Piezobasierte Aktor-Sensor-Einheiten zur uniaxialen Schwingungskompensation in Antriebssträngen von Werkzeugmaschinen

Für adaptronische Komponenten zur Schwingungskompensation wird gezeigt, wie mit Hilfe des V-Modells als Makrozyklus im konstruktiven Entwicklungsprozess methodisch zwischen dem komplexen Systementwurf und der Detailgestaltung abgewogen werden kann. Für die Einbindung der Piezoaktorik in mechanische Komponentenmodelle wird die Nutzung eines elektromechanischen Wandlermodells vorgeschlagen. Als wichtigster Einfluss auf die Kraftübertragung wird die serielle Anbindungssteifigkeit identifiziert, aus der sich auch die maximal kompensierbare äußere Störkraft ergibt. Die Ausführungen zur Komponentengestaltung, zur Berechnung der mechanischen Kennwerte sowie zur Verifizierung werden an zwei Aktor-Sensor-Einheiten exemplarisch erläutert, die jeweils für den späteren Einsatz in einer seriellen, spanenden Werkzeugmaschine und einer parallelkinematischen Maschine vorgesehen sind. Das Konzept zur stärkeren Strukturintegration der Aktorik in Komponenten mit Formkomposit-Aktoren wird an der Vorspannungsvariation einer Mutter eines Kugelgewindetriebes demonstriert.