PC-gesteuertes Feinpositioniersystem ermöglicht automatisiertes Drehen

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Gottfried Wilhelm Leibniz Universität Hannover

Vier Piezoaktoren sind sternförmig um den in der Mitte liegenden, beweglichen Kern angeordnet. Einerseits werden diese gegen den nicht verstellbaren Basisring abgestützt, andererseits drücken sie auf den Kern, der werkstückseitig mit dem verstellbaren Basisring mithilfe einer Membran befestigt ist. Durch die Gegenspieleranordnung wird beim Ausdehnen des einen und beim Stauchen des anderen Aktors der Kern gekippt und somit der verstellbare Basisring bewegt.

Durch Gitterstrukturen wird eine spielfreie Führung erreicht. Der Aufbau der Feinpositioniereinheit wurde so ausgelegt, dass diese eine hohe Steifigkeit in Richtung der Bearbeitungskraft aufweist, dennoch nachgiebig in Stellrichtung ist. Die Spanneinheit befindet sich auf dem verstellbaren Basisring, die mit einer Druckstange hydraulisch betätigt wird und das Spannen eines Bauteils ermöglicht.

Feinpositionier-Spannfutter ist komplett abgedichtet

In Bild 3 ist der mechanische Aufbau des Feinpositionierspannfutters ohne Abdeckung dargestellt. Die berührungslose Energieübertragung besteht aus zwei Spulenringen, wobei der eine stehend an der Drehmaschine fixiert ist und der zweite mit der Feinpositioniereinheit rotiert. Das Feinpositionierspannfutter ist komplett abgedichtet, so dass die innen liegenden elektronischen Komponenten vor Umgebungseinflüssen geschützt sind.

Nach analytischen Berechnungen beträgt der Stellweg der Feinpositioniereinheit ± 60 μm mit einer radialen Abtriebssteifigkeit von 25 N/µm. Durch den Leichtbau des Feinpositionierspannfutters wird eine Auswuchtgüteklasse von G6,3 bei 3000 min–1 nach DIN ISO 1940 angestrebt.Alle notwendigen Steuerungsaufgaben sowohl zum Betrieb des Feinpositioniersystems als auch zur Einbindung in das Maschinen- und Produktionsumfeld übernimmt die Steuerbox. Die hardwaretechnische Umsetzung für dieses Teilsystem übernimmt die Eras GmbH aus Göttingen.

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