By Michael Wagner

Die vorliegende Dissertation entstand während meiner Tätigkeit als wissenschaftlicher Mitarbeiter am Institut für Werkzeugmaschinen und Betriebswissenschaften (iwb) der Technischen Universität München. Den Herren Prof. Dr. -Ing. Gunther Reinhart und Prof. Dr. -Ing. Joachim Milberg, unter deren Leitung diese Dissertation entstanden ist, gilt mein besonderer Dank für die langjährige gute und vertrauensvolle Zusammenarbeit sowie für ·die wertvollen Hinweise und Anregungen. Herrn Prof. Dr. -lng. Klaus Bender, dem Leiter des Lehrstuhls für Informationstechnik im Maschinenwesen der Technischen Universität München, danke ich sehr herzlich für die Übernahme des Korreferates und für das große dieser Arbeit entgegengebrachte Interesse. Ferner gilt mein Dank allen Mitarbeiterinnen und Mitarbeitern des Instituts sowie allen Studenten, die mich während meiner Tätigkeit unterstützt und zum Gelingen dieser Arbeit beigetragen haben. München, November 1996 Michael Wagner Inhalt Einleitung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 1. 1 Ausgangssituation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 1. 2 Zielsetzung und Einordnung der Arbeit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6 1. three Vorgehen im Rahmen der Arbeit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 2 Stand der Technik . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . nine 2. 1 Übersicht . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . nine 2. 2 Steuerungen für Produktionsmaschinen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . nine 2. three Fehlerbehandlung in der Produktionstechnik . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12 2. three. 1 Begriffe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12 2. three. 2 Wissen zur Fehlerbehandlung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 2. three. 2. 1 Wissensarten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 2. three. 2. 2 Wissensrepräsentation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 2. three. three Verfahren zur Fehlerbehandlung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22 2. three. three. 1 Assoziative Verfahren . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23 2. three. three. 2 Modellbasierte Verfahren . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24 2. three. three. three Fallvergleichende und statistische Verfahren . . . . . . . . . . . . . . 25 2. three. three. four Numerische Verfahren . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26 2. three. three. five Eignungsbeurteilung der Verfahren . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27 2. four Systeme zur Fehlerbehandlung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

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Steuerungsintegrierte Fehlerbehandlung für maschinennahe Abläufe

Die vorliegende Dissertation entstand während meiner Tätigkeit als wissenschaftlicher Mitarbeiter am Institut für Werkzeugmaschinen und Betriebswissenschaften (iwb) der Technischen Universität München. Den Herren Prof. Dr. -Ing. Gunther Reinhart und Prof. Dr. -Ing. Joachim Milberg, unter deren Leitung diese Dissertation entstanden ist, gilt mein besonderer Dank für die langjährige gute und vertrauensvolle Zusammenarbeit sowie für ·die wertvollen Hinweise und Anregungen.

Messung mechanischer Schwingungen (Dynamik der Schwingungsmeßgeräte)

Dieser Buchtitel ist Teil des Digitalisierungsprojekts Springer booklet files mit Publikationen, die seit den Anfängen des Verlags von 1842 erschienen sind. Der Verlag stellt mit diesem Archiv Quellen für die historische wie auch die disziplingeschichtliche Forschung zur Verfügung, die jeweils im historischen Kontext betrachtet werden müssen.

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Ein Beispiel für eine Elementaraktion ist das Schließen des Werkzeuggreifers in einem Bearbeitungszentrum. Die in Produktionsmaschinen auftretenden und daher 1m Konzept der Maschinensteuerung zu berücksichtigenden Elementaraktionen lassen sich gemäß Bild 3-5 nach ihrem zeitlichen Verlauf in schaltende, diskrete und kontinuierliche Elementaraktionen einteilen. :- • · c: Zeit' Varianz Bild 3-5: Einteilung von Elementaraktionen Schaltende Elementaraktionen sind durch einen schnellen und direkten Wechsel von einem Ausgangszustand in einen Endzustand gekennzeichnet und werden meist durch einfache, binäre Endlagesensoren überwacht.

Kühne (1985, S. 18-19) gibt eine Übersicht über die in Produktionssystemen einsetzba- ren und damit im Konzept der Maschinensteuerung zu berücksichtigenden Meß- und Sensorprinzipien. Eine Auflistung marktüblicher Sensoren befindet sich in Sensor Markt (1994 a-c) und wird in Bild 3-6 wiedergegeben. taub geh a lts s ensore n • Olsensoren • chemische Sensoren • Biosensoren • pH-We rt-Sensoren • Redox-PotentialSensoren Sensoren fOr geometrieehe und mech•· nlache GriJBen • • • • • • • • • • • • • • • • • Positionssensoren Wegsensoren Abstandssensoren Sensoren IOr Dicke Drehwinkelgeber Neigungssensoren Lichtschranken Ultrascha ll -Sensoren Geschwind igkeitsMaßsysteme Besch leun igungssensoren Drehzahlaufnehmer Kraftsensoren/Wägezellen Drehmomentsensoren Durchflußsensoren fOr Gase Durchfl ußse nsoren IOr FIOssigkelten Füllstandsgeber Akustische Sensoren II Sena aren IOr elelrtromagnel/sche und optische GriJBen • • • • • • • • • • • • • • Fotodioden Fototransistoren Fotomultiplier Infrarot-Detektoren CCD-Zellensensoren CCD-Mat rlxsensoren Kameraröhren Farbsensoren TrObungssensoren magnetoresistlve Sensoren Ha llsensoren Feldplatten Stromsensoren Maßeinrichtung ltir ion isierende Strahlung Bild 3-6: Marktübersicht für Sensoren (nach Sensor Markt 1994 a-c) -47- 3 Anforderungsanalyse Die von Sensoren stammenden Informationen werden bei der Erfassung durch digitale Rechner in einzelne Meßpunkte aufgelöst.

Die Signalverarbeitung dieses Systems, das auf einem Personal-Computer (PC) implementiert ist, erfolgt durch eine Simulation Neuronaler Netze. -29- 2 Stand der Technik König und KetteZer (1994) verbinden die Werkzeugverschleiß- und -bruchüberwachung durch eine Analyse von Körperschallsignalen, die ebenfalls auf einem von der Steuerung getrennten Rechner durchgeführt wird. a. (1994) führen eine Überwachung des Bearbeitungsprozesses anband der Analyse von Zerspankraft- und Schwingungssignalen durch.

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