NL1022128C2

NL1022128C2 - Meetmethode voor het bepalen van de verplaatsing van een beweegbaar deel van een actuator en inrichting voor toepassing van de meetmethode.

Info

Publication number: NL1022128C2
Application number: NL1022128A
Authority: NL
Inventors: Hendrik Van Yperen
Original assignee: Hytop B V
Priority date: 2002-12-10
Filing date: 2002-12-10
Publication date: 2004-07-05
Also published as: EP1429038A1

Description

H Meetmethode voor het bepalen van de verplaatsing van een H beweegbaar deel van een actuator en inrichting voor toepas- sing van de meetmethode.

De uitvinding heeft betrekking op een meetmethode voor H 5 het bepalen van de verplaatsing van een beweegbaar deel van een actuator zoals bijvoorbeeld de axiale dan wel de rota- tie beweging van de zuigerstang ten opzichte van het cilin- derhuis bij een drukmedium bediende cilinder.

In bepaalde gevallen is het gewenst de positie dan wel H 10 de verplaatsing van de zuigerstang in een drukmedium be- I diende cilinder, bij het gebruik daarvan, vast te kunnen I stellen. Dit is bijvoorbeeld het geval wanneer een hydrau- lische cilinder wordt gebruikt bij het bedienen van de I bodemdeuren van een baggerschip. Daarbij kan het van belang I 15 zijn om zowel de stand van de bodemdeuren als de snelheid I van beweging daarvan vast te kunnen stellen. Zo moet bij- I voorbeeld verzekerd zijn dat de deuren zich inderdaad in de I gesloten stand bevinden en dat er zich geen obstakel tussen de deuren bevindt waardoor geen goede afdichting zou worden I 20 verkregen.

Bij een stelsel, zoals dit door aanvraagster wordt I toegepast, wordt daartoe de zuigerstang voorzien van onder- | ling evenwijdig lopende groeven, die zich uitstrekken onder I een schuine hoek met de hartlijn van de zuigerstang. Voor I 2 5 het bepalen van de positie dan wel de bewegings-snelheid van de zuigerstang worden twee sensoren bij de zuigerstang opgesteld, die zich in hoofdzaak haaks op de hartlijn uitstrekken en, gezien in de richting van de hartlijn, onderling een haakse hoek met elkaar maken.

3 0 Daar geen hydraulisch medium langs de in de zuiger stang aangebrachte groeven naar buiten toe mag lekken, worden de groeven gevuld met een niet metallisch medium, zoals bijvoorbeeld een keramisch materiaal. Uiteraard moet het uiteindelijke oppervlak van de zuigerstang glad zijn, 35 zodat een verdere bewerking van de zuigerstang noodzakelijk is. Het vervaardigen van een dergelijk zuigerstang is dus kostbaar zodat ook de totale hydraulische cilinder op zich relatief duur is.

I 2

Bij een andere door aanvraagster toegepaste methode I wordt in het afgesloten einde van het cilinderhuis, dat wil zeggen dat einde waar de zuigerstang niet doorheen loopt, I een opening aangebracht. Bij deze opening wordt een meet- 5 inrichting opgesteld, die is verbonden met een zich door I een boring in de zuigerstang uitstrekkende koperdraad. Op I de kop van de zuiger bevindt zich een magneet, die zich I rondom de koperdraad uitstrekt. Een dergelijke inrichting I wordt bijvoorbeeld geleverd door Balluff GmbH te Neuhausen, 10 Duitse Bondsrepubliek.

In dit geval moet dus de zuigerstang een bewerking I ondergaan, namelijk het in lengte-richting boren van een gat daarin, wat uiteraard de nodige bezwaren met zich brengt. Verder moet ook het cilinderhuis worden bewerkt, 15 zodat weer een relatief dure constructie ontstaat.

De uitvinding beoogt nu deze bezwaren op te heffen en H voorziet er daartoe in, dat optische middelen worden toege- past, die op het buitenoppervlak van het beweegbare deel van een actuator, zoals de zuigerstang van een drukmedium H 20 bediende cilinder, kunnen worden gericht, waarbij het door H het beweegbare deel teruggekaatste licht wordt opgevangen H door een daarvoor geschikte opneem-chip, die langs elektro- nische weg een signaal levert, waaruit de positie c.q. de snelheid van het beweegbare deel kan worden vastgesteld.

25 Wanneer het daarbij gaat om een zuigerstang kan dit een normaal bewerkte zuigerstang zijn, waaronder verstaan wordt een zuigerstang die op de gebruikelijke wijze is IH geslepen. Dit is noodzakelijk voor het verkrijgen van een zodanig glad oppervlak dat een goede afdichting tussen het 30 cilinderhuis en de zuigerstang via veerkrachtige afdicht-middelen kan worden bereikt. Niettemin is gebleken, dat ook dan nog een bepaald deel van het oppervlak van de zuiger-stang, dat door de optische middelen wordt bestraald, eigen kenmerken bezit zodat de verplaatsing ervan kan worden 35 vastgesteld. Het is duidelijk dat, wanneer langs elektroni-H sche weg de verplaatsing wordt uitgezet tegen de tijd, ook de snelheid van verplaatsing kan worden vastgesteld.

In het algemeen zal een zuigerstang een axiale ver-plaatsing ondergaan. Wanneer de zuigerstang of een deel van een andere actuator ook een verdraaiing om de langsas on-dergaat, kan ook deze hoekverdraaiing worden vastgesteld.

Daarbij kan bijvoorbeeld worden gedacht aan een lier, waarbij de rotatie van een onderdeel daarvan, zoals de 5 kabeltrommel, moet worden vastgesteld om daaruit de positie H van het einde van de kabel te kunnen bepalen.

H Gevonden werd dat de optische middelen op eenvoudige H wijze kunnen bestaan uit de middelen zoals deze worden toegepast in een computer-muis. Daarbij behoeft de zuiger- H 10 stang of een ander te controleren onderdeel niet in aanra- king te zijn met de optische middelen.

De met de optische middelen samenwerkende opneem-chip kan een in de handel verkrijgbare opneem-chip zijn, zoals van het type HDNS-2000 van Agilent Technologies, Inc., die 15 op aangepaste wijze met een convertor kan worden verbonden I voor het leveren van meet- en regelsignalen. Uiteraard kan ook een ander type opneem-chip worden toegepast.

I Door gebruik te maken van de meetmethode volgens de I onderhavige uitvinding kunnen de kosten daarvan relatief 20 laag zijn ten opzichte van die van de bekende methoden..

I De optische middelen en de opneem-chip zullen bij voorkeur worden opgenomen in een huis, dat verbonden is met een vast deel van de actuator, zoals een cilinderhuis, zo- I dat de optische middelen zich direct nabij het te controle- I 25 ren deel van de actuator, zoals een zuigerstang, bevinden.

I De uitvinding wordt nader toegelicht aan de hand van I ene uitvoerings-voorbeeld, getoond in de tekening, waarin:

Fig. 1 schematisch een zijaanzicht toont van een druk-medium bediende cilinder voorzien van een stelsel volgens 30 de uitvinding met de daarbij behorende onderdelen; en

Fig. 2 schematisch de opstelling en werking van het gebruikte stelsel toont.

Fig. 1 toont een hydraulische cilinder 1, bestaande uit een cilinderhuis 2, dat bij het einde 3 is afgesloten 35 en daar is voorzien van een deel 4 waarmee het cilinderhuis 2 met een steunconstructie kan worden verbonden.

Het andere einde 5 van het cilinderhuis 2 bezit een boring 6, waardoor heen zich de zuigerstang 7 naar buiten toe uitstrekt. Het vrije einde van de zuigerstang 7 is I 4 voorzien van een deel 8, dat met een te bedienen onderdeel I kan worden verbonden. In het cilinderhuis 2 is de zuiger- I stang 7 verbonden met de zuiger 9.

Met het cilinderhuis 2 is een huis 10 verbonden, waar- 5 in het stelsel 11 is opgenomen. Het stelsel 11 bestaat uit het optische element 12 en de opneem-chip 13. Het optische I element 12 bevindt zich dicht bij de zuigerstang 7, maar is I daar niet mee in aanraking. Het huis 10 zal bij voorkeur ten opzichte van het cilinderhuis 2 afgesloten zijn en ten 10 opzichte van de omgeving door de eindwand 14. De eindwand I 14 is voorzien van middelen die aanliggen tegen de zuiger- stang 7 om het in het huis 10 binnendringen van vuil of stof tegen te gaan. Uiteraard kan het huis 10 geheel in het H cilinderhuis 2 zijn geïntegreerd.

H 15 Het stelsel 11 is door middel van de leiding 15 ver- bonden met een, op afstand er van opgestelde, convertor 16, H die de meet- en regelsignalen levert.

H Fig. 2 toont schematisch de opstelling van het stelsel 11 bestaande uit het optische element 12, dat via een lens 20 17 een lichtstraal richt op een beweegbaar deel van een actuator, zoals de zuigerstang 7. Het door de zuigerstang 7 teruggekaatste licht wordt via een lens 18 gericht op de opneem-chip 13.

Uitgaande van een eindstand van de hydraulische cilin- 25 der 1, waarbij dus de zuigerstang 7 ervan zo veel mogelijk naar links dan wel naar rechts toe is verplaatst als gezien in fig. 1, kan het stelsel worden geijkt.

Het zal duidelijk zijn, dat slechts een enkele moge- H lijke uitvoeringsvorm van een meetmethode en een daarbij H 30 toegepaste inrichting volgens de uitvinding in de tekening is weergegeven en hierboven beschreven en dat vele wijzi-M gingen kunnen worden aangebracht zonder buiten de uitvin- M dings-gedachte te vallen, zoals deze in de conclusies is aangegeven.

H 35 conclusies

Claims

1. Meetmethode voor het bepalen van de verplaatsing van een beweegbaar deel van een actuator zoals bijvoorbeeld de axiale dan wel de rotatie beweging van de zuigerstang (7) 5 ten opzichte van het cilinderhuis (2) bij een drukmedium bediende cilinder (1), met het kenmerk, dat optische middelen (12) worden toegepast, die op het buitenoppervlak van het beweegbare deel van een actuator, zoals de zuigerstang (7) van een drukmedium bediende cilinder (1), kunnen worden 10 gericht, waarbij het door het beweegbare deel (7) teruggekaatste licht wordt opgevangen door een daarvoor geschikte opneem-chip (13), die langs elektronische weg een signaal levert, waaruit de positie c.q. de snelheid van het beweegbare deel (7) kan worden vastgesteld.

2. Meetmethode volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat bij toepassing daarvan op een zuigerstang dit een normaal bewerkte zuigerstang is, waaronder verstaan wordt een zuigerstang die op de gebruikelijke wijze is geslepen.

3. Meetmethode volgens conclusie 1 of 2, met het kenmerk, 20 dat de optische middelen (12) bestaan uit de middelen zoals deze worden toegepast in een computer-muis.

4. Meetmethode volgens een der voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat de met de optische middelen (12) samenwerkende, opneem-chip (13) een in de handel verkrijgbare 25 opneem-chip (13) is, zoals van het type HDNS-2000 van Agilent Technologies, Inc., die op aangepaste wijze met een convertor (16) kan worden verbonden voor het leveren van meet- en regelsignalen.

5. Inrichting voor toepassing van de meetmethode volgens 30 een der voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat de optische middelen (12) en de opneem-chip (13) zijn ondergebracht in een huis (10), dat verbonden is met een vast deel van de actuator, zoals een cilinderhuis (2) , zodat de optische middelen zich direct nabij het te controleren deel 35 van de actuator, zoals een zuigerstang (7), bevinden. Λ .-*S · ~\ Λ . \ f 5