电阻应变式位移传感器在下料机重复定位精度检测中的应用

2014-09-02陈立云

机电信息 2014年30期

关键词：保险丝下料定位精度

陈立云夏楠周鹏

(1.江苏省盐城市产品质量监督检验所，江苏盐城 224056；2.江苏省设备成套有限公司，江苏南京 210009)

电阻应变式位移传感器在下料机重复定位精度检测中的应用

陈立云1夏楠2周鹏1

(1.江苏省盐城市产品质量监督检验所，江苏盐城 224056；2.江苏省设备成套有限公司，江苏南京 210009)

应用冲压保险丝和电阻应变式位移传感器分别测量下料机的重复定位精度，通过对比分析得出，应用电阻应变式位移传感器测量准确性更高、可靠性更强，并且能够实时监控下料机的工作精度。

电阻应变式位移传感器；下料机；重复定位精度

0 引言

下料机是借助于机械运动的作用力加压于刀模，对材料进行切割加工的机器，是一些轻工行业不可缺少的设备。重复定位精度是下料机生产、加工过程中一项最重要的技术要求，重复定位精度的高低直接影响被加工产品的质量。因此，实时、准确、可靠地获取下料机的重复定位精度，对于提高下料机的生产精度、保障其有效运行十分重要。本文提出的通过电阻应变式位移传感器在下料机生产过程中实时测量重复定位精度的方法能够进行实时检测，准确性更高，可靠性更强。

1 研究现状

目前，国内关于下料机的现行标准为QB/T1347—1991《下料机》，标准中对下料机工作精度的要求为“压板作五次冲裁动作，其下限重复定位精度误差不大于±0.30 mm”。随着制鞋工业的飞速发展，有些高端客户对制鞋机械的加工精度要求不断提高。例如，对于国内制鞋机械的厂家出口到国外的产品，外商客户提出，要求制鞋机械的重复定位精度不大于±0.08 mm，这就对生产企业提出了更高的加工精度要求，相应对检测技术的要求也随之提高。传统的检测重复定位精度的方法是在工作台面压板底平面上选择一个光滑的测试点，将直径大于或等于3 mm的保险丝平放，适当调节压板高度后作冲裁动作，取5次测试值中最大值与最小值，其差的1/2应在规定范围之内[1]。而这种方法的缺点是不能实时获取测量数据，必须在一次启停过程中完成一次测量，不能准确地测量重复定位精度。

目前，电阻应变式位移传感器因具有高灵敏度、高测量精度和强抗干扰性的特点，而被大量应用于工业测量领域，如在轨道动态位移测试中的应用等[2]。

2 电阻应变式位移传感器的原理

电阻应变效应是指金属导体的电阻在导体受力产生变形(伸长或缩短)时发生变化的物理现象。当金属电阻丝受到轴向拉力时，其长度增加而横截面变小，引起电阻增加。反之，当它受到轴向压力时则导致电阻减小。根据电阻定律，在温度不变时，电阻值R与长度l成正比，与横截面积A成反比，与电阻率ρ成正比[3]。即：

(1)

电阻的变化量为：

(2)

电阻的相对变化量则为：

(3)

对于半径为r的圆导体，A=πr2，ΔA/A=2Δr/r。

又由材料力学可知，在弹性范围内：

Δl/l=ε,Δr/r=-με

(4)

那么从公式(3)推出：

(5)

式中，ε为导体的纵向应变，其数值一般很小，常以微应变度量；μ为电阻丝材料的泊松比，一般金属丝μ=0.3～0.5；Ks为电阻的灵敏系数，一般金属丝Ks=1.6～2.0。

电阻应变式位移传感器是以弹簧和悬臂梁串联作为弹性元件，在矩形界面悬臂梁根部正反两面贴4片应变片，并组成全桥电路，拉伸弹簧一端与测量杆连接，当测量杆随试件产生位移时，带动弹簧使悬臂梁根部产生弯曲，弯曲所产生的应变与测量杆的位移呈线性关系。这种传感器具有线性好、分辨率较高、结构简单和使用方便等特点[4]。

3 试验结果与分析

本文分别采用冲压保险丝和电阻应变式位移传感器对1台型号为XCLB2-100的液压摆臂下料机的重复定位精度进行检测，厂方要求该机型的重复定位精度不大于+0.08 mm。电阻应变式位移传感器数据采集试验系统如图1所示。该下料机的冲裁动作频率为60次/min，在100 s范围内采用电阻应变式位移传感器动态测量该机器的重复定位精度。

图1 试验系统示意图

在相同工况条件下，选用直径为5 mm的保险丝若干，采用冲压保险丝的方法同时测量。

(6)

式中，ξ为重复定位精度(mm)；b为保险丝受压方向的高度(mm)；i为保险丝编号，为1～5。

2种方法测量的数据比较如图2所示。经比较，在相同工况下100 s时间内测量下料机的重复定位精度，采用冲压保险丝法采集20组数据，不大于+0.08 mm的数据有6组，而采用电阻应变式位移传感器法共计采集99组数据，不大于+0.08 mm的数据有67组。可以看出，采用冲压保险丝法测量下料机的重复定位精度效率低下，自动化程度不高。而采用电阻应变式位移传感器法测量可以更加真实地反映下料机的重复定位精度，并且能够持续实时动态监控下料机的重复定位精度。