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Die
vorliegende Erfindung betrifft einen hydraulischen Zylinder und
insbesondere einen hydraulischen Zylinder, der Rückschlagventile mit einfacher Struktur
und kompaktem Design hat, was zu der Wirtschaftlichkeit des Herstellungsprozesses
und der Kosten beiträgt.
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Ein
hydraulischer Zylinder ist ein Zylinder, der konstruiert ist, um
Fluidenergie von Flüssigkeit
in mechanische Energie zur Bewegung umzuwandeln. Allgemein wird
der hydraulische Zylinder von dem Druck des Fluids angetrieben,
das in einer Zylinderkammer desselben vorgesehen ist, so dass er
eine Einspannvorrichtung an einer Hauptachse eines Bearbeitungswerkzeugs
wie einer Drehbank ergreift oder frei gibt.
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Ein
herkömmlicher
hydraulischer Zylinder, wie er in 1 gezeigt
ist, umfasst:
- – ein Zylindergehäuse (10),
das eine Durchgangsbahn (11) hat, die von einem Ende zu
dem anderen Ende ausgebildet ist, und erste und zweite Fluidbahnen
(12 und 13) enthält, die von einer Außenfläche des
Gehäuses
(10) zu einer Innenfläche
der Durchgangsbahn (11) vorgesehen sind;
- – ein
Hülsenelement,
das ein Verbindungsteil (21) hat, das von einem Ende zu
dem anderen Ende geformt ist und Lager (22) in dem Verbindungsteil (21)
enthält,
und dritte und vierte Fluidbahnen (23 und 24),
die in Verbindung mit der ersten und der zweiten Fluidbahn (12 und 13)
sind;
- – ein
Drehventilelement (30) mit einer Ventilstange (31),
die mit dem Verbindungsteil (21) an einem Ende gekoppelt
ist, und eine Ventilplatte (32), die vor dem Zylindergehäuse (10)
vorgesehen ist, wobei ein seitliches Ende der Ventilplatte (32)
mit einer Zylinderkammer (33) versehen ist, mit fünften und
sechsten Fluidbahnen (34 und 35), die geformt
sind, um die dritten und vierten Fluidbahnen (23 und 24)
mit der Zylinderkammer (33) zu verbinden;
- – ein
Kolbenelement (40) mit einer Kolbenstange (41),
die mit der Ventilstange (31) zusammengepasst ist, um sich
verschieblich vorwärts und
rückwärts zu bewegen,
und mit einer Kolbenplatte (42), die von der Kolbenstange
(41) vorsteht, um die Zylinderkammer (33) in vordere
und hintere Zylinderkammern (33a und 33b) zu unterteilen und
um die vorderen und hinteren Zylinderkammern (33a und 33b)
gegenüber
einem Umfang der Kolbenstange (41) abzudichten;
- – ein
Körperelement
(50), das vor der Ventilplatte (32) vorgesehen
ist, um die Zylinderkammer (33) darin einzuschließen, das
eine siebte Fluidbahn (51) hat, die an einer Seite davon
vorgesehen ist, um die fünfte
Fluidbahn (34) mit der vorderen Zylinderkammer (33a)
zu verbinden;
- – ein
Rückschlagventil
für die
vordere Zylinderkammer (70) an der sechsten Fluidbahn (35)
in dem drehbaren Ventilelement (30), um das Fluid zu steuern,
das durch die sechste Fluidbahn (35) und die siebte Fluidbahn
(51) in einer konstanten Richtung zu der vorderen Zylinderkammer
(33a) fließt;
und
- – ein
Rückschlagventil
für die
hintere Zylinderkammer (60) an der fünften Fluidbahn (34)
in dem drehbaren Ventilelement (30), um das Fluid zu steuern,
das durch die fünfte
Fluidbahn (34) zu der hinteren Zylinderkammer (33b)
in einer konstanten Richtung fließt.
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Das
Kolbenelement (40) bewegt sich vorwärts und rückwärts durch gleichzeitige Zufuhr
von Fluid zu der vorderen oder der hinteren Zylinderkammer (33a und 33b)
und gibt Fluid von der anderen der vorderen und der hinteren Zylinderkammer
(33a und 33b) ab. Durch diese hin- und hergehende
Bewegung des Kolbenelementes (40) kann eine Klemmbacke
einer Einspannvorrichtung, die mit der Kolbenstange (41)
verbunden ist, ergriffen oder losgelassen werden.
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Jedes
der Rückschlagventile
für die
vordere und die hintere Zylinderkammer (60 und 70)
enthält:
- – ein
Ventilgehäuse
(80) mit einem Fluiddurchlass (81) darin;
- – eine
Stahlkugel (82), die elastisch von einem Federelement (83)
gelagert ist, um den Fluiddurchlass (81) zu blockieren
und um den Fluiddurchlass (81) zu öffnen, wenn Fluid eines bestimmten
Drucks oder höherem
Druck zugeführt wird;
und
- – eine
Auslösespule
(84), die an einer Seite des Ventilgehäuses (80) vorgesehen
ist, um sich durch den Druck von Fluid zu bewegen, das zu einem
der Rückschlagventile
(60 und 70) geschickt wird und zum Drücken der
Stahlkugel (82), wodurch der Fluiddurchlass (81)
geöffnet
ist.
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Wenn
somit das Fluid mit einem bestimmten Druck oder höheren Druck
dem Rückschlagventil
für das
vordere oder hintere Zylinderventil (60 oder 70) zugeführt wird,
wird der Fluiddurchlass (81) geöffnet, um Fluid in die Zylinderkammer
(33) zu liefern oder aus dieser auszulassen.
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Wenn
die Zufuhr des Fluiddrucks unterbrochen wird durch Abschalten der
Stromzufuhr eines Bearbeitungswerkzeugs, beispielsweise durch Suspendierung
des elektrischen Stroms, kehrt die Stahlkugel (82) in ihre
Ausgangsposition durch die Rückstellkraft
des Federelementes (83) zurück und blockiert den Fluiddurchlass
(81), so dass das Fluid, das in die Zylinderkammer (33)
gefüllt
ist, daran gehindert wird, auszufließen, und die Spannvorrichtung
wird daran gehindert, von dem Bearbeitungswerkzeug freigegeben zu
werden.
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Außerdem ist
die Kolbenplatte (42) des Kolbenelementes (40)
mit einem Entlastungsventil (90) versehen, um den Druck
in der Zylinderkammer (33) zu reduzieren, indem die vordere
Zylinderkammer (33a) mit der hinteren Zylinderkammer (33b)
verbunden wird, wenn ein Überdruck
in der vorderen oder in der hinteren Zylinderkammer (33a oder 33b)
erzeugt wird.
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Außerdem ist
ein Führungsstift
(91), dessen beide Enden an dem Körperelement (50) und
dem drehbaren Ventilelement (30) befestigt sind, durch die
Kolbenplatte (42) des Kolbenelementes (40) vorgesehen,
so dass das Kolbenelement (40) bei seiner hin- und hergehenden
Bewegung sich glatt bewegt, wobei die vordere und die hintere Zylinderkammer (33a und 33b)
abgedichtet sind.
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Jedoch
sind bei dem obigen herkömmlichen hydraulischen
Zylinder die Rückschlagventile
für die vordere
und die hintere Zylinderkammer (60 und 70) und
das Entlastungsventil (90) separat hergestellt. Somit musste
die Gesamtlänge
des hydraulischen Zylinders lang sein, um die Rückschlagventile (60 und 70)
und das Entlastungsventil (90) darin einzuschließen.
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Außerdem musste
der Führungsstift
(91) in dem herkömmlichen
hydraulischen Zylinder vorgesehen sein, um die hin- und hergehende
Bewegung des Kolbenelementes (40) zu führen, wodurch die Herstellungskosten
anstiegen und die Wirtschaftlichkeit der Herstellung sich verschlechterte.
Daher war der hydraulische Zylinder in seiner Struktur so kompliziert und
so groß,
dass es eine Begrenzung im Verdichten seiner Struktur und Größe zur Benutzung
in jeder Art von Bearbeitungswerkzeugen gab.
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Da
zudem das Körperelement
(50) an einer Seite mit der siebten Fluidbahn (51)
versehen war, um Fluid in die vordere Zylinderkammer (33a)
einzuführen
oder daraus ab zu lassen, war es wahrscheinlich, dass die Festigkeit
der Seite des Körperelementes
(50) schwächer
wurde als dessen andere Seite.
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Patent
abstract of Japan Vol. 010, Nr. 070 und
JP 60215109A betreffen einen
drehbaren Fluiddruckzylinder mit Sicherheitsmechanismus.
US-A-4747337 betrifft
einen drehbaren Fluidzylinder zum Betätigen von Einspannvorrichtungen.
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Es
ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen hydraulischen
Zylinder mit einer kompakten und einfachen Struktur anzugeben, um zu
der Wirtschaftlichkeit des Herstellungsprozesses und der Kosten
beizutragen.
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Eine
weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, einen
hydraulischen Zylinder anzugeben, der Rückschlagventile hat, um den
Strom von Fluid zu steuern, das zu vorderen Zylinderkammern des
hydraulischen Zylinders geliefert wird und Führungsvorsprünge in Ventilgehäusen der
Rückschlagventile hat,
um eine hin- und hergehende Bewegung eines Kolbenelementes zu führen, so
dass ein separater Führungsstift
nicht eingeschlossen ist.
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Eine
weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, einen
hydraulischen Zylinder anzugeben, der Dekompressionsmittel hat,
die integral in den Ventilgehäusen
der Rückschlagventile
vorgesehen sind, um einen Überdruck
zu reduzieren, der in der vorderen und der hinteren Zylinderkammer
während
der Betätigung
des hydraulischen Zylinders hervorgerufen wird, ohne dass ein getrenntes
Dekompressionsventil, d. h. ein Entlastungsventil, enthalten ist.
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Ein
hydraulischer Zylinder gemäß der Erfindung
ist in den beigefügten
Ansprüchen
angegeben. Bevorzugte Merkmale sind in den abhängigen Ansprüchen aufgeführt.
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In
einer Ausführungsform
enthält
ein Aktuator gemäß der vorliegenden
Erfindung:
- – ein Zylindergehäuse (10),
das eine Durchgangsbahn (11) hat, die von einem Ende zu
dem anderen Ende ausgebildet ist und erste und zweite Fluidbahnen
(12 und 13) enthält; die von einer Außenfläche des
Gehäuses
(10) zu einer Innenfläche
der Durchgangsbahn (11) führen;
- – ein
Hülsenelement
(20), das in Kontakt mit der Durchgangsbahn (11)
des Zylindergehäuses
(10) befestigt ist und einen Verbindungsteil (21),
der von einem Ende zu dem anderen Ende geformt ist, und Lager (22)
in dem Verbindungsteil (21) enthält, und dritte und vierte Fluidbahnen
(23 und 24), die in Verbindung mit den ersten
und zweiten Fluidbahnen (12 und 13) stehen;
- – ein
Drehventilelement (30), das eine Ventilstange (31)
hat, die mit dem Verbindungsteil an einem Ende gekoppelt ist, und
eine Ventilplatte (32), die vor dem Zylindergehäuse (10)
vorgesehen ist, wobei eine Seite der Ventilplatte (32)
mit einer Zylinderkammer (33) versehen ist, und fünfte und sechste
Fluidbahnen (34 und 35) enthält, die angeordnet sind, um
die dritten und vierten Fluidbahnen (23 und 24)
mit der Zylinderkammer (33) zu verbinden;
- – ein
Kolbenelement (40) mit einer Kolbenstange (41)
zusammengesetzt mit der Ventilstange (31) um verschieblich
vorwärts
und rückwärts bewegt zu
werden, und eine Kolbenplatte (42), die von der Kolbenstange
(41) vorsteht, um die Zylinderkammer (33) in vordere
und hintere Zylinderkammern (33a und 33b) zu unterteilen
und um die vordere und die hintere Zylinderkammer (33a und 33b)
gegen einen Umfang der Kolbenstange (41) abzudichten;
- – ein
Körperelement
(50), das vor der Ventilplatte (32) vorgesehen
ist und die Zylinderkammer (33) einschließt, die
mit Fluid versorgt wird, um die Zylinderkammer (33) abzudichten;
- – ein
Rückschlagventil
für die
vordere Zylinderkammer (60) an der fünften Fluidbahn (34)
in dem Drehventilelement (30), das ein erstes Absperrmittel
(62) enthält,
um einen ersten Fluiddurchlass (61a) nur dann zu öffnen, wenn
Fluid mit einem vorbestimmten Druck oder höheren Druck in ein erstes Ventilgehäuse (61)
geführt
wird, das den ersten Fluiddurchlass (61a) enthält, der
in Verbindung mit der fünften
Fluidbahn (34) steht; und
- – ein
Rückschlagventil
für die
hintere Zylinderkammer (70) an der sechsten Fluidbahn (35)
in dem Drehventilelement (30), das ein zweites Absperrmittel
(72) enthält,
um einen zweiten Fluiddurchlass (71a) nur dann zu öffnen, wenn
Fluid mit einem vorbestimmten Druck oder höheren Druck in ein zweites
Ventilgehäuse
(71) geliefert wird, das den zweiten Fluiddurchlass (71a)
enthält,
der in Verbindung mit der sechsten Fluidbahn (35) steht,
wobei
das erste Ventilgehäuse
(61) mit dem ersten Fluiddurchlass (61a) versehen
ist, um die fünfte
Fluidbahn (34) mit der vorderen Zylinderkammer (33a)
zu verbinden, und einen ersten Führungsvorsprung
(63) an einem Ende enthält,
der geformt ist, um mit einer Innenseitenfläche des Körperelementes (50)
durch die Kolbenplatte (42) gekoppelt zu sein, wobei das
zweite Ventilgehäuse
(72) mit dem zweiten Fluiddurchlass (71a) versehen
ist, um die sechste Fluidbahn (35) mit der hinteren Zylinderkammer
(33b) zu verbinden, und einen zweiten Führungsvorsprung (73)
an einem Ende aufweist, der geformt ist, um mit der Innenseitenfläche des
Körperelementes
(50) durch die Kolbenplatte (42) gekoppelt zu
sein, und
wobei der zweite Führungsvorsprung mit einem Dekompressionsmittel
(100) versehen ist, um den Druck in der Zylinderkammer
(33) zu reduzieren, indem die vordere und die hintere Zylinderkammer
(33a und 33b) verbunden werden, wenn Überdruck
in der vorderen oder in der hinteren Zylinderkammer (33a und 33b)
erzeugt wird.
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Das
erste und das zweite Ventilgehäuse
(61 und 71) der Rückschlagventile (60 und 70),
die mit der Innenseitenfläche
des Körperelementes
(50) durch die Kolbenplatte (42) gekoppelt sind,
dienen dazu, die hin- und hergehende Bewegung des Kolbenelementes
(40) zu führen.
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Da
zudem die Dekompressionsmittel (100) zum Reduzieren des Überdrucks,
der in der Zylinderkammer (33) während des Betriebs eines Bearbeitungswerkzeugs
erzeugt wird, in dem zweiten Ventilgehäuse (71) vorgesehen
ist, ist ein getrenntes Entlastungsventil (90 in 1)
nicht erforderlich in der Zylinderkammer (33).
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Die
beigefügten
Zeichnungen, die vorhanden sind, um ein weiteres Verständnis der
Erfindung zu ermöglichen
und die in diese Beschreibung eingeschlossen sind und einen Teil
davon darstellen, zeigen Ausführungsformen
der Erfindung und dienen zusammen mit der Beschreibung der Erklärung der Prinzipien
der Erfindung.
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1 ist
eine Querschnittsdarstellung eines herkömmlichen hydraulischen Zylinders;
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2 ist
eine perspektivische Ansicht eines hydraulischen Zylinders gemäß der vorliegenden
Erfindung;
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3 ist
eine Querschnittsdarstellung des hydraulischen Zylinders gemäß der vorliegenden
Erfindung, wobei ein Kolbenelement (40) zurück gezogen
ist;
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4 ist
eine Querschnittsdarstellung, die ein Rückschlagventil (60)
für eine
vordere Zylinderkammer des hydraulischen Zylinders gemäß der vorliegenden
Erfindung zeigt, wobei eine erste Fluidbahn (60a) in einem
ersten Ventilgehäuse
(61) ausgebildet ist, die sich zu einem Ende des erstes
Ventilgehäuses
(61) erstreckt;
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5 ist
eine Querschnittsdarstellung, die ein Rückschlagventil (70)
für eine
hintere Zylinderkammer des hydraulischen Zylinders gemäß der vorliegenden
Erfindung zeigt, wobei ein Dekompressionsmittel (100) in
einem zweiten Ventilgehäuse
(71) vorgesehen ist, das geöffnet wird, wenn Überdruck
in der vorderen und der hinteren Zylinderkammer erzeugt wird; und
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6 ist
eine Querschnittsdarstellung, die einen Zustand der Benutzung des
hydraulischen Zylinders gemäß der vorliegenden
Erfindung zeigt, wobei das Kolbenelement (40) arbeitet,
um vorwärts und
rückwärts zu bewegen.
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Wie
in den 2 und 3 gezeigt ist, ist ein Zylindergehäuse (10)
des hydraulischen Zylinders gemäß der vorliegenden
Erfindung mit einer Durchgangsbahn (11) versehen, die von
seinem einen Ende zu dem anderen verläuft und erste und zweite hydraulische Öffnungen
(10a und 10b) enthält, durch die Fluid ein und
aus fließt,
sowie eine Abflussöffnung
(10c), um das ankommende Fluid abfließen zu lassen.
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Der
hydraulische Zylinder ist mit ersten und zweiten Fluidbahnen (12 und 13)
versehen, die von einer Außenfläche des
Gehäuses
(10) zu einer Innenfläche
der Durchgangsbahn (11) ausgebildet sind. Die erste Fluidbahn
(12) steht in Verbindung mit der ersten hydraulischen Öffnung (10a),
und die zweite Fluidbahn (13) steht in Verbindung mit der zweiten
hydraulischen Öffnung
(10b). Ein Hülsenelement
(20) ist in Kontakt mit der Durchgangsbahn (11) des
Zylindergehäuses
(10) fixiert und enthält
einen Verbindungsteil (21), der von einem Ende zu dem anderen
Ende ausgebildet ist.
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Das
Hülsenelement
(20) enthält
Lager (22) an beiden Enden in dem Verbindungsteil (21),
wie in 3 gezeigt, und dritte und vierte Fluidbahnen (23 und 24)
sind zwischen den Lagern (22) in dem Verbindungsteil (21)
ausgebildet, um in Verbindung mit den ersten und zweiten Fluidbahnen
(12 und 13) zu stehen.
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Außerdem ist
ein Drehventilelement (30) mit dem Verbindungsteil (21)
des Hülsenelementes
(20) verbunden, so dass das Drehventilelement (30)
glatt durch die Lager (22) drehen kann, wenn ein Objekt, das
von einer Spannvorrichtung des Bearbeitungswerkzeugs ergriffen ist,
gedreht wird.
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Das
Drehventilelement (30) enthält eine Ventilstange (31),
die mit einem Einsetzteil (30a) versehen ist, mit dem das
Kolbenelement (40) verschieblich verbunden ist, und ist
mit dem Verbindungsteil (21) des Hülsenelementes (20)
gekoppelt; und eine Ventilplatte (32) steht an einem Ende
der Ventilstange (31) vor, um eine vorbestimmte Dicke zu
haben, und ist vor dem Zylindergehäuse (10) vorgesehen.
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Die
Ventilplatte (32) ist mit dem Zylindergehäuse (10)
durch eine Labyrintdichtungsstruktur verbunden. Eine Zylinderkammer
(33) ist vor der Ventilplatte (32) vorgesehen.
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In
dem Drehventilelement (30) sind fünfte und sechste Fluidbahnen
(34 und 35) ausgebildet, um die dritten und vierten
Fluidbahnen (23 und 24) mit der Zylinderkammer
(33) zu verbinden.
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Außerdem ist
in dem Drehventilelement (30) ein erster Fluidkompressionsdurchlass
(34a) vorgesehen, um mit der dritten Fluidbahn (23)
verbunden zu sein, und führt
Fluid, um eine zweite Führungsspule
(75) eines Rückschlagventils
für eine
hintere Zylinderkammer an der sechsten Fluidbahn (35) zusammenzudrücken. Ein
zweiter Fluidkompressionsdurchlass (35a) ist außerdem in
dem Drehventilelement (30) vorgesehen, um mit der vierten Fluidbahn
(24) verbunden zu sein, und führt Fluid, um eine erste Führungsspule
(65) eines Rückschlagventils
für eine vordere
Zylinderkammer (60) an der ersten Fluidbahn (34)
zusammen zu drücken.
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Da
das Drehventilelement (30) mit dem Objekt rotiert, das
von einer Klemmbacke der Einspannvorrichtung ergriffen ist, wenn
sich das Kolbenelement (40) vorwärts und rückwärts bewegt, ist die Ventilplatte
(32) des Drehventilelementes (30) mit dem Zylindergehäuse (10)
durch die Labyrintdichtungsstruktur abgedichtet, in dem mehrere
Vorsprünge,
die ausgebildet sind, um einen Raum zwischen der Ventilplatte (32)
und dem Zylindergehäuse
(10) zu schaffen, in Eingriff mit mehreren Nuten stehen, die
nicht in Kontakt miteinander stehen.
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Inzwischen
ist das Kolbenelement (40) mit dem Einsetzteil (30a)
des Drehventilelementes (30) gekoppelt und enthält eine
Kolbenstange (41), die mit der Ventilstange (31)
zusammengesetzt ist, um sich verschieblich vorwärts und rückwärts zu bewegen. Eine Kolbenplatte
(42) steht entlang eines Umfangs der Kolbenstange (41)
vor, um die Zylinderkammer (33) in eine vordere und eine
hintere Zylinderkammer (33a und 33b) zu unterteilen
und um die vordere und die hintere Zylinderkammer (33a und 33b)
abzudichten.
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Außerdem ist
ein Körperelement
(50) vor dem Drehventilelement (30) vorgesehen,
um die Zylinderkammer (33) darin abzudichten.
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Das
Körperelement
(50) ist mit einer Kupplungsöffnung (50a) versehen,
mit der die Kolbenstange (41) mit einer Dichtung verbunden
ist. Wenn sich somit das Kolbenelement (40) durch den Druck
des in die Zylinderkammer (33) zugeführten Fluids vorwärts bewegt,
steht die Kolbenstange (41) zu einer Vorderfläche des
Körperelements
(50) vor, wodurch die Klemmbacke der Einspannvorrichtung
des Bearbeitungswerkzeugs, das mit der Kolbenstange (41) verbunden
worden ist, ergriffen oder los gelassen wird.
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Die
Rückschlagventile
für die
vordere und die hintere Zylinderkammer (60 und 70)
sind in dem Drehventilelement (30) ausgebildet, so dass
das Fluid, das zu der vorderen und der hinteren Zylinderkammer (33a und 33b)
durch die fünfte
und die sechste Fluidbahn (34 und 35) des Drehventilelementes
(30) gefördert
wurde, gesteuert wird, um in einer Richtung zu strömen.
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Das
Rückschlagventil
für die
vordere Zylinderkammer (60) ist an der zweiten Fluidbahn
(34) in dem Drehventilelement (30) vorgesehen
und mit einem ersten Absperrmittel (62) versehen, um einen ersten
Fluiddurchlass (61a) nur dann zu öffnen, wenn Fluid mit einem
vorbestimmten Druck oder höheren Druck
in das erste Ventilgehäuse
(61) geschickt wird, das den ersten Fluiddurchlass (61a)
enthält,
der in Verbindung mit der fünften
Fluidbahn (34) steht.
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Mit
Bezug auf die 3 und 4 ist das erste
Ventilgehäuse
(61) an der fünften
Fluidbahn (34) des Drehventilelementes (30) vorgesehen
und enthält:
- – einen
ersten Basiskörperteil
(64), der mit dem ersten Fluiddurchlass (61a)
versehen ist, der in Verbindung mit der fünften Fluidbahn (34)
steht und eine erste Kugelsitznut (64a) in seiner Vorderseite
hat;
- – einen
ersten Führungsvorsprung
(63), der mit dem ersten Basiskörperteil (64) verbunden
ist, wobei ein Ende des ersten Führungsvorsprungs (63)
mit einer Innenseitenfläche
des Körperelementes
(50) durch die Kolbenplatte (42) gekoppelt ist,
und der den ersten Fluiddurchlass (61a) hat, um die fünfte Fluidbahn
(34) mit der vorderen Zylinderkammer (33a) zu
verbinden; und
- – die
erste Führungsspule
(65), die in einem hinteren Teil des ersten Basiskörperteils
(64) vorgesehen ist, um sich durch Druck der Fluidzufuhr
zu bewegen.
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Außerdem enthält das erste
Absperrmittel (62) zum Isolieren des ersten Fluiddurchlasses
(61a) ein erstes Kugelelement (62a), das an der
ersten Kugelsitznut (64a) des ersten Basiskörperteils
(64) arretiert ist, und eine erste Schraubenfeder (62b),
um elastisch das erste Kugelelement (62a) in dem ersten Fluiddurchlass
(61a) zu lagern. Daher ist das erste Kugelelement (62a)
elastisch von der ersten Schraubenfeder (62b) gehalten,
um den ersten Fluiddurchlass (61a) zu blockieren, mit Arretierung
an der ersten Kugelsitznut (64a).
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In
diesem Zustand wird nur dann, wenn Fluid dem ersten Fluiddurchlass
(61a) durch die fünfte
Fluidbahn (34) mit einem Druck, der hoch genug ist, zugeführt wird,
um das erste Kugelelement (62a) zu drücken, der erste Fluiddurchlass
(61a) geöffnet,
um das Fluid zu der vorderen Zylinderkammer (33a) zuzuführen.
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Da
Fluid gleichzeitig durch den ersten Fluidkompressionsdurchlass (34a)
zugeführt
wird, drückt der
Fluiddruck die zweite Führungsspule
(75), damit sie sich bewegt, wenn das Fluid der vorderen
Zylinderkammer (33a) zugeführt wird.
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Wie
in 5 gezeigt ist, drückt dann die zweite Führungsspule
(75) ein zweites Kugelelement (72a), um einen
zweiten Fluiddurchlass (71a) zu öffnen, so dass das Fluid, das
in die hintere Zylinderkammer (33b) gefüllt ist, durch die sechste
Fluidbahn (35) ausgelassen wird.
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Außerdem ist
das Rückschlagventil
für die hintere
Zylinderkammer (70) an der sechsten Fluidbahn (35)
in dem Drehventilelement (30) vorgesehen und mit einem
zweiten Absperrmittel (72) versehen, um den zweiten Fluiddurchlass
(71a) nur dann zu öffnen,
wenn Fluid mit einem vorbestimmten Druck oder höheren Druck in das zweite Ventilgehäuse 71 zugeführt wird,
das den zweiten Fluiddurchlass (71a) enthält, der
in Verbindung mit der sechsten Fluidbahn (35) steht).
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Mit
Bezug auf die 3 und 5 ist das zweite
Ventilgehäuse
(71) an der sechsten Fluidbahn (35) des Drehventilelementes
(30) vorgesehen und enthält:
- – einen
zweiten Basiskörperteil
(74), der mit dem zweiten Fluiddurchlass (71a)
versehen ist, der in Verbindung mit der sechsten Fluidbahn (35)
ausgebildet ist und eine zweite Kugelsitznut (74a) in ihrer
Vorderseite hat;
- – einen
zweiten Führungsvorsprung
(73), der mit dem zweiten Basiskörperteil (74 verbunden
ist, wobei ein Ende des zweiten Führungsvorsprungs (73)
mit einer Innenseitenfläche
des Körperelementes
(50) durch die Kolbenplatte (42) gekoppelt ist,
und den zweiten Fluiddurchlass (71a) in sich hat, um die
sechste Fluidbahn (35) mit der hinteren Zylinderkammer
(33b) zu verbinden und die zweite Führungsspule (75) in
einem hinteren Teil des zweiten Basiskörperteils (74), um
sich durch den Druck der Fluidzufuhr zu bewegen.
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Außerdem enthält das zweite
Absperrmittel (72) zum Isolieren des zweiten Fluiddurchlasses (71a)
ein zweites Kugelelement (72a), das an der zweiten Kugelsitznut
(74a) des zweiten Basiskörperteils (74) arretiert
ist, und eine zweite Schraubenfeder (72b) zum elastischen
Halten des zweiten Kugelelementes (72a) in dem zweiten
Fluiddurchlass (71a).
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Deshalb
ist das zweite Kugelelement (72a) elastisch von der zweiten
Schraubenfeder (72b) gehalten, um den zweiten Fluiddurchlass
(71a) zu blockieren, mit Arretierung an der zweiten Kugelsitznut (74a).
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In
diesem Zustand wird nur dann, wenn Fluid den zweiten Fluiddurchlass
(71a) durch die sechste Fluidbahn (35) mit einem
Druck zugeführt
wird, der hoch genug ist, um das zweite Kugelelement (72a)
zu drücken,
der zweite Fluiddurchlass (71a) geöffnet, um das Fluid zu der
hinteren Zylinderkammer (33b) zu lassen.
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Wenn
das Fluid zu der hinteren Zylinderkammer (33b) zugeführt wird,
drückt
der Fluiddruck die erste Führungsspule
(65) zu dessen Bewegung, da Fluid gleichzeitig durch den
zweiten Fluidkompressionskanal (35a) zugeführt wird.
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Dann
drückt
die erste Führungsspule
(65) das erste Kugelelement (62a), um den ersten
Fluiddurchlass (61a) zu öffnen, so dass das Fluid, das
in die vordere Zylinderkammer (33a) gefüllt ist, durch die fünfte Fluidbahn
(34) abgegeben wird.
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Der
zweite Führungsvorsprung
(73) des zweiten Ventilgehäuses (71) ist mit
dem Dekompressionsmittel (100) versehen, um Druck an der
Zylinderkammer (33) zu reduzieren, indem die vordere und
die hintere Zylinderkammer (33a und 33b) in Verbindung
gebracht werden, wenn Überdruck
in der vorderen und der hinteren Zylinderkammer (33a und 33b)
erzeugt wird.
-
Mit
Bezug auf 5 enthält das Dekompressionsmittel
(100):
- – erste und zweite Zylinderverbindungswege
(110 und 120), die durch den zweiten Führungsvorsprung
(73) ausgebildet sind, um die vordere und die hintere Zylinderkammer
(33a und 33b) zu verbinden;
- – ein
drittes Kugelelement (112) in dem ersten Zylinderverbindungsweg
(110), das elastisch von einer dritten Schraubenfeder (111)
gehalten ist, um den ersten Zylinderverbindungsweg (110)
nur dann zu öffnen,
wenn Fluid bei einem vorbestimmten Druck oder bei einem höheren Druck von
der vorderen Zylinderkammer (33a) zu der hinteren Zylinderkammer
(33b) komprimiert wird; und
- – ein
viertes Kugelelement (122) in den zweiten Zylinderverbindungsweg
(120), das elastisch von einer vierten Schraubenfeder (121)
gehalten ist, um den zweiten Zylinderverbindungsweg (120) nur
dann zu öffnen,
wenn Fluid mit einem vorbestimmten Druck oder einem höheren Druck
von der hinteren Zylinderkammer (33b) zu der vorderen Zylinderkammer
(33a) komprimiert wird.
-
Wenn
somit das Fluid der hinteren Zylinderkammer (33b) zugeführt wird
und gegen die Kolbenplatte (42) drückt, um das Kolbenelement (40)
vorwärts
zu bewegen, wird dann, wenn ein übermäßiger Fluiddruck
auf die hintere Zylinderkammer (33b) ausgeübt wird,
das vierte Kugelelement (122) durch diesen übermäßigen Fluiddruck
gedrückt,
um den zweiten Zylinderverbindungsweg (120) zu öffnen.
-
Wenn
der zweite Zylinderverbindungsweg (120) geöffnet ist,
wird das Fluid in der hinteren Zylinderkammer (33b) durch
den zweiten Zylinderverbindungsweg (120) zu der vorderen
Zylinderkammer (33a) abgegeben, wo das Fluid mit dem Fluid
in der vorderen Zylinderkammer (33a) ausströmt, wodurch die
hintere Zylinderkammer (33b) entlastet wird.
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Wenn
die hintere Zylinderkammer (33b) dekomprimiert ist, kehrt
das vierte Kugelelement (122) in seine Ausgangsposition
in Folge der elastischen Rückstellkraft
der vierten Schraubenfeder (121) zurück, um den zweiten Zylinderverbindungsweg
(120) zu blockieren.
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Wenn
das Fluid zu der vorderen Zylinderkammer (33a) geströmt ist und
gegen die Kolbenplatte (42) drückt, um das Kolbenelement (40)
rückwärts zu bewegen,
wird das dritte Kugelelement (112) dann, wenn ein übermäßiger Fluiddruck
auf die vordere Zylinderkammer (33a) einwirkt, durch diesen übermäßigen Fluiddruck
gedrückt,
um den ersten Zylinderverbindungsweg (110) zu öffnen.
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Wenn
der erste Zylinderverbindungsweg (110) geöffnet ist,
fließt
das Fluid in der vorderen Zylinderkammer (33a) durch den
ersten Zylinderverbindungsweg (110) zu der hinteren Zylinderkammer (33b),
wo das Fluid mit dem Fluid in der hinteren Zylinderkammer (33b)
ausströmt,
wodurch die vordere Zylinderkammer (33a) dekomprimiert
wird.
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Wenn
die vordere Zylinderkammer (33a) dekomprimiert ist, kehrt
das dritte Kugelelement (112) in seiner Ausgangsposition
infolge der elastischen Rückstellkraft
der dritten Schraubenfeder (111) zurück, so dass der erste Zylinderverbindungsweg (110)
blockiert ist.
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Nachfolgend
wird die Arbeitsweise des hydraulischen Zylinders der vorliegenden
Erfindung in näheren
Einzelheiten erläutert:
Die
erste hydraulische Öffnung
(10a) des Zylindergehäuses
(10) ist aufeinanderfolgend verbunden mit der ersten Fluidbahn
(12), der dritten Fluidbahn (23) des Hülsenelementes
(20), der fünften
Fluidbahn (34) des Drehventilelementes (30), dem
ersten Fluiddurchlass (61a) des Rückschlagventils (60)
und der vorderen Zylinderkammer (33a), und sie ist auch
mit dem Rückschlagventil
für die
hintere Zylinderkammer (70) durch den ersten Fluidkompressionsdurchlass (34a)
in Verbindung mit der dritten Fluidbahn (23) verbunden.
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Die
zweite hydraulische Öffnung
(10b) des Zylindergehäuses
(10) ist aufeinanderfolgend verbunden mit der zweiten Fluidbahn
(13), der vierten Fluidbahn (24) des Hülsenelementes
(20), der sechsten Fluidbahn (35) des Drehventilelementes
(30), dem zweiten Fluiddurchlass (71a) des Rückschlagventils
für die
hinter Zylinderkammer (70) und der hinteren Zylinderkammer
(33b), und sie ist auch verbunden mit dem Rückschlagventil
für die
vordere Zylinderkammer (60) durch den zweiten Fluidkompressionsdurchlass
(35a) in Verbindung mit der vierten Fluidbahn (24).
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Die
vordere Zylinderkammer (33a) wird mit Fluid beschickt,
wobei das Kolbenelement (40) zurück gezogen ist.
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Spezieller
gesagt, wenn das Fluid der zweiten hydraulischen Öffnung (10b)
mit einem vorbestimmten Druck oder höherem Druck zugeführt wird, gelangt
das Fluid in den zweiten Fluiddurchlass (71a) des Rückschlagventils
für die
hintere Zylinderkammer (70) durch die zweite, vierte und
sechste Fluidbahn (13, 24 und 35), so
dass das zweite Kugelelement (72a) gedrückt wird, um den zweiten Fluiddurchlass
(71a) zu öffnen.
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Dann
wird das Fluid der hinteren Zylinderkammer (33b) durch
den offenen zweiten Fluiddurchlass (71a) zugeführt, so
dass die Kolbenplatte (42) gedrückt wird und das Kolbenelement
(40) nach vorne bewegt wird.
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Wenn
sich das Kolbenelement (40) vorwärts bewegt, bewirkt das Kolbenelement
(40), dass die Klemmbacke der Einspannvorrichtung, die
mit dem Kolbenelement (40) verbunden wurde, ergriffen wird, und
den Griff der Klemmbacke durch den hydraulischen Druck fest aufrecht
erhält.
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Außerdem wir
das Fluid, das zu der vierten Fluidbahn (24) geführt wurde,
dem Rückschlagventil für die hintere
Zylinderkammer (70) durch die sechste Fluidbahn (35)
zugeführt,
und gleichzeitig wird es den zweiten Fluidkompressionsdurchlass
(35a) zugeführt und
drückt
die erste Führungsspule
(65) des Rückschlagventils
für die
vordere Zylinderkammer (60) zu dessen Bewegung.
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Während sie
gedrückt
und bewegt wird, drückt
die erste Führungsspule
(65) das erste Kugelelement (62a), um den ersten
Fluiddurchlass (61a) zu öffnen.
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Deshalb
fließt
das Fluid, das in die vordere Zylinderkammer (33a) geschickt
worden ist, durch den offenen ersten Fluiddurchlass (61a)
und die fünfte
Fluidbahn (34), und das Fluid wird zu der ersten hydraulischen Öffnung (10a)
des Zylindergehäuses (10)
geleitet, um ausgelassen zu werden.
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Wenn
im Gegensatz hierzu das Fluid der ersten hydraulischen Öffnung (10a)
mit einem vorbestimmten Druck oder einem höheren Druck zugeführt wird,
gelangt das Fluid in den ersten Fluiddurchlass (61a) durch
die erste, dritte und fünfte
Fluidbahn (12, 23 und 34), so dass das
erste Kugelelement (62a) gedrückt wird, und der erste Fluiddurchlass
(61a) geöffnet
wird. Dann wird das Fluid der vorderen Zylinderkammer (33a)
durch den offenen ersten Fluiddurchlass (61a) zugeführt, um
die Kolbenplatte (42) zu drücken, so dass das Kolbenelement
(40) nach hinten zurück
gezogen wird.
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Wenn
sich das Kolbenelement (40) rückwärts bewegt, bewirkt das Kolbenelement
(40), dass die Klemmbacke der Spannvorrichtung, die mit
dem Kolbenelement (40) verbunden worden ist, frei gegeben
wird.
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Außerdem wird
das Fluid, das der dritten Fluidbahn (23) zugeführt worden
ist, zu dem Rückschlagventil
für die
vordere Zylinderkammer (60) durch die fünfte Fluidbahn (34)
geschickt, und gleichzeitig wird es dem ersten Fluidkompressionsdurchlass
(34a) zugeführt
und drückt
die zweite Führungsspule
(75) des Rückschlagventils
für die
hintere Zylinderkammer (70) zu dessen Bewegung.
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Während sie
gedrückt
und bewegt wird, drückt
die zweite Führungsspule
(75) das zweite Kugelelement (72a) um den zweiten
Fluiddurchlass (71a) zu öffnen.
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Deshalb
fließt
das Fluid, das in die hintere Zylinderkammer (33b) geschickt
worden ist, durch den offenen zweiten Fluiddurchlass (71a)
und die sechste Fluidbahn (35) hindurch, und das Fluid
wird zu der zweiten hydraulischen Öffnung (10b) des Zylindergehäuses (10)
geleitet, um abzufließen.
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Wenn – wie dies
oben erwähnt
ist – sich
das Kolbenelement (40) rückwärts und vorwärts durch die
Zufuhr des Fluids zu der vorderen und der hinteren Zylinderkammer
(33a und 33b) bewegt, bewegt sich das Kolbenelement
(40) entlang des ersten und des zweiten Führungsvorsprungs
(63 und 73) des ersten und des zweiten Ventilgehäuses (61 und 72), die
mit der Kolbenplatte (42) verbunden worden sind, indem
sie hindurchgehen.
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Selbst
wenn Überdruck
erzeugt wird, während
das Fluid zu der vorderen und der hinteren Zylinderkammer (33a und 33b)
geleitet wird, verringert das Dekompressionsmittel (100)
in dem Rückschlagventil
für die
hintere Zylinderkammer (70) den Druck, so dass eine Fehlfunktion
des Bearbeitungswerkzeugs und eine Verringerung der Haltbarkeit
des Zylinderkörpers,
die durch den Überdruck
hervorgerufen werden könnte,
verhindert werden.
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Ein
O-Ring kann vorgesehen sein, um zwischen dem Zylindergehäuse (10)
und dem Hülsenelement
(20), zwischen dem Drehventilelement (30) und
dem Kolbenelement (40), zwischen dem Drehventilelement
(30) und dem Körperelement
(50) oder zwischen dem Umfang der Kolbenplatte (42 und
der Innenfläche
des Körperelementes
(50) auf eine herkömmliche
Weise abzudichten.
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Gemäß der vorliegenden
Erfindung, die oben beschrieben ist, ist ein hydraulischer Zylinder mit
einer kompakten und einfachen Struktur vorgesehen, wobei dies zu
der Wirtschaftlichkeit des Herstellungsprozesses und der Kosten
beiträgt.
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Außerdem ist
gemäß der vorliegenden
Erfindung ein neuer hydraulischer Zylinder vorgesehen, der Rückschlagventile
zur Steuerung des Stroms von Fluid enthält, das zu der vorderen und
hinteren Zylinderkammer des hydraulischen Zylinders geleitet wird,
und der Führungsvorsprünge in Ventilgehäusen der
Rückschlagventile
hat, um eine hin- und hergehende Bewegung eines Kolbenelementes
zu führen, womit
es nicht erforderlich ist, dass der hydraulische Zylinder einen
getrennten Führungsstift
hat.
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Außerdem ist
gemäß der vorliegenden
Erfindung ein hydraulischer Zylinder vorgesehen, der ein Dekompressionsmittel
hat, das integral in den Ventilgehäusen der Rückschlagventile vorgesehen
ist, um Überdruck
zu reduzieren, der in der vorderen und der hinteren Zylinderkammer
während
des Betriebs des hydraulischen Zylinders erzeugt wird, womit kein
getrenntes Dekompressionsventil, d. h. Entlastungsventil, vorhanden
ist.
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Die
vorliegende Erfindung deckt die Modifikationen und Variationen ab,
die im Schutzumfang der beigefügten
Ansprüche
und ihrer Äquivalente
liegen.