Die Arbeit behandelt Schwingungsphänomene in schnelllaufenden Maschinen mit ungleichmäßig bewegten Werkzeugen. Das Anwendungsfeld konzentriert sich auf Verarbeitungsmaschinen, z.B. Textilmaschinen, Druckmaschinen, Umformtechnik oder Verpackungsmaschinen einschließlich Zuführeinrichtungen. Zur Kraft- und Bewegungsübertragung besitzen diese Maschinen Mechanismen (Koppel- oder Kurvengetriebe). Untersucht werden Schwingungen infolge der wechselnden Trägheitskräfte und technologisch bedingten Belastungen, die sich wie folgt äußern: Rückwirkungen auf den Antriebsmotor (Drehungleichförmigkeit, erhöhter Energieverbrauch), Wirkungen in den Gelenken (Spiel-Stöße, Lärmanregung, Reibverluste), Fundamentschwingungen oder Verfälschung der Werkzeugbewegung durch Verformung elastischer Glieder oder Gelenke. Anhand eines Mechanismenprüfstandes, bestehend aus einer Kurbelschwinge mit zwei redundanten Servomotoren und umfangreicher Sensorik, werden diese Schwingungsphänomene systematisch untersucht. Messung, Signaltransformation, Modellbildung, Verifikation und Schwingungsinterpretation werden einbezogen. Als Modell dienen der 'zwangläufige ebene Starrkörper-Mechanismus', der 'Starrkörper-Mechanismus mit einseitigen Bindungen' und die 'linearelastische Gestellstruktur'. Verschiedene Methoden zum dynamischen Ausgleich, wie Massenausgleich oder Leistungsausgleich, werden demonstriert. Aktive Methoden (Energiezufuhr), speziell der Einsatz redundanter Antriebe, ergänzen die Möglichkeiten zur bewussten Schwingungsbeeinflussung. Besonders hervorzuheben sind Ergebnisse zur Nutzung der Eigenbewegung und Wechselwirkung zwischen Motor und Mechanismus, die Gelenkkraftregelung durch zwei redundante Antriebe, die Bolzenverlagerungsbahnen und Pendelschwingungen im spielbehafteten Kurbel-Koppel-Gelenk, die Eigenschwingformen der Grundplatte und nicht zuletzt Wasserfalldiagramme nach der Zeit-Frequenz-Analyse von Maschinenhochläufen. Besonderes Augenmerk liegt immer auf dem Abgleich einfacher Berechnungsmodelle mit der experimentellen Untersuchung. Die Arbeit liefert sowohl einen theoretischen als auch einen experimentellen Zugang für die Fragestellungen der Mechanismendynamik.     «

Die Arbeit behandelt Schwingungsphänomene in schnelllaufenden Maschinen mit ungleichmäßig bewegten Werkzeugen. Das Anwendungsfeld konzentriert sich auf Verarbeitungsmaschinen, z.B. Textilmaschinen, Druckmaschinen, Umformtechnik oder Verpackungsmaschinen einschließlich Zuführeinrichtungen. Zur Kraft- und Bewegungsübertragung besitzen diese Maschinen Mechanismen (Koppel- oder Kurvengetriebe). Untersucht werden Schwingungen infolge der wechselnden Trägheitskräfte und technologisch bedingten Belastu...     »

This habilitation thesis investigates vibration phenomena in high-speed machinery with irregular reciprocating motion of the tools. The application field is focussed on processing machinery like textile, packing, forging, cutting or printing machines. Usually, such machines realize the motion and force transmission by linkages, cams or geared n-bar mechanisms. The author describes vibrations resulting from external and processing forces at the output link or from varying inertia forces. These vibrations in turn lead to a number of dynamic effects: Disturbance of the servo drive (speed fluctuation, increasing power consumption), effects in the joints (clearance-impact-noise-phenomenon, energy dissipation by friction), reaction forces acting on the frame (loading, oscillations) or the disturbance of the output link motion by vibrations of flexible parts. The vibration phenomena are investigated systematically with an experimental mechanism setup in the university lab. It consists of a crank-and-rocker mechanism, various sensors, controller boards and software. Measurements, signal processing, modelling and verification are included. The 'planar single-freedom constraint-motion rigid-body mechanism', the 'rigid-body mechanism with unilateral contacts' and the 'linear-elastic frame structure' serve as a physical models. Different balancing methods such as frame force balancing or input torque balancing are demonstrated. Active procedures (energy supply), especially the application of additional redundant drives, complete the possibilities influencing of vibrations. Particularly, the following results should be mentioned: The use of the 'eigenmotion' for power economy, the kinetic interactions between servo drive and mechanism, the joint force control by redundant drives and learning control, the investigation of a defined clearance at the crank coupler revolute joint including measurements of the bolt trajectory and pendulum motions of the bolt in the case, the eigenfrequencies and mode shapes of the frame plate and last but not least the waterfall diagrams of a running up. Special attention is given to the model and parameter value tuning in interaction of simulation and measurements in every case. The thesis provides both a theoretical and an experimental approach toward the dynamics of mechanism.     «

This habilitation thesis investigates vibration phenomena in high-speed machinery with irregular reciprocating motion of the tools. The application field is focussed on processing machinery like textile, packing, forging, cutting or printing machines. Usually, such machines realize the motion and force transmission by linkages, cams or geared n-bar mechanisms. The author describes vibrations resulting from external and processing forces at the output link or from varying inertia forces. These vi...     »