DE3417537A1

DE3417537A1 - Positioniervorrichtung fuer einen druckmittelbeaufschlagbaren zylinder

Info

Publication number: DE3417537A1
Application number: DE19843417537
Authority: DE
Inventors: Karl 8053 Oberhaindlfing Wydra
Original assignee: Knorr Bremse AG
Current assignee: Knorr Bremse AG
Priority date: 1984-05-11
Filing date: 1984-05-11
Publication date: 1985-11-14

Description

Positioniervorrichtung für einen druckmittel-
beaufschlagbaren Zylinder Die Erfindung bezieht sich auf eine Positioniervorrichtung gemaß dem Oberbegriff des Anspruches 1.
Es ist eine Positioniervorrichtung der eingangs genannten Art bekannt, bei der die Positionierstange als Träger eines elektrischen Widerstandsdrahtes oder -bandes ausgebildet ist, das sich zur Positionierung des Kolbens innerhalb des Zylinders im Schleifkontakt mit einer mechanischen Abtastvorrichtung befindet, wobei die jeweils abgegriffene Länge des Widerstandsdrahtes bzw.
Widerstandsbandes einen elektrischen Wert liefert, der Maß für die Lage des Kolbens ist.
Durch die DE-PS 31 39 638 ist auch schon eine Positioniervorrichtung für einen Zylinder mit Kolben und Kolbenstange bekanntgeworden, wobei die Kolbenstange mit einer magnetischen Oberflächenbeschichtung für magnetische Signale versehen ist. Die Kolbenstange besitzt damit eine programmierbare Oberflächenbeschichtung, die galvanisch aufgebracht werden kann.
Diese Beschichtung ist mit einem speziellen Magnetkopf auf herkömmliche Weise programmierbar. Die aufgebrachten Markierungen können bei einer Bewegung der Kolbenstange von einem Lesekopf auf herkömmliche Weise abgetastet werden. Auf diese Weise läßt sich die Stellung des Kolbens steuern und durch Rückmeldung überwachen.
Die Programmierung läßt sich dabei derart vornehmen, daß der Kolben seinen eigenen Bewegungsablauf steuern kann.
Die bekannte Vorrichtung hat den wesentlichen Nachteil, daß die oberflächenbeschichtete Kolbenstange eines beidseitig druckmittelbeaufschlagbaren Kolbens druckmitteldicht durch den Zylinderdeckel geführt werden muß. Auf der empfindlichen magnetischen Oberflächenbeschichtung liegen daher Dichtungsringe unmittelbar auf. Durch Reibungseinflüsse unterliegt daher die Oberflächenbeschichtung auf der Kolbenstange einem erheblichen Verschleiß. Abgesehen davon ist die Oberflächenbeschichtung besonders aufwendig. Verfahren für derartige Oberflächenbeschichtungen von Kolbenstangen, die sich mit vertretbaren Aufwand vornehmen lassen, sind bisher nicht bekanntgeworden.
Es ist auch schon eine nicht vorveröffentlichte Positioniervorrichtung für kolbenstangenlose Zylinder vorgeschlagen worden, bei dem ein analoge oder digitale Markierungen tragendes Meßband verwendet wird, das am Zylinderkörper gehalten ist und sich über die gesamte Hubstrecke des Kraftabnehmerschlittens erstreckt. Das Band wird von einem Sensor außerhalb des Zylinders abgetastet. Der Sensor kann z.B. am Kraftabnehmer angeordnet sein.
Schließlich ist es auch schon bekannt geworden, am Außenumfang des Zylinderkörpers sogenannte Reedkontakte anzuordnen, die beim Durchfahren des mit einem Magneten versehenen Kolbens ein elektrisches Signal abgeben. Nachteilig ist bei einer derartigen Positioniereinrichtung, daß die Lage der Reedkontakte in aufwendiger und umständlicher Weise geändert werden muß, wenn die Positionierung des Kolbens verändert wird.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Positioniervorrichtung der eingangs genannten Art bei einem Zylinder mit Kolbenstange anzugeben, wobei die Nachteile der vorstehend erwähnten bekannten Positioniervorrichtung mit oberflächenbeschichteter Kolbenstange vermieden bzw. die Vorteile der bekannten Positioniervorrichtung an einem kolbenstangenlosen Zylinder mittels eines außerhalb des Zylinders angebrachten Magnetbandes erhalten werden.
Die Aufgabe wird mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausführungen ergeben sich aus den Merkmalen der Unteransprüche und/oder der nachstehenden Figurenbeschreibung für ein ausgewähltes Ausführungsbeispiel, das in einer Zeichnung schematisch dargestellt ist.
Die Zeichnung zeigt einen Zylinder 1 mit einem an seinen beiden Enden dicht anschließenden deckelartigen Zylinderteilen 2 und 3, von denen der eine Zylinderteil 2 den Zylinderboden 2' bildet, der mittig mit einer Positionierstange 4 fest verbunden ist, die durch eine zentrale Ausnehmung 4' im Kolben 5 und der anschließenden Kolbenstange 5' eingreift. Die Kolbenstange 5' ist durch eine Bohrung 8 im Zylinderteil 3 druckmitteldicht hindurchgeführt. Die zentrale Ausnehmung 4' ist am vorderen, aus dem Zylinder herausragenden Ende der Kolbenstange durch ein Abschlußteil 6 dicht abgeschlossen.
Die Positionierstange 4 kann auch als Führungsstange zur Verdrehsicherung des Kolbens 5 ausgebildet sein. Derartige Verdrehsicherungen für Zylinder mit Kolbenstangen sind an sich bekannt. Hierzu besitzen die Führungsstangen z.B. einen quadratischen Querschnitt. Die Ausnehmungen in dem Kolben und der anschließenden Kolbenstange besitzen einen entsprechenden Querschnitt.
Erfindungsgemäß dient die Positionierstange 4 als Träger eines magnetischen Lese- bzw. Abtastkopfes 7, der magnetische Markierungen abtastet, welche sich auf einem Magnetband 9 befinden, das gegenüber dem Lese- bzw. Abtastkopfes 7 an der Innenwand der Ausnehmung 4' angeordnet ist. Das Band 9 kann sich in einem Rahmen bzw. in einer Hülse befinden, die hier nicht näher dargestellt ist, die sich aber ohne größere Schwierigkeiten an der Innenwand der Ausnehmung 4' innerhalb der Kolbenstange anordnen läßt. Es ist klar, daß sich dem Fachmann hierfür eine Vielzahl von Lösungen ohne weiteres anbieten, die hier nicht im einzelnen dargestellt werden müssen.
Der magnetische Lese- bzw. Abtastkopf 7 befindet sich vorteilhafterweise am vorderen Ende des Positionierstabes 4. Lese-bzw. Abtastköpfe der vorstehenden Art sind an sich z.B. aus der Unterhaltungselektronik bekannt und in den verschiedensten Ausführungen weit verbreitet. So kann der Magnetkopf mit einer Vorrichtung zum Setzen der Signale ausgebildet sein. Zusätzlich zum Magnetkopf kann aber auch ein weiterer Magnetkopf zum Setzen der Signale vorhanden sein, wobei beide Köpfe nebeneinander am vorderen Ende der Positionierstange angeordnet sind. Andererseits kann zusätzlich zum Magnetkopf ein Löschkopf zum Löschen der magnetischen Signale vorhanden sein, der ebenfalls auf der Positionierstange angeordnet ist.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung arbeitet entsprechend wie die bekannte Vorrichtung nach der eingangs schon genannten Patentanmeldung DE-PS 31 39 638, weist aber gegenüber dieser den entscheidenden Vorteil auf, daß das Band 9 nicht verschleißbelastet ist.
Vorteilhaft ist außerdem, daß sich das Band 9 leicht auswechseln läßt und durch ein anderes Band ersetzt werden kann.
Der Lese- bzw. Abtastkopf 7 kann auch als eine optische Einrichtung ausgebildet sein. Hierzu befinden sich auf dem Band 9 keine magnetischen, sondern optisch lesbare Markierungen. Die optische Abtasteinrichtung 7 sendet wenigstens einen Lichtstrahl in Richtung auf die Markierungen ab. Innerhalb des Abtastkopfes befindet sich eine optische Einrichtung, die den reflektierten optischen Lichtstrahl aufnimmt. Derartige optische Abtasteinrichtungen und die zugehörigen optisch lesbaren Markierungen (z.B. Hell/Dunkelstriche) sind bekannt und brauchen hier nicht näher beschrieben zu werden.
Die optische Abtasteinrichtung kann auch aus wenigstens einem lichtabstrahlenden Lichtleitsendekabel (Einkanal-Sendekabel) und wenigstens einem lichtempfangenden Lichtleitempfangskabel bestehen, wobei die einen Enden der Lichtleitkabel außerhalb des Zylinders an einen optischen Sender bzw. Empfänger angeschlossen sind und die anderen Enden am vorderen Ende der Meßstange dort gehalten sind, wo in der Zeichnung die optische oder elektrische Abtasteinrichtung 7 angedeutet ist.
Die optische Abtastvorrichtung kann aus einem Einkanal-Sendekabel und einem Zweikanal-Empfangskabel für unterschiedliche Markierungsarten bestehen. So konnen verschiedenartige Markierungen längs paralleler Markierungslinien auf dem Band angeordnet sein. Beispielsweise können die optischen Markierungen in einer Doppelspur angeordnet sein. Die in relativ engem Abstand aufeinanderfolgenden Markierungen in der ersten Spur konnen zur Kolbenpositionierung herangezogen werden, während die zweiten Markierungen entlang der zweiten Spur zur Synchronisierung bzw.
Nullsetzung der Abtastung den ersten Markierungen zugeordnet sind.
Die erfindungsgemäß als Träger einer optischen oder elektrischen Abtasteinrichtung dienende Positionierstange kann erfindungsgemäß zusätzlich auch als Führungsstange zur Verdrehsicherung des Kolbens ausgebildet sein. Die vorstehend erwähnten optischen Abtasteinrichtungen sind grundsätzlich bekannt und bedürfen hier keiner näheren Erläuterung.
Kurzfassung Die erfindungsgemäße Positioniereinrichtung für einen Kolben mit Kolbenstange besitzt eine am Zylinderboden befestigte Positionierstange, die in eine zentrale Ausnehmung des Kolbens und der Kolbenstange eingreift. Am vorderen Ende der Positionierstange ist eine elektrische oder optische Abtasteinrichtung angeordnet, die elektrisch bzw. optisch abtastbare Markierungen auf einem bandartigen Trägermaterial ablesen kann, das an der Innenwand der Kolbenausnehmung gehalten ist.
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Claims

Patentanspruche 1. Positioniereinrichtung für einen Zylinder mit einem in einem Zylinderkörper axial beweglich geführten, ein- oder beidseitig druckmittelbeaufschlagbaren Kolben in Verbindung mit einer Kolbenstange, die durch eine zentrale Öffnung in einem das eine Ende des Zylinderkörpers abschließenden Deckel druckmitteldicht geführt ist, wobei der Kolben von einer zentralen Bohrung durchdrungen ist, der an eine zentrale Bohrung der Kolbenstange anschließt und wobei am Zylinderboden eine Stange fest ist, die mit einem Abschnitt in der Länge des Kolbenhubes durch die Bohrung in dem Kolben in die Bohrung der Kolbenstange eingreift, dadurch gekennzeichnet, daß innerhalb der Bohrung der Kolbenstange zur Positionierung des Kolbens Markierungen vorhanden sind und daß eine Vorrichtung zum Abtasten der Markierungen am vorderen Ende der Positionierstange angebracht ist.
2. Positioniervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Markierungen als magnetische Signale auf einem magnetbandartigen Körper gespeichert sind, der innerhalb der Bohrung auf einem Träger innerhalb der Kolbenstange gehalten ist und daß die Abtastvorrichtung ein Magnetkopf zum Lesen der magnetischen Signale ist.
3. Positioniervorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Magnetkopf mit einer Vorrichtung zum Setzen der Signale versehen ist.
4. Positioniervorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich zum Magnetkopf ein weiterer Magnetkopf zum Setzen der Signale vorhanden ist und daß beide Köpfe nebeneinander am vorderen Ende der Positionierstange angeordnet sind.
5. Positioniervorrichtung nach einem der Ansprüche 2, 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß zusatzlich ein Löschkopf zum Löschen der magnetischen Signale vorhanden ist, der ebenfalls auf der Positionierstange angeordnet ist.
6. Positioniervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Markierungen eine optisch lesbare Ausbildung besitzen, und daß die Abtastvorrichtung eine wenigstens einen Lichtstrahl in Richtung auf die Markierungen abstrahlende optische Sendeeinrichtung und wenigstens eine den reflektierenden Lichtstrahl aufnehmende optische Empfangseinrichtung aufweist.
7. Positioniervorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Markierungen aus Folgen von Hell/Dunkelstrichen bestehen.
8. Positioniervorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Hell/Dunkelfolgen auf einem Träger angebracht sind, der innerhalb der Kolbenstange auswechselbar eingesetzt ist.
9. Positioniervorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Abtastvorrichtung aus wenigstens einem lichtabstrahlenden Lichtleitsendekabel und wenigstens einem lichtempfangenden Lichtleitempfangskabel besteht, wobei die einen Enden der Lichtleitkanäle außerhalb des Zylinders an einen optischen Sender bzw. Empfänger angeschlossen sind und die anderen Enden am vorderen Ende der Positionierstange gehalten sind.
10. Positioniervorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Abtastvorrichtung aus einem Einkanalsendekabel und einem Zweikanalempfangskabel für unterschiedliche Markierungsarten besteht.
11. Positioniervorrichtung nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Markierungen in einer Doppelspur angeordnet sind.
12. Positioniervorrichtung nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die in relativ engem Abstand aufeinanderfolgenden ersten Markierungen zur Kolbenpositionierung wenigstens einer zweiten Markierung zur Synchronisierung bzw. Null-Setzung der Abtastomformation zugeordnet sind.
13. Positioniervorrichtung nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Positionierstange zur Verdrehsicherung des Kolbens ein dem Innenprofil der Kolbenstange angepaßtes Profil aufweist.