Statistisch onderzoek van hydraulisch aangedreven circulaire interpolatiebewegingen

  Abstract. In deze studie is een brug met twee assen ontworpen om de hydraulisch aangedreven positioneringsvaardigheden van de kromlijnige bewegingen te onderzoeken op basis van ISO 230-4 standaard 'Circulaire tests voor numeriek bestuurde werktuigmachines'.

  Het systeem wordt bestuurd door een pad- en positiecontrolemodule van een PLC-apparaat. Als gevolg van de experimenten uitgevoerd op basis van het volledige faculteitontwerp, de effecten van de zuigerdiameter, voedingssnelheid, radius en hun wederzijdse interactiesover de circulariteitsfout worden bepaald door analyse van de variantie. Dienovereenkomstig wordt een minimale circulariteitsfout verkregen met de zuigdiameter van 63 mm, traagheidsbelasting van 12,5 kg, straal van 5 mm en voedingssnelheid van 50 mm / min als 0,345 mm.

  De circulariteitsfout neemt toe met de toename van de traagheidbelasting, radius en voedingssnelheid en neemt af naarmate de diameter van de zuiger groter wordt. Ten slotte heeft de diameter van de zuiger het grootste effect op de verandering van de circulariteitsfout en gevolgd doorradius, voedingssnelheid, diameter van de diameter van de piston, radiustoevoersnelheid, diameter van de zuiger, voedingssnelheid, traagheidsbelastingen, traagdiameter-traagheidsbelastingen en traagheidsradiusfactoren en interacties.

  1. Inleiding

  Het nieuwste innovatiepunt in snelheids- en positieregeling van gereedschapsmachines in productietechnologie wordt computernumerieke besturingstechnologie (CNC) genoemd. De belangrijkste kenmerken van deze technologieën zijn de verspaningtolerantie in micron nauwkeurigheid en productie van de gebeeldhouwde geometrieën die niet machinaal bewerkt kunnen worden via klassieke machines. De gesloten lusregeling van de systemen met servomotor en kogelschroeven door meetcomponenten zoalsencoder inschakelen deze machines werken precies. Daarentegen verliezen de hydraulische systemen met de voordelen van een hoge reactiesnelheid, zeer hoge systeemstijfheid, hogere kracht / gewichtsverhouding en compacte afmetingen hun robuustheid doorniet-lineaire parameters zoals temperatuur, samendrukbaarheidslekken, gewicht en wrijving, die moeilijk te modelleren zijn. Daarom worden hydraulische systemen gebruikt in de deelbewerkingen van deze machines, zoals staartvoorraad en gereedschapswisselingmechanismen.

  Adaptieve besturing en variabele structuurregeling (VSC) zijn de twee meest gebruikelijke benaderingen die worden gebruikt om te compenseren voor het niet-lineaire gedrag van hydraulische servosystemen. De meeste adaptieve controllers (Shih & Sheu1991; Bobrow & Lum1995; Horiet al1989; Plummer & Vaughan 1996; Lee & Srinivasan 1990) gebruiken een gelineariseerd model voor het systeem en verschaffen daarom alleen lokale stabiliteit. Deze systemen kunnen omgaan met veranderende systeemparameters zoals stroomconstanten, vloeistofvolumemodulus en variabele belasting. Het nadeel van deze gelineariseerde adaptieve controllers is het ontbreken van een wereldwijd stabiliteitsbewijs (Sohl & Bobrow, 1999).

  Hoewel het klassieke VSC (Chern & Wu1991; Lee & Lee 1990; Hwang & Lan1994) robuust is tegen externe verstoringen en parametervariaties, resulteert dit in klapperen hetgeen leidt tot componentbeschadiging en hoge besturingsactiviteit. Chatteren in VSCsysteem is onderverdeeld in twee typen, zoals chattering bij VSC-uitvoer en het kletsen van toestandsvariabelen in de toestandsruimte. Deze twee soorten kwebbelen hebben een andere aard en komen uit verschillende bronnen (Hung1993). Desondanks zijn erverschillende oplossingsmethoden voor dit probleem in de literatuur, de continue methoden, genoemd als variërende grenslaag (Hwang1996; Chenet al2005) en het bereiken van wetgeving (Gao & Hung1993; Jerouaneet al2004; Hung & Hung; 1994) benaderingen, focus op debabbelen op de VSC-uitgang en de schakelversterkingsmethode (Hwang1996; Wanget al1996; Haet al1999; Yau2004; Hung & Chung2007) op kwebbelen van toestandsvariabelen.

  Uit de literatuurstudie is gebleken dat CNC-technologieën niet op grote schaal worden gebruikt bij de besturing van hydraulische systemen, maar worden gebruikt voor de positioneringsnauwkeurigheid van onderzoek met lineaire bewegingen. Altintas & Lane (1997) voerden de enkele as uitbeweging van twee cilinders kantpers via open archi-tectuur-CNC. Evenzo, Pinar & Güllü (2010) onderzocht statistisch de positioneringsnauwkeurigheid van de lineaire beweging van een hydraulisch portaal met twee assen. De optimalisatie van het systeem en deeffecten van voedingssnelheid, bewegingsafstand, traagheidbelasting en richtingsparameters en hun wederzijdse interacties op de positioneringsfout werden uitgevoerd via de Taguchi-methode. Volgens dit werd waargenomen dat de voedingssnelheid, bewegingsafstand,voedingsfrequentie-richting en bewegingsafstand-traagheid laadfactoren en interacties waren significant en de minimale positioneringsfout was 0,089 mm. In dit onderzoek worden echter hydraulisch aangedreven circulaire interpolatiebewegingen onderzochtstatistisch gezien voor de eerste keer door het structureren van een systeem met een vergelijkbare configuratie als een CNC verticaal bewerkingscentrum.

  2. Experimentele opzet

  Het systeem wordt geregeld als een gesloten lus door een 4-assige CNC-controller (FM 357-2) in de Siemens S7-300 PLC (Programmable Logic Controller) -set. Een lineaire incrementele encoder met een resolutie van 0,005 mm wordt gebruikt als de feedbackcomponent. Als gezienin figuur 1 wordt de gerelateerde opdracht die overeenkomt met de te bereiken beweging, ingevoerd als MDI (Manual Data Input) -modus via de software van de controller. De parameters over de CNC-opdracht worden via USB / MPI naar de PLC-setprocessor gestuurdinterfacekaart. FM 357-2 past het juiste elektrische signaal toe op de proportionele klep binnen het bereik van ± 10 V. De cilinders gericht door de klep bereiken de gewenste beweging door de as in geschikte snelheid te bewegen. Decoördinatiegegevens die nodig zijn voor de meting worden verzameld via de parallelle poort van de computer. Door de gegevens van X- en Y-assen te analyseren met behulp van RapidForm 2004 commerciële software, is de circulariteitsfout bepalend.