DE9218883U1

DE9218883U1 - Device for determining the position of a pressure-operated working cylinder

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Publication number: DE9218883U1
Application number: DE9218883U
Authority: DE
Original assignee: Mannesmann AG
Current assignee: Vodafone GmbH
Priority date: 1992-12-03
Filing date: 1992-12-03
Publication date: 1995-11-23
Anticipated expiration: 2002-12-04

Description

Mannesmann AktiengesellschaftMannesmann Aktiengesellschaft

Mannesmannufer 2 29 982Mannesmannufer 2 29 982

4000 Düsseldorf4000 Dusseldorf

Einrichtung zur Positionsermittlung bei einem druckmittelbetriebenenDevice for determining the position of a pressure-operated

ArbeitszylinderWorking cylinder

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Positionsermittlung bei einem druckmittelbetriebenen Arbeitszylinder, wobei am Außenumfang des Zylinderrohres mindestens ein Positionsermittlungselement angeordnet ist, welches von mindestens einem Positionsgeberelement betätigbar ist.The invention relates to a device for determining the position of a pressure medium-operated working cylinder, wherein at least one position-determining element is arranged on the outer circumference of the cylinder tube, which can be actuated by at least one position sensor element.

Eine Einrichtung dieser Art ist aus der DE-OS 32 46 970 bekannt. Bei diesem bekannten Arbeitszylinder sind am Außenumfang ein oder mehrere Positionsermittlungselemente in Form von Reed-Schaltern angeordnet. In dem innerhalb des Arbeitszylinders bewegbaren Kolben sind mehrere scheibenartige Magnetelemente angeordnet, die bei Annäherung im Bereich der Reed-Schalter dieselben betätigen. Zur Betätigung solcher Reed-Schalter bedarf es einer genügend hohen magnetischen Feldstärke. Um diese zu gewährleisten, sind zum einen die Magnetelemente des Kolbens aus einem hochrernanenten magnetischen Werkstoff und zum anderen ist die Zylinderwandung im Bereich der Reed-Schalter so dünn gewählt, daß die Magnetelemente des Kolbens möglichst nahe an den Reed-Schalter herankommen.A device of this type is known from DE-OS 32 46 970. In this known working cylinder, one or more position detection elements in the form of reed switches are arranged on the outer circumference. In the piston, which can be moved within the working cylinder, several disk-like magnetic elements are arranged, which actuate the reed switches when they approach them. To actuate such reed switches, a sufficiently high magnetic field strength is required. To ensure this, on the one hand the magnetic elements of the piston are made of a highly retentive magnetic material and on the other hand the cylinder wall in the area of the reed switches is chosen to be so thin that the magnetic elements of the piston come as close as possible to the reed switch.

Diese Bedingung gilt für Arbeitszylinder mit Kolbenstange sowie für sogenannte kolbenstangenlose Arbeitszylinder gleichermaßen. Bei dieser bekannten Einrichtung zur Positionsermittlung ist es nur schwer möglich, Arbeitszylinder mit derselben nachzurlisten. Hierzu müsste der Arbeitszylinder zerlegt und der Kolben entweder bearbeitet oder durch einen entsprechenden Kolben mit Magnetelementen ausgetauscht werden. Dieses ware nur dann möglich, wenn die Zylinderrohrwanddicke eine zuverlässige Positionsermittlung, sprich Reed-Schalter-Betätigung zuließe.This condition applies equally to working cylinders with a piston rod and to so-called rodless working cylinders. With this known device for determining position, it is difficult to retrofit working cylinders with the same. To do this, the working cylinder would have to be dismantled and the piston either machined or replaced with a corresponding piston with magnetic elements. This would only be possible if the cylinder tube wall thickness allowed reliable position determination, i.e. reed switch operation.

In der Regel ist es jedoch nicht die Kolbenposition, sondern die Position des kraftabgebenden Elementes des Arbeitszylinders, die gefragt ist. Das kraftabgebende Element kann dann entweder die Kolbenstange oder bei kolbenstangenlosen Arbeitszylindern der Schlitten sein. Die Position der Kolbenstange bzw. des Schlittens ergibt sich somit nur indirekt aus der Position des Arbeitskolbens. Die entsprechende Justierung der Sensorelemente bzw. der Reed-Schalter ist daher für den Anwender sehr aufwendig.As a rule, however, it is not the piston position but the position of the force-emitting element of the working cylinder that is required. The force-emitting element can then be either the piston rod or, in the case of rodless working cylinders, the slide. The position of the piston rod or the slide is therefore only indirectly determined from the position of the working piston. The corresponding adjustment of the sensor elements or the reed switches is therefore very complex for the user.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung zur Positionsermittlung bei einem druckmittelbetriebenen Arbeitszylinder derart zu gestalten, daß dieselbe einfach nachrüstbar und die Ermittlungs- und Geberelemente direkt und feinfühlig einstellbar sind.The invention is therefore based on the object of designing a device for determining the position of a pressure medium-operated working cylinder in such a way that it can be easily retrofitted and the determining and sensor elements can be adjusted directly and sensitively.

Bei einer Einrichtung zur Positionsermittlung bei druckmittelbetriebenen Arbeitszylindern der gattungsgemäßen Art wird die gestellte Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß bei Verwendung eines kolbenstangenlosen Arbeitszylinders mit einem am Zylinderaußenumfang geführten Schlitten, der Schlitten an einer der in Verschieberichtung verlaufenden Schmalseiten ein Längsführungsteil aufweist, an dem das Positionsgeberelement bzw. die Positionsgeberelemente verschieb- undIn a device for determining the position of pressure medium-operated working cylinders of the generic type, the object is achieved according to the invention in that when using a rodless working cylinder with a slide guided on the cylinder outer circumference, the slide has a longitudinal guide part on one of the narrow sides running in the direction of displacement, on which the position sensor element or the position sensor elements can be displaced and

fixierbar angeordnet ist bzw. sind. Weitere Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen angegeben, gegenüber dem Stand der Technik ergibt sich, daß nunmehr alle Einzelelemente, d. h. Positionsgeber und Sensor außen am Arbeitszylinder angeordnet sind. Ferner ergibt sich, daß die Position des Schlittens direkt und nicht indirekt über die Kolbenposition ermittelt wird. Wesentlich ist hierbei, daß am Schlitten, nämlich an einer der in Verschieberichtung verlaufenden Schmalseiten ein Längsführungsteil angeordnet ist. Auf diesem ist der Positionsgeber verschiebbar. In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist auch das Positionsermittlungselement bzw. der Sensor am Zylinderrohraußenumfang ebenfalls parallel der Verschieberichtung des Schlittens verschiebbar. Die Tatsache, daß nunmehr sowohl der Geber als auch der Sensor jeweils für sich verschiebbar ist, ergibt eine sehr feinfühlige Abstimmung von Geber und Sensor zueinander. Daß alle Einzelelemente am Außenumfang angeordnet sind, dient nicht nur der leichteren Montage und der leichten Nachrüstbarkeit, sondern auch der einfacheren und vielseitigeren Einstellung der Schaltpunkte. Zudem ist die Möglichkeit gegeben, mehrere Geber hintereinander am Schlitten anzuordnen. Da der Schlitten im eingebauten Zustand des Arbeitszylinders ein Bauteil einer Anlage bewegt, ist somit auch die Einstellung der Position des Bauteiles entsprechend genauer möglich. Bei dieser Positionsermittlungseinrichtung entfällt im übrigen die Berücksichtigung bzw. die Abstimmung der magnetischen Remanenz des Gebereiementes zur Zylinderwandstärke im Bereich der Sensorelemente. Es entfällt also die konstruktive Berücksichtigung der Zylinderrohrgestalt bezüglich des zur Positionsermittlung erforderlichen Magnetfeldes. Bei der vorliegenden erfindungsgemäßen Einrichtung sind Geber und Sensor nur noch durch einen Luftspalt voneinander beabstandet. In weiterer Ausgestaltung kann statt eines Magnetfeldsensors auch ein Wegsensor, beispielsweise in Form eines Verschiebepotentiometers vorgesehen werden, wobei die Betätigung des Verschiebepotentiometers dann über ein mechanisches Koppelelementis or are arranged in a fixable manner. Further developments are specified in the subclaims. Compared to the prior art, it is found that all individual elements, i.e. position transmitter and sensor, are now arranged on the outside of the working cylinder. It is also found that the position of the slide is determined directly and not indirectly via the piston position. It is important here that a longitudinal guide part is arranged on the slide, namely on one of the narrow sides running in the direction of displacement. The position transmitter can be moved on this. In a further development of the invention, the position determination element or the sensor on the cylinder tube outer circumference can also be moved parallel to the direction of displacement of the slide. The fact that both the transmitter and the sensor can now be moved individually results in a very sensitive coordination of the transmitter and sensor with each other. The fact that all individual elements are arranged on the outer circumference not only makes assembly and retrofitting easier, but also makes setting the switching points easier and more versatile. It is also possible to arrange several sensors one after the other on the slide. Since the slide moves a component of a system when the working cylinder is installed, the position of the component can be adjusted more precisely. With this position determination device, there is no need to take into account or adjust the magnetic remanence of the sensor element to the cylinder wall thickness in the area of the sensor elements. There is no need to take the design of the cylinder tube shape into account with regard to the magnetic field required for position determination. In the present device according to the invention, the sensor and the sensor are only separated from each other by an air gap. In a further embodiment, a displacement sensor, for example in the form of a displacement potentiometer, can be provided instead of a magnetic field sensor, with the displacement potentiometer then being actuated via a mechanical coupling element.

erfolgt, welches am Schlitten angeordnet ist. Dieses Koppelelement ist natürlich wie der Sensor auf einem LängsfUhrungsteil geführt und somit verschieb- und fixierbar. Auch hierbei ergibt sich der Vorteil, daß durch die Verschiebbarkeit des Koppelgliedes auch der "Eingreifpunkt" auf den Wegsensor einstellbar ist. Der Wegsensor kann dabei auch über einen gewissen Bereich am Zylinderrohr verschiebbar sein. Durch die Verschiebbarkeit des Koppelgliedes und des Verschiebepotentiometers ergibt sich auch hierbei eine genaue Abstimmung zwischen der im Einsatzfall des Arbeitszylinders gegebenen Arbeitsweges zum Betätigungsweg auf dem Verschiebepotentiometer. Auch diese Ausgestaltungsvariante ist ausschließlich extern angeordnet und damit leicht nachrüstbar.which is arranged on the slide. This coupling element is, of course, guided on a longitudinal guide part like the sensor and can therefore be moved and fixed. This also has the advantage that the "interference point" on the travel sensor can be adjusted due to the ability of the coupling element to be moved. The travel sensor can also be moved over a certain area on the cylinder tube. The ability of the coupling element and the displacement potentiometer to be moved also results in a precise match between the working travel given when the working cylinder is in use and the actuation travel on the displacement potentiometer. This design variant is also arranged exclusively externally and can therefore be easily retrofitted.

Die Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und im nachfolgenden näher erläutert.The invention is illustrated in the drawing and explained in more detail below.

Es zeigt:It shows:

Figur 1 Gesamtdarstellung eines kolbenstangenlosen Arbeitszylinders mit SchlittenFigure 1 Overall view of a rodless working cylinder with slide

Figur 2 Positionsgeberelement im QuerschnittFigure 2 Position sensor element in cross section

Figur 3 Seitenansicht eines kolbenstangenlosen Arbeitszylinders mit WegsensorFigure 3 Side view of a rodless working cylinder with position sensor

Figur 4 Vorderansicht auf den Arbeitszylinder mit WegsensorFigure 4 Front view of the working cylinder with displacement sensor

Figur 1 zeigt eine Ansicht eines sogenannten kolbenstangenlosen Arbeitszylinders 1, bei dem am Außenumfang ein Schlitten 2 geführt wird. An einer der Schmalseiten des Schlittens 2 ist ein Längsführungsteil 3Figure 1 shows a view of a so-called rodless working cylinder 1, in which a slide 2 is guided on the outer circumference. On one of the narrow sides of the slide 2 there is a longitudinal guide part 3

angeordnet, welches hier als Nut mit Hinterschneidung dargestellt ist. In dieser Nut ist ein Positionsgeberelement angeordnet, welches mit einer schwalbenschwanzförmigen Anformung 7 (siehe Figur 2) in diese Nut hineingreift. Das Positionsgeberelement 4 ist dabei, wie dies aus Figur 2 ersichtlich ist, mit einer Schraube 10 versehen, wobei beim Eindrehen der Schraube die Schwalbenschwanzanformung 7 derartig gespreizt wird, daß das Positionsgeberelement 4 in dem Längsführungsteil 3, welches als Nut ausgebildet ist, fixiert wird. Nach Lösen der Schraube ist dagegen eine Verschiebbarkeit des Positionsgeberelementes entlang des Längsführungsteiles 3 des Schlittens 2 gegeben. Der Arbeitszylinder 1 weist am Außenumfang außerdem eine weitere Nut 5 auf, in die ein Positionsermittlungselement 6 eingreift und entlang der Nut verschiebbar und fixierbar ist. Es ergibt sich nun, daß durch gleichzeitige Einstellbarkeit in Verschieberichtung Positionsgeberelement 4 und Positionsermittlungselement 6 positionsmäßig besser aufeinander abgestimmt eingestellt werden können.which is shown here as a groove with an undercut. A position sensor element is arranged in this groove, which engages in this groove with a dovetail-shaped formation 7 (see Figure 2). The position sensor element 4 is provided with a screw 10, as can be seen from Figure 2, whereby when the screw is screwed in, the dovetail formation 7 is spread in such a way that the position sensor element 4 is fixed in the longitudinal guide part 3, which is designed as a groove. After loosening the screw, however, the position sensor element can be moved along the longitudinal guide part 3 of the slide 2. The working cylinder 1 also has a further groove 5 on the outer circumference, in which a position determination element 6 engages and can be moved and fixed along the groove. It now follows that, by being simultaneously adjustable in the direction of displacement, the position sensor element 4 and the position determination element 6 can be adjusted to be better coordinated with one another.

Figur 2 zeigt einen Querschnitt durch das Positionsgeberelement 4, wobei hier die Schwalbenschwanzanformung 7 und die Schraube 10 zu erkennen sind. Ferner weist dieses einstückige lositionsgeberelement 4 eine Öffnung 8 auf, in der ein Permanentmagnet 9 untergebracht ist. Hierbei kann der Permanentmagnet 9 entweder gleich bei der Herstellung des aus Kunststoff bestehenden Positionsgeberelementes 4 mit eingespritzt werden, oder es kann vorgesehen werden, den Permanentmagneten 9 auswechselbar lediglich in die Öffnung 8 einschiebbar zu belassen.Figure 2 shows a cross section through the position sensor element 4, where the dovetail shape 7 and the screw 10 can be seen. This one-piece position sensor element 4 also has an opening 8 in which a permanent magnet 9 is housed. The permanent magnet 9 can either be injected during the manufacture of the plastic position sensor element 4, or it can be provided that the permanent magnet 9 can be left replaceable and simply inserted into the opening 8.

Figur 3 zeigt in Seitenansicht ebenfalls einen kolbenstangenlosen Arbeitszylinder 1, bei dem am Außenumfang ein Schlitten 2 geführt wird. Der Schlitten 2 weist ebenfalls ein Längsführungsteil 3 auf, welches , auch hierbei als Nut ausgebildet ist. In das LängsfUhrungsteil 3 greiftFigure 3 also shows a side view of a rodless working cylinder 1, in which a slide 2 is guided on the outer circumference. The slide 2 also has a longitudinal guide part 3, which is also designed as a groove. The longitudinal guide part 3 is engaged by

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jedoch hierbei kein magnetischer Positionsgeber ein, sondern ein Geberelement, welches als Koppelglied wirkt. Dieses mechanische Koppelglied ist als Kugelgelenk 11 ausgebildet, welches mit einem am Außenumfang angebrachten Wegsensor 12 gekoppelt ist.However, this does not involve a magnetic position sensor, but rather a sensor element that acts as a coupling element. This mechanical coupling element is designed as a ball joint 11, which is coupled to a displacement sensor 12 attached to the outer circumference.

Figur 4 zeigt die Anordnung aus Fig. 3 in der Frontansicht, wobei das als Koppelglied ausgebildete Kugelgelenk 11 zu erkennen ist. Über dieses Kugelgelenk 11 wird vermieden, daß es zwischen Schlitten 2 und Wegsensor 12 während der Verschiebebewegung des Schlittens 2 zu einer Verklemmung kommt. Das Kugelgelenk 11 kompensiert somit kleine Fehlanpassungen bzw. Unparallelitäten. Auch hierbei ist wesentlich, daß das Geberelement, welches hier als Koppelglied mit Kugelgelenk &Pgr; ausgebildet ist entlang der Nut bzw. des LängsfUhrungsteiles 3 am Schlitten 2 verschiebbar und fixierbar ist. Dadurch ist eine sehr genaue Anpassung der oft individuell angelegten Verschiebestrecke des Schlittens 2 an den außen angebrachten Wegsensor möglich.Figure 4 shows the arrangement from Figure 3 in the front view, where the ball joint 11 designed as a coupling element can be seen. This ball joint 11 prevents jamming between the slide 2 and the displacement sensor 12 during the displacement movement of the slide 2. The ball joint 11 thus compensates for small misalignments or non-parallelisms. Here too, it is important that the sensor element, which is designed here as a coupling element with a ball joint Π, can be moved and fixed along the groove or the longitudinal guide part 3 on the slide 2. This enables a very precise adjustment of the often individually designed displacement path of the slide 2 to the externally attached displacement sensor.

Claims

Protection claims

1. Device for position determination in a pressure medium-operated working cylinder, wherein at least one position determination element is arranged on the outer circumference of the cylinder tube, which can be actuated by at least one position sensor element,

characterized in that in a piston rod-less working cylinder (1) with a slide (2) guided on the cylinder outer circumference, the slide (2) has a longitudinal guide part (3) on one of the narrow sides running in the direction of displacement, on which the position sensor element (4) or the position sensor elements is or are arranged so as to be displaceable and fixable.

2. Device for determining the position in a pressure medium-operated working cylinder according to claim 1, characterized in that the longitudinal guide part (3) is designed as a groove with an undercut and is integrally formed on the slide (2).

3. Device for determining the position of a pressure medium-operated working cylinder according to claim 2, characterized in that the position sensor element (4) contains a permanent magnet and consists of a plastic injection-molded part which is provided with an integrally formed holding contour (7) engaging in the groove.

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4. Device for determining the position in a pressure medium-operated working cylinder according to claim 3, characterized in that the holding contour (7) of the position sensor element (4) can be expanded by a screw (10) for fixing in the groove (3) after being clipped into the groove (3).

5. Device for determining the position of a pressure-operated working cylinder according to one or more of the preceding claims,

characterized in that the permanent magnet is injected or cast into the position sensor element (4).

6. Device for determining the position of a pressure medium-operated working cylinder according to claims 1 - 5, characterized in that the position-determining element (6) is a magnetic field sensor, which can be displaced parallel to the carriage displacement direction.

7. Device for determining the position in a pressure medium-operated working cylinder according to claim 1, characterized in that the position-determining element is a displacement sensor (12) and that the position sensor element (4) is designed as a mechanical coupling element which can be coupled to the displacement sensor (12) for position determination.

8. Device for determining the position of a pressure medium-operated working cylinder according to claim 7, characterized in that the displacement sensor (12) is displaceable over at least part of its length on the outer circumference of the working cylinder (1).

9. Device for determining the position of a pressure medium-operated working cylinder according to claim 7, characterized in that the coupling member is provided with a ball joint (11) to prevent jamming between the carriage (2) and the displacement sensor (12) during the travel path.

10. Device for determining the position of a pressure medium-operated working cylinder according to claims 7-9, characterized in that the displacement sensor (12) is designed as a displacement potentiometer .