WO1998033706A1

WO1998033706A1 - Vorrichtung und verfahren zum verschrauben von gewindestopfen in gewindeflansche

Info

Publication number: WO1998033706A1
Application number: PCT/DE1998/000312
Authority: WO
Inventors: Klaus Dietrich; Heiko Sterz
Original assignee: Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V.
Priority date: 1997-02-04
Filing date: 1998-02-04
Publication date: 1998-08-06
Also published as: DE19704104A1; DE19704104C2; EP0892737A1; CA2251103A1

Abstract

Beschrieben wird eine Vorrichtung sowie ein Verfahren zum Verschrauben von Gewindestopfen in Gewindeflansche, die vorzugsweise an Behältern vorgesehen sind, mit einer Zuführvorrichtung (5) für eine Bevorratung und Zuführung von Gewindestopfen (6), einer aktiv betätigbaren Aufnahme- und Haltevorrichtung (8) für die Gewindestopfen, einer Zentriervorrichtung (14) zum Positionieren der Aufnahme- und Haltevorrichtung relativ zum Gewindeflansch (3) des Behälters (2) sowie einer Drehvorrichtung (17) zum Einschrauben des Gewindestopfens in den Gewindeflansch. Die Erfindung zeichnet sich dadurch aus, daß die Zentriervorrichtung (14) kinematisch an der Aufnahme- und Haltevorrichtung (8) angelenkt ist und mittels eines Zentriergreifers (15) den Gewindeflansch umfasst und den Gewindeflansch (3) aktiv relativ zur Aufnahme- und Haltevorrichtung positioniert, daß die Aufnahme- und Haltevorrichtung sowohl in axialer, radialer und in angulärer Ausrichtung relativ zur Gewindeflanschachse beweglich gelagert ist und zum Gewindeflansch positionierbar ist, daß die Aufnahme- und Haltevorrichtung bei positioniertem Gewindeflansch ausschließlich axial in Richtung des von der Zentriereinheit umfassten Gewindeflansches verfährt, wobei die Aufnahme- und Haltevorrichtung den Gewindestopfen (6) an seiner Außenseite zentrisch erfaßt, und daß die Drehvorrichtung den Gewindestopfen unter Drehbewegung axial in den Gewindeflansch einbringt.

Description

Vorrichtung und Verfahren zum Verschrauben von Gewindestopfen in

Gewindeflansche

Technisches Gebiet

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eineVorrichtung zum Verschrauben von Gewindestopfen in Gewindeflanschen, die vorzugsweise an Behältern vorge sehen sind, mit einer Zuführvorrichtung für die Bevorratung und Zuführung von Gewindestopfen, einer aktiv betätigbaren Aufnahme- und Haltevorrichtung für die Ge windestopfen, einer aktiv betätigbaren Vorrichtung zum Positionieren der Aufnahme- und Haltevorrichtung und des Gewindeflansch des Behälters zueinander, sowie einer Drehvorrichtung zum Einschrauben des Gewindestopfens in den Gewindeflansch mit Möglichkeit der Drehrichtungsänderung und Drehmomentüberwachung.

Stand der Technik

Vorrichtungen der vorstehend genannten Gattung dienen z.B. zum Verschrauben von Stahlfässern und ähnlichen Behältern, bei denen ein Verschlußstopfen mit außenoder innenliegendem Gewinde in eine Verschlußöffnung maschinell eingebracht wird. Problematisch ist bei diesen Behältern, daß durch Fertigungsabweichungen Gewindestopfen und Spundöffnung bzw. Gewindeflansche oft nicht koaxial, sowie nicht in einem richtigen Winkel für einen maschinellen Verschraubvor- gang zueinander positioniert werden können, so daß eine ausreichende Sicherheit bei maschinellem Verschrauben nicht gewährleistet werden kann.

Aus einer Reihe der nachstehend zitierten Druckschriften sind Vorrichtungen zum Verschrauben von Schraubverschlüssen von Behältern beschrieben, die mit passiven Ausrichteinheiten versehen sind, mit denen eine Zentrierung und Positionierung der zu verschraubenden Spundlochöffnungen bzw. Gewindeflansche relativ zu den Verschraubungswerkzeugen durchgeführt werden kann. Siehe hierzu folgende Druckschriften: DE 33 01 188 A1 , DE 42 17 461 A1 , DE 44 15 227 A1 , DE 25 40 864, DE 18 17 237, DE 22 10 753, DE 37 15 935 A1 , DE 31 19286 C2, DE 34 04 346 A1 , DE 37 15 795 C2, US 2 731 185 sowie US 2 983 089.

Bei den bekannten Verschraubvorrichtungen erfolgen die Positionier- bzw. Zentriervorgänge, mit denen eine Relativausrichtung der Gewindestopfen zu den Gewindeflanschen erfolgt, nur unzureichend. Axiale, radiale sowie anguläre Anpassungen relativ zur Spundöffnung werden letztenendes per Hand durchgeführt oder müssen manuell überwacht werden. Das Einschrauben der Gewindestopfen in die einzelnen Spundöffnungen erfolgt zumeist mittels eines Schraubmeißels, der zur Aufnahme der Gewindestopfen relativ zu diesen zumeist sensorisch oder mechanisch vorpositioniert werden muß.

Derzeit gibt es auf dem Markt keine zuverlässig funktionierenden Verschraubein- richtungen, die es erlauben, bei den oben angegebenen unterschiedlichen Fertigungstoleranzen ein sicheres Positionieren und Anschrauben eines Gewindestopfens auf einen Gewindeflansch eines Spundstopfens durchzuführen, ohne dabei der Gefahr zu unterliegen, zu verkanten und etwaige Gewindeabschnitte zu beschädigen. Aus diesem Grunde werden in an sich bekannter Weise in den entsprechenden Fertigungslinien bei zu verschließenden Fässern die Gewindestopfen per Hand angeschraubt oder etwaige automatische Verschraubeinrichtungen vom Bediener ununterbrochen überwacht.

Ein Beispiel für eine automatische Verschraubeinrichtungen geht aus der DE 35 29 773 C2 hervor, die einen Zentrierring 10 aufweist, in dem axial verschiebbar ein Schraubwerkzeug 11 angeordnet ist, das formschlüssig zur Aufnahme eines Deckelverschlusses in diesen eingreift. Zum Aufsetzen des Zentrierrings auf einen mit einem Deckelverschluß zu verschließenden Gewindeflansch ist es jedoch erforderlich, daß der an einem Spundbehältnis angebrachte Gewindeflansch relativ zum Zentrierring 10 exakt vorpositioniert sein muß. Hierzu wird die gesamte in der Fig. 1 dargestellte Vorrichtung relativ zu einem Spundloch ausgerichtet. Für diese Positionierung sind Verschiebezylinder vorgesehen, durch die die Vorrichtung relativ zum Spundloch ausgerichtet wird. Die exakte Zentrierung des Zentrierrings 10 in bezug auf das zu verschließende Spundloch erfolgt in der Weise, daß die im Inneren des Zentrierrings 10 vorgesehene konische Zentrierfläche 33 auf das Spundloch abgesenkt wird, wodurch die an einem Tragrahmen 1 befestigte Vorrichtung in horizontaler Ebene exakt zentrisch oberhalb des Spundloches ausgerichtet wird. Die Zentrierung erfolgt daher durch bloßes mechanisches Aufgleiten einer konischen Zentrierfläche auf den Gewindeflansch eines Spundloches. Nach erfolgter Zentrierung erfolgt das Aufsetzen des Deckelverschlusses in das Spundloch mit anschließender Verdrehung.

Zum einen setzt die bekannte Vorrichtung voraus, daß die zu verschließenden Spundlöcher in einer vorpositionierten Weise der Schraubvorrichtung zur Verfügung gestellt werden müssen. Ohne eine derartige Vorpositionierung könnte der vorstehend beschriebene Zentriervorgang mittels bloßem Absenken des Zentrierringes 10 gegen das Spundloch nicht erfolgen.

Ferner erfolgt der Feinpositioniervorgang nicht aktiv gesteuert sondern lediglich durch Abgleiten konischer Zentrierflächen an dem Außenumfang des Gewindeflan- sches. Ein Zentriervorgang, der in dieser Weise erfolgt, ist nicht sicher gegenüber Verkanten und Selbsthemmungen, wodurch der automatische Schraubprozeß unweigerlich zum Erliegen kommt. Überdies erfordert jeder unterschiedlich geformte Deckelverschluß einen individuell ausgestalteten Zentrierring, der an die Außenkontur des Deckelverschlusses angepaßt ist.

Ferner ist aus der DE 33 01 188 A1 eine Faßzentriervorrichtung zu entnehmen, mit der eine grundsätzliche Positionierung einer Spundöffnug relativ zu einem Faßbehandlungsplatz möglich ist, doch erfolgt die Positionierung zeitlich getrennt vor einer nachfolgenden Behandlung des Spundloches. Damit ist gemeint, daß der Greifkopf 10 der Positioniervorrichtung während der Befüllung bzw. dem Aufschrauben eines Deckelverschlusses auf einen Spundstopfen die Spundöffnung nicht mehr umfaßt, wodurch die Zentrierung des Spundstopfens relativ beispielsweise zu einer Schraubvorrichtung nicht aktiv erfolgt. Eine derartige Vorgehensweise führt unweigerlich zu Verkantungen und Selbsthemmungen, die einen automatischen Prozeßablauf unterbrechen. Darstellung der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren sowie eine Vorrichtung zum Verschrauben von Gewindestopfen in Gewindeflanschen, die vorzugsweise an Behältern vorgesehen sind, derart weiterzubilden, daß trotz vorhandener Fertigungstoleranzen eine vollautomatische Positionierung und Zentrierung des Gewindestopfens relativ zum Gewindeflansch durchgeführt werden kann, ohne dabei etwaige Gewindeteile zu beschädigen oder Störungen der Anlage hervorzurufen. Insbesondere soll der Verschraubvorgang in Hinblick auf einen vollautomatischen Prozeßablauf sicher gegen Verkanten und Selbsthemmungen, die beim Aufsetzen und Eindrehen von Deckelverschlüssen auf Spundöffnungen auftreten können, sein.

Die Lösung der, der Erfindung zugrundeliegenden Aufgabe ist in den Patentansprüchen 1 und 9 angegeben. Anspruch 1 bezieht sich auf eine Vorrichtung, Anspruch 9 auf ein entsprechendes Verfahren. Den Erfindungsgedanken vorteilhaft ausbildende Merkmale sind Gegenstand der Unteransprüche.

Durch die erfind ungsgemäße aktive Zentrierung zwischen Gewindestopfen und Gewindeflansch während des gesamten Aufsetz- und Eindrehvorganges werden jegliche Selbsthemmungen, die eine automatische Prozeßführung unterbrechen, ausgeschlossen.

Der Erfindung liegt die Idee zugrunde, mit einer erfindungsgemäßen Schraubvorrichtung Behälter mit Spundöffnungen vollautomatisch zu verschrauben, wobei Behälter und Gewindestopfen aktiv in allen möglichen Freiheitsgraden zueinander ausgerichtet werden können. Nach entsprechender Positionierung und Zentrierung soll während des Einbringvorganges des Gewindestopfens in den Gewindeflansch die axiale Relativzuordnung erhalten bleiben, so daß nur eine relativ zur Gewindeflanschachse erfolgende Bewegung des Gewindestopfens erfolgt.

Erfindungsgemäß ist hierzu eine Vorrichtung zum Verschrauben von Gewindestopfen in Gewindeflanschen, die vorzugsweise an Behältern vorgesehen sind, mit einer Zuführvorrichtung für die Bevorratung und Zuführung von Gewindestopfen, einer aktiv betätigbaren Aufnahme- und Haltevorrichtung für die Gewindestopfen, einer aktiv betätigbaren Zentriervorrichtung zum Positionieren der Aufnahme- und Haltevorrichtung relativ zum Gewindeflansch des Behälters sowie einer Drehvorrichtung zum Einschrauben des Gewindestopfens in den Gewindeflansch derart weitergebildet, daß die Zentriereinheit einen Zentriergreifer aufweist, der an den Gewindeflansch positionierbar ist und derart ausgebildet ist, daß der Zentriergreifer den Gewindeflansch fest ergreift, daß die Aufnahme- und Haltevorrichtung sowohl in axialer, radialer und in angulärer Ausrichtung relativ zur Gewindeflanschachse beweglich gelagert ist, wobei sie vorzugsweise vom Zentriergreifer ausgerichtet wird und zum Gewindeflansch positionierbar ist und daß die Drehvorrichtung den Gewindestopfen unter Drehbewegung axial in den Gewindeflansch einbringt.

Die als Greiferbacken ausgebildete Zentriervorrichtung, die mit der Aufnahme- und Haltevorrichtung für die Gewindestopfen unmittelbar kinematisch verbunden ist, wird erfindungsgemäß derart eingesetzt, daß die Greiferbacken den Gewindeflansch aktiv erfassen und diesen relativ zur Aufnahme- und Haltevorrichtung positioniert. Die Greiferbacken der Zentriervorrichtung bleiben über den gesamten Verdrehvorgang mit dem Gewindeflansch verbunden, so daß beim Auftreten möglicher Verkantungen der Gewindeflansch relativ zu dem aufzusetzenden Deckel nachzentriert werden kann. Überdies ist durch die Aufnahme des Gewindestopfens an seiner Außenseite sichergestellt, daß die Aufnahme- und Haltevorrichtung den Gewindestopfen zentrisch erfaßt, so daß das Aufsetzen und Verdrehen des Gewindestopfens auf dem Gewindeflansch zentrisch erfolgt.

Durch die aktive Relativausrichtung des Behälters und der erfindungsgemäßen Ver- schraubvorrichtung zueinander, können Fertigungsabweichungen, insbesondere bei der Lage der Spundöffnungen im Behälter, derart kompensiert werden, so daß ein sicheres Eingreifen des Gewindes beim Ansetzen des Gewindestopfens erfolgt. Hierzu ergreift der Zentriergreifer, der vorzugsweise als Parallelbackengreifer ausgebildet ist, den Gewindeflansch des Behälters, so daß der Behälter gegebenenfalls mit Unterstützung einer Übertragungseinheit zentriert und positioniert werden kann. Bei erfolgter Zentrierung des Behälters wird eine Aufnahme- und Haltevorrichtung, die automatisch mittels einer Zuführvorrichtung mit Gewindestopfen versorgt wird, ebenfalls relativ zu dem nun räumlich fixierten Gewindeflansch zentriert und positioniert. Insbesondere bei besonders schweren Behältern richtet sich die Aufnahme- und Haltevorrichtung selbstzentrierend zur Behälteröffnung aus. Hierzu weist die Aufnahme- und Haltevorrichtung Axial- und Winkelausgleicheinheiten auf. Die von der Zuführvorrichtung zugeführten und vereinzelten Gewindestopfen werden von der Aufnahme- und Haltevorrichtung vorzugsweise mittels eines pneumatischen Greifers gehalten. Die Ansteuerung des Greifers kann auch elektrisch oder mechanisch er folgen. Um eine Energieversorgung für die Aufnahme-und Haltevorrichtung zu gewährleisten, wird z.B. pneumatische Energie zumeist in Form von Überdruck, mittels einer Ab- und Zuluftleitung über Drehübertrager sowie einer Hohlwelle, die zum Greiferteil führt, herangeführt.

Die volle aktive Ausrichtung der Behälter mit den zu verschließenden Gewindeflanschen relativ zu den Gewindestopfen, die in der erfindungsgemäßen Vorrichtung mittels einer Aufnahme- und Haltevorrichtung bereitgestellt werden, verhindert Störungen wie Verkanten der Gewindestopfen beim Ansetzen an den Gewindeflansch. Weiterhin kann über Sensoren an den beweglichen Vorrichtungsteilen der Fügeprozeß aktiv überwacht werden.

Kurze Beschriebung der Zeichnung

Die Erfindung wird nachstehend ohne Beschränkung des allgemeinen Erfindungsgedankens anhand eines Ausführungsbeispieles unter Bezugnahme auf die Zeichnung exemplarisch beschrieben, aus der eine

Querschnittsdarstellung durch eine vorteilhafte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung hervorgeht. Kurze Beschreibung eines Ausführungsbeispiels

Relativ zur erfindungsgemäßen Vorrichtung 1 , die in der Figur in der Querschnittsdarstellung abgebildet ist, wird ein Behälter 2 innerhalb einer üblichen Fertigungslinie derart grob vorpositioniert, so daß der an der Oberseite des Behälters 2 befindliche Gewindeflansch 3 relativ zur erfindungsgemäßen Vorrichtung 1 grob ausgerichtet ist.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist vorzugsweise an einer vertikal beweglichen Lineareinheit bzw. an einem Roboter 4 angebracht, so daß sie relativ zur vertikalen Ausrichtung axial verfahrbar ist. Über eine ebenfalls mit Lineareinheiten oder einer Hub-/Schwenkeinheit bewegbare Zuführeinrichtung 5 werden die zum Verschließen der Spundöffnungen der Behältern 2 erforderlichen Gewindestopfen 6 der erfindungsgemäßen Vorrichtung 1 vereinzelt angeboten. Die Zuführeinrichtung 5 ist über einen vertikal beweglichen Linearzylinder 7 sowie einen horizontal beweglichen Linearzylinder 8 ansteuerbar. Die als Hubschwenkeinheit ausgebildete Zuführeinrichtung 5 wird vorzugsweise über pneumatische Zuführleitungen zur kontrollierten Verstellung der Linearzylinder mit Druckluft versorgt (nicht dargestellt).

Zur Aufnahme der von der Zuführvorrichtung 5 vereinzelt angebotenen Gewindestopfen 6 sieht die erfindungsgemäße Vorrichtung eine Aufnahme- und Haltevorrichtung 8 vor, an deren unterem Ende eine Stopfenhaltevorrichtung 9 angebracht ist, die die vereinzelten Gewindestopfen 6 an ihrem Außenumfang erfaßt und mittels radialer Greifkraft fest fixiert. Die Energie wird über pneumatische oder elektrische Leitungen 11 , die über einen Drehverteiler mit einer Hohlwelle 10 verbunden sind, herangeführt.

Die Aufnahme- und Haltevorrichtung weist überdies in ihrem inneren Aufbau Axial- und Winkelausgleichseinheiten 12 auf, die den mittels der Stopfenhaltevorrichtung 9 fixierten Gewindestopfen 6 axial zur Gewindeflanschachse A sowie auch radial und angulär zu dieser Achse ausrichten, bzw. den Behälter zur Vorrichtung soweit möglich heranziehen bzw. positionieren. Zur exakten Positionierung und Zentrierung der erfindungsgemäßen Vorrichtung 1 relativ zum Behälter 2 ist eine über eine vertikale Linearführung 13 bewegliche Zentriervorrichtung 14 vorgesehen, die Zentriergreifer 15 aufweist, die z.B. als aktive Parallelbackengreifer ausgeführt sind. Die Zentriervorrichtung verfährt die Zentriergreifer 15, deren Greiferbacken einen geöffneten Zustand einnehmen, axial an die Außenseite des Gewindeflansches 3, der nach entsprechender Positionierung von den Zentriergreifern 15 fest umschlossen wird. Nach dem festen Ergreifen des Gewindeflansches 3 mittels des Zentriergreifers 15 wird eine Relativpositionierung zwischen der erfindungsgemäßen Vorrichtung und dem Behälter 2 mittel der axial-, radial- und angulär nachgiebig ausgestaltete Aufhängung 14, 13, 12 durchgeführt. Gegebenenfalls wird der Behalte 2 selbst mittels einer nicht dargestellten Lineareinheit grob vorpositioniert. Sobald der Behälter 2 positioniert ist, verfährt die Aufnahme- und Haltevorrichtung mit einer über Drehübertrager 16 ver bundenen Drehvorrichtung 17 ausschließlich axial in Richtung des Gewindeflansches 3. Die den Gewindestopfen 6 haltende Aufnahme- und Haltevorrichtung mit angebauter Drehvorrichtung 17 werden über die vorstehend genannten Axial- und Winkelausgleichseinheiten 8 exakt relativ zur Achse des Gewindeflansches 3 zentriert.

Die radiale und anguläre Ausrichtung des Gewindeflansches relativ zur Aufnahme- und Haltevorrichtung verbleibt während des senkrechten Absenkens fest. Während des Absenkens der Aufnahme- und Haltevorrichtung nebst Drehvorrichtung 17 wird der fixierte Gewindestopfen 6 in Drehbwegung versetzt, wobei der Zentriergreifer 15 axial geführt stehenbleibt. Die Drehbewegungen werden derart ausgerichtet, daß nur eine definierte Relativbewegung zwischen dem Gewindestopfen und dem Gewindeflansch stattfinden kann, wobei diese über z.B. Lineareinheit Pos. 4 exakt gesteuert werden kann. Der gesamte Einschraubvorgang des Gewindestopfens in den Gewindeflansch kann mit Hilfe einer sensorischen Wegerkennung überprüft werden. Im Falle, daß der Gewindestopfen 6 nicht in das Gewinde des Gewindeflansches 3 greift oder das Einschraubmoment aufgrund Klemmen zu hoch wird, so wird die Drehbewegung unterbrochen und der Gewindestopfen in entgegengesetzter Drehrichtung ein bis zwei Umdrehungen gegen die Gewinderichtung zurückgedreht. An- schließend wird der Eindrehvorgang erneut durchgeführt. Zur Erfassung, ob der Gewindestopfen das Gewinde des Gewindeflansches 3 ergreift, dient z.B. das Messen des Motorstromes, der von der motorisch angetriebenen Drehvorrichtung 17 während des Eindrehvorganges benötigt wird. Über die Erfassung des Motorstromes kann das aufzuwendende Drehmoment ermittelt werden, über das beispielsweise ein Verkanten oder die vollständige Verschraubung des Gewindestopfens in der Gewindefassung registriert werden kann. Neben der Messung des momentanen Drehmomentes kann auch die Einschraubtiefe über entsprechende Sensoren erfaßt werden, mit der der Gewindestopfen 6 in die Gewindefassung 3 eingreift.

Die Einbringbewegung des Gewindestopfens in die Gewindefassung 3 erfolgt über die Lineareinheit 4, die je nach der Steigung und der Einschraubdrehzahl angetrieben wird.

Ist der Behälter 2 vollständig mittels des Gewindestopfens 6 verschlossen, so verfährt die gesamte erfindungsgemäße Vorrichtung vertikal nach oben, wobei die Zentriergreifer 15 öffnen und den Gewindeflansch 3 freilassen.

In der in der Figur dargestellten Ausführungsform ist die Drehvorrichtung 17 mit der beweglich aufgehängten Aufnahme- und Haltevorrichtung verbunden und mit dieser mit zentrierbar. Optional kann die Drehvorrichtung 17 auch fest an einem nicht auszurichtenden Oberteil der Vorrichtung angebracht werden. In dieser Bauform wird die Ausrichtbewegung über einen abgefederten Kraftübertragungsriemen, welcher ausschließlich Drehmomente überträgt, ausgeglichen.

Zusätzlich zu der vorstehend beschriebenen Vorrichtung können optional Federelemente F zwischen der festen Grundplatte B, die mit dem Roboter 4 verbunden ist und der Trägerplatte C für die Aufnahme des Einschraubantriebes vorgesehen werden. Es handelt sich hierbei vorzugsweise um vier Federn F (von denen jeweils nur zwei dargestellt sind), die an der festen Grundplatte B an jeweils ihren vieren Ecken befestigt sind. Zwischen der Grundplatte B und der Trägerplatte C liegt die in axialer, radialer und angulärer Richtung nachgiebige Ausgleichseinheit 12. Durch das Vorsehen der Federn F werden nachstehende Vorteile erzielt:

- Die Federelemente F halten die Verschraubeinheit in einer definierten Ausgangsstellung,

- durch die Federkraft wird das Eigengewicht der Verschraubeinheit kompensiert, wodurch sich die Verschraubeinheit leichter an die vorgefundene Position des Gewindeflansches anpaßt, da nur eine sehr geringe Kraft zum Auslenken der Ausgleichseinheit über den Zentriergreifer benötigt wird,

- nach dem Einschrauben eines Stopfens in einen Gewindeflansch bringen die Federelemente F die Verschraubeinheit beim Öffnen des Zentriergreifers wieder eine definierte Ausgangsposition, wodurch der vollautomatische Ablauf unterstützt wird.

Ferner kann am Zentriergreifer ein Sensor derart vorgesehen werden, daß der Sensor beim Aufsetzen des Zentriergreifers auf den Behälter die Behälterhöhe erfaßt und den Schließ- und Einschraubvorgang auslöst. Ein weiterer Sensor, der den relativen Abstand zwischen Zentrier- und Einschraubgreifer erfaßt, kann das Ende des Einschraubvorganges erfassen und das Öffnen der Greifer und den Rückruf der Lineareinheit einleiten.

Während des Einschraubvorganges des Stopfens gewährleistet die Axial- und Winkelausgleichseinheit 12 eine gewisse Nachgiebigkeit zwischen der Absenkgeschwindigkeit der Lineareinheit 4 und der aus der Umdrehungszahl des Einschraubgreifers unter Steigung des Gewindes des Stopfens resultierenden Absenkgeschwindigkeit. Ohne diesen Ausgleich würde die Einschraubeinheit verklemmen und es müßte eine aufwendige, schwere und teure Zwangskoppelung zwischen der Lineareinheit und dem Drehantrieb für den Einschraubgreifer realisiert werden.

Mit den vorstehenden Maßnahmen konnten vollautomatisch sicher Einschraubvorgänge mit Taktzeiten zwischen 3 und 4 Sekunden durchgeführt werden. Unter Berücksichtigung von ca. 1 Sekunde für den Faßwechsel und das Bestücken des Einschraubgreifers mit einem Gewindestopfen sind Gesamttaktzeiten von 5 Sekunden realisierbar.

BEZUGSZEICHENLISTE

erfindungsgemäße Vorrichtung

Behälter

Gewindeflansch

Roboter

Zuführeinrichtung

Gewindestopfen vertikaler Linearzylinder horizontaler Linearzylinder

Stopfenhaltevorrichtung

10 Hohlwelle

11 elektrische Leitungen

12 Axial- und Winkelausgleichseinheit

13 vertikale Linearführung

14 Zentriervorrichtung

15 Zentriergreifer

16 Drehübertrager

17 Drehvorrichtung

A Gewindeflanschachse

B fester Gegenanschlag

C Trägerplatte

F Federelemente

Claims

P A T E N T A N S P R Ü C H E

1. Vorrichtung zum Verschrauben von Gewindestopfen in Gewindeflanschen, die vorzugsweise an Behältern vorgesehen sind, mit

- einer Zuführvorrichtung für eine Bevorratung und Zuführung von Gewindestopfen,

- einer aktiv betätigbaren Aufnahme- und Haltevorrichtung für die Gewindestopfen,

- einer Zentriervorrichtung zum Positionieren der Aufnahme- und Haltevorrichtung relativ zum Gewindeflansch des Behälters sowie

- einer Drehvorrichtung zum Einschrauben des Gewindestopfens in den Gewindeflansch, dadurch gekennzeichnet, daß die Zentriervorrichtung kinematisch an der Aufnahme- und Haltevorrichtung angelenkt ist und mittels eines Zentriergreifers den Gewindeflansch umfasst und den Gewindeflansch aktiv relativ zur Aufnahme- und Haltevorrichtung positioniert, daß die Aufnahme- und Haltevorrichtung sowohl in axialer, radialer und in angulärer Ausrichtung realtiv zur Gewindeflanschachse beweglich gelagert ist und zum Gewindeflansch positionierbar ist, daß die Aufnahme- und Haltevorrichtung bei positioniertem Gewindeflansch ausschließlich axial in Richtung des von der Zentriereinheit umfassten Gewindeflansches verfährt, wobei die Aufnahme- und Haltevorrichtung den Gewindestopfen an seiner Außenseite zentrisch erfaßt, und daß die Drehvorrichtung den Gewindestopfen unter Drehbewegung axial in den Gewindeflansch einbringt.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß die Aufnahme- und Haltevorrichtung eine pneumatisch unterstützte, aktive Greifvorrichtung aufweist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Zentriereinheit nach Ergreifen des Gewindeflansches mit dem Zentriergreifer den Behälter zusammen mit einer Übertragungseinheit aktiv relativ zur Aufnahme- und Haltevorrichtung positioniert.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehvorrichtung eine Lineareinheit vorsieht, durch die der Gewindestopfen axial entsprechend seiner Gewindesteigung und der zum Verschließen erforderlichen Drehzahl verfahrbar ist.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufnahme- und Haltevorrichtung, die Zentriervorrichtung und/oder die Drehvorrichtung axial, radial und angulär relativ zum Gewindeflansch bewegbar und positionierbar ist.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehvorrichtung Sensoren aufweist, die den Einbringvorgang des Gewindestopfens in den Gewindeflansch erfasst.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Sensor ein Wegsensor ist, der die Einbringtiefe des Gewindestopfens in den Gewindeflansch überwacht.

8. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Sensor ein Stromsensor ist, der den Strom erfasst, der ein Antriebsmotor der Drehvorrichtung benötigt.

9. Verfahren zum Verschrauben von Gewindestopfen in Gewindeflanschen, die vorzugsweise an Behältern vorgesehen sind, unter Verwendung der Vorichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, gekennzeichnet durch die Kombination folgender Verfahrensschritte: - die Zuführvorrichtung führt der Aufnahme- und Haltevorrichtung vereinzelt Gewindestopfen zu, - der Zentriergreifer der Zentriervorrichtung ergreift den Gewindeflansch des Behälters, der in eine vorgebene Position axial und angulär relativ zur Aufnahme- und

Haltevorrichtungzur ausgerichtet wird,

- die Aufnahme- und Haltevorrichtung sowie die Drehvorrichtung werden relativ zum, von dem Zentriergreifer umfassten Gewindeflansch axial und angulär zentriert,

- die Drehvorrichtung dreht den Gewindestopfen unterdefinierter, steuerbarer, axialer Absenkung in den Gewindeflansch ein.

10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß bei Nichtgreifen des Gewindestopfens in das Gewinde des Gewindeflansches die Drehvorrichtung wenigstens eine Umdrehung entgegen der Gewindedrehrichtung dreht und anschließend den Gewindestopfen erneut in den Gewindeflansch dreht.

11. Verfahren nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß beim Eindrehen des Gewindestopfens in den Gewindeflansch ein Drehmoment-Sensor das Anzugsmoment, mit dem der Gewindestopfen in den Gewindeflansch eingedreht wird, erfasst wird.

12. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 11 , dadurch gekennzeichnet, daß nach Erreichen einer bestimmten Einschraubtiefe des Gewindestopfens in den Gewindeflansch oder nach Erreichen eines bestimmten Anzugsdrehmoment die Aufnahme- und Haltevorrichtung den Gewindestopfen freigibt und zusammen mit der Drehvorrichtung von dem Gewindeflansch beabstandet wird.

13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Zentriergreiferbacken geöffnet werden und von dem Gewindeflansch beabstandet werden.