Inhaltsverzeichnis. Formelzeichen und Abkürzungen...

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1 Inhaltsverzeichnis Formelzeichen und Abkürzungen... XV 1 Einleitung Begriffsbestimmung mechatronische Systeme Beispiele mechatronischer Produkte in Werkzeugmaschinen Weiterentwicklungen Aufbau einer Vorschubachse Motoren in Vorschubachsen Anforderungen an die Antriebseinheiten ElektrischeAntriebseinheiten Gleichstrommotoren Synchronmotoren Asynchronmotoren Vergleich Gleichstrom- / Drehstromservoantriebe Schrittmotoren Linearmotoren Positionsmesssysteme für NC-Maschinen Grundlagen der Weg- und Winkelmessung Grundbegriffe MessprinzipienundMessverfahren Direkte und indirekte Messwerterfassung Analoge und digitale Messwerterfassung Relative und absolute Messwerterfassung Messsysteme Photoelektrische Messverfahren Digital-inkrementale Messsysteme Digital-absolute Messsysteme Inkremental-absolute Messsysteme Interferenzielle Wegmesssysteme Interferometrische Wegmesssysteme Michelson-Interferometer

2 X Inhaltsverzeichnis Zweifrequenzenlaser-Interferometer Elektromagnetische Aufnehmer Inductosyn Resolver Magnetische Aufnehmer Interpolationsverfahren und Richtungserkennung Interpolation mit Hilfsphasen DigitaleInterpolation Amplitudenauswertung Richtungserkennung Messgeräte - Auswahl und Einbau AuswahldesMessgeräts Anbauort in der Anlage und Maschine Montagehinweise Elektrischer Anschluss Mechanische Übertragungselemente Komponenten zur Wandlung von Rotationsbewegung in Translationsbewegung Gewindespindel-Mutter-Antrieb Ritzel-Zahnstange-Antrieb Schnecke-Zahnstange-Antrieb Zahnriemen-Antriebe Vorschubgetriebe Zahnradgetriebe Zahnriementriebe Sondervorschubgetriebe Kupplungen Ausgleichskupplungen Sicherheitskupplungen zum Überlastschutz Umrichter für WZM-Vorschubachsen AufbauvonUmrichtersystemen Regelungselektronik in Umrichtern AnalogeRegelung DigitaleRegelung Zusätzliche Funktionen digitaler Antriebsregler Schnittstellen zur Steuerung Analoge Schnittstelle Digitale Schnittstelle HydraulischeAntriebseinheiten Kolben-Zylinder-Antriebe Hydraulikmotoren Servo-, Proportionalregel- und Piezoventile SystemHydraulikmotor-Servoventil

3 Inhaltsverzeichnis XI Elektrohydraulischer Antrieb als Stellglied im Lageregelkreis Vergleich von Elektro-, Schritt- und Hydraulikmotoren Dynamisches Verhalten von Vorschubachsen Regelungstechnische Grundlagen Lineare zeitkontinuierliche Übertragungssysteme Zeitverhalten von Regelkreisgliedern Grundsysteme von Regelkreisgliedern und ihre Darstellung AufbaueinesRegelkreises Wirkungsplan (Blockschaltbild) Stabilität von Regelkreisen Einstellregeln für analog arbeitende Regler Lineare zeitdiskrete Übertragungssysteme DarstellungzeitdiskreterSysteme z-transformation Lineare Differenzengleichungen Einstellregeln für zeitdiskret arbeitende Regler z-übertragungsfunktion Feedforward-Controller zur Schleppfehlerkorrektur Zustandsregelung DarstellungimZustandsraum EntwurfdesZustandsreglers Zustandsbeobachter Regelung von Vorschubantrieben Vorschubantrieb als Regelkreis Berechnung von zeitkontinuierlichen Lageregelkreisen Übertragungsverhalten des linearen Lageregelkreises Simulation von Vorschubantrieben Übertragungsverhalten der Mechanik Physikalische Grenzen des mechanischen und elektrischen Systems Übertragungsverhalten elektromechanischer Antriebssysteme Kinematisches Übertragungsverhalten Statisches Übertragungsverhalten Dynamisches Übertragungsverhalten Übertragungsverhalten linearer Direktantriebe Einflüsse des Messsystems auf die Vorschubregelung Verhalten von elektromechanischen Achsen bei Regelung über indirektes und direktes Messsystem Einfluss des Messsystems bei linearen Direktantrieben Verbesserung der Vorschubregelung durch Verwendung eines Ferraris-Sensors

4 XII Inhaltsverzeichnis Kleinste verfahrbare Schrittweite Statische und dynamische Steifigkeit von Vorschubachsen StatischeSteifigkeit Statische Steifigkeit elektromechanischer Antriebe (Gewindespindelantrieb) Statische Steifigkeit beim elektrischen Lineardirektantrieb Dynamische Steifigkeit Dynamische Steifigkeit elektromechanischer Vorschubachsen (Gewindespindeltanrieb) Elektrischer Lineardirektantrieb Vorschubantriebe zur Bahnerzeugung Aufbau von Bahnsteuerungen Bahnfehler an Werkzeugmaschinen Bahnfehler im Interpolator Typische Bahnfehler der Lageregelung Auswirkungen der mechanischen Übertragungselemente Bestimmung der dynamischen Bahnabweichungen Eckenverrundung Kreisform- und Durchmesserabweichung Einfluss des K V -Faktors auf die Bahnabweichungen Maßnahmen zur Verringerung der Bahnabweichungen Auslegung von Vorschubantrieben Auswahl des Motors und der mechanischen Komponenten Bestimmung der Anforderungen und Wahl des Antriebsprinzips Wahl und Auslegung der mechanischen Komponenten Auswahl und Auslegung des Antriebsmotors Statische Auslegung Dynamische Auslegung Optimales Übersetzungsverhältnis Auslegung des Messsystems Inbetriebnahme der Regelung Manuelle Inbetriebnahme Einstellung des Drehzahlreglers Einstellung des Lagereglers Automatische Inbetriebnahme Prozessüberwachung Einführung Hintergrund, Begriffe und Ziele

5 Inhaltsverzeichnis XIII Wirtschaftliche Bedeutung von Prozessüberwachung, Prozessregelung, Diagnose und Instandhaltungsmaßnahmen Einflussgrößen auf die Funktion der Fertigungsmittel und die Qualität der Produkte Strategien und Struktur von Überwachungssystemen Strategien für Überwachungssysteme Die Struktur von Überwachungssystemen Zusammenhang und Abgrenzung zwischen Prozessüberwachung und Maschinendiagnose PrinzipienderProzessregelung Sensoren Dehnungsmessung Piezoelektrische Kraftmesselemente Körperschall- und Beschleunigungssensoren Strom- und Leistungsmessung Steuerungsinterne Informationen Temperatursensoren Mechanische und optische Sensoren Signalverarbeitung und Mustererkennung Analoge Signalaufbereitung DigitaleVorverarbeitung Merkmalsextraktion Klassifikation Feste Grenzen Mitlaufende Schwellen Mehrdimensionale Klassifikation Technologische Prozessüberwachung und Prozessregelung Drehbearbeitung Sensorsysteme zur Drehmoment- und Zerspankraftmessung Kraft-, Drehmoment- und Leistungsregelung bei der Drehbearbeitung Automatische Schnittaufteilung für das Drehen Prozessüberwachung beim Drehen Fräsbearbeitung Sensorsysteme und Verfahren zur Prozessüberwachung beim Fräsen Prozessüberwachung für die Fräsbearbeitung Prozessregelung für die Fräsbearbeitung ProzessregelungbeimGussputzen Automatische Ratterbeseitigung Bohren

6 XIV Inhaltsverzeichnis Prozessüberwachung beim Bohren und Tiefbohren Prozessregelung für das Tiefbohren Schleifen Prozessregelung Abrichtüberwachung Funkenerosive Bearbeitung Kollisionsüberwachung StatistischeProzessregelung Instandhaltung und Maschinenzustandsüberwachung Verfahren der Instandhaltung und Wartung Maschinenzustandsüberwachung Diagnosemöglichkeiten Teleservice Literatur Index

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