Die vorliegende Arbeit entstand wahrend meiner Tatigkeit als wissenschaftlicher Mitarbeiter am Fraunhofer-Institut fur Produktionstechnik und Automatisierung (IPA), stuttgart. Herrn Professor Dr. -Ing. Dr. h. c. multo H. J. Warnecke danke ich fur seine wohlwollende Unterstutzung und Forderung der Arbeit. Herrn Professor Dr. -Ing. K. Siegert danke ich fur die Durchsicht der Arbeit und fur die Obernahme des Mitberichts. Herrn Professor Dr. -Ing. R. D. Schraft und Herrn Dr. -Ing. M. Schweizer danke ich fur die anregenden Gesprache und die kritischen Diskussionen. Aus dem Kreis der beteiligten…mehr
Die vorliegende Arbeit entstand wahrend meiner Tatigkeit als wissenschaftlicher Mitarbeiter am Fraunhofer-Institut fur Produktionstechnik und Automatisierung (IPA), stuttgart. Herrn Professor Dr. -Ing. Dr. h. c. multo H. J. Warnecke danke ich fur seine wohlwollende Unterstutzung und Forderung der Arbeit. Herrn Professor Dr. -Ing. K. Siegert danke ich fur die Durchsicht der Arbeit und fur die Obernahme des Mitberichts. Herrn Professor Dr. -Ing. R. D. Schraft und Herrn Dr. -Ing. M. Schweizer danke ich fur die anregenden Gesprache und die kritischen Diskussionen. Aus dem Kreis der beteiligten Mitarbeiter und Studenten mochte ich Herrn I. Behne, Herrn J. Dobler, Herrn Th. Frankel und Herrn D. Stoffler besonders erwahnen und Ihnen meinen Dank fur Ihre Mitarbeit aussprechen. Ganz besonders danke ich aber meiner Frau Michaela, ohne deren tatkraftige Unterstutzung und Ihrer Bereitschaft auf haufige Entbehrungen diese Arbeit nicht gelungen ware. stuttgart, im September 1992 Gunther Wurtz INHALTSVERZEICHNIS seite o Formelzeichen und Abkurzungen 12 1 Einleitung 16 Prob1emstellung 16 1. 1 Zielsetzung und Vorgehensweise 17 1. 2 2 stand der Technik 19 2. 1 Definitionen 19 2. 2 Einsatzbereiche von EinpreBvorrichtungen 19 Automatisiertes Einpressen mit Industrieroboter 20 2. 3 Analyse industrieller EinpreBvorgange 3 23 3. 1 Analyse der Werkstuckeigenschaften 23 3. 2 Analyse des EinpreBprozesses 25 Automatisierungshemmnisse 3. 3 27 3. 4 Ableitung von Entwick1ungsschwerpunkten 28 fur das flexibel automatisierte Einpressen 3. 5 Anforderungen an ein flexibel automatisiertes 29 EinpreBsystem 3. 5. 1 Teilfunktionen und Teilsysteme des EinpreB 29 systems 3. 5.
0 Formelzeichen und Abkürzungen.- 1 Einleitung.- 1.1 Problemstellung.- 1.2 Zielsetzung und Vorgehensweise.- 2 Stand der Technik.- 2.1 Definitionen.- 2.2 Einsatzbereiche von Einpreßvorrichtungen.- 2.3 Automatisiertes Einpressen mit Industrieroboter.- 3 Analyse industrieller Einpreßvorgänge.- 3.1 Analyse der Werkstückeigenschaften.- 3.2 Analyse des Einpreßprozesses.- 3.3 Automatisierungshemmnisse.- 3.4 Ableitung von Entwicklungsschwerpunkten für das flexibel automatisierte Einpressen.- 3.5 Anforderungen an ein flexibel automatisiertes Einpreßsystem.- 3.5.1 Teilfunktionen und Teilsysteme des Einpreßsystems.- 3.5.2 Anforderungen an das Gesamtsystem.- 3.5.3 Anforderungen an die Teilsysteme.- 3.5.3.1 Anforderungen an das Fügesystem.- 3.5.3.2 Anforderungen an Systeme zum Toleranzausgleich.- 3.5.3.3 Anforderungen an Systeme zur Prozeßüberwachung.- 4 Analyse des Fügeprozesses.- 4.1 Phasenmodell des Fügeprozesses Einpressen .- 4.2 Analytische Berechnung des Fügeprozesses.- 4.2.1 Positionierfehler.- 4.2.1.1 Bedingung für Ausrichten.- 4.2.1.2 Bedingung für Versagen.- 4.2.2 Fügestrategien.- 4.2.2.1 Fügen mit konstanter Kraft.- 4.2.2.2 Fügen mit Stoßkräften.- 4.3 Einflußparameter auf den Einpreßvorgang.- 5 Konzeption und Entwicklung von Teilsystemen.- 5.1 Lösungskonzepte für das Fügesystem.- 5.1.1 Konzepte zur Fügekrafterzeugung.- 5.1.1.1 Aufbau und Wirkungsweise des ausgewählten Prinzips.- 5.1.2 Konzepte zur Schwingungsisolation.- 5.1.2.1 Aufbau und Wirkungsweise des ausgewählten Prinzips.- 5.2 Lösungskonzepte für das Positioniersystem.- 5.2.1 Aufbau und Wirkungsweise des ausgewählten Prinzips.- 5.3 Lösungskonzepte für das Kontrollsystem.- 5.3.1 Wirkungsweise des ausgewählten Prinzips.- 6 Erprobung der Funktionsmodule.- 6.1 Versuchsaufbau zur Erprobung des Hammermoduls.- 6.1.1 Auslegung des entwickelten Funktionsmoduls.- 6.1.2 Beschreibung des Versuchsaufbaus.- 6.1.3 Erkenntnisse aus den Versuchen.- 6.1.4 Umsetzung und Optimierung.- 6.2 Versuchsaufbau zur Erprobung des Schwingungsisolationsmoduls.- 6.2.1 Auslegung des entwickelten Funktionsmoduls.- 6.2.2 Beschreibung des Versuchsaufbaus.- 6.2.3 Erkenntnisse aus den Versuchen.- 6.2.4 Umsetzung und Optimierung.- 6.3 Versuchsaufbau zur Erprobung des Toleranzausgleichsmoduls.- 6.3.1 Auslegung des entwickelten Funktionsmoduls.- 6.3.2 Beschreibung des Versuchsaufbaus.- 6.3.3 Versuchsdurchführung und Versuchsergebnisse.- 6.3.4 Umsetzung und Optimierung.- 6.4 Versuchsaufbau zur Erprobung des Verfahrens zur Prozeßüberwachung.- 6.4.1 Beschreibung des Versuchsaufbaus.- 6.4.2 Erkenntnisse aus den Versuchen.- 6.4.3 Umsetzung und Optimierung.- 7 Kombination der Funktionsmodule zu einer flexiblen Robotereinpreßzelle.- 7.1 Gesamtsystem.- 7.2 Komponenten.- 7.3 Versuchsergebnisse.- 7.4 Folgerungen aus den Versuchen.- 8 Zusammenfassung und Ausblick.- 9 Literaturverzeichnis.- 10 Anhang.
0 Formelzeichen und Abkürzungen.- 1 Einleitung.- 1.1 Problemstellung.- 1.2 Zielsetzung und Vorgehensweise.- 2 Stand der Technik.- 2.1 Definitionen.- 2.2 Einsatzbereiche von Einpreßvorrichtungen.- 2.3 Automatisiertes Einpressen mit Industrieroboter.- 3 Analyse industrieller Einpreßvorgänge.- 3.1 Analyse der Werkstückeigenschaften.- 3.2 Analyse des Einpreßprozesses.- 3.3 Automatisierungshemmnisse.- 3.4 Ableitung von Entwicklungsschwerpunkten für das flexibel automatisierte Einpressen.- 3.5 Anforderungen an ein flexibel automatisiertes Einpreßsystem.- 4 Analyse des Fügeprozesses.- 4.1 Phasenmodell des Fügeprozesses "Einpressen".- 4.2 Analytische Berechnung des Fügeprozesses.- 4.3 Einflußparameter auf den Einpreßvorgang.- 5 Konzeption und Entwicklung von Teilsystemen.- 5.1 Lösungskonzepte für das Fügesystem.- 5.2 Lösungskonzepte für das Positioniersystem.- 5.3 Lösungskonzepte für das Kontrollsystem.- 6 Erprobung der Funktionsmodule.- 6.1 Versuchsaufbau zur Erprobung des Hammermoduls.- 6.2 Versuchsaufbau zur Erprobung des Schwingungsisolationsmoduls.- 6.3 Versuchsaufbau zur Erprobung des Toleranzausgleichsmoduls.- 6.4 Versuchsaufbau zur Erprobung des Verfahrens zur Prozeßüberwachung.- 7 Kombination der Funktionsmodule zu einer flexiblen Robotereinpreßzelle.- 7.1 Gesamtsystem.- 7.2 Komponenten.- 7.3 Versuchsergebnisse.- 7.4 Folgerungen aus den Versuchen.- 8 Zusammenfassung und Ausblick.- 9 Literaturverzeichnis.- 10 Anhang.
0 Formelzeichen und Abkürzungen.- 1 Einleitung.- 1.1 Problemstellung.- 1.2 Zielsetzung und Vorgehensweise.- 2 Stand der Technik.- 2.1 Definitionen.- 2.2 Einsatzbereiche von Einpreßvorrichtungen.- 2.3 Automatisiertes Einpressen mit Industrieroboter.- 3 Analyse industrieller Einpreßvorgänge.- 3.1 Analyse der Werkstückeigenschaften.- 3.2 Analyse des Einpreßprozesses.- 3.3 Automatisierungshemmnisse.- 3.4 Ableitung von Entwicklungsschwerpunkten für das flexibel automatisierte Einpressen.- 3.5 Anforderungen an ein flexibel automatisiertes Einpreßsystem.- 3.5.1 Teilfunktionen und Teilsysteme des Einpreßsystems.- 3.5.2 Anforderungen an das Gesamtsystem.- 3.5.3 Anforderungen an die Teilsysteme.- 3.5.3.1 Anforderungen an das Fügesystem.- 3.5.3.2 Anforderungen an Systeme zum Toleranzausgleich.- 3.5.3.3 Anforderungen an Systeme zur Prozeßüberwachung.- 4 Analyse des Fügeprozesses.- 4.1 Phasenmodell des Fügeprozesses Einpressen .- 4.2 Analytische Berechnung des Fügeprozesses.- 4.2.1 Positionierfehler.- 4.2.1.1 Bedingung für Ausrichten.- 4.2.1.2 Bedingung für Versagen.- 4.2.2 Fügestrategien.- 4.2.2.1 Fügen mit konstanter Kraft.- 4.2.2.2 Fügen mit Stoßkräften.- 4.3 Einflußparameter auf den Einpreßvorgang.- 5 Konzeption und Entwicklung von Teilsystemen.- 5.1 Lösungskonzepte für das Fügesystem.- 5.1.1 Konzepte zur Fügekrafterzeugung.- 5.1.1.1 Aufbau und Wirkungsweise des ausgewählten Prinzips.- 5.1.2 Konzepte zur Schwingungsisolation.- 5.1.2.1 Aufbau und Wirkungsweise des ausgewählten Prinzips.- 5.2 Lösungskonzepte für das Positioniersystem.- 5.2.1 Aufbau und Wirkungsweise des ausgewählten Prinzips.- 5.3 Lösungskonzepte für das Kontrollsystem.- 5.3.1 Wirkungsweise des ausgewählten Prinzips.- 6 Erprobung der Funktionsmodule.- 6.1 Versuchsaufbau zur Erprobung des Hammermoduls.- 6.1.1 Auslegung des entwickelten Funktionsmoduls.- 6.1.2 Beschreibung des Versuchsaufbaus.- 6.1.3 Erkenntnisse aus den Versuchen.- 6.1.4 Umsetzung und Optimierung.- 6.2 Versuchsaufbau zur Erprobung des Schwingungsisolationsmoduls.- 6.2.1 Auslegung des entwickelten Funktionsmoduls.- 6.2.2 Beschreibung des Versuchsaufbaus.- 6.2.3 Erkenntnisse aus den Versuchen.- 6.2.4 Umsetzung und Optimierung.- 6.3 Versuchsaufbau zur Erprobung des Toleranzausgleichsmoduls.- 6.3.1 Auslegung des entwickelten Funktionsmoduls.- 6.3.2 Beschreibung des Versuchsaufbaus.- 6.3.3 Versuchsdurchführung und Versuchsergebnisse.- 6.3.4 Umsetzung und Optimierung.- 6.4 Versuchsaufbau zur Erprobung des Verfahrens zur Prozeßüberwachung.- 6.4.1 Beschreibung des Versuchsaufbaus.- 6.4.2 Erkenntnisse aus den Versuchen.- 6.4.3 Umsetzung und Optimierung.- 7 Kombination der Funktionsmodule zu einer flexiblen Robotereinpreßzelle.- 7.1 Gesamtsystem.- 7.2 Komponenten.- 7.3 Versuchsergebnisse.- 7.4 Folgerungen aus den Versuchen.- 8 Zusammenfassung und Ausblick.- 9 Literaturverzeichnis.- 10 Anhang.
0 Formelzeichen und Abkürzungen.- 1 Einleitung.- 1.1 Problemstellung.- 1.2 Zielsetzung und Vorgehensweise.- 2 Stand der Technik.- 2.1 Definitionen.- 2.2 Einsatzbereiche von Einpreßvorrichtungen.- 2.3 Automatisiertes Einpressen mit Industrieroboter.- 3 Analyse industrieller Einpreßvorgänge.- 3.1 Analyse der Werkstückeigenschaften.- 3.2 Analyse des Einpreßprozesses.- 3.3 Automatisierungshemmnisse.- 3.4 Ableitung von Entwicklungsschwerpunkten für das flexibel automatisierte Einpressen.- 3.5 Anforderungen an ein flexibel automatisiertes Einpreßsystem.- 4 Analyse des Fügeprozesses.- 4.1 Phasenmodell des Fügeprozesses "Einpressen".- 4.2 Analytische Berechnung des Fügeprozesses.- 4.3 Einflußparameter auf den Einpreßvorgang.- 5 Konzeption und Entwicklung von Teilsystemen.- 5.1 Lösungskonzepte für das Fügesystem.- 5.2 Lösungskonzepte für das Positioniersystem.- 5.3 Lösungskonzepte für das Kontrollsystem.- 6 Erprobung der Funktionsmodule.- 6.1 Versuchsaufbau zur Erprobung des Hammermoduls.- 6.2 Versuchsaufbau zur Erprobung des Schwingungsisolationsmoduls.- 6.3 Versuchsaufbau zur Erprobung des Toleranzausgleichsmoduls.- 6.4 Versuchsaufbau zur Erprobung des Verfahrens zur Prozeßüberwachung.- 7 Kombination der Funktionsmodule zu einer flexiblen Robotereinpreßzelle.- 7.1 Gesamtsystem.- 7.2 Komponenten.- 7.3 Versuchsergebnisse.- 7.4 Folgerungen aus den Versuchen.- 8 Zusammenfassung und Ausblick.- 9 Literaturverzeichnis.- 10 Anhang.
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