EP1692402B1 - Druckmittelzylinderanordnung mit positionssensoren für die p ositionserfassung der kolbenstellung - Google Patents

Druckmittelzylinderanordnung mit positionssensoren für die p ositionserfassung der kolbenstellung Download PDF

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EP1692402B1
EP1692402B1 EP04804615A EP04804615A EP1692402B1 EP 1692402 B1 EP1692402 B1 EP 1692402B1 EP 04804615 A EP04804615 A EP 04804615A EP 04804615 A EP04804615 A EP 04804615A EP 1692402 B1 EP1692402 B1 EP 1692402B1
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piston
cylinder arrangement
sensor
signal line
programming device
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Herbert Krebs
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Rexroth Mecman GmbH
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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
    • F15B15/2807—Position switches, i.e. means for sensing of discrete positions only, e.g. limit switches
    • 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
    • F15B19/00—Testing; Calibrating; Fault detection or monitoring; Simulation or modelling of fluid-pressure systems or apparatus not otherwise provided for
    • F15B19/002—Calibrating

Definitions

  • the invention relates to a pressure cylinder arrangement with position sensors for position detection of the piston position with at least one analog position sensor, and with at least one pressure medium cylinder in which an axially guided piston is arranged, with which a piston rod is coaxially connected, which is provided by a gaskets Housing cover protrudes from the cylinder housing, and with at least one electromagnetic valve, which is connected to at least one signal line with at least one programming device, according to the preamble of claim 1.
  • the pressure-cylinder arrangement with position detection of the piston position in this example comprises a sensor and a mounting.
  • the attachment has a proximal end which abuts a cylinder tube to fix the position of the attachment.
  • the proximal end has a first attachment groove into which a pull rod is inserted, and first set screws for securing the inserted pull rod to the attachment.
  • a second attachment groove is formed, and the sensor can be mounted in this groove so that the position of the sensor in the axial direction of the cylinder tube is adjustable.
  • the attachment can be independently attached at the correct angle to the tie rod by: the attachment is attached to the pull rod while the tip portion of the attachment abuts the cylinder tube.
  • the sensor can be fixed in an independent manner to that on the pull rod, whereby the fastening operation is simplified.
  • the sensor can be independently installed or removed when replacing or adjusting its position without disengaging, thereby simplifying maintenance.
  • the sensor can be anchored at any position in the mounting groove using a second set screw.
  • the second set screw and the first set screws for attachment may be provided in the same direction so that they can be rotated from the same direction using a tool.
  • the attachment groove preferably has a cross-section that is shaped to be smaller than the groove width of the fastener groove but larger than the groove width of the hole while the groove has a groove width.
  • the object of the invention is therefore to provide a Sensoreingnasschwkeit without the need for access to the pressure cylinder arrangement.
  • the object is achieved in that the position sensor detects the stop position of the piston and a signal line to a programmer in turn, which in turn stores the current stop position of the piston in a non-volatile memory of the position sensor.
  • This solution has the advantage that the position detection of the piston position can be performed via a remote adjustment, which makes a direct access to the pressure cylinder arrangement superfluous and thus can be spared the complex removal and installation work of the pressure cylinder arrangement.
  • the size of the position sensor is kept quite small by the use of an EPROM, so that the overall size of the position detecting device is minimal.
  • a mobile position-SET module can also be used as an alternative to a stationary programming device-which is preferably a PLC (programmable logic controller).
  • a stationary programming device which is preferably a PLC (programmable logic controller).
  • the piston first moves to the desired position, after which this position is taken over by a button of the position-SET module.
  • the pressure medium cylinder arrangement with position sensors for the position detection of the piston position, inter alia, an analog position sensor 1, which contains a non-volatile memory 12 and is attached to a pressure medium cylinder 4, in which an axially guided piston 8 is arranged, on which a piston rod. 6 coaxially connected, which protrudes through a gasketed housing cover 5 from the cylinder housing, and is supplied with an electromagnetic valve with pressure energy. Both the position sensor 1 and the electromagnetic valve are connected via a signal line 9 to a programming device 3.
  • the pressure cylinder arrangement including the position sensor 1 and the electromagnetic valve 7 is installed in a machine. Whereby the pressure medium cylinder arrangement does not necessarily have to be accessible.
  • the programming device 3 embodied here as a PLC comprises an electrical power supply 31, a CPU 32, an input signal connection 33 and an output signal connection 34.
  • the signal line 9 connects the pressure medium cylinder arrangement and the electromagnetic valve 7 via two interfaces 10 and 11 to the programming device 3.
  • the piston 8 is moved by means of the electromagnetic valve 7 to a position which is detected by the position sensor 1 as a stop position. This position is then programmed by the programmer 3 as a current stop position in the non-volatile memory 12. Another, opposite stop position can be detected by a second position sensor 2 and programmed by the programmer 3 as the current, second stop position in the non-volatile memory 13.
  • the position sensor 1 operates analogously, whereas a digital data transmission takes place.
  • the signal line 9 is executed as a data bus in this respect.
  • the nonvolatile memory 12 may be implemented as an EPROM.
  • FIG. 2 differs from the previously described embodiment in that a mobile position-SET module 15 is used for the position programming instead of a stationary programmer.
  • the piston rod 6 is moved against a mechanical end stop 18.
  • An LED 16 of the position SET module 15 lights up.
  • a button 17 of the position-SET module 15 is actuated, so that the LED 16 lights up with a steady light.
  • the position of the piston 8 is stored in the position sensor 1 taking into account the tolerances via the position-SET module 15.

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Description

  • Die Erfindung betrifft eine Druckmittelzylinderanordnung mit Positionssensoren für die Positionserfassung der Kolbenstellung mit mindestens einem analogen Positionssensor, und mit mindestens einem Druckmittelzylinder, in dem ein axial geführter Kolben angeordnet ist, mit dem eine Kolbenstange koaxial verbunden ist, die durch einen mit Dichtungen versehenen Gehäusedeckel aus dem Zylindergehäuse hinausragt, und mit mindestens einem elektromagnetischen Ventil, das mit mindestens einer Signalleitung mit mindestens einem Programmiergerät verbunden ist, gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.
  • Aus der DE 198 27 765 C2 ist bereits eine derartige Druckmittelzylinderanordnung mit Positionserfassung der Kolbenstellung bekannt.
  • Die Druckmittelzylinderanordnung mit Positionserfassung der Kolbenstellung in diesem Beispiel umfasst einen Sensor und eine Befestigung. Die Befestigung weist ein proximales Ende auf, das an einem Zylinderrohr anliegt, um die Position der Befestigung festzulegen. Das proximale Ende weist eine erste Befestigungsnut auf, in welche eine Zugstange eingesetzt ist, und erste Stellschrauben zum Befestigen der eingesetzten Zugstange an der Befestigung. Andererseits ist in dem Spitzenabschnitt eine zweite Befestigungsnut ausgebildet, und der Sensor kann in dieser Nut derart angebracht werden, dass die Position des Sensors in axialer Richtung des Zylinderrohres einstellbar ist Die Befestigung kann in unabhängiger Weise in dem korrekten Winkel an der Zugstange angebracht werden, indem die Befestigung an der Zugstange befestigt wird, während der Spitzenabschnitt der Befestigung an dem Zylinderrohr anliegt. Damit kann der Sensor in unabhängiger Weise an der an der Zugstange fixiert werden, wodurch der Befestigungsvorgang vereinfacht wird. Außerdem kann der Sensor beim Ersatz oder zum Einstellen seiner Position in unabhängiger Weise installiert bzw. entfernt werden, ohne die Befestigung zu lösen, wodurch die Wartung vereinfacht wird.
  • Der Sensor kann unter Verwendung einer zweiten Stellschraube an einer beliebigen Position in der Befestigungsnut verankert werden. Die zweite Stellschraube und die ersten Stellschrauben für die Befestigung können in derselben Richtung vorgesehen sein, so dass sie von derselben Richtung unter Verwendung eines Werkzeuges gedreht werden können.
  • Diese Konfiguration vermeidet Arbeitsräume in zwei Richtungen, wodurch die oben beschriebenen Vorgänge unter Verwendung des Werkzeugs zuverlässig auch bei kleinen Arbeitsräumen durchgeführt werden können. Die Befestigungsnut hat vorzugsweise einen Querschnitt aufweisen, der so geformt ist, dass sie Nutenbreite, während der Sensor eine Bereite aufweist, kleiner ist als die innere Nutbreite der Befestigungsvorrichtungsnut aber größer als die Nutbreite der Öffnung. Somit wird beim Drehen der zweiten Stellschraube, zur Herstellung des Reibschlusses zwischen der Spitze der Schraube und dem Nutenboden der Befestigungsnut der Sensor von die Öffnung der Befestigungsnut gepresst, um eine feste Halterung herzustellen.
  • Nachteilig ist bei der bekannten Druckmittelzylinderanordnung jedoch, dass ein Zugang für die Sensoreinstellung bei der Montage beachtet werden muss.
  • Bei Sensoreinstellungsarbeiten an der Druckmittelzylinderanordnung, die im Inneren einer Maschine eingebaut sind, bedeutet dies ein zusätzlicher Aufwand beim Ausbau und Wiedereinbau der Druckmittelzylinderanordnung.
  • Die Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Sensoreinstellungsmöglichkeit ohne die Notwendigkeit zum Zugang zu der Druckmittelzylinderanordnung zu schaffen.
  • Die Aufgabe wird ausgehend von einer Druckmittelzylinderanordnung mit Positionssensoren für die Positionserfassung der Kolbenstellung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 in Verbindung mit dessen kennzeichnenden Merkmalen gelöst. Die nachfolgenden Unteransprüche geben vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung wieder.
  • Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass der Positionssensor die Anschlagposition des Kolbens erfasst und über eine Signalleitung an ein Programmiergerät weiterleitet, das wiederum die aktuelle Anschlagposition des Kolbens in einen nicht flüchtigen Speicher des Positionssensors hineinspeichert.
  • Diese Lösung hat den Vorteil, dass die Positionserfassung der Kolbenstellung über eine Ferneinstellung durchgeführt werden kann, welche einen direkten Zugang zur Druckmittelzylinderanordnung überflüssig macht und somit kann die aufwändige Aus- und Einbauarbeit der Druckmittelzylinderanordnung erspart bleiben.
  • Weiterhin wird die Größe des Positionssensors durch den Einsatz eines EPROM's recht klein gehalten, so dass die Gesamtgröße der Positionserfassungsvorrichtung minimal ist.
  • Ein Vorteil der Erfindung ist, dass auch ein mobiles Position-SET-Modul als Alternative zu einem ortsfesten Programmiergerät - das vorzugsweise eine SPS (speicherprogrammierbare Steuerung) ist - zum Einsatz kommen kann. Hierbei fährt der Kolben zunächst in die gewünschte Position, wonach über einen Taster des Position-SET-Moduls diese Position übernommen wird.
  • Weitere die Erfindung verbessernde Maßnahmen gehen aus den Unteransprüchen hervor oder werden nachstehend gemeinsam mit der Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung anhand der Figuren näher dargestellt. Es zeigt:
    • Fig.1
    eine schematische Seitenansicht einer Druckmittelzylinderanordnung mit Positionssensoren für die Positionserfassung der Kolbenstellung bei Ferneinstellung mit einem einer Signalleitung und einem als SPS ausgeführten stationären Programmiergerät,
    Fig. 2
    eine schematische Seitenansicht einer Druckmittelzylinderanordnung mit Positionssensoren für die Positionserfassung der Kolbenstellung bei Ferneinstellung mit einem Position-SET-Modul.
  • Gemäß Fig.1 enthält eine Druckmittelzylinderanordnung mit Positionssensoren für die Positionserfassung der Kolbenstellung u.a. einen analogen Positionssensor 1, der einen nicht flüchtigen Speicher 12 enthält und an einen Druckmittelzylinder 4 angebracht ist, in dem ein axial geführter Kolben 8 angeordnet ist, an dem eine Kolbenstange 6 koaxial verbunden ist, die durch einen mit Dichtungen versehenen Gehäusedeckel 5 aus dem Zylindergehäuse hinausragt, und mit einem elektromagnetischen Ventil mit Druckenergie versorgt wird. Sowohl der Positionssensor 1 als auch das elektromagnetische Ventil sind über eine Signalleitung 9 mit einem Programmiergerät 3 verbunden. Die Druckmittelzylinderanordnung samt des Positionssensors 1 und des elektromagnetischen Ventils 7 wird in eine Maschine eingebaut. Wobei die Druckmittelzylinderanordnung nicht notwendiger Weise zugänglich sein muss. Das hier als SPS ausgeführte Programmiergerät 3 besteht aus einer elektrischen Energieversorgung 31, einer CPU 32, einem Eingangssignalanschluss 33 und einem Ausgangssignalanschluss 34. Die Signalleitung 9 verbindet die Druckmittelzylinderanordnung und das elektromagnetische Ventil 7 über zwei Schnittstellen 10 und 11 mit dem Programmiergerät 3. Der Kolben 8 wird mittels des elektromagnetischen Ventils 7 zu einer Stellung gefahren, die vom Positionssensor 1 als Anschlagsposition erfasst wird. Diese Stellung wird dann vom Programmiergerät 3 als aktuelle Anschlagsposition in den nicht flüchtigen Speicher 12 einprogrammiert. Eine weitere, entgegengesetzte Anschlagsposition kann von einem zweiten Positionssensor 2 erfasst werden und vom Programmiergerät 3 als die aktuelle, zweite Anschlagsposition in den nicht flüchtigen Speicher 13 einprogrammiert werden. Der Positionssensor 1 arbeitet analog, wogegen eine digitale Datenübertragung erfolgt. Die Signalleitung 9 wird insoweit als ein Datenbus ausgeführt. Der nicht flüchtige Speicher 12 kann als EPROM ausgeführt werden.
  • Das in der Fig.2 dargestellte Ausführungsbeispiel unterscheidet sich vom vorhergehend erläuterten Ausführungsbeispiel dadurch, dass für die Positionsprogrammierung anstatt eines stationären Programmiergerätes ein mobiles Position-SET-Modul 15 eingesetzt ist. Hier wird die Kolbenstange 6 gegen einen mechanischen Endanschlag 18 gefahren. Ein LED 16 des Position-SET-Moduls 15 leuchtet auf. Ein Taster 17 des Position-SET-Moduls 15 wird betätigt, so dass das LED 16 mit einem Dauerlicht leuchtet. Die Position des Kolbens 8 wird mit Berücksichtigung der Toleranzen über das Position-SET-Modul 15 in den Positionssensor 1 gespeichert.
    • Bezugszeichenliste
    • 1
    Positionssensor
    2
    Positionssensor
    3
    Programmiergerät (SPS)
    4
    Druckmittelzylinder
    5
    Deckel
    6
    Kolbenstange
    7
    Elektromagnetisches Ventil
    8
    Kolben
    9
    Signalleiter
    10
    Schnittstelle
    11
    Schnittstelle
    12
    nicht-flüchtiger Speicher
    13
    nicht-flüchtiger Speicher
    14
    Druckmittelversorgung
    15
    Position-SET-Modul
    16
    LED
    17
    Taster
    18
    mechanischer Endanschlag
    31
    elektrische Energieversorgung für das Programmiergerät
    32
    CPU für das Programmiergerät
    33
    Eingangssignalanschluss
    34
    Ausgangssignalanschluss

Claims (3)

  1. Druckmittelzylinderanordnung mit Positionssensoren für die Positionserfassung der Kolbenstellung mit mindestens einem analogen Positionssensor (1), und mit mindestens einem Druckmittelzylinder (4), in dem ein axial geführter Kolben (8) angeordnet ist, an dem eine Kolbenstange (6) koaxial verbunden ist, die durch einen mit Dichtungen versehenen Gehäusedeckel (5) aus dem Zylindergehäuse hinausragt, angebracht ist und mit mindestens einem elektromagnetischen Ventil (7), das mit mindestens einer Signalleitung (9) mit mindestens einem Programmiergerät (3) verbunden ist, wobei
    der analoge Positionssensor (1) die Anschlagposition des Kolbens (8) erfasst und über die Signalleitung (9) an das Programmiergerät (3) weiterleitet dadurch gekennzeichnet, dass das Programmiergerät (3) wiederum die aktuelle Anschlagposition des Kolbens (8) in einen im Positionssensor (1) angeordneten-nicht flüchtigen Speicher (12) hineinspeichert, um eine ferneinstellbare Positionserfassung zu ermöglichen.
  2. Druckmittelzylinderanordnung mit Positionssensoren für die Positionserfassung der Kolbenstellung bei Ferneinstellung nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, dass der nicht flüchtige Speicher (12) als Eprom ausführbar ist.
  3. Druckmittelzylinderanordnung mit Positionssensoren für die Positionserfassung der Kolbenstellung bei Ferneinstellung nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, dass die Datenübertragung über ein Datenbus ausführbar ist.
EP04804615A 2003-12-02 2004-11-30 Druckmittelzylinderanordnung mit positionssensoren für die p ositionserfassung der kolbenstellung Not-in-force EP1692402B1 (de)

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