Formelzeichen nnd Ahkürzungen...

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1 Inhaltsverzeichnis Formelzeichen nnd Ahkürzungen XV 1 Einleitnng Begriffsbestimmung,,mechatronische Systeme" Beispiele mechatronischer Produkte in Werkzeugmaschinen Weiterentwicklungen Anfbau einer Vorschubachse Motoren in Vorschubachsen Anforderungen an die Antriebseinheiten Elektrische Antriebseinheiten Gleichstrommotoren Synchronmotoren Asynchronmotoren Vergleich Gleichstrom- / Drehstromservoantriebe Schrittrnotoren Linearmotoren Positionsmesssysteme für Ne-Maschinen Grundlagen der Weg- und WInkelmessung Grundbegriffe Messprinzipien und Messverfahren 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... 58

2 x Inhaltsverzeichnis Zweifrequenzenlaser-Interferometer Elektromagnetische Aufnehmer Inductosyn Resolver Magnetische Aufnehmer Interpolationsverfahren und Richtungserkennung Interpolation mit Hilfsphasen Digitale Interpolation Amplitudenauswertung Richtungserkennung Messgeräte - Auswahl und Einbau Auswahl des Messgeräts Anbauort in der Anlage und Maschine Montagehinweise Elektrischer Anschluss Mechanische Übertragungselemente Komponenten zur Wandlung von Rotationsbewegung in Translationshewegung Gewindespindel-Mutter-Antrieb Ritzel-Zahnstange-Antrieb Schnecke-Zahnstange-Antrieb Zahnriemen-Antriebe Vorschubgetriebe Zahnradgetriebe Zahnriementriebe Sondervorschubgetriebe Kupplungen Ausgleichskupplungen Sicherheitskupplungen zum Überlastschutz Umrichter fiir WZM-Vorschubachsen Aufbau von Umrichtersystemen Regelungselektronik in Umrichtern Analoge Regelung Digitale Regelung Zusätzliche Funktionen digitaler Antriebsregler Schnittstellen zur Steuerung Analoge Schnittstelle Digitale Schnittstelle Hydranlische Antriebseinheiten Kolben-Zylinder-Antriebe Hydranlikmotoren Servo-, Proportionalregel- und Piezoventile System Hydranlikmotor - 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 Regelkreisgliedem Grundsysteme von Regelkreisgliedern und ihre Darstellung l.3 Aufbau eines Regelkreises Wirkungsplan (Blockschaltbild) Stabilität von Regelkreisen Einstellregeln fiir analog arbeitende Regler Lineare zeitdiskrete Übertragungssysteme Darstellung zeitdiskreter Systeme z-transformation Lineare Differenzengleichungen Einstellregeln fiir zeitdiskret arbeitende Regler z-übertragungsfunktion Feedforward-Controller zur Schleppfehlerkorrektur Zustandsregelung Darstellung imzustandsraum Entwurfdes Zustandsreglers 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 Dynaruisches 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 Scbrittweite Statische und dynamische Steifigkeit von Vorschubachsen Statische Steifigkeit Statische Steifigkeit elektromechanischer Antriebe (Gewindespindelantrieb) Statische Steifigkeit beim elektrischen Lineardirektantrieb Dynamische Steifigkeit Dynamische Steifigkeit elektromechanischer Vorschubachsen (Gewindespindeltanrieb) Elektrischer Lineardirektantrieb Vorschuhantriebe 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 DurcInnesserabweichung Einfluss des Kv-Faktors auf die Bahnabweichungen MaßnaInnen zur Verringerung der Bahnabweichungen Anslegung von Vorschnhantriehen 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 Übersetzongsverhältnis Auslegung des Messsystems InbetriebnaInne der Regelung Manuelle InbetriebnaInne Einstellung des Drehzahlreglers Einstellung des Lagereglers Automatische InbetriebnaInne Prozessüherwachung Einfiihrung Hintergrund, Begriffe und Ziele

5 Inhaltsverzeichnis :xm Wirtschaftliche Bedeutung von Prozessüberwachung, Prozessregelung, Diagnose und Instandhaltungsmaßnalunen Einfiussgrößen auf die Funktion der Fertigungsmittel und die Qualität der Produkte Strategien und Struktur von Überwachungssystemen Strategien fiir Überwachungssysteme Die Struktur von Überwachungssystemen Zusammenhang und Abgrenzung zwischen Prozessüberwachung und Maschinendiagnose Prinzipien der Prozessregelung Sensoren Dehnungsmessung Piezoelektrische Kraftmesselemente Körperschall- und Beschleunigungssensoren Strom- und Leistungsmessung Steuerungsinteme Informationen Temperatursensoren Mechanische und optische Sensoren Signalverarbeitung und Mustererkennung Analoge Signalaufbereitung Digitale Vorverarbeitung Merkmalsextraktion Klassifikation Feste Grenzen Mitlaufende Schwellen Mehrdimensionale Klassifikation Technologische Prozessüberwachung und Prozessregelung Drehbearbeitung Sensorsysteme zur Drehmoment- und Zerspaokraftmessung Kraft-, Drehmoment- und Leistungsregelung bei der Drehbearbeitung Automatische Schnittaufteilung fiir das Drehen Prozessüberwachung beim Drehen FräBbearbeitung Sensorsysteme und Verfahren zur Prozessüberwachung beim Fräsen Prozessüberwachung fiir die Fräsbearbeitung Prozessregelung fiir die FräBbearbeitung Prozessregelung beim Gussputzen Automatische Ratterbeseitigung Bohren

6 XIV Inhaltsverzeichnis Prozessüberwachung beim Bohren und Tietbohren Prozessregelung fiir das Tietbohren Schleifen Prozessregelung Abrichtüberwachung Funkenerosive Bearbeitung Kollisionsüberwachung Statistische Prozessregelung Instandhaltung und Maschinenzustandsüberwachung Verfahren der Instandhaltung und Wartung Maschinenzustandsüberwachung Diagnosemöglichkeiten Teleservice Literatnr Index

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