DE3014331C2 - Arbeitszylinder mit einem Kolbenendstellungsgeber - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Arbeitszylinder nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Es sind verschieden^. Mögl~hkeiten bekannt die Stellung des Kolbens einps Arbeitszylinders, insbesondere das Erreichen der Koibencdsteilung zu messen und festzustellen, alle diese bekannten Anordnungen sind jedoch nachteilig: sie sind aufwendig, außerdem arbeiten sie ungenau, eine Nachrüstung im Feld ist praktisch ausgeschlossen. Eine Anordnung, welche die Merkmale aus dem Oberbegriff des Anspruchs I aufweist, ist z. B. aus der GB-PS 14 71 796 und hierbei insbesondere aus Fig. 3 dieser Veröffentlichung bekannt geworden: hier verformt der Kolben beim Erreichän seiner Endstellung einen bei seiner Verformung das Stellungssignal bewirkenden Stopfen aus elastischem Material, z. B. Gummi, der in einer auch den Fühler aufnehmenden Bohrung so eingesetzt ist, daß er diese Bohrung gut abdichtet. In diesem Falle ergibt es sich, daß notwendigerweise — weil eine gute Abdichtung erforderlich und funktionsnotwendig ist — die Reibung zwischen dem Stopfen und der ihn aufnehmenden Bohrung groß ist, εο daß die Verformung des Stopfens und vor allem die Bewegung zur Übertragung dieser Verformung auf den Fühler und somit auch die Signalgabe unpräzise und ungenau erfolgt und unkontrollierbar ist. Außerdem ist eine Nachrüstung im Feld praktisch nicht möglich.

Demgegenüber hat sich die vorliegende Erfindung die Aufgabe gestellt den in Rede stehenden Arbeitszylinder hinsichtlich Genauigkeit und Ansprechzeitpunkt der Endlageranzeige zu verbessern.

Die obige Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine Zylinderstirnwand gemäß Anspruch 1.

Mit der erfindungsgemäßen Ausbildung der Zylinderstirnwand erzielt man bei einwandfreier reibungsarmer Betätigung des Fühlers unter dichtem Abschluß des Arbeitsraumes eine Kolbenendstellungsgabe hoher Genauigkeit und eine Endstellungsanzeige mit genauem Ansprechzeitpunkt, außerdem ist sichergestellt, daß der Arbeitsraum des Arbeitszylinders ohne besonderen zusätzlichen Aufnehmer hermetisch gegen die Umgebung abgedichtet ist und all dies ist selbst unter rauhen Einsatzbedingungen über lange Zeit hinweg gewährleistet Bei alledem ist auch noch gewährleistet, daß die Vorrichtung zur Endlagenregistrierung nachträglich, ohne den Zylinder zu demontieren, d. h. ohne inneren Eingriff am Zylinder, an diesem angebracht werden ίο kann: der Arbeitszylinder läßt sich nicht nur auch später noch mit Endstellungsfühlern versehen, man hat auch eine freie Auswahl bezüglich des für den jeweiligen Einsatz günstigsten Fühlertyps.

Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung ist im

einzigen Unteranspruch 2 angegeben, durch dessen

Gegenstand sichergestellt wird, daß beim Einleiten von Druckmedium in den betreffenden Zylinderraum und

somit bei Druckbeaufschlagung des verformbaren

Zylinderabschnitts kein Endstellungssignal abgegeben

wird.

Nachstehend wird die Erfindung anhand von Au',führungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert In dieser zeigt

Fig. 1 einen schematischen axialen Schnitt durch einen doppeltwirkenden Arbeitszylinder mit Stellungsfühlern, welche bei Erreichen der Kolbenendlagen ansprechen;und

Fig.2 einen axialen Schnitt durch eine weiter abgewandelte Zylinderstirnwand mit einem Kolbenend-JO Stellungsfühler.

Fig. 1 zeigt enien doppeltwirkenden Arbeitszylinder mit einer Zylinderlaufbuchse 10 und zwei Zylinderstirnwänden 12, 14. Der Zylinderinnenraum ist durch einen hin- und herbewegbaren Kolben 16 in zwei Arbeitsräume 18, 20 unterteilt. Diese sind über Leitungen 22, 24 und 4/3-Ventil 26 wahlweise mit einer Druckleitung P bzw. einer Rücklaufleitung R verbindbar.

Der Kolben 16 trägt auf seiner in der Zeichnung links gelegenen Stirnfläche mittig einen Betätigungsfinger 28 *o und auf der rechtsgelegenen Stirnfläche außenmittig einen Betätigungsfinger 29. Mit dem Betätigungsfinger 28 fluchtet axial eine aus Edelstahl gefertigte Membran 30, die als nur eine Wellung aufweisend gezeigt ist und in eine Öffnung 31 der Zylinderstirnwand 12 eingeschweißt ist. An dem kreisscheibenförmigen zentralen Teil der Membran 30 liegt der Schaltstößel 32 eines Mikroschalters 34 an, der über Arme 36 und eine Schraube 38 an der Zylinderstirnwand 12 befestigt ist.

In der Zylinderstirnwand 12 ist noch eine zweite Öffnung 40 vorgesehen, in die eine zweite Edelstahl-Membran 42 eingeschweißt ist. Diese hat die gleiche Form und Abmessung wie die Membran 30. Am kreisscheibenförmigen mittigen Abschnitt der Membran 42 greift der Betätigungsstößel 44 eines Mikro-Schalters 46 an.

Der Ausgang des Mikroschalters 46 ist über einen Inverter 48 mit einem Eingang eines UND-Gliedes 50

verbunden; dessen zweiter Eingang ist mit dem

Ausgang des Mikroschalters 34 verbunden. Der durch die Membranen 30 und 42, die Mikroschal-

tef 34 und 46 sowie den Inverter 48 und das UND-Glied 50 gebildete Stellungsfühler für die in der Zeichnung linke Endlage des Kolbens 16 arbeitet folgendermaßen:

Ist der Arbeitsraum 20 mit Druck beaufschlagt und M der Arbeitsraum 18 mit dem Rücklauf verbunden, so

bewegt sich der Kolben 16 nach links und kommt der

Betätigungsfinger 28 in Anlage an den mittleren

kreisscheibenförmigen Abschnitt der Membran 30. so

wird letztere axial nach außen gedrückt. Hierdurch wird der Mikroschalter 34 betätigt. Der Mikroschalter 46 wird zu diesem Zeitpunkt weder mechanisch noch durch Druckbeaufschlagung der Membran 42 betätigt. Damit liegt insgesamt an beiden Eingängen des UND-Gliedes 50 ein Signal an, und am Ausgang des UND-Gliedes 50 wird ein Fühlerausgangssignal erhalten, welches das Erreichen der linken Kolbenendstellung anzeigt.

Wird dagegen zum Bewegen des Kolbens 16 in der Zeichnung nach rechts der linke Arbeitsraum 18 mit Druck beaufschlagt und der rechte Arbeitsraum 20 entlüftet, so verformen sich beide Membranen 30 und 42 nunmehr unter Druckbeaufschlagung, da sie im Hinblick auf geringe Betätigungskräfte des Endstellungsfühlers nicht sehr steif ausgelegt sind. Zumindest bei höheren Arbeitsdrücken ist es daher möglich, daß zugleich mit dem Bewegen des Kolbens in der Zeichnung nach rechts beide Mikroschalter 34 und 46 betätigt werden. Man erhält unter diesen Bedingungen aber am Ausgang des UND-Gliedes 50 kein Signal, da an dessen mit dem Inverter 48 verbundene Eingangsklemme nun kein Signal ansteht

Damit liefert der Fühler für die linke Kolbenendstellung insgesamt nur dann ein Signal, wenn die linke Endstellung vom Kolben 16 erreicht wird.

Zur Anzeige des Erreichens der in F i g. 1 rechts gelegenen Kolbenendstellung kann ein Fühler verwendet werden, welcher ganz analog aufgebaut ist, wie soeben oben beschrieben, mit der einzigen Ausnahme, daß der Betätigungsfinger und der zugeordnete Federbalg und Mikroschalter von der Kolbenachse entfernt sein müssen.

Eine eine Wellung aufweisende Membran 52 ist an der Zylinderstirnwand 14 wie die Membran 30, 42 befestigt. An den zentralen Teil der Membran 52 liegt der Schaltstößel 54 eines Mikroschalters 56 an, der an der Zylinderstirnwand befestigt ist.

An die Leitung 24 ist ein bei normalem Arbeitsdruck des Arbeitszylinders ansprechender Druckfühler, z. B. ein entsprechender Druckschalter angeschlossen. Dessen Ausgang ist über einen Inverter 60 mit einem Eingang eines UND-Gliedes 62 verbunden, dessen zweiter Eingang mit der Fühlerelektrode 36 verbunden ist und dessen Ausgang das Fühlerausgangssignal bereitstellt.

Der soeben beschriebene Fühler für die rechte Kolbenendstellung arbeitet wie folgt:

Beim Bewegen des Kolbens 16 in der Zeichnung r.ach rechts ist der Arbeitsraum 20 entlüftet. Der Druckfühler 58 spricht also nicht an. Bei Annäherung an die rechte Kolbenendstellung betätigt der Betätigungsfinger 29 die Membran 52 und über diese den Mikroschalter 58. Nur. liegt an beiden Eingängen des UND-Gliedes 62 Signal an und man erhält ein Fühlerausgangssignal.

ίο Beim Bewegen des Kolbens 16 in der Zeichnung nach links erhält man dagegen wiederum kein Fühlerausgangssignal, auch wenn die Membran 52 geringe Steifigkeit aufweist und unter der Druckbeaufschlagung ebenfalls betätigt wird; nun spricht nämlich der Druckfühler 58 an, wodurch das UND-Glied 62 gesperrt wird.

Bei dem Ausführungsbeispiel nach F i g. 2 hat eine an einer Zylinderlaufbuchse 82 befestigte Zylinderstirnwand 84 eine öffnung 86, weiche durch eine Membran 88 verschlossen ist. Die letztere besteht aus elastomerem Material und ist durch einen .ting 90 festgeklemmt

Über Arme 92 und eine Schraube 94 ist ein

Mikroschalter 96 von der Zylinderstirnwand 84 getragen. Sein Betätigungsstößel 98 liegt auf der Zylinderachse und hat im Ruhezustand einen vorgegebenen Abstand von der Membran 88. Dieser Abstand und die Elastizität der Membran 88 sind so aufeinander abgestimmt, daß die Membran 88 den Mikroschalter 96 nicht betätigen kann, wenn sie durch Druckbeaufschlagung mit dem normalen Arbeitsdruck des Arbeitszylinders axial nach außen gewölbt wird. Dagegen kann der Betätigungsstößel 98 von einem vom Kolben getragenen Betätigungsfinger bei Erreichen der in der Zeichnung linken Kolbenendstellung betätigt werden.

j. Man erkennt, daß bei allen oben beschriebenen Ausführungsbeispielen die Vorbereitung für das spätere Anbringen eines Endstellungsfühlers mit nur geringfügigen Kosten verbunden ist, so daß man alle Arbeitszylinder eines Types gleichermaßen entsprechend herstellen kann und erst später dann Fühler der unterschiedlichsten Konstruktionen anbauen kann. Man kann auch in allen Ausführungsbeispielen berührungslose optische Fühler einsetzen, welche auf die jeweilige Verformung des verformbaren Zylinderstirnwandabschnittes ansprechen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

1 Patentansprüche:

1. Arbeitszylinder mit einem Kolbenendstellungsgeber, der in einer Durchgangsbohrung in mindestens einer seiner Zylinderstirnwände angeordnet einen elastisch verformbaren Abschnitt enthält, der in der Kolbenendstellung durch den Kolben verformt wird und dessen Verformung über einen außerhalb des Zylinderraumes am Zylinder angeordneten Fühler in ein Stellungssignal umgewandelt wird, dadurch gekennzeichnet, daß der elastisch verformbare Abschnitt durch eine aus Edelstahl bestehende, mit der Zylinderstirnwand (12, 84) außen verschweißte Membran (30, 88) gebildet ist und daß der Membran (30, 88) ein vom Kolben (16) getragener Betätigungskörper (28) zugeordnet ist, der mit der Membran (30,88) axial fluchtet

2. Arbeitszylinder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zylinderstirnwand (12) eine zweite, gleich dimensionierte und gestaltete Membran (42) aufnimmt, die ihrerseits mit einem Fühler (44) zusammenwirkt, dem ein Inverter (48) und anschließend ein UND-Glied (50) nachgeschaltet sind, das auch mit dem Ausgangssignal des der erstgenannten Membran (30) zugeordneten Fühlers (32) beaufschlagt ist