NL9300565A

NL9300565A - Position indicator.

Info

Publication number: NL9300565A
Application number: NL9300565A
Authority: NL
Original assignee: Hydraudyne Cylinders Bv
Priority date: 1993-03-30
Filing date: 1993-03-30
Publication date: 1994-10-17
Also published as: EP0618373A1; DE69420299T2; EP0618373B1; DE69420299D1

Description

POSITIE-INDICATORPOSITION INDICATOR

De inrichting heeft betrekking op een inrichting voor het bepalen van de positie van een metalen zuigerstang ten opzichte van een gekozen referentiepunt. Bij voorkeur is de metalen zuigstang met CERAMAX® afgedekt.The device relates to a device for determining the position of a metal piston rod relative to a selected reference point. The metal suction rod is preferably covered with CERAMAX®.

Er bestaan reeds diverse oplossingen voor het bepalen van de positie van een beweegbare zuigerstang. Zo bestaan er eenvoudige extern op de zuigerstang gebouwde positieopnemers, in de cilinder ingebouwde mechanische schakelaars, alsook in de cilinder ingebouwde akoestisch en magnetische signaalverwerkende systemen. Al deze systemen vereisen in de cilinder in te bouwen onderdelen of aan de zuigerstang te bevestigen onderdelen, danwel een combinatie hiervan. Al deze oplossingen hebben beperkingen zoals bijvoorbeeld op de gebieden van storingsgevoeligheid, slijtage, beperking van de slaglengte, kwetsbaarheid, onderhoud en uitwisselbaarheid.Various solutions already exist for determining the position of a movable piston rod. There are simple position sensors built externally on the piston rod, mechanical switches built into the cylinder and acoustic and magnetic signal processing systems built into the cylinder. All these systems require components to be built into the cylinder or components to be attached to the piston rod, or a combination thereof. All these solutions have limitations such as in the areas of failure sensitivity, wear, stroke length limitation, vulnerability, maintenance and interchangeability.

Doel van de uitvinding is een inrichting voor het bepalen van de positie van een metalen zuigerstang ten opzichte van een referentiepunt te verschaffen zonder een extern aangebracht of in de cilinder bevestigd onderdeel, zonder beweegbaar, en dus aan slijtage onderhevig, onderdeel en zonder de slaglengte van de zuigerstang te beperken.The object of the invention is to provide a device for determining the position of a metal piston rod relative to a reference point without an externally mounted or mounted in the cylinder, without movable, and thus subject to wear, part and without the stroke length of limit the piston rod.

Dit wordt door de uitvinding bereikt doordat in het omtreksvlak van de metalen zuigerstang een door een niet elektrisch geleidende deklaag, bijvoorbeeld CERAMAX*, omhulde langsgerichte oppervlakte profilering is aangebracht, omvattende middelen voor het opwekken van een magnetisch veld, een door de verplaatsing van de zuigerstang opgewekte wisselingen van het magnetisch veld registrerende en in elektrische signalen omzettende taster en met de taster verbonden middelen voor de verwerking van die signalen.This is achieved by the invention in that a longitudinal surface profiling enclosed by a non-electrically conductive coating, for example CERAMAX *, is provided in the peripheral surface of the metal piston rod, comprising means for generating a magnetic field, a means displaced by the displacement of the piston rod generated magnetic field sensing and electrical signal converting sensing means and means associated with the sensing means for processing those signals.

Een voordeel van de uitvinding is het feit dat de positie van de zuigerstang direct ten opzichte van het referentiepunt wordt bepaald zonder een extra opbouw-, aanbouw- of inbouw-deel, dit vergroot de nauwkeurigheid van de meetwaarden. Mede gezien het feit dat de profilering is omhuld, is de voorgestelde inrichting zeer ongevoelig voor vervuiling.An advantage of the invention is the fact that the position of the piston rod is determined directly relative to the reference point without an additional mounting, mounting or mounting part, this increases the accuracy of the measured values. Partly in view of the fact that the profiling is enveloped, the proposed device is very insensitive to pollution.

De inrichting kenmerkt zich bij voorkeur doordat het gekozen referentiepunt gevormd wordt door een de zuigerstang opnemende cilinder van een hydraulisch systeem. Naast het plaatsen van grote massa's is het ook mogelijk een hydraulisch verplaatsbare zuigerstang nauwkeurig te positioneren. Dit maakt dat het met name bij deze hydraulisch verplaatsbare zuigerstangen van belang kan zijn de positie nauwkeurig te kunnen bepalen.The device is preferably characterized in that the chosen reference point is formed by a cylinder of a hydraulic system receiving the piston rod. In addition to placing large masses, it is also possible to accurately position a hydraulically displaceable piston rod. This makes it possible, especially with these hydraulically displaceable piston rods, to be able to determine the position accurately.

Een andere voorkeursuitvoering kenmerkt zich doordat de profilering bestaat uit een opeenvolging van tangentiaal in het omtreksvlak van de zuigerstang aangebrachte groeven. Door het aanbrengen van tangentiale groeven veroorzaakt een verdraaiing van de zuigerstang geen verandering in meetresultaat .Another preferred embodiment is characterized in that the profiling consists of a succession of grooves arranged tangentially in the peripheral surface of the piston rod. Due to the application of tangential grooves, a rotation of the piston rod does not change the measurement result.

Een andere voorkeursuitvoering kenmerkt zich doordat de deklaag een keramische deklaag is. Keramiek is een elektrisch niet-geleidend materiaal met grote slijtvastheid.Another preferred embodiment is characterized in that the covering layer is a ceramic covering layer. Ceramic is an electrically non-conductive material with high wear resistance.

Weer een andere voorkeursuitvoering kenmerkt zich doordat de middelen voor het opwekken van een magnetisch veld gevormd worden door een permanente magneet.Yet another preferred embodiment is characterized in that the means for generating a magnetic field are formed by a permanent magnet.

Een andere voorkeursuitvoering kenmerkt zich bij voorkeur doordat de taster tenminste twee tussen de middelen voor het opwekken van een magnetisch veld en de zuigerstang aangebrachte halve Wheatstone bruggen met magnetoresistieve weerstanden omvat die met een hoog frequente spanning worden gevoed. Deze eenvoudige taster omvat geen beweegbare onderdelen en is daardoor niet slijtage- of storingsgevoe-lig. Tevens is deze taster volledig ingebouwd in de cilinderkop, waardoor deze afgeschermd is tegen magnetische en elektrische stoorinvloeden alsmede tegen vervuiling en klimatologische invloeden.Another preferred embodiment is preferably characterized in that the probe comprises at least two half Wheatstone bridges with magnetoresistive resistances which are fed with a high frequency voltage, arranged between the means for generating a magnetic field and the piston rod. This simple probe does not contain any movable parts and is therefore not susceptible to wear or failure. This probe is also fully built into the cylinder head, so that it is shielded against magnetic and electrical interference influences as well as against pollution and climatic influences.

Een laatste voorkeursuitvoering wordt gekenmerkt doordat gebruik gemaakt wordt van sinus- en cosinusvormige signalen als ingangssignalen en uitgangssignalen van de taster en correctiesignalen van een signaalbewerker. Door deze maatregel is het mogelijk bij hoge temperaturen de positie van een zuigerstang te bepalen op een nauwkeurige en betrouwbare wijze.A last preferred embodiment is characterized in that use is made of sine and cosine-shaped signals as input signals and output signals of the probe and correction signals of a signal processor. This measure makes it possible to determine the position of a piston rod at high temperatures in an accurate and reliable manner.

De uitvinding zal verder worden verduidelijkt aan de hand van de begeleidende tekeningen. Hierin tonen: figuur 1 een perspectivisch gedeeltelijk opengewerkt aanzicht op een inrichting overeenkomstig de onderhavige uitvinding; en figuur 2 een schematische weergave van een met een omhulde geprofileerde zuigerstang samenwerkende taster.The invention will be further elucidated on the basis of the accompanying drawings. Herein: figure 1 shows a perspective partly cut-away view of a device according to the present invention; and figure 2 shows a schematic representation of a probe cooperating with an encapsulated profiled piston rod.

Figuur 1 toont een metalen zuigerstang 1, voorzien van een langsgerichte oppervlakte profilering 2 van tangen-tiaal opeenvolgend aangebrachte groeven en die omhuld is met een elektrisch niet-geleidende deklaag 3. Een cilinder 4 met een in de cilinderkop 5 bevestigde taster 6 dient voor de positiebepaling van de zuigerstang 1. De taster 6 bevindt zich tussen de zuigerstang 1 en middelen 7 voor het juist positioneren van een magnetisch veld. De figuur toont voorts middelen 8 voor het bewerken en verwerken van de door de taster 6 in elektrische signalen omgezette wisselingen van het magnetisch veld.Figure 1 shows a metal piston rod 1, provided with a longitudinal surface profiling 2 of pliers-successively arranged grooves and which is covered with an electrically non-conductive cover layer 3. A cylinder 4 with a sensor 6 mounted in the cylinder head 5 serves for the position determination of the piston rod 1. The probe 6 is located between the piston rod 1 and means 7 for correctly positioning a magnetic field. The figure further shows means 8 for processing and processing the magnetic field changes converted by the sensor 6 into electrical signals.

Figuur 2 toont de taster 6 gevoed door een signaal 9 afgegeven door een sinus-/cosinusopwekker 12 dat omgezet wordt in elektrische signalen 10, die na optimalisatie in een signaalbewerker 11 toegevoerd worden aan een signaalverwerker 13. De taster 6 werkt samen met de de door de elektrisch niet-geleidende laag 3 afgedekte metalen zuigerstang 1. Bij wijze van voorbeeld worden de signaalopwekkende middelen 7 gevormd door de sinus-/cosinusopwekker 12. Het sinusvormige signaal 9 wordt gebruikt voor exitatie van de magnetoresistieve elementen en als referentiesignaal 14 voor de signaalverwerker 13. Tevens wordt initiële onbalans in de magnetoresistieve elementen ongedaan gemaakt door partiële optelling of aftrekking van sinusvormige signalen (14) en de signalen (10). Een door gebruik van hoogfrequente signalen, ten gevolge van in een kabel aanwezige kapacitatieve invloeden, optredende faseverschuivingen van door de taster 6 afgegeven signalen 10, worden ongedaan gemaakt door de signaalbewerker 8 door partiële optelling of aftrekking van de signalen 10 en cosinusvormige signalen 16. De door de signaalbewerker 11 afgegeven signalen 15 worden aan de signaalverwerker 13 toegevoerd.Figure 2 shows the probe 6 fed by a signal 9 delivered by a sine / cosine generator 12 which is converted into electrical signals 10, which after optimization in a signal processor 11 are fed to a signal processor 13. The probe 6 cooperates with the signal the metal piston rod 1 covered by the electrically non-conductive layer 3. By way of example, the signal generating means 7 are formed by the sine / cosine generator 12. The sine-shaped signal 9 is used for exiting the magnetoresistive elements and as a reference signal 14 for the signal processor 13 Also, initial imbalance in the magnetoresistive elements is undone by partial addition or subtraction of sinusoidal signals (14) and the signals (10). Phase shifts of signals 10 delivered by the probe 6 due to the use of high-frequency signals, as a result of capacitive influences present in a cable, are undone by the signal processor 8 by partial addition or subtraction of the signals 10 and cosine-shaped signals 16. The Signals 15 output from the signal processor 11 are supplied to the signal processor 13.

Claims

Device for determining the position of a metal piston rod (1) relative to a selected reference point, in the circumferential surface of which a longitudinal surface profiling (2) enclosed by a non-electrically conductive coating (3) is provided, comprising means ( 7) for generating a magnetic field, sensing changes (6) of the magnetic field generated by the displacement of the piston rod (1) and converting them into electrical signals (10) and connected to the probe (6) ) for processing those signals.

Device according to claim 1, characterized in that the selected reference point is formed by a cylinder (4) of a hydraulic system receiving the piston rod (1).

Device according to claim 1 or 2, characterized in that the profiling (2) consists of a succession of grooves arranged tangentially in the peripheral surface of the piston rod (1).

Device according to any one of the preceding claims, characterized in that the cover layer (3) is a ceramic cover layer.

Device according to any one of the preceding claims, characterized in that the means (7) for generating a magnetic field are formed by a permanent magnet.

Apparatus according to any one of the preceding claims, characterized in that the probe (16) has at least two half wheatstone bridges arranged between the means for generating a magnetic field and the piston rod (1) with magnetoresistive resistances having a high frequency voltage (9) are fed.

Device according to any one of the preceding claims, characterized in that use is made of sine and cosine-shaped signals (9, 10) as input signals (9) and output signals (10) of the probe (6) and correction signals (14, 16). ) of a signal processor (11).