Modellierung der Drehsteifigkeit dünner Festkörpergelenke in der Präzisionsgerätetechnik. - In: Jahrbuch Optik und Feinmechanik, ISSN 0075-272X, Bd. 64 (2018), S. 139-165
Festkörpergelenke werden seit langem in verschiedensten Bereichen der Feinwerktechnik eingesetzt, besonders dort, wo erhöhte Anforderungen an die Präzision bestehen. Beispiele dafür sind Präzisionswaagen und Massekomparatoren, die bereits eine beeindruckende Leistungsfähigkeit erreicht haben. Dies ist nicht zuletzt auf die genaue Kenntnis der mechanischen Eigenschaften und deren Modellierung zurückzuführen. Dennoch ergeben viele in der Literatur verfügbare analytische Modellgleichungen zur Berechnung der Drehsteifigkeit der hier typischen, besonders dünnen Festkörpergelenke eine Abweichung von rund 10 % gegenüber dem 3D-Modell basierend auf der Finiten-Elemente-Methode. Dies wird anhand der genauen Betrachtung des Spannungszustandes im belasteten Gelenk aufgezeigt und ist ein relevanter Aspekt für die Entwicklung von Geräten für Präzisionsanwendungen und deren Justierung. Der Beitrag beleuchtet dieses Phänomen im Detail, zeigt Grenzen verschiedener Modellansätze in Abhängigkeit der Geometrie auf und bietet dem Leser einen Vorschlag zur präzisen Modellierung in einem großen Parameterraum an, die ohne eine aufwändige Finite-Elemente-Analyse auskommt.
On modeling the bending stiffness of thin semi-circular flexure hinges for precision applications. - In: Actuators, ISSN 2076-0825, Bd. 7 (2018), 4, 86, S. 1-16
Compliant mechanisms based on flexure hinges are widely used in precision engineering applications. Among those are devices such as precision balances and mass comparators with achievable resolutions and uncertainties in the nano-newton range. The exact knowledge of the mechanical properties of notch hinges and their modeling is essential for the design and the goal-oriented adjustment of these devices. It is shown in this article that many analytical equations available in the literature for calculating the bending stiffness of thin semi-circular flexure hinges cause deviations of up to 12% compared to simulation results based on the three-dimensional finite element model for the considered parameter range. A close examination of the stress state within the loaded hinge reveals possible reasons for this deviation. The article explains this phenomenon in detail and shows the limitations of existing analytical models depending on specific geometric ratios. An accurate determination of the bending stiffness of semi-circular flexure hinges in a wide range of geometric parameters without the need for an elaborate finite element analysis is proposed in form of FEM-based correction factors for analytical equations referring to Euler-Bernoulli's beam theory.
https://doi.org/10.3390/act7040086
Influence of geometric scaling on the elasto-kinematic properties of flexure hinges and compliant mechanisms. - In: Mechanism and machine theory, Bd. 125 (2018), S. 220-239
https://doi.org/10.1016/j.mechmachtheory.2018.03.008
Static behavior of weighing cells. - In: Journal of sensors and sensor systems, ISSN 2194-878X, Bd. 7 (2018), 2, S. 587-600
https://doi.org/10.5194/jsss-7-587-2018
Analysis of weighing cells based on the principle of electromagnetic force compensation. - In: Measurement science and technology, ISSN 1361-6501, Bd. 28 (2017), 7, S. 075101, insges. 7 S.
https://doi.org/10.1088/1361-6501/aa6bcd
Werner Bischoff : Teil 2: Sein Leben in Ilmenau. - In: Jenaer Jahrbuch zur Technik- und Industriegeschichte, ISSN 2198-6746, Bd. 19 (2016), S. 377-393
Force-controlled measuring cell in delatometry. - In: Ceramic forum international, ISSN 0173-9913, Bd. 93 (2016), 4/5, S. E22-E28
Automation of lenses centering at gluing in the frame :
Avtomatizacija centrirovki linz pri vklejke v opravy. - In: Scientific and technical journal of information technologies, mechanics and optics, ISSN 2500-0373, Bd. 15 (2015), 6, S. 1030-1035
http://dx.doi.org/10.17586/2226-1494-2015-15-6-1030-1035
Lösungsansätze zur wirtschaftlichen Fertigung von Präzisionsasphären. - In: Jahrbuch Optik und Feinmechanik, ISSN 0075-272X, Bd. 61 (2015), S. 83-98
Dieser Beitrag diente der Aufarbeitung des aktuellen Standes der Technik zur Politur rotationssymmetrischer Asphären. Dabei konnten der Durchpolierprozess als wesentlicher Kostentreiber identifiziert und mögliche Ansätze zur Weiterentwicklung / Optimierung bestehender Herstellverfahren abgeleitet werden. Startpunkt der Betrachtung bildete die Beschreibung des Bonnet Polishing, der aktuell meistverbreiteten Fertigungstechnologie zum Vorpolieren rotationssymmetrischer Asphären und Freiformoptiken. Wesentliche Nachteile dieses subaperturigen Polierverfahren wurden dargestellt. Darauf aufbauend erfolgte die Vorstellung und Beschreibung dreier Ansätze mit dem Ziel einer Prozesszeitverringerung durch: eine Prozessparameteroptimierung, eine Multiwerkzeuganordnung sowie ein großflächiges, aktivadaptives Polierwerkzeug. Eine anschließende Bewertung hinsichtlich Erfolgsaussichten, Realisierungsaufwand sowie Flexibilität bilden den Abschluss.
Institut für Maschinen- und Gerätekonstruktion (IMGK). - In: Jenaer Jahrbuch zur Technik- und Industriegeschichte, ISSN 2198-6746, Bd. 18 (2015), S. 53-133
Literaturangaben