SDaR

Antriebsbasierte Schwingungsdämpfung an Industrierobotern für die spanende Bearbeitung

Projektförderung

Hintergrund

Im Vergleich zu konventionellen Werkzeugmaschinen sind Industrieroboter heutzutage auf Anwendungen mit vergleichsweise geringen TCP-Kräften und begrenzter Positioniergenauigkeit beschränkt. Aufgrund der seriellen Kinematik und dem damit einhergehenden großen Arbeitsraum, sowie den gegenüber Werkzeugmaschinen geringeren Investitionskosten besteht der Wunsch, Industrieroboter vermehrt für die spanende Bearbeitung einzusetzen. Jedoch führt die serielle Kinematik in Kombination mit der Nachgiebigkeit der Getriebe zu einer hohen Schwingungsanfälligkeit. Folglich muss zwischen Wirtschaftlichkeit und Bearbeitungsqualität abgewogen werden.

Problemstellung

Durchgeführte Vorarbeiten haben gezeigt, dass bereits geringe Schnitttiefen bei der Fräsbearbeitung zur Selbsterregung der Struktur ausreichen. Die benötigten hohen Übersetzungsverhältnisse der Getriebe führen zu geringen Rückwirkungen auf die Antriebsseite. Zur Erhöhung der Auflösung der Winkellage für die Regelung der Achsen sind die Winkelmesssysteme üblicherweise motorseitig angebracht. In Kombination mit der Nachgiebigkeit der Getriebe führt dies jedoch zu einer Positionsabweichung unter Last. Zur Steigerung der Genauigkeit werden Industrieroboter zunehmend mit zusätzlichen abtriebsseitigen Winkelgebern ausgestattet. Diese verfügbare Zusatzsensorik wird zur Detektion der Schwingungen genutzt. Da die mechanischen Eigenfrequenzen gegenüber der Bandbreite der Antriebe gering sind, kann auf den Einsatz zusätzlicher Aktorik verzichtet und die Antriebe zur Bedämpfung der Schwingungen verwendet werden.

Zielsetzung/Ergebnisse

Im Rahmen des Forschungsvorhabens sollen unterschiedliche Regelverfahren entworfen und umgesetzt werden, die sich für die Dämpfung von schwingenden mechanischen Strukturen als besonders geeignet erwiesen haben. Durch die Verfahren soll ein größeres Zeitspanvolumen bei gleicher Bearbeitungsqualität erzielt und dadurch die Einsatzgebiete von Robotern für die spanende Bearbeitung erweitert werden.

Ihr Ansprechpartner

Dieses Bild zeigt Mesmer
M.Sc.

Patrick Mesmer

Wissenschaftlicher Mitarbeiter "Antriebssysteme und -regelung"