DE102007057810B4

DE102007057810B4 - Fluidic cylinder with position detection device for the piston position

Info

Publication number: DE102007057810B4
Application number: DE102007057810.7A
Authority: DE
Inventors: Dipl.-Ing.(FH) Franz Jochen; Dipl.-Ing.(FH) Bretz Christian; Dipl.-Ing.(FH) Zeppelin Matthias von; Johannes Stahl
Original assignee: Festo SE and Co KG
Current assignee: Festo SE and Co KG
Priority date: 2007-01-31
Filing date: 2007-11-30
Publication date: 2017-11-02
Anticipated expiration: 2027-12-01
Also published as: DE102007057810A1; DE202007001420U1

Abstract

Fluidischer Zylinder mit Positionserfassungseinrichtung für die Kolbenposition, mit einem Zylindergehäuse (10), in dem ein mit einem Permanentmagneten (14) versehener Kolben (15) verschiebbar geführt ist, und mit einem Längskanal (19) im Zylindergehäuse (16) zur Aufnahme eines wenigstens zwei magnetfeldsensitive Sensoren (23–25) aufweisenden langgestreckten Sensorträgers (20), dadurch gekennzeichnet, dass der Sensorträger (20) an einem Gehäuseendbereich an einer Justierschraube (32) zur Axialjustierung anliegt und sich am entgegengesetzten Gehäuseendbereich an einer Druckfeder (29) abstützt, und dass eine als Mikroprozessor oder Mikrocontroller ausgebildete CPU (26) auf dem Sensorträger (20) angeordnet und mit den Sensoren (23–25) verbunden ist, die Mittel zur Durchführung eines Lernmodus (Teachmodus) aufweist, wobei der Lernmodus als Lernmodus für den Sensorsignalen zugeordnete und jeweils direkt anhand einer konkreten Kolbenposition bestimmte Schaltpunkte ausgebildet ist.A fluidic cylinder with position sensing means for the piston position, comprising a cylinder housing (10) in which a piston (15) provided with a permanent magnet (14) is slidably guided, and a longitudinal channel (19) in the cylinder housing (16) for receiving at least two magnetic field-sensitive sensors (23-25) having elongated sensor carrier (20), characterized in that the sensor carrier (20) abuts a housing end on an adjusting screw (32) for Axialjustierung and is supported on the opposite housing end to a compression spring (29), and a microprocessor or microcontroller designed CPU (26) on the sensor carrier (20) and connected to the sensors (23-25) having means for performing a learning mode (teach mode), wherein the learning mode as a learning mode for the sensor signals associated and each formed directly on the basis of a specific piston position specific switching points is.

Description

Die Erfindung betrifft einen fluidischen Zylinder mit Positionserfassungseinrichtung für die Kolbenposition, mit einem Zylindergehäuse, in dem ein mit einem Permanentmagneten versehener Kolben verschiebbar geführt ist, und mit einem Längskanal im Zylindergehäuse zur Aufnahme eines wenigstens zwei magnetfeldsensitive Sensoren aufweisenden langgestreckten Sensorträgers.The invention relates to a fluidic cylinder with position detection device for the piston position, comprising a cylinder housing, in which a piston provided with a permanent magnet is displaceably guided, and having a longitudinal channel in the cylinder housing for receiving an elongated sensor carrier having at least two magnetic field-sensitive sensors.

Ein fluidischer Zylinder mit einer derartigen Positionserfassungseinrichtung ist beispielsweise aus der DE 43 06 539 A1 bekannt. Mehrere Sensoren sind an einem Trägerstab fixiert und können mit diesem in eine in Längsrichtung verlaufende Aufnahmebohrung eingeschoben und darin fixiert werden. Ein Problem einer solchen Anordnung besteht in der Justierung der Sensoren beziehungsweise des Trägerstabs relativ zu den gewünschten Messpositionen. Der Trägerstab und die darauf angeordneten Sensoren müssen daher mit hoher Genauigkeit hergestellt werden. Dies ist zum einen aufwendig und teuer und lässt eine spätere Korrektur der Messpositionen nur mit größerem Aufwand zu.A fluidic cylinder with such a position detection device is, for example, from DE 43 06 539 A1 known. Several sensors are fixed to a support rod and can be inserted with this in a longitudinally extending receiving bore and fixed therein. One problem with such an arrangement is the adjustment of the sensors or of the carrier rod relative to the desired measuring positions. The support rod and the sensors arranged thereon must therefore be manufactured with high accuracy. This is on the one hand complicated and expensive and allows a later correction of the measurement positions only with great effort.

Aus der DE 35 29 351 A1 ist es bekannt, einen druckmittelbeaufschlagbaren Zylinder mit mehreren in Abhängigkeit von der Kolbenstellung schaltenden Schaltelementen auszustatten, die jeweils auf einer Gewindespindel angeordnet sind, durch deren Verdrehen eine Justierung des jeweils zugeordneten Schaltelements möglich ist.From the DE 35 29 351 A1 It is known to equip a cylinder which can be supplied with pressure medium with a plurality of switching elements which switch as a function of the piston position, which are each arranged on a threaded spindle, by the rotation of which an adjustment of the respective associated switching element is possible.

Die US 3 057 977 A offenbart eine Schaltvorrichtung, bei der ein auf einen Permanentmagnet ansprechender Positionssensor zwischen einerseits einer Druckfeder und andererseits einer Einstellschraube gehalten ist. Durch Betätigung der Einstellschraube kann der Positionssensor axial justiert werden.The US 3,057,977 A discloses a switching device in which a responsive to a permanent magnet position sensor is held between on the one hand a compression spring and on the other hand an adjusting screw. By operating the adjusting screw, the position sensor can be adjusted axially.

Die DE 690 00 218 T2 offenbart eine Kolben-Zylinder-Einheit, die mit zwei Sensoren ausgestattet ist, die auf einer elektronischen Platine angebracht sind, welche mit einem Mikrocontroller ausgestattet ist.The DE 690 00 218 T2 discloses a piston-cylinder unit equipped with two sensors mounted on an electronic board equipped with a microcontroller.

Aus der DE 196 17 347 A1 geht ein Lernmodus zur Programmierung von zwei auf einen sich bewegenden Magnet ansprechenden Hallsensoren hervor.From the DE 196 17 347 A1 For example, a teach mode for programming two Hall sensors responsive to a moving magnet emerges.

Die DE 102 43 412 A1 befasst sich mit einer Schaltungsanordnung für einen Wegsensor, die außer in einem als Messmodus gestalteten normalen Arbeitsmodus auch in einem Programmiermodus betreibbar ist.The DE 102 43 412 A1 is concerned with a circuit arrangement for a displacement sensor, which is also operable in a programming mode except in a designed as a measuring mode normal working mode.

Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Anordnung gemäß der eingangs genannten Gattung zu schaffen, die bei geringer Fertigungsgenauigkeit dennoch eine hohe Schaltgenauigkeit und eine einfache Nachjustierbarkeit ermöglicht.An object of the present invention is to provide an arrangement according to the aforementioned type, which nevertheless allows high switching accuracy and easy Nachjustierbarkeit with low manufacturing accuracy.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß in Verbindung mit den eingangs genannten Merkmalen dadurch gelöst, dass der Sensorträger an einem Gehäuseendbereich an einer Justierschraube zur Axialjustierung anliegt und sich am entgegengesetzten Gehäuseendbereich an einer Druckfeder abstützt, und dass eine als Mikroprozessor oder Mikrocontroller ausgebildete CPU auf dem Sensorträger angeordnet und mit den Sensoren verbunden ist, die Mittel zur Durchführung eines Lernmodus (Teachmodus) aufweist, wobei der Lernmodus als Lernmodus für den Sensorsignalen zugeordnete und jeweils direkt anhand einer konkreten Kolbenposition bestimmte Schaltpunkte ausgebildet ist.This object is achieved in conjunction with the features mentioned in the fact that the sensor carrier rests against a Gehäusendbereich on an adjusting screw for Axialjustierung and is supported on the opposite end housing to a compression spring, and that designed as a microprocessor or microcontroller CPU arranged on the sensor carrier and is connected to the sensors, the means for performing a learning mode (teach mode), wherein the learning mode is designed as a learning mode for the sensor signals associated and each directly determined by a specific piston position switching points.

Der Vorteil der erfindungsgemäßen Positionsmessung besteht insbesondere darin, dass in einfacher Weise durch die Justierschraube eine Justierung oder Nachjustierung der Messpositionen erfolgen kann, ohne dass irgendwelche Montagearbeiten erforderlich wären. Auch bei mit geringer Präzision gefertigtem Sensorträger kann schnell und einfach eine sehr exakte Justage erfolgen. Auch eventuelle nachträgliche Einflüsse, wie Temperaturänderungen oder mechanische Veränderungen, können schnell und einfach kompensiert werden. Die Montage des Sensorträgers und damit der Sensoren erfolgt ebenfalls schnell und mit geringem Aufwand. Auf dem Sensorträger ist ein Mikroprozessor oder Mikrocontroller (CPU) angeordnet und mit den Sensoren verbunden. Die CPU weist dabei Mittel zur Durchführung eines Lernmodus (Teachmodus) auf. Hierdurch bildet der Sensorträger eine autarke Positionserfassungseinrichtung, die zur Bildung der Positionssignale und/oder zur Durchführung des Lernmodus keine zusätzlichen elektronischen Mittel benötigt. Der Lernmodus ist als Lernmodus für den Sensorsignalen zugeordnete Schaltpunkte ausgebildet. Im Rahmen des Lernmodus können dabei die Schaltschwellen so variiert werden, dass eine Feinjustierung der Schaltpositionen im Bereich einiger Millimeter auf einfache Weise möglich ist.The advantage of the position measurement according to the invention is, in particular, that adjustment or readjustment of the measuring positions can be carried out in a simple manner by the adjusting screw, without any assembly work being necessary. Even when manufactured with low precision sensor carrier can be done quickly and easily a very precise adjustment. Even subsequent influences, such as temperature changes or mechanical changes, can be compensated quickly and easily. The mounting of the sensor carrier and thus the sensors is also done quickly and with little effort. On the sensor carrier, a microprocessor or microcontroller (CPU) is arranged and connected to the sensors. The CPU has means for performing a learning mode (teach mode). As a result, the sensor carrier forms a self-sufficient position detection device which does not require any additional electronic means for forming the position signals and / or for carrying out the learning mode. The learning mode is designed as a learning mode for the sensor signals associated switching points. As part of the learning mode, the switching thresholds can be varied so that a fine adjustment of the switching positions in the range of a few millimeters is possible in a simple manner.

Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der im Anspruch 1 angegebenen Anordnung möglich.The measures listed in the dependent claims advantageous refinements and improvements of the claim 1 arrangement are possible.

Bei dem aus einem durch zwei Zylinderdeckel verschlossenen Zylinderrohr bestehenden Zylindergehäuse ist die Justier schraube bevorzugt am ersten Zylinderdeckel angeordnet und die Druckfeder am oder im zweiten Gehäusedeckel positioniert oder sie stützt sich an diesem zweiten Gehäusedeckel ab.In the cylinder housing made of a closed by two cylinder cover cylinder tube, the adjusting screw is preferably arranged on the first cylinder cover and positioned the compression spring on or in the second housing cover or it is based on this second housing cover.

In einer bevorzugten Ausführung ist die Druckfeder am Sensorträger fixiert und greift insbesondere in den zweiten Gehäusedeckel derart ein, dass ein Deckelbereich in axialer Richtung hintergriffen wird. Hierdurch kann der Sensorträger mit Hilfe des zweiten Gehäusedeckels in den Längskanal eingeschoben und wieder aus diesem herausgezogen werden. In a preferred embodiment, the compression spring is fixed to the sensor carrier and engages in particular in the second housing cover such that a lid portion is engaged behind in the axial direction. In this way, the sensor carrier can be inserted with the aid of the second housing cover in the longitudinal channel and pulled out of this again.

In einer bevorzugten Ausführung ist der Sensorträger als Platine ausgebildet und wird insbesondere in Längsnuten des Längskanals gehalten, wobei die Längsnuten nicht nur den Sensorträger in einer vorgesehenen festen Position halten, sondern diese Position kann auch noch winkelmäßig so eingestellt werden, dass die Sensoren in radialer Richtung zur Längsachse des Kolbens und damit unmittelbar zum Permanentmagneten hin ausgerichtet sind.In a preferred embodiment, the sensor carrier is designed as a circuit board and is held in particular in longitudinal grooves of the longitudinal channel, wherein the longitudinal grooves not only hold the sensor carrier in a designated fixed position, but this position can also be adjusted angularly so that the sensors in the radial direction are aligned to the longitudinal axis of the piston and thus directly to the permanent magnet.

Wenigstens zwei magnetfeldsensitive Sensoren sind zur Erfassung der beiden Endlagenpositionen des Kolbens entsprechend positioniert, wobei optional auch noch zusätzliche Zwischenpositionen durch weitere Sensoren erfassbar sind.At least two magnetic field-sensitive sensors are positioned accordingly for detecting the two end positions of the piston, optionally also additional intermediate positions can be detected by other sensors.

In vorteilhafter Weise weist die CPU Mittel zur Sensorsignalmessung und -aufbereitung auf. Weiterhin können auf dem Sensorträger noch eine Spannungsversorgungseinrichtung und zusätzliche separate Elektronikkomponenten angeordnet sein, die neben der CPU gewünschte Funktionen ausführen, wie z. B. Signalaufbereitungsfunktionen.Advantageously, the CPU has means for sensor signal measurement and conditioning. Furthermore, a voltage supply device and additional separate electronic components can be arranged on the sensor carrier, which perform desired functions in addition to the CPU, such. B. signal conditioning functions.

Von der CPU aus verlaufen Spannungs- und Signalleitungen nach außen. Zur einfachen und schnellen Durchführung des Lernmodus sind diese mit einer manuell betätigbaren Lerneinrichtung verbindbar, die vorzugsweise eine Schaltereinrichtung und optische Anzeigemittel besitzt. In einer bevorzugten Ausführung besitzt die Schaltereinheit Schalter zum Ein- und Ausschalten der Spannungsversorgung und Schalter zum Aufprägen von Signalpegeln auf die Signalleitungen. Durch festgelegte Schalterbetätigungen und in Abhängigkeit der Rückmeldungen von der CPU, die durch die optischen Anzeigemittel visualisiert werden, kann der Lernmodus schnell und einfach durchgeführt werden.Voltage and signal lines are routed to the outside of the CPU. For easy and quick implementation of the learning mode, these are connectable to a manually operable learning device, which preferably has a switch device and optical display means. In a preferred embodiment, the switch unit has switches for switching the power supply on and off and switches for impressing signal levels on the signal lines. By predetermined switch operations and in response to the feedback from the CPU visualized by the visual display means, the learning mode can be performed quickly and easily.

Die magnetfeldempfindlichen Sensoren sind zweckmäßigerweise als Hall-Elemente ausgebildet, wobei prinzipiell auch andere Ausführungen von magnetfeldempfindlichen Sensoren möglich sind.The magnetic field-sensitive sensors are expediently designed as Hall elements, with other embodiments of magnetic-field-sensitive sensors being possible in principle.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:An embodiment of the invention is illustrated in the drawing and explained in more detail in the following description. Show it:

1 einen fluidischen Zylinder im Längsschnitt mit eingeschobenem Sensorträger, 1 a fluidic cylinder in longitudinal section with inserted sensor carrier,

2 eine Stirnansicht des Zylindergehäuses bei abgenommenem Zylinderdeckel und eingesetztem Sensorträger, 2 an end view of the cylinder housing with removed cylinder cover and inserted sensor carrier,

3 das Schaltbild einer mit der CPU auf dem Sensorträger verbundenen manuell betätigbaren Lerneinrichtung und 3 the diagram of a connected to the CPU on the sensor carrier manually operable learning device and

4 einen Sensorsignalverlauf zur Erläuterung der Wirkungsweise. 4 a sensor waveform for explaining the operation.

Das in den 1 und 2 dargestellte fluidische Zylindergehäuse 10 besteht in an sich bekannter Weise aus einem Zylinderrohr 11, das an seinen beiden entgegengesetzten Stirnseiten durch Zylinderdeckel 12, 13 verschlossen ist. Im Zylinderrohr 11 ist ein mit einem Permanentmagneten 14 versehener Kolben 15 verschiebbar geführt, dessen Kolbenstange 16 durch den einen Zylinderdeckel 12 hindurchgeführt ist, wobei im Falle eines doppeltwirkenden Zylinders eine dichtende Durchführung erforderlich ist. Der Kolben 15 teilt den Innenraum des Zylindergehäuses 10 in zwei Zylinderräume 17, 18 auf. Deren fluidische Zuleitungen und Ableitungen sind zur Vereinfachung nicht dargestellt.That in the 1 and 2 illustrated fluidic cylinder housing 10 consists in a conventional manner of a cylinder tube 11 , which at its two opposite end sides by cylinder cover 12 . 13 is closed. In the cylinder tube 11 is one with a permanent magnet 14 provided piston 15 slidably guided, whose piston rod 16 through the one cylinder cover 12 passed through, wherein in the case of a double-acting cylinder, a sealing implementation is required. The piston 15 divides the interior of the cylinder housing 10 in two cylinder chambers 17 . 18 on. Their fluidic supply lines and leads are not shown for simplicity.

Bei einem solchen Zylindergehäuse 10 kann es sich auch um einen kolbenstangenlosen Zylinder handeln, wobei dann der Kolben 15 mit einem am Zylindergehäuse 10 geführten Schlitten mechanisch oder magnetisch verbunden ist.In such a cylinder housing 10 it can also be a rodless cylinder, in which case the piston 15 with one on the cylinder housing 10 guided carriage is mechanically or magnetically connected.

Das Zylinderrohr 11 besitzt einen in Längsrichtung durchgehenden Längskanal 19 zur Aufnahme eines als langgestreckte Leiterplatte ausgebildeten Sensorträgers 20. Der Längskanal 19 weist an zwei gegenüberliegenden Stellen Nuten 21 auf, in denen der Sensorträger 20 geführt ist, um eine definierte Position im Längskanal 19 einzunehmen. Bei dem seitlich zur Mitte versetzten Längskanal 19 sind die Nuten 21 so angeordnet, dass seine zu den Zylinderräumen 17, 18 hin weisende Fläche senkrecht zu einer Radiallinie angeordnet ist.The cylinder tube 11 has a lengthwise continuous longitudinal channel 19 for receiving a designed as an elongated circuit board sensor carrier 20 , The longitudinal channel 19 has grooves at two opposite points 21 on, in which the sensor carrier 20 is guided to a defined position in the longitudinal channel 19 take. In the laterally offset to the middle longitudinal channel 19 are the grooves 21 arranged so that its to the cylinder chambers 17 . 18 facing surface is arranged perpendicular to a radial line.

In 2 sind noch weitere Kanäle und Bohrungen 22 beispielhaft und schematisch dargestellt. Bei solchen kann es sich um Schraubenlöcher zur Befestigung der Zylinderdeckel 12 beziehungsweise 13 oder um fluidische Kanäle handeln.In 2 are still more channels and holes 22 exemplified and shown schematically. Such may be screw holes for attaching the cylinder cover 12 respectively 13 or act to fluidic channels.

Der als langgestreckte Platine ausgebildete Sensorträger 20 trägt an seiner im eingesetzten Zustand zum Kolben 15 hin weisenden Seite drei magnetfeldempfindliche Sensoren 23–25, die beispielsweise als Hall-Elemente beziehungsweise Hall-Sensoren ausgebildet sind. Die beiden äußeren Sensoren 23 und 25 dienen dabei zur Erfassung der Endlagenpositionen des Kolbens 15. An der entgegengesetzten Flachseite des Sensorträgers 20 ist im Bereich des Sensors 25, also an einem Endbereich, ein Mikroprozessor oder Mikrocontroller als CPU 26 angeordnet. Dieser ist in nicht dargestellter Weise, beispielsweise über Leiterbahnen, mit den Sensoren 23–25 verbunden und empfängt deren Sensorsignale. Ein an der CPU 26 angeschlossenes Anschlusskabel 27 ist aus dem Zylindergehäuse 10 heraus nach außen geführt. Bei dem Anschluss kann es sich um einen festen Anschluss, beispielsweise einen Lötanschluss, oder einen Steckanschluss 28 handeln.The designed as an elongated board sensor carrier 20 carries on its in the inserted state to the piston 15 pointing side three magnetic field sensitive sensors 23 - 25 , which are formed for example as Hall elements or Hall sensors. The two outer sensors 23 and 25 serve to detect the end position of the piston 15 , At the opposite flat side of the sensor carrier 20 is in the range of the sensor 25 that is, at an end region, a microprocessor or microcontroller as a CPU 26 arranged. This is in a manner not shown, for example via interconnects, with the sensors 23 - 25 connected and receives their sensor signals. One on the CPU 26 connected connection cable 27 is from the cylinder housing 10 led out to the outside. The connection may be a fixed connection, for example a solder connection, or a plug connection 28 act.

Der Sensorträger 20 ist an seinem dem Zylinderdeckel 13 zugewandten Endbereich mit einer Druckfeder 29 versehen, die im Wesentlichen S-förmig gekrümmt ist, in einen Hohlraum 30 des Zylinderdeckels 13 eingreift und dort bezüglich der Längsrichtung einen Vorsprung 31 hintergreift. Diese Druckfeder 29 drückt den Sensorträger 20 federnd gegen eine Justierschraube 32, die in einer Gewindebohrung des anderen Zylinderdeckels 12 in Längsrichtung des Sensorträgers 20 verstellbar angeordnet ist. Mit Hilfe dieser Justierschraube 32 lässt sich der Sensorträger 20 und damit die daran angeordneten Sensoren 23–25 in der Längsrichtung justieren beziehungsweise positionieren, wobei selbstverständlich die Positionen mit Hilfe dieser Justierschraube 32 noch nachträglich eingestellt beziehungsweise nachgestellt werden können.The sensor carrier 20 is at his the cylinder cover 13 facing end region with a compression spring 29 provided, which is curved substantially S-shaped, in a cavity 30 of the cylinder cover 13 engages and there with respect to the longitudinal direction a projection 31 engages behind. This pressure spring 29 pushes the sensor carrier 20 resilient against an adjusting screw 32 in a threaded hole of the other cylinder cover 12 in the longitudinal direction of the sensor carrier 20 is arranged adjustable. With the help of this adjusting screw 32 can be the sensor carrier 20 and thus the sensors arranged thereon 23 - 25 adjust or position in the longitudinal direction, of course, the positions using this adjustment screw 32 can be subsequently set or readjusted.

Durch das Hintergreifen des Vorsprungs 31 durch die Druckfeder 29 kann der Sensorträger 20 mit Hilfe des Zylinderdeckels 13 in den Längskanal 19 eingeschoben und aus diesem wieder herausgezogen werden. Hierzu wird vor dem Einschieben die Druckfeder 29 in den Hohlraum 30 so eingeführt, dass der Vorsprung 31 hintergriffen wird.By grasping the projection behind 31 through the compression spring 29 can the sensor carrier 20 with the help of the cylinder cover 13 in the longitudinal channel 19 inserted and pulled out of this again. For this purpose, the pressure spring before insertion 29 in the cavity 30 so introduced that the lead 31 is engaged behind.

In einer alternativen Ausgestaltung kann der Hohlraum 30 auch entfallen, und eine einfacher gestaltete Druckfeder 29 stützt sich lediglich gegen die Wandung des Zylinderdeckels 13 ab.In an alternative embodiment, the cavity 30 also omitted, and a simpler design spring 29 only supports against the wall of the cylinder cover 13 from.

Die CPU 26 weist ein Lernmodus- beziehungsweise Teachmodus-Programm auf, um die jeweiligen Positionen des Kolbens 15 im Bereich der Sensoren exakt einzustellen beziehungsweise einzulernen. Zur Bedienung des Lernvorgangs dient eine manuell betätigbare Lerneinrichtung 33 oder auch eine halbautomatische Einrichtung, z. B. eine SPS-gesteuerte Schalteinrichtung, die an das Anschlusskabel 27 mittels einer elektrischen Steckverbindungseinrichtung 34 anschließbar ist. Das Anschlusskabel 27 ist ansonsten direkt mit einem elektrischen Verbindungskabel 35 verbunden, das an eine externe Spannungsversorgungseinrichtung und/oder Steuereinrichtung angeschlossen ist. Zur Durchführung des Lernvorgangs wird die Verbindung zwischen dem Anschlusskabel 27 und dem elektrischen Verbindungskabel 35 gelöst, und die Lerneinrichtung 33 wird dazwischengesteckt. Das elektrische Verbindungskabel 35 wird dann seinerseits über eine Steckverbindungseinrichtung 36 mit der Lerneinrichtung 33 verbunden.The CPU 26 has a teach mode program to indicate the respective positions of the piston 15 to set or train exactly in the area of the sensors. To operate the learning process is a manually operable learning device 33 or a semi-automatic device, eg. B. a PLC-controlled switching device connected to the connecting cable 27 by means of an electrical connector device 34 is connectable. The connection cable 27 otherwise it is directly connected to an electrical connection cable 35 connected, which is connected to an external power supply device and / or control device. To perform the learning process, the connection between the connection cable 27 and the electrical connection cable 35 solved, and the learning facility 33 is pinned between. The electrical connection cable 35 is then in turn via a connector device 36 with the learning facility 33 connected.

Die Lerneinrichtung 33 besitzt eine Schalteranordnung 37, wobei ein Doppelschalter 38 in zwei Spannungsversorgungsleitungen 39 geschaltet ist, um die Versorgungsspannung Uv der CPU 26 zuzuführen oder diese zu unterbrechen. Zwei weitere Schalter 40, 41 dienen zur Unterbrechung von zwei Signalleitungen 42, 43, über die die in der CPU 26 aufbereiteten Sensorsignale im Normalbetrieb einer externen Steuereinrichtung zugeführt werden. Diese beiden Signalleitungen 42, 43 sind in der Lerneinrichtung 33 über zwei Signalleuchten 44, 45, bei denen es sich beispielsweise um LED handeln kann, mit einer Verbindungsleitung 46 zur CPU 26 verbunden.The learning facility 33 has a switch arrangement 37 , being a double switch 38 in two power supply lines 39 is switched to the supply voltage Uv of the CPU 26 to supply or interrupt. Two more switches 40 . 41 are used to interrupt two signal lines 42 . 43 about which in the cpu 26 conditioned sensor signals are supplied in normal operation of an external control device. These two signal lines 42 . 43 are in the learning facility 33 over two signal lights 44 . 45 , which may be, for example, LED, with a connecting line 46 to the CPU 26 connected.

Die Wirkungsweise der Positionserfassungseinrichtung soll im Folgenden anhand von 4 erläutert werden. Die als Hall Elemente ausgebildeten Sensoren 23–25 erfassen beim Passieren des im Kolben 15 angeordneten Permanentmagneten 14 jeweils das radiale Magnetfeld, sodass sich der in 4 dargestellte Feldverlauf H ergibt. Durch Variation der jeweiligen Schaltschwelle, die in der CPU 26 niedergelegt wird, kann die jeweils erfasste Position um ca. 2 mm variiert werden, je nach Betrag der Schaltschwelle. Hierdurch kann beispielsweise auch die Hubtoleranz des erfassten Magnetfelds H ausgeglichen werden.The mode of operation of the position detection device will be described below with reference to FIG 4 be explained. The sensors designed as Hall elements 23 - 25 detect when passing in the piston 15 arranged permanent magnets 14 each the radial magnetic field, so that in 4 shown field profile H results. By varying the respective switching threshold in the CPU 26 is set, the respectively detected position can be varied by about 2 mm, depending on the amount of the switching threshold. As a result, for example, the stroke tolerance of the detected magnetic field H can be compensated.

Im Folgenden soll die Einstellung der Schaltschwellen im Lernmodus beispielhaft erläutert werden. Eine Vorpositionierung kann dabei durch Einstellung beziehungsweise Verstellung der Justierschraube 32 erfolgen. Durch die Vorjustierung und die Justierung der Schaltschwellen im Lernmodus kann insgesamt eine sehr hohe Schaltgenauigkeit erreicht werden, sowohl im jeweils definierten Temperaturbereich als auch über alle Bauteile und Fertigungschargen hinweg.In the following, the setting of the switching thresholds in the learning mode will be explained by way of example. Pre-positioning can be achieved by adjusting or adjusting the adjusting screw 32 respectively. Due to the pre-adjustment and the adjustment of the switching thresholds in the learning mode, a very high switching accuracy can be achieved overall, both in the respectively defined temperature range and across all components and production batches.

Der folgende beispielhafte Lernvorgang bezieht sich auf die beiden Endpdsitionen des Kolbens 15, die durch die beiden Sensoren 23, 25 signalisiert werden sollen. Das Einlernen von Zwischenpositionen, beispielsweise einer Mittelposition, durch den Sensor 24 kann in entsprechender Weise erfolgen.The following exemplary learning refers to the two end positions of the piston 15 passing through the two sensors 23 . 25 should be signaled. The teaching of intermediate positions, for example a center position, by the sensor 24 can be done in a similar manner.

Zunächst wird der Kolben 15 in eine Mittelstellung gebracht. Dann werden durch entsprechende Schalterstellungen der Schalter 40, 41 Signalpegel H (High) auf die beiden Signalleitungen 42, 43 gelegt, also auf die Schaltausgänge der CPU 26. Dann wird durch Umlegen des Doppelschalters 38 die Spannungsversorgung mit Versorgungsspannung Uv an die CPU 26 angelegt. Anschließend werden durch Umlegen der Schalter 40, 41 Schaltpegel L (Low) auf die Signalleitungen 42, 43 gelegt. Diese Schaltfolge signalisiert der CPU 26, dass das Lernprogramm gestartet werden soll. Dies kann selbstverständlich auch durch andere Schaltfolgen bewirkt werden.First, the piston 15 placed in a middle position. Then by appropriate switch positions of the switch 40 . 41 Signal level H (high) on the two signal lines 42 . 43 placed on the switching outputs of the CPU 26 , Then by turning the double switch 38 the voltage supply with supply voltage Uv to the CPU 26 created. Then, by flipping the switch 40 . 41 Switching level L (Low) on the signal lines 42 . 43 placed. This switching sequence signals the CPU 26 that the tutorial should be started. Of course, this can also be effected by other switching sequences.

Die CPU 26 signalisiert dann den Beginn des Lernprogramms durch Taktsignale auf den Signalleitungen 42, 43, die ein Blinken der Signalleuchten 44, 45 bewirken.The CPU 26 then signals the beginning of the tutorial by clock signals on the signal lines 42 . 43 that is a flashing of the signal lights 44 . 45 cause.

Nun wird der Kolben 15 in die linke Endposition am Zylinderdeckel 13 gebracht, um diese Position einzulernen. Die Spannungsversorgung wird mittels des Doppelschalters 38 dann ausgeschaltet, und die Signalleitung 42, die dem Schaltausgang dieser Kolbenposition entspricht, wird mit dem Signalpegel H und die Signalleitung 43 mit dem Signalpegel L beaufschlagt. Dann wird die Spannungsversorgung wieder eingeschaltet. Die linke Endposition des Kolbens 15 ist damit eingelernt, und als Erfolgsbestätigung blinkt die linke Signalleuchte 44.Now the piston 15 in the left end position on the cylinder cover 13 brought to teach this position. The power supply is by means of the double switch 38 then off, and the signal line 42 , which corresponds to the switching output of this piston position, with the signal level H and the signal line 43 subjected to the signal level L. Then the power supply is switched on again. The left end position of the piston 15 has been taught in, and the left signal lamp flashes as confirmation of success 44 ,

Nun wird der Kolben 15 in die entgegengesetzte Endposition am Zylinderdeckel 12 gebracht, und die Spannungsversorgung wird ausgeschaltet. Die Signalleitung 42 wird mit dem Signalpegel L und die Signalleitung 43 mit dem Signalpegel H beaufschlagt. Anschließend wird die Spannungsversorgung wieder eingeschaltet. Die rechte Endposition ist damit eingelernt, und als Erfolgsbestätigung blinkt die rechte Signalleuchte 45. Durch Ausschalten und anschließendes Wiedereinschalten wird der Lernmodus abgeschlossen.Now the piston 15 in the opposite end position on the cylinder cover 12 brought, and the power supply is turned off. The signal line 42 is connected to the signal level L and the signal line 43 subjected to the signal level H. Then the power supply is switched on again. The right-hand end position has been taught in, and the right signal lamp flashes as a confirmation of success 45 , Switching off and then switching back on completes the learning mode.

Der Lernmodus kann selbstverständlich auch durch andere Signalbetätigungen und andere Schaltfolgen der Versorgungsspannung bewirkt werden. Wesentlich ist dabei, dass eine einfache Lerneinrichtung 33 verwendet werden kann, die nur einfache Schalter und Signalleuchten, beispielsweise LED, aufweist.Of course, the learning mode can also be effected by other signal actuations and other switching sequences of the supply voltage. It is essential that a simple learning device 33 can be used, which has only simple switches and signal lights, such as LED.

Der Lernmodus kann noch durch weitere Funktionen ergänzt werden. Beispielsweise kann dieser automatisch beendet werden, wenn die vorgesehene Betätigungsfolge der Schalteranordnung 37 nicht eingehalten wird. Wird während des Lernvorgangs ein Fehler festgestellt, kann ein solcher durch schnelles Wechsel-Blinken der beiden Signalleuchten 44, 45 angezeigt werden. Solche möglichen Fehler sind beispielsweise, dass sich der Magnet 14 außerhalb des beschriebenen Toleranzbereichs der Sensoren 23, 25 befindet, dass ein fehlerhafter Sensor oder ein falsch positionierter Kolben 15 vorliegt, dass eine falsche Spannungspolarität vorliegt oder dergleichen.The learning mode can be supplemented by other functions. For example, this can be terminated automatically when the intended sequence of operation of the switch assembly 37 is not adhered to. If an error is detected during the learning process, such can be caused by rapid change of flashing of the two signal lamps 44 . 45 are displayed. Such possible errors are, for example, that the magnet 14 outside the described tolerance range of the sensors 23 . 25 that is a faulty sensor or a misplaced piston 15 is present that there is a wrong voltage polarity or the like.

Claims

Fluidic cylinder with position detecting device for the piston position, with a cylinder housing ( 10 ), in which one with a permanent magnet ( 14 ) provided piston ( 15 ) is slidably guided, and with a longitudinal channel ( 19 ) in the cylinder housing ( 16 ) for receiving at least two magnetic field-sensitive sensors ( 23 - 25 ) having elongated sensor carrier ( 20 ), characterized in that the sensor carrier ( 20 ) at a housing end area on an adjusting screw ( 32 ) abuts the axial adjustment and at the opposite housing end to a compression spring ( 29 ) and that a microprocessor or microcontroller designed CPU ( 26 ) on the sensor carrier ( 20 ) and with the sensors ( 23 - 25 ), the means for performing a learning mode (teach mode), wherein the learning mode is designed as a learning mode for the sensor signals associated and each directly determined by a specific piston position switching points.

Cylinder according to claim 1, characterized in that the cylinder housing ( 10 ) from a through two cylinder cover ( 12 . 13 ) closed cylinder tube ( 11 ), that the adjustment screw ( 32 ) is arranged on the first cylinder cover and the compression spring ( 29 ) on or in the second housing cover ( 13 ) or on this second housing cover ( 13 ) is supported.

Cylinder according to claim 2, characterized in that the compression spring ( 29 ) on the sensor carrier ( 20 ) is fixed and in particular in the second housing cover ( 13 ) engages such that a cover area ( 31 ) is engaged behind in the axial direction.

Cylinder according to one of the preceding claims, characterized in that the sensor carrier ( 20 ) is designed as a circuit board and in particular in longitudinal grooves ( 21 ) of the longitudinal channel ( 19 ) is held.

Cylinder according to one of the preceding claims, characterized in that two magnetic field-sensitive sensors ( 23 . 25 ) for detecting the two end positions of the piston ( 15 ) are positioned.

Cylinder according to one of claims 1 to 5, characterized in that the CPU ( 26 ) Has means for sensor signal measurement and conditioning.

Cylinder according to one of claims 1 to 6, characterized in that from the CPU ( 16 ) from voltage and signal lines ( 39 . 42 . 43 ) led to the outside and with a manually operable learning device ( 33 ) are connectable.

Cylinder according to claim 7, characterized in that the learning device ( 33 ) a switch device ( 37 ) and optical display means and / or acoustic display means ( 44 . 45 ) owns.

Cylinder according to claim 8, characterized in that the switch device ( 37 ) Switch ( 38 ) for switching on and off the power supply and switches ( 40 . 41 ) for impressing signal levels on the signal lines ( 42 . 43 ) owns.

Cylinder according to one of the preceding claims, characterized in that the magnetic field-sensitive sensors ( 23 - 25 ) are formed as Hall elements.