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Gestaltung impulsentkoppelter Lineardirektantriebsachsen aus Anwendersicht - GiLdA

 
: Großmann, Knut; Neugebauer, Reimund; Müller, Jens; Pagel, Kenny

:
Preprint urn:nbn:de:0011-n-1833991 (184 KByte PDF)
MD5 Fingerprint: dcdbd9f15f55a8fc82a7ea11cf695dd4
Erstellt am: 16.11.2011


VDI-Gesellschaft Schwingungstechnik:
Schwingungen in Antrieben 2011 : 7. Fachtagung, Leonberg, 19. und 20. Oktober 2011, Leonberg
Düsseldorf: VDI-Verlag, 2011 (VDI-Berichte 2155)
ISBN: 978-3-18-092155-6
S.157-170
Fachtagung Schwingungen in Antrieben <7, 2011, Leonberg>
Deutsch
Konferenzbeitrag, Elektronische Publikation
Fraunhofer IWU ()
Lineardirektantrieb; Impulsentkopplung; Ruckentkopplung; Feder-Dämpfer-System; Dynamiksteigerung; Ruckbegrenzung

Abstract
Lineardirektantriebe wurden in den letzten Jahren immer leistungsfähiger und gleichzeitig immer preiswerter. Aufgrund ihrer besonderen Vorteile, den hohen Kraftanstiegsgeschwindigkeiten, Verfahr-geschwindigkeiten, Beschleunigungen und Beschleunigungsänderungen (Ruck), eignen sie sich be-sonders für hochdynamische Anwendungen, wie z. B. Werkzeugmaschinen für die Leichtmetall und HSC-Bearbeitung, Handhabungstechnik oder in der Halbleiterindustrie (z. B. Bonder). Antriebskräfte erzeugen jedoch auch immer entgegengesetzt gerichtete Reaktionskräfte, die das Gestell, je nach Kraftamplitude und Kraftänderungsgeschwindigkeit, zu Schwingungen anregen. Beim Lineardirektan-trieb entsprechen diese Reaktionskräfte aufgrund der direkten Anbindung der Linearmotorkomponen-ten an Gestell und Schlitten sowie fehlender mechanischer Übertragungselemente, wie z. B. überset-zender und elastischer Kugelgewindetriebe oder Zahnstangen, direkt den Antriebskräften. Die oben in Bezug auf den angetriebenen Schlitten genannten Vorteile der Lineardirektantriebe, die hohen Kräfte und Kraftanstiegsgeschwindigkeiten, die zum Erreichen hoher Beschleunigungen und Beschleuni-gungsänderungen (Ruck) erforderlich sind, führen somit zu einer hinsichtlich des Gestells nachteili-gen, starken und breitbandigen Gestellanregung.
Mit der Impulsentkopplung wurde ein Verfahren entwickelt, bei dem das Sekundärteil des Linearantriebs auf einem zusätzlichen Schlitten montiert wird, der mittels eines Feder-Dämpfer-Systems am Gestell angekoppelt wird. Die Reaktionskräfte werden dadurch nicht direkt in das Gestell eingeleitet und auf diese Weise eine deutlich verringerte Strukturanregung erzielt. Trotz zahlreicher Forschungs-arbeiten zur Impulsentkopplung und der dabei nachgewiesenen Wirksamkeit konnte sie sich nicht in der Praxis durchsetzen. Die wesentlichen Gründe dafür sind, dass
- die Impulsentkopplung aufgrund der Bewegung des Sekundärteils eine Nachführung der Ro-torlageidentifikation mittels eines zusätzlichen Messsystems benötigt,
- das Sekundärteil aufwändig gelagert bzw. geführt werden muss,
- bei verkoppelten Achsen die zusätzliche Masse des Sekundärteilschlittens von der tragenden Achse mitbewegt werden muss und
- die mit diesen Punkten verbundenen Mehrkosten und Bauraumprobleme in keinem Verhältnis zur erreichten Dynamiksteigerung stehen.
Am Institut für Werkzeugmaschinen und Steuerungstechnik der TU Dresden wird in Zusammenarbeit mit dem Fraunhofer Institut für Werkzeugmaschinen und Umformtechnik Dresden derzeit an Lösungen der bestehenden Probleme gearbeitet. Die Entwicklungen zur Umsetzung einer wirtschaftlich vertret-baren Ausführung der Impulsentkopplung erfolgt dabei auf Basis folgender Ansätze:
- Begrenzung der Sekundärteilauslenkungen, so dass die Rotorlage nicht nachgeführt werden muss,
- Erhöhung der Maximalauslenkung durch möglichst große Polpaarweiten des Lineardirektan-triebes, da die maximal mögliche Auslenkung von der Polpaarweite abhängt,
- elastische Lagerung der Sekundärteile über Festkörpergelenke,
- Kombination der Sekundärteilschlittenlagerung mit der Entkoppelsteifigkeit,
- Realisierung der notwendigen Dämpfung durch Reibung.

: http://publica.fraunhofer.de/dokumente/N-183399.html