Karriere am WZL

 

Masterarbeit oder Bachelorarbeit oder stud. Hilfskraft

am Forschungsbereich Werkzeugmaschinen, Abteilung Maschinendatenanalyse & NC-Technik
 

Optimierung von mehrachsigen Antriebssystemen für Vorschubachsen

Um die zunehmenden Qualitäts- und Geschwindigkeitsanforderungen an Werkzeugmaschinen zu erfüllen, sind immer genauere Optimierungsmethoden zur Auslegung von Antrieben nötig. Der Auslegungsprozess lässt sich in drei Schritte untergliedern: Modellierung, Grob- und Feinauslegung. Beim Modellierungsprozess wird basierend auf einem FE-Modell ein Feder-Masse-Dämpfer-Modell aufgebaut, welches die Grundlage für die weitere Optimierung legt. In der Grobauslegung werden die Antriebsart und die Mindestanforderungen hinsichtlich Kräfte, Baugröße, Drehzahl- und Drehmomentverläufe festgelegt. Dabei werden die Kombinationen aus möglichen Antrieben und weiteren Antriebskomponenten (z. B. Kugelgewindetriebe, Getriebe) stark eingegrenzt, um wirtschaftliche und mechanische Anforderungen zu erfüllen. Die genaue Auswahl der Komponenten erfolgt in der Feinauslegung. Hierbei werden die Dynamik und das Beschleunigungsverhalten optimiert. Um einen geringen Schleppfehler und damit eine hohe Positioniergenauigkeit zu gewährleisten, ist eine hohe Bandbreite mit möglichst keinen niederfrequenten Moden in der Regelung nötig. Die auftretenden Moden und das Beschleunigungsverhalten können z. B. durch die Auswahl der rotierenden Trägheitsmassen, der Getriebeübersetzung und der Spindelsteigung des Kugelgewindetriebs beeinflusst werden. Zu berücksichtigen sind dabei auch die möglichen Prozesskräfte während des Zerspanens und die Unsicherheiten der verbauten Bauelemente (z. B. Dämpfungs- und Reibungsverhalten).

 
Um den Auslegungsaufwand klein zu halten, werden meistens die Achsen sequentiell bzw. einzeln optimiert. Praktische Messungen an der Maschine zeigen jedoch erhebliches Verbesserungspotential bei einer Gesamtoptimierung. Ziel der Abschlussarbeit ist es, für einen konkreten Fall einer Werkzeugmaschine eine mehrachsige Antriebsauslegung durchzuführen und eine Systematik zu finden, nach der effizient, mehrere Vorschubachsen parallel optimiert werden können. Durch den interdisziplinären Teil der Arbeit ist diese Arbeit insbesondere interessant für alle Studenten der Fachrichtungen Maschinenbau und Elektrotechnik, die einen Gesamtüberblick über die Auslegung und Regelung von Antrieben in Produktionsmaschinen bekommen möchten.
 
Voraussetzungen:
  • Technisches Studium
  • Motivation und Einsatzbereitschaft
  • Interesse an NC- und Robotersteuerungstechnik
  • Grundkenntnisse in elektrischen Maschinen und Regelungstechnik

Zeitaufwand: 40,00 Arbeitsstunden

Ansprechpartner(in):
Sebastian Kehne, M.Sc. M.Sc.
 
Herwart-Opitz-Haus 53B 401
Tel.: +49 241 80-28478
Fax: +49 241 80-22293
Mail: S.Kehne@wzl.rwth-aachen.de