Toleranzausgleichssysteme Für Industrieroboter Am Beispiel Des Feinwerktechnischen Bolzen-Loch-Problems

ISBN-13: 9783540552284 / Niemiecki / Miękka / 1992 / 119 str.

Uwe Schweigert

Opis

1. 1 Problemstellung Mehrere Untersuchungen und Studien weisen den Montagebereich als einen Schwerpunkt zukunftiger Technologieentwicklungen und RationalisierungsmaB nahmen in der Produktion aus /1,2/. Der verstarkte Trend zu kurzeren Durchlauf zeiten, verbunden mit kleineren LosgroBen, stellt ebenso wie kurzere Produkt lebensdauern erhohte Anforderungen an die Flexibilitat von Montagesystemen. Dieser Entwicklung wird durch einen zunehmenden Einsatz von Industrierobotern in flexibel automatisierten Montagesystemen Rechnung getragen /3/. Fur eine durchgangige Automatisierung der Montage werden neben den am Markt verfug baren Standardkomponenten flexible Greifsysteme, Werkzeuge mit ProzeBintegra tion (z. B. Loten, Kleben), Toleranzausgleichssysteme, Fugestrategien und Kompo nenten fUr eine Sicherstellung der Werkzeugfunktionen und Oberwachung des Montageprozesses benotigt. Entsprechende Systeme erfordern einen verstarkten Einsatz von Sensoren, der durch die jungsten Entwicklungen auf diesem Gebiet ermoglicht wird /4/. Ein groBes Rationalisierungspotential existiert in der feinwerktechnischen Industrie mit insgesamt 58. 282 Betriebsstatten und 1. 676. 271 Beschaftigten in der Bundes republik Deutschland 1987 /5/. Die unterschiedlichen Branchen der Feinwerk technik (Bild 1) zeichnen sich gemeinsam, verglichen mit anderen Industriezwei gen, durch den weitaus hochsten Anteil der Montagekosten an den Herstellkosten ihrer Produkte aus /V GegenOber der Kleinteilemontage mit den bisher meisten in der Feinwerktechnik hochste monta Industrieroboteranwendungen bestehen getechnische Anforderungen und QualitatsansprOche, die eine extreme Genauig keit der Gerate bedingen. Automatisierte Losungen existieren daher nur im Bereich der Massenfertigung (Uhrenindustrie, Elektronikfertigung) mit starren Montage automaten und geringer Flexibilitat. Der geringe Automatisierungsgrad bei der Montage kleiner und mittlerer Serien hat u. a."

Spis treści

0 Abkürzungen und Formelzeichen.- 1 Einleitung.- 1.1 Problemstellung.- 1.2 Zielsetzung und Vorgehensweise.- 2 Ausgangssituation.- 2.1 Begriffe und Definitionen.- 2.2 Stand der Technik.- 2.2.1 Automatisierte Montagesysteme für feinwerk- technische Produkte.- 2.2.2 Toleranzausgleichssysteme.- 3 Analyse der Montageaufgabe und Ableitung von Anforderungen an programmierbare Montagesysteme für feinwerktechnische Produkte.- 3.1 Analyse der Montageaufgabe.- 3.1.1 Produktspektrum.- 3.1.2 Analyse ausgewählter Montageaufgaben.- 3.1.2.1 Analyse des Werkstückspektrums.- 3.1.2.2 Analyse der Montagevorgänge.- 3.1.2.3 Toleranzbetrachtung.- 3.1.3 Folgerungen aus den Analyseergebnissen.- 3.2 Anforderungen an flexibel automatisierte Montage- système für feinwerktechnische Produkte.- 3.2.1 Teilfunktionen und deren Zuordnung zu Teil- Systemen.- 3.2.2 Anforderungen an das Gesamtsystem.- 3.2.3 Anforderungen an Teilsysteme.- 3.2.3.1 Toleranzausgleichssysteme.- 3.2.3.2 Sensorsysteme.- 4 Konzeption von Toleranzausgleichssystemen für Industrieroboter und Aufstellung eines Lösungskatalogs für Gesamtsysteme.- 4.1 Lösungskonzepte für Toleranzausgleichssysteme.- 4.1.1 Verfahrensübersicht.- 4.1.2 Konzepte für die Suchphase.- 4.1.2.1 Geregelte Suchsysteme.- 4.1.2.2 Gesteuerte Suchsysteme.- 4.1.3 Konzepte für die Abschlußphase.- 4.1.4 Kombinierte Systeme.- 4.2 Einsatzbereiche für Toleranzausgleichssysteme.- 4.3 Lösungskatalog für Gesamtsysteme.- 5 Entwicklung von gesteuerten Verfahren für den Toleranzausgleich.- 5.1 Pneumatische Fügeteilzentrierung.- 5.1.1 Funktionsmuster und Funktionsprinzip.- 5.1.2 Theoretische Untersuchungen.- 5.1.3 Experimentelle Untersuchungen.- 5.2 Taktile Tastmethoden.- 5.2.1 Suchstrategien.- 5.2.2 Experimentelle Untersuchungen.- 5.3 Verfahren mit Vibrationsunterstützung.- 5.3.1 Prinzipien der Suchbewegung.- 5.3.2 Ermittlung von Suchparametern und Suchtrajektorien.- 5.3.3 Entwicklung von Funktionsmustern.- 5.3.4 Experimentelle Untersuchungen.- 5.4 Bewertung und Anwendungsbereiche der Lösungs- Prinzipien.- 6 Entwicklung von geregelten Verfahren für den Toleranzausgleich mit taktiler Sensorik.- 6.1 Theorie des Fügeprozesses.- 6.2 Greifer-Sensorsystem.- 6.3 Taktile Fügestrategien.- 6.3.1 Auswertung von Kippsignalen.- 6.3.2 Verfahren zur Kompensation von Geometrie- abweichungen und Parallelitätsfehlern.- 6.4 Experimentelle Untersuchungen.- 6.4.1 Versuchsauf bau.- 6.4.2 Versuchsergebnisse.- 7 Entwicklung eines Fügesystems mit aktivem Toleranzausgleich.- 7.1 Teilfunktionen und Teilsysteme.- 7.2 Greifsystem.- 7.2.1 Greiffunktion.- 7.2.2 Konstruktive Gestaltung.- 7.3 Toleranzausgleichssystem.- 7.3.1 Sensorik.- 7.3.2 Feinpositionierung.- 7.3.3 Integration der Komponenten in ein Fügesystem.- 7.4 Steuerungssystem.- 8 Erprobung der Teilsysteme im Gesamtsystem.- 8.1 Festlegung des Produktspektrums und der Montageabläufe.- 8.2 Aufbau der Montageversuchszelle.- 8.2.1 Gesamtaufbau.- 8.2.2 Teilsysteme.- 8.2.2.1 Teilebereitstellung.- 8.2.2.2 Fügesystem mit aktivem Toleranzausgleich.- 8.2.2.3 Programmierbarer Kleinstteilegreifer.- 8.3 Versuchsergebnisse.- 8.3.1 Montagezeiten.- 8.3.2 Fehlerbetrachtung.- 8.4 Folgerungen aus den Versuchen.- 9 Zusammenfassung und Ausblick.- 10 Schrifttum.