DE3135026C2

DE3135026C2 - Anordnung von Dauermagneten an den Kolbenstangen von Schubkolbengetrieben sowie Verfahren zur Herstellung einer mit eingebetteten Dauermagneten versehenen Kolbenstange

Info

Publication number: DE3135026C2
Application number: DE3135026A
Authority: DE
Inventors: Karl-Heinz 4670 Lünen Plester
Original assignee: Gewerkschaft Eisenhutte Westfalia GmbH
Current assignee: Caterpillar Global Mining Europe GmbH
Priority date: 1981-09-04
Filing date: 1981-09-04
Publication date: 1985-05-15
Also published as: DE3135026A1; ES515471A0; AU549680B2; AU8722682A; BE894257A; FR2513341B1; PL238117A1; JPS5854273A; GB2105474A; ES8306525A1; ZA826138B; PL138216B1; FR2513341A1; GB2105474B

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Schubkolbengetriebe, insbesondere für hydraulische Strebausrüstungen, mit mindestens einem in der Kolbenstange eingelassenen Dauermagneten als Signalgeber oder Schalt- bzw. Steuerorgan. Der Dauermagnet (13) sitzt in einer topfförmigen Buchse (14) aus einem rost- und säurebeständigen antimagnetischen Stahl, deren Buchsenboden (19) mit der Kolbenstangenoberfläche (10) bündig abschließt, wobei die Oberfläche der Kolbenstange und die Bodenfläche der Buchse mit einer Metallbeschichtung (Verchromung) versehen sind. Ferner ist die Erfindung auf ein zweckmäßiges Verfahren zum Einbringen eines Dauermagneten in die Kolbenstange gerichtet.

Description

Die Erfindung betrifft eine Anordnung von Dauermagneten an den Kolbenstangen von Schubkolbengetrieben, insbesondere für hydraulische Strebausrüstungen, wobei mindestens ein Dauermagnet, der in einer metallenen Buchse aus nicht magnetisierbarem Material eingekapselt ist, in der Ausnehmung der Kolbenstange gehalten wird und wobei die Buchse mit der Kolbenstangenoberfläche bündig abschließt und die Oberfläche der Kolbenstange sowie die Oberfläche der Buchse eine zusammenhängende, gleichmäßige Metallbeschichtung aufweisen. Ferner ist die !Erfindung auf ein Verfahren /.ur Herstellung einer mit mindestens einem eingebetteten Dauermagneten versehenen Kolbenstange eines Schubkolbengetriebes gerichtet.

Hydraulische Schubkolbengetriebe mit in ihrer Kolbenstange eingebetteten Dauermagneten sind aus der DE-OS 29 17 609 bekannt Die Dauermagnete dienen als Signalgeber oder Steuerorgane, die hubabhängige elektrische Signale liefern oder hubabhängig Magnetschalter betätigen. Die mit den Dauermagneten ausgestatteten Schubkolbengetriebe werden bevorzug? für hydraulische oder elektrohydraulisch^ Ausbausteuerungen in Bergbau-Untertagebetrieben verwendet und dienen z. B. zur Durchführung einer Gleichlauf- odr Nachlaufsteuerung von Arbeitszylinder^ wie z. B. Schreit- und Rückzylindern, Kappen-Vorschubzylindern u. dgl. Ferner können die mit den Dauermagneten ausgerüsteten Schubkolbengetriebe in ihrer Verwendung als Rückzylinder zur Übervachung des Abbaufortschritts und Strebverlaufs sowie zur Steuerung der Arbeitsvorgänge bei Ausbau-Folgesteuerungen u.dgl. Verwendung finden.

Bei der bekannten Anordnung nach der DE-OS 29 17 609 sind die Dauermagnete in einer metallenen Buchse, insbesondere einer solchen aus Messing, eingekapselt, die in eine Ausnehmung der Kolbenstange eingesetzt und in dieser z. B. durch Verlöten festgelegt ist. Die Kolbenstange soll nach dem Einsetzen der die Dauermagnete enthaltenden Buchsen einer Oberflächenbehandlung, insbesondere einer Chrom- oder Nickelbeschichtung, unterworfen werden, um einen Korrosionsschutz zu erzielen.

In der Praxis bereitet es erhebliche Schwierigkeiten, die Dauermagnete so in die Kolbenstange einzulassen.

daß eine für die zuverlässige magnetische Schaltung oder Signalgabe ausreichend starke magnetische Abstrahlung gewährleistet ist und außerdem die Kolbenstange in herkömmlicher Weise mit einer gleichmäßigen, zusammenhängenden Metallbeschichtung als Korrosionsschutz versehen werden kann. Es besteht die Gefahr, daß sich an denjenigen Stellen, an denen die Buchsen mit den eingesetzten Dauermagneten sitzen. Fehlstellen in der Metallbeschichtung einstellen, die zu Oberflächenfehlern und Rauhigkeiten führen, wodurch es im Betrieb zu Beschädigungen uer empfindlichen Kolbenstangendichtungen kornmnr kann.

Ausgehend von der vorstehend erwähnten bekannten Anordnung von Dauermagneten an den Kolbenstangen von Schubkolbengetrieben liegt der Erfindung die Aufgäbe zugrunde, diese Anordnung so auszugestalten, daß sich auf die Kolbenstange ein einwandfreier Korrosionsschutz aufbringen läßt und daß die Dauermagnete nicht nur mechanischen Beschädigungen durch äußere Einwirkungen entzogen, sondern insbesondere auch so

_a angeordnet sind, daß eine hinreichend starke, exakt definierte magnetische Abstrahlun₆ gewährleistet ist Ferner ist die Erfindung auf ein in dieser Hinsicht zweckmäßiges Verfahren zum Herstellen von Kolbenstangen mit eingebetteten Dauermagneten gerichtet.

Die vorgenannte Aufgabe wird bei der Dauermagnct-Anordnung der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die topfförmig ausgebildet Buchse aus einem rost- und säurebeständigen Stahl besteht und mit Preßsitz in einer Kolbenst.ngenöohrung festgelegt ist. wobei sie mit ihrer offenen Seite dem Grund der Kolbenstangenbohrung zugewandt ist und sich gegen diesen abstützt, während ihre Bodenflächc mit der Kolbenstangenoberfläche bündig abschließt, und daß der Boden der Buchse eine Dicke hat, die er* heblich kleiner ist als die Dicke der zylindrischen Buchsenwandung und vorzugsweise kleiner als 2 mm.

Die Verwendung von Buchsen aus einem rost- und säurebeständigen Stahl, also aus einem antimagncti-

sehen Werkstoff, ermöglicht das Aufbringen einer einwandfreien und gleichmäßigen Metallbeschichtung, insbesondere einer Hartverchromung oder auch einer Nikkelbeschichtung mit den hierfür üblichen elektrochemischen Verfahren, da die Buchsen aus dem nicht-magnetisierbarem Stahl praktisch das gleiche Verhalten bei der Metallbeschichtung und dem ihr vorausgehenden chemischen Reinigungsbad zeigen wie die üblicherweise für die Kolbenstangen verwendeten Vergütungsstähle nach DIN 17 200 (Chormmolybdänstahl). Bei diesen Kolbenstangenwerkstoffen handelt es sich um magnetisierbare Stähle. Der für die Buchsen verwendete rost- und säurebeständige nicht-magnetisierbare Stahl weist vor allem auch im chemischen Reinigungsbad (Beizbad) das gleiche Verhalten auf wie der genannte Kolbenstangenwerkstoff, so daß die Werkstoffe bei dem Reinigungsbad oberflächlich nicht so unterschiedlich angegriffen werden können, daß das Aufbringen einer gleichmäßigen Korrosionsbeschichtung in Frage gestelltwird.

Vor. besonderer Bedeutung ist, daß mit der Verwendung der Buchsen aus dem rost- und säurebeständigen Stahl eine exakt definierte magnetische Abstrahlung der Dauermagnete bewirkt wird, da der nicht-magnetisierbare Werkstoff der Buchsen zur Kolbenstange hin eine ausreichende magnetische Abschirmung bewirkt, so daß es zu keiner nennenswerten Streustrahlung in den Umgebungsbereich des Kolbenstangenmaterials kommen kann. Die Wahl des Werkstoffs für die Buchsen führt insbesondere auch in Verbindung mit der verminderten Dicke des Buchsenbodens zu einem eng begrenzten Magnetfluß mit einer erhöhten Flußdichte etwa rechtwinklig zur Oberfläche der Kolbenstange, wodurch die Funktionssicherheit der magnetisch ausgelösten Signalgabe erhöht wird. Bei der erfindungsgemäßen Anordnung wird die Buchse mit Preßsitz in der Kolbenstangenbohrung festgelegt, wobei sie sich mit ihrer offenen Seite gegen den Grund der Kolbenstangenbohrung abstützt. Die Preßsitz-Verbindung erleichtert auch die Montage, ucr aus einem kleinen Stabmagnet (Gußmagnet oder Sintermagnet) bestehende Dauermagnet ist zweckmäßig mit geringem Spiel in der Buchse so angeordnet, daß er beim Einpressen der Buchse in die KoI-bcnstangcnbohrung und auch im eingepreßten Zustand keiner mechanischen Beschädigung durch äußere Einwirkungen auf die Buchse und die »Kolbenstange unterworfen ist. Es genügt hier ein verhältnismäßig kleines Axialspiel des Dauermagneten in der Buchse.

Die Herstellung der mit mindestens einem eingebetteten Dauermagneten versehenen Kolbenstange erfolgt nach aem erfindungsgemäßen Verfahren bevorzugt in der Weisv. daß bei der Buchse aus einem rost- und säurebeständigen antimagnetischen Stahl, die nach dem Einsetzen in die Kolbenstangenausnehmung mit ihrem Boden über die Oberfläche der Kolbenstange vorsteht, der Boden bis auf die Oberfläche der Kolbenstange abgetragen und dieser angepaßt wird, worauf in einem nachfolgenden Arbeitsgang als Korrosionsschutz die Metallbeschichtung, insbesondere eine Chrom- oder Nickelbeschichtung, auf die Oberfläche der Kolbenstange und der mit ihr bündig abschließenden Buchsenoberfläche aufgebracht wird. Das Abtragen des Buchsenbodens führt zugleich zur Verminderung der Bodendicke, was, wie oben erwähnt, im Hinblick auf die definierte magnetische Absirihlung des Dauermagneten von Vorteil ist. Vorzugsweise wird das Verfahren so durchgeführt, daß nach dem At.-.drehen des überstehenden Teils des Buchsenbodens die Kolbenstange einschließlich des Buchsenbodens übergedreht und anschließend einer Oberflächenglättung unterworfen wird, bevor die Metallbeschichtung durchgeführt wird. Die Oberflächenglättung stellt eine Feinbehandlung (Honen) dar.
Die Erfindung wird nachfolgend im Zusammenhang mit dem in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiel näher erläutert. In der Zeichnung zeigt

F i g. 1 eine erfindungsgemäße Dauermagnet-Anordnung im Querschnitt durch die Kolbenstange eines

ίο Schubkolbengetriebes;

F i g. 2 im Schnitt eine Buchse zur Aufnahme eines Dauermagneten in größerem Maßstab.

In F i g. 1 ist lediglich die zylindrische Kolbenstange 10 eines Schubkolbengetriebes dargestellt, die in herkömmlicher Weise aus einem Vergütungsstahl nach DIN 17 200. im allgemeinen einem Chrommolybdänstahl, gefertigt ist. Dieser Werkstoff hat bekanntlich magnetische Eigenschaften. Die Kolbenstange kann axiale Bohrungen 11 und 12 für die Zu- und Ableitung des hydraulischen Druckmediums zu und von den beiden Zylinderräumen des Schubkolben₆-. triebes aufweisen.

In die Kolbenstange 10 ist mindestens ein Dauermagnet 13 eingelassen. Im allgemeinen weist die Kolbenstange mehrere über ihre Länge verteilt angeordnete Dauermagnete auf. Für den Dauermagneten kann ein Guß- oder Sintermagnet bekannter Art verwendet werden. Der Dauermagnet 13 besteht aus einem kleinen zylindrischen Stabmagneten, der an seinen beiden gegenüberliegenden Enden die MagnetDole aufweist.

Der Dauermagnet 13 sitzt in einei topfförmigen Buchse 14. die aus einem rost- und säurebeständigen antimagnetischen Stahl gefertigt ist. Zur Aufnahme der Buchse 14 weist die Kolbenstange 10 eine radiale Bohrung 15 auf. in die die Buchse 14 mit dem darin befindlichen Dauermagneten 13 mit ihrer offenen Buchsenseite eingepreßt wird, und zwar so tief, daß sich die Buchse mit ihrerer offenen Seite gegen den Grund 16 der Bohrung 15 abstützt. Um insbesondere beim Einpressen der Buchse 14 in die Bohrung 15 eine Beschädigung des druckempfindlichen Dauermagneten 13 zu vermeiden, w .ist dieser innerhalb der Buchse ein geringes Axialspiel auf, so daß der Dauermagnet der Wirkung der Einpreßkraft entzogen ist.
Die zylindrische, topfförmige Buchse ist in Fig. 2 in größerem Maßstab dargestellt \n dein offenen Ende ist die topfförmige Buchse 14 bei 17 außenseitig konisch abgeschrägt, um das Einpressen der Buchse in die Bohrung 15 der Kolbenstange zu erleichtern. Die Stirnfläche 18 der Buchse 14 stützt sich, wie erwähnt, am Grund 16 der Bohrung 15 ab. Der Boden 19 der Buchse 14 hat eine Dicke X. die erheblich kleiner ist als die Dicke Y der zylindrischen Buchsenwandung. Das Maß -Ybetiägt z. P 2 bis 4 mm und das Maß Y4 bis 6 mm. Der Außendurchmesser D der Buchse 14 mag 10 bis 14 mm betragen. Die Länge Z der Buchse 14 ist um z.. B. 1 bib 2 mm größer als die Länge bzw. 1 icfe der radialen Bohrung 16 der Kolbenstange 10. Wird die Buchse mit dem darin sitzenden Dauermagneten 13 in die Bohrung 15 bis zum Anschlag am G. und 16 der Bohrung eingetrieben, so ragt die Buchse 14 mit ihrem Boden 19 über die zylindrische Oberfläche 20 der Kolbenstange vor.

Das Einbringen des Dauermagneten '-3 mit der Buchse 14 in die Bohrung 15 der Kolbenstange erfolgt in der Weise, daß nach einer Vorbearbeitung der Kolbenstangenoberfläche 20 d:e Buchse 14 mit dem Dauermagnet 13 in die Bohrung 15 eingepreßt wird, worauf der aus der Bohrung 15 herausragende Teil des Buchsenbodens 19 auf mechanische Weise abgetragen, beispielsweise

spanabhebend abgedreht wird. In einem nachfolgenden Arbeitsgang wird dann nochmals die gesamte Kolbcnstange einschließlich des Buchsenbodens abgedreht, worauf in einem weiteren Arbeitsgang eine Feinbehandlung, d. h. eine Oberflächenglättung z. B. durch Honen, durchgeführt wird. Bei den vorgenannten Bearbeitungsvorgängen wird eine völlige Anpassung der Außenfläche 21 des Buchsenbodens 19 an die zylindrische Oberfläche 20 der Kolbenstange erreicht. Zugleich wird der Buchsenboden in seiner Dicke ATso weit vermindert, daß eine exakt definierte magnetische Abstrahlung erfolgt. Nach den vorgenannten mechanischen Bearbeitungsmaßnahmen hat der Buchsenboden 19 eine Dicke, die zweckmäßig nicht größer ist als etwa 2 mm und vorzugsweise bei 1 mm liegt.

In einer Endstufe erfolgt die Hartverchromung oder Nickelbeschichtung der Kolbenstange 10 in herkömmlicher Weise zur Erzielung eines Korrosionsschutzes und einer verminderten Oberflächenrauhigkeit der Kolbenstange. Dabei muß die Kolbenstange vor der Metallbeschichtung in einem chemischen Reinigungsbad behandelt werden. Da der für die Buchse verwendete antimagnetische Werkstoff im Reinigungsbad und auch bei der Metallbeschichtung das gleiche Verhalten hat wie der genannte Werkstoff der Kolbenstange, läßt sich eine

einwandfreie gleichmäßige Metallbeschichtung der Kolbenstange auch an den Einlagerungsstellen der Buchsen erreichen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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Claims

Patentansprüche:

1. Anordnung von Dauermagneten an den Kolbenstangen von Schubkolbengetrieben, insbesondere für hydraulische Strebausrüstungen, wobei mindestens ein Dauermagnet, der in einer metallenen Buchse aus nicht magnetisierbarem Material eingekapselt ist, in der Ausnehmung der Kolbenstange gehalten wird und wobei die Buchse mit der Kolbenstangenoberfläche bündig abschließt und die Oberfläche der Kolbenstange sowie die Oberfläche der Buchse eine zusammenhängende, gleichmäßige Metallbeschichtung aufweisen, dadurch gekennzeichnet, daß die topfförmig ausgebildete Buchse (14) aus einem rost- und säurebeständigen Stahl besteht und mit Preßsitz in einer Kolbenstangenbohrung (15) festgelegt ist, wobei sie mit ihrer offenen Seite dem Grund (16) der Kolbenstangenbohrung (35) zugewandt ist und sich gegen diesen abstützt, während ihre Bodenfläche (21) mit der Kolbenstangenoberfläche (20) bündig abschließt, und daß der Boden (19) der Buchse eine Dicke hat, die erheblich kleiner ist als die Dicke (Y) der zylindrischen Buchsenwandung und vorzugsweise kleiner als 2 mm.

2. Verfahren zur Herstellung: einer mit mindestens einem eingebetteten Dauermagneten versehenen Kolbenstange eines Schubkcibengetriebes nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei der Buchse (14) aus eimern rost- und säurebeständigen antimagnetischen Stahl, die nach dem Einsetzen in die KoI-benstangenausnehmui.g (15) :λλ ihrem Boden (19) über die Oberfläche (20> der Kolbenstange (10) vorsteht, der Boden bis auf die Ob. .-fläche der Kolbenstange abgetragen und dieser angepaßt wird, worauf in einem nachfolgenden Arbeitsgang als Korrosionsschutz die Metallbeschichtung. insbesondere eine Chrom- oder Nickelbeschichtung, auf die Oberfläche der Kolbenstange und der mit ihr bündig abschließenden Buchsenoberfläche (21) aufgebracht wird.

3. Verfahren nach Anspruch 2. dadurch gekennzeichnet, daß nach dem Abdrehen des überstehenden Teils des Buchsenbodens (19) die Kolbenstange (10) einschließlich des Buchsenbodens übergedreht und anschließend einer Oberflächenglättung unterworfen wird, bevor die Metallbeschichtung durchgeführt wird.