DE2916500C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung geht aus von einem Endschalter zur berührungslosen Abtastung der Stellung eines Kolbens in einem Arbeitszylinder.The invention is based on a limit switch for contactless scanning the position of a piston in a working cylinder.

Aus der DE-OS 14 40 193 ist ein Endschalter zur berührungslosen Abtastung der Stellung eines ferromagnetischen Objekts bekannt, der bereits mit Permanentmagneten und einem Hall-Generator arbeitet.From DE-OS 14 40 193 is a limit switch for contactless scanning the position of a ferromagnetic object known that already works with permanent magnets and a Hall generator.

Bei diesem Endschalter sind in einem Eisenkreis mit Polschuhen und Rückschlußteil zwei Permanentmagnete angeordnet, wobei auf dem verlängerten Rückschlußteil ein dritter Permanentmagnet gleicher Polarität angeordnet ist. Bei diesem Signalgeber sind die beiden Magneten im Eisenkreis mit ihrer Polarität so angeordnet, daß sie einander entgegenwirken und damit der Magnetfluß im Hallgeber im Ruhezustand kompensiert wird. Damit soll ein in Bewegungsrichtung langes Objekt sicher erfaßt werden, so daß der mit drei Magneten relativ aufwendig bauende Signalgeber sich weniger zur Abtastung schmaler Kolben im Arbeitszylinder eignet. Ferner ist bei dieser Bauart das Magnetfeld des Permanentmagneten im wesentlichen in Bewegungsrichtung des Objektes ausgerichtet, in der auch der dritte Permanentmagnet angeordnet ist. Ferner sind hier keine die magnetischen Feldlinien begrenzenden Leitmittel vorgesehen. Bei einer vereinfachten Ausführungsform mit nur zwei einander entgegenwirkenden Permanentmagneten verlaufen die Magnetfeldlinien eines Magneten etwa wie ein halbes, torusförmiges Gebilde. This limit switch is in an iron circle with pole shoes and Inference part two permanent magnets arranged, being on the extended Inference part a third permanent magnet of the same polarity is arranged. With this signal transmitter, the two magnets are in the iron circuit arranged with their polarity so that they counteract each other and thus compensates for the magnetic flux in the Hall sensor in the idle state becomes. This is to make a long object in the direction of movement safe can be detected, so that the building with three magnets is relatively complex Signal transmitters are less suitable for scanning narrow pistons in the working cylinder is suitable. Furthermore, the magnetic field of the permanent magnet is in this type essentially aligned in the direction of movement of the object, in which the third permanent magnet is also arranged. Further are not guidance devices that limit the magnetic field lines here intended. In a simplified embodiment with only two each other opposing permanent magnets run the magnetic field lines of a magnet like half a toroidal structure.  

Ferner ist aus der DE-AS 11 36 265 ein berührungsloser Annäherungsschalter bekannt, der mit einem Hallgeber und einem Permanentmagneten für eine dauernd einwirkende Vormagnetisierung arbeitet.Furthermore, DE-AS 11 36 265 is a contactless proximity switch known with a Hall sensor and a permanent magnet works for permanent magnetic bias.

Weiterhin ist ein berührungslos arbeitender Endschalter aus der Zeitschrift "Fluid, Juli 1976, Seiten 24 bis 28" bekannt, der zu diesem Zweck mit einer Elektroniksteuerung mit einer Feldplatte ausgerüstet ist. Nachteilig bei dieser Lösung ist, daß sich dieser Endschalter nur zum Anbau an einen Arbeitszylinder in Sonderausführung eignet, bei dem im Kolben ein ringförmiger Permanentmagnet angeordnet werden muß. Der für diesen Endschalter notwendige Arbeitszylinder baut daher aufwendig und teuer. Ferner muß bei einem Arbeitszylinder für diesen Endschalter der Permanentmagnet im Kolben so angeordnet werden, daß sich die zwischen den Polen erstreckenden Feldlinien des Permanentmagneten sich in Richtung der Längsachse des Arbeitszylinders erstrecken.There is also a contactless limit switch from the magazine "Fluid, July 1976, pages 24 to 28" known to this Purpose equipped with an electronic control with a field plate is. The disadvantage of this solution is that this limit switch only suitable for attachment to a special version of a working cylinder in which an annular permanent magnet must be arranged in the piston. The The working cylinder necessary for this limit switch is therefore complex to build and expensive. Furthermore, in a working cylinder for this limit switch the permanent magnet in the piston be arranged so that the between the field lines of the permanent magnet extending in Extend in the direction of the longitudinal axis of the working cylinder.

Ausgehend von der eingangs genannten Bauart ist es Aufgabe der Erfindung, einen Endschalter für Arbeitszylinder hinsichtlich kostengünstiger Bauweise und hoher Arbeitsgenauigkeit zu verbessern.Based on the type mentioned at the outset, it is the object of the invention a limit switch for working cylinders in terms of cost Improve construction and high work accuracy.

Gelöst wird diese Aufgabe durch die im Anspruch 1 angegebenen kennzeichnenden Merkmale.This object is achieved by the characterizing specified in claim 1 Characteristics.

Auf diese Weise wird ein Endschalter für einen Arbeitszylinder erreicht, der bei relativ einfacher und billiger Bauweise kleine Schaltbereiche aufweist.In this way, a limit switch for a working cylinder is reached the small switching ranges with a relatively simple and inexpensive design having.

Durch das im wesentlichen in einer Ebene quer zur Bewegungsrichtung des Arbeitszylinders liegende Magnetfeld wird in Verbindung mit den Feldleitblechen eine hohe Arbeitsgenauigkeit erzielt, wobei im Kolben anstelle eines Dauermagneten eine einfache Metallscheibe aus ferromagnetischem Material angeordnet ist. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Ansprüchen 2-4.By essentially in a plane transverse to the direction of movement the magnetic field lying in connection with the Feldleitblechen achieved a high level of work accuracy, being in the piston instead of a permanent magnet, a simple metal disc made of ferromagnetic Material is arranged. Further advantageous configurations result from claims 2-4.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen Fig. 1 einen auf einem Arbeitszylinder angeordneten Endschalter teilweise im Längsschnitt und Fig. 2 eine Seitenansicht des Endschalters nach Fig. 1. An embodiment of the invention is shown in the drawing and explained in more detail in the following description. In the drawings Fig. 1 is a working cylinder arranged on a limit switch, partly in longitudinal section and Fig. 2 is a side view of the limit switch shown in FIG. 1.

Beschreibung des AusführungsbeispielsDescription of the embodiment

Die Fig. 1 zeigt einen Teil eines Arbeitszylinders 10, an dessen äußerem Umfang ein Endschalter 11 angeordnet ist. Der Arbeitszylinder 10 weist ein Zylinderrohr 12 aus unmagnetischem Material wie z. B. Messing, Aluminium oder Kunststoff auf. Im Zylinderrohr 12 gleitet ein auf einer Kolbenstange 13 befestigter Kolben 14, der im wesentlichen aus einer einfachen Stahlscheibe 15 aus ferromagnetischem Material besteht, zu deren beiden Seiten Dichtmanschetten 16 angeordnet sind. Wie Fig. 2 näher zeigt, ist der Endschalter 11 mit Hilfe einer Klemmbefestigung 17 auf einem Zuganker 18 befestigt, der parallel zur Längsachse des Arbeitszylinders 10 verläuft. Der Endschalter 11 hat ein Gehäuse 19, in dem nahe einem gekrümmten Boden 21 ein Permanentmagnet 22 angeordnet ist. Der Permanentmagnet 22 besteht im wesentlichen aus einem leicht gebogenen Stabmaterial, mit rechteckförmigem Querschnitt, an dessen beiden Enden die Pole ausgebildet sind. Somit liegen hier die Pole des Permanentmagneten 22 in einer Ebene, die senkrecht zur Längsachse des Arbeitszylinders 10 verläuft. Der Permanentmagnet 22 liegt mit einer Längsseite an einem ersten Leitblech 23 an. Im Abstand von seiner gegenüberliegenden Längsseite liegt ein zweites Leitblech 24. Zwischen letzterem (24) und dem Permanentmagneten 22 ist ein integrierter Schaltkreis mit Hall- Generator 25 eingebettet. Bei diesem integrierten Schaltkreis mit Hall-Generator 25 handelt es sich um ein an sich bekanntes Bauelement, das auf dem Markt erhältlich ist und von dem die Kontaktfahnen 26 abgehen. Die relativ flach bauenden Leitbleche 23, 24 haben im wesentlichen eine Außenform wie der Permanentmagnet 22 und liegen in zueinander parallelen Ebenen quer zur Längsachse des Arbeitszylinders. Fig. 1 shows a part of a working cylinder 10, at its outer periphery, a limit switch 11 is disposed. The working cylinder 10 has a cylinder tube 12 made of non-magnetic material such. B. brass, aluminum or plastic. In the cylinder tube 12 slides, a fixed on a piston rod 13 piston 14 which is made of ferromagnetic material consists essentially of a simple steel disc 15, are arranged on both sides of sealing collars sixteenth As FIG. 2 shows in more detail, the limit switch 11 is fastened by means of a clamp 17 on a tie rod 18 which runs parallel to the longitudinal axis of the working cylinder 10 . The limit switch 11 has a housing 19 in which a permanent magnet 22 is arranged near a curved bottom 21 . The permanent magnet 22 consists essentially of a slightly curved rod material with a rectangular cross-section, at the two ends of which the poles are formed. Thus, the poles of the permanent magnet 22 lie here in a plane that runs perpendicular to the longitudinal axis of the working cylinder 10 . The permanent magnet 22 abuts a first guide plate 23 with one long side. A second guide plate 24 lies at a distance from its opposite longitudinal side. An integrated circuit with Hall generator 25 is embedded between the latter ( 24 ) and the permanent magnet 22 . This integrated circuit with Hall generator 25 is a component which is known per se and is available on the market and from which the contact lugs 26 originate. The relatively flat baffles 23, 24 have essentially an outer shape like the permanent magnet 22 and lie in mutually parallel planes transverse to the longitudinal axis of the working cylinder.

Die Wirkungsweise des Endschalters 11 an einem Arbeitszylinder 10 wird wie folgt beschrieben: Der im Gehäuse 19 des Endschalters 11 angeordnete Permanentmagnet 22 bildet als Teil eines Magnetfeldes ein Streufeld aus, dessen Feldlinien 27 korbbogenförmig zwischen den Polen verläuft. Wie Fig. 2 näher zeigt, durchdringen dabei die Feldlinien 27 das Zylinderrohr 12; ein größerer Teil des Feldes läuft außen herum und ist unwirksam. Die Feldlinien 27 verlaufen in einer Ebene, die senkrecht zur Längsachse des Arbeitszylinders 10 liegt. Dabei unterstützen die Leitbleche 23, 24 die Ausbildung des Magnetfeldes in dieser Ebene. Die zwischen den Leitblechen 23, 24 gebündelt verlaufenden magnetischen Feldlinien 27 durchdringen auch den integrierten Schaltkreis mit Hall- Generator 25. Solange nun der Kolben 14 des Arbeitszylinders 10 sich im Abstand vom Endschalter 11 befindet, werden die Feldlinien 27 des aufgebauten Magnetfeldes nicht gestört und der integrierte Schaltkreis mit Hall-Generator 25 gibt kein Signal ab. Wird nun der Kolben 14 zum Endschalter 11 hin bewegt und kommt dessen Stahlscheibe in den Bereich der Feldlinien 27, so ändert sich das Magnetfeld wesentlich. Diese Änderung des Magnetfeldes wird auch im Hall-Generator des integrierten Schaltkreises 25 wirksam und führt zu einem Signal, das zur Anzeige des der Lage des Kolbens 14 im Zylinderrohr 12 verwendet wird. Durch die Ausbildung des Magnetfeldes in einer Ebene parallel zur Stahlscheibe 15 wird erreicht, daß mit dem Endschalter 11 die Stellung des Kolbens 14 genau abgefragt werden kann. Dabei wird die genaue Arbeitsweise des Endschalters 11 durch die Leitbleche 23, 24 wesentlich erhöht. Zudem sind die Leitbleche 23 und 24 in möglichst geringem Abstand voneinander angeordnet, um die Dicke des Magnetfeldes relativ klein zu halten und damit den Schaltbereich zu verkürzen.The mode of operation of the limit switch 11 on a working cylinder 10 is described as follows: The permanent magnet 22 arranged in the housing 19 of the limit switch 11 forms a stray field as part of a magnetic field, the field lines 27 of which extend in the shape of a basket arch between the poles. As FIG. 2 shows in more detail, the field lines 27 penetrate the cylinder tube 12 ; a larger part of the field runs around outside and is ineffective. The field lines 27 run in a plane that is perpendicular to the longitudinal axis of the working cylinder 10 . The guide plates 23, 24 support the formation of the magnetic field in this plane. The magnetic field lines 27 , which are bundled between the guide plates 23, 24 , also penetrate the integrated circuit with the Hall generator 25 . As long as the piston 14 of the working cylinder 10 is at a distance from the limit switch 11 , the field lines 27 of the built-up magnetic field are not disturbed and the integrated circuit with Hall generator 25 does not emit a signal. If the piston 14 is now moved towards the limit switch 11 and its steel disk comes into the area of the field lines 27 , the magnetic field changes significantly. This change in the magnetic field also takes effect in the Hall generator of the integrated circuit 25 and leads to a signal which is used to indicate the position of the piston 14 in the cylinder tube 12 . The formation of the magnetic field in a plane parallel to the steel disc 15 ensures that the position of the piston 14 can be queried exactly with the limit switch 11 . The precise operation of the limit switch 11 is significantly increased by the guide plates 23 , 24 . In addition, the guide plates 23 and 24 are arranged at the smallest possible distance from one another in order to keep the thickness of the magnetic field relatively small and thus to shorten the switching range.

Claims (4)

1. Endschalter zur berührungslosen Abtastung der Stellung eines Kolbens in einem Arbeitszylinder, mit einem Gehäuse zur Aufnahme eines magnetfeldabhängigen Schaltungselements, das als ein insbesondere in einem integrierten Schaltkreis liegender Hall-Generator ausgebildet ist und mit einem im Gehäuse angeordneten, zur Vormagnetisierung dienenden Permanentmagneten, dadurch gekennzeichnet, daß der Permanentmagnet (22) im Gehäuse (19) so angeordnet ist, daß die Feldlinien (27) seines Magnetfeldes im wesentlichen in einer Ebene quer zur Bewegungsrichtung des ferromagnetischen Kolbens (14) verlaufen und daß im Gehäuse (19) das Magnetfeld führende Leitbleche (23, 24) angeordnet sind.1. Limit switch for contactless scanning of the position of a piston in a working cylinder, with a housing for receiving a magnetic field-dependent circuit element, which is designed as a Hall generator, in particular in an integrated circuit, and with a permanent magnet arranged in the housing and used for premagnetization, thereby characterized in that the permanent magnet ( 22 ) is arranged in the housing ( 19 ) such that the field lines ( 27 ) of its magnetic field run essentially in one plane transverse to the direction of movement of the ferromagnetic piston ( 14 ) and that the magnetic field leading in the housing ( 19 ) Baffles ( 23, 24 ) are arranged. 2. Endschalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Permanentmagnet (22) neben dem integrierten Schaltkreis mit Hall-Generator (25) und beide zusammen zwischen zwei Leitblechen (23, 24) angeordnet sind.2. Limit switch according to claim 1, characterized in that the permanent magnet ( 22 ) next to the integrated circuit with Hall generator ( 25 ) and both are arranged together between two guide plates ( 23, 24 ). 3. Endschalter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Leitbleche (23, 24) im Gehäuse (19) parallel zueinander verlaufen und in relativ geringem Abstand voneinander liegen.3. Limit switch according to claim 2, characterized in that the guide plates ( 23, 24 ) in the housing ( 19 ) run parallel to one another and are at a relatively short distance from one another. 4. Endschalter nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Permanentmagnet (22) aus einem im wesentlichen stabförmigen Material gebildet ist, dessen die Pole bildenden Enden in einer Ebene liegen, die quer zu der Bewegungsrichtung des ferromagnetischen Teils (15) verläuft.4. Limit switch according to one of claims 1 to 3, characterized in that the permanent magnet ( 22 ) is formed from a substantially rod-shaped material, the ends of which form the poles lie in a plane which is transverse to the direction of movement of the ferromagnetic part ( 15 ) runs.