DE2407989C2 - Arbeitszylinder für pneumatische oder hydraulische Druckmedien - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Arbeitszylinder mit elektrischen Endlagenpositionsgebern zur Umsteuerung des Arbeitskolbens, mit einem Zylinderrohr, in dem der Arbeitskolben zwischen seinen Endlagen verschiebbar ist, mit als induktive Näherungsschalter ausgebildeten, einen abgestimmten Oszillator enthaltenden Endschaltern, wobei der Arbeitskolben teilweise aus Metall und zum anderen Teil aus Nichtmetall besteht.

Arbeitszylinder der eingangs genannten Art sind bereits bekanntgeworden. In der DE-OS 20 59 592 ist ein Arbeitszylinder für Flüssigkeiten und Gase mit berührungsfreiem elektrischem Positionsgeber für die Fernanzeige der Endstellungen des Kolbens beschrieben, wobei die Enddeckel des Arbeitszylinders magnetisch induktive, mit Wechselstrom gespeiste Fühler enthalten bzw. aus solchen bestehen, die axial angeordnet sind. Hierbei ist das magnetische Feld axial in das Zylinderinnere hineingerichtet und der Kolben ist aus elektrisch leitendem Material, vorzugsweise metallischem Material ausgebildet Wenn der Kolben sich dem einen oder dem anderen Ende des Zylinders nähert, entstehen wegen des in das Zylinderinnere hinein gerichteten Feldes im Kolben Wirbelströme, die den im Fühfer verlaufenden Strom beeinflussen, so daß der Fühler an einen mit dem Fühler verbundenen Indikator ein Signal abgibt. Das Signal hört auf, wenn der Kolben sich wieder aus dem Einwirkungsbereich des Fühlers hinaus bewegt Um eine möglichst hohe Genauigkeit bei der Umschaltung des Kolbens in seinen Endlagepositionen zu gewährleisten, ist es erforderlich, daß das in den Zylinder gerichtete Feld iehr geringen Schwankungen unterliegt, was zwangsläufig mit einem großen Aufwand bzw. sehr empfindlichen Fühlern zusammenhängt. Bei Schwankungen des Feldes kann es auf Grund der axialen Bewegung des Kolbens, der hierdurch in das Feld hineindringt, zu einer unerwünschten oder vorzeitigen Umsteuerung der Kolbenbewegung kommen, was insbesondere auch wegen der axialen Anordnung der Kolben bei Pufferung eintreten kann.

Die Ausbildung des Kolbens und die Anordnung der Endlagenschalter und die Wahl des Materials für den Kolben und den Zylinder bringen es mit sich, daß ein genaues Ansprechen der Schalter beim Eintreffen des Kolbens im Endlagenbereich oft nicht möglich ist

Der Erfindung liegt demgegenüber die Aufgabe zugrunde, die Umschaltung in Arbeitszylindern der eingangs genannten Art bei größtmöglicher Lagegenauigkeit und Empfindlichkeit im Aufbau und in der

ίο Funktion zu vereinfachen und eine exakte Aktivierung der Endschalter zu gewährleisten.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch einen Arbeitszylinder der eingangs genannten Art gelöst, der folgende Merkmale aufweist:

a) die Endschalter sind in an sich bekannter Weise radial außen am Zylinderrohr angebracht;

b) das Zylinderrohr besteht in an sich bekannter Weise aus glasfaserverstärktem Kunststoff;

c) der Arbeitskolben ist in an sich bekannter Weise neben seinen nichtmetallischen Bestandteilen aus einer metallischen Scheibe aufgebaut;

d) die den Arbeitskolben bildende, als Signalgeber für die Näherungsschalter dienende Scheibe besteht aus ferromagnetischem Metall.

Hierbei ist ein druckmittelbetätigter Zylinder, der aus mehreren miteinander über· elastische Schnappverbindungen verbundenen Teilen ausgebildet ist, wobei wenigstens eines der miteinander zu verbindenden Teile aus Kunststoff bestehen kann und in der Verbindungs-

stellung ein Dichtring zwischen den zu verbindenden Teilen druckdicht eingespannt ist, z.B. aus DE-OS 21 63 840 bekannt

Daß sich zur Herstellung elastischer Schnappverbindungen Kunststoff besonders gut eignet, durch dessen

Gebrauch bei derartigen Zylindern lediglich die Elastizität der Schnappverbindungen auf einfache und billige Weise erreicht werden soll, ohne aber den Zylinder hierdurch als solchen erfindungsgemäß zu verbessern, ist eine an sich bekannte Tatsache.

Der in der GB-PS 13 27 487 beschriebene druckmittelbetätigte Zylinder, der als eine Komponente einer Gleichgewichtssteuerungsanlage für Motorschiffe vorgesehen ist kann auch aus Kunststoff bestehen. Ein für derartige Zwecke bestimmter Zylinder kommt während des Betriebes zwangsläufig mit Salzwasser in Berührung. Deswegen ist es naheliegend, bei der Herstellung solcher Zylinder Materialien zu wählen, die dem destruktiven Einfluß des Salzwassers besser als die sonst für diese Zwecke verwendeten Metalle (Stahl) widerstehen können.

Es ist allgemein bekannt daß Kunststoffe sich hierfür besonders gut eignen, wobei gleichzeitig die Herstellungskosten und das Gewicht solcher Zylinder herabgesetzt werden können. Hierdurch sind die Vorteile und Zwecke, die sich durch den Gebrauch von Kunststoffen beim besagten druckmittelbetätigten Zylinder ergeben, ausgeschöpft

Durch die erfindungsgemäße Anordnung der Endschalter außen am Zylinderrohr wird erreicht, daß das magnetische Feld im wesentlichen radial im Arbeitszylinder orientiert ist so daß unbeabsichtigtes Umschalten des Kolbens nicht zu befürchten ist Durch die erfindungsgemäße Ausbildung des Zylinderrohres und des Kolbens wird eine sehr viel größere Lagegenauigkeit beim Einstellen des Kolbens ermöglicht da die Spule nur mit Hilfe einer dünnen am Kolben vorgesehenen Scheibe beeinflußt wird, so daß wegen der geringeren axialen Abmessung ein genaueres

Ansprechen der Spule beim Eintreffen des Kolbens in den Endlagebereich möglich ist, und weil darüber hinaus die radiale Stellung der Endschalter mit Bezug auf die Längsachse des Zylinders eine solche genaue Positionsgabe möglich macht Darüberhinaus erfolgt beim Erfindungsgedanken die Beeinflussung dei Spule nicht nur durch die auftretenden Wirbelstromverluste wie bei Metallen, sondern auch durch die Veränderung der induktivität der Spule, was im wesentlichen nur bei ferromagnetischen Stoffen möglich ist, und das elektrische Zusammenwirken zwischen der Scheibe am Kolben und der Spule wird durch das Zylinderrohr nicht gestört Auch hierdurch wird die Empfindlichkeit erhöht

Die Materialwahl für das Zylinderrohr und den Kolben bringt nicht nur mit sich, daß der Wirbelstromeffekt nicht gestört und somit die Empfindlichkeit erhöht wird, sondern hat weiterhin den Vorteil, daß kein zusätzlicher Rostschutz erforderlich ist und der Kolben guve Gleiteigenschaften und gute Notlaufeigenschaften auf der Innenwand des Zylindermantels aufv. eist.

Gegenüber wegabhängigen Zylinder-Steuerungsanordnungen mit elektrischen Endschaltern kommt der Vorteil hinzu, daß die integrale Bauweise der induktiv arbeitenden elektrischen Schaltglieder an der Außenseite des Zylinders platzsparend ist und weniger empfindlich ist gegen Kühlmittel und sonstige äußere Einflüsse.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel des Gegenstandes der Erfindung schematisch dargestellt Es zeigt

F i g. 1 eine schematische Schnittdarstellung axial durch einen Arbeitszylinder für pneumatische oder hydraulische Druckmedien;

Fig.2 eine Seitenansicht der Anordnung gemäß Fig. 1.

Ein insgesamt mit 1 bezeichneter Arbeitszylinder für hydraulische oder pneumatische Druckmedien enthält einen Kolben 2, der in dem Zylinder 1 in axialer Richtung geradlinig hin und her gehend geführt ist. Der Kolben 2 ist an einer Kolbenstange 3 angebracht Die hin und her gehende Bewegung des Kolbens 2 erfolgt dadurch, daß die auf der einen Seite bzw. der anderen Seite des Kolbens befindliche Zylinderkammer 4 bzw. 5 mit Druckmedium beaufschlagt wird, und die jeweils gerade nicht mit Druckmedium beaufschlagte Zylinderkammer entlüftet und entweder mit einem Sammelbehälter oder mit der Außenluft verbunden wird. Die Zufuhr des Druckmediums bzw. die Entlüftung erfolgt über Anschlüsse 6 bzw. 7 und 8 bzw. 9. AU dies ist bekannt und soll hier nur in kurzen Zügen des besseren Verständnisses wegen beschrieben werden.

Der Zufluß bzw. der Abfluß des Arbeitsmediums zu den Zylinderkammern 4 bzw. 5 bzw. aus den Zylinderkammern 4 bzw. 5 wird durch Elektromagnetventile (nicht daxgestellt) betätigt Die Umsteuerung des ίο Kolbens, d. h. die Steuerung der Ventile erfolgt durch Hubabtastung über den Kolben mit Hilfe von Geräten, deren Schaltfunktion durch das Zylinderrohr hindurch ausgelöst wird. Im vorliegenden Falle erfolgt die Steuerung der Elektromagnetventile durch Endschalter 10 und 11, die lediglich schematisch dargestellt sind. Die Endschalter 10 und 11 — sogenannte induktive Näherungsschalter — sind als induktiv arbeitende elektrische Schaltglieder ausgebildet, die dann ein Signal abgeben, wenn eine an dem Kolben 2 angebrachte Stahlscheibe 12 in den Bereich des Schaltgliedes 10 bzw. 11 kommt bzw. an diesem Schaltgljed vorbeibewegt wird. Jeder Schalter besteht im wesentlichen aus einem mit hoher Frequenz betriebenen Oszillator, der bei Annäherung eines elektrisch leitenden Metallteiles gedämpft wird. Der so abgedeckte Initiator nimmt Schwingungsenergie auf, ist also niederohmig (vergleichbar einem geschlossenen Kontakt). Die Änderung des Innenwiderstandes wird zur Steuerung einer nachgeschalteten Transistor-Triggerschaltung benutzt.

Der Zylindermantel 13 des Arbeitszylinders 1 besteht

aus glasfaserverstärktem Kunststoff. Wie aus Fig.2 ersichtlich, sind die induktiv arbeitenden elektrischen Schaltglieder mittels des Zugankers 14, der eine

öffnung 15 in einem Zylinderdeckel 16 und eine Nase 19 am Gehäuse des Schaltgliedes durchfaßt, befestigbar.

Die Schaltglieder 10 bzw. 11 sind in Gehäusen 17 untergebracht, an denen sich Kabeleinführungen 18 für die Anbringung der erforderlichen elektrischen Leitungen befinden.

Für die Erfindung ist es also notwendig, daß der Kolben teilweise aus einem metallischen Werkstoff besteht, daß das Zylinderrohr aus keinem metallischem Werkstoff bestehen darf, da dies für die Dämpfung des Oszillators schon ausreicht, und daß die Ausgangsschaltung der jeweiligen Stromart und Spannung angepaßt werden muß.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Arbeitszylinder mit elektrischen Endlagenpositionsgebern zur Umsteuerung des Arbeitskolbens, mit einem Zylinderrohr, in dem der Arbeitskolben zwischen seinen Endlagen verschiebbar ist, mit als induktive Näherungsschalter ausgebildeten, einen abgestimmten Oszillator enthaltenden Endschaltern, wobei der Arbeitskolben teilweise aus Metall und zum anderen Teil aus Nichtmetall besteht, gekennzeichnet durch folgende Merkmale:

   a) die Endschalter (10,11) sind in an sich bekannter Weise radial außen am Zylinderrohr (13) angeordnet;

   b) das Zylinderrohr (13) besteht in an sich bekannter Weise aus glasfaserverstärktem Kunststoff;

   c) der Arbeitskolben (2) ist in an sich bekannter Weise neben seinen nichtmetallischen Bestandteilen aus einer metallischen Scheibe (12) aufgebaut;

   d) die den Arbeitskolben bildende, als Signalgeber für die Näherungsschalter (10, 11) dienende Scheibe (12) besteht aus ferromagnetischem Metall.