基于點電極的注塑模具內(nèi)熔體狀態(tài)感知系統(tǒng)及其檢測方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及注塑領(lǐng)域，尤其是一種基于點電極的注塑模具內(nèi)熔體狀態(tài)感知系統(tǒng)及其檢測方法。
【背景技術(shù)】
[0002]在高分子成型過程中，特別是注塑過程，在線實時測量或者檢測高分子熔體在注塑模具中的狀態(tài)，對于整個注塑過程的檢測和最終產(chǎn)品質(zhì)量的預(yù)測具有至關(guān)重要的作用。
[0003]傳統(tǒng)的注塑過程中熔體在注塑模具內(nèi)的狀態(tài)檢測方法主要包括:
1)、通過測量模腔壓力、模腔表面溫度等其他變量來間接推測出模具中熔體的狀態(tài)，但該方法操作起來不夠簡便。
[0004]2)、在模具中安裝玻璃模腔，通過高速相機拍攝高分子熔體在模具中的狀態(tài)。該方法提供了較好的實驗信息，但是由于熔體在玻璃表面與其在工業(yè)中所使用的金屬模具表面的流動及傳熱過程完全不同，該方法無法應(yīng)用到工業(yè)中，應(yīng)用范圍較小。
[0005]3 )、通過超聲脈沖反射法來檢測熔體在模具中流動的狀態(tài)。該方法根據(jù)高分子和空氣對超聲波的不同衰減度來檢測熔體前端在模具中流動的位置。在模具中，安裝多個傳感器，當(dāng)熔體前端流動到傳感器的安裝位置時，超聲脈沖反射回來的振幅立即發(fā)生變化，由此得到熔體在模具中流動的位置。但是，該方法只能在傳感器安裝的位置檢測到熔體的前端，只能提供間斷的或者離散的熔體流動狀態(tài)的信息，不夠準(zhǔn)確。
[0006]為了克服以上缺陷，有人提出了采用平板電容傳感器(由平板電容器和相應(yīng)的電容值測量電路組成)的方法來檢測熔體在注塑模具內(nèi)的狀態(tài)。該電容傳感器利用安裝在型腔兩側(cè)的兩個平板型電極感知模腔內(nèi)的塑料熔體狀態(tài)。實驗結(jié)果發(fā)現(xiàn)平板型電容器可以正確有效地在線測量平板型塑料產(chǎn)品在模腔內(nèi)的材料狀態(tài)，但該方法中平板電容器的兩極難以安裝在表面結(jié)構(gòu)復(fù)雜的模具(如非平面結(jié)構(gòu)的模具)內(nèi)，靈活度較低且適用性較窄。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的目的是:提供一種靈活度較高且適用性較廣的，基于點電極的注塑模具內(nèi)熔體狀態(tài)感知系統(tǒng)。
[0008]本發(fā)明的另一目的是:提供一種靈活度較高且適用性較廣的，基于點電極的注塑模具內(nèi)熔體狀態(tài)檢測方法。
[0009]本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是:
基于點電極的注塑模具內(nèi)熔體狀態(tài)感知系統(tǒng)，包括點電極電容器傳感器和狀態(tài)識別系統(tǒng)，所述點電極電容器傳感器包括點電極電容器和電容測量單元，所述點電極電容器的兩個電極分別位于模具動模和靜模的內(nèi)側(cè)，所述點電極電容器的兩個電極均與電容測量單元連接，所述電容測量單元的輸出端與狀態(tài)識別系統(tǒng)的輸入端連接。
[0010]進(jìn)一步，所述點電極電容器的一極為設(shè)置在模具靜模內(nèi)的點電極，所述點電極電容器的另一極為設(shè)置在模具動模上的金屬電極，所述點電極和金屬電極均與電容測量單元連接。
[0011]進(jìn)一步，所述電極電容器傳感器還包括嵌套和螺線栓，所述點電極中軸肩的上部與模具的定位孔配合實現(xiàn)向上方向的定位，所述點電極中軸肩的下部通過嵌套與螺線栓的配合，實現(xiàn)向下方向的定位。
[0012]進(jìn)一步，所述點電極中軸肩的下部還設(shè)置有與電容測量單元連接的接線孔。
[0013]進(jìn)一步，在所述點電極與嵌套之間還設(shè)置有絕緣層。
[0014]進(jìn)一步，所述電容測量單元包括電容電壓轉(zhuǎn)換電路、模數(shù)轉(zhuǎn)換器和采集模塊，所述點電極和金屬電極均與電容電壓轉(zhuǎn)換電路連接，所述電容電壓轉(zhuǎn)換電路的輸出端通過模數(shù)轉(zhuǎn)換器進(jìn)而與采集模塊的輸入端連接。
[0015]進(jìn)一步，所述點電極電容器的一極為設(shè)置在模具動模頂針上的點電極，所述點電極電容器的另一極為設(shè)置在模具靜模上的金屬電極，所述點電極和金屬電極均與電容測量單元連接。
[0016]本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的另一技術(shù)方案是:
基于點電極的注塑模具內(nèi)熔體狀態(tài)檢測方法，包括:
51、將點電極電容傳感器的點電極安裝在注塑過程的關(guān)鍵點處，并將點電極電容傳感器通過電容測量單元與狀態(tài)識別系統(tǒng)連接，其中，注塑過程的關(guān)鍵點位于模具內(nèi)；
52、根據(jù)預(yù)設(shè)的采樣周期定時對點電極電容傳感器的輸出電壓進(jìn)行采集；
53、根據(jù)采集的輸出電壓和采集時刻進(jìn)行狀態(tài)識別，從而檢測出注塑模具內(nèi)熔體的狀
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[0017]進(jìn)一步，所述注塑過程的關(guān)鍵點為注塑過程的進(jìn)膠口、最后填充位置或最后冷卻位置。
[0018]本發(fā)明的系統(tǒng)的有益效果是:采用了兩個電極分別位于模具動模和靜模的兩側(cè)的點電極電容器結(jié)構(gòu)，不受模腔表面結(jié)構(gòu)的影響，使得點電極電容器傳感器可以安裝在表面結(jié)構(gòu)復(fù)雜的模具模腔內(nèi)，靈活度較高且適應(yīng)性較廣。進(jìn)一步，點電極電容器傳感器包括點電極、嵌套和螺線栓，點電極通過軸肩與嵌套、螺線栓之間的互相配合來實現(xiàn)點電極的定位，使得點電極在承受模腔內(nèi)塑料的壓力同時保證極板未進(jìn)入模腔，更加可靠。進(jìn)一步，直接利用頂針作為點電極，不需要對模具結(jié)構(gòu)進(jìn)行改動，更加方便和普遍適用。
[0019]本發(fā)明的方法的有益效果是:只需將點電極電容傳感器的點電極安裝在模具內(nèi)的注塑過程關(guān)鍵點處，并配合測量單元和狀態(tài)識別系統(tǒng)就能完成模具內(nèi)熔體狀態(tài)的檢測，降低了模具模腔表面結(jié)構(gòu)對模具狀態(tài)檢測過程的影響，從而可以將點電極電容器傳感器安裝在表面結(jié)構(gòu)復(fù)雜的模具模腔內(nèi)，靈活度較高且適應(yīng)性較廣。
【附圖說明】
[0020]下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。
[0021]圖1為本發(fā)明基于點電極的注塑模具內(nèi)熔體狀態(tài)感知系統(tǒng)的功能模塊框圖；
圖2為本發(fā)明點電極電容器傳感器的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖3為本發(fā)明基于點電極的注塑模具內(nèi)熔體狀態(tài)檢測方法；
圖4為本發(fā)明實施例一點電極電容器的結(jié)構(gòu)示圖；
圖5為本發(fā)明電容測量單元的結(jié)構(gòu)框圖； 圖6為本發(fā)明實施例二的輸出電壓-時間曲線。
[0022]附圖標(biāo)記:1、點電極；2、絕緣層；3、嵌套；4、螺線栓；5、接線孔；6、軸肩；7、靜模；8、模腔；9、測量物體；10、接地電極。
【具體實施方式】
[0023]參照圖1，基于點電極的注塑模具內(nèi)熔體狀態(tài)感知系統(tǒng)，包括點電極電容器傳感器和狀態(tài)識別系統(tǒng)，所述點電極電容器傳感器包括點電極電容器和電容測量單元，所述點電極電容器的兩個電極分別位于模具動模和靜模7的內(nèi)側(cè)，所述點電極電容器的兩個電極均與電容測量單元連接，所述電容測量單元的輸出端與狀態(tài)識別系統(tǒng)的輸入端連接。
[0024]參照圖2，進(jìn)一步作為優(yōu)選的實施方式，所述點電極電容器的一極為設(shè)置在模具靜模7內(nèi)的點電極1，所述點電極電容器1的另一極為設(shè)置在模具動模上的金屬電極，所述點電極1和金屬電極均與電容測量單元連接。
[0025]本發(fā)明可以將點電極安裝于模具的靜模上，使點電極引出的信號線不需要隨模具動模的變動而變動，以令得到的信號更加穩(wěn)定。
[0026]參照圖2，進(jìn)一步作為優(yōu)選的實施方式，所述電極電容器傳感器還包括嵌套3和螺線栓4，所述點電極1中軸肩6的上部與模具的定位孔配合實現(xiàn)向上方向的定位，所述點電極1中軸肩6的下部通過嵌套3與螺線栓4的配合，實現(xiàn)向下方向的定位。
[0027]參照圖2，進(jìn)一步作為優(yōu)選的實施方式，所述點電極1中軸肩6的下部還設(shè)置有與電容測量單元連接的接線孔5。
[0028]進(jìn)一步作為優(yōu)選的實施方