CH692891A5

CH692891A5 - Kabel-Montageanordnung für piezoelektrische Piezo-Aufnehmer.

Info

Publication number: CH692891A5
Application number: CH02385/97A
Authority: CH
Inventors: Paul Engeler; Christopherus Bader
Original assignee: Kk Holding Ag
Priority date: 1997-10-13
Filing date: 1997-10-13
Publication date: 2002-11-29
Also published as: DE19846289A1; DE19846289C2; US6212963B1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung gemäss Oberbegriff von Anspruch 1. Sie dient der Vereinfachung der Verkabelung von piezoelektrischen Aufnehmern, die in Ein- oder Mehrzahl in abgeschlossene Systeme eingebaut und direkt an elektronische Verstärker- und Schaltgeräte angeschlossen sind.

Am Beispiel eines Werkzeugs für die Spritzgiesstechnik von Kunststoffen, Sintermaterialien und Leichtmetallen sollen die Einbauvorteile der Erfindung dargestellt werden; sie ist jedoch vielseitig auch in anderen Anwendungsfällen einsetzbar. Der Einbau von Aufnehmern in komplexen Produktionswerkzeugen wird in der Massenproduktion hochpräziser Teile zunehmend notwendig, um die Ausschussraten der produzierten Teile auf einem definierten Niveau zu halten.

In den so genannten Mehrkavitäten-Spritzgiessformen können in einem Spritzvorgang bis zu 50 sehr präzise Kleinteile hergestellt werden; entsprechend ist die Form auch mit 50 Piezodruckaufnehmern ausgerüstet, deren Kabellängen alle verschieden sind und alle in einem Verstärkerkasten an die Signalverarbeitung angeschlossen sind, der direkt auf das Werkzeug montiert ist. Von diesem Verstärkerkasten führt dann ein Sammelkabel zum Steuer- und Überwachungsschrank der Maschine. Die Piezoaufnehmer erzeugen bekanntlich hochempfindliche Ladungssignale, die im Verstärker in robuste Spannungssignale umgewandelt werden, die auch in elektromagnetisch gestörter Umgebung sicher zum Schaltschrank geleitet werden können.

Generell werden piezoelektrische Aufnehmer deshalb nur in Verbindung mit abgeschirmten Kabeln mit Grafitzwischenschichten verwendet, um elektromagnetische und elektrische Störeinflüsse zu reduzieren. Solche Kabel haben den Nachteil, dass sie am Einbauort nur mit grossem Aufwand auf bestimmte Längen konfektioniert werden können. Eine zusätzliche Schwierigkeit besteht darin, dass Standard-Klemmenleisten, wie sie für normal isolierte Messleitungen allgemein Anwendung finden, für abgeschirmte Kabel nicht verwendbar sind. Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, diese Nachteile der Mon tage für piezoelektrische Aufnehmer zu überwinden und die Montage zu vereinfachen. Sie wird durch die Merkmale im Kennzeichen von Anspruch 1 gelöst.

Mit der Erfindung können die Kabel oder Litzenleiter vor Ort auf Länge geschnitten und in im Handel erhältliche Reihenklemmen eingesteckt und mit diesen zuverlässig verbunden werden. Voraussetzung ist, das die Kabel vollständig im Metallgehäuse des Werkzeugs geführt und damit automatisch von Störfeldern abgeschirmt sind. Dadurch wird innerhalb eines metallenen Werkzeugs ein piezoelektrisches Verbindungskabel ohne Abschirmung anwendbar. Dabei haben sich besonders hochisolierende Reihenklemmen bewährt.

In Weiterverfolgung dieser Erkenntnis ist für Einkanal-Anordnungen eine Übergangsbuchse entwickelt worden, die an Stelle einer Einzelklemme am Werkzeug montierbar, einseitig vom Aufnehmer her mit demselben, nicht abgeschirmten Kabel und ausserhalb des Werkzeugs mit einem bekannten, abgeschirmten Piezokabel an den Verstärker anschliessbar ist.

Die Erfindung soll an folgenden Figuren näher erklärt werden:

Fig. 1 zeigt schematisch eine Spritzgiessmaschine.
Fig. 2 zeigt den Werkzeugblock der Maschine von Fig. 1.
Fig. 3 zeigt im Schnitt A-A von Fig. 2 den geöffneten Verstärkerkasten mit den Einzelkabelanschlüssen auf den Werkzeugblock montiert.
Fig. 4 zeigt einen Querschnitt durch den Verstärkerkasten von Fig. 3.
Fig. 5 zeigt ein Detail aus dem Mehrkavitäten-Werkzeugblock.
Fig. 6 zeigt den in Fig. 5 eingebauten Piezoaufnehmer mit einem Anschlusskabel einer Standardlänge.
Fig. 7 zeigt eine Variante eines Einzelmesskanals mit Einbaustecker.
Fig. 8 zeigt den Längsschnitt durch einen Litzenleiter 9.

Das Maschinenfundament 1 ist der gemeinsame Träger aller Maschinenkomponenten, wie auch des Mehrkavitäten-Werkzeugs 2.

In Fig. 2 ist der auf dem Maschinenfundament 1 gelagerte Gesamtblock dargestellt, bestehend aus dem Werkzeugblock 3, der fest montiert ist, und dem Verstärkerkasten 5, der dicht mit dem Werkzeugblock 3 verschraubt ist und alle Kabelanschlüsse der einzelnen Piezoaufnehmer enthält. Die in Messspannungen umgewandelten Signale werden durch die Steuerkabel 6 dem nicht gezeigten Steuerschrank der Maschine zugeleitet. Die Spritzform 7, in der die Spritzteile entstehen, ist beweglich, um nach dem Spritzvorgang die Fertigteile auszustossen und in den Auffangbehälter nach unten fallen zu lassen.

Fig. 3 zeigt einen Schnitt A-A nach Fig. 2 durch Verstärkerkasten und Teil des Werkzeugsblocks 3. In demselben sind eine Anzahl Mehrkavitäten-Einsätze 10 gezeigt, mit der dazu nötigen Kabelanordnung 8, die durch eine abgedichtete \ffnung in den Verstärkerkasten 5 geleitet wird. In demselben sind hoch isolierende Reihenklemmen 11 montiert, in welche die Kabel 9 nach Kürzung auf die richtige Länge ohne weitere Behandlung eingeschoben und durch einfachen Klemmvorgang leitend verbunden werden.

Dieser Montagevorgang ist für Piezokabel neu, weil erst seit kurzem Reihenklemmen 11 verfügbar sind, die Isolationswerte von mindestens 10<1><3> OMEGA aufweisen, selbst wenn 50% Feuchtigkeit im Werkzeugblock vorhanden ist.

Fig. 4 zeigt den Schnitt durch den Verstärkerkasten 5, in dem die Reihenklemmen 11 auf der Verstärkerkarte montiert sind. Die nachgeschalteten Verstärker 15 der einzelnen Messkanäle sind nur angedeutet. Nach Einführen der Kabel 9 in die geöffnete Reihenklemme 11 kann das Kabel 9 durch Niederdrücken des Klemmenhebels 11 auf einfache Weise elektrisch verbunden und mechanisch gesichert werden.

Fig. 5 zeigt ein Detail aus dem Werkzeugblock 3. Der Mehrkavitäten-Einsatz 10 weist einen Einspritzkanal 12 und einen fest montierten Piezodruckaufnehmer 14 auf. Die Kavität für den Pressling 13 ist in die Spritzform 7 eingearbeitet.

In Fig. 6 ist der in Fig. 5 eingebaute Piezodruckaufnehmer 14 vergrössert gezeigt, mit dem integ-rierten Kabel 9, das mit dem Aufnehmer in einer Standardlänge, z.B. 1 m, geliefert wird und bei Montage auf die nötige Länge gekürzt wird. Die Schraube 16 dient zum Ausgleich allfälliger Längentoleranzen nach Einbau, damit der Aufnehmer in der Deckplatte des Werkzeugblocks 3 gehalten ist.

Die Fig. 7 ist als Variante einer Einkanal-Anordnung gezeigt, wo der Werkzeugblock 3 durch eine spezielle erfindungsgemässe Kabelbuchse 19 dicht abgeschlossen ist, die auf einer Seite das Kabel 9 aufnimmt und auf der Aussenseite in ein normales abgeschirmtes Kabel 20 überführt.

In Fig. 8 ist das Kabel 9 im Schnitt gezeigt, das aus der Kupferlitze 18 und dem umspritzten Mantel 17 aus Teflon oder Kapton besteht und damit preisgünstig ist.

Referenzliste

Fig. 1
1 Spritzgiessmaschinenfundament
2 Mehrkavitäten-Werkzeug
Fig. 2
3 Werkzeugblock, fest
4 Mehrkavitäten-Anordnung
5 Verstärkerkasten, fest verschraubt
6 Steuerkabel
7 Spritzform, beweglich
Fig. 3 Schnitt A-A
8 Kabelanordnung im Werkzeugblock
9 Litzenleiter in Verstärkerkasten
10 Mehrkavitäten-Einsatz
11 Reihenklemmen, hochisolierend
Fig. 4 Schnitt durch Verstärkerkasten
11 Einzelkabelklemme, montiert auf Karte
15 Verstärkerkarte
Fig. 5
12 Einspritzkanal
14 Piezodruckaufnehmer
13 Kavität für Pressung
Fig. 6
16 Längenanpassschraube
Fig. 7
19 Kabelbuchse
20 Piezokabel
Fig.

8
17 Teflonspritzmantel
18 Kupferlitze

Claims

1. Kabelmontage-Anordnung für piezoelektrische Aufnehmer (14) in Überwachungsanlagen von Produktionsmaschinen, dadurch gekennzeichnet, dass ein Produktionswerkzeug (3) und ein elektronischer Verstärker (15) eine elektrisch abgeschirmte Einheit bilden, und dass der Piezoaufnehmer (14) mit einem isolierten Litzenleiter (9) versehen ist, der im Produktionswerkzeug (3) und bis zum elektrischen Verstärker (15) so geführt ist, dass er allseitig von Metall umgeben ist.

2. Kabelmontage-Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Litzenleiter (9) zu einer Reihenklemme (11) des Verstärkers (15) geführt ist.

3.

Kabelmontage-Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Piezoaufnehmer (14) mit dem integrierten und isolierten Litzenleiter (9) in Überschusslänge versehen ist, wobei der Litzenleiter (9) ins Produktionswerkzeug (3) einlegbar (8), zum Verstärker (15) führbar, hier nach Mass ablängbar und in den Verstärker einführbar und sicherbar ist.

4. Kabelmontage-Anordnung nach den Ansprüchen 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Litzenleiter (9) in eine Klemmenöffnung der Reihenklemme (11) des Verstärkers (15) einführbar und dort sicherbar ist.

5. Kabelmontage-Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Reihenklemme (11) aus einem Kunststoff besteht, der einen Isolationswert von mindestens 1013 OMEGA bei 50% Feuchtigkeit gewährleistet.

6.

Kabelmontage-Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in das Produktionswerkzeug (3) eine Buchse (19) eingebaut ist, die den Litzenleiter (9) aufnimmt, und von der aus ein abgeschirmtes Piezokabel (20) an der Aussenseite des Produktionswerkzeugs (3) den Litzenleiter (9) mit dem Verstärker verbindet (Fig. 7).