Steigerung der Genauigkeit von Zahnstange-Ritzel-Antrieben durch modellbasierte Kompensation des Umkehrspiels

• Antragsteller: Professor Dr.-Ing. Alexander Verl
• Fachliche Zuordnung: Produktionsautomatisierung und Montagetechnik
• Förderung: Förderung seit 2020
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 447112572

Die erzielbare Fertigungsqualität sowie -geschwindigkeit moderner Produktionsanlagen wird maßgeblich durch die verbauten Antriebssysteme bestimmt. Zahnstange-Ritzel-Antriebe (ZRA) werden dabei vor allem eingesetzt, wenn lange Verfahrwege sowie hohe Beschleunigungs- und Vorschubkräfte gefordert werden. Um die negativen Einflüsse des geometrischen Umkehrspiels zu begrenzen, werden dabei häufig elektrisch verspannte Antriebe eingesetzt. Dies bedingt allerdings erhebliche Mehrkosten, die angesichts eines steigenden Kostendrucks zunehmend zum Problem werden. Im Rahmen dieses Vorhabens soll daher untersucht werden, wie die Genauigkeit von einzelnen ZRA durch eine modellbasierte Kompensation des Umkehrspiels gesteigert werden kann. Grundlage hierfür soll eine umfassende experimentelle Untersuchung des veränderlichen Umkehrspiels sowie des zustandsabhängigen Reibungsverhaltens bilden. Aufbauend darauf sollen Ersatzmodelle in Verbindung mit Methoden zu deren Identifikation an industriell eingesetzten Systemen erarbeitet werden. Mittels dieser Modelle soll eine zustandsabhängig agierende Umkehrspielkompensation entwickelt werden. Zur weiteren Steigerung der Genauigkeit sollen zustandsabhängige Reib- sowie Beschleunigungsvorsteuerungen ergänzt werden. Die entwickelten Ansätze sollen an einem Versuchsstand experimentell validiert sowie auf Robustheit geprüft werden.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Mitverantwortlich: Dr.-Ing. Armin Lechler