Adaptronische Schwingführungen für Vorschubantriebssysteme

• Applicant: Professor Dr.-Ing. Alexander Verl
• Subject Area: Metal-Cutting and Abrasive Manufacturing Engineering
• Term: from 2007 to 2010
• Project identifier: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Project number 47592091

• Final Report Year: 2010

Final Report Abstract

Ausgehend von den theoretischen Gmndlagen der Reibreduktion wurde ein erster Demonstrator einer Schwingführung konzipiert, simulativ untersucht imd entwickelt. Für diesen Demonstrator wurden verschiedene Messmethoden zur Schwingungserfassung sowie ein Verfahren zur automatischen Anpassung der Betriebsfrequenz bei Resonanzverstimmung entwickelt. In Versuchen zum Reibverhalten konnte gezeigt werden, dass in Abhängigkeit der Aktorspannungsamplitude sowohl Haft- als auch Gleitreibungskraft um bis zu 97% reduziert werden kann. Durch die Modifikation der Reibwerte konnte weiterhin das Stick-Slip Verhalten verändert werden und auf diese Weise eine ruhigere Bewegung herbeigeführt werden. Neben den hier aufgeführten Untersuchungen der Reduktion in Abhängigkeit der Aktorspannungsamplitude, sind weiterhin Messungen vorzunehmen um den genauen Schwingungszustand der Reibkörper zu erfassen. Diese Daten sollen dazu dienen das vorgestellte Berechnungsmodell zu validieren. Aus derartigen aktiven Gleitführungen soll in zukünftigen Forschungsarbeiten ein kompletter Maschinenschlitten aufgebaut werden. Auf diese Weise soll eine Vorschubachse entwickelt werden die durch eine aktive Beeinflussung des Reibverhaltens die Bewegungsqualität verbessert. Hierzu sind zunächst aus mehreren der aufgeführten Gleitmodule aktive Gleitführungswagen zu entwickeln. Durch gezielte Regelung der Reibkräfte im Führungssystem kann die wirksame Dämpfung der einzelnen Führungswagen angepasst werden. Auf diese Weise lassen sich zum einen die nichtlinearen Reibeigenschaften bei geringen Geschwindigkeiten eliminieren was sich in einem ruhigen und präzisen Bewegungsverhalten äußert, zum anderen können störende niederfrequente Schwingungen im Schlitten durch Variation der Dämpfungseigenschaften in den Führungen schnell abklingen. Mit den Schwingführungen sollen neuartige Führungskomponenten für Vorschubantriebe entstehen welche die hervorragenden Dämpfungseigenschaften von Gleitführungen haben und gleichzeitig die nichflinearen Reibeffekte vermeiden welche eine präzise Lageregelung beeinträchrigen.

Publications

• Adaptronische Schwingführungen für Vorschubantriebsysteme, Fortschritt-Berichte VDI, VDI-Verlag, Düsseldorf, 2008
  Verl A., Huf A., Heinze T., K.-H. Wurst
  
• Adaptronische Schwingführung, VDI Tagung Gleit und Wälzlagerungen, VDI-Verlag, Düsseldorf, Juni 2009
  Verl A., Huf A., Heinze T.
  
• Fertigungstechnisches Kolloquium (FTK), Vorschubantriebe, Stuttgart, 2010
  Verl A.