專利名稱：工件上加載拉力的模擬裝置的制作方法
背景技術(shù)：
授予Sullivan等人的美國專利6,370,962公開了一種在動態(tài)條件下確定樣本的拉伸特性的裝置。該裝置包括一個含有線性馬達(dá)20的外殼16。該裝置也包括一個主動夾具組件30和一個從動夾具組件32，它們被安裝到軌道26上用于沿軌道26運(yùn)動。還提供了光學(xué)傳感器102、104和力傳感器108。在測試運(yùn)行之前，兩個夾具組件被連接在一起，例如使用磁鐵，參見第6段第19至20行。樣本被安裝在主動夾具組件30和從動夾具組件32的夾持夾具中?！皹颖維在進(jìn)入測試運(yùn)行時無拉伸載荷”，參見第7段第14至15行。從動夾具組件32最初隨主動夾具組件30運(yùn)動直至前者到達(dá)制動組件90，在此接合點處其終止向前運(yùn)動。主動夾具組件30繼續(xù)運(yùn)動產(chǎn)生一個施加到樣本上的拉力。應(yīng)該注意的是，線性馬達(dá)20“在測試運(yùn)行之初和測試運(yùn)行之前應(yīng)達(dá)到測試速度”見第6段第34至36行。光學(xué)傳感器102、104以及力傳感器108在測試運(yùn)行時產(chǎn)生實時數(shù)據(jù)，參見第7段第3至6行。該數(shù)據(jù)被用于測定樣本S的應(yīng)力-應(yīng)變特征，參見第7段第11至14行。據(jù)信由力傳感器108產(chǎn)生的信號沒有被該裝置中的控制器用來作為時間函數(shù)控制任一個夾具組件30、32的位置。
授予Burke等人的美國專利5,188,456也公開了一種在動態(tài)條件下確定樣本的拉伸特性的裝置。所述裝置包括一個連接到一個活動壓頭12上的第一夾持夾具18。從而，壓頭12和夾持夾具18通過一個線性步進(jìn)馬達(dá)10被驅(qū)動。第二纖維夾持夾具24被基本固定。它也被連接到一個測力傳感器32。在測試運(yùn)行之前，第一夾持夾具18在遠(yuǎn)離第二夾具24的方向被運(yùn)行直至載荷的增量被測力傳感器32檢測，參見第6段第9至12行。然后第一夾持夾具18被運(yùn)行到一個由控制器決定的位置，直到樣本被拉長到預(yù)先確定的百分比，參見第6段第12至16行。然后控制器對測力傳感器取樣以確定樣本上的載荷，參見第6段第16至19行。專利‘456也設(shè)想當(dāng)樣本被加熱時控制器連續(xù)地對測力傳感器取樣以及控制第一夾持夾具18的運(yùn)動以使得施加到樣本上的載荷保持恒定，參見從第6段第32行開始至第7段第33行。據(jù)信由測力傳感器產(chǎn)生的信號沒有被該裝置中的控制器用來作為時間函數(shù)控制第一夾持夾具18的位置。
還應(yīng)注意的是MTS Systems Corporation生產(chǎn)一種以商品名“810Floor-Standing Systems”銷售的材料測試系統(tǒng)，參見網(wǎng)址“http//www.mts.com/menusystem.asp？DataSource＝0&NodeID＝1011”。所述裝置包括一個固定的第一工件夾持構(gòu)件和一個活動的第二工件夾持構(gòu)件。第二構(gòu)件被驅(qū)使遠(yuǎn)離第一構(gòu)件的運(yùn)動使得對工件施加一個拉力。第二構(gòu)件的運(yùn)動是通過一個伺服操縱閥來實現(xiàn)。所述裝置包括一個測量第一和第二夾持構(gòu)件之間的相對位移的常規(guī)LVDT傳感器。它還包括一個產(chǎn)生由所述工件施加到第一構(gòu)件上的載荷的指示信號的載荷傳感器。據(jù)信由載荷傳感器產(chǎn)生的信號沒有被該裝置中的控制器用來作為時間函數(shù)控制第二工件夾持構(gòu)件的位置。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供了一個模擬裝置且該裝置包括一個固定的機(jī)身；一個與機(jī)身關(guān)聯(lián)的用于相對于機(jī)身運(yùn)動的滑架；連接到固定機(jī)身、用于接合工件的第一裝置；連接到滑架、用于隨滑架運(yùn)動以及接合工件的第二裝置；連接到固定機(jī)身和滑架、用于實現(xiàn)滑架和第二裝置相對于機(jī)身的運(yùn)動以使拉伸載荷被施加到工件上的至少一個馬達(dá)裝置；包括至少一個力傳感器以使在第二裝置運(yùn)動期間檢測施加到工件上的拉伸載荷的傳感器裝置；以及連接到至少一個馬達(dá)裝置的一個傳動控制器，該控制器用于依照對應(yīng)于離散時間間隔的預(yù)先確定的滑架位置和響應(yīng)來自包括至少一個力傳感器的傳感器裝置的反饋來控制至少一個馬達(dá)裝置的運(yùn)行。
已經(jīng)發(fā)現(xiàn)當(dāng)傳動控制器控制驅(qū)動滑架的馬達(dá)裝置時考慮到來自力傳感器的反饋時，實現(xiàn)了對作為時間函數(shù)的滑架位置的改進(jìn)控制。


圖1是本發(fā)明的裝置的一個側(cè)視圖，其用作對工件進(jìn)行拉伸測試。
圖2A為圖示說明裝有一個第二夾持裝置的一個往復(fù)運(yùn)動的滑架的透視圖，其中滑架位于由裝置機(jī)身的上下部分所限定的腔體內(nèi)；
圖2B為裝置主體上部的透視圖；圖2C為安裝到機(jī)身下部的滑架的透視側(cè)視圖，并且其中已經(jīng)去除了機(jī)身上部和伺服線性馬達(dá)；圖2D為滑架主體的透視圖；圖2E為滑架主體的后視圖；圖2F為滑架主體的前視圖；圖2G為滑架主體的側(cè)視圖；圖2H為滑架和馬達(dá)第二構(gòu)件的透視圖；圖2I為滑架和馬達(dá)第二構(gòu)件一部分的透視圖；圖3A為滑架和安裝到滑架上的第二夾持裝置的一部分的透視圖；圖3B為滑架的一部分和機(jī)身下部的一部分的側(cè)透視圖；圖4為在圖1裝置中的伺服線性馬達(dá)之一的U型第一構(gòu)件的透視圖；圖5為裝置機(jī)身的外側(cè)支承構(gòu)件、L型位置限制構(gòu)件、彈簧加載板、彈簧受載板、加熱板、冷卻板和圖1所示裝置的靜止的第一夾持裝置的透視圖；圖5A為帶有夾緊在其中的工件的第一和第二夾持裝置的頂視圖。
圖6和7為裝置機(jī)身的外側(cè)支承構(gòu)件、L型位置限制構(gòu)件、彈簧加載板、彈簧受載板、加熱板和冷卻板的透視圖，并且其中未畫出靜止的第一夾持裝置；圖6A為L型位置限制構(gòu)件、彈簧受載板、加熱板和冷卻板各部分的透視圖，并且其中未畫出靜止的第一夾持裝置；圖8A至8D為第一和第二夾持裝置的多個視圖；圖9為圖示說明圖1裝置的控制器在恒定速度段期間當(dāng)控制滑架位置作為時間函數(shù)時在處理來自測力傳感器的力反饋時所采用步驟的方框圖；圖10為圖示說明用于驅(qū)動圖1裝置的馬達(dá)的一個驅(qū)動器控制器和放大器的方框圖；圖10A為圖示說明本發(fā)明的加熱器控制器的方框圖；圖11A為實施例的位置與時間的曲線圖；圖11B為實施例的速度與時間的曲線圖；
圖11C為實施例的加速度與時間的曲線圖；和圖12為被圖1裝置的第一和第二夾持裝置接合的一個校準(zhǔn)板的示意的側(cè)視圖。
具體實施例方式
圖1圖示說明根據(jù)本發(fā)明建造的用于將拉伸載荷施加到工件W上的一個裝置10。實施例工件W包括聚烯烴薄膜和纖維結(jié)構(gòu)；彈性體薄膜和纖維結(jié)構(gòu)；紙片；以及其它類似薄膜和纖維結(jié)構(gòu)。裝置10包括一個固定機(jī)身20，其包括一個下部22和一個固定連接到下部22上的上部24，參見圖1、2A和2B。裝置10還包括一個往復(fù)直線運(yùn)動的滑架30，其包括一個位于由機(jī)身20的下部和上部22和24所限定的一個腔體26內(nèi)部的主體部分34，參見圖2A、圖2C(在圖2C中，上部24已經(jīng)從下部22上去除以圖示說明滑架30)和圖2D至2G(在圖2D至2G中，僅圖示說明了主體部分34)。
滑架30借助于安裝到形成滑架主體部分34一部分的一對翼34c上的常規(guī)直線軸承32沿著第一和第二滑軌28a和28b運(yùn)動，參見圖2A、2C、2D和3A和3B?；?0的往復(fù)運(yùn)動通過八個單獨的伺服線性馬達(dá)40來實現(xiàn)，所有的馬達(dá)聯(lián)合運(yùn)行，其中馬達(dá)40以產(chǎn)品名稱“LEC-S-4P”購自Rockwell International Corporation。每個伺服馬達(dá)40包括一個大致U型的第一構(gòu)件42，其包括一個具有安裝在其U型腔體內(nèi)部并基本上在其整個長度上延伸的多個磁鐵42b的金屬U型元件42a，參見圖2A和4，以及一個活動的第二構(gòu)件43，其包括一個金屬支撐板，其具有繞著支承板纏繞的并沿著其長度延伸的多個線圈，參見圖2H和2I。將四個第一構(gòu)件42固定連接到機(jī)身20上部24的內(nèi)表面24a上，參見圖2A，同時在滑架30的正下方將剩下的四個第一構(gòu)件(未示出)固定連接到機(jī)身20下部22的上表面(未示出)。將四個第二構(gòu)件43固定連接到滑架主體部分34的主板34d的上部34a，同時將剩下的四個第二構(gòu)件(未示出)固定連接到滑架主體部分34的主板34d的下部34b。將四個聚合物支承板44固定到主板34d的上部34a上，參見圖2A，并將四個聚合物支承板(未示出)安裝到主板34d的下部34b。將固定連接到滑架主體部分34的主板34d的上部和下部34a和34b的馬達(dá)第二構(gòu)件43與聚合物板44串聯(lián)安裝。在啟動馬達(dá)40時，每個第二構(gòu)件43相對于其對應(yīng)的第一構(gòu)件42運(yùn)動，使得滑架30相對于固定機(jī)身20直線運(yùn)動。在圖示說明的實施方案中，馬達(dá)40能夠以達(dá)到+/-3米/秒的速度和以達(dá)到+/-196m/s2的加速度移動滑架30；并且使滑架30產(chǎn)生一個等于約+/-20,000牛頓的作用于工件W上的拉伸載荷，即由第一和第二夾持裝置100和200施加到工件W上的力。
提供了其中一種以產(chǎn)品代號“Turbo PMAC 2-PC”購自Delta TauCorporation的一個驅(qū)動控制器300用于控制馬達(dá)40的運(yùn)行，參見圖10。驅(qū)動控制器300產(chǎn)生一個被第一和第二放大器360a和360b接收的驅(qū)動信號。放大器360a和360b以產(chǎn)品代號“Quad Amp.”購自Delta TauCorporation。將每個放大器360a、360b連接到四個伺服馬達(dá)40上。響應(yīng)從控制器300接收的驅(qū)動信號，每個放大器360a、360b產(chǎn)生基本相同的驅(qū)動控制信號給其對應(yīng)的四個馬達(dá)40。
滑架30相對于固定機(jī)身20的位置通過一個連接到固定機(jī)身20的上部24上的線性編碼器讀出頭410被檢測，參見圖2A，其從安裝到滑架30上與滑架30一起運(yùn)動的一個相應(yīng)的傳感器帶412讀取位置值。
滑架30還包括一個冷卻板36和一個加熱板38，參見圖2A和3A。第二夾持裝置200通過螺栓202直接安裝到加熱板38上，參見圖3A、8B和8D。加熱板38通過一對電阻加熱器38a被加熱，參見圖2A和3A。板38的溫度通過一個熱電偶38b進(jìn)行檢測，其產(chǎn)生溫度信號給一個加熱器控制器320，參見圖2A和10A。加熱器控制器320控制電阻加熱器38a的啟動以將板38保持在所需的溫度。冷卻板36通過流經(jīng)板36的空氣進(jìn)行冷卻?？諝馔ㄟ^一對空氣管道被提供給板36，空氣管道通過配件36a連接到板36上，參見圖3A。冷卻板36防止呈熱量形式的能量從加熱板38被轉(zhuǎn)移到滑架主體部分34。
提供了一對彈簧加載的后擋50來限制滑架30在遠(yuǎn)離第一夾持裝置100的方向上行進(jìn)，參見圖1。
再次參見圖1，機(jī)身20的下部22包括一個外支承構(gòu)件22a。在圖示的實施方案中，穿過支承構(gòu)件22a延伸的是四個螺孔(未示出)，其每個具有一個對應(yīng)的螺桿60，參見圖6和7。固定連接到外支承構(gòu)件22a上的是一對L型位置限制構(gòu)件22b和22c。一個彈簧加載板70被安放在構(gòu)件22b和22c之間并緊靠螺桿60。一個彈簧受載基板72也被安放在構(gòu)件22b和22c之間并借助于多個壓縮彈簧74偏壓限制構(gòu)件22b和22c的懸臂部分22d，參見圖5至7和6A。一對定位桿72a從平板72伸出來并穿過在彈簧加載板70中裝設(shè)的直線軸承70a以及在支承構(gòu)件22a中裝設(shè)的直線軸承(未示出)，參見圖7。彈簧74被安裝在從彈簧受載板72中伸出的相應(yīng)桿上。在彈簧加載板70中設(shè)有孔，用于安放繞著其安裝彈簧74的桿。彈簧加載板70的位置可通過調(diào)節(jié)螺桿60的位置而改變，以調(diào)節(jié)彈簧74頂靠板72所施加的偏置力。在圖示的實施方案中，設(shè)置了約十二(12)個彈簧74來施加約7000磅(31,000N)的力頂靠彈簧受載板72。
將一個冷卻板80借助于螺栓(未示出)固定連接到彈簧受載板72上，參見圖5至7和6A。將一個加熱板82借助于預(yù)壓螺釘固定安裝到冷卻板80上。位于冷卻板80和加熱板82之間的是多個壓電測力傳感器84，在圖示的實施方案中是四個，參見圖6A和7，其連同用于將加熱板82連接到冷卻板80上的預(yù)壓螺釘一起以產(chǎn)品代號“Load Washer和PreloadScrew，型號9031”購自Kistler Instrument Corporation。測力傳感器84產(chǎn)生的信號被提供給一個求和裝置84a，參見圖10，其以產(chǎn)品代號“4-GangConnector，型號107B”購自Kistler Corporation。求和裝置84a用來將四個測力傳感器84產(chǎn)生的信號累加并產(chǎn)生一個集中力信號給一個放大器84b。放大器84b以產(chǎn)品代號“Dual Charge Amplifier，型號5010B”購自Kistler Corporation。一個由放大器84b產(chǎn)生的放大的力信號傳送至控制器300并且它是由冷卻板80和加熱板82直接施加到測力傳感器84上的綜合壓縮力的代表。將加熱板82連接到板80上的預(yù)壓螺釘延伸穿過在測力傳感器84中的中心孔。四個測力傳感器84中的每個傳感器被預(yù)加3000磅(13，345牛)的載荷，用于產(chǎn)生作用在四個測力傳感器84上的12,000磅(53，375牛)的綜合預(yù)加載荷。由于測力傳感器84被預(yù)加載荷，當(dāng)拉伸載荷通過第一和第二夾持裝置100和200施加到工件W上時，由冷卻板80和加熱板82施加到測力傳感器84上的壓縮力被縮減。施加到測力傳感器84上的壓縮力的縮減量等于第一和第二夾持裝置100和200施加到工件W上的拉伸載荷。施加到工件W上的拉伸載荷的值也等于工件W施加到第一和第二夾持裝置100和200的每一個上以及滑架30上的拉伸載荷的值。
在圖5、5A、8B和8D中圖示說明，但在圖6、7和6A中沒有顯示的第一夾持裝置100通過螺栓102被直接安裝到加熱板82上。加熱板82借助于一對電阻加熱器82a進(jìn)行加熱，參見圖5、6和6A。板82的溫度通過熱電偶82b進(jìn)行檢測，其產(chǎn)生溫度信號給控制器320，參見圖6、6A和10A。加熱器控制器320控制電阻加熱器82a的啟動以將板82保持在所需的溫度。冷卻板80通過流經(jīng)板80的空氣進(jìn)行冷卻。空氣借助于一對空氣管道被提供給板80，空氣管道通過配件80a被連接到板80上。冷卻板80防止呈熱量形式的能量從加熱板82被轉(zhuǎn)移到彈簧受載板72。
為防止第一和第二夾持裝置100和200由于滑架30朝向第一夾持裝置100的超程而損壞，將一個傳感器90安裝到機(jī)身20的下部22以及將一個標(biāo)志92安裝到滑架30的主體部分34，參見圖2A、3A和5。傳感器90連接到控制器300，參見圖10。如果滑架30在朝向第一夾持100的方向上移動得太遠(yuǎn)，則滑架30上的標(biāo)志92將啟動傳感器90，其產(chǎn)生一個相應(yīng)的信號給控制器300。在響應(yīng)過程中，控制器300斷開驅(qū)動滑架30的馬達(dá)40的動力。也提供了一個用于防止損壞第一和第二夾持裝置100和200的第二傳感器排列。它包括一個安裝到限制構(gòu)件22c上的微動開關(guān)94和一個固定安裝到彈簧受載板72上的致動器96，參見圖6和7。將微動開關(guān)94連接到控制器300上，參見圖10。接合懸臂99(圖2A、2D-、2G和5A中未顯示)被安裝到滑架30的主體部分34上，參見圖5和6，并適合于正好在第二平板夾持裝置200接合第一夾持裝置100之前接合彈簧受載板72。當(dāng)由頂靠彈簧受載板72的接合懸臂99所施加的外力超過頂靠板72的壓縮彈簧74所施加的偏置力時，板72將在朝向彈簧加載板70的方向上運(yùn)動，使致動器96啟動開關(guān)94，其又產(chǎn)生一個相應(yīng)的信號給控制器300。在響應(yīng)過程中，控制器300斷開驅(qū)動滑架30的馬達(dá)40的動力。
根據(jù)本發(fā)明，拉伸載荷由第一和第二夾持裝置100和200施加到工件W上使得工件W經(jīng)歷一個預(yù)先確定的基本上恒定的應(yīng)變速度。拉伸載荷被施加到工件W上直至工件破壞或滑架30到達(dá)它的行程或運(yùn)行終點，例如，距離后擋50約75mm處。
第一工件夾持裝置100包括一個通過螺栓102直接連接到加熱板82上的支撐板106，參見圖5、5A和8A至8D。外部構(gòu)件108通過螺栓108a固定到支撐板106上，參見圖8A。活動的外部構(gòu)件110通過螺栓110a和112連接到支撐板106上。位于外部構(gòu)件108和110之間的是可拆卸的工件接合構(gòu)件114。一旦工件W被放置在接合構(gòu)件114之間，結(jié)合構(gòu)件114被嵌入外部構(gòu)件108和110之間。當(dāng)它們被嵌入外部構(gòu)件108和110之間時提供制動器114a以限制接合構(gòu)件114的移動。然后螺栓112被操作者調(diào)整導(dǎo)致外部構(gòu)件110向著固定構(gòu)件108運(yùn)動使得工件W被鎖定在接合構(gòu)件114和116之間。
第二工件夾持裝置200包括一個通過螺栓202直接連接到加熱板38上的支撐板206，參見圖2A和8A至8D。外部構(gòu)件208被固定到支撐板206上?；顒拥耐獠繕?gòu)件210通過螺栓210a和212被可調(diào)節(jié)地連接到支撐板206上。位于外部構(gòu)件208和210之間的是可拆卸的工件接合構(gòu)件214。一旦工件W被放置在接合構(gòu)件214之間，結(jié)合構(gòu)件214被嵌入外部構(gòu)件208和210之間。當(dāng)它們被嵌入外部構(gòu)件208和210之間時提供制動器214a以限制接合構(gòu)件214的移動。然后螺栓212被操作者調(diào)整導(dǎo)致外部構(gòu)件210向著固定構(gòu)件208運(yùn)動使得工件W被鎖定在接合構(gòu)件214之間。
在進(jìn)行拉伸測試操作之前，確定滑架30的“出發(fā)”位置。在第一和第二夾持裝置100和200之間沒有工件W時，控制器300致使第二夾持裝置200向著第一夾持裝置100緩慢運(yùn)動直到其接合校準(zhǔn)板400，其具有一個鄰近第一夾持裝置100的已知厚度T，參見圖12?？刂破?00控制第二夾持裝置200的運(yùn)動使得它向著第一夾持裝置100緩慢運(yùn)動直到其接合校準(zhǔn)板400。在接合點處，由于滑架30的運(yùn)動被校準(zhǔn)板400鎖定伺服直線電機(jī)40的位置誤差增大，其增大了由控制器300檢測的位置誤差。換句話講，控制器300通過由線性編碼器讀出頭410產(chǎn)生的位置信號決定滑架30的位置不改變，即使控制器300正產(chǎn)生驅(qū)動信號以給馬達(dá)40提供動力。響應(yīng)檢測的滑架30的0運(yùn)動，控制器300知道滑架30位于與遠(yuǎn)離滑架30的“0位置”的距離相等于校準(zhǔn)板400的厚度的位置處，即，如果假設(shè)允許第二夾持裝置200接合第一夾持裝置100，其位于滑架30的位置。從傳感器帶412讀取對應(yīng)的位置值之后基于線性編碼器讀出頭410產(chǎn)生的位置信號，控制器300限定滑架30的當(dāng)前位置作為一個離開“0位置”的距離等于校準(zhǔn)板400的厚度的距離。如下文進(jìn)一步所述，當(dāng)?shù)诙A持裝置200位于遠(yuǎn)離第一夾持裝置100為“Pli”距離的位置時控制器300定義滑架30的“出發(fā)”位置作為滑架30的位置。
同樣在進(jìn)行拉伸測試之前，工程師/技術(shù)人員定義如下參數(shù)工件W的標(biāo)距長度Lo，即，從第一夾持裝置100的外表面104延伸至第二夾持裝置200的外表面204的工件W的拉緊但非拉伸長度，參見圖8C；一個期望的基本上恒定的應(yīng)變速度(1/秒)，在測試運(yùn)行期間工件W將承受該應(yīng)變速度；距離“Pli”，如上面所提到的；滑架30與緩沖器50隔開的最終距離，例如，75mm。
然后，滑架30被移動到某一位置以使得第一夾持裝置100的外表面104和第二夾持裝置200的外表面204之間的距離小于工件W的標(biāo)距長度Lo。工件W以及接合構(gòu)件114和214然后被裝入且夾緊在夾持構(gòu)件108、110和208、210之間。
其后，滑架30被移動至一個開始位置，也是它的出發(fā)位置，在此處第二夾持裝置200的外表面204離開第一夾持裝置100的外表面104之間隔開的距離為Pli。距離Pli的選擇使得在夾持裝置100和200之間提供足夠的空間以便工件W不被夾持裝置100和200過度壓縮和損壞。距離“Pli”可以等于預(yù)先確定的工件W初始標(biāo)距長度的倍數(shù)值，例如，Pli＝0.10×L0。
設(shè)想在通過移動第二夾持裝置200以使其離開第一夾持裝置100的距離為Pli來實施測試之前工件W可被加熱到一個預(yù)先確定的溫度。如上面所提到的，加熱器控制器320將加熱板38和82維持在預(yù)定的溫度?？捎每刂频筋A(yù)定溫度的加熱板38和82通過將工件W在第一和第二夾持裝置100和200之間保持一段預(yù)定的時間將工件W加熱到所需溫度。
為了實現(xiàn)測試運(yùn)行，控制器300致使馬達(dá)40驅(qū)動滑架30從起始位置(也是它的“出發(fā)”位置)，在此處第二夾持裝置200的外表面204離開第一夾持裝置100的外表面104之間隔開的距離為Pli，在遠(yuǎn)離第一夾持裝置100的方向上運(yùn)動以使拉伸載荷被施加到工件W上?？刂破?00致使馬達(dá)40連續(xù)驅(qū)動滑架30運(yùn)動直至其到達(dá)最終位置，在該最終位置處滑架遠(yuǎn)離緩沖器50一個預(yù)先確定的距離，例如75mm。當(dāng)滑架30在其最終位置處時，第二夾持裝置200也在其終止或最終位置并且其遠(yuǎn)離第一夾持裝置100隔開一個距離P3f。在滑架30運(yùn)動期間，工件W伸長直至拉伸載荷導(dǎo)致其破壞，即，破裂，或直至滑架30到達(dá)它的最終位置。在圖示說明的實施方案中，滑架30從它的初始或出發(fā)位置至它的最終位置的運(yùn)動被分成三個離散的段。
三段的每一段均包括多個相等的離散時間間隔，例如300微秒。例如，確定執(zhí)行三段所需的總時間周期T，如下面所述，并且然后用該總時間周期除以驅(qū)動控制器300在拉伸測試運(yùn)行期間能夠處理的預(yù)定的控制點數(shù)目例如7990，以確定離散時間間隔的周期。如果計算出的離散時間間隔的周期小于預(yù)定值，例如300微秒，則采用預(yù)定值。
利用對應(yīng)于這三段的公式，將在下面論述，處理器/存儲器單元340為每一段中的每一離散時間間隔確定滑架30的對應(yīng)位置。提供時間間隔和對應(yīng)的滑架位置給驅(qū)動控制器300。在前進(jìn)加速段、恒定速度段和回退加速段期間，驅(qū)動控制器300基于對應(yīng)于那些段的離散時間間隔的預(yù)先確定的滑架位置產(chǎn)生適當(dāng)?shù)尿?qū)動信號至放大器360a、360b以控制滑架30的運(yùn)動，并且響應(yīng)來自線性編碼器讀出頭410的滑架位置信號和放大器84b反饋的力信號。因為在前進(jìn)加速段不存在工件W施加到滑架30上的載荷，并且經(jīng)過回退加速段的開始工件W典型地已經(jīng)破壞，這使得在那段期間沒有載荷經(jīng)由工件W施加到滑架30上，所以在那兩段期間來自放大器84b的反饋力信號典型地為0載荷指示。
處理器/存儲器單元340利用下式計算執(zhí)行三個段所需的總時間周期TT＝T1+T2+T3其中T1＝在前進(jìn)加速段期間的總時間；T2＝在恒定速度段期間的總時間；和T3＝在回退加速段期間的總時間。
確定T1、T2和T3的公式列于下面。
然后單元340用總時間T除以整個三段的綜合的控制點數(shù)目例如7990，以確定離散時間間隔的時間周期。
前進(jìn)加速段被定義成出現(xiàn)于從第二夾持裝置200，其位于離開第一夾持裝置100距離Pli處，遠(yuǎn)離第一夾持裝置100開始移動直至滑架30達(dá)到一個預(yù)先確定的速度值V2，該速度值為在恒定速度段期間所維持的速度。在前進(jìn)加速段的末端工件W位于第一和第二夾持裝置100和200之間的長度等于它的初始標(biāo)距長度Lo以使直至恒定速度段開始沒有拉伸載荷施加到工件W上。
工件W被夾緊在兩個夾持裝置100和200之間，控制器300致使滑架30根據(jù)預(yù)先確定的對應(yīng)于前進(jìn)加速段期間出現(xiàn)的每一個時間間隔的滑架位置P1進(jìn)行移動。那些滑架位置P1被處理器/存儲器單元340預(yù)先確定且隨后提供給控制器300。處理器/存儲器單元340也確定提供給控制器300的對應(yīng)滑架速度值和滑架加速度值。處理器/存儲器單元340為前進(jìn)加速段期間出現(xiàn)的大量相等的離散時間間隔中的每一個計算滑架位置、滑架速度和滑架加速度，其利用下式計算前進(jìn)加速段中的加速度A1A1＝V2/T1其中V2＝Lo×dε/dt(在恒定速度段的速度)；Lo＝工件W的初始標(biāo)距長度；ε＝工程應(yīng)變；dε/dt＝在測試運(yùn)行中工件W將承受的期望的恒定應(yīng)變速度；T1=2×(Lo-Pli)V2]]>(在前進(jìn)加速段期間的總時間)；Pli＝在測試運(yùn)行開始處第二夾持裝置200離開第一夾持裝置100的距離。
前進(jìn)加速段中的速度A1V1＝A1×t1其中t1＝0至T1前進(jìn)加速段的位置
P1=Pli+(A1×t12)2]]>其中t1＝0至T1；P1＝相對于第一夾持裝置100和對應(yīng)的時間t1的滑架位置(或第二夾持裝置200的位置)；Pli＝在測試運(yùn)行開始處第二夾持裝置200離開第一夾持裝置100的距離；和A1＝參見上述前進(jìn)加速段中滑架加速度的公式。
恒定速度段被定義成出現(xiàn)于從前進(jìn)加速段直至在回退加速段期間滑架速度開始減小為止。在恒定速度段期間，滑架30被維持在一個基本恒定的速度V2。在該段期間，拉伸載荷被施加到工件W上使得工件W經(jīng)歷一個基本上恒定的應(yīng)變速度，該應(yīng)變速度由工程師/技術(shù)人員預(yù)先確定?？刂破?00致使滑架30根據(jù)預(yù)先確定的對應(yīng)于恒定速度段期間出現(xiàn)的每一個時間間隔的滑架位置P2進(jìn)行移動。那些滑架位置P2由處理器/存儲器單元340預(yù)先確定且隨后提供給控制器300。處理器/存儲器單元340也確定提供給控制器300的對應(yīng)滑架速度值。處理器/存儲器單元340為恒定速度段期間出現(xiàn)的大量相等的離散時間間隔中的每一個計算滑架位置和滑架速度，其利用下式計算在恒定速度段的加速度A2始終等于0。
在恒定速度段期間的速度V2V2＝Lo×dε/dtLo＝工件W的初始標(biāo)距長度；和dε/dt＝在測試運(yùn)行中工件W將承受的期望的恒定應(yīng)變速度。
在恒定速度段的位置P2＝V2×t2其中P2＝相對于恒定速度段開始處滑架30的位置和對應(yīng)的時間t2的滑架位置(或第二夾持裝置200的位置)；t2＝0(“0”時間在恒定速度段開始處)至T2；和
T2＝在恒定速度段中的總時間；T2=P3f-Pli-(A1×T122)+(A3×T322)V2]]>P3f＝第二夾持裝置200在回退加速段的末端處相對于第一夾持裝置100的最終位置；Pli＝在測試運(yùn)行開始處第二夾持裝置200離開第一夾持裝置100的距離；A1等于前進(jìn)加速段中的加速度。
T1等于前進(jìn)加速段中的總時間。
V2等于恒定速度段的速度；A3等于在回退加速段期間的加速度，參見下述公式；和T3等于回退加速段中的總時間，參見下述公式。
回退加速段被定義成出現(xiàn)于從恒定速度段的末端直至滑架30到達(dá)其最終或終止位置為止?？刂破?00致使滑架30根據(jù)預(yù)先確定的對應(yīng)于回退加速段期間出現(xiàn)的每一個時間間隔的滑架位置P3進(jìn)行移動。那些滑架位置P3被處理器/存儲器單元340預(yù)先確定且隨后提供給控制器300。處理器/存儲器單元340也確定提供給控制器300的對應(yīng)滑架速度值和滑架加速度值。處理器/存儲器單元340為回退加速段期間出現(xiàn)的大量相等的離散時間間隔中的每一個計算滑架位置、滑架速度和滑架加速度，其利用下式計算回退加速段中的加速度A3A3＝-V2/T1其中V2＝Lo×dε/dt(在恒定速度段的速度)；Lo＝工件W的初始標(biāo)距長度；dε/dt＝在測試運(yùn)行中工件W將承受的期望的恒定的應(yīng)變速度；T1=2×(Lo-Pli)V2]]>(在前進(jìn)加速段期間的總時間，其等于回退加速段期間的總時間)；
Pli＝在測試運(yùn)行開始處第二夾持裝置200離開第一夾持裝置100的距離。
回退加速段中的速度A3V3＝V2+(A3×t3)其中t3＝0(“0”時間在回退加速段開始處)至T3；T3＝在回退加速段中的總時間，其等于T1。
回退加速段的位置P3=-[(A3×t3)2]]]>其中P3＝相對于回退加速段開始處滑架30的位置和對應(yīng)的時間t3的滑架位置(或第二夾持裝置200的位置)；t3＝0(“0”時間在回退加速段開始處)至T3；T3等于回退加速段中的總時間，其等于T1；和A3＝參見上述針對A3的公式。
以滑架30在其開始或出發(fā)位置，控制器300致使伺服直線電機(jī)40驅(qū)動滑架30遠(yuǎn)離第一夾持裝置100以使得滑架30被加速至速度V2。在該段期間在產(chǎn)生適當(dāng)?shù)尿?qū)動信號至放大器360a、360b時，控制器300考慮到來自線性編碼器讀出頭410的位置反饋信息使得控制器將由讀出頭410提供的位置信息所確定的滑架30的實際位置與預(yù)先確定的、期望的位置相比較。在前進(jìn)加速段期間控制器300在產(chǎn)生適當(dāng)?shù)尿?qū)動信號至360a、360b時，放大器也考慮到由測力傳感器84產(chǎn)生的力或載荷信息。然而，因為在前進(jìn)加速段期間沒有載荷經(jīng)由工件W施加到滑架30上，或反之亦然，由測力傳感器84b反饋的力信號在該段典型地為0載荷指示。
控制器300還致使滑架30以速度V2行進(jìn)貫穿恒定速度段。在恒定速度段期間在產(chǎn)生適當(dāng)?shù)尿?qū)動信號至放大器360a、360b時，控制器300考慮到來自線性編碼器讀出頭410的位置反饋信息使得控制器將由讀出頭410提供的位置信息所確定的滑架30的當(dāng)前位置與預(yù)先確定的、期望的位置相比較。在恒定速度段期間控制器300在產(chǎn)生適當(dāng)?shù)尿?qū)動信號至360a、360b時，放大器也考慮到由測力傳感器84產(chǎn)生的力或載荷信息。
開始于回退加速段的開始處，控制器300致使滑架30從速度V2減速至零速度，在該零速度點滑架30處于它的最終或終止位置。在回退加速段期間在產(chǎn)生適當(dāng)?shù)尿?qū)動信號至放大器360a、360b時，控制器300考慮到來自線性編碼器讀出頭410的位置反饋信息使得控制器將由讀出頭410提供的位置信息所確定的滑架30的實際位置與預(yù)先確定的、期望的位置相比較。在回退加速段期間控制器300在產(chǎn)生適當(dāng)?shù)尿?qū)動信號至360a、360b時，放大器也考慮到由測力傳感器84產(chǎn)生的力或載荷信息。然而，因為在之前的恒定速度段期間工件W典型地發(fā)生破壞，所以典型地沒有載荷經(jīng)由工件W施加到滑架30上，并且因此由測力傳感器84b反饋的力信號在該段期間典型地為0載荷指示。
已經(jīng)發(fā)現(xiàn)通過利用來自測力傳感器84的力反饋，控制器300實施的作為時間函數(shù)的滑架位置控制精度能夠被提高。圖9圖示說明的特征方框圖顯示當(dāng)控制滑架30的位置作為時間函數(shù)時控制器300依照包括處理來自測力傳感器84的力反饋的伺服控制算法所采取的步驟。
在步驟500中，針對每一段期間出現(xiàn)的離散時間間隔，控制器300連續(xù)地檢索由處理器/存儲器單元340預(yù)先確定的且先前提供給控制器300的、期望的滑架位置P2。在前進(jìn)和回退加速段以及恒定速度段期間的每一離散時間間隔均包括相同的第一時間周期TP1。在步驟500a期間，其被稱作一個“軌跡發(fā)生器”步驟，控制器300在滑架位置P2，即，近似的滑架位置，之間插入產(chǎn)生于每一離散時間間隔處的新命令，每一時間間隔包括第一周期TP1，這樣使得精確的滑架位置P2F產(chǎn)生于第二時間間隔，且每一時間間隔包括第二周期TP2，其小于第一周期TP1。
在步驟502中，控制器300產(chǎn)生通過比較精確的滑架位置P2F與實測的滑架位置產(chǎn)生一個位置誤差值。每一個實測的滑架位置通過利用線性輪詢編碼器讀出頭410獲得的數(shù)據(jù)來確定，參見步驟504。在步驟503中，當(dāng)前位置誤差與步驟503b期間確定的綜合值，通過加法，被結(jié)合。步驟503b期間產(chǎn)生的位置誤差的整合提供了一種方法，通過該方法控制器300能強(qiáng)制位置誤差達(dá)到零，即，控制器300連續(xù)地累積位置誤差并且將累積的誤差回加到當(dāng)前位置誤差之中。
在步驟500a期間確定的精確滑架位置P2F被用于步驟502a中以產(chǎn)生一個速度前饋信號。在步驟502a期間，控制器300確定精確滑架位置P2F關(guān)于伺服控制算法的時間基數(shù)的第一變型，該時間基數(shù)包括多個離散時間間隔，每一時間間隔具有一個等于上述第二周期TP2的周期。速度前饋信號典型地被用來補(bǔ)償機(jī)械阻尼，即，裝置10中存在的摩擦。在步驟500a期間確定的精確滑架位置P2F也用于步驟502b中以產(chǎn)生一個加速度前饋信號，其中控制器300接受精確滑架位置P2F關(guān)于伺服控制算法的時間基數(shù)的第二變型，該時間基數(shù)包括多個離散時間間隔，每一時間間隔具有一個等于上述第二周期TP2的周期。加速度前饋信號典型地被用來補(bǔ)償系統(tǒng)慣性。在步驟503a處速度前饋信號和加速度前饋信號被加在一起。
在步驟513中滑架30的速度通過接受來自編碼器讀出頭410的實際位置值的第一變型被確定。在步驟508期間第一變型或滑架速度被乘以一個變型增益值使得在控制器300中為穩(wěn)定性提供阻尼。在步驟507中，來自步驟508的輸出從步驟503期間所確定的總數(shù)以及步驟503a期間所確定的總數(shù)中被減去。在步驟509期間來自步驟507的輸出被乘以一個增益因數(shù)以便為馬達(dá)40提供一個期望的響應(yīng)，這樣使得為了期望的響應(yīng)，控制器300的時間、超調(diào)量和總的帶寬能夠被調(diào)節(jié)。在這種情況下，對于期望的位置P2關(guān)于滑架30的運(yùn)動優(yōu)選響應(yīng)在于最小化位置誤差、最小化在滑架30的位置中的超調(diào)量、以及在最短的時間內(nèi)實現(xiàn)期望的位置P2。
來自步驟509的輸出典型地被參考作為一個當(dāng)前參考值，且通常被直接提供給控制器300中的一個馬達(dá)電流發(fā)生器算法，該算法包括一個電流控制回路。然而，根據(jù)本發(fā)明，在步驟510處，控制器300輪詢測力傳感器放大器84b且產(chǎn)生一個直接與測力傳感器84檢測到載荷成比例的拉伸載荷值，即，由滑架30施加到工件W上的拉伸載荷。然后控制器300將拉伸載荷值乘以一個比例因數(shù)以使將來自測力傳感器放大器84b的原信號轉(zhuǎn)換成一個代表直接與馬達(dá)40施加到滑架30上產(chǎn)生加在工件W上的拉伸載荷的載荷成比例的馬達(dá)電流的比例信號。該比例拉伸載荷值在步驟512處被加到當(dāng)前參考值上以產(chǎn)生一個代表馬達(dá)40所必需的、用于移動滑架30至下一個想要位置P2的載荷的值，如由來自步驟509的輸出所定義的，以及所需用于產(chǎn)生加于工件W上的拉伸載荷的馬達(dá)載荷，如來自步驟510的輸出所代表的。在步驟516中，利用一個電流回路，控制器300基于來自步驟512的輸出為第一和第二放大器360a和360b確定一個適當(dāng)?shù)尿?qū)動信號。所述電流回路被典型地從馬達(dá)的電特征進(jìn)行購型和改進(jìn)使得提供一個期望的電流響應(yīng)。在該實施方案中期望的電流響應(yīng)為最小的電流超調(diào)量，以最快的可實現(xiàn)速度至步驟512的輸出。
通過在步驟512處利用帶有當(dāng)前參考值的比例拉伸載荷值，控制器300針對由滑架30施加到工件W上的載荷的變化在步驟502、502a和502b處有效地分流位置、速度和加速度回路，這樣使得當(dāng)其確定第一和第二放大器360a和360b的驅(qū)動信號時，更直接地考慮拉伸載荷的變化，由此直接提高最為時間函數(shù)的滑架30位置的控制精度。還應(yīng)注意的是，當(dāng)載荷值被考慮在內(nèi)時，用來控制馬達(dá)40的運(yùn)行以及因此作為時間函數(shù)的滑架30的位置的控制響應(yīng)時間被改善。換句話講，如果在步驟512期間不考慮由測力傳感器檢測的載荷值、由工件W施加到滑架30上的拉伸載荷的變化，反之亦然，這將不得不由位置、速度和加速度控制回路來直接考慮。這樣做將減少控制器300在控制馬達(dá)40的運(yùn)行方面的響應(yīng)時間，使得由控制器300控制的滑架位置的控制精度將受到消極影響，尤其是在速度很高當(dāng)工件W施加到滑架30上的載荷，且反之亦然，迅速變化時。
進(jìn)一步設(shè)想第一和第二恒定速度段可被定義用于任何給定的測試運(yùn)行。在這樣的情況下，預(yù)先確定的用于第一恒定速度段的滑架位置被定義成使得滑架30在那段期間以基本恒定的第一速度運(yùn)行，以及預(yù)先確定的用于第二恒定速度段的滑架位置被定義成使得滑架30在第二恒定速度段期間以基本恒定的第二速度運(yùn)行。第一和第二速度互不相等。在第一和第二恒定速度段之間提供一個額外加速段，用于增大或減小滑架30的速度。在該實施方案中，工件W在第二夾持裝置200以第一速度運(yùn)動期間經(jīng)歷一個預(yù)先確定的基本恒定的第一應(yīng)變速度并且工件W在第二夾持裝置200以第二速度運(yùn)動期間經(jīng)歷一個預(yù)先確定的基本恒定的第二應(yīng)變速度。第一應(yīng)變速度不同于第二應(yīng)變速度。
也設(shè)想對于任何給定的測試運(yùn)行，為了隨后的回顧和處理控制器300可以存儲由讀出頭410提供的位置信息以及由測力傳感器84提供的載荷信息。從那些信息中，控制器300可產(chǎn)生如下的附加數(shù)據(jù)隨時間的滑架位置；以及隨時間施加到工件W上的載荷；以及隨滑架位置施加到工件W上的載荷。
在每一個測試運(yùn)行期間，滑架30由于滑架加速度的改變均經(jīng)歷“猛拉”或機(jī)械振動。該振動噪音可以通過進(jìn)行“干”測試運(yùn)行來確定，即，不帶工件W的測試運(yùn)行。在干測試運(yùn)行期間，來自測力傳感器放大器84b的測力傳感器數(shù)據(jù)被收集作為時間和滑架位置的函數(shù)。在每一次實際測試運(yùn)行之后，即，包括被放置承受拉伸載荷的工件W的測試運(yùn)行，將來自實際測試運(yùn)行的數(shù)據(jù)與干測試運(yùn)行收集的數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，即，從實際測試運(yùn)行的數(shù)據(jù)中減去來自干測試運(yùn)行的數(shù)據(jù)，這樣使得振動噪音被去除。
此外設(shè)想滑架30可以在工件W成為拉緊狀態(tài)之前被加速到速度V2。然而，恒定的應(yīng)變速度僅在拉伸載荷被施加到工件W上之后出現(xiàn)，即，工件在第一和第二夾持裝置100和200之間處于拉緊狀態(tài)之后。
來自實施例拉伸測試運(yùn)行的的數(shù)據(jù)被列于下面。圖11A圖示說明了實施例的位置對時間曲線；圖11B圖示說明了實施例的速度對時間曲線；和圖11C圖示說明了實施例的加速度對時間曲線。
實施例的數(shù)據(jù)用于拉伸測試程序的運(yùn)動控制模型應(yīng)變速度(秒^-1) 150.0初始標(biāo)距長度(米)0.010前進(jìn)加速段的初始位置(米)0.002回退加速段的最終位置(米)0.075上述數(shù)字由使用者定義前進(jìn)加速段段中的時間 段中的位置 總時間 總位置 速度 加速度(秒)(米) (秒) (米) (米/秒) (米/秒^2)0 0.00200.000000.0020 0.000 0.000.00107 0.00210.001070.0021 0.150 140.630.00213 0.00230.002130.0023 0.300 140.630.00320 0.00270.003200.0027 0.450 140.63
0.00427 0.0033 0.00427 0.0033 0.600 140.630.00533 0.0040 0.00533 0.0040 0.750 140.630.00640 0.0049 0.00640 0.0049 0.900 140.630.00747 0.0059 0.00747 0.0059 1.050 140.630.00853 0.0071 0.00853 0.0071 1.200 140.630.00960 0.0085 0.00960 0.0085 1.350 140.630.01067 0.0100 0.01067 0.0100 1.500 140.63恒定速度段段中的時間 段中的位置 總時間 總位置 速度 加速度(秒)(米)(秒) (米) (米/秒) (米/秒^2)00 0.01067 0.0100 1.500 0.000.00380 0.0057 0.01447 0.0157 1.500 0.000.00760 0.0114 0.01827 0.0214 1.500 0.000.00320 0.0048 0.01387 0.0148 1.500 0.000.00427 0.0064 0.01493 0.0164 1.500 0.000.00533 0.0080 0.01600 0.0180 1.500 0.000.00640 0.0096 0.01707 0.0196 1.500 0.000.00747 0.0112 0.01813 0.0212 1.500 0.000.00853 0.0128 0.01920 0.0228 1.500 0.000.00960 0.0144 0.02027 0.0244 1.500 0.000.03800 0.0570 0.04867 0.0670 1.500 0.00回退加速段段中的時間 段中的位置 總時間 總位置 速度 加速度(秒) (米)(秒) (米) (米/秒)(米/秒^2)00 0.04867 0.0670 1.500 0.000.00107 0.0001 0.04973 0.0671 1.350 -140.630.00213 0.0003 0.05080 0.0673 1.200 -140.630.00320 0.0007 0.05187 0.0677 1.050 -140.63
0.00427 0.0013 0.05293 0.0683 0.900 -140.630.00533 0.0020 0.05400 0.0690 0.750 -140.630.00640 0.0029 0.05507 0.0699 0.600 -140.630.00747 0.0039 0.05613 0.0709 0.450 -140.630.00853 0.0051 0.05720 0.0721 0.300 -140.630.00960 0.0065 0.05827 0.0735 0.150 -140.630.01067 0.0080 0.05933 0.0750 0.000 -140.63在發(fā)明詳述中引用的所有文獻(xiàn)的相關(guān)部分均引入本文以供參考；任何文獻(xiàn)的引用并不可理解為是對其作為本發(fā)明的現(xiàn)有技術(shù)的認(rèn)可。
盡管說明和描述了本發(fā)明的具體實施方案，但對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員顯而易見的是，在不背離本發(fā)明的精神和保護(hù)范圍的情況下可作出許多其它的變化和修改。因此有意識地在附加的權(quán)利要求書中包括本發(fā)明范圍內(nèi)的所有這些變化和修改。
權(quán)利要求
1.一種模擬裝置，所述模擬裝置包括固定機(jī)身；與所述機(jī)身相連用于相對于所述機(jī)身運(yùn)動的滑架；連接到所述固定機(jī)身上用于接合工件的第一裝置；連接到所述滑架上用于與所述滑架一起運(yùn)動的第二裝置，所述第二裝置也接合所述工件；連接到所述固定機(jī)身上和所述滑架上的至少一個馬達(dá)裝置，其用于實現(xiàn)所述滑架和所述第二裝置相對于所述機(jī)身的運(yùn)動，使得拉伸載荷被施加到所述工件上；包括至少一個力傳感器的傳感器裝置，其用于在所述第二裝置運(yùn)動期間檢測施加到所述工件上的拉伸載荷；和連接到所述至少一個馬達(dá)裝置上的驅(qū)動控制器，其用于根據(jù)對應(yīng)于離散時間間隔的預(yù)先確定的滑架位置以及響應(yīng)來自包括所述至少一個力傳感器的所述傳感器裝置的反饋來控制所述至少一個馬達(dá)裝置的運(yùn)行。
2.如權(quán)利要求1所述的模擬裝置，其中所述預(yù)先確定的滑架位置的至少一部分被選擇成使得所述滑架在開始位置和終止位置之間其運(yùn)動的至少一部分期間以基本恒定的速度運(yùn)動。
3.如權(quán)利要求1所述的模擬裝置，其中所述預(yù)先確定的滑架位置的第一部分被選擇成使得所述滑架在開始位置和終止位置之間其運(yùn)動的第一部分期間以基本恒定的第一速度運(yùn)行，并且所述預(yù)先確定的滑架位置的第二部分被選擇成使得所述滑架在開始位置和終止位置之間其運(yùn)動的第二部分期間以基本恒定的第二速度運(yùn)行，所述第二速度不同于所述第一速度。
4.如權(quán)利要求1所述的模擬裝置，其中所述預(yù)先確定的滑架位置被定義成使得當(dāng)所述拉伸載荷施加到所述工件上時，所述工件經(jīng)歷預(yù)先確定的基本恒定的應(yīng)變速度。
5.如權(quán)利要求1所述的模擬裝置，其中所述至少一個馬達(dá)裝置包括至少一個伺服線性馬達(dá)。
6.如權(quán)利要求5所述的模擬裝置，其中所述至少一個馬達(dá)裝置還包括連接到所述驅(qū)動控制器和所述至少一個伺服線性馬達(dá)上的至少一個放大器。
7.如權(quán)利要求1所述的模擬裝置，其中所述滑架相對于所述固定機(jī)身往復(fù)直線運(yùn)動。
8.如權(quán)利要求1所述的模擬裝置，其中所述第一裝置通過聯(lián)結(jié)結(jié)構(gòu)被連接到所述固定機(jī)身上，所述聯(lián)結(jié)結(jié)構(gòu)包括所述至少一個力傳感器，所述控制器增加驅(qū)動信號至所述至少一個馬達(dá)裝置以響應(yīng)由所述至少一個力傳感器檢測的載荷。
9.如權(quán)利要求8所述的模擬裝置，其中所述至少一個力傳感器包括至少一個測力傳感器。
10.如權(quán)利要求9所述的模擬裝置，其中所述傳感器裝置還包括連接到所述固定機(jī)身上的線性編碼器讀出頭和連接到所述滑架上的傳感器帶，所述讀出頭從所述傳感器帶讀出位置值并產(chǎn)生相應(yīng)的信號給所述控制器。
11如權(quán)利要求10所述的模擬裝置，其中所述控制器基于所述滑架位置并且響應(yīng)所述讀出頭和所述至少一個測力傳感器產(chǎn)生的信號來控制所述至少一個馬達(dá)裝置的運(yùn)行。
12.如權(quán)利要求11所述的模擬裝置，其中在恒定速度段期間出現(xiàn)的所述滑架位置用以下公式來確定P2＝(Lo×dε/dt)(t)其中Lo＝所述工件的初始標(biāo)距長度；t＝0至T(在恒定速度段末端處的時間)dε/dt＝應(yīng)變速度。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種模擬裝置，該模擬裝置包括一個固定的機(jī)身；一個與機(jī)身關(guān)聯(lián)用于相對于機(jī)身運(yùn)動的滑架；一個連接到固定機(jī)身上用于接合工件的第一裝置；一個連接到滑架上用于隨滑架一起運(yùn)動并且用于接合工件的第二裝置；連接到固定機(jī)身和滑架上用于實現(xiàn)滑架和第二裝置相對于機(jī)身的運(yùn)動以將拉伸載荷施加到工件上的至少一個馬達(dá)裝置；包括至少一個力傳感器，用于在第二裝置運(yùn)動期間檢測施加到工件上的載荷的傳感器裝置；和一個驅(qū)動控制器。所述驅(qū)動控制器被連接到馬達(dá)裝置上，用于根據(jù)對應(yīng)于離散時間間隔的預(yù)先確定的滑架位置和響應(yīng)來自包括至少一個力傳感器的所述傳感器裝置的反饋來控制馬達(dá)裝置的運(yùn)行以便增強(qiáng)對作為時間函數(shù)的滑架位置的控制。
文檔編號B30B15/06GK1714286SQ200380103988
公開日2005年12月28日 申請日期2003年11月26日 優(yōu)先權(quán)日2002年11月27日
發(fā)明者巴里·J·安德森, 邁克爾·J·蘭平, 尤金·P·道特 申請人:寶潔公司