DE3401465C1 - Wegaufnehmer fuer den Positionsnachweis eines Pressstempels - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Wegaufnehmer gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Bei einem bekannten Wegaufnehmer dieser Art (US-Patentschrift 31 80 718) sind eine Primärwicklung und zwei Sekundärwicklungen eines Differentialtransformators jeweils in einer äußeren Umfangsnut eines stationären, aus elektrisch isolierendem Stoff hergestellten Einlaßrohrs für den Preßstempel kühlende Druckluft eingebettet. Der Preßstempel ist an einer rohrförmigen Kolbenstange aus Metall befestigt, deren freies Ende das Einlaßrohr als Betätigungselement umgibt. Durch die Bewegung der Kolbenstange relativ zu den Wicklungen liefert der Differentialtransformator ein variables Ausgangssignal, das proportional zu der Bewegung des Preßstempels ist und ein Maß sowohl für die Bewegung als auch für die Eindringtiefe des Preßstempels in die Vorform darstellt. Das Ausgangssignal wird vorzugsweise angezeigt und/oder aufgezeichnet, soll aber alternativ auch zur Kontrolle der die Postengröße kontrollierenden Variablen verwendet werden können. Dieser bekannte Wegaufnehmer ist verhältnismäßig aufwendig, mechanisch durch das nicht metallische Kühllufteinlaßrohr wenig widerstandsfähig und nur von Fachpersonal zu handhaben. Eine Temperaturkompensation (Fig.5 und 6) ist erforderlich, wenn gemäß üblicher Praxis das die Wicklungen tragende Kühllufteinlaßrohr nur intermittierend mit Kühlluft beaufschlagt wird und die Temperatur der Wicklungen sich entsprechend ständig erheblich ändert. Es ist ein mehr als zweiadriges elektrisches Anschlußkabel erforderlich.

Aus der DE-Patentschrift 3040 762 ist bei einer !^.-Glasformmaschine ein Wegaufnehmer an sich be-

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kannt, der eine verschiebbar in der Zylinderwand geführte Stange mit einem in der Bewegungsbahn der Kolbenstange oder des Kolbens angeordneten Taststück aufweist. Ein Spulenkörper eines Differentialtransformators ist in einer mit der Stange fluchtenden Bohrung in der Zylinderwand untergebracht. Als Betätigungselement dient ein mit der Stange verbundener, in die Spule eintauchender Kern. Obgleich bei dieser Anordnung eine Temperaturkompensation nicht mehr erforderlich ist, ist der bauliche Aufwand angesichts der begrenzten Raumverhältnisse in der Zylinderwand noch verhältnismäßig hoch.

Aus der DE-Offenlegungsschrift 29 23 705 ist es bei LS.-Glasformmaschinen an sich bekannt, den Endbereich des Weges des Betätigungskolbens des Preßstempels oder der Kolbenstange des Betätigungskolbens zu mesen. Der zurückgelegte Weg soll mittels eines Wegaufnehmers erfaßt und sichtbar gemacht werden. Dies soll z. B. durch mehrere im Bewegungsbereich angeordnete elektrische Kontakte geschehen, die nacheinander abgetastet werden. Es ist auch die Möglichkeit angedeutet, die vom Wegaufnehmer erfaßten Werte zur Regelung der Größe der den Vorformen zugeführten Glasposten zu verwenden, z.B. durch Verstellen der die Glasposten vom Strang abtrennenden Schere.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den Wegaufnehmer verschleißfrei zu machen, baulich und in der Handhabung zu vereinfachen und seine Herstellungskosten zu senken.

Diese Aufgabe ist durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Vorzugsweise ist die Spule konzentrisch zu der Kolbenstange angeordnet und mit einer gegenüber den umgebenden physikalischen und chemischen Einflüssen beständigen Sondervergußmasse zu einer selbsttragenden Spule ohne Spulenkörper in einer ringförmigen Fassung vergossen. Es reicht völlig aus, nur die letzten ca. 20 mm des Kolbenhubs vor der oberen Endlage mit dem Wegaufnehmer zu erfassen. Beim Pressen der Glasposten gelangt der Kolben typisch in die Mitte dieses Bereichs, wenn der richtige Füllgrad der Form erreicht ist. So läßt sich in jedem Arbeitshub des Preßstempels seine maximale Eindringtiefe in das Formwerkzeug meßtechnisch erfassen und ein analoges elektrisches Signal von hoher Genauigkeit erzeugen. Mit diesen Signalen kann der Füllgrad der Vorform nachgewiesen und einem Regler als Ist-Größe eingegeben werden. Der Regler bildet aus dem Vergleich dieser Ist- und einer Soll-Größe eine Stellgröße zur Veränderung der Masse der Posten. Die Kosten für die Herstellung dieses Wegaufnehmers betragen nur einen Bruchteil derjenigen für die bekannten Systeme. Der Wegaufnehmer ist unempfindlich, unterliegt keinem Verschleiß und ist auch von einem Nichtfachmann sicher montierbar. Eine Temperaturkompensation ist nicht erforderlich, da die Spule in jedem Fall in einem Bereich von hinreichend konstanter Temperatur angeordnet werden kann. Die elektrische Verbindung der Spule mit nachgeordneten Schaltungen kann in höchst einfacher Weise geschehen. Es genügt dazu ein zweiadriges elektrisches Verbindungskabel, für das z. B. ein Koaxialstecker verwendet werden kann, der eine »blinde«, sichere Montage auch in der oft recht unzugänglichen Umgebung der Anschlußstelle des Wegaufnehmers ermöglicht.

Gemäß Anspruch 2 ergibt sich eine besonders einfache Bauweise des Wegaufnehmers bei günstigen Verhältnissen für den magnetischen Fluß. Als Werkstoff gemäß Anspruch 3 kann z. B. Kupfer oder Stahl verwendet werden.

Durch die Merkmale des Anspruchs 4 läßt sich die Führung des magnetischen Feldes im Bereich des Wegaufnehmers verbessern.

Gemäß Anspruch 5 bildet der Wegaufnehmer eine selbständige Baueinheit, die leicht und schnell mit den angrenzenden Bauelementen der Formmaschine, insbesondere mit dem Zylinder der Kolben-Zylinder-Einheit und ggf. mit einem anschließenden Führungszylinder für ίο den Preßstempel, verbunden werden kann. Diese Bauweise bringt besondere Vorteile bei einem Austausch des Wegaufnehmers oder der angrenzenden Bauelemente. Der elektrische Anschluß der Spule ist ferner erheblich vereinfacht. So kann eine zweipolige Steckverbindung in dem Flansch der Fassung vorgesehen sein.

Eine zumindest annähernd lineare Kennlinie gemäß Anspruch 6 ist günstig für ein hohes Auflösungsvermögen des Wegaufnehmers.

In der Schaltungsanordnung gemäß Anspruch 7 läßt sich die Wechselspannung U₂ z. B. durch ein Voltmeter anzeigen und/oder durch ein Schreibgerät aufzeichnen. Vorteilhaft kann ein Konstantwechselspannungsgenerator ggf. auch für mehrere Wegaufnehmer innerhalb derselben Formmaschine eingesetzt werden. Die Frequenz der Wechselspannung kann in der Größenordnung von z. B. 2 kHz liegen.

In der Schaltung gemäß Anspruch 8 ist die zu beeinflussende Spule in der elektrischen Brückenschaltung als beeinflußbarer, komplexer Widerstand wirksam, wobei die Höhe der sich ergebenden Wechselspannung U% vom Beeinflussungszustand der Induktivität der Spule durch den ringförmigen Kern abhängig ist.

Die Maßnahmen gemäß Anspruch 9 dienen der Signalaufbereitung.

Durch die Schaltungsanordnung gemäß Anspruch 10 ergibt sich an der Ausgangsleitung des Operationsverstärkers ein Gleichspannungssignal mit definierbarer Lage und Amplitude das von der jeweiligen axialen Stellung des ringförmigen Kerns innerhalb der Spule und damit des Preßstempels abhängig ist.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand der in den Zeichnungen dargesellten Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 einen Längsschnitt durch Teile einer Preßstation einer LS.-Glasformmaschine,

F i g. 2 ein Detail aus F i g. 1 in vergrößerter Darstellung,

Fig.3 eine andere Ausführungsform eines gemäß den F i g. 1 und 2 verwendeten ringförmigen Kerns im Längsschnitt,

F i g. 4 eine Schaltung für einen dem Wegaufnehmer nachgeschalteten Meßwertumformer und F i g. 5 und 6 jeweils Kennlinien des Meßwertumformers.

Gemäß F i g. 1 weist eine Preßstation 1 einer nicht weiter dargestellten Sektion einer I.S.-Glasformmaschine einen in an sich bekannter Weise längsverschiebbar in einem Führungszylinder 2 geführten Preßstempel 3 auf. Der Preßstempel 3 ist an einer Kolbenstange 4 einer pneumatisch betriebenen Kolben-Zylinder-Einheit 5 befestigt, die einen Zylinder 6 und einen darin längsverschiebbaren Kolben 7 aufweist. Druckluftanschlüsse 8 und 9 machen die Kolben-Zylinder-Einheit 5 doppeltwirkend.

In einem Boden 10 des Zylinders 6 ist ein Zuleitungsrohr 11 für ein Kühlfluid, meist Kühlluft, befestigt, dem das Kühlfluid durch einen Anschluß 12 zuleitbar ist. Das

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Zuleitungsrohr Ii erstreckt sich koaxial mit der Einheit aus hohler Kolbenstange 4 und ringförmig ausgebildetem Kolben 7 in diese Einheit hinein und weist am oberen Ende einen gegenüber der Innenwand der Kolbenstange 4 abgedichteten Abdichtkolben 13 auf. Das Kühlkfluid strömt also über den Abddichtkolben 13 nach oben hinaus in den verbleibenden Raum der Kolbenstange 4 und von dort in an sich bekannter Weise in und durch den Preßstempel 3 und tritt aus diesem durch am Umfang vorgesehene Auslaßbohrungen 14 ins Freie.

Zwischen einem Bodenflansch 15 des Führungszylinders 2 und einem Kopfflansch 16 des Zylinders 6 ist mit durchgehenden Schrauben 17 eine ringförmige Fassung 18 für eine Spule 19 eines Wegaufnehmers 20 befestigt. Durch einen im wesentlichen radialen Kanal 21 der Fassung 18 ist ein nur zweiadriges Verbindungskabel 22 der Spule 19 mit einer an der Peripherie der Fassung 18 austretenden Koaxialsteckbuchse 23 verbunden.

Zur günstigen Beeinflussung des magnetischen Flusses ist auf einer dem Preßstempel 3 zugewandten Stirnseite der Spule 19 eine sich bis in die Nähe der Kolbenstange 4 erstreckende, ringförmige Scheibe 24 aus magnetisch leitfähigem Werkstoff angeordnet Oberhalb der Scheibe befindet sich eine Führungsbuchse 25 für die Kolbenstange 4, die in dem Bodenflansch 15 des Führungszylinders 2 gehalten ist. In die Führungsbuchse 25 ist innen ein mit der Kolbenstange 4 zusammenwirkender Dichtungsring 26 eingelegt

Als Betätigungselement weist der Wegaufnehmer 20 einen in die Spule 19 ganz oder teilweise hineinbewegbaren, auf der dem Preßstempel 3 zugewandten Seite des Kolbens 7 angeordneten ringförmigen Kern 27 aus ferromagnetischem oder diamagnetisch leitfähigem Werkstoff auf. Der Kern 27 kann z. B. aus Kupfer oder Stahl bestehen.

Da sich in F i g. 1 der Preßstempel 3 in einer verhältnismäßig tiefen Stellung befindet, und andererseits die größte Eindringtiefe des Preßstempels 3 in eine Formausnehmung 28 der Preß- oder Vorform 29 gemessen werden soll, ist der Kern 27 in F i g. 1 noch nicht in einen Ringraum 30 zwischen der Spule 19 und der Kolbenstange 4 eingedrungen, so daß er die Induktivität der Spule in dieser Stellung noch nicht verändert. Dies geschieht in nennenswertem und auswertbarem Umfang erst, wenn der Kern 27 in den Ringraum 30 eindringt (vgl. F ig. 2).

Die Vorform 29 baut sich in an sich bekannter Weise aus Vorformmittelstückhälften 31 und 32, einem Vorformboden 33 und einer Mündungsform 34 auf, wobei die Mündungsform 34 aus Mündungswerkzeughälften 35 und 36 und einem darin gehaltenen ungeteilten Führungsring 37 für den Preßstempel 3 aufgebaut ist.

Alternativ können die Spule 19, das Verbindungskabel 22 und die Koaxialsteckbuchse 23 sowie ggf. die ringförmige Scheibe 24 auch in dem Bodenflansch 15 des Führungszylinders 2 untergebracht sein. Dann wäre jedoch der Austausch des Führungszylinders 2 oder der Spule 19 samt Zubehör schwieriger bzw. zeitaufwendiger.

F i g. 2 zeigt einen Ausschnitt aus F i g. 1 in vergrößerter Darstellung, wobei sich außerdem der Kolben 7 und damit die Kolbenstange 4 und der Kern 27 in einer typischen oberen Endstellung befinden. In dieser Stellung ist der in F i g. 2 nicht gezeichnete Preßstempel 3 (F i g. 1) am tiefsten in einen in der Formausnehmung 28 befindlichen Posten aus schmelzflüssigem Glas eingedrungen. Aus dieser jeweiligen oberen Endstellung kann man in jedem Arbeitsspiel ein Maß für den Füllgrad der Formausnehmung 28 mit schmelzflüssigem Glas gewinnen. Eine untere Stirnfläche 38 der Fassung 18 befindet sich stets in axialem Abstand von dem Kolben 7.

Fi g. 3 zeigt einen ringförmigen Kern 39, der anstelle des in den F i g. 1 und 2 eingezeichneten Kerns 27 verwendet werden kann. Die Außenkontur des Kerns 39 verjüngt sich in Richtung des in F i g. 3 nicht eingezeichneten Preßstempels 3 (Fi g. 1) derart, daß sich, wie später im Zusammenhang mit F i g. 5 zu beschreiben sein wird, ein zumindest annähernd linearer Zusammenhang zwischen dem durch den Kern 39 zukrückgelegten Weg innerhalb des Ringraumes 30 und der dadurch am Ausgang des Wegaufnehmers 20 erzeugten elektrischen Spannung ergibt.

Gemäß F i g. 4 wird von einem Konstantwechselspannungsgenerator 46 über eine Ausgangsleitung 44 eine Brückenschaltung 47 gespeist. Ein erster Zweig der Brückenschaltung 47 ist aus einem ersten Widerstand 45 in der Ausgangsleitung 44 und dem komplexen Widerstand der Spule 19 gebildet. Die Spule 19 weist einen ersten Anschlußpunkt 40 und einen zweiten Anschlußpunkt 43 auf und ist mit der Ausgangsleitung 44 und einer mit einem Bezugspotential verbundenen Leitung 42 über einen Koaxialstecker 41 verbunden. Ein zweiter Zweig der Brückenschaltung 47 ist aus einem zweiten Widerstand 49 und einem veränderbaren Widerstand 50 in einer Leitung 48 gebildet Die in den Brückenzweigen stehenden Wechselspannungen U\ und i/2 werden über eine erste Leitung 52 und eine zweite Leitung 53 zu Dioden 54 und 55 geführt, wo sie gleichgerichtet und in jeweils nachgeschalteten Siebgliedern 56 und 57 geglättet werden. Mit einem Differenzverstärker bestehend aus einem Operationsverstärker 59, einem dritten Widerstand 60 in der Leitung 53 und einem veränderbaren Rückkopplungswiderstand 63 in einer Rückkopplungsleitung 64 wird die Differenz der beiden an den Siebgliedern 56 und 57 anstehenden Spannungen verstärkt. Der Operationsverstärker 59 besitzt einen ersten Eingang 58 und einen zweiten Eingang 61. So steht an einem Anschlußpunkt 65 einer Ausgangsleitung 62 ein der axialen Stellung des Preßstempels 3 (Fig. 1) entsprechendes elektrisches Spannungssignal an.

In den Diagrammen der F i g. 5 und 6 ist jeweils die am Anschlußpunkt 65 anstehende elektrische Spannung t/65 über dem durch den Kern 27 oder 39 und damit durch den Preßstempel 3 zurückgelegten Weg s aufgetragen. Dabei ist nur der letzte Teil des Weges des in die Formausnehmung 28 vordringenden Preßstempels 3 maßgebend, wo der Kern 27, 39 die Induktivität der Spule 19 beeinflußt.

In F i g. 5 ergibt sich bei Verwendung des Kerns 27 mit im wesentlichen rechteckiger Längsschnittfläche z. B. eine ausgezogene gekrümmte Kennlinie 66.

Bei Verwendung des in der Außenkontur modifizierten Kerns39(Fig.3) ergibt sich dagegen in Fig.5 eine praktisch lineare, gestrichelt eingezeichnete Kennlinie 67.

In F i g. 6 ist die lineare Kennlinie 67 ausgezogen eingetragen. Polt man nun die Dioden 54, 55 (F i g. 4) um, ergibt sich eine in F i g. 6 strichpunktiert eingetragene Kennlinie 68 von entgegengesetzter Steigung.

In F i g. 4 dient der veränderbare Widerstand 50 dem Abgleich der Spannung Uu also einer Verschiebung der Kennlinie 66 bis 68 gemäß den F i g. 5 und 6 in Richtung der Ordinate. Dagegen dient der veränderbare Rückkopplungswiderstand 63 in Fig.4 dem Abgleich der Verstärkung des Operationsverstärkers 59, also der Beeinflussung der Steilheit der Kennlinien 66 und 68 ge-

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maß den F i g. 5 und 6.

Zwischen der zweiten Leitung 53 und dem Bezugspotential besteht eine Wechselspannung L^, die man z. B. in Abweichung von Fig.4 auch zur Anzeige auf ein Voltmeter geben und/oder, ggf. mit Unterdrückung des 5 Nullpunkts, von einem Schreibgerät aufzeichnen lassen könnte.

Der Anschlußpunkt 65 des Wegaufnehmers 20 kann mit jeder geeigneten Regelschaltung zur Führung eines die Masse der Posten des schmelzflüssigen Glases oder io anderen thermoplastischen Materials einstellenden Dosierelements elektrisch verbunden sein. Als eine derartige Regelschaltung kommt z. B. diejenige gemäß F i g. 8 und ggf. F i g. 9 der DE-Patentschrift 30 40 762 in Betracht. So kann im Rahmen der vorliegenden Unterla- 15 gen auf eine detaillierte Darstellung einer Regelschaltung und des dadurch geführten Dosierelements verzichtet werden.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen 20

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- Leerseite -

Claims (10)

34 Ol Patentansprüche:

1. Wegaufnehmer (20) für eine Vorrichtung zur Einstellung der Masse von Posten schmelzflüssigen Glases oder anderen thermoplastischen Materials, die nacheinander von einem aus einem Speiser austretenden Strang abgetrennt, in ein Formwerkzeug (29) einer Formmaschine eingebracht und durch einen in den Posten eindringenden Preßstempel (3) formschlüssig verformt werden, wobei der Preßstempel (3) an einer Kolbenstange (4) einer Kolben-Zylinder-Einheit (5) montiert ist, wobei ferner eine relativ zu dem Zylinder (6) feste Spule (19) des Wegaufnehmers (20) mit einem relativ zu dem Kolben (7) festen, metallischen Betätigungselement (27) zur Änderung der Induktivität der Spule (19) in Abhängigkeit von Relativbewegung zwischen dem Kolben (7) und dem Zylinder (6) zusammenwirkt, und wobei die Spule (19) mit einer Regelschaltung zur Führung eines die Masse der Posten einstellenden Dosierelements elektrisch verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Spule (19) im Bereich des die Kolbenstange (4) durchlassenden Endes des Zylinders (6), die Kolbenstange (4) umgebend, angeordnet ist, und daß das Betätigungselement als in die Spule (19) ganz oder teilweise hineinbewegbarer, auf der dem Preßstempel (3) zugewandten Seite des Kolbens (7) angeordneter ringförmiger Kern (27; 39) ausgebildet ist

2. Wegaufnehmer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Kolbenstange (4) und der Spule (19) ein Ringraum (30) besteht, in den der die Kolbenstange (4) umgebende Kern (27; 39) hineinbewegbar ist.

3. Wegaufnehmer nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Kern (27; 39) aus diamagnetisch leitfähigem oder ferromagnetischem Werkstoff besteht.

4. Wegaufnehmer nach einem der Ansprüche 1 bis

3, dadurch gekennzeichnet, daß an einer dem Preßstempel (3) zugewandten Stirnseite der Spule (19) eine sich bis in die Nähe der Kolbenstange (4) erstreckende, ringförmige Scheibe (24) aus magnetisch leitfähigem Werkstoff angeordnet ist.

5. Wegaufnehmer nach einem der Ansprüche 1 bis

4, dadurch gekennzeichnet, daß die Spule (19) in einer Fassung (18) gehalten ist, daß ein sich radial nach außen erstreckender Flansch der Fassung (18) mit dem die Kolbenstange (4) durchlassenden Ende des Zylinders (6) verbindbar ist, und daß eine elektrische Verbindungsleitung (22) der Spule (19) durch den Flansch hindurch nach außen geführt ist.

6. Wegaufnehmer nach einem der Ansprüche 1 bis

5, dadurch gekennzeichnet, daß die Außenkontur des Kerns (39) derart ausgebildet ist, daß sich ein zumindest annähernd linearer Zusammenhang (67; 68) zwischen dem durch den Kern (39) zurückgelegten Weg (s) und der dadurch am Ausgang (65) des Wegaufnehmers (20) erzeugten elektrischen SpannungfLfos) ergibt.

7. Wegaufnehmer nach einem der Ansprüche 1 bis

6, dadurch gekennzeichnet, daß ein erster Anschlußpunkt (40) der Spule (19) mit einem Bezugspotential und ein zweiter Anschlußpunkt (43) der Spule (19) über einen ersten Widerstand (45) mit einer Ausgangsleitung (44) eines Konstantwechselspannungsgenerators (46) verbunden sind.

8. Wegaufnehmer nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß von dem Konstantwechselspannungsgenerator (46) eine Brückenschaltung (47) gespeist ist, deren einer Zweig aus dem ersten Widerstand (45) in der Ausgangsleitung (44) und dem komplexen Widerstand der Spule (19) und deren anderer Zweig aus einem zweiten Widerstand (49) und einem veränderbaren Widerstand (50) in einer einerseits an die Ausgangsleitung (44) und andererseits an das Bezugspotential angeschlossenen Leitung (48) gebildet sind, wobei von einem Anschlußpunkt (51) zwischen dem zweiten Widerstand (49) und dem veränderbaren Widerstand (50) eine erste Leitung (52) ausgeht und mit dem zweiten Anschlußpunkt (43) der Spule (19) eine zweite Leitung (53) verbunden ist.

9. Wegaufnehmer nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die erste (52) und die zweite (53) Leitung jeweils eine Diode (54; 55) aufweist und an ein mit dem Bezugspotential verbundenes, die Gleichspannung glättendes Siebglied (56; 57) angeschlossen ist.

10. Wegaufnehmer nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Leitung (52) mit einem ersten Eingang (58) eines Operationsverstärkers (59) und die zweite Leitung (53) über einen dritten Widerstand (60) mit einem zweiten Eingang (61) des Operationsverstärkers (59) verbunden sind, und daß eine Ausgangsleitung (62) des Operationsverstärkers (59) über eine einen veränderbaren Rückkopplungswiderstand (63) enthaltende Rückkopplungsleitung (64) mit dem zweiten Eingang (61) des Operationsverstärkers (59) verbunden ist.