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Über dieses Buch

Für die automatische Montage von Schnellbefestigungselementen mit Industrierobotern wird eine systematische Planungsmethode vorgestellt. Die denkbaren Varianten für eine Montagezelle lassen sich mit Hilfe von Funktionsstrukturen geordnet darstellen und durch eine Nutzwertanalyse auf wenige sinnvolle Lösungen reduzieren. Für die verbleibenden Strukturen werden Konzepte für die einzelnen Elemente einer Montagezelle am Beispiel von Klipsen erarbeitet. Aus den Kombinationen der Konzepte ergeben sich Entwürfe für die Zuführung der Klipse und den Effektor. Bevor eine Montagezelle aufgebaut werden kann, müssen die zu erwartenden Fügekräfte ermittelt werden. Dafür wird der Fügevorgang mit Hilfe der FEM-Methode berechnet. Aufgrund dieser Berechnungen lassen sich auch Vorschläge für eine bessere Gestaltung der Klipse erarbeiten. Die rechnerischen Ergebnisse werden mit experimentellen Ergebnissen verglichen, die an einem Versuchsstand mittels eines Kraft-Momenten-Sensors gemessen wurden. Durch die Integration eines komplienten Systems reduzieren sich die Belastungen der Fügepartner vor allem bei Positionsversatz. Der Vergleich der Meßergebnisse mit den Berechnungen zeigt, daß die Berechnungen nach der FEM-Methode weitgehend mit den Messungen übereinstimmen. Eine Schwachstellenanalyse an einer Montagezelle zeigt, daß eine schnelle und zuverlässige automatisierte Montage von Klipsen möglich ist. Dabei bilden die mechanischen Schnittstellen zwischen den einzelnen Elementen die Hauptursache für einen Ausfall der Anlage. Nach einer Optimierung kann, ohne mögliche Ausfälle des Roboters zu berücksichtigen, mit 99,25% Verfügbarkeit montiert werden.

Inhaltsverzeichnis

Frontmatter

1. Einleitung

Zusammenfassung
Die Situation in der Produktionstechnik ist heute durch abnehmende Fertigungslosgrößen und zunehmende Personalkosten sowie durch eine unzureichende Nutzung der Produktionsanlagen geprägt. Neben den Forderungen nach verbesserter Mengenleistung und Arbeitsgenauigkeit gewinnt deshalb die Verbesserung der Flexibilität von Produktionseinrichtungen und -abläufen immer mehr an Bedeutung. In zunehmendem Maße werden Programme, Einrichtungen und Anlagen für rechnergestützte und flexibel automatisierte Produktionsabläufe entwickelt /l.l/.
Klaus Riese

2. Stand der Technik und Ziel der Arbeit

Zusammenfassung
Es existieren Arbeiten zu Klipsverbindungen, die sich primär auf die Produktgestaltung und Einsatzmöglichkeiten beziehen /2.1/. Im Hinblick auf die automatische Montierbarkeit beim Fügen und insbesondere auf einfache Zuführung sind bisher wenige Untersuchungen durchgeführt worden.
Klaus Riese

3. Planung einer Montagezelle für Schnellbefestiger

Zusammenfassung
Im Rahmen der flexibel automatisierten Montage sind die Problemstellungen oft ähnlich. Die Montage von Verbindungselementen, die als Schüttgut angeliefert werden (wie Schrauben, Klipse, Klammern, Nieten etc.), weist sogar sehr starke Parallelen auf. Diese Verbindungselemente haben i.a. ein sehr geringes Eigengewicht; häufig werden sie mehrfach an einem Bauteil verwendet und benötigen meist nur geringe Montagezeiten.
Klaus Riese

4. Entwurf einer Montagezelle für Schnellbefestiger

Zusammenfassung
Aufgrund der Ergebnisse aus dem vorangehenden Kapitel über Funktionsstrukturen, Wirkprinzipien und physikalischen Prinzipien läßt sich der Entwurf einer Montagezelle effizient durchführen. Ein Entwurf ist die graghische Darstellung von Gestalt und Anordnung der Elemente eines zu entwickelnden Produkts /4.1/. Die Lösungen, die sich aus den dargestellten Wirkprinzipien und physikalischen Prinzipien ergeben, werden dabei konkretisiert. Aufgrund der Entwürfe ergibt sich das Bild eines technischen Systems, das beurteilbar und bewertbar ist.
Klaus Riese

5. Theoretische Analyse des Fügevorgangs beim Klipsen

Zusammenfassung
Der Fügevorgang beim Klipsen ist bisher nicht umfassend analysiert worden. Die beim Montieren auftretenden Kräfte und Momente sind in ihrem Verlauf während des Fügens unbekannt. Ebensowenig weiß man über die im Klips auftretenden inneren Spannungen während des Einrastvorganges.
Klaus Riese

6. Experimentelle Analyse des Fügevorgangs beim Klipsen

Zusammenfassung
Ziel der Untersuchung ist es, den Fügevorgang beim Klipsen im Hinblick auf die automatische Montage durch Roboter zu analysieren. Dazu werden die Versuche unter Verwendung eines Roboters durchgeführt (Abb. 6.1).
Klaus Riese

7. Versuche zum automatischen Klipsen

Zusammenfassung
Bei flexibel automatisierten Montageanlagen muß mit hohen Investitionskosten gerechnet werden, deren lange Amortisationszeiten nicht durch hohe Ausfallraten noch weiter gestreckt werden dürfen. Es ist daher von erheblicher Bedeutung, die Verfügbarkeit einer flexibel automatisierten Klipsmontagezelle zu maximieren. Nach der Entwicklung einer Planungsmethode für flexibel automatisierte Montagesysteme und der eingehenden Untersuchung der Fügekräfte beim Klipsen soll deshalb eine Versuchsstation aufgebaut werden. Denn es existieren bisher keine praktischen Untersuchungen zum automatischen Vereinzeln, Zuführen und Montieren von Klipsen.
Klaus Riese

8. Zusammenfassung

Zusammenfassung
In dieser Arbeit werden die heutigen Möglichkeiten zur flexiblen Automatisierung der Montage von Schnellbefestigungselementen dargestellt. Abgesehen davon, daß sich viele Parallelen zur Montage von anderen Kleinteilen ergeben, vor allem zu solchen mit Schüttgutcharakter, nimmt auch die Anwendung von Schnellbefestigern weiterhin ständig zu.
Für die Planung von automatischen Montageanlagen mit Industrierobotern für Schnell- befestigungselemente wird eine systematische Vorgehensweise dargestellt. Dabei wird die Konstruktionsmethodik, übertragen auf Montagezellen, als Planungsinstrument verwendet. Die resultierenden denkbaren Varianten für eine Montagezelle lassen sich mit Hilfe von Funktionsstrukturen geordnet auflisten und durch neu eingeführte Sektortafeln übersichtlich darstellen. Durch eine Nutzwertanalyse läßt sich die Vielfalt an Möglichkeiten auf eine kleine Menge sinnvoller Lösungen reduzieren. Für die verbleibenden Strukturen werden dann Wirkprinzipien für die einzelnen Elemente der Anlage am Beispiel von Klipsen erarbeitet. Aus den Kombinationen dieser Wirkprinzipien ergeben sich Entwürfe für die Zuführung der Klipse und den Effektor einer Montagezelle entsprechend der ausgewählten Funktionsstruktur.
Klaus Riese

Backmatter

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