DE3843987A1

DE3843987A1 - Arrangement for sensing a clamping force

Info

Publication number: DE3843987A1
Application number: DE19883843987
Authority: DE
Inventors: Henk M J M Van Logten
Original assignee: Applied Power Inc
Current assignee: Enerpac Tool Group Corp
Priority date: 1988-12-27
Filing date: 1988-12-27
Publication date: 1990-07-05

Abstract

The invention relates to an arrangement with the aid of which it is possible to sense a clamping force which is acting between two components, such as for example an injection-moulding machine and its mould, each of which has one of two clamping surfaces which can be made to run one onto the other in a wedge-like manner under the action of a clamping piston for holding the two components together. In this arrangement, for converting the clamping force of interest into a linear change which can be reliably sensed in a convenient way, there is provided a bending bar (1) which is fixedly restrained at a first end (2) and, at a distance from this end (2), can be subjected to the clamping force in a direction of action (x) transverse to its longitudinal direction, and the sensing of the deflection of the free second end (3) of the bending bar (1) in the direction of action (x), initiated by the action of the clamping force, takes place with the aid of a proximity switch (4) interacting with the bending bar (1) at this free end (3). <IMAGE>

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.The invention relates to an arrangement for detecting a between two components, such as an injection molding machine and their Tool, effective clamping force, as in the preamble of Claim 1 is specified in detail.

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.Holding together two components that are movable relative to each other in a detachable manner with the help of two clamps In principle, wedges generated by one another enable one automatable operating sequence for machines of all kinds and especially for injection molding machines. But always be ensured that the clamping force achieved in each case one for the reliable holding together of the interconnected components is of sufficient size.

Eine Klemmkraftüberprüfung mit Hilfe von Kraftmessern ist jedoch zum einen umständlich und zum anderen konstruktiv aufwendig und damit kostspielig und wartungsbedürftig.A clamping force check using force gauges is, however on the one hand cumbersome and on the other hand constructively complex and therefore costly and requires maintenance.

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.The invention is therefore based on the object, an arrangement of to create the kind mentioned at the beginning, which is simple and cost-effective cheap means allows to reliably determine whether by the merging of the interacting clamping surfaces achieved each other Clamping force is a sufficient size for the respective application has reached.

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. The object is achieved according to the invention by a Arrangement as specified in claim 1; beneficial Refinements and developments of the invention result from the Subclaims.

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.The invention makes it possible with the help of simple and inexpensive Available proximity switches, such as those used for automated control movement sequences in the operation of machines of different Most common are reliable clamping force determination feed and in particular to determine whether there is sufficient clamping force value is reached without an actual force measurement must be made. The invention is based on the knowledge that that it is when each other clamping wedge surfaces for example hydraulic, pneumatic or electrical Drive to a certain change in shape of the neighboring components is coming. This knowledge is used in the context of the invention to convert the clamping force of interest into a linear movement, the can be positionally detected with the help of proximity switches and in turn a sufficiently reliable measure of the clamping force delivers.

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.As a result, the invention is inexpensive and operational secure device on hand that has automated operation with continuous clamping force monitoring and also an automated one Tool change, for example in injection molding machines, the invention being an improvement especially compared to machines equipped with position-detecting detectors only brings itself.

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:For further explanation of the invention and its advantages now referred to the drawing in which a preferred Aus management example for the invention is illustrated. Show in the drawing:

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. 1 is a machine equipped with an arrangement according to the invention in connection with an associated tool in a schematically held axial section along the section line II in Fig. 2 and

Fig. 2 die Darstellung von Fig. 1 in einer Ansicht mit durch die Linie II-II in Fig. 1 angedeuteter Blickrichtung. Fig. 2 shows the representation of Fig. 1 in a view with the viewing direction indicated by the line II-II in Fig. 1.

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.The illustration in the drawing shows a machine M with a base body B , in which a clamping piston K can be adjusted, for example with a hydraulic drive, which on its one end, which is shown on the left in FIG. 1, has a first one that runs obliquely to the piston axis Has clamping surface F 1 . As best shown in FIG. 1, the base body B with the clamping piston K sits on a flat wing T on the machine M , which is also connected to the base body B and in a parallel extension of the guide path for the clamping piston K in the base body B as a support surface is used for a tool W which has a second clamping surface F 2 facing the first clamping surface F 1 and correspondingly formed therewith. When the clamping piston K is adjusted by the hydraulic drive to the left on the tool W , the clamping surfaces F 1 and F 2 run on one another, so that the tool W is held in position relative to the base body B on the machine M by being pressed onto the supporting surface T. becomes.

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. Above the clamping piston K and the first clamping surface F 1 thereon, in the base body B, approximately at the left end of the guideway for the clamping piston K, a recess A extending transversely to the clamping piston axis is contained. In this recess A , a bending rod 1 is freely accommodated upwards, which is firmly clamped at one end 2 in a manner shown in FIG. 2 in a plate P attached to the outside of the base body B and projects with its free other end 3 out of the base body B. . At this free end 3, the bending rod 1 interacts with a proximity switch 4 arranged on the corresponding side outside on the base body B, which responds to a transverse deflection of the bending rod end 3 along an action direction indicated in FIG. 2 by an arrow x by an adjustable amount . As shown in Fig. 2, both the plate P and the proximity switch 4 are screwed to the base body B at a point S 1 and S 2 , respectively, which are close to the wing T and thus at a maximum distance from the respectively assigned bending end 2 or 3 is parallel to the direction of action x .

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. On the bending rod 1 , the clamping force that arises due to the run-up of the two clamping surfaces F 1 and F 2 on the clamping piston K or on the tool W acts by this clamping force causing deformation of the material of the base body B below the recess A in the direction causes a vertical arrow shown in Fig. 2 above the clamping piston K , whereby the bending rod 1 experiences a corresponding deflection upwards. The deforming clamping force acts essentially centrally on the bending rod 1 , so that its free end 3 undergoes a transverse deflection in the direction of action x of twice the size of the deformation occurring in the center of the bending rod above the vertical arrow in FIG. 2 by the clamping force . In practice, this results in a transverse deflection in the direction of action x , which can be detected and reported accordingly by the proximity switch 4 when the clamping force reaches a size sufficient for securely holding the tool W on the base body B of the machine M. The leverage between the clamped first end 2 of the bending rod 1 on the one hand and the central point of application of the clamping force on the bending rod 1 or the free second end 3 of the bending rod 1 interacting with the proximity switch 4 on the other hand causes the deformation in the base body B caused by the clamping force Machine M is sufficiently amplified for a reliable detection by the proximity switch 4 , and a reliable force measurement is obtained starting from a mere length detection. In this case, the attachment of both the plate P and the proximity switch 4 to the base body B at a point S 1 or S 2 which is as far as possible from the respectively associated bending end 2 or 3 in the direction parallel to the direction of action x ensures that deformations occur of the base body B at a point other than immediately below the recess A practically does not affect the clamping force detection, which ensures optimal operational safety of both the arrangement itself and the machine equipped with it.

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.Also from the above description of a preferred embodiment Example, it is clear that the basic idea of the invention in one - appropriately reinforced - implementation as such is difficult force to be recorded lies in an easy to measure length, which makes the requirements simple and inexpensive for automated machine operation with continuous over can also provide security when changing tools.

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.In summary, the subject matter of the invention can be described as an arrangement with the aid of which a clamping force is detected lets that between two components, such as a spray casting machine and its tools, each of which is effective of two clamping surfaces, which hold the two together Components to wedge-like under the action of a clamping piston Casseroles can be brought together. It is about implementation the clamping force of interest into a conveniently securely graspable one Length change a firmly clamped at a first end and with Distance from this end in a direction of action transverse to it Longitudinal direction with the clamping force acted on bending rod see, and the detection of the impact of the clamping force triggered deflection of the free second end of the bending rod in the Direction of action happens with the help of at this free end the bending rod cooperating proximity switch.

Claims

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.1. Arrangement for detecting a clamping force that is shared between two construction, such as an injection molding machine and its tool, each of which has one of two clamping surfaces that hold together the two components together under the action of a clamping piston to wedge-like emergence can be brought, characterized by
a bending rod which is firmly clamped at a first end ( 2 ) and can be acted upon at a distance from this end ( 2 ) in one direction of action ( x ) transversely to its longitudinal direction by the clamping force caused by the collision of the two clamping surfaces ( F 1 and F 2 ) ( 1 ) and through
one with the free second end ( 3 ) of the bending rod ( 1 ) cooperating proximity switch ( 4 ) for detecting the deflection of the second bending rod end ( 3 ) in the direction of action ( x ) under the action of the clamping force.

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.2. Arrangement according to claim 1, characterized in that the bending rod ( 1 ) in the middle between its two ends ( 2 and 3 ) with the clamping piston ( K ) triggered clamping force is applied.

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. 3. Arrangement according to claim 1 or 2, characterized in that the bending rod ( 1 ) in the clamping piston ( K ) with the first clamping surface ( F 1 ) containing first component ( B ) in a transverse to the clamping piston axis recess ( A ) is arranged.

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.4. Arrangement according to one or more of claims 1 to 3, characterized in that the first end ( 2 ) of the bending rod ( 1 ) on the the clamping piston ( K ) with the first clamping surface ( F 1 ) containing the first component (B) a plate (P) attached to the outside is attached.

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.5. Arrangement according to claim 4, characterized in that the plate (P) on the first component ( B ) at a maximum distance from the clamping point for the first bending rod ( 2 ) in the plate (P) along the direction of action (x) Point ( S 1 ) is screwed on.

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.6. Arrangement according to claim 4 or 5, characterized in that with the free second end ( 3 ) of the bending rod ( 1 ) co-operating proximity switch ( 4 ) on the first component (B) on the outside of the plate (P) opposite side is arranged.

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.7. Arrangement according to claim 6, characterized in that the proximity switch ( 4 ) is screwed onto the first component (B) at a maximum distance from the free second bending rod end ( 3 ) along the direction of action (x) ( S 2 ).

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.8. Arrangement according to one or more of claims 1 to 7, characterized in that the second clamping surface ( F 2 ) having the second component (W) on a fixed position with respect to the clamping piston (K) with the first clamping surface ( F 1 ) containing first component (B) and parallel to the guide path for the clamping piston (K) and lying in its continuation wing (T) is supported abge.