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90 4. SYSTEMTECHNIKUNDVERSUCHSAUFBAU
Abbildung 4.37:Darstellung der Schweiß- undRoboterbahnmit der Beschreibung der Koordinaten-
systeme.
DieProgrammoberfläche ist in vierEbenenunterteilt.Hier kannderGesamtstatusderSchweißanlage
eingesehen werden und die Eingabe aller notwendigen Schweißparamter undRegelungseinstellungen
durchgeführt werden. Die Konfiguration zur Erstinbetriebnahme der Komponenetenmuss jedoch in
den jeweiligenGeräteschnittstellen erfolgen.EineÜbersichtderHMI ist imAnhangA.5 inAbbildung
A.40 zu finden.
Anlagen-SPS
DieAnlagen-undMaster-SPSisteineSiemensS7CPUundSteuerkarteneinheit.Sie ist indemBedien-
und Einspeiseschrank der Gesamtanlage verbaut. Über diese werden auch die sicherheitsrelevanten
Komponenten desNot-Aus und der Schutzkreise überwacht. EineUnterbrechung dieser führt zur so-
fortigenNotabschaltung der gesamtenAnlage. ImDetail bedeutet dies das unmittelbare Halten des
Roboters unddas blockierenderRoboterachsendurchmechanischeBremsen sowie die Stromabschal-
tungderLeistungsversorgungdesHF-Generators sowiederLinearantriebe.Dies entsprichtden Indus-
triestandards der Fertigung und ist analog dem Serienstandard der Karosseriebauanlage ausgeführt.
Die Gesamtanlage hat eine entsprechende CE-Zertifizierung erhalten. Neben den Sicherheitsfunktio-
nen istdieAnlagen-SPSdieMaster-Steuereinheit imAnlagenverbundausRoboter (inkl. 7.Achseund
Werkzeugwechselsystem),Applikations-SPSundProzessdatenerfassung.DieNetzwerk-Architektur ist
inAbbildung 4.38 dargestellt.
Werkzeugwechselsystem
Der Induktionsschweißkopf ist mittels automatisiertemWerkzeugwechselsystem der Fa. Stäubli an
denRoboter angeschlossen. DasWechselsystem besteht aus einer roboterfesten und einer werkzeug-
festenKomponente.DesWeiterenbeinhaltetdasSystemeinemechanisch selbsthemmendeKupplung,
um die geometrische Positionierung und eine kraftschlüssige Verbindung herzustellen. Die Medien-
versorgung (Druckluft,Kühlwasser, Leistungselektronik,Ansteuersignale und Sensorik) erfolgt durch
Induktionsfügen von thermoplastischen Faserverbundwerkstoffen
Inhaltsverzeichnis
- Abkürzungen XIV
- Symbolverzeichnis XVI
- 1 Einleitung 1
- 2 Stand derTechnik 11
- 2.1 ThermoplastischeKunststoffe 11
- 2.1.1 Grundlagen undEinteilung derKunststoffe 11
- 2.1.2 Werkstoffeigenschaften vonThermoplasten 12
- 2.1.3 FaserverstärkteThermoplaste 16
- 2.1.4 Herstellverfahren vonHalbzeugen undBauteilenmit thermoplastischerMatrix 21
- 2.1.5 Konsolidierung vonThermoplasten 22
- 2.1.6 Betrachtung des Schmelzschweißprozesses bei Thermoplasten 23
- 2.1.7 Prüfmethoden 23
- 2.1.8 Ermüdungsverhalten 29
- 2.1.9 ThermischeKunststoffkennwerte 31
- 2.1.10 BildgebendeAnalyseverfahren 32
- 2.1.11 Schadensanalyse 33
- 2.2 Grundlagen der induktivenErwärmung 33
- 2.3 Erwärmung carbonfaserverstärkterKunststoffe 44
- 2.4 Schweißbarkeit 48
- 2.5 Modelle zurmathematischenBeschreibung 51
- 2.1 ThermoplastischeKunststoffe 11
- 3 Aufgabenstellung 53
- 4 Systemtechnik undVersuchsaufbau 55
- 5 Plastifizierung derMatrix 97
- 6 Rekonsolidierung und Schweißnahteigenschaften 151
- 7 FertigungstechnischeUmsetzung 171
- 8 Zusammenfassung 177
- Literaturverzeichnis 178
- Abbildungsverzeichnis 189
- Tabellenverzeichnis 197
- A Zeichnungen, Tabellen undErklärungen 199
- A.1 Werkstoffeigenschaften undDatenblätter 199
- A.2 Numerische Lösungsverfahren 213
- A.3 Datenblätter und Spezifikation derAnlagentechnik 215
- A.4 Berechnungen zu den Strömungszuständen in derKonsolidierungsrolle 224
- A.5 Komponenten undProgrammumgebung derVersuchs-anlage 231
- A.6 Optimierungsmethode 234
- A.7 Festigkeitsuntersuchung 245
- A.8 Prozessfenster 246
- A.9 Prozessfähigkeitsuntersuchung 247
- B Veröffentlichungen 249