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鎖模力是否經(jīng)過(guò)優(yōu)化以及負(fù)載是否均勻分布在四根拉桿上是評(píng)價(jià)注塑機(jī)性能的重要指標(biāo)。只有載荷均勻分布的注塑機(jī),才能確保制品品質(zhì),并能對(duì)模具和注塑機(jī)本身起到保護(hù)作用,延長(zhǎng)模具和注塑機(jī)的壽命。另外平行度在注塑過(guò)程中扮演著尤為重要的角色。如果模板或模具不平行,則每根拉桿所承受載荷不同,有可能造成拉桿斷裂,從而導(dǎo)致機(jī)器損壞、生產(chǎn)中斷。如果在注塑機(jī)上安裝測(cè)量裝置,則可避免這種現(xiàn)象發(fā)生。傳統(tǒng)的測(cè)量方式是用粘貼式應(yīng)變片來(lái)測(cè)量拉桿應(yīng)變并由此計(jì)算拉桿鎖模力。這種方法存在很多不足,如粘貼困難,應(yīng)變片只能使用一次;需要2～4ｈ的準(zhǔn)備工作;無(wú)法用于模具優(yōu)化時(shí)的測(cè)量。從長(zhǎng)遠(yuǎn)角度來(lái)看,該方法成本非常昂貴,而且對(duì)測(cè)量環(huán)境要求很高。而新的鎖模力測(cè)量技術(shù)則解決了以上的問(wèn)題,不僅安裝容易,且響應(yīng)迅速,對(duì)環(huán)境適應(yīng)能力強(qiáng)。

1    新型鎖模力測(cè)量裝置

        新的鎖模力測(cè)量技術(shù)也是利用應(yīng)變片測(cè)量拉桿應(yīng)變來(lái)得到鎖模力,但不采取圖1的方法在拉桿上粘貼應(yīng)變片,而是巧妙的將應(yīng)變片裝在一塊鋼殼表面,用鋼箔保護(hù)起來(lái),利用鋼殼內(nèi)的磁鐵吸附拉桿,從而將應(yīng)變片壓在拉桿表面,其結(jié)構(gòu)原理見(jiàn)圖2。這種新的測(cè)量裝置稱(chēng)之為磁附式鎖模力測(cè)量裝置(傳感器)。應(yīng)變片被放置在兩個(gè)磁鐵之間的不銹鋼箔下,強(qiáng)勁的磁力通過(guò)螺栓、螺母及橡膠墊使應(yīng)變片緊緊貼在拉桿表面上,從而在應(yīng)變片、鋼箔及拉桿表面之間產(chǎn)生強(qiáng)大的相互作用摩擦力。當(dāng)拉桿表面受力發(fā)生形變時(shí),由于摩擦力的相互作用,在磁力作用下緊緊貼在拉桿表面的應(yīng)變片和拉桿發(fā)生同樣的形變。在整個(gè)作用過(guò)程中,摩擦力和向下作用的磁力取代了通常用于粘貼應(yīng)變片的膠水的粘附力作用。這意味著在不使用膠水粘貼的情況下可以非常準(zhǔn)確地測(cè)量圓柱型拉桿及平面的伸長(zhǎng)率,而且應(yīng)變片可以重復(fù)使用,徹底解決了應(yīng)變片使用一次便不能再次使用的問(wèn)題,也徹底解決了應(yīng)變片安裝耗時(shí)耗力的問(wèn)題?？梢哉f(shuō)磁附式鎖模力傳感器是應(yīng)變片測(cè)量技術(shù)的一次劃時(shí)代的變革。而且在使用過(guò)程中,也和粘貼型應(yīng)變片一樣,不受拉桿直徑的限制,幾乎適用于所有拉桿直徑。現(xiàn)場(chǎng)安裝圖見(jiàn)圖3。

        但這種測(cè)量新技術(shù)因?yàn)榘惭b應(yīng)變片時(shí)采用的是體積及質(zhì)量較大的鋼殼,且用磁力來(lái)壓緊,所以不太適合在具有較大且連續(xù)沖擊載荷的在線生產(chǎn)制品場(chǎng)合上測(cè)量鎖模力,僅適合于注塑機(jī)鎖模力調(diào)試和試模時(shí)使用。

        針對(duì)具有連續(xù)沖擊載荷的在線生產(chǎn)監(jiān)測(cè)鎖模力的情況,可采用另外一種新的鎖模力測(cè)量技術(shù),即應(yīng)變片裝置在體積及質(zhì)量較小的鋁殼上,采用鋼帶裝夾取代磁鐵吸附,用螺釘?shù)念A(yù)緊力代替磁鐵的吸附力。這種測(cè)量方案中采用體積及質(zhì)量較小的鋁殼作為應(yīng)變片的安裝基座,安裝更為牢固,可在連續(xù)生產(chǎn)中使用,能夠經(jīng)受連續(xù)的沖擊,從而能夠在連續(xù)生產(chǎn)中實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)鎖模力的變化。但這種測(cè)量方法需要定制不同周長(zhǎng)的鋼帶?，F(xiàn)場(chǎng)安裝如圖4所示。

        對(duì)于注塑機(jī)研發(fā)及生產(chǎn)單位來(lái)說(shuō),新的測(cè)量鎖模力最佳方案是:在試機(jī)和試模階段,利用磁吸附式應(yīng)變傳感器測(cè)量鎖模力;在生產(chǎn)階段,利用鋼帶式應(yīng)變傳感器連續(xù)測(cè)量鎖模力,并對(duì)其進(jìn)行監(jiān)控。以上兩種測(cè)量新技術(shù)均提交了專(zhuān)利申請(qǐng)。

2    拉桿應(yīng)變及鎖模力的測(cè)量原理

        測(cè)量拉桿應(yīng)變的方法很多,都是通過(guò)鎖模時(shí)拉桿所受到載荷而發(fā)生的變形量進(jìn)行表征。通過(guò)測(cè)量拉桿應(yīng)變能夠反映以下兩個(gè)問(wèn)題:

        (1)拉桿的變形量或應(yīng)變因模具而異。同一臺(tái)注塑機(jī),同一根拉桿,如果模具不同,則拉桿的應(yīng)變也不同。因此需通過(guò)檢測(cè)拉桿應(yīng)變,避免發(fā)生熔體從模具中溢出的現(xiàn)象。

        (2)每根拉桿受力大小反映注塑機(jī)實(shí)際工作狀態(tài)。如果鎖模力太大,會(huì)使機(jī)器與模具承受高載荷。

        應(yīng)變片直接測(cè)量拉桿的變形量,單位是micros-train,用ε表示。以microstrain為單位的應(yīng)變值是非常精確的測(cè)量值。應(yīng)變片產(chǎn)生的輸出信號(hào)單位是mV/V,再利用信號(hào)放大器轉(zhuǎn)換成變形量ε=1mi-crostain=1×10-6m/m。

        式(1)成立需要滿(mǎn)足以下兩個(gè)條件:

        (1)需要測(cè)量應(yīng)變均勻分布區(qū)域的應(yīng)變。為避免測(cè)量存在應(yīng)變非均勻分布區(qū)域的應(yīng)變,傳感器應(yīng)該安裝在離模板或活動(dòng)部件大約是拉桿直徑(D)1倍以外的區(qū)域,安裝位置如圖5所示,因?yàn)樵谶@個(gè)區(qū)域應(yīng)變分布較為均勻。圖6對(duì)比了直徑均一和不均一的兩個(gè)拉桿靠近模板位置的應(yīng)變分布形態(tài)。

        (2)一根拉桿上需要安裝兩個(gè)傳感器,并且兩個(gè)傳感器安裝位置相反,如圖7所示。安裝兩個(gè)傳感器的目的是補(bǔ)償拉桿本身的彎曲變形。兩個(gè)傳感器測(cè)量值的平均值就是拉桿實(shí)際應(yīng)變值。如果只安裝一個(gè)傳感器,測(cè)量結(jié)果肯定不正確,因?yàn)槔瓧U始終存在彎曲變形,一個(gè)傳感器無(wú)法補(bǔ)償拉桿彎曲變形。如果僅為了檢驗(yàn)每根拉桿受力是否均勻,此時(shí)只需在每根拉桿相同位置上安裝一個(gè)傳感器。

3    應(yīng)變及鎖模力的顯示

        以上測(cè)量新技術(shù)與以前粘貼式方法不同,不需要從應(yīng)變片處引線接到轉(zhuǎn)換箱,而是將相同數(shù)字點(diǎn)接在一起,如圖8所示。傳統(tǒng)方法中,當(dāng)所用應(yīng)變片較多時(shí),電纜眾多接線繁瑣,容易出錯(cuò)且只能獲得相對(duì)值。新的鎖模力測(cè)量技術(shù)則是直接在傳感器上加裝一個(gè)電纜接口,即將以前的接線集成為一個(gè)6針接口,如圖9所示。然后通過(guò)6針的Y型電纜與監(jiān)測(cè)器相連,如圖10所示。兩者之間的連接形成一個(gè)如圖11所示的半橋電路,從而將應(yīng)變片變形引起的電阻變化,以電壓信號(hào)變化的形式表現(xiàn)出來(lái),并通過(guò)監(jiān)測(cè)器內(nèi)的信號(hào)放大器將微小的電壓變化放大,通過(guò)ＬＥD面板顯示出來(lái)。監(jiān)測(cè)器上可通過(guò)按鈕輸入相應(yīng)的直徑值,根據(jù)事先預(yù)置的楊氏模量,可以直接獲得鎖模力絕對(duì)值。

        新測(cè)量方法將應(yīng)變轉(zhuǎn)換為模擬量的原理與舊方法一樣,即應(yīng)變引起電阻成比例變化,引起橋電路電壓成比例變化,但新的顯示方式的優(yōu)點(diǎn)在于一是改變了以往的接線方法,具有更好的可操作性,且信號(hào)通過(guò)外表高絕緣性的“Y”型雙分支聚氨酯(PUr)電纜及6針接口實(shí)現(xiàn)更好的保真;二是可以直接在監(jiān)視器上顯示絕對(duì)值。這兩大改進(jìn)都是對(duì)傳統(tǒng)測(cè)量方法很好的改良。顯示裝置實(shí)物圖見(jiàn)圖12。

4    結(jié)論

        新型鎖模力測(cè)量技術(shù)具有下列優(yōu)點(diǎn):

        (1)徹底摒棄傳統(tǒng)粘貼式應(yīng)變片粘貼困難、耗時(shí)且只能使用一次的弊端,采用磁附式安裝方式,安裝極其方便且應(yīng)變片可重復(fù)使用。

        (2)對(duì)測(cè)量環(huán)境要求寬松。

        (3)采用集成接口技術(shù),避免傳統(tǒng)方式繁瑣的接線,具有更好的可操作性,通過(guò)外表高絕緣性的“Y”型雙分支PUr電纜傳輸信號(hào)實(shí)現(xiàn)更好的信號(hào)保真。

        (4)可直接讀出鎖模力絕對(duì)值,而傳統(tǒng)方式只能獲得相對(duì)值。