SE458296B - Kolv-cylinderenhet med stavformig permanentmagnet foer styrning av kolvens riktningsaendring - Google Patents

Description

458 296 10 15 20 25 30 35 2 trycket, varigenom användningsmöjligheterna för kolv-cylin- derenheten är begränsade.

En ytterligare nackdel med konstruktionen enligt DE-OS 2 917 232 är att det inte finns några som helst möjligheter att montera sensorn variabelt utvändigt på cylinderröret, varigenom den reagerar endast för ett enda kolvläge.

Den till grund för föreliggande uppfinning liggande uppgiften är att utveckla en kolv-cylinderenhet enligt kravets l ingress, vid vilken man oberoende av cylinder- väggtjockleken redan med en svag permanentmagnet kan uppnå en stor kopplingsnoggrannhet och vilken är användbar som flerfunktionsenhet. Med flerfunktion skall här förstås att ett exakt definierat kolvstångsuttag, en möjligast noggrann, lägesberoende signalavgivning och universella monterings- möjligheter i synnerhet för sensorer på cylindern är säker- stä11da. ' Denna uppgift löses_genom att cylindern på sin inner- mantel har åtminstone ett i längdriktningen sig sträckande, genomgående spår, av att det på kolven finns ett i till- hörande spår ingripande permanentmagnetstycke, av att åt- minstone en i ett stycke med cylinderns vägg utformad, genomgående längsstyrning i synnerhet för sensorerna är anordnad på cylinderns yttermantel och av att åtminstone en i längdriktningen sig sträckande längsborrníng är anord- ningsbar i cylindern.

Man kan därmed numera använda valfritt tjockväggiga cylindrar utan att permanentmagnetens magnetverkan på sen- sorn påverkas. Genom att placera längsspáret djupt i cylin- derns innermantel, kommer det däri löpande permanentmagnet- stycket i radiell riktning omedelbart intill den utvändigt på cylindern anordnade sensorn. Det avstånd som skall över- bryggas av magnetfältet blir härigenom mycket litet, vari- genom smâ och kompakta magnetstycken kan användas, vilkas minsta magnetfält räcker till för att aktivera sensorn.

Att man genom åtgärden enligt det första delkänne- tecknet i kravet l samtidigt får en vridsäkring så att säga på köpet är en inte direkt avsedd men dock fördelaktig effekt. 10 15 20 30 35 458 296 3 Till detta kommer, att det i kravets l kännetecknande del finns ytterligare uppfinningssärdrag med avseende på längsstyrningar och längsborrningar, vilka befrämjar den flerfunktionella användningen av enheten enligt uppfin- ningen. Bxempelvis möjliggör längsstyrningen valfri posi- tionering av sensorer för att kunna variera kopplingstid- punkten. Vidare kan ytterligare komponenter anbringas pà längsstyrningarna, exempelvis lagerflänsar, ventiler etc, utan någon negativ inverkan pá sensorfunktionen. Då man dessutom endast i området för längsspåret måste göra en minskning av cylinderrörets väggtjocklek, kan återstoden av cylinderväggen ha den normala större väggtjockleken, vilket befrämjar möjligheten att i cylindcrväggen anordna ytterligare längsborrningar respektive längsspàr, i vilka likaså sensorer kan anordnas. På så sätt skapas därmed universella monteringsmöjlighcter.

Uppfinningen beskrivs närmare i det följande med hän- visning till de bifogade ritningar, som visar utförings- former. Pig l visar delvis schematiskt och i perspektiv en arbetscylinder hos en kolv~cylinderenhet med magnetsko som vridsäkring. Fig 2-5 visar andra utföringsformer av en sàdan arbetscylinder från änden.

I fig l visas en cylinder l hos en tryckmedelmanöv- rerad kolv-cylinderenhet. Cylindern l bildar löpbuss- ningen för en i figurerna inte närmare visad kolv, vilken är rörlig fram och åter i cylinderns l inre. Kolven är upp- tagen i en husborrning 2 i cylindern 1 och är tätande styrd mot en denna husborrning 2 begränsande innermantel 3 av cylindern l. Kolvens ytterkontur är således densamma som husborrningens 2 tvärsnitt, i vilken borrning kolven passar formbundet. Kolven uppbär åtminstone en permanentmagnet, och på cylinderns 1 periferi 4 finns det magnetfältkänsliga sensorer 5, vilka reagerar för permanentmagnetens fält.

Som exempel på sådana sensorer 5 visas i fig l två ändläge- omkopplare eller ~strömstä1lare, vilka uppbärs längsför- skjutbart av en skenliknande fästanordning. Fästanordningen har formen av en på cylindern l formad ríbba 6, vilken har 458 296 10 15 20 25 30 35 4 ett utskjutande, avrundat styrparti 7 och avsmalnar på sin mot cylindern l vända, radiella insida till bildande av ett smalt liv 8. Ribban 6 utskjuter i radiell riktning från cylinderns l yttermantel 9 och sträcker sig i cylinderns längsriktning; den är i fig l ritad i större skala för tyd- lighets skull. Ändlägeströmställarna eller liknande sen- sorer 5 är med en komplementärt till styrpartiet 7 utformad husöppning skjutna på ribban 6, på vilken de kan förskjutas i axiell riktning och spärras i förvalbara lägen. Spärr- ningen kan exempelvis ske med en inte visad spännskruv. Ändlägeströmställarna 5 är via elkablar 10 anslutna till en styrenhet ll som är inkopplad i kolv-cylinderenhctens tryckmedelförsörjningskrets. Styrenheten ll kan närmare bestämt ha formen av en flervägsventil, medelst vilken de av kolven uppdelade arbetskamrarna i cylindern 1 kan tryck- sättas respektive tryckavlastas växelvis. En omkastning av flervägsventilen utlöses genom en elektrisk signal fràn sensorerna 5 , vilka i sin tur reagerar för permanentmagnet- fältet, så snart permanentmagneten har nått ett läge radiellt mittemot på samma axiella höjd som sensorerna 5. Som änd- lägeströmställare kan man exempelvis använda tungreläer.

För att de skall reagera för läckfältet hos en av kolven uppburen permanentmagnet måste cylindern l uppenbarligen bestå av ett icke-ferromagnetiskt material. Genom en för- skjutning av sensorerna 5 på ribban 6 är det möjligt att omställa kolvens arbetsslag. Den visade formen på ribban 6 är därvid inte det väsentliga; alternativa utföringsformer av en skenliknande fästanordning för sensorerna 5 beskrivs nedan med hänvisning till fig 2-5.

En vridsäkrad lagring av kolven i cylindern l åstad- koms med hjälp av en permanentmagnet, som utskjuter i radiell riktning från kolven och är styrd mot cylinderns l inner- mantel 3- För detta ändamål är permanentmagneten i kolvens driftberedda installationsläge upptagen i ett längsspàr l2, som är upptaget pâ cylinderns 1 innermantel 3 och sträcker sig i dennas axiella längdriktning. Längsspáret 12 och permanentmagneten är så anpassade till varandra till formen, 10 15 20 25 30 35 458 296 5 att permanentmagneten löper tätande i längsspàret 12. Per- manentmagneten kan vara gjord i ett stycke med kolven såsom ett magnetiserat parti av denna. Det är emellertid också möjligt och fördelaktigt av tillverkningsskäl att framställa permanentmagneten separat i form av en liten platta, stav, kloss eller liknande, magnetisk detalj. Permanentmagneten anbringas då i efterhand på kolven och förbinds fast med denna, vilket exempelvis kan ske genom fastskruvning eller fastnitning. En speciellt enkel montering erhålls om man för fastsättning av den permanentmagnetiska detaljen till- plattar kolven pá en del av dess yta och pà så sätt skapar en plan upplagsyta.

Spåret l2 enligt fig 1 har väsentligen rektangulär tvärsektion. Det är således lämpat för upptagning av en likaså rektangulär, permanentmagnetisk kloss, vilken ut- skjuter från utsidan av den i övrigt cirkulärcylindriska kolven. För att uppnå en stor mätnoggrannhet med sensorerna 5, dvs en god platsupplösning, bör permanentmagneten ha en möjligast liten axiell utsträckning; den kan i synner- het vara avsevärt kortare i axiell riktning än kolven och därmed anbringas på kolven i form av en kam eller ett ut- skott. Radiellt mittemot längsspåret 12 finns enligt fig l på cylinderns 1 yttermantel 9 den skenliknande fästanord- ningen för sensorerna 5. Genom detta arrangemang uppnås, att sensorerna 5 alltid är vända mot permanentmagneten med minsta möjliga avstånd. Detta avstånd hålls litet även därigenom att permanentmagneten löper försänkt i längs- spàret; dess polände kommer därmed att ligga närmre sen- sorerna 5 än vad som exempelvis är fallet vid en pá cylin- derns 1 innermantel 3 löpande magnetring. Härigenom upp- står ett kraftigare magnetfält vid stället för sensorerna 5 och en förbättrad omkopplings- respektive mätnoggrann- het; dessutom kan enligt uppfinningen för att uppnà samma fältstyrka vid stället för sensorerna 5 svagare permanent- magneter användas.

Alternativa utföranden av det en permanentmagnet på kolven upptagande längsspàret 12 visas i fig 2-5. Längs- 458 296 10 15 20 25 30 35 6 spåret enligt fig 2 är laxstjärtformigt upptaget i cylin- derns l material; det är därigenom lämpat att uppta den laxstjärtformiga magnetansatsen på en tillhörande kolv.

Radiellt mittemot längsspåret 12 finns det en på cylinderns l yttermantel 9 formad ribba 6, vilken är utformad pâ lik- nande sätt som i fig l men dessutom är försedd med en axiell längsborrning 13. Medan ribbans 6 utsida återigen kan tjäna till montering av magnetiska ändlägeströmställare är längs- borrningen 13 avsedd för en ytterligare sensor 21 i form av en magnetisk längdmätare, vilken kan användas alternativt med eller förutom ändlägeströmställarna. Denna längdmätare gör det möjligt att mäta kolvläget även mellan de ändlägen, i vilka kolvrörelsen omkastas. En sådan mätinformation är av betydelse för igàngsättningen av kolv-cylinderenheten, vilken igángsättning sker från ett normalt inte definierat kolvläge; likaså är en kontinuerlig övervakning av kolvens verksamhet möjlig. Längdmätaren kan exempelvis arbeta en- ligt principen med löptidmätning av en genom magnetostrik- tion alstrad vandringsvàg. För detta ändamål är en tråd spänd genom längsborrningen 13, vilken tråd består av en speciallegering med magnetostriktiva egenskaper. Genom denna tråd leds en pulsformig, elektrisk magnetiserings- signal , och tillsammans med denna magnetiseringssignal startas en elektronisk tidmätanordning. Vid det ställe av träden som befinner sig radiellt mittemot kolvens permanen- magnet, alstras vid den elektriska magnetiseringen genom magnetostriktion en mekanisk spänning, vilken fortplantar sig längs tråden i form av en ljud- respektive ultraljud- väg. Vandringsvägens framkomst till trädens ände detekteras och den elektroniska tidmätanordningen stoppas; dess slut- värde anger vandringsvágens löptid längs tråden.

Eftersom den mekaniska störningens fortplantningshastighet längs träden är känd och är i huvudsak konstant, kan den'till- ryggalagda längden erhållas mycket noggrant genom enkel omräkning; denna längd ger precis ett mått på det aktuella kolvläget. Mätningar i den beskrivna formen kan genomföras med hög repetitionsfrekvens, så att man erhåller en kvasi- kontinuerlig angivelse av kolvläget. 10 15 20 25 30 35 458 296 7 Den enligt den beskrivna eller någon annan princip arbetande, magnetiska längdmätaren anbringas enligt fig 2 i ribbans 6 längsborrning 13, där den på samma sätt som en på ribban skjuten ändlägeströmställare befinner sig radiellt mittemot den i längsspåret l2 löpande permanent- magneten. Detta arrangemang för de båda sensortyperna till närmast möjliga läge intill permanentmagneten, så att höga fältstyrkor står till förfogande för detektering; dess- utom är arrangemanget ytterst utrymmesbesparande.

Pig 3 visar ett ytterligare utförande vid vilket det för styrning av permanentmagneten finns ett rundat längs- spàr 12. Längsspåret 12 är utformat som ett parti av en koaxiellt med husborrningen 2 förlöpande och denna skärande cylinderborrning, varvid husborrningen 2 utvidgas i området för längsspáret 12. Längsspåret 12 upptar en på motsvarande sätt rundad permanentmagnet på kolven; permanentmagneten kan närmare bestämt ha formen av en sfär eller ett sfär- parti. Som skenliknande fästanordning för sensorer 5 är två spår l4 upptagna på cylinderns l yttermantel 9, vilka spår är placerade intill varandra i omkretsriktningen och befinner sig nära mittemot längsspåret 12. Som ett exempel är det ena spåret laxstjärtformigt och det andra rektangu- lärt; det laxstjärtformiga spåret skulle exempelvis kunna tjänstgöra som styrning för en motsvarande ansats på en ändlägeströmställare 5, medan det rektangulära spåret skulle kunna uppta huset pà en magnetisk längdmätare. Spåren 14 befinner sig i omkretsriktningen på ömse sidor om och intill ett längsmittplan genom det längsspàr l2 som styr permanent- magneten; man erhåller således i området för båda spåren 14 ett avsevärt läckfält.

Pig 4 visar cylindern l enligt en ytterligare utförings- form, vid vilken det i stället för en permanentmagnet på kolven finns två. Permanentmagneterna löper i var sitt längsspår 12, som befinner sig diametralt mittför varandra.

Man kan emellertid även ha en annan fördelning av längs- spåren 12 på cylinderns l omkrets, och eventuellt kan an- talet längsspår och permanentmagneter ökas ytterligare. 458 296 10 15 20 25 30 35 8 Radiellt mittför varje längsspàr finns det på cylinderns l yttermantel 9 en fästanordning, vilken som ett exempel visas som en skena 15 med laxstjärtformig profil. Man kan givetvis utforma en fästanordning för sensorerna 5 på annat sätt, och konstruktionsdetaljerna i de visade utförings- formerna kan i stor utsträckning utbytas mot varandra.

Skenorna 15 utgår från tillplattade områden 16 på cylindern 1, varigenom en mycket kompakt konstruktion erhålls. Längs- spåren 12 är visade som rektangulära spår men kan givet- vis även ha varje annan, flerhörnig eller avrundad kontur.

Fig 5 slutligen visar en cylinder l, vars husborrning 2 har konturen av ett fyrbladigt klöverblad. Husborrningen 2 upptar en pà motsvarande sätt utformad kolv med fyra magnetpoler, varvid företrädesvis hela kolven är utformad som en magnetisk formdetalj och/eller dess poler har åstad- kommits genom magnetisering av en sådan formdetalj.

Styr- anordningar för sensorer 5 finns mittför var sin pol; man ser mera i detalj en genom själva cylíndermanteln upptagen, axiell längsborrning 13 liksom tre på cylinderns 1 ytter- mantel 9 formade styrribbor 6. I stället för dessa ribbor 6 kan det givetvis finnas lämpliga, inte visade spår. Längs- borrningen 13 har till uppgift att uppta en magnetisk längd- mätare 21, och på ribborna 6 kan ytterligare sensorer, sär- skilt ändlägeströmställare, vara förskjutbart anordnade.

Två av ribborna 6 har laxstjärtform; de är utan den i fig 4 visade tillplattningen formade på cylinderns 1 yttermantcl 9. Den tredje ribban 6 har den i fig 1 visade formen. Ej heller denna utformning är naturligtvis tvingande för upp- finningen.

Den beskrivna, vridsäkra styrningen av en kolv medelst en permanentmagnetisk sko finner en föredragen användning för flerfunktionscylindrar av den typ som visas i fig l.

Vid dessa har cylindern 1 inte bara till uppgift att åstad- komma en linjär styrning och avtätning av kolven utan olika tillsatsfunktioner är också integrerade i cylinderväggen.

Härigenom uppnås ett bättre utnyttjande av det använda materialet. Som redan nämnts är exempelvis ändlägeström- 10 15 20 25 30 35 458 296 9 ställarna 5 styrda på en skenliknande fästanordning, som är gjord i ett stycke med den som löpbussning tjänstgörande cylindern l. Dessutom kan cylindermanteln 1 på det ena eller andra stället ha en axiell längsborrning 13 som upptar en magnetisk längdmätare. Enligt fig 1 finns det på ytterman- teln 9 hos den som löpbussning verkande cylindern åtmin- stone en avfasning 17, vilken sträcker sig ut över åtmin- stone en del av cylindcrlängden och tjänar till montering av styrenheten ll. En som flervägsventil utformad styrenhet ll kan i synnerhet vara lämpad för anslutning till ledningar 18, som sörjer för till- och bortförseln av tryckmedel till respektive från kolv-cylinderenheten och likaså är anslutna till cylinderns l vägg. I fig 1 visas två ledningar 18, vilka sträcker sig till kolv-cylinderenhetens arbetskamrar på ömse sidor om kolven och mynnar i området för den avfas- ning 17 som upptar styrenheten 11. I ledningarna 18 kan det eventuellt finnas ett strypelement. v Vid ändarna utnyttjas cylinderns 1 vägg för montering av inte visade cylindergavlar, vilka på båda sidor till- sluter kolv-cylinderenheten i axiell riktning. I fig l visas gängade borrningar 19 på cylinderns l ände, närmare bestämt i form av blindborrningar, dessa upptar i monterat tillstånd av kolv-cylinderenheten fästskruvar, som med sitt huvud anligger mot cylindergaveln. Vid större arbetscylindrar kan det slutligen vara lämpligt att ha ytterligare urtag 20 i cylinderns l vägg, såsom visas med streckade linjer i fig 1. Sådana urtag 20 medför en ytterligare material- och viktminskning. Flerfunktionscylindrar av den beskrivna typen tillverkas företrädesvis som strängpressade aluminium- rör. Dessa gör det möjligt att undvika hindrande, utanpå- liggande ledningar och styrkablar liksom långt utskjutande ventiler, varigenom en kompakt konstruktion och en säker drift uppnås. Anslutningar för tryckmedlet finns endast vid en axiell ände av kolv-cylinderenheten, varigenom de nödvändiga förbindningarna kan åstadkommas, underhållas och lösgöras på enkelt, monteringsvänligt sätt och dess- utom ett tilltalande utseende på kolv-cylinderenheten upp- nås. Plana ytor för direkt páflänsning av styrenheter ll 458 296 10 förbättrar likaså utformningen och medför en utrymmesbe- sparing; de minskar dessutom fastskruvningskostnaderna och tidåtgången för montering av styrenheterna, ventilerna och liknande. Genom styrningen av en permanentmagnetisk kolvsko, vilken i lika hög grad tjänar till lägesbestämning och vrid- säkring, i ett längsspár i cylindern uppnås slutligen en största möjliga integrering av olika tekniska funktioner.

Claims (1)

1. l0 15 20 25 30 35 458 296 ll PATENTKRAV l. Tryckmedelmanövrerad kolv-cylinderenhet med en i cylinderns (l) inre (2) axiellt fram och äter rörligt styrd kolv, som på sin ytterperiferi uppbär en permanent- magnet, till vilken hör åtminstone en på cylinderns (1) yttermantel (9) sittande, magnetsfältkänslig sensor (S), k ä n n e t e c k n a d av att cylindern (1) på sin inner- mantel (3) har åtminstone ett i längdriktningen sig sträckande, genomgående spàr (12), av att det på kolven finns ett i tillhörande spàr (12) ingripande permanent- magnetstycke, av att åtminstone en i ett stycke med cy- linderns vägg utformad, genomgående längsstyrning (6;14; 15) i synnerhet för sensorerna (5) är anordnad på cylin- derns (1) yttermantel (9) och av att åtminstone en i längd- riktníngen sig sträckande längsborrning (13) är anordnings- bar i cylindern.

   2. Kolv-cylinderenhet enligt krav 1, k ä n n e - t e c k n a d en magnetisk vägmätare, är anordningsbar i längsborrningen (13).

   3. Kolv-cylinderenhet enligt krav 1 eller 2, av att en sensor (21), exempelvis i form av k ä n - n e t e c k n a d av att längsborrningarna (13) finns i cylinderns (1) vägg.

   4. Kolv-cylinderenhet enligt något av föregående krav, k ä n n e t e c k n a d av att längsborrningarna (13) finns i det inre av en ribbformig längsstyrning (6).

   5. Kolv-cylinderenhet enligt något av föregående krav, k ä n n e t e c k n a d .av att permanentmagnetstycket är gjort i ett stycke med kolven som magnetiserat parti av denna.

   6. Kolv-cylinderenhet enligt något av krav l~4, k ä n n e t e c k n a d av att permanentmagnetstycket är anbringbart på kolven som liten platta, stav, kloss eller liknande, separat magnetisk detalj och är fast för- bindbart med kolven. 458 296 10 l5 20 25 l2 Kolv-cylinderenhet enligt något av föregående krav, k ä n n e t e c k n a d 7. av att längsstyrningen (6;l4;l5) är anordnad intill längsspåret (12).

   8. Kolv-cylinderenhet enligt något av föregående krav, k ä n n e t e c k n a d formad som ribba (6).

   9. Kolv-cylinderenhet enligt något av föregående krav, k ä n n e t e c k n a d formad som spår (14). av att längsstyrningen är ut- av att längsstyrningen är ut- l0. Kolv-cylinderenhet enligt något av föregående krav, k ä n n e"t e c k n a d av att det på cylinderns (1) yttermantel (9) finns en över åtminstone en del av cylinderlängden sig sträckande avfasning (17), en styrenhet (ll) är monterbar. ll. på vilken Kolv-cylínderenhet enligt något av föregående krav, k ä n n e t e c k n a d av att som sensorer (5) används magnetfältpáverkade reläer eller ändlägeström- ställare, vilka påverkar styrenheten (ll) och i synnerhet utlöser en omkastning av tryckmedeltillförseln.

   12. Kolv-cylinderenhet enligt krav 10 eller ll, k ä n n e t e c k n a d av att det i cylinderns (1) vägg finns ledningar (18) för till- och bortförsel av tryck- medel till respektive från kolv-cylinderenheten, till vilka ledningar styrenheten (ll) är anslutbar.

   13. Kolv-cylinderenhet enligt något av föregående krav, k ä n n e t e c k n a d av att sensorn (21) arbetar enligt principen med löptidmätning av en genom magnet- ostriktion alstrad vandringsvàg-