Modellierung der Drehsteifigkeit dünner Festkörpergelenke in der Präzisionsgerätetechnik

Maximilian Darnieder, Mario Torres, Sebastian Linß,
René Theska, Lena Zentner, Thomas Fröhlich

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Zusammenfassung

Festkörpergelenke werden seit langem in verschiedensten Bereichen der Feinwerktechnik eingesetzt, besonders dort, wo erhöhte Anforderungen an die Präzision bestehen. Beispiele dafür sind Präzisionswaagen und Massekomparatoren, die bereits eine beeindruckende Leistungsfähigkeit erreicht haben. Dies ist nicht zuletzt auf die genaue Kenntnis der mechanischen Eigenschaften und deren Modellierung zurückzuführen.

Dennoch ergeben viele in der Literatur verfügbare analytische Modellgleichungen zur Berechnung der Drehsteifigkeit der hier typischen, besonders dünnen Festkörpergelenke eine Abweichung von rund 10 % gegenüber dem 3D-Modell basierend auf der Finiten-Elemente-Methode Dies wird anhand der genauen Betrachtung des Spannungszustandes im belasteten Gelenk aufgezeigt und ist ein relevanter Aspekt für die Entwicklung von Geräten für Präzisionsanwendungen und deren Justierung. Der Beitrag beleuchtet dieses Phänomen im Detail, zeigt Grenzen verschiedener Modellansätze in Abhängigkeit der Geometrie auf und bietet dem Leser einen Vorschlag zur präzisen Modellierung in einem großen Parameterraum an, die ohne eine aufwändige Finite-Elemente-Analyse auskommt.

Über die Autoren

Technische Universität Ilmenau, Fakultät für Maschinenbau

M.Sc. Maximillian Darnieder, M.Sc. Mario Torres, Prof. Dr.-Ing. Rene Theska: Institut für Maschinen-und Gerätekonstruktion,
Fachgebiet Feinwerktechnik

Dr.-Ing. Sebastian Linß, Prof. Dr.-Ing. habil. Lena Zentner: Fachgebiet Nachgiebige Systeme

Prof.-Dr.-Ing. habil. Thomas Fröhlich: Institut für Prozessmess- und Sensortechnik

Diesen Artikel zitieren

Maximilian Darnieder, Mario Torres, Sebastian Linß et al. (2018): Modellierung der Drehsteifigkeit dünner Festkörpergelenke in der Präzisionsgerätetechnik, in: Wolf-Dieter Prenzel (Hrsg.), Jahrbuch Optik und Feinmechanik 2018, Görlitz: Optik-Verlag

Über das Buch