DE102005048745A1 - Pressure medium cylinder and method for detecting the operating time and / or operating cycles of a pressure medium cylinder - Google Patents

Pressure medium cylinder and method for detecting the operating time and / or operating cycles of a pressure medium cylinder Download PDF

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Abstract

Druckmittelzylinder mit einem beweglich in einer Zylinderbohrung (12) eines Gehäuses (11) geführten Kolben (13) und wenigstens einem Druckraum (14, 15), welcher zum Betätigen des Kolbens (13) mit Druckmittel beaufschlagbar ist, sind bekannt. Für Wartungsarbeiten oder Garantiefälle ist die Kenntnis der geleisteten Betriebsstunden und/oder die Betriebszyklen nützlich. Diese sollen auf einfache Weise bestimmt werden können. Zur Lösung dieses Problems ist der erfindungsgemäße Druckmittelzylinder (10) dadurch gekennzeichnet, daß dem Druckraum (14, 15) ein Druckaufnehmer (16, 19) zugeordnet ist, mittels dessen Signale die Betriebszeit gemessen und/oder die Betriebszyklen gezählt werden. Es wird also der Druck im Druckraum (14, 15) ermittelt, und, ausgehend von diesem Druck, die Betriebszeit und/oder Betriebszyklen gemessen und/oder gezählt.Pressure medium cylinders with a piston (13) movably guided in a cylinder bore (12) of a housing (11) and at least one pressure chamber (14, 15) to which pressure medium can be applied to actuate the piston (13) are known. For maintenance work or warranty cases, it is useful to know the number of operating hours and / or the operating cycles. These should be able to be determined in a simple way. To solve this problem, the pressure cylinder (10) according to the invention is characterized in that the pressure chamber (14, 15) is assigned a pressure sensor (16, 19), by means of whose signals the operating time is measured and / or the operating cycles are counted. The pressure in the pressure chamber (14, 15) is therefore determined and, based on this pressure, the operating time and / or operating cycles are measured and / or counted.

Description

Die Erfindung betrifft einen Druckmittelzylinder mit einem beweglich in einer Zylinderbohrung eines Gehäuses geführten Kolben und wenigstens einem Druckraum, welcher zum Betätigen des Kolbens mit Druckmittel beaufschlagbar ist. Des weiteren betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Erfassen der Betriebszeit und/oder Betriebszyklen eines solchen Druckmittelzylinders.The The invention relates to a pressure medium cylinder with a movable in a cylinder bore of a housing guided piston and at least a pressure chamber, which is used for actuating of the piston can be acted upon with pressure medium. Furthermore it concerns the invention a method for detecting the operating time and / or Operating cycles of such a pressure cylinder.

Druckmittelzylinder finden in der Praxis in unterschiedlichsten Anwendungen zahlreichen Einsatz. Unter anderem dienen sie zum linearen Antrieb von Gegenständen, als Hubzylinder oder als Spannzylinder in Spannzeugen zum Spannen von Werkstücken, Werkzeugen oder Vorrichtungen. Die Druckmittelzylinder werden dabei auf unterschiedlichste Weise und zum Teil sehr stark beansprucht. Durch die Reibung des Kolbens in der Zylinderbohrung und an Dichtungen unterliegen sie einem ständigen Verschleiß. Druckmittelzylinder müssen deshalb in regelmäßigen Abständen gewartet und gegebenenfalls Dichtungen ausgewechselt werden. Die Wartungsintervalle werden dabei meist nach einem vorbestimmten Zeitintervall nach dem Kalender bestimmt. Allerdings werden je nach Anwendung in einem bestimmten kalendermäßig berechneten Zeitintervall durch die Druckmittelzylinder unterschiedlich häufige Betriebszyklen (Anzahl der Hübe) oder Betriebsstunden absolviert. Die kalendermäßige Bestimmung der Wartungsintervalle ist daher ungenau. Auch werden Druckmittelzylinder zuweilen vom Kunden reklamiert, da sie angeblich vorzeitig verschleißtypische Schäden aufweisen. Hier besteht ein Bedarf für die Hersteller, die tatsächlich absolvierten Betriebszyklen und/oder Betriebsstunden festzustellen.Pressure cylinder find numerous in practice in a wide variety of applications Commitment. Among other things, they serve to linear propulsion of objects, as Lifting cylinder or clamping cylinder in clamping tools for clamping Workpieces, tools or devices. The pressure cylinder are different Way and sometimes very much stressed. Due to the friction of the Pistons in the cylinder bore and seals they subject a permanent one Wear. Pressure cylinder have to Therefore, maintained at regular intervals and optionally gaskets are replaced. The maintenance intervals are usually after a predetermined time interval after the Calendar determined. However, depending on the application in one certain calendrical calculated Time interval through the pressure cylinder different numbers of operating cycles (number the strokes) or operating hours. The calendar-related determination of the maintenance intervals is therefore inaccurate. Also, pressure cylinder from time to time Customers complained because they allegedly prematurely wear typical damage exhibit. Here is a need for the manufacturers who actually graduated Determine operating cycles and / or operating hours.

Hiervon ausgehend liegt der Erfindung das Problem zugrunde, einen Druckmittelzylinder der eingangs genannten Art derart weiterzubilden, daß die Betriebsstunden und/oder die Betriebszyklen auf einfache Weise bestimmt werden können.Of these, the invention is based on the problem, a pressure medium cylinder of the type mentioned in such a way that the operating hours and / or the operating cycles can be determined in a simple manner.

Zur Lösung dieses Problems ist der erfindungsgemäße Druckmittelzylinder dadurch gekennzeichnet, daß dem Druckraum ein Druckaufnehmer zugeordnet ist, mittels dessen Signale die Betriebszeit gemessen und/oder die Betriebszyklen gezählt werden. Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren wird der Druck im Druckraum ermittelt und, ausgehend von diesem Druck, die Betriebszeit und/oder Betriebszyklen gemessen bzw. gezählt.to solution This problem is the pressure cylinder according to the invention thereby characterized in that Pressure chamber is associated with a pressure transducer, by means of which signals the operating time is measured and / or the operating cycles are counted. The process of the invention is determines the pressure in the pressure chamber and, based on this pressure, the operating time and / or operating cycles are measured or counted.

Erfindungsgemäß wird also ein Druckaufnehmer im Druckraum eingesetzt, der eine Uhr zum Messen der Betriebszeit und/oder einen Zähler zum Zählen der Arbeitszyklen betätigt. Beispielsweise wird bei Überschreiten eines vorgegebenen Schwelldrucks im Druckraum eine Uhr für die Betriebszeit in Gang gesetzt und bei Unterschreiben dieses Schwelldrucks wieder gestoppt und/oder jedes Mal bei Überschreiten des Schwelldrucks der Zähler um „1" weitergeschaltet.Thus, according to the invention a pressure transducer used in the pressure room, which is a clock for measuring the operating time and / or a counter for counting the duty cycles operated. For example when crossing a predetermined threshold pressure in the pressure chamber a clock for the operating time set in motion and on signing this threshold pressure again stopped and / or every time exceeded the threshold pressure of the counter switched to "1".

Nach einem konstruktiven Ausführungsbeispiel der Erfindung wird als Druckaufnehmer ein Piezo-Kristall eingesetzt. Piezo-Kristalle sind als Druckaufnehmer bewährt und ermöglichen eine konstruktiv einfache Gestaltung.To a constructive embodiment The invention is used as a pressure transducer, a piezoelectric crystal. Piezo crystals are proven as pressure transducers and allow a structurally simple Layout.

Der Druckaufnehmer ist, wie gesagt, dem Druckraum zugeordnet. Bei doppelt wirkenden Zylindern reicht es für die meisten Anwendungsfälle aus, wenn der Druckaufnehmer einem der beiden Druckräume zugeordnet ist, vorzugsweise dem Druckraum für den Arbeitshub. Gegebenenfalls können auch beiden Druckräumen je ein Druckaufnehmer zugeordnet sein. Ein oder beide Druckaufnehmer können, vorzugsweise mit zugehörigem Chip, auch im Kolben angeordnet sein. Diese Variante hat den Vorteil, daß der Chip von außen nicht zugänglich und damit nur schwer manipulierbar ist.Of the Pressure transducer is, as I said, associated with the pressure chamber. At double acting cylinders it is enough for most use cases off when the pressure transducer assigned to one of the two pressure chambers is, preferably the pressure chamber for the power stroke. Possibly can also both pressure chambers be associated with each a pressure transducer. One or both pressure transducers can, preferably with associated Chip, also be arranged in the piston. This variant has the advantage that the Chip from the outside inaccessible and thus difficult to manipulate.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. In dieser zeigen:The Invention will now be described with reference to a drawing embodiment explained in more detail. In show this:

1 ein erstes Ausführungsbeispiel für einen Druckmittelzylinder mit den Erfindungsmerkmalen in einem schematischen Längsschnitt, 1 a first embodiment of a pressure cylinder with the invention features in a schematic longitudinal section,

2 ein weiteres Ausführungsbeispiel für einen Druckmittelzylinder mit den Erfindungsmerkmalen in einem schematischen Längsschnitt. 2 a further embodiment of a pressure cylinder with the features of the invention in a schematic longitudinal section.

Der Druckmittelzylinder 10 weist ein Gehäuse 11 auf, welches, anders als in der schematischen Darstellung gezeigt, selbstverständlich nicht einstückig geschlossen ist, sondern in an sich bekannter Weise so ausgebildet ist, daß der Druckmittelzylinder 10 montierbar ist.The pressure cylinder 10 has a housing 11 on, which, unlike the schematic representation, of course, is not integrally closed, but is formed in a conventional manner so that the pressure cylinder 10 can be mounted.

Das Gehäuse 11 umschließt eine Zylinderbohrung 12, in welcher ein Kolben 13 in Längsrichtung des Druckmittelzylinders 10 verschieblich geführt ist. Der Druckmittelzylinder 10 ist im vorliegenden Fall als doppelt wirkender Zylinder ausgebildet, so daß in der Zylinderbohrung 12 zwei Druckräume 14 und 15 gebildet sind.The housing 11 encloses a cylinder bore 12 in which a piston 13 in the longitudinal direction of the pressure cylinder 10 slidably guided. The pressure cylinder 10 is designed in the present case as a double-acting cylinder, so that in the cylinder bore 12 two pressure chambers 14 and 15 are formed.

Nach dem in 1 dargestellten Ausführungsbeispiel ist jedem Druckraum 14, 15 ein Druckaufnehmer 16 zugeordnet. Jeder Druckaufnehmer 16 weist an seiner der Zylinderbohrung 12 zugewandten Seite als eigentlichen Druckaufnehmer einen Piezo-Kristall 17 auf. Dieser fluchtet mit der Wandung der Zylinderbohrung 12 oder ist leicht zurückgesetzt. Die Druckaufnehmer 16 sind mit einer Auswerteeinheit 18 mittels eines Kabels, Infrarot- oder Bluetooth-Schnittstelle oder auf andere geeignete Weise verbunden, in welcher, ausgehend von den Signalen der Piezo-Kristalle 17, die Betriebszyklen gezählt oder die Betriebsstunden gemessen werden. Gegebenenfalls können durch die Auswerteeinheit 18 sowohl die Betriebszyklen gezählt, als auch die Betriebsstunden gemessen werden.After the in 1 illustrated embodiment is each pressure chamber 14 . 15 a pressure transducer 16 assigned. Every pressure transducer 16 indicates at its the cylinder bore 12 facing side as the actual pressure transducer a pie zo-crystal 17 on. This aligns with the wall of the cylinder bore 12 or is slightly reset. The pressure transducer 16 are with an evaluation unit 18 by means of a cable, infrared or Bluetooth interface or connected in any other suitable manner, in which, starting from the signals of the piezo crystals 17 , the operating cycles are counted or the operating hours are measured. Optionally, by the evaluation 18 both the operating cycles are counted, and the operating hours are measured.

Konkret wird bei der Messung der Betriebsstunden wie folgt vorgegangen:
Bei Überschreiten eines vorbestimmten Schwelldrucks in der zugehörigen Druckkammer 14, 15 sendet der Piezo-Kristall 17 ein Signal an die Auswerteeinheit 18. Der Schwelldruck entspricht dabei etwa dem Arbeitsdruck des Druckmittelzylinders 10 oder ist geringfügig niedriger. Die Uhr, welche die Betriebszeit mißt, wird nun in Gang gesetzt. Sobald der vorbestimmte Schwelldruck wieder unterschritten ist, stoppt der Piezo-Kristall 17 die Uhr der Auswerteeinheit 18. Wird der vorbestimmte Schwelldruck erneut überschritten, wird die Zeitmessung wieder in Gang gesetzt, wobei die jetzt ermittelte Zeit der bereits vorher gemessenen Zeit zuaddiert wird.Specifically, the measurement of operating hours is as follows:
When a predetermined threshold pressure in the associated pressure chamber is exceeded 14 . 15 sends the piezo crystal 17 a signal to the evaluation unit 18 , The threshold pressure corresponds approximately to the working pressure of the pressure medium cylinder 10 or is slightly lower. The clock, which measures the operating time, is now set in motion. As soon as the predetermined threshold pressure has fallen below again, the piezo-crystal stops 17 the clock of the evaluation unit 18 , If the predetermined threshold pressure is exceeded again, the time measurement is started again, wherein the now determined time is added to the previously measured time.

Beim Zählen der Betriebszyklen wird in ähnlicher Weise vorgegangen. Jetzt wird bei Überschreiten des Schwelldrucks von unten her jedes Mal ein Zähler in der Auswerteeinheit 18 um „1" weitergesetzt. Alternativ kann die Zählung auch erfolgen, sobald der Schwelldruck von oben her wieder unterschritten wird, also bei nachlassendem Druck.When counting the operating cycles, the procedure is similar. Now, when the threshold pressure is exceeded, a counter in the evaluation unit always appears from below 18 Alternatively, the count can also be made as soon as the threshold pressure is undershot again from above, ie when the pressure drops.

In der Auswerteeinheit 18 wird zusätzlich zu den Betriebszyklen und/oder der Betriebszeit auch eine herstellerspezifische Identifikationsnummer gespeichert. Die gespeicherten elektronischen Daten können dann beispielsweise über eine Infrarot-Schnittstelle, eine Bluetooth-Schnittstelle, induktiv oder mit jeder anderen geeigneten Technik an ein Lesegerät übertragen werden, wobei die vorstehend ausdrücklich genannten kabellosen Übertragungstechniken aus Einfachheitsgründen bevorzugt sind. Das Personal des Benutzers oder auch das Wartungspersonal des Herstellers kann so mit dem Lesegerät in vorgegebenen, kalendermäßig bestimmten Zeitintervallen die vorhandenen Druckmittelzylinder 10 abgehen und die Betriebsstunden und/oder Betriebszyklen auslesen. Dieses kann dann in einen Wartungsplan zur Planung der Wartung der einzelnen Druckmittelzylinder 10 übergeben werden. Bei vermeintlich vorzeitigem Versagen der Druckmittelzylinder lassen sich die Betriebszeit und/oder die Betriebszyklen ebenfalls sicher feststellen.In the evaluation unit 18 In addition to the operating cycles and / or the operating time, a manufacturer-specific identification number is also stored. The stored electronic data may then be transmitted to a reader via, for example, an infrared interface, a Bluetooth interface, inductive, or any other suitable technique, the wireless transmission techniques expressly mentioned above being preferred for simplicity. The staff of the user or the maintenance personnel of the manufacturer can thus with the reader in predetermined, calendar-specific time intervals the existing pressure cylinder 10 go out and read the operating hours and / or operating cycles. This can then be included in a maintenance plan for planning the maintenance of the individual pressure cylinder 10 be handed over. With supposedly premature failure of the pressure cylinder, the operating time and / or the operating cycles can also be determined reliably.

Bei dem in 2 gezeigten Ausführungsbeispiel ist ein Druckaufnehmer 19 samt Auswerteeinheit 20 dem Kolben 13 zugeordnet, wobei nur Druckveränderungen in der dem Arbeitshub des Zylinders 10 zugeordneten Druckkammer 14 registriert werden. Der Druckaufnehmer ist in einer Bohrung 21 im Kolben 13 angeordnet und weist an seinem zur Druckkammer 14 weisenden Ende eine Piezo-Kristall 22 oder einen Stapel von Piezo-Kristallen auf. An der von dem Piezo-Kristall 22 oder dem Stapel abgewandten Seite ist Die Auswerteinheit 20 integriert und beispielsweise mittels einer Vergußmasse 23 zu dem Druckaufnehmer 19 vergossen.At the in 2 embodiment shown is a pressure transducer 19 including evaluation unit 20 the piston 13 assigned, with only pressure changes in the working stroke of the cylinder 10 associated pressure chamber 14 be registered. The pressure transducer is in a hole 21 in the piston 13 arranged and has at its to the pressure chamber 14 pointing end a piezo crystal 22 or a stack of piezo crystals on. At the of the piezo crystal 22 or the side facing away from the stack is the evaluation unit 20 integrated and, for example, by means of a potting compound 23 to the pressure transducer 19 shed.

Die Funktionsweise dieses Ausführungsbeispiels ist analog zu dem vorstehend anhand 1 beschriebenen Ausführungsbeispiel. Jeder Druckanstieg über einen vorbestimmten Schwelldruck wird registriert und zur Zählung und/oder Betriebsstundenzählung mittels der Auswerteeinheit 20 genutzt. Gegenüber dem anhand 1 erläuterten Ausführungsbeispiel hat diese Variante den Vorteil, daß die Auswerteeinheit 20 von außen nicht zugänglich und damit nur schwer manipulierbar ist. Das Auslesen der Auswerteeinheit 20 erfolgt durch das Wartungspersonal nach der Demontage des Druckmittelzylinders 10 oder auch über geeignete kabellose Lesegeräte von außen.The operation of this embodiment is analogous to the above 1 described embodiment. Each pressure increase over a predetermined threshold pressure is registered and counted and / or operating hours count by means of the evaluation unit 20 used. Opposite that 1 explained embodiment, this variant has the advantage that the evaluation unit 20 not accessible from the outside and thus difficult to manipulate. Reading out the evaluation unit 20 done by the maintenance staff after disassembly of the pressure cylinder 10 or via suitable wireless readers from the outside.

Nach einem besonders bevorzugten Ausführungsbeispiel ist vorgesehen, daß nur die Betriebszyklen gezählt werden. Diese Variante hat den Vorteil, daß keine Fremdenergie, beispielsweise durch eine Batterie, für den Betrieb der Auswerteeinheit 18 bzw. 20 erforderlich ist. Die zum Zählen erforderliche Energie wird von dem Piezo-Kristall 17 bzw. 22 oder dem Stapel von Piezo-Kristallen bereitgestellt. Wird der Druck im Druckmittelzylinder gehalten, erzeugen die Piezo-Kristalle 17 und 22 keine Energie. Dieses ist beim Zählen der Betriebszyklen unschädlich, da die Auswerteeinheit 18, 20 nämlich nur während des Zählvorganges mit Energie versorgt werden muß. Diese Variante bietet sich daher besonders in Verbindung mit dem Ausführungsbeispiel gemäß 2 an.According to a particularly preferred embodiment, it is provided that only the operating cycles are counted. This variant has the advantage that no external energy, for example by a battery, for the operation of the evaluation 18 respectively. 20 is required. The energy required for counting is provided by the piezo crystal 17 respectively. 22 or the stack of piezo crystals provided. If the pressure is held in the pressure cylinder, the piezo crystals generate 17 and 22 no energy. This is harmless when counting the operating cycles, since the evaluation unit 18 . 20 namely, must be supplied with energy only during the counting process. This variant is therefore particularly suitable in connection with the exemplary embodiment 2 at.

1010
DruckmittelzylinderPressure cylinder
1111
Gehäusecasing
1212
Zylinderbohrungbore
1313
Kolbenpiston
1414
Druckraumpressure chamber
1515
Druckraumpressure chamber
1616
DruckaufnehmerPressure transducer
1717
Piezo-KristallPiezo crystal
1818
Auswerteeinheitevaluation
1919
DruckaufnehmerPressure transducer
2020
Auswerteinheitevaluation
2121
Bohrungdrilling
2222
Piezo-KristallPiezo crystal
2323
Vergußmassesealing compound

Claims (8)

Druckmittelzylinder mit einem beweglich in einer Zylinderbohrung (12) eines Gehäuses (11) geführten Kolben (13) und wenigstens einem Druckraum (14, 15), welcher zum Betätigen des Kolbens (13) mit Druckmittel beaufschlagbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß dem Druckraum (14, 15) ein Druckaufnehmer (16, 19) zugeordnet ist, mittels dessen Signale die Betriebszeit gemessen und/oder die Betriebszyklen gezählt werden.Pressure medium cylinder with a movable in a cylinder bore ( 12 ) of a housing ( 11 ) guided piston ( 13 ) and at least one pressure chamber ( 14 . 15 ), which for actuating the piston ( 13 ) can be acted upon with pressure medium, characterized in that the pressure chamber ( 14 . 15 ) a pressure transducer ( 16 . 19 ) is assigned, by means of which signals the operating time measured and / or the operating cycles are counted. Druckmittelzylinder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Druckaufnehmer (16, 19) einen Piezo-Kristall (17, 22) aufweist.Pressure medium cylinder according to claim 1, characterized in that the pressure transducer ( 16 . 19 ) a piezo crystal ( 17 . 22 ) having. Druckmittelzylinder nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß jedem Druckraum (14, 15) ein Druckaufnehmer (16) zugeordnet ist.Pressure medium cylinder according to claim 1 or 2, characterized in that each pressure chamber ( 14 . 15 ) a pressure transducer ( 16 ) assigned. Druckmittelzylinder nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Druckaufnehmer (19) im Kolben (13) angeordnet ist.Pressure medium cylinder according to claim 1 or 2, characterized in that the pressure transducer ( 19 ) in the piston ( 13 ) is arranged. Verfahren zum Erfassen der Betriebszeit und/oder Betriebszyklen eines Druckmittelzylinders (10), welcher einen beweglich in einer Zylinderbohrung (12) eines Gehäuses (11) geführten Kolben (13) und wenigstens einen Druckraum (14, 15) aufweist, welcher zum Betätigen des Kolbens (13) mit Druckmittel beaufschlagbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Druck im Druckraum (14, 15) ermittelt und, ausgehend vom diesem Druck, die Betriebszeit und/oder Betriebszyklen gemessen und/oder gezählt werden.Method for detecting the operating time and / or operating cycles of a pressure medium cylinder ( 10 ), which is movable in a cylinder bore ( 12 ) of a housing ( 11 ) guided piston ( 13 ) and at least one pressure chamber ( 14 . 15 ), which for actuating the piston ( 13 ) can be acted upon with pressure medium, characterized in that the pressure in the pressure chamber ( 14 . 15 ) and, based on this pressure, the operating time and / or operating cycles are measured and / or counted. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß bei Überschreiten eines vorbestimmten Schwelldruckes ein Betriebsstundenzähler (Uhr) gestartet und bei Unterschreiten des Schwelldrucks wieder gestoppt wird.Method according to claim 5, characterized in that that when exceeded a predetermined threshold pressure an operating hours counter (clock) started and is stopped again when falling below the threshold pressure. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß bei Überschreiten eines vorbestimmten Schwelldrucks ein Zähler für die Betriebszyklen um „1" hochgesetzt wird.Method according to claim 5, characterized in that that when exceeded of a predetermined threshold pressure, a counter for the operating cycles is increased by "1". Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß eine Auswerteeinheit 18, 20 zum Zählen der Betriebszyklen durch einen Piezo-Kristall 17, 22 im Druckaufnehmer 16, 19 mit Energie versorgt wird.Method according to Claim 7, characterized in that an evaluation unit 18 . 20 to count the operating cycles through a piezo crystal 17 . 22 in the pressure transducer 16 . 19 is energized.
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