DE2933557A1 - Vorrichtung zur beruehrungslosen weg- oder geschwindigkeitsmessung - Google Patents

Vorrichtung zur beruehrungslosen weg- oder geschwindigkeitsmessung

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DE2933557A1 DE19792933557 DE2933557A DE2933557A1 DE 2933557 A1 DE2933557 A1 DE 2933557A1 DE 19792933557 DE19792933557 DE 19792933557 DE 2933557 A DE2933557 A DE 2933557A DE 2933557 A1 DE2933557 A1 DE 2933557A1
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Description

R. 5648
2.8.1979 Lr/Sm
ROBERT BOSCH GMBH, 7OOO Stuttgart ί
Vorrichtung zur berührungslosen Weg- oder Geschwindigkei~smessung
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur berührungslcsen Weg- und/oder Geschwindigkeitsmessung von Hydraulik- oder Pneumatikzylindern mit einem beweglichen Teil und einen diesem gegenüber feststehenden Teil.
Für die Steuerung und Regelung derartiger Zylinder ist eine Meßvorrichtung erforderlich, mit welcher die momentane Position und Geschwindigkeit des Kolbens erfaßt werden kann. Aus Verschleißgründen ist es wünschenswert j daß die Abtastung des Meßwertes berührungslos erfolgen kann.
Zur Lösung dieser Aufgabe ist erfindungsgemäß vorgesehen, daß das bewegte Teil mehrere in seiner Bewegungsrichtung abwechselnde, unterschiedliche magnetische Felder trägt und daß am feststehenden Teil ein magnetfeldabhängiger Geber angeordnet ist. Besonders zweckmäßig ist es, wenn in weiterer Ausgestaltung der Erfindung an der Oberfläche des beweglichen Teiles Nord- und Südpole in abwechselnder Folge angeordnet sind,
130009/0630
R. 56U8
Lr/Sm
Weitere Ausgestaltungen ergeben sich aus den nachstehend beschriebenen und in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen.
Es zeigen:
Figur 1 eine erfindungsgemäße Vorrichtung an einem Hydraulikcder Pneumatikzylinder, der in seinem axialen Längsschnitt dargestellt ist,
Figur 2 ein Schaubild für den Verlauf einer wegabhängigen Spannung U bei Verwendung eines Hall-Generators als r.agnetfeidabhängigen Geber,
Figur 3 ein Schaubild für einen anderen Geber und
Figur 4 ein anderes Ausführungsbeispiel einer Meßvorrichtung nit einer hohlgebohrten Kolbenstange.
Figuren 5 bis 8 zeigen Querschnitte durch eine Kolbenstange mit verschieden angeordneten Magnetwerkstoffen.
3eim Ausführungsbeispiel nach Figur 1 ist der Kolben 1 eines lydraulischen Arbeitsgerätes in einer Arbeitsbohrung 2 eines Zylinders 3 geführt und sitzt am Ende einer Kolbenstange 4.
Die Kolbenstange 4 weist gemäß ihrem bei 5 angedeuteten vergrößerten Ausschnitt an ihrer Oberfläche mehrere in Bewegungsdichtung der Kolbenstange hintereinanderliegende magnetische Jonen 6 bzw. 7 auf, welche in der aus magnetisierbarem Werkstoff bestehenden Kolbenstange durch quer zu der Längsrichtung sich erstreckende Polarisierung erzeugt sind. Beim dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Polarisierungsrichtung ler einzelnen Felder 6 gegenüber ihrem Nachbarfeld 7 entgegengesetzt gerichtet.
>er in dieser Weise magnetisch unterschiedlich polarisierten »berfläche der Kolbenstange 4 stehen zwei magnetfeldabhängige •eber 8 und 9 gegenüber, die wie beim dargestellten Ausfüh-
../3 130009/0630
R. 56U8 Lr /Sm
rungsbeispiel aus Hall-Generatoren bestehen können. Jeder dieser Hall-Generatoren erzeugt eine Ausgangsspannung, welche nach Größe und Richtung von dem am Abtastort herrschendenMagnetfeld abhängig ist. In Abhängigkeit von der vom Kolben zurückgelegten Wegstrecke s ergibt sich dann der in Figur 2 dargestellte sinusförmige Verlauf der Ausgangsspannung U des Hall-Generators 8. Der zweite Hall-Generator 9 kann in Achsrichtung des Zylinders in der Zylinderwand 3 derart versetzt angeordnet sein, daß sein Abstand gegenüber dem ersten Hall-Generator 8 einer halben Polteilung der unterschiedlichen Magnetzonen 6 und 7 entspricht und daher vom zweiten Hall-Generator über der Wegstrecke s ebenfalls eine sinusförmige Spannung erzeugt wird, welche jedoch elektrisch um 90° gegenüber derjenigen des ersten Hall-Generators versetzt ist und demzufolge erkennen läßt, ob sich der Kolben 1 vorwärts oder rückwärts bewegt.
Der in Figur 3 dargestellte impulsförmige Verlauf der Anzeigespannung Ua kann dadurch erzeugt werden, daß als magnetfeldabhängige Geber Reedkontakte verwendet werden, die sich dann schließen, wenn das auf sie einwirkende Magnetfeld eine vorgegebene Mindeststärke erreicht. Die einzelnen Impulse 11, 12, 13 usw. können in einfacher Weise einem Speicher oder einem nichtdargestellten Digital-Zähler zugeführt werden, welcher die jeweils erreichte Stellung entsprechend der Zahl der gespeicherten Impulse anzeigt.
Beim Ausführungsbeispiel nach Figur 4 enthält die Kolbenstange 4 eines im übrigen nicht weiter dargestellten hydraulischen Arbeitsgerätes eine zentrale Längsbohrung 15, in welche eine ortsfeste Taststange 16 hineinragt, welche an ihrem freien Ende einen magnetfeldabhängigen Geber, beim dargestellten Ausführungsbeispiel einen Hall-Generator/, trägt. Parallel zu der nicht näher bezeichneten Bohrungsachse ist an der Bohrungswand 15 ein separat hergestellter Magnetstreifen 18 verlegt,
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J?-' R. 561*8
Lr/Sm
der in ähnlicher Weise wie in Figur 1 bei 5 angedeutet in Bewegungsrichtung abwechselnd magnetische Nord- und Südpole enthält, welche je nach der Stellung der Kolbenstange im Hall-Generator eine positive oder negative bzw. starke oder schwache Ausgangsspannung erzeugen.
Falls es nicht möglich ist, für die Kolbenstange einen Werkstoff zu verwenden, bei welchem die Magnetisierung mit Sicherheit während der Lebensdauer des Zylinders erhalten bleibt, ist es auch möglich, wie die Ausführungsbeispiele nach den Figuren 5 bis 8 zeigen, in die Kolbenstange 4 ein spezielles Magnetmaterial einzubringen, dessen Felder von außen in der aus Figur 1 erkennbaren Weise durch magnetfeldabhängige Geber 8 bzw. 9 abgetastet werden können.
Im einzelnen ist bei dem Ausführungsbeispiel nach Figur 5 entlang einer Mantellinie der im Querschnitt kreisförmigen, aus magnetisierbarer) oder nichtmagnetisierbarem Werkstoff hergestellten Kolbenstange 4 eine Nut 21 eingefräst und in diese Nut ein Magnetwerkstoff 22 eingelegt, der an seiner freien Außenfläche mit einem magnetischen Wechselfeld der in Figur bei 5 angedeuteten Art versehen ist.
Beim Ausführungsbeispiel nach Figur 6 ist in die ebenfalls aus magnetisierbarem oder nichtmagnetisierbarem Werkstoff hergestellte Kolbenstange h eine Längsnut 21 eingefräst, jedoch ist im Gegensatz zu Figur 5 der eingelegte Magnetwerk-
25 stoff zusätzlich an seiner Außenseite/und seinen Längsseiten in nichtmagnetischem Werkstoff gefaßt, damit er mit der Kolbenstange besser verbunden werden kann und zusammen mit der Kolbenstange zur Erzielung einer glatten Oberfläche überschliffen werden kann. Dies ist besonders vorteilhaft, wenn das verwendete Magnetmaterial relativ weich ist, wie beispielsweise bei Plastoferriten.
../5 130009/0630
-J?y~ R. 561*8
Lr/Sm
Beim Ausführungsbeispiel nach Figur 7 ist in die Längsnut 21 ebenso wie bei Figur 5 ein Magnetwerkstoff 22 eingelegt, dessen Außenseite der Kontur der zylindrischen Kolbenstange 4 folgt und durch ein aufgeschrumpftes, dünnwandiges Rohr 26 aus nichtmagnetischem Werkstoff festgehalten ist.
Beim Ausführungsbeispiel nach Figur 8 enthält die aus nichtmagnetisierbarem Werkstoff hergestellte Kolbenstange 4 eine zu deren Längsachse parallele Bohrung 27, die bis nahe an cen Außenuir.fang 28 der Kolbenstange 4 heranreicht und einen eingeschobenen quermagnetisierten Magnetwerkstoff 29 aufnimmt.
Der Magnetwerkstoff ist in allen Ausführungsbeispielen Figur bis Figur 8 in kurzen axialen Abständen mit abwechselnden Polaritäten magnetisiert und ergibt gegenüber einem oder mehreren magnetischen Gebern der in Figur 1 bei 8 und 9 angegebenen Art ein magnetisches Wechselfeld, das beim Verstellen der Kolbenstange zu positionsabhängigen Ausgangsspannungen des bzw. der Geber führt. Der besondere Vorteil der erfindungsgemäßen Vorrichtung besteht darin, daß mit ihr eine Weg-Messung oder Geschwindigkeits-Messung mit einer Auflösung von etwa 1 mn möglich ist, daß die Vorrichtung einen konstruktiv einfachen Aufbau erlaubt und einen störungsfreien Meßbetrieb an schwer zugänglichen Stellen ermöglicht.
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Claims (5)

R. 561*6 2.8.1979 Lr/Sn ROBERT 3C3CH SMBH, 7OOO Stuttgart 1 Ansprüche
1.) Vorrichtung zur berührungslosen Weg- und/oder Geschwindigkeitsmessung von Hydraulik- oder Pneumatikzylindern mit einem beweglichen Teil und einem diesem gegenüber feststehenden Teil, dadurch gekennzeichnet, daß das bewegte Teil (4) mehrere in seiner Bewegungsrichtung abwechselnde, unterschiedliche magnetische Felder (6, 7) trägt und daß am feststehenden Teil (3) ein magnetfeldabhängiger Geber (8, 9) angeordnet ist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an der Oberfläche des beweglichen Teiles (4) magnetische Nord- und Südpole in abwechselnder Folge angeordnet sind.
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- 2 - R.56U8
Lr/Sm
3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das bewegliche Teil, insbesondere die zum Zylinder gehörende Kolbenstange (*t) mehrere sich in der Bewegungsrichtung des Teiles abwechselnde, magnetisch schwache und magnetisch starke Felder trägt.
4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3S dadurch gekennzeichnet, daß in der Bewegungsrichtung hintereinander mindestens zwei Geber (8 und 9) angeordnet sind.
5. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der bewegliche Teil eine sich in der Bewegungsrichtung erstreckende Ausnehmung (21, 27) enthält, in welchem ein aus magnetisierbarem Werkstoff hergestellter Stab (22, 25, 28) untergebracht ist, der in seiner Längsrichtung radial nach außen gerichtete, magnetische Zonen unterschiedlicher Stärke und/oder Polarität aufweist.
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