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

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4. Theoretische Betrachtung der
Stick-Slip-Reibung
Die intensive Untersuchung Stick-Slip-basierter Reibung geht mindestens einige
Dekaden zurück [80, 89, 119]. Dabei wird von den Ursachen von Erdbeben [120]
über konventionelle Industrierobotik [121] bis hin zur Nanotribologie [90,91] eine
große Spannweite abgedeckt. Es existieren zahlreiche Modelle zur Beschreibung
verschiedenster Effekte, daher ist die Wahl eines geeigneten Modells nicht einfach.
Theoretische Modelle neigen zu universellen Erklärungsansätzen, gleichzeitig
können Randeffekte nur schwer erfasst werden. Umgekehrt sind empirische
Modelle in Anlehnung an Messdaten entstanden und weisen daher ein hohes
quantitatives Niveau auf. Paradoxerweise leidet darunter oft die theoretische Erklärbarkeit.
In diesem Kapitel werden die relevanten Themen zur Beschreibung von Reibung
in Stick-Slip-Kontakten für miniaturisierte Antriebe dargestellt und diskutiert.
Trotz des sehr umfangreichen Forschungsgebiets ,Reibung’ gibt es nur
wenig Literatur für die bereits in den vorangegangenen Kapiteln angeschnittenen
Problemstellungen. Daher sollen in den folgenden Unterkapiteln einzelne Aspekte
gezielt beleuchtet und die vorhandenen Informationen zusammengetragen werden.
Im Idealfall können Parameter für Reibmodelle direkt aus der Theorie zur
Reibung abgeleitet werden. Es wird sich jedoch zeigen, dass dies nicht immer
sinnvoll ist und empirische Ansätze gewählt werden müssen.
4.1. Einflüsse auf das Reibverhalten
Wie bereits angedeutet, gibt es wenig Vorarbeiten zur Beschreibung von Stick-
Slip-Antrieben, die auf ausreichend solider theoretischer Basis fußen (vergleiche
Kapitel 2.4). Gleiches gilt für Reibmodelle zur Beschreibung von Stick-Slip-
Antrieben. Wie in Kapitel 2.4.1 geschildert, ist der Stand der Forschung zu Beginn
dieser Arbeit das LuGre-Modell. Ausgehend davon wird hier zunächst die
0-Amplitude behandelt, bevor mit dem elastisch-plastischen Verhalten der Bogen
zum Elastoplastic-Modell und damit zum einem neuen Modell als Ergebnis
dieser Arbeit gespannt wird.