30. Oktober 2004 | 95

Eigenfrequenz ist damit ein entscheidendes Hindernis für die Anforderungen aus
dem Hochgeschwindigkeitsbereich, wo bei gleichbleibender dynamischer Genauig-
keit die Arbeitsgeschwindigkeit konventioneller Systeme zu vervielfachen ist. Ein
Innovationssprung gelang durch die Übertragung des „Transrapidkonzeptes“ auf
Werkzeugmaschinenantriebe mittels des Prinzips der Lineardirektantriebe. Ein sol-
cher Antrieb benötigt keine Umwandlung von rotatorischer Bewegung in translato-
rische, die nachteilige Feder in Form des Getriebes und der Spindel wird damit aus
dem Antriebsstrang entfernt. Zusätzlich entfällt das beim elektromechanischen Vor-
schubantrieb notwendige indirekte Meßsystem. Dabei ändert sich für einen Direkt-
antrieb der Aufbau der Achsel lediglich im mechanischen Teil, die Ansteuerung bleibt
unverändert. Der rotatorische Antrieb wird als translatorischer Antrieb konstruiert,
wobei für längere Wege typischerweise der Stator als Schlitten dient und der
„Rotor“ in beliebiger Länge abgewickelt werden kann, entweder über kurzge-
schlossene Stäbe längs des Weges (Asynchronantrieb) oder über Permanentmagnete
(Synchronantrieb).
Da die Nachgiebigkeit der mechanischen Antriebselemente in Form des Spin-
del-Mutter-Systems bei direktangetriebenen Vorschubachsen fehlt, bestimmt sich
hier das dynamische Verhalten im Kern aus den elektrischen Zeitkonstanten von
Antrieb, Umrichter und des diskreten Regelsystems sowie der zu beschleunigenden
Masse m. In der Regel liegt die damit erreichbare Dynamik von Antriebssystemen
nach dem neuen Prinzip, das seit Anfang der neunziger Jahre im Werkzeugmaschi-
nenbau Einzug hielt, um den Faktor 5 höher als mit konventionellen Spindel-Mut-
ter-Systemen.
Als weitere Innovation im Werkzeugmaschinenbau zur Steigerung der Dyna-
mik ist das seit Mitte der neunziger Jahre eingeführte Prinzip der Parallelkinematik
zu sehen, bei dem zur Reduzierung von bewegten Massen das Prinzip „kein Antrieb
trägt einen anderen“ umgesetzt werden kann. Nach diesem Prinzip konnten Maschi-
nen realisiert werden, die Beschleunigungen des Werkzeuges von mehreren g errei-
chen und über neue kinematische Ketten Schwenkbewegungen mit bisher uner-
reichten Geschwindigkeiten durchfuhren können. Leider besitzen Parallelkinemati-
ken aber nicht nur Vorteile, sondern auch eine Vielzahl von Nachteilen oder besser
technischen Herausforderungen wie Nichtlinearitäten, Singularitäten verbunden mit
einer groben Verletzung des Abbeschen Prinzips, die bisher eine größere Verbreitung
dieses mechanischen Aufbaus verhindert haben.
Neben den Innovationen im Bereich der Antriebstechnik und Kinematik
zählen zur Steigerung der Dynamik auch wichtige Neuerungen auf dem Gebiet der
Sensortechnik. Hier sind es vor allem die Verbesserungen auf dem Gebiet der inkre-
mentellen Messsysteme, mit denen sich heute durch Glättungsfilter oberwellenfreie
Spursignale ableiten lassen. Hochinteressant für regelungstechnische Anwendungen
ist aber auch die Entwicklung von Beschleunigungsgebern zur Relativbeschleuni-
gungsmessung auf der Basis des Ferrariseffektes. Neben der Beschleunigungsmessung
als wichtige Zustandsgröße lassen sich durch Integration auch rauscharme Ge-
schwindigkeitssignale ableiten, die für die Erweiterung der Dynamik von Antrieben
eine große Bedeutung haben.