DE19607917A1 - Elektrohydraulisches Hubgerät - Google Patents
Elektrohydraulisches HubgerätInfo
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- F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
- F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F15B15/00—Fluid-actuated devices for displacing a member from one position to another; Gearing associated therewith
- F15B15/20—Other details, e.g. assembly with regulating devices
- F15B15/28—Means for indicating the position, e.g. end of stroke
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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- F15B15/00—Fluid-actuated devices for displacing a member from one position to another; Gearing associated therewith
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Description
Die Erfindung betrifft ein elektrohydraulisches Hubgerät nach dem
Oberbegriff des Anspruchs 1.
Derartige Hubgeräte werden in verschiedenen Baugrößen in
Abhängigkeit von den erforderlichen Betätigungskräften auf den
verschiedensten Gebieten eingesetzt. In der Regel wird nur ein
Signalzustand angezeigt, der angibt, ob die Kolbenstange ein- oder
ausgefahren ist. Es ist aber für bestimmte Anwendungen
erforderlich, eine Anzeige über die Hublänge der Kolbenstange zu
erhalten.
Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, ein Hubgerät
der eingangs angegebenen Art so auszubilden, daß eine zuver
lässige Anzeige der Hublänge vorhanden ist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß im wesentlichen dadurch
gelöst, daß innerhalb des Gehäuses des Hubgeräts eine Einrich
tung zur Anzeige der Hubstellung der Kolbenstange angeordnet ist,
welche kontinuierlich die Hubstellung in Form elektrischer
Signale anzeigt, die außen am Gehäuse abgenommen werden können.
Dadurch, daß die Anzeigeeinrichtung innerhalb des Gehäuses des
Hubgeräts angeordnet wird, ist sie von äußeren Einwirkungen
geschützt, nachdem derartige Hubgeräte häufig unter rauhen
Betriebsbedingungen arbeiten.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung werden nachfolgend
anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen
Fig. 1 in einem Längsschnitt eine Ausführungsform mit einem
Potentiometer als Stellungsanzeige,
Fig. 2 eine Ansicht einer Strömungsleiteinrichtung,
Fig. 3 eine schematische Darstellung einer Anzeigeeinrichtung
mit Kondensatorplatten, und
Fig. 4 eine schematische Darstellung einer Anzeigeeinrich
tung, die mit Ultraschall arbeitet.
Fig. 1 zeigt in einem geschlossenen Gehäuse 1 einen Elektromotor
2, der ein Pumpenrad 3 antreibt, das einen Kolben 4 mit einem
Hydraulikfluid beaufschlagt, das in dem Gehäuse 1 im Bereich des
Elektromotors 2 und der Pumpe enthalten ist. Die Kolbenstange
5 des mit einer Feder 6 beaufschlagten Kolbens 4 ragt mit ihrem
freien Ende aus dem Gehäuse 1 hervor. Mit 7 ist ein Anschluß
kasten für die Ansteuerung des Elektromotors 2 bezeichnet.
Dieser Aufbau eines elektrohydraulischen Hubgeräts ist an sich
bekannt.
Die Kolbenstange 5 ist bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 1
zur Aufnahme eines Potentiometers 8 mit einer Längsbohrung 9
versehen. Zwischen einem rohrförmigen Körper 10 des Potentiome
ters 8 und einem in diesem rohrförmigen Körper 10 verschiebbar
angeordneten stabförmigen Element 11 kann eine nicht dargestellte
Druckfeder angeordnet sein, welche sich einerseits am gehäuse
festen rohrförmigen Körper 10 abstützt und andererseits das freie
Ende des stabförmigen Elementes 11 am Boden der Bohrung 9 in der
Kolbenstange 5 anliegend hält. Beim Ausfahren der Kolbenstange
5 durch Druckbeaufschlagung des Kolbens 4 mittels der Pumpe 3
folgt aufgrund der Federbeaufschlagung das stabförmige Element
11 der Kolbenstange 5, so daß an dem Potentiometer 8 in dem
rohrförmigen Körper 10 ein der Hublänge der Kolbenstange 5
entsprechendes elektrisches Signal erzeugt wird.
Bei 12 sind elektrische Leitungen in Fig. 1 angedeutet, durch
welche das Potentiometer 8 mit dem Signalkasten 7 verbunden ist,
so daß die am Potentiometer 8 abgegriffenen elektrischen Signale
von außen abgenommen werden können. Diese elektrischen Leitungen
12 sind an einem etwa sternförmigen Leitrad 25 befestigt, das auf
dem Umfang mit einem im Gehäuse 1 angeordneten Zylindermantel 27
fest verbunden ist, so daß es ein gehäusefestes Teil bildet.
Fig. 2 zeigt in einer Ansicht und in einem Querschnitt längs der
Linie B-B das Leitrad 25, das auf dem Umfang im Anschluß an das
Pumpenrad 3 Durchbrechungen 26 mit abgeschrägten Rändern in
Umfangsrichtung aufweist, durch die die Hydraulikflüssigkeit vom
Pumpenrad 3 zur Kolbenfläche geführt wird, wie dies durch den
Pfeil 29 angedeutet ist. Mit 30 ist eine radial verlaufende Nut
am Leitrad 25 bezeichnet, in die die Leitungen 12 eingelegt
werden. In der Mitte trägt das Leitrad 25 eine Klemme 28 bspw.
in Form eines geschlitzten Ringes, an der der rohrförmige Körper
10 des Potentiometers 8 fest eingespannt ist, so daß auch dieser
Körper 10 während der Kolbenbewegung stationär gehalten wird.
Das stationäre Leitrad 25 ist, wie Fig. 2 zeigt, derart gestal
tet, daß es die vom umlaufenden Pumpenrad 3 erzeugte Strömung des
Hydraulikfluids auf die Kolbenfläche leitet und dabei die turbu
lente Strömung beruhigt. Damit hat das Leitrad 25 neben der
Haltefunktion für das Potentiometer 8 auch die Wirkung einer
Strömungsleiteinrichtung zur wirksamen Umlenkung der Strömung des
Hydraulikfluids vom Pumpenrad 3 zur Kolbenfläche.
Anstelle der zuvor angegebenen Feder zwischen dem rohrförmigen
Körper 10 und dem stabförmigen Element 11 kann auch eine Magnet
anordnung vorgesehen werden, welche das stabförmige Element 11
am Boden der Bohrung 9 anliegend hält. In gleicher Weise kann
auch eine formschlüssige Verbindung zwischen dem stabförmigen
Element 11 und der Kolbenstange 5 vorgesehen werden, so daß das
stabförmige Element 11 spiel frei mit der Kolbenstange 5 relativ
zu dem rohrförmigen Körper 10 des Potentiometers bewegt wird.
Beispielsweise kann das stabförmige Element 11 mit der Kolben
stange verschraubt, verklebt oder vergossen sein. Eine der
artige Verbindung zwischen stabförmigem Element 11 und Kolben
stange 5 anstelle der zuvor angegebenen Feder ist vor allem dann
zweckmäßig, wenn das Hubgerät eine größere Hublänge von bspw. bis
zu 160 mm hat.
Es sind verschiedene Abwandlungen dieser Bauweise möglich. So
kann das Potentiometer 8 auch zwischen Kolben 4 und Zylinder
mantelboden 13 angeordnet werden, an dem sich auch die Feder 6
abstützt. In diesem Falle wird das Potentiometer 8 beim
Ausfahren der Kolbenstange 5 zusammengeschoben.
Bei dem in Fig. 1 wiedergegebenen Hubgerät kann auch die den
Kolben 4 beaufschlagende Feder 6 entfallen, bspw. wenn an der
Kolbenstange 5 eine entsprechende Last angreift, welche die
Funktion der Feder 6 übernimmt und den Kolben in seine in Fig.
1 wiedergegebene Ausgangsstellung zurückführt.
Das Potentiometer 8 ist dem Druck und der Temperatur des Hydrau
likfluids ausgesetzt, das sich im Betrieb bis 110°C erwärmen
kann. Weiterhin wirken die mechanischen Schwingungen auf das
Potentiometer 8, die an der Kolbenstange 5 angreifen, jedoch ist
das Potentiometer 8 derart geschützt innerhalb der Kolbenstange
5 angeordnet, daß zuverlässige Werte für die Stellungsanzeige der
Kolbenstange geliefert werden.
Um eine von mechanischen Schwingungen und dem Druck sowie der
Temperatur des Hydraulikfluids unabhängige Anzeigeeinrichtung
vorzusehen, wird nach einem weiteren Ausführungsbeispiel der
Erfindung eine kapazitive Anzeigeeinrichtung in der Weise ausge
bildet, daß relativ zueinander bewegliche Kondensatorplatten
angebracht werden, bei deren Beaufschlagung durch eine Wechsel
spannung eine Sinusfunktion abgegriffen werden kann, deren
Amplitude ein Maß für die Stellung der Kolbenstange relativ zum
Gehäuse ist.
Eine derartige kapazitive Anzeigeeinrichtung kann in der Weise
ausgebildet werden, daß sowohl am Zylindermantelboden 13 als auch
am Kolben 4 jeweils eine Messingplatte derart angebracht wird,
daß die Messingplatte gegenüber dem Kolben bzw. dem Zylinder
elektrisch isoliert ist. An die beiden Messingplatten wird eine
Versorgungsspannung angelegt. Die Kapazität ist zu der Spannung
umgekehrt proportional, wie auch zum Abstand. Zu der aufgebrach
ten Leistung steht die Kapazität aber in einem direkten Verhält
nis. Verändert der Kolben 4 seine Stellung, unabhängig von der
Geschwindigkeit der Verstellbewegung, so ändert sich entsprechend
die Kapazität zwischen den beiden Messingplatten.
Fig. 3 zeigt eine Meßbrücke mit dem bei 14 wiedergegebenen
Kondensator aus den am Kolben 4 und am Zylinder angebrachten,
relativ zueinander beweglichen Kondensatorplatten. Bei 15 sind
weitere Kondensatoren mit jeweils 4,7 pF wiedergegeben, wobei der
variable Kondensator 14 5 pF hat. Mit 16 ist ein Operationsver
stärker bezeichnet und mit A ein Anzeigeelement, an dem die
Spannung abgenommen werden kann.
Die Brückenspannung kann auch 5 V betragen und die Kapazitäten
sind auch mit 20 pF auslegbar.
Diese Anzeigeeinrichtung mit variablem Kondensator und Meßbrücke
ist hoch empfindlich und es ergibt sich eine stoßsichere, ver
schleißfeste und von der Temperatur des Hydrauliköls unabhängige
Anzeigeeinrichtung.
Nach einer weiteren Ausführungsform der Erfindung wird am
Mantelboden 13 des Zylinders in dem Gehäuse 1 ein Ultraschall
sender und -empfänger 17 z. B. in Form einer Keramikkapsel ange
bracht, wie dies schematisch in Fig. 4 wiedergegeben ist. Der
Ultraschallgeber 17 ist auf die Rückseite des Kolbens 4 gerich
tet, von der die Ultraschallwellen reflektiert und vom Ul
traschallgeber 17 wieder empfangen werden. Mit 18 ist ein
elektrischer Schalter bezeichnet, der in vorbestimmten Zeitinter
vallen in Abhängigkeit von einem Taktgeber 19 den Ultraschall
geber bzw. -sender 17 auf Sendung und Empfang schaltet. Diese
Zeitintervalle liegen im Bereich von Millisekunden. In einer
Logikschaltung 20 werden die erhaltenen Signale in Abhängigkeit
von dem erhaltenen Zeitsignal erfaßt und es wird in Abhängigkeit
von der Laufzeit der Ultraschallwellen der Abstand zwischen
Kolben 4 und Zylindermantelboden 13 bestimmt.
Die Logikschaltung 20 und die übrigen Elemente wie der elek
trische Schalter 18 können im Schaltkasten 7 des Hubgerätes un
tergebracht sein. Die Logikschaltung 20 kann mit einer Anzeige
21 verbunden werden, welche die ermittelte Hublänge z. B. in mm
optisch anzeigt.
Mit 23 ist eine Normierungseinrichtung für die Einstellung und
mit 24 ein Zeitfenster bezeichnet, an dem bspw. die Anzahl der
Hübe pro Zeiteinheit und dgl. abgelesen werden kann.
Diese Anzeigeeinrichtung wird von der Temperatur des Hydrauliköls
beeinflußt. Es ist deshalb zweckmäßig, eine bei 22 angedeutete
Temperaturkompensationseinrichtung vorzusehen, die mit der
Logikschaltung 20 verbunden ist.
Claims (10)
1. Elektrohydraulisches Hubgerät, in dessen Gehäuse (1) eine
von einem Elektromotor (2) angetriebene Pumpe (3) und ein
von dieser mit Hydraulikfluid beaufschlagter Kolben (4) an
geordnet ist, dessen Kolbenstange (5) aus dem Gehäuse
herausragt,
dadurch gekennzeichnet,
daß innerhalb des Gehäuses (1) eine Einrichtung (8; 14; 17)
zur Anzeige der Hubstellung der Kolbenstange (5) angeordnet
ist, welche kontinuierlich die Hubstellung in Form elek
trischer Signale angibt, die außen am Gehäuse abnehmbar
sind.
2. Hubgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
zwischen dem Kolben (4) bzw. dessen Kolbenstange (5) und
einem gehäusefesten Teil ein Potentiometer (8) angeordnet
ist, welches Signale in Abhängigkeit von der Relativstel
lung zwischen Kolben und Gehäuse abgibt.
3. Hubgerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die
Kolbenstange (5) mit einer Längsbohrung (9) versehen ist,
in die ein Potentiometer (8) eingesetzt ist, das mit einem
rohrförmigen Element (10) an einem gehäusefesten Teil
anliegt, während ein relativ dazu bewegliches, stabförmiges
Element (11) an der Kolbenstange (5) anliegend gehalten
wird.
4. Hubgerät nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das
stabförmige Element (11) des Potentiometers durch Feder
beaufschlagung oder durch Magnetkraft an der Kolbenstange
(5) anliegend gehalten wird.
5. Hubgerät nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das
stabförmige Element (11) des Potentiometers mit der Kolben
stange (5) formschlüssig oder durch Verkleben bzw. Ver
gießen verbunden ist.
6. Hubgerät nach den Ansprüchen 2 bis 5, dadurch gekennzeich
net, daß zwischen Pumpenrad (3) und Kolben (4) ein Halte
element (26) am Gehäuse (1) bzw. einem Zylindermantel (27)
befestigt ist, welches ein Element (10) des Potentiometers
(8) am Gehäuse festlegt.
7. Hubgerät nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das
Halteelement (26) als Leitrad für die Strömung zwischen
Pumpenrad (3) und Kolben (4) ausgebildet ist.
8. Hubgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an
den relativ zueinander beweglichen Flächen innerhalb des
Gehäuses (1) Kondensatorplatten vorgesehen sind, wobei die
durch die Abstandsänderung zwischen den beiden Kondensator
platten erzielbare Kapazitätsänderung für die Anzeige der
Hublänge verwendet wird.
9. Hubgerät nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die
Kondensatorplatten (14) an eine Meßbrücke mit Operations
verstärker (16) angeschlossen sind.
10. Hubgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an
einem gehäusefesten Teil ein auf die Kolbenfläche gerichte
ter Ultraschallgeber (17) angebracht ist, der mit einer
elektrischen Schaltung zur Auswertung der Laufzeit der
Ultraschallwellen zur Bestimmung der Hubstellung verbunden
ist.
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