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Entwicklung eines Prüfstandes zur Langzeitmessung von seriell elastischen Stringaktoren

Zhang, Tongqian :
Entwicklung eines Prüfstandes zur Langzeitmessung von seriell elastischen Stringaktoren.
TU Darmstadt, Institut EMK, FG M+EMS
[Masterarbeit], (2014)

Kurzbeschreibung (Abstract)

Um die Beweglichkeit des menschlichen Kniegelenks zu unterstützen, wird ein Stringaktor eingesetzt. Die Schnüre des Stringaktors sind die Hauptbestandsteile, deswegen liegt der Fokus dieser Arbeit vor allen auf der Schnurlebensdauer. In dieser Masterarbeit wird ein Prüfstand zur Lebensdauermessung der Schnüre konstruiert und aufgebaut. In der Ausarbeitung wird die Untersuchung der passenden Prüfmaterialien, die Konzeption und Konstruktion des Prüfstands und die Auslegung eines Testprotokolls zur Lebensdauermessung beschrieben. Im Rahmen dieser Arbeit werden zuerst die Anforderungen zur Auswahl der Prüfmaterialien generiert, die Tragfähigkeit und der Durchmesser der Schnüre werden bei der Auswahl der Prüfmaterialien fokussiert. Zum Thema Konzeption und Konstruktion des Prüfstands werden zuerst seine Funktionen definiert. Eine passende technische Lösung zum gesamten Prüfstand wird in unteren Abbildung gezeigt. Die Schnüre werden durch die Verdrehung des Motors des Stringantriebs verdrillt, daher verkürzen sich die Schnüre und erzeugen eine axiale Antriebskraft, welche dem Lastmoment des Motors Lastantriebs entgegenwirkt. Ein Faulhaber BLDC-Motor Serie 4490H024B wird für den Stringantriebs eingesetzt und um Lastmomente zu erzeugen wird ein Faulhaber DC-Motor Serie 3272H024V verwendet. Der Prüfstand wird nach der Auslegung und Konstruktion aller Bestandsteile zusammengebaut. Zur Automatisierung des Prüfstands wird zuerst die Beziehung zwischen Ausgangssignalen (Verdrehwinkel und Drehmoment der beiden Motoren) und Eingangssignale (Spannung und Strom der Netzteile) herausgefunden. Ein Ablaufdiagramm wurde für die Messung der Schnurlebensdauer in dieser Arbeit erstellt. Die Schnüre werden zwischen dem Motor des Stringantriebs und dem Läufer befestigt, durch den Lastmoment werden die Schnüre verspannt. Die Schnüre werden mit einer Lineargeschwindigkeit von 100 mm/s um 100 mm verkürzt, und dann wieder zur ursprünglichen Länge ausgedehnt. Die Zykluszahlen bzw. die Lebensdauer, welche die Schnüre durch solch Bewegungen erledigen muss bevor ein Versagen auftaucht, werden dokumentiert. Als Ausblick der Arbeit wird erwartet, dass mehrere Schnurmaterialien zu bestellen und ihre Lebensdauer zu messen sind, um ein Programm zur Motoransteuerung zu schreiben damit der Prüfstand automatisch laufen kann.

Typ des Eintrags: Masterarbeit
Erschienen: 2014
Autor(en): Zhang, Tongqian
Titel: Entwicklung eines Prüfstandes zur Langzeitmessung von seriell elastischen Stringaktoren
Sprache: Deutsch
Kurzbeschreibung (Abstract):

Um die Beweglichkeit des menschlichen Kniegelenks zu unterstützen, wird ein Stringaktor eingesetzt. Die Schnüre des Stringaktors sind die Hauptbestandsteile, deswegen liegt der Fokus dieser Arbeit vor allen auf der Schnurlebensdauer. In dieser Masterarbeit wird ein Prüfstand zur Lebensdauermessung der Schnüre konstruiert und aufgebaut. In der Ausarbeitung wird die Untersuchung der passenden Prüfmaterialien, die Konzeption und Konstruktion des Prüfstands und die Auslegung eines Testprotokolls zur Lebensdauermessung beschrieben. Im Rahmen dieser Arbeit werden zuerst die Anforderungen zur Auswahl der Prüfmaterialien generiert, die Tragfähigkeit und der Durchmesser der Schnüre werden bei der Auswahl der Prüfmaterialien fokussiert. Zum Thema Konzeption und Konstruktion des Prüfstands werden zuerst seine Funktionen definiert. Eine passende technische Lösung zum gesamten Prüfstand wird in unteren Abbildung gezeigt. Die Schnüre werden durch die Verdrehung des Motors des Stringantriebs verdrillt, daher verkürzen sich die Schnüre und erzeugen eine axiale Antriebskraft, welche dem Lastmoment des Motors Lastantriebs entgegenwirkt. Ein Faulhaber BLDC-Motor Serie 4490H024B wird für den Stringantriebs eingesetzt und um Lastmomente zu erzeugen wird ein Faulhaber DC-Motor Serie 3272H024V verwendet. Der Prüfstand wird nach der Auslegung und Konstruktion aller Bestandsteile zusammengebaut. Zur Automatisierung des Prüfstands wird zuerst die Beziehung zwischen Ausgangssignalen (Verdrehwinkel und Drehmoment der beiden Motoren) und Eingangssignale (Spannung und Strom der Netzteile) herausgefunden. Ein Ablaufdiagramm wurde für die Messung der Schnurlebensdauer in dieser Arbeit erstellt. Die Schnüre werden zwischen dem Motor des Stringantriebs und dem Läufer befestigt, durch den Lastmoment werden die Schnüre verspannt. Die Schnüre werden mit einer Lineargeschwindigkeit von 100 mm/s um 100 mm verkürzt, und dann wieder zur ursprünglichen Länge ausgedehnt. Die Zykluszahlen bzw. die Lebensdauer, welche die Schnüre durch solch Bewegungen erledigen muss bevor ein Versagen auftaucht, werden dokumentiert. Als Ausblick der Arbeit wird erwartet, dass mehrere Schnurmaterialien zu bestellen und ihre Lebensdauer zu messen sind, um ein Programm zur Motoransteuerung zu schreiben damit der Prüfstand automatisch laufen kann.

Freie Schlagworte: Mikro- und Feinwerktechnik Elektromechanische Konstruktionen Lebensdauer Aktor elektrodynamisch Sensor-Aktor-System Motorenauswahl Überlastschutz Drehwinkelmessung
Fachbereich(e)/-gebiet(e): Fachbereich Elektrotechnik und Informationstechnik
Fachbereich Elektrotechnik und Informationstechnik > Institut für Elektromechanische Konstruktionen
Fachbereich Elektrotechnik und Informationstechnik > Institut für Elektromechanische Konstruktionen > Mikrotechnik und Elektromechanische Systeme
Hinterlegungsdatum: 30 Jul 2014 09:26
Zusätzliche Informationen:

EMK-spezifische Daten:

Lagerort Dokument: Archiv Institut EMK. Anfrage über Sekretariate

Bibliotheks-Siegel: 17/24 EMKM 1850

Art der Arbeit: Masterarbeit

Beginn Datum: 23-10-2013

Ende Datum: 22-04-2014

ID-Nummer: 17/24 EMK M1850
Gutachter / Prüfer: Schlaak, Prof. Helmut F.
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