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Kategorie: F&E

Antriebsbasierte Schwingungsdämpfung an Industrierobotern für die spanende Bearbeitung

Der mechanische Aufbau von Industrierobotern und die dadurch bedingte geringe Steifigkeit führen bei der spanenden Bearbeitung zur Schwingungsanregung, die signifikanten Einfluss auf die erzielbare Bearbeitungsqualität hat. In diesem Forschungsprojekt wird ein Verfahren zur antriebsbasierten Dämpfung dieser Schwingungen erforscht. Da die mechanischen Eigenfrequenzen im Vergleich zur Bandbreite der Antriebe niedrig sind, kann der Einsatz zusätzlicher Aktorik vermieden werden. Es soll sowohl ein verbessertes dynamisches Verhalten als auch eine erhöhte Bearbeitungsqualität erzielt werden.

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Hochtourige Reluktanzmotoren für den Einsatz als Spindelantriebe

Motorspindeln werden dank ihres kompakten Aufbaus, der hohen Zuverlässigkeit und der hohen erreichbaren Drehzahlen häufig in Werkzeugmaschinen eingesetzt. Gegenüber den standardmäßig eingesetzten Asynchronmotoren bieten Reluktanzmotoren den Vorteil geringerer Rotorverluste. Dadurch lässt sich die Wellentemperatur und somit auch die thermisch bedingte Verlagerung der Spindel reduzieren.

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Antriebskonzept für unstetige Vorschubbewegungen mit trägheitsbasiertem Impulsaktor

Am Institut für Steuerungstechnik der Werkzeugmaschinen und Fertigungseinrichtungen (ISW) der Universität Stuttgart wird ein Verfahren erforscht, welches sprungartige Geschwindigkeitsänderungen bei Vorschubantrieben ermöglicht. Hierzu wird die aus der klassischen Mechanik bekannte Impulsübertragung beim Stoß ausgenutzt. Mittels eines zusätzlichen Aktors können unstetig ausgelegte Bahnprofile mit konstanter Bahngeschwindigkeit und ohne Geometriefehler durchfahren werden. Dabei reduziert sich die Anregung der Maschinenstruktur, was für Fertigung und Handhabung Vorteile bringt.

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Positionsabhängige Regelung von Werkzeugmaschinen

Zum Erreichen einer hohen Produktqualität wird von Werkzeugmaschinen ein schwingungsfreier Betrieb verlangt. Diese Forderung steht aufgrund einer positionsabhängigen Steifigkeit der Vorschubachse einer hohen Bearbeitungsgeschwindigkeit und -genauigkeit entgegen. Zu diesem Zweck wurden positionsabhängige optimale Regler für einen steuerungsexternen Lageistwertfilter entwickelt. Dieses Verfahren wird am Beispiel eines positionsabhängigen dynamischen Maschinenverhaltens vorgestellt.

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Kompensation des Umkehrspiels bei Zahnstange-Ritzel-Antrieben

Neben Kugelgewindetrieben und Lineardirektantrieben werden auch Zahnstange-Ritzel-Antriebe zur Erzeugung von Vorschubbewegungen in Werkzeugmaschinen eingesetzt. Dabei wird die rotatorische Bewegung des elektrischen Antriebsmotors über ein Getriebe und eine Ritzel-Zahnstange-Kombination in eine lineare Vorschubbewegung umgesetzt. Dieser Mechanismus weist, vor allem wenn es sich um Werkzeugmaschinen mit großen Abmessungen handelt, grundlegende Vorteile auf.

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