Fundamental analysis and optimization of tool machines with parallel kinematics subjected to thermal influences

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Die mechanische Struktur einer Maschine ist in einer Produktionsumgebung inneren und äußeren Wärmequellen ausgesetzt, die zu thermischen Deformantionen führen. Je nach Bestimmungsgrad des Systems werden wesentliche Eigenschaften der Maschine verändert. Statisch überbestimmte Systeme lassen nur sehr geringe thermische Längenänderungen zu und rufen somit hohe innere Kräfte hervor. Diese thermischen Ersatzkräfte nehmen Einfluß auf den Verspannungszustand des Systems, der wiederum zu einer Änderung der statischen und dynamischen Eigenschaften der Maschine führt. Die Untersuchung diese Phänomens ist Gegenstand des beantragten Projekts. Weiterhin üben thermische Deformationen Einfluß auf die Kontaktflächen der Füge-- und Koppelstellen in der Maschinenstruktur aus. Detaillierte Kenntnisse über das Verhalten der Schnittstellen unter stationären und unstationären thermischen Störungen erlauben somit eine zielsichere Auslegung hinsichtlich der statischen und dynamischen Eigenschaften einer Parallelkinemtik bereits in der Konstruktionsphase.Ziel des Forschungsvorhabens ist die Erhöhung des Prozeßfähikeit von Fertigumgsmaschinen mit Parallelkinematiken durch wirksame Verbesserungsmaßnahmen zur Verminderung der Auswirkungen thermischer Störungen auf das statische und dynamische Verhalten. Zur Erreichung der Ziele werden theoretische und experimentelle Methoden eingesetzt. Mit sukzessive erweiterten und verbesserten Modellen werden über die gesamte Projektdauer Simulationen durchgeführt, welche durch Messungen an einem Versuchsträger verifiziert werden. Die Vielzahl der Messungen wird andererseits modellgestützt ausgewertet, so daß die thermischen Effekte klarer erkannt werden. Aus diesen grundlagenorientierten Forschungsarbeiten wird methodisch ein Konzept zur Berücksichtigung thermischer Effekte in elastischen Mehrkörpersystemen abgeleitet und durch Vergleich mit den durchgeführten Messungen verifiziert.