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Chris Schöberlein
Martin Dix (Hrsg.)
Antriebsbasierte Rekonstruktion zeitvarianter externer Lasten für elektromechanische Achsen in Produktionsmaschinen
DIN A5, 250 Seiten, Paperback
ISBN: 9783957352088
Verlag Wissenschaftliche Scripten
In dieser Arbeit wird ein modulares Verfahren zur Ermittlung zeitvarianter, extern einwirkender Lasten an elektromechanischen Achsen unter ausschließlicher Verwendung steuerungsinterner Signale entwickelt. Das Ziel besteht darin, eine möglichst allgemeingültige und automatisierbare Systematik unabhängig vom konkreten Lastfall zu erarbeiten. Grundlage bildet die Trennung des Motordrehmomentsignals des Servomotors in einen lastbezogenen sowie betriebs- und bewegungsbedingte Anteile. Unter Verwendung neu bzw. weiterentwickelter Korrekturmodule werden sämtliche Drehmomentanteile modelliert und subtrahiert, die nicht der externen Last zuzuordnen sind. Die Identifikation der zugrundeliegenden Modelle erfolgt automatisiert und ohne zusätzliche Messtechnik oder Anregungsquellen. An einem neu konzipierten einachsigen Antriebsversuchsstand, welcher einerseits typische Bewegungssituationen elektromechanischer Achsen abbilden und andererseits beliebige artifizielle Lastfälle emulieren kann, werden die einzelnen Verfahrensbestandteile systematisch erarbeitet und experimentell untersucht. Der Funktionsnachweis wird anhand eines repräsentativen Prüfwerkstücks an einem Vertikal-Fräs-Bearbeitungszentrum erbracht.
Inhaltsverzeichnis
1 Einleitung
1.1 Ausgangssituation und Problemstellung
1.2 Zielstellung und Vorgehensweise
2 Struktureller Aufbau elektromechanischer Achsen
2.1 Steuerung und Informationskopplung
2.2 Antriebssystem und -regelung
2.3 Mechanik
2.3.1 Theoretische und experimentelle Modellbildung
2.3.2 Modellbildung für elektromechanische Achsen
2.4 Externe Lasten
2.5 Fazit
3 Antriebsbasierte Schätzung externer Lasten für elektromechanische Achsen
3.1 Begriffsdefinition und Klassifizierung
3.1.1 Begriffsdefinition
3.1.2 Klassifizierung
3.2 Signal- und merkmalsbasierte Verfahren
3.3 Modellbasierte Verfahren
3.3.1 Ansätze ohne Modellnachführung
3.3.2 Ansätze mit Modellnachführung
3.4 Wissensbasierte Verfahren
3.5 Vergleichende Betrachtung
3.6 Anforderungen und Besonderheiten
3.7 Potentieller Anwendungsbereich
3.8 Fazit
4 Systematik zur antriebsbasierten Rekonstruktion zeitvarianter externer Lasten
5 Experimentelle Untersuchung und Auswahl der Korrekturmodule
5.1 Beschreibung der Experimentieranordnung
5.2 Modulentwicklung und -parametrierung
5.2.1 Datengewinnung
5.2.2 Reibungskorrektur
5.2.3 Beschleunigungskorrektur
5.2.4 Stillstandskorrektur
5.2.5 Positionsbezogene Korrektur periodischer Stördrehmomente
5.2.6 Übertragungsverhalten von Antriebsregelung und Achsmechanik
5.3 Verknüpfung der Korrekturmodule zum Gesamtverfahren
5.3.1 Bewegungs- und Lastprofile
5.3.2 Experimentelle Untersuchung und Bewertung
5.4 Fazit
6 Anwendung auf ein Vertikal-Fräs-Bearbeitungszentrum
6.1 Beschreibung der Experimentieranordnung
6.2 Adaption der Korrekturmodule
6.2.1 Datengewinnung
6.2.2 Reibungskorrektur
6.2.3 Korrektur des Gravitationseinflusses
6.2.4 Beschleunigungskorrektur
6.2.5 Stillstandskorrektur
6.2.6 Positionsbezogene Korrektur periodischer Stördrehmomente
6.2.7 Übertragungsverhalten von Antriebsregelung und Achsmechanik
6.3 Anwendung des Gesamtverfahrens
6.3.1 Bewegungskontur und Prozessparameter
6.3.2 Experimentelle Untersuchung und Bewertung
6.4 Fazit
7 Zusammenfassung und Ausblick
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