DE8315785U1 - Druckmittelbetätigte Kolben-Zylinder-Einheit mit Magnetschuh als Verdrehsicherung - Google Patents

Description

D 9059 - red> 30.04.1986

Festo-Maschinenfabrik Gottlieb Stoll, 7300 Esslingen

Druckmittelbetätigte Kolben-Zylinder-Einheit mit Magnetschuh als Verdrehsicherung

Die Erfindung betrifft eine druckmittelbetätigte Kolben-Zylinder-Einheit mit einem Kolben, der einen Permanentmagneten tragt, und einem oder mehreren, mangetfeldempfindlichen Sensoren an der Peripherie des Zylinders.

Arbeitszylinder, deren Kolben mit einem oder mehreren Permanentmagneten bestückt ist, sind an sich bekannt. Das von den Magneten aufgebaute PeId ermöglicht es, bei Verwendung 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 maghetempfendlichen 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 Außenmantel des Zylinders angeordnet, und der Zylinder selbst besteht aus einem nichtferromagnetischen Material. _ _?

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Die obige Aufgabe wird gemäß Anspruch 1 dadurch gelöst* daß
ein oder mehrere Permanentmagnete in Radiairichtung von

dem Kolben abstehen, an dem Zylindermantel geführt sind und

Weiterhin sind verschiedene Formen der mechanischen Verdreh- |

sicherung eines Kolbens in einer Kolben-Zylinder-Einheit bekannt. J

Sie kommen für Anwendungsbereiche zum Einsatz, in denen eine jj

Drehung des Kolbens bzw- eine damit meist verbundene Kolben- j

stange des Arbeitszylinders nicht toleriert werden kann. Zur jj

Verdrehsicherung verleiht man ganz allgemein dem Kolben eine [.

bezüglich seiner Längsmittelachse nicht drehsymmetrische Form |

und ordnet ihn in einer Zylinderlaufbuchse an, deren Führungs- j bohrung als Formnegativ der Kolbenkontur ausgebildet ist.

Ausgehend von diesem Stand der Technik, ist es Aufgabe der Erfindung, eine magnetbestückte, verdrehgesicherte Kolben-Zylinder-Einheit zu schaffen, die sich mit geringem Materialbedarf einfach
und kostengünstig herstellen läßt, einen minimalen Montageaufwand erfordert und bei gleichbleibender oder verringerter Feldstärke der Permanentmagnete eine größere Schaltgenauigkeit erzielt. Weiterhin hat sich die Erfindung die Aufgabe gestellt,
einen gewichtsarmen, in Herstellung und Montage preiswerten
Multifunktionszylinder zu schaffen. Dabei soll unter Multifunktion verstanden werden, daß ein exakt definierter Kolbenstangenabgriff, eine möglichst genaue stellungsabhängige Signalgabe und universelle Befestigungsmöglichkeiten am Zylinder
gewährleistet sind.

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Die erfindungsgemäße Doppelwirkung eines Magneten als Stellungsgeber und Verdrehsicherung einer Kolben-Zylinder-Einheit bringt eine Reihe von Vorteilen mit sich. Gegenüber in bekannter Weise verdrehgesichterten Kolben-Zylinder-Einheiten wird erfindungsgemäß die Möglichkeit einer magnetischen

dabei als Verdrehsicherung für den Kolben dienen. Der Kolben ist also mit einem Führungsschuh in Gestalt eines Permanentmagneten versehen, der den Kolben gegen ein Ver- | drehen im Innern des Zylinders blockiert und es zugleich erlaubt, magnetbetätigte Schaltvorgänge in Abhängigkeit von der Kolbenposition durchzuführen bzw. die Kolbenposition zu messen. Anders gesagt, wird der Kolben mit einem magnetischen Markierungsteil belegt, das zugleich eine mechanische Führungsfunktion hat.

Überwachung und Umsteuerung der Kolbenbewegung geschaffen, und andererseits wird einer magnetbestückten KoIben-Zylinder-Einheit eine Verdrehsicherung verliehen, was die Einsatzgebiete der jeweiligen Aggregate wesentlich erweitert. Die erfindungsgemäße Anordnung zeichnet sich durch einen sehr geringen Montageaufwand aus, da in einem einzigen Arbeitsschritt ein Führungsschuh und magnetischer Markierungsträger an dem Kolben befestigt wird. Der Permanentmagnet kann dabei dem Kolben eine unrunde Form verleihen, was nach dem Stand der Technik vermieden werden mußte; eine bezüglich der Längsmittelachse nicht drehsynmetrische Kolbenkontur ist für die verdrehsichere Führung Ja sogar erwünscht. Es können daher f

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StandardmagnetB in. Form von. Stäben, Stangen oder Klotzen Verwendung finden, und die Fertigung besonderer magnetischer Formteile kann entfallen. Die Erfindung eröffnet zudem die Möglichkeit, die räumlichen Abmessungen der verwendeten Magnete im Vergleich zu bekannten, magnetbestückten Kolben-Zylinder-Einheitest zu verringern. Letztere müssen in Ermangelung einer Verdrehsicherung mit ringförmigen oder scheibenförmigen Magneten ausgerüstet werden, um die an der Zylinder-Außenwand

Ψ angeordneten Detektoren in jeder beliebigen Dsehstellung des

Kolbens zu beaufschlagen. Die Erfindung ermöglicht es demgegenüber, die Position der magnetempfindlichen Sensoren an die in Umfangsrichtrngen unveränderliche Stellung des magnetischen Führungsschuhs anzupassen. Die Erstreekung des Permanentmagneten in Umfangsrichtung kann entsprechend klein gehalten werden, was einen geringeren Bedarf an aufwendigen, permanentmagnetischen Legierungen mit sioh bringt. In einer bevorzugten Anordnung, bei der der Permanentmagnet in einer auf dem Innenmantel des Zylinders passend ausgenommenen Längsnut geführt ist, wird schließlich der Vorteil erzielt, daß die Oberfläche des Magneten dichter an dem Außenmantel des Zylinders zu liegen kommt, und zwar größenordnungsmäßig um die Tiefe der Längsnut. Bei Verwendung ein und desselben Magneten ergibt sich dadurch gegenüber dem Stand der Technik eine Verstärkung des Magnetfelds, das am Ort des jeweiligen Sensors wirkt; hierdurch wird eine Steigerung der Meß- und Schaltgenauigkeit des magnetischen Detektionssystems sowie seiner Betriebssicherheit erzielt* Will man sich andererseits insofern mit dem

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bereits erreichten Stand der Technik begnügen, so können auf Grund der Führung der Permanentmagnete in einer Längsnut auf dem Zylinder-Innenmantel schwächere Magnete Verwendung finden,was den Einsatz weniger aufwendiger Legierungen und einen entsprechenden Kostenvorteil ermöglicht.

Insgesamt ergibt sich also folgendes Bild:

Das mit dem Kolben verbundene Permanentmagnetstück und die mit dieses 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 wenig aufwendigem Aufbau. Die Längsführungen an der Zylinder-Außenseite und das Loch in Zylinderlängsrichtung ergeben universelle Befestigungsmöglichkeiten. Die erfindungsgemäße 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 e,in£ ünrunde Form Verleihen, so daß Standardmagnete in Form von Stäben, Stangen oder Klötzen Verwendung finden können, und die

Fertigung besonderer magnetischer Formteile entfallen kann-. Der Eaumaufwand ist geringer. Die Erstreckung des Permanentmagneten in Umfangsrichtung kann entsprechend klein gehalten werden, was einen geringen Bedarf an aufwendigen, permanent*- magnetischen 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 ergibt.

Bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung sind in nachgeordneten Ansprüchen beschrieben.

Weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnungen. Teilweise schematisch zeigen:

Fig. Ί die perspektivische Ansicht des Arbeitszylinders einer Kolben-Zylinder-Einheit mit Magnetschuh als Verdrehsicherung;

Fig. 2 bis

Fig. 5 andere Ausführungsformen eines solchen Arbeitszylinders in stirnseitiger Draufsicht.

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Bezugnehmend zunächst auf Pig. 1, ist der Zylinder 1 einer »

j druckmittelbetätigten Kolben-Zylinder-Einheit dargestellt.

Der Zylinder 1 bildet die Laufbuchse für einen in den Abbil-

düngen nicht naher dargestellten Kolben, der im Innern |

des Zylinders Λ hin und her bewegbar angeordnet ist. Der Kolben I

ist in einer Gehäusebohrung 2 des Zylinders 1 aufgenommen und

an einem diese Gehäusebohrung 2 begrenzenden Innenmantel 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
ti'ägt wenigstens einen Permanentmagneten, und an der Peripherie
4 des Zylinders 1 befinden sich magnetempfindliche Sensoren 5»
die auf das Feld des Permanentmagneten ansprechen. Exemplarisch für
derartige Sensoren 5 sind in Fig. Ί zwei Endlagenschalter dargestellt, die von einer schienenartigen Haltevorrichtung in
Längsrichtung verschiebbar getragen werden. Die Haltevorrichtung hat die Gestalt einer an den Zylinder 1 angefoMnten

Rippe 6, die einen nach außen hin abstehenden, gerundeten

Ψ 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 Λ in Radialrichtung weg und erstreckt
sich in Zylinder-Längsrichtung; sie ist in Fig. Λ der Deutlichkeit halber insgesamt vergrößert gezeichnet. Die Endlagenschalter o.a. Sensoren 5 sind mit einer komplementär zu

dem iKihrungs ab schnitt 7 gestalteten Gehäuse Öffnung auf die Rippe 6 aufgezogen, auf der sie sich in Axialrichtung versetzen und in vorwählbaren Positionen arretieren lassen; letzteres kann beispielsweise vermittels 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-Einrichtung geschaltet ist. Die Steuereinheit 11 kann insbesondere die Gestalt eines Mehrwege-Ventils haben, Vermittels dessen die von dem Kolben abgeteilten Arbeitsräume 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 Permanentmagneten ansprechen, sobald dieser eine radial gegenüberliegende Position auf gleicher axialer Höhe mit den Sensoren 5 erreicht. Als Endlagenschalter können beispielsweise Eeed-Kontakte Verwendung finden. Damit sie im Streufeld eines von dem Kolben getragenen Permanentmagneten anspre chen, muß ersichtlich der Zylinder 1 aus einem nicht-ferromagnetischen Material bestehen. Durch ein Verschieben der Sensoren 5 bji£ 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 Ausführungsformen einer schienenartigen Haltevorrichtung für die Sensoren 5 werden noch nachstehend anhand von Fig. 2 Ms 5 erläutert.

Er^indungsgemäß wird nun eine verdrehsichere Lagerung des Kolbens in dem Zylinder 1 durch einen Permanentmagneten vermittelt, der in Radiälrichtung von dem Kolben absteht und an dem Innenmantel 5 des Zylinders geführt ist. Gemäß einer bevorzugten Gestaltung ist dazu der Permanentmagnet in der betriebsbereiten Einbaustellung des Kolbens in einer Längsnut 12 aufgenommen, die auf dem Innenmantel 3 des Zylinders 1 ausgenommen ist und sich in seiner axialen Längsrichtung erstreckt«, Die Längsnut 12 und der Permanentmagnet sind einander so in der Form angepaßt, daß letzterer dichtend in der Längsnut 12 läuft. Der Permanentmagnet kann als magnetisierter Abschnitt des Kolbens einstückig mit diesem ausgebildet sein. Es ist aber auch möglich und herstellungstechnisch von Vorteil, den Permanentmagneten als Plättchen, Stab, Klotz oder sonstiges, magnetisches Formstück separat von dem Kolben zu fertigen. Der Permanentmagnet wird dann nachträglich an den Kolben angesetzt und fest mit ihm verbunden, was beispielsweise durch Ver-

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schrauben oder Vernieten geschehen kann. Eine besonders einfache Montage ergibt sich, wenn man den Kolben zur Befestigung des permanentmagnetischen Formstücks auf einem Teil seiner Oberfläche abplattet und so eine ebene Auflagefläche schafft.

Die Längsnut 12 gemäß Fig. 1 hat einen im wesentlichen rechteckigen Querschnitt. Sie ist also zur Aufnahme eines | ebenfalls rechteckigen, permanentmagnetischen Klotzes geeignet, der von der Außenseite des im übrigen kreiszylindrischen Kolbens absteht. Zur Erzielung einer hohen Meßgenauigkeit mit den Sensoren 5, d. h. einer guten Ortsauflösung, sollte der Permanentmagnet eine möglichst geringe axiale Erstreckung aufweisen; er kann Insbesondere in Axial- I

richtung wesentlich kürzer ausfallen als der Kolben und |

somit in Form einer Nase oder eines Vorsprungs an den Kolben ]

"i ansetzen. In Radialrichtung gegenüber von der Längsnut ]

12 befindet sich gemäß Fig. 1 auf dem Außenmantel 9 des |

Zylinders 1 die schienenartige Haltevorrichtung für die |

Sensoren 5. Durch diese Anordnung wird erreicht, daß die Sensoren 5 dem Permanentmagneten stets mit geringstmöglichem Abstand zugewandt sind. Dieser Abstand wird ersichtlich auch dadurch gering gehalten, daß der Permanentmagnet in der Längsnut 12 versenkt läuft; sein Polende kommt so dichter an den Sensoren 5 zu Hegen, als es beispielsweise bei einem auf dem Innenmantel 3 des Zylinders 1 laufenden Magnetring der Fall wäre. Hieraus resultiert ein stärkeres Magnetfeld am Ort der Sensoren 5 und eine verbesserte Schaltbzw. Meßgenauigkeit; auch können erfindungsgemäß zur Erzie-

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auch zwischen den Endlagen zu ermitteln, in denen die Umsteuerung der Kolbenbewegung erfolgt. Eine solche Meßinforma

lung der gleichen Feldstärke am Ort des Sensors 5 schwächere Permanentmagnete Verwendung finden.

Alternative Gestaltungen der einen Permanentmagneten des Kolbens aufnehmenden Längsnut 12 sind in Fig. 2 bis Fig. 5 dargestellt. Die Längsnut gemäß Fig. 2 ist schwalbenschwanzförmig in das Vollmaterial des Zylinders 1 getrieben; sie 1st demgemäß geeignet, den schwalbenschwanzförmigen Magnetansatz eines zugehörigen Kolbens aufzunehmen. In Radialrichtung gegenüber von der Längsnut 12 befindet sich eine an den Außenmantel 9 des Zylinders 1 angeformte Rippe

6, die ähnlich geformt ist wie in Fig. 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

tion ist für die Inbetriebnahme der Kolben-Zylinder-Einheit

I von Bedeutung, die von einer regelmäßig nicht definierten Kolbenposition aus erfolgt; ebenso 1st eine kontinuierliche Überwachung der Kolbentätigkeit möglich. Der erfindungsgemäß zum Einsatz kommende Wegstreckenmesser kann beispielsweise nach dem Prinzip der Laufzeltmessung einer durch Magnetostriktion erregten Wanderwelle arbeiten., Durch die Längsbohrung 13 1st dazu ein Draht gespannt, der aus

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einer Spezial legierung 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 Zeitmeß-Einrichtung gestoppt; ihr Endwert gibt die Laufzeit der Wanderwelle entlang des Drahtes wieder. Da die Fortpflanzungs-Geschwindigkeit der mechanischen Störung entlang f-es 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 Wiederholungsfrequenz durchführen, so daß man eine quasi kontinuierliche Anzeige der Kolbenposition erhält.

Der nach dem beschriebenen oder einem anderen Prinzip arbeitende, magnetische Wegstreckenmesser wird gemäß Fig. 2 In der Längsbohrung 13 der Rippe 6 untergebracht, wo er ebenso wie ein auf die Rippe aufgezogener Endlagenschalter dem in der Längsnut 12 laufenden Permanentmagneten radial gegenüberliegt. Diese Anordnung bringt die beiden Sensortypen in dichtestmÖgliche Nahe zu dem Permanentmagneten, so daß hohe Feldstärken zur Detektion zur Verfügung stehen; weiter-

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- 13 hin 1st die Anordnung gemäß Fig. 2 besonders platzsparend.

Fig. 3 zeigt eine weitere Bauform, bei der zur Führung des Permanentmagneten eine gerundete Längsnut 12 Verwendung findet. Die Längsnut 12 ist als Abschnitt einer koaxial zu der Gehäusebohrung 2 verlaufenden und diese treffenden Zylinderbohrung ausgebildet, wobei die Gehäusebohrung 2 im Bereich der Längsnut 12 erweitert wird. Die Läng«?nut 12 nimmt einen entsprechend gerundeten Permanentmagneten des Kolbens auf; der Permanentmagnet kann insbesondere die Gestalt eines Kugelkopfes oder Kugelkopfabschnitts haben. Als schienenartige Haltevorrichtung für Sensoren 5 sind auf dem Außenmantel 9 des Zylinders 1 zwei Nuten 14 ausgenommen, die in Umfangsrichtung nebeneinander der Längsnut 12 annähernd gegenüberliegen. ExempTarisch ist eine der Nuten schwalbenschwanzformig und die andere rechteckig konturiert; die schwalbenschwanzförmige Nut könnte beispielsweise zur Führung eines entsprechenden Ansatzes an einem Endlagenschalter 5 dienen, während die rechteckige Nut das Gehäuse eines magnetischen Wegstreckenmessers aufnehmen könnte. Die Nuten 14befinden sich in Umfangsrichtung btidseits/einer Längsmittelebene durch die Längsnut 12, die den Permanentmagneten führt; man erhält so im Bereich beider Nuten 14 ein beachtliches Streufeld.

Fig. 4 zeigt den Zylinder 1 gemäß einer weiteren Ausführungsv form, bei der statt eines Permanentmagneten an dem Kolben ;|. derer 2we1 vorgesehen sind. Die Permanentmagneten laufen { jeweils in einer zugehörigen Längsnut 12, die einander

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diametral gegenüberliegend dargestellt sind. Es kann aber auch eine andere Verteilung der Längsnuten 12 auf dem Umfang des Zylinders 1 vorgesehen sein, und gegebenenfalls laßt sich auch die Zahl der Längsnuten und Permanentmagnete weiter erhöhen. Jederder Längsnuten 12 ist auf dem Außenmantel 9 des Zylinders 1 radial gegenüberliegend eine Haltevorrichtung zugeordnet, die exemplarisch als Schiene 15 mit schwälbenschwanzförmigem Profil gezeigt ist. 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 Schienen 15 setzen an abgeplatteten Bereichen 16 des Zylinders 1 an, wodurch sich eine besonders gedrängte Bauweise ergibt. Die Längsnuten 12 sind als Rechtecknuten gezeichnet, können aber auch jede andere, polygonale oder abgerundete Kontur haben.

:_;> Fig. 5 schließlich zeigt einen Zylinder 1, dessen Gehäusebohrung 2 den Grundriß eines vierblättrigen Kleeblatts hat. Die Gehäusebohrung 2 nimmt einen entsprechend konturierten Kolben mit vier Magnetpolen auf, wobei vorzugsweise dar ganze Kolben als magnetisches Formteil gestaltet und/oder seine Pole durch Magnetisieren eines solchen Formteils erhalten sind. Jeweils den Polen gegenüberliegend, sind Führungseinrichtungen für Sensoren 5 vorgesehen; man erkennt 1m 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 geeignete Nuten treten (nicht dargestellt). Die Längsbohrung 13 1st geeignet, einen magnetischen Wegstreckenmesser aufzunehmen, und an den Rippen 6 können weitere Sensoren, und insbesondere Endlagenschalter, verschiebbar angeordnet werden. Zwei der Rippen 6 haben schwalbenschwanzformige Gestalt; sie sind ohne die in Fig. 4 dargestellte Abplattung an den Außenmantel 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.

Die beschriebene, verdrehsichere Führung eines Kolbens mittels eines permanentmagnetischen Schuhs findet eine bevorzugte Verwendung für Multifunktions-Zyiinder, wie sie in Fig. 1 dargestellt sind. Bei diesen erfüllt der Zylinder 1 nicht nur die Aufgabe, eine lineare Führung und Abdichtung des Kolbens bereitzustellen, sondern es ■' sind vielmehr verschiedene Zusatzfunktionen in die Zylinderwand integriert. Hierdurch wird eins bessere Nutzung des verwendeten Materials erreicht. Wie bereits erwähnt, sind beispielsweise die Endschalter 5 an einer schienenartigen Haltevorrichtung geführt, die einstückig mit dem als Laufbuchse wirkenden Zylinder 1 ausgebildet sind. Weiterhin kann der Zylindermantel 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

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wenigstens einen Teil der Zylinderlänge erstreckt und zur Befestigung der Steuereinheit 11 dienti 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-Ein-Il

heit vorgesehen und gleichfalls in der Wand des Zylinders 1 ausgebildet sind. Man erkennt in Fig. 1 zwei Leitungen 18, die zu Arbeitsräumen der Kolben-Zylinder-Einheit be1dseits 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.

Stirnseitig wird die Wand des Zylinders 1 für die Montage von Zylinderdeckeln (nicht dargestellt) genutzt, die die Kolben-Zylinder-Einheit in Axialrichtung beidseits verschließen. Man erkennt in Fig. 1 Gewindebohrungen 19 an der Stirnseite des Zylinders 1, und zwar in Gestalt von Sackbohrungen; diese nehmen im montierten Zustand der Kolben-Zylinder-Einheit Halteschrauben auf, die sich mit ihrem Kopf gegen den Zylinderdeckel abstützen. Bei größeren Arbeitszylindern kann es schließlich empfehlenswert sein, zusätzliche Aussparungen 20 in der Wand des Zylinders 1 vorzusehen, wie sie in Fig. 1 gestrichelt angedeutet sind. Derartige Aussparungen 20 führen zu einer weiteren Material- und Gewichtsersparnis. : Mulfeifunktions-Zylinder in der beschriebenen Form werden vorzugsweise als rohrförmige Strangpreßteile aus Aluminium hergestellt. Sie erlauben es, hinderliche, auSenliegende Leitungen und Steuerkabel ebenso zu vermelden

wie weit abstehende Ventile, wodurch eine kompakte Bauweise und ein sicherer Betrieb erreicht werden. Anschlüsse für \ das Druckmedium sind nur an einem axialen Ende der Kolben-Zylinder-Einheit vorgesehen, wodurch sich die erfordert liehen Verbindungen auf einfache, bedienungsfreundliche Welse herstellen, warten und wieder lösen lassen und zugleich ein ansprechendes Aussehen der Kolbert-Zylinder-Einheit erzielt wird. Planflächen zum direkten Aufflanschen von

Steuereinheiten Il 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 eines permanentmagnetischen Kolbenschuhs, der gleichermaßen zur Positionserfassung und Verdrehsicherung dient, in einer Längsnut des Zylinders wird schließlich ein Höchstmaß an Integration verschiedenster technischer Funktionen erzielt.

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Claims (17)

30.04.1986 -redi D 9059 Festo-Maschinenfabrik Gottlieb Stoll, 7300 Esslingen <Cpruckmittelt>etätigte Kolben-Zylinder-Einheit mit Magnetschuh als Verdrehsicherung"^? AISP2ÜCEE

1. Druckmittelbetätigte Kolben-Zylinder-Einheit mit einem Kolben, der einen Permanentmagneten trägt, und einem oder mehreren, magnetfeldempfindlichen Sensoren as der Peripherie des Zylinders, dadurch gekennzeichnet, daß der Permanentmagnet in Radialrichtung von dem Kolben absteht, an dem Zylindermantel geführt ist und dabei als Verdrehsicherung für den Kolben dient.

2. Kolben-Zylinder-Einheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Permanentmagnet als magnetisierter Abschnitt des Kolbens einstückig mit diesem ausgebildet ist.

3. Kolben-Zylinder-Einheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Permanentmagnet als Plättchen, Stab, Klotz oder sonstiges, separates magnetisches Formstück an den Kolben ansetzbar und fest mit dem Kolben verbindbar ist.

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4. KoIben-ZylInder-Einheit nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben zur Befestigung des permanentmagnetischen. Formstücks auf einem Teil seiner Oberfläche abgeplattet ist.

5· Kolben-Zylinder-Einheit nach einem der Ansprüche 1 bis 4, da- f durch gekennzeichnet, daß in der betriebsbereiten Einbpuf stellung des Kolbens der Permanentmagnet in einer auf dem

Innenmantel (3) des Zylinders (1) passend ausgenommeneiLängs- ψ nut (12) aufgenommen ist.

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6. Kolben-Zylinder-Einheit nach Anspruch 5, dadurch gekenn-

zeichnet, daß auf an sich bekannte Weise an der Zylinder-, innenseite eine Längsnut (12) ausgebildet ist, in die ein vom ^: Kolben radial vorstehender Führungsvorsprung eingreift, und

'.. daß der Führungsvorsprang von dem Permanentmagneten gebildet ' wird.

7· Kolben-Zylinder-Einheit nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß in dem der Längsnut (12) gegenüberliegenden, radialen Außenbereich dfcs Zylinders (1) eine einstückig mit dem Zylinder (1) ausgeformte, schienenartige Haltevorrichtung für die magnetfeldempfindlichen Sensoren (5) vorgesehen iet, an der die Sensoren (5) in Axialrichtung versetzbar sind.

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8. Kolben-Zylinder-Einheit nach Anspruch 7» dadurch gekennzeichnet, daß die Haltevorrichtung die Form einer von dem Aüßenraantel (9) des Zylinders (1) abstehenden, sich in Zylinder-Längsrichtung erstreckenden Eippe (6) hat*

9. Kolben-Zylinder-Einheit nach Anspruch 7* dadurch gekennzeichnet, daß die Haltevorrichtung als in den Außenmantel (9) des Zylinders (1) eingearbeitete Nut (14) ausgebildet ist.

ΊΟ. Kolben-Zylinder-Einheit nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Nut (14) einen schwalbenschwanzförmigen Querschnitt aufweist.

11. Kolben-Zylinder-Einheit nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß an dem Außenmantel (9) des Zylinders (1) eine sich über wenigstens einen Teil der Zylinderlänge erstreckende Abflachung (17) ausgebildet ist, an der eine Steuereinheit (11) befestigbar ist.

12. KoIben-Zylinder-Einheit nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß in der Wand des Zylinders (1) Leitungen (18) für die Druckmittelzufuhr und/oder -abfuhr der Kolben-Zylinder-Einheit ausgebildet sind, an die die Steuereinheit (11) anschließ·- bar ist.

13. KoIben-Zylinder-Einheit nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Loch (13) in der Wand des Zylinders

(1) als Dimckmittelkanal· ^sgefeildat^ist.

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14* Kolben-Zylinder-Einheit iiach einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Leitungen (18) zu Arbeitsräumen der Kolben-Zylinder-Einheit beidseits des Kolbens führen und im Bereich der Abflachung (17) münden.

15· Kolben-Zylinder-Einheit nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die mindestens eine Aussparung (12) am Zylinderrohr druchgehend an der Zylinderinnenwand (3) ausgebildet ist, daß am Kolben jeweils ein in die Aussparung (12) eingreifendes Permanentmagnetstück vorgesehen ist, daß auf der Zylinderaußenwand (9) mindestens eine einstückig mit der Zylinderwand (1) ausgebildete, durchgehende Längsführung (6, 14, 15) angeordnet ist, daß der ZyÜndermantelquerschnitt das Anordnen von mindestens einem Loch (13) in Zylinderlängsrichtung ermöglicht und daß die Längsführung (6, 14, 15) der Aussparung (12) benachbart angeordnet ist.

16. Kolben-Zylinder-Einheit nach einem der Ansprüche 1 bis 15* dadurch gekennzeichnet, daß als Sensoren (5) magnetfeldbetätigte Relais oder Endlagenschalte,r Verwendung finden, die die Steuereinheit (11) beeinflussen und insbesondere eine Umsteuerung der Druckmittelzufuhr auslösen.

17. Kolben-Zylinder-Einheit nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß als Sensor (5) ein magnetischer Wegstreckenmesser vorgesehen ist, der eine Ermittlung der Kolbenposition zwischen seinen Endlagen ermöglicht.

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Ϊ8. KolliGn-Zylinder-Einheit nach Anspruch 17» dadurch gekennzeichnet, daß der Wegstreckenmesser nach dem Prinzip der Laufzeitmessung einer durch Magnetostriktion erregten Wanderwelle arbeitet.