Energieeffiziente Bewegungssysteme durch Nutzung der Eigenbewegung

• Energy-efficient motion systems using the eigenmotion

Schwarzfischer, Ferdinand; Hüsing, Mathias (Thesis advisor); Corves, Burkhard (Thesis advisor); Václavík, Miroslav (Thesis advisor)

Aachen (2019)
Doktorarbeit

Dissertation, Rheinisch-Westfälische Technische Hochschule Aachen, 2019

Kurzfassung

Verarbeitungs- und Produktionsmaschinen erfüllen ihre Aufgaben oftmals mittels sogenannter Bewegungssysteme. Der Betrieb in der sogenannten Eigenbewegung ist eine Möglichkeit, die Energieeffizienz von Bewegungssystemen, die aus einem Servomotor sowie einem ungleichförmig übersetzenden Getriebe aufgebaut sind, zu steigern. In der vorliegenden Arbeit werden zuerst die Grundlagen der Eigenbewegung beschrieben. Diese bezeichnet diejenige Bewegung eines Starrkörpermechanismus mit Laufgrad F=1, die sich bei gegebenem Anfangszustand und konstantem Energieniveau im Mechanismus einstellt. Der Betrieb eines Getriebes in Eigenbewegung setzt den Einsatz eines Servomotors voraus, um das konstante Energieniveau durch Variation der Antriebsgeschwindigkeit zu realisieren. Dies stellt den Unterschied zum Bewegungssystem der klassischen Mechanismentechnik dar: Dieses besteht aus einem ungleichförmig übersetzenden Getriebe, welches mittels eines Elektromotors mit konstanter Eingangsgeschwindigkeit angetrieben wird. In der Praxis findet die Nutzung der Eigenbewegung kaum Anwendung. Dies scheint unter anderem der Tatsache geschuldet zu sein, dass keine allgemeinen Verfahren zur Auslegung von Getrieben existieren, die in ihrer Eigenbewegung betrieben werden sollen. Im Zuge der Arbeit erfolgt die Entwicklung eines Syntheseverfahrens für Getriebe, welche die gewünschte Bewegung in ihrer Eigenbewegung erfüllen. Die Arbeit beschränkt sich dabei auf Übertragungsgetriebe. Abschließend werden Untersuchungen bezüglich des Betriebs von Getrieben in ihrer Eigenbewegung durchgeführt. Dabei wird die Umsetzung des Eigenbewegungsbetriebs an einem Prüfstand illustriert. Im Anschluss daran erfolgt die Durchführung von Versuchen, um Aussagen über die Energieeffizienz des Eigenbewegungsbetriebs im Vergleich zum Betrieb bei konstanter Drehzahl treffen zu können. Die vorliegende Arbeit bündelt das Wissen bezüglich der Eigenbewegung und präsentiert eine Methodik, Getriebe explizit für den Eigenbewegungsbetrieb zu synthetisieren. Anhand der im Rahmen der Arbeit durchgeführten Versuche wird die praktische Umsetzung des Eigenbewegungsbetriebs dargestellt. In der Gesamtheit liefert die Arbeit das notwendige Wissen, um energieeffiziente Übertragungsgetriebe auszulegen und einzusetzen.

Einrichtungen

• Lehrstuhl und Institut für Getriebetechnik, Maschinendynamik und Robotik [411910]