Optimierung des dynamischen Verhaltens elektromechanischer Spindelhubzylinder

Elektromechanische Spindelhubzylinder werden in einer Vielzahl industrieller Anwendungen eingesetzt. Typische Anwendungen sind die Höhenverstellung von Dentalstühlen und Röntgengeräten, Nachführsysteme für Solaranlagen oder die Feststellbremse moderner PKW. Durch ein höheres Bewusstsein für energieeffiziente Antriebssysteme werden elektromechanische Spindelhubzylinder auch zunehmend in Anwendungen eingesetzt, für die bisher hydraulische oder pneumatische Lösungen eingesetzt wurden.

Je nach Einsatzgebiet müssen elektromechanische Spindelhubzylinder ein breites Spektrum an möglichen Betriebszuständen abbilden können. Eine exakte Vorhersage des dynamischen Verhaltens eines Antriebssystems in allen denkbaren Betriebszuständen, auch unter Berücksichtigung der mechanischen Umgebungskonstruktion, ist allerdings selten möglich. Infolge dessen können während des realen Betriebs unerwünschte dynamische Effekte entstehen, die sich in Form von Vibrationen und Geräuschen äußern. Diese Schwingungen können die Lebensdauer von Antriebskomponenten reduzieren und in Extremfällen zu einem kompletten Versagen des Antriebssystems oder des konstruktiven Umfelds zur Folge haben.

Ziel des Forschungsvorhabens ist, das dynamische Verhalten elektromechanischer Spindelhubzylinder unter Berücksichtigung des mechanischen Umfelds zuverlässig vorhersagen zu können und Optimierungspotentiale auf Komponenten- und Systemebene aufzuzeigen. Des Weiteren sollen Maßnahmen identifiziert werden, die zu einer Steigerung der Energieeffizienz beitragen. Ein simulationsbasierter Ansatz bildet die Grundlage des Vorhabens. Mittels experimenteller Untersuchungen werden die Simulationsmodelle validiert und die ermittelten Optimierungsmaßnahmen getestet und bewertet.