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Analyse mechanisch gekoppelter, gegenläufig verfahrender Direktantriebe und ihre Einordnung mittels prozessorientierter Entwicklungsmethodik

 
: Rehm, Matthias Wolfgang

Auerbach: Verlag Wissenschaftliche Scripten, 2016, 256 S.
Zugl.: Chemnitz, TU, Diss., 2016
Berichte aus dem IWU, 94
ISBN: 978-3-95735-046-6
Deutsch
Dissertation
Fraunhofer IWU ()
Antriebstechnik; Elektromechanische Linearachse; Entwicklungsmethodik; Mechatronische Simulation; Regelung gekoppelter Achsen; drive technology; electro mechanical linear axis; development methodology; linear motors; mechatronic simulation; control of coupled axes

Abstract
Elektromechanische Linearachsen sind maßgeblich am Wertschöpfungsprozess in der Produktionstechnik beteiligt und bestimmen sowohl produkt-, wie prozessseitig die Qualität, Produktivität und Effizienz. Im industriellen Einsatz haben
sich unterschiedliche Linearachssysteme etabliert. Der Entwurf solcher erfolgt auf Grundlage definierter Achsmechaniken und technologischer Randbedingungen. Eine Vergleichbarkeit bestehender und neuartiger Linearachssysteme ist mit dem Entwurfsprozess nicht möglich. Das vorgestellte Linearachssystem kennzeichnen zwei mechanisch gekoppelte, gegenläufig verfahrende Direktantriebe aus .Neben der Einordnung in bestehende Linearachssysteme beschäftigt sich die Arbeit mit
der Entwicklung einer prozessorientierten Entwicklungsmethodik für elektromechanische Linearachsen. Mittels erarbeiteter funktioneller Zusammenhänge zwischen verschiedenen Linearachskomponenten und -kenngrößen sowie angepasster Simulationsmodelle können durch die neuartige Methodik unterschiedliche Linearachsen basierend auf identischen Prozesskenngrößen entworfen und anschließend miteinander verglichen werden. Anhand bestimmter einzelner Achskomponenten wird das dynamische Verhalten des jeweiligen Linearachssystems bestimmt, an das sich ein individueller Entwurf der Servoregelung anschließt. Die Einzelschritte der Entwurfsmethodik werden an unterschiedlichen Linearachssystemen verschiedener Werkzeugmaschinen validiert. Unter Anwendung der Entwurfsmethodik wird ein Versuchsaufbau zur experimentellen Evaluierung entwickelt. Eine Potentialanalyse anhand ausgewählter Beispielprozesse zeigt, dass sich mit dem neuartigen Linearachssystem die Schwingungsanregung verringert und die Maximalströme sowie
die elektrischen Verluste bei gleicher Kraft und hoher Dynamik verkleinern.

 

Within the production engineering electromechanical linear axes are significantly involved in the value-added process and determine the quality, productivity and efficiency of both the process and product. Depending on the specific application,
different linear axis systems have been established. The design process of those systems is based on defined axis mechanics and technological constraints. Its algorithm disallows a comparison of existing and novel linear axis systems. The newly developed linear axis system is characterized by two mechanically coupled, oppositely moving direct drives. In addition to the inclusion in existing linear systems, the work deals with the development and evaluation of a process-oriented development methodology for electromechanical linear axes. The determination of functional relations between different linear axis components and parameters characterizes the methodology. By using these relations in the context of simulation models, different linear axis systems can be designed and compare according to identical process parameters. The dynamic behavior of respective linear axis systems is determined based on selected axis components. Subsequently, the servo control is going to be design on it. The individual steps of the design methodology are validated at different linear axis systems of various machine tools. Using the design methodology a test rig is setup of the experimental evaluation. Within a potential
analysis, which uses selected sample processes, a decrease of the vibration excitation as well as a reduction of maximum currents and electrical losses can be identified.

: http://publica.fraunhofer.de/dokumente/N-395979.html