DE8524086U1

DE8524086U1 - Mit einem Druckmedium betreibbare Vorrichtung mit einem Sensor, der auf die Bewegung eines beweglichen Elementes der Vorrichtung anspricht

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Publication number: DE8524086U1
Application number: DE19858524086
Authority: DE
Original assignee: MARTONAIR Ltd FARNHAM SURREY GB
Current assignee: MARTONAIR Ltd FARNHAM SURREY GB
Priority date: 1984-09-04
Filing date: 1985-08-22
Publication date: 1985-12-19
Also published as: GB2164154B; GB8422279D0; GB2164154A

Description

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G/WS - M 1149

Martonair Limited
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Farnham, Surrey GU9 9NZ
England

Mit einem Druckmedium betreibbare Vorrichtung mit einem Sensor, der auf die Bewegung eines beweglichen Elementes der Vorrichtung anspricht

Die Erfindung bezieht sich auf eine mit einem Druckmedium betreibbare Vorrichtung mit einem Sensor, der auf die Bewegung eines beweglichen Elementes der Vorrichtung anspricht. Die mit einem Druckmittel betreibbare Vorrichtung ist vorzugsweise, jedoch nicht ausschließlich ein Antriebszylinder, und der Sensor spricht auf die lineare Bewegung des Kolbens in dem Zylinder an.

Es ist bekannt, die Bewegung eines Kolbens in einem Zylinder durch Verwendung entsprechender elektronischer Steuermittel zu steuern. Es ist jedoch hierbei notwendig, eine Signalrückführung vorzusehen, mit der die elektronische Steuerung Informationen über die jeweilige Position oder Bewegung des Kolbens erhält. Eine solche Signalrückführvorrichtung kann außen auf dem Zylinder angeordnet sein. Sie kann aber auch im Inneren vorgesehen sein,

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beispielsweise bei Verwendung siner hohlen Kolbenstange und eines Sensors* der sich axial darin erstreckt. Diese Art der Signal* rückführung ist normalerweise komplex und teuer. Wenn Sie außen auf dem Zylinder montiert ist, besteht die Gefahr" der Beschädigung. Wenn eine innere Anordnung gefordert wird, kann die Signalrückführvorrichtung schwierig zu warten sein.

Bekannte Signalrückführvorrichtungen geben normalerweise eine direkte Angabe über die Lage des Kolbens. Mit Hilfe einer Differenzierungsschaltung kann dabei die Geschwindigkeit und die Beschleunigung der elektronischen Steuerung abgeleitet werden. Alternativ kann die Signalrückführvorrichtung eine geschwindigkeits- oder beschleunigungsabhängige Angabe bieten. In diesem Fall kann mit Hilfe einer Integrationsschaltung die Position des Kolbens bestimmt werden.

Es sind weiter geschwindigkeitsabhängige Wandler bekannt. Sie weisen normalerweise ein magnetisches Element auf, das innerhalb eines Rohres beweglich ist, das außen mit Wicklungen versehen ist. In solchen Wandlern hat das magnetische Element eine erhebliche axiale Länge, und es werden zwei äußere Wicklungen benötigt, um sieherzustellen, daß das elektrische Ausgangssignal unabhängig von der axialbii Lage des Magnetelements innerhalb d.es Rohres ist. Derartige geschwindigkeitsabhängige Wandler können nicht in einem Kolben verwendet werden, da der Kolben nur eine kurze axiale Länge hat.

Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Vorrichtung mit einem Kolben und einem Zylinder zu schaffen, beispielsweise einen mit einem Druckmedium betriebenen Antriebszylinder, der einen auf Bewegung ansprechenden Sensor aufweist, die keine Signalrückführung, wie bei bekannten elektronischen Steuerungen, erfordert und weiter nieiät die vorgenannten Nachteile bekannter geschwindigkeitsabhängiger Wandler aufweist.

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Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß der Sensor einen Permanentmagneten aufweist, der auf dem beweglichen Element innerhalb eines Gehäuses für dieses Element angeordnet ist und magnetisch mit einem Ende des Gehäuses gekoppelt ist, und daß zwei koaxiale Wicklungen auf dem Gehäuse angeordnet sind, die sich jeweils im wesentlichen über die gesamte vorgesehene Bewegungsbahn des beweglichen Elementes erstrecken, daß eine der Wicklungen als Feldwicklung für den Anschluß an einen konstanten Strom einer Gleichspannung ausgebildet ist, während die andere Wicklung ein Ausgangssignal in Abhängigkeit von Änderungen des Magnetfeldes abgibt, die durch den Permanentmagneten erzeugt werden, der auf dem beweglichen Element angeordnet ist, und die proportional der jeweiligen Geschwindigkeit des beweglichen Elementes sind.

Eine zweckmäßige Ausführungsform ist dadurch gekennzeichnet, daß sie einen Kolben und einen Zylinder aufweist und der Permanentmagnet am Kolben angeordnet ist, daß der Kolben magnetisch über die Kolbenstange mit einem Ende des Zylinders gekoppelt ist, daß' die zylindrische Wand des Zylinders aus einem magnetisch nicht leitenden Material besteht und die Feld- und Ausgangswicklungen trägt, deren axiale Länge jeweils im wesentlichen dem vorgesehenen Weg des Kolbens innerhalb des Zylinders entspricht.

Die Feld- und Ausgangswicklungen können auf der Außenseite der magnetisch nicht leitenden zylindrischen Wand des Zylinders gewickelt sein, wobei die magnetisch nicht leitende zylindrische Wand des Zylinders doppelwandig ausgebildet sein kann und die beiden Wicklungen entweder zwischen den beiden koaxialen Wandungen liegen können, oder aber eine der Wicklungen zwischen den beiden koaxialen zylindrischen Wandungen liegen und die andere Wicklung auf die Außenseite der äußeren zylindrischen Wand gewickelt sein kann.

Der Weg des Magnetflusses, der von dem am Kolben angeordneten Permanentmagneten ausgeht, schließt eine Polplatte aus magnetisch leitendem Material, die in/am Kolben in Nachbarschaft des Permanentmagneten angeordnet ist, eine Polplatte aus magnetisch j

leitendem Material, die an einem Ende des Zylinders angeordnet \ ist und die Kolbenstange ein, die aus einem magnetisch leitenden Material besteht und eine magnetisch leitende Verbindung-zwischen ®\ den beiden Polplatten bildet, wobei der Kolben und die Enden des If Zylinders mit Ausnahme der Folplatten aus einem magnetisch nicht f| leitenden Material bestehen. g*

Pie in der Ausgangswicklung induzierte Spannung kann mit Hilfe I

einer elektronischen Schaltung festgestellt werden, und zwar \ξ

direkt oder unter Verwendung entsprechender Programme, wobei das #

geschwindigkeitsabhängige Signal umwandelbar ist in Verschiebe- p

und/oder Beschleunigungssignale für den Kolben. |

Die Erfindung ist in der Zeichnung, die einen schematischen f Längsschnitt durch einen Antriebszylinder zeigt, dargestellt und im nachstehenden im einzelnen anhand der Zeichnung beschrieben.

Der Antrieb weist einen Zylinder auf, der eine magnetisch nicht leitende zylindrische Wand 1 und zwei Endplatten 10, 11 aufweist, die gleichfalls aus magnetisch nicht leitendem Material bestehen. Ein Arbeitfluid, beispielsweise Druckluft oder Drucköl oder ein anderes hydraulisches Medium wird durch eine Anschlußöffnung in oder in der Nähe einer der Endplatten eingeführt und durch eine Anschlußöffnung in oder an der anderen Endplatte ausgelassen oder umgekehrt. Der Zylinder weist einen mit Dichtungen versehenen Kolben 2 auf, der gleichfalls aus e "n magnetisch nicht leitenden Material besteht und der auf eii^r Kolbenstange 3 aus einem magnetisch leitenden Material befestigt ist. Die Kolbenstange 3 | ist durch eine Bohrung in der Endplatte 11 hindurch nach außen [■» geführt. i

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Im Kolben 2 ist ein ringförmiger Permanentmagnet 4 angeordnet, der magnetisch mit einer Polplatte aus magnetisch leitendem Material verbunden ist, der wiederum magnetisch an die Kolbenstange 3 angeschlossen ist. Statt eines ringförmigen Magneten kann auch eine Mehrzahl von Einzelmagneten vorgesehen sein. Hie Endplatte 11 trägt auf ihrer Innenseite gleichfalls eine Polplatte 6 aus einem magnetisch leitenden Material. Der Permanentmagnet 4 erzeugt damit über die Flußplatten 5, 6 und die Kolbenstange 3 ein Magnetfeld, das durch die strichpunktierte Linie angedeutet ist. Die zylindrische Wand 1 trägt zwei koaxiale Wicklungen 8 und 9, die auf die zylindrische Wand aufgewickelt sind. Die zylindrische Wand kann auch doppelwandig ausgebildet sein, wobei dann wenigstens eine der Wicklungen im Hohlraum zwischen den beiden koaxialen Wandelementen liegt. Die axiale Länge der beiden Wicklungen 8, 9 entspricht im wesentlichen dem Kolbenweg innerhalb des Zylinders. An der Wicklung 8 liegt im Betrieb eine Gleichspannung konstanter Stärke an. Diese Wicklung arbeitet als Feldwicklung. Die andere Wicklung 9 gibt eine Aus- , gangsspannung ab, die jeweils der linearen Geschwindigkeit des Kolbens 2 proportional ist.

Wenn sich der Kolben innerhalb des Zylinders bewegt, ändert sich die Länge des Magnetfeldes in Axialrichtung des Zylinders. Damit ändert sich die Ausgangsspannung der Wicklung 9. Aufgabe der Feldwicklung 8 ist es, das Ausgangssignal der Wicklung 9 von der jeweiligen axialen Stellung des Kolbens in dem Zylinder unabhängig zu machen und ein Ausgangssignal zu erzeugen, dessen Spannung proportional der jeweiligen linearen Geschwindigkeit des Kolbens ist. Ohne die Feldwicklung 8 würde die Ausgangsspannung der Wicklung 9 eine komplexe Funktion aus der Kolbenstellung und dessen Geschwindigkeit sein und damit schwierig zu interpretieren sein.

Die Ausgangsspannung der Wicklung 9 kann direkt als jeweilige Lineargeschwindigkeit des Kolbens angezeigt werden. Es kann aber auch eine programmgesteuerte Aufschaltung auf einen Computer erfolgen. Das Ausgangssignal der Wicklung 9 kann so behandelt werden, da/ά Signal abgegeben werden, die die Kolbenverschiebung oder dessen Beschleunigung abgeben oder beides.

Claims

Ansprüche

1. Mit einem Druckmedium betreibbare Vorrichtung mit einem beweglichen Element, das innerhalb eines Gehäuses für dieses Element angeordnet ist und mit einem Sensor, der auf die Bewegung des beweglichen Elementes anspricht, dadurch gekennzeichnet, daß der Sensor einen Permanentmagneten (4) aufweist, der auf dem beweglichen Element (2) innerhalb des Gehäuses (1) angeordnet ist und magnetisch mit einem Ende des Gehäuses (1) gekoppelt ist, daß zwei koaxiale Wicklungen (8,9) auf dem Gehäuse (1) angeordnet sind, die sich jeweils im wesentlichen über die gesamte vorgesehene Bewegungsbahn des beweglichen Elementes erstrecken, daß eine der Wicklungen als Feldwicklung für den Anschluß an einen konstanten Strom eine" Glr-ichspannung ausgebildet ist, und daß die andere Wicklung (9) als Sekundärwicklung für die Abgabe eines Ausgangssignals in Abhängigkeit von Änderungen des Magnetfeldes ausgebildet ist, das durch den Permanentmagr.eten (4) erzeugt wird.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie einen Kolben (2) und einen Zylinder (1) aufweist und der Permanentmagnet (4) am Kolben angeordnet ist, daß der Kolben magnetisch über die Kolbenstange (3) mit einem Ende des Zylinders (11) gekoppelt ist. daß die zylindrische Wand des Zylinders aus einem magnetisch nicht leitenden Material besteht und die Feld- und Ausgangswicklungen (8,9) trägt, deren axiale Länge jeweils im wesentlichen dem vorgesehenen Weg des Kolbens innerhalb des Zylinders entspricht.

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3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Feld- und Ausgangswicklungen (8,9) auf die Außenseite der magnetisch nicht leitenden zylindrischen Wand des Zylinders (1) gewickelt sind. /

4. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die magnetisch nicht leitende zylindrische Wand des Zylinders (1) doppelwandig ausgebildet ist und daß die beiden Wicklungen (8,9) zwischen den beiden koaxialen Wandungen ange-

| ordnet sind. /

5. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die magnetisch nicht leitende zylindrische Wand des Zylinders

Ä (1) doppelwandig ausgebildet ist und eine der Wicklungen

(8,9) zwischen den beiden koaxialen zylindrischen Wandungen

angeordnet ist und die andere Wicklung auf die Außenseite der äußeren zylindrischen Wand gewickelt ist./

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6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Weg des vom am Kolben (2) angeordneten Permanentmagneten (2) ausgehenden Magnetflusses eine Polplatte (5) aus magnetisch leitendem Material, die in oder am

' Kolben (2) in Nachbarschaft des Permanentmagneten (4) ange-

ordnet ist, eine Polplatte (6) aus magnetisch leitendem Material, die an einem Ende (11) des Zylinders (1) angeordnet ist und die Kolbenstange einschließt, die aus einem magnetisch leitenden Material besteht und eine magnetisch leitende Verbindung zwischen den beiden Polplatten bildet,, und daß der Kolben (2) und die Enden (10,11) des Zylinder

: (1) mit Ausnahme der Polplatten (5,6) aus einem magnetisch

' nicht leitenden Material bestehen. /

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Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche» dadurch / gekennzeichnet, daß der¹ Ausgang der Ausgangswicklung direkt oder über entsprechende Programme an eine elektronische Schaltung anschaltbar ist, wobei das geschwindigkeitsabhängige Signal umwandelbar ist in Verschiebe- und/oder Beschleunigungssignale für den Kolben oder ein anderes