Impuls

Verbesserte Bahnführung von Vorschubachsen durch trägheitsbasierten Impulsaktor am Maschinentisch

Projektförderung

Hintergrund

Vorschubantriebe werden in Werkzeugmaschinen eingesetzt, um eine definierte Relativbewegung zwischen Werkzeug und Werkstück zu erzeugen. Die verfügbare Antriebskraft begrenzt jedoch das Beschleunigungsvermögen, weshalb nur kontinuierliche Änderungen der Geschwindigkeit möglich sind. Bei der Fertigung von Werkstücken mit einer nicht-stetigen Kontur (z.B. Ecken) ist dabei ein Kompromiss zwischen einer Konstanz der Bahngeschwindigkeit sowie Konturtreue notwendig. Außerdem wirken hohe Beschleunigungen in den Antrieben gleichzeitig als unerwünschte Anregung auf die Maschinenstruktur zurück.

Problemstellung

Ein heute übliches Verfahren zur synchronisierten Bewegung mehrerer Achsen stellt das Überschleifen von Unstetigkeiten einer Kontur da. Eine Verletzung der Kontur wird in Kauf genommen, um eine möglichst konstante Bahngeschwindigkeit zu halten. Eine Alternative ist der Genauhalt - hier bleibt die Geometrie exakt erhalten, da erst nach einem kompletten Stillstand der Antriebe wieder beschleunigt wird. Der Einbruch der Bahngeschwindigkeit wirkt sich jedoch negativ auf die Prozessqualität aus.

Zielsetzung/Ergebnisse

Am ISW wird ein Verfahren untersucht, unstetigen Bahnprofilen besser folgen zu können. Für die hierzu notwendigen sprungförmigen Geschwindigkeitsänderungen wird das physikalische Prinzip der Impulsübertragung mittels eines Zusatzaktors für Vorschubantriebe umgesetzt. Die separat angetriebene Impulsmasse, welche relativ zum Maschinentisch montiert ist, überträgt ihre Bewegungsenergie mittels mechanischer Stöße auf die Vorschubachse. Daraus resultiert ein sehr hohes Beschleunigungsvermögen, was wiederum maximale Bahntreue und konstante Bahngeschwindigkeit ermöglicht. Gleichzeitig kann die Anregung der Maschinenstruktur deutlich reduziert werden, da an der Vorschubachse deutlich kleinere Maximalbeschleunigungen auftreten.

Funktionsprinzip (c)
Funktionsprinzip

Geschwindigkeitssprünge durch Impulsübertragung (c)
Geschwindigkeitssprünge durch Impulsübertragung

Versuchsaufbau für einachsigen Prüfstand (c)
Versuchsaufbau für einachsigen Prüfstand

Ihr Ansprechpartner

Dieses Bild zeigt Schulte
M.Sc.

Alexander Schulte

Wissenschaftlicher Mitarbeiter "Antriebssysteme und -regelung"

Dieses Bild zeigt Zahn
Dipl.-Ing.

Peter Zahn

Wissenschaftlicher Mitarbeiter "Antriebssysteme und -regelung"