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Vorrichtung zur Feststellung der Verschiebung eines
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~~~~~~~~~~ ~~~~~~~~~~~~~~~~ ~~~~~~~~~~~~~~~~ ~~~~~~ Druckkolbens einer
Druckgießmaschine Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Feststellung
der Verschiebung eines Druckkolbens wie auch einer Kolbenstange einer Druckgießmaschine
oder Spritzgußmaschine gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 und sie befaßt sich
auch allgemein mit Druckgießmaschinen bzw. Spritzgußmaschinen.
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Im allgemeinen ist es notwendig, die Verschiebung eines Druckkolbens,
wie auch einer Kolbenstange einer Vorrichtung mit Kolben und Zylinder einer Druckgießmaschine
festzustellen, um die Arbeitsweise automatisch zu steuern. Die Verschiebung kann
als Bewegungslänge des Kolbens oder der Kolbenstange von einem Bezugspunkt aus bestimmt
werden,der beispielsweise auf dem Kolben oder der Kolbenstange als dessen hintere
Begrenzung vorgesehen ist. Die Verschiebung kann in ein elektrisches Signal umgewandelt
werden, das eine Gesch.indigkeit der 'Kolbenstange darstellt, wenn die erste Ableitung
der Verschiebung nach der Zeit durchgeführt wird und die Verschiebung kann in ein
Signal umgewandelt werden, das die Beschleunigung der Kolbenstange darstellt, wenn
die zweite Ableitung der Verschiebung nach der Zeit durchgeführt wird, so daß die
gemessene Verschiebung für die Arbeitsweise und Steuerung der Druck gießmaschinen
odeb pritzgußmaschine vielfältig verwendet werden kann. Es ist jedoch nicht leicht,
die Lage oder Verschiebung des Druckkolbens zu erfassen, da er mit einer recht hohen
Geschwindigkeit bewegt wird und da seine Verschiebung von Stößen und Schwingungen
begleitet ist.
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Eine bekannte Vorrichtung zum Erfassen der Verschiebung eines Druckkolbens,
wie auch einer Kolbenstange, weist eine magnetische Stange auf,die mit dem Kolben
oder einer Kolbenstange einer Druckgießmaschine derart verbunden ist, daß sie sich
mit dieser bewegt, und die mit mehreren Nuten versehen sind, die auf ihrer Außenfläche
ausgebildet sind und wechselweise Vorsprünge und Vertiefungen in Bewegungsrichtung
der Stange bilden. Ein Meßfühler, der einen Permanentmagneten aufweist ist neben
und direkt gegenüber der mit Nuten versehenen Oberfläche der magnetischen Stange
angeordnet, um die Bewegung der Stange, d.h.
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des Kolbens oder der Kolbenstange, magnetisch zu erfassen, indem die
Anderung des Magnetflusses festgestellt wird, die durch den Unterschied des magnetischen
Widerstands (der Reluktanz) an den vorstehenden und den vertieften Bereichen, die
auf der Außenfläche der Stange abwechselnd ausgebildet sind, verursacht wird.
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Als ein Meßkopf dieser Bauart ist eine Vorrichtung bekannt, die ein
magnetisches Widerstandselement oder Hall-Element enthält, und um eine gute Meßempfindlichkeit
oder Meßergebnisse bei Benutzung dieses Meßkopfes zu erhalten, ist es im allgemeinen
notwendig, einen kleinen Spalt von ungefähr 0,2 bis 0,5 mm zwischen dem Meßkopf
und den hervorstehenden Bereichen der magnetischen Stange vorzusehen, wobei keine
Berührung auftritt. Eine solche Anordnung macht ein genaues und muhsames Arbeiten
erforderlichpum eine zufällige Berührung des Meßkopfes mit der magnetischen Stange
und damit eine Zerstörung beider Elemente-zu verhindern. Da ferner eine Druckgießmaschine
im allgemeinen in einer staubigen Umgebung eingebaut ist, kann der Staub, der magnetische
Teilchen bzw. Partikel enthält, in die Vertiefungen der-Magnetstange eindringen,
so daß die genaue Meßempfindlichkeit nachteilig beeinflußt wird, und der Staub kann
bei langem Gebrauch den Zwischenraum zwischen dem Meßkopf und der
Magnetstange
auffüllen.
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In einer weiteren bekannten Vorrichtung wird der Druckkolben selbst
mit Umfangsnuten mit einem konstanten Abstand versehen, um Vorsprünge und Vertiefungen
auszubilden, und es ist eine nicht-magnetische Büchse im Schrumpfsitz auf der Kolbenstange
befestigt oder es ist eine Metallauflage auf dieser aufgebracht, um das Eindringen
von Staub zu verhindern. Jedoch erfordert bei solchen Vorrichtungen das Einpassen
der Büchse oder das Aufbringen der Metallauflage auf die Kolbenstange ein genaues
und mühsames Arbeiten, und es ist außerdem schwierig, die Oberfläche der Stange
immer glatt zu halten. Darüber hinaus sind mehrere Meßwertwandler oder Meßköpfe
erforderlich, um den Magnetfluß genau zu messen.
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Aufgabe der Erfindung ist es, Schäden an einer bekannten Vorrichtung
zu vermeiden und eine Vorrichtung zur Erfassung der Verschiebung eines Druckkolbens,
beispielsweise eines Kolbens oder einer Kolbenstange einer Druckgießmaschine oder
Spritzgußmaschine vorzusehen, die mit hoher Präzision und Empfindlichkeit unter
konstanten Bedingungen arbeitet.
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Die-Aufgabe wird durch die Merkmale des kennzeichnenden Teils des
Anspruchs 1 gelöst.
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Gemäß der Erfindung soll ferner ein nicht-magnetisches hohles Rohr
innerhalb dieser Magneteinrichtungen vorgesehen werden, das in Bewegungsrichtung
der Kolbenstange angeordnet ist und das mit dem hohlen Rohr wirksam verbunden ist.
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Ausführungsformen der Erfindung werden nachstehend anhand der Zeichnungen
beispielshalber beschrieben.
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Dabei zeigen: Fig.1 eine schematische Darstellung der erfindungsgemäßen-Vorrichtung;
Fig.2 einen Querschnitt eines bestimmten Abschnittes der in Fig. 1 gezeigten Vorrichtung,
die eine Anordnung eines magnetischen Messkopfes und ein hohles Rohr mit magnetischen
Einrichtungen zeigt; Fig. 3 einen Querschnitt des Rohres, der entlang der Linie
III-III in der Fig. 2 verläuft; Fig. 4 bis Fig. 7 Beispiele von Anordnungenvder
in Fig. 2 gezeigten magnetischen Einrichtungen; Fig.8 einen Querschnitt des hohlen
Rohres mit J einer weiteren möglichen Anordnung der magnetischen Einrichtungen;
Fig.9 das in Fig. 8 dargestellte hohle Rohr von seinem Ende; und Fig. 10 und Fig.
11 weitere Beispiele von magnetischen Einrichtungen, mit Stangen und Magneten, die
in Nuten eingebettet sind, die Jeweils auf der Außenseite der Stange vorgesehen
sind.
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Ein Kolben 5 einer Druckgießmaschine 4, die in Fig. 1 abgebildet ist,
wird durch eine Kolbenstange 3 angetrieben, die mit einem Kolben 2 einer herkömmlichen
Vorrichtung mit Kolben und Zylinder 1 verbunden ist, die beispielsweise durch unter
Druck stehendes ol angetrieben wird. Die Kolbenstange 3 wird nach vorne bewegt,
(d.h nach likns, wie dies in Fig. 1 dargestellt ist), indem ein unter Druck stehendes
Fluid in die Vorrichtung mit Kolben und Zylinder 1 durch eine Leitung 6 in den Zylinder
befördert wird und die Kolbenstange wird zurückbewegt (nach rechts), indem das unter
Druck stehende Fluid durch eine Leitung 7 in den Zylinder hineinbefördert wird.
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Ein Arm 8 ist an der Kolbenstange 3 befestigt und an diesem Arm 8
ist ein Ende eines nicht-magnetischen hohlen Rohres 9 befestigt, das eine glatte
Außenfläche aufweist und das sich in horizontaler Richtung parallel mit der Kolbenstange
3 erstreckt.
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Ein magnetischer Meßkopf 10 (Meßfühler) ist an der Vorrichtung mit
Kolben und Zylinder der Druckgießmaschine befestigt, der die äußere Umfangsfläche
des Rohres 9 umgibt, so daß das Rohr sich gegenüber dem Meßkopf 10 verschieben kann,
wenn sich die Kolbenstange 3 bewegt. Vom magnetischen Meßkopf 10 erzeugte elektrische
Ausgangsgrößen können in elektrische Signale ungewandelt werden, die verschiedene
Wellenformen und Absolutwerte haben, die zum unterschiedlichen Gebrauch durch Signale
verarbeitende Schaltungseinrichtungen 11 geeignet sind.
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Auf der Innenfläche des nicht-magnetischen hohlen Rohres 9 sind mehrere
Permanentmagnete 12 längs der axialen Richtung aufgeklebt, wie dies in den Figuren
2 und 3 dargestellt ist.
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Der magnetische Messkopf 10 beinhaltet ein zylindrisches Magnetjoch
13, das eine Öffnung 14 ein-
schließt, die sich in radialer Richtung
des Rohres 9 erstreckt. Innerhalb der Öffnung 14 ist ein Magnetflußmessfühler 15
angeordnet, der von einer Abdeckung 16 herunterhängt, und der die Öffnung 14 so
abdeckt, daß ein Spalt von etwa 0,5 bis 1 mm zwischen der Außenfläche des Rohres
9 und dem unteren Ende des Meßfühlers 15 freibleibt. Aus elastischem Material hergestellte
Staubdichtungsringe 17 und 18 sind am Magnetjoch 13 des magnetischen Meßkopfes 10
befestigt, -um das Eindringen von Staub in den Raum, der durch den Magnetflußmeßfühler
15 und die Rohroberfläche 9 definiert ist, zu verhindern. Jede Magnetfühlerbauart,
die magnetischen Fluß wahrnimmt und ein elektrischen Ausgangssignal erzeugt, kann
für den Meßfühler 15 dieser Erfindung verwendet werden, beispielsweise ein magnetisches
Widerstandsbauteil oder ein Hallbauteil. Es können -alle Arten von Magneten verwendet
werden, die eine Anordnung aufweisen, in der die Polarität sich in einen bestimmten
Abstand in axialer Richtung des Rohres 9 ändert. Beispiele dieser Arten von Magneten
sind in den Figuren 4 bis 7 gezeigt.
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Die in Fig. 4 gezeigte Reihe von Magneten enthält einen mehrpoligen
Magnet 20, der aus einem Gummiband hergestellt ist, das magnetische Teilchen enthält,
die so magnetisiert werden, daß die Nord-und Südpole abwechselnd in einem konstanten
Abstand in ihrer Längsrichtung ausgerichtet sind.
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Die in Fig. 5 gezeigte Reihe von Magneten enthält mehrere Permanentmagnete
21, so daß abwechselnd Nord- und Südpole des angrenzenden Magnetes aneinander liegen.
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Die in Fig. 6 gezeigte Reihe von Magneten enthält mehrere Permanentmagnete
22, die in radialer Rich-
tung des Rohres 9 magnetisiert sind und
nebeneinander angeordnet sind, so daß abwechselnd Nord- und Südpole auf beiden Seiten
angeordnet sind.
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Die Anordnung der in Fig. 7 gezeigten Reihe von Magneten stimmt mit
der in Fig. 6 überein, aber jeder zweite von mehreren in Fig. 6 gezeigten Permanentmagneten
22 ist herausgenommen, um eine Leerstelle vorzusehen. Die Leerstelle kann mit einem
magnetischen oder nicht-magnetischen Material ausgefüllt oder gelassen werden wie
sie sind. Die Dicke der Reihe von Magneten in den vorhergehenden Beispielen ist
vorzugsweise nicht dicker als etwa 1 - 2 mm und der Abstand der Magnetpole oder
Magneten beträgt vorzugsweise etwa 5 mm, jedoch ist die Dicke nicht nur auf diese
Werte beschränkt.
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Obwohl die Figuren 2 oder 3 ein Beispiel zeigen, in dem eine Magnetreihe
12 an einem Abschnitt der inneren Umfangsfläche des Rohres 9 angeordnet ist, zeigen
die Figuren 8 und 9 ein Beispiel, in dem die Reihe der Magneten angeordnet ist-,.um
die gesamte innere Umfangsfläche des Rohres 9 zu umhüllen. Die in den Figuren 4
bis 7 gezeigten Anordnungen der Magnetreihen sind ebenso auf die Anordnungen der
in den Figuren 8 und 9 gezeigten Magnetreihe anwendbar.
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Die Figuren 10 und 11 zeigen die anderen erfindungsgemäßen Beispiele
der Magnetanordnung, die für den Fall geeignet ist in dem es schwierig ist, die
Magnete an die innere Oberfläche des hohlen Rohres 9 zu kleben. Eine nicht-magnetische
Stange 20, die beispielsweise in Fig. 10 gezeigt ist, weist einen Durchmesser auf,
der im wesentlichen mit dem Durchmesser des hohlen Rohres 9 Ubereinstimmt, in das
sie eingefügt ist. Die Stange 26 ist an ihrer
Außenseite mit einer
schraubenförmigen Nut 27 versehen, die einen Abstand aufweist, der mit dem Abstand
der Magnetpolanordnung übereinstimmt. Ein bandförmiger Magnet 28, der so polarisiert
ist, daß er abwechselnd Nord- und Südpole aufweist, wie sie in Fig. 4 dargestellt
werden, ist in einer Nut 27 eingebettet. In dem in Fig. 11 gezeigten Beispiel ist
die Magnetstange 26 des in Fig. 10 gezeigten Beispiels auf seiner Außenfläche mit
Umfangsnuten 29 längs der Axialrichtung des Rohres versehen. Bei diesem Beispiel
werden die ringförmigen Magnete 30 auch in die jeweiligen Nuten 29 eingebettet.
Der Gebrauch von solchen nichtmagnetischen Stangen 26, die schraubenförmige oder
ringförmige Nuten aufweisen, kann den Klebevorgang von Magneten auf die Innenseite
des Rohres unnötig machen, die notwendig ist für die in den Figuren 4 bis 9 gezeigten
Beispiele.
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Gemäß dieser Erfindung kann der magnetische Kopf 10, d.h. der Meßkopf,
magnetisch die Verlagerung der -hydraulischen Vorrichtung mit Kolben und Zylinder
einer Druckgießmaschine durch die relative Bewegung zwischen dem Kopf und dem nicht-magnetischen
hohlen Rohr 9 ermitteln, das mit Magneten versehen ist und in Bewegungsrichtung
des Rohres angeordnet ist. Der Zwischenraum zwischen dem Meßkopf 15 und der Außenfläche
des Rohres kann immer auf einem konstanten geeigneten Wert gehalten werden, und
da die elastischen Dichtungsringe vor den Meßeinrichtungen 10 angeordnet sind, kann
das Eindringen von Staub in den Zwischenraum verhindert werden. Es ist nicht notwendig,
den Zwischenraum auf einen extrem kleinen Wert aufgrund der Magnetreihenanordnung
im hohlen Rohr zu begrenzen, wie dies in einer
vorveröffentlichten
Vorrichtung der Fall ist. Darüberhinaus kann die Vorrichtung dieser Erfindung natürlich
für recht niedrige und hohe Spritzgußgeschwindigkeiten angewendet werden.
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