DE3843987A1 - Anordnung zum erfassen einer klemmkraft - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zum Erfassen einer zwischen zwei Bauteilen, wie beispielsweise einer Spritzgießmaschine und ihrem Werkzeug, wirksam werdenden Klemmkraft, wie sie im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 im einzelnen angegeben ist.

Das Zusammenhalten zweier relativ zueinander beweglicher Bauteile in lösbarer Weise mit Hilfe einer durch das Auflaufen zweier Klemm­ keile aufeinander erzeugten Klemmkraft ermöglicht im Prinzip einen automatisierbaren Betriebsablauf für Maschinen verschiedenster Art und insbesondere auch für Spritzgießmaschinen. Dabei muß allerdings stets sichergestellt werden, daß die jeweils erzielte Klemmkraft eine für das zuverlässige Zusammenhalten der miteinander verbundenen Bauteile ausreichende Größe aufweist.

Eine Klemmkraftüberprüfung mit Hilfe von Kraftmessern ist jedoch zum einen umständlich und zum anderen konstruktiv aufwendig und damit kostspielig und wartungsbedürftig.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Anordnung der eingangs erwähnten Art zu schaffen, die es mit einfachen und kosten­ günstigen Mitteln ermöglicht, zuverlässig festzustellen, ob die durch das Auflaufen der zusammenwirkenden Klemmflächen aufeinander erzielte Klemmkraft eine für den jeweiligen Einsatzzweck ausreichende Größe erreicht hat.

Die gestellte Aufgabe wird gemäß der Erfindung gelöst durch eine Anordnung, wie sie im Patentanspruch 1 angegeben ist; vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Die Erfindung ermöglicht es mit Hilfe einfacher und kostengünstig erhältlicher Näherungsschalter, wie sie für eine automatisierte Steue­ rung von Bewegungsabläufen im Betrieb von Maschinen der verschieden­ sten Art üblich sind, eine zuverlässige Klemmkraftbestimmung durch­ zuführen und insbesondere festzustellen, ob ein ausreichender Klemm­ kraftwert erreicht ist, ohne daß dazu eine wirkliche Kraftmessung vorgenommen werden muß. Dabei beruht die Erfindung auf der Erkenntnis, daß es beim gegenseitigen Auflaufen von Klemmkeilflächen aufeinander unter beispielsweise hydraulischem, pneumatischem oder elektrischem Antrieb zu einer gewissen Formänderung der benachbarten Bauelemente kommt. Diese Erkenntnis wird im Rahmen der Erfindung dazu ausgenutzt, die interessierende Klemmkraft in eine Linearbewegung umzusetzen, die sich mit Hilfe von Näherungsschaltern positionell erfassen läßt und ihrerseits ein hinreichend zuverlässiges Maß für die Klemmkraft liefert.

Im Ergebnis gibt die Erfindung eine kostengünstige und betriebs­ sichere Einrichtung an die Hand, die einen automatisierten Betrieb mit fortlaufender Klemmkraftüberwachung und auch einen automatisierten Werkzeugwechsel beispielsweise bei Spritzgießmaschinen ermöglicht, wobei die Erfindung eine Verbesserung vor allem auch im Vergleich zu nur mit positionserfassenden Detektoren ausgerüsteten Maschinen mit sich bringt.

Für die weitere Erläuterung der Erfindung und ihrer Vorteile wird nunmehr auf die Zeichnung Bezug genommen, in der ein bevorzugtes Aus­ führungsbeispiel für die Erfindung veranschaulicht ist. Dabei zeigen in der Zeichnung:

Fig. 1 eine mit einer Anordnung gemäß der Erfindung ausgestattete Maschine in Verbindung mit einem zugehörigen Werkzeug in einem schematisch gehaltenen Axialschnitt entlang der Schnittlinie I-I in Fig. 2 und

Fig. 2 die Darstellung von Fig. 1 in einer Ansicht mit durch die Linie II-II in Fig. 1 angedeuteter Blickrichtung.

Die Darstellung in der Zeichnung zeigt in schematischer Weise eine Maschine M mit einem Basiskörper B, in dem sich unter beispielsweise hydraulischem Antrieb ein Klemmkolben K verstellen läßt, der an seiner einen, in der Darstellung in Fig. 1 linken Stirnseite eine schräg zur Kolbenachse verlaufende erste Klemmfläche F 1 aufweist. Wie am besten Fig. 1 zeigt, sitzt der Basiskörper B mit dem Klemmkolben K auf einer ebenen Tragfläche T an der Maschine M auf, die außerdem im Anschluß an den Basiskörper B und in paralleler Verlängerung des Führungsweges für den Klemmkolben K im Basiskörper B als Abstützfläche für ein Werkzeug W dient, das eine der ersten Klemmfläche F 1 zugewandte und mit dieser korrespondierend ausgebildete zweite Klemmfläche F 2 aufweist. Bei Ver­ stellung des Klemmkolbens K durch den Hydraulikantrieb nach links auf das Werkzeug W zu laufen die Klemmflächen F 1 und F 2 aufeinander auf, so daß das Werkzeug W unter Aufpressen auf die Tragfläche T in seiner Lage relativ zum Basiskörper B an der Maschine M festgehalten wird.

Oberhalb des Klemmkolbens K und der ersten Klemmfläche F 1 daran gegenüber ist im Basiskörper B etwa am linken Ende der Führungsbahn für den Klemmkolben K eine quer zur Klemmkolbenachse verlaufende Aus­ nehmung A enthalten. In dieser Ausnehmung A findet ein Biegestab 1 nach oben frei Aufnahme, der an seinem einen Ende 2 in aus Fig. 2 ersichtlicher Weise in einer außen am Basiskörper B angebrachten Platte P fest eingespannt ist und mit seinem freien anderen Ende 3 aus dem Basiskörper B herausragt. An diesem freien Ende 3 wirkt der Biege­ stab 1 mit einem an der entsprechenden Seite außen am Basiskörper B angeordneten Näherungsschalter 4 zusammen, der auf eine Querauslenkung des Biegestabendes 3 entlang einer in Fig. 2 durch einen Pfeil x ange­ deuteten Wirkungsrichtung um ein einstellbares Maß anspricht. Wie die Darstellung in Fig. 2 zeigt, sind sowohl die Platte P als auch der Näherungsschalter 4 am Basiskörper B jeweils an einer Stelle S 1 bzw. S 2 angeschraubt, die nahe bei der Tragfläche T und damit in maximalem Abstand von dem jeweils zugeordneten Biegestabende 2 bzw. 3 parallel zur Wirkungsrichtung x liegt.

Auf den Biegestab 1 kommt im Betrieb die durch das Auflaufen der beiden Klemmflächen F 1 und F 2 am Klemmkolben K bzw. am Werkzeug W aufeinander entstehende Klemmkraft zur Einwirkung, indem diese Klemm­ kraft eine Verformung des Materials des Basiskörpers B unterhalb der Ausnehmung A in Richtung eines in Fig. 2 oberhalb des Klemmkolbens K eingezeichneten vertikalen Pfeiles bewirkt, wodurch der Biegestab 1 eine entsprechende Durchbiegung nach oben erfährt. Dabei greift die verformende Klemmkraft im wesentlichen mittig an dem Biegestab 1 an, so daß dessen freies Ende 3 eine Querauslenkung in der Wirkungsrich­ tung x von der doppelten Größe der in der Biegestabmitte oberhalb des vertikalen Pfeiles in Fig. 2 auftretenden Verformung durch die Klemm­ kraft erfährt. Damit ergibt sich in der Praxis eine Querauslenkung in der Wirkungsrichtung x, die von dem Näherungsschalter 4 dann, wenn die Klemmkraft eine zum sicheren Festhalten des Werkzeugs W am Basiskörper B der Maschine M ausreichende Größe erreicht, ohne weiteres erfaßt und entsprechend weitergemeldet werden kann. Durch die Hebelübersetzung zwischen dem eingespannten ersten Ende 2 des Biegestabes 1 einerseits und dem mittigen Angriffspunkt der Klemmkraft am Biegestab 1 bzw. dem mit dem Näherungsschalter 4 zusammenwirkenden freien zweiten Ende 3 des Biegestabes 1 andererseits wird die durch die Klemmkraft hervor­ gerufene Verformung im Basiskörper B der Maschine M für eine sichere Erfassung durch den Näherungsschalter 4 ausreichend verstärkt, und man erhält eine zuverlässige Kraftmessung ausgehend von einer nur reinen Längenerfassung. Dabei ist durch die Befestigung sowohl der Platte P als auch des Näherungsschalters 4 am Basiskörper B an je einer in zur Wirkungsrichtung x paralleler Richtung möglichst weit von dem jeweils zugeordneten Biegestabende 2 bzw. 3 entfernten Stelle S 1 bzw. S 2 sichergestellt, daß sich Verformungen des Basiskörpers B an anderer Stelle als unmittelbar unterhalb der Ausnehmung A auf die Klemmkraft­ erfassung praktisch nicht auswirken, womit eine optimale Betriebs­ sicherheit sowohl der Anordnung selbst als auch der damit ausge­ statteten Maschine gewährleistet ist.

Auch aus der vorstehenden Beschreibung eines bevorzugten Ausfüh­ rungsbeispiels wird somit deutlich, daß die Grundidee der Erfindung in einer - zweckmäßig verstärkten - Umsetzung einer als solche nur schwer zu erfassenden Kraftgröße in eine einfach zu messende Länge liegt, wodurch sich auf einfache und kostengünstige Weise die Voraussetzungen für einen automatisierten Maschinenbetrieb mit fortlaufender über­ wachung auch bei einem Werkzeugwechsel schaffen lassen.

Zusammenfassend läßt sich der Gegenstand der Erfindung beschreiben als eine Anordnung, mit deren Hilfe sich eine Klemmkraft erfassen läßt, die zwischen zwei Bauteilen, wie beispielsweise einer Spritz­ gießmaschine und ihrem Werkzeug, wirksam wird, von denen jedes eine von zwei Klemmflächen aufweist, die zum Zusammenhalten der beiden Bauteile unter der Einwirkung eines Klemmkolbens zu keilartigem Auflaufen aufeinander gebracht werden können. Dabei ist zur Umsetzung der interessierenden Klemmkraft in eine bequem sicher zu erfassende Längenänderung ein an einem ersten Ende fest eingespannter und mit Abstand von diesem Ende in einer Wirkungsrichtung quer zu seiner Längsrichtung mit der Klemmkraft beaufschlagbarer Biegestab vorge­ sehen, und die Erfassung der durch die Klemmkrafteinwirkung ausge­ lösten Auslenkung des freien zweiten Endes des Biegestabes in der Wirkungsrichtung geschieht mit Hilfe eines an diesem freien Ende mit dem Biegestab zusammenwirkenden Näherungsschalters.

Claims (8)

1. Anordnung zum Erfassen einer Klemmkraft, die zwischen zwei Bau­ teilen, wie beispielsweise einer Spritzgießmaschine und ihrem Werkzeug, wirksam wird, von denen jedes eine von zwei Klemmflächen aufweist, die zum Zusammenhalten der beiden Bauteile aneinander unter der Einwirkung eines Klemmkolbens zu keilartigem Auflaufen aufeinander gebracht werden können, gekennzeichnet durch
einen an einem ersten Ende (2) fest eingespannten und mit Abstand von diesem Ende (2) in einer Wirkungsrichtung (x) quer zu seiner Längsrichtung mit der durch das Auflaufen der beiden Klemmflächen (F 1 und F 2) aufeinander hervorgerufenen Klemmkraft beaufschlagbaren Biegestab (1) und durch
einen mit dem freien zweiten Ende (3) des Biegestabes (1) zusammenwirkenden Näherungsschalter (4) zum Erfassen der Auslenkung des zweiten Biegestabendes (3) in der Wirkungs­ richtung (x) unter der Klemmkrafteinwirkung.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Biegestab (1) in der Mitte zwischen seinen beiden Enden (2 und 3) mit der von dem Klemmkolben (K) ausgelösten Klemm­ kraft beaufschlagt ist.

3. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Biegestab (1) in dem den Klemmkolben (K) mit der ersten Klemmfläche (F 1) enthaltenden ersten Bauteil (B) in einer quer zur Klemmkolbenachse verlaufenden Ausnehmung (A) geführt ange­ ordnet ist.

4. Anordnung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Ende (2) des Biegestabes (1) an dem den Klemmkolben (K) mit der ersten Klemmfläche (F 1) enthaltenden ersten Bauteil (B) über eine außen daran angebrachte Platte (P) befestigt ist.

5. Anordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Platte (P) an dem ersten Bauteil (B) an einer maximalen Abstand von der Einspannstelle für das erste Biegestabende (2) in der Platte (P) entlang der Wirkungsrichtung (x) aufweisenden Stelle (S 1) angeschraubt ist.

6. Anordnung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß der mit dem freien zweiten Ende (3) des Biegestabes (1) zusam­ menwirkende Näherungsschalter (4) an dem ersten Bauteil (B) außen auf dessen der Platte (P) gegenüberliegender Seite ange­ ordnet ist.

7. Anordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Näherungsschalter (4) an dem ersten Bauteil (B) an einer maximalen Abstand vom freien zweiten Biegestabende (3) entlang der Wirkungsrichtung (x) aufweisenden Stelle (S 2) angeschraubt ist.

8. Anordnung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das die zweite Klemmfläche (F 2) aufweisende zweite Bauteil (W) auf einer eine feste Lage in bezug auf das den Klemmkolben (K) mit der ersten Klemmfläche (F 1) enthaltende erste Bauteil (B) einnehmenden und parallel zum Führungsweg für den Klemmkolben (K) und in seiner Fortsetzung liegenden Tragfläche (T) abge­ stützt ist.