DE3221574C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Zylinder einer Hubkolben­ maschine mit integrierter elektrischer Signalgabe bei Erreichen wenigstens einer der Hubendlagen eines Kolbens, mit einem Zylinderrohr, zwei Zylinderdeckeln, einem im Zylinderrohr bewegbaren Kolben mit Kolbenstange und einem Schalter, der in der Hubendlage durch den Kolben betätigt wird und ein elektrisches Signal erzeugt.

Bereits bekannte Vorrichtungen ähnlicher Art sind als ein­ fach- oder doppeltwirkende Zylinder ausgebildet, die mit Flüssigkeiten oder Gasen, insbesondere Druckluft, beauf­ schlagbar sind. In den Hubendlagen des Kolbens wird jeweils ein elektrisches Signal erzeugt, das dem Umschalten der Einlaß- und Auslaßventile dient, d. h. das Schließen des vorher als Einlaßventil und das gleichzeitige Öffnen des vorher als Auslaßventil dienenden Ventils (bzw. umgekehrt in der anderen Hubendlage des Kolbens) bewirkt.

Bei solchen bekannten Anordnungen hat man bereits vorge­ schlagen, das elektrische Signal dadurch auszulösen, daß auf dem Kolben ein Magnet oder Magnetring befestigt wird, der durch induktive Kopplung mit einem auf der Außenseite des Zylinders angebrachten Signalgeber geschaltet wird. Als nach­ teilig ist bei dieser bekannten Anordnung anzusehen, daß sie nur eine fliegende Umsteuerung und keinen präzisen Anschlag in der Hubendlage, also eine Anschlagfunktion, zuläßt. Um in präzise definierter Hubendlage ein elektrisches Signal abzuge­ ben, war es deshalb bislang erforderlich, den mechanischen An­ schlag und den elektrischen Endschalter getrennt voneinander und außerhalb des Zylinders zu befestigen. Bei den aus der CH-PS 4 18 841 bekanntgewordenen Anordnungen sind die der Um­ steuerung von Vor- auf Rücklauf und umgekehrt von Rück- auf Vorlauf dienenden beiden Endschalter in einem gemeinsamen Schaltergehäuse untergebracht, das außen am kolbenstangen­ seitigen Anschlußdeckel des Arbeitszylinders koaxial zum Zy­ linder angeordnet ist, wobei die beiden Endschalter im Verlaufe der hin und her gehenden Bewegungen des Kolbens von sich mit diesem bewegenden Anschlag- und Betätigungsgliedern betätigt werden. Auch bei dieser bekannten Anordnung muß deshalb ein besonderer mechanischer Anschlag vorgesehen werden; auch hier sind die obenerwähnten Nachteile vorhanden.

Die Erfindung hat sich deshalb die Schaffung eines Zylin­ ders zur Aufgabe gemacht, der es bei kompakter Bauweise ohne die Verwendung sich bewegender zusätzlicher Teile gestattet, in wenigstens einer Hubendlage des Kolbens einen präzise einstellbaren End­ anschlag zu schaffen, bei dessen Erreichung ein elektrisches Signal erzeugt wird.

Die obige Aufgabe wird erfindungsgemäß durch den Vorschlag gelöst, daß der Schalter aus wenigstens einem im Zylinder­ deckel angeordneten festen Kontaktteil und einem zumindest einen Teil des Kolbens umfassenden beweglichen Kontaktteil besteht. Die kompakte Bauweise wird durch die Aufnahme des festen Kontaktes in den Zylinderdeckel verwirklicht, so daß die Außenabmessungen hierdurch ungeändert bleiben. Durch die kolbenseitige räumliche Begrenzung des festen Kontaktes wird ein klar definierter Endanschlag geschaffen, bei dessen Er­ reichung ein elektrisches Signal abgegeben wird. Die Ein- und Verstellung erfolgt über Veränderungen der räumlichen Anordnung des Signalkontaktes in Richtung der Zylinderachse und in bezug auf den ihn umgebenden Zylinderdeckel.

In der baulichen Gestaltung des elektrischen Signalkontaktes bestehen im Rahmen der Erfindung verschiedene Möglichkeiten. Besonders vorteilhaft ist eine Ausführungsform, bei der der Schalter zwei isolierte elektrische Leiter als feste Kontakt­ teile aufweist, die auf unterschiedlichen elektrischen Poten­ tialen gehalten werden und die in der Hubendlage durch den zumindest im Kontaktbereich aus leitendem Material bestehen­ den Kolben flächig berührt werden. Die Wirkungsweise ist dann folgende: Im Augenblick der Berührung des festen Kontak­ tes durch den Kolben wird über den zumindest in diesem Be­ reich aus leitendem Material bestehenden Kontaktbereich eine elektrische Verbindung zwischen den isolierten und auf un­ terschiedlichen elektrischen Potentialen befindlichen Leitern hergestellt. Die verschiedenen elektrischen Potentiale beider Leiter bedingen einen Stromfluß, der das gewünschte elek­ trische Signal darstellt. Voraussetzung hierfür ist, daß der Kolben an dem festen Kontakt anliegt, der gleichzeitig eine Begrenzung des Kolbenhubes darstellt und die Hubendlage definiert.

Eine alternative Ausführung des festen Kontaktes besteht da­ rin, diesen mit einem isolierten und auf einem elektrischen Potential gehaltenen Leiter zu versehen, wobei als bewegliches Kontaktteil der Kontaktbereich des Kolbens und der Kolben mit Kolbenstange aus elektrisch leitendem Material bestehen, das geerdet ist. Bei dieser Ausführungsform wird der Stromkreis gebildet aus dem elektrischen Leiter, dem Kontaktbereich des Kolbens und entweder aus Teilen des festen Kontaktes und/oder aus Kolben mit Kolbenstange. Das Vorteilhafte dieser Ausfüh­ rungsform ist in der Vereinfachung des festen Kontaktes, der nunmehr einen isolierten Leiter besitzt, zu sehen. An die Stelle des zweiten Leiters treten in funktioneller Hinsicht entweder die übrigen Teile des festen Kontaktes und/oder der Kolben mit der Kolbenstange, die deshalb aus elektrisch lei­ tendem Material bestehen müssen. Die Erdung letztgenannter Teile macht zum einen die Isolierung überflüssig und stellt zum anderen sicher, daß vor allem bei Anwendung hoher Span­ nungen im Falle der Berührung durch das Bedienungspersonal keine Stromschläge abgegeben werden können. Ein weiterer Vorteil dieses festen Kontaktes ist, ebenso wie bei vorge­ nannter Ausführungsform, in der großen Robustheit, der hohen Lebensdauer und der Wartungsfreiheit zu sehen, die aus dem Fehlen beweglicher Teile resultiert.

Als Form des festen Kontaktes schlägt die Erfindung einen Stift vor, in den der oder die elektrischen Leiter als konzentrische Hohlzylinder eingebracht sind. Hierbei erweist es sich als besonders zweckmäßig, den Stift als von außen betätigbare Schraube auszubilden. Der besondere Vorteil dieser Anordnung besteht in der nachträglichen Einstellbarkeit des Endanschlags auch nach erfolgtem Einbau in den Zylinderdeckel, was dadurch geschieht, daß der als Schraube ausgebildete feste Kontakt von der Außenseite her, beispielsweise vermittels eines Schraubenziehers, gedreht und dadurch in axialer Rich­ tung verschoben wird. Gerade die nach erfolgtem Einbau mög­ liche Justierung gestattet eine extreme Positioniergenauig­ keit des Endanschlags.

Als leitendes Material schlägt die Er­ findung Messing und als Isoliermaterial Kunststoff vor.

Die praktischen Erfahrungen haben gezeigt, daß diese Materi­ alien den gestellten Anforderungen vollauf gerecht zu werden vermögen.

Sämtliche Ausführungsformen, bei denen der Kolben zur Herstel­ lung einer elektrisch leitenden Verbindung zumindest im Kon­ taktbereich aus leitendem Material besteht, können zweckmä­ ßigerweise an dieser Stelle mit einer Scheibe versehen werden, die vorteilhafterweise aus Stahl besteht. Man erspart sich dann die Herstellung des gesamten Kolbens aus leitendem Material. Gegenüber den bereits im Stande der Technik bekannten Vor­ richtungen, die das Befestigen von Dauermagneten auf den Kol­ ben erfordern, ist das Einbringen einer einfachen Scheibe kostengünstiger.

Des weiteren ist es zeckmäßig, eine Gleichspannung, ins­ besondere aus dem Bereich 6-48 Volt, zu verwenden. Diese Spannungen sind so gering, daß eine Gefährdung des Bedienungs­ personales nicht auftritt und zusätzliche, kostspielige Sicher­ heitseinrichtungen deshalb überflüssig werden.

Schließlich sieht die Erfindung vor, die Deckel und/oder den Kolben und/oder die Kolbenstange und/oder den Zylinder aus Aluminium herzustellen.

Im folgenden wird die Erfindung an Hand einer beispiel­ haft in der Zeichnung wiedergegebenen Ausführungsform näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 die schematische Darstellung des Zylinders mit jeweils einem in jedem Zylinderdeckel befindlichen und als Schraube ausgebildeten festen Kontakt und

Fig. 2 den Teil eines Zylinderdeckels mit darin be­ findlichem und als Schraube ausgebildeten festen Kontakt in Querschnittdarstellung.

In der Fig. 1 ist ein Zylinder 1 üblicher Bauart darge­ stellt. Dieser wird gebildet aus einem Zylinderrohr 2, das endseitig durch die Zylinderdeckel 3 verschlossen ist. Die Mitte des rechten Zylinderdeckels 3 b ist als Führungshülse 4 ausgeformt, in der eine Kolbenstange 5 verschiebbar gleitet.

Am zylinderseitigen Ende der Kolbenstange 5 ist ein Kolben 6 mit Hilfe eines Befestigungsmittels 7 angebracht. Zwi­ schen Kolben 6 und Kolbenstange 5 sorgt eine Isolierhülse 8 für elektrische Trennung der beiden Teile. Auf dem Um­ fang des Kolbens 6 ist ein Dichtring 9 befestigt, der auf der Innenseite des Zylinderrohres 2 gleitet.

Die bisher beschriebenen Teile des Zylinders 1 sind all­ gemein bekannt und von üblicher Bauart. Im Falle des ge­ zeigten Ausführungsbeispiels besteht die Erfindung nun darin, daß in beiden Zylinderdeckeln 3 a, 3 b jeweils ein als Schraube ausgebildeter fester Kontakt 10 in etwa sich gegenüberliegenden Positionen eingeschraubt ist. Beide festen Kontakte 10 stehen mit einer nicht dargestellten Gleichspannungsquelle in Verbindung. In der Oberfläche des Kolbens 6 sind in dem Bereich, der bei Hin- und Her­ bewegung den festen Kontakt 10 berührt, Scheiben 11 ein­ gebracht. Sie sorgen im Zusammenwirken mit den beiden festen Kontakten 10 für die Erzeugung des elektrischen Signals in den beiden Hubendlagen. Dies geschieht auf eine Weise, die später an Hand der Fig. 2 noch näher erläutert werden wird. Gleichzeitig sorgen die festen Kontakte 10 für eine genaue definierte Hubendlage, die auf der linken Seite durch den festen Kontakt 10 a und auf der rechten Seite durch den festen Kontakt 10 b bestimmt wird. Da die festen Kontakte 10 im gezeigten Ausführungsbeispiel als die Zylinderdeckel 3 durchgreifende Schrauben ausgebildet sind, ist es ein leichtes, diese von außen her z. B. mit Hilfe eines Schraubenziehers in Richtung der Achse des Zylinders 1 zu verschieben und dadurch die Hublage auch nachträglich noch einzustellen und zu justieren.

Fig. 2 zeigt einen Teil des Zylinderdeckels 3 mit darin ein­ geschraubtem festen Kontakt 10 in Querschnittdarstellung. Es handelt sich insoweit um die vergrößerte Wiedergabe eines Ausschnittes von Fig. 1. Nunmehr ist gut zu erkennen, daß der als Schraube ausgebildete feste Kontakt 10, der deshalb an seiner Oberfläche mit einem Gewinde 12 versehen ist, innenseitig und konzentrisch einen Hohlzylinder 13 mit einem konzentrisch darin befindlichen Hohlzylinder 14 auf­ weist. Die Zylinder 13, 14 sind gegeneinander und gegen den sie umgebenden Schraubenmantel 15 mit Isolierungen 16 ver­ sehen und sie werden auf unterschiedlichen elektrischen Po­ tentialen gehalten.

Wenn der Kolben 6 über die darin angeordnete Scheibe 11 mit dem festen Kontakt 10 in Berührung tritt, werden die auf unterschiedlichen Potentialen gehaltenen Zylinder 13, 14 miteinander verbunden, so daß ein Strom fließt. Dieser stellt das in der Hubendlage des Kolbens erzeugte elek­ trische Signal dar. Der elektrische Stromkreis wird hierbei gebildet vom Hohlzylinder 13, der Scheibe 11 und dem Hohl­ zylinder 14.

Das erzeugte elektrische Signal dient in aller Regel dazu, die (nicht gezeigten) Einlaß- und Auslaßventile des Zy­ linders umzusteuern. Dies kann gleichermaßen Verwendung finden für die taktgerechte Steuerung sich an den Zylinder anschließender Maschinenteile.

Claims (12)

1. Zylinder einer Hubkolbenmaschine mit integrierter elektrischer Signalabgabe bei Erreichen wenigstens einer der Hubendlagen eines Kolbens, mit einem Zylinderrohr, zwei Zy­ linderdeckeln, einem im Zylinderrohr bewegbaren Kolben mit Kolbenstange und einem Schalter, der in der Hubendlage durch den Kolben betätigt wird und ein elektrisches Signal erzeugt, dadurch gekennzeichnet, daß der Schalter (10, 6) aus wenig­ stens einem im Zylinderdeckel (3) angeordneten festen Kon­ taktteil (10) und einem zumindest einen Teil des Kolbens (6) umfassenden beweglichen Kontaktteil besteht.

2. Zylinder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schalter (10, 6) zwei isolierte elektrische Leiter als feste Kontaktteile aufweist, die auf unterschiedlichen elektrischen Potentialen gehalten werden und die in der Hub­ endlage durch den zumindest im Kontaktbereich aus leitendem Material bestehenden Kolben (6) flächig berührt werden.

3. Zylinder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schalter (10, 6) nur ein festes Kontaktteil (10) mit einem isolierten und auf einem elektrischen Potential ge­ haltenen Leiter aufweist und daß als bewegliches Kontaktteil der Kontaktbereich des Kolbens (6) und der Kolben (6) mit Kolbenstange (5) aus elektrisch leitendem Material bestehen, das geerdet ist.

4. Zylinder nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die festen Kontaktteile (10) in Form eines Stiftes ausgebildet sind, in den der oder die elektrischen Leiter als konzentrische Hohlzylinder (13) eingebracht sind.

5. Zylinder nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Stift als von außen betätigbare Schraube ausge­ bildet ist.

6. Zylinder nach einem der Ansprüche 2 bis 5, gekenn­ zeichnet durch Kunststoff als Isoliermaterial für die elektrischen Leiter.

7. Zylinder nach einem der Ansprüche 2 bis 6, gekenn­ zeichnet durch Messing als leitendes Material.

8. Zylinder nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß im Kontaktbereich des Kolbens (6) eine Scheibe (11) aus elektrisch leitendem Material eingebracht ist.

9. Zylinder nach Anspruch 8, gekennzeichnet durch Stahl als Scheibenmaterial.

10. Zylinder nach einem der Ansprüche 2 bis 9, gekenn­ zeichnet durch eine an dem Schalter (10, 6) anliegende Gleichspannung.

11. Zylinder nach Anspruch 10, gekennzeichnet durch eine zwischen 6 und 48 V liegende Gleichspannung.

12. Zylinder nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß Zylinderdeckel (3) und/oder Kolben (6) und/oder Kolbenstange (5) und/oder Zylinderrohr (2) aus Aluminium bestehen.