Details
| Original language | German |
|---|---|
| Qualification | Doctor of Engineering |
| Awarding Institution | |
| Supervised by |
|
| Thesis sponsors |
|
| Date of Award | 12 Apr 2024 |
| Place of Publication | Hannover |
| Print ISBNs | 3-95900-931-3 |
| Electronic ISBNs | 978-3-95900-937-9 |
| Publication status | Published - 2024 |
Abstract
Cite this
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- BibTeX
- RIS
Hannover, 2024. 125 p.
Research output: Thesis › Doctoral thesis
}
TY - BOOK
T1 - Methoden zur Steigerung der Flexibilität und Robustheit einer aerodynamischen Zuführanlage für die automatisierte Montage
AU - Kolditz, Torge Mattis
PY - 2024
Y1 - 2024
N2 - Um bestehenden Defiziten konventioneller Zuführtechnik hinsichtlich Zuführleistung, Zuverlässigkeit und Variantenflexibilität entgegenzuwirken, nutzt die aerodynamische Zuführtechnik Luft, anstelle mechanischer Schikanen, um Bauteile zu manipulieren. Die zu Beginn dieser Arbeit zur Verfügung stehende aerodynamische Zuführanlage zeichnete sich insbesondere durch hohe Zuführleistungen von bis zu 800 Bauteilen in der Minute und eine hohe technische Verfügbarkeit aus. Die Anpassung dieser Zuführanlage an unterschiedliche Bauteilgeometrien erfolgte über die Konfiguration von nur vier Anlagenparametern. In vorangegangenen Forschungstätigkeiten wurde ein genetischer Algorithmus (GA) entwickelt, der die Zuführanlage dazu befähigt, eigenständig bestmögliche Werte für diese Parameter zu identifizieren und diese über entsprechende Hardware automatisch einzustellen. Im Rahmen der vorliegenden Arbeit wurden Methoden erforscht, um die Flexibilität und Robustheit der aerodynamischen Zuführanlage für den Einsatz in modernen Produktionsumgebungen zu steigern. Dazu wurde zunächst untersucht, ob die Einstellzeit der Anlage mithilfe des GA reduziert werden kann, indem Wechselwirkungen zwischen den Bauteileigenschaften und den Parametern des GA identifiziert werden. Es konnten dabei keine signifikanten Wechselwirkungen identifiziert werden. Im Folgenden wurde die Zuführanlage hard- und softwareseitig um einen fünften Anlagenparameter erweitert. Durch diese Erweiterung konnten zuvor identifizierte Einschränkungen der Robustheit bei bestimmten Bauteileigenschaften ausgeräumt, das zuführbare Bauteilspektrum somit gesteigert und gleichzeitig die Einstellzeit der Anlage reduziert werden. Das zuführbare Bauteilspektrum wurde in eine Arbeitshilfe zur einfachen Abschätzung der Eignung von Bauteilen übertragen. Anschließend wurde ein bestehendes Simulationsmodell erweitert, so dass das Verhalten verschiedener Bauteile simuliert werden kann, ohne manuelle Änderungen am Modell vornehmen zu müssen. Das erweiterte Simulationsmodell wurde genutzt, um die Zeit zur Lösungsfindung durch den GA weiter zur verringern und manuelle Tätigkeiten beim Umrüsten der Anlage zu reduzieren. Zum Abschluss der Arbeit erfolgte die Steigerung der Robustheit und Produktivität im Dauer- und Batchbetrieb. In vorausgegangenen Arbeiten wurde die Zuführanlage bereits mit einem Korrekturalgorithmus ausgestattet, welcher die Rekonfiguration der Anlagenparameter bei variierenden Umgebungsbedingungen erlaubt. In dieser Arbeit wurde zunächst die Funktionalität des Korrekturalgorithmus experimentell validiert. Anschließend wurde ein Modell zur dynamischen Ermittlung des optimalen Zeitpunktes zum Auslösen der Rekonfiguration unter Berücksichtigung aktueller Prozessparameter entwickelt und validiert. Das dynamische Grenzwertmodell ermöglicht insbesondere im Batchbetrieb eine deutliche Reduzierung der Anzahl an Rekonfigurationen und eine Verringerung der für den Batch benötigten Zuführzeit. Mit Abschluss dieser Arbeit steht mit der aerodynamischen Zuführtechnik eine Technologie zur Verfügung, welche eine flexible, leistungsfähige und zuverlässige Zuführung von rotationssymmetrischen Bauteilen ermöglicht. Die Umrüstung der Anlage auf neue Bauteile ist innerhalb weniger Minuten möglich, ohne dass dafür konstruktive Anpassungen oder Fachpersonal notwendig sind.
AB - Um bestehenden Defiziten konventioneller Zuführtechnik hinsichtlich Zuführleistung, Zuverlässigkeit und Variantenflexibilität entgegenzuwirken, nutzt die aerodynamische Zuführtechnik Luft, anstelle mechanischer Schikanen, um Bauteile zu manipulieren. Die zu Beginn dieser Arbeit zur Verfügung stehende aerodynamische Zuführanlage zeichnete sich insbesondere durch hohe Zuführleistungen von bis zu 800 Bauteilen in der Minute und eine hohe technische Verfügbarkeit aus. Die Anpassung dieser Zuführanlage an unterschiedliche Bauteilgeometrien erfolgte über die Konfiguration von nur vier Anlagenparametern. In vorangegangenen Forschungstätigkeiten wurde ein genetischer Algorithmus (GA) entwickelt, der die Zuführanlage dazu befähigt, eigenständig bestmögliche Werte für diese Parameter zu identifizieren und diese über entsprechende Hardware automatisch einzustellen. Im Rahmen der vorliegenden Arbeit wurden Methoden erforscht, um die Flexibilität und Robustheit der aerodynamischen Zuführanlage für den Einsatz in modernen Produktionsumgebungen zu steigern. Dazu wurde zunächst untersucht, ob die Einstellzeit der Anlage mithilfe des GA reduziert werden kann, indem Wechselwirkungen zwischen den Bauteileigenschaften und den Parametern des GA identifiziert werden. Es konnten dabei keine signifikanten Wechselwirkungen identifiziert werden. Im Folgenden wurde die Zuführanlage hard- und softwareseitig um einen fünften Anlagenparameter erweitert. Durch diese Erweiterung konnten zuvor identifizierte Einschränkungen der Robustheit bei bestimmten Bauteileigenschaften ausgeräumt, das zuführbare Bauteilspektrum somit gesteigert und gleichzeitig die Einstellzeit der Anlage reduziert werden. Das zuführbare Bauteilspektrum wurde in eine Arbeitshilfe zur einfachen Abschätzung der Eignung von Bauteilen übertragen. Anschließend wurde ein bestehendes Simulationsmodell erweitert, so dass das Verhalten verschiedener Bauteile simuliert werden kann, ohne manuelle Änderungen am Modell vornehmen zu müssen. Das erweiterte Simulationsmodell wurde genutzt, um die Zeit zur Lösungsfindung durch den GA weiter zur verringern und manuelle Tätigkeiten beim Umrüsten der Anlage zu reduzieren. Zum Abschluss der Arbeit erfolgte die Steigerung der Robustheit und Produktivität im Dauer- und Batchbetrieb. In vorausgegangenen Arbeiten wurde die Zuführanlage bereits mit einem Korrekturalgorithmus ausgestattet, welcher die Rekonfiguration der Anlagenparameter bei variierenden Umgebungsbedingungen erlaubt. In dieser Arbeit wurde zunächst die Funktionalität des Korrekturalgorithmus experimentell validiert. Anschließend wurde ein Modell zur dynamischen Ermittlung des optimalen Zeitpunktes zum Auslösen der Rekonfiguration unter Berücksichtigung aktueller Prozessparameter entwickelt und validiert. Das dynamische Grenzwertmodell ermöglicht insbesondere im Batchbetrieb eine deutliche Reduzierung der Anzahl an Rekonfigurationen und eine Verringerung der für den Batch benötigten Zuführzeit. Mit Abschluss dieser Arbeit steht mit der aerodynamischen Zuführtechnik eine Technologie zur Verfügung, welche eine flexible, leistungsfähige und zuverlässige Zuführung von rotationssymmetrischen Bauteilen ermöglicht. Die Umrüstung der Anlage auf neue Bauteile ist innerhalb weniger Minuten möglich, ohne dass dafür konstruktive Anpassungen oder Fachpersonal notwendig sind.
U2 - 10.15488/17596
DO - 10.15488/17596
M3 - Dissertation
SN - 3-95900-931-3
T3 - Berichte aus dem match
CY - Hannover
ER -