Gurtförderer werden in der Intralogistik zum Transport von Stück- sowie leichten Schüttgütern eingesetzt. Linearmotoren ermöglichen als Antriebsalternative die kontaktlose Erzeugung der Vorschubkräfte und damit die über die Länge des Linearmotors verteilte Krafteinleitung in den Fördergurt. Dadurch lässt sich sowohl die Vorspannung des Fördergurts reduzieren als auch ein leichterer und kostengünstigerer Fördergurt, im Vergleich zu konventionellen Antriebskonzepten, einsetzen.
In dieser Arbeit wird ein linearer Antrieb auf Basis eines Hybridmotors untersucht. Auf Basis der Kraftentfaltungscharakteristik des Linearmotors auf den Läufer werden verschiedene Konzepte zur Befestigung der Läuferelemente entwickelt, untersucht und erprobt. Zudem werden alternative Führungskonzepte zwischen den Läuferelementen und dem Ständer entwickelt. Der Aufbau und die quantifizierte, durch Messungen belegte Bewertung eines linearmotorisch angetriebenen Gurtförderers schließt die Untersuchungen ab.
Aktualisiert: 2019-11-07
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Lineardirektantriebe etablieren sich schon seit Jahrzehnte in der Technik. Ihr bekanntester Vertreter ist der Tauchspulen-Motor der bereits 1860 von Antonio Meucci in einem Vorgänger des heutigen Telefonlautsprechers zur Akustiksignalerzeugung integriert wurde.
Die bestehende Entwurfsmethodik für applikationsspezifische Lineardirektantriebe konnte mit den Inhalten dieser Arbeit deutlich verbessert werden, speziell hinsichtlich der hierfür benötigten Entwicklungszeit. Um die Unsicherheit zu verringern, entstand die optimierte Dimensionierung. Der grobe Ablauf startet mit der Anforderungsliste, wie bisherige, konventionelle Methoden. Hierauf folgt jedoch die Struktursynthese anhand von Optimumhüllkurven. Sie beschreiben für unterschiedliche lineare Antriebskonzepte die realisierbare Schubkraft, Anzugszeit oder kinetische Energie über die Außenoberfläche, anhand derer eine Abschätzung der Baugröße und eine grobe Favorisierung einiger Varianten möglich ist. Anschließend folgt die automatisierte Dimensionierung zur Bestimmung der idealen Geometrieparameter der verbleibenden Bauformen auf deren Basis der Entwickler die endgültige Auswahl treffen kann. Der bestgeeignete Antrieb kann im Anschluss mit den ermittelten Daten konstruiert und als Prototyp aufgebaut werden.
Zur Verifikation der entwickelten Software wurden sowohl Finite-Elemente-Analysen als auch acht Prototypen eingesetzt.
Aktualisiert: 2019-10-15
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Gegenstand dieser Arbeit sind Verfahren zur Läuferpositionsbestimmung in elektrodynamischen Lineardirektantrieben, die keine zusätzlichen motorseitigen Bauelemente benötigen. Dies wird durch die gleichzeitige Nutzung der Motorspulen als Antriebswicklung und Messsystem erreicht. Damit kann in Positioniersystemen auf das sonst notwendige externe Wegmesssystem verzichtet werden, was zu einer wesentlichen Reduktion der Kosten und des Bauraumbedarfs führt.
Aktualisiert: 2019-10-15
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In der Arbeit werden verschiedenen Dimensionierungs- und Optimierungsgesichtspunkte für Lineardirektantriebe dargestellt und angewendet. Durch die Ableitung von Basisgleichungen wird ein schneller Entwicklungsabaluf für einen ersten Entwurf ermöglicht. Zusätzlich werden lastabhängige Dimensionisierungsgleichungen aufgezeigt, die eine Verfeinerung der Grobdimesionisierung ermöglichen. Damit ist es möglich vor der Auswahl der Motorbauform bereits Machbarkeitsstudien durchzuführen
Aktualisiert: 2019-10-15
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Im Rahmen dieser Abhandlung wird insbesondere das thermische Teilsystem im Zusammenspiel mit den anderen Teilsystemen elektrodynamischer Lineardirektantriebe betrachtet. Dabei wird eine durchgängige Methode von überschlägigen analytischen Abschätzungen bis hin zu FEM-Simulationen und Optimierungen mit MAXWELL, ANSYS und SIMPLORER entwickelt und an geeigneten Antrieben validiert.
Aktualisiert: 2019-10-15
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In dieser Arbeit werden die Wirbelstrom- und Hysteresverluste von Lineardirektantrieben untersucht. Es werden Schlussfolgerungen abgeleitet, wie man sie bei rotatiosnsymmetrieschen Antrieben einschränken kann und es werden Möglichkeiten zur Abschätzung und Simulation der Verluste unter Berücksichtigung der Hysterese aufgezeigt.
Aktualisiert: 2019-10-15
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Feinwerk- und mikrotechnische Produkte haben in vielen Bereichen der Technik Einzug gehalten. Während anfangs, vor allem in der Mikrotechnik, die Entwicklung neuer Produkte den Schwerpunkt der Arbeiten bildete, steht zunehmend auch die Produktionstechnik im Mittelpunkt. Ein sehr wichtiger Verfahrensschritt bei der Montage feinwerk-und mikrotechnischer Produkte ist die Positionierung und Justierung von Objekten. Zur Reduzierung der Kosten und zur Erhöhung der produzierten Stückzahlen ist eine Automatisierung dieser Vorgänge anzustreben. Eine Alternative zur Verwendung direkt angekoppelter Stellantriebe stellt dabei die Stoßjustierung dar.
Dabei wird das Justierobjekt durch die Einleitung mechanischer Stöße in Bewegung versetzt, wenn die Stoßkraft die Haftreibungskraft zwischen dem Objekt und seiner Unterlage übersteigt. Bei diesem Verfahren ist keine Kopplung zwischen Antrieb und Justierobjekt erforderlich, so dass der Justiervorgang der bereits montierten Objekte in kurzer Zeit erfolgen kann. Es ist eine hohe Genauigkeit erreichbar und die Stoßjustierung ist automatisierbar, so dass bei vielen Anwendungen Verfahrens-, Zeit- und Kostenvorteile realisiert werden können.
Mit den dargestellten Ergebnissen der Arbeiten zu den elektrodynamischen Antrieben, ihrer aerostatischen Führungen sowie im Bereich der Regelung steht ein Stoßgenerator zur Verfügung, der die Bereitstellung der kinetischen Energie bei geringen Schwankungsbreiten ermöglicht. Damit wird die Anwendungsbreite der Stoßjustierung vor allem hin zum Bereich sehr niedriger Stoßenergien erweitert. Bei bisher mit anderen Stoßge-neratoren durchgeführten Justierungen verbessert dieser neue Antrieb die Reproduzierbarkeit der Stoßschrittweiten. Damit ist neben einer erhöhten Auflösung des Verfahrens auch eine Verkürzung der Justierdauer zu erwarten, die mit einer entsprechenden Erhöhung der Wirtschaftlichkeit des Verfahrens verbunden ist.
Aktualisiert: 2019-10-15
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Ausgehend vom Stand der Technik bei der Entwicklung von elektrodynamischen Lineardirektantrieben, werden in dieser Arbeit verschiedene, am IKFF entwickelte Motoren bechrieben und untersucht. Dabei werden unterschiedliche Grundbauformen verglichen und anhand von Bewertungskriterien eingeteilt um die Eignung für hochdynamische Verfahrbewegungen zu untersuchen.
Aktualisiert: 2019-10-15
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In dieser Arbeit werden die geometrischen und regelungstechnische Möglichkeiten zur Kompensation von Rastkräften bei elektrodynamischen Lineardirektantrieben untersucht. Das Ziel war dabei diese zu verringern oder bereichsweise zu unterdrücken. Dazu wurden unterschiedliche Antriebe aufgebaut und untersucht. Aus diesen Ergebnissen werden Gestaltungsregeln für den Entwurf, die Konstrutktion und Regelung solcher Antriebe abgeleitet.
Aktualisiert: 2019-10-15
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Die Dissertation behandelt die ganzheitliche Entwicklung zweier Magnetschwebeantriebe für feinwerktechnische Anwendungen. Beschrieben wird nach Darstellung des aktuellen Stands der Magnetschwebetechnik der Entwurf zweier Magnetschwebeantriebe, basierend auf dem elektrodynamischen bzw. dem elektromagnetischen Kraftwirkungsprinzip, dabei unter anderem die simulative Auslegung und die anschließende analytische Modellierung. Überdies werden mehrere Regelungsstrategien entwickelt und an beiden Schwebeantrieben real implementiert. Messtechnische Untersuchungen weisen schließlich die Funktionsfähigkeit der Antriebe nach.
Aktualisiert: 2019-10-15
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Der Schwerpunkt dieser Arbeit liegt in der Untersuchung der sensorischen Eigenschaften elektrodynamischer Lineardirektantriebe. Durch die Detektion und Auswertung dieser Eigenschaften können Informationen über die Läuferposition abgeleitet werden. Da dies während des normalen Motorbetriebs stattfindet, kann auf zusätzliche, externe Messsysteme verzichtet werden. Dies führt zu einer wesentlichen Reduktion der Kosten und des Bauraumbedarfs eines Antriebssystems.
Im Gegensatz zu früheren Arbeiten stehen hier Antriebe mit bewegten Kurzspulsystemen im Zentrum des Interesses. In diesen Motoren war bisher keine sensorlose Wegmessung möglich. Ziel war es, zusätzliche Bauelemente und konstruktive Anpassungen der Motoren an das Messverfahren zu vermeiden und so erstmals auch kommerziell erhältliche Antriebe für eine sensorlose Läuferpositionsbestimmung zugänglich zu machen.
Aktualisiert: 2019-10-15
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Zur Steigerung der hochdynamischen Bahngenauigkeit des Hexapoden „PaLiDA“ wurde eine geschwindigkeitsabhängige Modellierung der Polrastkräfte der Linearantriebe entwickelt. Es wurde eine Zustandsregelung mit einer Vorsteuerung der Soll-Geschwindigkeit und der Nutzung eines PI-Anteils implementiert. Als modellgestützte Positionsregelung wurde aufbauend auf der Modellierung der Dynamik nach [Gro03] eine Beschreibung der konfigurationsabhängigen Massenmatrix sowie Gravitationskräfte aufgestellt. Erst hierdurch konnten die Zustandsregelung und -beobachtung auf der Parallelkinematik implementiert werden. Die geringsten Abweichungen ließen sich durch eine Feedforward-Linearisierung erzielen. Diese Positionsregelung wurde zu einer hybriden impliziten Positions-/Kraftregelung weiterentwickelt. Schließlich wurde am Versuchsstand eine Spindel in die Endeffektorplattform integriert und zur positionsgeregelten Fräsbearbeitung von Kunststoff und Aluminium eingesetzt.
Aktualisiert: 2019-10-17
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