DE3713021A1 - Oelmengenkontrollgeraet - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Ölmengenkontrollgerät zur Überwa­ chung der Fahrwege eines Hydraulik- oder Pneumatikzylinders mit Meßgliedern zur Lagebestimmung.

Zur Überwachung der Fahrwege und der Positionen von Hydrau­ lik- oder Pneumatikzylindern ist es bekannt, Endschalterkon­ trollen mit entsprechenden Meßgliedern vorzusehen. Derartige Kontroll- und Meßglieder benötigen jedoch einen entsprechen­ den Platzbedarf und Zu- und Ableitungen. Häufig führt dies zu Problemen. Insbesondere gilt dies in Fällen, wenn an dem Ort des zu überwachenden Zylinders wenig Platz vorhanden ist oder derartige Zusatzeinrichtungen störend sind. Dies ist insbesondere bei Robotern der Falle. Andererseits ist es jedoch häufig zur Vermeidung von Beschädigungen und Unfällen notwendig zu wissen, ob der Hydraulik- oder Pneumatikzylin­ der einwandfrei arbeitet.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Ölmengenkontrollgerät zu schaffen, das die Funktionsfä­ higkeit eines zu überwachenden Zylinders kontrolliert und zwar ohne daß dies in störender Weise geschieht oder zu Platzproblemen führt.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch eine Ölmengenkon­ trollgerät nach der im kennzeichnenden Teil von Anspruch 1 näher definierten Art gelöst.

Erfindungsgemäß bleibt nun der zu überwachende Zylinder selbst frei von störenden Einbauten. Die Überwachung wird vielmehr in den Bereich der Zuleitung zu dem zu überwachen­ den Zylinder gelegt, wobei dies an einer Stelle erfolgen kann, wo es nicht störend ist und/oder wo keine Platzproble­ me vorhanden sind. Trotzdem findet eine exakte Überwachung statt. Dies wird im wesentlichen dadurch erreicht, daß Druck­ oder Leckageverluste ausgeglichen werden können, denn es findet über die erfindungsgemäßen Einkerbungen, Nuten, Boh­ rungen o. dgl. in der Zylinderinnenwandung ein Nachströmen in dem erforderlichen Umfange statt. Umgekehrt, d.h. beim Rückhub, kann das Druckmedium vom Kolben zum Tank hin völlig verdrängt werden, wobei der Kolben in der anderen Endlage anliegt, in der eine Verbindung über weitere erfindungsgemä­ ße Einkerbungen, Nuten, Bohrungen u.dgl. in der Zylinderwan­ dung gegeben ist. Auf diese Weise ist im inaktiven Zustand der Restdruck im System null.

Ein weiterer sehr großer Vorteil der Erfindung besteht dar­ in, daß man mit dem erfindungsgemäßen Kontrollzylinder auch sehr kurze Hübe des zu überwachenden Zylinders kontrollieren kann, was z.B. mit bekannten Endschaltern problematisch ist oder evtl. überhaupt nicht möglich ist. So können z.B. die Kolbenraummaße in dem Kontrollzylinder in beliebiger Weise von denen des zu überwachenden Zylinders abgeändert werden. Dies bedeutet, daß man einen entsprechend in axialer Rich­ tung großdimensionierten Kolbenraum mit geringem Durchmesser schafft, wodurch sich entsprechend längere Wege ergeben. Es ist lediglich dafür zu sorgen, daß daß Volumen des Kolbenrau­ mes in dem Kontrollzylinder bezogen zu dem des zu überwachen­ den Zylinders insgesamt gleichbleibend ist.

In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung kann vor­ gesehen sein, daß zwischen dem Kontrollzylinder und dem Hy­ draulik- oder Pneumatikzylinder ein Druckwächter angeordnet ist.

Durch den erfindungsgemäß Druckwächter ist sichergestellt, daß größere Leckagen, durch die die Anlage nicht auf Druck kommt und zwar trotz einem Nachfließen von Druckmitteln über die erfindungsgemäßen Nuten, erkannt werden, so daß entspre­ chende Schutzmaßnahmen getroffen werden können.

In vorteilhafter Weise ist weiterhin vorgesehen, daß der Kolbenraum des Kontrollzylinders ein geringfügig kleineres Volumen besitzt als der Kolbenraum des zu überwachenden Hydraulik- oder Pneumatikzylinders.

Auf diese Weise ist sichergestellt, daß der Meßkolben nach Hubende jeweils am Anschlag anliegt, um die beiden Endlagen überwachen zu können.

Eine einfache und sehr wirksame Lösung für die Verbindung zwischen dem Kolbenraum des Kontrollzylinders und der Zulei­ tung zu dem zu überwachenden Kolben bzw. der Rückleitung zu dem Tank kann darin bestehen, daß der Meßkolben im mittleren Bereich Dichtungsglieder aufweist und daß von beiden Stirn­ seiten des Meßkolbens her Nuten, Einschnitte o.dgl. bis zu dem mittleren Dichtungsbereich ragen und daß in der Zylinder­ innenwandung radiale Nuten angeordnet sind, welche größer bzw. breiter sind als der Dichtungsbereich des Meßkolbens.

Somit kann das Druckmittel jeweils in den Endlagen über die Dichtung und entlang der Längsnuten im Kolben zum Verbrau­ cher oder in den Tank strömen.

Als Meßglieder können Induktivschalter verwendet werden.

Eine sehr einfache Lösung für den erfindungsgemäßen Kontroll­ zylinder kann darin bestehen, daß dieser aus einem Schlauch gebildet ist.

Aufgrund der Flexibilität des Schlauches kann dieser auch bei beengten Platzverhältnissen eingesetzt werden und ent­ sprechend verlegt werden.

Eine einfache Lösung für den Meßzylinder kann darin beste­ hen, daß dieser als Kugel ausgebildet ist.

Nachfolgend ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnung prinzipmäßig dargestellt.

Der erfindungsgemäße Kontrollzylinder weist z.B. ein hochfe­ stes Aluminiumrohr 1 auf, dessen beide Stirnseiten durch Ver­ schlußstopfen 2 und 3 mit Durchgangsbohrungen 4 und 5 ver­ schlossen sind. Die Durchgangsbohrung 4 ist an eine nicht dargestellte Rückleitung zum Tank und eine Pumpenleitung an­ geschlossen, während die Durchgangsbohrung 5 mit einer Zulei­ tung 6 zu einem nicht dargestellten Hydraulikzylinder führt, der überwacht werden soll. Von der Zuleitung 6 zweigt eine Nebenleitung 7 ab, in der ein Druckwächter 8 angeordnet ist. Derartige Druckwächter sind allgemein bekannt, weshalb sie nachfolgend nicht näher beschrieben werden.

Im Inneren des Aluminiumrohres 1, das den Zylinder bildet, ist ein Meßkolben 9 z.B. aus Messing angeordnet. In eine Stirnbohrung 10 des Meßkolbens 9 ist eine Magnetscheibe 11 eingesetzt. Von beiden Stirnseiten des Meßkolbens 9 aus führen mehrere über den Umfang verteilte Axialnuten 12, die in einem Dichtungsbereich 13 in der Mitte des Meßkolbens 9 enden. In dem Dichtungsbereich 13 befindet sich auch eine Dichtung 14.

In der inneren Umfangswand 15 des Aluminiumrohres 1 sind Ringnuten 16 angeordnet, die mit den Nuten 12 in dem Meßkol­ ben 9 in Verbindung stehen. Die Anordnung der Ringnuten 16 in dem Aluminiumrohr 1 ist dabei so gewählt, daß der Dich­ tungsbereich 13 des Meßkolbens 9 überbrückt wird, wenn der Meßkolben 9 mit der betreffenden Stirnseite an dem Verschluß­ stopfen 2 bzw. 3 anliegt. Wie aus der Zeichnung ersichtlich ist, sind dabei die Ringnuten 16 größer bzw. breiter als die Länge des Dichtungsbereich 13, wodurch in den beiden Endposi­ tionen eine Verbindung zwischen den beiden Stirnseiten des Meßkolbens 9 aus nach innen bis zu den im Dichtbereich 13 verlaufenden Axialnuten 12 gegeben ist. Um eine Weiterlei­ tung des Druckmittels zu der Durchgangsbohrung 4 bzw. 5 zu erreichen, sind die beiden Stirnseiten des Meßkolbens mit Radialnuten 17 versehen, durch die eine Verbindung der Axial­ nuten 12 mit der Durchgangsbohrung 4 bzw. 5 hergestellt wird. Die Radialnuten 17 münden auf einer Stirnseite in die Stirnbohrung 10, in der die Magnetscheibe 11 angeordnet ist, während auf der anderen Seite hierfür ebenfalls eine Sackboh­ rung 18 vorgesehen ist, in die die Radialnuten 12 münden.

Außenseitig um das Aluminiumrohr 1 sind zwei elektronische Annäherungsschalter 19 angeordnet, die magnetisch betätigt werden. Diese Betätigung erfolgt durch die Magnetscheibe 11, wobei die Annäherungsschalter 19 und die Magnetscheibe 11 so zueinander positioniert sind, daß damit jeweils die Endlagen des Meßkolbens 9, angezeigt werden, d.h. die Lage des Meß­ kolbens 9, wenn er an dem Verschlußstopfen 2 oder 3 anliegt.

Das erfindungsgemäße Ölmengenkontrollgerät funktioniert nun auf folgende Weise:

Vor Aktivierung des zu überwachenden Hydraulik- oder Pneuma­ tikzylinders befindet sich der Meßkolben 9 in seiner linken Position, in der er mit der linken Stirnseite an dem Ver­ schlußstopfen 2 anliegt. In dem vor ihm liegenden Kolbenraum 20 befindet sich ebenso wie in der Zuleitung 6 und dem zu überwachenden Zylinder druckloses Druckmittel. Die Drucklo­ sigkeit wird durch die Kurzschlußverbindung über die Ring­ nuten 16 in dem Aluminiumrohr 1 erreicht. Wird nun von einer nicht dargestellten Pumpe aus über die Durchgangsbohrung 4 Druckmittel in den Kontrollzylinder eingeleitet, so bewegt sich der Meßkolben 9 nach rechts, bis er auf der anderen Seite mit seiner Stirnseite an dem Verschlußstopfen 3 an­ schlägt. Gleichzeitig wird das Druckmittel in der Zuleitung und dem zu überwachenden Zylinder entsprechend auf Druck ge­ bracht. Da - wie aus der dargestellten Zeichnung ersichtlich - in dieser Endlage ebenfalls eine Kurzschlußverbindung über die Axialnuten 12 in dem Meßkolben 9, die Ringnuten 16 in dem Aluminiumrohr 1 und die Radialnuten 17 zu der Zuleitung 6 und damit zu dem zu überwachenden Zylinder erfolgt, können sowohl Leckageverluste ausgeglichen werden als auch der Druck im Bedarfsfalle beliebig erhöht werden. Da gleichzei­ tig eine Überwachung durch den Druckwächter 8 erfolgt, ist auch sichergestellt, daß der erforderliche Druck im System vorhanden ist. Andernfalls spricht der Druckwächter 8 an.

Durch die Überwachung mit den elektronischen Annäherungs­ schaltern wird auch die Endlage des Meßkolbens 9 überwacht, so daß auf diese Weise festgestellt wird, wenn der zu überwa­ chende Zylinder sich vorher verklemmt, da in diesem Falle ebenfalls der Meßkolben nicht bis in seine Endlage ausfährt. Damit der Kolben sicher die Endlagen erreicht, soll jedoch das Volumen des Kolbenraumes 20 mindestens gleich, besser geringfügig kleiner sein als das Volumen in dem Kolbenraum des zu überwachenden Zylinders.

Wird die Durchgangsbohrung 4 des Verschlußstopfens 2 oder eine entsprechende Zuleitung mit dem Rücklauf zum Tank ver­ bunden, so bewegt sich der Meßkolben 9 nach links bis zu seinem Endanschlag auf der anderen Seite, wobei er mit einer Stirnseite an dem Verschlußstopfen 2 anliegt. Durch die be­ reits erwähnte Kurzschlußverbindung kann dabei das System drucklos gemacht werden.

Claims (10)

1. Ölmengenkontrollgerät zur Überwachung der Fahrwege eines Hydraulik- oder Pneumatikzylinders mit Meßgliedern zur Lage­ bestimmung, gekennzeichnet durch einen in die Zuleitung zu dem überwachenden Hydraulik- bzw. Pneumatikzylinder einzubauenden Kontrollzylinder (1) mit ei­ nem Meßkolben (9), wobei im Bereich beider Endstellungen des Meßkolbens in der Zylinderinnenwandung Einkerbungen, Nuten, Bohrungen (16) o.dgl. liegen, die eine derartige axiale Län­ ge aufweisen, daß in den beiden Endstellungen des Meßkolbens eine Verbindung zwischen dem Kolbenraum (20) und der Zulei­ tung (6) zu dem überwachenden Hydraulik- oder Pneumatikzylin­ der oder zu der Zuleitung (4) zum Tank gegeben ist und durch Meßglieder (11, 19), die zur Lagebestimmung des Meßkolbens (9) in den Endstellungen vorgesehen sind.

2. Ölmengenkontrollgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Kontrollzylinder (1) und dem Hydraulik- oder Pneumatikzylinder ein Druckwächter (8) angeordnet ist.

3. Ölmengenkontrollgerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolbenraum (20) des Kontrollzylinders (1) ein gleiches oder ein kleineres Volumen besitzt als der Kolbenraum des zu überwachenden Hydraulik- oder Pneumatikzylinders.

4. Ölmengenkontrollgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Meßkolben (9) im mittleren Bereich einen Dichtungsbe­ reich (13) aufweist, und daß von beiden Stirnseiten des Meß­ kolbens (9) her Nuten, Einschnitte (12) o.dgl. bis zu dem mittleren Dichtungsbereich (13) ragen und daß in der Zylin­ derinnenwandung Ringnuten (16) angeordnet sind, die eine axiale Länge bzw. Breite aufweisen, welche größer ist als der Dichtungsbereich (13) des Meßkolbens.

5. Ölmengenmeßgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß Ringnuten (16) über den Umfang verteilt in der Zylinderin­ nenwandung (15) angeordnet sind.

6. Ölmengenkontrollgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Kontrollzylinder (1) und der Meßkolben (9) aus nichtmag­ netischem Material sind, daß in dem Meßkolben ein Magnetteil (11) angeordnet ist, das mit elektronischen Annäherungsschal­ tern (19) für eine magnetische Betätigung als Meßglieder zu­ sammenarbeitet, die außerhalb des Kontrollzylinders angeord­ net sind.

7. Ölmengenkontrollgerät nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Magnetteil als Magnetscheibe (11) ausgebildet ist, die in einer Stirnbohrung des Meßkolbens angeordnet ist.

8. Ölmengenkontrollgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßglieder Induktiv-Schalter sind.

9. Ölmengenkontrollgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Kontrollzylinder (1) als Schlauch ausgebildet ist.

10. Ölmengenkontrollgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Meßkolben (9) als Kugel ausgebildet ist.