DE9101734U1 - Druckmittelzylinder - Google Patents
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Description
PATENTANWÄLTE RUFF und BEIER STUTTGART
Dipl.-Chem. Dr. Ruft Dipl.-Ing. J. Beier
Dipl.-Phys. Schöndorf
A 26 370
Neckarstraße 50 D-7000 Stuttgart 1 Telefon 0711-299581 Internat.: + 49 - 711 - 29 95 81
Telefax +49-711-29 9586 Telex 7 23 412 erub d
13. Februar 1991 Sf/ka
Anmelder:
Hygrama AG
Birkenstraße 49
Birkenstraße 49
CH-6343 Rotkreuz
Die Erfindung betrifft einen Druckmittel zylinder.
Es sind Druckmittelzylinder bekannt, die ein abgedichtetes
Gehäuse aufweisen, in dessen zylindrischen Innenraum ein
abgedichteter Kolben längs verschiebbar geführt ist. Der
Kolben wird durch den Druckunterschied auf seinen beiden Stirnseiten angetrieben. Die Kraftabnahme kann entweder durch
einen Längsschlitz über einen Bügel erfolgen, oder aber durch
die Stirnseiten des Gehäuses mit Hilfe eines Bandes. Um
Druckmittelzylinder dieser Art positionieren und ihre
Bewegung möglichst genau steuern zu können, ist es erforderlich, die tatsächliche Position des Kolbens gegenüber dem
Zylindergehäuse feststellen zu können.
Es ist bei einem Druckmittelzylinder dieser Art bereits
bekannt (DE-GM 83 16 167), an der Außenseite des Zylindergehäuses ein Magnetband etwa 90 Grad gegenüber dem Längsschlitz
versetzt anzuordnen, das mit einem Signalkopf zusammenwirkt,
der über einen Bügel mit dem Kolben verbunden ist. Der von
dem Bügel überstrichene Bereich der Außenseite des Zylindergehäuses
muß jedoch feigehalten werden. Darüberhinaus muß der
Signalkopf über eine Leitung mit der Auswerteeinrichtung
verbunden sein. Insbesondere bei langen Zylindern kann diese
Leitung sehr störend sein.
Es ist es ebenfalls bekannt (DE-GM 85 03 341), das Magnetband im Bereich des Längsschlitzes anzuordnen. In diesem Fall kann
das Zylindergehäuse ohne Rücksicht auf die Verbindung zwischen
dem Kolben und dem Signalkopf angeordnet werden, da dieser praktisch nur im Bereich des Längsschlitzes vorhanden
ist, der sowieso frei bleiben muß. Das Problem mit der Mitführung
der Leitung bleibt jedoch bestehen.
Es ist ein Verfahren zur Positionsbestimmung bekannt, bei dem
in einem SchalIwel1enleiter aus magnetostriktivem Material
ein hoher Stromimpuls erzeugt wird. Dieser erzeugt ein zirkuläres Magnetfeld um den SchalIwel1enleiter. Ist nun an
einer Stelle längs des Schallwellenleiters bereits ein
Magnetfeld vorhanden, so führt die überlagerung der beiden Magnetfelder aufgrund der Magnetostriktion zur einer Veränderung
des Kristallgefüges und damit zu einem Ultraschallimpuls,
der sich in beide Richtungen fortsetzt. Am einen Ende
wird der Ultraschal1impuls in einer Dämpfungsstrecke absorbiert.
Am anderen Ende des SchalIwel1enleiters wird der Zeitablauf
zwischen der Erzeugung des Stromimpulses und dem Ankommen
des Ultraschal1impulses gemessen und daraus die Entfernung
bestimmt. Bei einer bekannten Einrichtung zur Durchführung
dieses Verfahrens ist es erforderlich, daß der von
einem Schutzrohr mit Abstand umgebene SchalIwel1enleiter von
einem Ring umgeben ist, der mehrere radial verlaufende kurze Stabmagnete enthält. Dieser den SchalIwel1enleiter allseits
umgebende Ring wird als Positionsgeber verwendet.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Druckmittelzylinder
zu schaffen, bei dem sich die Position exakt bestimmen läßt, ohne daß die Positionierbestimmungseinrichtung
in irgendeiner Weise zur einer Einschränkung der Befesti-
- 3 gungsmöglichkeit oder der Anordnungsart des Zylinders führt.
Zur Lösung dieser Aufgabe ist ein Druckmittel zylinder mit den
Merkmalen des Anspruchs 1 vorgesehen.
Der Erfinder der vorliegenden Anmeldung hat herausgefunden,
daß die Verwendung eines Magneten innerhalb des Zylindergehäuses in der Lage ist, die Rolle des Positionsgebers für das
außerhalb des Gehäuses angeordnete Leiterelement zu spielen.
Es ist also nicht mehr eine Umfassung des Leiterelements
durch ein Ringelement mit vier Magneten erforderlich, was ja
eine mechanische Verbindung zwischen dem Kraftabnahmeteil des
Kolbens und dem Positionsgeber außerhalb des Zylindergehäuses
nötig machen würde. Daher ist der von der Erfindung vorgeschlagene Druckmittel zylinder besonders geeignet, die der
Erfindung zugrunde liegende Aufgabe zu lösen. Er enthält an
seiner Außenseite zur Durchführung der Messung der Position
keinerlei zusätzliche mechanische Elemente oder Verbindungen.
Es werden auch keine Leitungen mehr mit dem Kolben mitgeführt, da alle Auswertungselemente an dem stirnseitigen
Ende des Leiterelements ortsfest angeordnet sind.
Da herkömmliche kolbenstangenlose Druckmittelzylinder häufig
schon zum Schließen von außerhalb des Gehäuses angeordneten Reed-Kontakten oder dgl. verwendet werden, haben in vielen
Fällen die Kolben bereits Magnete, die diese zusätzliche
Aufgabe mit übernehmen können.
In Weiterbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, daß das
Leiterelement einen Schallwel1enleiter aus magnetostriktivem
Material aufweist und die Auswerteinrichtung einen Impulsgeber
zur Erzeugung eines Stromimpulses aufweist.
Erfindungsgemäß kann vorgesehen sein, daß der Schallwellen-Ieiter
in einem ihn umgebenden Schutzrohr angeordnet ist.
Die Erfindung schlägt vor, daß das Schutzrohr mit dem
Schallwellenleiter direkt an der Außenseite des zylindrischen
Gehäuses befestigt ist. Damit entfallen nach einer erstmaligen
Festlegung eines Nullpunkts alle späteren Justierungen.
Die Befestigung kann beipielsweise mit Vorteil dadurch geschehen,
daß das Schutzrohr in einem Profil angeordnet ist,
das an der Außenseite des Zylindergehäuses befestigt wird,
insbesondere in eine dort vorhandene Nut eingehängt, eingeschoben
oder eingeklinkt wird. Derartige Nuten sind zur Anbringung des Erfindergehäuses an Befestigungselementen
häufig schon vorhanden.
In Weiterbildung kann vorgesehen sein, daß die Auswerteinrichtung
und/oder der Impulsgeber im Bereich des einen Endes
des Zylindergehäuses angeordnet sind. Damit kann längs der gesamten ausnutzbaren Länge des Zylindergehäuses gemessen und
damit auch positioniert werden. Die elektrischen Leitungen, die mit der Auswerteinrichtung verbunden sind, stören an
dieser Stelle am wenigsten, da hier auch die hydraulischen und/oder pneumatischen Leitungen sowie die Steuerleitungen
für die Ventile zur Steuerung der Bewegung des Kolbens vorhanden sind. Weitere Merkmale, Einzelheiten und Vorzüge
der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung
einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sowie anhand
der Zeichnung. Hierbei zeigen:
Fig. 1 eine teilweise aufgebrochene Aufsicht auf einen
Druckmittelzylinder nach der Erfindung;
Fig. 2 in vergrößertem Maßstab einen Querschnitt durch die Anordnung der Figur 1.
Figur 1 zeigt eine stark vereinfachte Aufsicht auf einen
kolbenstangenlosen Druckmittelzylinder. Der Druckmittelzylinder
enthält ein zylindrisches Gehäuse 1, das in der
Figur 1 verkürzt dargestellt ist. Das Gehäuse 1 besteht beispielsweise aus Aluminium. Es es ist an beiden Stirnseiten
durch je ein Abschlußelement 2 abgeschlossen. Die Abschlußelemente
2 enthalten Ventile, die entweder direkt im Abschlußelement
2 angeordnet sind oder in dort vorhandene öffnungen einschraubbar und befestigbar sind. Die Ventile
dienen dazu, Druckmedium in das Innere des Zylindergehäuses
einzuführen, um die Bewegung eines Kolbens zu steuern. Die Ventile sind in der Regel durch elektrische Leitungen
ansteuerbar.
Das Gehäuse 1 enthält einen sich in Längsrichtung erstreckenden
Schlitz, der sowohl an der Außenseite als auch an der
Innenseite durch ein Dichtband 3 abgedeckt ist, von denen in
Figur 1 nur das äußere Dichtband 3 zu sehen ist. Das Dichtband
3 besteht beispielsweise aus Stahl, so daß es von beidseits
des Längschlitzes angeordneten Magneten festgehalten wird.
Das Gehäuse 1 enthält einen kreiszylindrischen Innenraum, in
dem ein Kolben 4 längs verschiebbar geführt ist. Der Kolben
ist in der Figur 1 teilweise sichtbar. Die Bewegung des Kolbens wird durch die erwähnten Ventile gesteuert, und die Erfindung
befaßt sich damit, die exakte Position des Kolbens
festzustel1 en.
Wie sich aus der Figur ergibt, enthält der Kolben 4 einen
Kraftabnahmeabsatz 5, an dem die Bewegung des Kolbens abgenommen und auf eine anzutreibende Vorrichtung übertragen
wird.
An der Außenseite des Zylindergehäuses 1 ist ein Profil 6
befestigt, das sich in Längsrichtung des Gehäuses 1 über
praktisch dessen gesamte Länge erstreckt und seitlich eine nasenartige Rippe 7 aufweist. Die Rippe ist so geformt, daß
sie in eine der an der Außenseite des Gehäuses 1 vorhandenen
bogenförmigen Nuten 8 hineinpaßt. Aufgrund der Bogenform der
Nuten 8 läßt sich das Profil von der Seite her in die Nuten
einsetzen und hochschwenken, bis der untere Abschnitt 9 des Profils 6 die in Figur 2 dargestellte Stellung eingenommen
hat. Diese kann dadurch fixiert werden, daß durch eine Gewindebohrung des Abschnittes 9 eine Schraube hindurchgeschraubt
wird, die sich etwa radial zum Gehäuse 1 erstreckt und sich auf dessen Außenseite abstützt.
Das Profil 6 enthält einen in Querschnitt kreisförmigen
Innenraum 10, der sich in Längsrichtung des Profils 6
erstreckt. In den Innenraum 10 wird ein im einzelnen nicht dargestelltes Schutzrohr für ein Meßsystem eingeschoben, in
dessen Inneren ein Schallwellenleiter aus magnetostriktivem
Material angeordnet ist.
An dem einen stirnseitigen Ende 11 des Profils 6 ist ein
Gehäuse 12 angeordnet, das mit dem Wellenleiter und dem Schutzrohr verbunden ist. In dem Gehäuse sind alle zur
Bestimmung des Abstands bzw. der Position des Kolbens erforderlichen Einrichtungen untergebracht, einschließlich
einer Auswerteelektronik.
Der Kolben 4 enthält zwei Stabmagnete 13, 14, die sich quer zur Längsrichtung und, im Querschnitt gesehen, unter einem
Winkel von 90 Grad gegenüber der Richtung des Längsschlitzes
erstrecken. Beide Stabmagnete 13, 14 enthalten Pole bildende
Endflächen 15, die so orientiert sind, daß die austretenden
Magnetlinien auf das Profil 6 und damit auf den in diesem angeordneten Schallwellenleiter gerichtet sind. Die beiden
Stabmagnete 13, 14, die parallel zueinander verlaufen, weisen
umgekehrte Orientierung auf, so daß ein auf den Schallwellenleiter
gerichteter Pol ein Südpol und der andere ein Nordpol
ist. Es wird damit ein sich durch den Schallwellenleiter
schließender magnetischer Kreis erzeugt. Es wäre selbstverständlich
für die Zwecke der Positionsmessung auch möglich, anstelle der beiden Stabmagnete einen Hufeisenmagnet zu
verwenden. Die Stabmagnete 13, 14 haben jedoch den Vorteil,
daß sie auf der gegenüberliegenden Außenseite des Gehäuses
zur Bedienung von magnetisch betätigbaren Schaltern verwendet
werden können.
Nach Anbringen des Meßsystems, d.h. nach Festlegen des Profils 6, wird der Nullpunkt bestimmt, indem der Kolben in
eine bestimmte Ausgangsposition gebracht und das Gerät einjustiert
wird. Anschließend läßt sich die exakte Position des
Kolbens in jeder beliebigen Stellung bestimmen. Der Kolben
enthält an seiner Außenseite keinerlei bewegliche, mit dem Positionsmeßsystem zusammenwirkende Teile. Es gibt keine mit
der Bewegung des Kolbens mitgeführten Leitungen oder dgl., da alle Leitungen im Endbereich des zylindrischen Gehäuses 1
ortsfest angeordnet sind. Mit Außnahme des geringen Platzbedarfs, den das Profil 6 selbst benötigt, steht die gesamte
Außenseite des Gehäuses zur Verfügung, um beispielsweise das
Gehäuse 1 mit Befestigungsteilen zu versehen und zu befestigen
.
Der Positionsgeber, dessen Position die Auswerteeinrichtung
bestimmt, wird von den im Innern des Gehäuses in dem Kolben angeordneten Magneten 13, 14 gebildet, die eigentlich zu
anderen Zwecken, nämlich zu Betätigung von Magnetschaltern, sowieso schon vorhanden sind.
Claims (1)
1.1 einem Zylindergehäuse (1) aus nicht ferromagnetischen Material ,
1.2 einer an der Außenseite des Zylindergehäuses (1)
angeordneten Positionsaufnahemeinrichtung, die
1.2.1 ein sich in Längsrichtung des Zylindergehäuses (1)
erstreckendes Leiterelement und
1.2.2 eine am Ende des Leiterelements angeordnete
Auswerteinrichtung zur Bestimmung des Abstands zu
einem mit dem Leiterelement zusammenwirkenden
Positionsgeber aufweist,
1.3 einem in einem Innenraum des Zylindergehäuses (1)
verschiebbaren Kolben (4), der
1.3.1 einen Magnet (13, 14) mit einer etwa senkrecht zu einem Radius des Querschnitts verlaufenden
Polfläche (15) aufweist,
1.4 wobei der am Kolben (4) angebrachte Magnet (13, 14) als Positionsgeber für die Positionsaufnahmeeinrichtung dient.
Druckmittelzylinder nach Anspruch 1, bei dem das
Leiterelement einen Schallwellenleiter aus magne-
tostriktivem Material aufweist und die Auswerteinrichtung
einen Impulsgeber zur Erzeugung eines
Stromimpulses aufweist.
Druckmittelzylinder nach Anspruch 2, bei dem der
Schallwellenleiter in einem ihn umgebenden
Schutzrohr angeordnet ist.
Druckmittelzylinder nach Anspruch 3, bei dem das
Schutzrohr in einem an dem Zylindergehäuse (1)
befestigten Profil (6) angeordnet ist.
Druckmittelzylinder nach Anspruch 4, bei dem das
Profil (6) in eine Nut (8) an der Außenseite des
Zylindergehäuses (1) eingehängt, eingeschoben bzw.
eingeklinkt ist.
Druckmittelzylinder nach einem der vorhergehenden
Ansprüche, bei dem die Auswerteinrichtung und/oder der Impulsgeber im Bereich des einen Endes des
Zylindergehäuses (1) angeordnet ist.
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