DE3319522C2

DE3319522C2 - Pressure fluid operated piston-cylinder unit

Info

Publication number: DE3319522C2
Application number: DE19833319522
Authority: DE
Inventors: Kurt Dipl.-Ing. 7300 Esslingen Stoll
Original assignee: Festo Maschinenfabrik Gottlieb Stoll Firma
Current assignee: Festo SE and Co KG
Priority date: 1983-05-28
Filing date: 1983-05-28
Publication date: 1985-08-29
Also published as: FR2546577A1; DE3319522A1; FR2546577B1; SE458296B; SE8402823L; SE8402823D0

Abstract

Druckmittelbetätigte Kolben-Zylinder-Einheit mit einem Kolben, der einen oder mehrere Permanentmagnete trägt. Die Permanentmagnete stehen in Radialrichtung von dem Kolben ab und sind in einer Längsnut (12) des Zylinders (1) geführt, so daß sie als Verdrehsicherung für den Kolben dienen. Radial gegenüber von der Längsnut (12) sind magnetfeldempfindliche Sensoren (5) an der Peripherie (4) des Zylinders (1) angeordnet. Die Sensoren (5) können u. a. als Endlagenschalter eine in dem Zylindermantel versenkt liegende Steuereinheit (11) beeinflussen, die über in der Wand integrierte Leitungen (18) mit Arbeitsräumen des Zylinders in Verbindung steht. Die Endlagenschalter sind auf einer schienenförmigen Haltevorrichtung (6) verschiebbar. Weiterhin ist ein magnetischer Wegstreckenmesser vorgesehen, der nach dem Prinzip der Laufzeitmessung einer durch Magnetostriktion erregten Wanderwelle arbeitet.Pressure medium-operated piston-cylinder unit with a piston that carries one or more permanent magnets. The permanent magnets protrude from the piston in the radial direction and are guided in a longitudinal groove (12) of the cylinder (1) so that they serve as a rotation lock for the piston. Radially opposite the longitudinal groove (12), sensors (5) sensitive to magnetic fields are arranged on the periphery (4) of the cylinder (1). The sensors (5) can include. as limit switches influence a control unit (11) which is sunk in the cylinder jacket and which is connected to the working spaces of the cylinder via lines (18) integrated in the wall. The limit switches can be moved on a rail-shaped holding device (6). A magnetic odometer is also provided, which works on the principle of measuring the transit time of a traveling wave excited by magnetostriction.

Description

Die Erfindung betrifft eine druckmittelbetätigte Kolben-Zylinder-Einheit mit einem an der Zylinderinnenseite axial hin- und herbewegbar geführten Kolben, der an seinem Außenumfang einen Permanentmagneten trägt, dem mindestens ein an der Zylinderaußenseite sitzender magneiempfindlicher Sensor zugeordnet ist wobei das Zylinderrohr mindestens eine in Längsrichtung verlaufende Aussparung aufweistThe invention relates to a piston-cylinder unit actuated by pressure medium with a piston guided axially to and fro on the inside of the cylinder, the carries a permanent magnet on its outer circumference, with at least one on the outside of the cylinder seated magnetic-sensitive sensor is assigned, the cylinder tube at least one in the longitudinal direction Has running recess

Arbeitszylinder, deren Kolben mit einem oder mehreren Permanentmagneten bestückt ist sind an sich bekannt vgl. z. B. die DE-OS 29 17 232. Das von den Magneten aufgebaute Feld ermöglicht es, bei VerwendungWorking cylinders, the piston of which is equipped with one or more permanent magnets, are known per se see e.g. B. DE-OS 29 17 232. That of the magnets built-up box allows when using

ίο geeigneter Sensoren die Kolbenposition passiv zu detektieren; ebenso ist es möglich, abhängig von der Kolbenposition bestimmte Zustandsänderungen eines magnetbetätigten Schalters oder Relais auszulösen. Gebräuchlich ist insbesondere die Anordnung von magnetempfindlichen Endschaltern, die bei Erreichen einer bestimmten Kolbenposition ein Signal an eine Steuereinheit abgeben, die eine Umsteuerung des die Kolben-Zylinder-Einheit beaufschlagenden Druckmittels bewirkt Die zum Einsatz kommenden, magnetempfindlichen Detektoren und Schalter werden nach dem Stand der Technik auf dem Auüenmantel des Zylinders angeordnet und der Zylinder selbst besteht aus einem nicht ferromagnetischen Material. Diese Zylinder haben jedoch nur ein beschränktes Anwendungsgebiet eine Verdrehsicherung des Kolbens ist nicht vorhanden, außerdem kann die Signalgabe ungenau sein. Dies trifft im wesentlichen auch für die Anordung nach der DE-OS 25 53 454 zu.
Weiterhin sind z. B. aus der US-PS 33 13 215 verschiedene Formen der mechanischen Verdrehsicherung eines Kolbens in einer Kolben-Zylinder-Einheit bekannt, ohne daß bei diesen bekannten Anordnungen die Kolbenposition berührungslos detektiert werden kann. Sie kommen für Anwendungsbereiche zum Einsatz, in denen eine Drehung des Kolbens bzw. eine damit meist verbundene Kolbenstange des Arbeiiszyiinders nicht toleriert werden kann. Zur Verdrehsicherung verleiht man ganz allgemein dem Kolben eine bezüglich seiner Längsmittelachse nicht drehsymmetrische Form und ordnet ihn in einer Zylinderlaufbuchse an, deren Führungsbohrung als Formnegativ der Kolbenkontur ausgebildet ist. Auch diese bekannten Anordnungen haben jedoch nur ein beschränktes Anwendungsgebiet.ίο suitable sensors to passively detect the piston position; It is also possible, depending on the piston position, to trigger certain changes in the state of a solenoid-operated switch or relay. In particular, the arrangement of magnetically sensitive limit switches is used which, when a certain piston position is reached, emits a signal to a control unit that reverses the pressure medium acting on the piston-cylinder unit arranged on the outer jacket of the cylinder and the cylinder itself consists of a non-ferromagnetic material. However, these cylinders have only a limited area of application, there is no anti-rotation lock for the piston, and the signaling can also be imprecise. This essentially also applies to the arrangement according to DE-OS 25 53 454.
Furthermore, z. B. from US-PS 33 13 215 various forms of mechanical anti-rotation protection of a piston in a piston-cylinder unit known without the piston position can be detected without contact in these known arrangements. They are used for areas of application in which rotation of the piston or a piston rod of the working cylinder that is usually connected to it cannot be tolerated. To prevent rotation, the piston is generally given a shape that is not rotationally symmetrical with respect to its longitudinal center axis and is arranged in a cylinder liner, the guide bore of which is designed as a negative shape of the piston contour. However, these known arrangements also have only a limited area of application.

Ausgehend von diesem Stand der Technik hat sich die Erfindung die Aufgabe gestellt, einen gewichtsarmen, in Herstellung und Montage preiswerten Multifunktionszylinder zu schaffen. Dabei soll unter Multifunktion verstanden werden, daß <;in exakt definierter Kolbenstancjenabgriff, eine möglichst genaue stellungsabhängige Signalgabe und universelle Befestigungsmöglichkeiten am Zylinder gewährleistet sind.Based on this prior art, the invention has set itself the task of providing a lightweight, in Manufacture and assemble to create inexpensive multifunctional cylinders. In this context, multifunction should be understood be that <; in exactly defined piston rod tap, a position-dependent signaling that is as precise as possible and universal mounting options are guaranteed on the cylinder.

Diese Aufgabe wird gemäß Anspruch 1 dadurch gelöst, daß die mindestens eine Aussparung durchgehend an der Zylinderinnenwand ausgebildet ist, daß am KoI-ben jeweils ein in die Aussparung eingreifendes Permanentmagnetstück vorgesehen ist, daß auf der Zylinderaußenseite mindestens eine einstückig mit der Zylinderwand ausgebildete, durchgehende Längsführung angeordnet ist und daß der Zylindermantelquerschnitt das Anordnen von mindestens einem Loch in Zylinderlängsrichtung ermöglicht.This object is achieved according to claim 1 in that the at least one recess is continuous it is formed on the inner wall of the cylinder that a permanent magnet piece engaging in the recess on the piston it is provided that on the cylinder outside at least one integral with the cylinder wall trained, continuous longitudinal guide is arranged and that the cylinder jacket cross-section the Allows arranging at least one hole in the longitudinal direction of the cylinder.

Das mit dem Kolben verbundene Permanentmagnetstück und die mit diesem zusammenwirkende Aussparung an der Zylinderinnenwand bringen den Vorteil einer großen Genauigkeit der stellungsabhängigen Signalgabe mit sich, wobei auch die Verdrehsicherung und damit die exakte Definition des Kolbenstangenabgriffs gewährleistet ist, und dies alles bei einfachem und wenigThe permanent magnet piece connected to the piston and the recess cooperating with it on the inner wall of the cylinder have the advantage of a high level of accuracy in the position-dependent signaling with it, including the anti-twist device and thus the exact definition of the piston rod tap is guaranteed, and all of this with simple and little

aufwendigem Aufbau. Die Längsführungen an der Zylinder-Außenseite und das Loch in Zylinderlängsrichtung ergeben universelle Befestigungsmöglichkeiten. Die erfinduogsgemäße Doppelwirkung eines Magneten als Stellungsgeber und als Verdrehsicherung bringt somit eine Reihe von Vorteilen mit sich, so die Möglichkeit einer magnetischen Überwachung und Umsteuerung der Kolbenbewegung und schon wegen der Verdrehsicherung die Erweiterung der Einsatzgebiete der jeweiligen Aggregate, außerdem einen geringen Montageaufwand, da in einem einzigen Arbeitsschritt ein Führungsschuh und magnetischer Markierungsträger an dem Kolben befestigt werden kann. Der Permanentmagnet kann dabei dem Kolben eine unrunde Form verleihen, so daß Standardmagnete in Form von Stäben, Stangen oder Klötzen Verwendung Finden können, und die Fertigung besonderer magnetischer Formteile entfallen kann. Der Raumaufwand ist geringer. Die Erstreckung des Permanentmagenten in Umfangsrichtung kann entsprechend klein gehalten werden, was einen geringen Bedarf an aufwendigen, permanentmajnietischen Legierungen mit sich bringt, vor allem aber wird auch der Vorteil erzielt, daß die Oberfläche des Magneten dichter an dem Außenmantel des Zylinders zu liegen kommt, wodurch sich gegenüber dem Stand der Technik eine Verstärkung des Magnetfelds, das am Ort des jeweiligen Sensors wirkt, und eine Steigerung der Meß- und Schaltgenauigkeit des magnetischen Detektionssystems sowie seiner Betriebssicherheit ergibtcomplex structure. The longitudinal guides on the outside of the cylinder and the hole in the longitudinal direction of the cylinder result in universal mounting options. The inventive double action of a magnet as a position transmitter and as an anti-rotation device thus brings has a number of advantages, such as the possibility of magnetic monitoring and reversing the piston movement and, because of the anti-twist protection, the expansion of the areas of application of the respective Aggregates, also a low installation effort, since a guide shoe in a single work step and magnetic marker carrier can be attached to the piston. The permanent magnet can give the piston a non-round shape, so that standard magnets in the form of bars, rods or blocks can be used, and the production of special magnetic molded parts is no longer necessary can. The space required is less. The extension of the permanent agent in the circumferential direction can accordingly can be kept small, which means that there is little need for complex, permanent-majnietic alloys brings with it, but above all the advantage that the surface of the magnet is denser comes to rest on the outer surface of the cylinder, whereby a Reinforcement of the magnetic field that acts at the location of the respective sensor, and an increase in the measurement and Switching accuracy of the magnetic detection system and its operational reliability results

Bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung sind in nachgeordneten Ansprüchen beschrieben.Preferred developments of the invention are described in the subordinate claims.

Weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnungen. Teilweise schematisch zeigtFurther advantages of the invention emerge from the following description of exemplary embodiments of the drawings. Partly shows schematically

F i g. 1 die perspektivische Ansicht des Arbeitszylinders einer Kolben-Zylinder-Einheit gemäß der Erfindung undF i g. 1 the perspective view of the working cylinder of a piston-cylinder unit according to the invention and

F i g. 2 bis F i g. 5 andere Ausführungsformen eines solchen Arbeitszylinders in stirnseitiger Draufsicht.F i g. 2 to F i g. 5 other embodiments of such a working cylinder in an end plan view.

In F i g. 1 in der Zylinder einer druckmittelbetätigten Kolben-Zylinder-Einheit mit 1 bezeichnet. Der Zylinder 1 bildet die Laufbuchse für einen in den Abbildungen nicht näher dargestellten Kolben, der im Innern des Zylinders 1 hin und her bewegbar angeordnet ist Der Kolben ist in einer Gehäusebohrung 2 des Zylinders 1 aufgenommen und an einer diese Gehäusebohrung 2 begrenzenden Innenwand 3 des Zylinders 1 dichtend geführt. Die Außenkontur des Kolbens ist also dem Querschnitt der Gehäusebohrung 2 entsprechend gestaltet, in die der Kolben formschlüssig paßt. Der Kolben trägt wenigstens ein Permanentmagnetstück, und an der Peripherie 4 des Zylinders 1 befinden sich magnetfeldempfindliche Sensoren 5, die auf das Feld des Permanentmagnetstücks ansprechen. Exemplarisch für derartige Sensoren 5 sind in F i g. 1 zwei Endlagenschalter dargestellt, die von einer schienenartigen Haltevorrichtung in Längsrichtung verschiebbar getragen werden. Die Haltevorrichtung hat die Gestalt einer an den Zylinder 1 angeformten Rippe 6, die einen nach auiJen hin abstehenden, gerundeten Führungsabschnitt 7 aufweist und sich auf ihrer dem Zylinder 1 zugewandten, radialen Innenseite unter Ausbildung eines schmalen Steges 8 verjüngt. Die Rippe 6 steht von dem Außenmantel 9 des Zylinders 1 in Radiairichtung weg und erstreckt sich in Zylinder-Längsrichtung; sie ist in Fig. 1 der Deutlichkeit halber insgesamt vergrößert gezeichnet. Die Endlagenschalter oder Sensoren 5 sind mit einer komplementär zu dem Führungsabsciinitt 7 gestalteten Gehäuseöffnung auf die Rippe 6 aufgezogen, auf der sie sich in Axialrichtung versetzten und in vorwählbaren Positionen arretieren lassen; letzteres kann beispielsweise veimittels einer Klemmschraube (nicht dargestellt) geschehen. Die Endlagenschalter 5 sind über elektrische Leitungen 10 mit einer Steuereinheit 11 verbunden, die in den Druckmittelversorgungskreis der Kolben-Zylinder-Einheit geschaltet ist Die Steuereinheit 11 kann insbesondere die Gestalt eines Mehrwege-Ventils haben, vermittels dessen die von dem Kolben abgeteilten Axbeitsräume des Zylinders 1 wechselweise mit Druck beaufschlagt bzw. entlastet werden. Ein Schaltwechsel des Mehrwege-Ventils wird durch ein elektrisches Signal der Sensoren 5 ausgelöst, die ihrerseits auf das Feld des Permanentmagnetstücks ansprechen, sobald dieses eine radial gegenüberliegende Position auf gleicher axialer Höhe mit den Sensoren 5 erreicht Als Endlagenschalter können beispielsweise auch Reed-Kontakte Verwendung finden. Damit sie im Streufeld eines von dem KoI-ben getragenen Permanentmagneten ansprechen, muß ersichtlich der Zylinder 1 aus einem -'cht ferro-magnetischen Material bestehen. Durch ein Ve-schieben der Sensoren 5 auf der Rippe 6 ist es möglich, den Arbeitshub des Kolbens zu verstellen. Auf die Form der Rippe 6 kommt es dabei im einzelnen ersichtlich nicht an; alternative A'jsführungsformen einer schienenartigen Haltevorrichtung für die Sensoren 5 werden noch nachstehend anhand von F i g. 2 bis 5 erläutert
Erfindungsgemäß wird nun eine verdrehsichere Lagerung des Kolben? in dem Zylinder 1 dwch ein Permanentmagnetstück vermittelt das in Radialrichtung von dem Kolben absteht und an der Zylinderinnenwand 3 geführt ist Gemäß einer bevorzugten Gestaltung ist dazu das Permanentmagnetstück in der betriebsbereiten Einbaustellung des Kolbens in einer Längsnut 12 aufgenommen, die auf der Zylinderinnenwand 3 ausgenommen ist und sich in axialer Längsrichtung erstreckt. Die Längsnut 12 und das Permenentmagnetstück sind einander so in der Form angepaßt, daß letzteres dichtend in der Längsnut 12 läuft. Das Permanentmagnetstück kann als magnetisierter Abschnitt des Kolbens einstückig mit diesem ausgebildet sein. Es ist aber auch möglich und herstellungstechnisch von Vorteil, das Permanenimagnetstück als Plättchen, Stab, Klotz oder sonstiges, magnetisches Formstück separat von dem Kolben zu fertigen. Das Permanentmagnetstück wird dann nachträglich an den Kolben angesetzt und fest mit ihm verbunden, was beispielsweise durch Verschrauben oder Vernieten geschehen kann. Eine besonders einfaehe Montage ergibt sich, wenn man den Kolben zur Befestigung des permanentmagnetischen Formstücks auf einem Teil seiner Oberfläche abplattet und so eine ebene Auflagefläche schafft.In Fig. 1 denoted by 1 in the cylinder of a piston-cylinder unit actuated by pressure medium. The cylinder 1 forms the liner for a piston not shown in the figures, which is arranged to be movable back and forth inside the cylinder 1. The piston is received in a housing bore 2 of the cylinder 1 and on an inner wall 3 of the cylinder delimiting this housing bore 2 1 guided sealing. The outer contour of the piston is thus designed according to the cross section of the housing bore 2 into which the piston fits positively. The piston carries at least one piece of permanent magnet, and on the periphery 4 of the cylinder 1 there are sensors 5 which are sensitive to magnetic fields and which respond to the field of the piece of permanent magnet. Examples of such sensors 5 are shown in FIG. 1 shows two limit switches that are supported by a rail-like holding device so that they can be displaced in the longitudinal direction. The holding device has the shape of a rib 6 which is molded onto the cylinder 1 and which has a rounded guide section 7 protruding outwards and tapers on its radial inside facing the cylinder 1, forming a narrow web 8. The rib 6 protrudes from the outer jacket 9 of the cylinder 1 in the radial direction and extends in the longitudinal direction of the cylinder; it is shown enlarged overall in FIG. 1 for the sake of clarity. The limit switches or sensors 5 are drawn onto the rib 6 with a housing opening designed to complement the guide section 7, on which they can be offset in the axial direction and locked in preselectable positions; the latter can be done for example by means of a clamping screw (not shown). The limit switches 5 are connected via electrical lines 10 to a control unit 11, which is connected to the pressure medium supply circuit of the piston-cylinder unit alternately pressurized or relieved. A switching change of the multi-way valve is triggered by an electrical signal from the sensors 5, which in turn respond to the field of the permanent magnet piece as soon as it reaches a radially opposite position at the same axial height as the sensors 5. Reed contacts, for example, can also be used as limit switches . In order for them to respond in the stray field of a permanent magnet carried by the piston, the cylinder 1 must obviously be made of a -'that ferromagnetic material. By sliding the sensors 5 on the rib 6, it is possible to adjust the working stroke of the piston. The shape of the rib 6 is clearly not important here; alternative forms of guiding a rail-like holding device for the sensors 5 are described below with reference to FIG. 2 to 5 explained
According to the invention, a torsion-proof mounting of the piston? In the cylinder 1 there is a permanent magnet piece which protrudes in the radial direction from the piston and is guided on the cylinder inner wall 3 extends in the axial longitudinal direction. The shape of the longitudinal groove 12 and the permanent magnet piece are matched in such a way that the latter runs in the longitudinal groove 12 in a sealing manner. The permanent magnet piece can be designed in one piece with the piston as a magnetized section of the piston. But it is also possible and technically advantageous to manufacture the permanent magnet piece as a plate, rod, block or other magnetic shaped piece separately from the piston. The permanent magnet piece is then attached to the piston and firmly connected to it, which can be done, for example, by screwing or riveting. A particularly simple assembly is obtained if the piston for fastening the permanent magnetic shaped piece is flattened on part of its surface, thus creating a flat contact surface.

Die Aussparung oder Längsnut 12 gemäß Fig. 1 hat einen im wesentlichen rechteckigen Querschnitt. Sie ist also zur Aufnahme oines ebenfalls rechteckigen, permanentmagnetischen Klotzes geeignet, der das Permanentmagnetstück bildet und von der Außenseite des im übrigen kreiszylindrischen Kolbens absteht. Zur Erzielung einer hohen Meßgenauigkeit mit den Sensoren 5, d. h. einer guten Ortsauflösung, sollte das Permanentmagnetstück eine möglichst geringe axiale Erstickung aufweisen; es kann insbesondere in Axiairichtung wesentlich kürzer ausfallen als der Kolben und somit in Form einer Nase od^r eines Vorsprungs an den Kolben ansetzen. In Radialricntung gegenüber von der Längsnut oder Aussparungen 12 befindet sich gemäß Fig. 1 auf dem Außenmantel 9 des Zylinders 1 die schienenar-The recess or longitudinal groove 12 according to FIG. 1 has a substantially rectangular cross-section. So it is also rectangular, permanent magnetic to accommodate oines Suitable block that forms the permanent magnet piece and from the outside of the im remaining circular cylindrical piston protrudes. To achieve a high measurement accuracy with the sensors 5, d. H. a good spatial resolution, the permanent magnet piece should have the lowest possible axial suffocation exhibit; it can be much shorter than the piston, especially in the axial direction, and thus in Shape of a nose or a projection on the piston apply. According to FIG. 1, there is a radial direction opposite the longitudinal groove or recesses 12 on the outer jacket 9 of the cylinder 1, the rail-like

tige als Haltevorrichtung für die Sensoren 5 dienende Längsführung. Durch diese Anordnung wird erreicht, daß die Sensoren 5 dem Permanentmagnetstück stets mit geringstmöglichem Abstand zugewandt sind. Dieser Abstand wird ersichtlich auch dadurch gering gehalten, daß das Permanentmagnetstück in der Aussparung oder Längsnut 12 versenkt läuft; sein Polende kommt so dichter an den Sensoren 5 zu liegen, als es beispielsweise bei einem auf der Innenwand 3 des Zylinders 1 laufenden Msgnetring der Fall wäre. Hieraus resultiert ein stärkeres Magnetfeld am Ort der Sensoren 5 und eine verbesserte Schalt- bzw. Meßgenauigkeit; auch können erfindungsgemaC ζ·.τ Erzielung der gleichen Feldstärke am Ort des Sensors 5 schwächere Permanentmagnete Verwendung finden.term as a holding device for the sensors 5 serving Longitudinal guide. This arrangement ensures that the sensors 5 are always attached to the permanent magnet piece facing with the smallest possible distance. This distance is obviously kept small by that the permanent magnet piece runs sunk in the recess or longitudinal groove 12; his Pole end comes closer to lie on the sensors 5 than is the case, for example, with one running on the inner wall 3 of the cylinder 1 Msgnetring would be the case. This results in a stronger magnetic field at the location of the sensors 5 and an improved one Switching or measuring accuracy; can also according to the invention ζ · .τ Achieving the same field strength on Find location of the sensor 5 weaker permanent magnets use.

Alternative Gestaltungen der einen Permanentmagneten des Kolbens aufnehmenden Aussparung oder Längsnut 12 sind in Fig. 2 bis F i g. 5 dargestellt. Die Aussparung gemäß F i g. 2 ist schalbenschwanzförmig in das Vollmaterial des Zylinders 1 getrieben; sie ist demgemäß geeignet, den schwalbenschwanzförmigen Magnetansatz eines zugehörigen Kolbens aufzunehmen. In Radialrichtung gegenüber von der Längsnut 12 befindet sich eine an der Außenwand 9 des Zylinders 1 angeformte Rippe 6, die ähnlich geformt ist wie in F i g. 1, zusätzlich aber mit einer axialen Längsbohrung 13 versehen ist. Während die Außenseite der Rippe 6 wiederum zum Aufziehen von magnetischen Endlagenschaltern dienen kann, ist die Längsbohrung 13 für einen weiteren Sensor 5 in Gestalt eines magnetischen Wegstreckenmessers vorgesehen, der alternativ oder zusätzlich zu den Endlagenschaltern zum Einsatz kommt. Dieser Wegstreckenmesser ermöglicht es, die Kolbenposition auch zwischen den Endlagen zu ermitteln, in denen die Umsteuerung der Kolbenbewegung erfolgt. Eine solche Meßinformation ist insbesondere für die Inbetriebnahme der KoI-ben-Zyiiner-Einheit von Bedeutung, die von einer regelmäßig nicht definierten Kolbenposition aus erfolgt; ebenso ist eine kontinuierliche Überwachung der Kolbentätigkeit möglich. Der erfindungsgemäß zum Einsatz kommende Wegstreckenmesser kann beispielsweise nach dem Prinzip der Laufzeitmessung einer durch Magnetostriktion ei regten Wanderwelle arbeiten. Durch die Längsbohrung 13 ist dazu ein Draht gespannt, der aus einer Speziallegierung mit magnetostriktiven Eigenschaften besteht. Durch diesen Draht wird ein pulsförmiges, elektrisches Erregersignal geschickt, und zugleich mit diesem Erregersignal wird eine elektronische Zeitmeß-Einrichtung gestartet. An der Stelle des Drahtes, die dem Permanentmagneten des Kolbens radial gegenüberliegt, wird bei der elektrischen Erregung durch Magnetostriktion eine mechanische Spannung erzeugt, die sich in Form einer Schall- bzw. Ultraschallwelle an dem Draht entlang fortpflanzt Das Eintreffen der Wanderwelle am Ende des Drahtes wird detektiert und die elektronische ZeitmeS-Einrichtung gestoppt; ihr Endwert gibt die Laufzeit der Wanderwelle entlang des Drahtes wieder. Da die Fortpflanzungs-Geschwindigkeit der mechanischen Störung entlang des Drahtes bekannt und im wesentlichen konstant ist, läßt sich die zurückgelegte Wegstrecke durch einfache Umrechnung sehr genau ermitteln; diese Wegstrecke gibt aber gerade ein Maß für die jeweilige Kolbenposition. Messungen in der beschriebenen Form lassen sich mit einer hohen Wiederhoiungsf requenz durchführen, so daß man eine quasi kontinuierliche Anzeige der Kolbenposition erhält.Alternative designs of the recess or recess receiving a permanent magnet of the piston Longitudinal groove 12 are shown in FIGS. 2 to F i g. 5 shown. the Recess according to FIG. 2 is driven into the solid material of the cylinder 1 in a shell-tail shape; it is accordingly suitable to accommodate the dovetail-shaped magnet attachment of an associated piston. In In the radial direction opposite the longitudinal groove 12 there is an integrally formed on the outer wall 9 of the cylinder 1 Rib 6, which is shaped similarly to that in FIG. 1, but additionally provided with an axial longitudinal bore 13 is. While the outside of the rib 6 is used to pull magnetic limit switches can, is the longitudinal bore 13 for a further sensor 5 in the form of a magnetic odometer provided, which is used as an alternative or in addition to the limit switches. This odometer makes it possible to determine the piston position even between the end positions in which the reversal the piston movement takes place. Such measurement information is particularly useful for putting the KoI-ben-Zyiiner-unit into operation of importance, which occurs from a regularly undefined piston position; Continuous monitoring of the piston activity is also possible. The invention used Coming odometer can, for example, according to the principle of transit time measurement by a Magnetostriction work with an excited traveling wave. A wire is stretched through the longitudinal bore 13 for this purpose, which consists of a special alloy with magnetostrictive properties. Through this wire becomes a pulse-shaped, electrical excitation signal is sent, and at the same time this excitation signal becomes an electronic one Timing device started. At the point of the wire attached to the permanent magnet of the piston radially opposite, a mechanical tension is generated by the electrical excitation by magnetostriction, which propagates along the wire in the form of a sound or ultrasonic wave The arrival the traveling wave at the end of the wire is detected and the electronic timepiece is stopped; its final value reflects the travel time of the traveling wave along the wire. Because the speed of reproduction the mechanical disturbance along the wire is known and essentially constant, the Determine the distance covered very precisely by simple conversion; but this route is straight a measure for the respective piston position. Measurements in the form described can be carried out with a perform high repetition frequency so that one receives a quasi continuous display of the piston position.

Der nach dem beschriebenen oder einem anderen Prinzip arbeitende magnetische Wegstreckenmesser wird gemäß F i g. 2 in der Längsbohrung 13 der Rippe 6 untergebracht, wo er ebenso wie ein auf die Rippe aufgezogener Endlagenschalter dem in der Aussparung 5 oder Längsnut 12 laufenden Permanentmagnetstück radial gegenüberliegt. Diese Anordnungen bringt die beiden Sensortypen in dichtestmögliche Nähe zu dem Permanentmagnetstück, so daß hohe Feldstärke zur Detektion zur Verfügung stehen; weiterhin ist die Anordnung gemäß F i g. 2 besonders platzsparend.The magnetic odometer working according to the principle described or another is according to FIG. 2 housed in the longitudinal bore 13 of the rib 6, where he as well as a pulled onto the rib Limit switch radially to the permanent magnet piece running in the recess 5 or longitudinal groove 12 opposite. This arrangement brings the two types of sensors as close as possible to the permanent magnet piece, so that high field strengths are available for detection; further is the arrangement according to FIG. 2 particularly space-saving.

Fig. 3 zeigt eine weitere Bauform, bei der zur Führung des Permanentmagneten eine gerundete Aussparung oder Längsnut 12 Verwendung findet. Die Aussparung oder Längsnut 12 ist als Abschnitt einer koaxial zu der Gehäusebohrung 2 verlaufenden und in diese mündenden Zylinderbohrung ausgebildet, wobei die Gehäusebohrung 2 im Bereich der Aussparung oder Längsnut 12 erweitert wird. Diese Aussparung oder Längsnut 12 nimmt ein entsprechend gerundetes Permanentmagnetstück des Kolbens auf; das Permanentmagnetstück kann insbesondere die Gestalt eines Kugelkopfes oder Kugelkopfabschnitts haben. Als Längsfürhung für Sensoren 5 sind auf dem Außenmantel 9 des Zylinders 1 zwei Nuten 14 ausgenommen, die in Umfangsrichtung nebeneinander der Aussparung oder Längsnut 12 annähernd gegenüber'iegen. Beispielsweise kann eine der Nuten schwalbenschwanzförmig und die andere rechteckig konturiert sein; die schwalbenschwanzförmige Nut könnte beispieslweise zur Führung eines entsprechenden Ansatzes an einem Endlagenschalter 5 dienen, während die rechteckige Nut das Gehäuse eines magnetischen Wegstreckenmessers aufnehmen könnte. Die Nuten 14 befinden sich in Umfangsrichtung beidseits nahe einer Längsmittelebene durch die Aussparung oder Längsnut 12, die das Permanentmagnetstück führt; man erhält so im Bereich beider Nuten 14 ein beachtliches Streufeld.Fig. 3 shows a further design in which to guide of the permanent magnet a rounded recess or longitudinal groove 12 is used. The recess or the longitudinal groove 12 is a section of a coaxially extending to the housing bore 2 and opening into this Cylinder bore formed, the housing bore 2 in the region of the recess or longitudinal groove 12 is expanded. This recess or longitudinal groove 12 takes a correspondingly rounded permanent magnet piece of the piston up; the permanent magnet piece can in particular be in the form of a spherical head or a spherical head section to have. As a longitudinal guide for sensors 5, there are two on the outer jacket 9 of the cylinder 1 Except for grooves 14, which approximate the recess or longitudinal groove 12 next to one another in the circumferential direction opposite. For example, one of the grooves dovetail shaped and the other rectangular be contoured; the dovetail groove could beispieslweise serve to guide a corresponding approach to a limit switch 5 while the rectangular groove could accommodate the housing of a magnetic odometer. the Grooves 14 are located in the circumferential direction on both sides near a longitudinal center plane through the recess or longitudinal groove 12 which guides the permanent magnet piece; a considerable amount is obtained in this way in the area of the two grooves 14 Stray field.

Fig.4 zeigt den Zylinder 1 gemäß einer weiteren Ausführungsform, bei der statt eines Permanentmagnetstücks an dem Kolben derer zwei vorgesehen sind. Die Permanentmagnetstücke laufen jeweils in einer zugehörigen Aussparung oder Längsnut 12, die einander diametral gegenüberliegend dargestellt sind. Es kann aber auch eine andere Verteilung der Aussparung oder Längsnuten 12 auf dem Umfang des Zylinders 1 vorgesehen sein, und gegebenenfalls läßt sich auch die Zahl der Aussparungen und Permanentmagnetstücke weiter erhöhen. Jeder der Aussparungen oder Längsnuten 12 ist auf dem Außenmantel 9 des Zylinders 1 radial gegenüberliegend eine Längsführung oder Haltevorrichtu⁷',» zugeordnet die z. B. als Schiene 15 mit schwalbenschwanzförmigem Profil ausgebildet sein kann. Es können selbstverständlich aber auch andere Formen einer Haltevorrichtung für die Sensoren 5 Verwendung finden, wie überhaupt die baulichen Details in den Ausführungsbeispielen weitgehend gegeneinander austauschbar sind. Die Scheinen 15 setzen an abgeplatteten Bereichen 16 des Zylinders 1 an, wodurch sich eine besonders gedrängte Bauweise ergibt Die Aussparungen oder Längsnuten 12 sind als Rechtecknuten gezeichnet, könnten aber auch jede andere, polygonale oder abgerundete Kontur haben.4 shows the cylinder 1 according to a further embodiment, in which two of these are provided instead of one permanent magnet piece on the piston. The permanent magnet pieces each run in an associated recess or longitudinal groove 12, which are shown diametrically opposite one another. However, a different distribution of the recess or longitudinal grooves 12 on the circumference of the cylinder 1 can also be provided, and, if necessary, the number of recesses and permanent magnet pieces can also be increased further. Each of the recesses or longitudinal grooves 12 is on the outer jacket 9 of the cylinder 1 radially opposite a longitudinal guide or holding device ⁷ ', »assigned the z. B. can be designed as a rail 15 with a dovetail profile. Of course, other forms of holding device can also be used for the sensors 5, as the structural details in the exemplary embodiments are largely interchangeable with one another. The notes 15 attach to flattened areas 16 of the cylinder 1, which results in a particularly compact design. The recesses or longitudinal grooves 12 are drawn as rectangular grooves, but could also have any other polygonal or rounded contour.

Fig.5 schließlich zeigt einen Zylinder 1, dessen Gehäusebohrung 2 den Grundriß einer vierblättrigen Kleeblatts hat Die Gehäusebohrung 2 nimmt einen entsprechenden konturiereten Kolben mit vier Magnetpolen auf, wobei vorzugsweise der ganze Kolben als magnetisches Formteil gestaltet und/oder seine Pole durchFinally, FIG. 5 shows a cylinder 1, its housing bore 2 has the plan of a four-leaf clover. The housing bore 2 takes a corresponding one contoured piston with four magnetic poles, preferably the whole piston as magnetic Shaped part and / or its poles through

Magnetisieren eines solchen Formteils erhalten sind. Jeweils den Polen gegenüberliegend, sind Längsfürhrungen für Sensoren 5 vorgesehen; man erkennt im einzelnen eine durch den Zylindermantel selbst geführte, axiale Längsbohrung 13 sowie drei an den Außenmantel 9 des Zylinders 1 angeformte Führungsrippen 6. Anstelle dieser Rippen 6 können aber selbstverständlich auch wieder ^„-eignete Nuten treten (nicht dargestellt). Die Längsbohrung 13 ist geeignet, einen magnetischen Wegstreckenmesser aufzunehmen, und an den Rippen 6 weitere Sensoren, und insbesondere Endlagenschalter, verschiebbar angeordnet werden. Zwei der Rippen 6 haben schwalbenschwanzförmige Gestalt; sie sind ohne die in F i g. 4 dargestellte Abplattung an den Außenmanlel 9 des Zylinders 1 angeformt. Die dritte Rippe 6 hat die in Fig. 1 dargestellte Kontur. Auch diese Formgestaltung ist aber natürlich für die Erfindung nicht zwingend. Magnetizing such a molded part are obtained. Opposite the poles, there are longitudinal guides provided for sensors 5; one recognizes in detail one that is guided through the cylinder jacket itself, axial longitudinal bore 13 and three guide ribs 6 molded onto the outer jacket 9 of the cylinder 1 instead Of course, these ribs 6 can also occur again with suitable grooves (not shown). the Longitudinal bore 13 is suitable for receiving a magnetic odometer, and on the ribs 6 further sensors, and in particular limit switches, can be arranged displaceably. Two of the ribs 6 have a dovetail shape; they are without those in FIG. 4 shown flattening on the outer shell 9 of the cylinder 1 is integrally formed. The third rib 6 has the contour shown in FIG. 1. This design too but is of course not mandatory for the invention.

Die beschriebene, verdrehsichere Führung eines Kolbens mittels eines Permanentmagnetstücks findet eine bevorzugte Verwendung für Multifunktions-Zylinder, wie sie in Fig. I dargestellt sind. Bei diesen erfüllt der Zylinder 1 nicht nur die Aufgabe, eine lineare Führung des Kolbens unter Abdichtung zu bilden, sondern es sind vielmehr verschiedene Zusatzf unk !ionen in die Zylinderwand integriert. Hierdurch wird eine bessere Nutzung des verwendeten Materials erreicht. Wie bereits erwähnt, sind beispielsweise die Endschalter 5 an einer schienenartigen Längsführung geführt, die einstückig mit dem als Laufbuchse wirkenden Zylinder 1 ausgebildet sinu. Weiterhin kann der Mantel des Zylinders 1 an der einen oder anderen Stelle eine axiale Längsbohrung 13 aufweisen, die einen magnetischen Wegstreckenmesser aufnimmt. Gemäß Fig. 1 ist überdies an dem Außenmantel 9 des als Laufbuchse wirkenden Zylinders mindestens eine Abflachung 17 ausgebildet, die sich über wenigstens einen T*ei! der ZvimHpriäniyp prctrppwt und zur Befestigung der Steuereinheit 11 dient. Eine als Mehrwege-Ventil ausgebildete Steuereinheit 11 kann insbesondere zum Anschluß an Leitungen 18 geeignet sein, die für die Druckmittelzufuhr und/oder -abfuhr der Kolben-Zylinder-Einheit vorgesehen und gleichfalls in der Wand des Zylinders 1 ausgebildet sind. Man erkennt in F i g. 1 zwei Leitungen 18, die zu Arbeitsräumen der Kolben-Zylinder-Einheit beidseits des Kolbens führen und im Bereich der Abflachung 17 münden, die die Steuereinheit 11 aufnimmt. In die Leitungen 18 kann gegebenenfalls ein Drosselelement eingebaut werden.The described, anti-twist guidance of a piston by means of a permanent magnet piece finds a preferred use for multifunctional cylinders as shown in FIG. With these, the Cylinder 1 not only has the task of forming a linear guide of the piston with a seal, but it are rather various additional functions in the cylinder wall integrated. This enables better use of the material used. As already mentioned, for example, the limit switches 5 are guided on a rail-like longitudinal guide that is in one piece formed with the cylinder 1 acting as a liner. Furthermore, the jacket of the cylinder 1 can one or the other point have an axial longitudinal bore 13, which has a magnetic odometer records. According to FIG. 1, the cylinder acting as a cylinder liner is also attached to the outer jacket 9 at least one flat 17 is formed, which extends over at least one T * ei! the ZvimHpriäniyp prctrppwt and is used to attach the control unit 11. A control unit 11 designed as a multi-way valve can be particularly suitable for connection to lines 18 which are used for the supply and / or discharge of pressure medium Piston-cylinder unit is provided and also formed in the wall of the cylinder 1. One recognises in Fig. 1 two lines 18 which lead to working spaces of the piston-cylinder unit on both sides of the piston and open in the area of the flattening 17, which the control unit 11 receives. In the lines 18 can if necessary, a throttle element can be installed.

Stirnseitig wird die Wand des Zylinders 1 für die Montage von Zylinderdeckeln (nicht dargestellt) genutzt, welche die Kolben-Zylinder-Einheit in Axialrichtung beidseits verschließen. Man erkennt in Fig. 1 Gewindebohrungen 19 an der Stirnseite des Zylinders 1 in Gestalt von Sackbohrungen; diese nehmen im montierten Zustand der Kolben-Zylinder-Einheit Halteschrauben auf, die sich mit ihrem Kopf gegen den Zylinderdekkel abstützen. Bei größeren Arbeitszylindern kann es schließlich empfehlenswert sein, zusätzliche Aussparungen 20 in der Wand des Zylinders 1 vorzusehen, wie sie in F i g. 1 gestrichelt angedeutet sind. Derartige Aussparungen 20 führen zu einer weiteren Material- und Gewichtsersparnis. On the front side, the wall of the cylinder 1 is used for the assembly of cylinder covers (not shown), which close the piston-cylinder unit on both sides in the axial direction. One recognizes in Fig. 1 threaded holes 19 on the end face of the cylinder 1 in the form of blind bores; these take in the assembled Condition of the piston-cylinder-unit on the retaining screws, which are with their head against the cylinder cover prop up. In the case of larger working cylinders, it may finally be advisable to have additional cutouts 20 to be provided in the wall of the cylinder 1, as shown in FIG. 1 are indicated by dashed lines. Such recesses 20 lead to further material and weight savings.

Multifunktions-Zylinder in der beschriebenen Form werden vorzugsweise als rohrförmige Strangpreßteile aus Aluminium hergestellt Sie erlauben es, hinderliche, außenliegende Leitungen und Steuerkabel ebenso zu vermeiden wie weit abstehende Ventile, wodurch eine kompakte Bauweise und eine sicherer Betrieb erreicht werden. Anschlüsse für das Druckmedium sind nur an einem axialen Ende der Kolben-Zylinder-Einheit vorgesehen, wodurch sich die erforderF licn Verbindungen auf einfache, bedienungsfreundliche Weise herstellen, warten und wieder lösen lassen und zugleich ein ansprechendes Aussehen der Kolben- Zyünder-Einheit erzielt wird. Planflächen zum direkten Aufflanschen von Steuereinheiten 11 verbessern ebenfalls das Design und bringen eine Platzersparnis mit sich; sie verringern zugleich die Verschraubungskosten und den Zeitaufwand für die Montage der Steuereinheiten, Ventile u. ä. Durch die Führung des Permanentmagnetstückes am Kolben, das gleichermaßen zur Positionserfassung und Verdrehsicherung dient, in einer Längsnut des Zylinders wird schließlich ein Höchstmaß an Integration verschiedenster technischer Funktionen erzielt.Multifunctional cylinders in the form described are preferably used as tubular extruded parts made of aluminum They allow obstructive, Avoid external lines and control cables as well as valves protruding far, creating a compact design and safer operation can be achieved. Connections for the print medium are only on one axial end of the piston-cylinder unit is provided, creating the required connections Manufacture, wait and remove again in a simple, user-friendly way and at the same time an appealing one Appearance of the piston-cylinder unit is achieved. Flat surfaces for direct flanging of Control units 11 also improve the design and bring a saving of space with them; at the same time they reduce the screwing costs and the time required for the assembly of the control units, valves, etc. through the guidance of the permanent magnet piece on the piston, which serves both for position detection and rotation lock, in a longitudinal groove of the cylinder Finally, a high degree of integration of various technical functions is achieved.

Hierzu 2 Blatt ZeichnungenFor this purpose 2 sheets of drawings

Claims

Patent claims:

1. Pressure medium-actuated piston-cylinder unit, with a piston guided axially to and fro on the inside of the cylinder, the piston on its outer circumference carries a permanent magnet, at least one of which is seated on the outside of the cylinder Magnetic sensitive sensor is assigned, the cylinder tube at least one in the longitudinal direction having extending recess, characterized in that the at least one recess (12) is formed continuously on the cylinder inner wall (3) that one on the piston In the recess (12) engaging permanent magnet piece is provided that on the cylinder outer wall (9) at least one continuous longitudinal guide formed in one piece with the cylinder wall (1) (6,14,15) is arranged and that the cylinder jacket cross section enables the arrangement of at least one hole (13) in the longitudinal direction of the cylinder

2. Piston-cylinder unit according to claim 1, characterized in that the permanent magnet piece is designed as a magnetized portion of the piston in one piece with this \ t '.

3. Piston-cylinder unit according to claim 1, characterized in that the permanent magnet piece Can be attached to the piston as a plate, rod, block or other separate magnetic shaped piece and fe · -: can be connected to the piston

4. Piston-cylinder unit according to claim 1, characterized characterized in that the longitudinal guide (6, 14, 15) is arranged adjacent to the recess (12).

5. Piston-cylinder unit according to claim 1, characterized in that the longitudinal guide (6, 14, 15) is designed as a rib (6).

6. Piston-cylinder unit according to claim 1, characterized in that the longitudinal guide (6, 14, 15) is designed as a groove (14).

7. Piston-cylinder unit according to one of claims 1 to 6, characterized in that on the Outer jacket (9) of the cylinder (1) extending over at least part of the length of the cylinder Flattened area (17) is formed, to which a control unit (11) can be attached.

8. Piston-cylinder unit according to claim 1, characterized in that at least one hole (13) is designed as a pressure medium channel in the wall of the cylinder (1).

9. Piston-cylinder unit according to claim 8, characterized in that the sensors (5) are actuated by a magnetic field Relays or limit switches are used, which influence the control unit (11) and initiate a reversal of the pressure medium supply.

10. Piston-cylinder arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that that the sensor (5) is excited by magnetostriction according to the principle of transit time measurement Converter shaft works.