antriebstechnik Marktübersicht 2021

FORSCHUNG UND ENTWICKLUNG
DIE AUTOREN
Patrick Mesmer M.Sc., Wissenschaftlicher
Mitarbeiter am Institut für
Steuerungstechnik der Werkzeugmaschinen
und Fertigungseinrichtungen
(ISW), Universität Stuttgart
Michael Neubauer M.Sc., Wissenschaftlicher
Mitarbeiter am Institut
für Steuerungstechnik der Werkzeugmaschinen
und Fertigungseinrichtungen
(ISW), Universität Stuttgart
Dr.-Ing. Armin Lechler, Stellvertretender
Leiter des Instituts für Steuerungstechnik
der Werkzeugmaschinen
und Fertigungseinrichtungen (ISW),
Universität Stuttgart
Weiteren führen die bisher genannten Maßnahmen zu keiner Verbesserung
des Störverhaltens. Dies ist jedoch für Anwendungen mit Prozesskräften
oftmals entscheidend. Daher ist ein regelungsbasierter Ansatz für Anwendungen
mit einer hohen dynamischen Bahngenauigkeit vorzuziehen. Diese
Ansätze zielen darauf ab, die Steifigkeit und Dämpfung des Systems zu erhöhen,
um anschießend die Lageregelbandbreite zu steigern und dadurch
das dynamische Verhalten zu verbessern.
FORSCHUNGSANSÄTZE AM ISW
Am ISW werden deshalb auf abtriebsseitiger Winkelerfassung basierende
Ansätze zur Steigerung der dynamischen Bahngenauigkeit untersucht. Für
den experimentellen Nachweis der Funktionsweise der Verfahren steht ein
Versuchstand mit einem Kuka KR-210-2 mit abtriebsseitiger Winkelerfassung
und offener Steuerungsplattform zur Verfügung. Anwendungsnähe
und praxisnahe Validierung stehen dabei immer im Fokus der Forschung
des ISWs.
Zum einen wird ein bereits im WZM-Bereich als geeignet erwiesener
Ansatz zur Verbesserung des dynamischen Verhaltens von IR durch das
aktuatorische Einbringen einer abtriebsseitigen Dämpfungskraft untersucht.
Hierfür wird das Signal der abtriebsseitigen Winkelerfassung zur Schwingungsdetektion
über einen Vergleich der an- und abtriebsseitigen Geschwindigkeit
durchgeführt, um anschließend mittels eines Bremsaktuators
eine bedarfsgerechte Dämpfung der Schwingung zu erzielen. Infolgedessen
kann die Lageregelbandbreite und damit die dynamische Bahngenauigkeit
gesteigert werden. Dieser Ansatz wird im Rahmen der Forschung am ISW
auf den IR portiert und auf dessen Eignung geprüft.
Zum anderen wird ein Ansatz erforscht, der die bereits vorhandenen
Antriebe nutzt, um auftretende Schwingungen zu bedämpfen. Da die Eigenfrequenzen
deutlich geringer als bei einer WZM sind, haben die Antriebe
genügend Bandbreite, um eine signifikante Verbesserung zu erzielen. Die
Dämpfung der Gelenke kann hierbei um den Faktor 5 gesteigert werden.
Hierfür wird die PPI-Kaskadenregelung um einen sogenannten Dämpfungsregler
(Bild 01) ergänzt. Die Erweiterung ist als einfache Nachrüstlösung
realisierbar. Die ersten experimentellen Ergebnisse bestätigen das
theoretisch nachgewiesene Potential.
Bilder: ISW der Universität Stuttgart
www.isw.uni-stuttgart.de
VIDEO
Dr.-Ing. Alexander Verl, Leiter des
Instituts für Steuerungstechnik der
Werkzeugmaschinen und Fertigungseinrichtungen
(ISW), Universität
Stuttgart
Mehr zu diesem Projekt, den erzielten
Ergebnissen und den weiteren
Projekten aus dem Gebiet der
Industrierobotik finden Sie im
ISW-YouTube-Kanal.
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