DE102007003389B4

DE102007003389B4 - Actuator with position measuring device

Info

Publication number: DE102007003389B4
Application number: DE102007003389A
Authority: DE
Inventors: Thomas Dr. Rer. Nat. Reininger; Marcus Dipl.-Ing. Maier; Lothar Dr.-Ing. Geisbusch; Christian Dipl.-Ing. Bretz (FH); Matthias von Dipl.-Ing. Zeppelin (FH); Holger Dr. rer. nat. Steltner
Original assignee: Festo SE and Co KG
Current assignee: Festo SE and Co KG
Priority date: 2007-01-23
Filing date: 2007-01-23
Publication date: 2011-03-03
Anticipated expiration: 2027-01-24
Also published as: US20100011954A1; DE102007003389A1; WO2008089818A1

Abstract

Aktor, insbesondere pneumatischer Zylinder (11a; 11b; 11c), mit einem in einem Bewegungsraum (12) eines Gehäuses beweglich angeordneten Aktorglied (14a; 14b; 14c) und einer Mikrowellen-Positionsmessvorrichtung (50; 50') zur Positionsermittlung des Aktorglieds (14a; 14b; 14c) in dem Bewegungsraum (12), mit einer Mikrowellen-Antennenanordnung (51; 51') zum Senden von Mikrowellen (54; 54') in den einen Hohlleiter bildenden Bewegungsraum (12) und zum Empfangen von durch Reflexion der gesendeten Mikrowellen (54; 54') an dem Aktorglied (14a; 14b; 14c) gebildeten Reflexions-Mikrowellen (55; 55') aus dem Bewegungsraum (12), und mit Auswertemitteln (53) zur Bildung eines die jeweilige Position des Aktorglieds (14a; 14b; 14c) repräsentierenden Positionssignals (57) anhand der Reflexions-Mikrowellen (55; 55'), wobei das Aktorglied (14a; 14b; 14c) eine Rillenanordnung (32a; 32b; 32c; 66; 77; 77') mit mindestens einer Rille (33a; 33b; 33c; 65; 76; 76') aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Rillenanordnung (32a; 32b; 32c; 66; 77; 77') mindestens zwei an einem Außenumfang (30) des Aktorglieds (14a; 14b;...Actuator, in particular a pneumatic cylinder (11a; 11b; 11c), with an actuator element (14a; 14b; 14c) movably arranged in a movement space (12) of a housing and a microwave position measuring device (50; 50 ') for determining the position of the actuator element (14a 14b; 14c) in the movement space (12), with a microwave antenna arrangement (51; 51 ') for transmitting microwaves (54; 54') into the movement space (12) forming a waveguide and for receiving them by reflection Microwaves (54; 54 ') formed on the actuator member (14a; 14b; 14c) reflection microwaves (55; 55') from the movement space (12), and with evaluation means (53) for forming a respective position of the Aktorglieds (14a 14b; 14c) based on the reflection microwaves (55; 55 '), the actuator member (14a; 14b; 14c) having a groove arrangement (32a; 32b; 32c; 66; 77; 77') with at least a groove (33a; 33b; 33c; 65; 76; 76 '), characterized in that the R Illenanordnung (32a; 32b; 32c; 66; 77; 77 ') at least two on an outer periphery (30) of the Aktorglieds (14a, 14b ...

Description

Die Erfindung betrifft einen Aktor, insbesondere einen pneumatischen Zylinder, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to an actuator, in particular a pneumatic cylinder, according to the preamble of claim 1.

Ein solcher Aktor ist z. B. in den nicht vorveröffentlichten europäischen Patentanmeldungen EP 1 752 791 A1 und EP 1 752 792 A1 sowie in DE 10 2006 021 206 A1 beschrieben.Such an actuator is z. In the non-prepublished European patent applications EP 1 752 791 A1 and EP 1 752 792 A1 as in DE 10 2006 021 206 A1 described.

Der Aktor ist beispielsweise ein pneumatischer Zylinder, dessen Kolben ein Aktorglied bildet, das in einer Kolbenkammer des Gehäuses linear beweglich angeordnet ist. Die Kolbenkammer bzw. der Bewegungsraum ist an seiner Innenseite elektrisch leitfähig, beispielsweise auf Grund eines aus Metall bestehenden Gehäuses, so dass der Bewegungsraum einen Hohlleiter bildet. Die Mikrowellen breiten sich von der Antennenanordnung in Richtung des Kolbens aus und werden vom Kolben reflektiert. Die Auswertemittel ermitteln beispielsweise anhand der Laufzeit zwischen hinlaufender Mikrowelle und rücklaufender Reflexions-Mikrowelle die Position des Kolbens.The actuator is for example a pneumatic cylinder whose piston forms an actuator member which is arranged to be linearly movable in a piston chamber of the housing. The piston chamber or the movement space is electrically conductive on its inside, for example on the basis of a metal housing, so that the movement space forms a waveguide. The microwaves propagate from the antenna assembly in the direction of the piston and are reflected by the piston. For example, the evaluation means determine the position of the piston based on the transit time between the traveling microwave and the return reflection microwave.

Am Außenumfang des Kolbens ist üblicherweise eine Dichtung angeordnet, die aus einem dielektrischen Material besteht. Dadurch stellt der Kolben keinen idealen Hohlleiterkurzschluss dar. Ferner gibt es Aktorglieder oder Kolben aus Kunststoff, die die Mikrowellen nicht reflektieren. Die Mikrowellen bzw. Hohlleiterwellen laufen dann teilweise am Aktorglied oder Kolben vorbei und werden erst von einer Stirnseite des Bewegungsraumes reflektiert, der der Antennenanordnung gegenüberliegt. Somit werden die Mikrowellen ganz oder teilweise nicht, wie gewünscht, vom Aktorglied, sondern z. B. von einer gegenüberliegenden Stirnwand des Gehäuses reflektiert, so dass die Position des Aktorgliedes nicht oder nur schwer ermittelbar ist.On the outer circumference of the piston, a seal is usually arranged, which consists of a dielectric material. As a result, the piston is not an ideal waveguide short circuit. There are also actuator members or pistons made of plastic, which do not reflect the microwaves. The microwaves or waveguide waves then partially pass the actuator member or piston and are only reflected by an end face of the movement space, which is opposite to the antenna arrangement. Thus, the microwaves are wholly or partially not, as desired, from the actuator member, but z. B. reflected from an opposite end wall of the housing, so that the position of the Aktorgliedes is difficult or impossible to determine.

Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Messgenauigkeit bei der Positionsermittelung des Aktorgliedes zu verbessern.It is therefore the object of the present invention to improve the measurement accuracy in the position determination of the Aktorgliedes.

Zur Lösung der Aufgabe ist ein Aktor gemäß der technischen Lehre des Anspruchs 1 vorgesehen.To solve the problem, an actuator according to the technical teaching of claim 1 is provided.

Die Rillenanordnung kann an verschiedenen Stellen des Aktorgliedes angeordnet sein. Erfindungsgemäß ist es, die Rillenanordnung an einem Außenumfang des Aktorgliedes anzuordnen. Es ist dabei möglich, dass sich die Rillenanordnung über den gesamten Außenumfang oder über Umfangssegmente das Aktorgliedes erstreckt. Bei der Anordnung über Umfangssegmente ist es vorteilhaft, wenn das Aktorglied verdrehsicher in dem Bewegungsraum angeordnet ist.The groove arrangement can be arranged at different locations of the actuator member. According to the invention, the groove arrangement is to be arranged on an outer circumference of the actuator member. It is possible that the groove arrangement extends over the entire outer circumference or over peripheral segments of the actuator member. In the arrangement over peripheral segments, it is advantageous if the actuator member is arranged against rotation in the movement space.

Es ist aber auch erfindungsgemäß, dass die mindestens eine Rille oder die Rillenanordnung an einer Ausnehmung des Aktorglieds oder an einem Vorsprung des Aktorglieds angeordnet ist. Es versteht sich, dass ein Aktorglied auch mehrere Rillenanordnungen umfassen kann, beispielsweise an einem Außenumfang und einem Vorsprung oder dergleichen. Auch die Rillen am Vorsprung oder der Ausnehmung können sich jeweils über einen Teilumfang oder ein Umfangssegment oder über den gesamten Außenumfang des Vorsprungs oder Innenumfang der Außennehmung erstrecken.However, it is also according to the invention that the at least one groove or the groove arrangement is arranged on a recess of the actuator member or on a projection of the actuator member. It is understood that an actuator member may also comprise a plurality of groove arrangements, for example on an outer periphery and a projection or the like. The grooves on the projection or the recess may each extend over a partial circumference or a circumferential segment or over the entire outer circumference of the projection or inner circumference of the outer recess.

Mit Hilfe der Rillenanordnung werden die von der Antennenanordnung gesendeten Mikrowellen reflektiert. Bereits eine einzige Rille verbessert die Reflexionseigenschaften des Aktorgliedes. Zweckmäßigerweise sind zwei, drei oder mehr Rillen vorhanden.With the aid of the groove arrangement, the microwaves transmitted by the antenna arrangement are reflected. Even a single groove improves the reflection properties of the Aktorgliedes. Conveniently, there are two, three or more grooves.

Beispielsweise sendet die Mikrowellen-Antennenanordnung Mikrowellen im sogenannten E01-Mode oder im H11-Mode im Rundhohlleiter. Wenn die gesendeten E01-Mikrowellen auf ein koaxiales Hindernis wie z. B. einen Kolben treffen, werden sie teilweise reflektiert oder teilweise in eine koaxiale TEM-Welle umgewandelt. Bei diesem kurzen Stück Koaxialleiter bildet der Kolben den Innenleiter, die Dichtung zwischen Kolben und Zylinderwand das Dielektrikum un die Zylinderwand den Außenleiter. Wenn eine H11-Welle auf ein koaxiales Hindernis trifft, entsteht ein Feldbild, das einem höheren Mode in einer Koaxialleitung entspricht, d. h. eine H11-Welle in einer Koaxialleitung.For example, the microwave antenna arrangement transmits microwaves in the so-called E01 mode or in the H11 mode in the circular waveguide. If the sent E01 microwaves are incident on a coaxial obstacle such as B. hit a piston, they are partially reflected or partially converted into a coaxial TEM wave. In this short piece of coaxial conductor, the piston forms the inner conductor, the seal between piston and cylinder wall the dielectric and the cylinder wall the outer conductor. When an H11 wave encounters a coaxial obstacle, a field image is created which corresponds to a higher mode in a coaxial line, i. H. a H11 wave in a coaxial line.

Der Bewegungsraum bildet zweckmäßigerweise einen Außenleiter einer Koaxialleitung für die Mikrowellen. Dort breiten sich die Mikrowellen im E01-Mode bzw. H11-Mode aus. Die Rillenanordnung ist beispielsweise an einem Innenleiterabschnitt der Koaxialleitung angeordnet. Die Rillenanordnung behindert in diesem Fall den Stromfluss am Innenleiterabschnitt. Der Strom kann nicht oder nur teilweise über die Rille fließen. Dies führt zu einer lokalen Reflexion der elektromagnetischen Welle und damit zu einer zumindest zusätzlichen gewünschten Reflexion der insgesamt auf das Aktorglied einfallenden Welle.The movement space expediently forms an outer conductor of a coaxial cable for the microwaves. There, the microwaves propagate in E01 mode or H11 mode. The groove arrangement is arranged, for example, on an inner conductor section of the coaxial line. The groove arrangement hinders the current flow at the inner conductor section in this case. The current can not or only partially flow over the groove. This leads to a local reflection of the electromagnetic wave and thus to an at least additional desired reflection of the total incident on the actuator member shaft.

Das bewegliche Aktorglied reflektiert anhand der Rillenanordnung die Mikrowellen, die mit Hilfe z. B. einer Koppelsonde der Mikrowellen-Antennenanordnung in den Bewegungsraum eingekoppelt werden. Anhand einer Laufzeitmessung und/oder anhand eines Phasenvergleichs zwischen ausgesendeten Mikrowellen und empfangenen Mikrowellen, die beispielsweise einen Frequenzbereich von 10 MHz–25 GHz, vorteilhaft 1 GHz–25 GHz, haben, ermittelt die Positionsmessvorrichtung eine Position des Aktorglieds in seinem Bewegungsraum. Die Positionsmessvorrichtung misst z. B. den Abstand des Aktorglieds von einem Endanschlag im Bereich der Mikrowellen-Antennenanordnung. The movable actuator member reflects based on the groove arrangement, the microwaves, with the aid of z. B. a coupling probe of the microwave antenna assembly are coupled into the movement space. Based on a transit time measurement and / or based on a phase comparison between emitted microwaves and received microwaves, for example, a frequency range of 10 MHz-25 GHz, advantageously 1 GHz-25 GHz, the position measuring device determines a position of the actuator member in its movement space. The position measuring device measures z. B. the distance of the Aktorglieds of an end stop in the microwave antenna array.

Der Aktor, z. B. ein elektrischer und/oder fluidtechnischer Antrieb, hat ein Gehäuse mit einem elektrisch leitfähigen Bewegungsraum, in dem ein Aktorglied, beispielsweise ein Läufer eines elektrischen Motors oder ein Kolben eines pneumatischen Antriebs, beweglich angeordnet ist. Der Aktor ist zweckmäßigerweise ein Linearaktor. Das Aktorglied ist dann linear beweglich. Auch bei einem Dreh- oder Schwenkantrieb ist das erfindungsgemäße Prinzip einsetzbar.The actuator, z. As an electrical and / or fluid power drive, has a housing with an electrically conductive movement space in which an actuator member, such as a rotor of an electric motor or a piston of a pneumatic drive, is arranged to be movable. The actuator is expediently a linear actuator. The actuator member is then linearly movable. Even with a rotary or rotary actuator principle of the invention can be used.

Der Aktor kann elektrisch und/oder fluidtechnisch, beispielsweise pneumatisch oder hydraulisch, angetrieben werden. Auch ein sogenannter Hybrid-Antrieb, der elektrisch und fluidtechnisch antreibbar ist, ist vorteilhaft.The actuator can be driven electrically and / or fluidically, for example pneumatically or hydraulically. Also, a so-called hybrid drive, which is electrically and fluidically driven, is advantageous.

Eine weitere Variante der Erfindung kann vorsehen, dass die Positionsmessvorrichtung einen Bestandteil eines Fluidventils bildet, beispielsweise eines pneumatischen Ventils. Das Aktorglied ist in diesem Falle z. B. das Ventilglied des Fluidventils, beispielsweise ein Antriebskolben, mit dem das Ventilglied pneumatisch angetrieben wird.A further variant of the invention can provide that the position measuring device forms part of a fluid valve, for example a pneumatic valve. The actuator member is in this case z. B. the valve member of the fluid valve, such as a drive piston, with which the valve member is pneumatically driven.

Die Rille kann beispielsweise eine rechteckige Innenkontur aufweisen. Beispielsweise ist der Bodenbereich rechteckig ausgeformt. Es versteht sich, dass auch polygonale, V-förmige, U-förmige oder runde Innenkonturen denkbar sind.The groove may for example have a rectangular inner contour. For example, the bottom area is formed rectangular. It is understood that even polygonal, V-shaped, U-shaped or round inner contours are conceivable.

Die Ausnehmung oder der Vorsprung mit der Rillenanordnung können einen Bestandteil einer Dämpferanordnung zur Verringerung der Endgeschwindigkeit des Aktorglieds im Bereich eines Endanschlages des Gehäuses bzw. des Bewegungsraumes bilden.The recess or the projection with the groove arrangement may form part of a damper arrangement for reducing the end speed of the actuator member in the region of an end stop of the housing or of the movement space.

Beispielsweise umfasst die Rillenanordnung eine Ausnehmung oder ist an einer Ausnehmung angeordnet, in die ein am Gehäuse angeordneter Vorsprung eintauchen kann. Dieser Vorsprung ist beispielsweise Bestandteil einer Dämpferanordnung. Wenn sich das Aktorglied dem Endanschlag annähert, greift der Vorsprung am Gehäuse in die Ausnehmung am Aktorglied oder der Vorsprung am Aktorglied in die Ausnehmung am Gehäuse an und verschließt einen Fluidkanal, der zum Einströmen und Ausströmen von Fluid vorgesehen ist. Fluid, beispielsweise Druckluft, kann dann nur noch über einen Ausströmkanal gedrosselt ausströmen, so dass die Endgeschwindigkeit des Aktorgliedes im Bereich des Endanschlages verringert ist.For example, the groove arrangement comprises a recess or is arranged on a recess into which a projection arranged on the housing can dip. This projection is for example part of a damper arrangement. When the actuator member approaches the end stop, the projection on the housing engages the recess on the actuator member or the projection on the actuator member in the recess on the housing and closes a fluid channel, which is provided for the inflow and outflow of fluid. Fluid, for example compressed air, can then only flow out throttled via an outflow channel, so that the end speed of the actuator member in the area of the end stop is reduced.

Die Ausnehmung oder der Vorsprung mit der erfindungsgemäßen Rillenanordnung sowie die Mikrowellen-Antennenanordnung sind zweckmäßigerweise koaxial.The recess or the projection with the groove arrangement according to the invention and the microwave antenna arrangement are expediently coaxial.

Es ist möglich, dass die mindestens eine Rille hohl oder mit einem dielektrischen Material gefüllt ist. Die Rillenanordnung kann sowohl hohle als auch mit dielektrischem Material gefüllte Rillen aufweisen. Ferner ist es denkbar, dass eine Rille teilweise hohl und teilweise mit dielektrischem Material gefüllt ist. Das dielektrische Material, beispielsweise Kunststoff, Gummi oder dergleichen, kann an das Aktorglied angespritzt sein. Es ist auch möglich, dass das dielektrische Material eine separate Komponente bildet, die im Rahmen eines Montageprozesses an dem Aktorglied angeordnet ist.It is possible that the at least one groove is hollow or filled with a dielectric material. The groove arrangement may comprise both hollow and dielectric material filled grooves. Furthermore, it is conceivable that a groove is partially hollow and partially filled with dielectric material. The dielectric material, such as plastic, rubber or the like, may be molded onto the actuator member. It is also possible for the dielectric material to form a separate component, which is arranged on the actuator member as part of an assembly process.

Die mindestens eine Rille hat zweckmäßigerweise eine Tiefe entsprechend etwa 1/4 der Wellenlänge der sich im Bereich des Innenraums der mindestens einen Rille ausbreitenden Mikrowellen auf. Der Innenraum kann beispielsweise hohl sein, so dass die Mikrowellen eine Wellenlänge entsprechend einer Ausbreitung in Luft aufweisen. Es ist aber auch möglich, dass, wie oben erläutert, der Innenraum mit dielektrischem Material ganz oder teilweise gefüllt ist. Die Tiefe der mindestens einen Rille ist dann zweckmäßigerweise abhängig von der Dielektrizitätszahl des dielektrischen Materials. Zweckmäßigerweise ist die Tiefe der Rille kleiner als 1/4 der Wellenlängen der Mikrowellen bezüglich Luft als Ausbreitungsmedium. Die Wellenlänge der Mikrowellen in Luft beträgt beispielsweise λ0, die Wellenlänge λ der Mikrowellen im Bereich des Dielektrikums in der mindestens einen Rille berechnet sich wie folgt:

The at least one groove expediently has a depth corresponding to approximately 1/4 of the wavelength of the microwaves propagating in the region of the interior of the at least one groove. The interior may be hollow, for example, so that the microwaves have a wavelength corresponding to a propagation in air. But it is also possible that, as explained above, the interior is completely or partially filled with dielectric material. The depth of the at least one groove is then expediently dependent on the dielectric constant of the dielectric material. Conveniently, the depth of the groove is less than 1/4 of the wavelengths of the microwaves with respect to air as the propagation medium. The wavelength of the microwaves in air is for example λ0, the wavelength λ of the microwaves in the region of the dielectric in the at least one groove is calculated as follows:

Wobei εr die Dielektrizitätszahl des Dielektrikums ist. Die Tiefe der Rillen beträgt beispielsweise 2–5 mm.Where εr is the dielectric constant of the dielectric. The depth of the grooves is for example 2-5 mm.

Der Abstand zwischen Rillen der Rillenanordnung ist zweckmäßigerweise kleiner als die Tiefe der jeweiligen Rillen. Beispielsweise ist der Abstand deutlich kleiner als 1/4 der Wellenlänge der Mikrowellen. Die Wellenlänge der Mikrowellen ist, wie erläutert, abhängig vom jeweiligen Dielektrikum, also beispielsweise Luft oder Kunststoff. Der Abstand zwischen den Rillen sowie die Tiefe der Rillen ist abgestimmt auf die Betriebsfrequenz der Mikrowellen.The distance between grooves of the groove arrangement is expediently smaller than the depth of the respective grooves. For example, the distance is significantly smaller than 1/4 of the wavelength of the microwaves. The wavelength of the microwaves is, as explained, depending on the respective dielectric, so for example air or plastic. The distance between the grooves and the depth of the grooves is tuned to the operating frequency of the microwaves.

Die Rillen der Rillenanordnung können in einer Variante der Erfindung ausschließlich zu Reflexionszwecken an dem Aktorglied angeordnet sein. Ferner ist es denkbar, dass die Rillenanordnung eine Halterung für mindestens eine weitere Komponente des Aktorgliedes bildet oder umfasst. Beispielsweise können eine oder mehrere Rillen dafür vorgesehen sein, eine Dichtungsanordnung, eine Führungseinrichtung zum Führen des Aktorglieds zu bilden. Ferner ist es denkbar, dass die Rillen separate Halterillen zum Halten der weiteren Komponente, beispielsweise der Dichtungsanordnung umfasst. Ferner ist es denkbar, dass die weitere Komponente, beispielsweise ein Dichtring oder dergleichen, nur in einen Teilbereich einer Rille der Rillenanordnung eingreift.The grooves of the groove arrangement can be arranged in a variant of the invention exclusively for purposes of reflection on the actuator member. Furthermore, it is conceivable that the groove arrangement forms or comprises a holder for at least one further component of the actuator member. For example, one or more grooves may be provided to form a seal assembly, a guide means for guiding the actuator member. Furthermore, it is conceivable for the grooves to comprise separate holding grooves for holding the further component, for example the sealing arrangement. Furthermore, it is conceivable that the further component, for example a sealing ring or the like, engages only in a partial region of a groove of the groove arrangement.

Das Aktorglied kann einen Aktor-Kunststoffkörper umfassen, an den die Rillenanordnung angeordnet ist. Die Rillenanordnung kann beispielsweise an einer elektrisch leitfähigen, dem Aktor-Kunststoffkörper angeordneten Komponente angeordnet sein. Diese Komponente ist beispielsweise eine Hülse, die in einem Aufnahmeraum des Aktor-Kunststoffkörpers angeordnet ist oder vor den Aktor-Kunststoffkörper vorsteht.The actuator member may comprise an actuator plastic body to which the groove arrangement is arranged. The groove arrangement can be arranged, for example, on an electrically conductive component arranged on the actuator plastic body. This component is, for example, a sleeve which is arranged in a receiving space of the actuator plastic body or projects in front of the actuator plastic body.

Die Rillenanordnung kann auch eine am Aktorglied angeordnete elektrisch leitfähige Beschichtung umfassen. Beispielsweise sind am Aktorglied Rillen angeordnet, beispielsweise ausgefräst, die mit der elektrisch leitfähigen Beschichtung versehen sind. Ferner ist es denkbar, dass eine Kunststoff-Komponente mit der Rillenanordnung am Aktorglied angeordnet ist, wobei die Rillen der Kunststoff-Komponente mit der leitfähigen Beschichtung versehen sind.The groove arrangement may also comprise an electrically conductive coating arranged on the actuator member. For example, grooves are arranged on the actuator member, for example milled out, which are provided with the electrically conductive coating. Furthermore, it is conceivable that a plastic component with the groove arrangement is arranged on the actuator member, wherein the grooves of the plastic component are provided with the conductive coating.

Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung erläutert. Es zeigen:Hereinafter, embodiments of the invention will be explained with reference to the drawing. Show it:

1 eine Querschnittsansicht eines pneumatischen Zylinders mit einem Kolben, an dessen Außenumfang Rillen angeordnet sind, 1 a cross-sectional view of a pneumatic cylinder with a piston, on the outer circumference of which grooves are arranged,

2 eine Querschnittsansicht eines pneumatischen Zylinders mit einem an einem Kolbenangeordneten Dämpfervorsprung, an dessen Außenumfang Rillen angeordnet sind, 2 a cross-sectional view of a pneumatic cylinder with a piston arranged on a damper projection, on the outer circumference grooves are arranged,

2b einen bei dem Zylinder gemäß 2 alternativ einsetzbaren Kolben, 2 B one in the cylinder according to 2 alternatively usable piston,

3a eine schematische Querschnittsansicht entlang einer Linie A-A in 2 des Zylinders mit Mikrowellen im E01-Mode, 3a a schematic cross-sectional view along a line AA in 2 of the cylinder with microwaves in E01 mode,

3b eine schematische Querschnittsansicht des Zylinders entlang einer Linie B-B in 2 mit Mikrowellen im TEM-Mode 3b a schematic cross-sectional view of the cylinder along a line BB in 2 with microwaves in TEM mode

4 eine Querschnittsansicht eines kolbenstangenlosen Arbeitszylinders mit einer Ausnehmung, an der Rillen angeordnet sind, 4 a cross-sectional view of a rodless cylinder with a recess, are arranged on the grooves,

5a eine schematische Querschnittsansicht des Arbeitszylinders gemäß 4 entlang einer Linie C-C mit Mikrowellen H11-Mode, 5a a schematic cross-sectional view of the working cylinder according to 4 along a line CC with microwave H11 mode,

5b eine Querschnittsansicht des Zylinders von 4 entlang einer Linie D-D mit H11-Mikrowellen als höherer Mode in einer Koaxialleitung, 5b a cross-sectional view of the cylinder of 4 along a line DD with H11 microwaves as a higher mode in a coaxial line,

7a eine Querschnittsansicht eines Kolbens eines pneumatischen Arbeitszylinders gemäß dem Stand der Technik, 7a a cross-sectional view of a piston of a pneumatic working cylinder according to the prior art,

7b eine Querschnittsansicht eines Kolbens etwa in der Bauart der 7a, allerdings mit erfindungsgemäßen Rillen, 7b a cross-sectional view of a piston approximately in the design of 7a but with grooves according to the invention,

8 eine Querschnittsansicht eines Kolbens mit hohlen Rillen an seinem Außenumfang und 8th a cross-sectional view of a piston with hollow grooves on its outer periphery and

9 einen Kolben eines Arbeitszylinders mit Rillen, die teilweise mit Dielektrikum gefüllt sind. 9 a piston of a working cylinder with grooves, which are partially filled with dielectric.

Gleichartige oder gleichwirkende Bestandteile der nachfolgenden Ausführungsbeispiele sind mit denselben Bezugszeichen versehen und werden nur einmal beschrieben.Similar or equivalent components of the following embodiments are provided with the same reference numerals and are described only once.

Ein pneumatischer Arbeitszylinder 11a bildet einen Aktor 10a, insbesondere einen fluidtechnischen Aktor. In einem Bewegungsraum 12 eines Aktorgehäuses 13 ist ein Aktorglied 14a linear hin- und her beweglich angeordnet. Das Aktorglied 14a ist durch einen Kolben 15a des Arbeitszylinders 11a gebildet. Beim Ausführungsbeispiel handelt es sich um einen pneumatischen Arbeitszylinder mit einer Kolbenstange, wobei auch kolbenstangenlose Varianten, elektrische Antriebe, kombinierte elektro-pneumatische Antriebe, insbesondere Linearantriebe, ohne weiteres möglich sind.A pneumatic working cylinder 11a forms an actor 10a , in particular a fluidic actuator. In a movement room 12 an actuator housing 13 is an actuator element 14a arranged linear reciprocatingly movable. The actuator element 14a is by a piston 15a of the working cylinder 11a educated. In the embodiment, it is a pneumatic cylinder with a piston rod, which also rodless versions, electric drives, combined electro-pneumatic actuators, especially linear actuators are readily possible.

Eine Ventilanordnung 16, die beispielsweise ein 2/2-Ventil aufweist, speist Druckluft 17 aus einer Druckluftquelle 18 über Druckluftanschlüsse 19, 20 in den Bewegungsraum 12 ein bzw. ermöglicht das Ausströmen von Druckluft aus den Druckluftanschlüssen 19, 20, um den Kolben 15a anzutreiben, der den Bewegungsraum 12 in zwei nicht näher bezeichnete Teilkammern trennt. Am Außenumfang des Kolbens 15a ist beispielsweise hierfür eine Dichtung 21a vorgesehen.A valve arrangement 16 , which has a 2/2 valve, for example, supplies compressed air 17 from a compressed air source 18 via compressed air connections 19 . 20 in the movement room 12 on or allows the outflow of compressed air from the compressed air connections 19 . 20 to the piston 15a to propel the movement space 12 in two unspecified sub-chambers separates. On the outer circumference of the piston 15a For example, this is a seal 21a intended.

Ein Mittelteil 22 des Gehäuses 13 wird stirnseitig durch einen Lagerdeckel 23a sowie einen Abschlussdeckel 24a verschlossen, und begrenzt somit den Bewegungsraum bzw. die Kolbenkammer 12. Der Lagerdeckel 23a wird an einer Öffnung 26 mit einer Dichtung von einer Kolbenstange 25 durchdrungen, die ein Kraftabgriffselement des Arbeitszylinders 11a bildet.A middle section 22 of the housing 13 is frontally through a bearing cap 23a as well as a cover 24a closed, and thus limits the movement space and the piston chamber 12 , The bearing cap 23a is at an opening 26 with a seal from a piston rod 25 penetrated, which is a Kraftabgriffselement of the working cylinder 11a forms.

Eine Positionsmessvorrichtung 50 dient zu einer Positionserfassung des Aktorglieds 14a innerhalb des Bewegungsraums 12, beispielsweise eines Abstandes 28 des Kolbens 15a von einem Endanschlag 27 am Deckel 24a.A position measuring device 50 serves for a position detection of the actuator member 14a within the movement space 12 , for example, a distance 28 of the piston 15a from an end stop 27 on the lid 24a ,

Die Mikrowellen-Antennenanordnung 51 enthält z. B. eine Koppelsonde zum Senden und Empfangen von Mikrowellen mit hoher Frequenz, beispielsweise in einem Frequenzbereich von etwa 10 MHz bis 25 GHz. Die Koppelsonde kann z. B. eine metallische Sonde oder ein mit elektrisch leitfähigen Oberflächen versehenes Kunststoffelement sein.The microwave antenna arrangement 51 contains z. B. a coupling probe for transmitting and receiving microwaves at high frequency, for example in a frequency range of about 10 MHz to 25 GHz. The coupling probe can z. Example, a metallic probe or provided with electrically conductive surfaces plastic element.

Die Mikrowellen-Antennenanordnung 51 ist mit einer Hochfrequenzeinrichtung 52, beispielsweise einer Hochfrequenzplatine oder dergleichen, sowie einer Auswerteeinrichtung 53 verbunden.The microwave antenna arrangement 51 is with a high frequency device 52 , For example, a high-frequency board or the like, and an evaluation 53 connected.

Mit Hilfe der Hochfrequenzeinrichtung 52 können Mikrowellen 54 erzeugt werden, die Mikrowellen-Antennenanordnung 51 in den Bewegungsraum 12 einkoppelt. Der Bewegungsraum 12 bildet einen Hohlleiter 56, der die Mikrowellen 54 bis zum Aktorglied 14a. leitet, das die Mikrowellen 54 reflektiert und Reflexions-Mikrowellen 55 bildet.With the help of the high-frequency device 52 can microwaves 54 are generated, the microwave antenna array 51 in the movement room 12 couples. The movement room 12 forms a waveguide 56 that the microwaves 54 to the actuator element 14a , that conducts the microwaves 54 reflected and reflection microwaves 55 forms.

Die Mikrowellen-Antennenanordnung 51 kann in einem dielektrischen Abschnitt des Deckels 24a angeordnet sein. Der Deckel 24a besteht ansonsten zweckmäßigerweise aus Metall. Ferner bestehen auch das Mittelteil 22 sowie der Deckel 23a zweckmäßigerweise aus Metall. Jedenfalls ist eine Innenwandung 29 des Mittelteils 22 zur Bildung des Hohlleiters 56 elektrisch leitfähig.The microwave antenna arrangement 51 can be in a dielectric section of the lid 24a be arranged. The lid 24a otherwise is suitably made of metal. Furthermore, there are also the middle part 22 as well as the lid 23a suitably made of metal. Anyway, an inner wall 29 of the middle section 22 for the formation of the waveguide 56 electrically conductive.

Die Hochfrequenzeinrichtung 52 enthält nicht näher bezeichnete Einkopplungselemente und Auskopplungselemente, zum Beispiel Kondensatoren, Millimeterwellen Integrated Circuits (MMICs), Richtkoppler oder dergleichen. Die Hochfrequenzeinrichtung 52 kann die Mikrowellen 54 vorteilhaft in unterschiedlichen Frequenzen sowie weiteren, nicht näher bezeichneten Frequenzen senden, beispielsweise mit Hilfe eines spannungsgesteuerten Oszillators (VCO) oder dergleichen.The high-frequency device 52 includes unspecified coupling elements and coupling elements, for example capacitors, millimeter-wave integrated circuits (MMICs), directional couplers or the like. The high-frequency device 52 can the microwaves 54 advantageously in different frequencies and other unspecified frequencies send, for example by means of a voltage controlled oscillator (VCO) or the like.

Die Hochfrequenzeinrichtung 52 sowie die Auswerteeinrichtung 53, die Auswertemittel im Sinne der Erfindung enthält oder bildet, sind elektrisch miteinander verbunden und können einer gemeinsamen Trägerstruktur angeordnet sein. Die Hochfrequenzeinrichtung 52 und/oder die Auswerteeinrichtung 53 können im oder am Deckel 24a angeordnet sein.The high-frequency device 52 as well as the evaluation device 53 , which contains or forms evaluation means in the sense of the invention, are electrically connected to one another and can be arranged in a common carrier structure. The high-frequency device 52 and / or the evaluation device 53 can in or on the lid 24a be arranged.

Die Auswerteeinrichtung 53 ermittelt beispielsweise anhand der Laufzeit von Pulsen der Mikrowellen 54, 55 (Pulsradar), anhand von Phasenverschiebungen zwischen hinlaufenden (54; 54') und rücklaufenden Mikrowellen 55 (Interferometer-Verfahren), anhand eines FMCW-Verfahrens (Frequency Modulated Continuous Wave) oder dergleichen die Position die z. B. dem Abstand 28 entspricht, des Aktorglieds 14a innerhalb des Bewegungsraumes 12. Beispielsweise enthält die Auswerteeinrichtung 54 und/oder die Hochfrequenzeinrichtung 52 eine Mischeinrichtung zum Mischen, z. B. zum Multiplizieren der gesendeten Mikrowellen 54 und der reflektierten Mikrowellen 55, einen Prozessor, einen Speicher und/oder weitere elektronische Bauelemente, beispielsweise ASICs (Application Specific Integrated Circuits) oder dergleichen. Die Auswerteeinrichtung 53 sendet ein die jeweilige Position des Aktorglieds 14a repräsentierendes Positionssignal 57 drahtlos mit einer Antenne 58 oder über eine Leitung 59, z. B. an eine übergeordnete Steuerung S. The evaluation device 53 determines, for example, based on the duration of pulses of microwaves 54 . 55 (Pulse radar), based on phase shifts between running ( 54 ; 54 ' ) and returning microwaves 55 (Interferometer method), based on a FMCW method (Frequency Modulated Continuous Wave) or the like, the position of the z. B. the distance 28 corresponds, the Aktorglieds 14a within the movement room 12 , For example, contains the evaluation 54 and / or the high-frequency device 52 a mixing device for mixing, e.g. For multiplying the transmitted microwaves 54 and the reflected microwaves 55 , a processor, a memory and / or other electronic components, for example ASICs (Application Specific Integrated Circuits) or the like. The evaluation device 53 sends the respective position of the Aktorglieds 14a representing position signal 57 wireless with an antenna 58 or via a line 59 , z. To a higher-level controller S.

An einem Außenumfang 30 eines Aktorkörpers 31a, beispielsweise eines Metallkörpers oder eines elektrisch leitenden, z. B. beschichteten Kunststoffkörpers, ist eine Rillenanordnung 32a mit Rillen 33a angeordnet.On an outer circumference 30 an actuator body 31a , For example, a metal body or an electrically conductive, z. B. coated plastic body, is a groove arrangement 32a with grooves 33a arranged.

An sich würde die elektrisch nicht leitfähige Dichtung 21a einen teilweise Durchtritt der Mikrowellen 54 in den Raum hinter dem Kolben ermöglichen, was unerwünscht wäre. Durch die Rillenanordnung 32a jedoch werden die Mikrowellen 54 fast vollständig reflektiert, so dass die Reflexions-Mikrowellen 55 gebildet werden.In itself, the electrically non-conductive seal 21a a partial passage of the microwaves 54 into the space behind the piston, which would be undesirable. Through the groove arrangement 32a however, the microwaves become 54 almost completely reflected, so that the reflection microwaves 55 be formed.

Eine Tiefe 34a der Rillen 33a, die beispielsweise einen rechteckigen Querschnitt aufweisen, ist auf die Frequenz bzw. Wellenlänge der Mikrowellen 54 abgestimmt. Dabei ist die dielektrische Eigenschaft der Dichtung 21a, die sich in Innenräume 35 der Rillen 33a erstreckt, berücksichtigt. Die Tiefe 34a beträgt beispielsweise 1/4 der Wellenlänge der Mikrowellen 54 im Bereich der Innenräume 35, wobei die Wellenlänge der Mikrowellen im Bereich der Innenräume 35 in Abhängigkeit der Dielektrizitätszahl des Materials für die Dichtung 21a verringert ist.A depth 34a the grooves 33a , which have, for example, a rectangular cross-section, is on the frequency or wavelength of the microwaves 54 Voted. Here is the dielectric property of the seal 21a that are in interiors 35 the grooves 33a extends, takes into account. The depth 34a is for example 1/4 of the wavelength of the microwaves 54 in the area of interiors 35 , where the wavelength of the microwaves in the area of the interiors 35 depending on the dielectric constant of the material for the seal 21a is reduced.

Ein pneumatischer Arbeitszylinder 11b (2) hat teilweise gleiche oder ähnliche Komponenten wie der Arbeitszylinder 11a.A pneumatic working cylinder 11b ( 2 ) has partially the same or similar components as the working cylinder 11a ,

An einem Deckel 24b ist eine Dämpferanordnung 36b angeordnet, die einen Aufprall eines Kolbens 15b, der ein Aktorglied 14b bildet, an einem Endanschlag 27 im Bereich des Deckels 24a dämpft. Wenn der Kolben 15b sich dem Endanschlag 27 nähert, taucht auf einem letzten Bewegungsabschnitt ein Dämpfervorsprung 37, der vor den Kolben 15b vorsteht, in eine Ausnehmung 38 im Bereich des Deckels 24b, z. B. an einem dem Deckel 24b vorgelagerten Dämpferring 38', ein. Dann kann keine Druckluft mehr über einen Kanal 39 aus dem Bewegungsraum bzw. der Kolbenkammer ausströmen. Luft kann lediglich noch durch einen Ausströmkanal 40 aus dem Bewegungsraum 12 ausströmen. Am Ausströmkanal 40 ist zweckmäßigerweise eine Drossel 41, die vorteilhaft einstellbar ist, angeordnet. Durch den verringerten Querschnitt des Ausströmkanals 40 wird der Kolben 15b im Bereich des Endanschlags 27 gebremst.On a lid 24b is a damper assembly 36b arranged, which is a collision of a piston 15b who is an actor member 14b forms, at an end stop 27 in the area of the lid 24a attenuates. When the piston 15b the end stop 27 approaches, a damper protrusion emerges on a final move section 37 , in front of the pistons 15b protrudes into a recess 38 in the area of the lid 24b , z. B. on a lid 24b upstream damper ring 38 ' , one. Then no more compressed air can pass through a channel 39 flow out of the movement space or the piston chamber. Air can only through a discharge channel 40 from the movement room 12 flow out. At the discharge channel 40 is expediently a throttle 41 , which is advantageously adjustable, arranged. Due to the reduced cross-section of the discharge channel 40 becomes the piston 15b in the area of the end stop 27 braked.

An dem Dämpfervorsprung 37 ist eine Rillenanordnung 32b mit Rillen 33b angeordnet. Die Rillenanordnung 32b reflektiert die Mikrowellen 54 zur Bildung der Reflexions-Mikrowellen 55.At the damper projection 37 is a groove arrangement 32b with grooves 33b arranged. The groove arrangement 32b reflects the microwaves 54 to form the reflection microwaves 55 ,

Die Rillen 33b sind an einer Rillenkomponente 42 ausgebildet, die an einem Vorsprungkörper 43 des Dämpfervorsprungs 37 angeordnet ist. Die Rillenkomponente 42 ist z. B. hülsenartig. Die Rillen 33b sind an einem Außenumfang der Rillenkomponente 42 angeordnet. Der Vorsprungkörper 43 besteht beispielsweise aus Kunststoff oder einem sonstigen dielektrischen Material. Die Rillenkomponente 42 ist zumindest im Bereich der Rillenanordnung 32b elektrisch leitend, z. B. aufgrund einer elektrisch leitenden Beschichtung oder weil die Rillenkomponente 42 aus Metall besteht.The grooves 33b are on a groove component 42 formed on a projection body 43 the damper projection 37 is arranged. The groove component 42 is z. B. sleeve-like. The grooves 33b are on an outer periphery of the groove component 42 arranged. The projection body 43 For example, it is made of plastic or other dielectric material. The groove component 42 is at least in the region of the groove arrangement 32b electrically conductive, z. B. due to an electrically conductive coating or because the groove component 42 made of metal.

Die Rillen 33b können auch an einem Außenumfang eines Vorsprungkörpers 43' eines Kolbens 15b' angeordnet sein, der anstelle des Kolbens 15b verwendbar ist. Der Vorsprungkörper 43' besteht beispielsweise aus Metall. Die Rillen 33b sind beispielsweise eingefräst.The grooves 33b may also be on an outer periphery of a projection body 43 ' a piston 15b ' be arranged in the place of the piston 15b is usable. The projection body 43 ' For example, it is made of metal. The grooves 33b are milled, for example.

Die Innenräume 35 der Rillen 33b können mit einem dielektrischen Material 47 gefüllt sein. Dann könnte die der Tiefe 34b der Rillen 33b geringer ausfallen, als wenn sie „nur” mit Luft gefüllt sind.The interiors 35 the grooves 33b can with a dielectric material 47 be filled. Then that could be the depth 34b the grooves 33b lower than if they are "only" filled with air.

Die Mikrowellen 54, 55 breiten sich im Bereich zwischen dem Endanschlag 27 und dem Dämpfervorsprung 37 im E01-Mode (3a) aus, während sie im Bereich des Dämpfervorsprungs 37 zumindest teilweise in den TEM-Mode wechseln (3b).The microwaves 54 . 55 Spread in the area between the end stop 27 and the damper projection 37 in E01 mode ( 3a ) while in the area of the damper protrusion 37 at least partially switch to TEM mode ( 3b ),

Ein Aktor 11c wird durch einen pneumatischen Arbeitszylinder 11b gebildet. Der Arbeitszylinder 11b ist eine sogenannter kolbenstangenloser Arbeitszylinder, das heißt an seinem Aktorglied 14c, das durch einen Kolben 15c gebildet ist, ist keine Kolbenstange angeordnet. Der Kolben 15c ist zwischen Deckeln 23c, 24c in dem Bewegungsraum 12 linear hin und her beweglich. An den Deckeln 23c, 24c sind Dämpferanordnungen 36c, 36c' angeordnet. Von den Druckluftanschlüssen 19, 20 führen Kanäle 39 zu Dämpfervorsprüngen 37c an den Deckeln 23c, 24c. Die Druckluft strömt durch die Kanäle 39 in den Bewegungsraum 12 ein bzw. aus diesem heraus, um den Kolben 15c anzutreiben. An actor 11c is by a pneumatic working cylinder 11b educated. The working cylinder 11b is a so-called rodless cylinder, that is, on its actuator member 14c that by a piston 15c is formed, no piston rod is arranged. The piston 15c is between lids 23c . 24c in the movement room 12 linear reciprocating. On the lids 23c . 24c are damper arrangements 36c . 36c ' arranged. From the compressed air connections 19 . 20 lead channels 39 to damper protrusions 37c on the lids 23c . 24c , The compressed air flows through the channels 39 in the movement room 12 in or out of this, around the piston 15c drive.

Wenn sich der Kolben 15c den Endanschlägen 27 neben den Vorsprüngen 37c annähert, tauchen die Vorsprünge 37c auf einem letzten Bewegungsabschnitt vor den Endanschlägen 27 in Ausnehmungen 38c, 38c' am Kolben 15c ein. Dadurch werden die Kanäle 39 verschlossen, so dass in die jeweilige Eintritts- oder Austrittsöffnung des jeweils ausströmseitigen Kanals 39 am Vorsprung 37c keine Luft mehr einströmen kann. Die Luft strömt dann durch Ausströmkanäle 40, die in die Kanäle 39 münden, aus dem Bewegungsraum 12 heraus. An den Kanälen 40 sind vorzugsweise einstellbare Drosseln 41 angeordnet.When the piston 15c the end stops 27 next to the projections 37c approaches, the projections dip 37c on a final stretch of movement before the end stops 27 in recesses 38c . 38c ' on the piston 15c one. This will make the channels 39 closed, so that in the respective inlet or outlet opening of the respective outflow channel 39 at the lead 37c no air can flow in anymore. The air then flows through outflow channels 40 in the channels 39 come out of the movement room 12 out. At the channels 40 are preferably adjustable throttles 41 arranged.

Eine Positionsmessvorrichtung 50' erzeugt mit einer Antennenanordnung 51' Mikrowellen 54' im sogenannten H11-Mode. Die Antennenanordnung 51' ist am Deckel 24c zweckmäßigerweise in einem dielektrischen Bereich angeordnet. In 5a sind die Mikrowellen 54' in einem Abschnitt zwischen dem Endanschlag 27 und dem Kolben 15c dargestellt. Im Bereich der Ausnehmung 38c' werden die Mikrowellen 54' zu sogenannten H11-Wellen als höherer Mode in einer Koaxialleitung.A position measuring device 50 ' generated with an antenna arrangement 51 ' microwave 54 ' in the so-called H11 mode. The antenna arrangement 51 ' is on the lid 24c expediently arranged in a dielectric region. In 5a are the microwaves 54 ' in a section between the end stop 27 and the piston 15c shown. In the area of the recess 38c ' become the microwaves 54 ' to so-called H11 waves as a higher mode in a coaxial line.

An der Ausnehmung 38c' ist eine Rillenanordnung 32c' mit Rillen 33c angeordnet. Die Rillen 33c reflektieren die Mikrowellen 54'.At the recess 38c ' is a groove arrangement 32c ' with grooves 33c arranged. The grooves 33c reflect the microwaves 54 ' ,

Die Rillen 33c sind an einem Außenumfang einer metallischen Hülse 44 angeordnet. Die Hülse 44 enthält die Ausnehmung 38c' für den Dämpfervorsprung 37c. Prinzipiell wäre es ausreichend, wenn die Rillen 33c am Außenumfang der Hülse 44 vorhanden sind. Die Hülse 44 besteht beispielsweise aus Metall. Im vorliegenden Fall ist auch ein Boden 45 der Hülse 44 aus Metall. Es ist nicht notwendig, dass der elektrisch leitende Bodenbereich 45 vorhanden ist.The grooves 33c are on an outer periphery of a metallic shell 44 arranged. The sleeve 44 contains the recess 38c ' for the damper projection 37c , In principle, it would be enough if the grooves 33c on the outer circumference of the sleeve 44 available. The sleeve 44 For example, it is made of metal. In the present case is also a floor 45 the sleeve 44 made of metal. It is not necessary that the electrically conductive floor area 45 is available.

Der Kolben 15c enthält einen Aktorkörper 31c, an dem die Hülse 44 mit der Rillenanordnung 32c angeordnet ist. Die Hülse 44 ist z. B. in einer Ausnehmung 46 am Aktorkörper 31c, der z. B. aus Kunststoff oder Metall besteht.The piston 15c contains an actuator body 31c on which the sleeve 44 with the groove arrangement 32c is arranged. The sleeve 44 is z. B. in a recess 46 on the actuator body 31c , the z. B. made of plastic or metal.

An der Ausnehmung 38c, die sich an der von der Antennenanordnung 51' abgewandten Seite des Kolbens 15c befindet, sind keine Rillen vorgesehen.At the recess 38c that attach to the of the antenna array 51 ' opposite side of the piston 15c is located, no grooves are provided.

Prinzipiell wäre es auch denkbar, an Stelle der Hülse 44, die eine elektrisch leitfähige, am Aktorkörper 31c angeordnete Komponente bildet, Rillen an der Ausnehmung 46 für die Hülse 44 vorzusehen, z. B. Ausfräsungen. Sofern der Aktorkörper 31c aus Kunststoff besteht, können diese Rillen beispielsweise mit einer elektrisch leitfähigen Beschichtung versehen sein, beispielsweise durch ein physikalisches oder chemisches Bedampfungsverfahren (Physical Vapor Deposition/PVD; Chemical Vapor Deposition/CVD).In principle, it would also be conceivable in place of the sleeve 44 , which is an electrically conductive, on the actuator body 31c arranged component forms grooves on the recess 46 for the sleeve 44 to provide, for. B. cutouts. If the actuator body 31c is made of plastic, these grooves may be provided, for example, with an electrically conductive coating, for example by a physical or chemical vapor deposition (PVD) process (Chemical Vapor Deposition / CVD).

An jeweiligen Außenumfang der Kolben 15b, 15c sind keine Rillen oder Rillenanordnungen vorgesehen. Am Außenumfang der Kolben 15b, 15c sind Dichtungen 21b, 21c angeordnet.At the respective outer circumference of the pistons 15b . 15c no grooves or groove arrangements are provided. On the outer circumference of the pistons 15b . 15c are seals 21b . 21c arranged.

An Stelle des Kolbens 15a könnte auch ein in 7b dargestellter Kolben 60 verwendet werden. Der Kolben 60 hat einen ringförmigen Kolbenkörper 61 mit einer Aufnahme 62, beispielsweise für die Kolbenstange 25. Am Außenumfang des Kolbenkörpers 61 ist eine mittlere Nut 63 zwischen Nuten 64 angeordnet. Die Nuten 63, 64 sind Umfangsnuten. In der mittleren Nut 63 ist ein ringförmiger Magnet 71 aufgenommen, der zum Auslösen konventioneller Positionssensoren, beispielsweise magnetostriktiver Sensoren oder Hall-Elemente, dient. Die seitlichen Ringnuten 64 sind Rillen 65 einer Rillenanordnung 66 zum Reflektieren von Mikrowellen.In place of the piston 15a could also be a in 7b illustrated piston 60 be used. The piston 60 has an annular piston body 61 with a recording 62 , for example, for the piston rod 25 , On the outer circumference of the piston body 61 is a middle groove 63 between grooves 64 arranged. The grooves 63 . 64 are circumferential grooves. In the middle groove 63 is an annular magnet 71 recorded, which serves to trigger conventional position sensors, such as magnetostrictive sensors or Hall elements. The lateral ring grooves 64 are grooves 65 a groove arrangement 66 for reflecting microwaves.

Der Kolbenkörper 61 ist mit einem elastischen, dichtenden Material umspritzt, das insgesamt eine Dichtung 67 bildet. Die Dichtung 67 besteht aus einem dielektrischen Material und füllt die Rillen 65 aus. Die Dichtung 67 hat nach radial schräg außen vorstehende Dichtungsabschnitte 68, die sich beispielsweise an die Innenwand 29 dicht anlegen. Zwischen den Dichtungsabschnitte 68, die ringförmig sind, ist eine Ausnehmung 69 für ein Führungsband 70.The piston body 61 is overmolded with an elastic, sealing material, the overall one seal 67 forms. The seal 67 consists of a dielectric material and fills the grooves 65 out. The seal 67 has radially outwardly projecting sealing gasket sections 68 , for example, to the inner wall 29 Close up. Between the sealing sections 68 which are annular, is a recess 69 for a leadership band 70 ,

Ein in 7a dargestellter Kolben 60' ist ein konventioneller Kolben, bei dem keine Rillen 65 zur Reflexion von Mikrowellen vorgesehen sind. Ein Kolbenkörper 61' des Kolbens 60' hat nur die mittlere Nut 63 zur Aufnahme des Magneten 71.An in 7a illustrated piston 60 ' is a conventional piston with no grooves 65 are provided for reflection of microwaves. A piston body 61 ' of the piston 60 ' has only the middle groove 63 for receiving the magnet 71 ,

An Stelle des Kolbens 15a wäre auch ein Kolben 75 gemäß 8 einsetzbar. Am Außenumfang des Kolbens 75 sind Rillen 76 einer Rillenanordnung 77 angeordnet. Die Rillen 76 sind umlaufende, ringförmige Rillen. Wenn der Kolben 75 verdrehgesichert linear beweglich in dem Bewegungsraum 12 angeordnet wäre, beispielsweise weil der Bewegungsraum 12 einen polygonalen Querschnitt hat oder eine Führungsanordnung, z. B. ein Längsschlitz für den Kolben 75, vorgesehen ist, wäre es auch denkbar, dass die Rillen 76 sich nur über einen Teilumfang des Kolbens 75 erstrecken.In place of the piston 15a would also be a piston 75 according to 8th used. On the outer circumference of the piston 75 are grooves 76 a groove arrangement 77 arranged. The grooves 76 are circumferential, annular grooves. When the piston 75 non-rotating linearly movable in the movement space 12 would be arranged, for example because of the movement space 12 has a polygonal cross section or a guide arrangement, for. B. a longitudinal slot for the piston 75 , it is also conceivable that the grooves 76 only over a partial circumference of the piston 75 extend.

Die Rillen 76 haben einen ausgerundeten Bodenbereich. Die Rillen 76 befinden sich an einem Außenumfang eines Aktorkörpers 78, beispielsweise aus Metall. Die Rillen 76 sind im Wesentlichen hohl.The grooves 76 have a rounded bottom area. The grooves 76 are located on an outer circumference of an actuator body 78 , for example, metal. The grooves 76 are essentially hollow.

Am Außenumfang des Aktorkörpers 78 ist eine Dichtung 80, beispielsweise ein O-Ring angeordnet, der die Rillen 76 radial außen verschließt.On the outer circumference of the actuator body 78 is a seal 80 For example, an O-ring is placed on the grooves 76 closes radially on the outside.

Die Rillen 76 weisen eine Tiefe 79 auf, die größer ist als eine Tiefe 79 von Rillen 76' einer Rillenanordnung 77' an einem Aktorglied 75'. Die Rillen 76' sind nämlich teilweise mit dielektrischem Material gefüllt, das z. B. durch nach radial innen vorstehende Abschnitte einer Dichtung 80' des Aktorglieds 75' gebildet ist.The grooves 76 have a depth 79 which is larger than a depth 79 of grooves 76 ' a groove arrangement 77 ' on an actuator element 75 ' , The grooves 76 ' namely, are partially filled with dielectric material, the z. B. by radially inwardly projecting portions of a seal 80 ' of the actuator member 75 ' is formed.

Es versteht sich, dass die Erfindung auch bei einem elektrischen Antrieb oder einem elektro-fluidischen Hybridantrieb realisierbar ist. Beispielsweise könnte der Kolben 60' mit seinem Magneten 71 durch eine Erregerspulenanordnung 100, die exemplarisch beim Aktor 10a eingezeichnet ist, angetrieben werden. Die Erregerspulenanordnung 100 bildet eine elektrische Antriebskomponente 101 zum Antreiben des Aktorglieds 60.It is understood that the invention can also be implemented in an electric drive or an electro-fluidic hybrid drive. For example, the piston could 60 ' with his magnet 71 by an exciting coil arrangement 100 , the example of the actor 10a is marked, driven. The exciting coil arrangement 100 forms an electric drive component 101 for driving the Aktorglieds 60 ,

Claims

Actuator, in particular pneumatic cylinder ( 11a ; 11b ; 11c ), with one in a movement room ( 12 ) of a housing movably arranged actuator member ( 14a ; 14b ; 14c ) and a microwave position measuring device ( 50 ; 50 ' ) for determining the position of the actuator member ( 14a ; 14b ; 14c ) in the movement space ( 12 ), with a microwave antenna arrangement ( 51 ; 51 ' ) for transmitting microwaves ( 54 ; 54 ' ) in the space forming a waveguide ( 12 ) and for receiving by reflection of the transmitted microwaves ( 54 ; 54 ' ) on the actuator member ( 14a ; 14b ; 14c ) reflection microwaves ( 55 ; 55 ' ) from the movement space ( 12 ), and with evaluation means ( 53 ) to form a respective position of the actuator member ( 14a ; 14b ; 14c ) representing position signal ( 57 ) based on the reflection microwaves ( 55 ; 55 ' ), wherein the actuator member ( 14a ; 14b ; 14c ) a groove arrangement ( 32a ; 32b ; 32c ; 66 ; 77 ; 77 ' ) with at least one groove ( 33a ; 33b ; 33c ; 65 ; 76 ; 76 ' ), characterized in that the groove arrangement ( 32a ; 32b ; 32c ; 66 ; 77 ; 77 ' ) at least two on an outer circumference ( 30 ) of the actuator member ( 14a ; 14b ; 14c ) grooves ( 33a ) and / or at a recess ( 46 ) of the actuator member ( 14a ; 14b ; 14c ) and / or a lead ( 37 ) of the actuator member ( 14a ; 14b ; 14c ) is arranged.

Actuator according to Claim 1, characterized in that the waveguide has an outer conductor of a coaxial line for the microwaves ( 54 ; 54 ' ) and the groove arrangement ( 32a ; 32b ; 32c ; 66 ; 77 ; 77 ' ) is disposed on an inner conductor portion of the coaxial line, and that the groove arrangement ( 32a ; 32b ; 32c ; 66 ; 77 ; 77 ' ) at least partially prevents a current flow at the inner conductor section and thereby acts as a reflection body.

Actuator according to claim 1 or 2, characterized in that the recess ( 46 ) or the lead ( 37 ) a part of a damper assembly ( 36b . 36b ' ) for reducing the end speed of the actuator member ( 14a ; 14b ; 14c ) in the region of an end stop of the housing.

Actuator according to one of the preceding claims, characterized in that the groove arrangement ( 32a ; 32b ; 32c ; 66 ; 77 ; 77 ' ) has a recess or at a recess ( 46 ) is arranged, in which a projection arranged on the housing ( 37c ) can dive.

Actuator according to one of claims 1 to 4, characterized in that the groove arrangement ( 32a ; 32b ; 32c ; 66 ; 77 ; 77 ' ) on the entire outer circumference ( 30 ) or at least one circumferential segment of the actuator member ( 14a ; 14b ; 14c ) or the projection ( 37 ) or on the entire inner circumference or at least one inner circumferential segment of the recess (FIG. 46 ) are arranged.

Actuator according to one of the preceding claims, characterized in that the groove arrangement ( 32a ; 32b ; 32c ; 66 ; 77 ; 77 ' ) and the microwave antenna arrangement ( 51 ; 51 ' ) are coaxial.

Actuator according to one of the preceding claims, characterized in that the at least one groove ( 33a ; 33b ; 33c ; 65 ; 76 ; 76 ' ) has a rectangular inner contour.

Actuator according to one of the preceding claims, characterized in that the at least one groove ( 33a ; 33b ; 33c ; 65 ; 76 ; 76 ' ) hollow or filled with a dielectric material.

Actuator according to one of the preceding claims, characterized in that the at least one groove ( 33a ; 33b ; 33c ; 65 ; 76 ; 76 ' ) a depth ( 34a . 34b . 34c ; 79 ) corresponding to about a quarter of the wavelength (λ, λ0) in the region of the interior of the at least one groove ( 33a ; 33b ; 33c ; 65 ; 76 ; 76 ' ) has propagating microwaves.

Actuator according to claim 9, characterized in that the interior space is filled with dielectric material and that the depth ( 34a . 34b . 34c ; 79 ) of the at least one groove ( 33a ; 33b ; 33c ; 65 ; 76 ; 76 ' ) smaller than a quarter of the wavelength (λ0) of the microwaves ( 54 ; 54 ' ) with respect to air as the propagation medium.

Actuator according to one of the preceding claims, characterized in that the distance between grooves of the groove arrangement ( 32a ; 32b ; 32c ; 66 ; 77 ; 77 ' ) smaller than the depth ( 34a . 34b . 34c ; 79 ) of the respective grooves ( 33a ; 33b ; 33c ; 65 ; 76 ; 76 ' ).

Actuator according to one of the preceding claims, characterized in that the groove arrangement ( 32a ; 32b ; 32c ; 66 ; 77 ; 77 ' ) a holder for at least one further component of the Aktorglieds ( 14a ; 14b ; 14c ) forms or comprises, in particular for a sealing arrangement ( 21a ; 80 ' ) and / or a management device ( 70 ) for guiding the actuator member ( 14a ; 14b ; 14c ) in the movement space ( 12 ),

Actuator according to one of the preceding claims, characterized in that the actuator member ( 14a ; 14b ; 14c ) an actuator body ( 31a ; 31b ; 31c ; 61 ; 78 ; 78 ' ), in particular an actuator plastic body, on which the groove arrangement ( 32a ; 32b ; 32c ; 66 ; 77 ; 77 ' ) is arranged.

Actuator according to one of the preceding claims, characterized in that the groove arrangement ( 32a ; 32b ; 32c ; 66 ; 77 ; 77 ' ) on an electrically conductive, on the actuator body ( 31a ; 31b ; 31c ; 61 ; 78 ; 78 ' ) arranged groove component ( 44 ) is arranged.

Actuator according to one of the preceding claims, characterized in that the groove arrangement ( 32a ; 32b ; 32c ; 66 ; 77 ; 77 ' ) one on the actuator member ( 14a ; 14b ; 14c ) comprises electrically conductive coating.

Actuator according to one of the preceding claims, characterized in that it comprises a rodless pneumatic working cylinder ( 11c ) or a pneumatic working cylinder ( 11a ; 11b ) with a piston rod ( 25 ).

Actuator according to one of the preceding claims, characterized in that it comprises an electric drive or an electric drive component ( 101 ).