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[Technisches Gebiet]
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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Luftzylinder und insbesondere auf einen Luftzylinder, der in einer Umgebung eingesetzt werden kann, in welcher feine Fremdsubstanzen, wie Staub, verteilt sind.
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[Stand der Technik]
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Der Luftzylinder wurde herkömmlicherweise beispielsweise in großem Umfang als ein Stellglied für verschiedene automatische Maschinen eingesetzt und umfasst im Allgemeinen einen Kolben, an dem eine Stange befestigt ist, wobei der Kolben so gestaltet ist, dass er sich in einem Zylinder hin und her bewegt, einer Stangenabdeckung, die an einem Endbereich des Zylinders vorgesehen ist und eine Durchgangsöffnung aufweist, welche die Stange gleitend hält, und ein Dichtelement, das die Luftdichtigkeit innerhalb der Durchgangsöffnung zwischen der Durchgangsöffnung und der Stange aufrecht erhält.
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Im Hinblick auf den so gestalteten Zylinder ist es bekannte Praxis, in der Durchgangsöffnung eine Schmiereinrichtung vorzusehen, die der Stange ein Schmiermittel zugeführt, und einen Staubabstreifer, der verhindert, dass fremde Substanzen, wie Staub, die an der Stange haften, in das Innere eintreten können.
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Als ein Beispiel eines mit dem Schmierelement und dem Staubabstreifer ausgestalteten Luftzylinders beschreibt das Patentdokument 1 eine Struktur, bei der eine Staubdichtung 19 an einer Position in der Nähe eines Durchgangs einer Kolbenstange 2 an einer Stangenabdeckung 11 angebracht ist, und ein festes Schmiermittel 15, das durch ein mit Öl imprägniertes Filz oder dergleichen gebildet wird, ist näher an dem Kolben vorgesehen als die Staubdichtung 19, so dass sie in gleitendem Kontakt mit der Kolbenstange 2 steht. Außerdem beschreibt das Patentdokument 2 einen Luftzylinder, der einen ringförmigen Gummiabstreifer 36 und ein imprägniertes Material 41 aufweist, die in einer Stangeneinsetzöffnung 30 einer Stangenabdeckung 16 vorgesehen sind, wobei das imprägnierte Material 41 eine Mischung eines Antispritzmittels und eines Schmiermittels aufweist.
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Bei dem Luftzylinder gemäß PTL1 und PTL2 besteht die Gefahr, dass das der Stange durch das feste Schmiermittel 15 oder das imprägnierte Material 41 zugeführte Schmiermittel bei den Vorwärtshüben der Stange über die Staubdichtung 19 oder den Gummiabstreifer 36, der als der Staubwischer dient, hinaus leckt. Dementsprechend können Fremdkörper an der Stange anhaften und außerdem können Fremdsubstanzen, die durch den Staubwischer gesammelt werden, das Schmiermittel absorbieren und an der Oberfläche der Stange abgelagert werden. Bei fortgesetzter Verwendung des Luftzylinders in diesem Zustand können die Fremdsubstanzen über den Staubwischer hinaus in den Luftzylinder eintreten und eine Beschädigung des Dichtelementes bewirken. Daher müssen die Fremdsubstanzen regelmäßig von der Stange entfernt werden.
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[DOKUMENT DES STANDES DER TECHNIK]
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[PATENTDOKUMENT]
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- Patentdokument 1: Japanische ungeprüfte Patentanmeldungsveröffentlichung Nr. 49-20581
- Patentdokument 2: Japanisches Patent Nr. 3786620
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[ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG]
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[TECHNISCHES PROBLEM]
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Dementsprechend ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Luftzylinder vorzuschlagen, der das Eintreten einer Fremdsubstanz in einer Umgebung, in welcher feine Fremdsubstanzen, wie Staub, verteilt sind, zuverlässig verhindern kann.
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[LÖSUNG DES PROBLEMS]
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Zur Losung der oben genannten Aufgabe ist gemäß der vorliegenden Erfindung ein Luftzylinder vorgesehen mit einem Kolben, der sich durch die Zufuhr und Abfuhr von Druckluft in einer axialen Richtung einer Zylinderkammer hin und her bewegt, einer Stange, die so an dem Kolben angebracht ist, dass sie sich in der axialen Richtung erstreckt und zusammen mit dem Kolben hin und her bewegt, einer Stangenabdeckung, die an einem Endbereich der Zylinderkammer in der axialen Richtung vorgesehen ist und eine Durchgangsöffnung aufweist, welche die sie durchtretende Stange gleitend trägt, und einem ringförmigen Dichtelement, das so in der Durchgangsöffnung vorgesehen ist, dass es die Stange luftdicht und gleitend berührt. Die Stangenabdeckung umfasst ein erstes Ende und ein zweites Ende in der axialen Richtung, worüber das erste Ende an der Seite der Zylinderkammer angeordnet ist und das zweite Ende gegenüber dem ersten Ende angeordnet ist, und wobei die Durchgangsöffnung durch die Stangenabdeckung zwischen dem ersten Ende und dem zweiten Ende ausgebildet ist. Die Durchgangsöffnung umfasst ein ringförmiges Schmierelement, das mit einem Schmiermittel imprägniert ist, so dass es das Schmiermittel der Stange zuführt, und einen flüssigkeitsabsorptiven ringförmigen Staubwischer, der kein Schmiermittel enthält und dazu vorgesehen ist, das Eintreten einer an der Stange haftenden Fremdsubstanz in das Innere der ersten Endseite zu verhindern, wobei das Schmierelement und der Staubwischer in gleitendem Kontakt mit der Stange vorgesehen sind. Das Schmierelement ist näher an dem zweiten Ende angeordnet als das Dichtelement, und der Staubwischer ist näher an dem zweiten Ende angeordnet an das Schmierelement.
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Bei dem Luftzylinder gemäß der Erfindung können das Schmierelement und der Staubwischer voneinander in der axialen Richtung durch einen Abstand getrennt sein, der kürzer ist als ein Hublänge des Kolbens, und der Staubwischer kann nahe bei einer in dem zweiten Ende der Durchgangsöffnung ausgebildeten Öffnung angeordnet sein.
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Der Staubwischer kann aus einem trockenen, porösen, flexiblen und kompressiblen Material geformt sein in welchem innere Poren miteinander in Verbindung stehen. Vorzugsweise kann das Volumen des Staubwischers größer sein als das des Schmierelements, und stärker bevorzugt kann das poröse Material ein aggregiertes Fasermaterial sein, das durch Verbinden von Fasern hergestellt wird.
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Bei einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann der Staubwischer atmungsaktiv sein und die Durchgangsöffnung umfasst einen Lufteinlass für eine Luftspülung, der zwischen dem Staubwischer und dem Schmierelement ausgebildet ist.
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Bei einer anderen Ausführungsform ist ein nicht poröser ringförmiger Abstreifer neben dem Staubwischer an der Seite des ersten Endes so vorgesehen, dass er in gleitendem Kontakt mit der Stange steht, und eine Oberfläche des Abstreifers, die zu dem zweiten Ende orientiert ist, und eine Oberfläche des Staubwischers, die zu dem ersten Ende orientiert ist, stehen in engem Kontakt miteinander. In diesem Fall wird es bevorzugt, dass der Abstreifer einen spitzwinkligen Abschnitt aufweist, der zu dem zweiten Ende gerichtet ist, so dass der Abstreifer über den spitzwinkligen Abschnitt mit der Stange in Kontakt steht.
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Außerdem kann der Luftzylinder eine Einsetznut aufweisen, die den Staubwischer aufnimmt und an einer inneren Umfangsfläche der Durchgangsöffnung so ausgebildet ist, dass sie sich an dem zweiten Ende der Stangenabdeckung öffnet, und der Staubwischer kann durch diese Öffnung an dem zweiten Ende in die Einsetznut eingesetzt werden. Somit wird er in die Einsetznut eingesetzt, indem ein Befestigungselement von der zweiten Endseite so vorgesehen wird, dass es an dem Staubwischer anliegt. Das Befestigungselement kann in der axialen Richtung an der Einsetznut lösbar befestigt werden, so dass der Staubwischer durch die Öffnung an dem zweiten Ende durch Entfernen und Anbringen des Befestigungselementes ausgetauscht werden kann.
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[VORTEILHAFTE WIRKUNGEN DER ERFINDUNG]
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Bei dem Luftzylinder gemäß der vorliegenden Erfindung kann der Staubwischer Flüssigkeit absorbieren und streift somit nicht nur Fremdsubstanzen von der Außenseite ab, sondern absorbiert auch das Schmiermittel. Eine solche Gestaltung vermeidet wirksam das Austreten des Schmiermittels über den Staubwischer hinaus, wodurch verhindert wird, dass Fremdsubstanzen an der Oberfläche der Stange haften und dass Fremdsubstanzen, die durch den Staubwischer abgestreift werden, abgelagert werden. Dadurch kann das Eintreten von Fremdsubstanzen in den Luftzylinder zuverlässig verhindert werden.
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Außerdem kann der Staubwischer, der aus einem trockenen porösen Material hergestellt ist, in welchem innere Poren miteinander in Verbindung stehen, feine Fremdsubstanzen, wie Pulver, auffangen, wodurch zusätzlich gewährleistet wird, dass sich keine durch den Staubwischer abgestreifte Fremdsubstanzen an der Stange ablagern.
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[KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN]
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1 ist ein schematischer Schnitt durch einen Luftzylinder gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
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2 ist ein schematischer Teilschnitt eines Luftzylinders gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
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3 ist ein schematischer Teilschnitt eines Luftzylinders gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
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4 ist eine schematische Vorderansicht eines Staubwischers, der bei der dritten Ausführungsform eingesetzt wird.
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5 ist eine schematische Seitenansicht von links auf den Staubwischer gemäß 3.
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6 ist ein schematischer Teilschnitt durch einen Luftzylinder gemäß einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
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Bezugszeichenliste
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- 1, 20, 30, 40
- Luftzylinder
- 2
- Zylinderkappe
- 3
- Zylinderkörper
- 4
- Kolben
- 5
- Stange
- 6
- Durchgangsöffnung
- 6a
- erste Einsetznut
- 6b
- zweite Einsetznut
- 6c, 36, 46
- dritte Einsetznut
- 36a, 46a
- Öffnung im zweiten Ende der dritten Einsetznut
- 46b
- Bereich mit großem Durchmesser
- 46c
- Bereich mit kleinem Durchmesser
- 7
- Stangenabdeckung
- 7a
- erstes Ende
- 7b
- zweites Ende
- 7c
- erster Abschnitt
- 7d
- zweiter Abschnitt
- 8
- Kopfabdeckung
- 9
- Dichtelement
- 10
- Schmierelement
- 11, 33, 44
- Staubwischer
- 33a
- Schnittlinien
- 44a
- erste schräge Fläche
- 12
- Öffnung im zweiten Ende der Dichtungsöffnung
- 21
- Lufteinlass
- 31
- Gewindeöffnung
- 32
- Befestigungsschraube
- 32a
- Außengewindeabschnitt
- 32b
- Schraubenkopf
- 34
- Befestigungsring (Befestigungselement)
- 45
- Abstreifer
- 45a
- spitzwinkliger Abschnitt
- 45b
- zweite schräge Fläche
- 45c
- innere Umfangsfläche
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[BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSFORMEN]
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1 zeigt eine erste Ausführungsform eines Luftzylinders gemäß der vorliegenden Erfindung.
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Wie in 1 gezeigt ist, umfasst der Luftzylinder 1 einen Zylinderkörper 3 mit einer zylindrischen Form, dessen beide Enden offen sind und in dem eine sich in einer axialen Richtung erstreckende Zylinderkammer 2 vorgesehen ist, einen Kolben 4, der sich durch die Zufuhr und Abfuhr von Druckluft zu und von der Zylinderkammer 2 in der axialen Richtung in der Zylinderkammer 2 hin und her bewegt, eine Stange 5, die einen an dem Koben 4 befestigten Basisabschnitt aufweist und so vorgesehen ist, dass sie sich in der Zylinderkammer 2 in der axialen Richtung erstreckt, eine Stangenabdeckung 7, die so an einem Endabschnitt der Zylinderkammer 2 in der axialen Richtung vorgesehen ist, dass sie eine der Öffnungen des Zylinderkörpers 3 luftdicht verschließt, und die eine Durchgangsöffnung 6 aufweist, durch welche die Stange 5 so hindurchtreten kann, dass die Stange 5 luftdicht abgestützt wird, so dass diese sich gleitend hin und her bewegt, und die es der Stange 5 ermöglicht, aus dem Luftzylinder 1 vorzustehen, sowie eine Kopfabdeckung 8, die an dem anderen Endabschnitt der Zylinderkammer 2 in der axialen Richtung vorgesehen ist, um die andere Öffnung des Zylinderkörpers 3 luftdicht zu verschließen.
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Die Stangenabdeckung 7 umfasst in der axialen Richtung ein erstes Ende 7a, das an der Seite der Zylinderkammer 2 vorgesehen ist (genauer gesagt, der Zylinderkammer 2 zugewandt ist), und ein zweites Ende 7b, das gegenüber dem ersten Ende 7a in der axialen Richtung angeordnet ist (genauer gesagt, zur Außenseite des Luftzylinders 1 frei liegt). Die Durchgangsöffnung 6 ist zwischen dem ersten Ende 7a und dem zweiten Ende 7b ausgebildet. Obwohl die Stangenabdeckung 7 bei dieser Ausführungsform als ein einzelnes Element ausgebildet ist, kann die Stangenabdeckung 7 auch aus mehreren Elementen zusammengesetzt sein.
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Ein lippenförmiges, ringförmiges Dichtelement 9, das aus einem elastischen Material, wie Gummi, hergestellt ist, ist in der Durchgangsöffnung 6 an einer Position nahe dem ersten Ende 7a so vorgesehen, dass ein äußerer Umfangsabschnitt des Dichtelementes 9 in eine erste ringförmige Einsetznut 6a eingesetzt ist, und dass ein innerer Umfangsabschnitt luftdicht und gleitend in Kontakt mit einer äußeren Umfangsfläche der Stange 5 gehalten wird. Eine solche Gestaltung ermöglicht es, die Stange 5 vorwärts aus dem Luftzylinder 1 heraus und rückwärts in die Zylinderkammer 2 hineinzubewegen, wobei sie mit der hin- und hergehenden Bewegung des Kolbens 4 verbunden ist und wobei die Luftdichtigkeit zwischen der Durchgangsöffnung 6 und der Stange 5 gewährleistet wird.
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Ein ringförmiges Schmierelement 10 und ein ringförmiger Staubwischer 11 sind in der Durchgangsöffnung 6 an Positionen vorgesehen, die näher bei dem zweiten Ende 7b liegen als das ringförmige Dichtelement 9. Das Schmierelement 10 besteht aus einem porösen Material, das flexibel und kompressibel ist, in welchem innere Poren miteinander in Verbindung stehen und das mit einem Schmiermittel, wie Öl oder Fett, imprägniert ist. Das Schmierelement 10 hat eine ringförmige Gestalt mit einem im Wesentlichen rechteckigen Querschnitt. Im Gegensatz dazu besteht der Staubwischer 11 aus dem gleichen porösen Material und hat die gleiche Form und Größe wie das Schmierelement 10. Er ist aber in einem trockenen Zustand vorgesehen und nicht mit dem Schmiermittel imprägniert und kann dadurch in hohem Maße Flüssigkeit absorbieren.
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Ein typisches Beispiel eines porösen Materials ist ein nicht gewebtes aggregiertes Fasermaterial (beispielsweise Filz), das durch direktes Verknüpfen und Verkleben von Fasern, wie Wolle oder synthetischen Fasern (beispielsweise einer gecrimpten Verbundfaser) gebildet wird, wodurch die Fasern kombiniert werden. Im Einzelnen wird vorzugsweise ein Material eingesetzt, das durch Kombinieren einer synthetischen Faser, wie eine Polyesterfaser, mit einem elastischen Material wie Gummi, gebildet wird.
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Hierbei können das Schmierelement 10 und der Staubwischer 11 jeweils aus unterschiedlichen Materialien hergestellt sein und unterschiedliche Durchmesser, Querschnittsformen oder Querschnittsflächen aufweisen.
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Das Schmierelement 10 und der Staubwischer 11 sind in der Durchgangsöffnung 6 angeordnet, wobei dazwischen in der axialen Richtung ein Abstand vorliegt. im Einzelnen ist das Schmierelement 10 näher an dem zweiten Ende 7b angeordnet als das ringförmige Dichtelement 9, wobei der Abstand dazwischen kürzer ist als die Hublänge des Kolbens 4. Der Staubwischer 11 ist näher bei dem zweiten Ende 7b angeordnet als das Schmierelement 10, wobei ein Abstand dazwischen kürzer ist als die Hublänge des Kolbens 4, und an einer Position nahe bei einer Öffnung 12 der Durchgangsöffnung 6, die in dem zweiten Ende 7b ausgebildet ist.
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Außerdem sind äußere Umfangsabschnitte des Schmierelementes 10 und des Staubwischers 11 in eine zweite ringförmige Einsetznut 6b beziehungsweise eine dritte ringförmige Einsetznut 6c in der Durchgangsöffnung 6 eingesetzt, und ihre Umfangsfläche steht in gleitenden Presskontakt mit der äußeren Umfangsfläche der Stange 5. Außerdem sind die jeweiligen Oberflächen des Staubwischers 11, die zu dem ersten Ende 7a und dem zweiten Ende 7b orientiert sind, im Wesentlichen senkrecht zu der äußeren Umfangsfläche der Stange 5 angeordnet.
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Wenn sich die Stange 5 vorwärts oder rückwärts bewegt, tritt somit das Schmiermittel aus dem Schmierelement 10 aus, um so auf die äußere Umfangsfläche der Stange 5 aufgebracht zu werden, wodurch die Stange 5 gleichmäßig hin und her bewegt werden kann. Im Gegensatz dazu streift der Staubwischer 11 feine Fremdsubstanzen (beispielsweise feines Pulver eines Toners oder Harzes, das beim Eintreten in den Luftzylinder 1 eine Erhöhung des Reibwiderstandes, den Verschleiß von Teilen und eine Beschleunigung der Korrosion bewirken könnte, die zu einer Funktionsverschlechterung oder verkürzten Lebensdauer des Luftzylinders 1 führen könnten), die an der äußeren Umfangsfläche der Stange 5 haften, ab, wenn sich die Stange 5 vorwärts bewegt. Der Staubwischer 11 verhindert somit, dass die Fremdsubstanzen, die an der Stange 5 haften, über den Staubwischer 11 von der Außenseite des Zylinders 1 zu dem ersten Ende 7a eintreten können.
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Das von dem Schmierelement 10 zugeführte Schmiermittel wird, wie oben beschrieben wurde, mit der hin- und hergehenden Bewegung der Stange 5 in der axialen Richtung auf deren äußeren Umfangsfläche aufgebracht. Da in dieser Hinsicht der Staubwischer 11 in hohem Maße Flüssigkeit absorbieren kann, kann der Staubwischer 11 zusätzlich zu der Möglichkeit, das Eintreten der externen Fremdsubstanzen in den Luftzylinder 1 verhindern, auch die Leckage des Schmiermittels über den Staubwischer 11 hinaus verhindern. Dementsprechend ist es weniger wahrscheinlich, dass Fremdsubstanzen durch das Schmiermittel aufgefangen werden und an der Oberfläche der Stange 5 haften, und Fremdsubstanzen, die durch den Staubwischer 11 abgestreift wurden, werden mit geringerer Wahrscheinlichkeit abgelagert. Dadurch werden die Fremdsubstanzen spontan von der Oberfläche der Stange 5 entfernt. Dementsprechend kann das Eintreten von Fremdsubstanzen an der Stange 5 über den Staubwischer 11 hinaus in den Luftzylinder 1 noch zuverlässiger verhindert werden.
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Außerdem besteht der Staubwischer 11 aus einem trockenen porösen Material, in dem innere Poren miteinander in Verbindung stehen, und ist dadurch in der Lage, feine Fremdsubstanzen, wie Pulver, in der oben beschriebenen Weise aufzufangen. Eine solche Gestaltung gewährleistet außerdem, dass die abgestreiften Fremdsubstanzen an einem Ablagern auf der Stange 5 gehindert werden.
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Außerdem kann nur das durch den Staubwischer 11 absorbierte Schmiermittel wieder auf die äußere Umfangsfläche der Stange 5 aufgebracht werden.
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Somit verhindert der Luftzylinder 1 in zuverlässigerem Maße als die herkömmlichen Zylinder das Eintreten von Fremdsubstanzen in den Luftzylinder 1 und verhindert außerdem, dass das Schmiermittel zusammen mit den Fremdsubstanzen durch regelmäßige Wartungsarbeiten entfernt wird. Dadurch kann eine hohe Schmierleistung der Stange 5 über eine verlängerte Zeitdauer zuverlässig gewährleistet werden. Dementsprechend können das Wartungsintervall des Luftzylinders 1 sowie die Lebensdauer des Luftzylinders 1 verringert werden.
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Mit Bezug auf 2 wird nun eine zweite Ausführungsform der vorliegenden Erfindung erläutert. Um Wiederholungen zu vermeiden, werden die gleichen Elemente wie bei der ersten Ausführungsform mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet und ihre Beschreibung und die Beschreibung der dadurch erreichten vorteilhaften Wirkungen nicht wiederholt.
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Ein Luftzylinder 20 gemäß dieser Ausführungsform ist so aufgebaut, dass er Druckluft in die Durchgangsöffnung 6 einführt und die Druckluft als Spülluft verwendet, um dadurch Fremdsubstanzen an der Stange 5 und Fremdsubstanzen, die von dem Staubwischer 11 aufgefangen wurden, aus dem Luftzylinder 20 heraus zu blasen, so dass diese Fremdsubstanzen entfernt werden.
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Im Einzelnen umfasst die Stangenabdeckung 7 einen Lufteinlass 21, der in der Durchgangsöffnung 6 ausgebildet ist, um die Druckluft in die Durchgangsöffnung 6 einzuführen. Der Lufteinlass 21 ist im Wesentlichen senkrecht zu der äußeren Umfangsfläche der Stange 5 ausgebildet an einer Position zwischen dem Schmierelement 10 und dem Staubwischer 11 in der axialen Richtung der Durchgangsöffnung 6. Der Lufteinlass 21 ist mit einer Druckquelle (nicht dargestellt) verbunden, so dass sobald die Druckluft von der Druckquelle durch den Lufteinlass 21 in die Durchgangsöffnung 6 eingeführt wurde, die Druckluft durch eine zwischen der Durchgangsöffnung 6 und der Stange 5 gebildete Lücke zu der Öffnung 12 der Stangenabdeckung 7 strömt.
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Auch bei dieser Ausführungsform ist der Staubwischer 11 aus dem gleichen porösen Material wie bei der ersten Ausführungsform hergestellt, das atmungsaktiv ist, da der Staubwischer 11 trocken ist und die inneren Poren miteinander in Verbindung stehen. Hierdurch kann die Druckluft durch den Staubwischer 11 zu der Öffnung 12 strömen. Dementsprechend bläst die Druckluft Fremdsubstanzen an der äußeren Umfangsfläche der Stange 5 beim Durchtreten des Staubwischers 11 und Ablassen in die Umgebung aus dem Luftzylinder 20, wodurch die Fremdsubstanzen gezielt von der Stange 5 entfernt werden. Außerdem können auch die in dem Staubwischer 11 gefangenen Fremdsubstanzen gezielt durch die Druckluft aus dem Luftzylinder 20 abgeführt werden, so dass ein Verstopfen des Staubwischers 11 verhindert werden kann.
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Somit ist der Luftzylinder 20 gemäß dieser Ausführungsform so ausgestaltet, dass Druckluft in die Durchgangsöffnung 6 eingeführt und die Luft durch die Öffnung 12 abgeführt wird. Dadurch können Fremdsubstanzen von der Stange 5 und Fremdsubstanzen, die durch den Staubwischer 11 aufgefangen wurden, zwangsweise entfernt werden. Eine solche Gestaltung gewährleistet außerdem, dass Fremdsubstanzen an einem Eintreten in den Luftzylinder 20 gehindert werden, und minimiert den Aufwand der Wartungsarbeiten, wie Reinigen oder Waschen.
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Nachfolgend wird mit Bezug auf die 3 bis 5 eine dritte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben. Um eine doppelte Beschreibung zu vermeiden, werden die gleichen Elemente wie bei der ersten und zweiten Ausführungsform mit den gleichen Bezugszeichen versehen, und deren Beschreibung und die Beschreibung der hierdurch erzielten Vorteile wird nicht wiederholt.
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Bei einem Luftzylinder 30 gemäß dieser Ausführungsform besteht die Stangenabdeckung 7 aus einem ersten Abschnitt 7c, der an der Seite der Zylinderkammer 2 angeordnet ist, und einem zweiten Abschnitt 7d, der an der Seite des vorderen Endes der Stange 5 angeordnet ist, und die in der axialen Richtung miteinander gekoppelt sind. Eine Oberfläche des ersten Abschnitts 7c, die der Zylinderkammer 2 zugewandt ist, bildet das erste Ende 7a, und eine Oberfläche des zweiten Abschnitts 7b, die zur Außenseite des Luftzylinders 30 exponiert ist, bildet das zweite Ende 7b.
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Das lippenförmige ringförmige Dichtelement 9, das aus einem elastischen Material, wie Gummi, geformt ist, ist in der ersten ringförmigen Einsetznut 6a in der Durchgangsöffnung 6 des ersten Abschnitts 7c so vorgesehen, dass der äußere Umfangsabschnitt des Dichtelements 9 in die erste ringförmige Einsetznut 6a eingesetzt ist, und ihr innerer Umfangsabschnitt ist luftdicht und in Gleitkontakt mit der äußeren Umfangsfläche der Stange 5 vorgesehen.
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Das ringförmige Schmierelement 10 ist an der Durchgangsöffnung 6 in dem zweiten Abschnitt 7d angebracht, wobei der äußere Umfangsabschnitt, der in die zweite ringförmige Einsetznut 6b eingesetzt ist, und die innere Umfangsfläche gleitend in Presskontakt mit der äußeren Umfangsfläche der Stange 5 vorgesehen ist. Außerdem ist ein ringförmiger Staubwischer 33 an einer Position näher bei dem zweiten Ende 7b als das Schmierelement 10 so angebracht, dass der äußere Umfangsabschnitt in eine dritte ringförmige Einsetznut 36 eingesetzt ist und die innere Umfangsfläche in gleitendem Presskontakt mit der äußeren Umfangsfläche der Stange 5 steht.
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Der Staubwischer 33 besteht aus dem gleichen porösen Material wie es bei den vorhergehenden Ausführungsformen eingesetzt wurde und hat eine Ringform mit einem im Wesentlichen rechteckigen Querschnitt und einem inneren Durchmesser, der im Wesentlichen der gleiche ist wie der des Schmierelements 10. Der Staubwischer 33 ist jedoch in axialer Richtung länger und hat einen größeren Außendurchmesser als das Schmierelement 10, das heißt, er hat ein größeres Volumen als das Schmierelement 10.
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Bei dieser Ausführungsform richtet sich die dritte Einsetznut 36 nicht nur zu der inneren Umfangsfläche der Durchgangsöffnung, sondern auch zu dem zweiten Ende 7b der Stangenabdeckung 7, und der Staubwischer 33 und ein Befestigungsring 34, welcher den Staubwischer 33 in der dritten Einsetznut 36 hält, sind in der axialen Richtung nebeneinander durch eine Öffnung 36a des zweiten Endes 7b in der dritten Einsetznut 36 aufgenommen. Der Staubwischer 33 wird in der dritten Einsetznut 36 befestigt, indem er durch den Befestigungsring 34 von der Seite des zweiten Endes 7b beaufschlagt wird. In diesem Fall ist der Befestigungsring 34 an der dritten Einsetznut 36 so befestigt, dass er in der axialen Richtung entfernt werden kann. Dadurch kann beim Entfernen des Befestigungsrings 34 der Staubwischer 33 durch die Öffnung 36a ausgetauscht werden.
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Im Einzelnen ist der Befestigungsring 34 näher bei dem zweiten Ende 7b angeordnet als der Staubwischer 33 und weist eine ringförmige Plattenform mit einem im Wesentlichen rechteckigen Querschnitt und eine im Wesentlichen gleichmäßigen Dicke sowohl in radialer als auch im Umfangsrichtung auf. Der Befestigungsring 34 hat im Wesentlichen den gleichen Außendurchmesser wie der Staubwischer 33, aber einen größeren Innendurchmesser als der Staubwischer 33. Dementsprechend steht der Innenumfangsbereich des Staubwischers 33 durch eine zwischen der äußeren Umfangsfläche der Stange 5 und dem inneren Umfangsfläche des Befestigungsrings 34 gebildete Lücke und durch die Öffnung 12 mit der Umgebung in Verbindung. Außerdem hat die innere Umfangsfläche der dritten Einsetznut 36 einen etwas größeren Durchmesser als der Außendurchmesser des Staubwischers 33 und des Befestigungsrings 34. Dementsprechend ist zwischen der inneren Umfangsfläche der dritten Einsetznutz 36 und der äußeren Umfangsfläche des Staubwischers 33 und des Befestigungsrings 34 eine Lücke mit einer Öffnung in dem zweiten Ende 7b der Stangenabdeckung 7 ausgebildet. Dadurch steht der äußere Umfangsabschnitt des Staubwischers 33 durch die Lücke und die Öffnung 36a des zweiten Endes 7b mit der Umgebung in Verbindung. Hierbei hat die dritte Einsetznut 36 eine axiale Länge, die gleich oder etwas kürzer ist als die gesamte axiale Länge des Staubwischers 33 und des Befestigungsrings 34.
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Eine Mehrzahl von Gewindelöchern 31 (bei dieser Ausführungsform 4 Löcher bei jeweils 90°) mit einem an ihrer Innenwand ausgebildeten Innengewinde ist in dem zweiten Ende 7b um die dritte Einsetznut 36 ausgebildet. Eine Befestigungsschraube 32 mit einem Außengewindeabschnitt 32a, an dessen äußerer Umfangsfläche ein Außengewinde ausgebildet ist, und einem Schraubenkopf 32b, der einen größeren Durchmesser aufweist als der Außengewindeabschnitt 32a, ist lösbar in jedes Gewindeloch 31 eingeschraubt. Beim Einschrauben und Befestigen der Befestigungsschraube 32 in dem Gewindeloch 31 tritt der äußere Umfangsabschnitt des Schraubenkopfes 32b der Befestigungsschraube 32 in Eingriff mit dem Umfangsbereich der Oberfläche des Befestigungsrings 34 an der Seite des zweiten Endes 7d, so dass der Staubwischer 36 zwischen dem Befestigungsring 34 und der Seitenwand der dritten Einsetznutz 36 gehalten werden kann. Da hierbei die gesamte axiale Länge des Staubwischers 33 und des Befestigungsrings 34 etwas größer wird als die axiale Länge der dritten Einsetznut 36, wie es oben beschrieben wurde, kann der Staubwischer 33 dadurch gehalten werden, dass er in einem solchen Maße komprimiert wird, dass seine Leistungsfähigkeit nicht eingeschränkt wird. Dadurch kann der Staubwischer 33 sicher an der Einsetznut 36 befestigt werden.
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Umgekehrt kann beim Lösen der Befestigungsschraube 32 und Entfernen des Befestigungsrings 34 aus der Einsetznut 36 in der axialen Richtung der Staubwischer 33 über das vordere Ende der Stange 5 in der axialen Richtung aus der Einsetznut 36 entfernt werden. In diesem Fall ermöglicht es das Vorsehen einer Schnittlinie 33a in dem Staubwischer 33 zwischen der inneren Kante und der äußeren Kante, wie es durch die gestrichelte Linie in 4 angedeutet ist, den Staubwischer 33 von der Stange 5 an deren Hälfte in einer seitlichen Richtung (senkrecht zu der axialen Richtung) zu entfernen, auch wenn an dem vorderen Ende der Stange 5 ein Werkstück befestigt ist. Dadurch kann die Effizienz der Wartungsarbeiten weiter verbessert werden.
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Außerdem ist bei dem Luftzylinder 30 gemäß dieser Ausführungsform der Staubwischer 33 aus dem porösen Material mit einem ausreichend großen Volumen gebildet und kann daher eine große Menge an feinen Fremdsubstanzen, wie Pulver, auffangen. Er kann daher die Ablagerung von Fremdsubstanzen auf der äußeren Umfangsfläche der Stange 5 und das Eintreten in den Luftzylinder 1 noch zuverlässiger verhindern. Wie bei der zweiten Ausführungsform ermöglicht das Vorsehen des Lufteinlasses 31 für den Luftauslass in der Durchgangsöffnung 6 an einer Position zwischen dem Schmiermittel 10 und dem Staubwischer 33 außerdem, Fremdsubstanzen von der äußeren Umfangsfläche der Stange 5 und Fremdsubstanzen, die von dem Staubwischer 33 aufgefangen werden, weg zu blasen und dadurch zu entfernen. In diesem Fall gewährleistet die oben beschriebene Tatsache, dass der innere Umfangsabschnitt und der äußere Umfangsabschnitt des Staubwischer 33 mit der Umgebung in Verbindung stehen, die Atmungsaktivität des Staubwischers 33 in einer radialen Richtung, wodurch nicht nur die Effizienz des Entfernens der Fremdsubstanzen durch Luftspülung, sondern auch die Auffangeffizienz von Fremdsubstanzen verbessert werden kann.
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Nun wird mit Bezug auf 6 eine vierte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung erläutert. Um eine doppelte Beschreibung zu vermeiden, werden die gleichen Elemente wie bei der ersten, zweiten und dritten Ausführungsformen mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet, und ihre Beschreibung sowie die Beschreibung der dadurch erreichten vorteilhaften Wirkungen werden nicht wiederholt.
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Ein Luftzylinder 40 gemäß dieser Ausführungsform umfasst ebenfalls einen ringförmigen Staubwischer 44 an einer Position näher bei dem zweiten Ende 7b als das ringförmige Schmierelement 10, so dass der äußere Umfangsabschnitt des ringförmigen Staubwischers 44 in die dritte ringförmige Einsetznut 46 eingesetzt ist und seine innere Umfangsfläche in Gleitkontakt mit der äußeren Umfangsfläche der Stange 5 steht. Bei dieser Ausführungsform ist außerdem ein ringförmiger Abstreifer 45 mit einem spitzwinkligen Abschnitt 45a, der zu dem zweiten Ende 7b, das heißt zu dem vorderen Ende der Stange 5, gerichtet ist, an dem in die dritte Einsetznut 46 eingesetzten äußeren Umfangsabschnitt befestigt, wobei der spitzwinklige Abschnitt 45 in Gleitkontakt mit der äußeren Umfangsfläche der Stange 5 und in engem Kontakt mit der zu dem ersten Ende 7a orientierten Fläche des Staubwischers 44 steht.
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Im Einzelnen besteht der Staubwischer 44 zunächst aus dem gleichen porösen Material, wie es für den Staubwischer 33 gemäß der dritten Ausführungsform verwendet wurde, in einer ringförmigen Gestalt mit einem fünfeckigen Querschnitt und einem Volumen, das größer ist als das des Schmierelements 10. Der Staubwischer 44 ist so geformt, dass die innere Umfangsfläche und die äußere Umfangsfläche parallel zu der axialen Linie ausgerichtet sind und dass die zu dem zweiten Ende 7b orientierte Fläche senkrecht zur der axialen Linie liegt. Während ein äußerer Umfangsabschnitt der Oberfläche des Staubwischers 44, die zu dem ersten Ende 7a orientiert ist, senkrecht zu der axialen Linie liegt, bildet außerdem ein sich von dem äußeren Umfangsabschnitt erstreckender innerer Abschnitt eine erste schräge Fläche 44a, die zu dem zweiten Ende 7b geneigt ist.
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Andererseits ist der Abstreifer 45 anders als der Staubwischer 44 aus einem härteren, nicht porösen elastischen Material, wie Gummi, geformt, das weder Flüssigkeit absorbieren kann noch atmungsaktiv ist und daher nicht in der Lage ist, Fremdsubstanzen aufzufangen, und weist einen kleineren Außendurchmesser auf als der Staubwischer 44. Die gesamte äußere Umfangsfläche des Abstreifers 45 liegt parallel zu der axialen Linie und seine gesamte Oberfläche, die zu dem ersten Ende 7a orientiert ist, liegt senkrecht zu der axialen Linie. Obwohl ein äußerer Umfangsabschnitt der zu dem zweiten Ende 7b orientierten Oberfläche des Abstreifers 45 senkrecht zu der axialen Linie liegt, bildet außerdem ein sich von dem äußeren Umfangsabschnitt erstreckender innerer Abschnitt eine zweite schräge Fläche 45b, die zu dem zweiten Ende 7b geneigt ist. Die zweite schräge Fläche 45b und eine innere Umfangsfläche 45c definieren den spitzwinkligen Abschnitt 45a. Während hierbei der spitzwinklige Abschnitt 45a der inneren Umfangsfläche 45c auf der Seite des zweiten Endes 7b in Kontakt mit der äußeren Umfangsfläche der Stange 5 steht, hat die innere Umfangsfläche 45c einen inneren Durchmesser, der allmählich zu dem ersten Ende 7a so zunimmt, dass er geneigt ist, wodurch er allmählich von der äußeren Umfangsfläche der Stange 5 beabstandet wird.
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Die erste schräge Fläche 44a des Staubwischers 44 und die zweite schräge Fläche 45b des Abstreifers 45 haben in Querschnittsrichtung gesehen im Wesentlichen die gleiche Länge und im Wesentlichen die gleiche Neigung gegenüber der axialen Linie, wenn sie in die dritte Einsetznut 46 eingesetzt sind.
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Bei dieser Ausführungsform öffnet sich die dritte Einsetznut 46 nicht nur zu der inneren Umfangsfläche der Durchgangsöffnung 6, sondern auch zu dem zweiten Ende 7b der Stangenabdeckung 7 und umfasst einen Abschnitt 46b mit größerem Durchmesser, der eine Öffnung 46a in dem zweiten Ende 7b aufweist, und einen Abschnitt 46c mit kleinerem Durchmesser, der sich von dem Abschnitt 46b mit größerem Durchmesser zu dem ersten Ende 7a erstreckt. Der Staubwischer 44 und der Befestigungsring 34, der den Staubwischer 44 hält, sind durch die Öffnung 46a in dem Abschnitt 46b mit größerem Durchmesser aufgenommen. Der Abstreifer 45 ist in dem Abschnitt 46c mit kleinerem Durchmesser aufgenommen.
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Genauer gesagt ist der Staubwischer 44 in dem Abschnitt 46b mit größerem Durchmesser der dritten Einsetznut 46 dadurch befestigt, dass er von der Seite des zweiten Endes 7b an dem Befestigungsring 34 anliegt. Wie oben beschrieben wurde, haben außerdem die erste schräge Fläche 44a des Staubwischers 44 und die zweite schräge Fläche 44b des Abstreifers 45 im Querschnitt gesehen im Wesentlichen die gleiche Länge und im Wesentlichen die gleiche Neigung gegenüber der axialen Linie, wobei die gesamte dem zweiten Ende 7b zugewandte Fläche des Abstreifers 45 einschließlich der zweiten schrägen Fläche 45b in engem Kontakt mit der dem ersten Ende 7a zugewandten Fläche des Staubwischers 44 einschließlich der ersten schrägen Fläche 44a steht.
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Hierbei wird der Befestigungsring 34 durch die Öffnung 46a an den Abschnitt 46b mit größerem Durchmesser so angebracht, dass er in der axialen Richtung entfernt werden kann, so dass beim Entfernen des Befestigungsrings 34 der Staubwischer 44 durch die Öffnung 46a ausgetauscht werden kann.
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Wie bei der dritten Ausführungsform steht in dem Abschnitt 46b mit größerem Durchmesser der innere Umfangsabschnitt des Staubwischers 44 durch die Lücke zwischen der äußeren Umfangsfläche der Stange 5 und der inneren Umfangsfläche des Befestigungsrings 34 und durch die Öffnung 12 mit der Umgebung in Verbindung. Der Abschnitt 46b mit größerem Durchmesser hat eine axiale Länge, die gleich oder etwas kürzer ist als die gesamte axiale Länge des Staubwischers 44 und des Befestigungsrings 34.
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Außerdem hat der Abschnitt 46c mit kleinerem Durchmesser im Wesentlichen den gleichen Durchmesser wie der Außendurchmesser des Abstreifers 45 und im Wesentlichen die gleiche axiale Länge wie die äußere Umfangsfläche des Abstreifers 45. Der Abstreifer 45 ist an dem Abschnitt 46c mit kleinerem Durchmesser befestigt, wobei seine äußere Umfangsfläche in engem Kontakt mit der inneren Umfangsfläche des Abschnitts 46c mit kleinerem Durchmesser gehalten wird, und wobei seine dem ersten Ende 7a zugewandte Fläche in engem Kontakt mit der Seitenwand des Abschnitts 46c mit kleinerem Durchmesser gehalten wird.
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Somit ist bei dem Luftzylinder 40 gemäß dieser Ausführungsform der Abstreifer 45 an der dem ersten Ende 7a zugewandten Fläche des Staubwischers 44 befestigt, so dass ihre gegenüberliegenden Oberflächen einschließlich der schrägen Flächen 44a, 45b in engem Kontakt miteinander stehen. Dadurch können auch Fremdsubstanzen, die fest an der äußeren Umfangsfläche der Stange 5 haften, durch den Abstreifer 45 abgestreift werden, und die so abgestreiften Fremdsubstanzen können in dem Staubwischer 44 aufgefangen werden. Außerdem können die abgestreiften oder durch den Staubwischer 44 aufgefangenen Fremdsubstanzen zuverlässig daran gehindert werden, über den Staubwischer 44 hinaus in den Luftzylinder 40 einzutreten.
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Obwohl einige Ausführungsformen des Zylinders gemäß der vorliegenden Erfindung im Detail beschrieben wurden, versteht es sich, dass die vorliegende Erfindung in keiner Weise auf diese Ausführungsformen beschränkt ist, sondern in verschiedender Weise innerhalb des Schutzumfangs der vorliegenden Erfindung modifiziert werden kann. Beispielsweise verhindert das Aufbringen einer Oberflächenbehandlung auf die äußere Umfangsfläche der Stange 5 das Anhaften von Fremdsubstanzen und verbessert dadurch die oben beschriebenen vorteilhaften Wirkungen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- JP 49-20581 [0006]
- JP 3786620 [0006]
