Étude statistique des mouvements d'interpolation circulaire à commande hydraulique

  Abstrait. Dans cette étude, un portique à deux axes a été structuré pour examiner les compétences en positionnement hydraulique des mouvements curvilignes basé sur la norme ISO 230-4 intitulée «Tests circulaires des machines-outils à commande numérique».

  Le système est contrôlé par un module de contrôle de trajectoire et de position d'un appareil automate. À la suite des expériences menées sur la base de la conception factorielle complète, les effets du diamètre du piston, de la vitesse d'alimentation, du rayon et de leurs interactions bidirectionnellessur l'erreur de circularité sont déterminés par analyse de variance. Par conséquent, une erreur de circularité minimale est obtenue avec un diamètre de piston de 63 mm, une charge d'inertie de 12,5 kg, un rayon de 5 mm et un taux d'alimentation de 50 mm / min égal à 0,345 mm.

  L’erreur de circularité augmente avec l’augmentation de la charge d’inertie, du rayon et du débit d’alimentation, et diminue avec l’augmentation du diamètre du piston. Enfin, le diamètre du piston a le plus grand effet sur le changement d’erreur de circularité et est suivi parrayon, vitesse d'avance, diamètre de piston – rayon, rayon – avance, diamètre de piston-vitesse, charge d'inertie, diamètre de piston – charge d'inertie et charge d'inertie – rayon et interactions.

  1. Introduction

  La dernière innovation en matière de contrôle de la vitesse et de la position des machines-outils dans la technologie de fabrication est appelée technologies de contrôle numérique par ordinateur (CNC). Les caractéristiques les plus importantes de ces technologies sont l’usinagetolérance en micron précision et fabrication des géométries sculptées qui ne peuvent pas être usinées avec des machines classiques. Le contrôle en boucle fermée des systèmes avec servomoteur et vis à billes à travers des composants de mesure tels queencodeur permet à ces machines de fonctionner avec précision. En revanche, les systèmes hydrauliques qui présentent les avantages d’une vitesse de réponse rapide, d’une très grande rigidité du système, d’un rapport force / poids plus élevé et d’une taille compacte perdent leur robustesse en raison dedes paramètres non linéaires tels que la température, les fuites de compressibilité, le poids et le frottement sont difficiles à modéliser. Par conséquent, les systèmes hydrauliques sont utilisés dans les sous-opérations de ces machines, telles que le stock de queue et le changement d'outils.mécanismes.

  Le contrôle adaptatif et le contrôle de structure variable (VSC) sont les deux approches les plus couramment utilisées pour compenser le comportement non linéaire des systèmes asservis hydrauliques. La plupart des contrôleurs adaptatifs (Shih & Sheu1991; Bobrow & Lum1995; Horiet al1989; Plummer & Vaughan 1996; Lee & Srinivasan 1990) utilisent un modèle linéarisé pour le système et ne fournissent donc qu'une stabilité locale. Ces systèmes peuvent gérer des paramètres changeants tels que les constantes de débit, la masse de fluidemodule et charge variable. L'inconvénient de ces contrôleurs adaptatifs linéarisés est l'absence de preuve de stabilité globale (Sohl & Bobrow1999).

  Bien que le VSC classique (Chern & Wu1991; Lee & Lee 1990; Hwang & Lan1994) soit robuste contre les perturbations externes et les variations de paramètre, il en résulte des vibrations qui entraînent des dommages aux composants et une activité de contrôle élevée. Chatter dans VSCLe système est divisé en deux types, tels que le bavardage à la sortie du VSC et le bavardage des variables d'état dans l'espace d'état. Ces deux types de bavardage sont de nature différente et proviennent de sources différentes (Hung1993). Bien qu'il y aitdiverses méthodes de résolution de ce problème dans la littérature, les méthodes continues, appelées approches de couche limite variable (Hwang1996; Chenet al2005) et d’application de la loi (Gao & Hung1993; Jerouaneet al2004; Hung & Hung1994), se concentrent surbavardage sur la sortie VSC et méthode de gain de commutation (Hwang1996; Wanget al1996; Haet al1999; Yau2004; Hung et Chung2007) sur le bavardage de variables d'état.

  L’examen de la littérature a révélé que les technologies à commande numérique ne sont pas largement utilisées dans le contrôle des systèmes hydrauliques, mais bien dans la précision de positionnement des enquêtes sur les mouvements linéaires. Altintas & Lane (1997) ont réalisé l’unique axemouvement de deux cylindres de presse plieuse via une architecture ouverte à commande numérique. De même, Pinar & Güllü (2010) a statistiquement examiné la précision de positionnement du mouvement linéaire du portique hydraulique à deux axes. L'optimisation du système et lales effets de la vitesse d'alimentation, de la distance de mouvement, de la charge d'inertie et des paramètres de direction, ainsi que leurs interactions bidirectionnelles sur l'erreur de positionnement, ont été effectués via la méthode de Taguchi. Selon cela, il a été observé que le taux d’alimentation, la distance de déplacement,les facteurs de charge direction-vitesse et distance de déplacement-inertie et les interactions étaient significatives et l’erreur de positionnement minimale était de 0,089 mm. Cependant, dans cette étude, les mouvements d’interpolation circulaire à commande hydraulique sont étudiésstatistiquement pour la première fois en structurant un système avec une configuration similaire à celle d’un centre d’usinage vertical à commande numérique.

  2. Montage expérimental

  Le système est commandé en boucle fermée par un contrôleur CNC à 4 axes (FM 357-2) dans le jeu d'automates programmables Siemens S7-300. Un codeur linéaire de type incrémentiel avec une résolution de 0,005 mm est utilisé comme composant de retour. Comme vusur la figure 1, la commande correspondante en fonction du mouvement à réaliser est entrée en mode MDI (entrée de données manuelle) via le logiciel du contrôleur. Les paramètres relatifs à la commande CNC sont envoyés au processeur du groupe d’API via USB / MPIcarte d'interface. Le FM 357-2 applique le signal électrique approprié à la vanne proportionnelle dans une plage de ± 10 V. Les cylindres dirigés par la vanne réalisent le mouvement souhaité en déplaçant l'axe à la vitesse appropriée. leles données de coordonnées nécessaires à la mesure sont collectées à partir du port parallèle de l'ordinateur. En analysant les données des axes X et Y à l'aide du logiciel commercial RapidForm 2004, l'erreur de circularité est déterminée.