DE29616034U1 - Mehrstufiger, hydraulischer Zylinder mit Hubmeßsystem - Google Patents

Description

Mehrstufiger, hydraulischer Zylinder mit Hubmeßsystem

Die Erfindung betrifft ein Meßsystem, mit dem der Hub von mehrstufigen Hydraulikzylindern während der Betätigung gemessen und ausgewertet werden kann, ohne daß die Messung mit mechanischen Mitteln von außen erfolgt.

Zum Messen und Steuern von Hüben bei Hydraulikzylindern sind verschiedene Meßverfahren gebräuchlich. Bekannt ist zum Beispiel das Ultraschallmeßverfahren, die Hubmessung mittels Meßstäben mit Reedkontakten sowie magnetostriktive Meßverfahren.

AiIe bekannten Wegmeßverfahren für Hydraulikzylinder wie die genannten, die sich in die Zylinder einbauen lassen, können nur in einfache Zylinder eingebaut werden, nicht in mehrstufige Teleskopzylinder.

Für die Hubmessung von mehrstufigen Zylindern ist eine Vorrichtung bekannt, bei der mit dem ausfahrenden Zylinderkopf ein Ende eines Seiles ausgezogen wird, welches sich von einer Seiltrommel abwickelt, die im Boden des Zylinders angeordnet ist. Die dem Hub entsprechenden Drehwinkel der Seiltrommel werden gemessen und nach außen übertragen.

Dieses Meßverfahren ist beschränkt auf Einsätze, bei denen die Böden der Zwischenstufen freien Durchgang für die Flüssigkeit bieten. Auch ist das Meßverfahren kaum mehr einsetzbar bei hohen Drücken (wegen der Durchführungsprobleme) bei kleinen Zylindern (wegen der Unterbringung der Seiltrommel samt Rückstellmotor) und auch kaum einsetzbar bet~korrosiven Hydraulikflüssigkeiten.

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Schließlich bleibt die Seil-ZSeiltrommelmechanik ih einem Zylinder störanfällig.

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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Meßsystem für Hübe von Mehrfachteleskopzylindem zu gestalten, welches keine zusätzlichen mechanischen oder elektrischen Bauelemente im Zyinderinneren erfordert, jedoch auch nicht auf das Abgreifen der Bewegung von außen angewiesen ist und befriedigende Meßgenauigkeit liefert.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Anspruches gelöst.

Die erfindungsgemäße Hubmessung nützt zunächst Mengenmessung des in einen Teleskopzylinder einströmenden Hydraulikmediums als eine dem Hub proportionale Größe, um dann die Verhäitnissprünge zwischen Menge und Hub beim Ausfahren weiterer Zyiinderstufen mit kleineren Kolbenflächen durch die Kombination von Zwangsführung im Zylinder und Einprogrammierung der Zylinderdaten in eine SPS (speicherprogrammierbare Steuerung) auszugleichen.

Eine allgemeine Anordnung der erfindungsgemäßen Hubmessung eines Teleskopzylinders ist in Figur 1 gezeigt.

Das elektrisch angesteuerte 3/4-Wegeventil (1) gibt in einer Stellung „Zylinder ausfahren" den Duchfluß der von der Pumpe (2) kommenden Hydraulikflüssigkeit durch das Durchflußmengenmeßgerät (3) bis in die Kolbenseite des Zylinders (4) frei. Bei dem einer Belastung entsprechendem Druck fährt die erste Stufe (5) des Zylinders (4) aus. Dabei ist der Hub der Stufe (5) proportional zur einströmenden Flüssigkeitsmenge, die im Durchflußmengenmeßgerät (3) gemessen wird. Das Meßsignal des Durchflußmengenmeßgerätes (3) wird in der SPS (7) in Hub - Dimension zum Beispiel in Millimeter - umgewandelt.

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Da die Kolbenfläche der zweiten Stufe (6) kleiner ist als die der ersten Stufe (5), ist der Hub der Stufe (6) bei gleicher Einströmmenge entsprechend größer als der Hub der Stufe (5) bei der gleichen Menge, Daher muß in der SPS (7) das Aufnahmevolumen jeder Stufe des Zylinders (4) gespeichert werden und das Verhältnis von jeweiligen Volumen bzw. jeweiliger Fläche zum Hub für jede Stufe bzw. für jeden Zylinder einprogrammiert werden. Die Programmierung der SPS muß hier nicht beschrieben werden.

Beim Einfahren des Teleskopzylinders (4) wird die aus dem Koibenraum verdrängte Hydraulikflüssigkeit in umgekehrter Richtung wieder durch das Durchflußmengenmeßgerät (3) gefördert und das Volumen dabei gemessen. Der Meßwert wird genau wie beim Ausfahren des Zylinders (4) zur SPS (7) übertragen.

Das Bodenventil (8), welches in den Boden der ersten Stufe (5) eingebaut ist, stellt sicher, daß die Stufen stets in gleicher Reihenfolge ausfahren bzw. wieder einfahren. Dies Bodenventil (8) ist ein mechanisch entsperrbares, vorgespanntes Rückschlagventil, welches beim Ausfahren erst öffnet, wenn die Stufe, in die es eingebaut ist, am Endanschlag ansteht. Bei gleichbleibender Last an der Kolbenstange der Stufe (6) macht der Druck lediglich einen Sprung, der dem Flächenverhältnis von der zweiten Stufe (6) zur ersten Stufe (5) entspricht, wenn der Zylinder (4) über den Hub der Stufe (5) hinaus weiter ausgefahren wird.

Beim Einfahren des Teleskopzylinders (4) werden zwar beide Ringflächen der Stufen (5) und (6) über die Kanalbohrung (9) mit gleichem Druck beaufschlagt. Jedoch kann die Stufe (6) wegen des geschlossenen Bodenventiles (8) erst dann einfahren, wenn Stufe (5) ganz eingefahren ist und in der Endstellung das Bodenventil (8) aufgestoßen wird, so daß die Flüssigkeit unter dem Kolben der Stufe (6) entweichen kann.

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Wenn die Änderung der Strömungsrichtung an die SPS (7) weitergegeben wird,
können die Durchströmvolumen eindeutig jeder Stufe zugeordnet werden, weil durch das Bodenventil die Reihenfolge beim Einfahren festgelegt wird, so daß die SPS (7) ein eindeutiges Signal für den Hub auswerten kann.

Dieses Meßverfahren ist analog für dreistufige oder mehrstufige Teleskopzylinder anzuwenden, wobei weiter Zylinderstufen ebenfalls mit Bodenventilen und Durchgangsbohrungen von Ringseite zu Kolbenseite versehen werden. (Analog zur Kanalbohrung (9).)

Als Durchflußmengenmeßgeräte eignen sich für leitende Flüssigkeiten besonders magnetisch induktive Durchflußmeßgeräte mit integriertem Zählwerk, weil sie druck- und temperatur- und richtungsunabhängig arbeiten können.

In der Praxis werden beide hydraulischen Anschlußseiten des doppeltwirkenden Teleskopzylinders mit hydraulisch entsperrbaren Rückschlagventilen (10) versehen, wie in Figur 1 dargestellt. Voraussetzung für das Funktionieren des Meßsystemes ist Dichtheit des Zylinders. Geringe Leckverluste können jedoch ausgeglichen werden, indem die SPS (7) zum Beispiel beim Einfahren gegen den Endanschlag des Zylinders - zum Beispiel ausgelöst durch den dabei entstehenden Druckanstieg - neu „genullt" werden.

Das erfindungsgemäße Meßverfahren eignet sich besonders bei Integration der Teleskopzylinder in eine Arbeitsfolge. Wenn zum Beispiel in einem Arbeitsprozeß ein Gerät bestimmte Zeit an bestimmten Positionen verharren muß. Die Positionen lassen sich über die SPS eingeben sowie die Verweildauer an der jeweiligen Position einprogrammieren.

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Beispiel:

Einfahren eines Reinigungsgerätes mit rotierenden Spüldüsen in einen Behälter, der mit einem Rührwerk versehen ist, das mehrere Etagen trägt. Hinter jeder Rührwerksetage muß das Spülgerät X Minuten verweilen. Der Innenbereich des Behälters kann unter Druck stehen oder toxisch sein.

Liste der Bezugszeichen

1	3/4-Wegeventil
2	Pumpe
3	Durchflußmengenmeßgerät
4	Mehrstufiger, hydraulischer Zylinder
5	Erste Stufe
6	Zweite Stufe
7	Speicherprogrammierbare Steuerung
8	Bodenventil
9	Kanalbohrung

Claims (1)

1. Ansprüche

   Doppelwirkend, hydraulischer Teleskopzylinder mit mehreren ausfahrbaren Stufen, die ineinander geführt sind und an Kolben und Stangenführung gegeneinander abgedichtet sind, dadurch gekennzeichnet,

   daß in die Zulaufleitung ein Durchfiußmengenmeßgerät (3) eingebaut ist, die Zwischenstufen mit Bodenventilen (8) versehen sind

   und die Ansteuerung des Ventiles (1) über eine SPS (7) erfolgt, in deren Programm die Kenndaten des Zylinders eingegeben sind.