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Entwicklung laststeifer servohydraulischer Antriebe durch innovative Maßnahmen im Signal- und Leistungskreis Kontext

Kontext

Aufgrund der einfachen, kompakten Bauweise und der hohen Leistungs- und Kraftdichte besitzen hydraulische Linearantriebe ein großes Einsatzgebiet im Maschinenbau. Allerdings weisen hydraulischen Antriebe, im Vergleich zu elektrischen Antrieben, Defizite bezüglich der Positionierbarkeit und der dynamischen Laststeifigkeit auf. Die dynamische Laststeifigkeit beschreibt das Verhalten der Regelgröße Position bei Einwirkung einer äußeren Last und wird durch die benötigte Förderzeit für das Kompressionsvolumen bestimmt, um die Sollposition aufrecht zu erhalten. Dabei sind die Ventildynamik, die Kreisverstärkung und die hydraulische Kapazität eines Antriebes von großer Bedeutung. Um den genannten Nachteilen von hydraulischen Antrieben begegnen zu können, müssen diese entsprechend erweitert werden. Ein vielversprechender Ansatz dazu ist die Erweiterung des Antriebes mit Piezotranslatoren. Diese besitzen hervorragende Eigenschaften hinsichtlich Dynamik und Präzision. Durch diesen Ansatz können die spezifischen Vorteile von Hydraulikantrieb und Piezotranslator geeignet kombiniert werden. Der Translator kann dabei in die Kolbenstange oder im Ölvolumen eingesetzt werden (siehe Bild 1 und 2).

Piezoaktuator im Kraftfluß
Bild 1: Piezoaktuator im Kraftfluß
Piezoaktuator im Ölvolumen
Bild 2: Piezoaktuator im Ölvolumen

Ziele

Das Ziel dieses Projekts ist, durch die Kombination von Hydraulikzylinder und Piezotranslator zu einem sogenannten Hybridantrieb, die dynamische Laststeifigkeit und Positionierbarkeit des Systems zu verbessern. Dazu werden verschiedene Konzepte von Hybridantrieben erarbeitet und diese in Simulation, Konstruktion und Versuch untersucht.

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