Aktive Parallelkinemtatik zur Realisierung einer Verfahreinheit für kleine Werkzeugmaschinen

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Die Entwicklung einer Verfahreinheit für kleine Werkzeugmaschinen stellt ein Teilprojekt im SPP 1476 dar, wobei sich die Abmessungen der Maschine proportional zum Arbeitsraum verkleinern sollen. Allerdings lassen sich bestehende Prinzipien nicht einfach durch Skalierung verkleinern, sondern es sind völlig neuartige Konzepte erforderlich. Ziel des Teilprojektes ist daher die Entwicklung einer auf einer innovativen aktiven Parallelkinematik basierenden Verfahreinheit. Diese Verfahreinheit soll in der ersten Phase drei Freiheitsgrade besitzen. Neben der x-y Positionierung soll eine unbegrenzte Drehung in der Ebene ausführbar sein. Die Verfahreinheit soll sich steif gegenüber Störkräften aus dem Bearbeitungsprozess verhalten. Die Realisierung der verschiedenen Freiheitsgrade erfolgt über eine Parallelkinematik für die translatorische Bewegung des Systems und über einen Motor nichtherkömmlicher Bauart für die unbegrenzte rotatorische Bewegung. Aufgrund der geringen Baugröße sind bei der Parallelkinematik Festkörper-gelenke vorgesehen, um Lagerspiel und Reibungseffekte zu vermeiden. Die Herausforderung liegt darin, trotz der Festkörpergelenke und des begrenzten Bauraumes große Verschiebungen zu ermöglichen. Auf den Festkörpergelenken aufgeklebte Piezoelemente dienen zur Feinpositionierung sowie zur aktiven Dämpfung und Kompensation eventuell auftretender Schwingungen und periodischer Prozesskräfte. Daraus resultiert die Forderung nach einer kaskadierten Lageregelung. Die notwendige, hochgenaue Erfassung der Positionsdaten ist Gegenstand eines weiteren Antrags des Instituts für Höchstfrequenztechnik und Elektronik (IHE), ebenso die konstruktive Umsetzung und die Antriebe der Verfahreinheit durch das Institut für Produktionstechnik (WBK).