(19)
(11) EP 1 103 728 A2

(12) EUROPÄISCHE PATENTANMELDUNG

(43) Veröffentlichungstag:
30.05.2001  Patentblatt  2001/22

(21) Anmeldenummer: 00111722.5

(22) Anmeldetag:  02.06.2000
(51) Internationale Patentklassifikation (IPC)7F15B 15/28, F15B 15/26
(84) Benannte Vertragsstaaten:
AT BE CH CY DE DK ES FI FR GB GR IE IT LI LU MC NL PT SE
Benannte Erstreckungsstaaten:
AL LT LV MK RO SI

(30) Priorität: 24.11.1999 DE 29920657 U

(71) Anmelder: BÜMACH ENGINEERING INTERNATIONAL B.V.
7811 HH Emmen (NL)

(72) Erfinder:
  • Büter, Josef
    49733 Haren/Altenberge (DE)

(74) Vertreter: Haussingen, Peter 
Patentanwalt Alte Promenade 47
06526 Sangerhausen
06526 Sangerhausen (DE)

   


(54) Endlagengeber für pneumatisch oder hydraulisch wirkende Arbeitszylinder mit Endlagenverriegelung


(57) Die Erfindung beschreibt die Ausbildung eines Gebers für pneumatisch oder hydraulisch wirkende Arbeitszylinder mit Endlagenverriegelung, der nach der Verriegelung in der jeweiligen Endlage anspricht, innerhalb der Arbeitszylinders mit reproduzierbarem Schaltpunkt angeordnet, temperaturunabhängig, druckunabhängig, robust sowie einfach und kostengünstig zu realisieren ist. Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß im Führungsverschlußteil (4) oder/und im Bodenverschlußteil (5) ein gegenüber dem Arbeitszylinder elektrisch isolierter Kontaktstift (17) angeordnet ist, der in Verbindung mit einem Verriegelungskolben (7) einer Modulareinheit (6) zur Endlagenverriegelung als Schließer ausgebildet ist.




Beschreibung


[0001] Die Erfindung bezeichnet einen Geber für pneumatisch oder hydraulisch wirkende Arbeitszylinder mit Endlagenverriegelung, der nach der Verriegelung in der jeweiligen Endlage anspricht.

[0002] Aus dem Stand der Technik sind Geber zur Signalisierung und Auswertung der Endlagen von Arbeitszylindern in Form von zusätzlichen Einrichtungen bekannt, die auf dem Schließen von Kontakten basieren. Die Kontaktbetätigung kann abhängig oder unabhängig vom Druck des Fluids bzw. auch am Getriebe mechanisch angesteuert erfolgen. Des Weiteren sind berührungslos wirkende Signalgeber bekannt, die insbesondere das Prinzip der Auswertung von Magnetfeldänderungen beinhalten.

[0003] Ein Endschalter für Arbeitszylinder zur berührungslosen Abtastung der Stellung eines Kolbens in einem Arbeitszylinder wird in der Druckschrift DE 29 16 500 C2 beschrieben, der einen im Gehäuse angeordneten Permanentmagneten und Hallgenerator aufweist, wobei der Permanentmagnet so angeordnet ist, daß die Feldlinien quer zur Bewegungsrichtung eines ferromagnetischen Kolbens verlaufen und durch Leitbleche begrenzt werden, um die Position des Kolbens genauer zu erfassen. Dieser und auch andere berührungslos arbeitende Geber sind hinsichtlich einer exakten Stellungszuordnung zu ungenau, da sie einen Schaltbereich aufweisen, ein bestimmter Schaltpunkt nicht reproduzierbar ist, was bei stellungsabhängigen Folgeschaltungen zu Problemen führt.

[0004] In der Druckschrift DE 33 02 255 A1 wird eine Vorrichtung für die Anzeige der Endstellung eines Kolbens in einem Zylinder offenbart, bei der in der zum Arbeitszylinder führenden Hydraulikleitung ein Meßzylinder mit einem Meßkolben und elektrischen Kontakten angeordnet ist, die bei dessen Endlage, die dem Erreichen der Endlage des Arbeitszylinders entspricht, geschlossen werden. Diese Lösung ist durch den komplizierten zusätzlichen Meßzylinder, der exakt dem jeweilig benutzten Arbeitszylinder anzupassen ist, aufwendig und kostenintensiv. Durch die unterschiedlichen Einbauorte können zudem durch Temperaturdifferenzen Fehlanzeigen auftreten.

[0005] Die Aufgabe der Erfindung besteht in der Ausbildung eines Gebers für pneumatisch oder hydraulisch wirkende Arbeitszylinder mit Endlagenverriegelung, der nach der Verriegelung in der jeweiligen Endlage anspricht, innerhalb der Arbeitszylinders mit reproduzierbarem Schaltpunkt angeordnet, temperaturunabhängig, druckunabhängig, robust sowie einfach und kostengünstig zu realisieren ist

[0006] Die Aufgabe wird durch die im Patentanspruch 1 aufgeführten Merkmale gelöst. Bevorzugte Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.

[0007] Das Wesen der Erfindung besteht in der Ausbildung eines, aus einem elektrisch isoliert gegenüber dem Arbeitszylinder in diesem angeordneten Kontaktstift und einem Verriegelungskolben einer Endlagenverriegelungseinheit als Schließer bestehenden Gebers für pneumatisch oder hydraulisch wirkende Arbeitszylinder mit Endlagenverriegelung, der nach der Verriegelung in der Endlage eine elektrisch leitende Verbindung zum Potential der Arbeitszylinders herstellt, indem der Verriegelungskolben über die zur eigentlichen Verriegelung notwendige Lage hinaus begrenzt verschiebbar ist.
In einem Arbeitszylinder mit Endlagenverriegelung für beide Endstellungen ist die Anordnung jeweils eines Gebers für die zugeordnete Endlage möglich, wobei am Arbeitszylinderkolben beidseitig, symmetrisch zur vertikalen Hauptachse des Kolbens mittels einer lösbaren Verbindung eine verriegelungsfähige Modulareinheit mit einem über die zur Verriegelung notwendige Stellung begrenzt hinaus verschiebbaren Verriegelungskolben montiert werden.

[0008] Die Vorteile der Erfindung bestehen insbesondere im Schließen des Kontakts nach der erfolgten Verriegelung in der jeweiligen Endlage, so dass Fehlweisungen zur tatsächlichen Endlage ausgeschlossen sind. Mit der Anordnung der Kontakte innerhalb des Arbeitszylinders sind von außen nicht beeinflußbare, nicht störbare und reproduzierbare Schaltpunkte gegeben, die temperaturunabhängig, druckunabhängig, wartungsfrei, robust sowie einfach und kostengünstig zu realisieren sind. Durch die modulare Anordnung am Arbeitszylinderkolben ist die wahlweise Montage für die benötigte Endlagensignalgabe in einer der Endlagen als auch für beide Endlagen möglich.

[0009] Die Erfindung wird als Ausführungsbeispiel an Hand von

Fig. 1 als Schnitt durch einen Differentialarbeitszylinder am kolbenseitigen Ende im verriegelten Zustand

Fig. 2 als Schnitt einer Modulareinheit zur Detaildarstellung des geschlossenen Kontakts im Differentialarbeitszylinder nach der Endlagenverriegelung

Fig. 3 als Teilschnitt eines Differentialarbeitszylinders mit Anordnung von Kontakten zur Signalgabe nach der Verriegelung für beide Endlagen näher erläutert.



[0010] Nach Fig. 1 und Fig. 3 besteht insbesondere ein nach dem Prinzip der aus dem Gebrauchsmuster DE 298 09 717.6 bekannten Lösung zur Endlagenverriegelung hydraulischer Arbeitszylinder wirkender Arbeitszylinder im wesentlichen aus einem an einer Kolbenstange 1 befestigten Kolben 2 in einem Zylinderrohr 3 mit einem Führungsverschlußteil 4 sowie einem Bodenverschlußteil 5, wobei mit dem Kolben 2 zwei mechanisch wirkende Modulareinheiten 6 zur Endlagenverriegelung symmetrisch zur Hauptachse des Kolbens 2, vorzugsweise durch Verschrauben verbunden sind, die nach Fig. 2 aus einem Verriegelungskolben 7, einer Verriegelungskolbenfeder 8, einem Verriegelungsuelementeträger 9 sowie segmentierten Sperrkörpern 10 als Verriegelungselemente, deren Härte zur Vermeidung der Schädigung der Innenwandung des Zylinderrohres 3 demgegenüber geringer ist, bestehen.
Wird der Kolben 2 durch Beaufschlagung mit einem Druckmedium in eine der Endlagen im Arbeitszylinder bewegt, so werden die segmentierten Sperrkörper 10 entsprechend in eine Position verschoben, daß sie mittels des sich durch die Vorspannung der Verriegelungskolbenfeder 8 verschiebenden Verriegelungskolbens 7 infolge dessen unterschiedlichen Durchmessers mit konischem Übergang auf dessen Oberfläche gleitend in eine im Führungsverschlußteil 4 als auch im Bodenverschlußteil 5 eingebrachte Aussparung 11, die zur leichteren Entriegelung eine Fase 12 in Bewegungsrichtung des Kolbens 2 aufweist, gedrückt werden, wodurch eine formschlüssige axiale lasttragende Rastung, Verriegelung bewirkt wird.
Die Aussparung 11 ist im Führungsverschlußteil 4 und im Bodenverschlußteil 5 so angeordnet, daß die segmentierten Sperrkörper 10 mit ihrer inneren Oberfläche 13 vollständig auf einer größeren Mantelfläche 14 des Verriegelungskolbens 7 auflagern, wobei dieser noch ausreichend Hub aufweist, um bei seinem weiteren Verschieben den Kontakt zu einem in einem Schraubgehäuse 15 mit einer Isolierbuchse 16 elektrisch isoliert im Führungsverschlußteil 4 als auch im Bodenverschlußteil 5 angeordneten Kontaktstift 17 elektrisch leitend herzustellen. Vorzugsweise wird der Kontaktstift 17 in der Nähe der Aussparung 11 so angeordnet, daß der Kontakt zwischen dem Verriegelungskolben 7 und dem Kontaktstift 17 erst hergestellt wird, wenn die Verriegelung mit Hilfe der segmentierten Sperrkörper 10 erfolgt ist, jedoch ohne dass der Verriegelungskolben 7 seine Endlage am zugeordneten Endanschlag 18 bereits erreicht hat. Zur sicheren Funktionsweise des Kontaktes kann der Kontaktstift 17 optional teleskopisch federnd oder auch der für den Kontakt erforderliche Bereich des Verriegelungskolbens 7 elastisch verformbar ausgeführt sein.
Der Gesamthub des Verriegelungskolbens 7 ist demzufolge größer zu wählen als der zur Schließung des Kontakt notwendige Hub. Der Gesamthub HG ergibt sich aus der Summe des erforderlichen Hubes zum Schließen des Kontakts HK und dem freien Hub bis zum Erreichen des Endanschlags 18 HF nach Herstellung des Kontakts.

In einem praktischem Ausführungsbeispiel kann HF in einem Bereich von 2 bis 4 Millimetern liegen, so dass eine sichere Kontaktgabe zwischen dem Kontaktstift 17 und dem Verriegelungskolben 7 gewährleistet ist.
Die Auswertung des hergestellten Kontaktes kann in bekannter Weise erfolgen, indem beispielsweise an beliebiger Stelle des Differentialarbeitszylinders eine Masseverbindung 19 zu einer Spannungsquelle 20 hergestellt wird, wobei in der weiteren Verbindung der Spannungsquelle 20 zu den äußeren Anschlüssen der Kontaktstifte 17 eine Last 21 liegt, deren fließender Strom oder Spannungsabfall bei geschlossenem Kontakt zwischen dem Kontaktstift 17 und dem Verriegelungskolben 7 zur Masse zur Auswertung oder Signalisierung benutzt wird.

Verwendete Bezugszeichen



[0011] 
1
Kolbenstange
2
Kolben
3
Zylinderrohr
4
Führungsverschlußteil
5
Bodenverschlußteil
6
Modulareinheit
7
Verriegelungskolben
8
Verriegelungskolbenfeder
9
Verriegelungselementeträger
10
segmentierte Sperrkörper
11
Aussparung
12
Fase
13
innere Oberfläche
14
Mantelfläche
15
Schraubgehäuse
16
Isolierbuchse
17
Kontaktstift
18
Endanschlag
19
Masseverbindung
20
Spannungsquelle
21
Last



Ansprüche

1. Endlagengeber für pneumatisch oder hydraulisch wirkende Arbeitszylinder mit Endlagenverriegelung, der nach der Verriegelung in der jeweiligen Endlage anspricht, dadurch gekennzeichnet,
daß im Führungsverschlußteil (4) oder/und im Bodenverschlußteil (5) ein gegenüber dem Arbeitszylinder elektrisch isolierter Kontaktstift (17) angeordnet ist, der in Verbindung mit einem Verriegelungskolben (7) einer Modulareinheit (6) zur Endlagenverriegelung als Schließer ausgebildet ist.
 
2. Endlagengeber nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die elektrisch leitende Verbindung vom isolierten Kontaktstift (17) zum Potential des Arbeitszylinders nach erfolgter mechanischer Verriegelung in der Endlage vorliegt.
 
3. Endlagengeber nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet,
daß der als Schließer wirkende Verriegelungskolben (7) über die zur eigentlichen Verriegelung notwendige Lage hinaus begrenzt verschiebbar ist.
 
4. Endlagengeber nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet,
daß der Kontaktstift (17) teleskopartig, federnd ausgebildet ist.
 
5. Endlagengeber nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet,
daß der kontaktschließende Bereich des Verriegelungskolbens (7) elastisch verformbar ist.
 




Zeichnung