DE19846289C2

DE19846289C2 - Piezoaufnehmer- und Kabel-Montageanordnung

Info

Publication number: DE19846289C2
Application number: DE19846289A
Authority: DE
Inventors: Christopherus Bader; Paul Engeler
Original assignee: KK Holding AG
Current assignee: Kistler Holding AG
Priority date: 1997-10-13
Filing date: 1998-10-08
Publication date: 2002-11-14
Anticipated expiration: 2018-10-09
Also published as: CH692891A5; US6212963B1; DE19846289A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vereinfachung der Verkabelung von piezoelektrischen Aufnehmern, die in Ein- oder Mehrzahl in ab geschlossene Systeme eingebaut und direkt an elektronische Ver stärker- und Schaltgeräte angeschlossen sind.

Am Beispiel eines Werkzeugs für die Spritzgiesstechnik von Kunst stoffen, Sintermaterialien und Leichtmetallen sollen die Einbau vorteile der Erfindung dargestellt werden; sie ist jedoch vielsei tig auch in anderen Anwendungsfällen einsetzbar. Der Einbau von Aufnehmern in komplexen Produktionswerkzeugen wird in der Massen produktion hochpräziser Teile zunehmend notwendig, um die Aus schussraten der produzierten Teile auf einem definierten Niveau zu halten.

In den sogenannten Mehrkavitäten-Spritzgiessformen können in einem Spritzvorgang bis zu 50 sehr präzise Kleinteile hergestellt wer den; 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 Ver stärkerkasten führt dann ein Sammelkabel zum Steuer- und Überwa chungsschrank der Maschine. Die Piezoaufnehmer erzeugen bekannt lich hochempfindliche Ladungssignale, die im Verstärker in robuste Spannungssignale umgewandelt werden, die auch in elektromagnetisch gestörter Umgebung sicher zum Schaltschrank geleitet werden kön nen. 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 Stan dard-Klemmenleisten, wie sie für normal isolierte Messleitungen allgemein Anwendung finden, für abgeschirmte Kabel nicht verwend bar sind.

Die Erfindung setzt sich zum Ziel, diese Nachteile der Montage für piezoelektrische Aufnehmer zu überwinden und die Montage so zu vereinfachen, dass die Kabel vor Ort auf Länge geschnitten und in normale Reihenklemmen eingesteckt und mit diesen zuverlässig ver bunden werden. Voraussetzung ist, dass die Kabel vollständig im Werkzeug geführt und damit automatisch von Störfeldern abgeschirmt sind. Die Erkenntnis, dass innerhalb eines metallenen Werkzeugs ein piezoelektrisches Verbindungskabel ohne Abschirmung anwendbar ist, ist ein Teil der Erfindung, was erst nach umfangreichen Ver suchen bestätigt worden ist und erst möglich wurde, als hochiso lierende Reihenklemmen verfügbar wurden, womit eine Neuheit ermög licht wurde, die wesentliche Montagevereinfachungen bringt. In Weiterverfolgung dieser Erkenntnis ist eine Übergangsbuchse ent wickelt worden, die anstelle einer Einzelklemme auf dem Werkzeug montierbar ist und einseitig vom Aufnehmer her mit demselben, nicht abgeschirmten Kabel anschliessbar ist und von ausserhalb des Werkzeugs mit einem normalen abgeschirmten Kabel verbunden werden kann.

Die Erfindung soll an folgenden Figuren näher erklärt werden:

Fig. 1 zeigt schematisch eine Spritzgiessmachine.

Fig. 2 zeigt den Werkzeugblock der Maschine von Fig. 1.

Fig. 3 zeigt im Schnitt A-A von Fig. 2 den geöffneten Verstärker kasten mit den Einzelkabelanschlüssen auf den Werkzeug block 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 Maschi nenkomponenten, wie auch des Mehrkavitäten-Werkzeugs 2.

In Fig. 2 ist der auf dem Maschinenfundament 1 gelagerte Gesamt block dargestellt, bestehend aus dem Werkzeugblock 3, mit mehreren Kavitäten 4 der fest montiert ist und dem Verstärkerkasten 5, der dicht mit dem Werk zeugblock 3 verschraubt ist und alle Kabelanschlüsse der einzelnen Piezoaufnehmer enthält. Die in Messspannungen umgewandelten Signa le werden durch die Steuerkabel 6 dem nicht gezeigten Steuer schrank 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 Kabelan ordnung 8, die durch eine abgedichtete Öffnung in den Verstärker kasten 5 geleitet wird. In demselben sind hochisolierende Reihen klemmen 11 montiert, in welche die Kabel 9 nach Kürzung auf die richtige Länge ohne weitere Behandlung eingeschoben und durch ein fachen Klemmvorgang leitend verbunden werden.

Dieser Montagevorgang ist für Piezokabel neu, weil erst seit kur zem Reihenklemmen 11 verfügbar sind, die Isolationswerte von min destens 10¹³ Ω aufweisen, selbst wenn 50% Feuchtigkeit im Werkzeug block vorhanden ist.

Fig. 4 zeigt den Schnitt durch den Verstärkerkasten 5, in dem die Reihenklemmen 11 auf der Verstärkerkarte montiert sind. Die nach geschalteten Verstärker 15 der einzelnen Messkanäle sind nur ange deutet. 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 wer den.

Fig. 5 zeigt ein Detail aus dem Werkzeugblock 3. Der Mehrkavitä ten-Einsatz 10 weist einen Einspritzkanal 12 und einen fest mon tierten 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 ver grössert gezeigt, mit dem integrierten Kabel 9, das mit dem Auf nehmer 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 Kabel buchse 19 dicht abgeschlossen ist, die auf einer Seite das Kabel 9 aufnimmt und auf der Aussenseite in ein normales abgeschirmtes Ka bel 20 überführt.

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

Referenzliste

Fig.

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 Pressling

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 Produktionsmachinen, dadurch gekennzeich net, dass Produktionswerkzeug (3) und elektronische Verstärker (15) eine dichtverschlossene, elektrisch abgeschirmte Einheit bil den, und dass der Piezoaufnehmer (14) mit einem isolierten Litzen leiter (9) versehen ist, und dass derselbe im Werkzeug (3) sowie bis zum Anschluss, beispielweise bis zur Klemme (11), des Ver stärkers (15) so geführt ist, dass er allseitig von Metall umgeben ist.

2. Kabelmontage-Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich net, dass die Klemme (11) eine Rechenklemme aus einem Kunststoff ist, der einen Isolationswert von mindestens 10¹³ Ω bei 50% Feuchtigkeit gewährleistet.

3. Kabelmontage-Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge kennzeichnet, dass der Litzenleiter (9) mit Teflon oder Kapton ummantelt ist.

4. Kabelmontage-Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, da durch gekennzeichnet, dass anstelle einer Klemme (11) eine Buchse (19) im Werkzeug (3) dicht eingebaut ist, die den Litzenleiter (9) aufnehmen kann und ihn auf der Aussenseite mit einem normalen abgeschirmten Piezokabel (20) verbindet.

5. Verfahren zur Kabelmontage in einer Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Piezoaufnehmer (14) mit dem integrierten und isolierten Litzenleiter (91 in Über schusslänge eingebaut wird, worauf der Litzenleiter (9) ins Werk zeug 13) eingelegt (3), zur Klemme (11) geführt und hier nach Mass abgelängt sowie in die Klemmenöffnung eingeführt und gesichert wird.