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„Der Konstrukteur hat mit 60 bis 80 % der Kostenfestlegung eines Produktes eine hohe Kostenverantwortung im Unternehmen. Gerade die Phase des Konzipierens bietet die größten Möglichkeiten zur Kostenbeeinflussung. Es ist völlig sinnlos, erst im Nachhinein die Kosten zusammenzurechnen, wenn das Produkt schon gefertigt ist. Denn je weiter der Konstruktionsprozess fortgeschritten ist, desto geringer sind die Möglichkeiten, die Kosten zu beeinflussen. Notwendig ist eine Kostenfrüherkennung. Ein kurzer Regelkreis zwischen Konstruktion, Arbeitsvorbereitung und Kalkulation ist die Voraussetzung, um kostengünstig zu konstruieren.“ Erasmus Bode: Konstruktionsatlas, 1996 | ||
[1] | Pahl, Gerhard; Beitz, Wolfgang et al.: Konstruktionslehre – Methoden und Anwendung. Springer-Verlag, 1977-2013 | |
[2] | Lückel, Joachim; Jäker, Karl-Peter; Moritz, Wolfgang: Entwurfswerkzeuge der Mechatronik. FORUM ’90, Wissenschaft und Technik, Trier 1990 | |
[3] | Lückel, Joachim; Wittler, Gerd; Moritz, Wolfgang et al.: Funktionsorientierter Entwurf und Softwarewerkzeuge für mechatronische Systeme am Beispiel eines modularen Robotersystems. Fachtagung CAD '94, Paderborn, 17.-18. März 1994 | |
[4] | Lückel, Joachim; Kuhlbusch, Walter; Moritz, Wolfgang; Toepper, Stefanie: Mechatronic Design of the New TriPlanar Machine for Highly Precise Process- and Measurement Tasks. In: 3rd Heinz Nixdorf Symposium on Mechatronics and Advanced Motion Control, Paderborn, 27.-28. Mai, 1999 | |
[5] | Lückel, Joachim; Koch, Thorsten; Schmitz, Joachim: Mechatronik als integrative Basis für innovative Produkte. Mechatronik – Mechanisch/Elektrische Antriebstechnik, VDI-Berichte 1533, VDI-Verlag, Düsseldorf, 2000 |
Viele Elemente des FEMS sind 2002 in die VDI-Richtlinie 2206 „Entwicklungsmethodik für mechatronische Systeme“ eingeflossen. | ||
Im Zuge von Industrie 4.0 erhalten die „Reduzierten Lösungselemente“ eine besondere Bedeutung, da sie Voraussetzung sind für eine effiziente horizontale Integration entlang der Wertschöpfungskette eines mechatronischen Produkts. Neben den gebrauchs- und gestaltorientierten Informationen (Tabelle unten, links) sollten die dynamischen Eigenschaften der reduzierten Lösungselemente (Tabelle unten, rechts) mit in die Beschreibung von Komponenten mechatronischer Produkte aufgenommen werden. Ist diese Beschreibung dann noch in standardisierter Form (bspw. eCl@ss, AutomationML etc.) online zu jeder Zeit an jedem Ort verfügbar, so sind die Voraussetzungen für unternehmensübergreifendes „Engineering“ mechatronischer Produkte prinzipiell erfüllt. | ||
Lösungselement: Elektromechanischer Aktor (DC-Motor) | |
Gebrauchsfunktion (gestaltorientiert) | Bewegungsfunktion (Reduziertes Lösungselement) |
Ersatzschaltbild Differentialgleichungen \[{u_A} = {R_A} \cdot {i_A} + {L_A} \cdot \frac{{d{i_A}}}{{dt}} + {u_{EMK}},\;\;\;\;u_{EMK}=k_M \cdot \omega\] \[{J_M} \cdot \dot \omega = {M_A} - {M_R} = {k_M} \cdot {i_A} - d \cdot \omega \] Zustandsraumdarstellung \[\left[ {\begin{array}{*{20}{c}} {\frac{{d{i_A}}}{{dt}}}\\ {\dot \omega } \end{array}} \right] = \left[ {\begin{array}{*{20}{c}} { - \frac{{{R_A}}}{{{L_A}}}}&{ - \frac{{{k_M}}}{{{L_A}}}}\\ {\frac{{{k_M}}}{{{J_M}}}}&{ - \frac{d}{{{J_M}}}} \end{array}} \right] \cdot \left[ {\begin{array}{*{20}{c}} {{i_A}}\\ \omega \end{array}} \right] + \left[ {\begin{array}{*{20}{c}} {\frac{1}{{{L_A}}}}\\ 0 \end{array}} \right] \cdot {u_A}\] System- bzw. Zustandsgrößen
Parameter des Systems
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