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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.
List of contents
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.- 3 Analyse der Montageaufgabe und Ableitung von Anforderungen an programmierbare Montagesysteme für feinwerktechnische Produkte.- 3.1 Analyse der Montageaufgabe.- 3.2 Anforderungen an flexibel automatisierte Montage- système für feinwerktechnische Produkte.- 4 Konzeption von Toleranzausgleichssystemen für Industrieroboter und Aufstellung eines Lösungskatalogs für Gesamtsysteme.- 4.1 Lösungskonzepte für Toleranzausgleichssysteme.- 4.2 Einsatzbereiche für Toleranzausgleichssysteme.- 4.3 Lösungskatalog für Gesamtsysteme.- 5 Entwicklung von gesteuerten Verfahren für den Toleranzausgleich.- 5.1 Pneumatische Fügeteilzentrierung.- 5.2 Taktile Tastmethoden.- 5.3 Verfahren mit Vibrationsunterstützung.- 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.- 6.4 Experimentelle Untersuchungen.- 7 Entwicklung eines Fügesystems mit aktivem Toleranzausgleich.- 7.1 Teilfunktionen und Teilsysteme.- 7.2 Greifsystem.- 7.3 Toleranzausgleichssystem.- 7.4 Steuerungssystem.- 8 Erprobung der Teilsysteme im Gesamtsystem.- 8.1 Festlegung des Produktspektrums und der Montageabläufe.- 8.2 Aufbau der Montageversuchszelle.- 8.3 Versuchsergebnisse.- 8.4 Folgerungen aus den Versuchen.- 9 Zusammenfassung und Ausblick.- 10 Schrifttum.
