-
Hintergrund der Erfindung
-
Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Fluiddruckzylinder,
in dem ein Kolben durch die Zufuhr eines Druckfluides in einer axialen
Richtung verschoben wird.
-
Fluiddruckzylinder,
in denen ein Kolben durch die Wirkung eines Druckfluides verschoben wird,
werden bspw. als Transportvorrichtung für den Transport verschiedener
Werkstücke
oder dgl. eingesetzt.
-
Bei
einem solchen Fluiddruckzylinder wird im Allgemeinen ein Aufbau
gewählt,
bei dem ein Kolben verschiebbar in einer Zylinderkammer angeordnet ist,
welche im Inneren eines rohrförmigen
Zylinderkörpers
ausgebildet ist. Eine Kopfabdeckung und eine Stangenabdeckung sind
an den Endseiten des Zylinderkörpers
angebracht, um die Zylinderkammer zu verschließen.
-
Ein
solcher Fluiddruckzylinder, wie er bspw. in der japanischen Patentoffenlegungsschrift
JP 09-303320 A beschrieben
ist, verwendet einen Kolben, der im Querschnitt elliptisch geformt
ist, wobei seine Hauptachse in der horizontalen Richtung ausgerichtet
ist. Wenn hierbei auch eine elliptisch geformte Zylinderkammer verwendet
wird, ist es bekannt, einen Zylinderkörper, in dem der Kolben angebracht
ist, zu verwenden, der dünn
ausgestaltet ist und ein niedriges Profil hat. Bei dem Fluiddruckzylinder
sind die Kopfabdeckung und die Stangenabdeckung an den Enden des
Zylinderkörpers über eine Vielzahl
von Bolzen angebracht. Zwischen den Kopf- und Stangenabdeckungen
und dem Zylinderkörper sind
Dichtungen vorgesehen. Die Dichtungen weisen im Querschnitt eine
im Wesentlichen elliptische Form entsprechend der Querschnittform
der Kolbenöffnung
auf. Außerdem
sind Abschnitte der Dichtung in der Kolbenöffnung aufgenommen und liegen
an einer inneren Umfangsfläche
der Kolbenöffnung
an, so dass die Dichtung einen luftdichten Zustand zwischen den
Kopf- und Stangenabdeckungen und dem Zylinderkörper herstellt.
-
Bei
dem Stand der Technik, wie er in der japanischen Patentoffenlegungsschrift
JP 09-303320 A beschrieben
ist, ist es notwendig, die äußeren Umfangsflächen der
Dichtungen, die an der Kolbenöffnung
anliegen, zu bearbeiten. Da die äußeren Umfangsflächen der
Dichtungen eine elliptische Querschnittsform aufweisen, sind hohe
Bearbeitungskosten erforderlich, wenn die Bearbeitung entlang der gesamten
Oberfläche
erfolgen soll. Als Folge hiervon steigen die Herstellungskosten
des Fluiddruckzylinders stark an.
-
Weil
bei dem Stand der Technik gemäß der japanischen
Patentoffenlegungsschrift
JP
09-303320 A ein Aufbau verwendet wird, bei welchem die
Kopfabdeckung und die Stangenabdeckung über eine Vielzahl von Bolzen
an den beiden Enden des Zylinderkörpers angebracht sind, erhöht sich
die Längsdimension
des Fluiddruckzylinders um die Breite der Kopfabdeckung und der
Stangenabdeckung, so dass der Fluiddruckzylinder insgesamt vergrößert wird.
-
Zusammenfassung der Erfindung
-
Es
ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Fluiddruckzylinder
vorzuschlagen, dessen Größe bei einer
Verringerung der Herstellungskosten minimiert werden kann.
-
Diese
Aufgabe wird mit der Erfindung im Wesentlichen durch die Merkmale
des Anspruchs 1 gelöst.
-
Vorteilhafte
Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand von Unteransprüchen.
-
Weiterbildungen,
Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten
der Erfindung ergeben sich auch aus der nachfolgenden Beschreibung
von Ausführungsbeispielen
und der Zeichnung. Dabei bilden alle beschriebenen und/oder bildlich
dargestellten Merkmale für
sich oder in beliebiger Kombination den Gegenstand der Erfindung,
unabhängig
von ihrer Zusammenfassung in den Ansprüchen oder deren Rückbeziehung.
-
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
-
1 ist
eine perspektivische Ansicht eines Fluiddruckzylinders gemäß einer
Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung,
-
2 ist
eine perspektivische Explosionsdarstellung des Fluiddruckzylinders
gemäß 1,
-
3 ist
ein Schnitt durch den Fluiddruckzylinder gemäß 1,
-
4 ist
eine explosionsartige Schnittdarstellung des Fluiddruckzylinders
gemäß 3,
-
5 ist
eine Seitenansicht des Fluiddruckzylinders gemäß 1, gesehen
von der Seite einer Kopfabdeckung,
-
6 ist
eine Seitenansicht des Fluiddruckzylinders gemäß 1, gesehen
von der Seite einer Stangenabdeckung,
-
7 ist
ein Schnitt entlang der Linie VII-VII in 3,
-
8 ist
eine Draufsicht auf einen in 2 gezeigten
Verriegelungsring,
-
9 ist
eine perspektivische Ansicht eines modifizierten Beispiels, wobei
ein Zustand dargestellt ist, in dem ein Verriegelungsring in dem
Fluiddruckzylinder angebracht ist,
-
10 ist
eine Draufsicht auf den Verriegelungsring gemäß 9,
-
11 ist
eine Seitenansicht des Fluiddruckzylinders gemäß 9, gesehen
von der Seite der Kopfabdeckung, und
-
12 ist
eine Seitenansicht des Fluiddruckzylinders gemäß 9, gesehen
von der Seite einer Stangenabdeckung.
-
Beschreibung der bevorzugten
Ausführungsformen
-
In 1 bezeichnet
das Bezugszeichen 10 einen Fluiddruckzylinder gemäß einer
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung.
-
Wie
in den 1 bis 4 dargestellt ist, umfasst der
Fluiddruckzylinder 10 ein rohrförmiges Zylinderrohr (Zylinderkörper) 12,
eine Kopfabdeckung (Abdeckelement) 14, die an einem Ende
des Zylinderrohres 12 angebracht ist, eine Stangenabdeckung
(Abdeckelement) 16, die an dem anderen Ende des Zylinderrohres 12 angebracht
ist, und einen Kolben 18, der verschiebbar innerhalb des
Zylinderrohres 12 angeordnet ist.
-
Das
Zylinderrohr 12 weist im Querschnitt eine im Wesentlichen
rechteckige Form auf, mit einer Zylinderöffnung (Zylinderkammer) 20,
die einen im Wesentlichen elliptischen Querschnitt (Langloch) aufweist
und in axialer Richtung das Zylinderrohr 12 durchtritt.
Die Zylinderbohrung 20 weist einen im Wesentlichen elliptisch
geformten Querschnitt auf, so dass ihre Hauptachse im Wesentlichen in
der horizontalen Richtung liegt (wenn der Fluiddruckzylinder 10 so
orientiert ist, wie es in den 5 bis 7 gezeigt
ist), und wobei an ihren beiden Enden ein Paar von Aussparungen 22a, 22b vorgesehen
ist, deren Breite in Richtung weg von der Mitte der Zylinderbohrung 20 erweitert
ist.
-
Die
Paare von Aussparungen 22a, 22b sind jeweils an
beiden Endabschnitten so ausgebildet, dass die Aussparungen 22a, 22b in
gekrümmter Form
zurückgesetzt
sind und in einer im Wesentlichen horizontalen Richtung relativ
zu dem flachen Zylinderrohr 12 liegen. Im Einzelnen sind
die Aussparungen 22a, 22b so angeordnet, dass
sie einander zugewandt sind, wobei sie gekrümmt in Richtungen weg von der
Mitte der Zylinderbohrung 20 zurückgesetzt sind. Der Krümmungsradius
der Aussparungen 22a, 22b ist so gewählt, dass
er kleiner ist als der Krümmungsradius
der beiden Endabschnitte der Zylinderbohrung 20.
-
Im
Einzelnen ist die innere Umfangsfläche der Zylinderbohrung 20 so
geformt, dass beide Endabschnitte der Zylinderbohrung 20 nur
an den Abschnitten der Aussparungen 22a, 22b vergrößert sind.
Außerdem
sind zwischen den Aussparungen 22a, 22b und einem
zentralen Bereich abgestufte Abschnitte 24 in der axialen
Richtung der Zylinderbohrung 20 vorgesehen.
-
Außerdem sind
an beiden Enden der Zylinderbohrung 20 entlang deren innerer
Umfangsfläche Ringnuten
(Installationsnuten) 26 ausgebildet, die den Aussparungen 22a, 22b zugewandt
sind. Verriegelungsringe (Verriegelungselemente) 28a, 28b sind jeweils
in den Ringnuten 26 angebracht.
-
Andererseits
ist ein Paar erster und zweiter Fluidanschlüsse 30, 32,
durch welche ein Druckfluid zugeführt und abgeführt wird,
an einer äußeren Seitenfläche des
Zylinderrohres 12 ausgebildet. Die ersten und zweiten Fluidanschlüsse 30, 32 weisen
in der axialen Richtung des Zylinderrohres 12 einen festgelegten
Abstand voneinander auf und stehen jeweils über Verbindungsdurchgänge 34 mit
der Zylinderbohrung 20 in Verbindung (vgl. 3).
Dementsprechend tritt das Druckfluid, das den ersten und zweiten Fluidanschlüssen 30, 32 zugeführt wird,
durch die Verbindungsdurchgänge 34 hindurch
und wird in das Innere der Zylinderbohrung 20 eingeführt. Außerdem erstreckt
sich eine Mehrzahl von Sensornuten 36, in welchen Sensoren,
die die Position des Kolbens 18 erfassen können, angebracht
werden können,
entlang der axialen Richtung (in der Richtung der Pfeile A und B)
an der äußeren Seitenfläche des
Zylinderrohres 12.
-
Die
Kopfabdeckung 14 weist im Querschnitt eine im Wesentlichen
elliptische Form entsprechend der Form der Zylinderbohrung 20 auf
und ist an einer Endseite (in der Richtung des Pfeils A) des Zylinderrohres 12 angebracht.
Ein Paar von Vorsprüngen (erste
Vorsprünge) 38a ist
vorgesehen, die entsprechend den Aussparungen 22a der Zylinderöffnung 20 an
beiden Seitenbereichen um eine festgelegte Länge von der äußeren Umfangsfläche vorstehen.
Die Vorsprünge 38a sind
an beiden Seitenabschnitten der Kopfabdeckung 14 vorgesehen
und mit gekrümmter
Form und einem festgelegten Krümmungsradius
entsprechend dem der Aussparungen 22a nach außen gewölbt (vgl. 5).
-
Außerdem ist
ein O-Ring 40 in einer Ringnut an der äußeren Umfangsfläche der
Kopfabdeckung 14 angebracht. Wenn die Kopfabdeckung 14 in
der Zylinderbohrung 20 des Zylinderrohres 12 angebracht
ist, wird durch die Anlage des O-Ringes 40 an der
inneren Umfangsfläche
der Zylinderbohrung 20 ein luftdichter Zustand hergestellt.
-
Ähnlich wie
die Kopfabdeckung 14 weist die Stangenabdeckung 16 eine
im Querschnitt im Wesentlichen elliptische Form entsprechend der
Form der Zylinderbohrung 20 auf und ist in der anderen Endseite
(in der Richtung des Pfeils B) des Zylinderrohres 12 angebracht.
Außerdem
ist ein Paar von Vorsprüngen
(erste Vorsprünge) 38b ausgebildet,
die entsprechend den Aussparungen 22b der Zylinderbohrung 20 an
beiden Seitenbereichen um eine bestimmte Länge von der äußeren Umfangsfläche vorstehen.
Die Vorsprünge 38b sind
an beiden Seitenbereichen der Stangenabdeckung 16 vorgesehen und
wölben
sich mit gekrümmter
Form und einem festgelegten Krümmungsradius
entsprechend dem der Aussparungen 22b nach außen (vgl. 6).
-
Außerdem ist
eine Stangenöffnung 42,
die in der axialen Richtung durchtritt, an einem im Wesentlichen
zentralen Bereich der Stangenabdeckung 16 ausgebildet.
Eine mit dem Kolben 18 verbundene Kolbenstange 44 ist
durch die Stangenöffnung 42 eingesetzt.
Eine Stangendichtung 46 und eine Hülse 48 sind an einem
inneren Bereich der Stangenöffnung 42 angebracht,
wodurch im Inneren der Zylinderbohrung 20 ein luftdichter
Zustand hergestellt wird.
-
Außerdem ist
an der äußeren Umfangsfläche der
Stangenabdeckung 16 in einer Ringnut an einem im Wesentlichen
zentralen Bereich in der axialen Richtung der Stangenabdeckung 16 ein
O-Ring 40 angebracht. Eine Vielzahl von (bspw. sechs) Führungselementen
(zweiten Vorsprüngen) 49,
die voneinander einen festgelegten Abstand aufweisen, ist an einem
Endbereich symmetrisch zu den Vorsprüngen 38b vorgesehen,
wobei sie die Ringnut zwischen sich aufnehmen (vgl. 7).
Die Führungselemente 49 stehen
mit einer bestimmten Höhe
relativ zu der äußeren Umfangsfläche vor,
so dass dann, wenn die Stangenabdeckung 16 in die Zylinderbohrung 20 eingesetzt
ist, die Führungselemente 49 gleitend
in Kontakt mit der inneren Umfangsfläche der Zylinderbohrung 20 stehen.
Das bedeutet, dass die Führungselemente 49 Formen
aufweisen, die der inneren Umfangsfläche der Zylinderbohrung 20 entsprechen.
Die Menge der Führungselemente 49 ist
nicht auf eine bestimmte Zahl beschränkt, so lange sie gleich oder größer ist
als vier und die Führungselemente 49 gleiche
Abstände
voneinander aufweisen.
-
Wenn
die Stangenabdeckung 16 in die Zylinderbohrung 20 eingesetzt
wird, wird die Stangenabdeckung 16 aus diesem Grunde durch
die Vielzahl von Füh rungselementen 49 relativ
zu der Zylinderbohrung 20 geführt und die Stangenabdeckung 16 wird
passend radial innerhalb der Zylinderbohrung 20 positioniert.
Als Folge hiervon können
die Mitte der Zylinderbohrung 20 und die Achse der Stangenabdeckung 16 in
Deckung gebracht werden, und die Kolbenstange 44, die durch
die Zylinderbohrung 20 eingesetzt ist, kann relativ zu
der Stangenöffnung 42 der Stangenabdeckung 16 eingesetzt
werden und diese genau und mit hoher Präzision durchtreten.
-
Wenn
die Stangenabdeckung 16 in der Zylinderbohrung 20 des
Zylinderrohres 12 angebracht ist, wird außerdem durch
die Anlage des O-Ringes 40 an der inneren Umfangsfläche der
Zylinderbohrung 20 ein luftdichter Zustand hergestellt.
-
Der
Kolben 18 weist einen im Wesentlichen elliptischen Querschnitt
auf. Ein Paar von ebenen Oberflächenabschnitten 50 ist
an der äußeren Umfangsfläche des
Kolbens 18 vorgesehen. Ein Paar von gekrümmten Abschnitten 52,
die sich an Außenseiten
mit einem bestimmten Krümmungsradius
nach außen
erweitern, ist mit beiden Endbereichen der ebenen Oberflächenabschnitte 50 verbunden.
Eine Kolbendichtung 54 und ein magnetischer Körper 56 sind
an der äußeren Umfangsfläche angebracht.
Der magnetische Körper 56 wird
durch eine Kolbenabdeckung 58 abgedeckt. Eine äußere Umfangsfläche der Kolbenabdeckung 58 fluchtet
im Wesentlichen mit der äußeren Umfangsfläche des
Kolbens 18.
-
Außerdem ist
eine Kolbenöffnung 60,
die in der axialen Richtung (in der Richtung der Pfeile A und B)
durchtritt, an einem inneren Bereich des Kolbens 18 ausgebildet.
Ein Verbindungsbereich 62 des Kolbens 44 ist durch
die Kolbenöffnung 60 eingesetzt. Die
Kolbenöffnung 60 umfasst
eine erste Öffnung 64, die
sich zu der Seite der Stangenabdeckung 16 (in der Richtung
des Pfeils B) öffnet,
eine zweite Öffnung 66,
die an die erste Öffnung 64 angrenzt
und einen verringerten Durchmesser aufweist, und eine sich verjüngende (konische) Öffnung 68,
die an die zweite Öffnung 66 angrenzt
und deren Durchmesser sich zu der Seite der Kopfabdeckung 14 (in
der Richtung des Pfeils A) allmählich
erweitert. Die ersten und zweiten Öffnungen 64, 66 und
die konische Öffnung 68 sind miteinander
verbunden.
-
Andererseits
ist an beiden Endflächen
des Kolbens 18 ein Paar von Dämpfernuten 70a, 70b ausgebildet,
die jeweils um eine bestimmte Tiefe zurückgesetzt sind. Kissendämpfer 72a, 72b sind
jeweils in den Dämpfernuten 70a bzw. 70b angebracht.
-
Die
Dämpfernuten 70a, 70b erstrecken
sich im Wesentlichen senkrecht zu der Achse des Kolbens 18 entlang
beider Endflächen,
wobei sie zwischen dem Paar von ebenen Oberflächenabschnitten 50 durchtreten.
Außerdem
umfassen die Dämpfernuten 70a, 70b erste
Nuten 74, die angrenzend an beide Endflächen des Kolbens 18 ausgebildet
sind, und zweite Nuten 76, die weiter innen als die ersten Nuten 74 von
beiden Endflächen
zurückgesetzt
sind und die eine größere Breite
aufweisen als die ersten Nuten 74. Die Breite der zweiten
Nuten 76 erweitert sich in Richtungen im Wesentlichen senkrecht
zu der Richtung, in welcher sich die Dämpfernuten 70a, 70b erstrecken.
-
Die
Dämpfer 72a, 72b sind
im Querschnitt im Wesentlichen rechteckige, plattenförmige Körper, die aus
einem elastischen Material, wie Urethangummi oder dgl., geformt
sind, und sind jeweils so angeordnet, dass sie von beiden Endflächen des
Kolbens 18 um eine festgelegte Länge nach außen vorstehen. Die Dämpfer 72a, 72b umfassen Öffnungen 78,
die im Wesentlichen in ihrer Mitte in der axialen Richtung durchtreten,
Basiselemente 80, die jeweils in die Dämpfernuten 70a, 70b eingesetzt
sind, und Führungselemente 82,
deren Breite relativ zu den Basiselementen 80 erweitert
ist und die jeweils in die zweiten Nuten 76 der Dämpfernuten 70a, 70b eingesetzt
sind.
-
Außerdem weisen
die Dämpfer 72a, 72b eine
Querschnittsform auf, die im Wesentlichen die gleiche ist wie der
Querschnitt der Dämpfernuten 70a, 70b,
so dass die Führungselemente 82 in
die zweiten Nuten 76 eingesetzt werden, während die Basiselemente 80 in
die ersten Nuten 74 eingesetzt werden und jeweils um eine
bestimmte Länge
von beiden Endflächen
des Kolbens 18 nach außen
vorstehen.
-
Außerdem ist
die Länge
der Dämpfer 72a, 72b so
gewählt,
dass sie im Wesentlichen gleich der Länge der Dämpfernuten 70a, 70b ist.
Wenn die Dämpfer 72a, 72b in
den Dämpfernuten 70a, 70b angebracht
sind, stehen daher die Endflächen
der Dämpfer 72a, 72b nicht
von den ebenen Oberflächenabschnitten 70 des
Kolbens 18 nach außen
vor, und ihre Öffnungen 78 sind
so angeordnet, dass sie der Kolbenöffnung 60 des Kolbens 18 zugewandt sind.
Außerdem
wird die Kolbenstange 44 durch die Öffnung 78 des Dämpfers 72b,
der in dem Kolben 18 an der Seite der Stangenabdeckung 16 (in
der Richtung des Pfeils B) angeordnet ist, eingesetzt. Die Dämpfernuten 70a, 70b werden
durch die Dämpfer 72a, 72b vollständig abgedeckt,
wenn die Dämpfer 72a, 72b in
ihnen angebracht sind.
-
Da
die Führungselemente 82,
deren Breite gegenüber
den Basiselementen 80 erweitert ist, in die zweiten Nuten 76 der
Dämpfernuten 70a, 70b eingreifen,
werden auf diese Weise Relativverschiebungen der Dämpfer 72a, 72b in
axialer Richtung relativ zu dem Kolben 18 begrenzt. Anders
ausgedrückt sind
die Dämpfer 72a, 72b so
angebracht, dass sie sich lediglich in Richtungen im Wesentlichen
senkrecht zu der Achse des Kolbens 18, entlang denen sich
die Dämpfernuten 70a, 70b erstrecken,
bewegen können.
-
Außerdem liegen
die Dämpfer 72a, 72b bei der
Verschiebung des Kolbens 18 entlang des Zylinderrohres 12 an
den Verschiebungsendpositionen des Kolbens 18 jeweils an
der Kopfabdeckung 14 und der Stangenabdeckung 16 an,
bevor dies die Endfläche
des Kolbens 18 tut. Hierdurch werden Stöße durch die Dämpfer 72a, 72b gepuffert
und absorbiert, wenn der Kolben 18 an der Kopfabdeckung 14 und
der Stangenabdeckung 16 anschlägt, und die Auswirkungen dieser
Stöße auf den
Kolben 18 werden verhindert. Anders ausgedrückt dienen
die Dämpfer 72a, 72b als
Puffermechanismus, der in der Lage ist, die Auswirkung von Stößen auf
den Kolben 18 zu absorbieren und zu Puffern.
-
Die
Kolbenstange 44 ist aus einer Welle mit einer festgelegten
Länge in
der axialen Richtung geformt. Ein Verbindungsabschnitt 62,
dessen Durchmesser verringert ist, ist an ihrem einen Ende, welches
mit dem Kolben 18 verbunden ist, ausgebildet. Der Verbindungsabschnitt 62 wird
durch die zweite Öffnung 66 und
die konische Öffnung 68 der
Kolbenöffnung 60 eingesetzt.
Andererseits wird das andere Ende der Kolbenstange 44 durch
die Stangenöffnung 42 eingesetzt
und durch die Hülse 48 und
die Stangendichtung 46 verschieblich gehalten.
-
Außerdem tritt
der Übergangsbereich
der Kolbenstange 44 zu dem Verbindungsabschnitt 62 in Eingriff
mit einem abgestuften Abschnitt zwischen der ersten Öffnung 64 und
der zweiten Öffnung 66, wodurch
die Kolbenstange 44 relativ zu dem Kolben 18 positioniert
wird.
-
Durch
Pressen des Endes des Verbindungsabschnitts 62, der in
die konische Öffnung 68 eingesetzt
ist, zu der Seite der zweiten Öffnung 66 (in
der Richtung des Pfeils B) wird dessen Endabschnitt entlang der
konischen Öffnung 68 plastisch
deformiert und sein Durchmesser erweitert. Als Folge hiervon wird
der Verbindungsabschnitt 62 durch seinen deformierten Endbereich
mit der konischen Öffnung 68 des
Kolbens 18 verstemmt, wodurch die Kolbenstange 44 und
der Kolben 18 miteinander verbunden werden. Außerdem steht
der Verbindungsabschnitt 62 der Kolbenstange 44 nicht über die
Endfläche
des Kolbens 18 vor und wird derart verstemmt, dass er im Wesentlichen
mit der Endfläche
des Kolbens 18 fluchtet.
-
Verriegelungsringe 28a, 28b sind
aus einem metallischen Material mit im Wesentlichen U-förmigem Querschnitt
geformt, wie es in 8 gezeigt ist und jeweils in
einem Paar von Ringnuten 26, die in der Zylinderbohrung 20 des
Zylinderrohres 12 ausgebildet sind, angebracht. Die Verriegelungsringe 28a, 28b weisen
Formen entsprechend denen der Ringnuten 26 auf und umfassen
einen gebogenen Abschnitt 84, der mit einem festgelegten
Krümmungsradius
gebogen ist, ein Paar von Armabschnitten 86, die sich in
im Wesentlichen geraden Linien von beiden Enden des gebogenen Abschnitts 84 aus
erstrecken, und ein Paar von Klauenabschnitten 88, die
an Enden der Armabschnitte 86 angeordnet sind, welche mit
einem festgelegten Krümmungsradius
gebogen sind und voneinander einen festgelegten Abstand aufweisen.
Die Klauenabschnitte 88 sind so positioniert, dass sie
dem gebogenen Abschnitt 84 gegenüberliegen, wobei die Armabschnitte 86 dazwischen
aufgenommen sind. Die Verriegelungsringe 28a, 28b besitzen
eine gewisse Elastizität,
welche das Paar von Klauenabschnitten 88 jeweils in Richtungen
vorspannt, in denen sie sich um einen festgelegten Abstand voneinander
entfernen.
-
Der
gebogene Abschnitt 84 weist einen festgelegten Krümmungsradius
entsprechend den beiden Seitenabschnitten der Zylinderbohrung 20 auf, während die
Klauenabschnitte 88 in ähnlicher
Weise einen festgelegten Krümmungsradius
aufweisen, der den Seitenabschnitten der Zylinderbohrung 20 entspricht.
-
Vorgewölbte Abschnitte 90,
die zu der Innenseite derart gewölbt
sind, dass sie einander zugewandt sind, sind an den Armabschnitten 86 ausgebildet.
Spannöffnungen 92 sind
jeweils in den gewölbten
Abschnitten 90 ausgebildet. Im Einzelnen sind die gewölbten Abschnitte 90 und
die Spannöffnungen 92 an
Positionen der Armabschnitte 86 vorgesehen, die mit Seiten
der gebogenen Abschnitte 84 übereinstimmen. Durch Einsetzen
eines nicht dargestellten Spannelementes in das Paar von Spannöffnungen 92 und
Verschieben der gewölbten
Abschnitte 90 zusammen mit den Spannöffnungen 92 in Richtungen, in
denen sie sich einander annähern,
können
die Armabschnitte 86 und die Klauenabschnitte 88 so elastisch
deformiert werden, dass sie sich um die Anlenkpunkte an dem gebogenen
Abschnitt 84 aufeinander zu bewegen. Im Einzelnen sind
der gebogene Abschnitt 84 und die Klauenabschnitte 88 der
Verriegelungsringe 28a, 28b so ausgestaltet, dass
sie mit beiden Seitenabschnitten der Zylinderbohrung 20 in den
Ringnuten 26 in Eingriff treten.
-
Außerdem werden
die Verriegelungsringe 28a, 28b jeweils in den
Ringnuten 26 angebracht, nachdem die Kopfabdeckung 14 und
die Stangenabdeckung 16 an der Zylinderbohrung 20 des
Zylinderrohres 12 angebracht wurden. Dementsprechend werden
die Kopfabdeckung 14 und die Stangenabdeckung 16 mit
Hilfe ihrer Vorsprünge 38a, 38b und
der Verriegelungsringe 28a, 28b fixiert. Hierbei
stehen die Kopfabdeckung 14 und die Stangenabdeckung 16 nicht
von den Endflächen
des Zylinderrohres 12 vor.
-
Der
Fluiddruckzylinder 10 gemäß der vorliegenden Erfindung
ist im Wesentlichen wie oben beschrieben aufgebaut. Als nächstes soll
die Montage des Fluiddruckzylinders 10 erläutert werden.
-
Wenn
die Dämpfer 72a, 72b an
dem Kolben 18 angebracht werden, werden zunächst die
Führungselemente 82 der
Dämpfer 72a, 72b an
jeweiligen Seiten des Kolbens 18 angeordnet und die Dämpfer 72a, 72b werden
in den Endseiten der offenen Dämpfernuten 70a, 70b angeordnet.
-
Außerdem werden
die Dämpfer 72a, 72b gleitend
zu dem Kolben 18 verschoben, um die Führungselemente 82 in
die zweiten Nuten 76 einzusetzen. Im Einzelnen werden die
Dämpfer 72a, 72b entlang
der Dämpfernuten 70a, 70b in Richtungen
im Wesentlichen senkrecht zu der Achse des Kolbens 18 verschoben.
Hierdurch werden die Dämpfer 72a, 72b,
welche die Führungselemente 82 bilden,
in die zweiten Nuten 76 eingesetzt. Gleichzeitig werden ihre
Basiselemente 80 in die ersten Nuten 74 eingesetzt.
-
Als
nächstes
wird die Installation der Dämpfer 72a, 72b abgeschlossen,
wenn die Endabschnitte der Dämpfer 72a, 72b in Übereinstimmung
mit den ebenen Oberflächenabschnitten 50 des
Kolbens 18 bewegt werden und mit diesen fluchten. In diesem Fall
sind die Öffnungen 78 der
Dämpfer 72a, 72b koaxial
zu der Kolbenöffnung 60 des
Kolbens 18 positioniert und die Dämpfer 72a, 72b stehen
mit einer festgelegten Höhe
von beiden Endflächen
des Kolbens 18 vor (vgl. 3).
-
Durch
gleitendes Verschieben der Dämpfer 72a, 72b in
Richtungen im Wesentlichen senkrecht zu der Achse des Kolbens 18 relativ
zu den Dämpfernuten 70a, 70b,
die an beiden Endflächen
des Kolbens 18 vorgesehen sind, können die Dämpfer 72a, 72b auf
diese Weise einfach installiert werden. Da die Führungselemente 82 in
die zweiten Nuten 76 eingreifen, können die Dämpfer 72a, 72b außerdem nicht
in axialen Richtungen relativ zu dem Kolben 18 verschoben
werden.
-
Obwohl
die Dämpfer 72a, 72b in
Richtungen im Wesentlichen senkrecht zu der Achse des Kolbens 18 verschiebbar
sind, wird beim Einsetzen des Kolbens 18 in die Zylinderbohrung 20 des
Zylinderrohres 12 die äußere Umfangsfläche des
Kolbens 18 von der inneren Umfangsfläche der Zylinderbohrung 20 umgeben.
Aus diesem Grunde wird auch die Verschiebung der Dämpfer 72a, 72b in
Richtungen im Wesentlichen senkrecht zu der Achse des Kolbens 18 begrenzt.
Als Folge hiervon werden die Dämpfer 72a, 72b normalerweise
integral und gemeinsam mit der Verschiebung des Kolben 18 verschoben,
wodurch sichergestellt wird, dass Stöße, die an dem Verschiebungshubende
des Kolbens 18 auf den Kolben 18 ausgeübt werden,
zuverlässig
und ausreichend gepuffert werden.
-
Als
nächstes
wird ein Fall erläutert,
bei welchem der Kolben 18 mit dem daran installierten Paar von
Dämpfern 72a, 72b in
das Zylinderrohr 12 eingesetzt wird und dann die Kopfabdeckung 14 und
die Stangenabdeckung 16 an beiden Enden des Zylinderrohres 12 angebracht
werden.
-
Zunächst wird
die Kopfabdeckung 14 von einer Endseite des Zylinderrohres 12 durch
die Zylinderbohrung 20 eingesetzt und in das Innere der
Zylinderbohrung 20 zu dem Kolben 18 (in der Richtung des
Pfeils B) gepresst, bis ihre Vorsprünge 38a an dem abgestuften
Abschnitt 24 der Aussparungen 22a, die in der
Zylinderbohrung 20 vorgesehen sind, anschlagen. Nachdem
die Vorsprünge 38a an
dem abgestuften Abschnitt 24 anliegen und eine Verschiebung
der Kopfabdeckung 14 zu der anderen Endseite des Zylinderrohres 12,
welche die Seite des Kolbens 18 (in der Richtung des Pfeils
B) bildet, verhindert wird, wird außerdem der Verriegelungsring 28a in
die Zylinderbohrung 20 eingesetzt und von der einen Endseite
des Zylinderrohres 12 in der Ringnut 26 angebracht.
-
In
diesem Fall werden die Armabschnitte 86 und die Klauenabschnitte 88 mit
Hilfe des Spannelementes (nicht dargestellt), welches in das Paar
von Spannöffnungen 92 eingesetzt
wird, in solchen Richtungen deformiert, dass sie sich einander annähern. Nachdem
der Verriegelungsring 28a bis zu einer Position entlang
der Ringnut 26 eingesetzt ist, wird der Verriegelungsring 28a durch
Freigabe des Haltezustands der Armabschnitte 86 durch das
Spannelement erneut deformiert, woraufhin der Verriegelungsring 28a aufgrund
seiner Elastizität
radial nach außen expandiert
und in die Ringnut 26 eingreift.
-
Dementsprechend
wird die Verschiebung der Kopfabdeckung 14 zum Inneren
des Zylinderrohres 12 (in der Richtung des Pfeils B) in
der axialen Richtung durch Eingriff der Vorsprünge 38a der Kopfabdeckung 14 in
die Aussparungen 22a der Zylinderbohrung 20 begrenzt.
Außerdem
wird auch eine Verschiebung der Kopfabdeckung 14 aus dem
Zylinderrohr 12 heraus (in der Richtung des Pfeils A) durch den
in der Ringnut 26 angebrachten Verriegelungsring 28a begrenzt.
Das bedeutet, dass die Kopfabdeckung 14 in einer Endseite
des Zylinderrohres 12 fixiert und darin aufgenommen wird,
ohne von der einen Endseite des Zylinderrohres 12 nach
außen
vorzustehen.
-
Andererseits
wird die Stangenabdeckung 16 durch die Zylinderbohrung 20 von
der anderen Endseite des Zylinderrohres 12 eingesetzt und
die Kolbenstange 44 wird durch die Stangenöffnung 42 eingesetzt,
während
die Stangenabdeckung 16 in das Innere der Zylinderbohrung 20 zu
dem Kolben 18 (in der Richtung des Pfeils A) gepresst wird,
bis ihre Vorsprünge 38b an
dem gestuften Abschnitt 24 der Aussparungen 22b,
die in der Zylinderbohrung 20 vorgesehen sind, anschlägt. Nachdem
die Vorsprünge 38b an
dem abgestuften Abschnitt 24 der Aussparung 22b anschlagen
und eine Verschiebung der Stangenabdeckung 16 zu der einen
Endseite des Zylinderrohres 12, welche eine Kolbenseite
(in der Richtung des Pfeils A) bildet, begrenzt ist, wird der Verriegelungsring 28b von
der anderen Endseite des Zylinderrohres 12 in die Zylinderbohrung 20 eingesetzt und
in der Ringnut 26 angebracht.
-
In
diesem Fall werden die Armabschnitte 86 und die Klauenabschnitte 88 durch
das Spannelement (nicht dargestellt), das in das Paar von Spannöffnungen 92 eingesetzt
wird, in Richtungen deformiert, in welchen sie sich einander annähern. Nachdem
der Verriegelungsring 28b bis zu einer Position entlang
der Ringnut 26 eingesetzt wurde, wird der Verriegelungsring 28b durch
Freigabe des Haltezustands der Armabschnitte 86 durch das
Spannelement erneut deformiert, woraufhin der Verriegelungsring 28b durch
seine Elastizität
radial nach außen
expandiert und in die Ringnut 26 eingreift.
-
Dementsprechend
wird die Verschiebung der Stangenabdeckung 16 zu dem Inneren
des Zylinderrohres 12 (in der Richtung des Pfeils A) in
der axialen Richtung durch Eingriff der Vorsprünge 38b der Stangenabdeckung 16 in
die Aussparungen 22b der Zylinderbohrung 20 begrenzt.
Außerdem
wird auch eine Verschiebung der Stangenabdeckung 16 aus dem
Zylinderrohr 12 heraus (in der Richtung des Pfeils B) durch
den in der Ringnut 26 angebrachten Verriegelungsring 28b begrenzt.
Das bedeutet, dass die Stangenabdeckung 16 in dem anderen
Ende des Zylinderrohres 12 fixiert und in diesem aufgenommen wird,
ohne von dem anderen Ende des Zylinderrohres 12 nach außen vorzustehen.
-
Da
die Stangenabdeckung 16 entlang der Zylinderbohrung 20 durch
die mehreren Führungselemente 49,
die an der äußeren Umfangsfläche der Stangenabdeckung 16 angeordnet
sind, geführt
wird, kann außerdem
die Achse der Stangenöffnung 42 in der
Stangenabdeckung 16 zuverlässig mit der Mitte der Zylinderbohrung 20 ausgerichtet
werden. Die Kolbenstange 44, die durch die Zylinderbohrung 20 eingesetzt
wird, kann somit einfach und zuverlässig durch die Stangenöffnung 42 eingesetzt
werden.
-
Wenn
die Kopfabdeckung 14 und die Stangenabdeckung 16 auf
diese Weise an beiden Enden des Zylinderrohres 12 angebracht
sind, werden die Paare von Vorsprüngen 38a, 38b in
Eingriff mit den Paaren von Aussparungen 22a, 22b gebracht,
die in der Zylinderbohrung 20 des Zylinderrohres 12 vorgesehen
sind. Die Verriegelungsringe 28a, 28b, die von Enden
der Zylinderbohrung 20 aus eingesetzt werden, werden in
Eingriff mit den Ringnuten 26 gebracht. Hierdurch können Verschiebungen
der Kopfabdeckung 14 und der Stangenabdeckung 16 in
axialen Richtungen einfach und zuverlässig begrenzt werden.
-
Als
nächstes
werden die Betriebs- und Wirkungsweisen des Fluiddruckzylinders 10,
der in der oben beschriebenen Weise zusammengesetzt wurde, erläutert. Diese
Erläuterungen
erfolgen unter der Annahme, dass der in 3 gezeigte Zustand,
in welchem der Kolben 18 zu der Seite der Kopfabdeckung 14 (in
der Richtung des Pfeils A) verschoben ist, als Ursprungsposition
angesehen wird.
-
Zunächst wird
Druckfluid von einer nicht dargestellten Druckfluidzufuhrquelle
in den ersten Fluidanschluss 30 eingeführt. In diesem Fall wird der
zweite Anschluss 32 durch Schalten eines nicht dargestellten
Wegeventils in einen Zustand versetzt, in dem er zur Atmosphäre offen
ist. Als Folge hiervon wird das Druckfluid von dem ersten Fluidanschluss 30 durch
den Verbindungsdurchgang 34 in das Innere der Zylinderbohrung 20 eingeführt, woraufhin
der Kolben 18 durch das zwischen der Kopfabdeckung 14 und
dem Kolben 18 eingeführte
Druckfluid zu der Seite der Stangenabdeckung 16 (in der
Richtung des Pfeils B) gedrückt
wird. Durch Anschlag des Dämpfers 72b,
der an der Endfläche
des Kolbens 18 angebracht ist, an der Endfläche der
Stangenabdeckung 16 erreicht außerdem die Verschiebung des
Kolbens 18 ihre festgelegte Endposition. Hierbei werden
Stöße, die
bei dem Anschlag erzeugt werden, durch den Dämpfer 72b gepuffert,
so dass die Stöße keine
Auswirkungen auf den Kolben 18 ausüben können.
-
Andererseits
wird in dem Fall, dass der Kolben 18 in der entgegen gesetzten
Richtung (in der Richtung des Pfeils A) verschoben wird, Druckfluid dem
zweiten Fluidanschluss 32 zugeführt, während der erste Fluidanschluss 30 durch
Schalten des Wegeventils (nicht dargestellt) in einen Zustand versetzt wird,
in dem er nach außen
offen ist. Das Druckfluid wird von dem zweiten Fluidanschluss 32 durch
den Verbindungsdurchgang 34 in das Innere der Zylinderbohrung 20 eingeführt, woraufhin
der Kolben 18 durch das zwischen der Stangenabdeckung 16 und dem
Kolben 18 eingeführte
Druckfluid zu der Seite der Kopfabdeckung 14 (in der Richtung
des Pfeils A) gepresst wird. Bei der Verschiebung des Kolbens 18 werden
außerdem
die Kolbenstange 44 und der Dämpfer 72a integral
zu der Seite der Kopfabdeckung 14 verschoben. Durch Anschlag
des Dämpfers 72a,
der der Kopfabdeckung 14 gegenüberliegt, an der Endfläche der
Kopfab deckung 14 kehrt der Kolben 18 zu der Ursprungsposition
zurück,
in welcher die Verschiebung des Kolbens 18 begrenzt ist.
Hierbei werden in ähnlicher
Weise Stöße, die
beim Anschlag erzeugt werden, durch den Dämpfer 72a gepuffert,
so dass verhindert wird, dass diese Stöße Auswirkungen auf den Kolben 18 haben.
-
Bei
der vorliegenden Ausführungsform
sind die Vorsprünge 38a, 38b an
beiden Seitenbereichen an der Kopfabdeckung 14 und der
Stangenabdeckung 16 vorgesehen. Paare von Aussparungen 22a, 22b sind
in der Zylinderbohrung 20 des Zylinderrohres 12 vorgesehen,
wodurch Verschiebungen der Kopfabdeckung 14 und der Stangenabdeckung 16 in der
axialen Richtung begrenzt werden können. Da lediglich eine Teilbearbeitung
der Vorsprünge 38a, 38b an
der Kopfabdeckung 14 und der Stangenabdeckung 16 erforderlich
ist und da nur die Bearbeitung der Aussparungen 22a, 22b an
dem Zylinderrohr 12 durchgeführt werden kann, können die
Bearbeitungskosten im Vergleich zu dem herkömmlichen Fluiddruckzylinder,
bei dem eine Bearbeitung des gesamten Umfangs der Dichtung und der
Kolbenöffnung
erforderlich war, wesentlich reduziert werden.
-
Wenn
die Kopfabdeckung 14 und die Stangenabdeckung 16 an
dem Zylinderrohr 12 befestigt werden, können die Verarbeitungskosten
für das
Zylinderrohr 12, die Kopfabdeckung 14 und die
Stangenabdeckung 16 verringert werden, da lediglich eine
Teilbearbeitung der Zylinderbohrung 20 des Zylinderrohres 12 und
der äußeren Umfangsflächen der Kopfabdeckung 14 und
der Stangenabdeckung 16 erfolgt. Dadurch kann der Fluiddruckzylinder 10 zu geringen
Kosten hergestellt werden.
-
Da
die Kopfabdeckung 14 und die Stangenabdeckung 16 zuverlässig positioniert
werden können,
kann außerdem
bei der Montage der Kopfabdeckung 14 und der Stangenabdeckung 16 an
dem Zylinderrohr 12 die Montage an dem Zylinderrohr 12 vereinfacht
werden. Da die Kopfabdeckung 14 und die Stangenabdeckung 16 nicht
versehentlich zu weit in das Innere des Zylinderrohres 12 eingesetzt
werden können,
kann außerdem
eine Blockade der ersten und zweiten Fluidanschlüsse 30, 32 durch
Kopfabdeckung 15 und die Stangenabdeckung 16 verhindert
werden.
-
Da
die Kopfabdeckung 14 und die Stangenabdeckung 16 in
einem Zustand installiert werden können, in welchem sie innerhalb
des Zylinderrohres 12 aufgenommen sind, kann außerdem die Längsdimension
des Fluiddruckzylinders 10 einschließlich seines Zylinderrohres 12 verringert
werden. Im Vergleich zu dem herkömmlichen
Fluiddruckzylinder, bei dem eine Kopfabdeckung und eine Stangenabdeckung
mit Hilfe einer Vielzahl von Bolzen an beiden Enden eines Zylinderkörpers angebracht
werden, kann der Fluiddruckzylinder 10 gemäß der vorliegenden
Erfindung verkleinert werden. Anders ausgedrückt stehen die Kopfabdeckung 14 und
die Stangenabdeckung 16, die in beiden Enden des Zylinderrohres 12 angebracht
sind, von diesen Enden nicht nach außen vor.
-
Schließlich sind
Ringnuten 26 in der Zylinderbohrung 20 vorgesehen,
und die Verriegelungsringe 28a, 28b werden in
den Ringnuten 26 angebracht, so dass die Kopfabdeckung 14 und
die Stangenabdeckung 16 befestigt werden können und
ein Lösen
und Herausfallen der Kopfabdeckung 14 und der Stangenabdeckung 16 aus
dem Zylinderrohr 12 einfach und zuverlässig verhindert werden kann.
-
Die
Verriegelungsringe 28a, 28b, welche die Kopfabdeckung 14 und
die Stangenabdeckung 16 an dem Zylinderrohr 12 verriegeln,
sind nicht auf die oben beschriebene Gestaltung mit den vorgewölbten Abschnitten 90 und
den Spannlöchern 92,
die an einer Zwischenposition an dem Paar ihrer Armabschnitte 86 angeordnet
sind, festgelegt.
-
Bspw.
können
auch Verriegelungsringe 100a, 100b, wie sie in
den 9 bis 12 gezeigt sind und die Spannöffnungen 104 aufweisen,
welche jeweils an beiden Enden der Armabschnitte 102 angeordnet
sind, eingesetzt werden.
-
Solche
Verriegelungsringe 100a, 100b, wie sie in den 9 bis 12 gezeigt
sind, sind aus einem metallischen Material mit einem im Wesentlichen
U-förmigen Querschnitt
geformt und werden jeweils in einem Paar von Ringnuten 26 angebracht, die
in der Zylinderbohrung 20 des Zylinderrohres 12 ausgebildet
sind (vgl. 9).
-
Die
Verriegelungsringe 100a, 100b weisen Formen entsprechend
denen der Ringnuten 26 auf und umfassen einen gebogenen
Abschnitt 106, der mit einem festgelegten Krümmungsradius
gebogen ist, ein Paar von Armabschnitten 102, die sich
in im Wesentlichen geraden Linien von beiden Enden des gebogenen
Abschnitts 106 erstrecken, und ein Paar von Klauenabschnitten 108,
die an Enden der Armabschnitte 102 angeordnet sind, welche
mit einem festgelegten Krümmungsradius
gebogen sind und einen festgelegten Abstand voneinander aufweisen.
Die Klauenabschnitte 108 sind so angeordnet, dass sie die
Armabschnitte 102 zwischen sich und dem gebogenen Abschnitt 106 aufnehmen.
Die Verriegelungsringe 100a, 100b besitzen eine
bestimmte Elastizität,
welche das Paar von Klauenabschnitten 108 jeweils in Richtungen
drängt,
in denen sie sich voneinander weg bewegen. Der gebogene Abschnitt 106 hat
den gleichen Aufbau wie der gebogene Abschnitt 84 der Verriegelungsringe 28a, 28b,
so dass hierauf nicht erneut näher
eingegangen werden muss.
-
Die
Klauenabschnitte 108 umfassen vorgewölbte Abschnitte 110,
die einander zugewandt sind und sich an inneren Seitenflächen der
Klauenabschnitte 108 vorwölben. Spannöffnungen 104 sind
jeweils in den vorgewölbten
Abschnitten 110 ausgebildet. Durch Einsetzen eines nicht
dargestellten Spannelementes in das Paar von Spannöffnungen 104 und
Verschieben der gewölbten
Abschnitte 110 zusammen mit den Spannöffnungen 104 in Richtungen, in
denen sie sich einander annähern,
können
außerdem
die Armabschnitte 102 und die Klauenabschnitte 108 elastisch
deformiert werden, so dass sie sich um die Anlenkpunkte an dem gebogenen
Abschnitt 106 aufeinander zu bewegen.
-
Außerdem werden
die Verriegelungsringe 100a, 100b jeweils in den
Ringnuten 26 angebracht, nachdem die Kopfabdeckung 14 und
die Stangenabdeckung 16 in der Zylinderbohrung 20 des
Zylinderrohres 12 angebracht wurden. Dementsprechend werden
die Kopfabdeckung 14 und die Stangenabdeckung 16 mit
Hilfe ihrer Vorsprünge 38a, 38b und
der Verriegelungsringe 100a, 100b befestigt. Hierbei
stehen die Kopfabdeckung 14 und die Stangenabdeckung 16 nicht
von den Endflächen
des Zylinderrohres 12 vor.