Das Ziel dieser Arbeit war, die Reproduzierbarkeit und Prozesssicherheit beim automatisierten Einkleben flächiger Werkstücke mit großen Fertigungstoleranzen zu erhöhen und damit eine nachhaltige Steigerung der Prozessqualität zu erreichen. Hierfür wurde eine aktive Kompensation von fertigungs- und prozessbedingten Fehlereinflussfaktoren zur systematischen Verringerung von Fehlklebungen angestrebt. Ausgehend von der Analyse des Standes der Technik wurde zunächst eine allgemeingültige Methodik für das prozesssichere, elastische Kleben von großflächigen Bauteilen mit Toleranzen erarbeitet. Hierfür ist eine Bereitstellung und Handhabung des einzuklebenden Werkstücks in einem Zustand minimaler Spannungen erforderlich. Zur Formgebung wurde die Anwendung von elektrischen Stellgliedern am Greifwerkzeug als die am besten geeignete Herangehensweise identifiziert. Die Stellgrößen zur Formgebung sind aus den Abständen zwischen den Fügepartnern am Fügeflansch zu bestimmen. Um den Relaxationsvorgängen des verformten Bauelements und dem langsamen Festigkeitsaufbau des Klebstoffs Rechnung zu tragen, wurde in der Arbeit ein allgemeingültiger Algorithmus entworfen, der kritische Spannungsüberhöhungen durch die Bauteilverformung, welche Undichtigkeiten in der Klebung zur Folge haben können, ermittelt und behebt. Diese Herangehensweise ist auf unterschiedlichste Anwendungsfälle des elastischen Klebens großer Flächenbauteile mit Toleranzen übertragbar. Weiterhin wurde die Anwendung der entwickelten allgemeingültigen Methodik für das Einkleben von großflächigen Windschutzscheiben aus Verbundsicherheitsglas (VSG) in eine Nutzfahrzeugkarosserie detailliert dargestellt. Für die systemtechnische Umsetzung wurde anschließend die maximal mögliche, relative Verschiebung zweier benachbarter Kontaktpunkte des Scheibengreifers auf der Scheibe berechnet. Hierzu wurde die Anfangsfestigkeit des viskosen Klebstoffs nach dem Fügen der Scheibe untersucht. Zu diesem Zweck waren Versuche sowohl an einer Windschutzscheibe als auch an Kleinteilproben erforderlich. Die Versuche an der Windschutzscheibe belegten, dass mit zunehmendem Abstand zwischen den Lagerpunkten die zulässige, relative Verschiebung an einem Lagerpunkt ansteigt und sich mit steigendem Abstand die Geschwindigkeit der Rückverformung nach der Freigabe der Zwangslage erhöht. Über alle Versuche konnte bis zu einer Rückverformung von 4 mm kein kohäsives oder adhäsives Versagen in der Klebschicht festgestellt werden. Diese für das Kleben von großflächigen Windschutzscheiben detaillierte Methodik wurde im Anschluss in einer industrienahen Pilotanlage umgesetzt. Darin standen, neben der klebtechnischen Systemtechnik, als Handhabungsgerät ein Industrieroboter und ein Scheibengreifer zur Verfügung, welcher im Verlauf der Arbeit durch die Integration prozessspezifischer Sensorik und Aktorik optimiert wurde. Für den Fügeprozess wurde ein sensorbasierter Regelkreis zur Ansteuerung der Aktoren auf dem Scheibengreifer installiert, wodurch der Fügevorgang vom Roboter auf den Scheibengreifer übertragen werden konnte.
Methodik zur Prozessoptimierung beim automatisierten elastischen Kleben großflächiger Bauteile
IWB-Forschungsberichte ; 211 ; 1-183
2008
183 Seiten, Bilder, Tabellen, Quellen
Hochschulschrift
Deutsch
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