Modellierung und Validierung der Krafterzeugung mit Stick-Slip ...

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3. Krafterzeugung mit
Stick-Slip-Antrieben: Proof of
concept
In diesem Kapitel wird die Methode der Krafterzeugung vorgestellt. Sie basiert
auf der einfachen Idee, dass ein Stick-Slip-Antrieb, dessen Läufer beim Verfahren
auf ein Objekt trifft, eine Kraft auf dieses Objekt ausübt. Diese Kraft kann unter
anderem durch die Signalamplitude des elektrischen Ansteuersignals beeinflusst
werden. Daher kann die Amplitude dazu genutzt werden, gezielte Kräfte zu erzeugen.
Im Moment des Kontakts des Läufers mit dem Objekt wandelt sich also
die Funktion des Positionierers in einen Kraftgenerator. Die Ergebnisse dieses
Kapitels basieren auf den Vorversuchen in [115].
3.1. Experimenteller Aufbau und
Versuchsdurchführung
In vorangegangenen Versuchen sowie in der Literatur sind Hinweise auf die kritische
Bedeutung der Vorspannung für Stick-Slip-Antriebe zu finden. Deswegen
soll ein entsprechender Prüfstand die präzise Einstellung der Vorspannkräfte ermöglichen.
Er wurde zum Nachweis der Machbarkeit der Krafterzeugung, aber
auch für andere Messungen in dieser Arbeit konstruiert und wird in diesem Kapitel
beschrieben. Abbildung 3.1 zeigt das Schema des verwendeten Prüfstands.
Es sei hier noch einmal darauf hingewiesen, dass es beim derzeitigen Stand der
Messtechnik nicht möglich ist, die Bewegungen der Piezoaktoren selbst insbesondere
während der Slip-Phase zu vermessen. Mit Hilfe der konfokalen Weißlicht-
Interferometrie sind zwar allgemein hohe örtliche Auflösungen von vertikalen
Schwingungen messbar, dies gilt aber nicht für laterale Bewegungen oder hohe
zeitliche Auflösungen. Insbesondere ist die Technik nicht für Aktoren geeignet,
welche durch den Läufer baulich verdeckt werden. Weißlicht-Interferometrie wird
für bestimmte Untersuchungen in Kapitel 4.4.3 verwendet, ist aber nicht grundsätzlich
zur Vermessung anwendbar. Daher muss die Charakterisierung anhand