WO2012097769A1 - Verfahren zur montage eines gegenstandes, montageanlage und gegenstand - Google Patents

Verfahren zur montage eines gegenstandes, montageanlage und gegenstand Download PDF

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Joachim Echle
Franz Armbruster
Jürgen Müller
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    • F01L—CYCLICALLY OPERATING VALVES FOR MACHINES OR ENGINES
    • F01L2303/00—Manufacturing of components used in valve arrangements
    • F01L2303/01—Tools for producing, mounting or adjusting, e.g. some part of the distribution

Definitions

  • the invention relates to a method for assembling a multipart article, wherein the article has at least several components, each having at least one through hole and which are arranged along longitudinal axis of a support member to predetermined axial positions. Furthermore, the invention relates to an assembly plant for implementing the method, and to a correspondingly manufactured object.
  • the object to be manufactured is, for example, a camshaft or a camshaft
  • the invention is based on the object, for multipart articles, such. Camshafts to suggest an improved assembly. This object is achieved by the invention by a method and an assembly plant. Furthermore, the invention relates to a correspondingly manufactured article.
  • the object is achieved with respect to the method according to the invention in that at least a portion of the components are applied to a tray, that for at least a portion of the components which are on the tray, the tray is moved in such a way that in each case the through hole of a Component is located at a predetermined position, and that the support member substantially perpendicular to the tray in each case by the through hole, which is located at the predeterminable position, is moved such that the respective component assumes its predetermined axial position along the longitudinal axis of the carrier element.
  • the components which are to be mounted on the carrier element along the longitudinal axis are thus mounted on a tray.
  • the tray - alternatively referred to as a pallet - each shifted so that each component or more precisely: the bore of the component is located on a specific, predetermined position. If the respective component is positioned, the carrier element is passed through the bore-generally referred to as recess or passage-until the component assumes its axial position along the longitudinal axis. During manufacture, thus, the support member is axially moved in each case on a fixed position and the tray with the components in a plane perpendicular thereto with the
  • the tray may also contain components without holes, e.g. Plugs or tails. For these, the relative positioning between the tray and the support element is then adjusted, for example, so that the components are e.g. can be introduced in recesses of the support element.
  • An embodiment of the method according to the invention provides that all components are applied to the tray. These are, for example, components with holes or without.
  • An embodiment of the method according to the invention comprises that the carrier element is applied to the tray, that the carrier element is taken off the tray - in particular by a robot - and that the carrier element is brought into a position in which the
  • the support element is - at least temporarily - stored on the tray and then placed for production in a suitable position for the axial movements.
  • the items of an item are each completely on a tray.
  • An embodiment of the method according to the invention provides that at least a part of the components is introduced on the tray into nests formed in particular as a negative mold.
  • the components are thus secured against axial displacement or slipping. Especially with rotationally symmetrical components, this fixation is advantageous.
  • An embodiment of the method according to the invention includes that at least a part of the components is aligned and / or held at least by a spring force.
  • the spring force whether mechanical or e.g. electromagnetic - allows oriented fixation of components on a tablet. This is necessary, for example, in the case of cams as components which are to be applied to the shaft with a defined angular position.
  • An embodiment of the method according to the invention provides that information about at least part of the components is applied to the tablet.
  • data about the components for example their dimensions, orientations, tolerances are stored in an RFID tag, so that the tablet can then be appropriately moved after a readout of the data.
  • designations, eg numbers for the components are deposited on the tray, by means of which the concrete dimensions can be read out in a file.
  • the data are thus stored in one embodiment completely on the tray and arise, for example, in another embodiment the data on the tablet that allow mapping to an electronic database.
  • An embodiment of the method according to the invention includes that for each component which is located on the tablet, the tablet is moved in dependence on stored information about the respective component.
  • the data for the move is either completely readable by a data storage unit on the tablet or it results from the access to a database.
  • An embodiment of the method according to the invention provides that the tray provided with the components is checked, in particular visually, in particular at least with regard to completeness of the components.
  • a camera with subordinate image recognition controls whether all
  • Components are present on the tablet and / or whether they are the correct components with the correct orientation or storage.
  • An embodiment of the method according to the invention includes that the support element is at least partially provided with a joining agent prior to assembly.
  • At least two spindles are provided so that several articles, e.g.
  • camshafts can be manufactured.
  • An embodiment of the method according to the invention includes that the components held by spring force on the tray, after the Components have taken their predetermined axial position along the longitudinal axis of the support element, be relieved. The components are thus held by spring force only on the tray until they are located in the corresponding axial position.
  • An embodiment of the method according to the invention provides that the mounted object is placed on the tray.
  • the invention solves the problem by an assembly plant for implementing the method according to one of the above
  • the invention also relates to an article produced by the method according to one of the abovementioned embodiments or in the assembly installation according to the invention.
  • These are, for example, a camshaft or a gear shaft.
  • FIGS. 1 shows a camshaft as an example of an object to be joined
  • Fig. 2 the items of a camshaft on a tray
  • Fig. 3 a part of the system for the movement of the support member and its central storage.
  • Fig. 1 shows a camshaft as a multi-part article to be mounted, here cams as examples of the to be fastened
  • Components 1 are applied to the shaft as a carrier element 2.
  • the components 1 are located at predeterminable axial positions along the longitudinal axis of the carrier element 2. 2, the individual parts of a camshaft to be mounted on a tray 3 are applied.
  • the components 1 are partly in
  • the shaft as a carrier element 2 is also stored here on the tray 3, so that all the individual parts of a camshaft are combined together on a tray 3 before mounting.
  • the components 1 are in the tray 3 through recesses through which the
  • Carrier element 2 is passed during assembly.
  • Devices of the tray 3 allow e.g. Recording over
  • the carrier element 2 is in each case moved axially through the recesses of the components, so that the components are in each case in their associated axial position.
  • the carrier element 2 is set with a

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Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Montage eines mehrteiligen Gegenstandes, wobei der Gegenstand Komponenten (1) aufweist, welche jeweils eine durchgehende Bohrung aufweisen und welche Längs einer Längsachse eines Trägerelements (2) auf vorgebbaren axialen Positionen angeordnet sind. Die Erfindung beinhaltet, dass ein Teil der Komponenten auf ein Tablett (3) aufgebracht werden, dass für jede Komponente das Tablett derartig verschoben wird, dass sich jeweils die durchgehende Bohrung jeweils einer Komponente an einer vorgebbaren Position befindet, und dass für jede Komponente das Trägerelement senkrecht zum Tablett jeweils durch die durchgehende Bohrung derartig bewegt wird, dass die Komponente ihre vorgegebene axiale Position einnimmt. Weiterhin bezieht sich die Erfindung auf eine Montageanlage zur Umsetzung des Verfahrens und auf einen entsprechend gefertigten Gegenstand.

Description

Verfahren zur Montage eines Gegenstandes, Montageanlage und
Gegenstand
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Montage eines mehrteiligen Gegenstandes, wobei der Gegenstand zumindest mehrere Komponenten aufweist, welche jeweils mindestens eine durchgehende Bohrung aufweisen und welche längs einer Längsachse eines Trägerelements auf vorgebbaren axialen Positionen angeordnet sind. Weiterhin bezieht sich die Erfindung auf eine Montageanlage zur Umsetzung des Verfahrens, sowie auf einen entsprechend gefertigten Gegenstand. Bei dem zu fertigenden Gegenstand handelt es sich beispielsweise um eine Nockenwelle oder um eine
Getriebewelle.
Im Stand der Technik sind unterschiedliche Verfahren zur Montage von sog. gebauten Nockenwellen bekannt, bei welchen die Nocken und sonstigen Funktionselemente separat gefertigt und auf die Welle als Trägerelement bei der Montage aufgebracht werden. Im Karosseriebau ist es weiterhin bekannt, Roboter zu verwenden, um die Fertigung zu automatisieren (z.B. DE 202 16 636 U1).
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, für mehrteilige Gegenstände, wie z.B. Nockenwellen, eine verbesserte Montage vorzuschlagen. Diese Aufgabe löst die Erfindung durch ein Verfahren und eine Montageanlage. Weiterhin bezieht sich die Erfindung auf einen entsprechend gefertigten Gegenstand.
Die Aufgabe wird bezüglich des Verfahrens erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass mindestens ein Teil der Komponenten auf ein Tablett aufgebracht werden, dass für mindestens einen Teil der Komponenten, welche sich auf dem Tablett befinden, das Tablett derartig verschoben wird, dass sich jeweils die durchgehende Bohrung einer Komponente an einer vorgebbaren Position befindet, und dass das Trägerelement im Wesentlichen senkrecht zum Tablett jeweils durch die durchgehende Bohrung, welche sich an der vorgebbaren Position befindet, derartig bewegt wird, dass die jeweilige Komponente ihre vorgegebene axiale Position längs der Längsachse des Trägerelements einnimmt. Im erfindungsgemäßen Verfahren werden somit die Komponenten, welche längs der Längsachse auf das Trägerelement zu montieren sind, auf einem Tablett gelagert. Für die Fertigung wird das Tablett - alternativ auch als Palette bezeichnet - jeweils so verschoben, dass jede Komponente oder genauer: die Bohrung der Komponente auf einer bestimmten, vorgebbaren Position befindlich ist. Ist die jeweilige Komponente positioniert, so wird das Trägerelement durch die Bohrung -allgemein als Aussparung oder Durchgang bezeichnet - hindurchgeführt, bis die Komponente ihre axiale Position längs der Längsachse einnimmt. Bei der Fertigung wird somit das Trägerelement jeweils auf einer festen Stelle axial bewegt und das Tablett wird mit den Komponenten in einer Ebene senkrecht dazu mit den
Aussparungen/Bohrungen dorthin verschoben. Das Tablett wird
beispielsweise zeitweise vermittels Transportbändern und/oder über
Linearachsen verschoben oder durch Roboter transportiert. Auf dem Tablett können weiterhin auch Komponenten ohne Bohrungen befindlich sein, wie z.B. Stopfen oder Endstücke. Für diese wird dann die relative Positionierung zwischen Tablett und Trägerelement beispielweise so eingestellt, dass die Komponenten z.B. in Aussparungen des Trägerelements einbringbar sind.
Eine Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens sieht vor, dass alle Komponenten auf dem Tablett aufgebracht werden. Hierbei handelt es sich somit beispielsweise um Komponenten mit Bohrungen oder ohne.
Eine Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens beinhaltet, dass das Trägerelement auf dem Tablett aufgebracht wird, dass das Trägerelement von dem Tablett - insbesondere von einem Roboter - herunter genommen wird, und dass das Trägerelement in eine Lage gebracht wird, in welcher die
Längsachse des Trägeelements im Wesentlichen senkrecht auf dem Tablett steht. In dieser Ausgestaltung wird auch das Trägerelement - zumindest kurzzeitig - auf dem Tablett gelagert und dann für die Fertigung in eine für die axialen Bewegungen passende Lage versetzt. Werden zusätzlich noch alle Komponenten auf dem Tablett aufgebracht, so befinden sich die Einzelteile eines Gegenstandes jeweils komplett auf einem Tablett.
Eine Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens sieht vor, dass mindestens ein Teil der Komponenten auf dem Tablett in - insbesondere als Negativform ausgebildete - Nester eingebracht wird. In dieser Ausgestaltung werden die Komponenten somit gegen axiales Verschieben oder Verrutschen gesichert. Insbesondere bei rotationssymmetrischen Komponenten ist diese Fixierung vorteilhaft.
Eine Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens beinhaltet, dass mindestens ein Teil der Komponenten mindestens durch eine Federkraft ausgerichtet und/oder gehalten wird. Die Federkraft - ob mechanisch oder z.B. elektromagnetisch - erlaubt die orientierte Fixierung der Komponenten auf dem Tablett. Dies ist beispielsweise bei Nocken als Komponenten erforderlich, die mit einer definierten Winkelstellung auf die Welle aufzubringen sind.
Eine Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens sieht vor, dass auf dem Tablett Informationen über mindestens einen Teil der Komponenten aufgebracht werden. Es werden somit beispielweise in einem RFID-Tag Daten über die Komponenten, z.B. deren Abmessungen, Orientierungen, Toleranzen hinterlegt, damit das Tablett anschließend - nach einem Auslesen der Daten - passend verschoben werden kann. Alternativ oder ergänzend dazu werden Bezeichnungen, z.B. Nummern für die Komponenten auf dem Tablett hinterlegt, durch welche in einer Datei die konkreten Abmessungen auslesbar sind. Die Daten werden somit in einer Ausgestaltung komplett auf dem Tablett hinterlegt und ergeben sich beispielsweise in einer anderen Ausgestaltung aus den Daten auf dem Tablett, die eine Zuordnung zu einer elektronischen Datenbank erlauben.
Eine Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens beinhaltet, dass für jede Komponente, welche sich auf dem Tablett befindet, das Tablett in Abhängigkeit von hinterlegten Informationen über die jeweilige Komponente verschoben wird. Die Daten für das Verschieben sind entweder vollständig von einer Datenspeichereinheit auf dem Tablett auslesbar oder sie ergeben sich aus dem Zugriff auf eine Datenbank.
Eine Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens sieht vor, dass das mit den Komponenten versehene Tablett - insbesondere zumindest in Bezug auf eine Vollständigkeit der Komponenten - vor der Montage, insbesondere optisch - kontrolliert wird. In dieser Ausgestaltung wird beispielsweise über eine Kamera mit nachgeordneter Bilderkennung kontrolliert, ob alle
Komponenten auf dem Tablett vorhanden sind und/oder ob es sich um die richtigen Komponenten mit der richtigen Orientierung bzw. Lagerung handelt.
Eine Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens beinhaltet, dass das Trägerelement vor der Montage zumindest teilweise mit einem Fügemittel versehen wird.
Eine Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens sieht vor, dass das Trägerelement zwischen einer Spindel und einer Spitze eines Gegenlagers zentriert und insbesondere mit einem vorgebbaren Anpressdruck
wegunabhängig geführt wird. In einer Ausgestaltung sind zumindest zwei Spindeln vorgesehen, so dass gleichzeitig mehrere Gegenstände, z.B.
mehrere Nockenwellen gefertigt werden können.
Eine Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens beinhaltet, dass die mit Federkraft auf dem Tablett gehaltenen Komponenten, nachdem die Komponenten ihre vorgegebene axiale Position längs der Längsachse des Trägerelements eingenommen haben, entlastet werden. Die Komponenten werden somit über Federkraft nur solange auf dem Tablett gehalten, bis sie auf der entsprechenden axialen Position befindlich sind.
Eine Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens sieht vor, dass der montierte Gegenstand auf dem Tablett abgelegt wird.
Weiterhin löst die Erfindung die Aufgabe durch eine Montageanlage zur Umsetzung des Verfahrens nach einer der oben beschriebenen
Ausgestaltungen.
Die Erfindung bezieht sich zudem auf einen Gegenstand, gefertigt mit dem Verfahren nach einer der oben genannten Ausgestaltungen bzw. in der erfindungsgemäßen Montageanlage. Dabei handelt es sich beispielsweise um eine Nockenwelle oder um eine Getriebewelle.
Die Erfindung wird anhand der Figuren näher erläutert. Dabei zeigen: Fig. 1 : eine Nockenwelle als ein Beispiel eines zu fügenden Gegenstandes,
Fig. 2: die Einzelteile einer Nockenwelle auf einem Tablett, und
Fig. 3: einen Teil der Anlage für die Bewegung des Trägerelements und dessen zentraler Lagerung.
Die Fig. 1 zeigt eine Nockenwelle als einen zu montierenden mehrteiligen Gegenstand, wobei hier Nocken als Beispiele für die zu befestigenden
Komponenten 1 auf der Welle als Trägerelement 2 aufgebracht sind. Die Komponenten 1 befinden sich dabei auf vorgebbaren axialen Positionen längs der Längsachse des Trägerelements 2. In der Fig. 2 sind die Einzelteile einer zu montierenden Nockenwelle auf einem Tablett 3 aufgebracht. Die Komponenten 1 befinden sich teilweise in
Negativformen und sind teilweise über Federkraft in passender Orientierung gehalten. Die Welle als Trägerelement 2 ist hier ebenfalls auf dem Tablett 3 abgelegt, so dass alle Einzelteile einer Nockenwelle zusammen auf einem Tablett 3 vor der Montage vereint sind. Unter den Komponenten 1 befinden sich in dem Tablett 3 durchgehende Aussparungen, durch welche das
Trägerelement 2 bei der Montage hindurchgeführt wird. Die seitlichen
Vorrichtungen des Tabletts 3 erlauben eine z.B. Aufnahme über ein
Nullpunktspannsystem.
Die Fig. 3 zeigt das Trägerelement 2 angeordnet zwischen der Spindel 4 und dem Gegenlager 5. Durch diese Anordnung wird das Trägerelement 2 jeweils axial durch die Aussparungen der Komponenten hindurch bewegt, so dass die Komponenten sich jeweils auf der ihnen zugeordneten axialen Position befinden. Dabei wird das Trägerelement 2 mit einem eingestellten
Anpressdruck geführt.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur Montage eines mehrteiligen Gegenstandes,
wobei der Gegenstand zumindest mehrere Komponenten aufweist, welche jeweils mindestens eine durchgehende Bohrung aufweisen und welche längs einer Längsachse eines Trägerelements auf vorgebbaren axialen Positionen angeordnet sind,
dadurch gekennzeichnet,
dass mindestens ein Teil der Komponenten auf ein Tablett aufgebracht werden,
dass für mindestens einen Teil der Komponenten, welche sich auf dem Tablett befinden, das Tablett derartig verschoben wird, dass sich jeweils die
durchgehende Bohrung einer Komponente an einer vorgebbaren Position befindet,
und
dass das Trägerelement im Wesentlichen senkrecht zum Tablett jeweils durch die durchgehende Bohrung, welche sich an der vorgebbaren Position befindet, derartig bewegt wird, dass die jeweilige Komponente ihre vorgegebene axiale Position längs der Längsachse des Trägerelements einnimmt.
2. Verfahren nach Anspruch 1 ,
dadurch gekennzeichnet,
dass mindestens ein Teil der Komponenten auf dem Tablett in - insbesondere als Negativform ausgebildete - Nester eingebracht wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
dass auf dem Tablett Informationen über mindestens einen Teil der
Komponenten aufgebracht werden.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet,
dass für jede Komponente, welche sich auf dem Tablett befindet, das Tablett in Abhängigkeit von hinterlegten Informationen über die jeweilige Komponente verschoben wird.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet,
dass das mit den Komponenten versehene Tablett - insbesondere zumindest in Bezug auf eine Vollständigkeit der Komponenten - vor der Montage, insbesondere optisch - kontrolliert wird.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
dadurch gekennzeichnet,
dass das Trägerelement zwischen einer Spindel und einer Spitze eines Gegenlagers zentriert und insbesondere mit einem vorgebbaren Anpressdruck wegunabhängig geführt wird.
7. Montageanlage zur Umsetzung des Verfahrens nach einem der
Ansprüche 1 bis 6.
8. Gegenstand, gefertigt mit dem Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6 und/oder in der Montageanlage des Anspruchs 7.
9. Gegenstand nach Anspruch 8,
dadurch gekennzeichnet,
dass es sich um eine Nockenwelle oder um eine Getriebewelle handelt.
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