Adaptive Verspannung zur Effizienzsteigerung elektrisch verspannter Zahnstange-Ritzel-Antriebe

• Antragsteller: Dr.-Ing. Armin Lechler
• Fachliche Zuordnung: Spanende und abtragende Fertigungstechnik
• Förderung: Förderung seit 2016
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 286294048

Stetig steigende Anforderungen an die Fertigungsgenauigkeit und Produktivität moderner Werkzeugmaschinen setzen hochdynamische Vorschubantriebssysteme mit exzellenten Führungs- und Störeigenschaften voraus. Ein vorwiegend in großen Maschinen eingesetztes Antriebssystem ist der Zahnstange-Ritzel-Antrieb (ZRA). Ohne spezielle Gegenmaßnahmen leidet der ZRA unter Umkehrspiel. Eine etablierte Lösungsvariante stellt die elektrische Verspannung des Systems durch einen zweiten baugleichen Antrieb dar. Die Verspannung wird durch ein Differenzmoment zwischen den Antrieben erzeugt, welches üblicherweise konstant gehalten wird. Neben der Vermeidung von Umkehrspiel ändern sich durch die Verspannung allerdings weitere dynamikrelevante Eigenschaften wie Steifigkeit und Dämpfung.Im Rahmen dieses Projekts soll die Verspannung adaptiv gestaltet werden, um dynamikbeeinflussende Systemeigenschaften bedarfsgerecht einzustellen. Eine hohe Verspannung des Systems erlaubt eine hohe Lageregelkreisverstärkung Kv und damit ein ausgezeichnetes Bahnfolgeverhalten. Die hohe Verspannung kann abwärmebedingt jedoch nicht dauerhaft eingestellt werden, weswegen ein geeignetes Reglungsverfahren zur bedarfsgerechten Adaptation der Verspannung erforscht werden soll. Ziel ist es, ein Verfahren zu entwickeln, welches das Gesamtdrehmoment des elektrisch verspannten ZRA maximal ausnutzt, wenn dies erforderlich ist. Während die Verspannung zu unkritischen Phasen reduziert wird. Insgesamt resultiert aus dem Forschungsprojekt ein bzgl. Performanz optimal geregelter elektrisch verspannter ZRA.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Mitverantwortlich: Professor Dr.-Ing. Alexander Verl