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Technisches Gebiet
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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Klemme, bei der drei Klemmbacken-Elemente in radialer Richtung geöffnet und geschlossen werden, um ein Werkstück zu greifen, und insbesondere eine dreidirektionale Öffnungs-/Schließklemme, die im Ganzen dünn ist und deren Klemmbacken-Elemente eine hohe Greifkraft aufweisen.
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Stand der Technik
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Eine derartige Klemme, bei der drei Klemmbacken-Elemente ein Werkstück greifen, ist bspw. aus den
japanischen Offenlegungsschriften Nr. 11-262885 A , Nr.
11-254370 A , Nr.
2001-105372 A oder anderen bekannt. Diese Art Klemme weist drei in radialer Richtung bewegte Klemmbacken-Elemente, drei Zylindermechanismen zum einzelwirkenden Betätigen der Klemmbacken-Elemente und einen rotierenden, scheibenartigen Synchronisierungsmechanismus auf, um die Klemmbacken-Elemente synchron zueinander zu betätigen. Die Zylindermechanismen sind jeweils an den Klemmbacken-Elementen des Klemmenkörpers entsprechenden Positionen angeordnet.
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Um bei einer solchen Klemme die Greifkraft der Klemmbacken-Elemente zu erhöhen, sollte ein großer Zylindermechanismus mit einer großen Antriebskraft verwendet werden. Im Fall eines großen Zylindermechanismus wird die Größe des Klemmenkörpers in seiner axialen Richtung groß, weil die Durchmesser eines aufgenommenen Zylinders und Kolbens groß sind. Somit vergrößert sich die Größe der Klemme insgesamt.
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Daher werden bei den in den obigen Veröffentlichungen beschriebenen Klemmen Paare kleinere Zylindermechanismen anstelle eines einzigen großen Zylindermechanismus verwendet, die synchron miteinander arbeiten. Solche Paare von kleinen Zylindermechanismen sind jeweils parallel an den den Klemmbacken-Elementen entsprechenden Positionen angeordnet.
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Obwohl es gemäß dem Verfahren zum parallelen Verschieben der Paare der schmalen Zylindermechanismen auf diese Weise möglich ist, die vertikale Größe des Klemmenkörpers zu vermindern und den Klemmenkörper dünner aufzubauen, wird die seitliche Größe des Klemmenkörpers an der Installationsposition vergrößert, weil beide Zylindermechanismen mit Abstand zueinander angeordnet werden müssen. Außerdem hat jeder einzelne Zylindermechanismus nur eine kleine Größe, und seine Antriebskraft ist somit klein. Daher besteht, wenn die gesamten Zylindermechanismen betrachtet werden, trotz der großen seitlichen Ausdehnung der Nachteil, dass die Greifkraft der Klemmbacken-Elemente klein ist.
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Wenn ein Werkstück gegriffen wird, wird in der Klemme eine Kolbenstange jedes Zylindermechanismus und jedes Klemmbacken-Element in radialer Richtung vor- und zurückbewegt. Da aber die den Synchronisierungsmechanismus zum Synchronisieren der Bewegung der Klemmbacken bildende rotierende Scheibe an einer zentralen Position der Klemmen angeordnet ist, ist der Hub der Kolbenstange durch die rotierende Scheibe begrenzt, und die rotierende Scheibe verhindert ein Vergrößern des Öffnungs- und Schließhubs der Klemmbacken-Elemente.
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Offenbarung der Erfindung
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Bei einer Klemme, die drei Klemmbacken-Elemente in radialer Richtung öffnet und schließt, um ein Werkstück zu greifen, besteht die technische Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, einen Zylindermechanismus vorzusehen, der jedes Klemmbacken-Element mit einer speziellen Struktur antreibt, so dass die Klemme in der Gesamtgröße dünn ist und eine große Greifkraft erreicht werden kann.
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Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine dünne, dreidirektionale Öffnungs-/Schließklemme mit einem großen Öffnungs- und Schließhub der Klemmbacken-Elemente vorzusehen.
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Um diese Aufgaben zu lösen, schlägt die vorliegende Erfindung eine dreidirektionale Öffnungs-/Schließlklemme mit einem Klemmenkörper, der eine Mehrzahl von Durchlassöffnungen aufweist, drei Klemmbacken-Elementen, die in radialer Richtung um eine Mittelachse des Klemmenkörpers beweglich angeordnet sind, drei Zylindermechanismen, um die Klemmbacken-Elemente einzelwirkend anzutreiben, einem Synchronisationsmechanismus zum Synchronisieren der Bewegungen der drei Klemmbacken-Elemente und einem Strömungspfad-Aufbau vor, der die Durchlassöffnungen und die Zylindermechanismen verbindet, wobei jeder der Zylindermechanismen eine Zylinderöffnung mit einem langgezogen runden Querschnitt, einen Kolben, der in der Zylinderöffnung gleitet und einen langgezogen runden Querschnitt hat, und eine Kolbenstange aufweist, die sich von dem Kolben erstreckt. Der Zylindermechanismus ist an einer Position in dem Klemmenkörper angeordnet, die zu den entsprechenden Klemmbacken-Elementen in einer Lage benachbart ist, in der eine Achse der Zylinderöffnung in einer parallelen Richtung zu der Bewegungsrichtung des Klemmbacken-Elements und ein kurzer Durchmesser der Zylinderöffnung in axialer Richtung des Klemmenkörpers ausgerichtet ist.
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In der Klemme gemäß der vorliegenden Erfindung mit der obigen Struktur weist der Zylindermechanismus, der die Klemmbacken-Elemente antreibt, eine Zylinderöffnung und einen Kolben auf, die beide einen langgezogenen runden Querschnitt haben. Der Zylindermechanismus ist in einer Lage angeordnet, in der die Achse der Zylinderöffnung parallel zu der Bewegungsrichtung der Klemmbacken-Elemente und ein kurzer Durchmesser der Zylinderöffnung in axialer Richtung des Klemmenkörpers ausgerichtet ist. Verglichen mit einem Fall, in dem die Form des Querschnitts der Zylinderöffnung kreisförmig ist und dieselbe Querschnittsfläche aufweist wie bei der vorliegenden Erfindung, ist es daher möglich, die Länge des Klemmenkörpers in axialer Richtung zu reduzieren und den Klemmenkörper in seiner Dicke zu verkleinern. Ferner benötigt die vorliegende Erfindung verglichen mit dem Fall, in dem ein Paar von kleinen Zylindermechanismen mit einem Abstand zwischen ihnen Seite an Seite angeordnet sind, diesen Abstand nicht, und es ist daher möglich, die seitliche Größe des Klemmenkörpers zu reduzieren und die Größe der Querschnittsfläche der Zylinderöffnung und des Kolbens zu vergrößern. Dies hat den Vorteil, dass die Antriebskraft und die Greifkraft der Klemmbacken-Elemente vergrößert wird.
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Es ist gemäß der vorliegenden Erfindung vorteilhaft, dass die Querschnitte der Zylinderöffnung und des Kolbens langgezogen runde Formen mit halbkreisförmigen Abschnitten haben, die an entgegengesetzten Enden der langen axialen Richtung angeordnet sind, und geradlinigen Abschnitten, die die halbkreisförmigen Abschnitte verbinden, wobei eine Länge des geradlinigen Abschnitts das 1,5-fache oder mehr des Radius des halbkreisförmigen Abschnitts beträgt.
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Es ist gemäß der vorliegenden Erfindung ferner vorteilhaft, dass der Synchronisationsmechanismus ein zentrales Element, das auf der Mittelachse des Klemmenkörpers drehbar angeordnet ist, und ein Verbindungsglied aufweist, um sich in radialer Richtung von dem zentralen Element erstreckende drei Verbindungsarme mit der Kolbenstange und dem Klemmbacken-Element des Zylindermechanismus zu verbinden, wobei das zentrale Element einen ausgenommenen fliehenden Abschnitt aufweist, in den ein Kopfende der Kolbenstange an dem vorderen Hubende zwischen die benachbarten Verbindungsarme eingepasst ist.
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Wenn das zentrale Element einen fliehenden Abschnitt aufweist, kann auf diese Weise das Kopfende der Kolbenstange in einer Position des vorderen Hubendes in den fliehenden Abschnitt eingepasst werden. Weil der Hub der Kolbenstange nicht durch das zentrale Element begrenzt wird, kann der Hub der Kolbenstange, und damit der Öffnungs- und Schließhub der Klemmbacken-Elemente, vergrößert werden.
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Gemäß einer bestimmten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung sind ein Ende des Verbindungsglieds und die Kolbenstange und das Klemmbacken-Element durch einen ersten Verbindungsbolzen drehbar miteinander verbunden, der die Kolbenstange und das Klemmbacken-Element miteinander verbindet, und das andere Ende des Verbindungsglieds und der Verbindungsarm des zentralen Elements sind durch einen zweiten Verbindungsbolzen drehbar aneinander befestigt.
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Gemäß der vorliegenden Erfindung weist der Strömungspfad-Aufbau zwei zentrale Strömungspfade, die an einer äußeren Umfangsfläche eines Drehauflageschafts in einer Mitte des zentralen Elements angeordnet ist, und eine Mehrzahl von Verteilungsströmungspfaden auf, die sich von den zentralen Strömungspfaden durch den Klemmenkörper zu dem Zylindermechanismus erstrecken und die jeweils in Verbindung mit Druckkammern auf entgegengesetzten Seiten des Kolbens stehen, wobei ein Abschnitt der Verteilungsströmungspfade in Verbindung mit den Durchlassöffnungen steht.
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In diesem Fall ist es vorteilhaft, dass ein Öffnungsdeckel vorgesehen ist, welcher ein äußeres Ende der Zylinderöffnung schließt und einen elastischen Körper aufweist, der als Dichtung der Druckkammer und als Dämpfer für den Kolben dient, wobei der elastische Körper eine Nut aufweist, die ein Ende des Verteilungsströmungspfads in die Druckkammer bringt.
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Gemäß der vorliegenden Erfindung kann eine Durchgangsöffnung in einem mittleren Abschnitt zwischen dem zentralen Element und dem Drehauflageschaft vorgesehen sein, um eine Röhre oder andere Elemente einzuführen.
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Kurzbeschreibung der Zeichnungen
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Es zeigen:
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1 eine Seitenansicht einer ersten Ausführungsform der dreidirektionalen Öffnungs-/Schließklemme gemäß der vorliegenden Erfindung;
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2 eine Bodenansicht von 1 in einem Zustand, in dem sich jedes Klemmbacken-Element nach innen bewegt;
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3 eine Bodenansicht gemäß 1 in einem Zustand, in dem sich jedes Klemmbacken-Element nach außen bewegt;
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4 einen Querschnitt entlang der Linie IV-IV in 3;
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5 einen Querschnitt entlang der Linie V-V in 4;
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6 eine erläuternde Ansicht der Zylinderöffnung;
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7 einen Querschnitt entlang der Linie VII-VII in 1;
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8 einen Querschnitt entlang der Linie VIII-VIII in 1;
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9 eine Bodenansicht einer zweiten Ausführungsform der dreidirektionalen Öffnungs-/Schließklemme gemäß der Erfindung;
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10 einen Querschnitt entlang der Linie X-X in 9;
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11 einen Querschnitt der in 9 gezeigten Klemme entlang derselben Linie wie in 7 und
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12 einen Querschnitt der in 9 gezeigten Klemme entlang derselben Linie wie in 8.
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Genaue Beschreibung
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Die 1 bis 8 zeigen eine erste Ausführungsform der dreidirektionalen Öffnungs-/Schließklemme gemäß der vorliegenden Erfindung. Diese Klemme 1A weist einen Klemmenkörper 2 mit an seiner Seitenfläche vorgesehenen zwei, d. h. ersten und zweiten, Durchlassöffnungen P1 und P2 auf. Drei Klemmbacken-Elemente 3 der Klemme 1A sind um eine Mittelachse L1 des Klemmenkörpers 2 herum derart angeordnet, dass die Klemmbacken-Elemente 3 in radialer Richtung bewegbar sind. Ferner weist die Klemme 1A drei Zylindermechanismen 4, jeweils zum Antreiben der Klemmbacken-Elemente 3, und einen Synchronisationsmechanismus 5 zur Synchronisierung der Operationen der drei Klemmbacken-Elemente 3 auf.
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Der Klemmenkörper 2 hat eine im Wesentlichen dreigabelige, flache Form. Daher weist der Klemmenkörper 2 drei sich ausdehnende Bereiche 2a auf, die sich in radialer Richtung in gleichen Winkeln zueinander um die Mittelachse L1 erstrecken. Jeder der sich ausdehnenden Bereiche 2a ist mit je einem Klemmbacken-Element 3 und einem Zylindermechanismus 4 versehen. Dabei hat jedes Klemmbacken-Element 3 einen im Wesentlichen T-förmigen Querschnitt, und das Klemmbacken-Element 3 ist in einer entlang der radialen Achse L2 in dem sich ausdehnenden Abschnitt 2a ausgebildeten Führungsnut mit im Wesentlichen T-förmigen Querschnitt derart bewegbar angebracht, dass ein Abschnitt des Klemmbacken-Elements 3 nach außen vorsteht. An jedem Klemmbacken-Element 3 ist eine zum Greifen eines Werkstücks geeignete Halterung angebracht, wobei das Werkstück zwischen den drei Klemmbacken-Elementen 3 durch die Halterungen gegriffen wird.
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Wie in den 4 und 5 gezeigt, weist der Zylindermechanismus 4 eine Zylinderöffnung 12 mit einem langgezogen runden Querschnitt, einen Kolben 13 mit einem langgezogen runden Querschnitt, der in der Zylinderöffnung 12 in abgedichteter Weise gleitet, und eine Kolbenstange 14 mit einem kreisförmigen Querschnitt auf, die sich von dem Kolben 13 zu einer Mitte des Klemmenkörpers 2 erstreckt. Die Zylindermechanismen 4 sind in den sich ausdehnenden Bereichen 2a an zu den Klemmbacken-Elementen 3 benachbarten Positionen angeordnet, d. h. an einer Position, an der die Zylindermechanismen 4 in vertikaler Richtung parallel zu den Klemmbacken-Elementen 3 in einer Lage liegen, in der die Achsen der Zylinderöffnungen 12 in einer zu der Bewegungsrichtung der Klemmbacken-Elemente 3 parallelen Richtung ausgerichtet sind, d. h. in Richtung der radialen Achse L2, und in der ein kurzer Durchmesser der Zylinderöffnung 12 zu der Achse L1 des Klemmenkörpers 2 hin gerichtet ist.
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Ein äußeres Ende der Zylinderöffnung 12 ist mit einem plattenartigen Öffnungsdeckel 16 geschlossen. Der Öffnungsdeckel 16 ist an seiner inneren Oberfläche mit einem elastischen Körper 17 aus Gummi oder Kunstharz versehen, der als Dichtmittel und Dämpfer wirkt, der den Stoß absorbiert, wenn der Kolben 13 sein zurückgezogenes Hubende erreicht. Auf den gegenüberliegenden Seiten des Kolbens 13 sind erste und zweite Druckkammern 18a und 18b ausgebildet. Die Druckkammern 18a und 18b stehen mit den Durchlassöffnungen P1 und P2 mittels eines später beschriebenen Strömungspfad-Aufbaus 6 in Verbindung.
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Ein Kopfende der Kolbenstange 14 und ein inneres Ende des Klemmbacken-Elements 3, d. h. ein näher zu der Mitte der Klemme liegendes Ende des Klemmbacken-Elements 3, weisen jeweils Verbindungslöcher 20 auf. Wenn ein erster Verbindungsbolzen 21 in das Verbindungsloch 20 eingeführt ist, sind das Klemmbacken-Element 3 und die Kolbenstange 14 miteinander verbunden. Wenn sich der Kolben 13 und die Kolbenstange 14 angetrieben durch Fluiddruck vor- und zurückbewegen, bewegt sich jedes Klemmbacken-Element 3 in radialer Richtung hin und her.
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So weisen der Querschnitt der Zylinderöffnung 12 und des Kolbens 13 eine langgezogen runde Form auf, und sie sind, wie oben beschrieben, angeordnet. Im Vergleich zu der herkömmlichen Technik, bei der der Querschnitt der Zylinderöffnung 12 kreisförmig und eine Querschnittsfläche gleich zu der der zuvor beschriebenen Zylinderöffnung 12 ist, ist es daher möglich, den Klemmenkörper 2 in seiner axialen Richtung zu verkleinern und den Klemmenkörper 2 dünner zu gestalten.
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Wie in 5 gezeigt, weist die Zylinderöffnung 12 in der dargestellten Ausführungsform einen langgezogen runden Querschnitt mit halbkreisförmigen Abschnitten 12a und 12a auf, die an gegenüberliegenden Enden in der langen axialen Richtung angeordnet sind und einen bestimmten Kurvenradius haben, und mit einem geradlinigen Abschnitt 12b, der die halbkreisförmigen Abschnitte 12a und 12a jeweils verbindet. Dabei sind eine Länge m des geradlinigen Abschnitts 12b und ein Radius n des halbkreisförmigen Abschnitts 12a derart gewählt, dass die Relation m > 2n gilt. Wie 6 zu entnehmen, ist ein durch die langgezogen runde Zylinderöffnung 12 in den sich ausdehnenden Bereichen 2a belegter seitlicher Bereich Z im Wesentlichen mit einem Fall vergleichbar, in dem zwei kreisförmige Zylinderöffnungen H1 und H2 mit einem Durchmesser von 2n in einem Abstand G voneinander angeordnet sind. Wenn man jedoch die Querschnittsfläche der gesamten Zylinderöffnung betrachtet, hat eine langgezogen runde Zylinderöffnung 12 einen größeren Querschnitt. Daher weist eine langgezogen runde Zylinderöffnung 12 eine größere Antriebskraft des Zylindermechanismus 4 auf, d. h. eine größere Greifkraft für ein Werkstück durch die Klemmbacken-Elements 3.
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Die Zylinderöffnung 12 muss jedoch nicht immer die oben beschriebene Relation in den Dimensionen haben. Um eine Greifkraft zu erreichen, die größer oder gleich zu dem Fall ist, in dem zwei Zylinderöffnungen H1 und H2 mit einem Durchmesser 2n nebeneinander angeordnet sind, kann die Länge m des geradlinigen Abschnitts 12b und der Radius n des halbkreisförmigen Abschnitts 12a auch so gewählt werden, dass die Relation m ≥ 1.5n erfüllt wird. Mit dieser Anordnung ist es möglich, eine Klemme mit einer hohen Greifkraft zu erhalten, ohne eine seitliche Ausdehnung W der sich ausdehnenden Bereiche 2a verglichen mit dem Fall zu reduzieren oder gar zu vergrößern, in dem zwei kreisförmige Zylinderöffnungen H1 und H2 seitlich nebeneinander angeordnet sind.
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Wie aus 2 bis 4 ersichtlich, weist der Synchronisations-Mechanismus 5 zum Synchronisieren des Betriebs der drei Klemmbacken-Elementen 3 ein im Wesentlichen dreigabeliges zentrales Element 25, das drehbar auf einer Mittelachse L1 des Klemmenkörpers 2 angeordnet ist, und eine Mehrzahl von Verbindungsgliedern 26 zum Verbinden des zentralen Elements 25, der Kolbenstange 14 des Zylindermechanismus 4 und der Klemmbacken-Elemente 3 miteinander auf. Das zentrale Element 25 hat dabei drei sich in radialer Richtung erstreckende Verbindungsarme 25a und einen in einem Zentrum der Verbindungsarme 25a angeordneten Drehauflageschaft 27. Das zentrale Element 25 ist in einer in dem Klemmenkörper 2 ausgebildeten runden Ausnehmung angeordnet, indem der Drehauflageschaft 27 drehbar in eine in einem zentralen Abschnitt der Bodenfläche ausgebildete Halteöffnung 28 eingefügt ist. Der Verbindungsarm 25a, die Kolbenstange 14 des Zylindermechanismus 4 und das Klemmbacken-Element 3 sind durch das Verbindungsglied 26 miteinander verbunden.
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Ein Ende des Verbindungsglieds 26 ist zwischen die Kolbenstange und das Klemmbacken-Element 3 eingefügt und drehbar an einem Verbindungsbolzen 21 befestigt. Das andere Ende des Verbindungsglieds 26 ist in eine in dem Verbindungsarm 25a des zentralen Elements 25 ausgebildete Ausnehmung 25b eingefügt und an dem Verbindungsarm 25a mit einem zweiten Verbindungsbolzen 22 drehbar befestigt. Daher dient der erste Verbindungsbolzen 21 als Verbindungsmittel für die Kolbenstange 14 mit dem Klemmbacken-Element 3 und als Verbindungsmittel für das Verbindungsglied 26 mit der Kolbenstange 14 und dem Klemmbacken-Element 3. Wenn die Kolbenstange 14, das Klemmbacken-Element 3 und das Verbindungsglied 26 durch denselben ersten Verbindungsbolzen 21 verbunden sind, wird die Struktur im Vergleich zu dem Fall einfach, in dem diese durch individuelle Verbindungsbolzen verbunden sind.
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Das Zentralelement 25 weist einen ausgenommenen fliehenden Abschnitt 29 zwischen den benachbarten Verbindungsarmen 25a durch Ausbildung einer flachen Oberflächenform des zentralen Elements 25 in einer im Wesentlichen dreigabeligen Form auf. Wie in 2 gezeigt, dient der ausgenommene fliehende Abschnitt 29 dazu, dass der ausgenommene fliehende Abschnitt 29 das Kopfende der Kolbenstange 14 davor bewahrt, anzustoßen und mit dem zentralen Element 25 in Berührung zu kommen, wenn die Kolbenstange 14 das vordere Hubende erreicht. Mit dieser Anordnung wird der Hub der Kolbenstange 14 nicht durch das zentrale Element 25 begrenzt und es ist möglich, den Hub der Kolbenstange 14, d. h. den Öffnungs- und Schließhub des Klemmbacken-Elements 3, zu vergrößern.
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Durch Verbindung der drei Klemmbacken-Elemente 3 und des Zylindermechanismus 4 miteinander über den Synchronisationsmechanismus 5 werden die Klemmbacken-Elemente 3 synchron zueinander geöffnet und geschlossen, d. h., wenn der Kolben 13, wie in 2 gezeigt, in einem Zustand, in dem sich der Kolben 13 und die Kolbenstange 14 jedes Zylindermechanismus 4 an einem vorderen Hubende befinden und jedes Klemmbacken-Element 3 in eine Position näher zu der Innenseite des sich ausdehnenden Bereichs 2a, d. h. eine Position näher zu der Mitte der Klemme, bewegt ist, von jedem Zylindermechanismus 4 durch Fluiddruck, wie in 3 und 4 gezeigt, zurückgezogen wird, wird auch die Kolbenstange 14 zurückgezogen und das Klemmbacken-Element 3 bewegt sich entlang der radialen Achse L2 in eine Position näher an dem äußeren Ende der sich ausdehnenden Bereiche 2a. Zu dieser Zeit wird das zentrale Element durch die Verbindungsglieder 26 gezogen und rotiert im Uhrzeigersinn. Die Bewegungen der drei Klemmbacken-Elemente 3 werden dabei durch die Verbindungsglieder 26 synchronisiert. Wenn der zweite Verbindungsbolzen 22, der die Verbindungsglieder 26 und die Verbindungsarme 25a miteinander verbindet, eine Position fast auf der Achse der Klemmbacken-Elemente 3 erreicht, d. h. Positionen fast auf der radialen Achse L2, stoppt das zentrale Element 25. Dann sind die Verbindungsglieder 26 leicht gegenüber der radialen Achse L2 versetzt. Wenn das zentrale Element 26 in einer solchen Position stoppt, können die Klemmbacken-Elemente leicht in die entgegengesetzte Richtung bewegt werden.
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Wenn sich als Nächstes der Kolben 13 und die Kolbenstange 14 von jedem Zylindermechanismus 4 aus einem in den 3 und 4 dargestellten Zustand vorwärts bewegen, bewegen sich die Klemmbacken-Elemente 3 vorwärts in eine Position näher zur Klemmenmitte, wie in 2 dargestellt. Zu dieser Zeit wird das zentrale Element 25 durch die Verbindungsglieder 26 gezogen und entgegen dem Uhrzeigersinn gedreht. Das zentrale Element 25 synchronisiert dabei durch die Verbindungsglieder 26 die Bewegungen der drei Klemmbacken-Elemente 3 und stoppt, wenn die Verbindungsarme 25a gerade eine mittlere Position zwischen den benachbarten Klemmbacken-Elementen 3 erreicht. In anderen Worten stoppt das zentrale Element 25 derart, dass die Kolbenstange 14 von jedem Zylindermechanismus 4 gerade an einer Zwischenposition der benachbarten Verbindungsarme 25a des zentralen Elements 25 angeordnet sind. Das zentrale Element 25 stoppt in einer Position, in der die Kopfenden der Stangen in die fliehenden Abschnitte 29 eingepasst sind.
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Eine Oberseite der Ausnehmung 2b ist mit einer (nicht dargestellten runden Abdeckung) geschlossen. Dabei sind an dieser Abdeckung in radialer Richtung Schlitze an den den Klemmbacken-Elementen 3 entsprechenden Positionen vorgesehen, so dass die runde Abdeckung die Bewegung der Klemmbacken-Elements 3 nicht behindert.
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Der Strömungspfad-Aufbau 6, der die Druckkammern 18a und 18b und die Durchlassöffnungen P1 und P2 auf den entgegengesetzten Seiten des Kolbens 13 des Zylindermechanismus 4 verbindet, ist wie folgt aufgebaut. Wie in 4 gezeigt, ist eine Mehrzahl von ringförmigen Dichtelementen 30 vorgesehen und am äußeren Umfang des Drehauflageschafts 27 angebracht, der in der Mitte des zentralen Elements 25 derart angeordnet ist, dass der notwendige Abstand zwischen den benachbarten Dichtelementen 30 in axialer Richtung des Drehauflageschafts 27 beibehalten wird. Zwei, d. h. erste und zweite ringförmige zentrale Strömungspfade 31a und 31b, die durch die Dichtelemente 30 definiert sind, sind zwischen einer äußeren Umfläche des Drehauflageschafts 27 und einer inneren Umfläche der Halteöffnung 28 ausgebildet.
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Wie in den 4, 7 und 8 gezeigt, sind erste und zweite Verteilungsströmungspfade 32a und 32b in dem Klemmenkörper 2 an den drei Zylindermechanismen 4 entsprechenden Positionen ausgebildet, die jeweils die beiden zentralen Strömungspfade 31a und 31b in Verbindung mit den Druckkammern 18a und 18b auf den entgegengesetzten Seiten des Kolbens 13 bringen. Die Verteilungsströmungspfade 32a und 32b erstrecken sich jeweils von den zentralen Strömungspfaden 31a und 31b zu dem Zylindermechanismus 4 auf zwei, oberen und unteren flachen Oberflächen, die senkrecht zu der Mittelachse L1 des Klemmenkörpers 2 angeordnet sind und jeweils den beiden zentralen Strömungspfaden 31a und 31b entsprechen. Wie in 7 gezeigt, steht der erste Verteilungsströmungspfad 32a, der mit dem ersten zentralen Strömungspfad 31a verbunden ist, in Verbindung mit der ersten Druckkammer 18a auf der Seite der Stange. Wie 8 zu entnehmen, steht der zweite Verteilungsströmungspfad 32b, der mit dem zweiten zentralen Strömungspfad 31b verbunden ist, mit der zweiten Druckkammer 18b auf der Seite des Kolbens über die Nut 17a (siehe 4) in Verbindung, die in dem elastischen Körper 17 auf der Innenseite des Öffnungsdeckels 16 vorgesehen ist.
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Hierbei weisen jeder der ersten und zweiten Verteilungsströmungspfade 32a und 32b einen Hauptströmungspfad 34a, welcher sich parallel zu der radialen Achse L2 erstreckt und mit den Druckkammern 18a und 18b in Verbindung steht, und Hilfsströmungspfade 34b auf, die sich von einer Seitenoberfläche des Klemmenkörpers 2 in die Richtung der Mittelachse L1 erstrecken und in Verbindung mit dem Hauptströmungspfad 34a und den zentralen Strömungspfaden 31a und 31b stehen. Da ein Strömungspfad, dessen mittlerer Abschnitt gebogen ist, nicht durch Bohrungen erzeugt werden kann, werden der gerade Hauptströmungspfad 34a und der Hilfsströmungspfad 34b, wie gezeigt, miteinander kombiniert, um dabei die Verteilungsströmungspfade 32a und 32b zu bilden, die die Druckkammern 18a und 18b und die zentralen Strömungspfade 31a und 31b verbinden. In diesem Fall wird ein nicht notwendiges offenes Ende des Hilfsströmungspfads 34b mit einem Stopfen verschlossen.
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Ein Abschnitt der drei den drei Zylindermechanismen 4 entsprechenden Gruppen der Verteilungsströmungspfade 32a und 32b ist an die Durchlassöffnungen P1 und P2 angeschlossen. In dem dargestellten Beispiel ist der Hilfsströmungspfad 34b in dem ersten Verteilungsströmungspfad 32a der drei Gruppen der Verteilungsströmungsgruppen 32a, 32a, 32a an die erste Durchlassöffnung P1 durch eine Verbindungsöffnung 35a angeschlossen. Der zweite Hilfsströmungspfad 34b in dem Verteilungsströmungspfad 32b der drei Gruppen von zweiten Verteilungsströmungspfaden 32b, 32b, 32b ist an die zweite Durchlassöffnung P2 durch eine Verbindungsöffnung 35b angeschlossen.
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Durch Ausbildung des Strömungspfad-Aufbaus 6 mit einer Kombination von zentralen Strömungspfaden 31a und 31b und Verteilungsströmungspfaden 32a und 32b ist es möglich, die Druckkammern 18a und 18b und die Durchlassöffnungen P1 und P2 von jedem der Zylindermechanismen 4 effektiv miteinander zu verbinden, während eine dünne Höhe des Klemmenkörpers 2 beibehalten werden kann.
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Wenn ein Druckfluid, wie bspw. Druckluft, in die bspw. ein Spannfutter bildende Klemme 1A mit dem obigen Aufbau über die beiden Durchlassöffnungen P1 und P2 zugeführt wird, fließt das Druckfluid von den zentralen Strömungspfaden 31a und 31b durch die Verteilungsströmungspfade 32a und 32b und wird den Druckkammern 18a und 18b des Zylindermechanismus 4 zugeführt. Der Kolben 13 und die Kolbenstange 14 bewegen sich vor und zurück, um die Klemmbacken-Elemente 3 in radialer Richtung vor und zurück zu bewegen. Ein Werkstück wird von den Klemmbacken-Elementen 3 durch (nicht dargestellte) Halterungen gegriffen, die auf den Klemmbacken-Elementen 3 angebracht sind. Dabei wird die Bewegung der Klemmbacken-Elemente 3 durch den Synchronisationsmechanismus 5 mit einem zentralen Element 25 und den Verbindungsgliedern 26 synchronisiert.
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Es ist möglich, die Klemme mit einer Detektionseinrichtung zu versehen, um die Arbeitsstellungen der Klemmbacken-Elemente 3 zu detektieren. Die Detektionseinrichtung kann elektrischer, magnetischer oder optischer Art sein, und die Art der Detektion ist nicht begrenzt, wenn die Einrichtung die Bewegung der Klemmbacken-Elemente 3, des Kolbens 13 oder der Kolbenstange 14 detektieren kann. In dem dargestellten Beispiel wird eine magnetische Detektionseinrichtung mit einem Permanentmagneten und einem magnetischen Sensor verwendet. Wie in den 1, 5 und 7 gezeigt, sind dazu der Permanentmagnet 38 an dem Kolben 13 einer oder jeder der Zylindermechanismen 4 und zwei magnetische Sensoren 39, 39 jeweils in zwei Befestigungsnuten 40, 40 an der Seitenfläche des Klemmenkörpers 2 angebracht. Die magnetischen Sensoren 39, 39 detektieren beide die Vorwärts- und Rückwärtspositionen des Kolbens 13. Die Befestigungsnut 40 kann in einer oder beiden Seitenflächen der sich ausdehnenden Bereiche 2a ausgebildet sein.
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Die 9 bis 12 zeigen eine zweite Ausführungsform. Eine Klemme 1B gemäß der zweiten Ausführungsform unterscheidet sich von einer Klemme 1A gemäß der ersten Ausführungsform hauptsächlich dadurch, dass der Drehauflageschaft 27 des zentralen Elements 25, das den Synchronisationsmechanismus 5 bildet, einen größeren Durchmesser hat als bei der ersten Ausführungsform, und dass der Drehauflageschaft 27 hohl ist und seine Durchgangsöffnung 27a verwendet werden kann, um eine Röhre oder andere mechanische oder elektrische Elemente durch diese hindurchführen zu können.
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Da der Durchmesser des Drehauflageschafts 27 vergrößert ist, sind auch der Durchmesser der Halteöffnung 28, in die der Drehauflageschaft 27 eingepasst ist, und die Durchmesser der zentralen Strömungspfade 31a und 31b an dem äußeren Umfang des Drehauflageschafts 27 ebenso vergrößert. Wenn die zentralen Strömungspfade 31a und 31b und die Druckkammern 18a und 18b der Zylindermechanismen 4 durch Verteilungsströmungspfade 32a und 32b miteinander verbunden sind, können sie daher allein durch die Hauptströmungspfade 34a miteinander in Verbindung gebracht werden, und es ist nicht notwendig, eine Verbindung durch Kombination des Hauptströmungspfads 34a und des Hilfsströmungspfads 34b miteinander vorzusehen, wie dies bei der ersten Ausführungsform notwendig war. Wenn die Verteilungsströmungspfade 32a und 32b und die Durchlassöffnungen P1 und P2 miteinander in Verbindung gebracht werden, ist ein Abschnitt der Verbindungsströmungspfade 32a und 32b mit dem Hilfsströmungspfad 34b verbunden, um den Hilfsströmungspfad 34b in Verbindung mit den Durchlassöffnungen P1 und P2 über die Verbindungsöffnungen 35a und 35b zu bringen, wie bei der ersten Ausführungsform.
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Der weitere Aufbau und die Effekte der zweiten Ausführungsform sind mit Ausnahme des zuvor Beschriebenen im Wesentlichen dieselben wie bei der ersten Ausführungsform. Daher sind dieselben wesentlichen Abschnitte der zweiten Ausführungsform mit denselben Symbolen wie in der ersten Ausführungsform bezeichnet, auf deren Erklärung nun verzichtet wird.
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In jeder dieser Ausführungsformen, die als Beispiel für einen langgezogen runden Querschnitt der Zylinderöffnung 12 und des Kolbens 13 dienen, sind die halbkreisförmigen Abschnitte 12a an den gegenüberliegenden Enden der langen axialen Richtung angeordnet und haben einen bestimmten Kurvenradius, und die geradlinigen Abschnitte 12b, die die halbkreisförmigen Abschnitte 12a verbinden, sind angegeben. In der Konzeption dieser langgezogen runden Form sind natürlich auch Ellipsen oder rechteckige Formen, deren Ecken als Bögen abgerundet sind, inbegriffen.
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Wie im Detail beschrieben, ist gemäß der vorliegenden Erfindung bei der dreidirektionalen Öffnungs-/Schließklemme zum Öffnen und Schließen von drei Klemmbacken-Elementen zum Greifen eines Werkstücks der zum Antreiben jedes Klemmbacken-Elements vorgesehene Zylindermechanismus in einer speziellen Struktur ausgebildet, die es ermöglicht, eine im Ganzen dünne Klemme zu erhalten, die eine große Greifkraft aufweist.
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Damit werden durch die Erfindung Zylindermechanismen 4 zum Antreiben von Klemmbacken-Elementen 3 beschrieben, von denen jeder eine Zylinderöffnung 12 mit einem langgezogen runden Querschnitt, einen Kolben 13, der in der Zylinderöffnung gleitet und einen langgezogen runden Querschnitt aufweist, und eine sich von dem Kolben 13 erstreckende Kolbenstange 14 aufweist. Der Zylindermechanismus 4 ist an einer Position in dem Klemmenkörper 2 angeordnet, die in einer Art und Weise den entsprechenden Klemmbacken-Elementen 3 benachbart ist, in der eine Achse der Zylinderöffnung 12 in einer parallel zu einer Bewegungsrichtung der Klemmbacken-Elemente 3 angeordneten Richtung liegt und ein kurzer Durchmesser der Zylinderöffnung 12 in einer axialen Richtung des Klemmenkörpers 2 ausgerichtet ist.
