Dem Konstrukteur und Entwickler stehen heute umfangreiche Hilfsmittel zur Lösung von antriebstechnischen Aufgabenstellungen zur Verfügung. Neben zahlreichen MKS-Systemen die zur Auslegung von Antriebslösungen zur Verfügung stehen, eignen sich in den frühen Entwurfsphasen der Mechanismensynthese und –analyse kommerzielle Computeralgebrasysteme wie Mathcad. Um dieses allgemeine Berechnungsprogramm an die eigenen Bedürfnisse anzupassen, kann auf ein so genanntes Elektronisches Handbuch (E-Book) zurückgegriffen werden. Die Erzeugung und Funktionsweise eines solchen E-Books werden in den ersten Kapiteln schrittweise präsentiert. Der Beitrag zeigt im Weiteren, welche Auslegungs- und Berechnungsschritte mit Hilfe einer für Mathcad implementierten und modular aufgebauten Toolbox „MATHTOOL“ sehr effizient bearbeitet werden können. Unter dem Blickwinkel, dass heutige Mechanismen neben einem optimalen kinematischen Aufbau auch ein oder mehrere Aktuatoren besitzen können, sind in dieser Toolbox unterschiedlichste Bausteine für die Synthese, kinematische und kinetostatische Analyse bis hin zur Gestaltung von Antriebsfunktionen zusammengefasst. Die praktische Nutzung des E-Books wird durch eine erweiterbare Beispielsammlung unterstützt. Aufbauend auf den bekannten „Drag & Drop“-Systemfunktionalitäten können die Datenblätter dieser Bibliothek direkt als Vorlage für eigene Projekte dienen und in ein neues Arbeitsblatt mit veränderlichen Eingabeparametern und Modulen übernommen werden. Die Anwendung des E-Books in Lehre und Forschung wird anhand unterschiedlicher Beispiele gezeigt.

Zugl.: Aachen, Techn. Hochsch., Diss., 2008

Nutzung von Software Features zur automatisierten Synthese und Optimierung von Kurvengetrieben mit Creo 2.0

Bei CAD-Systemen mit integriertem MKS ist der Schritt zur Simulation von Kurvenschrittgetrieben vermeintlich kurz, da alle zugehörigen Bauteile inkl. der Massen und Trägheiten vorhanden sind, jedoch müssen Bewegungsprofile meist mit einer zusätzlichen Software gestaltet werden. Außerdem sind oft Änderungen an den Geometrien für ein lauffähiges Simulationsmodell notwendig und dynamische Aspekte können nur begrenzt abgebildet werden. Der Einsatz von Spezialsoftware wie MOCAD liefert schnell Ergebnisse und ermöglicht einfache Parametervariationen, wobei meist nur kinetostatische Analysekennwerte auf Grundlage analytischer Berechnungsvorschriften betrachtet werden. Dynamische Effekte und genaue Kontaktanalysen in den Kurvengelenken übersteigen meist den Funktionsumfang solcher Programme. Der Aufbau eigener Simulationsmodelle mit Hilfe von CAS-Systemen ermöglicht exakte Simulationsmodelle bei sehr hohem Programmier- und Debugg-Aufwand. Der hohe Komplexitätsgrad macht diese Tools nur für Spezialisten anwendbar.

Bei CAD-Systemen mit integriertem MKS ist der Schritt zur Simulation von Kurvenschrittgetrieben vermeintlich kurz, da alle zugehörigen Bauteile inkl. der Massen und Trägheiten vorhanden sind, jedoch müssen Bewegungsprofile meist mit einer zusätzlichen Software gestaltet werden. Außerdem sind oft Änderungen an den Geometrien für ein lauffähiges Simulationsmodell notwendig und dynamische Aspekte können nur begrenzt abgebildet werden. Der Einsatz von Spezialsoftware wie MOCAD liefert schnell Ergebnisse und ermöglicht einfache Parametervariationen, wobei meist nur kinetostatische Analysekennwerte auf Grundlage analytischer Berechnungsvorschriften betrachtet werden. Dynamische Effekte und genaue Kontaktanalysen in den Kurvengelenken übersteigen meist den Funktionsumfang solcher Programme. Der Aufbau eigener Simulationsmodelle mit Hilfe von CAS-Systemen ermöglicht exakte Simulationsmodelle bei sehr hohem Programmier- und Debugg-Aufwand. Der hohe Komplexitätsgrad macht diese Tools nur für Spezialisten anwendbar.

Die vorliegende Arbeit stellt sich zum Ziel, einen Beitrag zur Lösung von Führungs-bewegungsaufgaben (FBA) unter Verwendung ebener Führungskurvengetriebe (FKG) zu leisten. FKG sind kombinierte Getriebe; sie bestehen aus Gliedergruppen von Koppel- und Kurvengetrieben und haben die Aufgabe, Punkte auf Bahnen oder Ebenen durch Lagen zu führen. Die zur Auslegung wichtigen Entwurfsschritte, wie Bewegungsdesign, Struktur- und Maßsynthese sowie deren exemplarische Integra-tion in ein 3D-CAD-System unter der Maßgabe der weiteren konstruktiven Gestal-tung des Vorentwurfs, werden erörtert und an Beispielen demonstriert. Im Bewegungsdesign werden die zur Beschreibung der FBA geeigneten Verfahren weiterentwickelt und an Beispielen angewendet. Neben der mathematischen Be-schreibung stellt die Arbeit Untersuchungen zum Einsatz eines kommerziellen CAD-Systems zur grafischen Beschreibung der FBA an. Zur Lösung des Problems "Finden" einer Getriebestruktur für eine vorgegebene FBA wird ein Lösungskatalog mit praxistauglichen Getriebestrukturen erstellt. Für die Maßsynthese ebener FKG erweist sich die Aufteilung in die Schritte "Synthese des Koppelgetriebes" und "Synthese des Kurvengliedes" als erforderlich. Dazu eignen sich allgemeine Verfah-ren wie das der Optimierung in Verbindung mit kinematischen Analysen für das Koppelgetriebe oder das Polbahnverfahren für das Kurvenglied.

Das Fräsen der Nutkurve von Zylinderkurvenkörpern räumlicher Kurvengetriebe erfolgt durch das Nachstellen des Bewegungsablaufs des Kurvengetriebes. Anstelle der Rolle fährt ein Fräser mit gleichem Durchmesser die Bahnkurve ab und erzeugt so die Nut. Die entstehende Hüllfläche entspricht der Hüllfläche des Kontaktes zwischen Rolle und Kurvenflanke. Durch den Verschleiß des Fräsers wird diese Übereinstimmung nicht mehr gewährleistet. Abhilfe schafft hier nur eine Fertigung mit beliebig kleinerem Fräserradius. Die theoretische Grundlage dieses Problems, die im Zusammenhang mit der Berechnung der Hüllkontur räumlicher Kurvenkörper steht, wird im Beitrag aufgezeigt und unter dem Einsatz von Mathcad realisiert. Die hier vorgestellte Methode benutzt die Hüllfläche als Referenz zur Ermittlung der Fräserbahn. Die in Mathcad notwendigen Berechnungsansätze werden aufgezeigt und die Abfolge mit den Ergebnissen an einem Beispiel demonstriert.

Techn. Universiẗat, Diss., 2002--Chemnitz.

In der Verpackungsindustrie werden Becher und Schalen u.a. mittels Druckluftformautomaten aus Folienbahnen geformt. Die Kiefel GmbH ist Hersteller solcher Anlagen zum Umformen aus Kunststoffhalbzeugen mittels Warmumformprozessen. Die Herausforderung an die Bewegungstechnik besteht bei diesem Prozess darin, die Taktzeiten möglichst gering zu halten und somit die Produktionsrate zu erhöhen. In der KTR Baureihe der Kiefel GmbH wird die Werkzeugbewegung hauptsächlich über zwei Komponenten bestimmt. Die Geometrie der Bewegungsbahn wird über Kurvenscheiben vorgeschrieben. Der zeitliche Verlauf der Bahn wird über die Drehgeschwindigkeit der Kurvenscheiben mittels eines Servoantriebes variiert. Auch wenn die Kombination von Kurvenscheibe und Servoantrieb verschiedene Vorteile bietet, ist die optimale Synthese beider Komponenten noch unzureichend erforscht. Innerhalb einer Kooperation vom Institut für Getriebetechnik, Maschinendynamik und Robotik (IGMR) der RWTH Aachen University und der Kiefel GmbH wurde das Potential von servogesteuerten Kurvengetrieben für die Flexibilisierung des Tiefziehprozesses untersucht. Dabei sind neue Ansätze zur Auslegung des Gesamtsystems entstanden. Ergebnisse dieser Untersuchung werden innerhalb dieser Veröffentlichung dargestellt. Dabei wird zuerst auf den Thermoformprozess eingegangen, bevor das generelle Potential servogesteuerter Kurvengetriebe beschrieben wird. Anschließend wird ein kleiner Einblick in den gemeinsam entwickelten Auslegungsprozess gegeben. [... aus der Einleitung]

Die vorliegende Arbeit stellt sich zum Ziel, einen Beitrag zur Lösung von Führungs-bewegungsaufgaben (FBA) unter Verwendung ebener Führungskurvengetriebe (FKG) zu leisten. FKG sind kombinierte Getriebe; sie bestehen aus Gliedergruppen von Koppel- und Kurvengetrieben und haben die Aufgabe, Punkte auf Bahnen oder Ebenen durch Lagen zu führen. Die zur Auslegung wichtigen Entwurfsschritte, wie Bewegungsdesign, Struktur- und Maßsynthese sowie deren exemplarische Integra-tion in ein 3D-CAD-System unter der Maßgabe der weiteren konstruktiven Gestal-tung des Vorentwurfs, werden erörtert und an Beispielen demonstriert. Im Bewegungsdesign werden die zur Beschreibung der FBA geeigneten Verfahren weiterentwickelt und an Beispielen angewendet. Neben der mathematischen Be-schreibung stellt die Arbeit Untersuchungen zum Einsatz eines kommerziellen CAD-Systems zur grafischen Beschreibung der FBA an. Zur Lösung des Problems "Finden" einer Getriebestruktur für eine vorgegebene FBA wird ein Lösungskatalog mit praxistauglichen Getriebestrukturen erstellt. Für die Maßsynthese ebener FKG erweist sich die Aufteilung in die Schritte "Synthese des Koppelgetriebes" und "Synthese des Kurvengliedes" als erforderlich. Dazu eignen sich allgemeine Verfah-ren wie das der Optimierung in Verbindung mit kinematischen Analysen für das Koppelgetriebe oder das Polbahnverfahren für das Kurvenglied.