Adaptronische Strebe zur Steifigkeitssteigerung von Werkzeugmaschinen

Die Arbeitsgenauigkeit einer Werkzeugmaschine wird maßgeblich von Komponentenund Montagefehlern sowie vom Steifigkeitsverhalten beeinflusst. Da die Steigerung der Volumengenauigkeit am Werkstück auch heute noch zu den zentralen Forderungen im Werkzeugmaschinenbau zählt, lässt sich der Wunsch nach einer Technologie zur kostengünstigen Kompensation auftretender Verlagerungen bzw. zur Steifigkeitssteigerung ableiten. Die vorliegende Arbeit greift diese Forderung auf und stellt eine Technologie vor, welche bei integrierter sensorisch-aktorischer Nutzung eines piezoelektrischen Wandlers eine Versteifung von Maschinenkomponenten im statischen und quasistatischen Lastbereich ermöglicht. Den Ansatz der Arbeit bildet die Nutzung einer schwingenden Saite zur Transformation von statischen externen Lasten in dynamische und damit für den Wandler erfassbare Eingangsgrößen. Bedingt durch die Nutzung der zwingend erforderlichen Wandlervorspannung als Maßverkörperung in Form einer schwingenden Saite erlaubt die erarbeitete Technologie die Linearisierung des hysteresebehafteten Betriebsverhaltens piezoelektrischer Wandler. Zusätzlich dazu ermöglicht der entwickelte Ansatz durch die adaptronische Sensor-Aktor-Integration die Eliminierung der in mechatronischen Systemen stets vorhandenen externen Messtechnik. Dadurch wird einerseits der Aufwand für die Integration in die Mechanik reduziert. Andererseits wird in Verbindung mit der Mehrfachnutzung der erforderlichen Wandlervorspannung die Möglichkeit nahe gelegt, die Kosten für eine Kompensation von Verlagerungen in Werkzeugmaschinen nachhaltig zu senken.