伺服壓裝機(jī)驅(qū)動(dòng)已經(jīng)廣泛應(yīng)用于工業(yè)成型領(lǐng)域,大大提高了成型效率和成型的質(zhì)量。伺服電機(jī)在沖壓成型領(lǐng)域應(yīng)用更是廣泛,沖壓成型以伺服電機(jī)作為沖壓的動(dòng)力源,主傳動(dòng)的質(zhì)量直接關(guān)系著沖壓的生產(chǎn)效率和產(chǎn)品的質(zhì)量,一直是制造商們關(guān)心的主要方面。
1、伺服壓力機(jī)主傳動(dòng)的結(jié)構(gòu)分析
近年來(lái),伺服壓力機(jī)發(fā)展速度迅猛,目前國(guó)內(nèi)外主要的壓力機(jī)主傳動(dòng)形式有伺服電機(jī)直接驅(qū)動(dòng)、伺服電機(jī)間接驅(qū)動(dòng)、混合式驅(qū)動(dòng)三種形式。
1.1、直接驅(qū)動(dòng)是伺服電機(jī)直接安裝在曲軸的端部,主要應(yīng)用于小零件和精密零件的加工,這種驅(qū)動(dòng)方式具有加工精度高、生產(chǎn)中噪聲低、節(jié)約設(shè)計(jì)空間、能耗低等優(yōu)點(diǎn);
1.2、間接驅(qū)動(dòng)是伺服電機(jī)不直接和執(zhí)行元件相聯(lián)接,中間通過(guò)加速機(jī)構(gòu)來(lái)傳動(dòng)扭矩進(jìn)行動(dòng)力的輸出。這種方式應(yīng)用靈活多變,滿足各種不同的執(zhí)行方式設(shè)計(jì);
1.3、混合式驅(qū)動(dòng)是將傳統(tǒng)的壓力機(jī)和傳動(dòng)系統(tǒng)結(jié)合而來(lái),把飛輪融入到伺服驅(qū)動(dòng),結(jié)合了兩者的特點(diǎn)能夠使壓力機(jī)在低電壓峰值下仍然保持沖壓能力。
2、伺服電機(jī)控制驅(qū)動(dòng)技術(shù)
近年來(lái),隨著沖壓行業(yè)的發(fā)展,沖壓的精度和效率是每一個(gè)制造廠商不斷追求的,伺服電機(jī)的效率直接制約著沖壓技術(shù)的發(fā)展。伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)的研究成為重中之重。為此建立一個(gè)精確的控制模型,選擇優(yōu)秀合理的驅(qū)動(dòng)方案是保證沖壓精度和效率的關(guān)鍵。隨著科技的進(jìn)步和發(fā)展,控制技術(shù)也在發(fā)生著巨大的變化。數(shù)字化的控制更能滿足高精度的機(jī)械加工需要,以下為常見(jiàn)的控制策略:
2.1、微分幾何控制方法。這種控制方法通過(guò)把非線性的系統(tǒng)進(jìn)行精確的線性化來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)驅(qū)動(dòng)的控制。這種控制的方法理論上精度極高,沒(méi)有誤差。但是,這種控制方法需要滿足一定的線性化條件,而且計(jì)算非常繁瑣。
2.2、變結(jié)構(gòu)控制方法是控制系統(tǒng)依據(jù)系統(tǒng)的變化來(lái)調(diào)整控制模型,以實(shí)現(xiàn)對(duì)驅(qū)動(dòng)的控制。這種方法控制規(guī)律異常簡(jiǎn)單,對(duì)模型的精確度要求也不高,但是所控制的驅(qū)動(dòng)部件會(huì)產(chǎn)生振動(dòng)。
2.3、自適應(yīng)控制法是系統(tǒng)通過(guò)實(shí)時(shí)修整自身的特性來(lái)適應(yīng)控制對(duì)象的動(dòng)態(tài)變化,這樣的控制法可以解決參數(shù)隨時(shí)變化的問(wèn)題,但是需要參數(shù)的變化滿足線性參數(shù)變化的條件。
2.4、魯棒性控制法運(yùn)用測(cè)量技術(shù)來(lái)測(cè)量系統(tǒng)的誤差,然后通過(guò)誤差糾正來(lái)調(diào)節(jié)控制系統(tǒng)的響應(yīng)。這種控制法專注于狀態(tài),不進(jìn)行變量的調(diào)整,算法也不需要精確的模型,但是控制器需要在有界的建模誤差下使系統(tǒng)穩(wěn)定。
2.5、智能控制是一種智能化的控制策略,也就是說(shuō),它是通過(guò)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)姆绞?,但從理論上?lái)說(shuō),它并不像一些末梢神經(jīng)系統(tǒng)那樣敏感和精確,實(shí)際上,它是一種模糊控制,而從更深入的角度來(lái)看,采用的是遺傳算法理論,從數(shù)字化控制的控制策略來(lái)看,它再其發(fā)展運(yùn)算的過(guò)程中,并不一來(lái)于對(duì)象的數(shù)學(xué)模型,這就在很大程度上減少了控制策略計(jì)算的工作量與復(fù)雜程度,不僅如此,智能控制的魯棒性比較強(qiáng),這也是智能控制法其中的一個(gè)優(yōu)點(diǎn),但進(jìn)一步來(lái)看,雖然智能控制不依賴于數(shù)學(xué)模型,但它的控制也是較為復(fù)雜的,而在實(shí)際中,智能控制法的實(shí)現(xiàn)難度較大。
3、主軸運(yùn)動(dòng)控制策略
在伺服壓力機(jī)傳動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)的過(guò)程中,無(wú)論從哪個(gè)方面來(lái)看,主軸運(yùn)動(dòng)控制都是十分重要的內(nèi)容,這是因?yàn)橹鬏S運(yùn)動(dòng)決定這伺服壓力機(jī)的運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu),通過(guò)主軸運(yùn)動(dòng),從而達(dá)到對(duì)相關(guān)部件的合理控制,可見(jiàn)主軸運(yùn)動(dòng)在伺服壓力機(jī)傳動(dòng)中是至關(guān)重要的,存在主軸運(yùn)動(dòng),必然就會(huì)存在其相應(yīng)的控制策略,也只有合理有效的控制策略,才能從很大程度上對(duì)主軸運(yùn)動(dòng)得到有效控制,進(jìn)而讓伺服壓力機(jī)傳動(dòng)得到控制。
從主軸運(yùn)動(dòng)的控制策略來(lái)看,它不是憑空存在的,也不是憑借一時(shí)的靈感改造成功的,可以說(shuō),它是在其相應(yīng)理論模型的建立以及實(shí)踐的嘗試完善中實(shí)現(xiàn)的。我國(guó)研究學(xué)者通過(guò)對(duì)伺服壓力機(jī)主傳動(dòng)結(jié)構(gòu)運(yùn)動(dòng)力學(xué)的深層次分析,并依據(jù)不同的沖壓工藝,在大量理論與研究的基礎(chǔ)上建立了曲柄滑塊機(jī)構(gòu)模擬仿真模型,這種仿真模型主要是通過(guò)Solidwork、ANSYS 和 ADAMS 聯(lián)合仿真模型的建立,通過(guò)數(shù)據(jù)模擬與計(jì)算,得到曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的動(dòng)態(tài)運(yùn)動(dòng)特征,從而為設(shè)計(jì)以及主軸運(yùn)動(dòng)控制提供有力的策略。但在理論模擬與實(shí)際嘗試的過(guò)程中,它們還是存在了一定的差異性。像伺服壓力機(jī)主軸運(yùn)動(dòng)滑塊往往需要高精度的定位與控制,而從實(shí) 際上來(lái)看,曲柄滑塊機(jī)構(gòu)會(huì)受到伺服壓力機(jī)運(yùn)作中各種工況的干擾與影響,而在理論中,Matlab 軟件中的 Simulink 仿真工具具有很強(qiáng)的運(yùn)算能力,它能夠及時(shí)而有效地在模型建立中將實(shí)際的多種因素考慮進(jìn)去,具體來(lái)說(shuō),它能夠較為便捷地觀察并收集到曲柄滑塊機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)中的各種參數(shù)變化,而且它的仿真與模擬建模更具直觀性,并且在模擬操作的過(guò)程中,能夠?qū)崿F(xiàn)設(shè)計(jì)參數(shù)的柔性變更。同時(shí),在理論研究與實(shí)際結(jié)合上,我國(guó)周莉?qū)W者對(duì)曲柄滑塊結(jié)構(gòu)進(jìn)行了數(shù)學(xué)模型的撿垃圾,從一定程度上仿真了單位時(shí)間內(nèi)連桿與滑塊運(yùn)動(dòng)曲線。
從以上理論建模到實(shí)際應(yīng)用表明,主軸運(yùn)動(dòng)控制可以通過(guò)曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)與優(yōu)化實(shí)現(xiàn),而具體實(shí)現(xiàn)策略是經(jīng)過(guò)模型建立、模擬以及相關(guān)計(jì)算及試驗(yàn)而得出的。