In vielen Bereichen der industriellen Fertigung mit CNC-Werkzeugmaschinen ist hohe Produktivität eine wesentliche Anforderung. Das verlangt hohe Bearbeitungsgeschwindigkeiten und somit schnelle Bewegungen des Werkzeuges am Werkstück. Bei gewöhnlichen Maschinenkonstruktionen sinkt mit zunehmendem Arbeitsbereich die Bewegungsgeschwindigkeit, große Werkstücke können also nur langsam bearbeitet werden. Eine besondere Klasse von Werkzeugmaschinen versucht, dieses Dilemma mithilfe redundanter Achsen zu lösen.Diese Arbeit betrachtet Maschinen mit redundanten Achsen und einem besonderen kinematischen Aufbau. Dabei ergänzt eine hochdynamische Kinematik mit kleinem Verfahrbereich, die Zusatzachsen, ein System mit trägeren Hauptachsen. Derartige Maschinen lassen sich nicht mit den Steuerungsmethoden für nichtredundante Werkzeugmaschinen betreiben. Zur Steuerung solcher redundanten Achsen gibt es bereits einige Ansätze, vier davon stellt die Arbeit vor. Allerdings haben sie gewisse Schwachstellen in bestimmten Anwendungsbereichen. Der Hauptteil der Arbeit stellt einen neuen, alternativen Ansatz für den Fall der beschleunigungsbegrenzten Bewegungsführung vor, der diese Schwachstellen nicht aufweist. Der Ansatz nutzt den strukturellen Aufbau einer CNC-Steuerung. Darin gibt es einen präparativ arbeitenden Bereich, dort ist die Realisierung vorgesehen. Das Verfahren an sich besteht aus einer sich iterativ abwechselnden Erzeugung und Zerlegung von Sollwerttrajektorien im Zeitbereich. Für die Zerlegung werden verschiedene Approximationsverfahren aus der Splinetheorie vorgeschlagen. Im Detail sind das Least-Squares-Approximation, Schoenberg-Approximation, Smoothing-Splines und glatte Approximation mithilfe quadratischer Programme. Das Verhalten des Gesamtverfahrens wird in typischen Anwendungsfällen untersucht. Die Ergebnisse zeigen, dass in vielen Fällen mit allen Zerlegungsmethoden zuverlässig gültige Bewegungen berechnet werden und diese eine hohe Bearbeitungsgeschwindigkeit aufweisen. Nur bei Abschnitten der Werkstückkonturen mit langen Positionierbewegungen ist man auf die deutlich aufwendigere glatte Approximation mithilfe quadratischer Programme angewiesen.Eine optionale Erweiterung erhält der Ansatz durch ein Verfahren , das eine redundante Bewegung im Sinne der Zeitoptimalität umparametrisiert. Es zeigt sich aber in den untersuchten Fällen, dass sie nur bei ganz speziellen Konturen zu merkbaren Zeitgewinnen führt.
Verknüpfung zu Publikationen oder weiteren Datensätzen
