Modulare, autonom-adaptive Schwingungskompensation an Werkzeugmaschinen

• Applicants: Professor Dr.-Ing. Peter Eberhard; Professor Dr.-Ing. Uwe Heisel
• Subject Area: Metal-Cutting and Abrasive Manufacturing Engineering ; Production Systems, Operations Management, Quality Management and Factory Planning
• Term: from 2003 to 2010
• Project identifier: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Project number 5407807

Im Werkzeugmaschinenbau kommen zunehmend Module und bewegte Baugruppen in Fachwerkleichtbauweise zum Einsatz, die Dynamikvorteile gegenüber massiveren Bauweisen bieten. Fachwerkartige Anordnungen zeigen im Allgemeinen hohe Steifigkeiten in Längsrichtung der Streben, sind jedoch anfällig für Biegeschwingungen, die durch die Schwenkbewegungen von Stellgliedern, aber auch durch den Bearbeitungsprozess, induziert werden. Die Strukturschwingungen hängen infolge der veränderlichen Steifigkeits- und Massenverteilung insbesondere bei parallelkinematischen Anordnungen von der momentanen Stellung der kinematischen Glieder ab, ebenso wie die Lage- und Bahnabweichungen des Tool Center Points (TCP). Durch Integration adaptiv geregelter, modularer senso-aktorischer Bauteile in eine Versuchsmaschine mit paralleler -Scherenkinematik und Fachwerkelementen sollen die auftretenden dynamischen Verformungen detektiert und aktiv bedämpft bzw. kompensiert werden. Damit lässt sich die Dynamik und die Genauigkeit von Werkzeugmaschinen verbessern. Langfristiges Ziel des beantragten Forschungsvorhabens ist es, die in Grundlagenuntersuchungen an einfachen Fachwerkstrukturen gefundenen Wirkprinzipien für die Aktorik sowie die daraus folgenden Regeln für die Anordnung und Positionierung von Aktoren und Sensoren auf komplexe Strukturen zu übertragen. Mit Hilfe einer adaptiven Regelungsstrategie zur aktiven Schwingungskompensation für Werkzeugmaschinen sollen beliebige, durch den Bearbeitungsprozess eingekoppelte Störeinflüsse ausgeregelt werden, um eine gleichbleibend hohe Prozesssicherheit und -qualität zu gewährleisten. Damit wird eine Möglichkeit aufgezeigt, die Vorteile der Fachwerkleichtbauweise konsequent und auf optimale Weise bei gleichzeitiger Verbesserung des dynamischen Verhaltens zu nutzen.

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