In der vorliegenden Arbeit wurde ein neuer Ansatz für die Verbesserung des dynamischen Verhaltens elektromechanischer Vorschubantriebe vorgestellt. Ein zusätzlicher, semiaktiver Aktor mit hoher Integrationsfälligkeit ermöglicht dabei eine bedarfsgerechte Anpassung der Systemdämpfung. Im Zusammenspiel mit der klassischen Kaskadenregelung ergibt sich eine wesentliche Verbesserung von Führungs- und Störverhalten und damit eine Steigerung der Leistungsfähigkeit elektromechanischer Vorschubantriebe. Die Funktions- und Wirkungsweise der semiaktiven Dämpfung wurde theoretisch hergeleitet und durch umfangreiche Messungen an einem industriellen Vorschubantrieb nachgewiesen. Dabei konnte eine erhebliche Verbesserung der dynamischen Störsteifigkeit und eine Steigerung der Lageregelbandbreite von mehr als 100 % erreicht werden. Neben einem hohen Verbesserungspotential zeichnet sich die Methode der semiaktiven Dämpfung durch eine einfache Umsetzbarkeit und geringe Zusatzkosten aus. Der zielgerichtete und energetisch sinnvolle Einsatz des Dämpfungsaktors bewirkt dabei eine ganzheitliche Verbesserung des Regelverhaltens, ohne dass dies zu Einbußen bei der Robustheit führt. Der semiaktive Stelleingriff erfolgt auf Basis aktueller Zustandsgrößen und ist beschränkt auf Zeitabschnitte, in denen der Vorschubantrieb an die Grenzen seiner dynamischen Leistungsfähigkeit belastet wird. Im überwiegenden Betriebsbereich hingegen, ist ein Eingriff durch den zusätzlichen Aktor nicht erforderlich, was eine effiziente Wirkungsweise gewährleistet. Der Einsatz der semiaktiven Dämpfung und die dadurch gesteigerte Leistungsfähigkeit von Vorschubantrieben haben einen nennenswerten Einfluss auf die Produktivität moderner Werkzeugmaschinen und Fertigungseinrichtungen. Dabei kann die Methode eingesetzt werden um die Bearbeitungsdauer zu verkürzen, die Bearbeitungsqualität zu steigern und das Dämpfungsverhalten zu verbessern bzw. entsprechend den jeweiligen Kundenanforderungen anzupassen. Vorstellbar ist auch eine prozessabhängige Anpassung der Eigenschaften, beispielsweise durch unterschiedliche Einstellparameter für die Schrupp- und Schlichtbearbeitung. In vielen Fällen ist es bereits ausreichend, die vorgestellte Methode auf einzelne, stark belastete Vorschubachsen anzuwenden und dadurch die Produktivität einer Gesamtmaschine zu steigern. Der finanzielle Mehraufwand ist in diesem Fall besonders gering und vor dem Hintergrund einer gesteigerten Leistungsfähigkeit vernachlässigbar. Das hohe Verbesserungspotential und die flexible Anwendbarkeit der Methode führen zu einer Produktivitätssteigerung und damit zu einem Wettbewerbsvorteil für Maschinenhersteller und Anwender.

Within this thesis, a new method for the improvement of feed drive dynamics is presented. The functional principle is explained, relevant system parameters are identified and the effectiveness of the method is examined in a general, theoretical way. Important requirements associated with the application in machine tools are addressed and a proper concept for the practical implementation is introduced. Different damping devices are developed and used for the experimental verification on an industrial feed drive. The conducted experiments predict an increase in position control bandwidth of more than 100 % while the required damping energy remains minimal. The principle of semi-active damping proves to be a very effective method for improving the dynamic performance of feed drives. Providing the possibility for a much better command tracking as well as disturbance response, the proposed method has great potential for increasing the productivity of modern machine tools and manufacturing units.