DE3812741A1 - Einbaugeraet fuer sicherungsringe - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft ein Einbaugerät für Sicherungsringe
nach dem Oberbegriff des Hauptanspruches.
Ein Einbaugerät dieser Art ist bereits durch die DE-OS 34 13 478
bekannt. Es dient zum maschinellen Einsetzen von geschlitzten,
radial federnden Sicherungsringen in entsprechende Ringnuten auf
einer Welle oder dgl. oder in einem Gehäuse. Ein solcher mit
Montagelöchern versehener Sicherungsring wird durch entsprechende
Bolzenvorsprünge an einer Spannvorrichtung aufgenommen. Der
Sicherungsring liegt dabei radial und mindestens in einer
axialen Richtung formschlüssig und in geeigneter Weise
lageorientiert für den Einbau auf.
Die dazu verwendeten Spannbacken werden durch ein Prisma um
ein vorbestimmtes Maß gegeneinander bewegt und spannen dadurch
den Sicherungsring radial. In diesem gespannten Zustand wird
der Sicherungsring in eine Bohrung mit entsprechender Ringnut
eingeführt. Durch Lösen der Spannbacken rastet der Sicherungsring
in die Ringnut ein. Danach wird das Einbaugerät in seine
Ausgangslage zurückbewegt. Alle Bewegungsvorgänge einschließlich
der Aufnahme eines neuen Sicherungsringes werden automatisch
gesteuert.
Das bekannte Einbaugerät kann nur dann über längere Zeit
störungsfrei im automatischen Betrieb arbeiten, wenn
entsprechende, absolut gleiche Sicherungsringe vorausgesetzt
werden. Durch Verwenden von Sicherungsringen anderer
Hersteller oder durch geringe Unterschiede im Querschnitt
bzw. des verwendeten Materials kommt es mindestens zu
geringfügigen Abweichungen in der radialen Spannkraft. In
der Serienproduktion können die sich daraus ergebenden,
stark streuenden Festigkeitswerte bezüglich radialem Sitz,
axialer Belastbarkeit etc. des Sicherungsringes nicht
akzeptiert werden, insbesondere wenn es sich um den Zusammenbau
qualitativ hochwertiger Sicherheitsprodukte handelt. Darüber
hinaus muß damit gerechnet werden, daß einzelne fehlerbehaftete
Sicherungsringe eingebaut werden, weil deren ungenügender Sitz
bei dem bekannten Einbaugerät infolge mangelnder Spannung während
des Spannens um den stets gleichen radialen Weg nicht bemerkt
wird.
Weiterhin kann nicht sichergestellt werden, ob der damit
eingeführte Sicherungsring tatsächlich in die Ringnut
eingerastet ist.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Einbaugerät für Sicherungsringe
der eingangs genannten Art zu schaffen, mit dem in der
Serienmontage stets gleiche Ergebnisse hinsichtlich festem
und zuverlässigen Sitz der Sicherungsringe erreicht werden und
mit dem fehlerhafte, falsche und/oder außerhalb der
Spezifikation liegende Sicherungsringe ausgeschieden werden
können.
Die Aufgabe wird gelöst durch ein Wegmeßsystem zum Erfassen
des Durchmessers des gespannten Sicherungsringes und durch
ein Kraftmeßsystem zum Erfassen der Spannkraft im gespannten
Zustand.
Durch das Zusammenwirken der beiden Meßsysteme wird einerseits
erreicht, daß der Sicherungsring stets auf den gleichen
Durchmesserwert gespannt wird. Dieser Durchmesser richtet sich
nach dem Durchmesser der Welle bzw. des Gehäusesitzes und wird
im wesentlichen durch die Spezifikationen des Sicherungsringes
begrenzt. Der Durchmesser des Sicherungsringes wird
beispielsweise durch einen handelsüblichen Meßwertaufnehmer
ermittelt, der abhängig von der Größe des Sicherungsringes
über Meßhebel angestellt sein kann. Über eine Meßelektronik
steht der Meßwert als elektrische Spannung zur Verfügung.
Die in den Sicherungsring eingreifenden Spanneinrichtungen
sind andererseits mit Meßwertaufnehmern, beispielsweise
Dehnungsmeßstreifen, zur Messung der Spannkraft versehen.
Auf diese Weise wird die von den Sicherungsringen während
des Spannens ausgehende Reaktionskraft gemessen und steht
ebenfalls über eine Meßelektronik als elektrischer
Spannungswert zur Verfügung.
Die beiden Meßwerte ermöglichen mehrere Alternativen zur
Feststellung, ob der geeignete Sicherungsring eingelegt ist,
ob er fehlerfrei ist, die richtigen Spezifikationen aufweist,
in der erforderlichen Weise gespannt ist oder/und die
benötigte Spannkraft aufweist. Dabei wird beispielsweise bei
auf einen festgelegten Durchmesser gespannten Sicherungsring
die Spannkraft gemessen und mit einem vorausbestimmten
Meßwert, der an der Meßelektronik eingestellt ist, verglichen.
Sicherungsringe, deren Spannkraft diesen Nennwert über- oder
unterschreiten, werden ausgeschieden bzw. nicht eingebaut.
Alternativ ist es möglich, den Sicherungsring mit einer
konstanten Spannkraft zu spannen, dabei den Durchmesser zu
ermitteln und diesen einem Nennwert gegenüberzustellen.
Weiterhin kann auch der Quotient aus den Meßwerten von
Durchmesser und Spannkraft in der Meßelektronik berechnet
werden, um über den gesamten Spannbereich den Sicherungsring
beurteilen zu können. Möglichkeiten für die Meßwertverarbeitung,
zur Selektion der Sicherungsringe relativ zu voreingestellten
Grenzwerten etc. sind dem Fachmann hinreichend bekannt und
müssen deshalb hier nicht im einzelnen beschrieben werden.
Durch das erfindungsgemäße Einbaugerät ist in allen Fällen
sichergestellt, daß der Sicherungsring
- - auf den geeigneten Durchmesser gespannt ist,
- - dabei die erforderliche Spannkraft aufweist,
- - weitgehend fehlerfrei ist,
- - die richtige Größe aufweist,
um nur die wichtigsten Kriterien zu nennen.
Nach weiteren Merkmalen der Erfindung weist die Spannvorrichtung
drei am Umfang verteilte, axial verlaufende, radial bewegliche
und jeweils über ein Radiallager gegen die entsprechende
Spannfläche des Sicherungsringes wirkende Vorsprünge mit daran
angebrachten Kraftaufnehmern auf. Wenn bei dem erfindungsgemäßen
Einbaugerät eine klare Aufgabentrennung zwischen Spannen und
Einbau vorgesehen ist, ist es möglich, die Spannvorrichtung mit
Vorsprüngen zu versehen, die gegen die Spannfläche, d. h. bei
Sicherungsringen für Wellen etc. gegen die Bohrungsfläche oder
bei Sicherungsringen für Bohrungen gegen die Mantelfläche zu
arbeiten. Radiallager auf den Vorsprüngen bewirken dabei ein
gleichmäßiges radiales Spannen ohne Haftreibungseffekte.
Nachdem festgestellt ist, daß der in der Spannvorrichtung
gespannte Sicherungsring innerhalb der vorgegebenen
Toleranzgrenzen liegt, wird er im gespannten Zustand an den
Einbaukopf übergeben. Dieser weist beispielsweise geeignete
Vorsprünge auf, die in Montagelöcher des Sicherungsringes
eingreifen. Weiterhin sind Auflageflächen zur Lagestabilisierung
vorgesehen. Der Einbaukopf ist nunmehr in der Lage, den
Sicherungsring axial zur Ringnut zu transportieren. Die
geeigneten Verschiebebewegungen werden in bekannter Weise
durchgeführt, wodurch der Sicherungsring positionsgenau
aber noch gespannt der Ringnut gegenübersteht. In dieser
Position wird der Sicherungsring durch Abstreifvorrichtungen
vom Einbaukopf getrennt und kann in die Ringnut einrasten.
Die radiale Stellung der Vorsprünge bei gespanntem
Sicherungsring ist repräsentativ für dessen Durchmesser.
Deshalb ist, wie durch ein weiteres erfindungsgemäßes Merkmal
gekennzeichnet, mindestens an einem der radial beweglichen
Vorsprünge ein deren radiale Stellung messender Wegaufnehmer
vorgesehen. Dadurch erübrigt sich die direkte Messung des
Durchmessers an den Spannflächen des Sicherungsringes.
Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung ist der Einbaukopf
mit einer den Sicherungsring axial positionsstarr haltenden
Abstreifvorrichtung versehen. Dabei gleitet der Sicherungsring
radial in die Ringnut ohne dabei axial bewegt zu werden.
Bei einem Ausführungsbeispiel der Erfindung weist der
Einbaukopf eine Einrichtung zur Überprüfung des korrekten
Sitzes des Sicherungsringes in der Ringnut durch axiale
Belastung auf. Damit wird insbesondere die axiale Belastbarkeit
des eingesetzten Sicherungsringes überprüft.
Nähere Einzelheiten
u. a. dazu werden an dem in der Zeichnung dargestellten Beispiel
beschrieben.
Es zeigt
Fig. 1 die teilweise Draufsicht auf die Spannvorrichtung
eines Einbaugerätes für Sicherungsringe für Wellen,
Fig. 2 den teilweisen Längsschnitt des mit der
Spannvorrichtung nach Fig. 1 zusammenarbeitenden
Einbaukopfes und
Fig. 3 die teilweise vergrößerte Draufsicht auf den
Einbaukopf nach Fig. 2 mit gespanntem Sicherungsring.
Das in den Figuren nur teilweise dargestellte Einbaugerät besteht
im wesentlichen aus der in Fig. 1 dargestellten Spannvorrichtung
und dem in Fig. 2 und 3 dargestellten Einbaukopf. Von der
Erfindung nur mittelbar betroffene maschinelle Einrichtungen,
wie Gestell, Rahmen, Bewegungs- und Zuführeinrichtung sind
weggelassen. Weiterhin wurde insbesondere in Fig. 1 auf die
Darstellung des Sicherungsringes in der Spannvorrichtung
verzichtet, um die auf den Sicherungsring wirkenden
Einrichtungen klarer hervorzuheben.
Die in Fig. 1 dargestellte Spannvorrichtung besteht aus einem
gestrichelt dargestellten Rahmengestell 1, einem demgegenüber
axial beweglichen Spannkopf 2 und einer Zuführplatte 3 für die
Sicherungsringe 4. Diese werden in der dargestellten Lage
ausgerichtet und durch nicht gezeigte Zuführvorrichtungen bis
zur Anlage an einen Anschlag 5 achsgleich über den Spannkopf
geschoben. Dieser weist drei am Umfang verteilte Spannhebel 6
auf, die an ihrem radial inneren Ende mit axialen Vorsprüngen
7 versehen sind. An den Vorsprüngen 7 sind Radiallager 8
angeordnet. Die Spannhebel 6 sind über einen nicht
dargestellten Antrieb um entsprechende Bolzenlager 9
schwenkbar. Bei synchroner Schwenkbewegung gegen den
Uhrzeigersinn vergrößert sich der Abstand der Radiallager 8
gegenüber dem Mittelpunkt des Spannkopfes 2. Diese Bewegung
wird zum Spannen des Sicherungsringes 4 verwendet. Durch eine
entsprechende Axialbewegung des Spannkopfes 2 werden die
Radiallager in die Bohrung des, wie oben beschrieben,
achsgleich mit dem Spannkopf 2 angeordneten, jedoch in dessen
Lage nicht dargestellten Sicherungsringes 4 verschoben. Durch
das synchrone Schwenken der Spannhebel 6 kommen die Außenringe
der Radiallager 8 mit der Bohrungsfläche des Sicherungsringes
4 in Berührung und spannen diesen bei weiterer Schwenkbewegung
radial nach außen.
Wie lediglich durch ein gestricheltes Quadrat angedeutet ist,
sind an den Vorsprüngen 7 Dehnungsmeßstreifen 10 angebracht,
die eine Belastung der Vorsprünge 7 in Biegerichtung
zusammen mit einer nicht dargestellten bekannten Meßelektronik
in eine elektrische Spannung umformen. Dadurch kann die radiale
Spannkraft des Sicherungsringes 4 ermittelt werden.
Weiterhin liegt ein mit einer Tastspitze 11 versehener Hebelarm
12 an einem der Spannhebel 6 an und dient zum Messen der
radialen Stellung der Vorsprünge 7 während des Spannens des
Sicherungsringes 4. Dadurch wird der Durchmesser des gespannten
Sicherungsringes 4 registriert. Als Meßaufnehmer dienen ebenfalls
Dehnungsmeßstreifen 10, die in bekannter Anordnung auf einem
Biegestreifen 13 aus Federstahl aufgeklebt sind. Sie sind an
einem Meßverstärker angeschlossen, der eine dem Durchmesserwert
proportionale elektrische Spannung erzeugt.
Der in Fig. 2 und 3 dargestellte Einbaukopf dient als
Montagewerkzeug zum Einbau des Sicherungsringes 4 in eine
entsprechende Ringnut auf einer nicht dargestellten Welle.
Der Einbaukopf übernimmt den gespannten Sicherungsring 4 aus
der in Fig. 1 dargestellten Spannvorrichtung. Dazu sind an der
Stirnseite auswechselbare Vorsprünge 14, 15 vorgesehen, die
entsprechend dem gespannten Sicherungsring 4 positioniert
sind. Der in der Mitte der Figur dargestellte Spreizvorsprung
14 greift in den durch das Spannen verbreiterten Schlitz 16
des Sicherungsringes 4 ein und ist in Umfangsrichtung gerade
so breit ausgeführt, daß die erforderliche Spannung bzw.
Weitung aufrechterhalten wird. Dies ist besonders in Fig. 3
erkennbar, wo weitere Bauteile des Einbaukopfes weggelassen
sind. Diametral gegenüberliegend ist ein teilschalenförmiger
Stützvorsprung 15 vorgesehen, der die Mantelfläche des
Sicherungsringes 4 abstützt. Durch den geweiteten Schlitz 16
bilden die Schlitzflächen 17 zueinander einen spitzen Winkel,
an den die Seitenflächen 17 des Spreizvorsprunges 14 angepaßt
sind. Dadurch hat der Sicherungsring 4 das Bestreben, sich
gegen den Stützvorsprung 15 zu verschieben und liegt deshalb
daran unter Vorspannung an. Axial ist der Sicherungsring 4
durch Anlage an den Seitenflächen 18 des Einbaukopfes
stabilisiert. Dieser besteht im wesentlichen aus zwei koaxial
übereinander angeordneten Montagehülsen 19, die gegen die
Kraft einer Feder 20 axial gegeneinander verschiebbar sind.
Die Montagehülsen 19 sind auswechselbar an einer Kolben- 21
Zylindereinheit 22 mit einem Zylinderraum 23 für ein Druckmedium
angebracht. Durch Einpressen des Druckmediums entsteht der
abgebildete Zustand des Einbaukopfes, wobei die Feder 20
gespannt ist und die Seitenflächen 18 beider Montagehülsen 19
bündig sind. Ein Anschlagring 24 begrenzt die relative Lage
der Montagehülsen 19. Ein Tragarm 25, der positionsstarr mit
der inneren Montagehülse 19 verbunden ist, führt den gesamten
Einbaukopf mit dem in Fig. 2 nicht dargestellten Sicherungsring
4 über eine ebenfalls nicht gezeigte Welle, bis der
Sicherungsring 4 der Ringnut gegenübersteht. In dieser Lage
wird der Druck des Druckmediums zurückgenommen, wodurch die
Feder 20 die äußere Montagehülse 19 einschließlich
Spreizvorsprung 14 und Stützvorsprung 15 zurückzieht. Da die
innere Montagehülse 19 positionsstarr gegenüber der Welle
verbleibt, rastet der Sicherungsring 4 zuverlässig in die
Ringnut ein.
Der nunmehr eingezogene Sicherungsring 4 ist lediglich noch
mit der Seitenfläche 18 der inneren Montagehülse 19 in Kontakt.
Durch eine weitere axiale Bewegung des Einbaukopfes bei
feststehender Welle unter begrenzter Axialkraft wird der Sitz
des Sicherungsringes 4 in der Ringnut überprüft. Wenn er nicht
eingerastet ist, verschiebt er sich auf dem Mantel der Welle
unter der Axiallast des Einbaukopfes. Dadurch wird eine
Axialbewegung des Einbaukopfes bewirkt, die, wie nicht näher
dargestellt ist, von der Steuerung des Einbaugerätes registriert
wird.
Alle Bewegungen werden von einem zentralen Prozessor in
bekannter Weise gesteuert bzw. überwacht. Neben dem hier
dargestellten und beschriebenen Einbaugerät für Sicherungsringe
für Wellen ist mit gleichen Vorteilen auch ein Gerät für
Sicherungsringe für Bohrungen mit den erfindungsgemäßen
Merkmalen möglich. Die Vorsprünge der Spannvorrichtung
arbeiten in diesem Fall gegen die Mantelfläche des
Sicherungsringes. Da der Sicherungsring in diesem Fall im
radial eingezogenen Zustand gespannt ist, ist es zweckmäßig
den Einbaukopf mit Vorsprüngen zu versehen, die in die
Montagelöcher des Sicherungsringes eingreifen, um diesen
gespannt zu halten.
Claims (5)
1. Einbaugerät für Sicherungsringe, bestehend aus einer
Spannvorrichtung zum kontrollierten Spannen und einem
Einbaukopf zur Aufnahme der gespannten Sicherungsringe
und Einführen in eine Ringnut, gekennzeichnet durch
ein Wegmeßsystem (10, 11, 12, 13) zum Erfassen des
Durchmessers des gespannten Sicherungsringes (4) und
durch ein Kraftmeßsystem (7, 10) zum Erfassen der
Spannkraft im gespannten Zustand.
2. Einbaugerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die Spannvorrichtung (3) am Umfang verteilte, axial
verlaufende, radial bewegliche und jeweils über ein
Radiallager (8) gegen die entsprechende Spannfläche
des Sicherungsringes (4) wirkende Vorsprünge (7) mit
daran angebrachten Kraftaufnehmern (10) aufweist.
3. Einbaugerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,
daß mindestens an einem der radial beweglichen Vorsprünge
(7) ein deren radiale Stellung messender Wegaufnehmer
(10, 11, 12, 13) vorgesehen ist.
4. Einbaugerät nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet, daß der Einbaukopf mit einer den
Sicherungsring (4) axial positionsstarr haltenden
Abstreifvorrichtung (14, 15, 19) versehen ist.
5. Einbaugerät nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet, daß der Einbaukopf eine Einrichtung
zur Überprüfung des korrekten Sitzes des Sicherungsringes
(4) in der Ringnut durch axiale Belastung aufweist.
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