Konzeption, Berechnung und Simulation sowie statische und ermüdungsrelevante Nachweisführung von Stahlaufständerungen für lineare Roboterverfahrachsen

Abstract

In dieser Arbeit erfolgt eine vollständige Konzeption von Stahlaufständerungen für lineare Roboterverfahrachsen mit dem Ziel den Anwendungsbereich zu erweitern und Kosten zu sparen. Um Konzepte mit idealen Strukturen zu finden, werden Toplogieoptimierungen durchgeführt. Die Herausforderungen liegen u.a. darin, dass sich die Stahlaufständerungen über einen großen Höhenbereich erstrecken und die Lasten des Roboters in Ihrer Größe selbst, als auch in der Position und Wirkrichtung, variabel verhalten können. Neben der eigentlichen Konzeption erfolgen auch Statik- und Ermüdungsnachweise in Anlehnung an diversen Normen und Richtlinien. Zur Nachweisführung werden diverse FEM-Modelle mithilfe Autodesk Inventor Nastran erstellt, berechnet und simuliert. Die zuvor erstellten Konzepte werden bezüglich Festigkeit, Stabilität und Steifigkeit nachgewiesen. Das finale Konzept wird durch eine praxisnahe Bewertung ausgewählt.

In this thesis, a complete conception of steel supports for linear robot traversing axes is carried out with the aim of extending the range of applications and saving costs. Topology optimizations are carried out in order to find concepts with ideal structures. The challenges include the fact that the steel supports extend over a large height range and the loads of the robot can vary in size, position and direction of action. In addition to the actual design, structural and fatigue analyses are also carried out in accordance with various standards and guidelines. Various FEM models are created, calculated and simulated using Autodesk Inventor Nastran for verification purposes. The previously created concepts are verified in terms of strength, stability and rigidity. The final concept is selected on the basis of a practical evaluation.