Methodische Lösungsfindung zur Toleranzkompensation roboterbasierter Bearbeitungsverfahren

Für eine automatische, maschinelle Bearbeitung von Bauteilen ist die Festlegung einer Bahn notwendig, auf der das Werkzeug relativ zum Bauteil geführt wird. Diese Bahn ist grundsätzlich statisch und wird auf Basis des Nennmodells des Werkstücks oder eines Referenzwerkstücks festgelegt. Durch verschiedene Faktoren sind die Abmessungen sowie die Lage der zu bearbeitenden Bauteile mit Ungenauigkeiten behaftet. Diese Schwankungen müssen bei der Bearbeitung berücksichtigt werden, damit das Werkstück toleranzgerecht bearbeitet werden kann. Hierfür gibt es verschiedene Möglichkeiten, diese reichen von einem passiven Toleranzausgleich über eine aktive Regelung bis zu einer Vermessung jedes Werkstücks.

In dieser Arbeit werden zunächst die Arten und Ursachen der auftretenden Ungenauigkeiten dargestellt. Es werden die möglichen Verfahren zur Kompensation verglichen, und basierend auf diesem Vergleich und einer Anforderungsanalyse ein Leitfaden zur Ermittlung einer Strategie zur Kompensation von Abweichungen vorgestellt. Anschließend wird die Möglichkeit der Vermessung der Werkstücke und die darauf aufbauende Anpassung der Bahnen fokussiert. Kernstück dieser Verfahren ist die Berechnung einer Relation zwischen Nennmodell und wirklicher Oberfläche, auf dessen Basis anschließend die Korrektur der Bearbeitungsbahn ermittelt wird. Für diese Klasse von Verfahren gibt es zahlreiche wissenschaftliche Untersuchungen, jedoch keinen breiten industriellen Einsatz. Um den Einsatz dieser Verfahren zu vereinfachen wurde eine IT-Architektur entworfen, welche verschiedene Algorithmen und Verfahren unter einer gemeinsamen Schnittstelle verfügbar macht. Dadurch wird eine systematische Auswahl und Anwendung der für die jeweilige Fertigungsaufgabe passenden Methode unterstützt.