DE3139638C2 - Cylinder with piston and piston rod for control purposes - Google Patents
Cylinder with piston and piston rod for control purposesInfo
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Abstract
Für Steuer- und Regelzwecke werden vielfach Zylinder mit Kolben und Kolbenstange verwendet, wobei in vielen Fällen eine Überwachung der Kolbenstellung oder des vom Kolben zurückgelegten Weges erforderlich ist. Zu diesem Zweck wurden bisher mechanische Bauteile eingesetzt, die von der Kolbenstange oder dem Kolben angetrieben werden. Zur Vermeidung der bei mechanischen Bauteilen auftretenden Nachteile wird, gemäß der Erfindung, eine Anordnung geschaffen, die eine genaue Überwachung der Stellung des Kolbens und seines Bewegungsablaufes im Zylinder mit einfachen und kostengünstigen Mitteln ermöglicht. Dies wird dadurch erreicht, daß die Kolbenstange mit einer magnetischen Oberflächenbeschichtung für magnetische Signale versehen ist, die mittels eines Magnetkopfes aufgebracht und abgefragt werden. Die magnetische Oberflächenbeschichtung kann die gesamte Oberfläche der Kolbenstange abdecken, und die Kolbenstange kann von einem ringförmigen Magnetkopf umgeben sein. Auch eine bandförmige Oberflächenbeschichtung ist möglich.Cylinders with pistons and piston rods are often used for control and regulation purposes, and in many cases it is necessary to monitor the piston position or the path covered by the piston. Mechanical components that are driven by the piston rod or the piston have previously been used for this purpose. In order to avoid the disadvantages occurring with mechanical components, an arrangement is created according to the invention which enables the position of the piston and its sequence of movements in the cylinder to be precisely monitored using simple and inexpensive means. This is achieved in that the piston rod is provided with a magnetic surface coating for magnetic signals which are applied and interrogated by means of a magnetic head. The magnetic surface coating can cover the entire surface of the piston rod, and the piston rod can be surrounded by an annular magnetic head. A strip-shaped surface coating is also possible.
Description
Die Erfindung betrifft einen Zylinder mit kolben und Kolbenstange und an der Kolbenstange angebrachten magnetischen Mitteln -air Steer- oder Kegelzwecke, insbesondere Hydraulik- oder Pncumaiik/ylindcr lur Proportional- oiler Servoventile >i d dcrgl. r>The invention relates to a cylinder with piston and Piston rod and magnetic means attached to the piston rod -air steer- or cone purposes, in particular hydraulic or pneumatic cylinders with proportional oiler servo valves> i d the like. r>
Es isl bereits ein Anlriebs/ylinder bekannt (DE-OS 28 j> b8l). der eine Anordnung /ur Abgabe von wegabhängigen elektrischen Impulsen aufweist. Zu diesem Zweck sind über einen vorgegebenen Meßbereich in der Oberfläche der Kolbenstange im wescntlichcn quer /ur Kolbenstangenachsc verlaufende Vertiefungen vorgesehen, deren Absland den gewünschtem Mcßinlervallen entspricht und die mil einem Material aufgefüllt sind, welches be/ogen auf das Grundmaterial der Kolbenslange eine von diesem unterschiedliche ■<» magnetische Leitfähigkeit hat. Am Zylinderkopf ist ein in einem vorgegebenen Absland von der Kolbenstangenoberfläche angeor Inetcr Feldplattenfühler angeordnet. Die Vertiefungen erstrecken sieh um den ganzen Umfang der Kolbenstange herum. Sie können >o schraubenförmig in die Oberfläche der Kolbenslange eingeschnitten sein. Das Füllmaterial kann ein Metall oder eine aufgeschweißte Metallschicht sein, während das Grundmaterial der Kolbenstange aus einem magnetisch leitfähigen Material gebildet wird. Die v> Kolbenstange ist mit einer magnetisch nicht oder schlecht leitfähigen Verschleißschicht versehen, deren Material auch gleichzeitig das Füllmaterial der Vertiefungen sein kann. Als Füllmaterial kann auch ein in die schraubenförmig eingeschnittene Vertiefung cingewalz- t>o ter Draht verwendet werden. Λη der Kolbenstange sind zwei über den Umfang der Kolbenstange im Winkel zueinander versetzt angeordnete Fclclplattenfiihler in einer Ebene vorgesehen. In die Kolbenstange wird also mechanisch eine Rille eingearbeitet, die dann mit M magnetisch anders reagierendem Material ausgelegt wird. Dieses Material wird in die Vertiefungen eingelegt und verlotet. Ein Permanentmagnet erzeugt ein Magnetfeld, das bei Bewegung der Kolbenstange von dieser wegen des unterschiedlichen Materials unterschiedlich aulgenommeii wird. Von einem beim Magneten angebrachten l'cldplaticnfuhlcr wird die Anzahl der sich vorbeibewegenden Maierialuniersehiede registriert und zur Wegmessung \ eru endet.A drive cylinder is already known (DE-OS 28 j> b8l). which has an arrangement / for the delivery of path-dependent electrical pulses. For this purpose, over a predetermined measuring area in the surface of the piston rod, depressions are provided which run essentially transversely to the piston rod axis, the distance of which corresponds to the desired measuring interval and which are filled with a material which, due to the base material of the piston length, is different from this ■ <»has magnetic conductivity. On a cylinder head at a predetermined angeor Absland from the piston rod surface Inetcr field plate sensor is arranged. The indentations extend around the entire circumference of the piston rod. They can> o be cut helically into the surface of the piston length. The filler material can be a metal or a welded-on metal layer, while the base material of the piston rod is formed from a magnetically conductive material. The piston rod is provided with a magnetically non-conductive or poorly conductive wear layer, the material of which can also be the filling material of the depressions. A wire rolled into the screw-shaped recess can also be used as filler material. Λη of the piston rod, two flat plate sensors are provided in one plane and are offset from one another at an angle over the circumference of the piston rod. A groove is mechanically machined into the piston rod, which is then lined with M material that reacts differently to magnetism. This material is placed in the depressions and soldered. A permanent magnet generates a magnetic field that is accepted differently when the piston rod moves due to the different material. A l'cldplaticnfuhlcr attached to the magnet registers the number of Maierialuniersehiede moving past and ends for the distance measurement.
Diese bekannte Anordnung kann mir mil einer Genauigkeit von etwa I mm arbeiten ued die Kolbenstange ist lediglich mit einer magnetisch uicht oder schlecht leiiiähigen Verschleißschicht versehen, aiii die bzw. von der keine Digiialsignale aufgebracht bzw. abgefragt werden können. Deshalb ist diese Anordnung für den Einsatz in der Hydraulik, insbesondere in Verbindung mit Servo und l'roportionalvenlilen. nicht geeignet.This well-known arrangement can be used with a Accuracy of about 1 mm work ued the piston rod is only provided with a magnetically non-conductive or poorly conductive wear layer, aiii the or from which no digital signals can be applied or queried. That is why this arrangement is for use in hydraulics, especially in connection with servo and proportional valves. not suitable.
Aufgabe der Erfindung isl es daher, die bekannte Anordnung weiter /u verbessern und die Kolbenstange so auszubilden, daß auf diese auch Digiialsignale aufgebracht mit! dann kolbcnluihabhängig abgefragt werden können, also eine Programmierung des Bewegungsablaufs für den Kolben möülieh ist.The object of the invention isl to further / u improve the known arrangement and design the piston rod so that this also applied to Digiialsignale with! then the piston can be queried depending on the piston, i.e. it is possible to program the sequence of movements for the piston.
Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung aiii vorteilhalte Weise dadurch gelöst, daß die magnetischen Mitlei aus einer magnetischen Oberfläehenbeschichtung der Kolbenslange und einem an der lühriingshülse für die Kolbenstange befindlichen Magnetkopf mit Spule zum Aufbringen und Abfragen magnetischer Signale auf die bzw. von der Magnetschicht bestehen.This object is achieved according to the invention aiii advantageous way solved in that the magnetic With a magnetic surface coating on the piston length and one on the Lühriingshülse for the piston rod located magnetic head with coil for applying and querying magnetic signals exist on or from the magnetic layer.
Bei dem elektronischen System nach der Erfindung erhält die Kolbenstange eine programmierbare Oberflächenbeschichtung. die galvanisch aufgebracht ist. Diese Beschichtung ist mit einem speziellen Magnetkopf programmierbar und kann dann bei Bewegung der Kolbenstange mit einem inagueloresisiiveu Magnetkopf abgelesen werden, der sich au der l'Ohnmgshülsc für die Kolbenslange befindet. Das Ausgangssignal des inagnetorcsisiiven Magnelkopfes isl in vorteilhafter Weise zur Wegmessung verwendbar.In the electronic system according to the invention, the piston rod is given a programmable surface coating. which is galvanically applied. This coating is with a special magnetic head programmable and then can move the piston rod with an inagueloresisiiveu magnetic head can be read, which is from the l'Ohnmgshülsc for the piston length. The output signal of the magnetorcsisive magnetic head is more advantageous Way can be used for distance measurement.
Die Oberflächenbeschiehliing kann in vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung entweder auf die gesamte Oberfläche der Kolbenstange aufgebracht und die Kolbenstange von einer ringförmigen Spule des Magnelkopfes umgeben sein, oder sie kann bandförmig in Längsrichtung der verdrehsicher angeordneten Kolbenstange auf diese angebracht sein und von einer Spule mit Linienauflage abgetastet werden.The surface coating can in an advantageous development of the invention either on the entire Surface of the piston rod applied and the piston rod from an annular coil of the Magnelkopfes be surrounded, or it can be arranged in the form of a band in the longitudinal direction of the torsion-proof Piston rod be attached to this and scanned by a coil with a line support.
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbcispiel gemalt der Erfindung dargestellt, und zwar zeigtAn exemplary embodiment is shown in the drawing of the invention, namely shows
Fig. 1 einen Längsschnitt durch einen Zylinder mit Magnetkopf undFig. 1 is a longitudinal section through a cylinder with a magnetic head and
F i g. 2 einen Schnitt entlang der Linie 11-11 in Fig. I.F i g. 2 shows a section along the line 11-11 in FIG.
Der Zylinder besteht aus einem Rohrstück 1 mit dem Kolben 2. einem Zylinderkopf 3 mit einer Einlaßöffnung 4. einer Kolbenstange 5. die in einer F-'ührungshülse 6 nut eingesetzter Führungsbuchse 7 geführt ist und einem auf die Führungshülse 6 aufgesetzten Magnetkopf 8. In der Führungshülse 6 befindet sieh ebenfalls eine Einlaßöffnung 9 für das Antriebsmittel des Kolbens 2. beispielsweise Öl oder Druckluft. Der Kolben 2 ist mittels Dichtungsringen 15 und 16 gegen die Zylinderwand 17 abgedichtet, während /um Abdichten der Kolbenstange 5 Dichtungsringe 18 und 19 vorgesehen sind. Im Magnetkopf 8 befindet sich eine Spule 20 mn /wei Anschlußleilungen 21 und 22. An die l.cit'ingcn 21 und 22 kann ein Microcomputer od'-r dergl. /ur Steuerung des durch die Spule 20 fließenden elektrischen Stromes angeschlossen sein. Auf der OberflächeThe cylinder consists of a pipe section 1 with the piston 2. a cylinder head 3 with an inlet port 4. a piston rod 5. the groove in an F-'guide sleeve 6 inserted guide bush 7 is guided and a magnetic head 8 placed on the guide sleeve 6 Guide sleeve 6 is also located an inlet opening 9 for the drive means of the piston 2. For example, oil or compressed air. The piston 2 is by means of sealing rings 15 and 16 against the cylinder wall 17 sealed, while / around sealing the piston rod 5 sealing rings 18 and 19 are provided are. In the magnetic head 8 there is a coil 20 mn / white connection lines 21 and 22. To the l.cit'ingcn 21 and 22, a microcomputer od'-r the like. / ur Control of the electrical current flowing through the coil 20 should be connected. On the surface
der Kolbenstange 5 befindet sich eine Beschichtung 2:> ans magnetischem Material, die mil dem Magnetkopf 8 zusammenwirkt und eine Überwachung der Kolbenstellung mit Hilfe magnetischer Signale ermöglicht. Der Magnetkopf 8 isi mittels Schrauben 26 an der i ührungshülse (i befestigt.the piston rod 5 has a coating 2:> of the magnetic material that is used with the magnetic head 8 cooperates and a monitoring of the piston position made possible with the help of magnetic signals. The magnetic head 8 is by means of screws 26 on the i guide sleeve (i attached.
Durch das Aufbringen magnetischer Signale auf die Oberflächenbeschichumg 25 der Kolbenstange 5 kann die Stellung des Kolbens 2 gesteuert und durch Rückmeldung überwacht werden. Ks ist auch eine Programmierung mittels auf die Oberflächenbeschichumg 2·) aufgebrachter Signale möglich, so daß der Kolben 2 seinen eigenen Bewegungsablauf steuern kann. In einem geschlossenen Regelkreis kann über den Magnetkopf 8 eine Rückmeldung über die Stellung des Kolbens 2 an die Klekironik b/w. das zugehörige Ventil, beispielsweise Proportional- oder Servoventil, crlolgen. Die Beschichtung 25 braucht sich nicht aiii die gesamte Oberfläche der Kolbenstange ϊ /u erstrecken, sie kann auch bandförmig oder in einer sonstigen zweckmäßigen l-'orm auf die Kolbenstange 5 aufgebracht sein.By applying magnetic signals to the surface coating 25 of the piston rod 5, the position of the piston 2 can be controlled and monitored by feedback. Programming by means of signals applied to the surface coating 2) is also possible, so that the piston 2 can control its own sequence of movements. In a closed control loop, feedback on the position of the piston 2 to the Klekironik b / w can be sent via the magnetic head 8. the associated valve, for example proportional or servo valve, follow. The coating 25 need not extend aiii the entire surface of the piston rod ϊ / u; it can also be applied to the piston rod 5 in the form of a band or in some other suitable shape.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings
Claims (2)
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| DE19813139638 DE3139638C2 (en) | 1981-10-06 | 1981-10-06 | Cylinder with piston and piston rod for control purposes |
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| DE3139638A1 DE3139638A1 (en) | 1983-04-21 |
| DE3139638C2 true DE3139638C2 (en) | 1983-12-22 |
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ID=6143478
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| DE19813139638 Expired DE3139638C2 (en) | 1981-10-06 | 1981-10-06 | Cylinder with piston and piston rod for control purposes |
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| DE3417537A1 (en) * | 1984-05-11 | 1985-11-14 | Knorr-Bremse GmbH, 8000 München | Positioning device for a cylinder to which pressure medium can be admitted |
| DE102010022207A1 (en) | 2010-05-20 | 2011-11-24 | Robert Bosch Gmbh | Pressure medium cylinder, particularly pneumatic cylinders or hydraulic cylinders, comprises piston, which is movably housed in cylinder housing axially by one-sided pressure medium application |
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1981
- 1981-10-06 DE DE19813139638 patent/DE3139638C2/en not_active Expired
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