DE29802894U1 - Distance monitoring device in the um area - Google Patents
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Description
Beschreibung Vorrichtung zur Abstandsüberwachung im um-BereichDescription Device for distance monitoring in the um range
Die. Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Abstands-. Überwachung, im &mgr;&idiagr;&eegr;-Bereich mit den im' Oberbegriff des Schutz-, anspruchs 1 angegebenen Merkmalen. . V ■':.■■'■■. The invention relates to a device for distance monitoring in the μηι range with the features specified in the preamble of claim 1. V ■':.■■'■■.
Derartige Kontrollvorrichtungen eignen sich besonders für Werkzeugmaschinen, auf denen Werkzeuge zum spanenden Formen oder zürn Umformen von Werkstücken aus Metall, Holz, Plasten und anderen Werkstoffen von Hand oder automatisch bewegt werden. Desgleichen erfordert eine Druck- oder Spritzgußfertigung die genaue Überwachung der Schließfunktion einer meist zweiteiligen Dauerform aus Stahl, in welcher der flüssig in sie eingegebene Werkstoff vor der Entnahme des fertigen Gußstücks erstarrt. .Such control devices are particularly suitable for machine tools on which tools for machining or for forming workpieces made of metal, wood, plastic and other materials are moved manually or automatically. Likewise, pressure or injection molding production requires precise monitoring of the closing function of a permanent mold, usually made of steel, which is usually made up of two parts and in which the liquid material is solidified before the finished casting is removed.
Zu einer.Überwachung derartiger Vorgänge, die sich funktionsbedingt häufig im &mgr;&idiagr;&eegr;-Bereich abwickeln, verwendet man in der-Praxis bereits magnetfeldabhängige Sensoren, von denen die auftretenden Abstandsänderungen zwischen den Formhälften induktiv erfaßt und in ein entsprechendes Signal umgesetzt werden (DE 43 39 520 C1).In order to monitor such processes, which due to their function often take place in the μηι range, magnetic field-dependent sensors are already used in practice, which inductively detect the changes in distance between the mold halves and convert them into a corresponding signal (DE 43 39 520 C1).
Diese Methode hat den Nachteil, daß ein Magnetfeldsensor leicht durch benachbarte.Fremdmagnetfelder beeinflußt werden kann, woraus sich dann ohne die Anwendung besonderer Gegenmaßnahmen Ableseungenauigkeiten und sogar Fehlfunktionen herleiten. This method has the disadvantage that a magnetic field sensor can easily be influenced by neighboring external magnetic fields, which can then lead to reading inaccuracies and even malfunctions without the use of special countermeasures.
Demgegenüber ist bei einer einfachen Kontaktanordnung zwischen den Formhälften eines Spritzgußwerkzeugs die elektrische Druckkontaktgabe im eigentlichen Kontaktbereich zumeist durch inkonstante Übergangswiderstände belastet, die an der Oberfläche zwischen den sich beim Stromdurchgang berührenden Kontaktflächen auftreten. Dieselben entstehen durch OxydationIn contrast, in a simple contact arrangement between the mold halves of an injection molding tool, the electrical pressure contact in the actual contact area is usually burdened by inconsistent transition resistances that occur on the surface between the contact surfaces that touch each other during the passage of current. These are caused by oxidation
und Verunreinigungen, wobei sich der effektive Kontaktwider- . stand aus dem sogenannten Engewiderstand und aus dem Premdschichtwiderstand zusammensetzt.and impurities, whereby the effective contact resistance is made up of the so-called constriction resistance and the pre-coat resistance.
Unter dem Engewiderstand versteht man in physikalischer Beziehung denjenigen Anteil des Kontaktwiderstandes, welcher aufgrund der Einengung und Zusammenschnürung der Stromfäden auf die als stroinführungsfähig vorhandenen Berührungsflächen im Kontaktbereich entsteht. Demgegenüber wird mit der Fremd-.schicht eine unerwünschte Substanz auf der Kontaktoberfläche ' bezeichnet, die sich in ihrer Eigenschaft nachteilig von der Leitfähigkeit des für die Kontaktteile gewählten Materials unterscheidet.In physical terms, the constriction resistance is understood to be that part of the contact resistance which arises due to the narrowing and constriction of the current threads on the contact surfaces in the contact area that are capable of conducting current. In contrast, the foreign layer refers to an undesirable substance on the contact surface, the properties of which differ disadvantageously from the conductivity of the material selected for the contact parts.
In Anbetracht dessen liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Kontaktanordnung .der zuletzt genannten Art zu entwickeln, deren Berührungskontaktgabe in den beiden Bewegungsrichtungen bis in den &mgr;&idiagr;&eegr;-Bereich konstant und reproduzierbar ist.In view of this, the invention is based on the object of developing a contact arrangement of the last-mentioned type, the contact of which is constant and reproducible in both directions of movement up to the μηη range.
Zur Lösung dieser Aufgabe bildet die Erfindung eine Vorrichtung zur .Abstandsüberwachung· im-&mgr;&idiagr;&eegr;-BeTeich dahingehend aus, : daß die Berührungsflächen der sich an den bewegungsmäßig zu kontrollierenden Werkzeugteilen, wie z.B. den beiden Form- .'--: hälften eines Spritzgußwerkzeugs, frontal gegenüberstehenden Kontaktelemente in ihrer spezifischen FörnTund Oberflächengestaltung zu einer Unterteilung des elektro-mechanischen Kontakts mit einem daran gebundenen Selbstreinigungseffekt aufgegliedert sind. ' ■To solve this problem, the invention provides a device for distance monitoring in the μεηι area in such a way that the contact surfaces of the contact elements facing each other on the tool parts whose movement is to be monitored, such as the two mold halves of an injection molding tool, are divided into their specific shape and surface design to subdivide the electro-mechanical contact with an associated self-cleaning effect. ' ■
Dabei geht die Erfindung von der Überlegung aus, daß für den Übergangswiderstand an der Kontaktstelle besonders bei geringem Stromdurchgang die sog. Frittungsspannung maßgebend ist, d.h. diejenige Spannung, bei welcher an den vorhandenen Übergangsstellen ein thermischer Durchschlag erfolgt und sich in der Anlaufschicht eine leitende Brücke ausbildet. Dieser Vorgang stabilisiert sich vorteilhafterweise mit der Anzahl der Berührungspunkte an einer Übertragungsfläche.The invention is based on the idea that the so-called fritting voltage is decisive for the transition resistance at the contact point, especially when the current flow is low, i.e. the voltage at which a thermal breakdown occurs at the existing transition points and a conductive bridge is formed in the tarnish layer. This process advantageously stabilizes itself with the number of contact points on a transfer surface.
Hinzu kommt, daß bei dem Stromdurchgang die Stromfäden an der sogenannten Engefläche eingeschnürt werden. Wenn sich dabei die einzelnen Stromfäden mehrerer Berührungsstellen gegenseitig überschneiden öder zu einem "Engegebiet" ergänzen, so dient dieser Umstand des weiteren einer Stabilisierung und der exakten Reproduzierbarkeit der jeweiligen Kontrollvorgänge in den beiden Bewegungsrichtungen«In addition, when the current passes through, the current threads are constricted at the so-called narrow area. If the individual current threads at several contact points overlap each other or complement each other to form a "narrow area", this circumstance also serves to stabilize and ensure the exact reproducibility of the respective control processes in both directions of movement.
Zweckmäßige Ausgestaltungen und vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung, sind aus den Unteransprüchen ersichtlich. Nach dem Merkmal des Anspruchs 2 erfolgt die Aufgliederung der zur Kontaktgabe bestimmten Berührungsflächen im Wege einer . konkaven Formgebung der Stirnseite eines zylinderförmigen Kontaktstücks, so daß einer ebenen Kontaktfläche auf Seiten des anderen Kontaktstücks ein in sich geschlossener Kreisring als Gegenkontakt gegenübersteht. Auf diese Weise entsteht entlang der Berührungslinie beider, Kontaktstücke eine Vielzahl von Berührungspunkten mit einem sich.zwischen denselben sowie am Außen- und am Innenumfang der Berührungslinie ausbildenden Engegebiet, welches in seiner Gesamtheit weitgehend unabhängig von eventuellen Unterschieden in der Oberflächenstruktur und bezüglich der Dicke und der Beschaffenheit einer Fremdschicht ist. . .Appropriate embodiments and advantageous further developments of the invention are apparent from the subclaims. According to the feature of claim 2, the division of the contact surfaces intended for contact is carried out by means of a concave shape of the front side of a cylindrical contact piece, so that a flat contact surface on the side of the other contact piece is opposed by a closed circular ring as a counter-contact. In this way, a large number of contact points are created along the contact line of both contact pieces, with a narrow area forming between them and on the outer and inner circumference of the contact line, which in its entirety is largely independent of any differences in the surface structure and with regard to the thickness and nature of a foreign layer. . .
Dabei kann die kreisringförmige Berührungslinie des Kontaktstücks gemäß dem Merkmal des Anspruchs 3 zusätzlich mit einem. Kronenprofil versehen werden, um den erfindungsgemäßen Aufgliederungseffekt zu fördern. Hiermit ermöglicht zur gleichen Zeit ein leicht versetztes Zusammentreffen zweier Kronenprofile eine vorteilhafte Selbstreinigung der sich bewegungsschlüssig tangierenden Flanken beider Profile.The circular contact line of the contact piece can be additionally provided with a crown profile according to the feature of claim 3 in order to promote the division effect according to the invention. At the same time, a slightly offset meeting of two crown profiles enables advantageous self-cleaning of the flanks of both profiles that are in contact with one another in a movement-locking manner.
Nach dem Merkmal des Anspruchs 4,ist das-eine der zylinderförmigen Kontaktstücke stirnseitig mit zwei sich kreuzenden Rippenansätzen ausgestattet. Diese besondere Profilierung führt kontaktmäßig zu einer Bündelung der Stromfädenschar um den zentralen Kreuzungspunkt der beiden Rippenansätzefund zuAccording to the feature of claim 4, one of the cylindrical contact pieces is equipped with two intersecting rib attachments on the front side. This special profiling leads to a bundling of the group of current threads around the central crossing point of the two rib attachments.
einer Torteilhaften Verdichtung der sich in deren Umfeld bildenden Engeflächen.a partial densification of the narrow areas forming in their surroundings.
Auf.diese Weise lassen sich durch die Aufgliederung der Kontaktoberflächen außer dem Stirnflächenabstand gleicherweise ein unzulässiger Achsenversatz oder ein abweichender Kippwinkel zwischen den beiden Formhälften.erfassen. Für derartige Kontrollmaßnahmen eignet sich darüber hinaus noch bevorzugt eine in Anspruch 5 herausgestellte Aufteilung der Kontaktanordnung in mehrere und zudem elektrisch parallel oder in Reihe zusammengeschaltete Einzelkontaktst.ellen. Dieselben können z.B. ähnlich wie bei einer Dreiecksonde in den Eckpunkten eines gleichseitigen Dreiecks positioniert sein .und dementsprechend eine etwaige Fehlstellung exakt signalisieren.In this way, by dividing up the contact surfaces, an impermissible axial offset or a different tilt angle between the two halves of the mold can be detected in addition to the end face distance. For such control measures, a division of the contact arrangement into several individual contact points, which are also electrically connected in parallel or in series, is also preferred. These can, for example, be positioned in the corners of an equilateral triangle, similar to a triangular probe, and can therefore precisely signal any misalignment.
Gemäß dem Merkmal des Anspruchs 6 wird durch die Einbeziehung der Kontaktunterbrechungsstelle(n) in einen Resonanzkreis, welcher dem Schwingkreis eines HF-Oszillätors zu dessen Bedämpfung induktiv oder kapazitiv angekoppelt ist, sicherheitshalber erreicht, daß die Vorrichtung an den nach außen freiliegenden Unterbrechungsstellen netzspannungsfrei dasteht, womit zugleich auch sonstige Fehlerquellen durch Spannungsverschleppung, Kriechstrombildung u.dgl. vorteilhafterweise vermieden werden. ,According to the feature of claim 6, by including the contact interruption point(s) in a resonance circuit, which is inductively or capacitively coupled to the resonant circuit of an RF oscillator for its damping, it is ensured that the device is free of mains voltage at the interruption points exposed to the outside, which also advantageously avoids other sources of error due to voltage carryover, leakage current formation, etc.
In der anliegenden Zeichnung ist als Ausführungsbeispiel der Erfindung eine Vorrichtung zur AbStandsüberwachung zwischen zwei funktionell zueinander verstellbaren Maschinenbauteilen, wobei es sich beispielsgemäß um die Formhälften 1 und 2 eines Spritzgußwerkzeugs handeln kann, dargestellt. Hierbei sind die formschlüssig in die Stirnflächen verschiedener, links in der Zeichnung schematisch übereinander dargestellter Formhälften 1 eingesetzten Kontaktstücke aus hartem und verschleißfestem Werkstoff wahlweise mit einem (rechts daneben in der Draufsicht wiedergegebenen) Kreisringprofil 3 oder einem Kreuzprofil 4 oder einem Dreipunktprofil 5 ausgestattet, welches für sich jeweils mit einem plan in die Stirnflächen derIn the attached drawing, as an embodiment of the invention, a device for monitoring the distance between two machine components that can be functionally adjusted relative to one another is shown, for example, in the form of the mold halves 1 and 2 of an injection molding tool. The contact pieces made of hard and wear-resistant material, which are inserted in a form-fitting manner into the end faces of various mold halves 1 shown schematically one above the other on the left in the drawing, are optionally equipped with a circular ring profile 3 (shown to the right in the top view) or a cross profile 4 or a three-point profile 5, which each have a flat profile that is inserted into the end faces of the
rechten Formhälften 2 eingelassenen Gegenkontaktstück 6 zusammenwirkt. Die dabei isoliert in die beiden Formhälften 1 und 2 eingebauten Kontaktstücke 3 bis 6 sind zur gegenseitigen Abstandskontrolle elektrisch als Unterbrechungsstrecken in einen Resonanzkreis T eingeschaltet, welcher induktiv mit dem Schwingkreis 8 einer■Oszillatorschaltung 9 verkoppelt ist, um dieselbe in der Wirkung- auf eine, nachgeordnete Aus-. werteschaltung 10 abstandsentsprechend zu bedampfen und diesen Vorgang in eine geeignete Signalgabe umzusetzen.right mold halves 2. The contact pieces 3 to 6, which are installed in isolation in the two mold halves 1 and 2, are electrically connected as interruption paths in a resonance circuit T for mutual distance control, which is inductively coupled to the resonant circuit 8 of an oscillator circuit 9 in order to vaporize the latter in the effect on a downstream evaluation circuit 10 according to the distance and to convert this process into a suitable signal.
Bei dieser Überwachung einer Zusammeriführung (oder Trennung) der beiden Formhälften 1 und 2 berühren sich in der Endphase, des Aufeinandertreffens der Stirnflächen simultan die Oberflächen der Kqntaktstücke 3, 4, 5 mit denen der Kontaktstücke 6. Im Zuge dessen erfolgt eine Kontaktgabe im &mgr;&idiagr;&eegr;-&Bgr;&egr;&Ggr;&bgr;&idiagr;&ogr;&Igr;&igr; be- ' reits vor der metallischen Berührung, wenn nämlich die vorhandene Anlauf- oder Fremdschicht auf den Kontaktoberflächen von der anliegenden Frittungsspannung thermisch durchschlagen wird und sich dabei für die innerhalb des Engebereichs gebündelten Stromfäden ein leitender Übergang bildet. Dadurch wird der Resonanzkreis 7 geschlossen und der Schwingkreis 8 des Oszillators bedämpft und dieser Zustand von der nachfolgenden Auswerteschaltung 10 in ein optisches und/oder akustisches Signal umgewandelt. : During this monitoring of the joining (or separation) of the two mold halves 1 and 2, the surfaces of the contact pieces 3, 4, 5 touch those of the contact pieces 6 simultaneously in the final phase, when the end faces meet. In the course of this, contact is made in the μείδη-βεγβαγδα even before the metallic contact, when the existing tarnish or foreign layer on the contact surfaces is thermally penetrated by the applied fritting voltage and a conductive transition is formed for the current threads bundled within the narrow area. This closes the resonance circuit 7 and the resonant circuit 8 of the oscillator is dampened and this state is converted into an optical and/or acoustic signal by the subsequent evaluation circuit 10. :
In der Gegenrichtung, d.h. beim Öffnen der beiden Formhälften 1 und 2 bzw. der in diese einbezogenen Kontaktstrecken 3/6, 4/6 oder 5/6 erfolgt eine Umkehr der beschriebenen Vorgänge, wodurch die entsprechende Signalgabe nach Abreißen der.Kontaktverbindung ebenso im &mgr;&pgr;&igr;-&Bgr;&egr;&Ggr;&bgr;&idigr;&ogr;&Igr;&igr; erfolgt.In the opposite direction, i.e. when opening the two mold halves 1 and 2 or the contact sections 3/6, 4/6 or 5/6 included in them, the described processes are reversed, whereby the corresponding signal is also given in the μgr;πα-βεεγβαδαγγα.
6 Schutzansprüche
1 Blatt Zeichnung6 Protection claims
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