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Montage / Handhabung / Robotik

Schwerpunkte

• Berechnung und Dimensionierung neuer Roboter und Manipulatoren für beliebige Bewegungs- und Handhabungsaufgaben
• Entwurf und Konstruktion von Roboterhandgelenken mit virtuellem Drehpunkt
• Berechnung und Bewertung des verfügbaren Arbeitsraums
• Analyse und Bewertung der Genauigkeit von Robotern und Erarbeitung von Maßnahmen zur Verringerung von Positions- und Winkelabweichungen (Justage, Gestaltung, Software)
• Projektierung und Planung von Handhabungsaufgaben jeder Automatisierungsstufe
• Modellierung, Simulation und Optimierung von Handhabungsgeräten durch MKS und FEM
• Konzeptentwurf und konstruktive Gestaltung von Vorrichtungen und sonstigen Betriebsmitteln der Füge- und Montagetechnik

Gerätetechnische Ausstattung

• Universal Robot UR5 (kollaborierender 6achsiger Roboter)
• Montagezelle mit Bandtransfersystem (4achsiger Roboter)
• Demonstratoranlage zur automatischen Montage an einem Rundtaktsystem

Veröffentlichungen (Auswahl)

Demirkale, B.; Wabnitz, P.; Teichgräber, C.; Berger, M.: Using a planar Force Feedback Interface for Improving Handling Comfort of hand-operated planar Mechanisms . International Congress on Recent Innovations in Engineering, Science and Technology, Istanbul (Turkey), 31.10.2019 (DOI / URL / URN zum VOLLTEXT).

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Nguyen-Dang, T.: Entwicklung eines effizienten Montageplanungssystems auf Basis von Funktionsfolgen. Dissertation, TU Chemnitz, 03/2019. ISBN 987-3-96100-089-0

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Wabnitz, P.; Heine, A.; Chen, L.; Teichgräber,C.; Berger, M.: PAROHA: Konzeptstudie eines Parallelkinematik-Roboter-Handgelenks für spezifische Handhabungsaufgaben in einem MRK-Szenario. Fachtagung MECHATRONIK 2019 (Tagungsband S.192-196), Paderborn, 27.-28.03.2019 . ISBN 978-3-945437-05-6

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Chen, L.; Wabnitz, P.; Berger, M.: Design und Konstruktion eines neuen Konzepts für Mehrteilgreifer. Fünfte IFToMM D-A-CH Konferenz, Aachen, 26.-27.02.2019 (DOI / URL / URN zum VOLLTEXT). ISBN 978-3-940402-21-19

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Wabnitz, P.; Heine, A.; Berger, M.: Vergleich von haptischen Steuerungsvarianten zur manuellen Bedienung von Robotersystemen. Fünfte IFToMM D-A-CH Konferenz, Aachen, 26.-27.02.2019 (DOI / URL / URN zum VOLLTEXT). ISBN 978-3-940402-21-19

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Koppelgetriebe

Schwerpunkte

• Analyse und Synthese von ebenen und räumlichen Koppelgetrieben sowie kombinierten Getriebestrukturen (Ketten-, Riemen-, Rädergetriebe, etc.)
• Auslegung von Schritt- und Rastgetrieben
• Entwicklung neuer Berechnungsmethoden (analytisch/numerisch) für Koppelgetriebe und hybride Getriebestrukturen
• Entwicklung interaktiver, miteinander verknüpfter Syntheseverfahren in Mehrkörper-, Mathematik- und CAD-Umgebungen
• Methodenentwicklung für die Behandlung dynamisch hochbeanspruchter Koppelgetriebe in Verpackungs- und Textilmaschinen
• Entwicklung antriebsoptimaler teilflexibler Führungsgetriebe für Transfer und Pick & Place Anwendungen

Veröffentlichungen (Auswahl)

Heinrich, S.: Modulbasierte Synthese ebener Koppelgetriebe unter Einbeziehung kinetischer Kenngrößen . Dissertation, TU Chemnitz, 10/2018. ISBN 978-3-96100-066-1

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Heinrich, S.; Berger, M.: Beeinflussung des Gelenkspiels ebener Koppelgetriebe mit Hilfe des modulbasierten Analyse-Synthese-Parameter-Abgleichs. Vierte IFToMM D-A-CH Konferenz, Lausanne (Schweiz), 15.-16.02.2018 (DOI / URL / URN zum VOLLTEXT).

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Heinrich, S.; Berger, M.: New concept of continuously interactive analysis-synthesis-parameter-adjustments (ASPA) for nonlinear drive assemblies. 18. ITI Symposium, Dresden, 09.11.-11.11.2015.

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Heinrich, S.; Berger, M.: Ein Beitrag zur ganzheitlichen Getriebesynthese für dynamisch stark beanspruchte Mechanismen. Tagungsband zum 11. Kolloquium Getriebetechnik (S. 43-71) – Garching 2015. ISBN 978-3-7375-6497-7

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Ebert, F.; Berger, M.: Modulare ganzheitliche Systemsimulation komplexer Antriebssysteme mit Band- und Koppelgetrieben. Ingenieurspiegel - Fachmagazin für Ingenieure 8/2013, Public Verlagsgesellschaft, Bingen. ISBN ISSN : 1868-5919

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Berger, M. ; Schönherr, J.: Auslegung und Steuerung von mechatronischen Punktführungsgetrieben mit Hilfe der Fourierapproximation.. VDI-Berichte 1281, Düsseldorf: VDI-Verlag 1996, S. 223-248.

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Kurven- und Kurvenschrittgetriebe

Schwerpunkte

• Optimale Anpassung von Bewegungsfunktionen durch Interpolation bzw. Approximation von Polynomfunktionen, VDI-Bewegungsgesetzen und Spline-Funktionen
• Sonderformen ebener und räumlicher Kurven- und Kurvenschrittgetriebe
• Struktur- und Maßsynthese für Führungskurvengetriebe
• Parametrische Modellierung und MK-Simulation von Kurvengetrieben
• FEM-Untersuchung der Kontaktbedingungen zwischen Rolle und Kurvenkontur
• Bestimmung von Fräserbahnen bei Nutkurven mit kleinem Fräserradius für die Fertigung
• Entwicklung neuer Antriebslösungen für Hochlastrundschalttische

Veröffentlichungen (Auswahl)

Heine, A.; Schulze, S.; Berger, M.: Methodische Ansätze zur leistungsoptimalen Auslegung und zum teilflexiblen Betrieb von Kurven-Koppel-Schrittgetrieben. 19. VDI Getriebetagung - Bewegungstechnik 2018, S. 163-176, VDI Berichte 2331. ISBN 978-3-18-092331-4

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Schulze, S.; Berger, M.: Bidirektionale Kurvenkontur-Optimierung durch Variation der Antriebsgeschwindigkeit mittels Motion-Control-System. VVD 2018 - Verarbeitungsmaschinen und Verpackungstechnik (Tagungsband S. 31-44), Dresden, 15.-16.03.2018. ISBN 978-3-86780-561-2

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Schulze, S.; Berger, M.: MOCAD für das Bewegungsdesign und die Berechnung von Kurven- und Kurvenschrittgetrieben. 2. Fachtagung FüMoTeC (Tagungsband S. 129-131), Chemnitz, 14.-15.11.2017 (DOI / URL / URN zum VOLLTEXT). ISBN 978-3-96100-034-0

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Heine, A.: Ein Beitrag zur kennwertorientierten Entwicklung kurvengesteuerter, ebener Schrittgetriebe. Dissertation, TU Chemnitz, 03/2015. ISBN 978-3-944640-51-8 Link

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Heine, A.; Berger, M.: Eigenschaftsanalyse und zielgerichtete Parameterkombination zur sicheren Auslegung optimaler ebener Kurvengetriebe. VVD 2015 - Verarbeitungsmaschinen und Verpackungstechnik (Tagungsband S. 71-73), Dresden, 12.-13.03.2015. ISBN 978-3-86780-430-1

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Textilmaschinentechnik

Schwerpunkte

• Entwicklung neuer Antriebslösungen für neuartige Bewegungsaufgaben und Bindungsstrukturen
• Prozessorientierte Synthesemethodik: Synthese, Prozesssimulation, Optimierung
• Optimierung von Synthesealgorithmen für komplexe Bewegungsaufgaben
• Textile Ummantelungstechniken: Flechten, KeMaFil
• Handhabung von biegeschlaffen Materialien in schnelllaufenden Verarbeitungsmaschinen
• Ganzheitliche Synthese von Koppelgetriebestrukturen unter Berücksichtigung kinetostatischer und dynamischer Effekte

Veröffentlichungen (Auswahl)

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Berger, M.; Illmann, S.: Adaption einer Hebelflechtmaschine zur partiellen Konturierung. melliand Textilberichte 4/2018 (S.166-170). ISBN ISSN 0341 0781

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Gerlach, K.; Heinrich, S.; Berger, M.: Synthese einer Fadenlängenkompensation mittels des modulbasierten Analyse-Synthese-Parameter-Abgleiches. 16. Gemeinsames Kolloquium Konstruktionstechnik (Tagungsband S. 96-107), Bayreuth, 11.-12.10.2018. ISBN 978-3-00-059609-4

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Berger, M.: Handhabungstechnische Herausforderungen zur Herstellung textiler Maschinenelemente. 8. Fachkolloquium InnoZug, (Tagungsband-CD), Chemnitz, 06.-07.09.2018. ISBN 978-3-945479-10-0

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Illmann, S.; Berger, M.; Denninger, D.; Meyer, T.: Partielle Konturierung von Dichtschnüren durch das schichtweise Überflechten mit einer Hebelflechtmaschine. 16. Chemnitzer Textiltechnik-Tagung: Technologievorsprung durch Textiltechnik, Tagungsband S. 1-8, Chemnitz, 28.-29. Mai 2018. ISBN 978-3-9819946-0-5

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Denninger, D., Berger, M.; Kyosev, Y.: Interlacement variations in the alternative covering technology D-3F. in Kyosev, Y.:Narrow and Smart Textiles (S. 69-79). Springer-Verlag 2018. ISBN 978-3-319-69049-0

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Denninger, D.: Prozessorientierte Synthesemethodik am Beispiel der neuartigen Verlegetechnik „D-3F“ zum Überflechten mit drei Fadensystemen. Dissertation, TU Chemnitz, 03/2016. ISBN 978-3-944640-80-8 Link

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Sportgerätetechnik

Schwerpunkte

• Analyse, Bewertung und Optimierung von Sport- und Reha-Geräten hinsichtlich Ergonomie und Effektivität
• Entwurf und Konstruktion neuer Antriebsbaugruppen zur Umsetzung konkreter Bewegungsaufgaben
• Entwicklung und Umsetzung neuer Gerätekonzepte
• Aufbau von virtuellen Modellen zur MK- und FE - Simulation
• Abbildung von Bewegungsverläufen mit einem haptischen Feedback-System zur experimentellen Erprobung und subjektiven Bewertung von Produkten

Medizintechnik

Schwerpunkte

• Entwurf von kinematischen Konzepten zur Führung von medizinischen Instrumenten und Geräten
• Analyse, Bewertung und Optimierung von Bewegungssystemen in der Medizintechnik
• Konzeption von mechanischen Antriebssystemen für Stechhilfen
• Simulation einzelner Komponenten oder gesamter Baugruppen mittels FEM und MKS
• Entwicklung von Mechanismen zur Unterstützung der Biomechanik des Menschen

Veröffentlichungen (Auswahl)

Fricke, A.; Hauschild, K.; Berger, M.; Speicher, T.; Heske, T.: Geräte zum perkutanen Zugang und zur Gewebeprobenentnahme bei der Stanzbiopsie. 19. VDI Getriebetagung - Bewegungstechnik 2018, S. 177-189, VDI Berichte 2331. ISBN 978-3-18-092331-4

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Demirkale, B.; Wabnitz, P.; Teichgräber, C.; Berger, M.: Untersuchung der ergonomischen Eigenschaften von handbetätigten Mechanismen mittels Ebenen Force Feedback Interface (EFFI). innteract conference 2018, Bd. 3, Chemnitz, 28.-29.06.2018 (DOI / URL / URN zum VOLLTEXT). ISBN ISSN 2569-3468

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Garbe, D.; Berger, M.: Ungleichmäßige Übersetzung pneumatischer Muskeln mit Bandgetrieben. 12. Kolloquium Getriebetechnik (Tagungsband S. 107 - 121), Dresden, 20.-22.09.2017. ISBN 978-3-95908-111-5

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Speicher, T.; Berger, M.; Hauschild, K.; Fricke, A.; Heske, T.: Entwicklung eines Simulationsmodells zum Abbilden einer Nadel-Gewebe-Interaktion. Dritte IFToMM D-A-CH Konferenz, Chemnitz, 15.-16.02.2017 (DOI / URL / URN zum VOLLTEXT).

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Antriebstechnik für Sondermaschinen und –baugruppen

Mechanismen für branchenspezifische Aufgabenstellungen, wie z. B. Verpackungs- und Hochspannungstechnik, Beschlagtechnik, Logistik, usw.

Schwerpunkte

• Entwicklung und Optimierung von Hybridlösungen, z. B. in Kombination von Mechanismen mit Riemengetrieben mit linearer und nichtlinearer Übersetzung
• Kinematische Antriebslösungen für Schalter und strukturveränderliche Baugruppen
• Hybride Mechanismen zur Erzeugung flexibler Übertragungs- und Führungsbewegungen

Antriebslösungen für Schwermaschinen

Mechanismen aus dem Bereich der Walzwerks- und Umformtechnik (Gerüstbereich, Scheren, Rollgänge, Adjustage, Handhabung, usw.)

Schwerpunkte

• Entwicklung und Optimierung von Antriebslösungen für den Bereich der Walzwerks- und Umformtechnik, wie z. B. Antriebsstrang, Ausbalancierungen, usw.
• Kinematische Entwicklung von Konzepten für Blech- und Bandscheren
• Variantenstudien für die Band- und Blechhandhabung, wie Seitenführungen, Brammenwender, Haspelkinematik, Transport und Weitergabe, usw.
• Entwicklung von Antriebskomponenten für Umformprozesse, wie z. B. Antriebs- und Bewegungslösungen für Biege- und Falzprozesse
• Handhabungs- und Antriebstechnik zur Umgestaltung nicht ergonomisch Tätigkeiten, wie z. B. roboterbasierte Automatisierung des Reckwalzens, Transportoptimierung für KLT‘s

Veröffentlichungen (Auswahl)

Eigner, F.; Michel, R.; Berger, M.: Analysis on the efficiency of HypoGear. VDI-Berichte 2355, VDI international conference on gears 2019, Garching, 18.09.19 - 20.09.19. ISBN 978-3-18-092335-0

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Ebert, F.; Denninger D.; Berger, M.: Simulation ebener Riemengetriebe mit linearer und nichtlinearer Übersetzung. Tagungsband zur 16. Internationalen Fachtagung Zahnriemengetriebe. ISBN 978-3-00-038085-3 bei Herrn Ebert

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Berger, M.; Riedel, M.; Ebert, F.; Weber, M.: Entwicklung eines gedämpften Roboterhandgelenks für stossartige Prozesskräfte. 20. Internationale Wissenschaftliche Konferenz Mittweida, 28.10. - 29.10.2009, Scientific Reports IWKM 2009 Nr.5, S.58 - 61. ISBN 1437-7624

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Hübner, P.; Zerbst, U.; Berger, M.; Brecht, T.: The fracture of a wobbler in a heavy plate mill. Engineering Failure Analysis 16 (2009), S. 1097-1108. ISBN 1350-6307

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Berger, M.; Matthes, J.; Heine, A.; Skarby, P.: Entwicklung eines Getriebes zur Realisierung einer Double-Motion- Kontakttrennung für Hochspannungsschalter. Tagungsband Elektrisch-mechanische Antriebssysteme (ETG Fachbericht 113), S. 65-71, Böblingen. ISBN 978-3-8007-3092-6

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Mehrkörpersimulation (MKS)

Schwerpunkte

• Erweiterung, Entwicklung und Implementierung von Berechnungs- und Optimierungsalgorithmen für kommerzielle Softwaretools (Mechanismentechnik)
• Methodenentwicklung zur Integration von CAD, MKS und analytischer Berechnung
• Gesamtsimulation von Antriebssträngen (elektrisch, pneumatisch/hydraulisch, mechanisch, usw.)
• Redundanzbetrachtungen zur Gelenksimulation & Tolerierung
• Systemsimulationen haptischer Bewegungsaufgaben

Finite-Elemente-Methode (FEM)

Schwerpunkte

• Strukturdynamische 3D-Berechnungen für Bauteile und Baugruppen
• Festigkeits- und Modalanalysen, Bauteil- und Kerbstellenoptimierung
• Lebensdauerberechnungen nach der FKM-Richtlinie

Tagungsreihe SAXSIM
- jährlich stattfindendes Simulations-Anwendertreffen -

Veröffentlichungen (Auswahl)

Gerlach, K.; Berger, M.: Bestimmung von Bewegungsaufgaben mittels Mehrkörpersimulation am Beispiel einer Längenkompensation für biegeschlaffe Materialien. VVD 2018 - Verarbeitungsmaschinen und Verpackungstechnik (Tagungsband S. 303-324), Dresden, 15.-16.03.2018. ISBN 978-3-86780-561-2

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Heinrich, S.; Berger, M.: SimulationX in der getriebetechnischen Ausbildung. 12. Kolloquium Getriebetechnik (Tagungsband S. 153 - 166), Dresden, 20.-22.09.2017. ISBN 978-3-95908-111-5

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Ebert, F.: Serielle Modellierung ebener Band- und Koppelgetriebe zur domänenübergreifenden Gesamtsimulation von nichtlinearen Antriebssystemen . Dissertation, TU Chemnitz, 03/2015. ISBN 978-3-944640-58-7

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Berndt, K.; Heinrich, S.; Berger, M.: Methodik zum analytischen und CAD-basierten Toleranzmanagement. VVD 2015 - Verarbeitungsmaschinen und Verpackungstechnik (Tagungsband S. 13-37), Dresden, 12.-13.03.2015. ISBN 978-3-86780-430-1

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Berger, M.; Heinrich, S.; Heine, A.: Parametrische und interkonnektive Synthesemethoden zur effizienten Entwicklung neuer Mechanismen. ENTWERFEN ENTWICKELN ERLEBEN 2014, Beiträge zur virtuellen Produktentwicklung und Konstruktionstechnik, 26.–27.06.2014, Dresden. ISBN 978-3-944331-67-6

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Heine, A.: MANIKIN - Möglichkeiten und Grenzen des Menschmodells. SAXON SIMULATION MEETING 2010,Chemnitz, 27.04.2010

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Bewegungsdesign

Schwerpunkte

• Gestaltung optimaler Bewegungsabläufe für Koppel-, Kurven- und Kurvenschrittgetriebe sowie elektronischer Kurvenscheiben
• Kombination von Motion Control und Mechanismen
• Optimierung hinsichtlich maximalem / effektivem Antriebsmoment, Gelenkkräften, Positioniergenauigkeit
• Bewegungsdesign unter Berücksichtigung der Mechanismen-Struktur und der Kinetostatik

Softwareentwicklung

Schwerpunkte

• Entwicklung der Berechnungssoftware MOCAD
  • Berechnung von Kurven- und Kurvenschrittgetrieben
  • Interaktives Bewegungsdesign durch eine leicht zu bedienende Benutzeroberfläche
  • Implementierung neuer Bewegungsdesign-Methoden
• Entwicklung der Mathcad‐Toolbox MATHTOOL zur Synthese und Analyse ungleichmäßig übersetzender Getriebe
• Kombination von CAD‐Systemen mit mathematischer Berechnungssoftware
• Schnittstellenentwicklung um Funktionalitäten in Softwareumgebungen zu integrieren

Veröffentlichungen (Auswahl)

Speicher, T.; Berger, M.: Methoden zur Auswahl und Synthese von Bewegungsgesetzen für mechatronische Systeme zur effizienten Prozesssteigerung. Fünfte IFToMM D-A-CH Konferenz, Aachen, 26.-27.02.2019 (DOI / URL / URN zum VOLLTEXT). ISBN 978-3-940402-21-19

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Berger, M.; Nguyen D. T.: Ablauf- und bewegungstechnische Optimierung von Montageanlagen durch parameterdeklarierte Varianten mit Taktzeit- und Kostenbezug. 19. VDI Getriebetagung - Bewegungstechnik 2018, S. 133-150, VDI Berichte 2331. ISBN 978-3-18-092331-4

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Berger, M.: Grafisch-interaktives Bewegungsdesign für Servoachsen und Kurvengetriebe. Ingenieurspiegel - Fachmagazin für Ingenieure 3/2012, Public Verlagsgesellschaft, Bingen. ISBN ISSN 1868-5919

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Heine, A.; Berger, M.: A Tool for Graphical and interactive Calculation and Optimization of Cam Mechanisms and Motion Control Systems. in J. Beran et al., Advances in Mechanisms DesignProceedings of TMM 2012, Liberec. ISBN 978-94-007-5124-8

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Berger, M.; Matthes, J.; Kitzig, P.: Kennwertkreis und normierte Bewegungsgestaltung - Möglichkeiten zur optimalen Auslegung von Servoantriebssystemen. VDI-Berichte Nr. 2050, VDI – Verlag, Düsseldorf . ISBN 978-3-18-092050-4

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Versuch / Technik

Versuchsstände

Montagezelle

• Durchführung von Montagevorgängen mit den entwickelten speziellen Greifern
• Darstellung der Möglichkeiten einer modernen automatisierten Montage im Praktikum

Kurbelschwinge

• Automatische Bahnkorrektur eines ungleichmäßig übersetzenden Getriebes durch Nachführung des Aktuators an einer vorgegebenen Kurve, Kurvenscheibendesign

Schubkurbel

• Dynamische Korrektur der Elastizität einer reellen Maschine durch geeignete Reglerstrukturen
• Umsetzung eines Koppelgetriebes mit mehreren Antrieben

Linearachse

• Erprobung der optimierten Antriebsauslegung anhand verschiedener Bewegungsgesetze

Haptisches Force-Feedback

• Verdeutlichung der Rückwirkung verschiedener Getriebe

Montageautomat

• Optimierung von Montageprozessen am Beispiel der Chiphalter-Montage

Längstaktsystem

• Verdeutlichung verschiedener Bewegungsgesetze zur optimalen Positionierung

Dornier-Webmaschine

• Verdeutlichung des Funktionsprinzips einer Webmaschine

Flechtmaschine

• Erforschung neuer Flechtverfahren und Bindungsstrukturen