CH674415A5 - - Google Patents

Description

BESCHREIBUNG

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Druckzylinder mit einem Gehäuse, mit einem darin verschieblich gelagerten Kolben, mit einer an dem Kolben gehaltenen Kolben-5 stange, die ein aus dem Gehäuse herausragendes Endstück umfasst, und mit einem Wegmesssystem zur digitalen Erfassung einer Verschiebung des Kolbens, das ein gehäusefestes und ein kolbenstangenfestes Element aufweist, wobei in der Kolbenstange eine der Aufnahme des Wegmesssystems die-lo nende Ausnehmung vorgesehen ist, die sich ausgehend von dem dem herausragenden Endstück entgegengesetzten Ende der Kolbenstange in axialer Richtung derselben erstreckt, wobei ein Element des Wegmesssystems einen Aufnehmer mit mindestens einem Magnetkopf und das andere Element 15 einen relativ zu dem Aufnehmer verschieblichen Messstab umfasst, der in seiner Längsrichtung aufeinanderfolgende Abschnitte alternierender Magnetisierung aufweist.

Bei einigen bisher bekannten Druckzylindern wird zur Erfassung der Verschiebung des Kolbens mittels eines digi-20 talen Wegmesssystems ein solches aussen an dem Gehäuse des Druckzylinders montiert.

Aufgrund der nicht unerheblichen Abmessungen der bekannten digitalen Wegmesssysteme sind derartige Druckzylinder sehr voluminös, so dass ihr Einsatz bei all den 25 Anwendungen nicht möglich ist, bei denen der Raum für den Druckzylinder knapp bemessen ist. Des weiteren sind die bekannten digitalen Wegmesssysteme äusserst empfindlich, so dass deren Montage aussen an dem Gehäuse dazu führt, dass sie sämtlichen äusseren Einwirkungen ungeschützt aus-30 geliefert sind und somit häufig Störungen auftreten.

Aus der DE-AS 1299 432 ist es ferner bekannt, einen doppeltwirkenden Druckzylinder mit einem integrierten Wegmesssystem auszustatten, welches als analoges Wegmesssystem arbeitet und bezüglich des Zylinders fest montierte 35 Spulen umfasst, die mit einem an dem Kolben montierten Spulenkern zusammenwirken, wobei die Spulen als das eine Element des Wegmesssystems und der Spulenkern als das andere Element des Wegmesssystems zumindest überwiegend in einer axialen Bohrung der Kolbenstange angeordnet 40 sind.

Aus der DE-OS 3 324 584 ist es ausserdem bekannt, in der Kolbenstange einer Zylinderanordnung eine Reihe von entgegengesetzt polarisierten Einzelmagneten anzuordnen und die Bewegung der Kolbenstange mit Hilfe von fest am 45 Zylinder angebrachten Sensoren zu erfassen.

Es hat sich gezeigt, dass sich bei integrierten Wegmesssystemen der betrachteten Art unerwünschte Temperatureinflüsse ergeben. Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, auf einfache Weise gleichzeitig eine Entlüftung so für das Wegmesssystem zu schaffen und eine Temperierung der Elemente des Wegmesssystems zu ermöglichen.

Diese Aufgabe wird bei einem Druckzylinder der eingangs angegebenen Art gemäss der Erfindung dadurch gelöst, dass die Ausnehmung der Kolbenstange gegenüber dem Druck-55 medium zum Betätigen des Druckzylinders abgedichtet und über Belüftungskanäle, die dem Druckausgleich bei sich änderndem Volumen von mit der Ausnehmung kommunizierenden Zylinderräumen in Abhängigkeit von Stellbewegungen des Druckzylinders dienen, derart mit ausserhalb des 60 Druckzylinders angeordneten Einrichtungen verbunden ist, dass in der Ausnehmung im Bereich der Elemente des Wegmesssystems eine diese Elemente temperierende Strömung erzeugbar ist.

Die erfindungsgemässe Lösung vermeidet die vom Stand 65 der Technik her bekannten Nachteile und bietet ausserdem die Möglichkeit, die Abschnitte alternierender Magnetisierung so zu wählen, dass deren Länge der gewünschten Auflösung der digitalen Messeinrichtung entspricht. Eine derartige

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digitale Messeinrichtung, bei der ohne Interpolation gearbeitet werden kann, ist äusserst störunempfindlich und hat zum anderen auch den Vorteil, dass die von dem Aufnehmer abgegebenen Signale in einfacher Weise zur Anzeige der Verschiebung des Kolbens umgesetzt werden können. Ausserdem hat die Verwendung des magnetisierten Messstabs und des entsprechenden Aufnehmers den Vorteil, dass diese Anordnung gegenüber Verschmutzung durch Druckmedien vollkommen unempfindlich ist, so dass die beispielsweise bei optischen digitalen Wegmesssystemen auftretenden Probleme bei diesem Wegmesssystem ohne Bedeutung sind. Das digitale Wegmesssystem mit Aufnehmer und Messstab ist sogar noch dann funktionsfähig, wenn es in einem Druckmedium arbeitet.

Die erfindungsgemässe Lösung umfasst Ausführungsformen, bei denen der Messstab und der Aufnehmer entweder kolbenstangenfest bzw. gehäusefest und umgekehrt sein können. Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel sieht vor, dass der Messstab kolbenstangenfest ist und dass ein diesen umgebendes und in die Ausnehmung ragendes Rohr vorgesehen ist, das mit einem, dem Gehäuse zugewandten Ende an diesem gehalten ist und an einem in der Ausnehmung liegenden Ende den Aufnehmer trägt. Der Vorteil dieser Lösung besteht darin, dass zu dem Aufnehmer führende Zuleitungen von einer Nachweiselektrode ausschliesslich über gehäusefeste Teile verlaufen und sämtliche Probleme, die bei elektrischen Zuleitungen zu bewegten Teilen auftreten, hier nicht relevant sind.

Im Prinzip ist das verwendete Wegmesssysstem zwar gegenüber Verschmutzungen durch das Druckmedium nicht empfindlich und arbeitet daher auch in diesem zuverlässig, es ist jedoch dabei zu berücksichtigen, dass die Druckzylinder oft mit Drucken im Bereich von 160 bis 200 bar betrieben werden. In diesen Fällen wirken insbesondere auf den Aufnehmer, aber auch auf den Messstab, sehr grosse Kräfte, die zu geringfügigen Deformationen dieser Teile führen können. Bei solchen Wegmesssystemen mit extrem hoher Auflösung können sich jedoch Messungenauigkeiten ergeben. Aus diesem Grund ist es vorteilhaft, wenn das Rohr in der Kolbenstange dichtend geführt ist, so dass das Wegmesssystem nicht durch ein Druckmedium beaufschlagt ist.

Die Abdichtung zwischen Kolbenstange und Rohr führt jedoch dazu, dass bei einer Hin- und Herbewegung des Kolbens durch die Relativbewegung des Rohres zu der Ausnehmung in der Ausnehmung ein Über- oder Unterdruck entstehen kann. Aus diesen Gründen mündet in das Rohr ein durch das Gehäuse führender erster Belüftungskanal, so dass entsprechend der Relativbewegung des Rohrs zu dem Kolben und der Kolbenstange in dem Rohr und in der Ausnehmung, in die dieses mündet, ein Druckausgleich über den ersten Belüftungskanal stattfinden kann.

Die Druckzylinder erwärmen sich bei fortlaufender Betätigung in einem beträchtlichen Masse, sie können dabei Temperaturen im Bereich von 50 bis 60 °C erreichen. Damit unterliegt der Druckzylinder, je nach dem, ob er in Ruhe ist oder ständig betätigt wird, Temperaturschwankungen zwischen der normalen Umgebungstemperatur und den genannten 50 bis 60 °C. Vor allem bei einer genauen Erfassung des Verschiebewegs des Kolbens können diese Temperaturschwankungen zu beträchtlichen Messfehlern führen, da sich auch der Messstab und evtl. auch der Aufnehmer,

bedingt durch die Temperaturschwankungen in ihren Abmessungen, verändern können. Aus diesem Grund ist es zumindest dann, wenn eine genaue Wegmessung notwendig ist, erforderlich, den Aufnehmer und den Messstab thermisch zu stabilisieren. Eine Möglichkeit hierzu kann darin gesehen werden, dass das Belüften des Innenraums des Rohres und der Ausnehmung beispielsweise zur Kühlung des

Messstabs und des Aufnehmers verwendet werden. Dabei ist es dann vorteilhaft, wenn der Belüftungskanal in das Führungsrohr mündet, so dass bei jedem Belüftungsvorgang der Messstab und der Aufnehmer möglichst direkt angeströmt s werden.

Besser ist es jedoch, wenn gemäss der Erfindung ein zweiter Belüftungskanal in der Kolbenstange vorgesehen ist, der einerseits aus dieser im Bereich des Endstücks austritt und andererseits in die Ausnehmung mündet. In diesem io Falle kann unabhängig von der Belüftung des Inneren des Rohrs und der Ausnehmung in Abhängigkeit von der Kolbenbewegung ein ständiger Strom irgendeines Temperierungsmediums aufrechterhalten werden, so dass eine ständige Temperierung sowohl des Messstabs wie auch des Auf-ls nehmers unabhängig von der Bewegung des Kolbens möglich ist.

Alternativ zu der beschriebenen Anordnung des zweiten Belüftungskanals ist ebenfalls vorteilhaft, wenn ein zweiter Belüftungskanal vorgesehen ist, der einerseits in einen Zwi-20 schenraum zwischen dem Führungsrohr und dem Rohr mündet und durch das Gehäuse nach aussen geführt ist. In diesem Fall strömt das Temperierungsmedium zunächst im Innern des Führungsrohrs längs des Messstabs und des Aufnehmers und tritt dann im Bereich des Aufnehmers in den 25 Zwischenraum zwischen dem Führungsrohr und dem Rohr über und wird dort wieder längs dieser zu dem zweiten Belüftungskanal nach aussen geführt.

Zur stabileren Führung des Messstabs innerhalb des Rohrs ist es bei einem Ausführungsbeispiel vorgesehen, dass der 30 Messstab innerhalb des Rohrs in einem zu diesem koaxialen Führungsrohr gelagert ist. Dabei ist es günstig, wenn das Führungsrohr aus Kunststoff ist, um Beschädigungen des Messstabs zu vermeiden.

Eine bessere Lagerung des Messstabs kann auch dadurch 35 erreicht werden, dass der Messstab durch einen Gleiter geführt ist, wobei der Gleiter in der Regel an einem freien Ende des Messstabs befestigt ist.

Bei den beschriebenen Ausführungsbeispielen mit einem gehäusefesten Aufnehmer stellt sich das Problem, wie die 40 Anschlussdrähte für den Aufnehmer am besten nach aussen geführt werden können. Eine Möglichkeit besteht darin, dass die Anschlussdrähte für den Aufnehmer in dem Rohr und durch das Gehäuse herausgeführt sind, wobei das Rohr mit einer oder mehreren Längsnuten versehen ist. Es ist aber 45 auch möglich, dass die Anschlussdrähte zwischen dem Rohr und dem Führungsrohr und durch das Gehäuse herausgeführt sind. In diesem Fall wird der bereits vorhandene Zwischenraum zwischen dem Rohr und dem Führungsrohr vorteilhafterweise verwendet.

so Die bisher beschriebenen vorteilhaften Ausführungsbeispiele des erfindungsgemässen Druckzylinders besitzen alle einen gehäusefesten Aufnehmer und einen kolbenstangenfesten Messstab. Es ist aber auch möglich, dass der Messstab gehäusefest und der Aufnehmer an einem, dem Endstück 55 entgegengesetzten Ende der Kolbenstange gehalten ist. Diese Ausführungsform ist weniger aufwendig, da man das Rohr zum Halten des Aufnehmers in der Ausnehmung nicht benötigt. Ausser bei Gleichgangdruckzylindern hat diese Ausführungsform jedoch den Nachteil, dass der Aufnehmer und der 60 Messstab nicht in einem druckfreien Raum angeordnet werden können, sondern in der Regel von dem unter Druck stehenden Druckmedium umgeben sind.

Bei diesem Ausführungsbeispiel ist es dann günstig, wenn die Anschlussdrähte für den Aufnehmer durch die Kolben-65 stange herausgeführt sind und aus dieser im Bereich des Endstücks austreten.

Da, wie bereits beschrieben, die Anschlussdrähte und auch der Aufnehmer dem Druckmedium ausgesetzt sind, wird es

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notwendig sein, dass die Anschlussdrähte und der Aufnehmer druckfest ausgebildet sind. So besteht die einfachste Möglichkeit der druckfesten Ausbildung darin, dass die Anschlussdrähte und der Aufnehmer druckfest vergossen sind, wozu beispielsweise ein entsprechend geeignetes Giess-harz Verwendung finden kann.

Zur Temperierung der Elemente des Wegmesssystems kann zusätzlich ein Heizelement eingesetzt werden.

Sämtliche bisher beschriebenen Ausführungsformen sind im Hinblick auf die Ausbildung der Kolbenstange nicht näher definiert. Das heisst, es können Kolbenstangen Verwendung finden, die sich nur auf einer Seite des Kolbens erstrecken und ein aus dem Gehäuse herausragendes Endstück besitzen. Bei der Lösung der erfindungsgemässen Aufgabe sind jedoch auch solche Ausführungen vorteilhaft, bei denen die Kolbenstange mit dem dem Endstück entgegengesetzten Ende aus dem Gehäuse herausragt. Alle diese Ausführungsformen der Kolbenstange, die bei sogenannten Gleichgangzylindern Verwendung finden, haben den Vorteil, dass die sich in die Kolbenstange erstreckende Ausnehmung in einfacher Weise zugänglich ist und bereits vom Bauprinzip des Druckzylinders her der darin angeordnete Mes-stab und auch der Aufnehmer nicht durch unter Druck stehendes Druckmedium beaufschlagt werden können. Damit entfallen sämtliche damit im Zusammenhang stehenden Probleme.

Zur Vermeidung von Verschmutzungen und auch zum Schutz des Systems vor mechanischen Einwirkungen ist es günstig, wenn das dem Anschlussstück entgegengesetzte Ende von einer an dem Gehäuse gehaltenen Abdeckung umgeben ist, wobei die Abdeckung vorteilhafterweise als Halterung für den gehäusefesten Messstab oder Abnehmer ausgebildet ist.

Auch bei diesen Ausführungsformen ist eine Temperierung des Messstabes und des Aufnehmers dadurch erreichbar, dass die Abdeckung mit mindestens einem Belüftungskanal versehen ist.

Bei der Messung des Verschiebeweges des Kolbens mit dem erfindungsgemässen digitalen Wegmesssystem ist es erforderlich, jeweils einen Nullpunkt für das Messsystem zu definieren, der normalerweise bei irgendeiner Anschlagstellung des Kolbens liegt. Diese vorgegebene Anschlagstellung des Kolbens sollte jedoch mit einer bestimmten Anzeigestellung des Messsystems in Übereinstimmung gebracht werden, so dass das Problem besteht, dass der Messstab und der Aufnehmer in dieser Anschlagstellung relativ zueinander justierbar sein müssen. Aus diesem Grund ist es vorteilhaft, wenn der Messstab mittels einer Justiervorrichtung verschieblich ist oder wenn der Abnehmer mittels einer Justiervorrichtung verschieblich ist. Es kann aber auch in besonderen Fällen erforderlich sein, dass beide durch eine Justiervorrichtung verschieblich sind. Als Justiervorrichtungen können beispielsweise im einfachsten Fall Schrauben vorgesehen sein, an denen der Messstab gehalten ist. Es sind aber auch alle Möglichkeiten komplizierterer Justiervorrichtungen denkbar.

Die eingangs beschriebene Verwendung eines Aufnehmers mit einem Magnetkopf stellt die einfachste Möglichkeit dar, einen Aufnehmer zu bauen. Ein solcher Aufnehmer ist lediglich in der Lage, die an ihm vorbeigeführten Abschnitte des Messstabs nachzuweisen. Eine Erhöhung der Empfindlichkeit und vor allem auch eine Verringerung der Störanfälligkeit beim Nachweis ist dann möglich, wenn in dem Aufnehmer mindestens zwei Magnetköpfe vorgesehen sind.

Wenn es zusätzlich dazu noch notwendig sein soll, auch die Verschieberichtung des Messstabes relativ zu dem Aufnehmer zu erkennen, ist es notwendig, dass die Magnetköpfe in einem Abstand voneinander angeordnet sind, der einem

(n + l/2)-fachen einer Ausnehmung der Abschnitte in Längsrichtung des Messstabes entspricht. Dabei ist die Zahl n eine ganze Zahl.

Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfln-s dung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung sowie der beigefügten zeichnerischen Darstellungen einiger Ausführungsformen der Erfindung. In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 eine erste Ausführungsform des erfindungsge-io mässenDruckzylinders;

Fig. 2 eine zweite Ausführungsform des erfindungsgemässen Druckzylinders ;

Fig. 3 eine dritte Ausführungsform des erfindungsgemässen Druckzylinders und is Fig. 4 eine schematische Darstellung eines Wegmesssystems.

Ein erstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemässen Druckzylinders in Fig. 1 zeigt im einzelnen ein als Ganzes 20 mit 10 bezeichnetes Gehäuse, das sich aus einem vorderen Anschlussstück 12, einem Mittelstück 14 und einem hinteren Anschlussstück 16 zusammensetzt. Das Mittelstück 14 besitzt eine Bohrung 18, in welcher ein Kolben 20 mit einer Kolbenstange 22 in axialer Richtung der Bohrung 18 ver-25 schieblich gelagert ist. Die Kolbenstange 22 und der Kolben 20 können dabei entweder einstückig ausgebildet sein oder aus zwei miteinander verbundenen Teilen bestehen. Bei diesem ersten Ausführungsbeispiel erstreckt sich die Kolbenstange 22 von dem Kolben 20 weg in Richtung des vorderen 30 Anschlussstückes 12, ist durch dieses dichtend hindurchgeführt und umfasst ein aus dem Gehäuse 10 herausragendes Endstück 24, das zur Befestigung eines durch den Druckzylinder zu betätigenden Maschinenelementes mit einem als Stangengewinde ausgebildeten Anschlussstück 26 versehen 35 ist.

Der Kolben 20 grenzt zusammen mit dem vorderen Abschlussstück 12 und der Bohrung 18 an eine erste Druckkammer 28, in welcher noch die Kolbenstange 22 verläuft. Eine zweite Druckkammer 30 liegt zwischen dem Kolben 20 40 und dem hinteren Anschlussstück 16, das die Bohrung 18 des Mittelstücks 14verschliesst. Zur Zufuhr von Druckmedium ist das vordere Anschlussstück 12 mit einem Druckanschluss 32 versehen, der in eine ringförmige Ausnehmung 34 mündet, die sich von der ersten Druckkammer 28 bis zum 45 Anschlussstück 12 erstreckt. Desgleichen ist das hintere Anschlussstück 16 mit einem Druckanschluss 36 ausgestattet, der in eine zur Bohrung 18 koaxiale zylindrische Ausnehmung 38 mündet, die das hintere Anschlussstück 16 durchsetzt.

so Um die zylindrische Ausnehmung 3 8 nach aussen hin zu verschliessen, umfasst das hintere Anschlussstück 16 einen Deckel 40, welcher mit einem zylindrischen Ansatz 42 in der Ausnehmung 38 gehalten ist.

Koaxial zur Bohrung 18 erstreckt sich ein in einer Gewin-55 debohrung 44 des zylindrischen Ansatzes 42 gehaltenes Rohr 46 von dem Deckel 40 in Richtung des vorderen Anschlussstückes 12 und greift dabei in eine koaxiale Ausnehmung 48 der Kolbenstange 22 ein. Dabei trägt das Rohr 46 an seinem dem Deckel 40 abgewandten Ende einen ringförmigen Auf-6o nehmer 50, der Teil eines in seiner Funktion später beschriebenen Wegmesssystems ist. Dieses umfasst auch noch einen Messstab 52, der durch den Aufnehmer 50 hindurchgeführt ist. Der Messstab 52 ist in diesem Ausführungsbeispiel kolbenstangenfest gehalten, wobei eine Schraube 54 Verwen-65 dung findet, die in eine Bohrung 56 eingeschraubt ist, welche ihrerseits die Kolbenstange koaxial von einem vorderen Ende bis zu der Ausnehmung 48 durchdringt und in diese einmündet. Somit erstreckt sich der Messstab 52 von der

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Schraube 54 zunächst durch die Bohrung 56 und dann in der Ausnehmung 48 in Richtung auf den Deckel 40, wobei der Messstab 52 in der Ausnehmung 48 entsprechend einer Stellung des Kolbens 20 teilweise von dem Rohr 46 umgeben ist, das den Aufnehmer 50 trägt. Zur zusätzlichen Führung des Messstabs 52 in dem Rohr 46 ist erfindungsgemäss noch ein koaxial zu diesem verlaufendes Führungsrohr 58 vorgesehen, das sich von dem Aufnehmer 50 bis zu dem Deckel 40 erstreckt und bevorzugterweise aus Kunststoff ist, um Beschädigungen des Messstabs 52 zu vermeiden. Zusätzlich kann zur exakten Führung des Messstabs 52 in dem Führungsrohr 58 noch ein an einem dem Deckel 40 zugewandten Ende des Messstabs 52 befestigter Gleiter 60 Verwendung finden.

Durch die Verwendung des Führungsrohrs 58 ergibt sich zwischen einer äusseren Mantelfläche von diesem und einer inneren Mantelfläche des Rohres 46 ein zylindrischer Hohlraum 62, der dazu ausgenützt werden kann, Anschlussdrähte 64 des Aufnehmers 50 von diesem längs des Rohres 46 zu dem Deckel 40 und innerhalb dessen durch einen Kanal 66 zu einer Steckverbindung 68 zu führen, welche als Anschluss für eine Auswerteelektronik dient.

Der zylindrische Hohlraum 62 kann aber auch in erfin-dungsgemässer Weise, dazu verwendet werden, Heizelemente zur Temperaturstabilisierung des Messstabs 52 aufzunehmen.

Damit der Aufnehmer 50 und der Messstab 52 nicht mit dem in der zweiten Kammer 30 vorhandenen Druckmedium beaufschlagt sind, ist die Ausnehmung 48 in einem dem Deckel 40 zugewandten Endbereich mit einem Ringwulst 70 versehen, welcher das Rohr 46 dichtend umgibt. Zur Belüftung der somit gegenüber dem Druckmedium abgeschlossenen Ausnehmung 48 ist ein erster Belüftungskanal 72 vorgesehen, welcher den Deckel 40 durchdringt und innerhalb des Führungsrohrs 58 mündet, so dass durch diesen Belüftungskanal 72 einströmende Luft innerhalb des Führungsrohres 58 in Richtung des vorderen Abschlussstückes 12 an dem Messstab 52 entlangströmt, den Aufnahmer 50 passiert und anschliessend in die Ausnehmung 48 gelangt. Von dieser aus hat die Luft die Möglichkeit, wiederum längs des Messstabes 52 zwischen diesem und einer inneren Mantelfläche der Bohrung 56 entlangzuströmen bis zu einem sich innerhalb des Endstücks 24 in radialer Richtung erstreckenden zweiten Belüftungskanal und durch diesen dann nach aussen auszutreten. Mit diesen Belüftungskanälen 72 und 74 besteht somit die Möglichkeit, den Messstab 52 während des Betriebs mit einem Medium zu temperieren. Dabei kann im Rahmen der vorliegenden Erfindung auch eine Vergrösserung und eine Verkleinerung des von der Ausnehmung 48 umschlossenen Volumens beim Hin- und Herfahren des Kolbens 20 zum Pumpen dieses Mediums verwendet werden, wobei dann allerdings die Belüftungskanäle 72 und 74 mit entsprechenden Rückschlagventilen ausgerüstet sind.

Der erfindungsgemässe Druckzylinder funktioniert fol-gendermassen:

Durch Zufuhr von Druckmedium entweder durch den Druckanschluss 32 oder den Druckanschluss 36 wird entweder die erste Kammer 28 oder die zweite Kammer 30 mit dem Druckmedium gefüllt, das seinerseits angrenzende Flächen des Kolbens 20 beaufschlagt und dabei entweder den Kolben 20 in Richtung des hinteren Abschlussstücks 16 oder in Richtung des vorderen Abschlussstücks 12 bewegt. Gleichzeitig mit dieser Bewegung des Kolbens 20 mit der Kolbenstange 22 erfolgt auch eine Relativbewegung des kolbenstangenfesten Messstabs 52 gegenüber dem gehäusefesten Aufnehmer 50 um eine Strecke, die mit der der Bewegung des Kolbens 20 identisch ist.

Für die Dimensionierung des Messstabs 52 ergibt sich somit die Forderung, dass dieser so lang sein muss, dass in jeder Stellung des Kolbens 20 noch ein Teilstück des Messstabs 52 durch den Aufnehmer 50 hindurchverläuft. Darausfolgend ergibt sich wieder für das Rohr 46 die Forderung, s. dass dieses in einem eingefahrenen Zustand des Druckzylinders, d. h. bei Beaufschlagung der ersten Kammer mit unter Druck stehendem Druckmedium, den Messstab 52 noch aufnehmen muss, ohne dass dieser an dem Deckel 40 anstösst.

Das zweite Ausführungsbeispiel in Fig. 2 zeigt einen io. Gleichgangdruckzylinder. Soweit mit dem ersten Ausführungsbeispiel vergleichbare Teile vorhanden sind, sind diese auch mit denselben Bezugszeichen versehen, so dass auf die entsprechenden Stellen der Detailbeschreibung verwiesen wird.

ls Im Gegensatz zu dem vorstehend erläuterten Ausführungsbeispiel ist bei einem Gleichgangdruckzylinder die Kolbenstange 22 mit einem hinteren Endstück 100 versehen, das durch das hintere Abschlussstück 16 dichtend hindurchgeführt ist und aus dem Gehäuse 10 herausragt. Damit sind die 20 den beiden Kammern 28 und 30 zugewandten Flächen des Kolbens 20 gleich gross, so dass der Druckzylinder bei Ansteuerung mit Druckmedium unter denselben Druck in beiden Richtungen mit gleichgrossen Kräften beaufschlagt werden kann.

25 Das hintere Endstück 100 ist von einer an dem hinteren Abschlussstück 16 gehaltenen Abdeckung 102 umgeben, die auf einer dem hinteren Abschlussstück 16 entgegengesetzten Seite mit einem Deckel 104 verschlossen ist.

Das hintere Endstück 100 der Kolbenstange 22 ist wie-30 derum mit der Ausnehmung 48 versehen, in welche sich ein Rohr 46 erstreckt, das seinerseits an dem Deckel 104 gehalten ist und an seinem dem Deckel 104 abgewandten Ende den Aufnehmer 50 trägt. Der Messstab 52 ist kolbenstangenfest durch einen diesen umgebenden und in einem dem Deckel 3S 104 abgewandten Teil der Ausnehmung 48 eingesetzten Haltering 106 fixiert. Er erstreckt sich wie in dem ersten Ausführungsbeispiel von dem Haltering 106 in Richtung des Dek-kels 104 in das innerhalb des Rohres 46 gelagerte Führungsrohr 58.

40 Durch den Deckel 104 mündet in das hintere Ende des Führungsrohres 58 ein Belüftungskanal 108, durch welchen dem Inneren des Führungsrohrs 58 ein Medium zur Temperierung des Massstabs 52 zugeführt werden kann. Dieses strömt dann entlang dem Messstab 52 und gelangt nach 45 Durchströmen des Aufnehmers 50 in die Ausnehmung 48 und kann dort zwischen dem Führungsrohr 58 und der Ausnehmung 48 in Richtung des Deckels 104 zurückströmen. Eine Abführung aus einem Inneren der Abdeckung 102 kann durch einen in dieser vorgesehenen Belüftungskanal 110 erfolgen.

Soweit einzelne Teile des dritten Ausführungsbeispiels in Fig. 3 mit denen des zweiten Ausführungsbeispiels vergleichbar sind, sind sie mit denselben Bezugszeichen versehen. Bezüglich der Beschreibung wird auf die Beschrei-55 bung zum zweiten Ausführungsbeispiel Bezug genommen.

Im Gegensatz zum zweiten Ausführungsbeispiel ist beim dritten Ausführungsbeispiel der Messstab 52 gehäusefest und der Aufnehmer 50 kolbenstangenfest in der Ausnehmung 48 60 gelagert. Ein Herausführen der Anschlussdrähte 64 des Aufnehmers 50 erfolgt in diesem Ausführungsbeispiel durch eine die Kolbenstange 22 koaxial durchsetzende Bohrung 112, die von der Ausnehmung 48 in Richtung des Endstücks 24 verläuft und dort in eine in radialer Richtung verlaufende 65 Bohrung einmündet, die zu der Steckverbindung 68 führt.

Der Deckel 104 ist mit einer koaxial zu der Kolbenstange 22 angeordneten Bohrung 114 versehen, in welche eine Justiervorrichtung 116 eingeschraubt ist, die ihrerseits den

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Messstab 52 hält, der sich von dieser durch den Aufnehmer 50 hindurch in die Ausnehmung 48 hineinerstreckt. Auch bei diesem Ausführungsbeispiel ist innerhalb der Ausnehmung 48 ein Führungsrohr 118 für den Messstab 52 vorgesehen.

Bei dem dritten Ausführungsbeispiel sind der Aufnehmer 50 und der Messstab 52 nicht durch das unter Druck stehende Druckmedium beaufschlagt, sondern in einem druckfreien Raum angeordnet. Eine Temperierung des Messstabs 52 kann bei diesem Ausführungsbeispiel auch durch einen im Bereich des Endstücks 24 von aussen in die Bohrung 112 mündenden Belüftungskanal 120 erfolgen, durch den ein Temperiermedium längs des Messstabs 52 in Richtung des Deckels 104 strömt, dort im Bereich des Aufnehmers in den Innenraum der Abdeckung 102 austritt und von diesem durch einen Belüftungskanal 122 entweichen kann.

Die schematische Darstellung gemäss Fig. 4 zeigt ein Messsystem mit einem Messstab 52 mit jéweils aufeinanderfolgenden in Längsrichtung des Messstabs 52 alternierend magnetisierten Abschnitten 52a und 52b, wobei die jeweilige

Magnetisierungsrichtung durch die Pfeile dargestellt ist. Der an dem Messstab anliegende Aufnehmer 50 umfasst zwei Magnetköpfe 50a und 50b, die in einem Abstand voneinander angeordnet sind, der einer eineinhalbfachen Länge der s Abschnitte 52a, 52b entspricht. Von diesen Magnetköpfen 50a und 50b führen jeweils Anschlussdrähte 64 zu der Auswerteelektronik 130, welche die Relativbewegung zwischen dem Aufnehmer 50 und dem Messstab 52 angibt.

Das Messsystem arbeitet nach dem Prinzip der Magnetauf-lo Zeichnung, wobei von den Magnetköpfen 50a und 50b die Zahl der an diesen vorbeibewegten Abschnitten 50a und 50b registriert wird. Der Abstand der Magnetköpfe 50a und 50b ist so gewählt, dass, wie in Fig. 4 dargestellt, der Magnetkopf 60b dann an einem Übergang von einem der Abschnitte 52a 15 in den benachbarten Abschnitt 52b steht, wenn der Magnetkopf 50a in der Mitte eines dieser Abschnitte steht. Durch diese Anordnung ist die Auswerteelektronik 130 in der Lage, eine Verschieberichtung des Messstabs 52 relativ zu dem Aufnehmer 50 festzustellen.

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4 Blatt Zeichnungen

Claims (10)

674415 PATENTANSPRÜCHE

1. Druckzylinder mit einem Gehäuse, mit einem darin verschieblich gelagerten Kolben, mit einer an dem Kolben gehaltenen Kolbenstange, die ein aus dem Gehäuse herausragendes Endstück umfasst, und mit einem Wegmesssystem zur digitalen Erfassung einer Verschiebung des Kolbens, das ein gehäusefestes und ein kolbenstangenfestes Element aufweist, wobei in der Kolbenstange eine der Aufnahme des Wegmesssystems dienende Ausnehmung vorgesehen ist, die sich ausgehend von dem dem herausragenden Endstück entgegengesetzten Ende der Kolbenstange in axialer Richtung derselben erstreckt, wobei ein Element des Wegmesssystems einen Aufnehmer mit mindestens einem Magnetkopf und das andere Element einen relativ zu dem Aufnehmer verschieblichen Messstab umfasst, der in seiner Längsrichtung aufeinanderfolgende Abschnitte alternierender Magnetisierung aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausnehmung (48) der Kolbenstange (22) gegenüber dem Druckmedium zum Betätigen des Druckzylinders (10) abgedichtet und über Belüftungskanäle (72,74), die dem Druckausgleich bei sich änderndem Volumen von mit der Ausnehmung (48) kommunizierenden Zylinderräumen in Abhängigkeit von Stellbewegungen des Druckzylinders (10) dienen, derart mit ausserhalb des Druckzylinders (10) angeordneten Einrichtungen verbunden ist, dass in der Ausnehmung (48) im Bereich der Elemente (50,52) des Wegmesssystems eine diese Elemente (50,52) temperierende Strömung erzeugbar ist.

2. Druckzylinder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Messstab (52) kolbenstangenfest ist und dass ein diesen umgebendes und in die Ausnehmung (48) ragendes Rohr (46) vorgesehen ist, das mit einem dem Gehäuse (10) zugewandten Ende an diesem gehalten ist und an einem in der Ausnehmung liegenden Ende den Aufnehmer (50) trägt.

3. Druckzylinder nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Rohr (46) in der Kolbenstange (22) dichtend geführt ist, so dass das Wegmesssystem (50,52) nicht durch ein Druckmedium beaufschlagt ist.

4. Druckzylinder nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass in das Rohr (46) ein durch das Gehäuse (10) führender erster Belüftungskanal (72) mündet.

5. Druckzylinder nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Messstab (52) innerhalb des Rohrs (46) in einem zu diesem koaxialen Führungsrohr (58) gelagert ist.

6. Druckzylinder nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass ein zweiter Belüftungskanal (74) in der Kolbenstange (22) vorgesehen ist, der einerseits aus dieser im Bereich des Endstücks (24) austritt und andererseits mit der Ausnehmung (48) in Verbindung steht.

7. Druckzylinder nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass Anschlussdrähte (64) für den Aufnehmer (50) in dem Rohr (46) und durch das Gehäuse (10) herausgeführt sind.

8. Druckzylinder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Messstab (52) gehäusefest und der Aufnehmer (50) an dem dem Endstück (24) entgegengesetzten Ende der Kolbenstange (22) gehalten ist.

9. Druckzylinder nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kolbenstange (22) mit dem dem Endstück (24) entgegengesetzten Ende aus dem Gehäuse (10) herausragt.

10. Druckzylinder nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Aufnehmer (50) mindestens zwei Magnetköpfe (50a, 50b) vorgesehen sind.