EP0177693A2 - Potentiometer - Google Patents
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- EP0177693A2 EP0177693A2 EP85109435A EP85109435A EP0177693A2 EP 0177693 A2 EP0177693 A2 EP 0177693A2 EP 85109435 A EP85109435 A EP 85109435A EP 85109435 A EP85109435 A EP 85109435A EP 0177693 A2 EP0177693 A2 EP 0177693A2
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- EP
- European Patent Office
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- carrier
- sliding contact
- resistance track
- piston rod
- potentiometer
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- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01C—RESISTORS
- H01C10/00—Adjustable resistors
- H01C10/30—Adjustable resistors the contact sliding along resistive element
- H01C10/38—Adjustable resistors the contact sliding along resistive element the contact moving along a straight path
- H01C10/44—Adjustable resistors the contact sliding along resistive element the contact moving along a straight path the contact bridging and sliding along resistive element and parallel conducting bar or collector
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
- F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F15B15/00—Fluid-actuated devices for displacing a member from one position to another; Gearing associated therewith
- F15B15/20—Other details, e.g. assembly with regulating devices
- F15B15/28—Means for indicating the position, e.g. end of stroke
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01C—RESISTORS
- H01C10/00—Adjustable resistors
- H01C10/30—Adjustable resistors the contact sliding along resistive element
- H01C10/38—Adjustable resistors the contact sliding along resistive element the contact moving along a straight path
Definitions
- the invention relates to a potentiometer, in particular for detecting the position of the piston of a pressure-actuated working cylinder, according to the preamble of patent claim 1.
- a potentiometer consisting of a resistance track and a sliding contact on the working cylinder and to connect the sliding contact to the piston rod via a linkage or, in the case of rodless cylinders, to the piston using a driver .
- the piston When the piston is lifted, it is attached to a rod-shaped support ordered sliding contact shifted on the resistance track between two points. With each change in the distance of the sliding contact to the two points, the voltage picked up by the potentiometer also changes. The respective voltage corresponds to the respective piston position.
- the potentiometer must also have a large overall length. This means that the resistance track and the support designed as a rod for the sliding contact must have a length which corresponds to the maximum stroke of the piston.
- the invention is therefore based on the object of providing a potentiometer of the type mentioned at the outset which is simple in construction and in which bending of the support for the sliding contact or of the support for the resistance track is prevented with simple means.
- the invention offers the advantage, in particular, of creating a robust potentiometer with simple means, in which disturbances due to a short circuit between the potentiometer rod and the resistance path are excluded.
- the potentiometer is integrated in a pressure-actuated working cylinder, whereby a compact unit consisting of a working cylinder and a device for detecting the piston position of the working cylinder is achieved.
- the potentiometer is protected against damage when the piston rod is turned.
- the carrier for the sliding contact and the sliding contact or the carrier and the connecting element between the carrier and the sliding contact can be rotated relative to one another, which also enables the carrier for the sliding contact to be rotated relative to the resistance track without the sliding contact and damage the resistance track.
- the carrier for the resistance track is arranged protected within the tubular carrier for the sliding contact and is additionally supported and held by the connecting element between the carrier and the sliding contact.
- the assembly and disassembly of the potentiometer is simplified by first inserting the connecting element into the tubular carrier for the sliding contact and then the resistor web-bearing carrier is inserted into a slot-shaped recess of the connecting element, the connecting element being pressed apart so far that a circumferential projection arranged on the connecting element engages in a corresponding recess in the tubular carrier, so that a connection between the tubular carrier and the connecting element arises, which allows a relative rotational movement between these two parts, but no relative movement in the axial direction.
- Fig. 1 shows a working cylinder 1, in which a piston 8 connected to a piston rod 4 is arranged displaceably and sealed.
- the piston 8 divides the working cylinder 1 into a first pressure medium chamber 3 on the piston rod side and one opposite the first pressure medium chamber 3 and a second pressure medium chamber 12 on the other side of the piston 8.
- the two pressure medium chambers 3, 12 are each via a pressure medium connection 2 or 11 and one Valve device, not shown, can be connected to a pressure medium source.
- the piston rod 4 has a preferably cylindrical recess 5 running in the direction of its longitudinal axis, which begins at the end of the piston rod 4 which extends into the cylinder 1 and, in the manner of a blind bore, in the direction of the recess 25 provided in the cylinder bottom from the Working cylinder 1 extends end portion of the piston rod 4 to.
- the piston 8 and the piston rod 4 are formed and so ver together bound that the end of the piston rod 4 lying inside the working cylinder 1 is guided centrally through the piston 8.
- a tubular body 6 is arranged coaxially to the piston rod 4 and extends into the recess 5 of the piston rod 4.
- a sealing element 10 mounted in a groove 9 of the piston rod 4 surrounds the tubular body 6 and thus seals the recess 5 of the piston rod 4 against the second pressure medium chamber 12.
- a carrier 19, preferably made of plastic, for a resistance track 13 and a conductor 18 is arranged in the tubular body 6. As shown in FIG. 2, the carrier 19 can consist of two identical parts 19a and 19b which are arranged symmetrically to one another. The outer contour of the carrier 19 is adapted to the inner wall of the tubular body 6.
- Grooves 31, 32 are provided in the carrier 19 in the direction of the longitudinal axis of the carrier 19 and are used to guide a rod-shaped carrier 22 for sliding contacts 15, 16.
- the resistance track 13 and the conductor 18 are inserted parallel to the longitudinal axis of the carrier 22 in corresponding grooves of the parts 19a, 19b and arranged to the carrier 22 such that the resistance track 13 interacts with the sliding contact 15 and the conductor 18 with the sliding contact 16.
- the carrier 22 for the sliding contacts 15, 16 has an approximately cruciform profile and has a stepped part at its free end region for fastening the sliding contacts 15, 16 resiliently resting on the resistance track 13 and the conductor 18 .
- the end of the carrier 22 facing away from the sliding contacts 15, 16 is connected via a coupling 23 to a bolt 26 which is in a bore 27 adjoining the recess 5 of the piston rod 4 the piston rod 4 is guided. Thread 29 is cut into the free end region of the bolt 26, onto which a nut 28 is screwed. The nut 28 is arranged in a counterbore 30 in the piston rod 4.
- An elastic body 24 is arranged between the coupling and the conical bottom of the piston rod 4 delimiting the recess 5, which rests as a play compensation between the coupling 23 and the bottom. Electrical lines 7, 17, 14 are connected to the resistance track 13 and the conductor 18 and lead to a plug 21 arranged on the working cylinder 1.
- the carrier for the resistance track and the conductor or the guide for the carrier 36 having the sliding contacts is designed as a tubular body 33.
- a tubular body 33 Provided on the inner wall 37 of the tubular body 33 are two mutually opposite grooves 34 and 38 which run in the longitudinal direction of the body 33, a resistance track 39 being arranged on the groove base of the one groove 38 and a conductor 35 being arranged on the groove base of the other groove 34.
- the carrier 36 for the sliding contacts 15, 16 is adapted to the contour of the wall of the tubular body 33 and has two mutually opposite projections which engage in the grooves 34, 38.
- the corresponding projections arranged in the support for the resistance track 39 and the conductor 35 and the corresponding projections arranged on the support 33 for the sliding contacts 15, 16 are intended to prevent a twisting movement between the two supports 33, 36, ie between the resistance track, the conductor and the sliding contacts .
- Any profile can be used for the sliding contact carrier, which prevents twisting movement between the sliding contact carrier and the carrier for the resistance track and can be easily sealed.
- the coupling 23 is provided between the bolt 26, 29 and the carrier 22 for the sliding contacts.
- FIG. 4 shows a working cylinder with an integrated potentiometer, in which both the carrier for the sliding contact and the carrier for the resistance track are each arranged in a tubular carrier.
- the piston rod 4 has a recess 5 running in the direction of its longitudinal axis.
- a carrier for two sliding contacts 44 conductively connected to one another is fastened to the coupling 23 located within the recess 5.
- the carrier is designed as a tube 40 and has a holder 43 for the sliding contacts 44 in its free end region.
- the tube 40 is arranged coaxially with a further tubular body 6, which is fastened to the base 20 of the cylinder.
- the tubular body 6 and the tube 40 serving as a carrier for the sliding contacts 44 interact telescopically.
- a carrier 41 made of plastic for a resistance track 42 and a conductor 48, which are arranged next to one another and are arranged parallel to the longitudinal axis of the carrier 41.
- the carrier 41 is fastened to the base 20 and extends into the tube 40 having the sliding contacts 44.
- the holder 43 for the sliding contacts 44 is designed such that it surrounds the carrier 41 and, when the sliding contacts 44 move, supports the carrier 41 for the resistance track 42 and the conductor 48 in the area traversed by the sliding contacts.
- Connection lines 45, 46, 47 lead from the resistance track 42 and the conductor 48 to a plug 21 arranged on the cylinder 1.
- the piston rod recess 5 is sealed against the second pressure medium chamber 12 by means of a between the wall 5 of the piston rod delimiting the recess and the outer surface of the tubular body 6 arranged sealing ring 10.
- Fig. 5 shows a section through the piston rod 4, the two telescopically interacting tubes 6 and 40 and the support 41 for the resistance track 42 and the conductor 48.
- the support 41 for the resistance track 42 and the conductor 48 has a semicircular cross section, wherein the straight surface carries the resistance track 42 and the conductor 48.
- the function of the working cylinder shown in FIG. 4 is the same as the function of the working cylinder described in FIG. 1.
- the potentiometer serving in the above exemplary embodiments as a device for detecting the position of the piston in a working cylinder can of course also be used as an independent component in or on other devices. For this purpose, it is only necessary to telescopically connect two pipes of different diameters, to fasten the support for the resistance track to the bottom of the one pipe in such a way that the support extends into the second pipe and to provide a sliding contact on the second pipe.
- a guide for the carrier of the sliding contact In order to prevent the carrier for the sliding contact from bending, a guide for the carrier of the sliding contact must be arranged in the tube which has the resistance track.
- the potentiometer can also consist of two telescopically interacting tubes, the sliding contact being arranged, for example, on the outer surface of the inner tube and, for example, the resistance track and the conductor being arranged in a groove in the inner wall of the outer tube.
- the two tubes are dimensioned so that they support and guide each other along the entire length or at least part of their entire length.
- a check valve can be provided, via which this space enclosed by the two telescopically interacting tubes can be vented into the pressure chamber or to the atmosphere.
- the carrier having the resistance track or the sliding contact can be attached to its holder, e.g. the cylinder base, are mounted adjustable transversely to its longitudinal axis.
- the potentiometer shown in FIG. 6 has a guide tube 51 which is screwed at one end into a stepped recess 67, 63 of a holding device 60.
- a sealing ring 59 mounted in the wall delimiting the outer wall 67, 63 seals the gap between the outer surface of the guide tube 51 and the wall delimiting the recess 67, 63.
- a further holding device 49 for the potentiometer is arranged, which encloses the guide tube 51.
- a sealing ring 50 is also arranged between the lateral surface of the guide tube 51 and this holding device 49.
- a tubular body serving as a carrier 53 for a sliding contact is inserted into the guide tube 51.
- a bushing 52 which has a guiding function for the carrier 53, is mounted in a gradation 73 of the guide tube 51.
- a ring serving as a stop 58 is mounted in the end region of the carrier 53 lying within the guide tube 51 in the end region of the carrier 53 lying within the guide tube 51 in the end region of the carrier 53 lying within the guide tube 51 there is a groove arranged in the lateral surface of the carrier 53 a ring serving as a stop 58 is mounted.
- a scraper ring 74 is attached, which rests on the outer surface of the carrier 53 and thus prevents dirt from entering the interior of the potentiometer.
- the tubular support 53 is closed at its end projecting from the guide tube 51 with the interposition of a sealing ring 75 by a cover 76.
- a holder 64 for a carrier 54 having a resistance track 72 is mounted in the part 63 of the smaller diameter of the stepped recess 63, 67 arranged in the first holding device 60.
- the carrier 4 for the resistance track 72 extends into the tubular carrier 53 for the sliding contact.
- the holder 64 is fixed in the first holding device 60 by means of a screw 61 provided with a sealing ring 62.
- a molded part made of plastic which serves as a connecting element 55, 70 between a sliding contact 69 and the support 53 and is divided in the direction of the longitudinal axis of the support 54.
- Each of the two parts of the connecting element 55, 70 has a recess running in the direction of its longitudinal axis, which is essentially adapted to the contour of the carrier 54 for the resistance track 72, so that the connecting element 55, 70 and thus also the sliding contact with respect to the carrier 54 for the resistance track not twisted or across Longitudinal axis of the carrier 54 for the resistance track can be moved.
- each of these two parts 55, 70 is a bulge-like projection 57 and 71, which engages in a circumferential groove 56 arranged in the wall of the tubular support 53.
- the recesses arranged in the two parts 55 and 70 are dimensioned such that the two parts 55, 70 are pressed lightly against the wall of the tubular support 53 for the sliding contact by the support 54 having the resistance track 72. This measure prevents the projections 57, 71 of the two parts 55, 70 from emerging during a relative movement between the support 54 having the resistance track 72 and the support 53 connected to the sliding contact 69 via the connecting element 55, 70 in the direction of its longitudinal axis Jump out groove 56.
- the sliding contact 69 is designed as an angled leaf spring, which is fastened by means of a screw 68 to the end face of the part 70 of the connecting element 55, 70.
- the recess in the sliding contact 69 for receiving the screw 68 has the shape of an elongated hole, so that the bias with which the sliding contact 69 is to rest on the resistance track 72 can be changed by moving the sliding contact 69 towards the resistance track or away from it can.
- the potentiometer described above is installed in such a way that first the support 54 having the resistance track 72 is inserted with its holder 64 into the recess 63 of the first holding device 60 and secured by means of the screw 61.
- the two parts 55, 70 of the connecting element are inserted into the tubular support 53 for the sliding contact 69, namely until the circumferential projections 57, 71 of the two parts 55, 70 enter the groove 56 of the tubular support 53.
- the connecting element consisting of the two parts 55, 70 is held in the tubular carrier 53.
- the carrier 54 having the resistance track 72 is then inserted into the recess of the connecting element 55, 70, as a result of which the two parts 55, 70 are held against the wall of the tubular carrier 53 under slight pressure.
- the tubular support 53 is pushed onto the holder of the support 54 having the resistance track 72 until it comes into contact with the gradation of the recess 63, 67 of the first holding device 60.
- the guide tube 51 provided with the second holding device 49 is pushed onto the tubular support 53 and screwed with its end region facing the first holding device 60 into the threaded part 67 of the stepped recess 63, 67 of the first holding device.
- the connecting element between the carrier 53 and the sliding contact 69 can be formed in one piece and have a slot-shaped recess running in the direction of its longitudinal axis for receiving the carrier 54 having the resistance track 72, which corresponds approximately to the profile of the carrier 54 for the resistance track 72.
- Such an embodiment of the connecting element has the advantage that the connecting element can be inserted into the tubular support 53 with slight prestress, so that when the groove-like recess 56 in the tubular support 53 is reached, the circumferential projection arranged on the circumference of the connecting element automatically enters the groove-like recess 56 clicks into place.
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Abstract
Description
- Die Erfindung betrifft ein Potentiometer, insbesondere zur Erfassung der Position des Kolbens eines druckmittelbetätigbaren Arbeitszylinders, gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
- Um die jeweilige Position des Kolbens eines Arbeitszylinders bestimmen zu können, ist es denkbar, am Arbeitszylinder ein aus einer Widerstandsbahn und einem Schleifkontakt bestehendes Potentiometer anzuordnen und den Schleifkontakt über ein Gestänge mit der Kolbenstange bzw. bei kolbenstangenlosen Zylindern über einen Mitnehmer mit dem Kolben zu verbinden. Bei einem Hub des Kolbens wird der auf einem stangenförmigen Träger angeordnete Schleifkontakt auf der Widerstandsbahn zwischen zwei Punkten verschoben. Mit jeder Veränderung des Abstandes des Schleifkontaktes zu den beiden Punkten verändert sich auch die vom Potentiometer abgegriffene Spannung. Die jeweilige Spannung entspricht der jeweiligen Kolbenposition.
- Sollen Arbeitszylinder mit einer großen Baulänge mit einem Potentiometer zur Positionserfassung des Kolbens versehen werden, so muß auch das Potentiometer eine große Baulänge aufweisen. Das bedeutet, daß die Widerstandsbahn und der als Stange ausgebildete Träger für den Schleifkontakt eine Länge aufweisen müssen, die dem maximalen Hub des Kolbens entspricht.
- Aufgrund der großen Baulänge des Trägers für den Schleifkontakt kann es passieren, daß der Träger sich durchbiegt und teilweise auf der Widerstandsbahn aufliegt. Die Funktion des Potentiometers würde durch diesen Umstand stark beeinträchtigt werden.
- Es ist natürlich möglich, durch entsprechende Dimensionierung des Trägerquerschnittes eine größere Steifigkeit des Trägers zu erzielen. Dies wäre jedoch mit einer unerwünschten und für viele Einsatzzwecke sogar nicht mehr akzeptablen Vergrößerung des gesamten Potentiometers verbunden.
- Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, ein Potentiometer der eingangs genannten Art zu schaffen, welches einfach im Aufbau ist und bei welchem mit einfachen Mitteln ein Durchbiegen des Trägers für den Schleifkontakt oder des Trägers für die Widerstandsbahn verhindert wird.
- Diese Aufgabe wird mit der im Patentanspruch 1 angegebenen Erfindung gelöst. Weiterbildungen und vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
- Die Erfindung bietet insbesondere den Vorteil, mit einfachen Mitteln ein robustes Potentiometer zu schaffen, bei welchem Störungen durch Kurzschluß zwischen Potentiometerstange und Widerstandsbahn ausgeschlossen sind. Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist das Potentiometer in einen druckmittelbetätigbaren Arbeitszylinder integriert, wodurch eine aus einem Arbeitszylinder und einer Einrichtung zum Erfassen der Kolbenposition des Arbeitszylinders bestehende kompakte Baueinheit erzielt wird.
- Durch die Anordnung einer Gelenkstelle zwischen dem Träger für den Schleifkontakt bzw. dem Träger für die Widerstandsbahn und der Kolbenstange wird das Potentiometer bei Verdrehen der Kolbenstange vor Beschädigungen geschützt.
- Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des Erfindungsgegenstandes sind der Träger für den Schleifkontakt und der Schleifkontakt bzw. der Träger und das Verbindungselement zwischen Träger und Schleifkontakt relativ zueinander verdrehbar, wodurch auch ein Verdrehen des Trägers für den Schleifkontakt relativ zur Widerstandsbahn ermöglicht wird, ohne den Schleifkontakt und die Widerstandsbahn zu beschädigen. Der Träger für die Widerstandsbahn ist geschützt innerhalb des rohrförmigen Trägers für den Schleifkontakt angeordnet und erfährt eine zusätzliche Abstützung und Halterung durch das Verbindungselement zwischen dem Träger und dem Schleifkontakt. Die Montage und Demontage des Potentiometers wird dadurch vereinfacht, daß zuerst das Verbindungselement in den rohrförmigen Träger für den Schleifkontakt eingesetzt und dann der die Widerstandsbahn aufweisende Träger in eine schlitzförmige Ausnehmung des Verbindungselementes eingeführt wird, wobei das Verbindungselement so weit auseinandergedrückt wird, daß ein auf dem Verbindungselement angeordneter in Umfangsrichtung verlaufender Vorsprung in eine entsprechende Ausnehmung im rohrförmigen Träger eingreift, so daß zwischen dem rohrförmigen Träger und dem Verbindungselement eine Verbindung entsteht, die eine relative Drehbewegung zwischen diesen beiden Teilen, jedoch keine Relativbewegung in axialer Richtung erlaubt.
- Anhand der Zeichnung werden nachstehend vier Ausführungsbeispiele der Erfindung näher erläutert.
- Es zeigen:
- Fig. 1 einen Arbeitszylinder mit integriertem Potentiometer, wobei der Träger für den Schleifkontakt des Potentiometers in einer Ausnehmung der Kolbenstange angeordnet ist und der Träger für die Widerstandsbahn in einem am Boden des Arbeitszylinders befestigten rohrförmigen Körper vorgesehen ist;
- Fig. 2 einen Schnitt durch die Kolbenstange und das Potentiometer gemäß Fig. 1;
- Fig. 3 ein Potentiometer, welches aus zwei rohrförmigen Körpern besteht, wobei die Widerstandsbahn direkt in die Wandung des einen rohrförmigen Körpers eingearbeitet ist im Schnitt;
- Fig. 4 einen Arbeitszylinder mit integriertem Potentiometer, bei welchem sowohl der Träger für den Schleifkontakt als auch der Träger für die Widerstandsbahn in je einem rohrförmigen Träger angeordnet sind, wobei die beiden rohrförmigen Körper teleskopartig zusammenwirken;
- Fig. 5 einen Schnitt durch die einen Teil des Potentiometers aufweisende Kolbenstange des Arbeitszylinders gemäß Fig. 4 und
- Fig. 6 ein Potentiometer mit einem rohrförmigen Träger für den Schleifkontakt und einem sich in den rohrförmigen Träger hineinerstreckenden, mit einer Widerstandsbahn versehenen Träger, wobei der Träger für den Schleifkontakt und der Träger für die Widerstandsbahn relativ zueinander verdrehbar sind.
- Fig. 1 zeigt einen Arbeitszylinder 1, in welchem ein mit einer Kolbenstange 4 verbundener Kolben 8 abgedichtet verschiebbar angeordnet ist. Der Kolben 8 unterteilt den Arbeitszylinder 1 in eine kolbenstangenseitige erste Druckmittelkammer 3 und eine der ersten Druckmittelkammer 3 gegenüber, auf der anderen Seite des Kolbens 8 liegende zweite Druckmittelkammer 12. Die beiden Druckmittelkammern 3, 12 sind je über einen Druckmittelanschluß 2 bzw. 11 und eine nicht dargestellte Ventileinrichtung mit einer Druckmittelquelle verbindbar.
- Die Kolbenstange 4 weist eine in Richtung ihrer Längsachse verlaufende, vorzugsweise zylindrische Ausnehmung 5 auf, welche an dem sich in den Zylinder 1 hineinerstreckenden Ende der Kolbenstange 4 beginnt und sich nach Art einer Sackbohrung in Richtung auf den durch eine im Zylinderboden vorgesehene Ausnehmung 25 aus dem Arbeitszylinder 1 herausgeführten Endbereich der Kolbenstange 4 zu erstreckt. Der Kolben 8 und die Kolbenstange 4 sind so ausgebildet und so miteinander verbunden, daß das innerhalb des Arbeitszylinders 1 liegende Ende der Kolbenstange 4 zentrisch durch den Kolben 8 hindurchgeführt ist.
- Am Boden 20 des Arbeitszylinders 1 ist koaxial zur Kolbenstange 4 ein rohrförmiger Körper 6 ortsfest angeordnet, welcher sich in die Ausnehmung 5 der Kolbenstange 4 hineinerstreckt. Ein in einer Nut 9 der Kolbenstange 4 gelagertes Dichtelement 10 umschließt den rohrförmigen Körper 6 und dichtet so die Ausnehmung 5 der Kolbenstange 4 gegen die zweite Druckmittelkammer 12 ab. Im rohrförmigen Körper 6 ist ein vorzugsweise aus Kunststoff gefertigter Träger 19 für eine Widerstandsbahn 13 und einen Leiter 18 angeordnet. Der Träger 19 kann, wie in Fig. 2 dargestellt, aus zwei gleich ausgebildeten, symmetrisch zueinander angeordneten Teilen 19a und 19b bestehen. Die Außenkontur des Trägers 19 ist der Innenwand des rohrförmigen Körpers 6 angepaßt. Im Träger 19 sind in Richtung der Längsachse des Trägers 19 verlaufende Nuten 31, 32 vorgesehen, die zur Führung eines stangenförmigen Trägers 22 für Schleifkontakte 15, 16 dienen. Die Widerstandsbahn 13 und der Leiter 18 sind parallel zur Längsachse des Trägers 22 verlaufend in entsprechende Nuten der Teile 19a, 19b eingeschoben und so zum Träger 22 angeordnet, daß die Widerstandsbahn 13 mit dem Schleifkontakt 15 und der Leiter 18 mit dem Schleifkontakt 16 zusammenwirkt. Der Träger 22 für die Schleifkontakte 15, 16 hat, wie in Fig. 2 dargestellt, ein in etwa kreuzförmiges Profil und weist an seinem freien Endbereich einen abgestuften Teil zur Befestigung der federnd an der Widerstandsbahn 13 und dem Leiter 18 anliegenden Schleifkontakte 15, 16 auf. Das den Schleifkontakten 15, 16 abgewandte Ende des Trägers 22 ist über eine Kupplung 23 mit einem Bolzen 26 verbunden, der in einer an die Ausnehmung 5 der Kolbenstange 4 anschließenden Bohrung 27 der Kolbenstange 4 geführt ist. In den freien Endbereich des Bolzens 26 ist Gewinde 29 eingeschnitten, auf welches eine Mutter 28 aufgeschraubt ist. Die Mutter 28 ist in einer Senkbohrung 30 der Kolbenstange 4 angeordnet. Zwischen der Kupplung und dem konisch ausgebildeten, die Ausnehmung 5 begrenzenden Boden der Kolbenstange 4 ist ein elastischer Körper 24 angeordnet, welcher als Spielausgleich zwischen Kupplung 23 und Boden liegt. An die Widerstandsbahn 13 und den Leiter 18 sind elektrische Leitungen 7,17,14 angeschlossen, die zu einem auf dem Arbeitszylinder 1 angeordneten Stecker 21 führen.
- Gemäß Fig. 3 ist der Träger für die Widerstandsbahn und den Leiter bzw. die Führung für den die Schleifkontakte aufweisenden Träger 36 als rohrförmiger Körper 33 ausgebildet. An der Innenwand 37 des rohrförmigen Körpers 33 sind zwei einander gegenüberliegende, in Längsrichtung des Körpers 33 verlaufende Nuten 34 und 38 vorgesehen, wobei auf dem Nutgrund der einen Nut 38 eine Widerstandsbahn 39 und auf dem Nutgrund der anderen Nut 34 ein Leiter 35 angeordnet ist. Der Träger 36 für die Schleifkontakte 15, 16 ist der Kontur der Wandung des rohrförmigen Körpers 33 angepaßt und weist zwei einander gegenüberliegende, in die Nuten 34, 38 eingreifende Vorsprünge auf.
- Durch die im Träger für die Widerstandsbahn 39 und den Leiter 35 sowie die am Träger 33 für die Schleifkontakte 15, 16 angeordneten entsprechenden Vorsprünge soll eine Verdrehbewegung zwischen den beiden Trägern 33, 36, d.h., zwischen der Widerstandsbahn, dem Leiter und den Schleifkontakten verhindert werden. Für den Schleifkontaktträger kann jedes Profil verwendet werden, welches eine Verdrehbewegung zwischen dem Schleifkontaktträger und dem Träger für die Widerstandsbahn verhindert und sich leicht abdichten läßt.
- Um eine Verdrehbewegung bzw. eine Verschiebebewegung der Kolbenstange 4 gegenüber dem Zylinder 1 und dem Potentiometer zu ermöglichen, ist die Kupplung 23 zwischen dem Bolzen 26, 29 und dem Träger 22 für die Schleifkontakte vorgesehen.
- Die Funktion der im vorstehenden beschriebenen Einrichtung wird nachfolgend näher erläutert.
- Es wird angenommen, daß über den Druckmittelanschluß 11 Druckmittel in die zweite Druckmittelkammer 12 eingesteuert wird. Der sich in der zweiten Druckmittelkammer 12 aufbauende Druck verschiebt den Kolben 8 nach links in Richtung auf die erste Druckmittelkammer 3 zu. Über den ersten Druckmittelanschluß 2 und die nicht dargestellte Ventileinrichtung baut sich der Druck in der ersten Druckmittelkammer 3 zur Atmosphäre hin ab. Vom Kolben 8 werden die Kolbenstange 4 und der mit der Kolbenstange 4 verbundene Träger 22 für die Schleifkontakte 15, 16 mitgenommen. Die Schleifkontakte 15, 16 werden in Bewegungsrichtung des Kolbens 8 an der Widerstandsbahn 13 und dem Leiter 18 vorbeigeführt. Bedingt durch die nach Art eines Teleskops ausgebildeten und zueinander angeordneten Träger für die Widerstandsbahn und den Leiter sowie die Schleifkontakte führen bzw. stützen sich die Träger auf der gesamten Länge oder wenigstens dem überwiegenden Teil der gesamten Länge und auf wenigstens einem Teil ihres Querschnittsumfanges ab.
- Durch die Änderung der Lage des Abgriffspunktes auf der Widerstandsbahn wird eine Änderung der von der Widerstandsbahn abgegriffenen Spannung erzielt. Die abgegriffene Spannung wird einer nicht dargestellten Auswerteschaltung zugeführt, welche der jeweiligen Kolbenstellung entsprechende Signale abgibt.
- Fig. 4 zeigt einen Arbeitszylinder mit integriertem Potentiometer, bei welchem sowohl der Träger für den Schleifkontakt, als auch der Träger für die Widerstandsbahn in je einem rohrförmigen Träger angeordnet sind.
- Der besseren Übersicht halber sind die den in Fig. 1 gezeigten Bauteilen gleichen Bauteile mit gleichen Bezugszeichen versehen. Wie beim Zylinder nach Fig. 1 weist die Kolbenstange 4 eine in Richtung ihrer Längsachse verlaufende Ausnehmung 5 auf. An der innerhalb der Ausnehmung 5 liegenden Kupplung 23 ist ein Träger für zwei miteinander leitend verbundene Schleifkontakte 44 befestigt. Der Träger ist als Rohr 40 ausgebildet und besitzt in seinem freien Endbereich eine Halterung 43 für die Schleifkontakte 44. Das Rohr 40 ist koaxial zu einem weiteren rohrförmigen Körper 6 angeordnet, welcher am Boden 20 des Zylinders befestigt ist. Der rohrförmige Körper 6 und das als Träger für die Schleifkontakte 44 dienende Rohr 40 wirken teleskopartig zusammen. In dem rohrförmigen Körper 6 ist ein aus Kunststoff bestehender Träger 41 für eine Widerstandsbahn 42 und einen Leiter 48 vorgesehen, die nebeneinander angeordnet und parallel zur Längsachse des Trägers 41 verlaufend angeordnet sind. Der Träger 41 ist am Boden 20 befestigt und erstreckt sich in das die Schleifkontakte 44 aufweisende Rohr 40 hinein.
- Die Halterung 43 für die Schleifkontakte 44 ist so ausgebildet, daß sie den Träger 41 umgibt und bei einer Verschiebebewegung der Schleifkontakte 44 den Träger 41 für die Widerstandsbahn 42 und den Leiter 48 jeweils in dem von den Schleifkontakten durchfahrenen Bereich abstützt. Von der Widerstandsbahn 42 und dem Leiter 48 führen Anschlußleitungen 45, 46, 47 zu einem am Zylinder 1 angeordneten Stecker 21.
- Die Abdichtung der Kolbenstangenausnehmung 5 gegen die zweite Druckmittelkammer 12 erfolgt mittels eines zwischen der die Ausnehmung 5 begrenzenden Wandung der Kolbenstange und der Mantelfläche des rohrförmigen Körpers 6 angeordneten Dichtringes 10.
- Fig. 5 zeigt einen Schnitt durch die Kolbenstange 4, die beiden teleskopartig zusammenwirkenden Rohre 6 und 40 sowie den Träger 41 für die Widerstandsbahn 42 und den Leiter 48. Der Träger 41 für die Widerstandsbahn 42 und den Leiter 48 weist einen halbkreisförmigen Querschnitt auf, wobei die gerade Fläche die Widerstandsbahn 42 und den Leiter 48 trägt.
- Die Funktion des in Fig. 4 dargestellten Arbeitszylinders ist gleich der Funktion des in Fig. 1 beschriebenen Arbeitszylinders.
- Das in den vorstehenden Ausführungsbeispielen als Einrichtung zum Erfassen der Position des Kolbens in einem Arbeitszylinder dienende Potentiometer läßt sich selbstverständlich auch als selbständiges Bauteil in oder an anderen Einrichtungen einsetzen. Es ist zu diesem Zweck lediglich erforderlich, zwei Rohre unterschiedlichen Durchmessers teleskopartig miteinander zu verbinden, den Träger für die Widerstandsbahn derart am Boden des einen Rohres zu befestigen, daß der Träger sich in das zweite Rohr hineinerstreckt und am zweiten Rohr einen Schleifkontakt vorzusehen.
- Um ein Durchbiegen des Trägers für den Schleifkontakt zu verhindern, ist in dem Rohr, welches die Widerstandsbahn aufweist, eine Führung für den Träger des Schleifkontaktes anzuordnen.
- Das Potentiometer kann auch aus zwei teleskopartig zusammenwirkenden Rohren bestehen, wobei z.B. an der Mantelfläche des inneren Rohres der Schleifkontakt und z.B. in je einer Nut der Innenwand des äußeren Rohres die Widerstandsbahn und der Leiter angeordnet sind. Die beiden Rohre sind so dimensioniert, daß sie sich auf der gesamten Länge oder wenigstens einem Teil ihrer gesamten Länge aneinander abstützen und führen.
- Um die Bildung von Staudruck zwischen den telskopartig zusammenwirkenden Rohren zu verhindern, kann ein Rückschlagventil vorgesehen werden, über welches dieser von den beiden teleskopartig zusammenwirkenden Rohren eingeschlossene Raum in den Druckraum oder zur Atmosphäre hin entlüftbar ist.
- Der die Widerstandsbahn oder der den Schleifkontakt aufweisende Träger kann an seiner Halterung, z.B. dem Zylinderboden, quer zu seiner Längsachse verstellbar gelagert werden.
- Das in Fig. 6 dargestellte Potentiometer weist ein Führungsrohr 51 auf, welches mit seinem einen Ende in eine abgestufte Ausnehmung 67, 63 einer Halteeinrichtung 60 eingeschraubt ist. Ein in der die Aumehmlng 67, 63 begrenzenden Wandung gelagerter Dichtring 59 dichtet den Spalt zwischen der Mantelfläche des Führungsrohres 51 und der die Ausnehmung 67, 63 begrenzenden Wandung ab. Im Bereich des anderen Endes des Führungsrohres 51 ist eine weitere Halteeinrichtung 49 für das Potentiometer angeordnet, welche das Führungsrohr 51 umschließt. Zwischen der Mantelfläche des Führungsrohres 51 und dieser Halteeinrichtung 49 ist ebenfalls ein Dichtring 50 angeordnet.
- In das Führungsrohr 51 ist ein als Träger 53 für einen Schleifkontakt dienender rohrförmiger Körper eingeschoben. In einer Abstufung 73 des Führungsrohres 51 ist eine Buchse 52 gelagert, welche Führungsfunktion für den Träger 53 hat. In dem innerhalb des Führungsrohres 51 liegenden Endbereich des Trägers 53 ist in einer in der Mantelfläche des Trägers 53 angeordeten Nut ein als Anschlag 58 dienender Ring gelagert. Bei einer Bewegung des Trägers 53 in Richtung von der ersten Halteeinrichtung 60 weg kommt der Anschlag 58 an der Buchse 52 zur Anlage, so daß ein ungewolltes vollständiges Herausziehen des Trägers 53 aus dem Führungsrohr 51 verhindert wird.
- Am freien Ende des Führungsrohres 51 ist ein Abstreifring 74 befestigt, der auf der Mantelfläche des Trägers 53 aufliegt und so das Eindringen von Schmutz in den Potentiometerinnenraum verhindert. Der rohrförmige Träger 53 wird an seinem aus dem Führungsrohr 51 herausragenden Ende unter Zwischenschalten eines Dichtringes 75 von einem Deckel 76 verschlossen. In dem den kleineren Durchmesser aufweisenden Teil 63 der in der ersten Halteeinrichtung 60 angeordneten abgestuften Ausnehmung 63, 67 ist eine Halterung 64 für einen eine Widerstandsbahn 72 aufweisenden Träger 54 gelagert. Der Träger 4 für die Widerstandsbahn 72 erstreckt sich in den rohrförmigen Träger 53 für den Schleifkontakt hinein. Um eine ungewollte Lageveränderung der Halterung 64 und somit auch des Trägers 54 für die Widerstandsbahn 72 zu verhindern, ist die Halterung 64 mittels einer mit einem Dichtring 62 versehenen Schraube 61 in der ersten Halteeinrichtung 60 fixiert.
- Im rohrförmigen Träger 53 ist ein als Verbindungselement 55, 70 zwischen einem Schleifkontakt 69 und dem Träger 53 dienendes, in Richtung der Längsachse des Trägers 54 geteilt ausgebildetes Formteil aus Kunststoff angeordnet. Jedes der beiden Teile des Verbindungselementes 55, 70 weist eine in Richtung seiner Längsachse verlaufende Ausnehmung auf, die der Kontur des Trägers 54 für die Widerstandsbahn 72 im wesentlichen angepaßt ist, so daß das Verbindungselement 55, 70 und somit auch der Schleifkontakt gegenüber dem Träger 54 für die Widerstandsbahn nicht verdreht oder quer zur Längsachse des Trägers 54 für die Widerstandsbahn verschoben werden kann. Auf dem Umfang jedes dieser beiden Teile 55, 70 ist ein wulstartiger Vorsprung 57 bzw. 71 vorgesehen, welcher in eine in der Wandung des rohrförmigen Trägers 53 angeordnete umlaufende Nut 56 eingreift. Die in den beiden Teilen 55 und 70 angeordneten Ausnehmungen sind so bemessen, daß die beiden Teile 55, 70 von dem die Widerstandsbahn 72 aufweisenden Träger 54 leicht gegen die Wandung des rohrförmigen Trägers 53 für den Schleifkontakt gedrückt werden. Durch diese Maßnahme wird verhindert, daß bei einer Relativbewegung zwischen dem die Widerstandsbahn 72 aufweisenden Träger 54 und dem mit dem Schleifkontakt 69 über das Verbindungselement 55, 70 verbundenen Träger 53 in Richtung ihrer Längsachse die Vorsprünge 57, 71 der beiden Teile 55, 70 aus der Nut 56 herausspringen. Der Schleifkontakt 69 ist als abgewinkelte Blattfeder ausgebildet, welche mittels einer Schraube 68 an der Stirnseite des Teiles 70 des Verbindungselementes 55, 70 befestigt ist. Die zur Aufnahme der Schraube 68 dienende Ausnehmung im Schleifkontakt 69 hat die Form eines Langlochs, so daß die Vorspannung, mit welcher der Schleifkontakt 69 auf der Widerstandsbahn 72 aufliegen soll, durch Verschieben des Schleifkontaktes 69 auf die Widerstandsbahn zu bzw. von dieser weg verändert werden kann.
- Die Montage des im vorstehenden beschriebenen Potentiometers erfolgt in der Weise, daß zuerst der die Widerstandsbahn 72 aufweisende Träger 54 mit seiner Halterung 64 in die Ausnehmung 63 der ersten Halteeinrichtung 60 eingesetzt und mittels der Schraube 61 gesichert wird. In den rohrförmigen Träger 53 für den Schleifkontakt 69 werden die beiden Teile 55, 70 des Verbindungselementes eingeführt, und zwar so weit, bis die umlaufenden Vorsprünge 57, 71 der beiden Teile 55, 70 in die Nut 56 des rohrförmigen Trägers 53 gelangen. Mittels eines geeigneten Werkzeugs wird das aus den beiden Teilen 55, 70 bestehende Verbindungselement im rohrförmigen Träger 53 gehalten. Der die Widerstandsbahn 72 aufweisende Träger 54 wird dann in die Ausnehmung des Verbindungselementes 55, 70 eingeführt, wodurch die beiden Teile 55, 70 unter leichtem Druck an der Wandung des rohrförmigen Trägers 53 gehalten werden. Der rohrförmige Träger 53 wird so weit auf die Halterung des die Widerstandsbahn 72 aufweisenden Trägers 54 aufgeschoben, bis er an der Abstufung der Ausnehmung 63, 67 der ersten Halteeinrichtung 60 zur Anlage kommt. Dann wird das mit der zweiten Halteeinrichtung 49 versehene Führungsrohr 51 auf den rohrförmigen Träger 53 aufgeschoben und mit seinem der ersten Halteeinrichtung 60 zugewandten Endbereich in den mit Gewinde versehenen Teil 67 der abgestuften Ausnehmung 63, 67 der ersten Halteeinrichtung eingeschraubt.
- Das Verbindungselement zwischen dem Träger 53 und dem Schleifkontakt 69 kann einstückig ausgebildet sein und eine in Richtung seiner Längsachse verlaufende schlitzförmige Ausnehmung zur Aufnahme des die Widerstandsbahn 72 aufweisenden Trägers 54 aufweisen, welche annähernd dem Profil des Trägers 54 für die Widerstandsbahn 72 entspricht.
- Eine solche Ausführungsform des Verbindungselementes hat den Vorteil, daß das Verbindungselement unter leichter Vorspannung in den rohrförmigen Träger 53 eingeführt werden kann, so daß bei Erreichen der nutartigen Ausnehmung 56 im rohrförmigen Träger 53 der auf dem Umfang des Verbindungselements angeordnete umlaufende Vorsprung selbsttätig in die nutartige Ausnehmung 56 einrastet.
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