DE102015222520A1

DE102015222520A1 - cylinder switches

Info

Publication number: DE102015222520A1
Application number: DE102015222520.8A
Authority: DE
Inventors: Jörg Poser; Christine Geßler
Original assignee: IFM Electronic GmbH
Current assignee: IFM Electronic GmbH
Priority date: 2015-11-16
Filing date: 2015-11-16
Publication date: 2017-05-18

Abstract

Bei einem Zylinderschalter zur Positionserfassung der Kolbenstellung in Pneumatikzylindern wird eine GMR Sensorzelle eingesetzt, die bei 3V Versorgungsspannung weniger als 150 µA verbraucht. Außerdem ist ein Funkmodul vorgesehen, das einen Stromsparmodus besitzt, in dem der Stromverbrauch weniger als 500 nA beträgt. Als Energieversorgung ist eine 3 V Batterie vorgesehen.In a cylinder switch for position detection of the piston position in pneumatic cylinders, a GMR sensor cell is used, which consumes less than 150 μA at 3V supply voltage. In addition, a radio module is provided which has a power-saving mode in which the power consumption is less than 500 nA. As power supply a 3 V battery is provided.

Description

Die Erfindung betrifft einen Zylinderschalter gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to a cylinder switch according to the preamble of claim 1.

Zylinderschalter dienen zur Positionserfassung der Kolbenstellung in Pneumatikzylindern. Sie werden direkt auf dem Zylinder montiert. Durch die Gehäusewand, die aus nicht magnetisierbarem Material besteht (zum Beispiel Aluminium, Messing oder Edelstahl), erkennen sie einen auf dem Kolben angebrachten Ringmagneten. Cylinder switches are used for position detection of the piston position in pneumatic cylinders. They are mounted directly on the cylinder. Through the housing wall, which consists of non-magnetizable material (for example, aluminum, brass or stainless steel), they recognize a ring magnet mounted on the piston.

Bei modernen Zylinderschaltern kommt sowohl modernste GMR- als auch AMR-Technik zum Einsatz:
Ein GMR-Element besteht aus Widerständen mit mehreren extrem dünnen ferromagnetischen und unmagnetischen Schichten. Werden in einer klassischen Wheatstone’schen Brückenschaltung zwei GMR-Widerstände verwendet, erhält man bei Vorhandensein eines Magnetfeldes ein proportionales Signal. Ab einem festgelegten Schwellwert wird über einen Komparator ein Ausgangssignal geschaltet. Modern cylinder switches use state-of-the-art GMR and AMR technology:
A GMR element consists of resistors with several extremely thin ferromagnetic and non-magnetic layers. If two GMR resistors are used in a classical Wheatstone bridge circuit, a proportional signal is obtained in the presence of a magnetic field. From a defined threshold value, an output signal is switched via a comparator.

Ein AMR-Element besteht aus dünnen ferromagnetischen Streifen. Ohne externes Magnetfeld ist der elektrische Widerstand maximal. Durch Einwirken eines Magnetfeldes verringert sich der Widerstand. Diese Eigenschaft wird durch die nachgeschaltete Elektronik in ein Schaltsignal umgewandelt. Vorteil: Dieses Verfahren ermöglicht die exakte Messung auch kleinster Magnetfeldänderungen auf kleinstem Raum. Dadurch ergeben sich eine kleinere Hysterese und ein kurzer Überfahrweg. So lassen sich die Sensoren überall dort einsetzen, wo es auf exakte Positionierung ankommt (z. B. Kurzhubzylinder).An AMR element consists of thin ferromagnetic strips. Without external magnetic field, the electrical resistance is maximum. By applying a magnetic field, the resistance decreases. This property is converted by the downstream electronics into a switching signal. Advantage: This method enables the exact measurement of even the smallest magnetic field changes in the smallest space. This results in a smaller hysteresis and a short Überfahrweg. This allows the sensors to be used wherever exact positioning is required (eg short-stroke cylinders).

Die Energieversorgung und die Übertragung des Schaltsignals des Zylinderschalters erfolgt über ein Kabel. Das Kabel führt in der Regel zu einer Steuerung, die das Positionssignal zur Steuerung verwendet.The power supply and the transmission of the switching signal of the cylinder switch via a cable. The cable usually leads to a controller that uses the position signal for control.

Die Kabelverbindung kann bei verschiedenen Anwendungen insbesondere Bei Roboterarmen mit Greifern zu Problemen führen. Die permanente Bewegung und Beschleunigung (Rotation, Linear) des Roboterarms stellt eine hohe Belastung des Kabels dar. Ausfälle der Zylinderschalter wegen Kabelproblemen sind relativ häufig. The cable connection can lead to problems in various applications, in particular in robot arms with grippers. The permanent movement and acceleration (rotation, linear) of the robot arm is a high load of the cable. Failures of the cylinder switch due to cable problems are relatively common.

Einige Anwender tauschen die Zylinderschalter deshalb vorsorglich je nach Einsatz alle 6 Monate aus.Some users therefore replace the cylinder switches every 6 months as a precaution, depending on the application.

Aufgabe der Erfindung ist es einen Zylinderschalter anzugeben, der einen längeren Einsatz sicher ermöglicht. The object of the invention is to provide a cylinder switch that allows a longer use safely.

Gelöst wird diese Aufgabe durch die im Anspruch 1 angegebenen Merkmale.This object is achieved by the features specified in claim 1.

Die wesentliche Idee der Erfindung besteht darin, bei einem Zylinderschalter eine sehr verbrauchsarme GMR Sensorzelle einzusetzen, um den Sensor mit einer Batterie betreiben zu können, und außerdem ein verbrauchsarmes Funkmodul einzusetzen, um das Schaltsignal via Funkverbindung zu einer Steuerung übertragen zu können. The essential idea of the invention is to use a very low-consumption GMR sensor cell in a cylinder switch in order to operate the sensor with a battery, and also to use a low-consumption radio module to transmit the switching signal via radio link to a controller can.

Die Erfindung ist besonders für Zylinderschalter geeignet, die einen Greifer an einem Roboterarm überwachen. The invention is particularly suitable for cylinder switches which monitor a gripper on a robot arm.

In vorteilhafter Weise ist die GMR Sensorzelle eine Sensorzelle ADL924 der Fa. NVE.Advantageously, the GMR sensor cell is a sensor cell ADL924 from NVE.

In vorteilhafter Weise ist das Funkmodul ein Smart Dongle BLED112 der Fa. Bluegiga.Advantageously, the wireless module is a smart dongle BLED112 the company Bluegiga.

In einer Weiterentwicklung der Erfindung wird durch die Bewegung des Roboterarms mit Hilfe eines elektromechanischen Wandlers Energie gewonnen.In a further development of the invention, energy is gained by the movement of the robot arm with the aid of an electromechanical transducer.

1 perspektivische Ansicht eines Pneumatikzylinders mit einem Zylinderschalter 1 Perspective view of a pneumatic cylinder with a cylinder switch

2 Blockdiagram eines erfindungsgemäßen Zylinderschalters 2 Block diagram of a cylinder switch according to the invention

3 Stromlaufplan eines erfindungsgemäßen Zylinderschalters 3 Circuit diagram of a cylinder switch according to the invention

4 schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Zylinderschalters 4 schematic representation of a cylinder switch according to the invention

5 perspektivische Ansicht eines Greifer in zwei Greiferstellungen 5 Perspective view of a gripper in two gripper positions

Im Stromlaufplan gemäß 4 ist der Ausgang der Sensorzelle B1 mit dem Port-Pin0_0 und dem Port Pin 1_6 des Blutoothmoduls J1 verbunden. In the circuit diagram according to 4 the output of the sensor cell B1 is connected to the port pin 0_0 and the port pin 1_6 of the Blutoothmoduls J1.

Claims

Cylinder switch for detecting the position of the piston position in pneumatic cylinders a GMR sensor cell that consumes less than 150 μA at 3V supply voltage, a radio module that has a power-saving mode with a power consumption of less than 500 nA and a 3V battery as power supply.