Technisches GebietTechnical area
[0001] Die Erfindung betrifft ein Verbindungselement an einem Ende eines Kabels mit einem zentralen Leiter mit einer den Leiter umhüllenden Isolation, zum Herstellen einer elektrischen Verbindung zwischen dem Leiter und einem piezoelektrischen Sensors, wobei das Verbindungselement axial ausgestaltet ist und ein elektrisch leitendes Kontaktelement umfasst, welches im elektrischen Kontakt mit dem Leiter steht, sowie einen das Kontaktelement radial umhüllenden Isolator, sowie ein radial ausserhalb des Isolators angeordnetes und vom Kontaktelement elektrisch isoliertes Verschlusselement zum Verbinden des Verbindungselements an eine entsprechende Vorrichtung am Sensor.The invention relates to a connecting element at one end of a cable having a central conductor with an insulation enclosing the conductor, for establishing an electrical connection between the conductor and a piezoelectric sensor, wherein the connecting element is configured axially and comprises an electrically conductive contact element, which is in electrical contact with the conductor, and a radially surrounding the contact element insulator, and a radially outside the insulator arranged and electrically insulated from the contact element closure element for connecting the connecting element to a corresponding device on the sensor.
Stand der TechnikState of the art
[0002] Piezoelektrische Sensoren sind bekannt und werden in einer Vielzahl von Anwendungen eingesetzt. Für die vorliegende Erfindung relevant sind im Besonderen piezoelektrische Druck- und Kraftsensoren, insbesondere in der Anwendung der Spritzgiesstechnik. Dabei werden solche Sensoren beispielsweise in Formplatten oder Einsätzen von Spritzgiesswerkzeugen eingebaut, um den Druck in den Kavitäten von Gussteilen beim Herstellprozess zu überwachen.Piezoelectric sensors are known and used in a variety of applications. Particularly relevant to the present invention are piezoelectric pressure and force sensors, in particular in the application of injection molding technology. In this case, such sensors are installed, for example, in mold plates or inserts of injection molding tools to monitor the pressure in the cavities of castings in the manufacturing process.
[0003] Die Verkabelung solcher Sensoren stellt ein grosses Problem dar, da die Platten, in denen die Sensoren jeweils eingebaut sind, oft in anderen Werkzeugplatten eingelegt werden, die modular austauschbar sind. Die Kabel verlaufen vom Sensor durch verschiedene Platten hindurch bis zu einem Stecker, von dem aus in der Regel eine weitere Verbindung zu einem Auswertegerät führt.The wiring of such sensors is a major problem, since the plates, in which the sensors are each installed, are often inserted in other tool plates that are modular exchangeable. The cables run from the sensor through various plates through to a plug, from which usually leads a further connection to a processing unit.
[0004] Beim Auswechseln der Kavitätsplatten oder der Formplatten müssen demnach die innen liegenden Kabel gelöst werden. Nun kommt es leider oft vor, dass die Kabel beschädigt werden. Manchmal werden die Kabel von den Bedienenden Personen vergessen, so dass sie bei der Plattenentnahme zerreissen. Manchmal werden sie auch beim Wiedereinbau beschädigt, beispielsweise verklemmt oder abgeschert. Um das Problem zu lösen, sind in der WO2009/052 641 verschiedene Sensoren und Kabel mit Federkontakten beschrieben, welche jeweils in einer Platte derart angeordnet sind, dass die Federkontakte an den Trennwänden liegen und beim Einbau automatisch zu einem Punktkontakt eines Anschlussteiles in der Nachbarplatte führen. Diese Anschlussteile sind beispielsweise Kontaktstäbe, welche die Funktion von Verlängerungsverbindungen wahrnehmen.When replacing the cavity plates or mold plates therefore the internal cables must be solved. Unfortunately, it often happens that the cables are damaged. Sometimes, the cables are forgotten by the operator people, so they tear at the disk removal. Sometimes they are damaged during re-installation, for example jammed or sheared. In order to solve the problem, various sensors and cables with spring contacts are described in WO2009 / 052 641, which are each arranged in a plate such that the spring contacts are located on the partitions and automatically lead to a point contact of a connection part in the neighboring plate during installation , These connection parts are, for example, contact bars, which perform the function of extension connections.
[0005] Nun sind nicht alle Platten der Spritzgiesswerkzeuge mit solchen Kontaktstäben und entsprechender Verkabelung versehen. Bei herkömmlicher Verlegung besteht daher nach wie vor das Risiko, die Sensorleitungen zu beschädigen, wodurch in der Regel der gesamte Sensor ausgetauscht werden muss.Now not all plates of the injection molds are provided with such contact bars and appropriate wiring. Conventional routing therefore still carries the risk of damaging the sensor lines, which usually requires replacement of the entire sensor.
Darstellung der ErfindungPresentation of the invention
[0006] Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, den Schaden bei einer Kabelbeschädigung eines piezoelektrischen Sensors kostengünstig beheben zu können. Insbesondere soll die Lösung auch beim Spritzgiessen eingesetzt werden können, ohne eine aufwändige einzelne Verkabelung der Werkzeugplatten vornehmen zu müssen.Object of the present invention is to be able to repair the damage at a cable damage of a piezoelectric sensor cost. In particular, the solution should also be used in injection molding, without having to make a complex individual wiring of the tool plates.
[0007] Die Aufgabe wird gelöst durch die Kennzeichen des unabhängigen Patentanspruchs.The object is solved by the characteristics of the independent claim.
[0008] Die der Erfindung zugrunde liegende Idee besteht darin, dass als Drucksensor ein aus der WO 2009/052 641 bekannter Sensor mit einem rückseitig angebrachten Federkontakt verwendet wird, an das ein einleitend beschriebenes Verbindungselement mit einem daran angebrachten Kabel angeschlossen wird, das bei Bedarf einfach vom Sensor gelöst und ersetzt werden kann. Das Verbindungselement ist erfindungsgemäss derart ausgestaltet, dass sein Kontaktelement stirnseitig als eine quer zur Achse ausgerichtete und im Wesentlichen eben ausgestaltete Kontaktfläche ausgestaltet ist, welche dafür vorgesehen ist, im verbundenen Zustand einen Punktkontakt zum Federkontakt des Sensors zu erstellen.The idea underlying the invention is that is used as a pressure sensor from WO 2009/052 641 known sensor with a rear-mounted spring contact to which an initially described connecting element is connected with a cable attached thereto, if necessary can be easily detached from the sensor and replaced. According to the invention, the connecting element is designed such that its contact element is designed as a contact surface oriented transversely to the axis and substantially flat, which is provided to make a point contact with the spring contact of the sensor in the connected state.
[0009] Ein derartiges Verbindungselement ist kostengünstig und gewährt einen sicheren Kontakt zum Federkontakt des Sensors, selbst wenn der Federkontakt durch eine Beschädigung etwas aus seiner Mittelachse versetzt wurde. Die Kontaktfläche verzeiht einen solchen Versatz und bietet auf seiner gesamten Fläche einen sicheren Kontakt zum Federkontakt. Sein Durchmesser ist erfindungsgemäss bevorzugt in der Grössenordnung von 10–35% des Gesamtdurchmessers des Verbindungselements.Such a connecting element is inexpensive and ensures a secure contact with the spring contact of the sensor, even if the spring contact has been offset by damage something from its central axis. The contact surface forgives such an offset and provides on its entire surface a safe contact with the spring contact. Its diameter is according to the invention preferably in the order of 10-35% of the total diameter of the connecting element.
Kurze Beschreibung der ZeichnungenBrief description of the drawings
[0010] Im Folgenden wird die Erfindung unter Beizug der Zeichnungen näher erklärt. Die Referenzzeichen haben jeweils in allen Figuren dieselbe Bedeutung. Es zeigen<tb>Fig. 1<SEP>einen Sensor und ein erfindungsgemässes Verbindungselement mit einem Kabel, in geöffnetem Zustand;<tb>Fig. 2<SEP>den Sensor und das Verbindungselement mit Kabel gemäss Fig. 1 in geschlossenem Zustand;<tb>Fig. 3<SEP>denselben Sensor wie in Fig. 1 und ein erfindungsgemässes Verbindungselement mit einem abgeschirmten Kabel, in geöffnetem Zustand;<tb>Fig. 4<SEP>eine vergrösserte Darstellung des erfindungsgemässen Verbindungselement gemäss Fig. 3 .In the following the invention with reference to the drawings will be explained in more detail. The reference signs have the same meaning in all figures. Show it<Tb> FIG. 1 <SEP> a sensor and a connecting element according to the invention with a cable, in the opened state;<Tb> FIG. 2 <SEP> the sensor and the connecting element with cable according to Figure 1 in the closed state.<Tb> FIG. 3 <SEP> the same sensor as in FIG. 1 and a connecting element according to the invention with a shielded cable, in the opened state;<Tb> FIG. 4 <SEP> an enlarged view of the inventive connecting element according to FIG. 3.
Wege zur Ausführung der ErfindungWays to carry out the invention
[0011] Die Fig. 1 zeigt in einer schematischen Darstellung einen axial ausgestalten Sensor 5, beispielsweise einen piezoelektrischen Drucksensor 5 mit einer Achse 7 und mit einer Sensorspitze 17 an seinem ersten Ende, und einem Federkontakt an seinem zweiten Ende. Axial zum Sensor 5 ausgerichtet ist ein Verbindungselement 1, welches teilweise im Schnitt dargestellt ist. An diesem ist ein Ende eines Kabels 2 angebracht, welches einen zentralen Leiter 3 mit einer Isolation 4 umfasst, welche den Leiter 3 Umgibt. Zweck dieses Verbindungselementes ist es, eine elektrischen Verbindung zwischen dem Leiter 3 und dem Federkontakt 6 des piezoelektrischen Sensors 5 herzustellen. Das Verbindungselement 1 ist ebenfalls axial ausgestaltet und umfasst ein elektrisch leitendes Kontaktelement 8, welches im elektrischen Kontakt mit dem Leiter 3 steht und vorzugsweise koaxial an diesem angebracht ist.Fig. 1 shows a schematic representation of an axially ausgestalten sensor 5, for example, a piezoelectric pressure sensor 5 with an axis 7 and with a sensor tip 17 at its first end, and a spring contact at its second end. Aligned axially to the sensor 5 is a connecting element 1, which is partially shown in section. At this end of a cable 2 is attached, which comprises a central conductor 3 with an insulation 4, which surrounds the conductor 3. The purpose of this connecting element is to establish an electrical connection between the conductor 3 and the spring contact 6 of the piezoelectric sensor 5. The connecting element 1 is also designed axially and comprises an electrically conductive contact element 8 which is in electrical contact with the conductor 3 and is preferably mounted coaxially thereto.
[0012] Zudem umfasst das Verbindungselement 1 einen das Kontaktelement 8 radial umhüllenden Isolator 9, sowie ein radial ausserhalb des Isolators 9 angeordnetes und vom Kontaktelement 8 elektrisch isoliertes Verschlusselement 10 zum Verbinden des Verbindungselements 1 an eine entsprechende Vorrichtung am Sensor 5.In addition, the connecting element 1 comprises a contact element 8 radially enclosing insulator 9, and a radially outside of the insulator 9 and arranged by the contact element 8 electrically insulated closure element 10 for connecting the connecting element 1 to a corresponding device on the sensor. 5
[0013] Erfindungsgemäss ist das Kontaktelement 8 stirnseitig als eine quer zur Achse 7 ausgerichtete und im Wesentlichen eben ausgestaltete Kontaktfläche 11 ausgestaltet, welche dafür vorgesehen ist, im verbundenen Zustand einen Punktkontakt 12 zum Federkontakt 6 des Sensors 5 zu erstellen.According to the invention, the contact element 8 frontally configured as a transversely to the axis 7 aligned and substantially planar configured contact surface 11, which is designed to create a point contact 12 to the spring contact 6 of the sensor 5 in the connected state.
[0014] Fig. 2 zeigt dieselben Komponenten in verbundenem Zustand. Insbesondere ist der durch die Verbindung hergestellte Punktkontakt 12 zu sehen.Fig. 2 shows the same components in the connected state. In particular, the point contact 12 made by the connection can be seen.
[0015] Durch die ebene Ausgestaltung der Kontaktfläche 11 des Kontaktelements 8 ist stets eine gute Kontaktierung gesichert, selbst wenn der Federkontakt 6 des Sensors versehentlich etwas beschädigt wurde und sich nicht mehr genau auf der Achse 7 des Sensors befindet, sondern axial etwas verschoben ist. Die ebene Ausgestaltung des Kontaktelements 8 erlaubt radiale Verschiebungen des Federkontakts 6, ohne dass der Kontakt dabei gefährdet wird.Due to the planar design of the contact surface 11 of the contact element 8 a good contact is always secured, even if the spring contact 6 of the sensor was accidentally damaged something and is not exactly on the axis 7 of the sensor, but is slightly displaced axially. The planar design of the contact element 8 allows radial displacements of the spring contact 6 without the contact being jeopardized.
[0016] Vorzugsweise sind die Isolation 4 und der Isolator 9 des Verbindungselements 1 hochisolierend ausgestaltet mit einem Isolationswiderstand von mindestens 1012 Ohm. Dadurch ist gewährleistet, dass die Ladungssignale des piezoelektrischen Sensors ohne Ladungsverluste weitergeleitet werden können.Preferably, the insulation 4 and the insulator 9 of the connecting element 1 are configured highly insulating with an insulation resistance of at least 1012 ohms. This ensures that the charge signals of the piezoelectric sensor can be forwarded without charge losses.
[0017] Solange das Kabel innerhalb eines metallischen Werkzeugs verläuft, ist es völlig ausreichend und ökonomisch, dass ein einziger Leiter 3 durch das Kabel 2 verläuft, weil die Masse über das Werkzeug geleitet werden kann.As long as the cable runs within a metallic tool, it is quite sufficient and economical for a single conductor 3 to pass through the cable 2 because the mass can be passed over the tool.
[0018] Verläuft es aber auch ausserhalb einer metallischen Hülle, so ist eine Abschirmung notwendig, um die Ladungssignale vor störenden Feldern zu schützen.But if it goes outside a metallic shell, so a shield is necessary to protect the charge signals from disturbing fields.
[0019] Gemäss Fig. 3 wird daher in einer weiteren erfindungsgemässen Ausgestaltung der Erfindung ein Verbindungselement 1 vorgeschlagen, welches zusätzlich zu den bereits beschriebenen Merkmalen eine Abschirmung 13 umfasst, welche die Isolation 4 des Kabels 2 umhüllt uns ihrerseits ebenso mit einer zweiten Isolation 14 umgeben ist. Vorzugsweise steht in diesem Fall die Abschirmung 13 mit dem Verschlusselement 10 im elektrischen Kontakt. Das hier verwendete abgeschirmte Kabel entspricht einem Koaxialkabel.According to Fig. 3, a connecting element 1 is therefore proposed in a further inventive embodiment of the invention, which in addition to the features already described comprises a shield 13 which surrounds the insulation 4 of the cable 2 us in turn also surrounded with a second insulation 14 is. Preferably, in this case, the shield 13 is in electrical contact with the closure element 10. The shielded cable used here corresponds to a coaxial cable.
[0020] Fig. 4 zeigt eine vergrösserte Ansicht eines solchen erfindungsgemässen Verbindungselement (1) nach Fig. 3 .FIG. 4 shows an enlarged view of such a connecting element (1) according to the invention according to FIG. 3.
[0021] Das Verschlusselement 10 muss derart ausgestaltet sein, dass es die Verbindung zum Sensor 5 gewährleisten kann, wobei es der Federkraft des Federkontaktes 6 nicht gelingen darf, das Verbindungselement 1 vom Sensor 5 wegzustossen. Es hat sich als geeignet erwiesen, das Verschlusselement 10 als Überwurfzylinder 15 auszugestalten, damit die Umgebung des Punktkontakts 12 vor Schutz geschützt ist.The closure element 10 must be configured such that it can ensure the connection to the sensor 5, wherein the spring force of the spring contact 6 is not allowed to succeed, push away the connecting element 1 from the sensor 5. It has proven to be suitable to design the closure element 10 as a collar cylinder 15, so that the environment of the point contact 12 is protected from protection.
[0022] Der Sensor umfasst in der dargestellten Anordnung eine Dichtung 18, welche die Verbindung zusätzlich vor äusseren Einflüssen schützt. Sie hemmt zudem ein ungewolltes Öffnen der Verbindung, wenn der Überwurfzylinder 15 dichtend an diesem anliegt und daran geklemmt ist. Je nach Federkraft des Federkontaktes 6 könnte eine entsprechende Klemmwirkung bereits als Verschluss ausreichend sein, sodass der Überwurfzylinder 15 lediglich eine geeignete innere Klemmfläche aufweisen muss. Diese kann zusätzlich mit radial verlaufenden Rippen ausgestaltet sein.The sensor comprises in the illustrated arrangement, a seal 18, which additionally protects the compound from external influences. It also inhibits unintentional opening of the connection when the capstan cylinder 15 sealingly abuts this and is clamped to it. Depending on the spring force of the spring contact 6, a corresponding clamping effect could already be sufficient as a closure, so that the capping cylinder 15 only has to have a suitable internal clamping surface. This can additionally be configured with radially extending ribs.
[0023] Erfindungsgemäss kann das Verschlusselement 10 oder der Überwurfzylinder 15 auch als Überwurfmutter oder als Teil eines Bajonettverschlusses ausgestaltet sein, oder der Überwurfzylinder 15 ist mit einem Schnappverschluss versehen. Der Sensor 5 muss in diesem Fall entsprechend mit einem Gewinde oder mit dem entsprechend anderen Teil eines Bajonettverschlusses ausgestaltet sein, oder eine geeignete Schnapppassung für den Schnappverschluss aufweisen.According to the invention, the closure element 10 or the capping cylinder 15 may also be designed as a union nut or as part of a bayonet closure, or the capping cylinder 15 is provided with a snap closure. In this case, the sensor 5 must be correspondingly designed with a thread or with the corresponding other part of a bayonet closure, or have a suitable snap fit for the snap closure.
[0024] In vielen Anwendungen der Messtechnik ist der Platz sehr eng für Verbindungen, dies trifft auch für die Spritzgiesstechnik zu. Daher ist es von Vorteil, Verbindungselemente mit kleinen Aussendurchmessern zu schaffen. Da der Aufbau des erfindungsgemässen Verbindungselements 1 sehr einfach ist, ist es ohne weiteres möglich, dieses mit einem grössten Aussendurchmesser von höchstens 6mm herzustellen.In many applications of metrology, the space is very tight for connections, this also applies to the injection molding technology. Therefore, it is advantageous to provide fasteners with small outside diameters. Since the construction of the connecting element 1 according to the invention is very simple, it is readily possible to produce this with a maximum outside diameter of at most 6 mm.
[0025] In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung kann der Federkontakt 6 auch am Verbindungselement 1 und das Kontaktelement 8 entsprechend am Sensor 5 angebracht sein. Der Vorteil an der hier dargestellten Version ist aber, dass so das Austauschteil, nämlich das beschädigte 2 Kabel mit seinem Verbindungselement 1 Kabel, kostengünstiger ist als ein entsprechendes mit Federkontakt.In a further embodiment of the invention, the spring contact 6 may also be attached to the connecting element 1 and the contact element 8 corresponding to the sensor 5. The advantage of the version shown here, however, is that the replacement part, namely the damaged 2 cable with its connecting element 1 cable, is more cost-effective than a corresponding spring contact.
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
[0026] <tb>1<SEP>Verbindungselement<tb>2<SEP>Kabel<tb>3<SEP>Leiter<tb>4<SEP>Isolation<tb>5<SEP>piezoelektrischer Sensors<tb>6<SEP>Federkontakt<tb>7<SEP>Achse<tb>8<SEP>Kontaktelement<tb>9<SEP>Isolator<tb>10<SEP>Verschlusselement<tb>11<SEP>Kontaktfläche<tb>12<SEP>Punktkontakt<tb>13<SEP>Abschirmung<tb>14<SEP>Zweite Isolation<tb>15<SEP>Überwurfzylinder<tb>16<SEP>Aussendurchmesser<tb>17<SEP>Sensorspitze<tb>18<SEP>Dichtung[0026]<Tb> 1 <September> connecting element<Tb> 2 <September> Cables<Tb> 3 <September> Head<Tb> 4 <September> insulation<tb> 5 <SEP> piezoelectric sensor<Tb> 6 <September> spring contact<Tb> 7 <September> axis<Tb> 8 <September> contact element<Tb> 9 <September> insulator<Tb> 10 <September> closure element<Tb> 11 <September> contact surface<Tb> 12 <September> point contact<Tb> 13 <September> shield<tb> 14 <SEP> Second Isolation<Tb> 15 <September> Swivel cylinder<Tb> 16 <September> external diameter<Tb> 17 <September> sensor tip<Tb> 18 <September> seal
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