Forschungsprojekt

Adaptiver Tilger

Zielbranche

Maschinenbau, Werkzeugmaschinenbau

Problemstellung

Steigende Energiekosten rücken die Energieeffizienz einer Maschine immer mehr in den Mittelpunkt der Maschinenbeurteilung bzw. der Kaufentscheidung potentieller Kunden. Eine signifikante Reduzierung des Energiebedarfs von Bearbeitungszentren lässt sich z. B. durch die Senkung des Grundenergiebedarfs zur Aufrechterhaltung der Betriebsbereitschaft und durch die Senkung der Lastspitzen bei der Bearbeitung erreichen.

Ein Ansatz zur Erhöhung der Energieeffizienz ist die Reduzierung der bewegten Massen durch konsequente Anwendung des Strukturleichtbaus. Es gibt jedoch einen Zielkonflikt zwischen dem Leichtbau und den erreichbaren statischen und dynamischen Eigenschaften der entstandenen Struktur, vor allem in Verbindung mit hochdynamischen Vorschubeinheiten. Durch verstärkte oder veränderte Schwingungen der Leichtbaustruktur können sich die Konturgenauigkeit und die Oberflächenqualität verschlechtern.

Lösung

Aus verringerten Massen resultieren bei gleichen Bearbeitungskräften höhere Beschleunigungen der Bauteile. Um ein vergleichbares Verhalten zu herkömmlichen Strukturen zu erreichen, wird eine deutlich höhere Dämpfung der Eigenmoden notwendig. Zur Erhöhung der Dämpfung und zur Schwingungsunterdrückung eignen sich Tilger. Bedingt durch veränderliche Arbeitsdrehzahlen, die zur Anregung der charakteristischen Nebenresonanzen eines Tilgers führen können, oder durch die Verschiebung von Maschineneigenfrequenzen ist eine Anpassung der Tilgereigenfrequenz erforderlich. Hier kommt ein adaptiver Tilger zum Einsatz, der in seiner Frequenz einer variablen Erregerfrequenz oder einer veränderlichen Resonanzfrequenz nachgeführt werden kann.

Mithilfe des adaptiven Tilgers können sowohl Biege- als auch Torsionsschwingungen getilgt werden. Der modulare Aufbau erlaubt es, den Tilger an die jeweiligen Voraussetzungen anzupassen (Veränderung von Massen, Abstand der Massen zum Interface oder der Blechdicke der Biegefeder). Durch den einfachen mechanischen Aufbau kann das System für Anwendungen mit größeren Platzreserven und angepasstem Massenverhältnis skaliert werden.

© Fraunhofer IWU