Die Genauigkeit der parallelkinematischen Werkzeugmaschine wird durch Gelenke beeinflusst. Die Eigenschaften der Gelenke müssen demzufolge bekannt sein. In dieser Arbeit wurde eine neue Methode zur Dämpfungsmessung an Kardangelenken in einer parallelkinematischen Maschine getestet und auf ihre Einschränkungen hin untersucht.
Dabei wurde ein Mehrmassenschwingermodell aufgebaut, in dem die Verbindung zwischen zwei Massepunkten die entsprechenden Eigenschaften des Kardangelenkes darstellen. Die Dämpfung wurde dann aus der Hysteresekurve berechnet. Durch Vergleich wurde die neue Methode bewertet.
Die neue Methode erlaubt die Ermittlung von Bauteileigenschaften im eingebauten Zustand. Hingegen muss das Eigenschwingungsverhalten des Bauteils bekannt sein. Dazu muss aus dieser Kenntnis bzw. aus Kenntnissen über die Konstruktion des Bauteiles die Identifizierung der schwingenden Trägheitsmassen vorgenommen werden.
Parallelkinematiken bestehen aus einer oder mehreren geschlossenen kinematischen Ketten, deren Endglied (Endeffektor) eine bewegliche Plattform mit dem Freiheitsgrad F um eine Gestellplattform darstellt. Die Plattformen sind durch unabhängig voneinander zu bewegende Führungsketten gekoppelt. An einer festen Plattform bzw. Gestellplattform sind mit Hilfe von Gelenken die Führungsketten (Streben) befestigt. Das andere Ende der Streben ist wiederum über Gelenke an einer beweglichen Plattform bzw. Endeffektor montiert. Die Gelenke können mehrachsige Rotationen ausführen. Die Streben können längenveränderlich oder längenkonstant sein.
Inhaltsverzeichnis
- 1. Einführung
- 1.1 Parallelkinematische Maschine
- 1.1.1 Aufbau einer parallelkinematischen Maschine
- 1.1.2 Koordinatensysteme
- 1.1.3 Jacobi-Matrizen
- 1.1.4 Zusammenfassung der Parallelkinematiken
- 1.1.5 Kardangelenk und METROM P800
- 1.2 Dämpfung
- 1.2.1 Dämpfungsarten
- 1.2.2 Dämpfungsansätze
- 1.2.2.1 1-Freiheitsgrad System
- 1.2.2.2 n Freiheitsgrade System
- 1.2.3 Ermittlung der Dämpfung
- 2. Neue Methode zur Dämpfungsmessung
- 3. Identifizierung der Schwingenden Trägheitsmassen mittels Modalanalyse
- 3.1 Modalanalyse
- 3.1.1 Durchführung der Messung
- 3.1.2 Auswertung der Ergebnisse
- 3.2 Identifizierung der Schwingenden Trägheitsmassen
- 3.2.1 FE-Modell der METROM-Maschine
- 3.2.2 Abgleich des FE-Modells mit EMA
- 3.2.3 Identifizierte Masse
- 4. Dämpfungsmessung am Kardangelenkversuchsstand
- 4.1 Aufbau und Durchführung der Messung
- 4.2 Auswertung der Messung
- 5. Dämpfungsmessung am Kardangelenk in der METROM-Maschine
- 5.1 Aufbau und Durchführung der Messung
- 5.2 Auswertung der Messung
- 6. Vergleich der modalen Dämpfungen
- 7. Zusammenfassung und Ausblick
Zielsetzung und Themenschwerpunkte
Diese Diplomarbeit untersucht eine neue Methode zur Messung der Dämpfung an Kardangelenken in parallelkinematischen Werkzeugmaschinen. Ziel ist es, die Genauigkeit der Messmethode zu testen und ihre Einschränkungen zu analysieren.
- Test einer neuen Methode zur Dämpfungsmessung an Kardangelenken
- Analyse der Einschränkungen der neuen Methode
- Entwicklung eines Mehrmassenschwingermodells zur Darstellung des Kardangelenks
- Berechnung der Dämpfung aus der Hysteresekurve
- Vergleich der neuen Methode mit bestehenden Verfahren
Zusammenfassung der Kapitel
Kapitel 1 führt in die Thematik der parallelkinematischen Maschinen und der Dämpfung ein. Kapitel 2 beschreibt die neue Methode zur Dämpfungsmessung. Kapitel 3 behandelt die Identifizierung der schwingenden Trägheitsmassen mittels Modalanalyse. Kapitel 4 und 5 präsentieren die Ergebnisse der Dämpfungsmessungen am Kardangelenkversuchsstand und in der METROM-Maschine.
Schlüsselwörter
Kardangelenk, parallelkinematische Werkzeugmaschine, Dämpfungsmessung, Mehrmassenschwingermodell, Hysteresekurve, Modalanalyse, FE-Modell, EMA.
Häufig gestellte Fragen
Warum ist die Dämpfungsmessung an Kardangelenken wichtig?
Die Dämpfungseigenschaften der Gelenke beeinflussen maßgeblich die Genauigkeit und Schwingungsstabilität von parallelkinematischen Werkzeugmaschinen wie der METROM P800.
Was ist der Vorteil der neuen Messmethode?
Die neue Methode erlaubt es, Bauteileigenschaften wie die Dämpfung direkt im eingebauten Zustand der Maschine zu ermitteln, anstatt sie separat am Versuchsstand messen zu müssen.
Wie wird die Dämpfung bei diesem Verfahren berechnet?
Die Dämpfung wird aus der Hysteresekurve berechnet, die das Verhältnis zwischen Kraft und Weg während einer Schwingung darstellt.
Was versteht man unter einer Modalanalyse in diesem Kontext?
Die Modalanalyse dient dazu, das Eigenschwingungsverhalten und die schwingenden Trägheitsmassen des Bauteils zu identifizieren, was eine Voraussetzung für die Anwendung der neuen Messmethode ist.
Welche Rolle spielt das FE-Modell?
Das Finite-Elemente-Modell (FE-Modell) der Maschine wird mit den realen Messdaten (EMA) abgeglichen, um die Genauigkeit der theoretischen Schwingungsberechnungen zu verifizieren.
- Quote paper
- Bin Zhu (Author), 2006, Dämpfungsmessung an Kardangelenken in Werkzeugmaschinen. Testen einer neuen Methode, Munich, GRIN Verlag, https://www.grin.com/document/124537
