Adaptronische Schwingführungen für Vorschubantriebssysteme

• Applicant: Professor Dr.-Ing. Alexander Verl
• Subject Area: Metal-Cutting and Abrasive Manufacturing Engineering
• Term: from 2007 to 2010
• Project identifier: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Project number 47592091

Konventionelle Gleitführungen zeichnen sich durch hohe Steifigkeit, hohe Tragfähigkeit, hohe Genauigkeit, gute Dämpfung, geringe Geräuschentwicklung und einfachem Aufbau aus. Nachteilig ist ihr Stick-Slip- Verhalten, hohe Reibung und der ™ hohe Verschleiß besonders bei niedrigen Verfahrgeschwindigkeiten. Wälzführungen haben geringere Dämpfungseigenschaften und eine geringere Steifigkeit als Gleitfuhrungen und fuhren bei entsprechender Vorspannung (nötig für Spielfreiheit und zur Steifigkeitserhöhung) zu einer Schwingungsanregung im Schlittensystem (unruhiger Lauf), der insbesondere für Hochpräzisionsmaschinen nicht akzeptiert werden kann. Die derzeitig alternative Führungsart ist dann das luftgelagerte Führungssystem. Ziel des Forschungsvorhabens ist die Untersuchung und Entwicklung eines neuartigen Führungssystems für Vorschub antrieb s Systeme für Präzessionsmaschinen, das dem Typ „Gleitführung" zugeordnet werden kann, durch Integration einer adaptierbaren schwingungserzeugenden Aktorik, welche auf die Gleitbereiche des Führungswagens wirkt, im folgenden „Schwingfuhrung" genannt. Anhand der Stellgrößen Frequenz und Amplitude kann die für einen Vorschubantrieb effektive Dämpfung zwischen Führungsschiene und Gleitbelag des Führungswagens extrem reduziert, bzw. den Prozeß er fordemissen entsprechend eingestellt werden. Damit erhält man ein vorteilhaftes Schlittenfuhrungssystem, das in seinen Eigenschaften zwischen Wälzftihrungen und Gleitfuhrungen anzusiedeln ist. Durch Überlagerung einer periodischen Relativbewegung zwischen Führungsschiene und den Gleitbelägen des Wagens kann die zeitlich gemittelte Reibkraft in Führungsrichtung verringert werden. Damit wird das Stick-Slip-Verhalten, der Verschleiß und die Dämpfung der Schwingfuhrung beeinflusst. Durch Integration des Regelsystems der Schwingfuhrung auf Vorschub antriebsebene, kann das Dämpfungsbzw. Reibverhalten der Schwingfuhrung geschwindigkeits- und belastungsabhängig adaptiert werden. Im Rahmen des Forschungsvorhabens soll eine adaptive Schwingfuhrung entwickelt und untersucht werden. Dabei soll der Einfluss der Stellgrößen Frequenz und Amplitude auf deren Führungseigenschaften unter verschiedenen Randbedingungen und unter Einbeziehungen unterschiedlicher Prozesse (Einsatzfälle) in Abhängigkeit der Parameter Verfahrgeschwindigkeit und äußere Lasten untersucht werden. Geplant ist der Einsatz der Schwingfuhrung in Vorschubachsen hoher Präzission bei geringen Prozeßkräften. Letztendlich gilt es aber, den Einsatzbereich in Abhängigkeit von statisch und dynamisch wirkenden äußeren Kräften zu ermitteln. Vergleichende Untersuchungen mit Wälz- und Gleitfuhrungen sollen dabei eine objektive Bewertung der Schwingfuhrung ermöglichen.

• DFG Programme: Priority Programmes
• Subproject of: SPP 1156: Adaptronics for Machine Tools