Klipsmontage mit Industrierobotern

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.

Inhalt
1 Einleitung.- 1.1 Allgemeines.- 1.2 Flexible Automatisierung der Montage.- 1.3 Anwendung und Eigenschaften von Klipsen.- 2 Stand der Technik.- 2.1 Untersuchungen zur automatischen Klipsmontage.- 2.2 Anforderungen an eine umfassende Analyse des Klipsens.- 2.3 Ziel der Arbeit.- 3 Planung einer Montagezelle für Sehnellbefestiger.- 3.1 Vorgehensweise.- 3.2 Abgrenzen der Randbedingungen.- 3.3 Alternative Funktionsstrukturen.- 3.4 Wirkprinzipien.- 4 Entwurf einer Montagezelle für Schnellbefestiger.- 4.1 Übersicht.- 4.2 Entwerfen von Zuführungen.- 4.3 Entwerfen von Effektoren.- 4.4 Auswahl der Entwürfe.- 4.5 Zusammenfassung und Bewertung am Fallbeispiel.- 5 Theoretische Analyse des Fügevorgangs beim Klipsen.- 5.1 Einleitung.- 5.2 Materialeigenschaften von Klipsen.- 5.3 Theoretische Ermittlung der Fügekräfte und -momente bei zentrischem Fügen.- 5.4 Berechnung des Fügevorgangs nach der Methode der Finiten Elemente (FEM).- 5.5 Darstellung der Berechnungen.- 5.6 Vorschläge zur montagegerechten Klipsgestaltung.- 6 Experimentelle Analyse des Fügevorgangs beim Klipsen.- 6.1 Messung der Fügekräfte und -momente.- 6.2 Darstellung der Meßergebnisse.- 6.3 Auswertung der Meßergebnisse.- 7 Versuche zum automatischen Klipsen.- 7.1 Einführung und Zielsetzung.- 7.2 Versuchsaufbau: flexibel automatisierte Klipsstation.- 7.3 Schwachstellenanalyse an den einzelnen Komponenten der Anlage.- 7.4 Einfluß von Positioniertoleranzen.- 7.5 Integration eines komplienten Systems in den Effektor.- 8 Zusammenfassung.