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Energieeffiziente Bewegungsprofile unter Berücksichtigung technologischer Randbedingungen

 
: Neugebauer, Reimund; Rehm, M.; Schlegel, H.; Quellmalz, J.

Bertram, T. ; TU Dresden; VDE/VDI-Gesellschaft Mikroelektronik -GME-:
Fachtagung Mechatronik 2011 : 31.03.-01.04.2011, Dresden
Dresden: Technische Universität Dresden, 2011
ISBN: 978-3-00-033892-2
S.309-314
Fachtagung Mechatronik <2011, Dresden>
Deutsch
Konferenzbeitrag
Fraunhofer IWU ()
Energieeffizienz; Bewegungsprofil; Punkt-zu-Punkt; Beschleunigungsverlauf; Ruckbegrenzung; Linearantrieb; motion control

Abstract
Die Komponenten mechatronischer Antriebssysteme unterliegen sowohl bei der Dimensionierung als auch im Betrieb vorrangig betriebswirtschaftlichen Kriterien wie Produktivität, Qualität und Prozesssicherheit. Potentiale hinsichtlich eines energieeffizienteren Betriebs wurden bisher nur ungenügend berücksichtigt. Gerade bei automatisierten Bewegungsvorgängen, die bei einer Vielzahl industrieller Antriebe zu finden sind, kann durch einfache Änderungen der Führungsgrößenprofile Energie gespart werden. Bisher erfolgt bei Bewegungen die Vorgabe eines trapezförmigen Beschleunigungsverlaufs. Die jeweiligen Grenzwerte der daraus abgeleiteten Führungsgrößenprofile wie Ruck und Geschwindigkeit ergeben sich dabei aus der vorangegangenen Dimensionierung des Achsverbundes, den forcierten Zykluszeiten und aus den technischen Daten der Antriebe. Zielkriterium ist dabei die optimale Ausnutzung aller Randbedingungen zur Gewährleistung einer hohen Produktivität. Es zeigt sich jedoch, dass diese konventionellen Bewegungsvorgänge Einsparpotentiale pro Zyklus durch eine Anpassung der Führungsgrößenprofile auf das Kennfeld des Elektromotors bieten. So ergeben sich durch eine Verringerung des Grenzrucks andere, sogenannte energieoptimale, Führungsgrößenprofile, die bei gleichbleibender Zykluszeit Energie einsparen. Als Kompromiss zum konventionellen Bewegungsprofil ergibt sich eine größere Grenzbeschleunigung, jedoch wird die mittlere Beschleunigung abgesenkt, was maßgeblich zur Energieeinsparung beiträgt, da diese proportional zur Verlustleistung ist. Ist alternativ keine Überhöhung der Grenzgeschwindigkeit erwünscht, müssen verlängerte Taktzeit berücksichtigt werden. Durch eine ganzheitliche Betrachtung aller Randbedingungen wie bewegte Masse, Grenzruck, Steifigkeiten und Beschleunigungsüberhöhung soll eine Empfehlung für die praktische Realisierung dieser Energiesparpotentiale gegeben werden.

: http://publica.fraunhofer.de/dokumente/N-158305.html