Vorratsgestells; Die Öffnung 87 wirkt mit einem fotoelektrischen Detektor 88 zusammen, der eine Unterbrechung der Maschine auslöst, wenn kein neuer Ringvorrat angeboten wird.
• Jeder Belader ist mit einem Keil 89, 90 (Fig. 13, 15) versehen, welcher in der Verlängerung des Keils des Gestells angeordnet ist, um die Kontinuität der Ringausrichtung zu gewährleisten. Jeder Belader ist mit einem Identifizierungscode versehen für zusätzliche Eigenschaften, wie z. B. Dicke, Material, Lieferant etc., wobei dieser Code durch eine Kombination von Zapfen dargestellt wird, die z. B. an vier Stellen 92, 93, 94 und 95, 96, 97 angeordnet sind, und zwar in Gruppen zu drei auf jeder Seite des Beladers. Die entsprechenden Detektoren sind auf Halterungen 98, 99, 100, 101 (Fig. 16, 17) auf der Halterung des Beladers angeordnet, der wiederum auf den Schiebergestellen befestigt ist. Das Grundteil des Beladers weist eine mit einer Schulter versehene Bohrung 102 auf, in welche das Rohr 52 (Fig. 11) eingreift und befestigt ist, sowie eine zweite mit einer Schulter versehenen Bohrung 103, die in Verlängerung des Innendurchmessers des Rohrs 52 vorgesehen ist.
• Die Schulter 104 weist eine Parallelbearbeitung 105, 106 auf, wodurch sich das Grundteil auf einer Seite 107 (Fig. 13) öffnet und so das Abziehen der Ringe durch den Schieber 109 ermöglicht, da die Ringe durch die Abschnitte 110, 111 der Schulter 104 gehalten werden und sich auf der Oberseite des Schiebers außerhalb der Vertiefung abstützen, wenn diese unterhalb des Kegels sind.
• Die Halterungen für die Belader 73A, 73B sind am Gehäuse beidseits des Durchlasses für den Schieber 109 befestigt.
• Wie bereits beschrieben, wirken die Halterungen der Belader mit den Schiebern zusammen und weisen Anordnungen auf zur Aufnahme, zur Ausrichtung, zur Auswahl, zum Erkennen und zur mechanischen und elektrischen Sicherung der den verschiedenen Ringtypen zugeordneten Belader. Es gibt soviele unterschiedliche Stellungen 79, 80, 81 für die Belader als Nuten in den Kolben vorhanden sind. Der Schieber 109 (Fig. 17) besteht aus einer ersten Metallplatte 115 mit einer Ringvertiefung unterhalb des Beladers 15, 16, 17. Sie bedeckt eine zweite Platte 116, 117, die auf linearen Kugellagern 118 verschiebbar ist, entlang zylindrischen Gleitschienen 119, um so einen Wagen zu bilden, der z. B. durch einen pneumatischen Druckzylinder 120 bewegbar ist. Die Gesamtzeit ist an einem Tisch 121 des Grundteils der Maschine über Säulen 122 befestigt. Ein Kegel 6, 7, 8 ist strichpunktiert dargestellt, sowie die Stellung des unter dem Kegel befindlichen Schiebers oberhalb der Setzvorrichtung für die Ringe 123.
• Die Schieberplatte 115 (Fig. 21) ist von vier Öffnungen 116, 117 durchsetzt zum Durchlaß von Armen des äußeren Stoßgreifers 130 am Kegel und zum Setzen des Ringes. Sie weist ebenfalls eine mittige Öffnung 120 auf. Der Ring überragt auf jeder Seite den plattenförmigen Schieber. Der Schieber wird verschoben in Richtung des Pfeiles 121 entlang der Achse YY'. Auf beiden Seiten des Durchlasses des Ringes 108 sind Fühler vorgesehen zur Steuerung des tatsächlichen Transports und zum Anhalten der Maschine im Falle eines Ringbruchs. Die Höhe der Vertiefung ist geringer als die Dicke des Ringes, um zu verhindern, daß zwei Ringe transportiert werden.
• Die Fig. 19, 20 und 22, 23 zeigen in Draufsicht und in Seitenansicht ein Beispiel einer Betätigungsanordnung für den äußeren Stoßgreifer 130 für die geschlossenen Ringe auf dem Kegel 6 samt dem Haltegreifer. Der Greifer 130 aus Federstahl weist sechs Arme auf, die beim Durchlaß durch den Expansionskonus 131 des Kegels elastisch verformt sind und die mit einem zylindrischen Grundteil 132 fest verbunden sind, das an einem Winkel 133 befestigt ist, auf dem die linearen Kugellager 134 angeordnet sind zum senkrechten Verschieben entlang der zylindrischen Gleitschienen 135, z. B. mittels eines pneumatischen Druckzylinders 136. Der Greifer 130 und der Kegel 6 sind entlang der gleichen Achse XX' angeordnet. Der Kegel 6 wird ergriffen von den Greifern 138, 139, die an dem Gehäuse 9 bei 140, 141 angelenkt sind, durch eine Zugfeder 143 eingeklemmt und durch einen Hebel 144 betätigt, der bei 145 angelenkt ist, durch Rollen 146 weiterbefördert, welche mit einer Rampe 147 in dem Moment zusammenwirken, in dem die Greifer angehoben werden. Der Kolben P ist in einer Bohrung 150 des Kegels dargestellt mit dem eingesetzten Ölabstreifring 151. Die Dicke der Wand 152 des Kegels ist sehr gering, um die elastische Verformung beim Einsetzen der Ringe auf ein Minimum zu reduzieren. Die Anordnung ist am Gehäuse über einen Winkel 154 befestigt.
• Fig. 24 zeigt in einem Teilschnitt ein Beispiel der Setzanordnung für die offenen Ringe. Der Kegel 7, 8 ist am Gehäuse über eine senkrechte Platte 160 befestigt, deren Dicke gegenüber dem Durchlaß des Ringspaltes vergleichbar ist mit der Breite des Spaltes und dessen Ausrichtung. Die Platte 160 ist an einem Block 161 befestigt, der fest mit dem Gehäuse 162 verbunden ist. Die Betätigungsanordnung für den Greifer 130 ist die gleiche wie diejenige von Fig. 21 und 22 mit der Ausnahme, daß der Haltegreifer für den Kegel und der Aufweitmechanismus weggelassen sind.
• Fig. 25, 26, 27 und 28 zeigen ein Beispiel eines Mechanismus zur erneuten Zentrierung und zur Befestigung mittels des Kegels 6 zum Setzen der geschlossenen Ringe. Dieser Kegel 6, wie es bereits in den Fig. 22 und 23 gezeigt worden ist, wird durch einen Außengreifer 139, 140 gehalten. Dieser Greifer verhindert den Durchlaß von Ringen. Im Augenblick des Einsetzens durch den Außengreifer 130 ist es demzufolge erforderlich, die Backen 138, 139 dieses Greifers aufzuspreizen (Fig. 19).
• Um diesen Vorgang durchführen zu können, wird der Kegel im Inneren durch den konischen Durchmesser 165 einer rohrförmigen Spindel 166 erneut zentriert und verschiebt sich in einer Buchse 167, die am Gehäuse 168 befestigt ist bis zu einem Anschlag auf einem zusätzlichen Durchmesser 169 des Kegels; die Feststellung des Kegels erfolgt mittels eines Innengreifers 170, der in Draufsicht in Fig. 27 erkennbar ist und der aus Federstahl besteht, so daß er sich elastisch beim Durchgang durch den Kegel verformt mit Hilfe eines Einlaßkonus 171, eines Konus 169, einer Bohrung 172, eines Gegenkonus 173, welcher die Arme des Greifers 170 blockiert zusammen mit dem Durchmesser 165 der Spindel und unter der Einwirkung eines Stoßteils 174, das z. B. durch die Kolbenstange eines pneumatischen Druckzylinders 175 bewegt wird. Ferner ist die Stellung des durch den Schieber 109 unterhalb des Kegels beförderten Ringes 108 dargestellt. Die Spindel 166 sowie der Innengreifer 170 und der Außengreifer 130 durchsetzen den Schieber 109, die Spindel und den Greifer 170 dank der mittigen Öffnung 120, sowie den Außengreifer dank der Öffnungen 116, 117 (Fig. 19). Zur synchronen Abfolge dieser Schritte des Setzens der geschlossenen Ringe wird die Hubbewegung gemäß den folgenden aufeinanderfolgenden Sequenzen durchgeführt:
• - Berühren des konischen Abschnitts 165 der Spindel mit dem Konus 169 des Kegels zugleich mit dem Anordnen des geschlossenen Greifers 170 gegenüber dem inneren Konus 173 des Kegels, wobei die Kugeln 176, die vorläufig von der Nut 177 eines zentralen Stapels 178 freigegeben worden sind, in eine Außennut 179 der Buchse 167 eingreifen, wodurch die Spindel 166 festgestellt wird; die innere Stoßvorrichtung 174 setzt ihren Anstieg fort, obgleich eine Druckfeder 180 den Abschnitt 165 im Anschlag mit dem Konus 169 des Kegels hält; erreicht die Stoßvorrichtung 174 ihr Wegende 182, spreizt sie die Arme des Greifers 170, die dadurch gegen den Konus 173 des Kegels aufgeweitet werden und ein Einklemmen und die Zentrierung des Kegels ermöglichen, wobei die Außengreifer 138, 139 für das Zentrieren und die Halterung des Kegels anschließend aufgeweitet werden, zu dem Zeitpunkt des Anhebens der Außengreifers 130 (siehe Beschreibung der Fig. 22, 23).
• Dieser Greifer hebt den Ring an, der vorläufig in der Vertiefung des Schiebers liegt und bringt ihn mit dem Außenkonus 183 desjenigen Kerns zum Eingriff, auf dem er erneut zentriert ist, da die Vertiefung des Schiebers Unterschiede im Ringdurchmesser von wenigstens 4 mm toleriert, gibt den zylindrischen Abschnitt 184 frei, an dem der Kegel eingeklemmt ist und expandiert in Richtung eines zweiten Konus 184, wonach er an der Spitze des Kegels ankommt, wo er schließlich elastisch in die Nut des Kolbens p eingesetzt wird, welche von dem Roboter oder einer anderen geeigneten Anordnung bereitgestellt worden ist. Der Kolben wird zurückgezogen und nacheinander den anderen Kegeln angeboten, während der Außengreifer 130 heruntergefahren wird und die Backen 138, 139 des Außengreifers des Kegels schließt, wonach der Druckzylinder 175 den Schieber 174 zurückfährt, der Innengreifer 170 sich zurückzieht und den Kegel freigibt und seine Ruhestellring einnimmt mit Freigabe des Durchlasses zum Setzen eines anderen geschlossenen Ringes.
• Das Setzen der offenen Ringe auf die Kegel 7 und 8 ist noch einfacher, da kein erneutes Ergreifen des Kegels erforderlich ist, der mit dem Gehäuse fest verbunden ist. Das Setzen erfolgt mittels des Greifers 130, welcher den Schieber durchsetzt, den Ring anhebt, ihn auf den Kegel schiebt, wo er zentriert wird, aufgeweitet wird und in die zugehörige Nut unter der Wirkung des Druckzylinders 136 (Fig. 22, 23) gesetzt wird.
• Die Verschiebungen des Handhabungswagens für den Schieber und die Greifer, das Zurückziehen und das Bereitstellen eines neuen Ringes unterhalb des Kegels erfolgen während der Totzeiten, d. h. während des Setzens eines Ringes an den nachfolgenden Bearbeitungsstellen. Die Taktfrequenz des Setzens der Ringe wird demzufolge stark erhöht.
• Die Initialisierungs- und Höhenmarkierungsanordnung 5 (Fig. 1, 2, 3 und 6) besteht aus einem Rohr, das am Unterteil mittels eines Bodenstücks befestigt ist und einen Flansch aufweist, dessen obere Fläche parallel zu den Nuten der Kolben die Höhenmarkierungsfläche für den Roboter 4 oder einen Manipulator bildet. Sie kann auch zum Einsatz von Segmenten mittels eines einzigen Kegels dienen. Eine im Rohr angeordnete Mikrokamera liest den Kolbencode unter Benutzung eines logischen Schaltkreises mit einem Vergleichsprogramm.

Claims (12)

1. Automatische Maschine zum Verteilen und Setzen von Ringen auf den Kolben von Verbrennungsmotoren, in der die Ringe nacheinander auf Kegeln angeordnet werden, deren Innendurchmesser aufweitbar ist, um auf dem zugehörigen Kolben aufgebracht zu werden, dadurch gekennzeichnet, daß sie die folgenden Bauteile aufweist:

- eine automatische Greifanordnung (4) für die Kolben (1) auf Paletten (3) eines Förderbandes (20) mit genauem mechanischem schrittweisen Vorschub und zur Darbietung an die verschiedenen Setzstellen der Ringe,

- eine Anordnung (5) zur Feststellung des vom Förderband ergriffenen Kolbentyps,

- eine Anordnung (5) zur Initialisierung und zur Markierung der Höhe der Kolbennuten an den Kegeln (6, 7, 8),

- einen Greifer zum Ergreifen der Kolben und zur Ausrichtung des Spaltes der Ringe, mit dem die Greifanordnung (4) für die Kolben versehen ist und der sich entsprechend der Anzahl der Nuten in den Kolben um einen Bruchteil einer Umdrehung verdreht

- Gehäuse (9, 10, 11) zur Auswahl und zur Vorbereitung der Kegel (6, 7, 8) entsprechend dem Durchmesser der Kolben samt Handhabungsanordnung, die den Kegel entsprechend dem Initialisierungscode gegenüber der Anordnung zum Setzen der Ringe auf die Kolben befördert,

- eine Anordnung (18, 2-18, 3) zum automatischen Setzen der offenen Ringe, die während ihres Weges entlang der zugehörigen Kegel (7, 8) aufgeweitet wurden,

- wenigstens eine Anordnung (24) zum automatischen Setzen der geschlossenen Ringe auf den zugehörigen Kegel (6),

- automatische Schieber (21, 22, 23), um die Ringe einzeln unter jeden Kegel zu fördern,

- Belader (15, 16, 17) zur Verteilung der Ringe auf jeden der automatischen Förderschieber,

- Versorgungsgestellen für die verschiedenen Arten von Ringen,

- und mechanische oder elektrische Erkennungsanordnungen, die vorgesehen sind, um nicht zur Verteilung geeignete Ringe auszusondern und Fehler beim Einsatz der verschiedenen Belader zu vermeiden.

2. Maschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Palette (3) mit einem Code versehen ist, der den transportierten einzusetzenden Kolbentyp bezeichnet.

3. Maschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Anordnung (5) zur Initialisierung und zur Markierung der Höhe aus einem am Grundgestell befestigten Rohr besteht, dessen obere Fläche parallel zu den Kolbennuten die Markierungsfläche für die Höhe der Greiferanordnung (4) bildet und daß eine Mikrokamera im Rohr derart angeordnet ist, daß sie ausgehend von einem Vergleichsprogramm einen an der unteren Fläche eines jeden Kolbens angebrachten Code identifizieren kann.

4. Maschine nach Ansprüchen 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Gehäuse vorgesehen sind, um so viele unterschiedliche Kegelstellungen aufzunehmen, wie Varianten der Kolbendurchmesser für offene und/oder geschlossene Ringe vorhanden sind, daß die Gehäuse, die die Kegel für die geschlossenen Ringe aufnehmen, mit Zentrier- und Haltegreifern versehen sind, die mit einem inneren Greifer der Anordnung (24) zum Setzen der geschlossenen Ringe zusammenwirken, daß die Kegel (7, 8) zum Setzen der offenen Ringe fest mit den sich drehenden Körpern der Gehäuse verbunden sind und daß die Drehung der Gehäuse zur Ausrichtung des zugehörigen Kegels gemäß dem von der Leseanordnung für den Code festgestellten Code durchgeführt wird mittels einer Vorrichtung, welche ein Ritzel, eine Zahnstange und ein freies Rad aufweist und die durch einen Druckzylinder antreibbar ist, wobei der Körper des Gehäuses bei jeder Bewegung zu einer neuen Stellung verdreht wird und der dem Durchmesser des einzubauenden Kolbens entsprechende Code die Anzahl der Bewegungen definiert, so daß der an den zugehörigen Durchmesser angepaßte Kegel einsatzbereit ist.

5. Maschine nach Ansprüchen 1 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Anordnung zum automatischen Setzen der offenen Ringe einen äußeren Greifer (130) aufweist, der aus Federstahl besteht und mehrere Arme aufweist, die fest mit einem Grundteil (132) verbunden sind, das an einem Wagen befestigt ist, welcher senkrecht entlang einer Achse XXber eine mechanische Anordnung bewegbar ist und daß der Greifer in der Ruhestellung unterhalb der Versorgungsstellung des Schiebers (109) für die Übergabe der Ringe angeordnet ist sowie unterhalb des Kegels (7, 8), der einen Konus (163) zur erneuten Zentrierung und zur Aufweitung der Ringe (108) aufweist, wobei der Kegel mit dem Gehäuse fest verbunden ist.

6. Maschine nach Ansprüchen 1 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Anordnung zum Setzen der geschlossenen Ringe die gleichen Teile aufweist wie die Anordnung zum Setzen der offenen Ringe sowie zusätzlich Rollen (146) zur Steuerung der Öffnung des Zentrier- und Haltegreifers (139, 140) für den Kegel (6), die auf die Steigung (147) eines Öffnungshebels (144) wirken, der bei (145) am Halteblock für den Greifer (139, 140) angelenkt ist sowie mit einer Anordnung zur inneren Rückstellung der Zentrierung und der Festlegung des Kegels (6).

7. Maschine nach Ansprüchen 1 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Anordnung zur inneren Rückstellung des Kegels (6) aus einer Zentrierspindel (166) besteht, an deren freien Ende ein Zentrierkonus (165) vorgesehen ist, der sich in einer Buchse (167) bewegt, die mit einem inneren Greifer (170) aus Federstahl zusammenwirkt, der normalerweise zurückgezogen ist und durch einen Schieber (182) derart verschlossen ist, daß bei einer Abstützung auf dem inneren Konus (173) des Kegels (6) der Kegel im Zusammenwirken mit dem Konus (165) der Spindel (166) bei Abstützung auf dem inneren unteren Konus (69) des Kegels festgestellt wird, wobei die Gesamtanordnung synchron mit dem Zyklus durch eine mechanische oder elektromechanische Anordnung in Bewegung gehalten wird.

8. Maschine nach Ansprüchen 1, 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Schieber folgende Bauteile aufweist:

- eine Anordnung zum Aufnehmen, Ausrichten (64), mechanischen oder elektrischen Erkennen (68, 69) des zu diesem Schieber gehörenden Beladers sowie eine Feststellanordnung (74), die einer elektrischen Sicherheitsanordnung (82) zur Kontrolle und zum Schließen zugeordnet ist,

- eine Ringvertiefung, die in einem Transporttisch (109) vorgesehen ist, der sich unterhalb des Beladers und im Inneren dessen Grundteils in einer Ausnehmung (105, 106) bewegt, wobei die Vertiefung ein zentrales Loch (120) zum Durchlaß eines Innengreifers der Rückstellanordnung für den Kegel (6) aufweist, sowie Öffnungen (116, 117) zum Durchlaß von Armen des Außengreifers (130) zum Setzen der Ringe,

- Fühler, die an Halterungen (98, 99, 100, 101) befestigt sind zum Erkennen eines mechanischen Identifizierungscodes für zusätzliche Eigenschaften der Ringe, die am Belader befestigt sind,

- fotoelektrische Detektoren (88) zu Feststellung der Zufuhrhöhe der Ringe im Belader und zur Warnung der Bedienungsperson im Hinblick auf eine Nachladung und zum Anhalten der Maschine, wenn kein Nachschub an Ringen erfolgt,

- und eine mechanische oder elektromechanische Anordnung zur Handhabung des den Schieber bewegenden Wagens unter den zugehörigen Kegel, die mit Weganschlagfühlern und Fühlern zur Kontrolle des Transports des Ringes unterhalb des Kegels versehen ist.

9. Maschine nach Ansprüchen 1 und 8, dadurch gekennzeichnet, daß ein Rohr (52) vorgesehen ist mit einem oberen Flansch (54), welcher eine mechanische Erkennungsanordnung (55) für die Ringversorgungsgestelle aufweist, ein Grundteil (53), dessen Boden eine parallele Aussparung (105, 106) zur Aufnahme der offenen Ringe bei (107) aufweist und den Schieber (109) zur Abnahme der Ringe durchläßt, eine mechanische Anordnung zur Erkennung am Schieber (56, 57-58, 59-60, 61) aufweist sowie zur Ausrichtung (62), die mit komplementären Schieberanordnungen zusammenwirkt, wobei zwei Öffnungen (86, 87) zum Durchlaß von Strahlen der fotoelektrischen Detektoren (88, 89) für den Nachschub an Ringen und den Halt der Maschine vorgesehen sind, im Falle des Fehlens von Ringen sowie eine senkrechte Nut (49) zum Durchlaß des auskragenden Abschnitts (48) der Halteanordnung für die Ringe am Gestell vorgesehen ist und eine Anordnung zur mechanischen Codierung (92, 93, 94, 95, 96, 97) für die zusätzlichen Ringeigenschaften.

10. Maschine nach Ansprüchen 1 und 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Versorgungsgestell der Ringbelader aus Kunststoff besteht, daß es Rohrform aufweist und einen Flansch (35) enthält, der mit mechanischen Erkennungsanordnungen versehen ist, komplementär zu denjenigen des Flansches des Beladers, in den es eingeführt und zentriert wird durch eine Schulter (40), wobei die Ringe mittels eines Keiles (47) ausgerichtet sind, indem sie sich auf einer Schulter (44) des Rahmens (40) abstützen sowie auf einer unteren Halteanordnung (45), die das Einführen in den Belader ermöglicht, während die Höhe H des Nachschubs an Ringen eine andere Erkennungsanordnung bildet und eine zusätzliche Erkennungsanordnung durch die visuelle Wahrnehmung der Gestellfarbe sichergestellt ist.

11. Maschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Anordnung (4) zum Greifen und zur Handhabung der Kolben ein mit fünf Achsen versehener Roboter ist, der die Kolben ergreift auf Paletten (3), die sich mechanisch in eine exakte Arbeitsstellung bewegen, und der die Kolben nacheinander in die Stellung zum Initialisieren und zur Höhenmarkierung bringt, danach gegenüber eines jeden Kegels (6, 7, 8) in deren Bohrung (150) auf Höhe der zugehörigen Nut für den zu setzenden Ring, anschließend den Kolben auf der Palette absetzt und den Zyklus mit den folgenden Kolben erneut beginnt und daß die fünfte Achse mit einem Greifer versehen ist, der sich um einen Ausrichtwinkel für die Spalten dreht, entsprechend der Anzahl der Ringe, die auf den Kolben bei jedem Setzen eines neuen Ringes aufgebracht werden.

12. Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Anordnung (4) zum Greifen und zur Handhabung der Kolben ein Portalmanipulator ist, der in einer Linie arbeitet, ausgehend von einer Palette (3), die mechanisch schrittweise entlang der Verschiebelinie verschoben wird und daß die senkrechte Achse mit einem sich drehenden Greifer versehen ist, identisch zu demjenigen des Roboters.