Untersuchung und Kompensation von Strukturverspannungen in direkt angetriebenen Gantry-Werkzeugmaschinen

Thermische Einflüsse sowie Geradheitsfehler führen zu Zwangsverspannungen in direkt angetriebenen Gantry-Portalfräsmaschinen, die durch ein Ansteigen der Antriebsströme mit entgegengesetztem Vorzeichen erkennbar sind. Dieser Stromanstieg führt zu einer Erhöhung des Energieverbrauchs bei gleichzeitiger Reduzierung der Dynamikreserve.

In der vorliegenden Arbeit werden die physikalischen Ursachen der Zwangsverspannungen untersucht. Hierfür werden die Wechselwirkungen zwischen den redundanten Achsen und der Maschinenstruktur mit Hilfe einer flexiblen Mehrkörpersimulation abgebildet und daraus ein Zustandsraummodell der Gantry-Achse abgeleitet. Mit Hilfe dieser Modelle werden zwei Verfahren zur Vermeidung der Zwangsverspannungen entwickelt.

Beim ersten Verfahren werden die statischen Verspannungen mit einer Referenzfahrt erfasst und im Betrieb mittels Vorsteuerung reduziert. Beim zweiten Verfahren werden die Verspannungen mit Hilfe einer achsübergreifenden Mehrgrößenregelung eliminiert.