EP1103728B1 - Endlagengeber für pneumatisch oder hydraulisch wirkende Arbeitszylinder mit Endlagenverriegelung - Google Patents

Endlagengeber für pneumatisch oder hydraulisch wirkende Arbeitszylinder mit Endlagenverriegelung Download PDF

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EP1103728B1
EP1103728B1 EP00111722A EP00111722A EP1103728B1 EP 1103728 B1 EP1103728 B1 EP 1103728B1 EP 00111722 A EP00111722 A EP 00111722A EP 00111722 A EP00111722 A EP 00111722A EP 1103728 B1 EP1103728 B1 EP 1103728B1
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locking
end position
piston
contact
working cylinder
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Josef Büter
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Buemach Engineering International BV
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    • 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
    • F15B15/26—Locking mechanisms
    • F15B15/261—Locking mechanisms using positive interengagement, e.g. balls and grooves, for locking in the end positions
    • 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
    • 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
    • F15B15/2892—Means for indicating the position, e.g. end of stroke characterised by the attachment means

Definitions

  • the invention refers to a transmitter for pneumatic or hydraulic working cylinder with end position locking, after locking in the respective end position responds.
  • a limit switch for working cylinders for non-contact scanning the position of a piston in a working cylinder is described in the document DE 29 16 500 C2, the a permanent magnet arranged in the housing and Hall generator has, wherein the permanent magnet arranged so is that the field lines transverse to the direction of a ferromagnetic piston and pass through baffles limited to more accurately detect the position of the piston.
  • This and other non-contact donors are to an exact position assignment too inaccurate, as they have a switching range, a certain Switch point is not reproducible, which is position-dependent Follow-up leads to problems.
  • Durckschrift US-A-3177780 shows a limit position sensor according to The preamble of claim 1. From the document US-A-4140045 is a working cylinder with respect to the cylinder housing electrically insulated contact pins, the act together with the piston as a final position known.
  • the object of the invention is to provide a Sensors for pneumatic or hydraulic working cylinders with end-position locking, after locking in the respective end position responds, within the working cylinder arranged with reproducible switching point, independent of temperature, pressure independent, robust and easy and cost-effective to implement
  • the essence of the invention consists in the formation of a, from an electrically isolated from the cylinder in this arranged contact pin and a locking piston Endlagenverriegelungsä existing as a closer encoder for pneumatically or hydraulically-acting working cylinder with Endlagenverriegelung, after locking in the final position an electrically conductive connection produces the potential of the working cylinder by the locking piston is limited beyond the necessary position for the actual locking position.
  • the advantages of the invention are in particular in closing the contact after the lock in the respective End position, so that misdirections to the actual End position are excluded.
  • the arrangement of contacts inside the working cylinder are not influenced from the outside, non-disruptive and reproducible switching points given, the temperature independent, pressure independent, maintenance-free, robust and simple and inexpensive to realize are.
  • Due to the modular arrangement on the working cylinder piston is the optional assembly for the required Endlagensignalgabe in one of the end positions as well as for both End positions possible.
  • Fig. 1 and Fig. 3 in particular a according to the principle of the known from the utility model DE 298 09 717.6 solution for Endlagenverriegelung hydraulic working cylinder acting cylinder essentially of a fixed to a piston rod 1 piston 2 in a cylinder tube 3 with a guide closure part 4 and a bottom closure part 5, wherein the piston 2, two mechanically acting modular units 6 for Endlagenverriegelung symmetrically to the main axis of the piston 2, preferably by screwing, according to Fig. 2 of a locking piston 7, a locking piston spring 8, a locking element carrier 9 and segmented blocking bodies 10th as locking elements whose hardness is lower to avoid damage to the inner wall of the cylinder tube 3, exist.
  • the segmented locking body 10 are moved accordingly to a position that they by means of the displacing by the bias of the locking piston spring 8 locking piston 7 due to its different diameter with conical transition Slidably inserted on the surface thereof in a recess 11 inserted in both the guide closure part 4 and in the bottom closure part 5, which has a chamfer 12 in the direction of movement of the piston 2 for easier unlocking, whereby a positive axial load-bearing detent, locking is effected.
  • the recess 11 is arranged in the guide closure part 4 and in the bottom closure member 5 so that the segmented locking body 10 with its inner surface 13 completely Edinburghlagern on a larger lateral surface 14 of the locking piston 7, which still has sufficient stroke to contact further in his move one in a screw housing 15 with an insulating bushing 16 electrically isolated both in the guide closure part 4 and in the bottom closure member 5 arranged contact pin 17 to produce electrically conductive.
  • the contact pin 17 is disposed in the vicinity of the recess 11 so that the contact between the locking piston 7 and the contact pin 17 is made only when the locking is done by means of the segmented locking body 10, but without the locking piston 7 its end position on assigned end stop 18 has already reached.
  • H G H K + H F
  • H F can be in a range of 2 to 4 millimeters, so that a reliable contact between the contact pin 17 and the locking piston 7 is ensured.
  • the evaluation of the contact produced can be done in a known manner, for example, at any point of the differential working cylinder, a ground connection 19 is made to a voltage source 20, wherein in the further connection of the voltage source 20 to the outer terminals of the contact pins 17 is a load 21 whose flowing Current or voltage drop is used with closed contact between the contact pin 17 and the locking piston 7 to ground for evaluation or signaling.

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Description

Die Erfindung bezeichnet einen Geber für pneumatisch oder hydraulisch wirkende Arbeitszylinder mit Endlagenverriegelung, der nach der Verriegelung in der jeweiligen Endlage anspricht.
Aus dem Stand der Technik sind Geber zur Signalisierung und Auswertung der Endlagen von Arbeitszylindern in Form von zusätzlichen Einrichtungen bekannt, die auf dem Schließen von Kontakten basieren. Die Kontaktbetätigung kann abhängig oder unabhängig vom Druck des Fluids bzw. auch am Getriebe mechanisch angesteuert erfolgen. Des Weiteren sind berührungslos wirkende Signalgeber bekannt, die insbesondere das Prinzip der Auswertung von Magnetfeldänderungen beinhalten.
Ein Endschalter für Arbeitszylinder zur berührungslosen Abtastung der Stellung eines Kolbens in einem Arbeitszylinder wird in der Druckschrift DE 29 16 500 C2 beschrieben, der einen im Gehäuse angeordneten Permanentmagneten und Hallgenerator aufweist, wobei der Permanentmagnet so angeordnet ist, daß die Feldlinien quer zur Bewegungsrichtung eines ferromagnetischen Kolbens verlaufen und durch Leitbleche begrenzt werden, um die Position des Kolbens genauer zu erfassen. Dieser und auch andere berührungslos arbeitende Geber sind hinsichtlich einer exakten Stellungszuordnung zu ungenau, da sie einen Schaltbereich aufweisen, ein bestimmter Schaltpunkt nicht reproduzierbar ist, was bei stellungsabhängigen Folgeschaltungen zu Problemen führt.
In der Druckschrift DE 33 02 255 A1 wird eine Vorrichtung für die Anzeige der Endstellung eines Kolbens in einem Zylinder offenbart, bei der in der zum Arbeitszylinder führenden Hydraulikleitung ein Meßzylinder mit einem Meßkolben und elektrischen Kontakten angeordnet ist, die bei dessen Endlage, die dem Erreichen der Endlage des Arbeitszylinders entspricht, geschlossen werden. Diese Lösung ist durch den komplizierten zusätzlichen Meßzylinder, der exakt dem jeweilig benutzten Arbeitszylinder anzupassen ist, aufwendig und kostenintensiv. Durch die unterschiedlichen Einbauorte können zudem durch Temperaturdifferenzen Fehlanzeigen auftreten.
Die Durckschrift US-A-3177780 zeigt einen Endlagengeber gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Aus der Druckschrift US-A-4140045 ist ein Arbeitszylinder mit gegenüber dem Zylindergehäuse elektrisch isolierten Kontaktstiften, die zusammen mit dem kolben als Endlagengeber fungieren, bekannt.
Die Aufgabe der Erfindung besteht in der Ausbildung eines Gebers für pneumatisch oder hydraulisch wirkende Arbeitszylinder mit Endlagenverriegelung, der nach der Verriegelung in der jeweiligen Endlage anspricht, innerhalb des Arbeitszylinders mit reproduzierbarem Schaltpunkt angeordnet, temperaturunabhängig, druckunabhängig, robust sowie einfach und kostengünstig zu realisieren ist
Die Aufgabe wird durch die im Patentanspruch 1 aufgeführten Merkmale gelöst. Bevorzugte Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Das Wesen der Erfindung besteht in der Ausbildung eines, aus einem elektrisch isoliert gegenüber dem Arbeitszylinder in diesem angeordneten Kontaktstift und einem Verriegelungskolben einer Endlagenverriegelungseinheit als Schließer bestehenden Gebers für pneumatisch oder hydraulisch wirkende Arbeitszylinder mit Endlagenverriegelung, der nach der Verriegelung in der Endlage eine elektrisch leitende Verbindung zum Potential des Arbeitszylinders herstellt, indem der Verriegelungskolben über die zur eigentlichen Verriegelung notwendige Lage hinaus begrenzt verschiebbar ist.
In einem Arbeitszylinder mit Endlagenverriegelung für beide Endstellungen ist die Anordnung jeweils eines Gebers für die zugeordnete Endlage möglich, wobei am Arbeitszylinderkolben beidseitig, symmetrisch zur vertikalen Hauptachse des Kolbens mittels einer lösbaren Verbindung eine verriegelungsfähige Modulareinheit mit einem über die zur Verriegelung notwendige Stellung begrenzt hinaus verschiebbaren Verriegelungskolben montiert werden.
Die Vorteile der Erfindung bestehen insbesondere im Schließen des Kontakts nach der erfolgten Verriegelung in der jeweiligen Endlage, so dass Fehlweisungen zur tatsächlichen Endlage ausgeschlossen sind. Mit der Anordnung der Kontakte innerhalb des Arbeitszylinders sind von außen nicht beeinflußbare, nicht störbare und reproduzierbare Schaltpunkte gegeben, die temperaturunabhängig, druckunabhängig, wartungsfrei, robust sowie einfach und kostengünstig zu realisieren sind. Durch die modulare Anordnung am Arbeitszylinderkolben ist die wahlweise Montage für die benötigte Endlagensignalgabe in einer der Endlagen als auch für beide Endlagen möglich.
Die Erfindung wird als Ausführungsbeispiel an Hand von
  • Fig. 1 als Schnitt durch einen Differentialarbeitszylinder am kolbenseitigen Ende im verriegelten Zustand
  • Fig. 2 als Schnitt einer Modulareinheit zur Detaildarstellung des geschlossenen Kontakts im Differentialarbeitszylinder nach der Endlagenverriegelung
  • Fig. 3 als Teilschnitt eines Differentialarbeitszylinders mit Anordnung von Kontakten zur Signalgabe nach der Verriegelung für beide Endlagen näher erläutert.
    • Nach Fig. 1 und Fig. 3 besteht insbesondere ein nach dem Prinzip der aus dem Gebrauchsmuster DE 298 09 717.6 bekannten Lösung zur Endlagenverriegelung hydraulischer Arbeitszylinder wirkender Arbeitszylinder im wesentlichen aus einem an einer Kolbenstange 1 befestigten Kolben 2 in einem Zylinderrohr 3 mit einem Führungsverschlußteil 4 sowie einem Bodenverschlußteil 5, wobei mit dem Kolben 2 zwei mechanisch wirkende Modulareinheiten 6 zur Endlagenverriegelung symmetrisch zur Hauptachse des Kolbens 2, vorzugsweise durch Verschrauben verbunden sind, die nach Fig. 2 aus einem Verriegelungskolben 7, einer Verriegelungskolbenfeder 8, einem Verriegelungselementeträger 9 sowie segmentierten Sperrkörpern 10 als Verriegelungselemente, deren Härte zur Vermeidung der Schädigung der Innenwandung des Zylinderrohres 3 demgegenüber geringer ist, bestehen.
    Wird der Kolben 2 durch Beaufschlagung mit einem Druckmedium in eine der Endlagen im Arbeitszylinder bewegt, so werden die segmentierten Sperrkörper 10 entsprechend in eine Position verschoben, daß sie mittels des sich durch die Vorspannung der Verriegelungskolbenfeder 8 verschiebenden Verriegelungskolbens 7 infolge dessen unterschiedlichen Durchmessers mit konischem Übergang auf dessen Oberfläche gleitend in eine sowohl im Führungsverschlußteil 4 als auch im Bodenverschlußteil 5 eingebrachte Aussparung 11, die zur leichteren Entriegelung eine Fase 12 in Bewegungsrichtung des Kolbens 2 aufweist, gedrückt werden, wodurch eine formschlüssige axiale lasttragende Rastung, Verriegelung bewirkt wird.
    Die Aussparung 11 ist im Führungsverschlußteil 4 und im Bodenverschlußteil 5 so angeordnet, daß die segmentierten Sperrkörper 10 mit ihrer inneren Oberfläche 13 vollständig auf einer größeren Mantelfläche 14 des Verriegelungskolbens 7 auflagern, wobei dieser noch ausreichend Hub aufweist, um bei seinem weiteren Verschieben den Kontakt zu einem in einem Schraubgehäuse 15 mit einer Isolierbuchse 16 elektrisch isoliert sowohl im Führungsverschlußteil 4 als auch im Bodenverschlußteil 5 angeordneten Kontaktstift 17 elektrisch leitend herzustellen. Vorzugsweise wird der Kontaktstift 17 in der Nähe der Aussparung 11 so angeordnet, daß der Kontakt zwischen dem Verriegelungskolben 7 und dem Kontaktstift 17 erst hergestellt wird, wenn die Verriegelung mit Hilfe der segmentierten Sperrkörper 10 erfolgt ist, jedoch ohne dass der Verriegelungskolben 7 seine Endlage am zugeordneten Endanschlag 18 bereits erreicht hat. Zur sicheren Funktionsweise des Kontaktes kann der Kontaktstift 17 optional teleskopisch federnd oder auch der für den Kontakt erforderliche Bereich des Verriegelungskolbens 7 elastisch verformbar ausgeführt sein.
    Der Gesamthub des Verriegelungskolbens 7 ist demzufolge größer zu wählen als der zur Schließung des Kontakt notwendige Hub. Der Gesamthub HG ergibt sich aus der Summe des erforderlichen Hubes zum Schließen des Kontakts HK und dem freien Hub bis zum Erreichen des Endanschlags 18 HF nach Herstellung des Kontakts. HG = HK + HF In einem praktischen Ausführungsbeispiel kann HF in einem Bereich von 2 bis 4 Millimetern liegen, so dass eine sichere Kontaktgabe zwischen dem Kontaktstift 17 und dem Verriegelungskolben 7 gewährleistet ist.
    Die Auswertung des hergestellten Kontaktes kann in bekannter Weise erfolgen, indem beispielsweise an beliebiger Stelle des Differentialarbeitszylinders eine Masseverbindung 19 zu einer Spannungsquelle 20 hergestellt wird, wobei in der weiteren Verbindung der Spannungsquelle 20 zu den äußeren Anschlüssen der Kontaktstifte 17 eine Last 21 liegt, deren fließender Strom oder Spannungsabfall bei geschlossenem Kontakt zwischen dem Kontaktstift 17 und dem Verriegelungskolben 7 zur Masse zur Auswertung oder Signalisierung benutzt wird.
    Verwendete Bezugszeichen
    1
    Kolbenstange
    2
    Kolben
    3
    Zylinderrohr
    4
    Führungsverschlußteil
    5
    Bodenverschlußteil
    6
    Modulareinheit
    7
    Verriegelungskolben
    8
    Verriegelungskolbenfeder
    9
    Verriegelungselementeträger
    10
    segmentierte Sperrkörper
    11
    Aussparung
    12
    Fase
    13
    innere Oberfläche
    14
    Mantelfläche
    15
    Schraubgehäuse
    16
    Isolierbuchse
    17
    Kontaktstift
    18
    Endanschlag
    19
    Masseverbindung
    20
    Spannungsquelle
    21
    Last

    Claims (5)

    1. Endlagengeber für pneumatisch oder hydraulisch wirkende Arbeitszylinder mit Endlagenverriegelung, der nach der Verriegelung in der jeweiligen Endlage anspricht, dadurch gekennzeichnet, daß in einem Führungsverschlußteil (4) oder/und in einem Bodenverschlußteil (5) ein gegenüber dem Arbeitszylinder elektrisch isolierter Kontaktstift (17) angeordnet ist, der in Verbindung mit einem Verriegelungskolben (7) einer Modulareinheit (6) zur Endlagenverriegelung als Schließer ausgebildet ist.
    2. Endlagengeber nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrisch leitende Verbindung vom isolierten Kontaktstift (17) zum Potential des Arbeitszylinders nach erfolgter mechanischer Verriegelung in der Endlage vorliegt.
    3. Endlagengeber nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der als Schließer wirkende Verriegelungskolben (7) über die zur eigentlichen Verriegelung notwendige Lage hinaus begrenzt verschiebbar ist.
    4. Endlagengeber nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Kontaktstift (17) teleskopartig, federnd ausgebildet ist.
    5. Endlagengeber nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der kontaktschließende Bereich des Verriegelungskolbens (7) elastisch verformbar ist.
    EP00111722A 1999-11-24 2000-06-02 Endlagengeber für pneumatisch oder hydraulisch wirkende Arbeitszylinder mit Endlagenverriegelung Expired - Lifetime EP1103728B1 (de)

    Applications Claiming Priority (2)

    Application Number Priority Date Filing Date Title
    DE29920657U 1999-11-24
    DE29920657U DE29920657U1 (de) 1999-11-24 1999-11-24 Endlagengeber für pneumatisch oder hydraulisch wirkende Arbeitszylinder mit Endlagenverriegelung

    Publications (3)

    Publication Number Publication Date
    EP1103728A2 EP1103728A2 (de) 2001-05-30
    EP1103728A3 EP1103728A3 (de) 2003-10-15
    EP1103728B1 true EP1103728B1 (de) 2005-08-17

    Family

    ID=8082044

    Family Applications (1)

    Application Number Title Priority Date Filing Date
    EP00111722A Expired - Lifetime EP1103728B1 (de) 1999-11-24 2000-06-02 Endlagengeber für pneumatisch oder hydraulisch wirkende Arbeitszylinder mit Endlagenverriegelung

    Country Status (3)

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    EP (1) EP1103728B1 (de)
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    DE (2) DE29920657U1 (de)

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    ATE302347T1 (de) 2005-09-15
    DE29920657U1 (de) 2000-02-24
    EP1103728A3 (de) 2003-10-15
    DE50010966D1 (de) 2005-09-22
    EP1103728A2 (de) 2001-05-30

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