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Forschung im Ingenieurwesen

, Volume 82, Issue 2, pp 119–129 | Cite as

Hand-arm models for supporting the early validation process within the product development of single impulse operating power tools

  • S. MatthiesenEmail author
  • S. Mangold
  • R. Germann
  • T. Schäfer
  • S. Schmidt
Originalarbeiten/Originals

Abstract

This contribution addresses the early validation activities within the product development process of power tools. The aim of this article is to support these activities with multi directional hand-arm models predicting the passive interactions between the hand-arm system and power tool. Through the use of such models it is possible to achieve constant testing conditions in validation. The presented method for implementing these models is giving the possibility to analyze and model the interactions between user and power tool without influencing them. The implementation of the model is based on the theory that the interaction can be analyzed with the help of an overall system multi-body model. The contribution describes the steps to achieve the basic structure of the sub models for this overall system model and how to adjust the parameters of those multi-body simulation models. On the basis of this method, a hand-arm model is developed. The hand-arm model is able to simulate the passive behavior of a user during the usage of a high-accelerated power tool (gas actuated nail gun) in translational and rotational direction. With the help of this model, it is possible to investigate the interactions between power tool and the user and therefore to support the early validation of power tools under constant testing conditions.

Hand-Arm Modelle zur Unterstützung der frühen Validierungsaktivitäten innerhalb der Produktentwicklung von impulsartig anregenden Power-Tools

Zusammenfassung

Dieser Beitrag befasst sich mit den frühen Validierungsaktivitäten während der Produktentwicklung von Power-Tools. Hierbei wird das Ziel verfolgt, diese Aktivitäten durch den Einsatz von mehr-direktionalen Hand-Arm Modellen, welche die passiven Interaktionen zwischen Hand-Arm-System und Power-Tool abbilden, zu unterstützen. Der Einsatz solcher Modelle ermöglicht es bezüglich des passiven Anwendereinflusses konstante Testbedingungen in der Validierung zu erhalten. Die vorgestellte Methode zum Aufbau dieser Modelle ermöglicht es die Interaktionen zwischen Anwender und Power-Tool zu analysieren und zu modellieren ohne diese zu beeinflussen. Der Aufbau des Modells basiert auf der Grundidee, dass Interaktionen zwischen Anwender und Power-Tool durch ein gesamtsystemisches Mehrkörper-Simulationsmodell abgebildet und dadurch analysiert werden können. Der Beitrag beschreibt die notwendigen Schritte um Teilsystemmodelle für dieses Gesamtmodell zu erstellen und die Schritte, um die notwendigen Parameter für diese Mehrkörper-Modelle einzustellen. Auf Basis dieser Methode wurde ein Hand-Arm Modell entwickelt. Dieses ist in der Lage die passiven Eigenschaften des Anwenders bei der Benutzung von hochbeschleunigten Power-Tools (gasgetriebenes Nagelsetzgerät) in translatorischer und rotatorischer Richtung zu simulieren. Mit diesem Hand-Arm Modell ist es möglich die Interaktionen zwischen Power-Tool und Anwender zu analysieren und so die frühe Validierung von Power-Tools unter konstanten Testbedingungen zu unterstützen.

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Copyright information

© Springer-Verlag GmbH Deutschland, ein Teil von Springer Nature 2018

Authors and Affiliations

  1. 1.Institut für Produktentwicklung (IPEK)Karlsruher Institut für Technologie (KIT)KarlsruheGermany

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