DE3221574A1

DE3221574A1 - Zylinder mit integrierter elektrischer signalgabe

Info

Publication number: DE3221574A1
Application number: DE19823221574
Authority: DE
Inventors: Kurt Dipl.-Ing. 7300 Esslingen Stoll
Original assignee: Festo Maschinenfabrik Gottlieb Stoll Firma
Current assignee: Festo Maschinenfabrik Gottlieb Stoll Firma
Priority date: 1982-06-08
Filing date: 1982-06-08
Publication date: 1983-12-08
Also published as: DE3221574C2

Description

Zylinder mit integrierter elektrischer Signalgabe
Die Erfindung betrifft einen Zylinder mit integrierter elektrischer Signalgabe, die bei Erreichung wenigstens einer der Hubendlagen ein elektrisches Signal erzeugt, mit einem Zylinder, zwei Zylinderdeckeln und einem darin bewegbaren Kolben mit Kolbenstange.
Die Vorrichtungen gattungsgemässer Art sind bereits bekannt. Sie sind als einfach- oder doppelwirkende Zylinder ausgebildet, die mit Flüssigkeiten oder Gasen, insbesondere Druckluft, beaufschlagbar sind. Die Ein- und Auslassventile werden hierbei so gesteuert, dass in der Hubendlage des Kolbens ein elektrisches Signal erzeugt wird, das der Umschaltung der Ventile, d.h. dem Schliessen des bisherigen Einlass- und dem gleichzeitigen Öffnen des Auslassventils (bzw umgekehrt in der anderen Hubendlage des Kolbens) dient.
Im Stande der Technik ist es bekannt, das elektrische Signal dadurch auszulösen, dass auf dem Kolben ein Magnet oder Magnetring befestigt wird, der durch induktive Kopplung mit einem auf der Aussenseite des Zylinders angebrachten Signalgeber geschaltet wird. Als nachteilig ist bei dieser bekannten Anordnung anzusehen, dass sie nur eine fliegende Umsteuerung und keinen präzisen Anschlag in der Hubendlage, also eine Anschlagfunktion, zulässt. Um in präzise definierter Hubendlage ein elektrisches Signal abzugeben, war es deshalb bislang erforderlich, den mechanischen Anschlag und den elektrischen Endschalter getrennt voneinander und ausserhalb des Zylinders zu befestigen.
Die Erfindung hat sich deshalb die Schaffung eines Zylinders zur Aufgabe gemacht, der es bei kompakter Bauweise ohne die Verwendung sich bewegender Teile gestattet, in wenigstens eine Hubendlage des Kolbens einen präzise einstellbaren Endanschlag zu schaffen, bei dessen Erreichung ein elektrisches Signal erzeugt wird.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemass durch den Vorschlag gelöst, dass in wenigstens einem Zylinderdeckel ein elektrischer Signalkontakt angeordnet ist, der in der Hubendlage durch den Kolben betätigt wird. Die kompakte Bauweise wird durch die'Aufnahme des Signalkontaktes in den Zylinderdeckel verwirklicht, so dass die Aussenabmessungen hierdurch ungeändert bleiben. Durch die kolbenseitige räumliche Begrenzung des Signalkontaktes wird ein klar definierter Endanschlag geschaffen, bei dessen Erreichung ein elektrisches Signal abgegeben wird. Die Ein- und Verstellung erfolgt über Veränderungen der räumlichen Anordnung des Signalkontaktes in Richtung der Zylinderachse und in bezug auf den ihn umgebenden Zylinderdeckel.
In der baulichen Gestaltung des elektrischen Signalkontaktes bestehen im Rahmen der Erfindung verschiedene Möglichkeiten.
Besonders vorteilhaft ist eine Ausführungsform, bei der wenigstens zwei isolierte elektrische Leiter vorhanden sind, die auf unterschiedlichen elektrischen Potentialen gehalten werden, und die in der Hubendlage den zumindest-im Kontaktbereich aus leitendem Material bestehenden Kolben flächig berühren. Die Funktionsweise ist dann folgende: Im Augenblick der Berührung des Signalkontaktes durch den Kolben wird über den zumindest in diesem Bereich aus leitendem Material bestehenden Kontaktbereich eine elektrische Verbindung zwischen den isolierten und auf unterschiedlichen elektrischen Potentialen befindlichen Leitern hergestellt.
Die verschiedenen elektrischen Potentiale beider Leiter bedingen einen Stromfluss, der das gewünschte elektrische Signal darstellt. Voraussetzung hierfür ist, dass der Kolben an dem Signalkontakt anliegt, der gleichzeitig eine Begrenzung des Kolbenhubes darstellt und die Hubendlage definiert.
Eine alternative Ausführung des Signalkontaktes besteht darin, diesen mit einem isolierten und auf einem elektrischen Potential gehaltenen Leiter zu versehen, bei dem die übrigen Teile des Signalkontaktes und der Kontaktbereich des Kolbens und/oder Kolben mit Kolbenstange aus elektrisch leitendem Material bestehen, das geerdet ist. Bei dieser Ausführungsform wird der Stromkreis gebildet aus dem elektrischen Leiter, dem Kontaktbereich des Kolbens und entweder aus Teilen des Signalkontaktes und/oder aus Kolben mit Kolbenstange. Das Vorteilhafte dieser Ausführungsform ist in der Vereinfachung des Signalkontaktes, der nunmehr einen isolierten Leiter besitzt, zu sehen. An die Stelle des zweiten Leiters treten in funktioneller Hinsicht entweder die übrigen Teile des Signalkontaktes und/oder der Kolben mit der Kolbenstange, die deshalb aus elektrisch leitendem Material bestehen müssen. Die Erdung letztgenannter Teile macht zum einen die Isolierung überflüssig und stellt zum anderen sicher, dass vor allem bei Anwendung hoher Spannungen, im Falle der Berührung durch das Bedienungspersonal keine Stromschläge abgegeben werden können. Ein weiterer Vorteil dieses Signalkontaktes ist, ebenso wie bei vorgenannter Ausführungsforin, in der grossen Robustheit, der hohen Lebensdauer und der Wartungsfreiheit zu sehen, die aus dem Behlen beweglicher Teile resultiert.
Als Form des Signalkontakts schlägt die Erfindung einen Stift vor, in den der oder die elektrischen Leiter als evtl.
konzentrische Hohlzylinder angebracht sind. Hierbei erweist es sich als besonders zweckmässig, den Stift als von aussen betätigbare Schraube auzubilden. Der bosolldol>e Vorteil dieser Anordnung besteht in der nachträglichen Einstellbarkeit des Endanschlags auch nach erfolgtem Einbau in den Zylinderdeckel, was dadurch geschieht, dass der als Schraube ausgebildete Signalkontakt von der Aussenseite her, beispielsweise vermittels eines Schraubenziehers, gedreht und dadurch in axialer Richtung verschoben wird. Gerade die nach erfolgtem Einbau mögliche Justierung gestattet eine extreme Positioniergenauigkeit des Endanschlags.
Als Material für die elektrischen Leiter schlägt die Erfindung Messing, und für die Isolierungen Kunststoff vor.
Die praktischen Erfahrungen haben gezeigt, dass diese Materialien den gestellten Anforderungen vollauf gerecht zu werden vermögen.
Sämtliche Ausführungsformen, bei denen der Kolben zur Herstellung einer elektrisch leitenden Verbindung zumindest im Kontaktbereich aus leitendem Material besteht, können zweckmässigerweise an dieser Stelle mit einer Scheibe versehen werden, die vorteilhafterweise aus Stahl besteht.
Nan erspart sich dann die Herstellung des gesamten Kolbens aus leitendem Material. Gegenüber den bereits im Stande der Technik bekannten Vorrichtungen, die das Befestigen von Dauermagneten auf den Kolben erfordern, ist das Einbringen einer einfachen Scheibe wesentlich kostengünstiger.
Desweiteren ist es zweckmässig, eine Gleichspannung, insbesondere aus dem Bereich 6 - 48 Volt, zu verwenden. Diese Spannungen sind so gering, dass eine Gefährdung des Bedienungspersonales nicht auftritt und zusätzliche, kostspielige Sicherheitseinrichtungen deshalb überflüssig werden.
Schliesslich sieht die Erfindung vor, die Deckel und/oder den Kolben und/oder die Kolbenstange und/oder den Zylinder aus Aluminium herzustellen.
Im folgenden wird die Erfindung an Hand einer beispielhaft in der Zeichnung wiedergegebenen Ausführungsform näher erläutert. Es zeigen: Fig. 1 die schematische Darstellung des Zylinders mit jeweils einem in jedem Zylinderdeckel befindlichen und als Schraube ausgebildeten Signalkontakt, Fig. 2 den Teil eines Zylinderdeckels mit darin befindlichem und als Schraube ausgebildeten Signal kontakt in Querschnittsdarstellung.
In der Fig. 1 ist ein Zylinder 1 üblicher Bauart dargestellt.
Dieser wird gebildet aus einem Zylinderrohr 2, das endseitig durch die Zylinderdeckel 3 verschlossen ist. Die Mitte des rechten Zylinderdeckels 5b ist aIs j runfrshülse 4 ausformt, in der eine Kolbenstange 5 verschiebbar gleitet.
zylinderseitien Ende der Kolbenstange 5 ist ein kolben 6 mit Hilfe eines Befestigungsmittels 7 angebracht. Zwischen Kolben 6 und Kolbenstange 5 sorgt eine Isolierhülse 8 für elektrische Trennung der beiden Teile.
Auf dem Umfang des Kolbens 6 ist ein Dichtring 9 befestigt, der auf der Innenseite des Zylinderrohres 2 gleitet.
Die bisher beschriebenen Teile des erfindungsgemässen Zylinders 1 sind allgemein bekannt und von üblicher Bauart.
Im Falle des gezeigten Ausführungsbeispiels besteht die Erfindung nun darin, dass in beiden Zylinderdeckeln 3a, 3b jeweils ein als Schraube ausgebildeter Signalkontakt 10 in etwa sich gegenüberliegenden Positionen eingeschraubt ist.
Beide Signalkontakte 10 stehen mit einer nicht dargestellten Gleichspannungsquelle in Verbindung. In der Gberfläche des Kolbens 6 sind in dem Bereich, der bei Hin- und Herbewegung den Signalkontakt 10 berührt, Scheiben 11 eingebracht. Sie sorgen im Zusammenwirken mit den beiden Signalkontakten 10 für die Erzeugung des elektrischen Signals in den beiden Hubendlagen. Dies geschieht auf eine Weise, wie später an Hand der Fig. 2 noch näher erläutert werden wird.Gleichzeitig sorgen die Signalkontakte 10 für eine genaue definierte Hubendlage, die linksseitig durch den Signalkontakt 10a und auf der rechten Seite durch den Signalkontakt lOb bestimmt wird.
Da die Signalkontakte 10 im gezeigten Ausführungsbeispiel als die Zylinderdeckel 3 durchgreifende Schrauben ausgebildet sind, ist as ein leichtes, diese von aussen her z.B.
mit Hilfe eines Schraubenziehers in Richtung der Achse des Zylinders 1 zu verschieben und dadurch die Hubendlage auch nachtr;glich noch einzustellen und zu justieren.
Fig. 2 zeigt ein Teil des Zylinderdeckels 3 mit darin eingeschraubtem Signalkontakt 10 in Querschnittsdarstellung. Es handelt sich insoweit um die vergrösserte Wiedergabe eines Ausschnittes von Fig. 1. Nunmehr ist gut zu erkennen, dass der als Schrnubc ausgcbildete Sgnalkontakt 10, der deshalb an seiner Oberfläche mit einem Gewinde 12 versehen ist, innenseitig und konzentrisch einen Hohlzylinder 13 mit einem konzentrisch darin befindlichen Hohlzylinder 14 aufweist. Die Zylinder 13, 14 sind gegeneinander und gegen den sie umgebenden Schraubenmantel 15, mit Isolierungen 16 versehen und sie werden auf unterschiedlichen elektrischen Potentialen gehalten.
Wenn der Kolben 6 über die darin angeordnete Scheibe 11 mit dem Signalkontakt 10 in Berührung tritt, werden die auf unterschiedlichen Potentialen gehaltenen Zylinder 13, 14 miteinander verbunden, so dass ein Strom fliesst. Dieser stellt das in der Hubendlage des Kolbens erzeugte elektrische Signal dar. Der elektrische Stromkreis wird hierbei gebildet vom Hohlzylinder 13 der Scheibe 11 und dem Hohlzylinder 14.
Das erzeugte elektrische Signal dient in aller Regel dazu, die (nicht gezeigten) Einlass- und Auslassventile des Zylinder zu steuern. Sie können gleichermassen Verwendung finden für die taktgerechte Steuerung sich an den Zylinder anschliessende Maschinenteile.

Claims

Zylinder mit integrierter elektrischer Signalgabe Ansprüche Zylinder mit integrierter elektrischer Signalgabe, die bei Erreichung wenigstens einer der Hub end lagen ein elektrisches Signal erzeugt, mit einem Zylinderrohr, zwei Zylinderdeckeln und einem darin bewegbaren Kolben mit Kolbenstange, dadurch gekennzeichnet, dass in wenigstens einem Zylinderdeckel (3) ein elektrischer Signalkontakt (10) ange-Qrdnet ist, der in der Hubendlage durch den Kolben (6) betätigt wird.
2 Zylinder nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen Signalkontakt (10), der wenigstens zwei isolierte elektrische Leiter aufweist, die auf unterschiedlichen elektrischen Potentialen gehalten werden und die in der Hubendlage den zumindest im Kontaktbereich aus leitendem Material bestehenden Kolben (6) flächig berühren.
3. Zylinder nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen Signalkontakt (10), der nur einen isolierten und auf einem elektrischen Potential gehaltenen Leiter aufweist, bei dem die übrigen Teile des Signalkontaktes (10) und der Kontaktbereich des Kolbens (6) und/oder Kolben (6) mit Kolbenstange (5) aus elektrisch leitendem Material bestehen, das geerdet ist.
4. Zylinder nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Signalkontakt (10) als Stift geformt ist, in den der oder die elektrischen Leiter als evtl. konzentrische Hohlzylinder (13) eingebracht sind.
Zylinder nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Stift als von aussen betätigbare Schraube ausgebildet ist.
6. Zylinder nach einem der Ansprüche 1 bis 5, gekennzeichnet durch das Isoliermaterial Kunststoff.
7. Zylinder nach einem der Ansprüche 1 bis 6, gekennzeichnet durch Messing als Beitermaterial.
8. Zylinder nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekenrzeichnet, dass im Kontaktbereich des Kolbens (6) eine Scheibe (11) aus elektrisch leitendem Material eingebracht ist.
9. Zylinder nach Anspruch 8, gekennzeichnet durch Stahl als Scheibenmaterial.
10. Zylinder nach einem der Ansprüche 2 bis 9, gekennzeichnet durch eine anliegende Gleichspannung.
11. Zylinder nach Anspruch 10, gekennzeichnet durch eine zwischen (6; und 48 V liegende Gleichspannung.
12. Zylinder nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass Zylinderdeckel (3) undjoder Kolben (6) und/oder Kolbenstange (5) und/oder Zylinderrohr (2) aus Aluminium bestehen.