EP0268030A2 - Potentiometer bzw. veränderbarer Widerstand - Google Patents

Potentiometer bzw. veränderbarer Widerstand Download PDF

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EP0268030A2
EP0268030A2 EP87112533A EP87112533A EP0268030A2 EP 0268030 A2 EP0268030 A2 EP 0268030A2 EP 87112533 A EP87112533 A EP 87112533A EP 87112533 A EP87112533 A EP 87112533A EP 0268030 A2 EP0268030 A2 EP 0268030A2
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
piston
contact member
potentiometer
piston rod
actuator
Prior art date
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Granted
Application number
EP87112533A
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English (en)
French (fr)
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EP0268030A3 (en
EP0268030B1 (de
Inventor
Helmut Göttling
Ralf Kook
Rudolf Ing. grad. Möller
Peter Müller
Gerhard Ing. Grad. Scharnowski
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Aventics GmbH
Original Assignee
Mannesmann Rexroth Pneumatik GmbH
Wabco Westinghouse Steuerungstechnik and Co GmbH
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Publication date
Application filed by Mannesmann Rexroth Pneumatik GmbH, Wabco Westinghouse Steuerungstechnik and Co GmbH filed Critical Mannesmann Rexroth Pneumatik GmbH
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Publication of EP0268030A2 publication Critical patent/EP0268030A2/de
Publication of EP0268030A3 publication Critical patent/EP0268030A3/de
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Publication of EP0268030B1 publication Critical patent/EP0268030B1/de
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    • 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
    • F15B15/2815—Position sensing, i.e. means for continuous measurement of position, e.g. LVDT
    • F15B15/2853—Position sensing, i.e. means for continuous measurement of position, e.g. LVDT using potentiometers
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01C—RESISTORS
    • H01C10/00—Adjustable resistors
    • H01C10/14—Adjustable resistors adjustable by auxiliary driving means
    • 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 or variable resistance, in particular for detecting the position of the piston of a pressure-actuated working cylinder, according to the preamble of claim 1.
  • a potentiometer is known from DE 35 20 199 A1, which consists of a resistance track and a contact link that can be guided along the resistance track by means of an actuating member.
  • the actuator consists of a rod-shaped body.
  • the resistance track and the contact member connected to the rod-shaped body are arranged in a housing in order to protect the resistance track and the contact member from dust and moisture.
  • the actuator which is designed as a rod-shaped body, is led out of the housing in a sealed manner through an opening provided in the housing. If the potentiometer is used, for example, to detect the position of the piston of a working cylinder, it is necessary to arrange the part carrying the resistance track on the cylinder and to connect the actuator to the piston or to the piston rod of the working cylinder.
  • the contact member in a rotationally fixed manner with respect to the resistance track with respect to an axis intended in the direction of movement of the contact member.
  • the invention has for its object to provide a potentiometer or a variable resistor of the type mentioned, in which a relative movement (rotation) between the contact member and fastening member is made possible.
  • the invention offers in particular the advantage of obtaining a potentiometer or a variable resistor with an actuating element for the contact element which operates in a contactless manner with respect to the contact element.
  • the contact element in the potentiometer or variable resistor according to the invention is designed in such a way that it contains the permanent magnet
  • the potentiometer or the variable resistor for determining the position of the piston of a working cylinder can also be arranged retrospectively on each working cylinder, the piston of which is at least partially made of a ferromagnetic Material exists. It is no longer necessary to establish a mechanical connection between the piston rod and the actuating element in order to actuate the potentiometer or the variable resistance.
  • 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 a second pressure medium chamber (12) opposite the first pressure medium chamber (3) on the other side of the piston (8).
  • the two pressure medium chambers (3, 12) can each be connected to a pressure medium source via a pressure medium connection (2) or (11) and a valve device (not shown).
  • 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) that extends into the cylinder (1) and moves in the manner of a blind bore in the direction of the through a recess (24) provided in the cylinder bottom extends from the end region of the piston rod (4) which is led out of the working cylinder (1).
  • the piston (8) and the piston rod (4) are designed and connected to one another in such a way that the end of the piston rod (4) inside the working cylinder (1) is guided centrally through the piston (8).
  • a tubular body (6) made of a non-magnetizable material, such as. As aluminum or plastic, arranged in a fixed position, which is inserted into the recess (5) of the piston rod (4).
  • the tubular body (6) is closed at its free end in the recess (5) of the piston rod (4) by a base (23), so that the interior of the tubular body (6) is closed off from the second pressure medium chamber (12) .
  • a permanent magnet (10) which serves as an actuating element and is mounted in a groove (9) of the piston rod (4) facing the tubular body (6), surrounds the tubular body (6) in a ring-like manner.
  • a carrier (19) preferably made of plastic, for a resistance track (13) and a conductor (18) is arranged in the tubular body (6).
  • the carrier (19) can consist of two identical parts (19a) and (19b) which are symmetrically arranged with respect to one another.
  • the outer contour of the carrier (19) is adapted to the inner wall of the tubular body (6).
  • Grooves (26, 27) are provided in the support (19) in the direction of the longitudinal axis of the support (19) and are used to guide a contact member.
  • the contact member is composed of a sliding piece (22) made of a ferromagnetic material and two sliding contacts (15, 16).
  • the resistance track (13) and the conductor (18) are inserted parallel to the longitudinal axis of the slide (22) in corresponding grooves of the parts (19a, 19b) and arranged to the slide (22) so that the resistance track (13) with the sliding contact (15) and the conductor (18) cooperates with the sliding contact (16).
  • the slide (22) for the sliding contacts (15, 16) has, as shown in Fig. 2, an approximately cruciform profile and has a stepped part in its free end region for fastening the resilient to the resistance track (13) and the conductor (18th ) adjacent sliding contacts (15, 16).
  • 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).
  • Fig. 3 shows a working cylinder with an integrated potentiometer, wherein the actuator consists of a ferromagnetic material and is arranged in the piston of the working cylinder.
  • the actuator consists of a ferromagnetic material and is arranged in the piston of the working cylinder.
  • a piston (8) connected to a piston rod (4) is arranged displaceably and sealed in a working cylinder (1).
  • the piston (8) divides the working cylinder (1) into a pressure medium chamber (3) on the piston rod side and a second pressure medium chamber (12) opposite the first pressure medium chamber (3) on the other side of the piston (8).
  • the two pressure medium chambers (3, 12) can each be connected to a pressure medium source via a pressure medium connection (2) or (11) and a valve device (not shown).
  • 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) extending into the cylinder (1) and moves in the manner of a blind bore in the direction of the through a recess (24) provided in the cylinder bottom extends from the end region of the piston rod (4) which is led out of the working cylinder (1).
  • the piston (8) and the piston rod (4) are designed and connected to one another in such a way that the end of the piston rod (4) inside the working cylinder (1) is guided centrally through the piston (8) and ends with the side of the piston (8) delimiting the second pressure medium chamber (12).
  • a tubular body (6) made of a non-magnetizable material, for. As aluminum or plastic, arranged in a fixed position, which is inserted into the recess (5) of the piston rod (4).
  • the tubular body (6) is closed at its free end in the recess (5) of the piston rod (4) by a base (23), so that the interior of the tubular body (6) is sealed off from 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).
  • the outer contour of the carrier (19) is adapted to the inner wall of the tubular body (6).
  • the carrier (19) is additionally designed as a guide device (25) for a contact member.
  • the guide device which serves as a guide means for guiding the contact element, which is driven by an actuating element in a contactless manner under the influence of magnetic forces, is thus arranged in a stationary manner with respect to the resistance track. For this purpose, it has grooves running in the direction of its longitudinal axis.
  • the contact member is composed of a permanent magnet (22) designed as a slider and two sliding contacts (15, 16) arranged thereon.
  • the piston (8) has a disk-shaped body (9) which serves as an actuating element and is made of a ferromagnetic material.
  • a separate disk-shaped body as an actuator on the piston if the piston itself is made of a disk-shaped carrier made of a ferromagnetic material, such as, for. B. steel, and a ring-shaped sealing element surrounding the carrier.
  • the actuating member consists of a ferromagnetic material or contains a ferromagnetic material
  • the contact member consists of a magnetic material or contains a magnetic material
  • Fig. 4 shows a part of a working cylinder, which is composed of a cylinder (39), a bottom (33), a cover (25) and a piston (40) with a piston rod (43) which is sealed in the cylinder (39).
  • the base (33) and the cover (25) are arranged on the two opposite ends of the cylinder (39) and are clamped to the cylinder (39) by means of tie rods connecting the base (33) and the cover (25).
  • tie rod (27) is on the one hand through a bore (36) running parallel to the longitudinal axis of the cylinder (39), which is arranged in a part of the base (33) protruding beyond the cylinder jacket, and on the other hand through a bore parallel to the longitudinal axis of the cylinder (39 ) extending bore (26) in a part of the cover (25) protruding beyond the cylinder jacket.
  • Nuts (38, 44) the bottom (33) and the cover (25) are held on the end faces of the cylinder (39).
  • the tie rod (27) has a recess (29) running in the direction of its longitudinal axis, in which a potentiometer consisting of a resistance track (28), feedback (31) and contact element (30) is arranged.
  • the housing of the potentiometer is formed by the tie rod (27).
  • the contact member (30) designed as a sliding contact consists of a ferromagnetic material. Permanent magnets (41, 42) arranged on the piston (40) serve as the actuating element for the contact element (30).
  • the resistance track (28) and the feedback (31) of the potentiometer are connected via connecting wires (34, 35) to a plug (32) which is arranged on the bottom (33) of the working cylinder.
  • the invention naturally extends not only to the exemplary embodiments described, but also permits a large number of variants.
  • the contact member and the actuating member with at least one permanent magnet each.
  • the contact member can be self-supporting, so that a support for the sliding contacts can be dispensed with.
  • the contacts (such as sliding contacts) either consist of a ferromagnetic material or made of a magnetic material and are shaped in such a way that they can be guided along the resistance track in a manner such that they cannot twist and tip over.
  • the invention can be applied both to a potentiometer and to a variable resistor.
  • the individual components of the potentiometer or the variable resistor can be arranged in a housing, so that an independent device is created which can be attached to or installed in devices and devices for a wide variety of purposes.
  • the resistance track and the contact member-containing housing slidably an annular body containing a permanent magnet or a ferromagnetic part, may be arranged.

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Abstract

Bei einem Potentiometer ist es aus Gründen der Betriebssicherheit erforderlich, das mit der Widerstandsbahn zusammenwirkende Kontaktglied, welches von einem Betätigungsglied antreibbar ist, so zu lagern, daß es gegenüber der Widerstandbahn nicht verdrehbar ist. Um das Betätigungsglied gegenüber dem Kontaktglied verdrehen zu können, weisen bekannte Potentiometer eine Gelenkstelle zwischen dem Kontaktglied und dem Betätigungsglied auf. Eine solche Gelenkstelle ist aufwendig in der Herstellung. Um eine Verdrehbewegung zwischen dem Kontaktglied und dem Betätigungsglied zu ermöglichen, ohne eine Gelenkstelle zwischen diesen beiden Teilen vorsehen zu müssen, ist, wie in Fig. 1 dargestellt, am Betätigungsglied ein Permanentmagnet (10) angeordnet, der mit einem aus einem ferromagnetischen Werkstoff bestehenden Teil (22) des Kontaktgliedes (15, 16, 22) zusammenwirkt. Bei einer Verschiebbebewegung des Betätigungsgliedes wird das Kontaktglied (15, 16, 22) durch Magnetkraft berührungslos angetrieben, d. h., an der Widerstandsbahn entlanggeführt.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Potentiometer bzw. veränder­baren Widerstand, insbesondere zur Erfassung der Posi­tion des Kolbens eines druckmittelbetätigbaren Arbeits­zylinders, gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
  • Aus der DE 35 20 199 A1 ist ein Potentiometer bekannt, welches aus einer Widerstandsbahn und einem mittels eines Betätigungsgliedes an der Widerstandsbahn entlang­führbaren Kontaktglied besteht. Das Betätigungsglied be­steht aus einem stangenförmigen Körper. Im allgemeinen sind die Widerstandsbahn und das mit dem stangenförmi­gen Körper verbundene Kontaktglied in einem Gehäuse angeordnet, um die Widerstandsbahn und das Kontaktglied vor Staub und Feuchtigkeit zu schützen. Das als stangen­förmiger Körper ausgebildete Betätigungsglied ist durch eine im Gehäuse vorgesehene Öffnung abgedichtet aus dem Gehäuse herausgeführt. Wird das Potentiometer beispiels­weise zur Erfassung der Position des Kolbens eines Arbeitszylinders eingesetzt, so ist es erforderlich, das die Widerstandsbahn tragende Teil gehäusefest am Zylinder anzuordnen und das Betätigungsglied mit dem Kolben bzw. mit der Kolbenstange des Arbeitszylinders zu verbinden.
  • Aus Gründen der Betriebssicherheit ist es zweckmäßig, das Kontaktglied in Bezug auf eine in Bewegungsrich­tung des Kontaktgliedes gedachte Achse drehfest gegen­über der Widerstandsbahn anzuordnen.
  • Um bei einer solchen Konstruktion die Kolbenstange gegenüber dem Arbeitszylinder um ihre Längsachse verdrehen zu können, ist es aus der erwähnten Schrift DE 35 20 199 A1 bekannt, zwischen Betätigungsglied und Kontaktglied eine Gelenkstelle vorzusehen. Die Anord­nung einer solchen Gelenkstelle bedeutet einen ver­mehrten Einsatz von verschleißempfindlichen Bauteilen sowie einen relativ hohen Herstellungs- und Wartungs­aufwand.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Potentio­meter bzw. einen veränderbaren Widerstand der eingangs erwähnten Art zu schaffen, bei welchem eine Relativbe­wegung (Rotation) zwischen Kontaktglied und Befesti­gungsglied ermöglicht 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, ein Po­tentiometer bzw. einen veränderbaren Widerstand mit einem bezüglich des Kontaktgliedes berührungslos arbeitenden Betätigungsglied für das Kontaktglied zu erhalten. Dadurch, daß keine mechanische Verbindung zwischen Kontaktglied und Betätigungsglied mehr vor­handen ist, kann das Betätigungsglied und die mit dem Betätigungsglied verbundene Einrichtung, wie z. B. der Kolben oder die Kolbenstange eines Arbeitszylinders, relativ zum Kolbenglied sowie zur Widerstandsbahn und somit auch zum Zylinder verdreht werden.
  • Wenn das Potentiometer in einem Gehäuse angeordnet wird, ist eine besondere Abdichtung für den das Kontakt­glied und die Widerstandsbahn beinhaltenden Raum nicht mehr erforderlich, da ein diesen Raum begrenzendes Gehäuse keine Öffnung zum Durchführen eines Betätigungs­gliedes mehr benötigt.
  • Wird beim erfindungsgemäßen Potentiometer bzw. veränder­baren Widerstand das Kontaktglied so ausgestaltet, daß es den Permanentmagneten enthält, so kann das Potentio­meter bzw. der veränderbare Widerstand zur Positions­feststellung des Kolbens eines Arbeitszylinders auch nachträglich auf jedem Arbeitszylinder angeordnet wer­den, dessen Kolben wenigstens zum Teil aus einem ferro­magnetischen Werkstoff besteht. Es ist nicht mehr er­forderlich, zur Betätigung des Potentiometers bzw. des veränderbaren Widerstandes eine mechanische Verbindung zwischen Kolbenstange und Betätigungsglied herzustellen.
  • Anhand der Zeichnung werden nachstehend drei Ausführungs­beispiele der Erfindung näher erläutert.
  • Es zeigen:
    • Fig. 1 einen Arbeitszylinder mit integriertem Potentio­meter, wobei das Potentiometer am Boden des Arbeitszylinders befestigt ist und sich in eine in der Kolbenstange angeordnete Ausnehmung hin­einerstreckt und der als Betätigungsglied für das Kontaktglied dienende Permanentmagnet an der Kolbenstange angeordnet ist,
    • Fig. 2 einen Schnitt durch die Kolbenstange und das Potentiometer gemäß Fig. 1,
    • Fig. 3 einen Arbeitszylinder mit integriertem Potentio­meter wobei das Kontaktglied einen Permanent­magneten enthält und als Betätigungsglied ein aus einem ferromagnetischen Werkstoff bestehen­des Teil des Arbeitskolbens dient und
    • Fig. 4 einen Arbeitszylinder mit aufgesetztem Potentio­meter, wobei als Betätigungsglied ein am Arbeits­kolben angeordneter Permanentmagnet dient.
  • 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 (24) 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 Deckel (20) des Arbeitszylinders (1) ist koaxial zur Kolbenstange (4) ein rohrförmiger Körper (6) aus einem nicht magnetisierbaren Werkstoff, wie z. B. Aluminium oder Kunststoff, ortsfest angeordnet, welcher sich in die Ausnehmung (5) der Kolbenstange (4) hineinersteckt.
  • Der rohrförmige Körper (6) ist an seinem in der Ausneh­mung (5) der Kolbenstange (4) befindlichen freien Ende von einem Boden (23) verschlossen, so daß der Innenraum des rohrförmigen Körpers (6) gegen die zweite Druckmit­telkammer (12) abgeschlossen ist. Ein in einer dem rohr­förmigen Körper (6) zugewandten Nut (9) der Kolbenstange (4) gelagerter als Betätigungsglied dienender Permanent­magnet (10) umgibt ringartig den rohrförmigen Körper (6). 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 symetrisch 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 (26, 27) vorgesehen, die zur Führung eines Kontaktgliedes dienen. Das Kontaktglied setzt sich aus einem Gleit­stück (22) aus einem ferromagnetischen Werkstoff und zwei Schleifkontakten (15, 16) zusammen. Die Wider­standsbahn (13) und der Leiter (18) sind parallel zur Längsachse des Gleitstückes (22) verlaufend in ent­sprechende Nuten der Teile (19a, 19b) eingeschoben und so zum Gleitstück (22) angeordnet, daß die Widerstands­bahn (13) mit dem Schleifkontakt (15) und der Leiter (18) mit dem Schleifkontakt (16) zusammenwirkt. Das Gleitstück (22) für die Schleifkontakte (15, 16) hat wie in Fig. 2 dargestellt, ein in etwa kreuzförmiges Profil und weist in seinem freien Endbereich einen ab­gestuften Teil zur Befestigung der federnd an der Widerstandsbahn (13) und dem Leiter (18) anliegenden Schleifkontakte (15, 16) auf.
  • 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.
  • 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. Mittels der Magnetkraft des an der Kol­benstange (4) angeordneten als Betätigungsglied dienen­den Permanentmagneten (10) wird das als Kontaktglied dienende, die Schleifkontakte (15, 16) tragende Gleit­stück (22) berührungslos gegenüber dem Betätigungsglied ebenfalls nach links, vom Deckel (20) des Arbeitszylin­ders weg bewegt. Die Bewegung des Kontaktgliedes (22, 15, 16) verläuft synchron zur Bewegung des Kolbens (8) und der Kolbenstange (4).
  • 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.
  • Da sich das einen ferromagnetischen Werkstoff enthal­tende Kontaktglied (22, 15, 16), bedingt durch die Magnetkraft des einen Permanentmagneten enthaltenden Betätigungsgliedes (10), stets auf der Höhe des mit der Kolbenstange (4) verbundenen Betätigungsgliedes befindet, wird die augenblickliche Position des Kolbens mit großer Genauigkeit angezeigt.
  • Fig. 3 zeigt einen Arbeitszylinder mit integriertem Potentiometer, wobei das Betätigungsglied aus einem ferromagnetischen Werkstoff besteht und im Kolben des Arbeitszylinders angeordnet ist. Der besseren Übersicht halber sind die den in Fig. 1 gezeigten Bauteilen glei­chen Bauteile mit gleichen Bezugszeichen versehen.
  • Gemäß Fig. 3 ist in einem Arbeitszylinder (1) ein mit einer Kolbanstange (4) verbundener Kolben (8) abge­dichtet verschiebbar angeordnet. Der Kolben (8) unter­teilt den Arbeitszylinder (1) in eine kolbenstangen­seitige Druckmittelkammer (3) und eine der ersten Druckmittelkammer (3) gegenüber auf der anderen Seite des Kolbens (8) angeordnete 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 verlaufenden, 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 (24) 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 und mit die zweite Druckmittelkammer (12) begrenzen­den Seite des Kolbens (8) abschließt.
  • Am Deckel (20) des Arbeitszylinders (1) ist koaxial zur Kolbenstange (4) ein rohrförmiger Körper (6) aus einem nicht magnetisierbaren Werkstoff, z. B. Aluminium oder Kunststoff, ortsfest angeordnet, welcher sich in die Ausnehmung (5) der Kolbenstange (4) hineinersteckt. Der rohrförmige Körper (6) ist an seinem in der Ausneh­mung (5) der Kolbenstange (4) befindlichen freien Ende von einem Boden (23) verschlossen, so daß der Innenraum des rohrformigen Körpers (6) gegen die zweite Druckmit­telkammer (12) abgeschlossen ist.
  • Im rohrförmigen Körper (6) ist ein vorzugsweise aus Kunststoff gefertigter Träger (19) für eine Wider­standsbahn (13) und einen Leiter (18) angeordnet. Die Außenkontur des Trägers (19) ist der Innenwand des rohrförmigen Körpers (6) angepaßt. Der Träger (19) ist zusätzlich als Führungseinrichtung (25) für ein Kontakt­glied ausgbildet. Die als Führungsmittel zur Führung des berührungslos unter Einwirkung magnetischer Kräfte von einem Betätigungsglied angetriebenen Kontaktgliedes dienende Führungseinrichtung ist somit ortsfest bezüg­lich der Widerstandsbahn angeordnet. Sie weist zu diesem Zweck in Richtung ihrer Längsachse verlaufende Nuten auf. Das Kontaktglied setzt sich aus einem als Gleit­stück ausgebildeten Permanentmagneten (22) und zwei an diesem angeordneten Schleifkontakten (15, 16) zusammen.
  • 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. Der Kolben (8) weist einen als Betätigungsglied dienenden scheibenförmigen Körper (9) aus einem ferromagnetischen Werkstoff auf.
  • Es ist nicht erforderlich, am Kolben einen gesonderten scheibenförmigen Körper als Betätigungsglied anzuordnen, wenn der Kolben selbst aus einem scheibenförmigen Trä­ger aus einem ferromagnetischen Werkstoff, wie z. B. Stahl, und einem den Träger ringförmig umgebenden Dichtelement besteht.
  • Die Funktion der im vorstehenden beschriebenen Einrich­tung ist die gleiche wie die der Einrichtung gemäß Fig. 1. Jedoch besteht das Betätigungsglied in diesem Fall aus einem ferromagnetischen Werkstoff bzw. enthält einen ferromagnetischen Werkstoff wogegen das Kontakt­glied aus einem magnetischen Werkstoff besteht bzw. einen magnetischen Werkstoff enthält.
  • Fig. 4 zeigt einen Teil eines Arbeitszylinders, der sich aus einem Zylinder (39), einem Boden (33) einem Deckel (25) sowie einem im Zylinder (39) abgedichtet geführten Kolben (40) mit Kolbenstange (43) zusammensetzt. Der Boden (33) und der Deckel (25) sind an den beiden einander abgewandten Stirnseiten des Zylinders (39) angeordnet und mittels den Boden (33) und den Deckel (25) miteinander verbindenden Zugankern mit dem Zylin­der (39) verspannt.
  • Im Ausführungsbeispiel ist lediglich ein Zuganker (27) dargestellt. Der Zuganker (27) ist einerseits durch eine parallel zur Längsachse des Zylinders (39) ver­laufende Bohrung (36), die in einem über den Zylinder­mantel hinausragenden Teil des Bodens (33) angeordnet ist, und andererseits durch eine parallel zur Längs­achse des Zylinders (39) verlaufende Bohrung (26) in einem sich über den Zylindermantel hinausragenden Teil des Deckels (25) hindurchgeführt. Mittels zwei auf die beiden Enden des Zugankers (27) aufgeschraubten Muttern (38, 44) werden der Boden (33) und der Deckel (25) an den Stirnseiten des Zylinders (39) gehalten.
  • Der Zuganker (27) weist eine in Richtung seiner Längs­achse verlaufende Ausnehmung (29) auf, in welcher ein aus Widerstandsbahn (28), Rückführung (31) und Kontakt­glied (30) bestehendes Potentiometer angeordnet ist. Das Gehäuse des Potentiometers wird vom Zuganker (27) gebildet. Das als Schleifkontakt ausgebildete Kontakt­glied (30) besteht aus einem ferromagnetischen Werkstoff. Als Betätigungsglied für das Kontaktglied (30) dienen am Kolben (40) angeordnete Permanentmagnete (41, 42). Die Widerstandsbahn (28) und die Rückführung (31) des Poten­tiometers sind über Anschlußdrähte (34, 35) mit einem Stecker (32), der am Boden (33) des Arbeitszylinders angeordnet ist, verbunden.
  • Es ist selbstverständlich auch möglich, ein bereits mit einem Gehäuse versehenes Potentiometer in der Ausneh­mung des Zugankers anzuordnen. In einem solchen Fall ist es nicht notwendig, die im Zuganker angeordnete Ausnehmung zur Aufnahme des Potentiometers zu verschlie­ßen, um daß Eindringen von Schmutz und Feuchtigkeit in das Potentiometer zu verhindern.
  • Die Erfindung erstreckt sich selbstverständlich nicht nur auf die beschriebenen Ausführungsbeispiele, sondern läßt eine Vielzahl von Varianten zu.
  • Es ist beispielsweise möglich, das Kontaktglied und das Betätigungsglied mit wenigstens je einem Permanent­magneten zu versehen. Das Kontaktglied kann selbsttragend ausgebildet sein, so daß auf einen Träger für die Schleif­kontakte verzichtet werden kann. In einer solchen Aus­führungsart bestehen die Kontakte (wie z. B. Schleifkon­takte) entweder aus einem ferromagnetischen Werkstoff oder aus einem magnetischen Werkstoff und sind derart geformt, daß sie verdreh- und kippsicher an der Wider­standsbahn entlangführbar sind.
  • Die Erfindung läßt sich sowohl bei einem Potentiometer als auch bei einem veränderbaren Widerstand anwenden. Die einzelnen Bauteile des Potentiometers bzw. des veränderbaren Widerstandes können in einem Gehäuse angeordnet sein, so daß eine unabhängige Einrichtung entsteht, die sich für die unterschiedlichsten Zwecke an Geräten und Einrichtungen anbauen oder einbauen läßt. Als Betätigungsglied kann bei einer solchen selbständi­gen Einrichtung (Potentiometer, veränderbarer Widerstand) auf dem z. B. die Widerstandsbahn und das Kontaktglied enthaltenden Gehäuse verschiebbar ein ringförmiger Kör­per, der einen Permanentmagneten oder ein ferromagne­tisches Teil enthält, angeordnet sein.

Claims (11)

1. Potentiometer bzw. veränderbarer Widerstand, insbe­sondere zur Erfassung der Position des Kolbens eines druckmittelbetätigten Arbeitszylinders, mit einer Widerstandsbahn und einem an der Widerstands­bahn entlaggeführten und mittels eines Betätigungs­gliedes angetriebenen Kontaktglied, gekennzeichnet durch die folgenden Merkmale:
a) Das Kontaktglied (22, 15, 16) oder das Betäti­gungsglied (10) besteht wenigstens teilweise aus einem Permanentmagneten oder enthält einen Permanentmagneten;
b) das jeweils andere Teil, Betätigungsglied (10) oder Kontaktglied (22, 15, 16) besteht wenig­stens teilweise aus ferromagnetischem Werkstoff oder einem Permanentmagneten oder enthält einen ferromagnetischen Werkstoff oder einen Permanent­magneten;
c) das Betätigungsglied (10) wirkt berührungslos auf das Kontaktglied (22, 15, 16) ein.
2. Potentiometer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Führung des berührungslos unter Einwirkung magnetischer Kräfte vom Betätigungsgied (10) ange­triebenen Kontaktgliedes (22, 15, 16) ortsfest be­züglich der Widerstandsbahn angeordnete Führungs­mittel vorgesehen sind.
3. Potentiometer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Kontaktglied aus einem Gleitstück (22) und wenigstens einem an dem Gleitstück angeordneten Schleifkontakt (15, 16) besteht, wobei das Gleit­stück (22) in einer als ortsfest bezüglich der Widerstandsbahn angeordnetes Führungsmittel dienenden parallel zur Widerstandsbahn (13) ver­laufenden Führungseinrichtung (19, 25) in Richtung der Längsachse der Widerstandsbahn (13) verschieb­bar angeordnet ist.
4. Potentiometer nach wenigstens einem der vorher­gehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Kontaktglied (22, 15, 16) und die Widerstands­bahn (13) in einem gemeinsamen Gehäuse (6, 27) an­geordnet sind.
5. Potentiometer nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (6, 27) aus einem nicht magnetisier­baren Werkstoff besteht.
6. Potentiometer nach wenigstens einem der vorhergehen­den Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Be­tätigungsglied an der Außenseite des Gehäuses in Richtung der Längsachse des Gehäuses verschiebbar angeordnet ist.
7. Potentiometer nach wenigstens einem der vorhergehen­den Ansprüche für einen Arbeitszylinder, welcher einen mit einer Kolbenstange verbundenen Kolben aufweist, gekennzeichnet durch die folgenden Merk­male:
a) Der Kolben (8) und die Kolbenstange (4) sind mit einer in Richtung ihrer Längsachse ver­laufenden Ausnehmung (5) versehen;
b) die Widerstandsbahn (13) und das Kontaktglied (22, 15, 16) sind in einem rohrförmigen Körper (6) angeordnet, welcher am Deckel (20) des Arbeitszylinders (1) befestigt ist und sich in die Ausnehmung (5) hineinerstreckt;
c) das Betätigungsglied (10, 9) ist am Kolben (8) oder an der Kolbenstange (4) angeordnet;
d) der rohrförmige Körper (6) und der Kolben (8) mit Kolbenstange (4) sind relativ zueinander verschiebbar angeordnet.
8. Potentiometer nach wenigstens einem der vorhergehen­den Ansprüche, gekennzeichnet durch die folgenden Merkmale:
a) Das Betätigungsglied besteht aus einem an der Kolbenstange angeordneten Permanentmagneten (10);
b) wenigstens ein Teil des Kontaktgliedes (22, 15, 16) besteht aus einem ferromagnetischen Werk­stoff.
9. Potentiometer nach wenigstens einem der vorhergehen­den Ansprüche, gekennzeichnet durch die folgenden Merkmale:
a) Das Betätigungsglied besteht aus einem am Kolben (8) angeordneten Körper (9) aus ferro­magnetischem Werkstoff;
b) das Kontaktglied (22, 15, 16) besteht wenig­stens zum Teil aus einem magnetischen Werkstoff.
10. Potentiometer nach wenigstens einem der vorhergehen­den Ansprüche, gekennzeichnet durch die folgenden Merkmale:
a) Das Betätigungsglied besteht aus einem am Kolben (8) oder an der Kolbenstange (4) ange­ordneten Permanentmagneten (10);
b) das Kontaktglied (22, 15, 16) besteht wenig­stens zum Teil aus einem magnetisierbaren Werk­stoff.
11. Potentiometer nach wenigstens einem der vorhergehen­den Ansprüche für einen Arbeitszylinder, welcher einen mit einer Kolbenstange verbundenen Kolben aufweist und der einen mittels Zugankern (27) ver­bundenen Boden (33) und Deckel (25) besitzt, gekennzeichnet durch die folgenden Merkmale:
a) Der Zuganker (27) weist eine in Richtung seiner Längsachse verlaufende Ausnehmung (29) auf;
b) in der Ausnehmung (29) ist das Potentiometer (30, 31) angeordnet;
c) das Betätigungsglied für das Potentiometer (30, 31) ist am Kolben (40) angeordnet.
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