EP2159428A2 - Kolben-Zylinder-Einheit - Google Patents

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EP2159428A2
EP2159428A2 EP09010310A EP09010310A EP2159428A2 EP 2159428 A2 EP2159428 A2 EP 2159428A2 EP 09010310 A EP09010310 A EP 09010310A EP 09010310 A EP09010310 A EP 09010310A EP 2159428 A2 EP2159428 A2 EP 2159428A2
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EP
European Patent Office
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piston
rod
cylinder unit
cylinder
unit according
Prior art date
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EP09010310A
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English (en)
French (fr)
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EP2159428B1 (de
EP2159428A3 (de
Inventor
Erwin Morath
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Liebherr Werk Ehingen GmbH
Original Assignee
Liebherr Werk Ehingen GmbH
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Publication date
Application filed by Liebherr Werk Ehingen GmbH filed Critical Liebherr Werk Ehingen GmbH
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Publication of EP2159428A3 publication Critical patent/EP2159428A3/de
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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
    • F15B15/08—Characterised by the construction of the motor unit
    • F15B15/14—Characterised by the construction of the motor unit of the straight-cylinder type
    • F15B15/1423—Component parts; Constructional details
    • F15B15/1466—Hollow piston sliding over a stationary rod inside the cylinder
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B66—HOISTING; LIFTING; HAULING
    • B66C—CRANES; LOAD-ENGAGING ELEMENTS OR DEVICES FOR CRANES, CAPSTANS, WINCHES, OR TACKLES
    • B66C23/00—Cranes comprising essentially a beam, boom, or triangular structure acting as a cantilever and mounted for translatory of swinging movements in vertical or horizontal planes or a combination of such movements, e.g. jib-cranes, derricks, tower cranes
    • B66C23/62—Constructional features or details
    • B66C23/72—Counterweights or supports for balancing lifting couples
    • B66C23/78—Supports, e.g. outriggers, for mobile cranes
    • B66C23/80—Supports, e.g. outriggers, for mobile cranes hydraulically actuated

Definitions

  • the invention relates to a piston-cylinder unit, as they are typically used in cranes, such as vehicle or crawler cranes.
  • the sensors provided in the piston-cylinder unit supply data which are to be supplied to the crane control in use in a vehicle or crawler crane.
  • the sensor requires energy.
  • Those known from the prior art Connection has great problems, since the cables are usually guided freely and are thus exposed to damage. As far as the connection cables are used in a support of a vehicle or crawler crane, it must be taken into account that these supports are displaced both in the horizontal direction (by the sliding beams) and in the vertical direction (by the supporting cylinders).
  • the object of the invention is to develop a known piston-cylinder unit such that in these provided sensors in a simple and safe manner can be supplied with energy and that the signals generated by the sensors can be transmitted in a simple manner.
  • a piston-cylinder unit is proposed with a piston displaceably mounted in a cylinder with subsequent piston rod, in which the piston and the piston rod have a cavity in which projects at least one rod over which a directly conductive or electrically conductive connection can be made ,
  • the inner side of the piston rod can be coated over at least part of its length with an insulator layer, on the outside of which, in turn, a conductive layer is applied.
  • a rod can be arranged in the cavity of the piston and the piston rod, on which a conductive layer is applied.
  • the rod provided with an electrical connection may be secured to the top of the cylinder and immersed in the cavity of the piston rod and the piston, wherein the rod is electrically connected to the conductive layer in the piston rod.
  • This electrical connection may advantageously consist of a spring-loaded sliding connection.
  • a rod provided with an electrical connection and secured to the top of the cylinder may comprise an insulator layer, the rod optionally located in the cavity of the piston and the piston rod being inserted into the hollow rod fixed to the top of the cylinder.
  • an electrical insulation is provided between the rod and the cylinder wall.
  • the rod can be put under tension without this is transmitted to the cylinder.
  • At least one sensor which can be supplied with power via the electrical conductors, can be arranged on the electrically conductive regions of the piston rod.
  • the measured values of the at least one sensor can be relayed to the existing controller via a voltage modulation of the energy supply and can be evaluated there.
  • the conductive layer on the insulator layer can cover a partial length (a) of the piston rod, so that the electrical contact of the immersed rod is interrupted after leaving the conductive region, wherein the leaving of the conductive region can be detected by a controller ,
  • the conductive layer is selected in a suitable length. If now the piston is pulled too far out of the cylinder, the contact between the rod and the conductive layer is interrupted.
  • the controller receives now in the event that the piston rod has left this defined area, no signal from the at least one sensor within the cylinder.
  • An existing control can be used to start a specific routine, such as the issuing of a warning signal or even an intervention in the control in the form of a movement stop. This can be prevented in a simple manner that the piston-cylinder unit is driven “on block". This "on block” driving the piston-cylinder unit can easily be done by using a piston-cylinder unit in the support of a vehicle or crawler crane in that the crane driver extends the cylinder very far, so that it is "on block” ,
  • an optical displacement sensor with associated central unit may be provided, via which the power supply of downstream sensors takes place.
  • the displacement sensor can pick up the voltage modulated by the sensors and provide it via a bus connection of the main control in addition to its own measurement results.
  • the sensors can measure, for example, the support force of a support plate of a support device of a vehicle crane.
  • a vehicle crane 10 is shown with an extended sliding beam 12.
  • the extendable sliding beam 12 has a piston-cylinder unit 14, at the free end of a support plate 16 is arranged for support on the ground.
  • a force sensor 18 is arranged in the piston-cylinder unit 14.
  • the inventive construction of the piston-cylinder unit 14 results from the Fig. 2 to 4 ,
  • the piston-cylinder unit 14 consists essentially of a cylinder 100, a piston 110 and a subsequent thereto piston rod 120.
  • the support plate 16 and a force sensor 18 arranged to measure the supporting force.
  • an electrically conductive rod 130 is attached and guided to the outside of the cylinder 100.
  • the rod 130 is connected to an electrical terminal 132 (see FIG Fig. 4 ).
  • an electrical insulation 131 is provided between the cylinder wall of the cylinder 100 and the rod 130.
  • Both the piston 110 and the piston rod 120 have an opening or a cavity into which the rod 130, as in FIG Fig. 2 and Fig. 4 is shown immerses.
  • the functionality of the Piston-cylinder unit the tightness over the intended pressure range in the piston rod against the hydraulic oil to be ensured. This tightness must also be present with respect to the connection of the rod 130 in the cylinder 100 as previously described. An insulation against the hydraulic oil, however, is not necessary, since this is itself electrically non-conductive.
  • the rod 130 protrudes into the cylinder space 102, through the piston 110 and into the interior of the piston rod 120 inside. This interior is either present anyway, since the piston rod is made of a tube or is specially provided.
  • the rod 130 has a length adapted to the recess in the piston rod 120. It protrudes in both the fully extended, as well as in the fully retracted state of the piston rod 120 within the piston-cylinder unit 14 into this.
  • the inside of the piston rod 120 is how it looks Fig. 4 results, provided with an insulator layer 121. On this insulator layer 121, a further conductive layer 122 is applied over a certain length a. Both the conductive layer 122 and the insulator layer 121 may be applied to the inside of the piston rod 120 in a variety of ways. So here on the one hand cylinder or flat materials can be applied. The layers can also be provided by vapor deposition, galvanic methods or the like. In the context of the present invention, the production process for these layers is not important. It is necessary for the invention, however, that here two electrically isolated poles are realized in and on the piston rod 120.
  • connection for example a sliding connection.
  • This connection is in the FIG. 4 simplified represented by the double arrow 90.
  • this can be done via a spring-loaded grinding connection. It does not matter if the abrasive bond is attached to the conductive layer 122 or to the bar 130.
  • the connection can advantageously also serve as additional storage of the rod 130. Also it could be provided at the height of the piston 110, so that the rod 130 can be made very short.
  • two rods can be used.
  • the data generated by the sensors must be passed on to the existing controller. This can be done contactlessly via a remote data transmission in a known manner. For this case, however, other components must be provided.
  • the voltage of the power supply can be modulated in accordance with the respective signal. This modulation is then recorded and evaluated by a controller. For this purpose, significantly fewer and less expensive components are necessary than in the aforementioned remote data transmission. Basically, this type of modulation is already known to the person skilled in the art.
  • a detail of the piston 110 is shown, which abuts the wall of the cylinder 100 via the seals 111 and 112.
  • the seals 111 and 112 may consist of insulators, so that in this case a spring-loaded sliding connection 113 may be provided to establish a secure conductive connection.
  • the length of the conductive layer 122 is selected such that at the same time a monitoring circuit for preventing the excessive extension of the piston 110 from the cylinder and a so-called “Driving on block” is prevented. Namely, the piston 110 is extended too far, then eliminates the conductive connection between the rod 130 and the conductive layer 122.
  • the controller not shown here receives in this case that the piston rod 120 has left the defined area, no signal from the or the sensors at the foot of the support. Thus, a certain routine can be started.
  • the conductive layer 122 and a safety distance adjustable thereby, the "drive to block" to be prevented can be easily and effectively eliminated.
  • Fig. 4 is a first way of limiting the path through an insulator layer 121 a and a second way of Wegbegrenzung realized by an insulator layer 121 b.
  • the movable path results from the freely accessible path for the sliding connection 90 a.
  • the above-described piston-cylinder unit according to the invention can be particularly advantageous in a support in a slide-out sliding beam 12 of a vehicle crane 10, as in Fig. 1 is shown, arrange.
  • a per se known optical sensor 141 may be arranged on Schiebeholmkasten 140, ie on the fixed part of the support.
  • a corresponding reflector 142 is arranged at the Schiebeholm 12 .
  • the optical sensor 141 and the reflector 142 (between themselves wirelessly) determine the extension length of the sliding beam 12.
  • the sliding beam 12 thus only a single line 143 'is required for electrical connection. This line begins at the optical sensor 141.
  • the optical sensor 141 additionally includes a CPU, which receive the signals of the sensor 18 and possibly any other existing sensors from the piston-cylinder unit, process and so on their own bus link 144 of the crane control (here not shown in detail).
  • FIG. 5 and 6 an alternative embodiment of the invention is shown.
  • an alternative constructed piston-cylinder unit 14 is shown, in which the support plate 16 is not mounted for support on the ground.
  • the piston-cylinder unit 14 also consists essentially of a cylinder 100 and a subsequent thereto piston rod 120. Again, a rod 130 is attached to the top of the cylinder.
  • Both the piston rod 120 and the adjoining piston 110 each have an opening or a cavity in which a further rod 135 is arranged.
  • This rod 135 runs, as can be seen from the comparison of Figures 5 and 6 gives, within a cavity, the rod 130 mounted in the cylinder 100.
  • abraded joints 137 are arranged on the piston side rod 135.
  • the power supply to the rod 130 can take place in a manner not shown here.
  • the second electrical contact 141 is realized between the cylinder 100 and the piston rod 120. It is advantageous here that the contact pin not shown here is not in the region of the cylinder space, so the high pressure, but in the region of the annular surface 143, that is, the low pressure takes place.
  • a larger rod would be attached to the top of the cylinder and could project into the piston rod through the piston. Between piston and the larger rod then seals would be provided so that the space of the piston rod is no longer filled with oil. From the bottom of the piston rod, a smaller rod can protrude into the larger rod.
  • the in the Fig. 4 provided contact surfaces would be arranged in this alternative construction in the large bar.
  • the force sensor 18 for measuring the supporting force is to be supplied with energy once and on the other hand, its measurement results are to pass on to the controller.
  • the force sensor is an LSB bus capable transmitter, then both requirements can be provided by a cable with digital signal transmission.
  • a storage capacitor is mounted in the vicinity of the force sensor 18. The capacitor is then charged via the LSB bus during the phase in which voltage is applied and discharged in the phase in which no voltage is present. Then he supplies the force sensor 18 with the required current.
  • the capacitance of the capacitor to the power consumption of the force sensor 18 and to the maximum duration of the dead phase of the transmission protocol in the LSB bus is adjusted.
  • the signal transmission takes place, as already described above.

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Kolben-Zylinder-Einheit (14) mit einem in einem Zylinder verschieblich gelagerten Kolben (110) mit anschließender Kolbenstange (120), wobei der Kolben und die Kolbenstange einen Hohlraum aufweisen, in welchen mindestens eine Stange (130) hereinragt, über die direkt oder indirekt eine elektrisch leitende Verbindung herstellbar ist.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Kolben-Zylinder-Einheit, wie sie typischerweise bei Kranen, beispielsweise Fahrzeug- oder Raupenkranen, verwendet werden.
  • Gerade im Kranbau treten häufig Aufgabenstellungen auf, bei denen Signale und elektrische Verbindungen zu weit entfernten Orten zu führen sind. Manchmal sind diese Stellen auch längenveränderlich mit dem Grundgerät verbunden, wie zum Beispiel bei der Abstützung eines Krans. So will man bei der Abstützung eines Krans beispielsweise wissen, welche Vertikalkräfte von Stützen aufgenommen werden. Hierzu sind entsprechende Sensoren vorgesehenen. Eine mögliche Lösung besteht darin, daß am Ende des sogenannten Stützfußes ein Kraftsensor vorgesehen ist. Dies ergibt sich beispielsweise aus der EP 13 66 25 3 B1 , in welcher ein Sensor zwischen dem Abstützholm und dem Abstützteller oder am Ende des Abstützholms vorgesehen ist. Aus der DE 10 32 03 82 A1 ist es bekannt, eine Kabelverbindung zwischen Schiebeholm und Abstützteller vorzusehen.
  • Die in der Kolben-Zylinder-Einheit vorgesehen Sensoren liefern Daten, welche im Einsatz bei einem Fahrzeug- oder Raupenkran der Kransteuerung zuzuführen sind. Darüber hinaus benötigt der Sensor Energie. Die aus dem Stand der Technik bekannte Verbindung weist große Probleme auf, da die Kabel in der Regel frei geführt sind und damit Beschädigungen ausgesetzt sind. Soweit die Verbindungskabel bei einer Abstützung eines Fahrzeug- oder Raupenkrans zum Einsatz kommen, muß berücksichtigt werden, daß diese Abstützung sowohl in horizontaler Richtung (durch die Schiebeholme) wie auch in vertikaler Richtung (durch die Abstützzylinder) verschoben werden.
  • Aufgabe der Erfindung ist es, eine bekannte Kolben-Zylinder-Einheit derart weiterzubilden, daß in diese vorgesehenen Sensoren in einfacher und sicherer Art und Weise mit Energie versorgt werden können und daß die von den Sensoren erzeugten Signale in ebenso einfacher Weise übertragen werden können.
  • Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.
  • Demzufolge ist eine Kolben-Zylinder-Einheit mit einem in einem Zylinder verschieblich gelagerten Kolben mit anschließender Kolbenstange vorgeschlagen, bei der der Kolben und die Kolbenstange einen Hohlraum aufweisen, in welchen mindestens eine Stange hereinragt, über die direkt oder indirekt eine elektrisch leitende Verbindung herstellbar ist.
  • Bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den sich an den Hauptanspruch anschließenden Unteransprüchen.
  • Demnach kann die Innenseite der Kolbenstange zumindest über einen Teil ihrer Länge mit einer Isolatorschicht überzogen sein, auf deren Außenseite wiederum eine leitende Schicht aufgebracht ist.
  • Gemäß einer anderen vorteilhaften Ausgestaltung kann im Hohlraum des Kolbens und der Kolbenstange eine Stange angeordnet sein, auf der eine leitende Schicht aufgebracht ist.
  • Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausbildung der Erfindung kann die mit einem elektrischen Anschluß versehene Stange an der Oberseite des Zylinders befestigt sein und in den Hohlraum der Kolbenstange und des Kolbens eintauchen, wobei die Stange elektrisch leitend mit der leitenden Schicht in der Kolbenstange verbunden ist. Diese elektrische Verbindung kann vorteilhaft aus einer federbelasteten Schleifverbindung bestehen.
  • Vorzugsweise kann mit einem elektrischen Anschluß versehene und an der Oberseite des Zylinders befestigte Stange eine Isolatorschicht aufweisen, wobei die wahlweise im Hohlraum des Kolbens und der Kolbenstange angeordnete Stange in die an der Oberseite des Zylinders befestigte hohl ausgeführte Stange eintaucht.
  • Vorteilhaft kann zwischen der Stange und der Zylinderwand eine elektrische Isolierung vorgesehen ist. So kann die Stange unter Spannung gesetzt werden, ohne daß diese auf den Zylinder übertragen wird.
  • An den elektrisch leitenden Bereichen der Kolbenstange kann mindestens ein Sensor angeordnet sein, der über die elektrischen Leiter mit Strom versorgbar ist.
  • Vorteilhaft sind die Meßwerte des mindestens einen Sensors über eine Spannungsmodulation der Energieversorgung an die vorhandene Steuerung weitergebbar und dort auswertbar.
  • Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann die leitende Schicht auf der Isolatorschicht eine Teillänge (a) der Kolbenstange überdecken, so daß der elektrische Kontakt der eintauchenden Stange nach Verlassen des leitenden Bereichs unterbrochen ist, wobei das Verlassen des leitenden Bereichs von einer Steuerung erfaßbar ist.
  • In diesem Fall wird also die leitende Schicht in einer geeigneten Länge gewählt. Wird nun der Kolben zu weit aus dem Zylinder herausgezogen, so wird der Kontakt zwischen der Stange und der leitenden Schicht unterbrochen. Die Steuerung erhält nun in dem Fall, daß die Kolbenstange diesen definierten Bereich verlassen hat, kein Signal mehr von dem mindestens einen Sensor innerhalb des Zylinders. Über eine vorhandene Steuerung kann hier eine bestimmte Routine gestartet werden, wie beispielsweise die Ausgabe eines Warnsignals oder sogar ein Eingriff in die Steuerung in Form eines Bewegungsstopps. Hierdurch kann in einfacher Weise verhindert werden, daß die Kolben-Zylinder-Einheit "auf Block" gefahren wird. Dieses "auf Block" Fahren der Kolben-Zylinder-Einheit kann bei Verwendung einer Kolben-Zylinder-Einheit in der Abstützung eines Fahrzeug- oder Raupenkrans leicht dadurch erfolgen, daß der Kranfahrer den Zylinder sehr weit ausfährt, so daß er "auf Block" steht.
  • Zum anderen kann der Kranfahrer aber den Kolben auch soweit herausfahren, daß er nur noch wenig Weg zurücklegen kann, bis er "auf Block" steht. Ist die Abstützung bei geringer Temperatur erfolgt kann bei nachfolgender starker Erwärmung beispielsweise aufgrund von Sonneneinstrahlung sich das Öl im Zylinder so stark ausdehnen, daß die Kolbenstange weiter ausgeschoben wird und nachträglich "auf Block" gefahren wird. Dieses sogenannte "auf Block" Fahren wird durch die vorgenannte Längenüberwachung sicher verhindert.
  • Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann ein optischer Wegsensor mit zugehöriger Zentraleinheit (CPU) vorgesehen sein, über den die Spannungsversorgung nachgeschalteter Sensoren erfolgt. Der Wegsensor kann die von den Sensoren modulierte Spannung aufnehmen und über einen Busanschluß der Hauptsteuerung neben den eigenen Meßergebnissen bereitstellen. Dabei können die Sensoren beispielsweise die Abstützkraft eines Abstütztellers einer Abstützvorrichtung eines Fahrzeugskranes messen.
  • Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung werden anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigen:
    • Figur 1:
    den Einsatz einer erfindungsgemäßen Kolben-Zylinder-Einheit im Rahmen einer Abstützung eines Fahrzeugkrans,
    Figur 2:
    einen Schnitt durch eine Kolben-Zylinder-Einheit, wie sie beispielhaft in Fig. 1 dargestellt ist,
    Figur 3:
    ein Detail der Fig. 2,
    Figur 4:
    ein weiteres schematisches Detail gemäß Fig. 2,
    Figur 5:
    eine alternative Ausführungsform einer Kolben-Zylinder-Einheit gemäß der vorliegenden Erfindung in ausgezogener Stellung und
    Figur 6:
    die Ausführungsform gemäß Figur 5 in eingefahrener Stellung.
  • In Fig. 1 ist schematisch ein Fahrzeugkran 10 mit einem ausgefahrenen Schiebeholm 12 gezeigt. Der ausfahrbare Schiebeholm 12 weist eine Kolben-Zylinder-Einheit 14 auf, an deren freien Ende ein Abstützteller 16 zur Abstützung auf dem Boden angeordnet ist. Zur Erfassung der Abstützkraft ist ein Kraftsensor 18 in der Kolben-Zylinder-Einheit 14 angeordnet. Der erfindungsgemäße Aufbau der Kolben-Zylinder-Einheit 14 ergibt sich aus den Fig. 2 bis 4. Die Kolben-Zylinder-Einheit 14 besteht im wesentlichen aus einem Zylinder 100, einem Kolben 110 und einer an diesen anschließenden Kolbenstange 120. In der Fig. 2 ist ebenfalls der Abstützteller 16 und ein Kraftsensor 18 zu Messung der Abstützkraft angeordnet.
  • An der Oberseite des Zylinders 100 ist eine elektrisch leitende Stange 130 befestigt und bis zu Außenseite des Zylinders 100 geführt. An der Außenseite des Zylinders ist die Stange 130 mit einem elektrischen Anschluß 132 verbunden (vergleiche Fig. 4). Zwischen der Zylinderwand des Zylinders 100 und der Stange 130 ist eine elektrische Isolierung 131 vorgesehen.
  • Sowohl der Kolben 110 wie auch die Kolbenstange 120 weisen einen Durchbruch beziehungsweise einen Hohlraum auf, in welche die Stange 130, wie in Fig. 2 und Fig. 4 dargestellt ist, eintaucht. Selbstverständlich muß zur Funktionsfähigkeit der Kolben-Zylinder-Einheit die Dichtheit über den vorgesehenen Druckbereich in der Kolbenstange gegenüber dem Hydrauliköl gewährleistet sein. Diese Dichtheit muß auch hinsichtlich der Verbindung der Stange 130 in dem Zylinder 100, wie sie zuvor beschrieben wurde vorhanden sein. Eine Isolation gegen das Hydrauliköl ist dagegen nicht notwendig, da dieses ja selbst elektrisch nicht leitend ist.
  • Die Stange 130 ragt in den Zylinderraum 102 hinein, durch den Kolben 110 hindurch und in den Innenraum der Kolbenstange 120 hinein. Dieser Innenraum ist entweder sowieso vorhanden, da die Kolbenstange aus einem Rohr gefertigt ist oder wird speziell vorgesehen. Die Stange 130 weist eine an die Ausnehmung in der Kolbenstange 120 angepaßte Länge auf. Sie ragt sowohl im vollständig ausgefahrenen, als auch im vollständig eingefahrenen Zustand der Kolbenstange 120 innerhalb der Kolben-Zylinder-Einheit 14 in diese hinein.
  • Die Innenseite der Kolbenstange 120 ist, wie sich aus Fig. 4 ergibt, mit einer Isolatorschicht 121 versehen. Auf dieser Isolatorschicht 121 ist über eine bestimme Länge a eine weitere leitende Schicht 122 aufgebracht. Sowohl die leitende Schicht 122 wie auch die Isolatorschicht 121 können auf verschiedene Art und Weise auf die Innenseite der Kolbenstange 120 aufgebracht werden. So können hier einerseits Zylinder oder auch Flachmaterialien aufgebracht werden. Die Schichten können auch über Bedampfung, galvanische Methoden oder ähnliches vorgesehen werden. Im Rahmen der vorliegenden Erfindung ist das Herstellverfahren für diese Schichten nicht von Bedeutung. Erfindungsnotwendig ist es jedoch, daß hier zwei elektrisch getrennte Pole in und an der Kolbenstange 120 realisiert sind.
  • Zwischen der Stange 130 und der leitenden Schicht 122 ist eine Verbindung vorgesehen, beispielsweise eine Schleifverbindung. Diese Verbindung ist in der Figur 4 vereinfacht durch den Doppelpfeil 90 dargestellt. Vorteilhaft kann diese über eine federbelastete Schleifverbindung erfolgen. Es ist unerheblich, ob die Schleifverbindung an der leitenden Schicht 122 oder an der Stange 130 befestigt ist. Die Verbindung kann vorteilhaft auch als zusätzliche Lagerung der Stange 130 dienen. Auch könnte sie auf Höhe des Kolbens 110 vorgesehen sein, so daß die Stange 130 besonders kurz ausgeführt werden kann.
  • Aufgrund des vorgenannten Aufbaus ergeben sich nun zwei voneinander getrennte Leiter am Ende der Kolbenstange 120. Zum einen ist dies die Kolbenstange 120 selbst und zum anderen die leitende Schicht 122. An diese beiden Leiter können ein oder mehrere Sensoren angeschlossen sein, wie beispielsweise der Kraftsensor 18. Hierdurch kann der mindestens eine Sensor mit Energie versorgt werden.
  • Gemäß einer alternativen und hier nicht näher dargestellten Ausführung der Erfindung können anstelle der einen Stange 130 auch zwei Stangen eingesetzt werden.
  • Neben der Energieversorgung für den mindestens einen Sensor müssen natürlich auch die von den Sensoren erzeugten Daten an die vorhandene Steuerung weitergegeben werden. Dies kann zum einen in bekannter Art und Weise kontaktlos über eine Datenfernübertragung erfolgen. Für diesen Fall sind aber weitere Komponenten vorzusehen. Alternativ kann in besonders vorteilhafter Art und Weise die Spannung der Energieversorgung entsprechend dem jeweiligen Signal moduliert werden. Diese Modulation wird dann von einer Steuerung aufgenommen und ausgewertet. Hierzu sind deutlich weniger und kostengünstigere Bauteile notwendig als bei der zuvor erwähnten Datenfernübertragung. Grundsätzlich ist diese Art der Modulation dem Fachmann bereits bekannt.
  • In Fig. 3 ist ein Detail des Kolbens 110 gezeigt, der über die Dichtungen 111 und 112 an der Wand des Zylinders 100 anliegt. Die Dichtungen 111 und 112 können aus Isolatoren bestehen, so daß in diesem Fall zur Herstellung einer sicheren leitenden Verbindung eine federbelastete Schleifverbindung 113 vorgesehen werden kann.
  • In der Fig. 4 ist die Länge der leitenden Schicht 122 derart gewählt, daß hierdurch gleichzeitig eine Überwachungsschaltung zur Verhinderung des zu starken Ausfahrens des Kolbens 110 aus dem Zylinder und ein sogenanntes dadurch erzeugtes "Fahren auf Block" verhindert wird. Wird nämlich der Kolben 110 zu weit ausgefahren, dann entfällt die leitende Verbindung zwischen der Stange 130 und der leitenden Schicht 122. Die hier nicht näher dargestellte Steuerung erhält in diesem Fall, daß die Kolbenstange 120 den definierten Bereich verlassen hat, kein Signal mehr von dem oder den Sensoren am Fuß der Abstützung. Somit kann eine bestimme Routine gestartet werden. Durch die Anordnung der leitenden Schicht 122 und einen hierdurch einstellbaren Sicherheitsabstand kann das zu verhindernde "Fahren auf Block" einfach und wirksam ausgeschlossen werden. Da der Steuerung bekannt ist, in welcher Richtung der Zylinder bewegt wird, ist sogar definiert, auf welcher Seite der Zylinder den zulässigen Bereich verlassen hat. In der Fig. 4 ist eine erste Möglichkeit der Wegbegrenzung durch eine Isolatorschicht 121 a und eine zweite Möglichkeit der Wegbegrenzung durch eine Isolatorschicht 121 b realisiert. Der verfahrbare Weg ergibt sich aus dem für die Schleifverbindung 90 frei zugänglichen Weg a.
  • Die zuvor erläuterte erfindungsgemäße Kolben-Zylinder-Einheit läßt sich besonders vorteilhaft in einer Abstützung in einem ausschiebbaren Schiebeholm 12 eines Fahrzeugkrans 10, wie er in Fig. 1 dargestellt ist, anordnen. Besonders vorteilhaft kann am Schiebeholmkasten 140, also an dem feststehenden Teil der Abstützung ein an sich bekannter optischer Sensor 141 angeordnet sein. An dem Schiebeholm 12 ist dann ein entsprechender Reflektor 142 angeordnet. Der optische Sensor 141 und der Reflektor 142 stellen (zwischen sich drahtlos) die Ausschublänge des Schiebeholms 12 fest. Somit kann auch dieser weitere für die sichere Abstützung eines Fahrzeugkrans 10 relevante Parameter gemessen und an die Steuerung weitergeleitet werden. Im Schiebeholm 12 ist somit nur eine einzige Leitung 143' zum elektrischen Anschluß notwendig. Diese Leitung beginnt am optischen Sensor 141. Der optische Sensor 141 umfaßt zusätzlich eine CPU, welche die Signale des Sensors 18 und gegebenenfalls noch vorhandener weiterer Sensoren von der Kolben-Zylinder-Einheit aufnehmen, verarbeiten und so über ihre eigene Busverbindung 144 der Kransteuerung (hier nicht näher dargestellt) zuführen.
  • In den Figuren 5 und 6 ist eine alternative Ausführungsform der Erfindung dargestellt. Hier ist eine alternativ aufgebaute Kolben-Zylinder-Einheit 14 gezeigt, bei der der Abstützteller 16 zur Abstützung auf dem Boden nicht angebaut ist. Die Kolben-Zylinder-Einheit 14 besteht auch hier im wesentlichen aus einem Zylinder 100 und einer an diesen anschließenden Kolbenstange 120. Auch hier ist an der Oberseite des Zylinders eine Stange 130 befestigt.
  • Sowohl die Kolbenstange 120 wie auch der an ihr anschließende Kolben 110 weisen jeweils einen Durchbruch bzw. einen Hohlraum auf, in welchem eine weitere Stange 135 angeordnet ist. Diese Stange 135 verläuft, wie sich aus dem Vergleich der Figuren 5 und 6 ergibt, innerhalb eines Hohlraums, der im Zylinder 100 befestigten Stange 130. An der kolbenseitigen Stange 135 sind Schleifverbindungen 137 angeordnet.
  • Über eine Bohrung 139 im Zylinder 100 kann in hier nicht näher dargestellter Weise die Stromzuleitung zur Stange 130 erfolgen.
  • Der zweite elektrische Kontakt 141 wird zwischen dem Zylinder 100 und der Kolbenstange 120 realisiert. Vorteilhaft ist hierbei, dass der hier nicht näher dargestellte Kontaktstift nicht im Bereich des Zylinderraums, also des Hochdrucks, sondern im Bereich der Ringfläche 143, also des Niederdrucks, erfolgt.
  • Im Rahmen der Erfindung ist eine Reihe von Abwandlungen der hier zuvor beschriebenen Konstruktion möglich.
  • So ist es beispielsweise möglich, die gemäß der Fig. 2 vorgesehene Bohrung im Kolben 110 kleiner als den Innendurchmesser der Kolbenstange auszuführen. Dann könnte nicht nur eine elektrisch isolierte Führung, sondern auch eine elektrisch isolierte Abdichtung zwischen dem Kolben 110 und der Stange 130 vorgesehen werden. Der Raum in der Kolbenstange kann dann ölfrei und somit druckfrei ausgeführt werden, was eine technische Ausführung grundsätzlich vereinfacht.
  • Im Rahmen der Erfindung kann die in der Fig. 2 dargestellte Lösung auch umgedreht werden. In diesem Fall wäre eine größere Stange am oberen Ende des Zylinders befestigt und könnte durch den Kolben in die Kolbenstange ragen. Zwischen Kolben und der größeren Stange würden dann Dichtungen vorgesehen, so daß der Raum der Kolbenstange nicht mehr mit Öl gefüllt ist. Vom Boden der Kolbenstange kann eine kleinere Stange in die größere Stange hineinragen. Die in der Fig. 4 vorgesehenen Kontaktflächen wären bei dieser alternativen Konstruktion in der großen Stange angeordnet.
  • Der Kraftsensor 18 zur Messung der Abstützkraft ist einmal mit Energie zu versorgen und zum anderen sind seine Meßergebnisse an die Steuerung weiterzugeben. Wenn der Kraftsensor ein LSB-Bus-fähiger Geber ist, dann können beide Anforderungen von einem Kabel mit digitaler Signalübertragung erbracht werden. Hierzu wird in der Nähe des Kraftsensors 18 ein Speicherkondensator angebracht. Über den LSB-Bus wird dann der Kondensator während der Phase, an der Spannung anliegt, geladen und in der Phase, in der keine Spannung anliegt, entladen. Dann versorgt er den Kraftsensor 18 mit dem benötigten Strom. Hierbei ist die Kapazität des Kondensators an die Stromaufnahme des Kraftsensors 18 und an die maximale Dauer der spannungslosen Phase des Übertragungsprotokolls im LSB-Bus anzupassen. Die Signalübertragung erfolgt dabei, wie bereits zuvor beschrieben.

Claims (14)

  1. Kolben-Zylinder-Einheit mit einem in einem Zylinder verschieblich gelagerten Kolben mit anschließender Kolbenstange, wobei der Kolben und die Kolbenstange einen Hohlraum aufweisen, in welche mindestens eine Stange hereinragt, über die direkt oder indirekt eine elektrisch leitende Verbindung herstellbar ist.
  2. Kolben-Zylinder-Einheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Innenseite der Kolbenstange zumindest über einen Teil ihrer Länge mit einer Isolatorschicht überzogen ist, auf deren Außenseite wiederum eine leitende Schicht aufgebracht ist.
  3. Kolben-Zylinder-Einheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im Hohlraum des Kolbens und der Kolbenstange eine Stange angeordnet ist, auf der eine leitende Schicht aufgebracht ist.
  4. Kolben-Zylinder-Einheit nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die mit einem elektrischen Anschluß versehene Stange an der Oberseite des Zylinders befestigt ist und in den Hohlraum der Kolbenstange und des Kolbens eintaucht, wobei die Stange elektrisch leitend mit der leitenden Schicht in der Kolbenstange verbunden ist.
  5. Kolben-Zylinder-Einheit nach Anspruch 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß die mit einem elektrischen Anschluß versehene und an der Oberseite des Zylinders befestigte Stange eine Isolatorschicht aufweist und daß die im Hohlraum des Kolbens und der Kolbenstange angeordnete Stange in die hohl ausgeführte Stange eintaucht..
  6. Kolben-Zylinder-Einheit nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindung aus einer federbelasteten Schleifverbindung besteht.
  7. Kolben-Zylinder-Einheit nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Stange und der Zylinderwand eine elektrische Isolierung vorgesehen ist.
  8. Kolben-Zylinder-Einheit nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß an den elektrisch leitenden Bereichen der Kolbenstange mindestens ein Sensor angeordnet ist, der über die elektrischen Leiter mit Strom versorgbar ist.
  9. Kolben-Zylinder-Einheit nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein zweiter elektrischer Kontakt zwischen dem Boden des Zylinders und der Kolbenstange hergestellt ist.
  10. Kolben-Zylinder-Einheit nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßwerte des mindestens einen Sensors über eine Spannungsmodulation der Energieversorgung an die vorhandene Steuerung weitergebbar und dort auswertbar ist.
  11. Kolben-Zylinder-Einheit nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die leitende Schicht auf der Isolatorschicht eine Teillänge (a) der Kolbenstange überdeckt, so daß der elektrische Kontakt der eintauchenden Stange nach Verlassen des leitenden Bereichs unterbrochen ist, wobei das Verlassen des leitenden Bereichs von einer Steuerung erfaßbar ist.
  12. Kolben-Zylinder-Einheit nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein Wegsensor, insbesondere ein optischer Wegsensor, mit zugehöriger Zentraleinheit (CPU) vorgesehen ist, über den die Spannungsversorgung nachgeschalteter Sensoren erfolgt.
  13. Kolben-Zylinder-Einheit nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Wegsensor die von den Sensoren modulierte Spannung aufnimmt und über einen Busanschluß der Hauptsteuerung neben den eigenen Meßergebnissen bereitstellt.
  14. Kolben-Zylinder-Einheit nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Kraftsensor ein LSB-Bus-fähiger Geber ist, daß mit dem Kraftsensor ein Speicherkondensator verbunden ist und daß sowohl die Energieübertragung sowie die Meßwertübertragung über ein Kabel erfolgen.
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