Konstruktionszeit im Werkzeugmaschinenbau verkürzen

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Teile als starre Körper im Mehrkörpersimulationsmodell

Bytics hat als erstes ein Mehrkörpersimulationsmodell erstellt, in dem die Teile zunächst als starre Körper modelliert wurden. Diese standen auf Gummilagern und waren miteinander fest oder durch eine Linearführung verbunden. Der Linearführung wurde eine Geschwindigkeitsfunktion vorgegeben, sodass sie als Linearantrieb funktioniert. Weitere Komponenten wie der Rahmen des Zuführautomaten wurden als Punktmassen berücksichtigt.

Der Support, der im Verhältnis zum Einleger viel flexibler ist, wurde nun als flexibler Körper modelliert (Bild 2), während der Einleger ein starrer Körper blieb. Um einen Körper als flexibel zu modellieren, weist man ihm Aufhängepunkte und Materialdaten zu, sodass er dann automatisch vernetzt wird. Mit MSC Nastran wird schließlich eine Eigenfrequenzanalyse durchgeführt. Das so ermittelte modale Verhalten des Körpers wird dann in die Adams-Rechnung eingebunden.

Antriebsfunktion als Geschwindigkeit in zwei Varianten aufgebracht

Die Antriebsfunktion wurde als Geschwindigkeit in zwei Varianten aufgebracht: als Sinoide und als Trapez. Als Ergebnis erhielt man die Bewegung in der Antriebsrichtung, aber auch die Bewegungen jeweils senkrecht zur Antriebsrichtung, horizontal und vertikal. Die maximale Bewegung trat mit 0,15 mm in horizontaler Richtung für die Trapez-Antriebsfunktion auf; sie war also höher als die geforderten 0,05 mm. Das Ausgangsdesign erfüllte die Anforderungen nicht.

Es wurden auch Messungen am Teststand durchgeführt, die ein ähnliches Ergebnis brachten. Durch den Abgleich von Test und Simulation können Ingenieure das Simulationsmodell kalibrieren, so dass es immer exakter die Realität abbildet. Auch Bytics hat dies getan und so konstruktive Verbesserungen schnell am Simulationsmodell ausprobiert. Am Ende konnte auf eine teure Supportversteifung verzichtet werden. Ebenso haben Bewegungstuning und ein Dämpfungsgestänge zur Lösung des Problems beigetragen.

Effiziente Modellierung des Einflusses von Maschinenkomponenten

Bei Werkzeugmaschinen spielen in Bezug auf die Positioniergenauigkeit Zahnräder, Wälzlager, Ketten- und Riementriebe eine große Rolle. Integriert in die Software Adams gibt es verschiedene Programme, die Entwicklungsingenieuren bei der Modellierung dieser Maschinenkomponenten helfen. Adams/Machinery beispielsweise ist für Ingenieure gedacht, die den Einfluss der Maschinenkomponenten auf das Gesamtsystem untersuchen möchten.

Innerhalb der Software gibt es verschiedene Module, darunter auch eines für die Analyse von Zahnrädern, Wälzlagern und Ketten. Mit dem Zahnradmodul wird der Einfluss des Verhaltens von Zahnradpaarungen, beispielsweise Übersetzung und Flankenspiel, evaluiert. Es werden Geradverzahnung, Schrägverzahnung, Kegelräder mit Spiralverzahnung, Kegelstirnradgetriebe und Planetengetriebe unterstützt (Bild 3).

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