DE3115700C2 - Verfahren und Vorrichtung zum Ausrichten von unrunden Kolbenringen - Google Patents

Abstract

Verfahren und Vorrichtung zum Ausrichten von unrunden Kolbenring-Rohlingen mittels einer Zentriereinrichtung, die aus einer Büchse mit kreisrunder Innenumfangsfläche besteht. Der Kolbenring wird nach erfolgter Aufnahme durch die Büchse über die drei Maximalstellen seines Umfanges im Bereich des Ringrückens und beiderseits des späteren Ring stoßes auf eine für jede Ringserie gleiche Drehachse zentriert. Durch Abtasten der Umfangskontur bis zum Erreichen der Minimalstelle zwischen den beiden angesprochenen Minimalstellen wird dann der Korrekturdrehwinkel festgestellt und jeder Kolbenring so ausgerichtet, daß sie nach anschließender Paketierung alle die gleiche Lage zueinander annehmen.

Description

Nachteil auf, daß, bcdingi durch unterschiedliche, von der normalen Unrundkontur abweichende Flächen, die bei den zu positionierenden Gußkörpern auftreten können, es auch zu unterschiedlichen Lagen der t'nzelnen Werkstücke kommen kann. Bei unterschiedlieh großen Flächen kann es vorkommen, daß der Bremsschuh das Werkstück einmal weiter vo/n oder in der Mitte oder weiter hinten abbremst und zum Stillstand bringt. Auf diese Weise kann es geschehen, daß so ausgerichtete einzelne Werkstücke zu einem zu bearbeitenden Paket zusammengesetzt, unterschiedliche Lagen zueinander einnehmen, die sich negativ auf die Bearbeitung der Werkstücke auswirken.

Die Problematik bei der Ausrichtung von geschlossenen, unrunden Kolbenringen ist darin zu sehen, daß der Kolbenring in Umfangsricbtung gesehen mehrere Überhöhungen aufweist, die mit den bisher bekannten Vorrichtungen relativ schwer und nur mit umständlichen und langwierigen Abtast- und Rechenoperationen erfaßt und zueinander in ein bestimmtes Verhältnis „ gesetzt werden konnten, um so eine definierte Stelle zu finden, die für jeden Kolbenring als Ausrichtungskriterium gilt.

Da auch die Technologie der Bearbeitungsmaschinen, insbesondere der Unrunddrehmaschinen, immer mehr fortschreitet, werden daraus resultierend auch die Haupt- und Nebenzeiten verringert. Somit ergibt sich, daß die Zeit für die Bereitstellung neuer zu bearbeiten-■ der paketierter Kolbenringe immer kürzer wird, wobei 'die beiden angesprochenen Vorrichtungen der fort- ^o schreitenden Technologie nicht mehr gerecht werden können.

Es ist daher die Aufgabe der Erfindung unter Berücksichtigung der speziellen Problematik beim Ausrichten von unrunden, geschlossenen Kolbenringen ein einfaches Verfahren und eine danach arbeitende Vorrichtung zu finden, mit denen die erforderliche Handhabungszeit zur Bereitstellung ausgerichteter und •paketierter Kolbenringe zur weiteren Bearbeitung auf ein Minimum reduziert wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, »daß der Kolbenring-Rohling über die drei Maximalstel- ;len seiner Umfangskontur im Bereich des Ringrückens und beiderseits des späteren Ringstoßes auf eine für jede Ringserie gleiche Drehachse zentriert und daß durch Abtasten der Umfangskontur bis zum Erreichen ;der Minimalstelle im Stoßbereich zwischen den beiden iMaximalstelien der Korrekturdrehwinkel festgestellt wird. Mit Hilfe des vorgeschlagenen Verfahrens ist man in der Lage, die Kolbenringe in kürzesten Zeitabständen lagerichtig auszuricnten, sie anschließend zu paketieren und zur weiteren Bearbeitung weiterzuleiten. Als weiterer Vorteil gegenüber dem Stand der Technik, insbesondere der DE-OS 28 00 618, ist zu sehei;, daß bei dem vorgeschlagenen Verfahren der Kolbenring zwar auch aus seiner eigentlichen Drehachse verschoben ist, hier jedoch der Mittenversatz zwischen der eigentlichen und der aufgezwungenen Drehachse beim Ausrichten nicht berücksichtigt zu werden braucht, da an jedem Kolbenring eine definierte Stelle gesucht wird und die Ringe dementsprechend auch alle an der gleichen Stelle positioniert werden können.

Eine nach diesem Verfahren arbeitende Vorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, daß die Zentriereinrichtung aus einer Büchse mit einer konischen kreisrunden °⁵ Innenumfangsfläche besteht, gegen welche der Kolbenring-Rohling mit einer der beiden Außenumfangskanten mittels der Werkstückaufnahme zustellbar ist. Es sind zwar bereits Büchsen mit zylindrischem Innenumfang mit einem Einführkonus bekannt, diese dienen jedoch dazu, bereits aufgeschnittene Kolbenringe auf Nenndurchmesser zusammenzudrücken, um sie so paketieren und für die weitere Bearbeitung spannen zu können. Geschlossene unrunde Kolbenringe auf diese Weise, also mit einer runden Büchse zu spannen oder gar ausgerichtet zu paketieren, ist aufgrund der unveränderbaren unrunden Kontur der Kolbenrings ausgeschlossen.

Einem weiteren Gedanken der Erfindung gemäß besteht die Werkstückaufnahme aus einem Stempel, der die Kolbenringe entweder in den Konus hineindrückt, oder aber die Werkstückaufnahme führt den Kolbenring zu, und die Büchse wird auf den Kolbenring abgesenkt. Des weiteren ist vorzugsweise innerhalb der Büchse eine Spannscheibe angeordnet, die axial gegen den Stempel bewegbar gelagert ist, wobei Stempel und Spannscheibe 7usätzlich noch drehbar gelagert und antreibbar sind. Nachdem zum Beispiel die Büchse über den Kolbenring-Rohling abgesenkt worden ist und diesen zentriert hat, wird der Kolbenring noch innerhalb der Büchse liegend axial zwischen Stempel und Spannscheibe festgespannt und die Büchse anschließend vom Kolbenring abgehoben. Stempel und Spannscheibe werden anschließend in Rotation versetzt, wobei eine oder mehrere Meßsonden Teile des Ringumfanges oder aber den gesamten Ringumfang abtasten. Ist der gesuchte Punkt gefunden, vorzugsweise die Minimalstelle zwischen den beiden im Stoßbereich befindlichen maximalen Ringüberhöhungen, wird der Ring stillgesetzt und anschließend in eine vorbestimmte Winkelposition gebracht, von wo aus der so ausgerichtete Kolbenring-Rohling mittel.' bekannter Transporteinrichtungen weitergeleitet und zum Beispiel in einem Zwischenmagazin abgelegt wird.

Da die einzelnen Kolbenringe, je nach Ausgangslage, minimal nur an Bruchteilen ihres Umfanges und maximal nahezu am gesamten Umfang angetastet werden müssen, ergibt sich nach der Wahrscheinlichkeitsrechnung ein Gesamtzeitfaktor für eine bestimmte Anzahl von auszurichtenden Ringen der wesentlich günstiger ist, nämlich etwa halb so groß, wie der durch das Verfahren gemäß DE-OS 28 00 618 zu erzielende.

Einem weiteren Gedanken der Erfindung gemäß ist die Zentrierbüchse als Werkstückaufnahme für den Abtastvorgang ausgebildet, wobei der Erfindung folgende Erkenntnis zugrunde liegt, nämlich, daß unrunde Kolbenring-Rohlinge in Umfangsrichtung gesehen drei Maximalstellen (Überhöhungen) aufweisen, die den Kolbenring polygonähnlich erscheinen lassen. Gemäß den Merkmalen der Erfindung macht man sich diese nur schwer zu bestimmenden Überhöhungen zunutze, derart, daß jeder unrunde Kolbenring durch Einbringen in eine kreisrunde konische Büchse mit drei Umfangsbereichen an der korrespondierenden Gegenfläche anliegt.

Im Stoßbereich nämlich liegen in Umfangsrichtung gesehen zwei Überhöhungen relativ dicht nebeneinander, die zum eigentlichen Stoß, also seiner Minimalstelle, abfallen, so daß in diesem Bereich zum Beispiel der Lichtdurchfall am größten ist und somit der Stoß sehr einfach bestimmt werden kann. Eine andere, etwas aufwendigere Möglichkeit, den Stoß exakt zu bestimmen, ist die, die beiden Maximalstellen der nebeneinander liegenden Überhöhungen zu bestimmen und anschließend den Winkel zu halbieren.

Weiterhin vorteilhaft ist zu sehen, daß zum Abtasten

des Ringumfanges eine opto-elektronische Abtasteinrichtung vorgesehen ist, deren optische Achse entsprechend der Konizität der Innenumfangsfläche der Zentrierbüchse geneigt verläuft.

Für das Zentrieren und Abtasten können mindestens zwei Folgestationen vorgesehen sein, die vorzugsweise auf einem Dreh- oder Schaltteller angeordnet sind. Im Bereich der Abtaststation ist eine Lichtquelle auf der einen und ein Lichtstärken-Meßgerät auf der anderen Kolbenringseite angeordnet Die Lichtquelle ist vorzugsweise von einem glockenförmigen Zylinder umgeben, der gegen die Zentrierhülse fahrbar gelagert und des weiteren drehantreibbar ist Um das Licht insbesondere nur im abzutastenden Umfangsbereich durchschimmern zu lassen, ist innerhalb des glockenför- '5 migen Zylinders eine Mattscheibe angeordnet Zur kraftschlüssigen Mitnahme der Büchse durch den Zylinder ist die stirnseitige Berührungsfläche der Zentrierbüchse und/oder des Zylinders mit einem Reibbelag versehen.

Die vorab beschriebenen Vorrichtungen, die nach dem angesprochenen Verfahren arbeiten, sind somit als Zusatzaggregat sowohl bei verschiedenen Bearbeitungsmaschinen als auch zur Verpackung und zum Versand einsetzbar. Ebenfalls ist es denkbar, daß die Vorrichtungen oder die Bearbeitungsmaschinen mit einem Zwischenmagazin zur Aufnahme der lageorientierten Werkstücke ausgestattet sind, in welchem die einzelnen Werkstücke paketiert und anschließend einer Maschine zur weiteren Bearbeitung zugeführt werden können.

Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren arbeitende Vorrichtungen sind in der Zeichnung dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben. Es zeigt

F i g. 1 Anordnung eines unrunden Kolbenringes innerhalb der Zentriereinrichtung,

Fig.2, 3 Prinzipskizzen von Vorrichtungen zum Ausrichten von unrunden Kolbenringen.

Um den Erfindungsgedanken besser hervorzuheben, ist in F i g. 1 eine Zentriereinrichtung 1 vergrößert dargestellt, an deren innerer konischer Umfangsfläche 2 ein unrunder geschlossener Kolbenring 3 anliegt, derart, daß drei Anlagebereiche 4, 5, 6 gebildet werden. Im Bereich des Stoßes 7 sind zwei in Umfangsrichtung gesehen nebeneinander liegende Überhöhungen (Maximalstellen) 8,9 zu erkennen. Wird nun der Kolbenring 3 zum Beispiel opto-elektronisch abgetastet, so ist der Lichtdurchfall zwischen dem Stoß 7 (Minimalstelle) und der Umfangsfläche 2 wesent'ich größer als in den anderen Beispielen 10,11. Somit ist der Stoß 7, also die Minimalstelle des Kolbenringes 3, eindeutig bestimmbar.

In F i g. 2 ist als Prinzipskizze ein Ausführungsbeispiel gemäß dem vorliegenden Verfahren abgebildet Die Vorrichtung besteht im wesentlichen aus einer Zentriereinrichtung 13 in Form einer Büchse, einer Zuführeinrichtung in Form eines Greifers 14 für die Kolbenringe 3 und einer Abführeinrichtung 15 in Form eines Schiebers oder dergleichen. Des weiteren weist die Vorrichtung zwei Stempel 16, i7 auf, von denen der eine 17 als Drehtisch und der andere 16 als Spannscheibe ausgebildet ist und eine Meßsonde 18, die mit einem nicht weher dargestellten Mikroprozessor verbunden ist Die Funktionsweise der Vorrichtung stellt sich wie folgt dar:

Der Kolbenring 3 wird mittels des Greifers 14 auf den Drehteller 17 gelegt (die Büchse 13 ist abgehoben), anschließend durch die Büchse mit konischer Innenumfangsfläche 19 zentriert, d. h. auf die Drehachse 20 der Büchse 13 ausgerichtet Innerhalb der Büchse 13 ist der Stempel 16 verschiebbar angeordnet. Nach erfolgter Zentrierung des Kolbenringes 3 fährt der Stempel 16 abwärts, und der Kolbenring 3 wird zwischen dem Stempel 16 und dem Drehtisch 17 axial festgespannt Nun hebt die Büchse 13 ab und gibt den Kolbenring 3 frei, dessen äußere Umfangsfläche 21 anschließend durch die Meßsonde 18 unter Rotation des Drehtisches 17 berührungsfrei soweit abgetastet wird, bis das Minimum seiner Überhöhung, also der Stoß 7, entsprechend Fig. 1, gefunden ist Anschließend wird der Drehtisch 17 durch den nicht abgebildeten Mikroprozessor in die richtige Position gebracht und stillgesetzt Dann hebt der Stempel 16 ab und der Kolbenring 3 wird mhtels des Schiebers 15 vom Drehtisch 17 entnommen und stoßorientiert in einem Magazin oder dergleichen abgelegt. Werden in den Drehtisch 17 Haltemagnete eingebracht, ist auch eine waagerechte Arbeitsweise der Vorrichtung möglich. Die Taktzeii pro Kolbenring 3 beträgt etwa 1 s, so daß ein relativ schneller Sortiervorgang mit anschließendem Paketieren für die weitere Bearbeitung möglich ist

In Fig.3 ist eine Vorrichtung als alternative Lösung abgebildet die nach dem gleichen Verfahren arbeitet. Die Vorrichtung besteht im wesentlichen aus einem Drehteller 23, der drei drehbar gelagerte Zentriereinrichtungen in Form von Büchsen 24 mit Innenkonus 25 enthält Mittels einer Trägerwelle 26 wird der Drehteller 23 bewegt wobei er drei Arbeitsstationen anfährt:

1. Ladestation 27,

2. Ausrichtestation 28 und

3. Entiade- und Pakeiierstaiion 29.

In der Ladestation drückt ein Stempel 30 den obersten Kolbenring 3 des in einem einstellbaren Magazin 31 liegenden Ringstapels 32 in den Konus 25 der Büchse 24. Beim Absenken des Stempels 30 und damit des Ringstapels 32 bleibt der oberste Kolbenring im Konus 25 hängen. Während des Ladens geschehen gleichzeitig in den Stationen 28 und 29 das Ausrichten Und das Entladen. Der Arbeitsablauf der Station 28 — der Ausrichtestation — stellt sich etwa wie folgt dar: Die Büchse 24 ist innerhalb eines drehbaren L-förmigen Maschinenteiles 33 gelagert Die Mitnahme dieses Maschinenteiles 33 erfolgt kraftschlüssig über den von innen her beleuchteten, in ein glockenförmiges Profil 34 auslaufenden Flansch 35, der über einen Stempel 36 mit einem nicht weiter dargestellten Motor verbunden ist. Den glockenförmigen Zylinder 34 abschließend, ist in dessen oberem Bereich eine Mattscheibe 44 angeordnet. Die einander zugewandten Schenkel des Maschinenteiles 33 und des Flansches 35 sind zwecke besserer Mitnahme mit Reibbelägen 37, 38 versehen. Während der Stillstandzeit des Drehtellers 23 wird der Flansch 35 gegen das Maschinenteil 33 gedruckt. Unter Verwendung eines Lichtstärkenmeßgerätes 39 und eines bekannten Rechners (nicht dargestellt) erfolgt entsprechend F i g. 1 das Ausrichten des Kolbenringes, indem im Stoßbereich 7 der größte Lichtdurchfall gemessen und so der Stoß eindeutig festgestellt wird. In der Station 29 schiebt unter leichtem Gegendruck des Stempels 40 der Ausdrückstempel 41 den ausgerichteten Kolbenring 3 aus dem Inn.enkonus 25 heraus, wobei er dann auf dem Ringpaket 42 im absenkbaren Magazin zu liegen kommt

Hierzu I Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. Patentansprüche:

   3. Verfahren zum Ausrichten von unrunden Kolbenring-Rohlingen mit geschlossenem Umfang, wobei die Unrundcharakteristik der Umfangskontur als Kriterium für eine Lagekorrektur des unausgerichteten Kolbenring-Rohünges dient, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolbenring- Rohling über die drei Maximalstellen seiner Umfangskonlur im Bereich des Ringrückens und beiderseits des späteren Ringstoßes auf eine für jede Ringserie gleiche Drehachse zentriert und daß durch Abtasten der Umfangskontur bis zum Erreichen der Minimalstelle im Stoßbereich zwischen den beiden Maximalstellen der Korrekturdrehwinkel festgestellt wird.

   2. Vorrichtung zum Ausrichten von unrunden Kolbenring-Rohlingen mit geschlossenem Umfang, bestehend aus einer Zentriereinrichtung und einer Abtasteinrichtung, wobei letztere um eine durch das Zentrum des Kolbenring-Rohüngs verlaufende Achse relativ zum in einer Werkstückaufnahme 'angeordneten Kolbenring-Rohling drehbar ist und einer Steuereinrichtung zur Durchführung einer Korrekturbewegung nach dem Abtasten des Ringumfanges, dadurch gekennzeichnet, daß die Zentriereinrichtung (1, 13, 24) aus einer Büchse mit einer konischen, kreisrunden Innenumfangsfläche (2, 19, 25) besteht, gegen weiche der Kolbenring-Rohling (3) mit einer der beiden Außenumfangskanten mittels der Werkstückaufnahme (17, 30) zustellbar ist.

   3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Werkstückaufnahme (17) aus einem Stempel besteht.

   4. Vorrichtung nach den Ansprüchen 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein Stempel (16) axial gegen einen weiteren Stempel (17) bewegbar gelagert vorgesehen ist.

   5. Vorrichtung nach den Ansprüchen 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Stempel (16, 17) drehbar gelagert und antreibbar sind.

   6. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Zentrierbüchse (24) als Werkstückaufnahme für den Abtastvorgang dient.

   7. Vorrichtung nach den Ansprüchen 2 bk 6, dadurch gekennzeichnet, daß zum Abtasten des Ringumfanges eine opto-elektronische Abtasteinrichtung vorgesehen ist, deren optische Achse entsprechend der Konizität der Innenumfangsfläche (25) der Zentrierbüchse (24) geneigt verläuft.

   8. Vorrichtung nach den Ansprüchen 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß für das Zentrieren und Abtasten mindestens zwei Folgestationen (27, 28) vorgesehen sind.

   9. Vorrichtung nach den Ansprüchen 2 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Folgestationen (27, 28) auf einem Drehteller (23) angeordnet sind.

   10. Vorrichtung nach den Ansprüchen 2 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich der Abtaststation (28) eine Lichtquelle auf der einen Kolbenringseite und ein Lichtstärken-Meßgerät (39) auf der anderen Seite des Kolbenringes (3) •vorgesehen sind.

   11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtquelle von einem glockenförmigen Zylinder (34) umgeben ist

   12. Vorrichtung nach den Ansprüchen 10 und 11, dadurch gekennzeichnet, daß der glockenförmige

   Zylinder (34) gegen die Zentrierbüchse (24) fahrbar gelagert ist

   13. Vorrichtung nach den Ansprüche·! 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Zylinder (34) drehantreibbar ist

   14. Vorrichtung nach den Ansprüchen 10 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die stirnseitige Berührungsfläche der Zentrierbüchse (24) und/oder des Zylinders (34) mit einem Reibbelag (37,38) versehen sind.

   Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine danach arbeitende Vorrichtung zum Ausrichten von unrunden Kolbenring-Rohlingen mit geschlossenem Umfang, wobei die Unrundcharakteristik der Umfangskontur als Kriterium für eine Lagekorrektur des unausgerichteten Kolbenring-Rohünges dient.

   . Durch die DE-OS 28 00 618 sind bereits ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Lagekontrolle unrunder Werkstücke bekannt. Die Vorrichtung besteht im Wesentlichen aus einer drehbaren Werkstückaufnahme, einer Einrichtung zum Abtasten der Werkstück-Umfangskontur, einem elektronischen Rechner zur Verarbeitung der Meßdaten und zum Steuern der Werkstücklage und einer schwenk- und drehbar gelagerten Greifeinrichtung zur lageorientierten Weitergabe des Werkstücke*. Das Werkstück — hier ein Kolbenring — wird von einem antreibbaren Spanndorn, der aus radial verstellbaren Segmenten besteht, aufgenommen. Spanndorn und Kolbenring werden dann vor einer Mattscheibe, hinter der sich eine Lichtquelle befindet, gedreht. Während der Drehung wird die Umfangskontur abgetastet und die Werte einem Rechner zugeleitet. Durch Vergleich mit einem vorprogrammierten Sollbild wird die Werkstückaufnahme so lange gedreht, bis die Lage des Kolbenringes mit dem Sollbild bestmöglich übereinstimmt. Anschließend werden die so einzeln in Umfangsrichtung ausgerichteten Kolbenringe mittels einer um die Achse schwenkbaren und um ihre eigene Achse drehbaren Greifeinrichtung erfaßt und einem Magazin oder dergleichen zugeführt. Nachteil dieses Verfahrens und der danach arbeitenden Vorrichtung ist, daß zum einen durch das separate Vermessen des gesamten Ringumfanges und das anschließende Ausrichten und durch den erst dann erfolgenden Transport der Werkstücke ein relativ hoher Zeitaufwand entsteht und zum anderen durch die Berücksichtigung des Mittenversatzes der gespannte Ring beim Vergleich Sollbild — Istbild ein relativ hoher Rechenaufwand nötig äst.

   Weiterhin ist durch die DE-OS 28 40 863 eine Vorrichtung zum Positionieren unrunder Werkstücke, insbesondere Kolbenringe, bekannt. Diese besteht im wesentlichen aus zwei antreibbaren Rollen oder Walzen, die in Drehrichtung des Werkstückes hintereinander angeordnet sind. Das Werkstück liegt mit Eigengewicht auf den Rollen oder Walzen auf. Zwischen den beiden Rollen oder Walzen ist ein Bremsschuh angeordnet, dessen dem Werkstück zugewandte Stirnfläche eine definierte Höhe im Verhältnis zu den Rollenoder Walzenumfangsflächen hat, so daß die Werkstücke im Bereich der von der normalen Unrundkontur abweichenden Fläche abgebremst und so positioniert werden. Dieses rein mechanische Verfahren zum Ausrichten von unrunden Werkstücken weist den