Dämpfungsmessung an Kardangelenken in Werkzeugmaschinen. Testen einer neuen Methode

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

3.2.2 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 & Themen

Das Hauptziel dieser Arbeit ist die Entwicklung und Erprobung einer neuen Methode zur direkten Messung der Dämpfung an Kardangelenken in parallelkinematischen Werkzeugmaschinen im eingebauten Zustand, um deren Einfluss auf die Maschinengenauigkeit präzise bestimmen zu können.

• Grundlagen parallelkinematischer Maschinen und Kardangelenke
• Physikalische Dämpfungsansätze und Messverfahren
• Identifizierung schwingender Trägheitsmassen mittels Modalanalyse
• Experimentelle Dämpfungsmessung am Versuchsstand und an der realen METROM-Maschine
• Validierung der neuen Methode durch Vergleich der Ergebnisse

Auszug aus dem Buch

Zusammenfassung der Kapitel

1. Einführung: Grundlagen über parallelkinematische Maschinen, die Bedeutung von Gelenken für die Maschinengenauigkeit sowie eine Übersicht zu Dämpfungsarten und -ansätzen.

2. Neue Methode zur Dämpfungsmessung: Herleitung einer neuen, auf Hysteresekurven basierenden Methode zur direkten Dämpfungsmessung von Komponenten im eingebauten Zustand.

3. Identifizierung der Schwingenden Trägheitsmassen mittels Modalanalyse: Anwendung der Modalanalyse und FE-Modell-Abgleich zur Bestimmung der schwingenden Massen an der METROM-Maschine.

4. Dämpfungsmessung am Kardangelenkversuchsstand: Detaillierte Beschreibung des Versuchsaufbaus, der Durchführung und Auswertung der Messungen an einem speziellen Kardangelenk-Versuchsstand.

5. Dämpfungsmessung am Kardangelenk in der METROM-Maschine: Übertragung und Anwendung der Messmethode auf das Kardangelenk in einer realen Produktionsmaschine (METROM P800).

6. Vergleich der modalen Dämpfungen: Zusammenführung und kritische Analyse der Ergebnisse aus den verschiedenen Messverfahren zur Validierung der neuen Methode.

7. Zusammenfassung und Ausblick: Zusammenfassende Bewertung der erreichten Ergebnisse sowie Hinweise auf die Bedeutung von Energiefluss und Trägheitsmassen für die Genauigkeit der Methode.

Schlüsselwörter

Parallelkinematische Maschine, Kardangelenk, Dämpfungsmessung, Hysteresekurve, Modalanalyse, Schwingungsmodell, Werkzeugmaschinen, Trägheitsmasse, Fügestellendämpfung, Finite-Elemente-Analyse, METROM P800, Maschinendynamik

Häufig gestellte Fragen

Worum geht es in dieser Diplomarbeit grundsätzlich?

Die Arbeit beschäftigt sich mit der Herausforderung, die Dämpfungseigenschaften von Kardangelenken in parallelkinematischen Werkzeugmaschinen direkt im eingebauten Zustand zu messen.

Welche zentralen Themenfelder werden abgedeckt?

Die Schwerpunkte liegen auf der Maschinendynamik von Parallelkinematiken, der mathematischen Modellierung von Dämpfungsvorgängen und der experimentellen Modalanalyse.

Was ist das primäre Ziel der Untersuchung?

Ziel ist es, eine neue, auf der Hysteresekurve basierende Messmethode zu entwickeln, die präzise Aufschlüsse über das Dämpfungsverhalten der Gelenke im eingebauten Zustand gibt.

Welche wissenschaftlichen Methoden kommen zum Einsatz?

Es werden sowohl theoretische Schwingungsmodelle, FE-Berechnungen mit ANSYS, experimentelle Modalanalyse mit PULSE als auch vergleichende Ausschwingversuche verwendet.

Was ist der Inhalt des Hauptteils?

Der Hauptteil gliedert sich in die theoretische Herleitung der Messmethode, die Modalanalyse zur Identifikation der schwingenden Massen sowie die praktische Umsetzung und Auswertung an einem Versuchsstand und einer realen Maschine.

Welche Schlüsselbegriffe charakterisieren die Arbeit?

Wichtige Begriffe sind parallelkinematische Maschinen, Kardangelenk, Hysteresekurve, Dämpfung und Modalanalyse.

Warum ist die Modalanalyse für diese Arbeit so wichtig?

Die Modalanalyse ist essenziell, um ein korrektes mathematisches Schwingungsmodell aufzubauen und die schwingenden Trägheitsmassen zu identifizieren, was wiederum Voraussetzung für eine genaue Dämpfungsberechnung ist.

Welche besonderen Erkenntnisse konnten zur METROM-Maschine gewonnen werden?

Die Arbeit zeigt, dass die Eigenschwingungsformen in einer realen Maschine deutlich komplexer sind als an einem isolierten Versuchsstand, was die Identifizierung der Dämpfungsparameter erschwert.