PL217640B1 - Mechanizm detekcji pozycji siłownika liniowego - Google Patents

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest mechanizm detekcji pozycji siłownika liniowego, mający zastosowanie w kontroli pracy różnego typu siłowników liniowych.

W ofercie producentów siłowników i podzespołów do siłowników nie występuje system, który umożliwia realizację funkcji detekcji pozycji trzpienia siłownika dla klasy siłowników liniowych. Niektórzy z producentów wbudowują przetwornik obrotowo-impulsowy w siłownik. Taki przetwornik umożliwia jedynie względny pomiar pozycji trzpienia siłownika. Mechanizm detekcji pozycji będący przedmiotem wynalazku wraz z elementami detekcyjnymi umożliwia osiągnięcie wybranej pozycji jako bezwzględnej, bez potrzeby kalibracji zakresu pracy siłownika.

Dostępne są również siłowniki z wbudowanymi elementami detekcji pozycji tłoka siłownika, lecz wykorzystywane w nich detektory stanowią integralną część siłownika. W odróżnieniu do tych rozwiązań proponowana przez nas konstrukcja pozwala na elastyczny dobór elementów detekcyjnych.

Istotą wynalazku jest mechanizm detekcji pozycji siłownika liniowego w postaci częściowo cylindrycznego kosza sensorycznego składającego się z tulei i pierścienia mocującego oraz gniazd sensorowych, charakteryzuje się tym, że centrycznie wokół korpusu siłownika i trzpienia siłownika usytuowana jest tuleja zamocowana do trzpienia siłownika za pomocą pierścienia mocującego mająca co najmniej jedno podłużne przelotowe wyżłobienie sensorowe do co najmniej jednego gniazda sensorowego, które jest elementem przesuwnym osadzonym w wyżłobieniu sensorowym i zamocowanym połączeniem śrubowym oraz co najmniej jeden element detekcyjny zamocowany w gnieździe sensorowym, zaś na nieruchomym korpusie siłownika zamocowany jest co najmniej jeden pierścień sensorowy, w taki sposób, że nieruchomy pierścień sensorowy współpracuje z detektorem zamocowanym w gnieździe sensorowym zintegrowanym z tuleją, która zamocowana jest do trzpienia siłownika za pomocą pierścienia mocującego.

Korzystnym jest, gdy gniazdo sensorowe z elementem detekcyjnym osadzone jest w co najmniej jednym podłużnym przelotowym wyżłobieniu sensorowym.

Korzystnym jest także, gdy gniazdo sensorowe z elementem detekcyjnym osadzone jest w co najmniej jednej parze podłużnych przelotowych wyżłobień, wyżłobienia sensorowego i wyżłobienia mocującego.

Dzięki zastosowaniu rozwiązania według wynalazku uzyskano następujące efekty techniczno-użytkowe:

- możliwość wykorzystania modułowego zestawu sensorycznego do sprzętowej kontroli położenia trzpienia siłownika względem jego nieruchomej części - korpusu,

- uniwersalność konstrukcji pozwala na stosowanie modułowego zestawu sensorycznego dla różnego typu siłowników oraz pozwala na korzystanie z szerokiej gamy elementów detekcyjnych wykorzystywanych w nim,

- z uwagi na prostotę jego konstrukcji stanowi on niezawodny element nadzoru pracy siłownika; pozwala on na wczesne wykrycie niebezpiecznych konfiguracji siłownika i tym samym zapobiega jego przeciążeniu lub uszkodzeniu,

- uzyskanie wielu stopni kontroli położenia trzpienia siłownika względem korpusu siłownika, dzięki czemu można wydzielić wiele pozycji kontroli pracy siłownika.

Wynalazek w przykładowym wykonaniu został uwidoczniony na rysunkach, gdzie fig. 1 przedstawia widok wynalazku, a fig. 2 oraz 3 przedstawiają zasadę wykrywania pierścienia sensorowego przez aktywną część elementu detekcyjnego.

Mechanizm detekcji pozycji siłownika liniowego w postaci częściowo cylindrycznego kosza sensorycznego składającego się z tulei i pierścienia mocującego oraz gniazd sensorowych. Centrycznie wokół korpusu siłownika 1 i trzpienia siłownika 6 usytuowana jest tuleja 8 zamocowana do trzpienia siłownika 6 za pomocą pierścienia mocującego 5. Tuleja 8 ma co najmniej jeden podłużny przelotowy fasolowy otwór (wyżłobienie) 9 do co najmniej jednego gniazda sensorowego 2, które jest elementem przesuwnym osadzonym w wyżłobieniu sensorowym 9 i zamocowanym połączeniem śrubowym 7.

Ponadto ma co najmniej jeden element detekcyjny 3 zamocowany w gnieździe sensorowym 2. Na nieruchomym korpusie siłownika 1 zamocowany jest co najmniej jeden pierścień sensorowy 4, w taki sposób, że nieruchomy pierścień sensorowy 4 współpracuje z detektorem 3 zamocowanym w gnieździe sensorowym 2 zintegrowanym z tuleją 8.

Do trzpienia siłownika 6 przymocowany jest pierścień mocujący 5 za pomocą śrubowego połączenia zaciskowego. Do niego umocowana jest tuleja 8 stanowiąca konstrukcję nośną dla gniazd senPL 217 640 B1 sorowych 2. Tuteja posiada podłużne przelotowe wyżłobienia 9, w których mocowane są gniazda sensorowe 2 za pomocą połączeń śrubowych 7. Na jedną parę podłużnych przelotowych wyżłobień składa się jedno wyżłobienie sensorowe 9 i jedno wyżłobienie mocujące 10. Gniazda sensorowe 2 mają możliwość przemieszczania się wzdłuż przelotowych wyżłobień 9 tulei 8, gdy połączenia śrubowe gniazd sensorowych 7 nie są zaciśnięte. Pozwala to dopasować położenie gniazd sensorowych 2 do pozycji pierścieni sensorowych 4 oraz do przesunięcia trzpienia siłownika 6. Pozycja gniazd sensorowych 2 względem tulei 8 jest blokowana poprzez dokręcenie połączeń śrubowych 7.

W gniazdach sensorowych 2 znajdują się elementy detekcyjne 3. Taka konstrukcja zapewnia stałe położenie elementu detekcyjnego 3 względem trzpienia siłownika 6. Z uwagi na sposób działania elementów detekcyjnych 3 bardzo istotne jest zachowanie stałej odległości płaszczyzny detekcyjnej sensora 3 względem osi siłownika 1. Do korpusu siłownika 1 zamocowane są pierścienie sensorowe 4. Są one odpowiednio oddalone od elementów detekcyjnych 3, tak by zapewnić rozpoznanie położenia pierścienia sensorowego 4 przez element detekcyjny 3. Z uwagi na bardzo zwartą konstrukcję mechanizmu pierścienie sensorowe 4 mocowane są na cylindrycznym korpusie siłownika 6 bez dodatkowych elementów mocujących. Stanowią one sprężyste opaski zaciskowe. Dzięki wykorzystaniu siły sprężystości pierścienia sensorowego 4 i siły tarcia wywołanej przez naprężony pierścień sensorowy 4 na korpus siłownika 1 zapewnia się stabilną pozycję pierścienia sensorowego 4 względem cylindra korpusu siłownika 1. Położenie pierścienia sensorowego 4 reguluje się poprzez rozprężenie pierścienia sensorowego 4 i manualne przesunięcie wzdłuż cylindrycznego korpusu siłownika 1.

Położenie gniazd sensorowych 2 i pierścieni sensorowych 4 ustala się odpowiednio do potrzeb kontroli położenia trzpienia siłownika 6 względem korpusu siłownika 1. Dobór położeń tych elementów musi zapewnić przecinanie się wiązki aktywnej elementu detekcyjnego 3 z powierzchnią pierścieni sensorowych 4. Wówczas, gdy wiązka aktywna danego elementu detekcyjnego 3 wykryje obecność pierścienia sensorowego 4, to element detekcyjny 3 przekaże informację o tym fakcie za pomocą elektrycznego stanu logicznego.

W przypadku, gdy układ ma być wykorzystywany do wykrywania krańcowych położeń trzpienia siłownika 6 względem jego korpusu 1, to pozycję gniazd sensorowych 2 i pozycję pierścieni sensorowych 4 ustala się w taki sposób, by elementy detekcyjne 3 przekazywały informację o wykryciu pierścienia sensorowego 4 tuż przed osiągnięciem pozycji krańcowej przez trzpień siłownika 6. Na fig. 2 i 3 zaprezentowano zasadę wykrywania pierścienia sensorowego 4 przez element detekcyjny 3. W przypadku zaprezentowanym na fig. 2 elementem detekcyjnym jest czujnik indukcyjny, który wykrywa pierścień sensorowy 4 za pomocą zmiany pola magnetycznego wywołanej przez zbliżenie pierścienia sensorowego 4 do czujnika. Na fig. 3 elementem detekcyjnym jest przełącznik elektro-mechaniczny, który wykrywa położenie pierścienia sensorowego 4 za pomocą zmiany położenia dźwigni elementu detekcyjnego wywołanej przez kolizję pierścienia sensorowego 4 i dźwigni.

Mechanizm detekcji pozycji siłownika wraz z elementami detekcyjnymi bardzo dobrze nadaje się do wykrywania krańcowych położeń trzpienia siłownika. Większość siłowników dostępnych na rynku nie posiada wbudowanych elementów kontroli położenia trzpienia siłownika - kontrola taka wymaga ich dozbrojenia. Dlatego pracują one zwykle w trybie dwupołożeniowym, tzn. że posiadają dwie pozycje spoczynkowe: maksymalne wysunięcie lub maksymalne złożenie. Wykrywanie krańcowych położeń trzpienia siłownika ma szczególne znaczenie w układach, gdzie przekroczenie dopuszczalnych położeń trzpienia siłownika może spowodować przeciążenie i uszkodzenie siłownika lub uszkodzenie sieci rozprowadzającej medium zasilające siłownik. Aby temu zapobiec stosuje się elektroniczne systemy zasilająco-zabezpieczające lub element będący przedmiotem wynalazku.

Kolejnym zastosowaniem modułowego układu sensorycznego jest sprzętowa kontrola poprawności sterowania siłownikiem. Na przykład, jeśli praca siłownika jest kontrolowana przez elektroniczny układ programowalny, to w przypadku awarii tego układu sterującego modułowy układ sensoryczny będzie dostarczał informacji o konieczności awaryjnego wyłączenia pracy siłownika z uwagi na przekroczenie ustalonych za pomocą mechanizmu detekcji dopuszczalnych położeń trzpienia siłownika względem korpusu siłownika.

Z uwagi na możliwość stosowania wielu stopni wykrywania położenia trzpienia siłownika układ elementów detekcyjnych może również być wykorzystywany do wielostopniowej, skokowej regulacji przesuwu trzpienia siłownika. Wówczas sygnał z elementów detekcyjnych będzie wykorzystywany jako sprzężenie zwrotne od pozycji trzpienia siłownika w procesie regulacji położenia trzpienia siłownika względem korpusu siłownika.

PL 217 640 B1

Wymienione możliwości zastosowania siłownika poszerzają zakres wykorzystania szerokiej klasy siłowników, zwiększają bezpieczeństwo ich pracy oraz stanowią istotne funkcjonalnie uzupełnienie obszaru zastosowań siłowników.

Claims (3)

1. Mechanizm detekcji pozycji siłownika liniowego w postaci częściowo cylindrycznego kosza sensorycznego składającego się z tulei i pierścienia mocującego oraz gniazd sensorowych, znamienny tym, że centrycznie wokół korpusu siłownika (1) i trzpienia siłownika (6) usytuowana jest tuleja (8) zamocowana do trzpienia siłownika (6) za pomocą pierścienia mocującego (5) mająca co najmniej jedno podłużne przelotowe wyżłobienie sensorowe (9) do co najmniej jednego gniazda sensorowego (2), które jest elementem przesuwnym osadzonym w wyżłobieniu sensorowym (9) i zamocowanym połączeniem śrubowym (7) oraz co najmniej jeden element detekcyjny (3) zamocowany w gnieździe sensorowym (2), zaś na nieruchomym korpusie siłownika (1) zamocowany jest co najmniej jeden pierścień sensorowy (4), w taki sposób, że nieruchomy pierścień sensorowy (4) współpracuje z detektorem (3) zamocowanym w gnieździe sensorowym (2) zintegrowanym z tuleją (8), która zamocowana jest do trzpienia siłownika (6) za pomocą pierścienia mocującego (5).

2. Mechanizm detekcji według zastrz. 1, znamienny tym, że gniazdo sensorowe (2) z elementem detekcyjnym (3) osadzone jest w co najmniej jednym podłużnym przelotowym wyżłobieniu sens orowym (9).

3. Mechanizm detekcji według zastrz. 1, znamienny tym, że gniazdo sensorowe (2) z elementem detekcyjnym (3) osadzone jest w co najmniej jednej parze podłużnych przelotowych wyżłobień, wyżłobienia sensorowego (9) i wyżłobienia mocującego (10).