DE7923662U1

DE7923662U1 -

Info

Publication number: DE7923662U1
Application number: DE7923662U
Authority: DE
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Publication date: 1979-11-29

Description

5648

2.8.1979 Lr/Sm

ROBERT 3OSCH GMBH, 7000 Stuttgart 1

vorrichtung zur berührungslosen Weg- oder Geschwindigkeitsmessung

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur berührungslosen Weg- und/oder Geschviindigkeitsmessung von Hydraulik- oder Pneumatikzylindern mit einem beweglichen Teil und einem diesem gegenüber feststehenden Teil.

Für die Steuerung und Regelung derartiger Zylinder ist eine Meßvorrichtung erforderlich, mit welcher die momentane Position und Geschwindigkeit des Kolbens erfaßt werden kann. Aus Verschleißgründen ist es wünschenswert, daß die Abtastung des Meßwertes berührungslos erfolgen kann.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist erfindungsgemäß vorgesehen, daß das bewegte Teil mehrere in seiner Bewegungsrichtung abwechselnde, unterschiedliche magnetische Felder trägt und daß am feststehenden Teil ein magnetfeidabhängiger Geber angeordnet ist. Besonders zweckmäßig ist es, wenn in weiterer Ausgestaltung der Erfindung an der Oberfläche des beweglichen Teiles Ilord- und Südpole in abwechselnder Folge angeordnet sind.

• ■ ♦ ■· · · nil Ii It·· »ftf · · ·

• ••lift · · »■■·· Ii ■· · · ·

- 2 - R. 56U8

Lr/Sm

Weitere Ausgestaltungen ergeben sich aus den nachstehend beschriebenen und in der Zeichnung dargestellten Ausführungs- ^

% beispielen. r

Es zeigen:

Figur 1 eine erfindungsgemäße Vorrichtung an einem Hydraulikoder Pneumatikzylinder, der in seinem axialen Längsschnitt dargestellt ist,

Figur 2 ein Schaubild für den Verlauf einer wegabhängigen Spannung U bei Verwendung eines Hall-Generators als niagnetfeldabhängigen Geber, .

Figur 3 ein Schaubild für einen anderen Geber und

Figur *r ein anderes Ausführungsbeispiel einer Meßvorrichtung mit einer hohlgebohrten Kolbenstange.

Figuren 5 bis 8 zeigen Querschnitte durch eine Kolbenstange mit verschieden angeordneten Magnetwerkstoffen.

Beim Äusführungsbeispiel nach Figur 1 ist der Kolben 1 eines hydraulischen Arbeitsgerätes in einer Arbeitsbohrung 2 eines Zylinders 3 geführt und sitzt am Ende einer Kolbenstange ¹I. ;

i Die Kolbenstange ²J weist gemäß ihrem bei 5 angedeuteten ver- | größerten Ausschnitt an ihrer Oberfläche mehrere in Bewegungs- | richtung der Kolbenstange hintereinanderliegende magnetische | Zonen 6 bzw. 7 auf, welche in der aus magnetisierbarem Werk- ρ

1 stoff bestehenden Kolbenstange durch quer zu der Längsrichtung I ε'ch erstreckende Polarisierung erzeugt sind. Beim dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Polarisierungsrichtung der einzelnen Felder 6 gegenüber ihrem Nachbarfeld 7 entgegengesetzt gerichtet.

Der in dieser Weise magnetisch unterschiedlich polarisierten Oberfläche der Kolbenstange 4 stehen zwei magnetfeldabhängige Geber 8 und 9 gegenüber, die wie beim dargestellten Ausfüh-

- 3 _ R. 56U8

Lr /Sm

rungsbeispiel aus Hall-Generatoren bestehen können. Jeder dieser Hall-Generatoren erzeugt eine Ausgangsspannüng, welche nach Größe und Richtung von dem am Abtastort herrschendenMagnetfeld abhängig ist. In Abhängigkeit von der vom Kolben zurückgelegten Wegstrecke s ergibt sich dann der in Figur 2 dargestellte sinusförmige Verlauf der Ausgangsspannung U des Hall-Generators 8. Der zweite Hall-Generator 9 kann in Achsrichtung des Zylinders in der Zylinderwand 3 derart versetzt angeordnet sein, daß sein Abstand gegenüber dem ersten Hall-Generator S einer halben Polteilung der unterschiedlichen Magnetzonen 5 und 7 entspricht und daher vom zweiten Hall-Generator über der Wegstrecke s ebenfalls eine sinusförmige Spannung erzeug« wird, welche jedoch elektrisch um 90° gegenüber derjenigen des ersten Hall-Generators versetzt ist und demzufolge erkennen läßt, ob sich der Kolben 1 vorwärts oder rückwärts bewegt.

Der in Figur 3 dargestellte impulsförmige Verlauf der Anzeigespannung Ua kann dadurch erzeugt werden, daß als magnetfeldabhängige Geber Reedkontakte verwendet werden, die sich dann schließen, wenn das auf sie einwirkende Magnetfeld eine vorgegebene I-iindeststärke erreicht. Die einzelnen Impulse 11, 12, 13 usvi. können in einfacher Weise einem Speicher oder einem nichtdargestellten Digital-Zähler zugeführt werden, welcher die jeweils erreichte Stellung entsprechend der Zahl der gespeicherten Impulse anzeigt.

Beim Ausführungsbeispiel nach Figur 4 enthält die Kolbenstange 4 eines im übrigen nicht weiter dargestellten hydraulischen Arbeitsgerätes eine zentrale Längsbohrung 15, in welche eine ortsfeste Taststange l6 hineinragt, welche an ihrem freien Ende einen magnetfeldabhängigen Geber, beim dargestellten Ausführungsbeispiel einen Hall-Generator/, trägt. Parallel zu der nicht näher bezeichneten Bohrungsachse ist an der Bohrungswand 15 ein separat hergestellter Magnetstreifen l8 verlegt,

_ I₁ _

R. 561*8 Lr /Sm

der in ähnlicher Weise wie in Figur 1 bei 5 angedeutet in Bewegungsrichtung abwechselnd magnetische Nord- und Südpole enthält j welche je nach der Stellung der Kolbenstange im Hall-Generator eine positive oder negative bzw. starke oder schwache Ausgangsspannung erzeugen.

Falls es nicht möglich ist, für die Kolbenstange einen Werkstoff zu verwenden, bei welchem die Magnetisierung mit Sicherheit während der Lebensdauer des Zylinders erhalten bleibt, ist es auch möglich, wie die Ausführungsbeispiele nach den Figuren 5 bis 8 zeigen, in die Kolbenstange 4 ein spezielles Magnetmaterial einzubringen, dessen Felder von außen in der aus Figur 1 erkennbaren Weise durch magnetfeldabhängige Geber 8 bzw. 9 abgetastet werden können.

Im einzelnen ist bei dem Ausführungsbeispiel nach Figur ^ entlang einer Mantellinie der im Querschnitt kreisförmigen, aus magnetisierbarer! oder nichtmagnetisierbarem Werkstoff hergestellten Kolbenstange H eine Nut 21 eingefräst und in diese Nut ein Magnetwerkstoff 22 eingelegt, der an seiner freien Außenfläche mit einem magnetischen Wechselfeld der in Figur bei 5 angedeuteten Art versehen ist.

Beim Ausführungsbeispiel nach Figur 6 ist in die ebenfalls aus magnetisierbarer! oder nichtmagnetisierbarem Werkstoff hergestellte Kolbenstange h eine Längsnut 21 eingefräst, jedoch ist im Gegensatz zu Figur- 5 der eingelegte Magnetwerkstoff zusätzlich an seiner Außenseite/und seinen Längsseiten in nichtmagnetischem Werkstoff gefaßt, damit er mit der Kolbenstange besser verbunden werden kann und zusammen mit der Kolbenstange zur Erzielung einer glatten Oberfläche überschliffen werden kann. Dies ist besonders vorteilhaft, wenn das verwendete I'Iagnetmaterial relativ weich ist, wie beispielsweise bei Plastoferriten.

R. 561+5 Lr /Sm

Beim Ausführungsbeispiel nach Figur 7 ist in die Längsnut 21 ebenso wie bei Figur 5 ein Magnetwerkstoff 22 eingelegt, desig Außenseite der Kontur der zylindrischen Kolbenstange 4 folgt und durch ein aufgeschrumpftes, dünnwandiges Rohr 26 aus nichtmagnetischem Werkstoff festgehalten ist.

Beim Ausführungsbeispiel nach Figur 8 enthält die aus nichtmagnetisierbarem Werkstoff hergestellte Kolbenstange" ^ sine zu deren Längsachse parallele 3ohrung 27, die bis nahe ar. den Außenuir.fang 28 der Kolbenstange 4 heranreicht und einer, einge schobener, quermagnetisierten Magnetwerkstoff 29 auf nimr.t;.

Der Magnetwerkstoff ist in allen Ausführungsbeispielen rigur bis Figur δ in kurzen axialen Abständen mit abwechselr.ien Polaritäten magnetisiert und ergibt gegenüber einem oder mehreren magnetischen Gebern der in Figur 1 bei 8 und S angegebenen Art ein magnetisches Wechselfeld, das beim Verstellen der Kolbenstange zu positionsabhängigen Ausgangsspannungen des bzw. der Geber führt. Der besondere Vorteil der erfindungsgemäßen Vorrichtung besteht darin, daß mit ihr eine Weg-Kessung oder Geschwindigkeits-Messung mit einer Auflösung von e-cvra 1 ππι möglich ist, daß die Vorrichtung einen konstruktiv einfa""nen Aufbau erlaubt und einen störungsfreien Meßbetrieb an schwer zugänglichen Stellen ermöglicht.

Claims

R. 56U8 2.8.1979 Lr/Sm ROBERT BOSCH GMBH, 7OOO Stuttgart 1 Ansprüche

1. Vorrichtung z^r berührungslosen Weg- und/oder Geschwindigkeitsmessung von Hydraulik- oder Pneumatikzylindern mit einem beweglichen Teil und einem diesem gegenüber feststehenden Teil, dadurch gekennzeichnet, daß das bewegte Teil (4) mehrere in seiner Bewegungsrichtung abwechselnde, unterschiedliche magnetische Felder (6, 7) trägt und daß am feststehenden Teil

(3) ein magnetfeldabhängiger Geber (8, 9) angeordnet ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an der Oberfläche des beweglichen Teiles (4) Nord- und Südpole in abwechselnder Folge angeordnet sind.