[发明专利]一种集压力控制与位移补偿为一体的工具头及控制方法

权利要求书

1.一种集压力控制与位移补偿为一体的工具头，其特征在于，包括刀柄套、升降刀柄、工具头和T形螺纹杆，所述的工具头的一端固定在所述的升降刀柄底部，另一端延伸到升降刀柄外，所述的升降刀柄内部设有螺纹，所述的螺纹与T形螺纹杆的螺杆部分配合，所述T形螺纹杆的顶部位于刀柄套内，T形螺纹杆将刀柄套的内腔分为上无杆腔和下有杆腔；所述的上无杆腔对应的刀柄套侧壁上设有进气口，所述的下有杆腔对应的刀柄套侧壁上设有出气口；在所述的升降刀柄的外圈设有轮齿，所述的轮齿与三个齿轮配合，每个齿轮的齿轮轴通过电机驱动。

2.如权利要求1所述的集压力控制与位移补偿为一体的工具头，其特征在于，所述的升降刀柄底部具有一个锥形空腔，锥形空腔内安装有一个第一压力传感器，所述的工具头穿过该锥形空腔，工具头通过锁紧螺母与弹簧夹头固定在升降刀柄上，工具头顶部与所述的第一压力传感器接触。

3.如权利要求2所述的集压力控制与位移补偿为一体的工具头，其特征在于，所述的T形螺纹杆的顶部安装第二压力传感器。

4.如权利要求3所述的集压力控制与位移补偿为一体的工具头，其特征在于，所述的刀柄套安装在一个移动平板上，所述的三个齿轮的齿轮轴通过轴承也安装在该移动平板上。

5.如权利要求4所述的集压力控制与位移补偿为一体的工具头，其特征在于，所述的移动平板底部安装有位移传感器。

6.如权利要求5所述的集压力控制与位移补偿为一体的工具头，其特征在于，所述的进气口、出气口与气压系统相连。

7.如权利要求6所述的集压力控制与位移补偿为一体的工具头，其特征在于，所述的第一压力传感器、第二压力传感器和位移传感器与控制系统相连；所述的控制系统控制所述的气压系统和三个电机。

8.如权利要求1所述的集压力控制与位移补偿为一体的工具头，其特征在于，所述的三个齿轮均匀的分布在升降刀柄的外圈。

9.如权利要求7所述的集压力控制与位移补偿为一体的工具头的控制方法，其特征在于，控制系统采集第一压力传感器和第二压力传感器的信号，控制气压系统将高压气体通入工具头柄套的无杆腔中，实现压力补偿；控制系统采集安装在移动平板底部的位移传感器的信息，将位移补偿信息转换为三个电机的转速信号，驱动齿轮轴端部齿轮促使升降刀柄外齿轮绕T形螺纹杆转动，从而实现上下位移补偿。

10.如权利要求9所述的控制方法，其特征在于，

压力补偿信息的处理，将采集到的实时压力信号作为输入量，与成形力预测模型预测的加工过程中的理论成形压力进行对比；通过MPC压力补偿求解器在考虑工具头设定加工轨迹的前提下，计算合理的压力补偿量，通过计算机控制，实现压力补偿；

位移补偿信息的处理，将采集到的实时成形零件的精度作为输入量，与成形精度预测模型预测的加工过程中的理论成形精度进行对比；通过MPC位移补偿求解器在考虑工具头设定加工轨迹的前提下，计算合理的位移补偿量，通过计算机控制，实现位移补偿。