Voll-isotroper parallelkinematischer Aktor mit elektrorheologischem Antrieb für die aktive mehrachsige Schwingungsisolierung

Die grundlegende Idee der aktiven Schwingungsisolierung besteht darin, die maximale Entkopplung der mechanischen Schwingungen von der umgebenden mechanischen Struktur durch die Einleitung zusätzlicher Weg- oder Kraftamplituden zu erreichen. Die vorliegende Arbeit umfasst die wesentlichen Schritte der Entwicklung und Erprobung eines neuartigen Aktors für die aktive mehrachsige Schwingungsisolierung insbesondere schwerer Maschinen und Aggregate. Die Basis dieses Aktors bildet die ER-Technologie, in welcher eine stark ausgeprägte, schnelle und reversible Änderung der Fließeigenschaften einer elektrorheologischen Suspension unter dem Einfluss äußerer elektrischer Felder zur Erzeugung der Weg- oder Kraftamplituden genutzt wird. Der erste Schritt umfasst die Vermessung der Eigenschaften der verwendeten Suspension mit und ohne Einfluss eines äußeren elektrischen Feldes und die Entwicklung eines Modells, welches eine genaue Vorhersage des statischen und dynamischen Verhaltens eines ER-Systems mit nahezu allen nichtlinearen Effekten ermöglicht. Im zweiten Schritt werden die Wirkprinzipien für die Teilsysteme und Komponenten des Aktors erarbeitet, zu einem Konzept zusammengefasst und konstruktiv umgesetzt. Durch die Entwicklung einer speziellen parallelkinematischen Struktur und mehreren Ausführungen der ER-Stellglieder konnten sowohl die gesamte Masse des Aktors und seine Außenabmessungen erheblich reduziert als auch die Effizienz und die Skalierbarkeit des Systems signifikant gesteigert werden. Die Synthese der Regelung für die Kontrolle der Bewegung der seismischen Masse des Aktors schließt den Entwicklungsprozess des ER-Systems ab. Die Erprobung des entwickelten Systems zeigt, dass sowohl das gewünschte Kraftniveau als auch die gewünschte Frequenzbandbreite erreicht werden.