DE19540624A1 - Vorrichtung und Verfahren zum automatischen Einbau von Getriebekomponenten - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Roboterendeinrichtung zur Montage von Drehmomentwandlern mit einem Satz Innenzahnkränze in eine Kraftfahrzeuggetriebeunterbaugruppe mit einem Satz entspre­ chender Außenzahnkränze beim automatisierten Einbau von Dreh­ momentwandlern in den Kraftfahrzeuggetriebestrang, die zur Befestigung an einem Roboterarm geeignet ist sowie ein auto­ matisiertes Verfahren zum Ausrichten von Zahnkränzen eines Drehmomentwandlers gegenüber den Zahnkränzen einer Fahrzeug­ automatikgetriebeunterbaugruppe während der Montage des Dreh­ momentwandlers in der Getriebeunterbaugruppe, wobei eine mit einem Roboterarm verbundene Endeinrichtung verwendet wird. Die Erfindung bezieht sich also auf das Gebiet der automati­ sierten Montage von Kraftfahrzeuggetriebekomponenten, die verschiedene ineinander greifende Zahnkränze aufweisen und, im speziellen, auf die Montage eines Drehmomentwandlers zu einer Getriebeunterbaugruppe. Diese Anmeldung bezieht sich auf das gleiche Gebiet wie die parallele Patentanmeldung mit dem Titel "Automatisierte Montage eines Drehmomentwandlers in Getrieben", die das gleiche Prioritätsdatum hat.

Während der Montage eines Automatikgetriebes wird eine Dreh­ momentwandlerbaugruppe zu einer Getriebeunterbaugruppe mon­ tiert. Zur Durchführung dieses Montageprozesses müssen die inneren Zahnkränze des Drehmomentwandlers mit den äußeren Zahnkränzen der Getriebeunterbaugruppe ausgerichtet werden, wenn die beiden zusammengebracht werden. Z.Zt. wird dieser Prozeß per Hand durchgeführt. Eine Bedienungsperson greift einen Drehmomentwandler aus einem Behälter, fördert ihn zu einem Getriebe, senkt ihn im allgemeinen zentriert um die Ge­ triebe-Zahnkränze ab und manipuliert ihn dann so lange, bis alle Zahnkränze ausgerichtet sind und der Drehmomentwandler in seine Sollage fällt. Dieser Prozeß ist sehr zeitaufwendig und dementsprechend kostenintensiv, da Komponenten beschädigt werden, wenn sie bei der Montage mehr fallen gelassen als in ihre Position gesetzt werden.

Folglich ist es erwünscht, bei der Montage zu einer Getrie­ beunterbaugruppe die Zahnkränze der Drehmomentwandlerbau­ gruppe mechanisch zu greifen, zu plazieren und auszurichten. Unter Berücksichtigung der Tatsache, daß während der Montage jeder Zahnkranz exakt ausgerichtet werden muß, wobei einige der Zahnkränze frei drehbar sind, hat sich die Automatisie­ rung der Zahnkranzausrichtung als schwierig erwiesen.

Ein Lösungsversuch zur automatischen Komponentenmontage be­ steht in der Vorausrichtung aller Zahnkränze, und zwar sowohl in vollständiger axialer als auch peripherere Ausrichtung; dann werden die Ausrichtungen während der Montage an ihrem Platz gehalten. Dieses ist sehr arbeitsintensiv und es ist sehr schwierig, diese Ausrichtung zu halten. Ferner erfordert es kostenintensivere Drehmomentwandlerkonstruktionen aufgrund eines mit einem Stift versehenen Stator-Trägers und der Ein­ bauverhältnisse zwischen Bolzen/Stiften und Zahnkränzen. Des­ halb ist es wünschenswert, ein Verfahren, das eine derartige vollständige Vorausrichtung benötigt, zu vermeiden.

Um die vollständige Vorausrichtung aller Zahnkränze zu ver­ meiden, wurde auch vorgeschlagen, ein automatisches System mit Einrichtungen vorzusehen, die durch die Verwendung von Kraftrückkopplungssensortechnik während der Zahnkranzausrich­ tung das Außer-Eingriff-Sein oder Im-Eingriff-Stehen der Zahnkränze berücksichtigen. Allerdings ist die Systemintegra­ tion der Technologie, die für die Kraftrückkopplungsendein­ richtung am Roboter benötigt wird, sehr teuer und auch lang­ sam aufgrund der notwendigen beträchtlichen Sensor- und Com­ puterkapazitäten, wodurch dieses undurchführbar wird.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, ein automatisiertes Mon­ tagesystem, das die Kosten und die Komplexität des Montagesy­ stems minimiert, während es immer auch kurze Zykluszeiten bei der Montage der Drehmomentwandlereinrichtung mit der Getrie­ beunterbaugruppe ermöglicht, sowie ein entsprechendes Verfah­ ren zu schaffen.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Roboterendein­ richtung zur Montage von Drehmomentwandlern mit einem Satz Innenzahnkränze in eine Kraftfahrzeuggetriebeunterbaugruppe mit einem entsprechenden Außenzahnkranzsatz beim automa­ tisierten Einbau von Drehmomentwandlern in den Kraftfahrzeug­ getriebestrang, die zur Befestigung an einem Roboterarm geeignet ist, gelöst, die aufweist:

• - Hebemittel zur Befestigung des Drehmomentwandlers an und Ausrichten mit der übrigen Endeinrichtung,
• - eine Verbindungsplatte zur Befestigung der Endeinrichtung am Roboterarm
• - eine obere an der Verbindungsplatte befestigte Trägerwelle;
• - eine untere mit der oberen Trägerwelle verbundene Trägerwelle;
• - Oszillatormittel zur Erzeugung einer in Rotatationsrichtung oszillierenden Schwenkbewegung der unteren Teile relativ zum Roboterarm
• - elastische Mittel zur Verbindung der Hebemittel mit der unteren Trägerwelle derart, daß eine begrenzte Relativbewegung der Hebemittel zur unteren Trägerwelle auftreten kann; und
• - Entfernungssensormittel für die Überwachung der relativen Vertikalposition zwischen den Hebemitteln und der unteren Trägerwelle.

Ferner betrifft die Erfindung ein automatisiertes Verfahren zum Ausrichten von Zahnkränzen eines Drehmomentwandlers ge­ genüber den Zahnkränzen einer Fahrzeugautomatikgetriebeunter­ baugruppe während der Montage des Drehmomentwandlers in der Getriebeunterbaugruppe, wobei eine mit einem Roboter arm verbundene Endeinrichtung verwendet wird, mit den Schritten:

• - Ankuppeln des Drehmomentwandlers an die Endeinrichtung;
• - Positionieren des Drehmomentwandlers oberhalb der Getriebeunterbaugruppe , wobei die Zahnkränze des Drehmomentwandlers im wesentlichen zentriert oberhalb der Zahnkränze der Getriebeunterbaugruppe liegen;
• - Vorsehen eines elastischen Mechanismus in der Endeinrichtung derart, daß eine begrenzte Relativbewegung zwischen dem Roboterarm und dem Drehmomentwandler auftreten kann;
• - Vorsehen von Sensormitteln, die mit den elastischen Mitteln verbunden sind, so daß die Erfassungsmittel den relativen vertikalen Abstand zwischen dem Roboterarm und dem Drehmomentwandler erkennen;
• - Vorsehen einer Oszillatorbaugruppe in der Endeinrichtung derart, daß der Drehmomentwandler eine rotatorische Vor- und Rückbewegung relativ zum Roboterarm ausführen kann;
• - Absenken des Drehmomentwandlers auf die Getriebeunterbaugruppe, bis die Erfassungsmittel eine vertikale Veränderung der Relativ-Position zwischen Roboterarm und Drehmomentwandler erfassen;
• - Aktivieren des Oszillators, wenn der Roboterarm nicht um eine vorherbestimmte Höhe abgesenkt wurde, die mit einem kor­ rekten Einbau des Drehmomentwandlers in der Getriebeunterbau­ gruppe assoziiert wird;
• - Ermitteln einer vertikalen Veränderung der Relativpositionen zwischen dem Roboterarm und dem Drehmomentwandler;
• - Wiederholen des Absenkungsschrittes bis der Roboterarm die vorherbestimmte Höhe abgesenkt wurde, die mit einem idealen Sitz des Drehmomentwandlers assoziiert wird; und
• - Deaktivieren des Oszillators,

Gemäß der Erfindung wird während des automatisierten Einbaus des Drehmomentwandlers im Fahrzeuggetriebe eine an einem Ro­ boterarm befestigte Roboterendeinrichtung eingesetzt, wobei ein Satz Innenzahnkränze des Drehmomentwandlers mit einem entsprechenden Satz entsprechender Außenzahnkränze des Getriebes in Eingriff steht. Die Endeinrichtung umfaßt Hebemittel zur Sicherung des Drehmomentwandlers gegenüber und Ausrichtung mit dem Rest der Endeinrichtung und eine Verbindungsplatte zur Befestigung der Endeinrichtung am Roboterarm. Die obere Trägerwelle ist an der Verbindungsplatte befestigt und eine untere Trägerwelle ist mit der oberen Trägerwelle verbunden. Die Endeinrichtung besitzt Oszillatormittel zur Induktion einer Hin- und Herbewegung der unteren Teile relativ zum Roboterarm und elastische Mittel für die Verbindung der Hebemittel mit der unteren Trägerwelle, die eine begrenzte Relativbewegung der Hebemittel gegenüber der unteren Trägerwelle erlaubt. Für die Überwachung der relativen vertikalen Position zwischen den Hebemitteln und der unteren Trägerwelle sind Ent­ fernungssensormittel eingeschlossen.

Das erfindungsgemäße automatisierte Verfahren für die Aus­ richtung der Zahnkränze eines Drehmomentwandlers mit den Zahnkränzen einer Kraftfahrzeug-Automatikgetriebe-Unterbau­ gruppe während der Montage des Drehmomentwandlers in der Getriebeunterbaugruppe verwendet, wobei eine Endeinrichtung mit einem Roboterarm verbunden ist. Das Verfahren umfaßt die Schritte: Eingriff zwischen Drehmomentwandler und Endeinrichtung; Positionieren des Drehmomentwandlers oberhalb der Getriebeunterbaugruppe, wobei die Zahnkranz des Drehmomentwandlers im wesentlichen zentriert oberhalb der Zahnkränze der Getriebeunterbaugruppe positioniert sind; Vor­ sehen eines elastischen Mittels in der Endeinrichtung derart, daß eine begrenzte Relativbewegung zwischen dem Roboterarm und dem Drehmomentwandler auftreten kann; Vorsehen von Sen­ sormitteln, die mit dem elastischen Mittel derart verbunden sind, daß die Sensormittel die vertikale Relativposition zwi­ schen dem Roboterarm und dem Drehmomentwandler erkennen; Vor­ sehen einer Oszillatorbaugruppe in der Endeinrichtung derart, daß der Drehmomentwandler relativ zum Roboterarm in einer Hin- und Herbewegung gedreht werden kann; Herablassen des Drehmomentwandlers auf die Getriebeunterbaugruppe, bis die Sensormittel vertikalen Wechsel in der Relativposition zwi­ schen dem Roboterarm und dem Drehmomentwandler entdeckt ha­ ben; Aktivieren des Oszillators, wenn der Roboterarm nicht um einen vorherbestimmten Abstand abgesenkt worden ist, der mit dem idealen Sitz des Drehmomentwandlers in der Getrie­ beunterbaugruppe assoziiert wird; Ermitteln einer vertikalen Änderung der Relativposition zwischen dem Roboterarm und dem Drehmomentwandler; Wiederholen des das Herablassen betreffen­ den Schritts, bis der Roboterarm sich um die vorherbestimmte Entfernung bewegt hat, die mit dem idealen Sitz eines Drehmomentwandlers assoziiert ist, und Deaktivieren des Os­ zillators.

Es ist ein besonderer Vorteil der Erfindung, daß die End­ gruppe die automatische Montage eines komplexen Zahnkranzsy­ stems ermöglicht, wobei ein kostengünstiger elektronischer Mechanismus mit einem Positionsrückmeldesensor und ein Oszil­ latormechanismus zur Ausrichtung von vielen Zahnkränzen wäh­ rend des Montageprozesses vorgesehen ist.

Im folgenden soll die Erfindung anhand der Zeichnung und der detaillierten Beschreibung näher erläutert werden. Dem Fach­ mann ist offensichtlich, daß die Erfindung nicht auf die dargestellten Ausführungsformen beschränkt ist. Es zeigt:

Fig. 1 eine teilgeschnittene Seitenansicht eines Automatik- Getriebes, das einen Bereich der Roboter-Endein­ richtung nach dem Auskuppeln des Drehmomentwandlers in die Einbau-Position zeigt;

Fig. 2 eine teilgeschnittene Seitenansicht einer Endein­ richtung, die einen Drehmomentwandler trägt;

Fig. 3 eine um 90° gedrehte Seitenansicht der Endeinrich­ tung von Fig. 2;

Fig. 4 eine Ansicht entlang der Linie 4-4 aus Fig. 2;

Fig. 5 eine Ansicht entlang der Linie 5-5 aus Fig. 2;

Fig. 6 eine Seitenansicht einer konzentrischen Ausricht­ werkzeuganordnung;

Fig. 7 eine teilgeschnittene Seitenansicht einer alter­ nativen Ausführungsform der Endeinrichtung;

Fig. 8 eine Ansicht entlang der Linie 8-8 aus Fig. 7;

Fig. 9 eine Ansicht entlang der Linie 9-9 in Fig. 7; und

Fig. 10 einen Ausschnitt der Ansicht entlang der Linie 10-10 in Fig. 7.

Während der Montage eines Automatik-Getriebes 12 muß eine Ge­ triebe-Unterbaugruppe 14 mit einem Drehmomentwandler 16 mon­ tiert werden. Während der Drehmomentwandler 16 an der Ge­ triebe-Unterbaugruppe 14 montiert ist, müssen drei konzentri­ sche Außen-Zahnkränze 18 auf der Getriebe-Unterbaugruppe 14 mit drei entsprechenden Innenzahnkränzen 20 im Drehmoment­ wandler 16 in Eingriff kommen. Die meisten Zahnkränze 18 und 20 können unabhängig frei rotieren, wodurch das Ausrichten und das Aufrechterhalten der Ausrichtung der Zahnkränze während der Montage schwierig ist. Daher ist eine automati­ sierte Montage, die auf konventionelle Roboter zurückgreift, schwierig. Die erfindungsgemäße Vorrichtung und das erfin­ dungsgemäße Verfahren berücksichtigen das Ausrichten und In- Eingriff-Bringen der Zahnkränze 18 und 20 während der Montage des Drehmomentwandlers 16 in die Getriebe-Unterbaugruppe 14. Ein Arm 22 eines konventionellen Roboters 24 ist mit einer Endeinrichtung 26 verbunden. Der Roboter 24 ist mit einer elektronischen Steuerung 25 verbunden, wie schematisch in Fig. 2 gezeigt. Die Endeinrichtung 26 umfaßt eine untere Platte 28. Drei Kontakte 30 sind auf dem Umfang der unteren Platte 28 angeordnet, umgeben eine Vakuumglocke 32 und sind mit der unteren Platte 28 verbunden. Die Kontakte 30 sind so bemessen und angeordnet, daß sie gerade über drei der vier Erhebungen 31, die aus dem Drehmomentwandler 16 hervorragen, geschoben werden können und die Vakuumglocke 32 ist derart bemessen, daß sie dem kreisförmigen Vorsprung 33 auf dem Drehmomentwandler 16 entspricht. Eine zentrale Vakuumöffnung 34 stellt die Verbindung mit einem Hohlrohr 36, das durch die untere Platte 28 hervorragt, her, die ihrerseits die Verbindung 38 mit einer konventionellen Vakuumleitung, die zu einem konventionellen Vakuummechanismus führt, herstellt (nicht gezeigt).

Die Trägerteile 40 sind dazwischen montiert und befestigen die untere Platte 28 an der Zwischenplatte 42. Die Zwischen­ platte 42 umfaßt eine Sensorbohrung 44 und eine Ausrichtboh­ rung 46. Ein Positions-(Abstands)Sensor 48 ist innerhalb mon­ tiert und ragt aus der Sensorbohrung 44 hervor. Die Sensor­ leitung 49 verbindet den Sensor 48 elektrisch mit der elek­ tronischen Roboter-Steuerung 25.

Ein zylindrischer Teil 50 des konischen Ausrichtteils 52 paßt teleskopisch in die Ausrichtbohrung 46 und hat einen geringe­ ren Durchmesser als die Ausrichtbohrung 46.

Das konische Ausrichtteil 52 umfaßt auch einen konischen Be­ reich 54, der mit dem zylindrischen Teil 50 verbunden ist. Der Durchmesser des konischen Teils 54 ist an der Stelle, an der er auf dem zylindrischen Teil 50 trifft, in etwa der gleiche wie beim zylindrischen Teil 50 und der größte Durchmesser des konischen Teils 54 ist größer als der Durchmesser der Ausrichtbohrung 46. Der konische Teil 54 be­ wirkt eine Selbstausrichtung innerhalb dieser Anordnung, da die Ausrichtbohrung 46 - wenn sie auf dem konischen Teil 54 zum Ruhen kommt - sich von Natur aus auf der Konusfläche zen­ triert, wobei aufgrund der Kenntnis der relativen Position der beiden Genauigkeit möglich ist, während auch axiale Ela­ stizität zwischen den beiden ermöglicht wird, sofern sie nö­ tig ist. Dies bildet das elastische Mittel 51. Mit dem koni­ schen Teil 54 ist eine Sensorplatte 56 verbunden, die sich vom konischen Teil 54 jenseits des Endes und mit Abstand vom Sensor 418 erstreckt.

Der zylindrische Abschnitt 50 des konischen Ausrichtteils 52 ist an einer zweiten Zwischenplatte 58 befestigt. Die Zwi­ schenplatte 58 ist ihrerseits mit einer unteren Trägerwelle 60 verbunden, die über eine Kugellagereinheit 62 mit einer oberen Trägerwelle 64 verbunden ist. Die Lagerbaugruppe 62 läßt eine vertikale Relativbewegung der oberen Trägerwelle 64 gegenüber der unteren Trägerwelle 60 zu, gestattet jedoch keine relative Rotationsbewegung der beiden. Die obere Trä­ gerwelle 64 erstreckt sich zum Zahnstangenoszillator 66. Der Zahnstangenoszillator 66 umfaßt einen Motor 68, der elek­ trisch mit der Roboter-Steuerung verbunden ist. Hierdurch wird eine Oszillatoreinheit 69 gebildet. Eine Roboter-Verbin­ dungsplatte 70 ist am Zahnstangenoszillator 66 befestigt und diese wiederum am Roboterarm 22 befestigt.

Ein Unterbrechungssensor 65 ist gegenüber der unteren Trä­ gerwelle 60 befestigt und elektrisch mit der Roboter-Steue­ rung verbunden. Sofern sich die untere Trägerwelle 60 während des Montageprozesses gegenüber derelativ zur oberen Trägerwelle 64 um mehr als einen vorherbestimmten Abstand bewegt, sendet der Sensor 65 ein Signal an die Steuereinheit 25, den Roboter-Betrieb zu unterbrechen, und ein manuelles Eingreifen ist wahrscheinlich erforderlich.

Über die Endbaugruppe 26 hinaus kann zusätzlich auch eine Ausrichtwerkzeug-Baugruppe 76 verwendet werden, wie in Fig. 6 gezeigt. Die Ausrichtwerkeug-Baugruppe 76 umfaßt eine Basis und eine teleskopisch durch eine Bohrung in der Basis 78 hervorragendes Gestänge 80. Mit dem einen Ende des Gestänges 80 ist ein Bewegungsmechanismus 82 verbunden, während mit dem anderen Ende des Gestänges 80 ein Ausrichtwerkzeug 84 verbun­ den ist. Das Ausrichtwerkzeug 84 umfaßt drei Abschnitte mit verschiedenen Durchmessern, die entsprechenden Durchmessern und Abständen der Innen-Zahnkränze 20 im Drehmomentwandler 16 entsprechen.

Das Verfahren zur Montage des Drehmomentwandlers 16 in die Getriebe-Unterbaugruppe 14 wird im folgenden beschrieben.

Die Steuerung 25 bewirkt, daß der Roboter 24 die Endeinrich­ tung 26 zum nächsten zu montierenden Drehmomentwandler 16 bewegt und die Kontaktnäpfe 30 über drei der vier Erhebungen 31 legt. Hierdurch wird sichergestellt, daß die Vakuumglocke 32 richtig über der kreisförmigen Erhebung 33 ausgerichtet ist. Die Endeinrichtung 36 wird auf den Drehmomentwandler 16 herabgelassen und der konventionelle Saugmechanismus akti­ viert, so daß die Vakuumglocke 32 sich selbst am Drehmoment­ wandler 16 sichert. Bei gleichbleibendem Saugdruck hebt der Roboter 24 den Drehmomentwandler 16 und bewegt ihn über die Umgebung der Getriebebau-Untergruppe 14 (allgemein über die äußeren Zahnkränze 18 zentriert). Dann wird die Zwischenplatte 42, die an der Vakuumglocke 32 über Trägermit­ tel 40 sowie die untere Platte 28 befestigt ist, durch den konischen Bereich 54 des konischen Ausrichtelements 52 über deren Ausrichtbohrung 46 unterstützt, wobei deren Ränder auf dem konischen Bereich 54 ruhen. Hierdurch wird eine sehr fle­ xible Verbindung zwischen Roboterarm 22 und Vakuumglocke 32 ermöglicht.

Der Roboter 24 läßt dann die Endeinrichtung 26 und damit den Drehmomentwandler 16 herab zu den äußeren Zahnkränzen 18. Der Entfernungssensor 48 mißt die Entfernung von seinem Rand zur Sensorplatte 56. Solange die Entfernung zwischen dem Rand und der Sensorplatte 56 geringer als ein vorherbestimmter Abstand ist, läßt der Roboter 24 den Drehmomentwandler 16 weiter herab. Sofern zufällig alle drei äußeren Zahnkränze 18 zu ihren entsprechenden inneren Zahnkränze 20 perfekt ausgerich­ tet wurden, läßt der Roboter 24 den Drehmomentwandler 16 wei­ ter herab, bis er vollständig in der Getriebe-Unterbaugruppe 14 sitzt.

An dieser Stelle beendet der Drehmomentwandler 16 die Ab­ wärtsbewegung mit der Endeinrichtung 26. Dies bewirkt wie­ derum, daß die Zwischenplatte 42 sich relativ zum konischen Ausrichtelement 52, das an einer zweiten Zwischenplatte 58 befestigt ist, die sich weiterhin mit dem oberen Teil der Endeinrichtung 26 herabbewegt. Die Lücke zwischen dem Rand des Entfernungssensors 48 und der Sensorplatte 56 vergrößert sich. Wenn die Lücke eine vorherbestimmte Größe erreicht, sendet der Sensor 48 ein Signal zur Roboter-Steuerung 25, um die Abwärtsbewegung der Endeinrichtung 26 zu stoppen. Die Steuerung 25 stellt nun fest, wie weit sich das Ende des Roboterarms 22, das mit der Endeinrichtung 26 verbunden ist, abwärts bewegt hat. Sofern es sich mehr als eine vorherbestimmte Entfernung herabbewegt hat, wird von einem guten Sitz des Drehmomentwandlers 16 ausgegangen.

Hierbei ist es erwünscht - wenn auch nicht erforderlich - daß ein zweiter konventioneller Roboter oder eine haltevor­ richtungsmontierte Federspannvorrichtung (nicht gezeigt) den vierten Kontakt 31 des Drehmomentwandlers 16 ergreift, um sicherzustellen, daß der Drehmomentwandler 16 in seiner Stel­ lung bleibt, während an der Getriebe-Unterbaugruppe 14 befe­ stigt wird. Der Roboter 24 unterbricht dann die Vakuumwirkung in der Vakuumglocke 32 und hebt die Endeinrichtung 26 vom Drehmomentwandler 16 weg.

Andererseits berühren sich diese zwei Zahnkränze gegenseitig, sofern die Endeinrichtung 26 allgemein über den äußeren Zahn­ kränzen 20 ausgerichtet ist und der oberste äußere Zahnkranz 18 nicht mit dem ersten inneren Zahnkranz 20 ausgerichtet ist, wenn der Roboter 24 die Endeinrichtung 26 herabläßt. Hierdurch wird vermieden, daß der Drehmomentwandler 16 sich weiter absenkt, während der obere Teil der Endeinrichtung 26 mit der Abwärtsbewegung fortfährt. Die Lücke zwischen dem Rand des Entfernungssensors 48 und der Sensorplatte 56 vergrößert sich bis zum Erreichen einer vorherbestimmten Entfernung. Der Sensor 48 sendet dann ein Signal an die Steuerung 25, den robotergesteuerten Absenkungsprozeß der Endeinrichtung 26 zu stoppen. Die Steuerung ermittelt auch die Distanz, um die sich der Roboterarm 22 gesenkt hat. So­ fern diese geringer als ein vorherbestimmter Wert ist, nimmt die Steuerung 25 an, daß der Drehmomentwandler 16 nicht voll­ ständig eingepaßt ist. Diese Positions-Rückmeldung wird dann verwendet, um zu bestimmen, ob die entsprechenden Zahnkränze ausgerichtet sind.

Das elastische Mittel 51 löst den starren Roboter 24 vom starren Übertragungszahnkranz und verhindert Roboterfehler durch Antriebsüberlastung. Ohne dieses elastische Mittel könnte der Roboter 24 Fehler machen, die den Montageprozessor anhalten und einen manuellen Eingriff erforderten.

Die Steuerung 25 aktiviert nun den Schwingmotor 68. Diese Funktion erfordert nur geringe Rechenkapazität. Der Schwing­ motor 68 bewirkt, daß die Zahnstange sich schnell hin und her bewegt, die wiederum bewirkt, daß das Zahnrad, das mit der oberen Trägerwelle 64 verbunden ist, hin und her rotiert, was folglich den Drehmomentwandler 16 hin und her dreht. Die Kon­ taktnäpfe 30 sorgen für seitliche Unterstützung, indem sie die Hin- und Her-Drehung ermöglichen, ohne daß eine große Drehkraft auf die Vakuumglocke 32 ausgeübt wird. Die oszillierende Drehbewegung sorgt dafür, daß der obere äußere Zahnkranz 18 in Drehrichtung relativ zum unteren inneren Zahnkranz 20 rutscht. Ggf. kann der Roboter 24 während des Betriebs des Schwingmotors 68 eine zusätzliche Bewegung über eine Umkehr der Orientierung, die die Endeinheit 26 aus ihrer gerade ausgerichteten vertikalen Orientierung kippt, als zu­ sätzlichen Orientierungsschritt schaffen.

Ferner kann geringes axiales Rutschen des oberen äußeren Zahnkranzes 18 relativ zum unteren inneren Zahnkranz 20 auftreten, da die Ausrichtbohrung 46 einen größeren Durchmes­ ser als der zylindrische Teil 50 des konischen Ausrichtteils 52 aufweist. Dieses setzt sich bis zur Ausrichtung der beiden Zahnkränze fort. Wenn diese ausgerichtet sind, kann der Dreh­ momentwandler 16 fallen und die zwei Zahnkränze kommen in Eingriff. Wenn der Drehmomentwandler 16 fällt, reduziert sich die Lücke zwischen dem Rand des Entfernungssensors 48 und der Sensorplatte 56. Der Sensor 48 detektiert die Ausrichtung der betreffenden Zahnkränze. Dieser signalisiert der Steuerung 25, daß der erste Satz Zahnkränze ausgerichtet ist.

Das Verfahren verlagert sich nun zwecks Ausrichtung der nachfolgenden Zahnkränze nach unten. Die Steuerung 25 bewirkt wiederum den Beginn einer Abwärtsbewegung des Roboters, bis die Lücke größer wird als ein vorbestimmter Abstand; dann unterbricht sie die Abwärtsbewegung des Roboters 24. Die Steuerung ermittelt wiederum, ob der Drehmomentwandler 16 vollständig eingesetzt ist, indem sie bestimmt, ob der Abstand, um den sich der Roboter 22 abwärts bewegt hat, größer ist als ein vorherbestimmter Abstand. Sofern dies der Fall ist, setzt der Schwingmotor 68 seine Hin- und Her-Bewe­ gung so lange fort bis der nächste Satz Zahnkränze ausgerich­ tet ist, wie für den ersten Satz bereits beschrieben.

Dies setzt sich für den folgenden Satz entsprechender Zahn­ kränze fort, bis die Steuerung 25 bestimmt, daß der Drehmo­ mentwandler 16 vollständig in die Unterbaugruppe 14 einge­ setzt ist, d. h. daß alle Zahnkränze ausgerichtet sind. Die­ ses Verfahren wird bis zum vollständig eingebauten Drehmo­ mentwandler 16 fortgesetzt. Das Verfahren und die Ausrüstung setzen nun, wie oben beschrieben, automatisch jeden Zahnkranz während der Getreibekomponentenmontage ein und richten ihn aus.

Die Ausrichtwerkzeuggruppe 76 kann auch vor der Montage zur Getriebeunterbaugruppe 14 zur konzentrischen Vorausrichtung innerer Zahnkränze 20 im Drehmomentwandler 16 verwendet werden. Der Wunsch nach konzentrischer Ausrichtung beruht auf der Tatsache, daß sich Zahnkränze im Drehmomentwandler 16 re­ lativ zueinander in einer Ebene bewegen können. In diesem Fall richtet der Roboter 24 die inneren Zahnkränze 20 des Drehmomentwandlers 16 über die Ausrichtwerkzeuggruppe 76 aus, bevor die Ausrichtung des Drehmomentwandlers 16 über den äu­ ßeren Zahnkränzen 18 statt findet. Der Bewegungsmechanismus 82 hebt das Ausrichtwerkzeug 84 in die inneren Zahnkränze 20 und senkt sich wieder ab. So kann eine konzentrische Ausrich­ tung erreicht werden. Dafür muß eine leicht erhöhte Zyklus­ zeit für den zusätzlichen Schritt im Montageprozeß in Kauf genommen werden, obwohl diese Zeit geringer ist als die voll­ ständige konzentrische und rotatorische Ausrichtung und Auf­ rechterhaltung sowohl der inneren als auch der äußeren Zahn­ kränze vor der automatisierten Montage. Zwecks weiterer Redu­ zierung der Zykluszeit kann der Ausrichtschritt auch vor der Aufnahme durch die Endeinrichtung 26 durchgeführt werden, während Drehmomentwandler 16 sich auf einem konventionellen Förderer (nicht gezeigt), befindet.

Eine zweite Ausführungsform der Erfindung ist in Fig. 7 bis 10 gezeigt. Diese Ausführungsform erfüllt die gleiche Funk­ tion wie die erstgenannte. Die Hauptunterschiede bestehen im elastischen Mittel und der Oszillatorbaugruppe. Aus Gründen der Übersichtlichkeit werden die Elemente der zweiten Ausfüh­ rungsform, für die ein entsprechendes Element in der ersten Ausführungsform besteht, durch ein ähnliches Bezugszeichen benannt - unter Beibehaltung der letzten beiden Ziffern werden sie aus der zweihunderter Reihe gewählt.

Das konische elastische Mittel 51 der ersten Ausführungsform ist durch ein elastisches Mittel mit Kugel/Kugelsitz 251 er­ setzt. Die untere Platte 228 ist mit der Vakuumglocke 232 und ferner mit der Trägerwelle 240 verbunden. Die Trägerwelle 240 ragt durch die Ausrichtbohrung 246 in der Zwischenplatte 242 und ist an einer Kugel 254 an ihrem Ende montiert. Die Kugel 254 hat im wesentlichen den gleichen Durchmesser wie die Ausrichtbohrung 246; daher wirkt die Ausrichtbohrung 246 wie ein Kugelsitz für Kugel 254.

Die Trägerwelle 240 umfaßt auch ein unterhalb der Zwischenplatte 242 befestigtes Anschlagteil 286 mit einem größeren Durchmesser als die Ausrichtbohrung 246 auf. Eine Senorplatte 256 mit einem größeren Durchmesser als die Ausrichtbohrung 246 ist an der Kugel 254 oberhalb der Zwischenplatte 242 befestigt. Ein Sensor 248 ist an der Zwischenplatte montiert und ermittelt den Abstand zwischen der Zwischenplatte 242 und der Sensorplatte 256. Er ist elek­ trisch mit dem Robotersteuerung 25 verbunden (nicht gezeigt).

Das elastische Mittel mit Kugel/Kugelsitz 251 schafft Elasti­ zität und Meßeigenschaften ähnlich der konischen elastischen Mittel 51 der ersten Ausführungsform. Wenn der Drehmoment­ wandler 16 durch die Endeinrichtung 226 angehoben wird, bleibt die Sensorplatte 256 auf der Zwischenplatte 242 und der Entfernungssenor 248 mißt keine Lücke zwischen diesen. Wenn ein äußerer Zahnkranz 18 während des durch den Roboter 24 veranlaßten Absenkens des Drehmomentwandlers 16 auf die Getriebebaugruppe 14 nicht in den jeweiligen inneren Zahn­ kranz 20 eingreift, hebt sich die Sensorplatte 256 relativ zur Zwischenplatte 242 und der Sensor 248 detektiert eine Lücke zwischen diesen. Wenn die Lücke eine vorherbestimmte Größe übersteigt, wird ein Signal an die Robotersteuerung ge­ sendet und Roboter 24 bricht die Abwärtsbewegung der Endein­ richtung 226 ab.

Eine weitere Änderung gegenüber der ersten Ausführungsform besteht in der Oszillatorbaugruppe 269. Der Zahnstangenoszil­ lator 66 der Oszillatorbaugruppe 69 der ersten Ausführungs­ form ist durch einen Kolbenoszillator 266, versetzt zur Mit­ tellinie der oberen und unteren Trägerwellen, ersetzt. Er ist mit der Robotersteuerung verbunden. Der Kolbenoszillator 266 umfaßt einen Zylinder 288, der mit dem oberen Trägerteil 264 und einer konventionellen pneumatischen Quelle verbunden ist sowie einen Kolben 290, der an dem einen Ende teleskopisch im Zylinder 288 aufgenommen und an seinem anderen Ende an der unteren Trägerwelle 260 befestigt ist.

Die Kolbenoszillatorbaugruppe 269 schafft oszillierende Funk­ tionen, die ähnlich denen der Oszillatorbaugruppe 69 der er­ sten Ausführungsform sind. Wenn der Sensor 248 eine Lücke zwischen der Sensorplatte 256 und der Zwischenplatte 242 ent­ deckt und der Abstand, um den der Roboter 22 gesunken ist, unterhalb des Wertes ist, der für die Steuerung notwendig ist, um anzunehmen, daß der Drehmomentwandler 16 sich voll­ ständig eingepaßt hat, wird die Oszillatorbaugruppe 269 akti­ viert. Die konventionelle pneumatische Quelle hebt und senkt wiederholt den Druck im Zylinder 288, wodurch der Kolben 290 wiederholt ein- und ausfährt. Das untere Trägerteil 260 dreht sich daher hin und her, wobei das Rutschen der Zahnkränze zur gegenseitigen Ausrichtung ermöglicht wird. Sobald der Satz Zahnkränze ausgerichtet ist, sinkt der Drehmomentwandler 16 mit dem elastischen Mittel 251 und der Entfernungssensor 248 gibt ein Signal an die Steuerung, die den Betrieb der Oszil­ latorgruppe 269 beendet und die Absenkung der Endeinrichtung 226 wieder in Gang setzt. Analog zur ersten Ausführungsform wiederholt sich dies so lange, bis sich der Drehmomentwandler 16 vollständig gesetzt hat.

Während bestimmte erfindungsgemäße Ausführungsformen detail­ liert beschrieben wurden, ist dem Fachmann eine Vielzahl an­ derer Konstruktionen und Ausführungsformen im durch die An­ sprüche definierten Schutzumfang offensichtlich.

Bezugszeichenliste

12 Automatikgetriebe
14 Getriebeunterbaugruppe
16 Drehmomentwandler
18 äußerer Zahnkranz
20 entsprechender innerer Zahnkranz
22 Arm
24 Roboter
25 elektronische Steuerung
26 Endeinrichtung
28 untere Platte
30 Kontakt
31 Stutzen
32 Vakuumsaugglocke
33 kreisförmiger Vorsprung
34 zentrale Vakuumöffnung
36 Hohlrohr
38 Schalter
40 Trägerwelle
42 Zwischenplatte
44 Sensorbohrung
46 Ausrichtbohrung
48 Positions (Entfernungs) Sensor
49 Sensorleitung
50 zylindrischer Abschnitt
51 elastisches Mittel
52 konisches Ausrichtteil
54 konischer Abschnitt
56 Sensorplatte
58 Zwischenplatte
60 untere Trägerwelle
62 (Kugel) Lagerbaugruppe
64 obere Trägerwelle
65 energieabhängiger Unterbrechungssensor
66 Oszillator mit Zahnstangenantrieb
68 Schwingmotor
69 Oszillatorbaugruppe
70 Verbindungsplatte
76 Ausrichtwerkzeuganordnung
78 Basis
80 Stoßstange
82 Bewegungsmechanismus
84 Ausrichtwerkzeug
226 Endeinrichtung
232 Vakuumglocke
240 Trägerwelle
242 Zwischenplatte
246 Ausrichtbohrung
248 Sensor
251 Kugel-Sitz el. Mittel
254 Kugel
256 Sensorplatte
260 untere Trägerwelle
264 obere Trägerwelle
266 Kolbenoszillator
269 Oszillatorbaugruppe
286 Anschlagteil
288 Gehäuse
290 Kolben

Claims (15)

1. Roboterendeinrichtung (26) zur Montage von Drehmoment­ wandlern (16) mit einem Satz Innenzahnkränze (20) in eine Kraftfahrzeuggetriebeunterbaugruppe (14) mit einem Satz entsprechender Außenzahnkränze (18) beim automatisierten Einbau von Drehmomentwandlern (16) in den Kraftfahrzeugge­ triebestrang, die zur Befestigung an einem Roboterarm (22) geeignet ist, gekennzeichnet durch:

• - Hebemittel zur Befestigung des Drehmomentwandlers (16) an und Ausrichten mit der übrigen Endeinrich­ tung (26);
• - eine Verbindungsplatte (70) zur Befestigung der Endeinrichtung (26) am Roboterarm (22);
• - eine obere an der Verbindungsplatte (70) befestigte Trägerwelle (64, 264);
• - eine mit der oberen Trägerwelle (64, 264) verbundene untere Trägerwelle (60, 260);
• - Oszillatormittel (66, 69) zur Erzeugung einer oszillierenden Schwenkbewegung der unteren Teile relativ zum Roboterarm (22);
• - elastische Mittel (51) zur Verbindung der Hebemittel mit der unteren Trägerwelle (60, 260) derart, daß eine be­ grenzte Relativbewegung der Hebemittel zur unteren Träger­ welle (60, 260) auftreten kann; und
• - Entfernungssensormittel für die Überwachung der rela­ tiven Vertikalposition zwischen den Hebemitteln und der un­ teren Trägerwelle (60, 260).

2. Roboterendeinrichtung (26) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Hebemittel eine untere Platte (28), eine Vakuumsaugglocke (32, 232) und mehrere an ihr befe­ stigte Kontakte (30) aufweisen, wobei die untere Platte (28) ferner ein Verbindungselement umfaßt, das zur Aufnahme eines Vakuummechanismus geeignet ist.

3. Roboterendeinrichtung (26) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Oszillatormittel eine Zahnstangen­ baugruppe umfassen, die zwischen die Verbindungsplatte (70) und die untere Trägerwelle (60, 260) geschaltet ist, wobei die Zahnstangenbaugruppe einen Motor (68) zum Erzeugen ei­ ner Relativbewegung zwischen Zahnstange und Zahnrad umfaßt.

4. Roboterendeinrichtung (26) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Oszillatormittel einen Kolben- Oszillatormechanismus (269) mit einem mit der oberen oder der unteren Trägerwelle (60, 260) verbundenen Zylinder (288) umfassen, und einen im Zylinder (288) aufgenommenen Kolben (290) der mit der jeweils anderen - oberen oder unteren Trägerwelle verbunden ist, wobei der Zylinder (288) auch mit einer Vakuumquelle verbindbar ist.

5. Roboterendeinrichtung (26) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die elastischen Mittel (51):

• - eine Zwischenplatte (58), die mit den eine Ausrichtboh­ rung (46) umfassenden Hebemitteln verbunden ist und
• - ein konisches Ausrichtteil (54), das innerhalb der Aus­ richtbohrung (46) teleskopierbar aufgenommen und mit der unteren Trägerwelle (60, 260) verbunden ist, umfassen, wobei das konische Ausrichtteil (54) einen zylindrischen Abschnitt kleineren Durchmessers als die Ausrichtbohrung (46) aufweist, der am konischen Abschnitt angeschlossen ist, der zu einem Durchmesser größer als die Ausrichtboh­ rung (46) abgeschrägt ist, wobei das Ende des konischen Abschnitts größeren Durchmessers unterhalb der Ausrichtboh­ rung (46) liegt.

6. Roboterendeinrichtung (26) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Abstandssensormittel einen Sensor (48, 248), der an der Zwischenplatte (58) montiert ist und eine Sensorplatte (256), die am konischen Ausrichtteil (54), das neben dem Sensor (48, 248) liegt, angeordnet ist, umfassen.

7. Roboterendeinrichtung (26) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Oszillatormittel eine Zahnstangenbaugruppe umfassen, die zwischen die Verbindungsplatte (70) und die untere Trägerwelle (60, 260) geschaltet ist, wobei die Zahnstangenbaugruppe einen Motor zum Erzeugen einer Relativbewegung zwischen Zahnstange und Zahnrad umfaßt.

8. Roboterendeinrichtung (26) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Hebemittel eine untere Platte (28), eine Vakuumglocke (32) und mehrere daran befestigte Kontakte (30) umfassen, wobei die untere Platte (28) ferner eine Verbindung umfaßt, die einen Vakuummechanismus aufnehmen kann.

9. Roboterendeinrichtung (26) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die elastischen Mittel (51) eine Zwischenplatte (58) mit einer Ausrichtbohrung (46, 246), die mit der unteren Trägerwelle (60, 260) verbunden ist, und ein Kugelteil (254), das mit den Hebemitteln, die darin montiert sind, verbunden ist, aufweisen; wobei das Kugelteil (254) einen sensorplattenabschnitt oberhalb der Zwischenplatte (58) und einen Anschlagabschnitt unterhalb der Zwischenplatte (58) aufweist, wobei sowohl die Sensorplatte (256) als auch die Anschlagplatte (286) einen größeren Durchmesser als die Ausrichtbohrung (46, 246) haben.

10. Roboterendeinrichtung (26) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Entfernungssensormittel einen Sensor (48, 248) umfassen, der relativ zur unteren Trägerwelle (60, 260) befestigt ist und die Entfernung zwischen dem Sensorplattenabschnitt und der Zwischenplatte (58) erfaßt.

11. Roboterendeinrichtung (26) nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Oszillatormittel (269) einen Kolbenoszillatormechanismus, der einen Zylinder (288), der mit der unteren oder oberen Trägerwelle verbunden ist, einschließt und einen Kolben (290), der im Zylinder (288) aufgenommen ist und mit der jeweils anderen, der oberen oder unteren Trägerwelle, verbunden ist, umfaßt, wobei der Zylinder (288) auch mit der Vakuumquelle verbindbar ist.

12. Roboterendeinrichtung (26) nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Hebemittel eine untere Platte (28) und eine Vakuumglocke (32, 232) sowie mehrere daran befestigte Kontakte (30) aufweisen, wobei die untere Platte (28) ferner eine Verbindung umfaßt, die einen Vakuummechanismus aufnehmen kann.

13. Roboterendeinrichtung (26) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie Steuermittel zum Drehen der Oszillatormittel (269) dann, wenn die die Entfernung erfassenden Mittel Nichteingriff der ineinandergreifenden Zahnkränze entdecken, umfaßt.

14. Automatisiertes Verfahren zum Ausrichten von Zahnkrän­ zen eines Drehmomentwandlers gegenüber den Zahnkränzen ei­ ner Fahrzeugautomatikgetriebeunterbaugruppe während der Montage des Drehmomentwandlers in der Getriebeunterbau­ gruppe, wobei eine mit einem Roboterarm verbundene Endein­ richtung) verwendet wird, gekennzeichnet durch die Schritte:

• - Ankuppeln des Drehmomentwandlers an der Endeinrich­ tung;
• - Positionieren des Drehmomentwandlers oberhalb der Getriebeunterbaugruppe, wobei die Zahnkränze des Drehmomentwandlers im wesentlichen zentriert oberhalb der Zahnkränze der Getriebeunterbaugruppe liegen;
• - Vorsehen eines elastischen Mittels in der Endeinrich­ tung derart, daß eine begrenzte Relativbewegung zwischen dem Roboterarm und dem Drehmomentwandler auftreten kann;
• - Vorsehen von Sensormitteln, die mit den elastischen Mitteln verbunden sind, so daß die Sensormittel den relati­ ven vertikalen Abstand zwischen dem Roboterarm und dem Drehmomentwandler erkennen;
• - Vorsehen einer Oszillatorbaugruppe in der Endeinrichtung derart, daß der Drehmomentwandler eine rotatorische Vor- und Rückbewegung relativ zum Roboterarm (22) ausführen kann;
• - Absenken des Drehmomentwandlers auf die Getriebeunterbaugruppe, bis die Sensormittel eine vertikale Veränderung der Relativ-Position zwischen Roboterarm und Drehmomentwandler erfassen;
• - Aktivieren des Oszillators, wenn der Roboterarm nicht um die vorherbestimmte Höhe abgesenkt wurde, die mit einem korrekten Einbau des Drehmomentwandlers in der Getriebeun­ terbaugruppe assoziiert wird;
• - Ermitteln einer vertikalen Veränderung der Relativpositionen zwischen dem Roboterarm und dem Drehmo­ mentwandler;
• - wiederholen des Absenkschrittes, bis der Roboterarm um die vorherbestimmte Höhe abgesenkt wurde, die mit einem idealen Sitz des Drehmomentwandlers assoziiert wird; und
• - Deaktivieren des Oszillators.

15. Verfahren nach Anspruch 14, gekennzeichnet durch die Schritte:

• - Vorsehen einer Vorausrichtwerkzeugbaugruppe, die Aus­ richtwerkzeuge mit Durchmessern und räumlichen Verhältnis­ sen aufweist, die denjenigen der Drehmomentwandlerzahn­ kränze entsprechen; und
• - Einsetzen der Vorausrichtwerkzeugbaugruppe in und Herausbewegen aus den Drehmomentwandlerzahnkränzen vor dem Schritt des Absenkens des Drehmomentwandlers.