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DE10353050B4 - Vorrichtung zur Kompensation eines durch den gyrostatischen Effekt hervorgerufenen Drehmomentes - Google Patents

Vorrichtung zur Kompensation eines durch den gyrostatischen Effekt hervorgerufenen Drehmomentes Download PDF

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Abstract

Vorrichtung zur Kompensation eines durch den gyrostatischen Effekt hervorgerufenen Drehmomentes (M N) an einer beweglichen Achse (4) bei Werkzeug- oder Produktionsmaschinen, wobei zu einem an der Achse (4) angebrachten rotierenden Maschinennutzsystem (1, 15), das einen Nutzdrehimpuls (D N) erzeugt, ein an der Achse (4) angebrachtes rotierendes Maschinengegensystem (14, 16), das einen Gegendrehimpuls (D G) erzeugt, vorgesehen ist dessen Betrag mit dem Betrag des Nutzdrehimpulses (D N) mindestens teilweise übereinstimmt, wobei das bei einer Bewegung des Maschinennutzsystems (1, 15) durch die zeitliche Änderung des Nutzdrehimpulses (D N) hervorgerufene Nutzdrehmoment (M N) durch ein von der zeitlichen Änderung des Gegendrehimpuls (M G) hervorgerufenes Gegendrehmoment (D G) mindestens teilweise kompensiert wird.

Description

  • Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Kompensation eines durch den gyrostatischen Effekt hervorgerufenen Drehmomentes an einer beweglichen Achse bei Werkzeug- oder Produktionsmaschinen.
  • Bei einer Werkzeug- oder Produktionsmaschine entsteht häufig ein durch den sogenannten gyrostatischen Effekt hervorgerufenes Drehmoment, welches auf eine bewegliche Achse der Werkzeug- oder Produktionsmaschine einwirkt und in Folge zu Fertigungsungenauigkeiten und einer mechanischen Belastung von Komponenten der Maschine führt.
  • Zum Verständnis des gyrostatischen Effektes und der daraus resultierten Problematik sind in 1 in Form einer schematisierten Darstellung beispielhaft einige an der Bewegungsführung einer Nutzlast 1 beteiligten Komponenten einer Maschine dargestellt. Ein Motor 3 treibt über eine rotierende Welle 15 die Nutzlast 1 mit der Kreisfrequenz ωN. Die Nutzlast 1 besteht in dem gezeigten Beispiel aus einem zylinderförmigen Werkstück, das mit einem angedeuteten Werkzeug 2 bearbeitet wird. Der Motor 3 ist mechanisch fest mit einer im oberen Bereich tellerförmig ausgeprägten Achse 4 der Maschine verbunden. Die Achse 4 ist drehbar gelagert und wird von einem Motor 5 angetrieben, welcher die Achse 4 z.B. um einen Winkel φ drehen kann. Der Motor 5 ist mechanisch fest mit einem Schlitten 6 verbunden, wobei dieser entlang einer Richtung Y bewegt werden kann. Der Schlitten 6 ist hierzu auf zwei Führungen 16 beweglich gelagert und wird von einem Motor 8 angetrieben. Die Führungen 16 sind mechanisch fest mit einem weiteren Schlitten 7 verbunden, wobei dieser beweglich auf zwei Führungen 17 gelagert ist und mittels eines Motors 9 entlang einer X-Richtung bewegt werden kann. Das Antriebssys tem des Schlittens 7, das im wesentlichen aus dem Motor 9 besteht und das Antriebssystems des Schlittens 6, das im wesentlichen aus dem Motor 8 besteht, sind der Übersichtlichkeit halber nur schematisiert angedeutet.
  • Die Nutzlast 1, die Welle 15 sowie die rotierenden Bestandteile des Motors 3 (z.B. Rotor des Motors 3) bilden ein sogenanntes Maschinennutzsystem, welches mit der Kreisfrequenz ωN rotiert. Durch die rotierende Bewegung des Maschinennutzsystems entsteht ein in 1 eingezeichnete vektorieller Nutzdrehimpuls D N in Richtung der Welle 15 bzw. der Nutzlast 1. gemäß der Beziehung (1). D N = J N·ωN (1)
  • ωN
    = 2·π·f
    f:
    Drehfrequenz
    J N
    Trägheitsmoment des Maschinennutzsystems
  • Nach der Bearbeitung der Nutzlast 1 mit dem Werkzeug 2 soll z.B. die Nutzlast 1 mit einem weiteren Werkzeug 17 bearbeitet werden. Hierzu wird durch eine Drehbewegung der Achse 4 das Maschinennutzsystem um den Winkel φ gedreht, wobei das Maschinennutzsystem nach wie vor mit der Kreisfrequenz ωN rotiert. Durch die damit verbundene zeitliche Änderung des Nutzdrehimpulses D N entsteht gemäß Beziehung (2)
    Figure 00020001
    ein Nutzdrehmoment M N welches über die Achse 4, eine störende Kraft F auf den Schlitten 7 und eventuell weiter vorhandene Maschinenkomponenten ausübt. Diese Kraft F muss vom Motor 9 kompensiert werden bzw. von der Lageregelung des Schlittens 7 ausgeregelt werden. Das durch den gyrostatischen Effekt hervorgerufene Nutzdrehmoment M N belastet somit mechanisch die Achse 4 sowie verschiedenste andere Maschinenkomponenten und wirkt sich somit negativ auf die Fertigungsgenauigkeit der Maschine aus.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine einfache Vorrichtung zur Kompensation eines durch den gyrostatischen Effekt hervorgerufenen Drehmomentes an einer beweglichen Achse bei Werkzeug- oder Produktionsmaschinen zu schaffen.
  • Aus der DE 40 24 328 A1 ist ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Ausbalancierung dynamischer Wechselkräfte bei Rotorsystemen bekannt. Die Druckschrift betrifft ein Verfahren, das Gebrauch macht von einem während des Betriebs wirksamen Regelkreis zur ständigen Überwachung stationärer Wechselkräfte und zum Nachstellen von Trimmvorrichtungen zum Ausgleich dieser Wechselkräfte und beschreibt eine dafür notwendige Vorrichtung, die lineare Stellkräfte auf sich drehende Systeme überträgt.
  • Aus der US 2,140,783 ist eine neuartige Konstruktion eines Flugzeugs bekannt, mit dem Ziel die Aerodynamik des Flugzeugs zu verbessern und solchermaßen die Leistungsfähigkeit des Flugzeugs und die Sicherheit und den Komfort für den Piloten und die Passagiere zu erhöhen.
  • Gelöst wird die Aufgabe durch eine Vorrichtung zur Kompensation eines durch den gyrostatischen Effekt hervorgerufenes Drehmomentes an einer beweglichen Achse bei Werkzeug- oder Produktionsmaschinen, wobei zu einem an der Achse angebrachten rotierenden Maschinennutzsystem, das einen Nutzdrehimpuls erzeugt, ein an der Achse angebrachtes rotierendes Maschinengegensystem, das einen Gegendrehimpuls erzeugt, vorgesehen ist, dessen Betrag mit dem Betrag des Nutzdrehimpulses mindestens teilweise übereinstimmt, wobei das bei einer Bewegung des Maschinennutzsystems durch die zeitliche Änderung des Nutzdrehimpulses hervorgerufene Nutzdrehmoment durch ein von der zeitlichen Änderung des Gegenddrehimpulses hervorgerufenes Gegendrehmoment mindestens teilweise kompensiert wird.
  • Im Rahmen der vorliegenden Erfindung werden unter dem Begriff Werkzeugmaschinen z.B. ein- oder mehrachsige Dreh-, Fräs-, Bohr- oder Schleifmaschinen verstanden. Zu den Werkzeugmaschinen werden im Rahmen der vorliegenden Erfindung auch noch Bearbeitungszentren, lineare und rotatorische Transfermaschinen, Lasermaschinen oder Wälz- und Verzahnmaschinen gezählt. Allen gemeinsam ist, dass ein Material bearbeitet wird, wobei diese Bearbeitung mehrachsig ausgeführt werden kann. Zu den Produktionsmaschinen werden im Rahmen der vorliegenden Erfindung z.B. Textil-, Kunststoff-, Holz-, Glas-, Keramik- oder Steinbearbeitungsmaschinen gezählt. Maschinen der Umformtechnik, Verpackungstechnik, Drucktechnik, Fördertechnik, Aufzugstechnik, Pumpentechnik, Transporttechnik, Lüftertechnik sowie Windkrafträder, Hebewerkzeuge, Kräne und Roboter gehören ebenfalls im Rahmen der vorliegenden Erfindung zu den Produktionsmaschinen.
  • Eine vorteilhafte Ausbildung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass das rotierende Maschinengegensystem derart an der Achse angebracht ist, dass der vom ihm erzeugte Gegendrehimpuls dem Nutzdrehimpuls vektoriell entgegengesetzt ausgerichtet ist. Wenn der Gegendrehimpuls dem Nutzdrehimpuls vektoriell entgegengesetzt ausgerichtet ist, lässt sich der Nutzdrehimpuls besonders einfach und effektiv kompensieren.
  • Ferner erweist es sich als vorteilhaft, wenn das Maschinennutzsystem von einem Motor antreibbar ist und das Maschinengegensystem von einem weiteren Motor antreibbar ist. Wenn das Maschinengegensystem von einem weiteren Motor antreibbar ist, dann kann das Gegendrehmoment besonders gut kompensiert werden, da die Rotationsgeschwindigkeit des Maschinengegensystems exakt geregelt werden kann.
  • Weiterhin erweist es sich als vorteilhaft, wenn die Regelung des weiteren Motors derart erfolgt, dass der Betrag des Gegendrehimpulses mit dem Betrag des Nutzdrehimpulses mindestens teilweise übereinstimmt. Durch eine entsprechende Regelung des weiteren Motors kann das Gegendrehmoment besonders gut kompensiert werden.
  • Weiterhin erweist es sich als vorteilhaft, wenn das Maschinennutzsystem von einem Motor antreibbar ist und das Maschinengegensystem über ein Getriebe vom gleichen Motor antreibbar ist. Durch Verwendung eines Getriebes kann ein separater Motor, der das Maschinengegensystem antreibt, entfallen.
  • Eine weitere vorteilhafte Ausbildung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass das rotierende Maschinennutzsystem und das rotierende Maschinengegensystem schwenkbar auf der Achse gelagert sind, wobei bei einer Schwenkbewertung des Ma schinennutzsystems eine entgegengesetzte Schwenkbewegung des Maschinengegensystem derart erfolgt, dass das durch die Schwenkbewegung des Nutzdrehimpulses hervorgerufene Nutzdrehmoment durch ein von der Schwenkbewegung des Gegendrehimpulses hervorgerufenes Gegendrehmoment mindestens teilweise kompensiert wird. Durch diese Maßnahme kann auch eine Schwenkbewegung des Maschinennutzsystems durch eine entgegengesetzte Schwenkbewegung des Maschinengegensystems kompensiert werden.
  • Ferner erweist es sich als vorteilhaft, wenn das Maschinennutzsystem von einem Motor antreibbar ist und das Maschinengegensystem von einem weiteren Motor antreibbar ist. Wenn das Maschinengegensystem von einem weiteren Motor antreibbar ist, dann kann das Gegendrehmoment besonders gut kompensiert werden, da die Rotationsgeschwindigkeit des Maschinengegensystems exakt geregelt werden kann.
  • Ferner erweist es sich als vorteilhaft, wenn die Regelung des weiteren Motors derart erfolgt, dass der Betrag des Gegendrehimpulses mit dem Betrag des Nutzdrehimpulses mindestens teilweise übereinstimmt. Durch eine entsprechende Regelung des weiteren Motors kann das Gegendrehmoment besonders gut kompensiert werden.
  • Ferner erweist es sich als vorteilhaft, wenn das Maschinennutzsystem von einem Motor antreibbar ist und das Maschinengegensystem über ein Getriebe vom gleichem Motor antreibbar ist. Durch Verwendung eines Getriebes kann ein separater Motor, der das Maschinengegensystem antreibt, entfallen.
  • Weiterhin erweist es sich für die Erfindung von Vorteil, wenn das Maschinengegensystem ein kleineres Trägheitsmoment aufweist als das Maschinennutzsystem, wobei das Maschinengegensystem eine entsprechend proportional höhere Drehgeschwindigkeit aufweist, so dass der Betrag des Gegendrehimpulses mit dem Betrag des Nutzdrehimpulses mindestens teilweise übereinstimmt. Wenn das Maschinengegensystem nur ein kleineres Träg heitsmoment besitzt, kann das Maschinengegensystem besonders klein und platzsparend realisiert werden.
  • Weiterhin erweist es sich für die Erfindung von Vorteil, wenn das Nutzdrehmoment und/oder das Trägheitsmoment des Maschinennutzsystems zur Regelung der Drehgeschwindigkeit des Maschinengegensystems gemessen wird und die Drehgeschwindigkeit des Maschinengegensystems dermaßen geregelt wird, dass der Betrag des Gegendrehimpulses mit dem Betrag des Nutzdrehimpulses mindestens teilweise übereinstimmt. Hierdurch kann eine optimale Kompensation des Nutzdrehmomentes erreicht werden
  • Drei Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im folgenden näher erläutert. Dabei zeigen:
  • 1 eine schematisierte Darstellung von Maschinennutzsystem, Maschinengegensystem und Achse,
  • 2 ein erstes Ausführungsbeispiel der Erfindung,
  • 3 ein zweites Ausführungsbeispiel der Erfindung und
  • 4 ein drittes Ausführungsbeispiel der Erfindung.
  • In der Einleitung wurde bereits der gyrostatische Effekt und die daraus resultierte Problematik, sowie die Komponenten, die in 1 dargestellt sind, beschrieben. Ziel der Erfindung ist es, dass das durch die zeitliche Änderung des Nutzdrehimpulses D N vom Maschinennutzsystem hervorgerufene Nutzdrehmoment M N, durch einen von einem zusätzlichen Maschinengegensystem, welches einen Gegendrehimpuls aufweist und hierdurch ein Gegendrehmoment M G, dass in 1 gestichelt eingezeichnet ist, erzeugt, kompensiert wird. Der Übersichtlichkeit halber ist das Maschinengegensystem in 1 nicht dargestellt.
  • In 2 ist ein erstes Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Auf die aus 1 bekannte Achse 4 ist entsprechend 1 ein Motor 3 der über eine rotierende Welle 16 ei ne Last 1 mit der Kreisfrequenz ωN rotierend antreibt, mechanisch starr befestigt. Die rotierende Last 1, die Welle 15 sowie die rotierenden Komponenten des Motors 3 (z.B. Rotor des Motors) bilden, genau wie bei 1, ein rotierendes Maschinennutzsystem, das einen Nutzdrehimpuls D N in Richtung der Achse 15 bzw. der Last 1 aufweist. Wird nun die Achse 4 um einen Winkel φ gedreht, dann entsteht infolge des gyrostatischen Effektes durch die damit verbundene zeitliche Änderung des Nutzdrehimpulses D N, das aus 1 bekannte Nutzdrehmoment M N. Erfindungsgemäß wird nun das Nutzdrehmoment M N durch ein von einem sogenannten Maschinengegensystem erzeugtes Gegendrehmoment M G kompensiert. Das Maschinengegensystem besteht dabei aus den rotierenden Komponenten eines zweiten Motors 12, der zum Maschinennutzsystem um 180° versetzt auf der Achse 4 montiert ist, sowie aus einer vom Motor 12 angetriebenen rotierenden Welle 16 und einer Gegenlast 14. Das rotierende Maschinengegensystem rotiert mit der gleichen Drehrichtung wie das Maschinennutzsystem, jedoch ist infolge der auf der Achse 4 um ca. 180° versetzten Befestigung des Maschinengegensystems, der von ihm erzeugte Gegendrehimpuls D G dem Nutzdrehimpuls D N vektoriell entgegengesetzt ausgerichtet. Es sei an dieser Stelle bemerkt, dass selbstverständlich der Nutzdrehimpuls D N, der Gegendrehimpuls D G, das Trägheitsmoment des Maschinennutzsystems J N sowie das Trägheitsmoment des Maschinengegensystems J G vektorielle Größen darstellen. Die Kreisfrequenz ωG mit der das Maschinengegensystem rotiert, wird nun von einer gestrichelt gezeichneten nur schematisch dargestellten Regelung 20 immer so geregelt, dass der Betrag des Gegendrehimpulses D G mit dem Betrag des Nutzdrehimpulses D N möglichst übereinstimmt d.h. es gilt: |J N·ωN| = |J G·ωG| (3) mit |D N| = |J N·ωN| |D G| = |J G·ωG|
  • Der Nutzdrehimpuls D N und der Gegendrehimpuls D G bzw. das Nutzdrehmoment M N und das Gegendrehmoment M G heben sich solchermaßen jeweils gegenseitig auf, so dass im Idealfall eine fast vollständige Kompensation des Nutzdrehmomentes M N erreicht werden kann.
  • In 3 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung gezeigt. 3 zeigt im Prinzip die gleiche Anordnung wie 2. Die Bezeichnung der Komponenten von 3 stimmt mit der Bezeichnung der Komponenten von 2 überein. Auch das Wirkprinzip zur Kompensation des Nutzdrehmomentes M N ist mit dem Ausführungsbeispiel gemäß 2 identisch. 3 unterscheidet sich von 2 lediglich in der Ausführung des Maschinengegensystems. In der Ausführungsform gemäß 3 wird das Maschinengegensystem im wesentlichen von einer rotierenden Last 14 und von einer rotierenden Welle 16, welche die Last 14 antreibt, gebildet. Der Antrieb des Maschinengegensystems erfolgt vom Motor 3 des Maschinennutzsystem über ein Getriebe 13, wobei ein Teil der rotierenden Massen im Getriebe 13, das mit der Kreisfrequenz ωG des Maschinengegensystems rotiert, dem Maschinengegensystem zuzuordnen sind, während ein anderer Teil der rotierenden Massen des Getriebes, die mit der Kreisfrequenz ωN des Maschinennutzsystems rotieren, dem Maschinennutzsystem zuzuordnen sind. Die Übersetzung des Getriebes 13 ist nun möglichst derart ausgeführt, dass die Gleichung (3) möglichst weitestgehends erfüllt ist. Gegenüber der Ausführungsform der Erfindung gemäß 2 besitzt die Ausführungsform gemäß 3 den Nachteil, dass die Übersetzung des Getriebes 13 in der Regel nicht beliebig stufenlos von einer gestrichelt gezeichneten nur schematisch dargestellten Regelung oder Steuerung 21 veränderbar ist und damit oft nur eine teilweise Kompensation des Nutzdrehimpulses D N bzw. des Nutzdrehmomentes M N möglich ist. Dem gegenüber steht jedoch der Vorteil, dass zum Antrieb des Maschinengegensystems kein separater Motor benötigt wird. Bei einer besonders einfachen Ausführung kann das Übersetzungsverhältnis des Getriebes 13 auch nicht automatisch veränderbar sein, sondern wird fest eingestellt.
  • In 4 ist eine weitere Ausführungsform der Erfindung dargestellt. Auf einer Achse 4 ist ein rotierendes Maschinennutzsystem und ein rotierendes Maschinengegensystem schwenkbar auf einer Achse 4 gelagert. Das Maschinennutzsystem wird dabei von einer Nutzlast 1, einer Welle 15 sowie den rotierenden Komponenten eines Motors 3 gebildet. Das Maschinengegensystem wird von einer Gegenlast 14, einer Welle 16 und den rotierenden Bestandteilen eines antreibenden Motors 12 gebildet. Bei einer Schwenkbewegung des Maschinennutzsystems, z.B. um den Winkel φ2 wird zur Kompensation des dabei auftretenden Nutzdrehmomentes M N das Maschinengegensystem in entgegengesetzter Richtung um den Winkel φ1 gedreht, wobei gilt |J N·ωN| = |J G·ωG| (4a) φ1 = φ2 (4b)
  • Die Schwenkbewegung des Maschinengegensystems erfolgt dabei derart, dass das durch die Schwenkbewegung des Nutzdrehimpulses D N hervorgerufene Nutzdrehmoment M N durch ein von der Schwenkbewegung des Gegendrehimpulses D G hervorgerufenes Gegendrehmoment M G kompensiert wird. Die Schwenkbewegung des Maschinengegensystems kann dabei über einen separaten Antrieb erfolgen, der vom Antrieb der Schwenkbewegung des Maschinennutzsystems unabhängig arbeitet oder aber die Schwenkbewegung des Maschinengegensystems ist über ein Getriebe mit der Schwenkbewegung des Maschinennutzsystems entsprechend gekoppelt.
  • Es sei an dieser Stelle darauf hingewiesen, das es in der Praxis oft schwer ist, eine vollständige Kompensation des Nutzdrehimpulses DN zu erreichen, da insbesondere das Trägheitsmoment der Last 1 des Maschinennutzsystems oft Schwankungen unterworfen ist und oft auch nicht genau bekannt ist.
  • In solchen Fällen kann z.B. durch Abschätzen des Trägheitsmomentes der Last 1 bzw. des Trägheitsmomentes J N des Maschinennutzsystems, der Nutzdrehimpuls D N bzw. das Nutzdrehmoment M N mit dem Gegendrehimpuls D G bzw. dem Gegendrehmoment M G mindestens teilweise kompensiert werden. So dass sich in der Praxis auch in diesen Fällen eine deutliche Verbesserung erzielen lässt.
  • Es ist natürlich auch denkbar dass das Gegendrehmoment M G und/oder das Trägheitsmoment J N des Maschinennutzsystems zur Regelung der Drehgeschwindigkeit d.h. der Kreisfrequenz ωG des Maschinengegensystems gemessen wird und die Drehgeschwindigkeit des Maschinengegensystems dermaßen geregelt wird, dass der Betrag des Gegendrehimpulses mit dem Betrag des Nutzdrehimpulses möglichst genau übereinstimmt. Eine solche Messung könnte z.B. mit Hilfe einer geeigneten Sensorik und/oder durch Messung z.B. der zur Beschleunigung der Nutzlast 1 bzw. der zur Beschleunigung des Maschinennutzsystems aufzubringenden Energie erfolgen.
  • Um das Maschinengegensystem möglichst kompakt und klein aufbauen zu können, ist es weiterhin sinnvoll, das Trägheitsmoment J G des Maschinengegensystems klein zu halten während dies durch eine entsprechend proportional höhere Drehgeschwindigkeit, d.h. eine proportional größere Kreisfrequenz ωG des Gegensystems ausgeglichen wird, so dass der Betrag des Gegendrehimpulses mit dem Betrag des Nutzdrehimpulses wieder übereinstimmt.

Claims (11)

  1. Vorrichtung zur Kompensation eines durch den gyrostatischen Effekt hervorgerufenen Drehmomentes (M N) an einer beweglichen Achse (4) bei Werkzeug- oder Produktionsmaschinen, wobei zu einem an der Achse (4) angebrachten rotierenden Maschinennutzsystem (1, 15), das einen Nutzdrehimpuls (D N) erzeugt, ein an der Achse (4) angebrachtes rotierendes Maschinengegensystem (14, 16), das einen Gegendrehimpuls (D G) erzeugt, vorgesehen ist dessen Betrag mit dem Betrag des Nutzdrehimpulses (D N) mindestens teilweise übereinstimmt, wobei das bei einer Bewegung des Maschinennutzsystems (1, 15) durch die zeitliche Änderung des Nutzdrehimpulses (D N) hervorgerufene Nutzdrehmoment (M N) durch ein von der zeitlichen Änderung des Gegendrehimpuls (M G) hervorgerufenes Gegendrehmoment (D G) mindestens teilweise kompensiert wird.
  2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das rotierende Maschinengegensystem (14, 16), derart an der Achse (4) angebracht ist, dass der von ihm erzeugte Gegendrehimpuls (D G) dem Nutzdrehimpuls (D N) vektoriell entgegengesetzt ausgerichtet ist.
  3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Maschinennutzsystem von einem Motor (3) antreibbar ist und das Maschinengegensystem von einem weiteren Motor (12) antreibbar ist.
  4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Regelung des weiteren Motors (12) derart erfolgt, dass der Betrag des Gegendrehimpulses (D G) mit dem Betrag des Nutzdrehimpulses (D N) mindestens teilweise übereinstimmt.
  5. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Maschinennutzsystem (1, 15) von einem Motor (3) antreibbar ist und das Maschinengegensystem (14, 16) über ein Getriebe (13) vom gleichen Motor antreibbar (3) ist.
  6. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das rotierende Maschinennutzsystem (1, 15) und das rotierende Maschinengegensystem (14, 16) schwenkbar auf der Achse (4) gelagert sind, wobei bei einer Schwenkbewegung des Maschinennutzsystem (1, 15) eine entgegengesetzte Schwenkbewegung des Maschinengegensystem (14, 16) derart erfolgt, dass das durch die Schwenkbewegung des Nutzdrehimpulses (D N) hervorgerufene Nutzdrehmoment (M N) durch ein von der Schwenkbewegung des Gegendrehimpulses (D G) hervorgerufenes Gegendrehmoment (M G) mindestens teilweise kompensiert wird.
  7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Maschinennutzsystem (1, 15) von einem Motor (3) antreibbar ist und das Maschinengegensystem (14, 16) von einem weiteren Motor (12) antreibbar ist.
  8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Regelung des weiteren Motors (12) derart erfolgt, dass der Betrag des Gegendrehimpulses (D G) mit dem Betrag des Nutzdrehimpulses (D N) mindestens teilweise übereinstimmt.
  9. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Maschinennutzsystem (1, 15) von einem Motor (3) antreibbar ist und das Maschinengegensystem (14, 16) über ein Getriebe (13) vom gleichen Motor (3) antreibbar ist.
  10. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Maschinengegensystem (14, 16) ein kleineres Trägheitsmoment J G aufweist als das Maschinennutzsystem (1, 15), wobei das Maschinengegensystem (14, 16) eine entsprechend proportional höhere Drehgeschwindigkeit aufweist, so dass der Betrag des Gegendrehimpulses (D G) mit dem Betrag des Nutzdrehimpulses (D N) mindestens teilweise übereinstimmt.
  11. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Nutzdrehmoment (M N) und/oder das Trägheitsmoment (J N) des Maschinennutzsystems (1, 15) zur Regelung der Drehgeschwindigkeit des Maschinengegensystems (14, 16) gemessen wird und die Drehgeschwindigkeit des Maschinengegensystems (14, 16) dermaßen geregelt wird, dass der Betrag des Gegendrehimpulses (D G) mit dem Betrag des Nutzdrehimpulses mindestens teilweise übereinstimmt (D N).
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Families Citing this family (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2574821B1 (de) 2011-09-30 2013-10-30 Siemens Aktiengesellschaft Aktiver Schwingungsdämpfer ohne direkte Beschleunigungserfassung
EP2574820B1 (de) 2011-09-30 2014-04-16 Siemens Aktiengesellschaft Bearbeitungsmaschine mit Schwingungskompensation beweglicher mechanischer Strukturen
EP3056464A1 (de) 2015-02-11 2016-08-17 Siemens Aktiengesellschaft Automatisierte Kransteuerung mit Berücksichtigung von last- und positionsabhängigen Messfehlern
EP3176657A1 (de) 2015-12-02 2017-06-07 Siemens Aktiengesellschaft Bestimmung der steifigkeit eines antriebsstranges einer maschine, insbesondere einer werkzeug- oder produktionsmaschine
DE102016221950B4 (de) * 2016-11-09 2021-09-23 Carl Zeiss Industrielle Messtechnik Gmbh Maschine mit Einrichtung zum Reduzieren einer unerwünschten Rotation eines Maschinenteils
DE102016221938B4 (de) * 2016-11-09 2024-06-20 Carl Zeiss Industrielle Messtechnik Gmbh Verfahren zum Reduzieren einer unerwünschten Rotation eines Maschinenteils
CN109434200B (zh) * 2018-10-24 2020-01-24 武汉理工大学 一种用于打磨钛合金铸件圆孔腔的二维误差补偿装置及方法
US11407098B2 (en) * 2019-11-26 2022-08-09 Stmicroelectronics S.R.L. Smart push button device utilizing MEMS sensors
IT202000009937A1 (it) 2020-05-05 2021-11-05 St Microelectronics Srl Metodo di controllo di un apparecchio elettronico eseguito tramite il calcolo di un angolo di apertura, relativo apparecchio elettronico e prodotto software
CN113608576B (zh) 2020-05-05 2024-06-25 意法半导体股份有限公司 电子装置控制方法、其电子装置和软件产品
CN112621360B (zh) * 2020-12-30 2021-12-10 河南理工大学 一种刀具减震机构及具有该减震机构的机床
CN118317847A (zh) * 2021-11-26 2024-07-09 发那科株式会社 机床控制装置和机床

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2140783A (en) * 1937-08-03 1938-12-20 Miller Bellanca Airplanes Ltd Airplane construction
DE4024328A1 (de) * 1989-08-02 1991-09-05 Androiden Stiftung Lausanne Verfahren und vorrichtung zur ausbalancierung dynamischer wechselkraefte bei rotorsystemen

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2166841B (en) * 1984-11-09 1988-11-02 Ferranti Plc Reaction force compensation
JPH01193456A (ja) * 1988-01-26 1989-08-03 Toshiba Corp 軸駆動装置
US6895835B2 (en) * 2000-09-19 2005-05-24 Alan M. Cordeiro Method of improving performance in a motor-driven system
US6658954B1 (en) * 2002-06-24 2003-12-09 Logitech Europe S.A. Dual motor phase controlled reversing transmission

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2140783A (en) * 1937-08-03 1938-12-20 Miller Bellanca Airplanes Ltd Airplane construction
DE4024328A1 (de) * 1989-08-02 1991-09-05 Androiden Stiftung Lausanne Verfahren und vorrichtung zur ausbalancierung dynamischer wechselkraefte bei rotorsystemen

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