Indagine statistica su moti di interpolazione circolare azionati idraulicamente

  Astratto. In questo studio, un portale a due assi è stato strutturato per esaminare le abilità di posizionamento idraulico dei movimenti curvilinei basati su standard ISO 230-4 "Test circolari per macchine utensili a controllo numerico".

  Il sistema è controllato da un modulo di controllo percorso e posizione di un dispositivo PLC. Come risultato degli esperimenti condotti sulla base del disegno fattoriale completo, gli effetti del diametro del pistone, della velocità di avanzamento, del raggio e delle loro interazioni a due viesull'errore di circolarità sono determinati attraverso l'analisi della varianza. Di conseguenza, l'errore di circolarità minimo si ottiene con un diametro del pistone di 63 mm, un carico di inerzia di 12,5 kg, un raggio di 5 mm e una velocità di avanzamento di 50 mm / min pari a 0,345 mm.

  L'errore di circonferenza aumenta con l'aumento del carico inerziale, del raggio e della velocità di avanzamento e diminuisce con l'aumento del diametro del pistone. Infine, il diametro del pistone ha il maggiore effetto sul cambiamento dell'errore di circolarità e seguito daraggio, velocità di avanzamento, diametro del raggio del pistone, velocità di avanzamento del raggio, velocità di avanzamento del diametro del pistone, carico di inerzia, carico di inerzia del diametro del pistone e fattori di inerzia del carico e interazioni.

  1. Introduzione

  L'ultimo punto di innovazione nel controllo della velocità e della posizione delle macchine utensili nella tecnologia di produzione è chiamato tecnologie di controllo numerico computerizzato (CNC). Le caratteristiche più importanti di queste tecnologie sono la lavorazionetolleranza nell'accuratezza del micron e produzione di geometrie scolpite che non possono essere lavorate con macchine classiche. Il controllo ad anello chiuso dei sistemi con servomotore e viti a ricircolo di sfere attraverso componenti di misura comel'encoder abilita queste macchine a funzionare con precisione. Al contrario, i sistemi idraulici che presentano i vantaggi della velocità di risposta rapida, la rigidità del sistema molto elevata, il rapporto forza-peso più elevato e le dimensioni compatte perdono la loro robustezza a causa diparametri non lineari come temperatura, perdite di compressibilità, peso e attrito, che sono difficili da modellare. Pertanto, i sistemi idraulici sono utilizzati nelle sotto-operazioni di queste macchine come il magazzino di coda e il cambio utensilemeccanismi.

  Il controllo adattivo e il controllo a struttura variabile (VSC) sono i due approcci più comuni utilizzati per compensare il comportamento non lineare dei servosistemi idraulici. La maggior parte dei controller adattivi (Shih & Sheu1991; Bobrow & Lum1995; Horiet al1989; Presa e amp; Vaughan 1996; Lee & Srinivasan1990) usano un modello linearizzato per il sistema e quindi forniscono solo stabilità locale. Questi sistemi sono in grado di gestire i parametri del sistema in continua evoluzione, come le costanti di flusso e la quantità di fluidomodulo e caricamento variabile. Lo svantaggio di questi controller adattivi linearizzati è la mancanza di una prova di stabilità globale (Sohl & Bobrow1999).

  Sebbene il classico VSC (Chern & Wu1991; Lee & Lee 1990; Hwang & Lan1994) sia robusto contro i disturbi esterni e le variazioni dei parametri, si traduce in chattering che porta al danneggiamento dei componenti e all'elevata attività di controllo. Chattering in VSCil sistema è diviso in due tipi, come il chattering all'output VSC e il chattering delle variabili di stato nello spazio degli stati. Questi due tipi di chattering hanno natura diversa e provengono da fonti diverse (Hung1993). Anche se ci sonovari metodi di soluzione a questo problema in letteratura, i metodi continui, chiamati come diversi livelli limite (Hwang1996; Chenet al2005) e approcci di legge (Gao & Hung1993; Jerouaneet al2004; Hung & Hung; 1999), si concentrano sulchattering sull'output VSC e il metodo del guadagno di commutazione (Hwang1996; Wanget al1996; Haet al1999; Yau2004; Hung & Chung2007) sul chattering di variabili di stato.

L'indagine sulla letteratura ha rivelato che le tecnologie CNC non sono ampiamente utilizzate nel controllo dei sistemi idraulici ma utilizzate per la precisione di posizionamento dell'indagine sui movimenti lineari. Altintas & Lane (1997) ha effettuato l'asse singolomovimento di due cilindri della pressa piegatrice tramite CNC aperto di archi-tecture. Allo stesso modo, Pinar & Güllü (2010) ha esaminato statisticamente la precisione di posizionamento del movimento lineare del gantry idraulico a due assi. L'ottimizzazione del sistema e ilGli effetti della velocità di avanzamento, della distanza di movimento, del carico inerziale e dei parametri di direzione e le loro interazioni a due vie sull'errore di posizionamento sono stati effettuati con il metodo Taguchi. In base a ciò, è stato osservato che la velocità di avanzamento, la distanza di movimento,fattori di carico di inerzia della distanza di movimento e di velocità di movimento e le interazioni erano significative e l'errore di posizionamento minimo era di 0,089 mm. Tuttavia, in questo studio vengono esaminati i moti di interpolazione circolare azionati idraulicamentestatisticamente per la prima volta attraverso la strutturazione di un sistema con una configurazione simile al centro di lavoro verticale CNC.

  2. Assetto sperimentale

  Il sistema è controllato come circuito chiuso da un controllore CNC a 4 assi (FM 357-2) nel gruppo Siemens S7-300 PLC (Programmable Logic Controller). Come componente di retroazione viene utilizzato un encoder lineare di tipo incrementale con risoluzione di 0,005 mm. Come vistoin figura 1, il relativo comando in base al movimento da raggiungere viene immesso come modalità MDI (immissione manuale dei dati) tramite il software del controller. I parametri relativi al comando CNC vengono inviati al processore di set PLC tramite USB / MPIscheda di interfaccia. L'FM 357-2 applica il segnale elettrico appropriato alla valvola proporzionale nell'intervallo di ± 10 V. I cilindri diretti dalla valvola raggiungono il movimento desiderato spostando l'asse nella velocità appropriata. Ili dati di coordinate necessari per la misurazione vengono raccolti dalla porta parallela del computer. Analizzando i dati dagli assi X e Y utilizzando il software commerciale RapidForm 2004, viene determinato l'errore di circolarità.