Einführung in die Mechatronik (German Edition) by Werner Roddeck

By Werner Roddeck

In den letzten Jahren hat die immer stärker werdende Durchdringung von Maschinenbau, Elektrotechnik und Informatik zur Bildung einer neuen Disziplin, der Mechatronik geführt. In diesem interdisziplinären Arbeitsgebiet der Ingenieurwissenschaften fließen selbstständige Fachgebiete wie Konstruktionstechnik, technische Dynamik, Modellbildung, Mess-, Steuerungs- und Regelungstechnik, Antriebstechnik, Mikrorechnertechnik und Informatik zusammen. Nach einer Übersicht über die betroffenen Teilgebiete dieser Disziplinen wird die Verzahnung der Gebiete in typischen mechatronischen Produkten anhand von Beispielen dargestellt.

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Hier können auch wiederum piezoelektrische Elemente von Nutzen sein, die man in den Kraftfluss zwischen Werkzeug Bild 1-21: Interferenz zweier Schwingungen mit und Werkstück einbaut. Solche Piezoelemente können einerseits Auslöschung im mittleren Bereich unter Ausnutzung des piezoelektrischen Effektes als Sensor zur Registrierung solcher Schwingungen ausgenutzt werden, da sie ein kraftproportionales Spannungssignal liefern. Andererseits kann man durch Ausnutzung des reziproken piezoelektrischen Effektes Elemente in den Kraftfluss einbringen die zu einer Steifigkeitsmodulation im Kraftfluss führen, die gegenüber der registrierten Schwingung um 180° phasenverschoben verläuft.

Momente hervorgerufenen Bewegungszustand beeinflussen. Diese Merkmale der Bauelemente des Systems werden durch idealisierte Modelle repräsentiert. Dabei werden Körpermodelle in der Regel als mit Masse und Trägheit behaftet angenommen, jedoch solche Elemente wie Federn und Dämpfer als masse- und trägheitslos. Sich translatorisch oder rotatorisch zueinander bewegende Körper sind durch Gelenke oder Führungen miteinander verbunden, wobei die Einschränkung des Freiheitsgrades der Bewegung von Körpern Reaktionskräfte und -momente Bild 2-16: Ebene mechanische Modelle mit unterschiedlicher Anzahl von Freiheitsgraden für einen zur Folge hat.

Die Behandlung beider Bewegungstypen innerhalb eines Modells bereitet aber Schwierigkeiten. Daher werden in solchen Fällen eher Mehrkörpermodelle vorgezogen, wobei zur Dimensionierung einzelner Bauteile des Systems wieder sehr gut die FEM-Methode herangezogen werden kann. 5 Modellierung elektrischer Komponenten Bei elektrischen Systemen scheint auf den ersten Blick die Modellbildung einfacher vonstatten zu gehen, als bei mechanischen Systemen. 5]. Die Bauteile selber können durch einfache bekannte elektrische Grundgleichungen beschrieben werden.

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