[发明专利]一种压铸机锁模力在线调节装置和调节算法

权利要求书

1.一种压铸机锁模力在线调节装置，其特征在于：它包括锁模力在线检测系统(15)、反馈控制系统(16)和调模执行机构(1)三个部分，锁模力在线检测系统(15)连接在压铸机合模机构的拉杆(8)上，锁模力在线检测系统(15)与反馈控制系统(16)信号连接，反馈控制系统(16)与调模执行机构(1)信号连接。

2.根据权利要求1所述的压铸机锁模力在线调节装置，其特征在于：所述锁模力在线检测系统(15)由应变式测力传感器(15-1)和调理电路(15-2)组成，应变式测力传感器(15-1)连接在压铸机合模机构的一根或四根拉杆(8)上，且位于压铸机合模机构的前模板(2)与后模板(5)之间，距拉杆(8)在前模板(2)或后模板(5)的固定联接端的距离大于拉杆(8)的直径，所述调模执行机构(1)包括液压马达(13)、驱动齿轮(11)、调节小齿轮(6)、调模螺母(7)和调模大齿轮(10)，液压马达(13)、调模大齿轮(10)支承在后模板(5)上，随后模板(5)一起移动，液压马达(13)通过减速机构(12)连接驱动齿轮(11)，调模螺母(7)螺纹套接在拉杆(8)上，且位于后模板(5)的后方并与后模板(5)固定，调节小齿轮(6)套接在调模螺母(7)外，驱动齿轮(11)与调模大齿轮(10)啮合，调节小齿轮(6)与调模大齿轮(10)啮合，所述反馈控制系统(16)由相互信号连接的编码器(16-1)、控制器(16-2)和控制执行程序单元(16-3)组成，应变式测力传感器(15-1)与控制器(16-2)信号连接，编码器(16-1)与液压马达(13)呈同轴状，控制执行程序单元(16-3)与液压马达(13)信号连接。

3.根据权利要求2所述的压铸机锁模力在线调节装置，其特征在于：所述每根拉杆(8)上连接二组、三组或四组应变式测力传感器(15-1)；每组应变式测力传感器(15-1)由一纵一横的两片应变片组成；所述的调理电路(15-2)为电桥电路。

4.根据权利要求3所述的压铸机锁模力在线调节装置的控制算法，其特征在于包括以下具体步骤：

a)建立压铸机合模机构的拉杆(8)受到的拉力F与拉杆(8)产生的应变ε间的关系，上述关系与拉杆(8)自身的直径d或横截面积A(A＝πd²/4)、所用材料的弹性模量E有关：

其具体关系式为：ε＝F/EA＝4F/Eπd²或F＝εEA＝Eπd²ε/4；

由胡克定律，对于受轴向拉力作用的拉杆(8)，其轴向正应变为ε，横向应变为-vε，其中v为泊松比；

b)采用应变法测定每根拉杆(8)的实际拉力，在拉杆(8)上固定一组或两组应变式测力传感器(15-1)，上述提及的应变式测力传感器(15-1)是由二片应变片组成，一片沿拉杆(8)轴线的纵向感受与拉杆(8)相同的轴向应变，另一片感受横向应变并拼成电桥进行测量；

采用一组应变式测力传感器(15-1)连接成测量电桥测量拉杆(8)的应变，测量电路构成半桥，其应变ε与电桥输出电压u₀的关系为：式中：u_e为供桥电压；s为应变片灵敏度v为被测件的泊松比；

采用二组应变式测力传感器(15-1)连接成全桥的测量电桥形式，其应变ε与电桥输出电压u₀的关系为：

对于具体的测量对象和测试电路u_e、s、(1+v)为定值，设称为电桥系数，则采用一组应变式测力传感器(15-1)、半桥接法系数为k，采用二组应变式测力传感器(15-2)，全桥接法，系数为2k；

根据测量电路和测量的输出电压，可以得到测量所得的拉杆(8)所受拉力为：

一组应变式测力传感器(15-1)(半桥测量)：

ϵ=u0k,]]>F=u0kEA=Eπd2u0/4k;]]>

二组应变式测力传感器(15-1)(全桥测量)：

ϵ=u02k,]]>F=u02kEA=Eπd2u0/8k;]]>

c)通过上一步骤中计算出来的压铸机上拉杆(8)所承受拉力F来确定锁模力P，当以四根拉杆(8)拉力的测量作为锁模力测量时，四根拉杆(8)所承受拉力F的总和确定锁模力P，设定四根拉杆(8)的拉力分别为F₁、F₂、F₃、F₄，则锁模力P为：P＝F₁+F₂+F₃+F₄；

若为半桥测量：

若为全桥测量：

有时为了结构上的简化，在各拉杆(8)受力一样的假设下，仅以一根拉杆(8)拉力的测量作为锁模力测量，则采用半桥和全桥接法的锁模力与测量输出电压的关系分别为：

若为半桥测量：

若为全桥测量：

d)建立锁模力P引起的拉杆(8)变形Δl的关系，上述关系与拉杆(8)原长度l、拉杆(8)受到的拉力F、拉杆(8)自身的直径d或横截面积A(A＝πd²/4)、所用材料的弹性模量E有关，具体表示为：

Δl＝εl＝Fl/EA＝4Fl/Eπd²；

当以四根拉杆(8)拉力的测量作为锁模力测量，且各拉杆(8)受力相同，伸长量相同的假设下，即：则Δl＝εl＝Fl/EA＝Pl/Eπd²；

e)当压铸过程的增压结束时，实际产生的锁模力P_实与设定锁模力P_设不一致就意味着上述的Δl未达到给定值；则Δl的差值，也即需调节的值为：

f)实际锁模力P_实和设定锁模力P_设用测量值表示，并设输出电压的总和为u_总O，对应于实际锁模力P_实和设定锁模力P_设的输出总电压分别为u_实总O和u_设总O，拉杆(8)伸长量的差值用测量锁模力的电压量表示，对于不同的测量情况有：

若为半桥测量

若为全桥测量

g)实际锁模力差异而引起拉杆(8)变形的差异是通过调模执行机构(1)的动作实现调节；设液压马达(13)的转角为θ，调模执行机构(1)齿轮间的减速传动比为i，调模螺母(7)的螺距为t，则液压马达(13)转角θ与调模螺母(7)位移s间的关系可表达为：当调节量s为拉杆(8)变形差Δl_差，液压马达(13)需要调节的角度对应于不同的锁模力测量方式就有：