completed Doctorates & Habilitations

Dissertation

Prof. Dr.-Ing. Christian Brecher

Lineardirektantriebe wurden in den letzten Jahren immer leistungsfähiger und gleichzeitig immer preiswerter. Aufgrund ihrer besonderen Vorteile, den hohen Kraftanstiegsgeschwindigkeiten, Verfahrgeschwindigkeiten, Beschleunigungen und Beschleunigungsänderungen (Ruck), eignen sie sich besonders für hochdynamische Anwendungen. Antriebskräfte erzeugen jedoch auch immer entgegengesetzt gerichtete Reaktionskräfte, die das Gestell, je nach Kraftamplitude und Kraftänderungsgeschwindigkeit, zu Schwingungen anregen. Beim Lineardirektantrieb entsprechen diese Reaktionskräfte aufgrund der direkten Anbindung der Linearmotorkomponenten an Gestell und Schlitten sowie fehlender mechanischer Übertragungselemente den Antriebskräften. Die oben in Bezug auf den angetriebenen Schlitten genannten Vorteile der Lineardirektantriebe, die hohen Kräfte und Kraftanstiegsgeschwindigkeiten, die zum Erreichen hoher Beschleunigungen und Beschleunigungsänderungen erforderlich sind, führen somit zu einer hinsichtlich des Gestells nachteiligen, starken und breitbandigen Gestellanregung. Diese Arbeit widmet sich der vergleichenden Untersuchung von zwei Lösungsansätzen zur Vermeidung dieser Schwingungsanregung - der Impulskompensation und der Impulsentkopplung. Das Kapitel 1 befasst sich zunächst mit dem Stand der Technik. Es werden die derzeit bekannten Lösungsansätze zur Verringerung der Gestellanregung vorgestellt und daraus Zielstellung und Lösungsweg für diese Arbeit abgeleitet. In Kapitel 2 wird die Impulskompensation, ein am IWM der TU Dresden neu entwickelter Lösungsansatz zur Verringerung der Gestellschwingungsanregung, vorgestellt. Im Kapitel 3 werden Möglichkeiten zur Erfassung und Beurteilung der Gestellschwingungsanregung sowie Grenzen der Optimierbarkeit diskutiert. In Kapitel 4 werden der Versuchsstand des IWM zur experimentellen sowie Matlab/Simulink-Modelle zur simulativen Untersuchung von Impulsentkopplung und -kompensation beschrieben. Die Ergebnisse dieser Untersuchungen zu Impulsentkopplung und -kompensation sowie zu einer Standard-Achse (ohne Impulsentkopplung bzw. -kompensation) sind in Kapitel 5 dargestellt. In Kapitel 6 werden beide Lösungsansätze verglichen sowie Anforderungen für den praktischen Einsatz der Verfahren und mögliche Anwendungsfälle diskutiert. Die Zusammenfassung und der Ausblick auf weiterführende Arbeiten in Kapitel 7 bilden den Abschluss der Arbeit.

Lineardirektantrieb, Linearmotor, Impulsentkopplung, Kraftentkopplung, Ruckentkopplung, Impulskompensation, Kraftkompensation, Gestellschwingung, Gestellanregung, Schwingungsvermeidung