Optimierung des manuellen Schweisprozesses durch die Integration eines bewegungsinitiierten Schweisassistenten

Abstract

Diese Masterarbeit befasst sich mit der Entwicklung eines Messarms zur Optimierung manueller Schweißprozesse. Die Qualitätssicherung bei manuellen Schweißarbeiten stellt eine große Herausforderung in der Fertigungstechnik dar, da die Überprüfung von Schweißnähten oft zeitaufwendig ist und komplexe, zerstörungsfreie Prüfmethoden erfordert. Um dieser Problematik entgegenzuwirken, untersucht die Arbeit die Integration eines Messarms, der die Position und Orientierung des Schweißbrenners während des Schweißvorgangs erfasst und überwacht. Dadurch soll eine Ausgangsbasis für einen bewegungsinitiierten Schweißassistenten zur Überwachung und Optimierung manueller Schweißprozesse geschaffen werden. Das Messsystem stellt eine Weiterentwicklung des ersten Prototyps aus dem Vorprojekt dar und basiert auf der Idee einer kinematischen Kette, die aus starren Verbindungselementen besteht, die durch Gelenke beweglich miteinander verbunden sind. Encoder messen die Winkel zwischen den Elementen. Durch die geometrischen Beziehungen lassen sich die Position und Orientierung des Schweißbrenners bestimmen. Im Verlauf der Arbeit werden zunächst die grundlegenden Anforderungen an das Messsystem evaluiert, um die technischen Herausforderungen zu identifizieren. Aufbauend auf diesen Erkenntnissen wird der neue Prototyp entworfen. Die Prioritäten liegen dabei auf der Messgenauigkeit und einem geringen Einfluss auf die Ergonomie und Bewegungsfreiheit des Schweißers. Zur Optimierung der Bewegungsfreiheit und Reduzierung der Belastung auf den Werker wird die kinematische Kette um zwei Gelenke auf insgesamt acht erweitert und an bestimmten Stellen mit Zugfedern ergänzt. Konstruktive Maßnahmen minimieren die Fertigungstoleranzen der Verbindungselemente. Abschließend werden statische Geometriefehler der kinematischen Kette durch die Identifikation der Arm-Geometrie minimiert. Die Kombination dieser Maßnahmen führt zu einer deutlich verbesserten Messgenauigkeit, die für eine Anwendung als bewegungsinitiierter Schweißassistent erforderlich ist.

Datum der Bewilligung	2024
Originalsprache	Deutsch (Österreich)
Betreuer/-in	Roman Franz Froschauer (Betreuer*in)