DE2059592B2 - Working cylinder for liquid or gaseous working media with a contact-free electrical position encoder - Google Patents
Working cylinder for liquid or gaseous working media with a contact-free electrical position encoderInfo
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Description
Die Erfindung betrifft einen Arbeitszylinder für flüssige oder gasförmige Arbeitsmedien mit einem kontaktfreien elektrischen Positionsgeber gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.The invention relates to a working cylinder for liquid or gaseous working media with a contact-free electrical position sensor according to the preamble of claim 1.
Bei einem derartigen Arbeitszylinder, der aus der US-PS 34 53 937 bekannt ist, bestehen die Fühler für die Kolbenendstellung jeweils aus einer Spule in einer Dose aus einem magnetisierbaren Material auf einem ebenfalls aus einem magnetisierbaren Material bestehenden Dorn. Die Dose und der Dorn bilden somit einen ferromagnetischen Kreis, der bis auf einen Luftspalt am Dosenende geschlossen ist. In diesem Luftspalt ist ein freies Magnetfeld konzentriert. Der Fühler wird dadurch aktiviert, daß entweder der Kolben selbst, falls dieser aus einem magnetisierbaren Material besteht, oder ein gesondertes magnetisierbares Teil am Kolben den Luftspalt des ferromagnetischen Kreises am Dosenende kurzschließt, was eine Änderung der Reluktanz des magnetischen Kreises und dadurch eine Änderung des Reaktanz der Spule zur Folge hat. Diese Änderung dient als Signal für das Erreichen der Kolbenendstellung.In such a working cylinder, which is known from US-PS 34 53 937, there are sensors for Piston end position each from a coil in a can made of a magnetizable material on one also made of a magnetizable material mandrel. The can and the mandrel thus form one ferromagnetic circuit, which is closed except for an air gap at the end of the can. In this air gap there is a concentrated free magnetic field. The sensor is activated by either the piston itself, if this consists of a magnetizable material, or a separate magnetizable part on the piston short-circuits the air gap of the ferromagnetic circuit at the end of the can, which changes the Reluctance of the magnetic circuit and thereby a change in the reactance of the coil. These Change serves as a signal for reaching the piston end position.
Dieser bekannte Arbeitszylinder mit dem in der oben beschriebenen Weise aufgebauten Fühler bedingt jedoch, daß die Enddeckel nicht aus einem magnetisierbaren Material bestehen, und daß entweder der Kolben selbst aus einem magnetisierbaren Material bestehen muß, oder mit einem entsprechenden magnetisierbaren Teil ausgestattet sein muß. Das hat zur Folge, daß für die Enddeckel Materialien, wie beispielsweise Aluminium oder Titan verwandt werden müssen, und daß dadurch die freie Wahl der Materialien für den Aufbau des Arbeitszylinders wesentlich eingeschränkt ist.This known working cylinder with the sensor constructed in the manner described above is conditional however, that the end caps are not made of a magnetizable material and that either the piston itself must consist of a magnetizable material, or with a corresponding magnetizable Part must be equipped. As a result, materials such as aluminum for the end covers or titanium must be used, and that thereby the free choice of materials for the construction of the Working cylinder is significantly restricted.
Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht daher darin, den bekannten Arbeitszylinder so auszugestalten, daß alle üblicherweise bei Arbeitszylindern dieser Art verwandten Materialien zum Aufbau des Arbeitszylinders verwandt werden können und daß diese Ausgestaltungen auch nachträglich bei bereits vorhandenen Arbeitszylindern ohne größeren Umbau verwirklicht werden kann.The object on which the invention is based is therefore to design the known working cylinder in such a way that that all materials commonly used in working cylinders of this type to build the Working cylinder can be used and that these refinements can also be used subsequently with existing working cylinders can be realized without major modifications.
Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung durch die Merkmale des kennzeichnenden Teils des Patentanspruchs 1 gelöst.This object is achieved according to the invention by the features of the characterizing part of the claim 1 solved.
Bei dem erfindungsgemäßen Arbeitszylinder wird das Signal für die Kolbenendstellung dadurch erzeugt, daß das freie in das Zylinderinnere gerichtete magnetische Feld bei Annäherung des aus einem elektrisch leitenden Material bestehenden Kolbens in diesem Kolben Wirbelströme erzeugt, die einer Ohm'schen Belastung des Kreises der Spule des Fühlers gleichkommen. Der Fühler und der Kolben arbeiten somit nicht wie bei dem bekannten Arbeitszylinder magnetisch, sondern elektrisch zusammen. Das hat zur Folge, daß der Kolben nicht aus einem magnetisierbaren Material, sondern ausIn the working cylinder according to the invention, the signal for the piston end position is generated in that the free magnetic field directed into the interior of the cylinder when it approaches from an electrically conductive one Material of the existing piston in this piston creates eddy currents that create an ohmic load of the circle equal to the coil of the probe. The sensor and the piston thus do not work as with that known working cylinder magnetically, but electrically together. As a result, the piston not from a magnetizable material, but from
ίο einem beliebigen elektrischen leitenden Material bestehen kann bzw. mit keinem magnetisierbaren Teil ausgestattet sein muß. Die erfindungsgemäße Ausgestaltung kann daher bei allen vorhandenen Arbeitszylindern nachträglich vollzogen werden, wobei die volle Freiheit der Verwendung der bisher üblichen Materialien beim Aufbau des Arbeitszylinders gewährleistet ist Eine besonders bevorzugte Weiterbildung des erfindungsgemäßen Arbeitszylinder ist Gegenstand des Patentanspruches 2.ίο made of any electrically conductive material can or does not have to be equipped with a magnetizable part. The embodiment according to the invention can therefore be carried out retrospectively for all existing working cylinders, with the full Freedom of the use of the usual materials in the construction of the working cylinder is guaranteed A particularly preferred development of the working cylinder according to the invention is the subject of Claim 2.
Im folgenden wird anhand der zugehörigen Zeichnung ein bevorzugtes Ausführungsbeispielder erfindungsgemäßen Arbeitszylinder beschrieben.In the following, a preferred embodiment of the invention is based on the accompanying drawing Working cylinder described.
Die Figur zeigt dieses Ausführungsbeispiel in einer Teilschnittansicht.The figure shows this embodiment in a partial sectional view.
Der in der Zeichnung dargestellte Arbeitszylinder 1 ist mit Enddeckeln 2 und 3 versehen und weist einen im Zylinder beweglichen Kolben 4 mit einer Kolbenstange 6 auf. Der Kolben 4 und die Kolbenstange 6 sind jeweils mit Hilfe einer in den Kolben bzw. in die Enddeckel eingesetzten Dichtung 5 abgedichtet. In den Enddeckeln sind bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel Einlaß- und Auslaßöffnungen 7 und 8 für das Arbeitsmedium des Zylinders, beispielsweise für eine Arbeitsflüssigkeit oder ein Arbeitsgas, vorgesehen. Die Enddeckel weisen weiter in Bohrungen eingesetzte magnetisch induktive Fühler 9 und 10 auf, die jeweils mit einer Spule versehen sind, die an eine nicht dargestellte Wechselstromversorgung angeschlossen ist. Die Spule ist in ein nichtmetallisches Material, beispielsweise in ein Kunststoffmaterial eingebettet, während die Fühler als Ganzes vorzugsweise in den Bohrungen der Enddeckel mittels eines gleichfalls nichtmetallischen Materials eingegossen sind, so daß keine Dichtungsprobleme auftreten. Der Kolben 4 kann aus einem beliebigen elektrisch leitenden Material bestehen bzw. ein solches enthalten.The working cylinder 1 shown in the drawing is provided with end caps 2 and 3 and has an im Cylinder movable piston 4 with a piston rod 6. The piston 4 and the piston rod 6 are respectively sealed with the aid of a seal 5 inserted into the piston or into the end cover. In the end caps are in the illustrated embodiment inlet and outlet openings 7 and 8 for the working medium of the Cylinder, provided for example for a working fluid or a working gas. The end covers point further inserted into bores magnetically inductive sensors 9 and 10, each provided with a coil which is connected to an AC power supply, not shown. The coil is in a non-metallic Material, for example embedded in a plastic material, while the sensor as a whole is preferably are cast in the bores of the end covers by means of a likewise non-metallic material, so that no sealing problems occur. The piston 4 can be made of any electrically conductive Material exist or contain such a material.
Wenn sich der Kolben dem einen oder dem anderen Zylinderende und damit einem der Fühler 9 und 10 nähert, ruft das von den Fühlern 9 und 10 erzeugte und in das Zylinderinnere gerichtete magnetische FeldIf the piston is at one or the other end of the cylinder and thus one of the sensors 9 and 10 approaches, the magnetic field generated by the sensors 9 and 10 and directed into the interior of the cylinder calls
so Wirbelströme im Kolben hervor, was eine Änderung des durch den Fühler fließenden Stromes bewirkt, die durch eine an den Fühler angeschlossene Anzeigeschaltung aufgenommen wird. Durch eine geeignete Ausbildung der Fühler und der vorzugsweise mit Halbleiterbauelementen aufgebauten Anzeigeschaltung kann der Wirkungsbereich der Fühler in an sich bekannter Weise klein gehalten werden. Die Wahl des Materials des Zylinders unterliegt daher keinen Beschränkungen, dieses Material kann ausschließlich mit Rücksicht, beispielsweise auf die Materialkosten und das Arbeitsmedien, gewählt werden. Gleiches gilt auch für den Kolben.so eddy currents emerge in the piston, which causes a change in the current flowing through the sensor, the is recorded by a display circuit connected to the sensor. Through appropriate training the sensor and the display circuit, which is preferably constructed with semiconductor components, can Effective range of the sensor can be kept small in a manner known per se. The choice of material of the Cylinder is therefore not subject to any restrictions, this material can only be used with consideration, for example on the material costs and the working media. The same applies to the Pistons.
Bei Arbeitszylindern mit kleinen Abmessungen können die Fühler selbst als Enddeckel dienen, was eine wesentliche Vereinfachung der Herstellung der Arbeitszylinder mit sich bringt.In the case of working cylinders with small dimensions, the sensors themselves can serve as end covers, which is a brings substantial simplification of the production of the working cylinder with it.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings
Claims (2)
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