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6.4 Modell zur Abbildung des Einflusses der Prozesszone
Zusätzlich zu den Betrachtungen im Frequenzbereich wurden Simulations- und
Messergebnisse im Zeitbereich verglichen. Hierfür wurden ein Lagesollsprung
von 0,5 mm auf die z-Achse aufgebracht und der resultierende Lage- und Geschwindigkeitsverlauf
berechnet bzw. aufgezeichnet. Die Ergebnisse zeigen
ebenfalls gute Übereinstimmung (siehe Abbildung 6-35). Das mechatronische
Gesamtmodell des betrachteten Bearbeitungszentrums ohne Kraftfluss durch das
Werkzeug wird aufgrund dieser Ergebnisse als verifiziert angesehen und für die
folgenden Betrachtungen verwendet.
Lage
0,6
mm
0,4
0,3
0,2
Messung
0,1
Simulation
Sollwert
0,0
0,0 0,1 s 0,3
Zeit
Abbildung 6-35: Verlauf der Lage- und Geschwindigkeits-Istwerte der z-Achse
bei einem Lage-Sollsprung von 0,5 mm, ohne Vorspannung
(Messung) bzw. ohne Kraftfluss durch das Werkzeug (Simulation)
6.4.3 Modell mit Kraftfluss durch das Werkzeug
Geschwindigkeit
Zur Abbildung der Tatsache, dass im Schweißbetrieb das Werkzeug mit dem
Spannwinkel bzw. mit den zu schweißenden Bauteilen in Kontakt kommt, wurde
eine Verbindung (Federelemente in x-,y- und z-Richtung mit hoher Steifigkeit)
zwischen Werkzeug und Spannwinkel in das Simulationsmodell integriert. Damit
entsteht ein direkter Kraftfluss zwischen diesen beiden Bauteilen. Die Vorspannung,
die beim Rührreibschweißen im Bereich einiger kN liegt, kann im entsprechenden
FE-Modell nicht abgebildet werden. Wie bereits erläutert, wird deshalb
im Zusammenhang mit den Simulationsmodellen der Maschine im Folgenden
nicht mehr von einem „vorgespannten“ Zustand (wie in Abschnitt 5.3) gesprochen,
sondern lediglich der Kraftfluss durch das Werkzeug hervorgehoben. Für
die vergleichenden Versuche mit der realen Maschine ist der Ausdruck „vorgespannt“
weiter zutreffend.
125
1600
mm/min
800
400
Messung
Simulation
0
0,0 0,1 s 0,3
Zeit