Brandbreitenerhöhung von Kugelrollspindelantrieben durch Adaption des mechanischen Übertragungsverhaltens unter gleichzeitiger Minimierung des Verschleißes

• Applicant: Professor Dr.-Ing. Günter Pritschow (†)
• Subject Area: Metal-Cutting and Abrasive Manufacturing Engineering ; Production Systems, Operations Management, Quality Management and Factory Planning
• Term: from 2003 to 2006
• Project identifier: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Project number 5407705

Ziel des Forschungsvorhabens ist eine Steigerung der Dynamik von Kugelrollspindelantrieben durch Adaption des mechanischen Übertragungsverhaltens und der Reglerparameter an den Betrieb in Werkzeugmaschinen bei gleichzeitiger Reduzierung des Verschleißes des Kugelgewindetriebs. Die Steifigkeit und Dämpfung eines Kugelgewindetriebs wird im wesentlichen von der Art und der Vorspannung der Spindelmutter und der -lager geprägt. Dieses bestimmt das Übertragungsverhalten der Mechanik und somit auch durch die davon abhängigen einstellbaren Reglerparameter die Lagerregelbandbreite des Antriebs. Eine Steigerung der Dynamik über diese Grenze kann jedoch durch eine verbesserte Regelungstechnik erreicht werden. Dabei werden neue Anforderungen an das mechanische Übertragungsverhalten in Bezug auf Lage der Pole und Nullstellen sowie deren Dämpfung im gesamten Frequenzbereich gestellt, welche durch eine Adaption des mechanischen Übertragungsverhaltens mittels Variation der Vorspannung der Spindelmutter und -lager über Piezosteller zu erfüllen sind. Die dadurch erzielte Erhöhung der Bandbreite führt zwar zu einer Dynamiksteigerung, jedoch auch zu einem erhöhten Verschleiß des ohnehin schon stark belasteten Kugelgewindetriebs. Daher sollen die Vorspannungskräfte sowie die vom mechanischen Übertragungsverhalten abhängigen Reglerparameter während des Betriebs bezüglich der mindestens für den jeweiligen Prozess erforderlichen Vorspannungen in Hinblick auf den daraus resultierenden Verschleiß adaptiert werden.

• DFG Programme: Priority Programmes
• Subproject of: SPP 1156: Adaptronics for Machine Tools