ITMI950470A1

ITMI950470A1 - Cilindro attuatore con un sensore per la determinazione della posizione dello stantuffo

Info

Publication number: ITMI950470A1
Application number: IT95MI000470A
Authority: IT
Inventors: Frank Oberle
Original assignee: Bosch Gmbh Robert
Priority date: 1994-03-25
Filing date: 1995-03-10
Publication date: 1996-09-10
Also published as: ITMI950161U1; IT1275890B1; ITMI950161V0; DE4410363A1; ITMI950470A0; FR2717867B1; FR2717867A1

Abstract

Un cilindro attuatore pneumatico od idraulico (10) è costituito da un tubo (13) di cilindro chiuso sui due lati per mezzo di teste (11, 12) di cilindro. Nel tubo (13) di cilindro è guidato scorrevole uno stantuffo (14) che può essere costituito da del materiale elettricamente conduttivo o da del materiale non conduttivo. In ciascuna delle teste (11, 12) di cilindro è disposto un sensore capacitivo (22, 23) in una rientranza (20, 21), per cui può essere determinata la rispettiva posizione dello stantuffo (14). Con l'ausilio dei sensori capacitivi (22, 23) è possibile, a parità di una costruzione compatta del cilindro attuatore (10), un controllo esatto e particolarmente semplice della posizione dello stantuffo.(Figura 1).

Description

TESTO DELLA DESCRIZIONE

Stato della tecnica

L’invenzione si riferisce ad un cilindro attuatore con un sensore per la determinazione della posizione dello stantuffo secondo il tipo della rivendicazione 1. Nel caso di un cilindro attuatore, noto per esempio dal documento DE 3915 630.3 Al, in un coperchio che chiude il tubo del cilindro è disposto un sensore induttivo per la determinazione della distanza fra lo stantuffo ed il coperchio. Sul lato di testa del sensore, rivolto verso lo stantuffo, subentrano dei campi magnetici alternativi che inducono delle correnti di Foucault sul lato di testa dello stantuffo costituito da materiale elettricamente conduttivo. I campi magnetici sono però leggeri ed influenzabili dall ' esterno, per cui si possono verificare degli errori di misurazione.

Inoltre, nel caso di cilindri attuatori risulta noto il fatto di applicare al lato esterno del tubo di c il indro degl i interruttori che lavorano induttivamente . Per questi montaggi esterni degli interruttori sono però necessari dei speciali supporti. Inoltre è necessario un preciso adattamento fra il magnete, gli interruttori e le rispettive dimensioni geometriche del cilindro attuatore.

Vantaggi dell'invenzione

Il cilindro attuatore secondo l'invenzione con le caratteristiche caratterizzanti della rivendicazione 1 presenta rispetto a ciò il vantaggio che è possibile una semplice e relativamente precisa misurazione del percorso dello stantuffo. Il sensore od i sensori devono solo essere infilati nelle teste dei cilindri. Vengono esclusi in questo modo dei montaggi esterni. Per mezzo di ciò è possibile una costruzione compatta. I sensori possono inoltre essere dispósti senza imbrattamenti. Essi lavorano anche senza essere disturbati da campi magnetici esterni. Con l'ausilio di un potenziometro, i sensori possono essere impostati dall'esterno dopo il montaggio.

Per mezzo degli accorgimenti esposti nelle sottorivendicazioni sono possibili dei vantaggiosi perfezionamenti del cilindro attuatore indicato nella rivendicazione 1.

Disegno

Un esempio esecutivo dell'invenzione è illustrato nel disegno e verrà descritto più dettagliatamente nella seguente descrizione. L'unica figura illustra un cilindro attuatore con sensori disposti nelle due teste di cilindro.

Descrizione dell'esempio esecutivo

Nella fig. 1 è indicato con 10 un cilindro attuatore pneumatico od idraulico che è costituito da un tubo 13 di cilindro chiuso su entrambi i lati da delle teste 11, 12 di cilindro e, per esempio, realizzato di un materiale non magnetico. Nel tubo 13 di cilindro è guidato scorrevole uno stantuffo 14. Per la tenuta, lo stantuffo 14 presenta una guarnizione anulare circolare 15. Lo stantuffo 14 è montato su uno stelo 17 dello stantuffo guidato in un foro 18 realizzato centrale in una delle teste 12 di cilindro. In entrambe le teste 11, 12 di cilindro è rispettivamente realizzata una rientranza 20, 21 accessibile dal lato esterno, in cui è rispettivamente disposto un sensore capacitivo 22, 23. Le rientranze 20, 21 sono illustrate nella figura sotto forma di un foro cieco. Esse possono però essere realizzate anche quali fori passanti, per esempio quali fori a gradino, per cui i sensori 22, 23 si raccordano a filo con il lato interno di testa delle due teste di cilindro. Lo stantuffo può pertanto essere di un materiale elettricamente conduttivo o di un materiale non conduttivo (isolatore ).

I sensori 22, 23 lavorano secondo il principio capacitivo e sono quindi costruiti come condensatori. I condensatori sono notoriamente costituiti da due elettrodi metallici opposti. La superficie attiva di un sensore capacitivo rappresenta questi due elettrodi. Mentre .nel caso di condensatori gli elettrodi si estendono fra loro paralleli e sono disposti diametralmente opposti, nel caso di sensori capacitivi si tratta di un cosiddetto condensatore aperto a cerniera, il che significa che i due elettrodi non sono paralleli ma si trovano ad un angolo acuto fra loro che arriva fino a 180°. I due elettrodi del sensore capacitivo sono nel ramo di retroazione di un oscillatore ad alta frequenza, il quale è adattato in modo tale, per cui non oscilla quando la superficie del sensore è libera. Quando un oggetto, cioè lo stantuffo 14 nel caso di cilindri attuatori, si avvicina alla superficie attiva del sensore, allora lo stantuffo si sposta sempre più nel campo elettrico davanti alle superfici di elettrodo. Tale fatto provoca un aumento della capacità d ' accoppiamento fra i due elettrodi e l ’ oscillatore inizia ad oscillare . L ' ampiezza dell ' oscillazione viene rivelata per mèzzo di un circuito di elaborazione ed elaborata quale segnale di misurazione che risulta proporzionale alla distanza dello stantuffo dai due corpi di cilindro.

I sensori capacitivi vengono azionati sia da stantuffi di materiale conduttivo che da stantuffi di cilindro. Se il sensore capacitivo presenta una schermatura interna metallica, per cui i campi elettrici del sensore agiscono solo davanti alla superficie del sensore, allora le teste di cilindro possono essere fabbricate di un qualsiasi materiale (conduttore od isolatore). La sensibilità del sensore può essere regolata per mezzo di un potenziometro. Ciò significa che si può intraprendere un adattamento fine del sensore anche allo stato montato dello stesso.

materiale non conduttivo. Gli stantuffi di materiale conduttivo formano un controelettrodo nei confronti della superficie attiva del sensore capacitivo. Tale controelettrodo forma con le superfici di elettrodo del sensore capacitivo due capacità collegate in serie Ca e (3⁄4. La capacità complessiva di questo collegamento in serie è costantemente più grande della capacità C degli elettrodi del sensore capacitivo. Quando lo stantuffo è fatto di metallo, allora si raggiungono le maggiori distanze di risposta a causa del valore di conduttanza molto alto dei metalli. Se, invece, lo stantuffo è fatto di materiali non conduttivi (isolatori), allora aumenta la capacità degli elettrodi del sensore capacitivo in dipendenza dalla costante dielettrica ε del materiale non conduttivo. La costante dielettrica per tutti i materiali solidi e liquidi è maggiore di quella per l'aria. Anche in questo caso viene aumentata la capacità di accoppiamento fra gli elettrodi del sensore capacitivo. Se lo stantuffo è fatto di un materiale con una grande costante dielettrica, allora si possono ottenere delle distanze di risposta relativamente elevate.

I sensori 22, 23 possono essere disposti nella rispettiva testa di cilindro oppure anche a filo con la superficie interna di testa della rispettiva testa di

Claims

RIVENDICAZIONI 1. Cilindro attuatore (10) con almeno un sensore (22, 23) disposto in un coperchio (11, 12) di cilindro per la determinazione della posizione dello stantuffo (14) spostato in un tubo (13) di cilindro, caratterizzato dal fatto che il sensore (22, 23) lavora secondo il principio capacitivo.
2. Cilindro attuatore secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che in ogni coperchio (11, 12) di cilindro è disposto almeno un sensore (20).
3. Cilindro attuatore secondo la rivendicazione 1 e/o 2, caratterizzato dal fatto che il sensore (22, 23) si raccorda a filo con la superficie interna di testa del coperchio {11, 12) di cilindro.
4. Cilindro attuatore secondo una delle rivendicazioni 1 a 3, caratterizzato dal fatto che lo stantuffo (14) è fatto di materiale conduttivo.
5. Cilindro attuatore secondo una delle rivendicazioni 1 a 3, caratterizzato dal fatto che lo stantuffo (14) è fatto di materiale elettricamente non conduttivo .