KUMS II

Kompensation des Umkehrspiels in Zahnstange-Ritzel-Antrieben durch die Erfassung der Beschleunigung des Maschinentisches

Projektförderung

Hintergrund

Zahnstange-Ritzel-Antriebe werden in Werkzeugmaschinen neben Kugelgewindetrieben und Lineardirektantrieben als Vorschubsystem eingesetzt. Neben einem praktisch beliebig langen Verfahrweg und den verhältnismäßig geringen Anschaffungskosten ist die Vorschubsteifigkeit derartiger Antriebssysteme zudem weitgehend unabhängig von der Position. Demgegenüber steht jedoch die begrenzte Positioniergenauigkeit aufgrund des Umkehrspiels zwischen Zahnstange und Ritzel in Verbindung mit den vorhandenen nichtlinearen Reibungseffekten.

 (c) ISW, Uni Stuttgart

Problemstellung

Für die Reduktion des Umkehrspiels mit der damit einhergehenden Erhöhung der Positioniergenauigkeit werden in der Industrie mechanische oder elektrische Vorspannungsverfahren mit einem oder zwei Antrieben eingesetzt. Derartige Kompensationsverfahren erhöhen jedoch die Reibkraft und den Energieverbrauch und verringern die Lebensdauer des Antriebssystems aufgrund des gesteigerten Verschleißes. Rein regelungstechnische Kompensationsmechanismen finden hingegen bisher infolge ihrer inhärenten Komplexität und ihrer mangelnden Robustheit gegenüber Parameterveränderungen keine Anwendung.

Zielsetzung/Ergebnisse

Im Rahmen des Projekts sollen geeigneten regelungstechnische Kompensationsmechanismen zur Beseitigung des Umkehrspiels und der Verringerung des Einflusses der nichtlinearen Reibkraft entwickelt werden. Bei der Entwicklung der Methoden sollen zusätzlich praktische Aspekte wie eine standardisierte Parametrierung sowie die Umsetzbarkeit auf industriellen Antriebsplattformen berücksichtigt werden. Neben dem simulativen Machtbarkeitsnachweis anhand eines detaillierten Antriebsmodells soll die Leistungsfähigkeit der Kompensationsmechanismen an einem bestehenden Zahnstange-Ritzel-Versuchsstand experimentell validiert werden.

Ihr Ansprechpartner

Felix Brenner
M.Sc.

Felix Brenner

Wissenschaftlicher Mitarbeiter "Antriebssysteme und -regelung"

Zum Seitenanfang