FB Mechatronik: O.Scharnefski


Projekt der Klassen E3ME1 und E3ME2 - Mechatroniker (2011/12)

 Kardangelenkwellen


Inhalte der Seite:


(1) Auftrag

(2) Lernziele

(3) Blockfunktionsbild

(4) Gruppenbildung

(5) Projektplan

(6) Planung und Umsetzungen

(7) Datenblätter

(8) Präsentation

(9) Erfahrungen

(10) Pressemeldung


Quelle: MAN Truck & Bus AG



(1) Auftrag (Lastenheft):

Konzeption eines Prüfstandes zur Erfassung der Winkelgeschwindigkeit einer Kardanwelle bei verschiedenen, einstellbaren Versatzwinkeln.

Zum Vergleich sollen zusätzlich die Winkelgeschwindigkeiten der Antriebsseite sowie der Abtriebsseite erfasst werden.
Geeignete Anzeigen stellen die drei Geschwindigkeiten geeignet dar.

Der Antrieb erfolgt über einen Elektromotor.

Es wird das Vier-Phasenprojektmanagement angewandt.


(2) Lernziele:

  • Erfassung der komplexen Aufgabenstellung


  • Zerlegen der Gesamtaufgabe in Teilaufgaben


  • Erarbeiten von Lösungen im Team


  • Übernehmen von Verantwortung für Teilbereiche des Projekts


  • Kommunizieren im Team zur Zusammenführung der Teilleistungen


  • Erstellen einer Dokumentation mit Funktionsbeschreibung, Bauteilwahl, Stückliste und Zeichnungssatz


  • Präsentieren der Ergebnisse

(3) Blockfunktionsbild:





(4) Gruppenbildung:



Die Teamleiter sind in fett abgedruckt.


(5) Projektplan:







(6) Planung und Umsetzung:


Information für Schüler:



Erste strukturelle Hilfestellungen durch den Lehrer:






  Erster Kontakt: Sven zeigt Begeisterung, ...


auch Tony ist voll bei der Sache ...


Die "Friends" haben Freude bei der Aufgabe.
In dieser Gruppe ist ein "anonymous" dabei ...


"Svechridato" am warm laufen.



Felix, Ralf und Tobias beim heftigen Diskutieren ...


Dem größten Team zeigt Timo Schilling, wo es lang geht.

Einige interessante Entwürfe (Klick zum Vergrößern)
















Hier laufen die ersten Motorentests:



Daniel 1 erhöht die Drehzahl, ...


Daniel 2 beobachtet den Strom, ...


Konstantin bewertet kritisch die Drehzahl.

Sensorik

Die Drehzahlerfassung des mittleren Teils der Kardanwelle erweist sich als nicht trivial. Die besondere Charakteristik ist, dass sich der mittlere Teil der Kardanwelle während einer Umdrehung wie folgt ändert: 1. langsamer ... 2. schneller ... 3. langsamer ... 4. schneller ... und von vorn ... 1. langsamer ... usw. ... .

Wir müssen also bei Verwendung von Reflexlichtschranken oder induktiven Aufnehmern, wobei Reflexlichtschranken eine feinere Auflösung haben, je nach aufgebrachten Markierungen, die Frequenzänderungen pro Umdrehung erfassen:


Ein möglicher Frequenz-Spannungswandler dazu wäre der LM2907N-8 von National Instruments, s. (7) Datenblätter.

Das Datenblatt zeigt folgende Grundschaltung des LM2907. R1, C1 und C2 sind variabel und beeinflussen die Ein-/ Ausgangsbeziehung Frequenz -> Ausgangsspannung VOUT. Die Untersuchung mit einem Versuchsaufbau, unterstützt durch anonymous, schritt voran ...

    


... und ergab folgende Kennlinie:



Die Empfindlichkeit der Schaltung lässt sich also mit R1 in weiten Bereichen steuern.




Simon und Philipp arbeiten an der Sensorik, ... Simon testet die Idee der Reflexlichtschranke.




Weiter geht's mit Teamarbeit...



'Future project' elektrisch und mechanisch aktiv ...

Konstantin beim Zeichnen ...







Christian gibt Tipps ...



... Sven mal konventionell ...

... und mal online bei der Arbeit.




Tobias und Sven recherchieren im Katalog, ...

Tobias zeigt schon Umsetzungen -

- das begeistert natürlich.




Antonio bei der Konstuktion, ... ... ab und zu ein Tipp gefällig?




Anzeigeeinheit


Daniel beim Design der Anzeigeeinheit ...



... Entwurf der Frontplatte ...




... und Recherche der benötigten Bauteile.






Sven beim Versuch mit Lichttaster ...



... zunächst mit Motoranschluss ...




... und Lichttasteraufbau.



Weiter geht's mit der Mechanik:




Die 'Friends' bei der Arbeit ...


... mit Silas am CAD.




Robin bei der Entwicklung des 'Polrades'...

... es dient zur Abnahme des Sensor-
 signals.

Wie groß muss es sein? Zahnabstand? Zahn-
höhe, Lückenform, fertigbar, ...?




Die Erkenntnisse fliessen in das CAD ein. Christoph Ritzi vom "Randen-Express" ist fit darin.




Philipp Tress hat mit seinem Team ein erstaunliches Ergebnis produziert!




Weitere Teile werden gefräst, ...

... von Philipp gebohrt, ...

... und gesenkt.


KW-Design konstruiert zunächst auf dem CAD ...



... Antriebselement, Kupplung, Lagerungen, Verstellmöglichkeit, Vorrichtung für die Sensorik ...



Hier in zwei Stellungen - wir können gespannt sein, wie sich die praktische Umsetzung darstellt.

Aber auch jetzt schon ist ein großes Lob auszusprechen!



(7) Datenblätter:

  
  
  
  

(8) Präsentation:


Alle Teams präsentieren ...


Thomas Ruh macht den Einstieg ...



... Bruno ergänzt methodisch einwandfrei.




WTE-Solutions mit Justus und Timo am Start ...






Timo erläutert ganz genau ...


... seinen Versuchsaufbau ...

... den begeisterten Klassenkameraden.



Weiter geht's mit "KW-Design":


Antonio mit der Lösung seines Teams ...


... eine hervorragende Arbeit.




Auch in Betrieb eine gute Figur ...




Die Idee des Messvorgangs über Phasenverschiebung: Hier kleiner Versatzwinkel -> kleine Phasendifferenz



Hier großer Versatzwinkel -> große Phasendifferenz.




Der Randen-Express hat auch eine tolle Lösung ausgearbeitet, die auch sicher funktioniert.



Alexander gliedert die Teampräsentation ...



... Jonas erklärt die Aufgabenverteilung.




Daniel und Tobias beim Zeitmanagament ...






Christian und seine mechanischen Komponenten ...


... Sven, der Messprofi, erläutert das Oszillogramm ...

... Daniel beim Feedback.




Frank beginnt bei Future Project ...



... Konstantin bringt die Messelektronik nahe.




Zum Schluss noch die Zusammen-
führung von Elektronik und Metall ...



Die Creatives nach Ihrer 1a-Präsentation.




Die drei Teams der E3ME2 strahlen nach der geglückten Projektarbeit!



Einige Animationen und Filmausschnitte zu den Projektlösungen:


Animation von WTE-Solutions
Clip von WTE-Solutions
Film von KW-Design




Clip vom Randenexpress
Beitrag von den Friends
... nochmal in Kurzform mit Zoom.




Erläuterung von Svechridato

(9) Erfahrungen:


  • Für die Vorbereitungs- und Planungsphase hatten wir genügend Zeit.


  • Die gemeinsame Durchführung hat Spaß gemacht.


  • Die Koordinierung verschiedener Firmen hat viele Absprachen verlangt.


  • Eine parallele Durchführung hat einen strikten Zeitplan erfordert.


  • Da alle Teile im Betrieb im Lager und alten Anlagen waren hatten wir minimale Kosten.


  • Wir hatten sehr viel Unterstützung im Betrieb und von der Schule.


  • Teilweise hatten firmeninterne Arbeiten Vorrang.


  • Wir sind auf unser Resultat stolz.


  • Unser Messergebnis richtig zu interpretieren fiel uns am Anfang schwer.


  • Wir haben viele technische und teamorientierte Erkenntnisse gewonnen.


  • ... zum Schluss noch ein Feedback als Filmclip:








(10) Pressemeldung:

 Südkurier, 01.08.2012:










Fragen? Email an mich: o.scharnefski@t-online.de



Weiterhin viel Freude mit Gelenkwellen!
O.Scharnefski

last update: 01.08.2012

Die außerschulische Verwendung oder Verwendung außerhalb der Lernortkooperation von oben aufgeführten Materialien ist nur mit Zustimmung des Verfassers gestattet!

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