Projekte

Fraunhofer Geschäftsbereich Adaptronik

Adaptronisches Gelenk

Abb. 1: Prinzipdarstellung einer flexiblen Spannvorrichtung.

Die Flexibilisierung der Fertigung im Karosseriebau erfordert, Bauteile mit lokal konstruktiv verschiedenen Auslegungen im schnellen Wechsel bearbeiten zu können, ohne dass für eine Umrüstung der Anlage der Produktionsprozess gestoppt werden muss. Eine flexible Spanntechnik für das Schweißen von Karosseriebauteilen, deren Spannmodule sich gegebenen Bauteilgeometrien anpassen, ist ein wesentlicher Bestandteil einer wirtschaftlichen Lösung.

Die Abbildung 1 zeigt den Grundaufbau des neuartigen Spannsystems. Die modulare Bauweise der Einzelmodule gewährleistet im Rahmen des Gesamtprojekts die Adaption an die Systemkomponenten der Projektpartner. Die notwendige Grobposition kann durch klemmbare Steckplätze bestimmt werden. Das Umsetzen und Feinpositionieren vor der abschließenden Klemmung übernimmt beispielsweise der Schweißroboter. Aus Sicherheitsgründen erfolgt das Klemmen der Positionierkinematiken passiv, beispielsweise durch Klemmkraft erzeugende Tellerfedern. Für das Aufheben der Klemmung wurde als ausgewählte Lösung das piezoelektrische Wirkprinzip favorisiert. Nur für den kurzzeitigen Übergangsvorgang bis zum endgültigen Lösen der Klemmung ist eine Energiezufuhr notwendig. Hohe Kraftdichten sind erreichbar. Die für piezoelektrische Aktoren typische Kurzhubigkeit erforderte eine sehr steife Auslegung der im Kraftfluss befindlichen Komponenten. Die Abbildung 2 zeigt den gemeinsam mit HLS Ingenieurbüro GmbH & Co. KG entwickelten Demonstrator mit drei Klemmstellen zur Gewährleistung des erforderlichen Bewegungsbereiches. Die Ansteuerspannung für die piezoelektrischen Stapelaktoren liefert ein DC-DC-Wandler mit einer eingangsseitigen Spannungsebene für Leistungs- und Steuersignale von 24 V. In hinsichtlich des Bauraumes minimierter Ausfertigung kann er direkt am Einzelmodul angebracht werden. Das Aufheben der Klemmung und das erneute Klemmen nach Abschluss des Positioniervorgangs werden an die Steuerung zurückgemeldet.

Abb. 2: Demonstrator.