[发明专利]一种肘杆式伺服压力机的曲柄角度虚拟方法

说明书

本发明提供了一种肘杆式伺服压力机的曲柄角度虚拟方法，包括如下步骤:建立曲柄连杆式伺服压力机的曲柄滑块机构的数学模型；利用滑块的位移求解曲柄的角度；得出滑块位移和曲柄角度的函数关系；利用迭代法求解曲柄角度的近似值，进一步建立滑块位移和曲柄角度的对应关系表，利用对应关系表快速查询各个滑块位移所对应的曲柄角度，实现曲柄角度的虚拟计算。该曲柄角度虚拟方法将肘杆式伺服压力机的滑块位移与曲柄角度关系的数学模型进行虚拟化，以滑块位移作为曲柄角度和曲柄虚拟角度之间建立映射关系的桥梁对其进行封装，用最简单的曲柄连杆式伺服压力机的滑块位移和曲柄角度关系的数学模型展示给机床用户，从而简化了机床用户的使用难度。

技术领域

本发明涉及一种曲柄角度虚拟方法，尤其是一种肘杆式伺服压力机的曲柄角度虚拟方法。

背景技术

曲柄连杆式伺服压力机的传动结构简单，开发难度小，是目前国内使用比较普遍的压力机传动结构，但是该结构存在传动链长、传动精度不容易提高的缺点。肘杆式伺服压力机使用多连杆传动方式，通过减速机构(同步带或齿轮副)、曲柄(偏心轮)及连杆、肘杆等增力机构转换为滑块的上下往复的直线运动。与曲柄连杆式伺服压力机相比，该种传动结构不仅在工作区域内有很好的低速特性，可以更好满足金属材料最大拉伸速度的限制要求，而且滑块上行下行的速度曲线不对称，具有很好的急回特性，可以更好地适应“快-慢-更快”的成型工艺运动要求。同时肘杆机构有一定的增力作用，与同吨位级别的曲柄连杆式伺服压力机相比较，肘杆式伺服压力机的体积较小，并且能够很大程度的降低伺服电动机的容量和成本，是现在伺服压力机较常使用的一种传动结构。

目前常见的肘杆式伺服压力机控制系统都可以通过人机交互界面直接监视和设置曲柄角度以及与曲柄角度和滑块位移相关联的一些机床参数、运动控制参数等。与曲柄连杆式伺服压力机相比，由于肘杆式伺服压力机的不对称性，机床用户在设置参数(如送料结构、机械手、电子凸轮、运动曲线等)时或者在查看当前的滑块位置时，必须知道滑块在下死点所对应的曲柄角度。由于每台机床的各个杆件尺寸等机械参数不同，所以下死点所对应的曲柄角度也不同，这在一定程度上增加了用户的使用难度。

发明内容

本发明要解决的技术问题是肘杆式伺服压力机的滑块位移和曲柄角度之间的逆向求解运算的复杂性，很难得到解析解。

为了解决上述技术问题，本发明提供的肘杆式伺服压力机的曲柄角度虚拟方法，包括如下步骤：

步骤1，建立曲柄连杆式伺服压力机的曲柄滑块机构的数学模型,根据三角形的几何关系得出：

(s-h)²＝L²-(Rsinα)²

式中,h为滑块的位移,s为曲柄和连杆的连接点相对于曲柄轴心的垂直距离，α为曲柄角度,R为曲柄长,L为连杆长,并取曲柄轴心的位移为0,由上式可解得：

步骤2，利用逆向求解，即利用滑块的位移h求解曲柄的角度α，根据三角形的几何关系，进一步得到：

cos(π-α)＝[(-h)²+R²-L²]/2R(-h)

由上式可解得：

α＝π+arccos[(h²+R²-L²)/2Rh]