Versuchsstand mit vier hochdynamischen eisenlosen Linearmotoren

Realisierung höchster Vorschubdynamik bei gleichzeitiger Minimierung der auf das Maschinengestell schwingungsanregend wirkenden Antriebsreaktionskräfte durch die kinematisch gekoppelte Kraftkompensation (KGKK), bei der die entgegengesetzte Bewegung der Schlitten die Nutzbewegung bildet und sich die entgegengesetzt zueinander wirkenden Antriebsreaktionskräfte im Gestell aufheben
praktische Erprobung des Verfahrens am Versuchsstand unter variablen Randbedingungen (bspw. Achsbeladung) und Bewertung u. a. hinsichtlich der erreichbaren Reglerbandbreite und Bewegungsgenauigkeit
Implementierung und vergleichende Untersuchung verschiedener Regelungsstrategien für das Verfahren KGKK (u. a. Einzelachsregelung und übergeordnete Regelung der Relativbewegung zwischen beiden Schlitten)
simulationsgestützte Auswertung und Extrapolation der Versuchsergebnisse mit einem elastischen Mehrkörper-Simulationsmodell

4 einzeln ansteuerbare Motorschlitten jeweils mit:
- Kugel-Profilschienenführungen HIWIN, BG 15 (2 Wagen je Motorschlitten)
- hochdynamischer eisenloser Linearmotor Tecnotion UXX6N
- Antriebsumrichter Beckhoff AX5206
- Linearmesssystem Heidenhain LIC4117 mit EnDat2.2
Brücken (massive Aluminiumplatten) einrüstbar, um eine Doppel-Gantry-Anordnung zu realisieren
Grundgestell auf Blattfedern gelagert und mit variabler Koppelsteifigkeit an das Gussfundament gekoppelt (Einstellung der Frequenz der dominanten Starrkörpermode)
PC-basierte Steuerung (TwinCAT, Fa. Beckhoff) zur Implementierung eigener Reglerstrukturen, Antriebsfeldbus EtherCAT
Beschleunigungssensoren zur Erfassung der Gestellschwingung

max. Verfahrweg je Motorschlitten ca. 700mm
max. Vorschubgeschwindigkeit je Motorschlitten 2,7m/s
max. Beschleunigung >100m/s²; maximaler Ruck >100000m/s³ (je Motorschlitten)
max. Vorschubkraft je Motorschlitten 1400N
Auflösung des Linearmesssystems: 1nm
Zykluszeit der Lage- und Geschwindigkeitsregler im PC-basierten Steuerungssystem 125µs (Implementierung eigener Reglerstrukturen); PWM-Frequenz bis zu 16kHz

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veröffentlichungen

Ihlenfeldt, S.; Müller, J.; Peukert, C.; Merx, M.: Kinematically coupled Force Compensation - experimental results for the 1D-implementation. In: Proceedings zur 14^th International Conference on High Speed Machining. (Donostia / San Sebastian, 17.-18.04.2018)
Merx, M.; Peukert, C.; Müller, J.; Ihlenfeldt, S.: Kinematically Coupled Force Compensation – experimental and simulative investigation with a highly dynamic test bed. In: WGP-Jahreskongress Aachen (5.-6. Oktober 2017), Hrsg.: Schmitt, R. und Schuh, G., 1. Ausgabe Apprimus Aachen 2017, S. 383-390
Ihlenfeldt, S.; Müller, J.; Merx, M.; Peukert, C.: Kinematically Coupled Force Compensation – Design Principle and Control Concept for Highly-dynamic Machine Tools; in: Procedia CIRP, Volume 46, 2016 S. 189-192, 7th HPC 2016 – CIRP Conference on High Performance Cutting, http://dx.doi.org/10.1016/j.procir.2016.03.198
Merx, M.: Kinematisch gekoppelte Kraftkompensation – Ein Werkzeugmaschinenkonzept für die hochdynamische Präzisionsbearbeitung; In: 17. Werkzeugmaschinen-Fachseminar (Tagungsband), S. 151-182; http://iwm.file2.wcms.tu-dresden.de/DWM/Fachseminare/WZM-FaSem17-Tagungsband.pdf
Großmann, K.; Müller, J.; Merx, M.; Peukert, C.: Reduktion antriebsverursachter Schwingungen, In: (ANT-Journal) Antriebstechnik 53 (2014) Nr. 4, S. 35-42
Großmann, K.; Müller, J.; Merx, M. (Erfinder), Technische Universität Dresden (Anmelder), Schutzrecht DE102012101979B4, Anmeldetag: 08.03.2012, Offenlegungstag: 12.09.2013

(Erstellt durch M. Merx am 15.08.2018, Stand 16.08.2018)

Wissenschaftlicher Mitarbeiter

Herr Dipl.-Ing. Marcel Merx

Antriebs- und Steuerungstechnik

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