[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 H
G ergibt sich aus der Summe des erforderlichen Hubes zum Schließen des Kontakts H
K und dem freien Hub bis zum Erreichen des Endanschlags 18 H
F 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
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.