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Piezobasierte Aktor-Sensor-Einheiten zur uniaxialen Schwingungskompensation in Antriebssträngen von Werkzeugmaschinen

 
: Wittstock, V.

Zwickau: Verlag Wissenschaftliche Scripten, 2007, 173 S.
Zugl.: Chemnitz, TU, Diss., 2006
Berichte aus dem IWU, 41
ISBN: 978-3-937524-52-8
Deutsch
Dissertation
Fraunhofer IWU ()
Adaptronik; Schwingungskompensation; Aktor-Sensor-Einheit; V-Modell als Makrozyklus; Entwurfsystematik; Piezoaktorik; Wandlermodell; Gestaltungsfaktor; Formkomposit-Aktor; Strukturintegration

Abstract
Für adaptronische Komponenten zur Schwingungskompensation wird gezeigt, wie mit Hilfe des V-Modells als Makrozyklus im konstruktiven Entwicklungsprozess methodisch zwischen dem komplexen Systementwurf und der Detailgestaltung abgewogen werden kann. Für die Einbindung der Piezoaktorik in mechanische Komponentenmodelle wird die Nutzung eines elektromechanischen Wandlermodells vorgeschlagen. Die systematische Modellbeschreibung der Komponente mit einer Differenzialanordnung der Piezoaktoren beruht auf Gestaltungsfaktoren, die das Verhältnis der Steifigkeiten der Einzelelemente zur Aktorsteifigeit ausdrücken. Als wichtigster Einfluss auf die Kraftübertragung wird die serielle Anbindungssteifigkeit identifiziert, aus der sich auch die maximal kompensierbare äußere Störkraft ergibt. Mit dem vorgeschlagenen Komponentenmodell ist die Übertragung der aktortypischen Kennwerte Blockierkraft und freier Hub auf die Komponente möglich. Durch die Nutzung des Wandlermodells können Aussagen zum elektrischen Ansteuerstrom getroffen werden. Die Ausführungen zur Komponentengestaltung, zur Berechnung der mechanischen Kennwerte sowie zur Verifizierung werden an zwei Aktor-Sensor-Einheiten exemplarisch erläutert, die jeweils für den späteren Einsatz in einer seriellen, spanenden Werkzeugmaschine und einer parallelkinematischen Maschine vorgesehen sind. Das Konzept zur stärkeren Strukturintegration der Aktorik in Komponenten mit Formkomposit-Aktoren wird an der Vorspannungsvariation einer Mutter eines Kugelgewindetriebes demonstriert.

: http://publica.fraunhofer.de/dokumente/N-51722.html