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The diploma thesis shows design of the aggregate, which allow the machining center to shape gears with Fellows Method. The principle of this unit is to convert the rotation movement of the spindle to the translational movement while adding the rolling tool movement. At the same time, the mechanism ensures a constant cutting speed. The unit is divided into 5 sub-mechanisms. For each of the mechanisms, the most appropriate option is choose with help of analysis of usable methods. The most appropriate method is then designed and possibly calculated. The thesis describes the design of such a solution using mechanical gears and cams. This mechanism allows maximum speed at 900 rpm. at the maximum developed force of 5.5kN. The unit is primarily intended for small-scale production, as a cheaper alternative to buying a whole machine.

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]

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]

Das Institut für Getriebetechnik, Maschinendynamik und Robotik (IGMR) der RWTH Aachen University entwickelt aktuell die Software „Mechanism Developer“ (kurz MechDev) zur Analyse und Synthese ebener Mechanismen mit einem sowie mehreren Freiheitsgraden. Fokus der Entwicklung ist es, ein leistungsfähiges Tool für die Lehre und für die Produktentwicklung in der Praxis zu schaffen, welches sich neben seinem Leistungsumfang ebenso durch eine intuitive Bedienung auszeichnet. Dadurch soll die Benutzung auch denjenigen zugänglich gemacht werden, die keinen tieferen getriebetechnischen Hintergrund besitzen. Der vorliegende Beitrag stellt die Anwendung der Software in den Vordergrund. Dazu wird zunächst der aktuelle Funktionsumfang von MechDev zusammengefasst. Dieser umfasst die kinematische Analyse ebener Kurbelgetriebe bestehend aus Dreh- und Schubgelenken und Wälzgelenken sowie die kinetostatische Analyse zur Berechnung der Antriebsmomente aufgrund von Massenkräften, externen Kräften und Feder-Dämpfer-Elementen. Eine Berücksichtigung von Gelenkreibung ist dabei ebenfalls möglich. Darüber hinaus bietet MechDev die Funktion, durch Vorgabe von Bewegungen auch komplexe Kurvengetriebe zu synthetisieren bzw. anhand einer importierten Kurvenscheibengeometrie das Kurvengetriebe zu analysieren. Die Bewegungsvorgabe, welche die Grundlage der Synthese von Kurvengetrieben darstellt, kann ebenso zum Bewegungsdesign von Servomotoren verwendet werden. Des Weiteren ist sowohl die Entwicklung und Analyse von Räder- und Räderkoppelgetrieben möglich. Im Anschluss wird der Funktionsumfang sowie weitere Features anhand eines Anwendungsfalls (Schneidgetriebe) präsentiert. Der Beitrag beinhaltet den kompletten Prozess der Auslegung von der Definition des Getriebes in MechDev bis hin zur interaktiven Optimierung des Antriebsmoments. / The Institute of Mechanism Theory, Machine Dynamics and Robotics (IGMR) at RWTH Aachen University is currently developing the software 'Mechanism Developer' (MechDev for short) for the analysis and synthesis of planar mechanisms with one and several degrees of freedom. The focus of the development is to create a powerful tool for teaching and for product development in practice, which is characterized not only by its performance but also by its intuitive usability. Thereby, the use should also be made accessible to those who do not have a deeper mechanism theory background. This article focuses on the application of the software. For this purpose, the current functionality of MechDev is summarized first. This includes the kinematic analysis of planar mechanisms consisting of rotary and prismatic joints and roller joints as well as the kinetostatic analysis for the calculation of drive torques due to inertia forces, external forces and spring-damper elements. Consideration of joint friction is also possible. In addition, MechDev offers the function to synthesize even complex cam gears by specifying motions or to analyze the cam mechanism based on an imported cam geometry. The motion specification, which is the basis for the synthesis of cam mechanisms, can also be used for the motion design of servo drives. Furthermore, both the development and analysis of linkages and mechanisms containing pairs of gears is possible. Subsequently, the functional range as well as further features are presented based on a use case (cutting gear). The paper includes the complete design process from the definition of the gearbox in MechDev to the interactive optimization of the drive torque.

Die am Institut für Getriebetechnik, Maschinendynamik und Robotik (IGMR) der RWTH Aachen entstandene Software Mechanism Developer (MechDev) wurde mit dem Ziel entwickelt, ein umfangreiches aber dennoch intuitiv zu bedienendes Tool zur Analyse und Synthese ebener Mechanismen für Industrie, Lehre und Forschung zur Verfügung zu stellen. [1,2] Algorithmik, Softwareentwurf und aktueller Funktionsumfang der Software wurden in der Vergangenheit bereits ausgiebig vorgestellt [3,4]. Mit dem anstehenden Release der Software soll diese auch in den Lehrealltag des IGMR integriert werden. Zu diesem Zweck müssen die Inhalte der Veranstaltungen Elektromechanische Antriebstechnik und Bewegungstechnik auf die Software und deren Funktionen angepasst werden. Bis zuletzt wurde in beiden Veranstaltungen das Tool GeoGebra [5] zum einen für Visualisierungen von Sachverhalten in der Vorlesung genutzt, zum anderen dessen Verwendung den Studierenden in Laborveranstaltungen vermittelt, um eigenständig Problemstellungen der Getriebetechnik damit zu bearbeiten. In diesem Beitrag sollen erste Ideen zum Einsatz der Software MechDev in der Lehre am IGMR vorgestellt werden. Beispielhaft soll eine passende Übungsaufgabe gezeigt werden, sowie deren Bearbeitung mit MechDev. Weiterhin werden zusätzliche Funktionen abgeleitet, die zukünftig für die Nutzung der Software in der Lehre implementiert werden sollen. / The Software Mechanism Developer (MechDev), which was developed at the Institute of Mechanism Theory, Machine Dynamics and Robotics (IGMR) at RWTH Aachen University, was developed with the aim of providing a comprehensive yet intuitive tool for analysing and synthesising planar mechanisms for industry, teaching and research. [1,2] The algorithms, software design and current functional scope of the software have already been extensively presented in the past [3,4]. With the upcoming release of the software, it is also to be integrated into everyday teaching at the IGMR. To this end, the content of the Electromechanical Drive Technology and Motion Technology courses must be adapted to the software and its functions. Until recently, the GeoGebra [5] tool was used in both courses to visualise facts in the lecture, and students were also taught how to use it in laboratory courses in order to work independently on transmission technology problems. This article will present initial ideas for using the MechDev software in teaching at the IGMR. A suitable exercise will be shown as an example, as well as how it can be worked on with MechDev. Furthermore, additional functions will be derived that are to be implemented in the future for the use of the software in teaching.