Einrichtung zur Überwachung von in stabförmigen Bauteilen auftretenden
Belastungen, insbesondere bei Druckgussmaschinen
Im Maschinenbau kommt es sehr häufig vor, dass stabförmige Bauteile gewissen Vorspannungen durch Zugkräfte unterworfen werden müssen, deren jederzeitige Kontrolle sehr erwünscht wäre. Anderseits ist es oft notwendig, solche stabförmigen Bauteile während des Betriebes bezüglich der in ihnen auftretenden Betriebsbelastungen mechanischer oder wärmemechanischer Art zu überwachen. Oft ist es wünschenswert, Eingrenzungen dieser Belastungen vorzunehmen, um Sicherheitsbedürfnissen Rechnung zu tragen oder sonstigen Erfordernissen für das einwandfreie Funktionieren der Maschine zu genügen.
Dies gilt insbesondere für die Führungssäulen an Druckgussmaschinen, die während des Betriebes sehr hohen Belastungen unterworfen sind. Für diese Maschinen liegen eine Reihe von Erfordernissen vor, die eine Überwachung der Spannungen in den Säulen notwendig machen.
Um einen einwandfreien Arbeitsablauf an Druckgussmaschinen zu gewährleisten, ist es unbedingt erforderlich, durch Justierung der Maschine eine absolut genaue Parallelität der Formträgerplatten zueinander herzustellen. Diese ist erst dann voll gewährleistet, wenn mit der geometrischen Parallelität dieser Platten auch eine gleich grosse Belastung der einzelnen Säulen unter Schliessdruck sich ergibt. Die Abweichung der Parallelität darf bestimmte erforderliche Grenzen nicht überschreiten und muss überwacht werden.
Diese Forderungen werden mit Hilfe der Erfindung im wesentlichen dadurch erfüllt, dass das stabförmige Bauteil eine in Richtung seiner Längsachse verlaufende Bohrung besitzt, in der ein an deren Ende befestigter Messstab angeordnet ist, und dass am Anfang der Bohrung eine Messuhr angebracht ist, deren Taster auf eine Messfläche am freien Ende des Messstabes wirkt.
Es ist ferner zweckmässig, dass der Zeiger dieser Messuhr oder die Messfläche des Messstabes zur Einwirkung auf Schaltmittel ausgebildet ist, die bei Erreichen einer Grenzlast dies anzeigen und/oder die Maschine abschalten.
Es ergibt sich mit der erfindungsgemässen Einrichtung zum Beispiel bei Druckgussmaschinen der Vorteil, dass in den Führungssäulen auftretende ungleichmässige Belastungen, die durch nicht parallele Lage der Formen, fehlerhafte oder durch die Spritzgussform bedingte exzentrische Aufspannungen der Werkzeuge verursacht werden, gewisse Höchstgrenzen nicht überschreiten. Ausserdem wird dadurch ein sich im Laufe der Zeit infolge ungleicher Beanspruchung einstellendes, ungleich verteiltes Lagerspiel, das zu einer Überbeanspruchung der Säulen führen kann, rechtzeitig erkannt. Nd7eiterhin kann durch die Erfindung eine als Folge eines stossartigen Arbeitsablaufes bei Druckgussmaschinen für hohe Schusszahlen auftretende Lockerung einer oder mehrerer Schliessmuttern, die ebenfalls zu Überlastung der zugehörigen Führungssäulen führt, überwacht werden.
Schliesslich ist es mit dieser Einrichtung auch möglich, bestimmte Mindestschliessdrücke zu kontrollieren, die bei der Erzeugung mancher Spritzgussteile nicht unterschritten werden dürfen. Alle diese Über- wachungs- und Kontrollfunktionen können dabei automatisch auf den Gang der Maschine Einfluss nehmen.
Nachfolgend ist ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemässen Einrichtung in Anwendung auf eine Druckgussmaschine an Hand von Zeichnungen beschrieben. Es zeigen:
Fig. 1 die Ansicht einer Druckgussmaschine,
Fig. 2 die erfindungsgemässe Ausführung der Führungssäulen an der Druckgussmaschine nach Fig. 1 im Schnitt,
Fig. 3 einen Schnitt nach Linie A-A der Fig. 2 und
Fig. 4 eine Ansicht in Richtung des Pfeiles B in Fig. 2.
Eine feststehende Formträgerplatte 1 einer Druckgussmaschine (Fig. 1) wird durch vier Säulen 2, 3 mit einer verstellbaren Frontplatte 6 verbunden. In Fig. 1 sind hierbei nur zwei Säulen 2, 3 sichtbar. Die restlichen zwei Säulen sind in der gleichen Weise auf der Rückseite der Maschine angeordnet. Auf den Säulen 2, 3 führt sich eine bewegliche Formträgerplatte 7, die durch ein hydraulisch betätigtes Kniehebelsystem 8, 9, 10, 11, 12, 13 verschoben wird und den zum Guss notwendigen Schliessdruck auf die an den Formträgerplatten 1, 7 befestigten Formen 14, 15 ausübt. Zur gegenseitigen Abstützung der Frontplatte 6 und der Formträgerplatte 1 während des Betriebes der Maschine dienen auf Gewinde der Säulen aufgeschraubte Schliessmuttern 16, 17. Über diese Schliessmuttern werden die Säulen 2, 3 auf Zug beansprucht.
Jede der Führungssäulen 2, 3 besitzt an einem Ende eine zentrale Bohrung 20 (Fig. 2). Auf dem Grund dieser Bohrung 20 ist in der Säule ein Gewinde 21 eingeschnitten, in welches ein Messstab 22 von bestimmter Länge (Messlänge 1) eingeschraubt wird. Dieser Stab 22 trägt an der dem Gewinde 21 entgegengesetzten Seite eine sauber angearbeitete Messfläche 23, gegen welche ein Taster 24 einer Messuhr 25 angesetzt wird. Zur Halterung und Führung des Messstabes 22 sind in die zentrale Bohrung 20 ein oder mehrere Führungsringe 26, 27 eingesetzt.
Die Messuhr 25 ist in einem scheibenförmigen Messuhrhalter 28 (Fig. 2, 3) durch Klemmwirkung festgehalten. Die äussere Umfangsfläche des Messuhrhalters 28 ist mit einem Gewinde 29 versehen. Der Messuhrhalter 28 ist, wie in Fig. 3 ersichtlich, einerseits kreisausschnittförmig ausgenommen, anderseits geschlitzt, wodurch eine elastisch verspannbare Zunge 30 entsteht, die mittels der Schraube 31 gespannt wird, wodurch die Messuhr 25 im Messuhrhalter 28 festgeklemmt wird. Die Messuhr 25 ist mit einer in Tonnen geeichten Belastungsskala 32 (Fig. 4) versehen, an welcher die Grösse der in den Säulen 2, 3 herrschenden Zugkräfte abgelesen werden kann.
Der Messuhrhalter 28 mit der Messuhr 25 wird in eine sacklochförmige Bohrung 33, die mit Gewinde 34 versehen ist, so lange eingeschraubt, bis die Nullanzeige an der Belastungsskala 32 erreicht wird.
In dieser Stellung berührt die Spitze des Tasters 24 die Messfläche 23 des Messstabes 22. Um eine Lokkerung des Messuhrhalters 28 während des Betriebes der Maschine zu verhindern, wird durch die Schrauben 35, welche sich gegen die Grundfläche des Sackloches 33 abstützen, die Schraubverbindung Mess uhrhalter-Sacklochbohrung verspannt.
Die Beobachtung der Messuhr 25 erfolgt durch ein Abdeckglas 36 (Fig. 2), das durch einen Haltering 37 und Schrauben 38 an den Säulen 2, 3 festgehalten wird.
Grundlage der Arbeitsweise der Einrichtung ist die Durchführung einer Dehnungsmessung der Messlänge 1 an den Säulen 2, 3, deren Ergebnisse mit Hilfe des Hookeschen Gesetzes in die kraftmässige Beanspruchung der Säulen 2, 3 umwertbar sind. Die Kräfte können direkt an der Belastungsskala 32 der Messuhr 25 jeder Säule 2, 3 abgelesen werden.
Bei der Zugbeanspruchung der Säulen 2, 3 in Richtung des Pfeiles K in Fig. 2 erfährt der Säulen querschnitt, welcher der Ebene durch die Grundfläche 39 der zentralen Bohrung 40 entspricht, eine Verschiebung. Diese Verschiebung macht der Messstab 22 als Ganzes infolge der festen Verbindung mit der Säule am rechten Ende der Messlänge l und infolge der freien Beweglichkeit in den Fuhrungsrin-- gen 26, 27 vollständig mit. Der Säulenquerschnitt, welcher der Lage der Messflächenebene 23 des Messstabes 22 entspricht, erfährt eine gleich grosse Verschiebung wie das rechte Messlängenende, zusätzlich aber noch eine Verschiebung infolge Dehnung der Messlänge 1 an der Säule. An dieser Verschiebung ist auch die Messuhr 25 beteiligt.
Der sich ergebende Unterschied der Verschiebewege der Grundfläche 39 und der Messfläche 23 entspricht der Messuhranzeige.
Die den zulässigen Maximal- und Minim all asten sowie sonstigen besonderen Lasten, wie Nennlast usw., entsprechenden Teilstriche der Belastungsskala 32 können auf irgendeine Weise gekennzeichnet werden, um sie besonders hervorzuheben. Ein Schleppzeiger an den Messuhren kann die erreichten Belastungen bzw. Überbelastungen angeben.
Um dem Sicherheitsbedürfnis gegenüber Über- lastungen noch mehr Rechnung zu tragen, kann die Einrichtung zur Steuerung einer Maschinenabschalteinrichtung in der Weise verwendet werden, da3 entweder der Messstab 22 selbst oder der Messuhrzeiger bei Erreichen einer bestimmten einstellbaren Grenzlast in einer oder in allen Säulen über geeignete optische, elektrische oder elektronische Schaltmittel die Maschine stillsetzt undioder ein Anzeigemittel, wie Glimmlampe oder Summer, betätigt.
Da sich eine durch irgendwelche Ursachen eingetretene Nichtparallelität der Formträgerplatten 1, 7 bzw. der Formen 14, 15 ebenfalls in einer Über- lastung einzelner Säulen äussert, kann eine derartige automatisch steuernde Kraftmesseinrichtung auch zur Überwachung der Parallelität der Formträgerplatten bzw. Formen benutzt werden. Die Parallelitätsabweichungen können dadurch in bestimmten zulässigen Grenzen gehalten werden, bei deren Überschreitung die Maschine sich selbst abschaltet.
Abschliessend wird noch darauf hingewiesen, dass sich die Erfindung nicht auf die Kontrolle und Über- wachung von Zugbelastungen beschränkt, sondern dass in der gleichen beschriebenen Weise auch Druck belastungen in stabförmigen Bauteilen überwacht und kontrolliert werden können.