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Neuartiger fluidisch betriebener Mehrkoordinaten-Vorschubantrieb für kleine Werkzeugmaschinen

Um der Forderung nach einem besseren Verhältnis von Bauraum zu Arbeitsraum bei Werkzeugmaschinen für kleine Werkstücke gerecht zu werden, wird in diesem Projekt ein neuartiger fluidisch betriebener Flächenmotor zum Aufbau eines kompakten XY-Tisches erforscht. Der Flächenmotor nutzt dabei ein vom IFW patentiertes Antriebsprinzip, welches auf der kontrollierten Anströmung von periodisch angeordneten Antriebsprofilen mit Fluidstrahlen basiert. Die Reaktionskraft, die bei einer Umlenkung des Strahls auftritt, wird gezielt zum Vorschub eines Schlittens genutzt. Ähnlich wie bei einem Drehstrommotor sorgt eine Kommutierung von mindestens drei geregelten Fluidstromphasen für eine fortlaufende Bewegungsmöglichkeit aus jeder Anfangslage in beide Bewegungsrichtungen. Bei der Anordnung von mehreren fluiddynamischen Antriebseinheiten, Einsatz einer fluidstatischen Flächenführung und einer Positionsregelung lässt sich ein kompakter Mehrkoordinatenantrieb realisieren. Durch die Verwendung von nur wenigen Bauteilen zur Realisierung des Antriebs und der Führung wird im Vergleich zu konventionellen Vorschubachsen eine hohe Komplexitätsreduzierung erreicht. Anders als bei gestapelten Kreuztischen pflanzen sich Führungs- und Positionierfehler nicht über die serielle Kinematik fort. Obwohl die Direktantriebe nah an der Prozesswirkstelle angeordnet sind, werden durch den fluidischen Betrieb keine thermisch bedingten Verlagerungen herbeigeführt. Mit der kontaktlosen Führung und einer Positionsregelung hängt die erreichbare Positioniergenauigkeit lediglich von Güte des eingesetzten Messsystems ab. Im ersten Antragszeitraum (2010-2013) wurden die Möglichkeiten und Grenzen des neuartigen Antriebs- und Führungsprinzips mit dem Aufbau eines Mehrkoordinaten-Direktantriebs in Form eines XY-Tisches für das Medium „Luft“ erforscht.

Im zweiten Antragszeitraum (2013-2016) werden drei Teilziele verfolgt:

• Erforschung des Potenzials zur weiteren Funktionsintegration: Mit den bisherigen Arbeiten lassen sich zwei translatorische Bewegungen und eine Drehbewegung bis zu 15 aus der Mittelstellung realisieren. Ziel ist es nun, den Rotationsfreiheitsgrad auf ganze Drehungen aus jeder Position heraus zu erweitern und dabei die Anzahl der Komponenten beizubehalten.

• Ausbau des Grundlagenwissens unabhängig vom eingesetzten Arbeitsmedium Bisher wurden die Eigenschaften, Möglichkeiten und Grenzen des neuartigen Antriebs- und Führungsprinzips für das Medium "Luft" erforscht. Um den Gültigkeitsbereich der dabei gewonnenen grundlegenden Erkenntnisse auch auf andere Medien erweitern zu können, sollen die Unterschiede zu alternativen flüssigen Arbeitsmedien wie Wasser und Hydrauliköl erforscht werden.

• Qualifizierung für die Mikrofertigung und Konfiguration von Werkzeugmaschinen mit anderen Modulen In der abschließenden Komplexitätsphase gilt es, die Grundlagen zur neuen Antriebs- und Führungsmethode durch den Einsatz im realen Prozess zu verifizieren und gegebenenfalls zu erweitern. Dazu wird das erarbeitete fluidische Vorschubmodul im Sinne von ad hoc (re-) konfigurierbaren modularen Desktop-Werkzeugmaschinen mit anderen Vorschub-, Werkzeug- und Schnittstellenmodulen kombiniert, für die Mikrofertigung qualifiziert, und es werden die dabei auftretenden Wechselwirkungen untersucht.

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Stand dieser Seite: 15.02.2013 - 17:24:52 | Impressum | Datenschutzerklärung | Druckdatum: 19.08.2017 - 11:11:56

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