Browsing by Author "Apprich, Stefanie"

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Untersuchung des posenabhängigen dynamischen Strukturverhaltens großer Werkzeugmaschinen
(Stuttgart : Fraunhofer Verlag, 2019) Apprich, Stefanie; Pott, Andreas (PD Dr.-Ing.)
Große serielle Werkzeugmaschinenstrukturen mit werkzeugseitiger Bewegung, wie Maschinen mit Fahrständer- und Gantrybauweise, zeigen in der Regel ein posenabhängiges dynamisches Verhalten. Ist dieses zuverlässig über den gesamten Arbeitsraum bekannt und mathematisch beschrieben, so können die Antriebsregelung sowie Algorithmen zur Schwingungsreduktion darauf ausgelegt werden. Dies wirkt sich in einer möglichen Steigerung der Dynamik von Verfahrbewegungen und somit in einer erhöhten Produktivität aus. Für die Modellierung des posenabhängigen dynamischen Strukturverhaltens sind in der Literatur sowohl theoretische als auch experimentelle Ansätze bekannt. Die theoretische Modellierung nutzt meist die Substrukturtechnik mit unterschiedlichen Kopplungsmethoden. Allgemein haben die Methoden den Nachteil, dass sie entweder gar nicht oder nur teilweise am realen dynamischen Verhalten der Werkzeugmaschinenstruktur innerhalb des Arbeitsraums verifiziert werden. Damit ist in der Regel eine Reglerauslegung oder Schwingungsreduktion nicht zuverlässig möglich. Die vorliegende Arbeit behandelt daher die Bereitstellung eines parametrischen Modells, welches das reale, posenabhängige dynamische Verhalten einer seriellen Werkzeugmaschinenstruktur mit werkzeugseitiger Bewegung über den gesamten Arbeitsraum abbildet. Dafür werden die Modellparameter einer Fahrständerwerkzeugmaschinenstruktur während des Betriebs auf Basis maschineninterner Signale als auch zusätzlich an die Struktur angebrachter Beschleunigungssensoren an das aktuelle, reale Maschinenverhalten angepasst. Das parametrische Modell der Fahrständerwerkzeugmaschinenstruktur wird als Finite-Segmente-Ansatz mit Hilfe der Beschreibung starrer Mehrkörpersysteme erstellt. Es werden die ersten zwei dominante Biegemoden und eine Torsionsmode des Fahrständers modelliert. Die dynamischen Eigenschaften der Fahrständerstruktur sind dabei über die Feder- und Dämpferparameter sowie über die Massen des Fahrständers und der Pinole definiert. Das reale posenabhängige dynamische Verhalten wird nachgebildet, indem die Feder- und Dämpferparameter in Abhängigkeit der Pose und des aktuellen Zustands der realen Maschine online parametriert werden. Auf Basis der linearisierten Bewegungsgleichung werden die Schätzgleichungen für die Online-Identifikation der Feder- und Dämpferparameter für das entkoppelte System für jeden flexiblen Freiheitsgrad hergeleitet. Die Schätzgleichungen beruhen auf der Methode der Rekursive Least Squares. Mit ihnen findet die Parameteridentifikation online im Betrieb der Maschine, jedoch nicht während des Bearbeitungsprozesses, statt. Die Verifikation der online Parameteridentifikation wird am Laborprototyp einer Leichtbaufahrständermaschine durchgeführt, indem die Struktur mit Impulsen, Sprüngen und definierten Verfahrbewegungen beaufschlagt wird und dabei die Modellparameter bei stehender und fahrender Pinole geschätzt werden.