DE4241189A1

DE4241189A1 - Einrichtung zur Positionsermittlung bei einem druckmittelbetriebenen Arbeitszylinder

Info

Publication number: DE4241189A1
Application number: DE19924241189
Authority: DE
Inventors: Hans F Dipl Ing Meyer; Helmut Dipl Ing Goettling; Horst Dipl Ing Janetzko; Norbert Dipl Ing Fortmann; Rudolf Dipl Ing Moeller
Original assignee: Mannesmann AG
Current assignee: Vodafone GmbH
Priority date: 1992-12-03
Filing date: 1992-12-03
Publication date: 1994-06-09

Description

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Positionsermittlung bei einem druckmittelbetriebenen Arbeitszylinder, wobei am Außenumfang des Zylinderrohres mindestens ein Positionsermittlungselement angeordnet ist, welches von mindestens einem Positionsgeberelement betätigbar ist.

Eine Einrichtung dieser Art ist aus der DE-OS 32 46 970 bekannt. Bei diesem bekannten Arbeitszylinder sind am Außenumfang ein oder mehrere Positionsermittlungselemente in Form von Reed-Schaltern angeordnet. In dem innerhalb des Arbeitszylinders bewegbaren Kolben sind mehrere scheibenartige Magnetelemente angeordnet, die bei Annäherung im Bereich der Reed-Schalter dieselben betätigen. Zur Betätigung solcher Reed-Schalter bedarf es einer genügend hohen magnetischen Feldstärke. Um diese zu gewährleisten, sind zum einen die Magnetelemente des Kolbens aus einem hochremanenten magnetischen Werkstoff und zum anderen ist die Zylinderwandung im Bereich der Reed-Schalter so dünn gewählt, daß die Magnetelemente des Kolbens möglichst nahe an den Reed-Schalter herankommen.

Diese Bedingung gilt für Arbeitszylinder mit Kolbenstange sowie für sogenannte kolbenstangenlose Arbeitszylinder gleichermaßen. Bei dieser bekannten Einrichtung zur Positionsermittlung ist es nur schwer möglich, Arbeitszylinder mit derselben nachzurüsten. Hierzu müßte der Arbeitszylinder zerlegt und der Kolben entweder bearbeitet oder durch einen entsprechenden Kolben mit Magnetelementen ausgetauscht werden. Dieses wäre nur dann möglich, wenn die Zylinderrohrwanddicke eine zuverlässige Positionsermittlung, sprich Reed-Schalter-Betätigung zuließe.

In der Regel ist es jedoch nicht die Kolbenposition, sondern die Position des kraftabgebenden Elementes des Arbeitszylinders, die gefragt ist. Das kraftabgebende Element kann dann entweder die Kolbenstange oder bei kolbenstangenlosen Arbeitszylindern der Schlitten sein. Die Position der Kolbenstange bzw. des Schlittens ergibt sich somit nur indirekt aus der Position des Arbeitskolbens. Die entsprechende Justierung der Sensorelemente bzw. der Reed-Schalter ist daher für den Anwender sehr aufwendig.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung zur Positionsermittlung bei einem druckmittelbetriebenen Arbeitszylinder derart zu gestalten, daß dieselbe einfach nachrüstbar und die Ermittlungs- und Geberelemente direkt und feinfühlig einstellbar sind.

Bei einer Einrichtung zur Positionsermittlung bei druckmittelbetriebenen Arbeitszylindern der gattungsgemäßen Art wird die gestellte Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß bei Verwendung eines kolbenstangenlosen Arbeitszylinders mit einem am Zylinderaußenumfang geführten Schlitten, der Schlitten an einer der in Verschieberichtung verlaufenden Schmalseiten ein Längsführungsteil aufweist, an dem das Positionsgeberelement bzw. die Positionsgeberelemente verschieb- und fixierbar angeordnet ist bzw. sind. Weitere Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen angegeben. Gegenüber dem Stand der Technik ergibt sich, daß nunmehr alle Einzelelemente, d. h. Positionsgeber und Sensor außen am Arbeitszylinder angeordnet sind. Ferner ergibt sich, daß die Position des Schlittens direkt und nicht indirekt über die Kolbenposition ermittelt wird. Wesentlich ist hierbei, daß am Schlitten, nämlich an einer der in Verschieberichtung verlaufenden Schmalseiten ein Längsführungsteil angeordnet ist. Auf diesem ist der Positionsgeber verschiebbar. In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist auch das Positionsermittlungselement bzw. der Sensor am Zylinderrohraußenumfang ebenfalls parallel der Verschieberichtung des Schlittens verschiebbar. Die Tatsache, daß nunmehr sowohl der Geber als auch der Sensor jeweils für sich verschiebbar ist, ergibt eine sehr feinfühlige Abstimmung von Geber und Sensor zueinander. Daß alle Einzelelemente am Außenumfang angeordnet sind, dient nicht nur der leichteren Montage und der leichten Nachrüstbarkeit, sondern auch der einfacheren und vielseitigeren Einstellung der Schaltpunkte. Zudem ist die Möglichkeit gegeben, mehrere Geber hintereinander am Schlitten anzuordnen. Da der Schlitten im eingebauten Zustand des Arbeitszylinders ein Bauteil einer Anlage bewegt, ist somit auch die Einstellung der Position des Bauteiles entsprechend genauer möglich. Bei dieser Positionsermittlungseinrichtung entfällt im übrigen die Berücksichtigung bzw. die Abstimmung der magnetischen Remanenz des Geberelementes zur Zylinderwandstärke im Bereich der Sensorelemente. Es entfällt also die konstruktive Berücksichtigung der Zylinderrohrgestalt bezüglich des zur Positionsermittlung erforderlichen Magnetfeldes. Bei der vorliegenden erfindungsgemäßen Einrichtung sind Geber und Sensor nur noch durch einen Luftspalt voneinander beabstandet. In weiterer Ausgestaltung kann statt eines Magnetfeldsensors auch ein Wegsensor, beispielsweise in Form eines Verschiebepotentiometers vorgesehen werden, wobei die Betätigung des Verschiebepotentiometers dann über ein mechanisches Koppelelement erfolgt, welches am Schlitten angeordnet ist. Dieses Koppelelement ist natürlich wie der Sensor auf einem Längsführungsteil geführt und somit verschieb- und fixierbar. Auch hierbei ergibt sich der Vorteil, daß durch die Verschiebbarkeit des Koppelgliedes auch der "Eingreifpunkt" auf den Wegsensor einstellbar ist. Der Wegsensor kann dabei auch über einen gewissen Bereich am Zylinderrohr verschiebbar sein. Durch die Verschiebbarkeit des Koppelgliedes und des Verschiebepotentiometers ergibt sich auch hierbei eine genaue Abstimmung zwischen der im Einsatzfall des Arbeitszylinders gegebenen Arbeitsweges zum Betätigungsweg auf dem Verschiebepotentiometer. Auch diese Ausgestaltungsvariante ist ausschließlich extern angeordnet und damit leicht nachrüstbar.

Die Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und im nachfolgenden näher erläutert.

Es zeigt

Fig. 1 Gesamtdarstellung eines kolbenstangenlosen Arbeitszylinders mit Schlitten

Fig. 2 Positionsgeberelement im Querschnitt

Fig. 3 Seitenansicht eines kolbenstangenlosen Arbeitszylinders mit Wegsensor

Fig. 4 Vorderansicht auf den Arbeitszylinder mit Wegsensor

Fig. 1 zeigt eine Ansicht eines sogenannten kolbenstangenlosen Arbeitszylinders 1, bei dem am Außenumfang ein Schlitten 2 geführt wird. An einer der Schmalseiten des Schlittens 2 ist ein Längsführungsteil 3 angeordnet, welches hier als Nut mit Hinterschneidung dargestellt ist. In dieser Nut ist ein Positionsgeberelement angeordnet, welches mit einer schwalbenschwanzförmigen Anformung 7 (siehe Fig. 2) in diese Nut hineingreift. Das Positionsgeberelement 4 ist dabei, wie dies aus Fig. 2 ersichtlich ist, mit einer Schraube 10 versehen, wobei beim Eindrehen der Schraube die Schwalbenschwanzanformung 7 derartig gespreizt wird, daß das Positionsgeberelement 4 in dem Längsführungsteil 3, welches als Nut ausgebildet ist, fixiert wird. Nach Lösen der Schraube ist dagegen eine Verschiebbarkeit des Positionsgeberelementes entlang des Längsführungsteiles 3 des Schlittens 2 gegeben. Der Arbeitszylinder 1 weist am Außenumfang außerdem eine weitere Nut 5 auf, in die ein Positionsermittlungselement 6 eingreift und entlang der Nut verschiebbar und fixierbar ist. Es ergibt sich nun, daß durch gleichzeitige Einstellbarkeit in Verschieberichtung Positionsgeberelement 4 und Positionsermittlungselement 6 positionsmäßig besser aufeinander abgestimmt eingestellt werden können.

Fig. 2 zeigt einen Querschnitt durch das Positionsgeberelement 4, wobei hier die Schwalbenschwanzanformung 7 und die Schraube 10 zu erkennen sind. Ferner weist dieses einstückige Positionsgeberelement 4 eine Öffnung 8 auf, in der ein Permanentmagnet 9 untergebracht ist. Hierbei kann der Permanentmagnet 9 entweder gleich bei der Herstellung des aus Kunststoff bestehenden Positionsgeberelementes 4 mit eingespritzt werden, oder es kann vorgesehen werden, den Permanentmagneten 9 auswechselbar lediglich in die Öffnung 8 einschiebbar zu belassen.

Fig. 3 zeigt in Seitenansicht ebenfalls einen kolbenstangenlosen Arbeitszylinder 1, bei dem am Außenumfang ein Schlitten 2 geführt wird. Der Schlitten 2 weist ebenfalls ein Längsführungsteil 3 auf, welches auch hierbei als Nut ausgebildet ist. In das Längsführungsteil 3 greift jedoch hierbei kein magnetischer Positionsgeber ein, sondern ein Geberelement, welches als Koppelglied wirkt. Dieses mechanische Koppelglied ist als Kugelgelenk 11 ausgebildet, welches mit einem am Außenumfang angebrachten Wegsensor 12 gekoppelt ist.

Fig. 4 zeigt die Anordnung aus Fig. 3 in der Frontansicht, wobei das als Koppelglied ausgebildete Kugelgelenk 11 zu erkennen ist. Über dieses Kugelgelenk 11 wird vermieden, daß es zwischen Schlitten 2 und Wegsensor 12 während der Verschiebebewegung des Schlittens 2 zu einer Verklemmung kommt. Das Kugelgelenk 11 kompensiert somit kleine Fehlanpassungen bzw. Unparallelitäten. Auch hierbei ist wesentlich, daß das Geberelement, welches hier als Koppelglied mit Kugelgelenk 11 ausgebildet ist entlang der Nut bzw. des Längsführungsteiles 3 am Schlitten 2 verschiebbar und fixierbar ist. Dadurch ist eine sehr genaue Anpassung der oft individuell angelegten Verschiebestrecke des Schlittens 2 an den außen angebrachten Wegsensor möglich.

Claims

1. Einrichtung zur Positionsermittlung bei einem druckmittelbetriebenen Arbeitszylinder, wobei am Außenumfang des Zylinderrohres mindestens ein Positionsermittlungselement angeordnet ist, welches von mindestens einem Positionsgeberelement betätigbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß bei einem kolbenstangenlosen Arbeitszylinders (1) mit einem am Zylinderaußenumfang geführten Schlitten (2), der Schlitten (2) an einer der in Verschieberichtung verlaufenden Schmalseiten ein Längsführungsteil (3) aufweist, an dem das Positionsgeberelement (4) bzw. die Positionsgeberelemente verschieb- und fixierbar angeordnet ist bzw. sind.

2. Einrichtung zur Positionsermittlung bei einem druckmittelbetriebenen Arbeitszylinder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Längsführungsteil (3) als Nut mit Hinterschneidung ausgebildet und einstückig am Schlitten (2) angeformt ist.

3. Einrichtung zur Positionsermittlung bei einem druckmittelbetriebenen Arbeitszylinder nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Positionsgeberelement (4) einen Permanentmagneten enthält und aus einem Kunststoffspritzteil besteht, welches mit einer einstückig angeformten, in die Nut eingreifenden Haltekontur (7) versehen ist.

4. Einrichtung zur Positionsermittlung bei einem druckmittelbetriebenen Arbeitszylinder nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Haltekontur (7) des Positionsgeberelementes (4) nach dem Einklipsen in die Nut (3) durch eine Schraube (10) zur Fixierung in der Nut (3) spreizbar ist.

5. Einrichtung zur Positionsermittlung bei einem druckmittelbetriebenen Arbeitszylinder nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Permanentmagnet in das Positionsgeberelement (4) eingespritzt bzw. eingegossen ist.

6. Einrichtung zur Positionsermittlung bei einem druckmittelbetriebenen Arbeitszylinder nach den Ansprüchen 1-5, dadurch gekennzeichnet, daß das Positionsermittlungselement (6) ein Magnetfeldsensor ist, welcher bezüglich der Schlittenverschieberichtung parallel verschiebbar ist.

7. Einrichtung zur Positionsermittlung bei einem druckmittelbetriebenen Arbeitszylinder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Positionsermittlungselement ein Wegsensor (12) ist und daß das Positionsgeberelement (4) als mechanisches Koppelglied ausgebildet ist, welches mit dem Wegsensor (12) zur Positionsermittlung koppelbar ist.

8. Einrichtung zur Positionsermittlung bei einem druckmittelbetriebenen Arbeitszylinder nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Wegsensor (12) zumindest über einen Teil seiner Länge am Außenumfang des Arbeitszylinders (1) verschiebbar ist.

9. Einrichtung zur Positionsermittlung bei einem druckmittelbetriebenen Arbeitszylinder nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Koppelglied mit einem Kugelgelenk (11) zur Vermeidung von Klemmung zwischen Schlitten (2) und Wegsensor (12) während des Verfahrweges versehen ist.

10. Einrichtung zur Positionsermittlung bei einem druckmittelbetriebenen Arbeitszylinder nach den Ansprüchen 7-9, dadurch gekennzeichnet, daß der Wegsensor (12) als Verschiebepotentiometer ausgebildet ist.