Grundlagenuntersuchungen für die Impulskompensation an Vorschubachsen mit Lineardirektantrieb
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Im Bericht wurden zunächst Ergebnisse experimenteller Untersuchungen zum Einfluss der Trägheits-, Regler- und Filter-Parameter, der bewegten Massen sowie die Lage des Masseschwerpunktes auf das Kompensationsergebnis dargestellt. Weiterhin wurde gezeigt, dass durch eine zusätzliche Gestellschwingungskompensation eine weitere Verringerung der Gestellanregung erreicht werden kann. Anschließend wurden Überlegungen zum kollisionsfreien Betrieb von Nutz- und Kompensationsantrieb trotz der sich überschneidenden Verfahrbereiche vorgestellt. An einem zweiten Versuchsaufbau mit eisenlosen Direktantrieben sowie kommerzieller Steuerungshard- und -software wurden Untersuchungen vorgestellt, deren Ziel es war, die Synchronität der Sollkraftvorgaben zu verbessern. Es wurde gezeigt, dass eine Umsetzung mit den o. g. Komponenten möglich und das Prinzip der Impulskompensation wirksam ist. Eine optimale Synchronität wurde jedoch nicht erreicht, da auch in dieser Konstellation von Steuerung und Antriebsregelgeräten Verzögerungen infolge der notwendigen Signalübertragung nicht zu vermeiden waren. Des Weiteren wurde gezeigt, dass die Impulskompensation zur Reduzierung der Schwingungsanregung in elastischer Umgebung nur begrenzt geeignet ist. Dabei wird die Gestellbeschleunigung in den Beschleunigungs- und Bremsphasen des Nutzantriebs nach wie vor deutlich reduziert. Jedoch bewirken die niederfrequenten Kraftanteile anschließend (nur leicht verzögert) eine nahezu gleiche Gestellverlagerung wie ohne Impulskompensation. Mit der simulativen Untersuchung einer HSC-Fräsmaschine mit Impulskompensation wurde die Wirksamkeit des Verfahrens für einen über das Maschinengestell verkoppelten Achsverbund nachgewiesen. Die Schwingbeschleunigung am Gestell kann – besonders während der Beschleunigungsphase – deutlich verringert werden. Dies wirkt sich auch positiv auf die Geschwindigkeits- und Beschleunigungsabweichung am TCP und damit letztendlich auf die erreichbare Bewegungsgenauigkeit und Oberflächengüte der Werkzeugmaschine aus. Beim zweiten Simulationsbeispiel – einem Kreuzschlitten – ist die erreichbare Verringerung der relativen Beschleunigungsabweichungen am TCP deutlich geringer als bei der HSC- Fräsmaschine, da lediglich der Kreuzschlitten betrachtet und nicht die kinematische Kette zum TCP über elastische Glieder geschlossen bzw. die elastische Aufstellung gegenüber dem Untergrund berücksichtigt wurde.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
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Untersuchungsergebnisse zur Wirksamkeit der Impulskompensation von Lineardirektantrieben. In: ZWF Zeitschrift für wirtschaftlichen Fabrikbetrieb 104 (2009), Nr. 9, S. 761–767
Großmann, K. ; Müller, J.
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Vergleichende Untersuchung von Methoden zur Verringerung der Gestellanregung durch linearmotorgetriebene Werkzeugmaschinenachsen. Dissertation, TU Dresden, 2009. ISBN 978-3-86780-109-6
Müller, J.
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Vorab-Sollwertberechnung für die Impulskompensation von Lineardirektantrieben. In: Zeitschrift für wirtschaftlichen Fabrikbetrieb 106 (2011), Nr. 5, S. 352-355
Großmann, K. ; Müller, J. ; Peukert, C.
