伺服壓裝機驅(qū)動已經(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。伺服電機在沖壓成型領(lǐng)域應(yīng)用更是廣泛,沖壓成型以伺服電機作為沖壓的動力源,主傳動的質(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、伺服壓力機主傳動的結(jié)構(gòu)分析
近年來,伺服壓力機發(fā)展速度迅猛,目前國內(nèi)外主要的壓力機主傳動形式有伺服電機直接驅(qū)動、伺服電機間接驅(qū)動、混合式驅(qū)動三種形式。
1.1、直接驅(qū)動是伺服電機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)動方式具有加工精度高、生產(chǎn)中噪聲低、節(jié)約設(shè)計空間、能耗低等優(yōu)點;
1.2、間接驅(qū)動是伺服電機不直接和執(zhí)行元件相聯(lián)接,中間通過加速機構(gòu)來傳動扭矩進行動力的輸出。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;
1.3、混合式驅(qū)動是將傳統(tǒng)的壓力機和傳動系統(tǒng)結(jié)合而來,把飛輪融入到伺服驅(qū)動,結(jié)合了兩者的特點能夠使壓力機在低電壓峰值下仍然保持沖壓能力。
2、伺服電機控制驅(qū)動技術(shù)
近年來,隨著沖壓行業(yè)的發(fā)展,沖壓的精度和效率是每一個制造廠商不斷追求的,伺服電機的效率直接制約著沖壓技術(shù)的發(fā)展。伺服電機驅(qū)動的研究成為重中之重。為此建立一個精確的控制模型,選擇優(yōu)秀合理的驅(qū)動方案是保證沖壓精度和效率的關(guān)鍵。隨著科技的進步和發(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械加工需要,以下為常見的控制策略:
2.1、微分幾何控制方法。這種控制方法通過把非線性的系統(tǒng)進行精確的線性化來實現(xiàn)對驅(qū)動的控制。這種控制的方法理論上精度極高,沒有誤差。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)的變化來調(diào)整控制模型,以實現(xiàn)對驅(qū)動的控制。這種方法控制規(guī)律異常簡單,對模型的精確度要求也不高,但是所控制的驅(qū)動部件會產(chǎn)生振動。
2.3、自適應(yīng)控制法是系統(tǒng)通過實時修整自身的特性來適應(yīng)控制對象的動態(tài)變化,這樣的控制法可以解決參數(shù)隨時變化的問題,但是需要參數(shù)的變化滿足線性參數(shù)變化的條件。
2.4、魯棒性控制法運用測量技術(shù)來測量系統(tǒng)的誤差,然后通過誤差糾正來調(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,它是通過神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)姆绞剑珡睦碚撋蟻碚f,它并不像一些末梢神經(jīng)系統(tǒng)那樣敏感和精確,實際上,它是一種模糊控制,而從更深入的角度來看,采用的是遺傳算法理論,從數(shù)字化控制的控制策略來看,它再其發(fā)展運算的過程中,并不一來于對象的數(shù)學模型,這就在很大程度上減少了控制策略計算的工作量與復(fù)雜程度,不僅如此,智能控制的魯棒性比較強,這也是智能控制法其中的一個優(yōu)點,但進一步來看,雖然智能控制不依賴于數(shù)學模型,但它的控制也是較為復(fù)雜的,而在實際中,智能控制法的實現(xiàn)難度較大。
3、主軸運動控制策略
在伺服壓力機傳動運轉(zhuǎn)的過程中,無論從哪個方面來看,主軸運動控制都是十分重要的內(nèi)容,這是因為主軸運動決定這伺服壓力機的運動機構(gòu),通過主軸運動,從而達到對相關(guān)部件的合理控制,可見主軸運動在伺服壓力機傳動中是至關(guān)重要的,存在主軸運動,必然就會存在其相應(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主軸運動得到有效控制,進而讓伺服壓力機傳動得到控制。
從主軸運動的控制策略來看,它不是憑空存在的,也不是憑借一時的靈感改造成功的,可以說,它是在其相應(yīng)理論模型的建立以及實踐的嘗試完善中實現(xiàn)的。我國研究學者通過對伺服壓力機主傳動結(jié)構(gòu)運動力學的深層次分析,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構(gòu)模擬仿真模型,這種仿真模型主要是通過Solidwork、ANSYS 和 ADAMS 聯(lián)合仿真模型的建立,通過數(shù)據(jù)模擬與計算,得到曲柄滑塊機構(gòu)的動態(tài)運動特征,從而為設(shè)計以及主軸運動控制提供有力的策略。但在理論模擬與實際嘗試的過程中,它們還是存在了一定的差異性。像伺服壓力機主軸運動滑塊往往需要高精度的定位與控制,而從實 際上來看,曲柄滑塊機構(gòu)會受到伺服壓力機運作中各種工況的干擾與影響,而在理論中,Matlab 軟件中的 Simulink 仿真工具具有很強的運算能力,它能夠及時而有效地在模型建立中將實際的多種因素考慮進去,具體來說,它能夠較為便捷地觀察并收集到曲柄滑塊機構(gòu)運動中的各種參數(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程中,能夠?qū)崿F(xiàn)設(shè)計參數(shù)的柔性變更。同時,在理論研究與實際結(jié)合上,我國周莉?qū)W者對曲柄滑塊結(jié)構(gòu)進行了數(shù)學模型的撿垃圾,從一定程度上仿真了單位時間內(nèi)連桿與滑塊運動曲線。
從以上理論建模到實際應(yīng)用表明,主軸運動控制可以通過曲柄滑塊機構(gòu)的設(shè)計與優(yōu)化實現(xiàn),而具體實現(xiàn)策略是經(jīng)過模型建立、模擬以及相關(guān)計算及試驗而得出的。