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BIBEBUVABSc in MaschinentechnikDemonstrationsmodell Y-TischMechatronik / Betreuer: Prof. Ulrich RettenmundExperte: Andreas ThülerDie Dynamischen Anforderungen an moderne Fertigungsmaschinen nehmen stetig zu, um immer kürzereFertigungszeiten bei zunehmender Bauteilkomplexität zu erreichen. Hersteller von Fertigungsmaschinensind deshalb gezwungen, nach neuen Lösungen zu suchen. Die Firma Liechti in Langnau hat deshalb einneues Funktionsprinzip eines Positioniersystems patentieren lassen. Bis heute existiert kein Prototyp einesMaschinentisches mit diesem Konzept. In dieser Bachelorthesis soll deshalb ein Demonstrationsmodell zuTestzwecken konstruiert werden.Martin Reutelerreuti-tinu@hotmail.comFunktionsprinzipDer Y-Tisch funktioniert nach demPrinzip einer sogenannten Parallelkinematik.Das bedeutet, dassalle Antriebe direkt «parallel» aufden Maschinentisch zugreifen.Der Vorteil eines solchen Systemsist die geringe bewegte Masse,weil nur die Plattform verschobenwird und alle Motoren fest installiertsind. Nachteilig wirkt sich jedochder grosse Platzbedarf, imVerhältnis zum geringen Bewegungsbereich,aus.In dieser Arbeit sind an der Plattformdrei sternförmig angeordneteLinearführungen montiert, weshalbdie Positioniervorrichtung Y-Tisch genannt wird. Durch diePositionierung der Führungswagenauf einer Kreisbahn kann sichPlattform in X-Y-Richtung bewegenund um die Z-Achse rotieren.Zielsetzung und AusgangslageIm ersten Entwurf des Y-Tischessorgen drei Torquemotoren für diePositionierung der Führungswagenauf der Kreisbahn. Diese Varianteist aber aufgrund der Torquemotorensehr teuer und wurdenicht gebaut. Anstatt das ProjektY-Tisch aufzugeben, soll ein neues,günstiges Konzept ausgearbeitetwerden. Hierbei bringen dreiServomotoren der Firma Beckhoff,anstelle der Torquemotoren, dieAntriebsleistung auf. Ein Zahnriemengetriebeüberträgt das Drehmomentauf drei ineinander gelagerteHohlwellen. Drei Dreharmeverbinden die Führungswagen derLinearführungen mit den Hohlwellen.Dieses System ist für die Positionierungder Führungswagenauf einer Rundführung verantwortlich.Diese Rundführung definiertdie Form und Genauigkeit derKreisbahn und nimmt die Gewichtskräfteauf. Trotz der günstigerenHerstellungskosten soll dasSystem eine Beschleunigung von2g erreichen können.ErgebnisDurch systematische Berechnungender zu erwartenden Kräfteliessen sich die Antriebskomponentenauslegen. So reduziert sichdie Motorengrösse auf ein Minimum.Die Analyse der Kräfte erlaubtes, zusätzlich die Getriebe,Riemen und Wellen auszulegen.Als Ergebnis entstand eine kompletteKonstruktion des Y-Tisches.Die Konstruktion zeigte dieSchwachpunkte des Funktionsprizipsauf. Es ist sehr schwierig,drei Punkte zuverlässig und robustauf einer Kreisbahn zu bewegen.Darum ist es wichtig, den Kraftflussund die Belastungen sorgfältigzu analysieren. Die begrenzendenElemente sind hierbei dieDreharme und Drehlager. Für denEinsatz des Y-Tisches in einer Fertigungsmaschinemüssten dortneue Lösungen entwickelt werden.Eine erste Kostenschätzungergab, dass der Tisch in der Herstellungca. CHF 24’000.– kostenwürde. Erst nach der Thesis wirdder Y-Tisch hergestellt werden.CAD-Modell des Y-Tischs220 ti.bfh.ch