DE3520482A1

DE3520482A1 - Device for the digital determination of the displacement of the piston stroke of a working cylinder of a hydraulic self-advancing support

Info

Publication number: DE3520482A1
Application number: DE19853520482
Authority: DE
Inventors: Karl 5600 Wuppertal Krieger; Werner Ing.(grad.) 4630 Bochum Reinelt
Original assignee: Hemscheidt Hermann Maschinenfabrik GmbH and Co
Current assignee: Hemscheidt Hermann Maschinenfabrik GmbH and Co
Priority date: 1985-06-07
Filing date: 1985-06-07
Publication date: 1986-12-11

Abstract

The device for the determination of displacement uses a rotary piston shaft 11, which is mounted rotatably in the cylinder base 4 of the working cylinder 1 and is inserted in the hollow-cylindrical piston rod 6 thereof. Via a sliding pin 13, which is locked by means of the piston 5 and revolves in a spiral guide groove 12, the piston shaft 15 is set revolving by the strokes of the reciprocating piston 5. These revolutions are picked up by a reduction gear 2 arranged on the cylinder base 4 and are transmitted to the spindle of a digital counter. The spindle turns the coding disc arranged between light emitters and light-emitting diodes. The respective combination of irradiated and blacked-out light-emitting diodes represents a digitally detectable, binary number sequence which corresponds to a specific piston position. <IMAGE>

Description

Beschreibung description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur digitalen Wegbestimmung des Kolbenhubes eines Arbeitszylinders von hydraulischem Schreitausbau gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches. The invention relates to a device for digital route determination of the piston stroke of a working cylinder of hydraulic stepping extension according to the Generic term of the patent claim.

Zur Wegbestimmung des Kolbenhubes von hydraulischen Arbeitszylindern, die in Verbindung mit hydraulischem Schreitausbau eingesetzt werden, ist vorgeschlagen worden, die Hubbewegungen des Kolbens und der Kolbenstange in proportionale Drehbewegungen einer schraubenförmig ausgebildeten Stange umzusetzen und mit einem Drehpotentiometer zu messen (Glückauf 101 (1965) S. 716). Auf diese Weise werden analog zu den Hubbewegungen des Arbeitszylinders Gleichspannungssignale erzeugt. Die analogen Werte werden mit einem Wandler in digitale Werte umgeformt und von einem Prozessrechner erfaßt und ausgewertet. Da in einem Streb eine Vielzahl von Schreitausbaueinheiten eingesetzt sind, sind alle Potentiometer miteinander abzugleichen, um für die jeweils zurückgelegten Wegstrecken gleiche Meßwerte zu erhalten. For determining the path of the piston stroke of hydraulic working cylinders, which are used in connection with hydraulic support is suggested been, the stroke movements of the piston and the piston rod in proportional rotary movements a screw-shaped rod to implement and with a rotary potentiometer to measure (Glückauf 101 (1965) p. 716). This will be analogous to the lifting movements of the working cylinder generated DC voltage signals. The analog values are shown with converted into digital values by a converter and recorded by a process computer evaluated. Since a large number of walking support units are used in a longwall are, all potentiometers are to be compared with each other in order for each covered Distances to get the same measured values.

Aus der DE-OS 31 06 156 ist es bekannt, den Hub des ausfahrenden Kolbens eines Arbeitszylinders mit Hilfe eines Seils zu messen. Das Seil ist einerseits am Kolben befestigt und andererseits auf einer mit dem Gehäuse befestigten Seiltrommel aufgewickelt. Ein Taktarm an der Seiltrommel betätigt beim Ausfahren des Kolbens ein Zählwerk und einen angeschlossenen elektrischen Impulsgeber. Eine Messung der Kolbenhübe in beiden Bewegungsrichtungen ist nicht vorgesehen. From DE-OS 31 06 156 it is known, the stroke of the extending Measure the piston of a working cylinder with the help of a rope. The rope is on the one hand attached to the piston and on the other hand on a cable drum attached to the housing wound up. A clock arm on the cable drum is activated when the piston is extended a counter and a connected electrical pulse generator. A measurement of the Piston strokes in both directions of movement are not provided.

Die vorliegende Erfindung geht von der älteren, nicht vorveröffentlichten Patentanmeldung P 35 07 937.1 der Anmelderin aus, die eine Vorrichtung zur digitalen Wegbestimmung des Kolbenhubes eines Arbeitszylinders von hydraulischem Schreitausbau betrifft. The present invention proceeds from the older, not prepublished Patent application P 35 07 937.1 from the applicant, which a device for digital Determination of the piston stroke of a working cylinder of a hydraulic support structure regards.

Der doppelseitig beaufschlagbare Schubkolben des Arbeitszylinders ist mit einer hohlzylindrisch ausgebildeten Kolbenstange versehen, in die eine im Zylinderboden drehbar gelagerte Kolbenwelle eingesetzt ist. The thrust piston of the working cylinder, which can be acted upon on both sides is provided with a hollow cylindrical piston rod into which an im Cylinder bottom rotatably mounted piston shaft is used.

Auf der Mantelfläche der Kolbenwelle befindet sich eine mehrfach umlaufende spiralförmige Führungsnut, in die ein mit dem Kolben befestigter Gleitstift eingreift.There is a multiple circumferential shaft on the outer surface of the piston shaft Helical guide groove in which a slide pin attached to the piston engages.

Durch den Gleitstift ist die Kolbenwelle in der Weise zwangsgeführt, daß sie zum Kolbenhub proportionale Drehbewegungen ausführt. Die Drehbewegungen werden mit einem hydromechanischen Impulsgeber in intermittierende Hubbewegungen umgesetzt und als hydraulische Impulse zu einem außerhalb des Arbeitszy linders angeordneten Empfänger übertragen. der die hydraulischen Impulse als digitale Meßwerte erfaßt.The piston shaft is forcibly guided by the sliding pin in such a way that that it executes rotary movements proportional to the piston stroke. The turning movements are in intermittent lifting movements with a hydromechanical pulse generator implemented and as hydraulic impulses to a Linders outside the Arbeitszy arranged receiver. the hydraulic impulses as digital measured values recorded.

Diese Vorrichtung ist jedoch relativ bauaufwendig.However, this device is relatively complex.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine in ihrem Aufbau vereinfachte Vorrichtung zur Wegbestimmung des Kolbenhubes hydraulischer Arbeitszylinder zu schaffen, die digitale Meßwerte mit hoher Meßgenauigkeit liefert. The present invention has for its object to be one in their Structure of a simplified device for determining the path of the hydraulic piston stroke To create working cylinder that delivers digital measured values with high measurement accuracy.

Diese Aufgabe wird mit den im Kennzeichen des Patentanspruches angegebenen Merkmalen gelöst. This task is given in the characterizing part of the claim Features solved.

Mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung werden die mit den Hubbewegungen des Arbeitszylinders ausgeführten Wege unmittelbar in sehr kleinen Teilschritten digital gemessen. Das Untersetzungsverhältnis des eingesetzten Getriebes ist auf die Windungen der spiralförmigen Führungsnut der Kolbenwelle in der Weise abgestimmt, daß die bei einem vollen Kolbenhub ausgeführten Umdrehungen der Kolbenwelle einer 360°-Umdrehung der Kodierscheibe des Zählwerks entspricht. Das Lochbild der Kodierscheibe erlaubt bei entsprechender Anordnung der Lichtstrahler die Anzeige sehr kleiner Winkelbewegungen. Mit einer mehrfach auf der Kolbenwelle umlaufenden Führungsnut wird die Weglänge des Kolbenhubes in sehr kleinen Teilschritten bei hoher Meßgenauigkeit gemessen. Die Vorrichtung besteht aus wenigen Bauteilen, die in einem Gehäuse mit geringen Abmessungen unterzubringen sind. With the device according to the invention, with the lifting movements the working cylinder executed paths directly in very small increments digitally measured. The reduction ratio of the gear used is on the turns of the spiral guide groove of the piston shaft matched in such a way that that the rotations of the piston shaft carried out at a full piston stroke are one 360 ° rotation of the coding disk of the counter. The hole pattern of the coding disk allows the display to be very small if the light emitters are arranged appropriately Angular movements. With a multiple circumferential guide groove on the piston shaft becomes the length of the piston stroke in very small steps with high measurement accuracy measured. The device consists of a few components in a housing with small dimensions are to be accommodated.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigen Fig. 1 einen hydraulischen Arbeitszylinder im Längsschnitt; Fig. 2 eine Vorrichtung zur Wegbestimmung des Kolbenhubes im Querschnitt. The invention is illustrated below with reference to one in the drawing Embodiment explained in more detail. 1 shows a hydraulic working cylinder in longitudinal section; 2 shows a device for determining the path of the piston stroke in cross section.

Die Vorrichtung zur digitalen Wegbestimmung des Kolbenhubes besteht aus dem Arbeitszylinder mit dem Zylindergehäuse 1, dem Untersetzungsgetriebe 2 und dem digitalen Zählwerk 3. Der Zylinderboden des Zylindergehäuses 1 ist mit 4 bezeichnet. Im Hubraum des Zylindergehäuses 1 ist ein Kolben 5 mit der Kolbenstange 6 längsverschiebbar geführt. Auf der dem Zylinderboden 4 gegenüberliegenden Seite ist das Zylindergehäuse 1 durch den Zylinderkopf 7 verschlossen. Der Kolben 5 ist auf beiden Seiten über die Anschlüsse 8 und 9 mit Druckflüssigkeit beaufschlagbar. Kolben 5 und Kolbenstange 6 sind hohlzylindrisch ausgebildet, d.h. mit einer in der Zylinderachse verlaufenden Längsbohrung 10 versehen. Darin ist eine im Zylinderboden 4 drehbar gelagerte Kolbenwelle 11 eingesetzt, die auf ihrer Mantelfläche eine mehrfach spiralförmig umlaufende Führungsnut 12 aufweist. Ein im Kolben 5 befestigter Gleitstift 13, der in die Führungsnut 12 eingreift, versetzt die Kolbenwelle 11 in eine der jeweiligen Hubbewegung entsprechende, nach rechts oder nach links gerichtete Drehbewegung. Wie in Fig. 1 schematisch dargestellt, sind das Untersetzungsgetriebe 2 und das Zählwerk 3 am Zylinderboden 4 angeordnet, wobei zur Abdichtung des Zylindergehäuses und des Untersetzungsgetriebes 2 nicht näher bezeichnete Dichtungen vorgesehen sind. The device for the digital determination of the piston stroke is made from the working cylinder with the cylinder housing 1, the reduction gear 2 and the digital counter 3. The cylinder base of the cylinder housing 1 is denoted by 4. A piston 5 with the piston rod 6 is longitudinally displaceable in the displacement of the cylinder housing 1 guided. The cylinder housing is on the side opposite the cylinder base 4 1 closed by the cylinder head 7. The piston 5 is over on both sides connections 8 and 9 can be charged with hydraulic fluid. Piston 5 and piston rod 6 are hollow-cylindrical, i.e. with one running in the cylinder axis Longitudinal bore 10 provided. A piston shaft rotatably mounted in the cylinder base 4 is located therein 11 used, which has a multiple spiral circumferential on its outer surface Has guide groove 12. A slide pin 13 fixed in the piston 5, which is inserted into the guide groove 12 engages, sets the piston shaft 11 in a corresponding stroke movement, Rotation movement directed to the right or to the left. As shown schematically in Fig. 1, the reduction gear 2 and the counter 3 are arranged on the cylinder base 4, whereby for sealing the cylinder housing and the reduction gear 2 not specified seals are provided.

Die Kolbenwelle 11 ist in das mit der Bezugsziffer 2 angezogene Gehäuse des Untersetzungsgetriebes hineingeführt, in dem ein aus einer mehrgängigen Schnecke 14 und einem Schneckenrad 15 zusammengesetztes Schneckengetriebe zur Untersetzung der Drehbewegung der Kolbenwelle 11 untergebracht sind. Das Ende der Kolbenwelle 11 ist mit der Schnecke 10 verbunden, in die das rechtwinklig dazu angeordnete Schneckenrad 15 ins vorgegebenen Untersetzungsverhältnis eingreift. The piston shaft 11 is in the housing referred to with the reference number 2 of the reduction gear, in which one of a multi-flight worm 14 and a worm wheel 15 composed worm gear for reduction the rotational movement of the piston shaft 11 are accommodated. The end of the piston shaft 11 is connected to the worm 10, in which the worm wheel arranged at right angles thereto 15th intervenes in the specified reduction ratio.

l)as Schneckenrad 15 ist auf einel rechtwinklig zur Kolbenwelle 11 angeordneten Achse 16 angeordnet, die in einer Büchse 17 drehbar gelagert und mit einem Ende in das Gehäuse 2 des Zählwerks 3 hineingeführt ist, das an das Gehäuse des Untersetzungsgetriebes angesetzt ist. Im Zählwerk 3 ist auf das Ende der Achse 16 eine Kodierscheibe 18 aufgesteckt, die zwischen zwei parallel zueinander angeordneten Leiterplatten 19, 20 drehbar gelagert ist. Auf der einen Leiterplatte 19 befindet sich eine Reihe von Lichtstrahlern 21 als Sendeelemente und auf der anderen eine entsprechende Anzahl von Lichtdioden 22 als Empfangselemente, die an einen Stecker 23 angeschlossen sind. Bei der Drehung der mit einem Lochbild versehenen Kodierscheibe 18 um einen vorgegebenen Winkelbetrag wird jeweils eine andere Kombination von Lichtdioden 22 bestrahlt, die eine digital erfassbare binäre Zahlenfolge darstellt. Die Zahlenfolge entspricht einer bestimmten Weglänge, die der Kolben des Arbeitszylinders ein- oder ausgefahren ist. l) The worm wheel 15 is at right angles to the piston shaft 11 arranged axis 16, which is rotatably mounted in a sleeve 17 and with one end is inserted into the housing 2 of the counter 3, which is attached to the housing of the reduction gear is set. In the counter 3 is on the end of the axis 16 a coding disk 18 attached, which is arranged between two parallel to each other Circuit boards 19, 20 is rotatably mounted. On one circuit board 19 is located a number of light emitters 21 as transmitting elements and on the other one Corresponding number of light diodes 22 as receiving elements, which are connected to a plug 23 are connected. When turning the coding disk with a hole pattern A different combination of light diodes becomes in each case by a predetermined angular amount 22 irradiated, which represents a digitally recordable binary number sequence. The sequence of numbers corresponds to a certain path length, which the piston of the working cylinder one or is extended.

Claims

Device for the digital determination of the piston stroke of a working cylinder of hydraulic stepping structure, the piston of which is a hollow cylinder has formed piston rod, in which a rotatably mounted in the cylinder base Piston shaft is used, which revolves with a spiral on the lateral surface Guide groove is provided in which a slide pin attached to the piston rod engages so that the piston shaft executes rotary movements proportional to the piston stroke, characterized in that the piston shaft (t1) has a reduction gear (14, 15) with the axis (16) of a rotatably arranged between two circuit boards (19, 20), Having light emitters (21) as transmitting elements and light diodes (22) as receiving elements Coding disk (18) of a digital counter (3) is connected.