DE4410363A1 - Arbeitszylinder mit einem Sensor zur Bestimmung der Position des Kolbens - Google Patents
Arbeitszylinder mit einem Sensor zur Bestimmung der Position des KolbensInfo
- Publication number
- DE4410363A1 DE4410363A1 DE4410363A DE4410363A DE4410363A1 DE 4410363 A1 DE4410363 A1 DE 4410363A1 DE 4410363 A DE4410363 A DE 4410363A DE 4410363 A DE4410363 A DE 4410363A DE 4410363 A1 DE4410363 A1 DE 4410363A1
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- cylinder
- piston
- sensor
- sensors
- working cylinder
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Withdrawn
Links
- 239000004020 conductor Substances 0.000 claims abstract description 6
- 239000012811 non-conductive material Substances 0.000 claims description 3
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 5
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 description 3
- 239000012212 insulator Substances 0.000 description 3
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 3
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 2
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 2
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 2
- 230000005684 electric field Effects 0.000 description 2
- 230000001939 inductive effect Effects 0.000 description 2
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 2
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000001154 acute effect Effects 0.000 description 1
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 1
- 238000011109 contamination Methods 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 230000018109 developmental process Effects 0.000 description 1
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 1
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 1
- 230000006698 induction Effects 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 239000000696 magnetic material Substances 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 1
- 230000010355 oscillation Effects 0.000 description 1
- 238000007789 sealing Methods 0.000 description 1
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
- G01B7/00—Measuring arrangements characterised by the use of electric or magnetic techniques
- G01B7/02—Measuring arrangements characterised by the use of electric or magnetic techniques for measuring length, width or thickness
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
- F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F15B15/00—Fluid-actuated devices for displacing a member from one position to another; Gearing associated therewith
- F15B15/20—Other details, e.g. assembly with regulating devices
- F15B15/28—Means for indicating the position, e.g. end of stroke
- F15B15/2807—Position switches, i.e. means for sensing of discrete positions only, e.g. limit switches
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01D—MEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G01D5/00—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable
- G01D5/12—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means
- G01D5/14—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing the magnitude of a current or voltage
- G01D5/24—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing the magnitude of a current or voltage by varying capacitance
- G01D5/241—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing the magnitude of a current or voltage by varying capacitance by relative movement of capacitor electrodes
- G01D5/2417—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing the magnitude of a current or voltage by varying capacitance by relative movement of capacitor electrodes by varying separation
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Fluid Mechanics (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Actuator (AREA)
- Measurement Of Length, Angles, Or The Like Using Electric Or Magnetic Means (AREA)
Description
Die Erfindung geht aus von einem Arbeitszylinder mit einem
Sensor zur Bestimmung der Position des Kolbens nach der
Gattung des Anspruchs 1. Bei einem zum Beispiel aus der
DE 39 15 630.3 A1 bekannten Arbeitszylinder ist in einem das
Zylinderrohr abschließenden Deckel ein induktiver Sensor zur
Bestimmung des Abstandes zwischen dem Kolben und dem Deckel
angeordnet. Hierbei treten auf der dem Kolben zugewandten
Stirnseite des Sensors magnetische Wechselfelder auf, die
auf der aus elektrisch leitendem Material bestehenden
Stirnseite des Kolbens Wirbelströme induzieren. Die
Magnetfelder sind aber leicht von außen her beeinflußbar, so
daß Meßfehler auftreten können.
Ferner ist es bei Arbeitszylindern bekannt, an der
Außenseite des Zylinderrohrs induktiv arbeitende Schalter
anzubringen. Für diese äußeren Anbauten der Schalter sind
aber spezielle Halterungen notwendig. Ferner ist eine genaue
Abstimmung zwischen den Magneten, den Schaltern und den
jeweiligen geometrischen Abmessungen des Arbeitszylinders
notwendig.
Der erfindungsgemäße Arbeitszylinder mit den kennzeichnenden
Merkmalen des Anspruchs 1 hat demgegenüber den Vorteil, daß
eine einfache und relativ genaue Wegmessung des Kolbens
möglich ist. Der oder die Sensoren brauchen nur in Bohrungen
in den Zylinderköpfen eingesteckt zu werden. Äußere Anbauten
entfallen dadurch. Dadurch ist eine kompakte Bauweise
möglich. Die Sensoren können ferner verschmutzungsfrei
angeordnet werden. Auch arbeiten sie störungsfrei von
äußeren Magnetfeldern. Mit Hilfe eines Potentiometers können
die Sensoren von außen her und nach dem Einbau justiert
werden.
Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind
vorteilhafte Weiterbildungen des im Anspruch 1 angegebenen
Arbeitszylinders möglich.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung
dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher
erläutert. Die einzige Figur zeigt einen Arbeitszylinder mit
in beiden Zylinderköpfen angeordneten Sensoren.
In der Fig. 1 ist mit 10 ein pneumatischer oder
hydraulischer Arbeitszylinder bezeichnet, der aus einem auf
beiden Seiten durch Zylinderköpfe 11, 12 abgeschlossenen,
z. B. aus unmagnetischem Material hergestellten Zylinderrohr
13 besteht. Im Zylinderrohr 13 ist ein Kolben 14 gleitend
geführt. Zur Abdichtung weist der Kolben 14 eine ringförmig
umlaufende Dichtung 15 auf. Der Kolben 14 sitzt auf einer
Kolbenstange 17 auf, die in einer mittig, in einem der
Zylinderköpfe 12 ausgebildeten Bohrung 18 geführt ist. In
beiden Zylinderköpfen 11, 12 ist jeweils eine von der
Außenseite her zugängliche Ausnehmung 20, 21 ausgebildet, in
denen jeweils ein kapazitiver Sensor 22, 23 angeordnet ist.
Die Ausnehmungen 20, 21 sind in der Figur in der Form einer
Sacklochbohrung dargestellt. Sie können aber auch als
durchgehende, zum Beispiel auch abgesetzte Bohrungen
ausgebildet sein, so daß die Sensoren 22, 23 bündig mit der
inneren Stirnseite der beiden Zylinderköpfe abschließen. Der
Kolben kann hierbei aus einem elektrisch leitfähigen Stoff
oder aus einem nicht leitenden Werkstoff (Isolator)
bestehen.
Die Sensoren 22, 23 arbeiten nach dem kapazitiven Prinzip
und sind somit wie Kondensatoren aufgebaut. Bekanntlich
bestehen Kondensatoren aus zwei gegenüberliegenden
metallischen Elektroden. Unter der aktiven Fläche eines
kapazitiven Sensors sind diese zwei Elektroden zu verstehen.
Während bei Kondensatoren die Elektroden parallel zueinander
verlaufen und diametral gegenüberliegend angeordnet sind,
handelt es sich bei kapazitiven Sensoren um einen sog.
aufgeklappten Konsensator, was bedeutet, daß die beiden
Elektroden nicht parallel, sondern unter einem spitzen
Winkel zueinander, der bis zu 180° reichen kann, liegen. Die
beiden Elektroden des kapazitiven Sensors sind im
Rückkopplungszweig eines Hochfrequenz-Oszillators, der so
abgestimmt ist, daß er bei freier Fläche des Sensors des
Sensors nicht schwingt. Nähert sich nun ein Objekt, bei
Arbeitszylindern der Kolben 14, der aktiven Fläche des
Sensors, so gelangt der Kolben immer mehr in das elektrische
Feld vor den Elektrodenflächen. Dies bewirkt eine Erhöhung
der Koppelkapazität zwischen den beiden Elektroden, der
Oszillator beginnt zu schwingen. Die Schwingungsamplitude
wird über eine Auswerteschaltung erfaßt und als Meßsignal,
das proportional zum Abstand des Kolbens von den beiden
Zylinderkörpern ist, ausgewertet.
Kapazitive Sensoren werden sowohl von Kolben aus leitenden
als auch aus nicht leitenden Materialien betätigt. Kolben
aus leitfähigen Stoffen bilden zur aktiven Fläche des
kapazitiven Sensors eine Gegenelektrode. Diese bildet mit
den Elektrodenflächen des kapazitiven Sensors zwei in Reihe
geschaltete Kapazitäten Ca und Cb. Die Gesamtkapazität
dieser Reihenschaltung ist stets größer als die Kapazität C
der Elektroden des kapazitiven Sensors. Wenn der Kolben aus
Metall hergestellt ist, erreicht man aufgrund des sehr hohen
Leitwertes von Metallen die größten Ansprechabstände. Ist
hingegen der Kolben aus nicht leitenden Stoffen (Isolatoren)
hergestellt, so erhöht sich die Kapazität der Elektroden des
kapazitiven Sensors in Abhängigkeit von der
Dielektrizitätskonstanten ε des nicht leitenden Stoffes. Die
Dielektrizitätskonstante ist für alle festen und flüssigen
Stoffe größer als für Luft. Auch hier wird die
Koppelkapazität zwischen den Elektroden des kapazitiven
Sensors erhöht. Besteht der Kolben aus einem Stoff mit
großer Dielektrizitätskonstante, so kann man relativ hohe
Ansprechabstände erreichen.
Die Sensoren 22, 23 können im jeweiligen Zylinderkopf oder
auch bündig mit der inneren Stirnfläche des jeweiligen
Zylinderkopfs angeordnet sein. Falls der kapazitive Sensor
eine innere metallische Abschirmung aufweist, so daß die
elektrischen Felder des Sensors nur vor der Sensorfläche
wirksam sind, können die Zylinderköpfe aus beliebigem
Material (Leiter oder Isolatoren) hergestellt sein. Die
Empfindlichkeit des Sensors kann durch ein Potentiometer
einstellbar sein. Dies bedeutet, daß ein Feinabgleich des
Sensors auch erst im eingebauten Zustand vorgenommen werden
kann.
Claims (5)
1. Arbeitszylinder (10) mit mindestens einem in einem
Zylinderdeckel (11, 12) angeordneten Sensor (22, 23) zur
Bestimmung der Position des in einem Zylinderrohr (13)
bewegten Kolbens (14), dadurch gekennzeichnet, daß der
Sensor (22, 23) nach dem kapazitiven Prinzip arbeitet.
2. Arbeitszylinder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß in jedem der Zylinderdeckel (11, 12) mindestens ein
Sensor (20) angeordnet ist.
3. Arbeitszylinder nach Anspruch 1 und/oder 2, dadurch
gekennzeichnet, daß der Sensor (22, 23) bündig mit der
inneren Stirnfläche des Zylinderdeckels (11, 12) abschließt.
4. Arbeitszylinder nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch
gekennzeichnet, daß der Kolben (14) aus leitendem Material
besteht.
5. Arbeitszylinder nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch
gekennzeichnet, daß der Kolben (14) aus elektrisch nicht
leitendem Material besteht.
Priority Applications (4)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE4410363A DE4410363A1 (de) | 1994-03-25 | 1994-03-25 | Arbeitszylinder mit einem Sensor zur Bestimmung der Position des Kolbens |
IT95MI000470A IT1275890B1 (it) | 1994-03-25 | 1995-03-10 | Cilindro attuatore con un sensore per la determinazione della posizione dello stantuffo |
IT95MI000161U ITMI950161U1 (it) | 1994-03-25 | 1995-03-10 | Cilindro attuatore con un sensore per la determinazione della posizione dello stantuffo |
FR9503479A FR2717867B1 (fr) | 1994-03-25 | 1995-03-24 | Vérin comportant un capteur pour déterminer la position du piston. |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE4410363A DE4410363A1 (de) | 1994-03-25 | 1994-03-25 | Arbeitszylinder mit einem Sensor zur Bestimmung der Position des Kolbens |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE4410363A1 true DE4410363A1 (de) | 1995-09-28 |
Family
ID=6513825
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE4410363A Withdrawn DE4410363A1 (de) | 1994-03-25 | 1994-03-25 | Arbeitszylinder mit einem Sensor zur Bestimmung der Position des Kolbens |
Country Status (3)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE4410363A1 (de) |
FR (1) | FR2717867B1 (de) |
IT (2) | ITMI950161U1 (de) |
Cited By (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE29714022U1 (de) * | 1997-08-06 | 1998-04-09 | Bikowski, Thomas, 44359 Dortmund | Pneumatikzylinder |
DE20014353U1 (de) | 2000-08-19 | 2000-12-07 | Festo AG & Co, 73734 Esslingen | Linearantrieb |
DE10026082C1 (de) * | 2000-05-24 | 2001-11-08 | Rexroth Mecman Gmbh | Vorrichtung zur Befestigung eines Sensors an einem Druckmittelzylinder |
DE10059542A1 (de) * | 2000-11-30 | 2002-06-06 | Deere & Co | Landwirtschaftliche Maschine oder Gerät mit Positionierungszylinder |
WO2004025120A1 (en) * | 2002-09-12 | 2004-03-25 | Empresa Brasileira De Compressores S.A (Embraco) | A fluid pump, a fluid-transfer plate and an inductive sensor for a fluid pump |
US7141988B2 (en) | 2003-07-01 | 2006-11-28 | Tiax Llc | Capacitive position sensor and sensing methodology |
ITRM20090537A1 (it) * | 2009-10-19 | 2011-04-20 | Etatron D S Spa | "dispositivo di controllo della corsa del pistone di una pompa dosatrice" |
RU2498118C1 (ru) * | 2012-09-19 | 2013-11-10 | Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство промышленности и торговли Российской Федерации (Минпромторг России) | Прецизионный комплектный цифровой линейный гидропривод |
Family Cites Families (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE3221574A1 (de) * | 1982-06-08 | 1983-12-08 | Festo-Maschinenfabrik Gottlieb Stoll, 7300 Esslingen | Zylinder mit integrierter elektrischer signalgabe |
FR2539868A1 (fr) * | 1983-01-25 | 1984-07-27 | Feuillee Michel | Capteur capacitif de deplacement integre a un organe de machine de type piston-cylindre |
JPS60252804A (ja) * | 1984-05-28 | 1985-12-13 | Nissan Motor Co Ltd | シリンダ装置 |
DE3915630A1 (de) * | 1989-05-12 | 1990-11-15 | Bosch Gmbh Robert | Arbeitszylinder mit einem sensor zur bestimmung der position des kolbens |
US4914543A (en) * | 1989-07-20 | 1990-04-03 | Carroll Norman L | Variable capacitance |
-
1994
- 1994-03-25 DE DE4410363A patent/DE4410363A1/de not_active Withdrawn
-
1995
- 1995-03-10 IT IT95MI000161U patent/ITMI950161U1/it unknown
- 1995-03-10 IT IT95MI000470A patent/IT1275890B1/it active IP Right Grant
- 1995-03-24 FR FR9503479A patent/FR2717867B1/fr not_active Expired - Fee Related
Cited By (11)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE29714022U1 (de) * | 1997-08-06 | 1998-04-09 | Bikowski, Thomas, 44359 Dortmund | Pneumatikzylinder |
DE10026082C1 (de) * | 2000-05-24 | 2001-11-08 | Rexroth Mecman Gmbh | Vorrichtung zur Befestigung eines Sensors an einem Druckmittelzylinder |
DE20014353U1 (de) | 2000-08-19 | 2000-12-07 | Festo AG & Co, 73734 Esslingen | Linearantrieb |
US6705198B2 (en) | 2000-08-19 | 2004-03-16 | Festo Ag & Co. | Linear drive |
DE10059542A1 (de) * | 2000-11-30 | 2002-06-06 | Deere & Co | Landwirtschaftliche Maschine oder Gerät mit Positionierungszylinder |
WO2004025120A1 (en) * | 2002-09-12 | 2004-03-25 | Empresa Brasileira De Compressores S.A (Embraco) | A fluid pump, a fluid-transfer plate and an inductive sensor for a fluid pump |
US7744354B2 (en) | 2002-09-12 | 2010-06-29 | Empresa Brasileira de Compressores S.A. —EMBRACO | Fluid pump, a fluid-transfer plate and an inductive sensor for a fluid pump |
US7141988B2 (en) | 2003-07-01 | 2006-11-28 | Tiax Llc | Capacitive position sensor and sensing methodology |
US7420377B2 (en) | 2003-07-01 | 2008-09-02 | Tiax Llc | Capacitive position sensor and sensing methodology |
ITRM20090537A1 (it) * | 2009-10-19 | 2011-04-20 | Etatron D S Spa | "dispositivo di controllo della corsa del pistone di una pompa dosatrice" |
RU2498118C1 (ru) * | 2012-09-19 | 2013-11-10 | Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство промышленности и торговли Российской Федерации (Минпромторг России) | Прецизионный комплектный цифровой линейный гидропривод |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
ITMI950161U1 (it) | 1995-09-25 |
FR2717867B1 (fr) | 1996-08-14 |
FR2717867A1 (fr) | 1995-09-29 |
IT1275890B1 (it) | 1997-10-24 |
ITMI950470A0 (it) | 1995-03-10 |
ITMI950161V0 (it) | 1995-03-10 |
ITMI950470A1 (it) | 1996-09-10 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
DE3910297C2 (de) | ||
EP0654140B1 (de) | Berührungslos arbeitendes wegmesssystem und verfahren zur berührungslosen wegmessung | |
DE20011223U1 (de) | Vorrichtung zur berührungslosen Wegmessung, insbesondere zur Stellungs- und Bewegungserfassung | |
DE19751661A1 (de) | Meßeinrichtung zum Messen eines Hubs eines Ventilglieds | |
DE4024052A1 (de) | Kapazitiver sensor zur messung geometrischer abweichungen | |
EP2476916B1 (de) | Kolben-Zylinder-Einheit mit Vorrichtung zur Positionsbestimmung | |
DE4410363A1 (de) | Arbeitszylinder mit einem Sensor zur Bestimmung der Position des Kolbens | |
DE19816810C2 (de) | Kapazitiver Winkelsensor | |
EP1726753B1 (de) | Türgriff für Kraftfahrzeuge mit einem kapazitiven Näherungssensor | |
DE3410534A1 (de) | Weg- oder geschwindigkeitsaufnehmer fuer hydraulische oder pneumatische zylinder oder ventile | |
EP2876308B1 (de) | Kolbenzylindereinheit mit Auswerteeinheit zur Positionsbestimmung des Kolbens | |
DE68926970T2 (de) | Linearer Weggeber, besonders verwendbar bei hydraulischen und pneumatischen Zylindern | |
DE19500982C2 (de) | Weggeber | |
DE102004018630A1 (de) | Vorrichtung, Sensoranordnung und Verfahren zur kapazitiven Positionserfassung eines Zielobjekts | |
DE4211615C2 (de) | Meßeinrichtung zur Bestimmung eines Drehwinkels | |
EP1723393B1 (de) | Berührungslos arbeitendes wegmesssystem | |
DD297509A5 (de) | Kapazitiver sensor zur beruehrungslosen rauheitsmessung | |
DE19545923A1 (de) | Einrichtung mit einem Zylinder, einem in diesem verschiebbaren Kolben und einem im Zylinder angeordneten, induktiven Meßwandler | |
CH666329A5 (de) | Hydraulikzylinder mit mindestens einem elektrischen positionsanzeiger. | |
EP1342048A1 (de) | Kombination von zwei sensoren, z.b. von einem kapazitiven sensor und einem auf wirbelstrom- oder ultraschallbasis arbeitendem abstandssensor, in einem gehäuse | |
DE3922860A1 (de) | Messeinrichtung zur bestimmung des drehmoments | |
DE3911009C2 (de) | ||
DE20218623U1 (de) | Positionsmessvorrichtung für fluidische Zylinder | |
DE3615738C1 (en) | Device for the contactless indirect electrical measurement of a mechanical quantity | |
DE102014011079A1 (de) | Sensorik zur Bestimmung der Position von Kolben in Pneumatik- und Hydraulikzylindern |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
8139 | Disposal/non-payment of the annual fee |