CN102778316A - 一种模切压力测试方法及其装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种模切压力的测试方法及其装置，其方法包括：通过对模切装置的三维模型进行有限元分析，得到代表不同模切压力下所述机架各个区域应力的应力表；将应力传感器放置到所述机架应变变化明显的区域；所述应力传感器检测由模切板对模切纸进行模切所产生的应力；在所述应力表中查找所检测的应力所对应的机架各个区域的应力，能够准确测定在实际工作中模切装置架体所受的模切压力，以及模切装置工作时对上平台的施力大小，以提高模切装置的使用寿命以及模切装置的模切速度和精度。
Description
技术领域
本发明涉及一种模切压力测试方法及其装置，具体涉及一种测试模切装置机架在模切时所受模切压力的方法及其装置。
背景技术
目前，在全自动平压平模切机主要用于纸箱、纸盒等印刷品的模切、压痕工艺，是印后加工设备中应用最为广泛的机种之一。它主要由输纸系统、施压机构、收纸装置、传动系统、电控及自动排废等部分组成，其中施压机构是模切机上最主要的机构，其性能的优劣直接影响模切速度和精度。
模切压力大小主要取决于以下几方面：
1)模切版上钢刀、钢线的总长度。越长，所需模切压力值越大。
2)纸张的厚度及纸张材料。纸板越厚、越硬，所需模切压力值越大。
3)胶条硬度和面积。胶条硬度越高，面积越大，所需模切压力值越大。
目前国内相关机构对模切压力的研究主要集中在以下几个方面：模切压力的产生、计算以及调节等。模切机生产厂家一般是通过生产经验估计模切过程中的最大模切压力，没有比较科学的测试方法确定模切时所施加的压力以及对模切装置机架的模切压力值，更不清楚模切过程中机架所受模切压力的具体变化情况。
在模切过程中不同的模切装置的机架所承受的模切压力不同，在模切压力超过机架所承受的最大压力的情况下很容易造成机架损坏，影响模切装置的使用寿命，生产实践中缺少一种可以测试机架所承受模切压力的模切装置。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种模切压力的测试方法及其装置，它主要解决现有模切装置不能测试机架所承受的模切压力，以及实际工作时施力装置对机架所施加的力，以提高模切装置的使用寿命以及模切装置的模切速度和精度。
根据本发明的一个方面，本发明提供了一种模切压力测试方法，包括：
A)通过对模切装置的三维模型进行有限元分析，得到代表不同模切压力下所述机架各个区域应力的应力表；
B)将应力传感器放置到所述机架应变变化明显的区域；
C)所述应力传感器检测由模切板对模切纸进行模切所产生的应力；
D)在所述应力表中查找所检测的应力所对应的机架各个区域的应力。
其中，步骤A)还包括，
通过对模切装置的三维模型进行有限元分析，得到与所述机架各个区域应力一一对应的机架各个区域应变，并建立代表机架各个区域应变的应变表。
另外，步骤D)之后，还包括，
根据机架各个区域的应力分析得出对机架所施加的压力。
其中，步骤A)具体包括：
对模切装置的机架作为一个整体建立实体模型；
对所述模型进行定义单元类型；
对所述模型进行定义材料属性；
对所述模型进行划分网格；
对所述模型在工作时实际受力方向施加模切压力；
计算出代表不同模切压力下所述机架各个区域应力的应力表。
另外，步骤B)中包括，
所述应力传感器输出端连接放大电路，用于将测定的形变信号放大；
所述放大电路输出端连接滤波电路，用于将放大后的形变信号进行滤波处理；
所述滤波电路输出端连接A/D转换电路，用于将形变信号由模拟信号转换为数字信号；
所述A/D转换电路连接测试主机，计算测试结果；
所述测试主机外设键盘和显示器。
根据本发明的另一方面，本发明还提供了一种模切压力测试装置，包括模切装置，还包括：
有限元分析模块，通过对模切装置的三维模型进行有限元分析，得到代表不同模切压力下所述机架各个区域应力的应力表；
检测模块，包括应力传感器，并将应力传感器放置到所述机架应变变化明显的区域；应力传感器检测由模切板对模切纸进行模切所产生的应力；
查找模块，在所述应力表中查找所检测的应力所对应的机架各个区域的应力。
其中，有限元分析模块还通过对模切装置的三维模型进行有限元分析，得到与所述机架各个区域应力一一对应的机架各个区域应变，并建立代表机架各个区域应变的应变表；
分析模块还根据机架各个区域的应力分析得出对机架所施加的压力。
另外，有限元分析模块包括：
建立模块，对模切装置的机架作为一个整体建立实体模型；
定义模块，对所述模型进行定义单元类型；以及，对所述模型进行定义材料属性；
划分模块，对所述模型进行划分网格；
施力模块，对所述模型工作时实际受力方向施加测试应力；
计算模块，计算出代表不同模切压力下所述机架各个区域应力的应力表。
其中，检测模块还包括，
与应力传感器输出端连接的放大电路，用于将测定的形变信号放大；
所述放大电路输出端连接滤波电路，用于将放大后的形变信号进行滤波处理；
所述滤波电路输出端连接A/D转换电路，用于将形变信号由模拟信号转换为数字信号；
所述A/D转换电路连接测试主机，计算测试结果；
所述测试主机外设键盘和显示器。
与现有技术相比较，本发明的有益效果在于：
1、本发明通过建立模切装置机架的三维模型，并进行受力分析，得出机架各个区域应力的应力表，然后用应力传感器在机架应变变化明显的区域进行测试，最后根据模切装置实际工作时所测定的区域应力查找出机架的各个区域的应力，本发明能够准确测定在实际工作中机架各部分所受的模切压力，以及模切板对机架所施加的压力，以提高模切装置的使用寿命以及模切装置的模切速度和精度。
2、本发明中通过对模切装置机架的有限元分析，能够更全面地测定模切装置中划分的各部分的形变，能够有效预防模切装置在实际工作中因模切压力过大而造成机架损坏变形，影响模切装置使用寿命。
3、本发明中的应力传感器直接安装在机架上，而且通过放大电路、滤波电路和A/D转换电路连接测试主机，计算测试结果，并通过显示器显示测试区的应力以及与测试应力对应的机架整体应力，达到实时测试机架所受模切压力的效果，控制更方便，而且根据机架应力分布情况进一步优化模切装置，使模压应力分布趋于均匀，提高模切精度。
附图说明
图1是本发明的方法流程图；
图2是本发明测试装置的结构框图；
图3是本发明测试电路原理图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的优选实施例进行详细说明，应当理解，以下所说明的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明涉及一种模切压力测试方法，包括：
S11)通过对模切装置的三维模型进行有限元分析，得到代表不同模切压力下所述机架各个区域应力的应力表；
S12)将应力传感器放置到所述机架应变变化明显的区域；
S13)所述应力传感器检测由模切板对模切纸进行模切所产生的应力；
S14)在所述应力表中查找所检测的应力所对应的机架各个区域的应力。
其中，S11)还包括，
通过对模切装置的三维模型进行有限元分析，得到与所述机架各个区域应力一一对应的机架各个区域应变，并建立代表机架各个区域应变的应变表。
另外，步骤S14)之后，还包括，
根据机架各个区域的应力分析得出对机架所施加的压力。
其中，步骤S11)具体包括：
对模切装置的机架作为一个整体建立实体模型；
对所述模型进行定义单元类型；
对所述模型进行定义材料属性；
对所述模型进行划分网格；
对所述模型在工作时实际受力方向施加模切压力；
建立代表不同模切压力下所述机架各个区域应力的应力表。
另外，步骤S12)中包括，
所述应力传感器输出端连接放大电路，用于将测定的形变信号放大；
所述放大电路输出端连接滤波电路，用于将放大后的形变信号进行滤波处理；
所述滤波电路输出端连接A/D转换电路，用于将形变信号由模拟信号转换为数字信号；
所述A/D转换电路连接测试主机，计算测试结果；
所述测试主机外设键盘和显示器。
根据本发明的另一方面，如图2所示，本发明还提供了一种模切压力测试装置，包括模切装置，还包括：
有限元分析模块，通过对模切装置的三维模型进行有限元分析，得到代表不同模切压力下所述机架各个区域应力的应力表；
检测模块，包括应力传感器，并将应力传感器放置到所述机架应变变化明显的区域；应力传感器检测由模切板对模切纸进行模切所产生的应力；
查找模块，在所述应力表中查找所检测的应力所对应的机架各个区域的应力。
其中，有限元分析模块还通过对模切装置的三维模型进行有限元分析，得到与所述机架各个区域应力一一对应的机架各个区域应变，并建立代表机架各个区域应变的应变表；
分析模块还根据机架各个区域的应力分析得出对机架所施加的压力。
另外，如图2所示，有限元分析模块具体包括：
建立模块，对模切装置的机架作为一个整体建立实体模型；
定义模块，对所述模型进行定义单元类型；以及，对所述模型进行定义材料属性；
划分模块，对所述模型进行划分网格；
施力模块，对所述模型工作时实际受力方向施加测试应力；
建立模块，建立代表不同模切压力下所述机架各个区域应力的应力表。
其中，检测模块内的电路原理结构如图3所示，包括，
设置在模切装置上的应力传感器，用于探测机架形变最明显区域的应力；
与应力传感器输出端连接的放大电路，用于将测定的形变信号放大；
所述放大电路输出端连接滤波电路，用于将放大后的形变信号进行滤波处理；
所述滤波电路输出端连接A/D转换电路，用于将形变信号由模拟信号转换为数字信号；
所述A/D转换电路连接测试主机，计算测试结果；
所述测试主机外设键盘和显示器。
具体测试时，采用扩散硅压阻传感器作为应力传感器，利用压阻效应将应力转换为电阻，再通过全桥电路转换成电压输出；在机械测试中传感器或测量电路的输出信号电压是很微弱的，不能直接用于显示、记录或A/D转换，需要通过放大电路进行放大；然后通过滤波电路使信号中需要的频率成分通过，衰减其他频率成分，消除干扰噪声；通过A/D转换电路完成模数转换；然后送给测试主机，通过测试主机对数字信号进行各种运算、滤波、分析，最后将结果输出至显示器。
同时，在测试主机内可以设定每个区域的上限值，若实际测量中机架形变超过上限值，则通过报警装置报警，有利于保护机器免受伤害，提高模切机使用寿命，提高产品技术等级。
在进行有限元分析过程中，具体步骤为，
将上平台和两侧墙板建成机架整体模型，由于在模切装置实际工作时上平台和模切板贴紧在一起，在模切版模切时承受所有模切压力。
定义单元类型，单元类型选用8节点6面体三维单元。
定义材料属性，机架材料选用球墨铸铁，抗拉强度σb＝450MPa，屈服强度σ0.2＝310MPa，弹性模量E＝1.73×1011Pa，泊松比μ＝0.3，材料密度为7.3×103kg/m3。
划分网格，采用自由划分方式。
施加载荷，墙板和底座靠螺栓等连接，故DOF设为0。在上平台下表面施加均匀载荷。
得出机架的总应变云图；
通过计算分析机架总应变云图，得出机架各个区域的应力表，进而得出机架所受到的模切压力分布情况，也可以根据机架所受的模切压力分布得出模切板对机架所施加的压力的大小。
以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。
Claims (9)
1.一种模切压力测试方法，其特征在于，包括：
A)通过对模切装置的三维模型进行有限元分析，得到代表不同模切压力下所述机架各个区域应力的应力表；
B)将应力传感器放置到所述架体应变变化明显的区域；
C)所述应力传感器检测由模切板对模切纸进行模切所产生的应力；
D)在所述应力表中查找所检测的应力所对应的机架各个区域的应力。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤A)还包括，
通过对模切装置的三维模型进行有限元分析，得到与所述机架各个区域应力一一对应的机架各个区域应变，并建立代表机架各个区域应变的应变表。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤D)之后，还包括，
根据机架各个区域的应力分析得出对机架所施加的压力。
4.根据权利要求1所述的模切压力测试方法，其特征在于，步骤A)具体包括：
对模切装置的架体作为一个整体建立实体模型；
对所述模型进行定义单元类型；
对所述模型进行定义材料属性；
对所述模型进行划分网格；
对所述模型在工作时实际受力方向施加模切压力；
计算出代表不同模切压力下所述机架各个区域应力的应力表。
5.根据权利要求1所述的模切压力测试方法，其特征在于，步骤B)中包括，
所述应力传感器输出端连接放大电路，用于将测定的形变信号放大；
所述放大电路输出端连接滤波电路，用于将放大后的形变信号进行滤波处理；
所述滤波电路输出端连接A/D转换电路，用于将形变信号由模拟信号转换为数字信号；
所述A/D转换电路连接测试主机，计算测试结果；
所述测试主机外设键盘和显示器。
6.一种模切压力测试装置，包括模切装置，其特征在于，还包括：
有限元分析模块，通过对模切装置的三维模型进行有限元分析，得到代表不同模切压力下所述机架各个区域应力的应力表；
检测模块，包括应力传感器，并将应力传感器放置到所述架体应变变化明显的区域；应力传感器检测由模切板对模切纸进行模切所产生的应力；
查找模块，在所述应力表中查找所检测的应力所对应的机架各个区域的应力。
7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，有限元分析模块，还通过对模切装置的三维模型进行有限元分析，得到与所述机架各个区域应力一一对应的机架各个区域应变，并建立代表机架各个区域应变的应变表；
分析模块还根据机架各个区域的应力分析得出对机架所施加的压力。
8.根据权利要求6所述的模切压力测试装置，其特征在于，所述有限元分析模块包括：
建立模块，对模切装置的架体作为一个整体建立实体模型；
定义模块，对所述模型进行定义单元类型；以及，对所述模型进行定义材料属性；
划分模块，对所述模型进行划分网格；
施力模块，对所述模型工作时实际受力方向施加测试应力；
计算模块，计算出代表不同模切压力下所述机架各个区域应力的应力表。
9.根据权利要求6所述的模切压力测试装置，其特征在于，所述检测模块还包括，
与应力传感器输出端连接的放大电路，用于将测定的形变信号放大；
所述放大电路输出端连接滤波电路，用于将放大后的形变信号进行滤波处理；
所述滤波电路输出端连接A/D转换电路，用于将形变信号由模拟信号转换为数字信号；
所述A/D转换电路连接测试主机，计算测试结果；
所述测试主机外设键盘和显示器。
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