Badanie statystyczne ruchów interpolacyjnych napędzanych hydraulicznie

  Abstrakcyjny. W tym badaniu zaprojektowano dwuosiową suwnicę, aby zbadać hydrauliczne umiejętności pozycjonowania napędzanego krzywoliniowymi ruchami opartymi na standardzie ISO 230-4 "Testy kołowe do obrabiarek sterowanych numerycznie".

  System jest sterowany przez moduł sterowania położeniem i położeniem urządzenia PLC. W wyniku eksperymentów przeprowadzonych w oparciu o pełny projekt czynnikowy, wpływ średnicy tłoka, posuwu, promienia i ich dwukierunkowych interakcjina błąd kołowości są określane poprzez analizę wariancji. Odpowiednio minimalny błąd kołowości uzyskuje się przy średnicy tłoka 63 mm, obciążeniu bezwładności 12,5 kg, promieniu 5 mm i prędkości podawania 50 mm / min jako 0,345 mm.

  Błąd okrężny wzrasta wraz ze wzrostem obciążenia bezwładności, promieniem i prędkością posuwu oraz zmniejsza się wraz ze wzrostem średnicy tłoka. Wreszcie, średnica tłoka ma największy wpływ na zmianę błędu kołowości, a po nim następujepromień, posuw, promień średnicy tłoka, prędkość posuwu promienia, prędkość posuwu tłoka, obciążenie bezwładności, obciążenie bezwładności tłoka i bezwładnościowe współczynniki obciążenia i oddziaływania.

  1. Wstęp

  Najnowszy punkt innowacji w kontroli prędkości i pozycji obrabiarek w technologii produkcji nazywany jest technologią komputerowej kontroli numerycznej (CNC). Najważniejszymi cechami tych technologii są obróbka skrawaniemtolerancja w dokładności mikronów i wytwarzanie rzeźbionych geometrii, których nie można obrabiać za pomocą klasycznych maszyn. Sterowanie w pętli zamkniętej układów ze śrubą siłownika i kulki za pomocą elementów pomiarowych, takich jakEnkoder umożliwia precyzyjne działanie tych maszyn. W przeciwieństwie do systemów hydraulicznych, które mają zalety: szybkość szybkiego reagowania, bardzo wysoką sztywność układu, wyższy stosunek siły do ​​masy i kompaktowy rozmiar tracą swoją wytrzymałość dziękinieliniowe parametry, takie jak temperatura, wycieki ściśliwości, ciężar i tarcie, które są trudne do modelowania. Dlatego w podoperacjach tych maszyn stosowane są układy hydrauliczne, takie jak ogonki i wymiana narzędzimechanizmy.

  Sterowanie adaptacyjne i sterowanie zmienną strukturą (VSC) to dwa najpowszechniejsze rozwiązania stosowane w celu kompensacji nieliniowego zachowania się hydraulicznych układów serwo. Większość adaptacyjnych kontrolerów (Shih i Sheu1991, Bobrow i Lum1995; Horiet al1989; Plummer & Vaughan 1996; Lee i Srinivasan1990) używają zlinearyzowanego modelu dla systemu, a zatem zapewniają jedynie lokalną stabilność. Systemy te mogą obsługiwać zmieniające się parametry systemu, takie jak stałe natężenia przepływu, duża ilość cieczymoduł i zmienne obciążenie. Wadą tych zlinearyzowanych kontrolerów adaptacyjnych jest brak globalnego dowodu stabilności (Sohl & Bobrow1999).

  Chociaż klasyczny VSC (Chern i Wu1991, Lee i Lee 1990, Hwang i Lan1994) jest odporny na zakłócenia zewnętrzne i zmiany parametrów, powoduje to drgania prowadzące do uszkodzenia elementów i wysokiej aktywności kontrolnej. Rozmawianie w VSCSystem jest podzielony na dwa typy, takie jak rozmawianie na wyjściu VSC i drżenie zmiennych stanu w przestrzeni stanów. Te dwa typy rozmów mają różny charakter i pochodzą z różnych źródeł (Hung1993). Jednak sąróżne metody rozwiązywania tego problemu w literaturze, metody ciągłe, określane jako zmienna warstwa graniczna (Hwang1996; Chenet al2005) i sięgające praw (podejścia Gao i Hung1993; Jerouaneet, 2004; Hung i Hung1994), koncentrują się nadrżenie na wyjściu VSC i metodę przełączania wzmocnienia (Hwang1996; Wanget al1996; Haet al1999; Yau2004; Hung & Chung2007) na rozmaganie zmiennych stanu.

  Badanie literatury ujawniło, że technologie CNC nie są powszechnie stosowane w sterowaniu układami hydraulicznymi, ale są wykorzystywane do dokładności pozycjonowania ruchu liniowego. Altintas i Lane (1997) przeprowadzili pojedynczą ośruch dwóch cylindrów prasy krawędziowej za pomocą otwartej archi-tecture CNC. Podobnie, Pinar & Güllü (2010) statystycznie zbadał dokładność pozycjonowania ruchu liniowego dwuosiowej gantry hydraulicznej. Optymalizacja systemu iWpływ prędkości posuwu, odległości ruchu, obciążenia bezwładności i parametrów kierunku oraz ich dwukierunkowych interakcji na błąd pozycjonowania przeprowadzono za pomocą metody Taguchi. Zgodnie z tym zaobserwowano, że prędkość posuwu, odległość ruchu,współczynniki obciążenia i prędkości bezwładności ruchu oraz współczynniki obciążenia interakcje były znaczące, a minimalny błąd pozycjonowania wynosił 0,089 mm. Jednak w tym badaniu badane są ruchy interpolacyjne napędzane hydrauliczniestatystycznie po raz pierwszy poprzez konstrukcję systemu o podobnej konfiguracji, co pionowe centrum obróbkowe CNC.

  2. Konfiguracja eksperymentalna

  System jest sterowany jako zamknięta pętla przez 4-osiowy sterownik CNC (FM 357-2) w sterowniku Siemens S7-300 PLC (Programmable Logic Controller). Jako komponent sprzężenia zwrotnego stosowany jest enkoder liniowy przyrostowy o rozdzielczości 0,005 mm. Jak widaćna rysunku 1 odpowiednie polecenie odpowiadające ruchowi, który ma zostać osiągnięty, wprowadza się w trybie MDI (ręczne wprowadzanie danych) za pomocą oprogramowania kontrolera. Parametry dotyczące polecenia CNC są wysyłane do procesora zestawu PLC za pośrednictwem USB / MPIkarta interfejsu. FM 357-2 stosuje odpowiedni sygnał elektryczny do zaworu proporcjonalnego w zakresie ± 10 V. Cylindry skierowane przez zawór osiągają pożądany ruch, przesuwając oś z odpowiednią prędkością. Thedane koordynacyjne niezbędne do pomiaru są zbierane z portu równoległego komputera. Analizując dane z osi X i Y za pomocą komercyjnego oprogramowania RapidForm 2004, określa się błąd kołowości.