WO2018219629A1 - Grip device for a piston - Google Patents

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WO2018219629A1
WO2018219629A1 PCT/EP2018/062470 EP2018062470W WO2018219629A1 WO 2018219629 A1 WO2018219629 A1 WO 2018219629A1 EP 2018062470 W EP2018062470 W EP 2018062470W WO 2018219629 A1 WO2018219629 A1 WO 2018219629A1
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WO
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piston
gripping
gripping elements
sensor
closing
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Application number
PCT/EP2018/062470
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German (de)
French (fr)
Inventor
Rainer Janssen
Original Assignee
Thyssenkrupp System Engineering Gmbh
Thyssenkrupp Ag
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Publication date
Application filed by Thyssenkrupp System Engineering Gmbh, Thyssenkrupp Ag filed Critical Thyssenkrupp System Engineering Gmbh
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23PMETAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; COMBINED OPERATIONS; UNIVERSAL MACHINE TOOLS
    • B23P19/00Machines for simply fitting together or separating metal parts or objects, or metal and non-metal parts, whether or not involving some deformation; Tools or devices therefor so far as not provided for in other classes
    • B23P19/04Machines for simply fitting together or separating metal parts or objects, or metal and non-metal parts, whether or not involving some deformation; Tools or devices therefor so far as not provided for in other classes for assembling or disassembling parts
    • B23P19/042Machines for simply fitting together or separating metal parts or objects, or metal and non-metal parts, whether or not involving some deformation; Tools or devices therefor so far as not provided for in other classes for assembling or disassembling parts specially adapted for combustion engines
    • B23P19/043Machines for simply fitting together or separating metal parts or objects, or metal and non-metal parts, whether or not involving some deformation; Tools or devices therefor so far as not provided for in other classes for assembling or disassembling parts specially adapted for combustion engines for inserting piston-connecting rods assemblies in cylinders
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25JMANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J9/00Programme-controlled manipulators
    • B25J9/16Programme controls
    • B25J9/1612Programme controls characterised by the hand, wrist, grip control

Definitions

  • the invention relates to a gripping device for equipped with piston rings piston for transfer to a piston mounting mask, with a drive mechanism, at least two Greifelemen- which are pivotable via the drive mechanism between an open position and a mounting position for circumferentially holding a piston in the region of the piston rings in the assembly position.
  • the automatic assembly of the pistons in the cylinder bores of an engine block is a multi-stage process. It is also referred to as a piston plug.
  • the individual pistons are fitted with piston rings in a pre-assembly step, with two one-piece compression rings and multi-part oil scraper rings being used regularly here.
  • the equipped with piston rings piston is gripped in the region of the piston skirt, for example, presented by a handling robot, and a gripping device which engages the piston circumferentially in the region of the piston rings via its at least two gripping elements and the piston passes to a piston mounting mask on the the piston is introduced with the piston rings in the axial direction in the cylinder bore.
  • Piston rings are seated in respective circumferential piston grooves of the piston and are open rings which, when installed, have a circumferential opening, the so-called ring impact.
  • piston rings In the state not installed in the cylinder bore, piston rings are not circular, but have a defined non-circular shape and an opening, the so-called mouth width.
  • the outer diameter of the piston rings in the uninstalled state is greater than a bore diameter of the cylinder bore. Due to the jaw width and the material properties piston rings can be compressed in the radial direction springs.
  • the task of the gripping device is now to compress the piston rings, which are already loosely in the piston grooves of the pistons, ie to press them into the respective piston groove.
  • the decisive factor here is that the piston rings in this compressed state have an outer diameter which is smaller than the bore diameter of the cylinder bore, so that the equipped with piston rings piston can be inserted into the cylinder bore.
  • the object of the present invention is to develop a gripping device to the effect that it can be ensured that all the piston rings are in the respective piston groove before the transfer of the piston to the piston mounting mask.
  • the object is achieved by a gripping device for piston equipped with piston rings for transfer to a piston mounting mask, with a drive mechanism, at least two gripping elements, which are movable via the drive mechanism between an open position and a mounting position, for circumferentially holding a piston in the area the piston rings in the mounting position, and a sensor and control device, via which during the movement from the open position to the mounting position, a closing force on the gripping elements can be predetermined and a closed position of the gripping elements can be detected.
  • a movement of the gripping elements preferably takes place in a normal plane to a longitudinal axis of the piston, wherein the longitudinal axis coincides with the running direction of the piston during later operation.
  • the movement is a movement directed radially towards the longitudinal axis.
  • the drive mechanism may be pneumatic, hydraulic or electric.
  • a closing force which is predetermined by the sensor and control device on the gripping elements, by a small amount greater than the force that oppose the piston rings due to their resilient material properties during compression of the gripping elements.
  • the invention provides that the closing force is just large enough to overcome the spring force of the piston rings due to their residual stress.
  • the gripping elements are not able due to the very low closing force to break the respective piston ring or bend. Rather, due to its strength, the piston ring will be able to withstand the predetermined closing force and stop the movement of the gripping elements.
  • a closed position of the Gripping elements can be detected. In this case, any position at least one of the gripping elements between the open position and the assembly position is to be understood as a closed position.
  • the sensor and control device can monitor the course of the closing movement on the basis of a time derivative of the closing position, that is to say the closing speed.
  • a time derivative of the closing position that is to say the closing speed.
  • default values for a shooting speed or an average closing time for the movement of the gripping elements from the open to the assembled position can be made.
  • This together with the inventive specification of the closing force of the gripping elements, makes it possible to monitor the closing movement of the gripper elements. For example, if both a closing force and a closing speed is predetermined, it can be concluded in the case where the closing speed drops from reaching the mounting position to zero, that a piston ring is not properly seated in the corresponding piston groove, so that further movement at least one of the gripping elements was inhibited.
  • the predetermined closing force which is just greater than the spring force of the piston ring as a result of compression, ensures that there is no damage to the piston ring and / or the piston.
  • An advantageous embodiment of the invention provides a vibration unit, via which a vibrating excitation of the gripping elements can be transmitted to the piston. This can be provided in particular that the piston rings are excited against their Schwerpunklage in the radial and axial directions. As a result, an easier sliding of the piston rings is ensured in the piston grooves in an advantageous manner.
  • An advantageous embodiment of the invention provides that the sensor and control device has a mechanical position transducer for detecting the closed position.
  • a mechanical position transducer is overall robust in its construction and of sufficient measuring accuracy.
  • An advantageous embodiment of the invention provides that the sensor and control device has at least one proportional pressure regulating valve for specifying a closing force. It is advantageous that proportional pressure control valves are sensitively adjustable in their characteristics.
  • the object is further achieved by a method for gripping piston equipped with piston rings with a gripping device as described above, in which during movement of the gripping elements into the mounting position for circumferentially holding a provided and equipped with piston rings piston, the sensor and control device, the respective closed position the gripping elements continuously detected and the movement in the mounting position holds when the clamping position is not reached within a predetermined period of time while maintaining the predetermined clamping force on the gripping elements.
  • An advantageous embodiment of the method provides that the sensor and control device summarizes a plurality of closing positions to respective closing sections and the closing sections assigns different, predetermined closing forces. In this way, the fact can be taken into account in an advantageous manner that the different piston rings usually have both different diameters and different residual stresses.
  • An advantageous embodiment of the method provides that the gripping elements are vibrated starting from a contact with the piston rings via the vibration unit.
  • An advantageous embodiment of the method provides that the gripping elements move into the open position after the movement has been stopped in the mounting position, if the mounting position is not reached within a predetermined period of time with a consistently predetermined closing force on the gripping elements.
  • Figure 1 shows a system for automatic piston assembly in an assembly step
  • Figure 2 shows the system of Figure 1 in a further assembly step
  • FIG 3 shows a gripping device according to the invention in a further assembly step.
  • FIG. 1 shows a system for automatic piston assembly with individual plant components, as described below.
  • a piston 110 In the center of a piston 110 can be seen with a connecting rod 114 which is pivotally connected via a piston pin unspecified with the piston 110.
  • the piston 110 is held on its piston skirt via gripping jaws 102 of a handling device 100, wherein the handling device 100 can be guided, for example, via an industrial robot, which is not described in greater detail.
  • the piston 110 is already equipped with piston rings 112, wherein, for example, two compression rings and an oil scraper ring can be provided.
  • the handling device 100 takes over the piston 110 equipped with piston rings 112 at a suitable location and presents it in the illustrated position for adoption by a gripping device 10 according to the invention, which is located vertically above the piston 110 in the presently illustrated system.
  • the gripping device 10 comprises a plurality of gripping elements 14, wherein at least two gripping elements 14i, 14 2 are provided and the gripping elements 14 ⁇ 14 s are arranged in a circle around a receiving space 16 for the piston 110. Preferably, five gripping elements 14i to 14 5 are provided and arranged in a circle around the receiving space 16.
  • FIG. 1 shows the gripping elements 14 in the open position, which can be recognized by a vertical gap between adjacent gripping elements 14.
  • FIG. 2 shows the gripping device 10 in the assembly position after a transfer of the piston 110 from the handling device 100 to the gripping device 10 has taken place previously.
  • FIG. 3 shows a cross section through the gripping device 10 and the piston 110 received in the receiving space 16 within the gripping elements 14.
  • the gripping elements 14 are in the assembly position, that is, the position in which they compress the piston rings 112 radially into the piston grooves 114 to have.
  • the gripping device 10 is in a position in which it rests on the piston mounting mask 104 in the longitudinal direction L in alignment.
  • a vertical tappet 22 and a follower plate 24 held thereon can also be seen.
  • the vertical tappet 22 is displaceable in the longitudinal direction L, which corresponds to the running direction of the piston 110 in the cylinder bore, so that the piston 110 can be moved via the vertical tappet 22, starting from the Receiving space 16 can be pushed into the piston mounting mask 104 and further into the cylinder bore of the engine block.
  • the drive mechanism 12 and the sensor and control device 20 and its operation is also sketched.
  • the drive mechanism 12 has a proportional pressure control valve 26, via which a hydraulic or a pneumatic drive of the gripping elements 14 can be made extremely sensitive from the open position to the mounting position.
  • the proportional pressure control valve 26 is designed such that the closing force with which the gripping elements 14 are acted upon from the open position to the mounting position, on the one hand can be set to a very low level and on the other hand very sensitively varied can be.
  • the sensor and control device 20 comprises a displacement transducer, which may be designed as a mechanical displacement transducer 28, wherein for each gripping element 14 a Abgleitebene 30 and a running on the Abgleitebene 30 probe 32 is provided.
  • the drive mechanism 12 and the sensor and control device 20 are interconnected for control and signal transmission. According to the invention, it is now provided that a closing position of the gripping elements 14 can be detected via the mechanical displacement sensors 28 of the sensor and control device 20.
  • the sensor and control device 20 based on a time derivative of the closed position, that is the closing speed, the course of the closing movement can monitor.

Abstract

The invention relates to a grip device (10) for a piston (110) provided with piston rings (112), for transfer to a piston assembly shell (104), with a driving mechanism (12), and at least two grip elements (141, 142) that can be pivoted between an open position and an assembly position by means of the driving mechanism (12), for gripping around the piston (110) in the region of the piston rings (112) in the assembly position.

Description

Greifvorrichtung für Kolben  Gripping device for pistons
Die Erfindung betrifft eine Greifvorrichtung für mit Kolbenringen bestückten Kolben zur Übergabe an eine Kolbenmontagemaske, mit einem Antriebsmechanismus, zumindest zwei Greifelemen- ten, die über den Antriebsmechanismus zwischen einer geöffneten Stellung und einer Montagestellung verschwenkbar sind, zum umfänglichen Halten eines Kolbens in dem Bereich der Kolbenringe in der Montagestellung. The invention relates to a gripping device for equipped with piston rings piston for transfer to a piston mounting mask, with a drive mechanism, at least two Greifelemen- which are pivotable via the drive mechanism between an open position and a mounting position for circumferentially holding a piston in the region of the piston rings in the assembly position.
Die automatische Montage der Kolben in den Zylinderbohrungen eines Motorblocks ist ein mehrstufiges Verfahren. Es wird auch als Kolbenstecken bezeichnet. Zunächst werden die einzelnen Kolben in einem Vormontageschritt mit Kolbenringen bestückt, wobei hier regelmäßig zwei einteilige Kompressionsringe und mehrteilige Ölabstreifringe Verwendung finden. In einem nächsten Schritt wird der mit Kolbenringen bestückte Kolben im Bereich seines Kolbenhemdes gegriffen, beispielsweise über einen Handhabungsroboter, und einer Greifvorrichtung präsentiert, die über ihre zumindest zwei Greifelemente den Kolben umfänglich im Bereich der Kolbenringe greift und den Kolben an eine Kolbenmontagemaske übergibt, über die der Kolben mit den Kolbenringen in axialer Richtung in die Zylinderbohrung eingeführt wird.  The automatic assembly of the pistons in the cylinder bores of an engine block is a multi-stage process. It is also referred to as a piston plug. First, the individual pistons are fitted with piston rings in a pre-assembly step, with two one-piece compression rings and multi-part oil scraper rings being used regularly here. In a next step, the equipped with piston rings piston is gripped in the region of the piston skirt, for example, presented by a handling robot, and a gripping device which engages the piston circumferentially in the region of the piston rings via its at least two gripping elements and the piston passes to a piston mounting mask on the the piston is introduced with the piston rings in the axial direction in the cylinder bore.
Kolbenringe sitzen in jeweiligen umfänglichen Kolbennuten des Kolbens ein und sind offene Ringe, die im eingebauten Zustand eine Umfangsöffnung, den sog. Ringstoß, haben. Im nicht in die Zylinderbohrung eingebauten Zustand sind Kolbenringe nicht kreisrund, sondern haben eine de- finierte unrunde Form und eine Öffnung, die sogenannte Maulweite. Außerdem ist der Außendurchmesser der Kolbenringe im nicht eingebauten Zustand größer als ein Bohrungsdurchmesser der Zylinderbohrung. Infolge der Maulweite und der Materialeigenschaft können Kolbenringen in radialer Richtung federn komprimiert werden. Die Aufgabe der Greifvorrichtung besteht nun darin, die Kolbenringe, die bereits in den Kolbennuten der Kolben lose einsitzen, zu komprimie- ren, das heißt in die jeweilige Kolbennut hinein zu drücken. Entscheidend ist hierbei, dass die Kolbenringe in diesem komprimierten Zustand einen Außendurchmesser aufweisen, der kleiner ist als der Bohrungsdurchmesser der Zylinderbohrung ist, so dass die mit Kolbenringen bestückten Kolben in die Zylinderbohrung eingeführt werden können.  Piston rings are seated in respective circumferential piston grooves of the piston and are open rings which, when installed, have a circumferential opening, the so-called ring impact. In the state not installed in the cylinder bore, piston rings are not circular, but have a defined non-circular shape and an opening, the so-called mouth width. In addition, the outer diameter of the piston rings in the uninstalled state is greater than a bore diameter of the cylinder bore. Due to the jaw width and the material properties piston rings can be compressed in the radial direction springs. The task of the gripping device is now to compress the piston rings, which are already loosely in the piston grooves of the pistons, ie to press them into the respective piston groove. The decisive factor here is that the piston rings in this compressed state have an outer diameter which is smaller than the bore diameter of the cylinder bore, so that the equipped with piston rings piston can be inserted into the cylinder bore.
Bei der beschriebenen automatischen Kolbenmontage ergibt sich ein Problem nun in dem Fall, in dem die Kolbenringe in ihrem unkomprimierten Zustand nicht vollständig in der jeweiligen Kolbennut einsitzen oder aber Federn der Ölabstreifringe überlappen. Dies kann entweder bereits in dem Vormontageschritt ihren Ursprung haben oder aber während der Handhabung des bestückten Kolbens in Richtung der Greifvorrichtung auftreten. Wird nun ein solcher Kolben, bei dem zumindest einer der Kolbenringe nicht vollständig in der jeweiligen Kolbennut einsitzt, von den Greifelementen der Greifvorrichtung umfänglich in dem Bereich der Kolbenringe gegriffen, besteht die Gefahr eines Bruchs oder eines Verbiegens des betreffenden Kolbenrings. Wird eine derartige Beschädigung eines Kolbenrings nicht erkannt, sondern der Kolben mit dem beschädigten Kolbenring in dem Motorblock montiert, führt dies mit einer hohen Wahrscheinlichkeit zu Beschädigungen der jeweiligen Zylinderlaufbahn. Hiermit können ein Leistungsverlust, verschlechterte Abgaswerte, mangelnde Schmierung und in der Folge ein erhöhter Ölverbrach des Motors einhergehen. Das Brechen der Kolbenringe infolge des Greifens über die Greifelemente könnte beispielsweise über ein akustisches Sensorsystem detektiert werden, wobei ein entsprechender industrieller Einsatz nicht bekannt ist. In the described automatic piston assembly, a problem now arises in the case in which the piston rings are not completely seated in the respective piston groove in their uncompressed state or overlap springs of the oil control rings. This can either originate in the pre-assembly step or occur during handling of the equipped piston in the direction of the gripping device. If now such a piston, in which at least one of the piston rings is not completely seated in the respective piston groove, of the Gripping elements of the gripping device circumferentially gripped in the region of the piston rings, there is a risk of breakage or bending of the relevant piston ring. If such damage to a piston ring is not recognized but the piston with the damaged piston ring mounted in the engine block, this leads with a high probability of damage to the respective cylinder bore. This can be accompanied by a loss of power, deteriorated exhaust emissions, lack of lubrication and, consequently, an increased Ölverbrach the engine. The breaking of the piston rings as a result of gripping via the gripping elements could be detected, for example, via an acoustic sensor system, whereby a corresponding industrial use is not known.
Ausgehend hiervon besteht die Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, eine Greifvorrichtung dahingehend weiterzuentwickeln, dass sichergestellt werden kann, dass sich vor der Übergabe des Kolbens an die Kolbenmontagemaske alle Kolbenringe in der jeweilige Kolbennut befinden. Die Aufgabe wird gelöst durch eine Greifvorrichtung für mit Kolbenringen bestückten Kolben zur Übergabe an eine Kolbenmontagemaske, mit einem Antriebsmechanismus, zumindest zwei Grei- felementen, die über den Antriebsmechanismus zwischen einer geöffneten Stellung und einer Montagestellung beweglich sind, zum umfänglichen Halten eines Kolbens in dem Bereich der Kolbenringe in der Montagestellung, und einer Sensor- und Steuerungseinrichtung, über die während der Bewegung von der geöffneten Stellung in die Montagestellung eine Schließkraft auf die Greifelemente vorgebbar und eine Schließposition der Greifelemente erfassbar ist. Proceeding from this, the object of the present invention is to develop a gripping device to the effect that it can be ensured that all the piston rings are in the respective piston groove before the transfer of the piston to the piston mounting mask. The object is achieved by a gripping device for piston equipped with piston rings for transfer to a piston mounting mask, with a drive mechanism, at least two gripping elements, which are movable via the drive mechanism between an open position and a mounting position, for circumferentially holding a piston in the area the piston rings in the mounting position, and a sensor and control device, via which during the movement from the open position to the mounting position, a closing force on the gripping elements can be predetermined and a closed position of the gripping elements can be detected.
Hierbei erfolgt eine Bewegung der Greifelemente bevorzugt in einer Normalenebene zu einer Längsachse des Kolbens, wobei die Längsachse mit der Laufrichtung des Kolbens im späteren Betrieb zusammenfällt. Bevorzugt handelt es sich bei der Bewegung um eine radial auf die Längsachse hin gerichtete Bewegung. Der Antriebsmechanismus kann pneumatisch, hydraulisch oder elektrisch ausgeführt sein. Bevorzugt ist eine Schließkraft, die über die Sensor- und Steuerungseinrichtung auf die Greifelemente vorgegeben wird, um einen geringen Betrag größer, als die Kraft, die die Kolbenringe infolge ihrer federnden Materialeigenschaften bei Kompression den Greifelementen entgegensetzen. Letztlich ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass die Schließkraft gerade groß genug ist, um die Federkraft der Kolbenringe infolge ihrer Eigenspannung zu überwinden. Sollte also ein Kolbenring nicht ordnungsgemäß in der jeweiligen Kolbennut einsitzen und der Kolben nach dem Vormontageschritt von einer erfindungsgemäßen Greifvorrichtung übernommen werden, sind die Greifelemente infolge der sehr geringen Schließkraft überhaupt nicht in der Lage, den betreffenden Kolbenring zu brechen oder zu verbiegen. Vielmehr wird der Kolbenring aufgrund seiner Festigkeit in der Lage sein, der vorgegebenen Schließkraft zu widerstehen und die Bewegung der Greifelemente anzuhalten. Erfindungsgemäß ist nun weiterhin vorgesehen, dass über die Sensor- und Steuerungseinrichtung eine Schließposition der Greifelemente erfassbar ist. Hierbei ist unter einer Schließposition irgendeine Position zumindest eins der Greifelemente zwischen der geöffneten Stellung und der Montagestellung zu verstehen. Insbesondere kann vorgesehen sein, dass die Sensor- und Steuerungseinrichtung anhand einer zeitlichen Ableitung der Schließposition, das heißt der Schließgeschwindigkeit, den Verlauf der Schließbewegung überwachen kann. So können beispielsweise Vorgabewerte für eine Schießgeschwindigkeit oder eine durchschnittliche Schließzeit für die Bewegung der Greifelemente von der geöffneten in die Montagestellung gemacht werden. Dies ergibt zusammen mit der erfindungsgemäßen Vorgabe der Schließkraft der Greifelemente die Möglichkeit, die Schließbewegung der Greifelemente zu überwachen. Wenn beispielsweise sowohl eine Schließkraft als auch eine Schließgeschwindigkeit vorgegeben ist, kann in dem Fall, in dem die Schließgeschwindigkeit bereits von Erreichen der Montageposition auf Null abfällt, darauf geschlossen werden, dass ein Kolbenring nicht ordnungsgemäß in der entsprechenden Kolbennut einsitzt, so dass eine weitere Bewegung zumindest eins der Greifelemente gehemmt wurde. Gleichzeitig ist aber durch die vorgegebene Schließkraft, die gerade größer ist als die Federkraft des Kolbenrings infolge Kompres- sion, sichergestellt, dass keine Beschädigung des Kolbenrings und/oder des Kolbens erfolgt.Here, a movement of the gripping elements preferably takes place in a normal plane to a longitudinal axis of the piston, wherein the longitudinal axis coincides with the running direction of the piston during later operation. Preferably, the movement is a movement directed radially towards the longitudinal axis. The drive mechanism may be pneumatic, hydraulic or electric. Preferably, a closing force, which is predetermined by the sensor and control device on the gripping elements, by a small amount greater than the force that oppose the piston rings due to their resilient material properties during compression of the gripping elements. Ultimately, the invention provides that the closing force is just large enough to overcome the spring force of the piston rings due to their residual stress. Thus, should a piston ring not properly seated in the respective piston groove and the piston are taken over by the preassembly step of a gripping device according to the invention, the gripping elements are not able due to the very low closing force to break the respective piston ring or bend. Rather, due to its strength, the piston ring will be able to withstand the predetermined closing force and stop the movement of the gripping elements. According to the invention, it is further provided that via the sensor and control device, a closed position of the Gripping elements can be detected. In this case, any position at least one of the gripping elements between the open position and the assembly position is to be understood as a closed position. In particular, it can be provided that the sensor and control device can monitor the course of the closing movement on the basis of a time derivative of the closing position, that is to say the closing speed. Thus, for example, default values for a shooting speed or an average closing time for the movement of the gripping elements from the open to the assembled position can be made. This, together with the inventive specification of the closing force of the gripping elements, makes it possible to monitor the closing movement of the gripper elements. For example, if both a closing force and a closing speed is predetermined, it can be concluded in the case where the closing speed drops from reaching the mounting position to zero, that a piston ring is not properly seated in the corresponding piston groove, so that further movement at least one of the gripping elements was inhibited. At the same time, however, the predetermined closing force, which is just greater than the spring force of the piston ring as a result of compression, ensures that there is no damage to the piston ring and / or the piston.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht eine Vibrationseinheit vor, über die eine schwingende Anregung der Greifelemente auf den Kolben übertragbar ist. Hierbei kann insbesondere vorgesehen sein, dass die Kolbenringe entgegen ihrer Schwerpunklage in radialer und axialer Richtung angeregt werden. Hierdurch wird in vorteilhafter Weise ein leichteres Eingleiten der Kolbenringe in die Kolbennuten gewährleistet. An advantageous embodiment of the invention provides a vibration unit, via which a vibrating excitation of the gripping elements can be transmitted to the piston. This can be provided in particular that the piston rings are excited against their Schwerpunklage in the radial and axial directions. As a result, an easier sliding of the piston rings is ensured in the piston grooves in an advantageous manner.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass die Sensor- und Steuerungseinrichtung einen mechanischen Wegaufnehmer zur Erfassung der Schließposition aufweist. Ein mechanischer Wegaufnehmer ist insgesamt robust in seinem Aufbau und von hinreichender Messgenauigkeit.  An advantageous embodiment of the invention provides that the sensor and control device has a mechanical position transducer for detecting the closed position. A mechanical position transducer is overall robust in its construction and of sufficient measuring accuracy.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass die Sensor- und Steuerungseinrichtung zumindest ein Proportional-Druckregelventil zur Vorgabe einer Schließkraft aufweist. Hierbei ist von Vorteil, dass Proportional-Druckregelventile in ihrer Charakteristik sensibel einstellbar sind. An advantageous embodiment of the invention provides that the sensor and control device has at least one proportional pressure regulating valve for specifying a closing force. It is advantageous that proportional pressure control valves are sensitively adjustable in their characteristics.
Die Aufgabe wird ferner gelöst durch ein Verfahren zum Greifen von mit Kolbenringen bestückten Kolben mit einer Greifvorrichtung wie zuvor beschrieben, bei dem während einer Bewegung der Greifelemente in die Montagestellung zum umfänglichen Halten eines bereitgestellten und mit Kolbenringen bestückten Kolbens die Sensor- und Steuerungseinrichtung die jeweilige Schließposition der Greifelemente kontinuierlich erfasst und die Bewegung in die Montagestellung an- hält, wenn bei gleichbleibend vorgegebener Schließkraft auf die Greifelemente die Montagestellung nicht innerhalb einer vorgegebenen Zeitspanne erreicht wird. The object is further achieved by a method for gripping piston equipped with piston rings with a gripping device as described above, in which during movement of the gripping elements into the mounting position for circumferentially holding a provided and equipped with piston rings piston, the sensor and control device, the respective closed position the gripping elements continuously detected and the movement in the mounting position holds when the clamping position is not reached within a predetermined period of time while maintaining the predetermined clamping force on the gripping elements.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung des Verfahrens sieht vor, dass die Sensor- und Steuerungseinrichtung mehrere Schließpositionen zu jeweiligen Schließabschnitten zusammenfasst und den Schließabschnitten unterschiedliche, vorgegebene Schließkräfte zuordnet. Hierdurch kann in vorteilhafter Weise der Tatsache Rechnung getragen werden, dass die verschiedenen Kolbenringe in der Regel sowohl unterschiedliche Durchmesser als auch unterschiedliche Eigenspannungen aufweisen.  An advantageous embodiment of the method provides that the sensor and control device summarizes a plurality of closing positions to respective closing sections and the closing sections assigns different, predetermined closing forces. In this way, the fact can be taken into account in an advantageous manner that the different piston rings usually have both different diameters and different residual stresses.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung des Verfahrens sieht vor, dass die Greifelemente ab einer Kon- taktierung mit den Kolbenringen über die Vibrationseinheit schwingend angeregt werden.  An advantageous embodiment of the method provides that the gripping elements are vibrated starting from a contact with the piston rings via the vibration unit.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung des Verfahrens sieht vor, dass die Greifelemente in die geöffnete Stellung verfahren, nachdem die Bewegung in die Montagestellung angehalten wurde, wenn bei gleichbleibend vorgegebener Schließkraft auf die Greifelemente die Montagestellung nicht innerhalb einer vorgegebenen Zeitspanne erreicht wird.  An advantageous embodiment of the method provides that the gripping elements move into the open position after the movement has been stopped in the mounting position, if the mounting position is not reached within a predetermined period of time with a consistently predetermined closing force on the gripping elements.
Die Erfindung wird nachfolgend mit weiteren Merkmalen, Einzelheiten und Vorteilen anhand der beigefügten Figuren erläutert. Die Figuren illustrieren dabei lediglich beispielhafte Ausführungsformen der Erfindung. Hierin zeigen The invention is explained below with further features, details and advantages with reference to the accompanying figures. The figures illustrate only exemplary embodiments of the invention. Show here
Figur 1 eine Anlage für eine automatische Kolbenmontage in einen Montageschritt;  Figure 1 shows a system for automatic piston assembly in an assembly step;
Figur 2 die Anlage gemäß Figur 1 in einen weiteren Montageschritt und  Figure 2 shows the system of Figure 1 in a further assembly step and
Figur 3 eine erfindungsgemäße Greifvorrichtung in einen weiteren Montageschritt. 3 shows a gripping device according to the invention in a further assembly step.
Die Figur 1 zeigt eine Anlage für eine automatische Kolbenmontage mit einzelnen Anlagenbestandteilen, wie nachfolgend beschrieben. In der Bildmitte ist ein Kolben 110 mit einer Pleuelstange 114 zu erkennen, die über einen nicht näher bezeichneten Kolbenbolzen mit den Kolben 110 schwenkbar verbunden ist. Der Kolben 110 ist an seinem Kolbenhemd über Greifbacken 102 eines Handhabungsgeräts 100 gehalten, wobei das Handhabungsgerät 100 beispielsweise über einen nicht näher bezeichneten Industrieroboter geführt sein kann. Der Kolben 110 ist bereits mit Kolbenringen 112 bestückt, wobei beispielsweise zwei Kompressionsringe und ein Ölab- streifring vorgesehen sein können. Das Handhabungsgerät 100 übernimmt den mit Kolbenringen 112 bestückten Kolben 110 an geeigneter Stelle und präsentiert ihn in der dargestellten Po- sition zur Übernahme durch eine erfindungsgemäße Greifvorrichtung 10, die sich in vorliegend dargestellter Anlage vertikal oberhalb des Kolbens 110 befindet. Vertikal unterhalb des Kolbens 110 ist ein mit den Kolben 110 zu versehender Motorblock angeordnet und unmittelbar über dem Motorblock ist ein Rahmenelement 106 mit darin aufgenommenen Kolbenmontagemasken 104 angeordnet. Die Greifvorrichtung 10 umfasst mehrere Greifelemente 14, wobei zumindest zwei Greifelemente 14i, 142 vorgesehen sind und die Greifelemente 14^ 14s kreisförmig um einen Aufnahmeraum 16 für den Kolben 110 angeordnet sind. Bevorzugt sind fünf Greifelemente 14i bis 145 vorgesehen und kreisförmig um den Aufnahmeraum 16 angeordnet. In der Figur 1 sind die Greifelemen- te 14 in der geöffneten Stellung dargestellt, was durch einen Vertikalspalt zwischen benachbarten Greifelementen 14 zu erkennen ist. 1 shows a system for automatic piston assembly with individual plant components, as described below. In the center of a piston 110 can be seen with a connecting rod 114 which is pivotally connected via a piston pin unspecified with the piston 110. The piston 110 is held on its piston skirt via gripping jaws 102 of a handling device 100, wherein the handling device 100 can be guided, for example, via an industrial robot, which is not described in greater detail. The piston 110 is already equipped with piston rings 112, wherein, for example, two compression rings and an oil scraper ring can be provided. The handling device 100 takes over the piston 110 equipped with piston rings 112 at a suitable location and presents it in the illustrated position for adoption by a gripping device 10 according to the invention, which is located vertically above the piston 110 in the presently illustrated system. Vertically below the piston 110, an engine block to be provided with the piston 110 is disposed, and immediately above the engine block, a frame member 106 having piston mounting masks 104 received therein is disposed. The gripping device 10 comprises a plurality of gripping elements 14, wherein at least two gripping elements 14i, 14 2 are provided and the gripping elements 14 ^ 14 s are arranged in a circle around a receiving space 16 for the piston 110. Preferably, five gripping elements 14i to 14 5 are provided and arranged in a circle around the receiving space 16. FIG. 1 shows the gripping elements 14 in the open position, which can be recognized by a vertical gap between adjacent gripping elements 14.
Die Figur 2 zeigt die Greifvorrichtung 10 in der Montagestellung, nachdem zuvor eine Übergabe des Kolbens 110 von dem Handhabungsgerät 100 an die Greifvorrichtung 10 stattgefunden hat. FIG. 2 shows the gripping device 10 in the assembly position after a transfer of the piston 110 from the handling device 100 to the gripping device 10 has taken place previously.
Die Figur 3 zeigt einen Querschnitt durch die Greifvorrichtung 10 und den in dem Aufnahmeraum 16 innerhalb der Greifelemente 14 aufgenommenen Kolben 110. Die Greifelemente 14 befinden sich in der Montagestellung, das heißt der Stellung, in der sie die Kolbenringe 112 radial in die Kolbennuten 114 komprimiert haben. Außerdem befindet sich die Greifvorrichtung 10 in einer Position, in der sie auf der Kolbenmontagemaske 104 in Längsrichtung L fluchtend aufsitzt. Zu erkennen ist weiterhin ein Vertikalstößel 22 und ein hieran gehaltener Stößelteller 24. Der Verti- kalstößel 22 ist in der Längsrichtung L, welche der Laufrichtung des Kolbens 110 in der Zylinderbohrung entspricht, verschiebbar, so dass der Kolben 110 über den Vertikalstößel 22 ausgehend von dem Aufnahmeraum 16 in die Kolbenmontagemaske 104 und weiter in die Zylinderbohrung des Motorblocks geschoben werden kann. FIG. 3 shows a cross section through the gripping device 10 and the piston 110 received in the receiving space 16 within the gripping elements 14. The gripping elements 14 are in the assembly position, that is, the position in which they compress the piston rings 112 radially into the piston grooves 114 to have. In addition, the gripping device 10 is in a position in which it rests on the piston mounting mask 104 in the longitudinal direction L in alignment. A vertical tappet 22 and a follower plate 24 held thereon can also be seen. The vertical tappet 22 is displaceable in the longitudinal direction L, which corresponds to the running direction of the piston 110 in the cylinder bore, so that the piston 110 can be moved via the vertical tappet 22, starting from the Receiving space 16 can be pushed into the piston mounting mask 104 and further into the cylinder bore of the engine block.
In die Figur 3 ist ferner der Antriebmechanismus 12 und die Sensor- und Steuerungseinrichtung 20 und deren Funktionsweise einskizziert. Zunächst kann vorgesehen sein, dass der Antriebmechanismus 12 ein Proportional-Druckregelventil 26 aufweist, über das ein hydraulischer oder ein pneumatischer Antrieb der Greifelemente 14 von der geöffneten Stellung in die Montagestellung äußerst sensibel erfolgen kann. Insbesondere ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass das Proportional-Druckregelventil 26 derart ausgelegt ist, dass die Schließkraft, mit der die Greifelemen- te 14 von der geöffneten Stellung in die Montagestellung beaufschlagt werden, einerseits auf einer sehr geringes Niveau eingestellt werden kann und andererseits sehr feinfühlig variiert werden kann. Die Sensor- und Steuerungseinrichtung 20 umfasst einen Wegaufnehmer, der als mechanischer Wegaufnehmer 28 ausgeführt sein kann, wobei für jedes Greifelement 14 eine Abgleitebene 30 und ein auf der Abgleitebene 30 laufender Messtaster 32 vorgesehen ist. Der Antriebmechanismus 12 und die Sensor- und Steuerungseinrichtung 20 sind zur Steuerung und Signalübertragung miteinander verbunden. Erfindungsgemäß ist nun vorgesehen, dass über die mechanischen Wegaufnehmer 28 der Sensor- und Steuerungseinrichtung 20 eine Schließposition der Greifelemente 14 erfassbar ist. Insbesondere kann vorgesehen sein, dass die Sensor- und Steuerungseinrichtung 20 anhand einer zeitlichen Ableitung der Schließposition, das heißt der Schließgeschwindigkeit, den Verlauf der Schließbewegung überwachen kann. So können beispielsweise Vorgabewerte für eine Schießgeschwindigkeit oder eine durchschnittliche Schließzeit für die Bewegung der Greifelemente 14 von der geöffneten in die Montagestellung gemacht werden. Zusammen mit der erfindungsgemäßen Vorgabe der Schließkraft der Greifelemente 14 über das Proportional-Druckregelventil 26 ergibt dies die Möglichkeit die Schließbewegung der Greifelemente 14 zu überwachen. In the figure 3, the drive mechanism 12 and the sensor and control device 20 and its operation is also sketched. First, it can be provided that the drive mechanism 12 has a proportional pressure control valve 26, via which a hydraulic or a pneumatic drive of the gripping elements 14 can be made extremely sensitive from the open position to the mounting position. In particular, the invention provides that the proportional pressure control valve 26 is designed such that the closing force with which the gripping elements 14 are acted upon from the open position to the mounting position, on the one hand can be set to a very low level and on the other hand very sensitively varied can be. The sensor and control device 20 comprises a displacement transducer, which may be designed as a mechanical displacement transducer 28, wherein for each gripping element 14 a Abgleitebene 30 and a running on the Abgleitebene 30 probe 32 is provided. The drive mechanism 12 and the sensor and control device 20 are interconnected for control and signal transmission. According to the invention, it is now provided that a closing position of the gripping elements 14 can be detected via the mechanical displacement sensors 28 of the sensor and control device 20. In particular, it can be provided that the sensor and control device 20 based on a time derivative of the closed position, that is the closing speed, the course of the closing movement can monitor. Thus, for example, default values for a shooting speed or an average closing time for the movement of the gripping elements 14 from the open to the assembled position can be made. Together with the inventive specification of the closing force of the gripping elements 14 via the proportional pressure control valve 26, this gives the possibility to monitor the closing movement of the gripping elements 14.
Bezugszeichenliste LIST OF REFERENCE NUMBERS
10 Greifvorrichtung  10 gripping device
12 Antriebsmechanismus  12 drive mechanism
14 Greifelement  14 gripping element
16 Aufnahmeraum  16 recording room
20 Sensor- und Steuerungseinrichtung 20 sensor and control device
22 Vertikalstößel 22 vertical tappets
24 Stößelteller  24 ram plates
26 Proportional-Druckregelventil 26 Proportional pressure control valve
28 Wegaufnehmer 28 transducers
30 Messtaster  30 probes
32 Abgleitebene  32 gauging level
40 Vibrationseinheit  40 vibration unit
100 Handhabungsgerät  100 handling device
102 Greifbacken  102 gripping jaws
104 Kolbenmontagemaske  104 Piston mounting mask
106 Rahmenelement  106 frame element
110 Kolben  110 piston
112 Kolbenring  112 piston ring
114 Kolbennut  114 piston groove

Claims

Patentansprüche claims
1. Greifvorrichtung (10) für mit Kolbenringen (112) bestückten Kolben (110) zur Übergabe an eine Kolbenmontagemaske (104), umfassend A gripping device (10) for pistons (110) equipped with piston rings (112) for transfer to a piston mounting mask (104)
einen Antriebsmechanismus (12),  a drive mechanism (12),
zumindest zwei Greifelemente (14^ 142), die über den Antriebsmechanismus (12) zwischen einer geöffneten Stellung und einer Montagestellung beweglich sind, zum umfänglichen Halten eines Kolbens (110) in dem Bereich der Kolbenringe (112) in der Montagestellung, und at least two gripping elements (14 ^ 14 2 ) movable via the drive mechanism (12) between an open position and a mounting position for circumferentially retaining a piston (110) in the region of the piston rings (112) in the assembled position, and
eine Sensor- und Steuerungseinrichtung (20), über die während der Bewegung von der geöffneten Stellung in die Montagestellung eine Schließkraft auf die Greifelemente (14^ 142) vorgebbar und eine Schließposition der Greifelemente (14^ 142) erfassbar ist. a sensor and control device (20) via which during the movement from the open position into the mounting position, a closing force on the gripping elements (14 ^ 14 2 ) can be predetermined and a closed position of the gripping elements (14 ^ 14 2 ) can be detected.
2. Greifvorrichtung (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Vibrationseinheit (40) vorgesehen ist, über die eine schwingende Anregung auf die Greifelemente (14i, 142) übertragbar ist. 2. gripping device (10) according to claim 1, characterized in that a vibration unit (40) is provided, via which a vibrating excitation of the gripping elements (14i, 14 2 ) is transferable.
3. Greifvorrichtung (10) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensor- und Steuerungseinrichtung (20) einen mechanischen Wegaufnehmer zur Erfassung der Schließposition aufweist.  3. Gripping device (10) according to claim 1 or 2, characterized in that the sensor and control device (20) has a mechanical displacement sensor for detecting the closed position.
4. Greifvorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensor- und Steuerungseinrichtung (20) zumindest ein Proportional-Druckregelventil zur Vorgabe einer Schließkraft aufweist.  4. gripping device (10) according to one of claims 1 to 3, characterized in that the sensor and control device (20) has at least one proportional pressure regulating valve for specifying a closing force.
5. Verfahren zum Greifen von mit Kolbenringen (110) bestückten Kolben mit einer Greifvorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei dem während einer Bewegung der Greifelemente (14^ 142) in die Montagestellung zum umfänglichen Halten eines bereitgestellten und mit Kolbenringen (112) bestückten Kolbens (110) die Sensor- und Steuerungseinrichtung (20) die jeweilige Schließposition der Greifelemente (14ΐ 5 142) kontinuierlich erfasst und die Bewegung in die Montagestellung anhält, wenn bei gleichbleibend vorgegebener Schließkraft auf die Greifelemente (14ΐ 5 142) die Montagestellung nicht innerhalb einer vorgegebenen Zeitspanne erreicht wird. 5. A method for gripping piston rings (110) equipped with a gripping device (10) according to one of claims 1 to 4, wherein during a movement of the gripping elements (14 ^ 14 2 ) in the mounting position for circumferentially holding a provided and with Piston rings (112) equipped piston (110), the sensor and control device (20) continuously detects the respective closed position of the gripping elements (14 ΐ 5 14 2 ) and stops the movement in the mounting position, if at the same predetermined closing force on the gripping elements (14 ΐ 5 14 2 ) the assembly position is not reached within a predetermined period of time.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensor- und Steuerungseinrichtung (20) mehrere Schließpositionen zu jeweiligen Schließabschnitten zusammen- fasst und den Schließabschnitten unterschiedliche, vorgegebene Schließkräfte zuordnet. 6. The method according to claim 5, characterized in that the sensor and control device (20) summarizes a plurality of closing positions to respective closing sections and the closing sections assigns different, predetermined closing forces.
7. Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Kolben (110) über die Greifelemente (14^ 142) ab einer Kontaktierung mit den Kolbenringen (112) über die Vibrationseinheit (40) schwingend angeregt werden. 7. The method according to claim 5 or 6, characterized in that the pistons (110) via the gripping elements (14 ^ 14 2 ) from a contact with the piston rings (112) via the vibration unit (40) are vibrated excited.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Greifelemente (14i, 142) in die geöffnete Stellung verfahren, nachdem die Bewegung in die Montagestellung angehalten wurde, wenn bei gleichbleibend vorgegebener Schließkraft auf die Greifelemente (14^ 142) die Montagestellung nicht innerhalb einer vorgegebenen Zeitspanne erreicht wird. 8. The method according to any one of claims 5 to 7, characterized in that the gripping elements (14i, 14 2 ) moved into the open position after the movement has been stopped in the mounting position, if at the same predetermined closing force on the gripping elements (14 ^ 14 2 ) the assembly position is not reached within a predetermined period of time.
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