DE3015258C2

DE3015258C2 - Induktiver Kolbenstellungsgeber

Info

Publication number: DE3015258C2
Application number: DE19803015258
Authority: DE
Inventors: Kurt Dipl.-Ing. 7300 Esslingen Stoll
Original assignee: Festo Maschinenfabrik Gottlieb Stoll Firma
Current assignee: Festo Maschinenfabrik Gottlieb Stoll Firma
Priority date: 1980-04-21
Filing date: 1980-04-21
Publication date: 1987-05-07
Also published as: DE3015258A1

Description

Die .Erfindung betrifft einen induktiven Kolbenstellungsgeber für einen Arbeitszylinder gemäß dem Oberbegriff de3 Anspruchs 1.

Bei derartigen Stellungsgebern ist der Geberring in der Regel in radialer Richtung sehr breit und eher scheibenförmig ausgebildet und zwischen getrennt auf die Kolbenstange aufgeschraubte Kolbenteile eingespannt. Der Kolben und der Zylinder sind aus nicht magnetisierbarem Material gefertigt, z. B. aus Aluminium, Messing, nicht magnetischem Stahl oder Kunststoff. Dagegen besteht der Geberring aus magnetisierbarem Material und zwar entweder aus Weicheisen od. dgl., wobei dann der Meßumformer selbst ein magnetisches Feld, vorzugsweise ein magnetisches Wechselfeld erzeugt und die Änderung des Feldlinienverlaufes bei Annäherung des Geberringes überwacht, oder aus einem Permanentmagnetmaterial, wobei dann der Aufnehmer auf die Zunahme der magnetischen Feldstärke anspricht.

Derartige bekannte Stellungsgeber bedingen einen Aufbau des Kolbens des Arbeitszylinders, der sich sehr stark vom Aufbau der Kolben üblicher Arbeitszylinder unterscheidet, die nicht mit einem induktiven Kolbenstellungsgeber versehen sind. Dies erschwert eine kostengünstige Herstellung unter Verwendung weniger Standardbauteile.

Durch die vorliegende Erfindung soll ein Kolbenstellungsgeber für einen Arbeitszylinder gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs I so weiter gebildet werden, daß er unter weitgehender Verwendung von Standardbauteilen von Arbeitszylindern ohne derartige Stellungsgeber hergestellt werden kann.

ίο Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß gelöst durch einen Kolbenstellungsgeber gemäß Anspruch 1.

Bei der vorliegenden Erfindung wird davon Gebrauch gemacht, daß bei praktisch allen Kolben nicht nur ein einziger Dichtring, vielmehr zusätzlich noch weitere

:5 Dichtringe und/oder Gleitführungsringe verwendet werden. Ein derartiger Standardkolben hat also eins Mehrzahl von Kolbennuten zur Aufnahme der Dichtringe und Gleitführungsringe. In eine dieser Kolbennuten ist erfindungsgemäß nun der mit einer in Umfangsrich tung verlaufenden Ringnut versehene Permanentma gnetring eingesetzt, und in dieser Ringnut ist ein Gleiiführungsring oder Dichtring angeordnet, weicher den ansonsten direkt in der entsprechenden Kolbennut sitzenden Gleitführungsring oder Dichtring ersetzt

Man kann also unter Verwendung ein- und desselben Kolbens Arbeitszylinder mit und ohne induktiven Kolbenstellungsgeber bauen und braucht hierfür nur zwei verschiedene Dichtringe oder Gleitführungsringe vorzusehen, also sehr billige und !eicht auszutauschende Teile.

Die erfindungS2emäße Ausbildung des Permanentmagnetringes führt zugleich dazu, daß bei den axialen Enden seiner Ringnut Polschuhe bildende Flansche erhalten werden, was im Hinblick auf ein möglichst inhomogenes Magnetfeld von Vorteil ist. Ein derartiges stark inhomogenes Magnetfeld erlaubt eine besonders präzise Feststellung der Gegenüberstellungsposition des Kolbens durch den Wandler.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in

•Ό Unteransprüchen angegeben.

Die Weiterbildung der Erfindung gemäß Anspruch 2 ist im Hinblick auf eine möglichst einfache Erzeugung der Ringnut von Vorteil, da diese beim Pressen des Oxydkeramikmateriales vor dem Sintern praktisch ohne

Mehrkosten hergestellt werden kann. Ein weiterer Vorteil der Verwendung von Oxydkeramikmaterialien

ist der, daß diese auf sehr hohe Magnetisierungen aufmagnetisicrt werden können.

Die Weiterbildung der Erfindung gemäß Anspruch 3

ermöglicht es, den Gleitführungsring einfach über die Kolbenmantelfläche in die Ringnut des Geberringes zu schieben, da die entsprechenden Kunststoffmaterialien niederer Reibung auch eine geringe Elastizität aufweisen. Eine entsprechende Anbringung ist natürlich bei einem Dichtring aus elastomerem Material ohne weiteres ebenfalls möglich.

Mit der Weiterbildung der Erfindung gemäß Anspruch 4 wird auch eine sehr einfache Anbringung des Geberrringes in einer Kolbenjt ermöglicht, ohne daß der Kolben selbst mehrteilig ausgebildet zu werden braucht. Die verschiedenen Segmente des Geberringes werden in betriebsbereitem Zustand auf jeden Fall durch den in der Ringnut des Geberringes einsitzenden Gleitführungsring oder die in dieser Ringnut einsitzende

Dichtung fest zusammengehalten.

Die Weiterbildung der Erfindung gemäß Anspruch 5 erlaubt ein besonders einfaches Montieren des Gleitführungsringes oder des Dichtringes in der Ringnut des

Geberringes, da die Geberringsegmente schon fest am Kolben angebracht sind.

Die Weiterbildung der Erfindung gemäß Anspruch 6 ist wiederum im Hinblick auf ein möglichst einfaches Anbringen des Gleitführungsringes von Vorteil; dieser braucht dann auch nur geringe radiale Abmessungen aufzuweisen, was im Hinblick auf die Kosten für manche Kunststoffgleitlagermaterialien von Vorteil ist

Nachstehend wird die Erfindung anhand eines Ausführungsheispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert In dieser zeigt

F i g. 1 einen axialen Schnitt durch einen Arbeitszylinder mit einem induktiven Kolbenstellungsgeber;

F i g. 2 einen ähnlichen Teilschnitt durch den Kolbenrand eines den gleichen Kolben enthaltenden Arbeitszylinders ohne Kolbenstellungsgeber.

F i g. 1 zeigt einen Teil eines pneumatischen oder hydraulischen Arbeitszylinders, welcher einen Zylinder 10, einen Kolben 12 und eine mit diesem verbundene Kolbenstange 14 aufweist Der Kolben 12 hat in seiner in der Zeichnung links gelegenen Stirnseite eine Vertiefung 16, in welcher eine mutter 18 Aufnahme findet, mit welcher der Kolben 12 auf einen mit Gewinde versehenen, verminderten Durchmesser aufweisenden Endabschnitt 20 der Kolbenstange 14 aufgeschraubt ist.

In einer ersten, trapezförmigen Querschnitt aufweisenden, in Umfangsrichtung verlaufenden Kolbennut 22 ist ein zwei Dichtlippen aufweisender Dichtring 24 aus elastomerem Material wie Polyurethan formschlüssig angeordnet In eine zweite, rechteckigen Querschnitt aufweisende, in Umfangsrichtung verlaufende Kolbennut 26 ist ein Permanentmagnetring 30 eingesetzt, welcher aus zwei 180°-Segmenten besteht. In der Außenfläche des Permanentmagnetringes 30 ist eine in Umfangsrichtung verlaufende Ringnut 32 vorgesehen, welche durch Polschuhe bildende Flansche 34 in axialer Richtung begrenzt ist.

In der Ringnut 32 ist ein Gleitführungsring 36 angeordnet, der vorzugsweise aus Polytetrafluorethylen, Polyamid oder einem anderen etwas elastischen Kunststofi-Gleitlagermaterial gefertigt ist. Der Gleitführungsring 36 läuft unter Gleitpassung auf der mit 28 bezeichneten Zylinderinnenwand. Die Ringnut 32 ist verhältnismäßig flach, so daß der Gleitführungsring 36 unter elastischer Aufweitung über die Kolbenmantelfläche in die Ringnut 32 hineingeschoben werden kann und dann satt in dieser einsitzt, je besser die Elastizität des Matcriales für den Gleitführungsring 36 ist, umso tiefer kann die Ringnut 32 gewählt werden und umso schärfer sind die Polschuhe bildenden Flansche 34.

Der Gleitführungsring 36 kann auch durch einen zweiten Dichtring aus elastomerem Material ersetzt werden; man kann auch einen einzigen Kolbendichtring in der Ringnut 32 des Permanentmagnetringes 30 anordnen und einen Gleitführungsring in der Kolbennut 22 vorsehen.
Auf der Außenseite des Zylinders 10 ist ein auf Magnetfelder ansprechender Wandler 38 angeordnet, welcher z. B. einen Hall-Generator enthalten kann.

Man erkennt, daß bei dem oben beschriebenen Arbeitszylinder mit Kolbenstellungsgeber eine gute Führung und Abdichtung des Kolbens 12 erhalten wird

ίο und zugleich ein Ausgangssignal des Wandlers 38 erhalten wird, wenn der Kolben 12 diesem gegenübersteht.

Unter Verwendung desselben Kolbens (2 läßt sich ohne Schwierigkeiten ein normaler Arbeitszylinder ohne Kolbenstellungsgeber herstellen, wie in Fig.2 gezeigt ist Schon oben beschriebene Teile sind dort wieder mit denselben Bezugszeichen versehen.

Anstelle des Permanentmagnetringes 30 und des von diesem getragenen Gleitführungsringes 36 ist ein abgewandelter Gleitführungsring 40 in der Kolbenniu 26 angeordnet dessen Querschr.'u dem Gesamtquerschnitt der durch Permanentfr-.apnetring 30 und Gleitführungsring 36 gebildeten Einheit entspricht Der Gleitführungsring 40 hat somit einen in der Kolbennut 26 einsitzenden Basisabschnitt 42, dessen Querschnitt im wesentlichen demjenigen des Permanentmagnetringes 30 entspricht und einen auf der Zylinderinnenwand 28 laufenden Arbeitsabschnitt 44, dessen Abmessungen im wesentlichen denjenigen des Gleitführungsringes 36

jo entsprechen.

Die Arbeitszylinder nach den Fig. 1 und 2 haben somit weitestgehend gleichen Aufbau bei absolut gleichen Führungs- und Dichtverhältnissen für den Kolben 12.

Dies gilt gleichermaßen, wenn der Permanentmagnetring 30 anstelle eines Gleitführungsringes einen Dichtring trägt und anstelle des Gleitführungsringes 40 ein entsprechend gestalteter Dichtring Verwendung findet

Insgesamt ergeben sich bei der neuen, sich durch sogenannte Pillenbauweise auszeichnenden Kolbenancrdnung, deren Kolben z. B. aus Aluminium durch Warmpressen hergestellt werden kann, folgende Merkmale, die zu Vorteilen führen können; der Kolben ist wegen des Gleitrings leichtgängig, die Schmierung kann extrem reduziert werden, die Anordnung ist schmalbauend, die verschiedenen Ringe sind schmalbauend, die Dicht- und die Gleitfläche sind voneinander getrennt, der Magnetring ist in den Kolben einheitlich integriert,

so die neue Bauweise ist wegen der geringen Anzahl von Teilen (nur vier Teile) und z. B. wegen des geringen PU-Anteils kostengünstig.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Induktiver Kolbenstellungsgeber für einen Arbeitszylinder, mit einem vom nicht magnetisierbaren Kolben, des letzteren getragenen Geberring aus permanentmagnetischem Material und mit einem vom nicht magnetisierbaren Zylinder des Arbeitszylinders getragenen Meßumformer, welcher auf ein zwischen ihm und dem Geberring bei Gegenüberstellung aufgebautes Magnetfeld anspricht, dadurch gekennzeichnet, daß der Permanentmagnetring (30) in seiner Außenfläche eine Ringnut (32) aufweist, in welcher ein Gleitführungsring (36) oder ein Dichtring des Kolbens (12) angeordnet ist, der in Gleitpassung auf der Zylinderinnenwand (28) läuft

2. Stellungsgeber nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Permanentmagnetring (30) aus gesintertem Oxydkeramikmaterial besteht.

3. Stellungsgeber nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Gleitführungsring (36) aus einem Kunslstoffmaieria! mit kleinem Reibungskoeffizienten besteht

4. Stellungsgeber nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Permanentmagnetring (30) geteilt ist

5. Stellungsgeber nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Permanentmagnetringsegmente (30) in den Ko.'ben (12) eingeklebt sind.

6. Stellungsgeber nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Ringnut (32) des Permanent'-agnetringes (30) flach ist

7. Stellungsgeber nach den Ansprüchen I bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben (12) an seinem Umfang in axialem Abs'and vom Permanentmagnetring (30) in einer z. B. trapezförmigen Querschnitt besitzenden zweiten Nut (22) einen zwei in einander entgegengesetzten Richtungen und zwar jeweils zur äußeren Kolbenstirnseite weisende Dichtlippen besitzenden Dichtring (24) aus elastomerem Material, z. B. Polyurethan trägt.