Bestimmung notwendiger Eigenschaften von Gelenkstrukturen zur Ableitung von verbesserten Kompensationsalgorithmen

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Dieses Forschungsvorhaben hat zum Ziel, wesentliche Grundlagen für eine neue einsatzfähige Kompensationsmethode zur Erhöhung der Arbeitsgenauigkeit von Werkzeugmaschinen mit parallelkinematischem Mechanismus (PKM) zu erarbeiten. Das Vorhaben konzentriert sich dabei ausschließlich auf die Kompensation von Verformungen, die auf Grund des statischen Anteils der Prozesskräfte entstehen. Die Kompensationsbewegungen werden durch bereits vorhandene Vorschubantriebe während der Bearbeitung ausgeübt und ihre Größe wird anhand eines Modells berechnet. Eingangsdaten für die Berechnung sind statische Steifigkeiten im Kraftfiuss liegender Bauteile, messtechnisch ermittelte Kräfte in Vorschubantrieben und die Lage von Tool Center Point (TCP). Die Steifigkeitswerte werden aus einmaligen Messungen ermittelt und die Kräfte in Antrieben sowie die TCP-Lage direkt aus der Steuerung ausgelesen. Während im ersten Projekt ein Vorgehen zur Ermittlung von statischen Bauteilsteifigkeiten an bereits gebauten Maschinen entwickelt und verifiziert wurde, konzentriert sich das Fortsetzungsvorhaben auf die Berechnung der tatsächlichen Bauteilbelastungen aus gemessenen Vorschubkräften und der Wahl eines geeigneten Vorformungsmodells zur Berechnung der Kompensationsbewegungen in Vorschubantrieben. Für die Berechnungen der Bauteilbelastungen wird ein Mehrkörpermodell aufgebaut und identifiziert, welches die Reibungs- und Trägheitskräfte berücksichtigt. Die so ermittelten Daten und erprobten Messvorgänge werden in zwei unterschiedlichen Kompensationskonzepten angewandt und verifiziert. Auf Basis der gewonnenen Erkenntnisse werden Aussagen über deren Anwendung zur Kompensation statischer Verformung in PKM getroffen. Alle notwendigen Versuche werden an der Fräsmaschine METROM P800 durchgeführt, die als Demonstrator in beiden Vorhaben vorgesehen ist.