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Über dieses Buch

Dieses Werk basiert auf den Erfahrungen des verstorbenen, sehr erfolgreichen Konstrukteurs und Hochschullehrers Wolf G. Rodenacker. Unter Verwendung von Arbeiten seiner geistigen Vorgänger wird ein Ordnungssystem von Maschinen, Apparaten und Geräten entwickelt und zu einer Aufbaulehre der Maschinen und allgemeinen Konstruktionsmethodik erweitert. Wissenschaftler und Studenten finden hier eine Fundierung der Konstruktionslehre, Konstrukteure viele nützliche Anregungen.

Inhaltsverzeichnis

Frontmatter

Einführung

Einführung

Zusammenfassung
Der Geheime Regierungs-Rath und Gründungsrelctor der TH Charlottenburg Professor Dr. Franz Reuleaux, ein vor hundert Jahren hochangesehener Mann, machte sich herzlich unbeliebt, als er offen die Frage nach Deutschland als Industriestandort ansprach. Das Zeichen „Made in Germany“, das uns von der überlegenen englischen Konkurrenz aufgezwungen worden war, diirfe nicht auf Dauer für das „billig und schlecht“ eines Schwellenlandes stehen, sondern müsse zu einem Markenzeichen für qualitativ hochwertige, innovative Produkte stehen, müsse dem bewunderten englischen Vorbild nacheifem, ja es eines Tages vielleicht sogar übertreffen. Diese Forderungen wurden von den mehr oder weniger fachkundigen Kritikem des Franz Reuleaux zunächst als unrealistisch und absurd abqualifiziert.
Uwe Claussen, Wolf G. Rodenacker

Reuleaux, Franke, Rodenacker

Frontmatter

Franz Reuleaux

Zusammenfassung
Vor etwa hundert Jahren, zu Lebzeiten von Franz Reuleaux, gab es noch keine Lehre von den Maschinenelementen oder eine Konstruktionslehre im modernen Sinne.
Uwe Claussen, Wolf G. Rodenacker

Rudolf Franke

Zusammenfassung
Die Arbeiten von Franz Reuleaux wurden in gewissem Sinn fortgesetzt von Rudolf Franke, der aus der Reuleaux’schen Getriebelehre eine allgemein g ltige Konstruktionslehre machen wollte [29, 30].
Uwe Claussen, Wolf G. Rodenacker

Wolf G. Rodenacker

Zusammenfassung
Die einzelnen Arbeitsschritte oder Konkretisierungsebenen leitet Rodenacker dadurch ab, daB er die Arbeit des Ingenieurs mit der des Naturwissenschaftlers vergleicht. Der Naturwissenschaftler betreibt Analyse, der Ingenieur Synthese. Der Physiker geht aus von der Wirklichkeit und sucht abstraktere Gesetze, der Konstrukteur geht aus von abstrakten Forderungen und sucht konkrete Maschinen. Man kann also — cum grano salis — behaupten, daB die Arbeit des Ingenieurs die Umkehrung der Arbeit des Naturwissenschaftlers sei.
Uwe Claussen, Wolf G. Rodenacker

Neuer Weg zum Lösen von Konstruktionsaufgaben

Frontmatter

1. Einleitung

Zusammenfassung
Es ist die Absicht der vorliegenden Arbeit, neue, allgemeine Grundlagen ftir die Durchführung technischer Konstruktionen zur Erleichterung der täglichen Arbeit zu geben. Der an sich so wichtige Teil des technischen Schaffens, das Konstruieren, wird auf die herkommliche Art aller Künste gelehrt, namlich durch das Kopieren an sich bekannter Konstruktionen, d.h. auf die gleiche Art, wie sich z.B. ein Maler in die Malkunst einlebt. Neben vertieften physikalischen Kenntnissen wird in der Praxis die sogenannte „Erfahnmg“ erworben, die vor alien Dingen in einer Übersicht über Konstruktionen, ähnlich denen des Aufgabenkreises besteht. Fiir die eigentliche schöpferische Arbeit, das Schaffen von neuen Konstruktionen, sind klare Methoden nicht bekannt. Dem dringenden Bedürfnis nach einem neuen Weg entsprechen eine Reihe von Ansätzen. Es wird die Klarheit der Aufgabenstellung, die Aufteilung der Konstruktionsarbeit in ihre eigentlichen Phasen nach Wögerbauer [138-141] verlangt (Bild 33).
Uwe Claussen, Wolf G. Rodenacker

2. Funktion der zur Anwendung gelangenden Mittel

Zusammenfassung
Wir haben eingangs die Einschränkung gemacht, daß sich unsere Untersuchung zunächst nur auf die Maschinen und Apparate beziehen soil, die in irgendeiner Form in einem Energiekreis, d.h. zwischen Energiequelle und Energieverbraucher oder als solche eingeschaltet sind. An einem einfachen Beispiel soil nun eine Klärung der grundlegenden Begriffe erfolgen: Als Beispiel wird eine mechanische Energietibertragung gewählt, nämlich die ICraftübertragung durch die sogenannte Keilkette. In den Bildern 34-36 sind drehbare Gleitflächen dargestellt, die in ver-schiedenen Lagen am Ende von Führungsstangen feststellbar sind. Die Führungsstangen sind selbst in Gleitlagern geführt.
Uwe Claussen, Wolf G. Rodenacker

3. Physikalische Effekte

Zusammenfassung
Es ist nunmehr eine Ubersicht zusammenzustellen, was es iiberhaupt far physikalische Effekte gibt und wie diese dann in technischen Maschinen und Apparaten zur Anwendung gebracht werden. Wie schon gesagt, ist die physikalische Betrachtungsweise der verschiedenen Energiearten gleich. In alien Energiearten werden statische und dynamische Anteile der Energie unterschieden, so daß wir statische und dynamische Effekte aufsuchen miissen. In den Bildern 66-74 sind Beispiele far die wesentlichen statischen Effekte dargestellt.
Uwe Claussen, Wolf G. Rodenacker

4. Energiesysteme

Zusammenfassung
Die bisher angeführten Grundelemente, d.h. die Sperrungen und Kopplungen werden mittels Leitungen zu Kreisen verbunden, in die in irgendeiner Form Energie eingeleitet wird. Es ist nun zu klären, was es überhaupt für Energiekreise gibt, urn dann später die Anordnungsmöglichkeiten der Maschinenelemente in diesen Energiesystemen darzustellen und daraus die möglichen Maschinentypen abzuleiten. Von vornherein sind zu unterscheiden: Energiesysteme der Ruhe, etwa ein Gewicht in einer bestimmten Höhe und Energiesysteme der Bewegung, wie ein fallendes Gewicht.
Uwe Claussen, Wolf G. Rodenacker

5. Anordnungsmöglichkeiten der Elemente

Zusammenfassung
Urn die Elemente zu Energiesystemen zu verbinden, wird eine „Schaltung“ dieser Elemente vorgenommen, für die es folgende grundsätzliche Möglichkeiten gibt:
1
Durch Aneinanderreihen oder Hintereinanderschalten der Elemente in einem einfachen Kreis
 
2
Durch Parallelschalten der Elemente in einem verzweigten Kreis, den man sich aus zwei einfachen Kreisen entstanden denken kann
 
3
Durch Verdoppeln des verzweigten Kreises zum sogenannten Brückenkreis
 
Uwe Claussen, Wolf G. Rodenacker

6. Die Ausbildung der technischen Mittel

Zusammenfassung
Bisher haben wir folgende allgemeine konstruktive Gesichtspunkte gefunden, die uns zur Ausbildung der technischen Mittel der Praxis zur Verfügung stehen: Die technischen Mittel, die zur Erfüllung der Grundfunktionen dienen, lassen sich durch spezielle Anordnung bestimmter Teile oder durch die Verwendung physikalischer Effekte ausbilden. Die grundlegenden Mittel lassen sich nach den angegebenen Gesichtspunkten über die oben dargesteliten Anordnungsmöglichkeiten zusammenstellen und insgesamt in einem der weiter oben erwähnten Energiesysteme zu gemeinsamer Wirkung bringen. Wenn wir uns also eine Übersicht über sämtliche Maschinen-und Apparatetypen, soweit sie in einem Energiekreis zur Anwendung gelangen, ableiten wollen, dann müssen wir nur die entsprechenden Kombinationen nach den allgemeinen Gesichtspunkten vornehmen. Dazu wollen wir eine ganz systematische Beispielsreihe zeigen, bei der immer wieder dieselben Elemente in neuer Kombination verbunden werden. Zu dienen grundlegenden Typen suchen wir darn in anderen Energiearten und nach anderen Gesichtspunkten Beispielgruppen auf.
Uwe Claussen, Wolf G. Rodenacker

7. Auswahl der technischen Mittel für einen vorgegebenen Zweck

Zusammenfassung
Mit der Ableitung der Elemente von den Grundfunktionen bis zu den grundlegenden Maschinen sind die neuen Variationsgesichtspunkte für das Konstruieren gefunden. Der nächste Schritt muß nun der sein, Maschinen für einen vorgegebenen Zweck auszusuchen. Alle bisher durchgeführten Ableitungen beziehen sich auf den Energiekreis, so daß auch die Funktion der gesuchten Maschine auf den Energiekreis bezogen werden muß. Funktion und tatsächlicher Zweck stimmen dann natürlich in einem beschränkten Maße überein. So ist z.B. die Aufgabe einer Fernschreibmaschine bezogen auf den Energiekreis als eine Bewegungsübertragung einer von Hand gewählten Taste einer Schreibmaschine auf die gleiche einer zweiten, also die wahlweise Betätigung von ca. 32 Tasten aufzufassen.
Uwe Claussen, Wolf G. Rodenacker

8. Gebrauch der ausgebildeten Mittel

Zusammenfassung
Nach der Analyse der Maschinen und der Zusammenstellung der Mittel für das Lösen der technischen Aufgaben, soil nun an einem Beispiel gezeigt werden, wie man beim Lösen bestimmter Aufgaben von diesen Mitteln Gebrauch macht. Als Beispiel wird die Meβtechnik gebracht. Das Messen dient im Produktionsbetrieb:
1.
Zur Einhaltung der Fabrikationsbedingungen, dazu gehört:
1.1
Die Einhaltung der physikalischen Bedingungen des Verfahrens: Die wichtigsten Zustandsgröβen sind der Druck und die Temperatur, die auch in Abhängigkeit von der Chargendauer zu fahren sind. Zu den Fabrikationsbedingungen gehören auch:
 
1.2
Die Einhaltung der Konstanten oder Prüf-Werte des Produktes. Die wichtigste Aufgabe bei alien Formungsverfahren ist die Einhaltung bestimmter Abmessungen bis zum Kopieren von Modellen. Prüfwerte sind beispielsweise der Glanz, die Isolationsfähigkeit, die Viskosität, der pH-Wert, Dichte, Gehalt an CO2.
 
 
2.
Zur Schaffung von Betriebsunterlagen, die der Betriebsführtmg zur Feststellung des einwandfreien Produktionsablaufes bzw. zur Auffindung von Fehlerquellen dienen.
2.1
Zur Feststellung des Wirlcungsgrades, des Energieaufwandes, d.h. des Verhältnisses der in der Produktion nutzbringend verwandten Energie zur tatsächlich aufgewendeten. Wirkungsgrade sind für alle Energieverbraucher feststellbar.
 
2.2
Zur Feststellung der Ausbeute. Mengen-und gewichtsmäβig von besonderer Wichtigkeit ist die Kenntnis der Abfallmengen.
 
 
3.
Zur Feststellung einer Fehlerstatistik über auftretende Fabrikationsfehler bezüglich Festigkeit (Fadenbruchzahl), Zählen von Ausschuβteilen bezüglich der Abmessungen, die Maschinen-und Apparateausnutzung (mittlere Betriebszeit), Standzeit der Werkzeuge, Arbeitsstatistik bezüglich Anwesenheit, tatsächlicher Arbeitszeit, Nebenzeiten, Prämien.
 
Uwe Claussen, Wolf G. Rodenacker

9. Einfügung des Systems in die allgemeine Konstruktionslehre

Zusammenfassung
Das eingangs angeführte Schema von Wögerbauer (Bild 33) über die Teilgebiete der Konstruktionslehre können wir nun in eine recht allgemeine Form bringen (Bild 331). Die Wirkungsweise einer Maschine oder eines Apparates wird festgelegt durch die Wahl des Effektes der Grundfunktionen, die damit zu erfülllen sind und durch das zu wählende Energiesystem bzw. Grundmaschinensystem. Wir legen damit die für den vorgegebenen Zweck notwendigen Kombinationen von Elementen fest (Zweckkreis). Die VariationsmOglichkeiten sind hier der Wechsel der Mittel, der Energiesysteme und der Grundmaschinen. Die Ausführungsform wird bestimmt durch die Maβe, die sich aus den physikalischen Zusammenhängen ergeben, durch das Herstellungsverfahren, durch Passungen und Normen (Formkreis).
Uwe Claussen, Wolf G. Rodenacker

10. Zusammenfassung

Zusammenfassung
Wir gingen davon aus, daβ rein gefühlsmäβig aus dem Erfahrungsbereich heraus Konstruktionen, bzw. neue Aufgaben gelöst werden. Die Kenntnisse dazu werden durch Nacharbeit bekannter Konstruktionen erworben, was einer Nacharbeit chemischer Präparate ohne Kenntnis des periodischen Systems entsprechen würde. In alien Wissensgebieten und Künsten ist man bestrebt, die Grenze des Bewuβten möglichst weit hinauszuschieben; denn das Bewuβte ist die Grundlage, auf der erst das Gefiihlsmäβige, die schöpferische Phantasie zur Wirkung kommt.
Uwe Claussen, Wolf G. Rodenacker

Arbeitsregeln eines erfahrenen Konstrukteurs — Suchfragen zum methodischen Konstruieren

Frontmatter

Regeln für ein methodisches Konstruieren Gesamtübersicht

1. Arbeitsschritt Forderung — Klärung und Präzisierung der Aufgabenstellung

Zusammenfassung
Ausgangspunkt des Arbeitsschrittes: Mehr oder weniger Mare und präzise Forderungen und Wünsche. Gefordertes Ergebnis des Arbeitsschrittes: Eindeutige, quantitative, technisch ausführbare Forderung. Verbindliche Aufgabenstellung dargestellt als Black Box mit Eingangs-und Ausgangsprodukten, mit Angabe aller wesentlichen Eigenschaften dieser Produkte, mit Angabe aller sonstigen Forderungen.
Uwe Claussen, Wolf G. Rodenacker

2. Arbeitsschritt Funktion- Aufteilung der Aufgabe in Teilaufgaben

Zusammenfassung
Ausgangspunkt des Arbeitsschrittes: Verbindliche Aufgabenstellung in Form einer Black Box. Gefordertes Ergebnis des Arbeitsschrittes: Aufteilung der Aufgabe in lösbare Teilaufgaben. Darstellung der Teilaufgaben und flues Zusammenhanges in einem möglichst einfachen Funktionsplan, Übersicht über die nachstkomplizierten Funktionspläne.
Uwe Claussen, Wolf G. Rodenacker

3. Arbeitsschritt Physik — Suche nach Teillösungen zu den Teilaufgaben

Zusammenfassung
Ausgangspunkt des Arbeitsschrittes: Funktionsplan, das heißt geordnete, strukturierte Zusammenstellung aller Teilaufgaben. Gefordertes Ergebnis: Aufsuchen von Teillösungen Für die Teilaufgaben. Für jedes Funktionselement der nächstliegende physikalische Effekt und eine Übersicht über die nächstkomplizierteren physikalischen Effekte (Systeme).
Uwe Claussen, Wolf G. Rodenacker

4. Arbeitsschritt Konstruktion — Ausarbeiten der Lösung

Zusammenfassung
Ausgangspunkt des Arbeitsschrittes: Die gewahlten physikalischen Effekte bzw. Systeme. Gefordertes Ergebnis: Wirkflachen zur Erzwingung des physikalischen Geschehens.
Uwe Claussen, Wolf G. Rodenacker

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