Eine der wichtigsten Eigenschaften einer Werkzeugmaschine ist ihre Dynamik. Agilere Maschinen benötigen weniger Zeit für den Bearbeitungsprozess und verursachen damit geringere Stückkosten. Maschinen, die große Bauteile bearbeiten sollen, müssen jedoch selbst auch groß sein. Aufgrund des 2. Newtonschen Gesetzes (F=m*a) implizieren schwerere Maschinenstrukturen geringere Beschleunigungen bei konstanten Antriebskräften. Durch überlagerte Kinematiken ist es möglich, Werkzeuge in großen Arbeitsbereichen hochdynamisch zu bewegen. Die vorliegende Arbeit beschäftigt sich mit verschiedenen Konzepten und den daraus resultierenden Algorithmen, um die Bewegung für die redundanten Achsen zu zerlegen. Ziel der Dissertation ist es, Algorithmen und Konzepte zur Bewegungszerlegung für redundante Achsen zu entwickeln und in Bezug auf Praxistauglichkeit und Realisierbarkeit in aktuellen Steuerungen vergleichend zu evaluieren. / One of the most important features of machine tools is its dynamics. Fast machines mean less time for the working process and lower running costs. However, a machine tool for working on large workpieces, has to be big, too. Because of the Newton's 2nd axiom (F=m*a), heavy structures imply low accelerations to keep the driving force constant. This doctoral thesis refers to an approach using more drives than the applied degrees of freedom, which means redundancy. In this way, it is possible to build up hierarchical drive structures with different dynamics and specialized tasks. For example, small, lightweight 5DOF structures can be supported by additional large, heavy machine structures. Long travels are done by the large machine structure and high acceleration and jerk are provided by the small unit. Several algorithms have been developed and evaluated to split a trajectory for a machine tool with hierarchical drive structures.

Eine der wichtigsten Eigenschaften einer Werkzeugmaschine ist ihre Dynamik. Agilere Maschinen benötigen weniger Zeit für den Bearbeitungsprozess und verursachen damit geringere Stückkosten. Maschinen, die große Bauteile bearbeiten sollen, müssen jedoch selbst auch groß sein. Aufgrund des 2. Newtonschen Gesetzes (F=m*a) implizieren schwerere Maschinenstrukturen geringere Beschleunigungen bei konstanten Antriebskräften. Durch überlagerte Kinematiken ist es möglich, Werkzeuge in großen Arbeitsbereichen hochdynamisch zu bewegen. Die vorliegende Arbeit beschäftigt sich mit verschiedenen Konzepten und den daraus resultierenden Algorithmen, um die Bewegung für die redundanten Achsen zu zerlegen. Ziel der Dissertation ist es, Algorithmen und Konzepte zur Bewegungszerlegung für redundante Achsen zu entwickeln und in Bezug auf Praxistauglichkeit und Realisierbarkeit in aktuellen Steuerungen vergleichend zu evaluieren. / One of the most important features of machine tools is its dynamics. Fast machines mean less time for the working process and lower running costs. However, a machine tool for working on large workpieces, has to be big, too. Because of the Newton's 2nd axiom (F=m*a), heavy structures imply low accelerations to keep the driving force constant. This doctoral thesis refers to an approach using more drives than the applied degrees of freedom, which means redundancy. In this way, it is possible to build up hierarchical drive structures with different dynamics and specialized tasks. For example, small, lightweight 5DOF structures can be supported by additional large, heavy machine structures. Long travels are done by the large machine structure and high acceleration and jerk are provided by the small unit. Several algorithms have been developed and evaluated to split a trajectory for a machine tool with hierarchical drive structures.