Investigação estatística de movimentos de interpolação circular acionados hidraulicamente

  Abstrato. Neste estudo, um pórtico de eixo duplo foi estruturado para examinar as habilidades de posicionamento hidráulico dos movimentos curvilíneos baseados na norma ISO 230-4 “Testes circulares para máquinas-ferramenta controladas numericamente”.

  O sistema é controlado por um módulo de controle de caminho e posição de um dispositivo PLC. Como resultado dos experimentos realizados com base no planejamento fatorial completo, os efeitos do diâmetro do pistão, taxa de alimentação, raio e suas interações bidirecionaisno erro de circularidade são determinados através da análise de variância. Consequentemente, o erro mínimo de circularidade é obtido com o diâmetro do pistão de 63 mm, carga de inércia de 12,5 kg, raio de 5 mm e taxa de avanço de 50 mm / min como 0,345 mm.

  O erro de circularidade aumenta com o aumento da carga de inércia, raio e taxa de alimentação, e diminui com o aumento do diâmetro do pistão. Por fim, o diâmetro do pistão tem o maior efeito sobre a mudança de erro de circularidade e seguido porraio, taxa de avanço, diâmetro do pistão - raio, raio - taxa de avanço, taxa de avanço do diâmetro do pistão, carga de inércia, diâmetro do pistão - carga de inércia e fatores de carga de inércia - raio e interações.

  1. Introdução

  O mais recente ponto de inovação em controle de velocidade e posição de máquinas-ferramenta na tecnologia de fabricação é chamado de tecnologias de controle numérico computadorizado (CNC). As características mais importantes dessas tecnologias são a usinagemtolerância na precisão micrométrica e manufatura das geometrias esculpidas que não podem ser usinadas através de máquinas clássicas. O controle de malha fechada dos sistemas com servo motor e fusos de esferas através de componentes de medição comoo codificador permite que estas máquinas funcionem com precisão. Em contraste, os sistemas hidráulicos que têm as vantagens de velocidade de resposta rápida, rigidez do sistema muito alta, maior relação força / peso e tamanho compacto perdem sua robustez devido aParâmetros não-lineares, como temperatura, vazamentos de compressibilidade, peso e fricção, que são difíceis de modelar. Portanto, os sistemas hidráulicos são usados ​​nas suboperações dessas máquinas, como estoque de cauda e troca de ferramentas.mecanismos.

  O controle adaptativo e o controle de estrutura variável (VSC) são as duas abordagens mais comuns usadas para compensar o comportamento não-linear de sistemas servo-hidráulicos. A maioria dos controladores adaptativos (Shih & Sheu1991; Bobrow & Lum1995; Horiet al1989; Plummer & Vaughan 1996, Lee e Srinivasan1990) usam um modelo linearizado para o sistema e, portanto, fornecem apenas estabilidade local. Esses sistemas podem lidar com parâmetros variáveis ​​do sistema, como constantes de fluxo, volume de fluidomódulo, e carga variável. A desvantagem destes controladores adaptativos linearizados é a falta de uma prova de estabilidade global (Sohl e Bobrow1999).

Embora o clássico VSC (Chern & Wu1991; Lee & Lee 1990; Hwang & Lan1994) seja robusto contra perturbações externas e variações de parâmetros, resulta em trepidações que conduzem a danos nos componentes e elevada actividade de controlo. Tagarelando no VSCO sistema é dividido em dois tipos, como trepidação na saída do VSC e trepidação de variáveis ​​de estado no espaço de estados. Esses dois tipos de tagarelice têm natureza diferente e são de fontes diferentes (Hung1993). Embora háVários métodos de solução para este problema na literatura, os métodos contínuos, chamados como camada limite (Hwang1996; Chenet al2005) e chegando a abordagens de lei (Gao & Hung1993; Jerouaneet al2004; Hung & Hung1994), concentram-se natagarelando na saída do VSC, e o método de ganho de comutação (Hwang1996; Wanget al1996; Haet al1999; Yau2004; Hung & Chung2007) na vibração de variáveis ​​de estado.

  A pesquisa bibliográfica revelou que as tecnologias CNC não são amplamente utilizadas no controle de sistemas hidráulicos, mas usadas para a precisão de posicionamento da investigação de movimentos lineares. Altintas & Lane (1997) realizou o eixo únicomovimento de dois cilindros de freio de prensa via CNC de arqui- tetura aberta. Da mesma forma, Pinar & Güllü (2010) examinou estatisticamente a precisão de posicionamento do movimento linear do pórtico hidráulico de dois eixos. A otimização do sistema e doOs efeitos da taxa de alimentação, distância de movimento, carga de inércia e parâmetros de direção e suas interações bidirecionais no erro de posicionamento foram realizados pelo método de Taguchi. De acordo com isso, foi observado que a taxa de alimentação, a distância de movimento,fatores de carga de direção de velocidade de alimentação e de inércia de distância de movimento e as interações foram significativas e o erro mínimo de posicionamento foi de 0,089 mm. No entanto, neste estudo, os movimentos de interpolação circular acionados hidraulicamente são investigadosestatisticamente pela primeira vez através da estruturação de um sistema com uma configuração semelhante ao centro de usinagem vertical CNC.

  2. Configuração experimental

  O sistema é controlado como circuito fechado por controlador CNC de 4 eixos (FM 357-2) no conjunto Siemens S7-300 PLC (Controlador Lógico Programável). Um encoder linear de tipo incremental com resolução de 0,005 mm é usado como componente de feedback. Como vistona figura 1, o comando relacionado de acordo com o movimento a ser alcançado é inserido como modo MDI (Entrada manual de dados) através do software do controlador. Os parâmetros sobre o comando CNC são enviados para o processador do conjunto PLC via USB / MPIcartão de interface. O FM 357-2 aplica o sinal elétrico apropriado à válvula proporcional dentro da faixa de ± 10 V. Os cilindros direcionados pela válvula alcançam o movimento desejado movendo o eixo na velocidade apropriada. oOs dados de coordenadas necessários para a medição são coletados da porta paralela do computador. Ao analisar os dados dos eixos X e Y usando o software comercial RapidForm 2004, o erro de circularidade é determinado.