abgeschlossene Promotionen & Habilitationen

Dissertation

Prof. Dr. rer.nat. habil. Karl-Heinz Modler, Dr.-Ing. Ralf Bonefeld

Die vorliegende Arbeit befasst sich mit der Verbesserung der Bewegungsge-
nauigkeit an einer Hexapod-Parallelkinematik einfacher Bauart. Das Kon-
zept der einfachen Bauart verbindet eine einfache, robuste und preiswer-
te konstruktive Ausführung mit intelligenten Steuerungslösungen. Dabei
geht es nicht vordergründig darum, eine preiswerte Maschine zu bauen.
Das Konzept zielt vielmehr auf eine wirtschaftliche Gesamtlösung. Das er-
fordert eine bereichsübergreifende Optimierung von Qualität, Kosten und
Zeit in allen Produktphasen der Werkzeugmaschine, von der Entwicklung
über Fertigung und Montage bis hin zu Betrieb, Wartung und Reparatur.
Als Konsequenz der einfachen Bauart ergibt sich zunächst eine geringe-
re Grundgenauigkeit. Um trotzdem zu einer konzeptionell verträglichen
Bewegungsgenauigkeit zu kommen, sind alternative Lösungsansätze erfor-
derlich. Das herkömmliche Vorgehen mit hohen Aufwendungen in Kon-
struktion, Fertigung, Montage und Betrieb widerspricht dem Konzept der
einfachen Bauart und ist deshalb an dieser Stelle ungeeignet.
Mit der konventionellen Sichtweise auf die Ursachen von Bewegungsfehlern
sowie auf die Rolle der Steuerung in der Fertigungseinrichtung ergeben sich
zunehmend Grenzen, um die gerade in den letzten Jahren stark gestiege-
nen und neuen Anforderungen in der industriellen Fertigung angemessen
zu fassen. Ausgehend vom Stand der Technik wird deshalb zunächst eine
erweiterte Sichtweise aufgezeigt, die eine Formulierung alternativer, wirt-
schaftlicher Lösungsansätze ermöglicht.
Auf dieser Grundlage wird ein mehrstu½ges Genauigkeitskonzept für den
am IWM Dresden entwickelten Hexapod FELIX vorgestellt, das sich auf
modellbasierte, steuerungsintegrierte Korrekturen stützt. Den Kern bilden
dabei Verhaltensmodelle der Maschine, die in der Steuerung aktualisiert
und mitgeführt werden. Dies kann zeitunkritisch im Vorfeld aber auch zeit-
nah bzw. synchron zum laufenden Prozess erfolgen. Daraus werden Kor-
rekturwerte berechnet und den Sollwerten der Vorschubachsen überlagert.
Der modellbasierte Lösungsansatz gestattet die wirtschaftliche Korrektur
geometrisch-kinematischer, elastischer und thermisch bedingter Posefehler
in allen 6 Freiheitsgraden durch Ausreizen steuerungstechnischer Möglich-
keiten. Die Anwendung bleibt dabei nicht beschränkt auf den Hexapod
FELIX sondern ist auch auf andere Bewegungseinrichtungen übertragbar.