DE69300855T2

DE69300855T2 - Kolbenstangenloser Zylinder.

Info

Publication number: DE69300855T2
Application number: DE69300855T
Authority: DE
Inventors: Naoki C/O Smc Kabushiki Kaisha Yawara-Mura Tsukuba-Gun Ibaraki-Ken Hoshi; Hideho C/O Smc Kabushiki Kaisha Yawara-Mura Tsukuba-Gun Ibaraki-Ken Koyama; Michikazu C/O Smc Kabushiki Kaisha Yawara-Mura Tsukuba-Gun Ibaraki-Ken Miyamoto
Original assignee: SMC Corp
Current assignee: SMC Corp
Priority date: 1992-07-21
Filing date: 1993-04-29
Publication date: 1996-11-07
Anticipated expiration: 2013-04-30
Also published as: US5333535A; DE69300855D1; EP0582782B1; EP0582782A1; KR940002528A; KR970001665B1

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

Gebiet der Erfindung:

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen stangenlosen Zylinder, der gleichmäßig funktioniert und effektiv in verschiedenen Richtungen aufgebrachte Lasten trägt.

Beschreibung des Stands der Technik:

Verschiedene stangenlose Zylinder haben neuerdings weite Verbreitung als Werkstückzuführer in Fabriken oder dergleichen gefunden.
Stangenlose Zylinder nehmen einen kleineren Raum ein und können leichter gehandhabt werden als Zylinder mit Stangen, weil der Hub der stangenlosen Zylinder kleiner sein kann. Da Staub oder Fremdstoffe wirksamer am Eindringen in stangenlose Zylinder gehindert werden als in Zylinder mit Stangen, können mit stangenlosen Zylindern Werkstücke mit einer größeren Genauigkeit positioniert werden.
Das US-Patent Nr. 4,373,427 und das deutsche Patent Nr. 3,124,915 beschreiben z.B. stangenlose Zylinder. Der im deutschen Patent Nr. 3,124,915 beschriebene stangenlose Zylinder weist Führungsnuten, die zwischen einer äußeren Umfangsfläche eines Zylinderrohrs und einer oberen Fläche eines Zylinders mit einem darin ausgebildeten Schlitz angeordnet sind, und in die Führungsnuten eingreifende Führungsmittel auf, wobei die Führungsmittel an sich von gegenüberliegenden Enden eines Gleittischs zu den Seitenflächen des Zylinderrohrs erstreckenden Beinen befestigt sind.
Insbesondere weist der derartige stangenlose Zylinder einen Zylinder und einen in einer in dem Zylinder vorgesehenen Bohrung hin und her bewegbaren Kolben auf und einen Gleittisch, der mit dem Kolben gekoppelt und in einer Längsrichtung des Kolbens bewegbar ist. In der oberen Fläche des Zylinders ist ein Schlitz ausgebildet, der eine Verbindung zwischen der Bohrung und der Umgebung des Zylinders entlang der Richtung, in der der Gleittisch bewegbar ist, herstellt. Der Schlitz wird durch zwei Dichtelemente verschlossen, die an dem Kolben und an dem Gleittisch angreifen. Ein aus Harz hergestellter Separator wird verwendet, um das an dem Kolben angreifende Dichtelement von dem an dem Gleittisch angreifenden Dichtelement zu trennen. Ein Magnet ist an der äußeren Umfangsfläche eines Kolbenjochs befestigt, um die Position des Kolbens festzustellen, wenn der Gleittisch, auf dem ein Werkstück eingespannt ist, gleitend entlang des Schlitzes bewegt wird. Der Magnet wird an der äußeren Umfangsfläche des Kolbenjochs durch einen Magnethalter gehalten. Die Position des Kolbens wird detektiert, wenn ein durch den Magneten erzeugtes magnetisches Feld durch einen magnetischen Sensor festgestellt wird, der an der äußeren Umfangsfläche des Zylinders befestigt ist.
Bei dem im deutschen Patent Nr. 3,124,915 beschriebenen stangenlosen Zylinder müssen die Beine des Gleittischs sich jedoch von den äußeren Seitenflächen des Zylinderrohrs nach außen erstrecken, um die Führungsmittel zu halten. Wenn die Führungsmittel an dem Zylinderrohr angreifen, während eine seitliche Kraft aufgebracht wird, wird die eine den Schlitz begrenzende Endfläche des Zylinderrohrs gewaltsam zu der anderen ebenfalls den Schlitz begrenzenden Endfläche des Zylinderrohres bewegt. Deshalb wird der Innendurchmesser der Bohrung insgesamt verkleinert, wodurch der Kolben gewaltsam gestoppt wird. Wenn dies auftritt, wird das Werkstück unerwartet angehalten, wodurch eine sehr gefährliche Situation entstehen kann.
Der stangenlose Zylinder hat einen Verbinder, welcher den Kolben in dem Zylinderrohr mit dem an der Außenseite des Zylinderrohres vorgesehenen Gleittisch koppelt, wobei sich der Verbinder durch den Schlitz in dem Zylinderrohr in die Bohrung erstreckt. Daher können bei einer gemeinsamen Hin- und Herbewegung des Kolben und des Gleittischs und wenn der Gleittisch durch externe Kräfte gekippt wird, eine innere Wandfläche des Zylinderrohrs und der Verbinder leicht in Berührung miteinander geraten. Das Zylinderrohr und der Verbinder sind aus einem Metall wie Aluminium oder dergleichen hergestellt. Deshalb neigt, wenn die innere Wandfläche des Zylinderrohrs und der Verbinder einander berühren und gegeneinander gleiten, die abrasive Gleitpaarung zum Abtragen von Metallpartikeln oder verursacht ein Fressen, wodurch eine gleichmäßige Vor- und Zurückbewegung des Gleittischs verhindert wird.
Darüber hinaus muß, da der Magnet zur Detektierung der Position des Kolbens an der äußeren Umfangsfläche des Kolbenjochs befestigt ist, die äußere Umfangsfläche des Kolbenjochs bearbeitet sein, um eine Aussparung zum Halten des Magneten aufzuweisen. Der magnetische Sensor zur Detektierung des magnetischen Felds des Magneten wird gewöhnlich an der äußeren Umfangsfläche des Zylinderrohres angeordnet. Entsprechend muß der Magnet in der Nähe des magnetischen Sensors befestigt werden. Bisher war es notwendig, die magnetischen Pole eines Paares von Magneten zu kombinieren, um ein starkes magnetisches Feld zu erzeugen. Zum Beispiel werden die jeweils N und S-Pole aufweisenden Magneten in einem leicht versetzten Verhältnis angeordnet, um einen N-S-N-S-Pfad zur Erzeugung eines starken magnetischen Felds zu bilden. Aber die zwei Magneten können auch manchmal so angeordnet werden, daß sie einen falschen magnetischen Pfad von z.B. N-S-S-N bilden. Wenn die Magneten bei der Montage des stangenlosen Zylinders in der Aussparung mit einer falschen Orientierung angeordnet werden, dann erzeugen die Magneten nicht das gewünschte starke magnetische Feld.
Die DE-A 40 24 716 beschreibt ein Prinzip zur Vermeidung einer Verkleinerung des Innendurchmessers eines geschlitzten Zylinders, welche möglicherweise durch seitliche Kräfte auf dem Gleittisch erzeugt werden könnte. Dies wird durch drei Gleitflächen erreicht, die mit entsprechenden Oberflächen des Gleittischs zusammenwirken, von denen zwei, welche mit seitlichen Kräften belastet werden, an gegenüberliegenden Seiten des Schlitzes angeordnet und gegenläufig geneigt sind, so daß diese seitlichen Kräfte dazu neigen, den Zylinderdurchmesser zu vergrößern. Nach oben gerichtete vertikale Kräfte werden ebenfalls von den beiden geneigten Oberflächen aufgenommen, während eine nach unten gerichtete vertikale Kraft von der dritten Oberfläche aufgenommen wird, welche horizontal verläuft. Dieses Konzept erfordert jedoch drei Kraftaufnahmeelemente, wodurch die Bauweise des Zylinders komplizierter wird.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen stangenlosen Zylinder zu schaffen, welcher ein Zylinderrohr mit einer darin ausgebildeten Bohrung aufweist, deren Innendurchmesser unter auf den Gleittisch aufgebrachten seitlichen Kräften nicht variiert, welcher einen Kolben aufweist, der mit dem Gleittisch durch einen Verbinder gekoppelt ist, der an einer Berührung der inneren Wandflächen des Zylinderrohres, die einen Schlitz bilden, gehindert ist, wodurch ein Stoppen des Zylinders verhindert wird, welcher Magnete zur Detektierung der Position des Kolbens aufweist, wobei die Magnete ohne Fehler in ihre Position eingesetzt werden können, und welcher ein Kolbenjoch aufweist, das für eine Lagerung der Magneten nicht bearbeitet werden muß, und welcher eine relativ einfache Struktur aufweist, eine kleine Größe hat und einfach herzustellen ist.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein stangenloser Zylinder vorgeschlagen mit einem Zylinder mit einem Zylinderrohr, in dem eine Bohrung ausgebildet ist, und einem hin- und herbewegbar in der Bohrung angeordneten Kolben, wobei das Zylinderrohr einen darin ausgebildeten Schlitz aufweist, der sich in seiner Längsrichtung erstreckt, wobei der Schlitz eine Verbindung zwischen der Bohrung und einem Außenraum schafft, einem Gleittisch, einem ersten Dichtelement, das an dem Kolben angreift, einem zweiten Dichtelement, das an dem Gleittisch angreift, wobei der Schlitz durch die ersten und zweiten Dichtelemente verschlossen wird, wobei der Kolben einen Separator zum Trennen der ersten und zweiten Dichtelemente voneinander aufweist, wobei das Zylinderrohr ein Paar erster abgeschrägter Flächen aufweist, die an einer oberen Fläche des Zylinderrohres und an jeweils gegenüberliegenden Seiten des Schlitzes angeordnet sind, und wenigstens einem Paar von Gleitelementen, die an dem Gleittisch angeordnet sind und jeweils zweite Oberflächen aufweisen, die mit den entsprechenden ersten Flächen in Eingriff treten, um den Gleittisch zu führen, wenn der Kolben sich in der Bohrung hin und her bewegt, und zur Aufnahme einer auf den Gleittisch aufgebrachten Last, wobei das Paar erster Flächen schräge Flächen sind, wobei die schrägen Flächen nach oben in entgegengesetzte Richtungen weg von den entsprechenden Seiten des Schlitzes geneigt sind und zu dem Gleittisch abgeschrägt sind.
Die ersten Flächen können von dem Schlitz zu dem Gleittisch geneigt sein, wobei die zweiten Flächen komplementär zu den ersten Flächen geneigt sind.
Der stangenlose Zylinder kann außerdem ein Paar anderer Gleitelemente aufweisen, die außerhalb der an dem Gleittisch angeordneten Gleitelemente angeordnet sind und in gleitendem Kontakt mit entsprechenden Flächen des Zylinderrohres außerhalb der jeweiligen ersten Flächen gehalten werden. Der Gleittisch kann außerhalb der zweiten Flächen ausgebildete Nuten aufweisen, die sich in einer Richtung erstrecken, in welcher der Gleittisch verschiebbar ist, wobei die anderen Gleitelemente mit den entsprechenden Nuten in Eingriff stehen. Jedes der anderen Gleitelemente kann ein in wenigstens zwei Beine verzweigtes Ende aufweisen, das in gleitendem Kontakt mit äußeren und inneren Abschnitten des Zylinderrohres außerhalb einer der zweiten Flächen gehalten wird. Die anderen Gleitelemente können einstückig mit den Gleitelementen, die die zweiten Flächen aufweisen, ausgebildet sein.
Der Gleittisch kann eine Nut aufweisen, die in einer seiner Oberflächen ausgebildet ist, die hierauf aufgebrachte Lasten aufnimmt, und eine Abdeckung, die die Nut abdeckt, wobei die Abdeckung entfembar in der Nut angebracht ist. Die Abdeckung kann einen Verriegelungsfinger aufweisen, der entfembar in einer in dem Gleittisch ausgebildeten Nut angeordnet ist, um die Abdeckung in der Nut zu verriegeln. Die Abdeckung kann ein elastisches Element aufweisen, das an dem Verriegelungsfinger angebracht ist. Der Separator kann vorsprünge aufweisen, die zu inneren Wandflächen des Schlitzes vorstehen, wobei jeder Vorsprung von der inneren Wandfläche des Schlitzes um einen Abstand L&sub1; beabstandet ist, der kleiner ist als der Abstand L&sub2;, um den die innere Wandfläche des Schlitzes von einer Fläche des Separators beabstandet ist, die sich von dem Kolben zu dem Gleittisch erstreckt. Der Separator kann einstückig aus einem verschleißresistenten Harzmaterial geformt sein.
Das Zylinderrohr kann eine in einer seiner äußeren Seitenflächen ausgebildete Nut aufweisen, die sich in seiner Längsrichtung erstreckt, und außerdem einen in der Nut angeordneten magnetischen Sensor, wobei der Gleittisch mit dem Kolben gekoppelt ist, ein Paar von Verschleißringen, die an entsprechenden gegenüberliegenden Seiten des Kolbens angebracht sind, und einen Magneten, der an einer äußeren Umfangsfläche wenigstens eines der Verschleißringe angeordnet ist, um den magnetischen Sensor zu aktivieren. Die Magnete können jeweils an äußeren Umfangsflächen der Verschleißringe angeordnet sein, wobei einer der Magnete zu einer Nut orientiert ist, die in einer äußeren Seitenfläche des Zylinderrohrs ausgebildet ist, und wobei der andere Magnet zu einer Nut orientiert ist, die in einer anderen äußeren Seitenfläche des Zylinderrohres ausgebildet ist.
Der stangenlose Zylinder kann außerdem ein Paar von Endabdeckungen aufweisen, die jeweils an gegenüberliegenden Enden des Gleittisches in einer Richtung angebracht sind, in der der Gleittisch verschiebbar ist, wobei jede der Endabdeckungen aus einem Grundkörper und einem einstückig mit diesem ausgebildeten Gleiter zusammengesetzt ist, der in gleitendem Kontakt mit dem zweiten Dichtelement gehalten wird, sowie einen Abstreifer, der an jeder der Endabdeckungen in gleitendem Kontakt mit dem zweiten Dichtelement angebracht ist.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird auch ein stangenloser Zylinder geschaffen, der ein Zylinderrohr, einen in dem Zylinderrohr beweglich angeordneten Kolben, einen Gleittisch, der mit dem Kolben gekoppelt ist, um sich mit diesem in einer Richtung entlang des Zylinderrohres zu bewegen, und außerdem einen Schwimmechanismus aufweist, der an dem Gleittisch angebracht ist, um Verschiebungen im wesentlichen senkrecht zu dieser Richtung zu gestatten.
Der Schwimmechanismus kann eine Klammer aufweisen, die an dem Gleittisch befestigt ist, und einen Verbinder mit einer Werkstückaufnahmefläche, die nach oben von der Klammer vorsteht, wobei der Verbinder über einen Stift mit dem Gleittisch gekoppelt ist, um sich im wesentlichen senkrecht zu der Richtung zu verschieben. Die Klammer kann eine nach oben vorstehende Stufe aufweisen, wobei die Klammer an dem Gleittisch befestigt ist, um die Stufe zu biegen, damit der Stift an einer schaukelnden Bewegung gehindert wird.
Die obengenannten und andere Ziele, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden sich aus der nachfolgenden Beschreibung ergeben, wenn diese in Verbindung mit dem begleitenden Zeichnungen gesehen wird, welche beispielhaft bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung darstellen.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Fig. 1 ist eine perspektivische Darstellung eines stangenlosen Zylinders gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
Fig. 2 ist eine perspektivische Darstellung eines Zylinderrohrs des stangenlosen Zylinders;
Fig. 3 ist eine perspektivische Darstellung eines Gleittischs des stangenlosen Zylinders;
Fig. 4 ist eine vertikale Querschnittsdarstellung des Gleittischs und des Zylinderrohrs;
Fig. 5 ist eine perspektivische Darstellung einer auf dem Gleittisch anzubringenden Abdeckung;
Fig. 6 ist eine perspektivische Darstellung einer Abdekkung gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
Fig. 7 ist eine teilweise, vertikale Querschnittsdarstellung einer Konstruktion, durch die der Gleittisch und das Zylinderrohr sich gleitend berühren;
Fig. 8 ist eine teilweise, vertikale Querschnittsdarstellung einer Konstruktion, durch die der Gleittisch und das Zylinderrohr sich gleitend berühren;
Fig. 9 ist eine teilweise, vertikale Querschnittsdarstellung einer weiteren Konstruktion, durch die der Gleittisch und das Zylinderrohr sich gleitend berühren;
Fig. 10 ist eine teilweise, vertikale Querschnittsdarstellung einer noch weiteren Konstruktion, durch die der Gleittisch und das Zylinderrohr sich gleitend berühren;
Fig. 11 ist eine teilweise, vertikale Querschnittsdarstellung einer noch weiteren Konstruktion, durch die der Gleittisch und das Zylinderrohr sich gleitend berühren;
Fig. 12 ist eine teilweise, vertikale Querschnittsdarstellung einer weiteren Konstruktion, durch die der Gleittisch und das Zylinderrohr sich gleitend berühren;
Fig. 13 ist eine teilweise, vertikale Querschnittsdarstellung einer noch weiteren Konstruktion, durch die der Gleittisch und das Zylinderrohr sich gleitend berühren;
Fig. 14 ist eine perspektivische Darstellung einer Endabdeckung des Gleittischs;
Fig. 15 ist eine teilweise, vertikale Querschnittsdarstellung der in Fig. 4 gezeigten Endabdeckung und von ersten und zweiten Dichtelementen;
Fig. 16 ist eine perspektivische Darstellung eines Kolbens und des Gleittischs, so wie sie zusammengesetzt sind;
Fig. 17 ist eine vertikale Querschnittsdarstellung eines stangenlosen Zylinders;
Fig. 18 ist eine vertikale Querschnittsdarstellung des Gleittischs, des Zylinderrohrs und des Kolbens mit einer modifizierten Magnetanordnung;
Fig. 19 ist eine vertikale Querschnittsdarstellung des Gleittischs, des Zylinderrohrs und des Kolbens mit einer weiteren modifizierten Magnetanordnung;
Fig. 20 ist eine teilweise Querschnittsdarstellung, die das Verhältnis zwischen einem Bandseparator und einem Schlitz in dem stangenlosen Zylinder zeigt;
Fig. 21 ist eine perspektivische Darstellung des Kolbens und des Gleittischs;
Fig. 22 ist eine teilweise Querschnittsdarstellung, die das Zylinderrohr und ein Dichtelement, welches mit dem Zylinderrohr gekoppelt ist, zeigt;
Fig. 23 ist eine perspektivische Explosionsdarstellung eines mit dem stangenlosen Zylinder kombinierten Schwimmechanismus;
Fig. 24 ist eine vertikale Querschnittsdarstellung eines mit dem stangenlosen Zylinder kombinierten Schwimmmechanismus;
Fig. 25 ist eine vergrößerte vertikale, teilweise Querschnittsdarstellung des in Fig. 23 gezeigten Schwimmechanismus; und
Fig. 26 ist eine vergrößerte vertikale, teilweise Querschnittsdarstellung des Schwimmechanismus mit einer Klammer und einem Gleittisch, die miteinander verbunden sind.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN

Wie in Fig. 1 dargestellt, weist ein stangenloser Zylinder, der generell mit dem Bezugszeichen 10 bezeichnet ist, ein Zylinderrohr 12 und einen Gleittisch 14 auf. Das Zylinderrohr 12 hat eine darin angeordnete Bohrung 16 (vgl. Fig. 2), welche sich in seiner Längsrichtung erstreckt. Die Bohrung 16 ist mit dem Außenraum um das Zylinderrohr 12 durch einen Schlitz 18 verbunden, der in einer oberen Wand des Zylinderrohrs 12 ausgebildet ist und sich längs entlang desselben erstreckt. Das Zylinderrohr 12 weist ein Paar nach außen offener Nuten 20a, 2db zur Sensorbefestigung und ein Paar nach außen offener Nuten 20c, 20d zur Kabelaufnahme auf, die in seinen gegen überliegenden Seitenwänden ausgebildet sind und sich in Längsrichtung hieran entlang erstrecken. Ein magnetischer Sensor 21 ist in einer der beiden Nuten 20a, 20b angeordnet, um die Position des Gleittisches 14 durch die Detektierung eines Magnetfelds eines in einem ringförmigen Verschleißring eines Kolben angeordneten Magnets zu detektieren, wie nachfolgend beschrieben. In Fig. 4 ist der magnetische Sensor 21 in der Nut 20a befestigt.
Wie in Fig. 4 gezeigt, weist das Zylinderrohr 12 an seiner oberen Wand ein Paar erster Gleitflächen 24a, 24b auf, welche jeweils an gegenüberliegenden Seiten eines Kolbenjochs 100 (später beschrieben) angeordnet sind und um einen Winkel θº nach oben von der horizontalen Richtung zu dem Gleittisch 14 radial von einem Kolben 90 (später beschrieben) nach außen geneigt sind. Die Neigung der ersten Gleitfläche 24a, 24b beginnt bei der oberen Wand des Zylinderrohrs 12 jeweils bei den Positionen T, die vertikal um eine Distanz H von dem unteren Ende 5 eines vertikalen Abschnitts des Schlitzes 18, beabstandet sind, d.h. nach oben weg von der Bohrung 16.
Der Schlitz 18 ist zwischen gegenüberliegenden Seitenwandabschnitten angeordnet, die jeweils Stufen 26a, 26b aufweisen, welche sich voneinander weg nach unten erstrecken, d.h. zu der Bohrung 16 hin. Die gegenüberliegenden Seitenwandabschnitte, die zwischen sich den Schlitz 18 bilden, der sich von den Stufen 26a, 26b nach oben erstreckt, erstrecken sich senkrecht und verlaufen dann mit den ersten Gleitflächen 24a, 24b.
Die entgegengesetzten Enden des Zylinderrohrs 12 sind durch jeweilige Endkappen 30a, 30b (vgl. Fig. 1), die jeweils Anschlüße 28a, 28b aufweisen, hermetisch verschlossen.
Der mit dem Kolben 90 einstückige Gleittisch 14, wird nachfolgend beschrieben. Wie in Fig. 3 dargestellt ist, weist der Gleittisch 14 einen Tischabschnitt 32 mit einer sich darin in Längsrichtung mittig erstreckenden Nut 34 auf. Die Nut 34 weist in ihrem mittleren Bereich eine gebogene Vertiefung 34 auf. Eine Abdeckung 36 ist in einem oberen Abschnitt des Tischabschnitts 32 vorgesehen.
Wie in Fig. 5 dargestellt ist, weist die Abdeckung 36 ein Paar Verriegelungsfinger 38a, 38b auf, die sich längs entlang ihrer jeweiligen Kanten erstrecken, welche voneinander beabstandet sind. Der Tischabschnitt 32 weist ein Paar Vertiefungen 40a, 4db auf, die in den jeweiligen inneren Wandabschnitten des Tischabschnittes 32, welche voneinander beabstandet sind, angeordnet sind, wobei die Vertiefungen 40a, 4db eine zu den Verriegelungsfingern 38b, 38b komplementäre Form aufweisen.
Die Abdeckung 36 besteht z.B. aus Kunstharz. Um die Abdeckung 36 mit dem Tischabschnitt 32 zusammenzubringen, wird die Abdeckung 36 nach unten in den Tischabschnitt 32 eingesetzt, wobei die Verriegelungsfinger 38a, 38b durch die inneren Wandflächen des Tischabschnitts 32 elastisch aufeinander zubewegt werden. Zu diesem Zeitpunkt sind die Kanten mit den Verriegelungsfingern 38a, 38b elastisch verschoben, wie durch die Pfeile in Fig. 5 angedeutet wird. Die Abdeckung 36 wird in den Tischabschnitt 32 gedrückt, bis die Verriegelungsfinger 38a, 38b in die entsprechenden Ausnehmungen 40a, 40b einschnappen. Somit kann die Abdeckung 36 einfach in den Tischabschnitt 32 eingesetzt und verriegelt werden. Um die Abdeckung 36 von dem Tischabschnitt 32 abzunehmen, wird die Abdeckung 36 nach oben gezogen. Die Verriegelungsfinger 38a, 38b werden aus den Vertiefungen 40a, 4db herausgedrückt. Die Abdeckung 36 kann auf diese Weise leicht von dem Tischabschnitt 32 abgenommen werden.
Wie in Fig. 6 dargestellt ist, können Zwischenlagen 42a, 42b aus elastischem Material, wie Kunstharz oder dergleichen, auf die Außenseiten der jeweiligen Verriegelungsfinger 38a, 38b geklebt werden. Wenn die Verriegelungsfinger 38a, 38b in den jeweiligen Vertiefungen 40a, 40b plaziert werden, bewirken die Zwischenlagen 42a, 42b, daß die Nut 34 hermetisch abgedichtet und tropfdicht wird.
Der Gleittisch 14 weist ein Paar Nuten 46a, 46b auf, die in seiner unteren Oberfläche ausgebildet sind und sich entlang dieser in Längsrichtung erstrecken, wobei die Nuten 46a, 46b an jeweils einer Seite der Nut 34 angeordnet sind. Erste Gleitelemente 48a, 48b sind fest in den Nuten 46a bzw. 46b angeordnet, um den Gleittisch 14 zu lagern und dem Gleittisch 14 zu ermöglichen, leicht relativ zu den ersten Gleitflächen 24a, 24b zu gleiten. Die ersten Gleitelemente 48a, 48b haben entsprechende zweite Gleitflächen 50a, 50b, die gleitend an den ersten Gleitflächen 24a bzw. 24b des Zylinderrohrs 12 angreifen, um den Gleittisch 14 zu führen und auf den Gleittisch 14 wirkende Lasten auf diesem aufzunehmen, die auf den Gleittisch 14 wirken, und um zu verhindern, daß die Bohrung 16 ihren Innendurchmesser verändert, während der Kolben 90 sich vor- und zurückbewegt. Die ersten Gleitelemente 48a, 48b bestehen aus einem Material, das sehr widerstandsfähig gegen Verschleiß ist und das einen geringen Reibungswiderstand hat, wie z.B. Kunstharz.
Zwischen dem Gleittisch 14 und dem Zylinderrohr 12 sind zweite Gleitelemente 54a, 54b (vgl. Fig. 3 und 7) eingefügt, die sich im wesentlichen parallel zu den ersten Gleitelementen 48a, 48b erstrecken und außerhalb der ersten Gleitelemente 48a, 48b angeordnet sind. Die zweiten Gleitelemente 54a, 54b weisen obere Abschnitte auf, die in jeweiligen Nuten 56 montiert sind, welche in dem Gleittisch 14 angeordnet sind, und untere Abschnitte, welche jeweils in ein äußeres Bein 58a und ein inneres Bein 58b verzweigt sind. Die äußeren und inneren Beine 58a, 58b der zweiten Gleitelemente 54a, 54b weisen Spitzenden /auf, die gleitend an den ersten Gleitflächen 24a, 24b gehalten werden. Die äußeren Beine 58a bewirken, daß externer Staub am Eintreten in den stangenlosen Zylinder 10 gehindert wird, und die inneren Beine 58b bewirken, daß auf die ersten Gleitlemente 48a, 48b aufgebrachtes Schmieröl am Ausfließen gehindert wird.
Die zweiten Gleitelemente 54a, 54b können andere Querschnittsformen haben. Die Figuren 8 bis 13 zeigen unterschiedliche zweite Gleitelemente 58c, 58d, 58e, 58f, 58g, 58h mit unterschiedlichen Querschnittsformen. In Figur 8 haben die zweiten Gleitelemente 58c (nur eines ist dargestellt) gekrümmte Kanten, die in gleitendem Kontakt mit den ersten Gleitflächen 24a, 24b des Zylinderrohrs 12 gehalten werden. In den Figuren 9 bis 12 haben die zweiten Gleitelemente 58d, 58e, 58f, 58g nach außen geneigte Abschnitte, die in gleitendern Kontakt mit den ersten Gleitflächen 24a, 24b des Zylinderrohrs 12 gehalten werden. In den Figuren 12 und 13 haben die zweiten Gleitelemente 58g, 58h verringerte Wanddicken.
In Anpassung an Umgebungen, in welchen der stangenlose Zylinder zu benutzen ist, kann jedes der zweiten Gleitelemente mit unterschiedlichen Querschnittsformen ausgewählt werden. Deshalb können die Bereiche der zweiten Gleitelemente, mit denen sie gleitend die ersten Gleitflächen 24a, 24b des Zylinderrohres 12 berühren, für einen kleineren Reibungswiderstand ausgewählt werden. In den Fig. 12 und 13 sind die zweiten Gleitelemente 58b, 58h einstückig mit den ersten Gleitelementen 48a, 48b ausgebildet. In den in den Figuren 12 und 13 dargestellten Anordnungen muß der Tischabschnitt 32 nicht die Nuten 56 aufweisen. Mit den zweiten Gleitelementen 58g, 58h, die mit den ersten Gleitelementen 48a, 48b einstückig ausgebildet sind, wird die Gesamtzahl der Teile des stangenlosen Zylinders verringert.
Ihre Anordnung wird vereinfacht und die Kosten werden verringert.
Ein Paar Endabdeckungen 70a, 70b sind an den in Längsrichtung vorderen bzw. hinteren Enden des Tischabschnitts 32 befestigt. Wie in Fig. 14 gezeigt ist, weisen die Endabdeckungen 70a, 70b jeweils Grundkörper 72a bzw. 72b und Gleiter 74a bzw. 74b, welche einstickig aus Kunstharz geformt sind, auf. Da die Endabdeckungen 70a, 70b untereinander im wesentlichen identische Formen haben, wird im folgenden lediglich eine der Endabdeckungen 70a beschrieben. Der Grundkörper 72a der Endabdeckung 70a weist ein Paar voneinander beabstandeter Befestigungslöcher 78 auf, durch die die Endabdeckung 70a mittels Bolzen 76 (vgl. Fig. 1) an dem Tischabschnitt 72 befestigt werden kann. Ein Abstreifer 80 ist an der Unterseite des Grundkörpers 72a montiert, um an der oberen Oberfläche des zweiten Dichtelements (später beschrieben) angelagerte Staubpartikel abzustreifen. Wie in Fig. 15 dargestellt ist, hat die Unterseite des Gleiters 74a eine abgeschrägte Oberfläche 82, die in einem bestimmten Winkel geneigt ist und in gleitendem Kontakt mit dem zweiten Dichtelement gehalten wird.
Fig. 16 zeigt einen Kolben 90, der einstückig mit dem Gleittisch 14 zusammenmontiert ist. Der Kolben 90 weist eine erste druckauf nehmende Fläche 92, die in der Nähe einer genau über dem Kolben 90 passenden Kolbendichtung 104a angeordnet ist, und eine zweite druckaufnehmenden Fläche 94 auf, die in der Nähe einer genau über den Kolben passenden Kolbendichtung 104b und entfernt von der Kolbendichtung 104a angeordnet ist. Wie in Fig. 17 gezeigt ist, sind Dämpfungsdichtungen 96a, 96b jeweils einwärts von den ersten und zweiten druckaufnehmenden Flächen 92, 94 angeordnet. Bandseparatoren 98a, 98b sind an dem Kolbenjoch 100 befestigt, welches an einem oberen Abschnitt des zylindrischen Kolbens 90 angeordnet ist. Eine Walze 102 ist drehbar an einem kreisförmigen Koppler 101 (vgl. Fig. 2) gelagert, der über dem Kolbenjoch 100 angeordnet ist. Der Koppler 101 ist in die Vertiefung 35 des Gleittischs 14 eingesetzt. Die Walze 102 wird in gleitendem Angriff mit dem zweiten Dichtelement gehalten, um dem Gleittisch 14 zu ermöglichen, leicht gefördert zu werden, während der Gleittisch 14 sich bewegt.
Wie in Fig. 16 gezeigt ist, sind die Kolbendichtungen 104a und 104b und die Verschleißringe (Kränze) 106a, 106b an den Vorder- und Hinterenden des Kolbens 90 in der Nähe des Kolbenjochs 100 montiert. Die Verschleißringe 106a, 106b haben um diese umlaufende kreisförmige Vertiefungen 108a, 108b. Magnete 110a, 110b sind fest in den jeweiligen kreisförmigen Vertiefungen 108a, 108b montiert. Die Verschleißringe 106a, 106b haben eine im wesentlichen identische Form, und die Magneten 110a, 110b sind in in den jeweiligen Umfangsflächen der jeweiligen Verschleißringe 106, 106b angeordneten Vertiefungen 108a, 108b montiert. Wenn die Verschleißringe 106a, 106b kombiniert mit dem Magneten 110a, 110b an den Vorder- bzw. Hinterenden des Kolbens 90 angebracht werden, werden die Magneten 110a, 110b an den jeweiligen Verschleißringen 106a, 106b weg voneinander ausgerichtet. Die Verschleißringe 106a, 106b dienen sowohl dazu, die Magnete 110a, 110b zu halten, als auch um ihre eigene Funktion auszuüben. Die Verschleißringe 106a, 106b sind vorzugsweise einstückig aus Kunstharz wie Polyacetal geformt. Wie in Fig. 16 gezeigt, haben die Magneten 110a, 110b im wesentlichen halbkreisförmige Querschnittsformen. Es können auch Magnete 112a, 112b einer im wesentlichen halbkreisförmigen Querschnittsform, wie in Fig. 18 gezeigt, verwendet werden, oder es kann alternativ, wie in Fig. 19 dargestellt, ein einziger ringförmiger Magnet 114 verwendet werden. Unterschiedliche Linien magnetischer Stärke können durch diese unterschiedlichen Magnete 110a, 110b, 112a, 112b, 114 erzeugt werden.
Wie oben beschrieben, sind die Bandseparatoren 98a, 98b jeweils an entgegengesetzten Enden des Kolbenjochs 100 montiert. Die Bandseparatoren 98a, 98b sind einstückig aus verschleißresistentem Harzmaterial geformt. Wie in Fig. 20 dargestellt ist, weisen die Bandseparatoren 98a, 98b vertikale gekrümmte Gleitflächen 142a, 142b sowie Arme 124a, 124b auf, die sich seitlich in Richtung der inneren Wandflächen, welche den Schlitz 18 des Zylinderrohrs 12 bilden, erstrecken. Die Arme 124a, 124b sind von den inneren Wandflächen des Zylinderrohrs 12 um eine Distanz L&sub1; beabstandet, die kleiner ist als die kleinste Distanz L&sub2; zwischen den Flächen 126a, 126b der sich von dem Kolben 90 zu dem Gleittisch 14 erstreckenden Verbinder ist. Versteifungsrippen 128a, 128b sind an den proximalen Enden der Arme 124a bzw. 124b angeordnet.
Wie in Fig. 22 dargestellt ist, ist ein erstes Dichtelement 130 in die Stufen 26a, 26b eingesetzt. Das erste Dichtelement 130 weist ein Paar sich voneinander weg erstreckender Zungen 132a, 132b, ein Paar über den Zungen 132a, 132b angeordneter und sich voneinander weg erstreckender Vorsprünge 134a, 134b, sowie ein Paar von Eingriff sarmen 136a, 136b auf, die von den jeweiligen Vorsprüngen 134a, 134b nach oben gerichtet sind, und voneinander leicht nach oben auseinanderlaufen. Wenn sich in dem Kolben 90 ein Druck entwickelt, greifen die Vorsprünge 134a, 134b an den Stufen 26a bzw. 26b an. Die Eingriffsarme 136a,136b greifen an den inneren Oberflächen 138a, 138b, welche zwischen sich den Schlitz 18 bilden, an. Das erste Dichtelement 130 ist einstückig aus flexiblem Kunstharzmaterial geformt. Ein zweites Dichtelement 140, das über dem Schlitz 18 angeordnet ist, um den Schlitz 18 zu verschließen, weist ein Paar Grundkörper 141a, 141b aus Kunstharz auf, die sich entlang seiner gegenüberliegenden Längskanten erstrecken und in jeweilige Nuten 142 eingesetzt sind, die in der oberen Fläche des Zylinderrohres 12 vorgesehen sind. Das erste Dichtelement 130 tritt in einen Durchgang 144 für den Kolben 90 ein und hat entgegengesetzte Enden, die zusammen mit dem zweiten Dichtelernent 140 an den jeweiligen Endkappen 30a, 30b befestigt sind. Dämpfringe 200 (vgl. Fig. 17) sind an den jeweiligen Endkappen 30a, 30b befestigt.
Falls nötig kann eine Werkstückaufnahmeplatte 150 auf dem Gleittisch 14 montiert werden. Ein für die zuführung eines Werkstücks (nicht dargestellt) mittels der Werkstückaufnahmeplatte 150 verwendeter Schwimmechanismus 152 wird nachfolgend beschrieben.
Wie in den Fig. 23 und 24 dargestellt ist, weist der Schwimmmechanismus 152 ein Paar Stifte 154 mit Flanschen 153 auf, die abnehmbar an den gegenüberliegenden Seiten des Gleittischs 14 montiert sind, eine Klammer 158 mit im wesentlichen kanalförmigem Querschnitt, welche Löcher 156 zur Aufnahme der Stifte 154 hat, sowie ein Paar Verbinder 164 mit im wesentlichen L-förmigem Querschnitt, die jeweils eine horizontale Seitenplatte aufweisen, welche mit Schrauben 160 an die Werkstückaufnahmeplatte 150 gekoppelt ist, und eine vertikale Seitenplatte, die durch eine Vertiefung 162 mit dem Stift 154 verbunden ist. Die Vertiefungen 162 weisen obere Enden auf, die normalerweise über den oberen Flächen der Stifte 154 positioniert sind. Der Schwimmechanismus 152 dient dazu, der auf dem Gleittisch 14 montierten Werkstückaufnahmeplatte 150 zu ermöglichen, relativ zu dem stangenlosen Zylinder 10 bewegt zu werden.
Die Klammer 158 weist Stufen 168 auf, die sich in die Richtung, in die der Gleittisch 14 bewegbar ist, erstrecken, wobei die Stufen 168 durch einen schmalen Spalt 166 (vgl. Fig. 24) von der oberen Oberfläche des Gleittischs 14 beabstandet sind. Die Klammer 158 ist durch Schrauben 170 an der oberen Fläche des Gleittischs 14 befestigt. Da die vertikalen Seitenplatten der Verbinder 164 über die Vertiefungen 162 lösbar in Eingriff mit den Stiften 154 befestigt sind, können die Verbinder 164, abhängig von der Verwendung der Werkstückaufnahmeplatte 150, durch andere Verbinder mit verschiedenen Formen ersetzt werden.
Wenn die Schrauben 170, durch die die Klammer 158 an dem Gleittisch 14 befestigt wird, von der in Fig. 25 gezeigten Position in die in Fig. 26 gezeigte Position angezogen werden, werden die Stufen 168 zu der oberen Oberfläche des Gleittischs 14 hin verformt. Zu diesem Zeitpunkt sind die vertikalen Seiten der Klammer 158 elastisch in der durch den Pfeil Y angezeigten Richtung verformt, weshalb die Flansche 153 die Stifte 154 gegen den Gleittisch 14 drücken. Deshalb kann, auch wenn die Klammer 158 eine schlechte Paßgenauigkeit hat, wodurch ein schmaler Spalt Δ X zwischen den vertikalen Seiten der Klammer 158 und den Stiften 154 entsteht, der Spalte Δ X eliminiert und dadurch die Stifte 154 am Wackeln gehindert werden, wenn die vertikalen Seiten der Klammer 158 gegen die Stifte 154 drücken. In der dargestellten Ausführungsform sind die Stifte 154 durch die Löcher 156 der Klammer 158 eingesetzt, so daß die Stifte 154 von der Klammer 158 abgenommen werden können. Die Stifte 154 können aber auch in die Löcher 156 der Klammer 158 eingeschraubt werden. Bei einer solchen Modifikation sind die Stifte 154 an den vertikalen Seiten der Klammer 158 befestigt, und wenn die vertikalen Seiten der Klammer 158 durch Anziehen der Schrauben 170 elastisch in die durch den Pfeil Y angezeigte Richtung verformt werden, werden die Stifte 154 gegen den Gleittisch 14 gedrückt und daher daran gehindert, sich von der Klammer 158 zu lösen.
Die Funktionsweise des stangenlosen Zylinders 10 wird im folgenden beschrieben.
Wenn der stangenlose Zylinder 10 in einer Fabrik oder dgl. zusammengebaut wird, wird das zweite Dichtelement 140 unter Spannung entlang der Nut 34 des Tischabschnitts 32 in gleitendem Kontakt mit der Walze 102 plaziert. Das zweite Dichtelement 140 wird zwischen den Endkappen 30a, 3db gespannt, ohne sich in seiner Längsrichtung durchzubiegen. Nachdem das zweite Dichtelement 140 eingebaut worden ist, werden die Endabdeckungen 70a, 70b an den jeweiligen entgegengesetzten Enden des Tischabschnitts 32 montiert. Da die Grundkörper 72a, 72b und die Gleiter 74a, 74b der Endabdeckungen 70a, 70b einstückig miteinander ausgebildet sind, wird wenn die Endabdeckungen 70a, 70b mit den durch die Befestigungslöcher 78 eingeführten Bolzen 76 an dem Tischabschnitt 32 befestigt werden, die Unterseite der Grundkörper 72a, 72b von der oberen Fläche des zweiten Dichtelements 140 um eine Distanz L&sub3; beabstandet (vgl. Fig. 15). Dadurch kann der Zustand, in dem das zweite Dichtelement 140 gleitend die Gleiter 74a, 74b berührt - ein Zustand, der bisher optisch schwierig zu überprüfen war - direkt einjustiert werden. Als Folge hiervon wird das zweite Dichtelernent 140 in gleitendem Kontakt mit den Gleitern 74a, 74b gehalten, um jegliche Beeinträchtigung des zweiten Dichtelements 140 für eine längere Standzeit zu verringern. Darüber hinaus ist, da keine Gleitkontaktelemente gesondert von den Endabdeckungen 70a, 70b erforderlich sind, die Anzahl der verwendeten Teile relativ klein und der stangenlose Zylinder kann billiger hergestellt werden. Der Zustand, in dem das zweite Dichtelement 140 gleitend die Gleiter 74a, 74b berührt, kann bei der Wartung sowie beim Zusammenbau des stangenlosen Zylinders 10 einjustiert werden.
Darauf wird ein Werkstück an der Oberfläche des Tischabschnitts 32 des Gleittischs 14 befestigt. In dem Falle, daß die Werkstückaufnahmeplatte 150 des Schwimmechanismus 152 auf dem Gleittisch 14 befestigt ist, wird das Werkstück an der Oberfläche der Werkstückaufnahmeplatte 150 angebracht. Darauf wird Luft unter Druck über den Anschluß 28a durch einen in dem Dämpfungsring 200 ausgebildeten Durchgang eingebracht, um gegen die zweite druckaufnehmende Fläche 94 zu drücken. Der Kolben 90 wird nun nach rechts in die in Fig. 17 mit dem Pfeil X angegebene Richtung bewegt, wobei der Gleittisch 14 nach links bewegt wird, wenn die Walze 102 rotiert.
Beim Bewegen des Gleittischs 14 entlang der ersten Gleitflächen 24a, 24b werden auch die an der Unterseite des Gleittischs befestigten Abstreifer 80 bewegt. Da die Abstreifer 80 in gleitender Berührung mit der oberen Fläche des zweiten Dichtelements 140 gehalten werden, streifen die Abstreifer 80 Staubpartikel von der oberen Fläche des zweiten Dichtelements 140 ab. Deshalb können solche Staubpartikel nicht in den Gleittisch 14 eintreten. Die zweiten Gleitelemente 54a, 54b sind außerhalb der ersten Gleitelemente 48a, 48b entlang der gegenüberliegenden Außenkanten des Gleittischs 14 angeordnet. Diese zweiten Gleitelemente 54a, 54b bewirken ebenfalls, daß Staub vom Eindringen in den Gleittisch 14 gehindert wird, und verhindern auch, daß auf die ersten Gleitelemente 48a, 48b aufgebrachtes Schmieröl ausfließt. Da Staubpartikel daran gehindert werden, auf die ersten Gleitflächen 24a, 24b zwischen den ersten Gleitelementen 48a, 48b und dem Zylinderrohr 12 aufgebracht zu werden, wird der auf die ersten Gleitelemente 48a, 48b aufgebrachte Reibungwiderstand nicht erhöht und die ersten Gleitelemente 48a, 48b werden gegen Schäden geschützt. Die zweiten Gleitelemente 54a, 54b sind vorzugsweise aus Kunstharz, festem Gummi, Urethan oder dgl. hergestellt. Deshalb können die zweiten Gleitelemente 54a, 54b billig hergestellt werden. Während der Hinund Herbewegung des Gleittischs 14 berühren die unteren Enden der zweiten Gleitelemente 54a, 54b gleitend die ersten Gleitflächen 24a, 25b des Zylinderrohres 12 über kleine Flächen. Deshalb erhöhen die zweiten Gleitelemente 54a, 54b den Widerstand zur Hin- und Herbewegung des Gleittischs 14 nicht wesentlich. Darüber hinaus, können, da die Nuten 56, durch die die zweiten Gleitelemente 54a, 54b an dem Gleittisch 14 montiert sind, beim Extrusionsformen des Gleittischs gebildet werden, die zweiten Gleitelemente 54a, 54b einfach in die Nuten 56 eingefügt werden, und der Gleittisch 14 muß für eine Befestigung der zweiten Gleitelemente 54a, 54b nicht separat bearbeitet werden.
Wenn der Gleittisch 14 auf dem Zylinderrohr 12 verschoben wird, wird die Position des Gleittischs 14 durch den magnetischen Sensor 21 detektiert, der in der in der Seite des Zylinderrohres 12 ausgebildeten Nut 20a montiert ist. Genauer betrachtet wird der Kolben 90, der einstückig mit dem Gleittisch 14 gekoppelt ist, mit der Bewegung des Gleittischs 14 verschoben, und der magnetische Sensor 21 detektiert ein durch die Magnete 110a, 110b, die in jeweiligen Vertiefungen 108a, 108b der auf dem Kolben 90 montierten Verschleißringe 106a, 106b angeordnet sind, erzeugtes magnetisches Feld, um dadurch die Position des Kolbens 90, d.h. des Gleittischs 14, zu detektieren. Der magnetische Sensor 21 leitet ein detektiertes Signal durch (nicht dargestellte) Leitungen, die in den Leitungsaufnahmenuten 20a, 20d angeordnet sind, zu einer externen Vorrichtung wie einer (nicht dargestellten) Steuereinrichtung weiter.
Wenn das Werkstück auf dem Gleittisch 14 in Fig. 4 gesichert wird, wird eine vertikale Kraft F 1 durch das Werkstück auf den Gleittisch 14 aufgebracht. Die aufgebrachte vertikale Kraft F1 wird wirksam durch die ersten Gleitflächen 24a, 24b des Zylinderrohres 12 getragen, welche an den jeweiligen zweiten Gleitflächen 50a, 5db der an dem Gleittisch 14 befestigten ersten Gleitelemente 48a, 48b angreifen. Genauer betrachtet sind die ersten Gleitflächen 24a, 24b und zweiten Gleitflächen 50a, 50b um einem Winkel θº zu dem Gleittisch 14 radial von dem Kolben 90 nach außen geneigt. Entsprechend können, auch wenn eine unerwartete Last F2 seitlich auf den Gleittisch 14 aufgebracht wird, die erste Gleitfläche 24a und die zweite Gleitfläche 50a wirksam die aufgebrachte unerwartete Last F2 tragen. Dies verhindert, daß der Innendurchmesser der Bohrung 16 verkleinert wird, und verhindert daher, daß der Kolben 90 gestoppt wird - ein Zustand, der bisher bei konventionellen stangenlosen Zylindern auftrat.
Die ersten Gleitflächen 24a, 24b und die zweiten Gleitflächen 50a, 50b wirken doppelt als eine Führung, um den Gleittisch 14 beim Vor- und Zurückbewegen zu führen, und als eine Aufnahme zum Aufnehmen verschiedener Lasten, wie z.B. der Lasten F1, F2. Der stangenlose Zylinder 10 hat eine relativ einfache Konstruktion und kann in seiner Gesamtgröße und den Kosten verringert werden. Die Position T der ersten Gleitflächen 24a, 24b ist von der Position 5 der Stufen 26a, 26b in der Nähe des Schlitzes 18 durch die Distanz H in einer Richtung (in Figur 4 nach oben) weg von der Bohrung 16 beabstandet. Als Konsequenz kann der Gleittisch 14 in seiner Gesamtdicke verringert und seine Form vereinfacht werden.
Externe Kräfte können auf den Gleittisch 14 aufgebracht werden, um den Gleittisch 14 in die z.B. durch den Pfeil Z in Figur 20 angegebene Richtung zu kippen. Um dieses Problem zu lösen ist die Distanz L&sub1; zwischen den Armen 124a, 124b des Bandseparators 98a, 98b und den inneren Wandflächen des Zylinderrohres 12 kleiner gewählt als die Distanz L&sub2; zwischen den Oberflächen 126a, 126b der Verbinder des Kolbens 90 zu dem Gleittisch 14 und den inneren Wandflächen des Zylinderrohres 12. Wenn der Gleittisch 14 in die Richtung Z gekippt wird, werden deshalb die Arme 124a des Bandseparators 98a, 98b in Berührung mit der Stufe 26a des Zylinderrohres gebracht, wodurch die Oberflächen 126b daran gehindert werden, die innere Oberfläche 138b des Zylinderrohres 12 zu berühren.
Da die aus verschleißresistentem Harzmaterial hergestellten Arme 124b gleitend die Stufe 26a des Zylinderrohres 12 berühren, wird die Erzeugung von abgeriebenen Partikeln oder ein Fressen verhindern, welches ansonsten auftreten würde, wenn die Oberflächen 126b die innere Oberfläche 138b berührten. Entsprechend können, auch in dem Fall, daß der Gleittisch 14 in die Richtung Z oder in die hierzu entgegengesetzte Richtung gekippt wird, der Kolben 90 und der Gleittisch 14 sich zu jeder Zeit einwandfrei bewegen.
Die Arme 124a, 124b können einfach einstückig mit den Bandseparatoren 98a, 98b aus einem verschleißresistenten Harzmaterial gebildet werden, und kein besonderer verschleißresistenter Mechanismus ist erforderlich. Daher hat der stangenlose Zylinder eine relativ einfache Konstruktion und seine Kosten sind relativ gering.
In der dargestellten Ausführungsform sind die ersten Gleitelemente 48a, 48b, die aus einem Material hergestellt sind, welches sehr verschleißfest ist und einen geringen Reibungswiderstand hat, an dem Gleittisch 14 befestigt. Es können auch metallische Elemente, die eine identische Form wie die ersten Gleitelernent 48a, 48b aufweisen, mit einem Kunstharzmaterial, daß sehr verschleißfest ist und einen geringen Reibungswiderstand hat, an den Oberflächen beschichtet werden, um an den ersten Gleitflächen 24a, 24b anzugreifen. Es ist auch möglich, Gleitelemente mit ersten Gleitflächen an dem Zylinderrohr 12 zu befestigen und zweite Gleitflächen zum Zusammenwirken mit den ersten Gleitflächen direkt an den Gleittisch 14 auszubilden.
In dem Falle, daß der Schwimmechanismus 152 für die Zufuhr eines Werkstücks eingesetzt wird, funktioniert dieser wie nachfolgend: Wenn das Werkstück auf dem Werkstückaufnahmetisch 150 plaziert wird, wird durch das Werkstück eine Last auf dem Werkstückaufnahmetisch 150 aufgebracht und der Werkstückaufnahmetisch 150 kann im wesentlichen vertikal verschoben werden. Bei einer solchen vertikalen Verschiebung des Werkstücksaufnahmetischs 150 werden die oberen Enden der Vertiefungen 162 der Verbinder 164 nach unten bewegt, bis sie mit den Stiften 154 in Eingriff treten. Deshalb wird, auch wenn der Werkstückaufnahmetisch 150 einer Überlast ausgesetzt wird, seine Verschiebung durch den Schwimmechanismus 152 ermöglicht. Die Stifte 154 können nicht wackeln, da sie unter dem Druck der vertikalen Seitenwände der Klammer 158 gegen den Gleittisch 14 gepreßt werden.
Der stangenlose Zylinder gemäß der vorliegenden Erfindung weist die folgenden Vorteile auf: Auch wenn der Gleittisch einer Überlast ausgesetzt wird, wird eine Abnahme des Innendurchmessers der Bohrung verhindert, und der Gleittisch und der Kolben können sich ohne Stoppen einwandfrei bewegen. Auch unter unerwarteten seitlich aufgebrachten Kräften wird eine Abnahme des Durchmessers der Bohrung wirksam verhindert, wodurch ein Stoppen des Kolbens während des Förderns eines Werkstücks verhindert wird. Da allein die ersten und zweiten Gleitflächen, die aneinander angreifen, die einwandfreie Bewegung des Gleittischs und des Kolbens wirksam garantieren, hat der stangenlosen Zylinder eine besonders einfache Konstruktion, kann kostengünstig hergestellt werden und eine verringerte Größe aufweisen.
Indem sich der Kolben in der Bohrung in dem Zylinderrohr hinund herbewegt, wird der Gleittisch verschoben. Das magnetische Feld, daß durch die Magnete erzeugt wird, die mit den an den jeweiligen gegenüberliegenden Enden des Kolbens montierten Verschleißringen kombiniert sind, wird durch den in der Nut des Zylinderrohres montierten magnetischen Sensor detektiert, um die Position des Kolbens relativ zu dem Zylinderrohr zu detektieren.
Einer der mit den Verschleißringen verbundenen Magnete ist zu der Nut in der einen Seite des Zylinderrohres ausgerichtet, und der andere Magnet ist zu der Nut in der anderen Seite des Zylinderrohres ausgerichtet. Da die Magnete voneinander weggerichtet sind, kann der Kolben von jedem Ende in die Bohrung des Zylinderrohres eingeführt werden. Da die Richtung, in welcher der Kolben eingeführt wird nicht durch die Polarität der Magnete begrenzt ist, kann der Kolben ohne Fehler eingeführt werden, und der stangenlose Zylinder kann deshalb einfach montiert werden.
Weil die Magnete einfach um die Verschleißringe herum montiert werden können, muß der Kolben für die Aufnahme der Magnete nicht bearbeitet werden. Da keine besonderen Halter erforderlich sind, um die Magnete zu halten, ist die Anzahl der Teile des stangenlosen Zylinders relativ klein, wodurch es möglich ist, den stangenlosen Zylinder zu relativ geringen Kosten herzustellen.
Der Gleittisch darin die darin ausgebildete Nut auf, welche sich entlang der Richtung, in der er verschoben wird, öffnet, und das zweite Dichtelement wird entlang der Nut geführt. Die Nut wird durch die Abdeckung geschlossen, die abnehmbar eingesetzt ist. Wenn die Abdeckung von der Nut abgenommen ist, kann das zweite Dichtelement leicht visuell auf seinen zusammengebauten Zustand kontrolliert werden, wenn der stangenlose Zylinder zusammengebaut ist. Bei der Wartung des stangenlosen Zylinders kann dem Abschnitt leicht Schmieröl zugeführt werden, indem das zweite Dichtelement und die Walze einander gleitend berühren.
Wenn der Kolben sich in der Bohrung des Zylinderrohres hinund herbewegt, wird das zweite Dichtelement entlang der Nut des Gleittischs geführt. Die Endabdeckungen, die jeweils aus dem Grundkörper und dem Gleiter zusammengesetzt sind, um das zweite Dichtelement gleitend zu berühren, sind jeweils an gegenüberliegenden Enden des Gleittischs in der Richtung, in der dieser verschoben wird, montiert. Deshalb können die Endabdeckungen von dem zweiten Dichtelement um eine vorgegebene Distanz beabstandet werden, um den Zustand in welchem das zweite Dichtelement gleitend die Endabdeckungen berührt, zu justieren. Auf ähnliche Weise macht das Beabstanden der Endabdeckungen von dem zweiten Dichtelement es möglich, den Zustand, in welchem das zweite Dichtelement gleitend die Abstreifer berührt, zu justieren.
Die Verriegelungsfinger an den Kanten der Abdeckung sind sicher in den Nuten des Zylinderrohres verriegelt und Zwischenschichten können zusätzlich an den Verriegelungsfingern befestigt werden. Deshalb können die Verriegelungsfinger die Nut des Zylinderrohres, in dem der Kolben hin- und herbewegbar ist, hermetisch abdichten.
Die Separatoren, die die ersten und zweiten Dichtelemente an den Kolben und Gleittischseiten trennen, weisen Arme auf, welche mit den inneren Wandflächen des Zylindersrohres in Berührung gebracht werden, wenn der Gleittisch relativ zu dem Zylinderrohr gekippt wird. Dadurch wird verhindert, daß die inneren Wandflächen des Zylinderrohres metallische Oberflächenbereiche berühren, mit dem Ergebnis, daß der Gleittisch sich einwandfrei hin- und herbewegen kann, während die Erzeugung von abgeriebenen Partikeln oder ein Fressen wirksam verhindert wird. Da nur die Arme der Separatoren verwendet werden, um die inneren Wandflächen des Zylinderrohres an einer Berührung metallischer Oberflächenabschnitte zu hindern, wird die Gesamtkonstruktion des stangenlosen Zylinders vereinfacht, und die Kosten des stangenlosen Zylinders sind relativ gering.
Wenn die Schrauben, die die Klammer an dem Gleittisch befestigen, fest in den Schwimmechanismus eingeschraubt werden, werden die Stufen der Klammer elastisch zu der oberen Oberfläche des Gleittischs verformt, und die vertikalen Seitenabschnitte der Klammer werden elastisch verformt, um die Stifte gegen den Gleittisch zu pressen.
Deshalb kann, auch wenn die Klammer eine schlechte Paßgenauigkeit hat, durch die ein schmaler Spalt zwischen den vertikalen Seiten der Klammer und den Stiften entsteht, der Spalt eliminiert werden, wodurch ein Wackeln der Stifte verhindert wird. Mit den Verbindern, die mit den Stiften im wesentlichen in vertikaler Richtung in Eingriff sind, ermöglicht der Schwimmechanismus ein im wesentlichen vertikales Verschieben des Werkstückaufnahmetischs, wenn dieser sich unter Lasten biegt.
Da die Stifte an einem Wackeln gehindert werden, hat der Schwimmechanismus eine lange Lebensdauer. Die Klammer mit den Stufen kann leicht hergestellt werden, da die Paßgenauigkeit, in die die vertikalen Seitenwände der Klammer in Form gepreßt werden, nicht hoch sein muß.
Auch wenn bestimmte bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung dargestellt und im Detail beschrieben worden sind, versteht es sich, daß verschiedene Änderungen und Modifikationen darin vorgenommen werden können, ohne den Schutzbereich der beigefügten Ansprüche zu verlassen.

Claims

1. Stangenloser Zylinder mit:

einem Zylinder (10) mit einem Zylinderrohr (12), in dem eine Bohrung (16) ausgebildet ist, und einem hin- und herbewegbar in der Bohrung (16) angeordneten Kolben (90);

wobei das Zylinderrohr (12) einen darin ausgebildeten Schlitz (18) aufweist, der sich in seiner Längsrichtung erstreckt, wobei der Schlitz (18) eine Verbindung zwischen der Bohrung (16) und einem Außenraum schafft;

einem Gleittisch (14);

einem ersten Dichtelement, das an dem Kolben (90) angreift;

einem zweiten Dichtelement, das an dem Gleittisch (14) angreift;

wobei der Schlitz (18) durch die ersten und zweiten Dichtelemente verschlossen wird;

wobei der Kolben (90) einen Separator (98a, 98b) zum Trennen der ersten und zweiten Dichtelemente voneinander aufweist;

wobei das Zylinderrohr ein Paar erster Oberflächen (24a, 24b) aufweist, die an einer oberen Fläche des Zylinderrohres (12) und an jeweils gegenüberliegenden Seiten des Schlitzes (18) angeordnet sind; und

wenigstens einem Paar von Gleitelementen (48a, 48b), die an dem Gleittisch (14) angeordnet sind und jeweils zweite Oberflächen (50a, 50b) aufweisen, die mit den entsprechenden ersten Flächen (24a, 24b) in Eingriff treten, um den Gleittisch (14) zu führen, wenn der Kolben (90) sich in der Bohrung (16) hin und her bewegt, und zur Aufnahme einer auf den Gleittisch (14) aufgebrachten Last;

dadurch gekennzeichnet, daß das Paar erster Flächen (24a, 24b) schräge Flächen sind, wobei die schrägen Flächen nach oben in entgegengesetzte Richtungen weg von den entsprechenden Seiten des Schlitzes (18) geneigt sind und zu dem Gleittisch (14) abgeschrägt sind.

2. Stangenloser Zylinder nach Anspruch 1, wobei die ersten Flächen (24a, 24b) von dem Schlitz (18) zu dem Gleittisch (14) geneigt sind, wobei die zweiten Flächen (50a, 50b) komplementär zu den ersten Flächen (24a, 24b) geneigt sind.

3. Stangenloser Zylinder nach Anspruch 1 oder 2, außerdem mit einem Paar anderer Gleitelemente (54a, 54b), die außerhalb der an dem Gleittisch (14) angeordneten Gleitelemente (48a, 48b) angeordnet sind und in gleitendem Kontakt mit entsprechenden Flächen des Zylinderrohres (12) außerhalb der jeweiligen ersten Flächen (24a, 24b) gehalten werden.

4. Stangenloser Zylinder nach Anspruch 3, wobei der Gleittisch (14) darin außerhalb der zweiten Flächen (50a, 5db) ausgebildete Nuten (56) aufweist, die sich in einer Richtung erstrecken, in welcher der Gleittisch (14) verschiebbar ist, wobei die anderen Gleitelemente (54a, 54b) mit den entsprechenden Nuten (56) in Eingriff stehen.

5. Stangenloser Zylinder nach Anspruch 4, wobei jedes der anderen Gleitelemente (54a, 54b) ein in wenigstens zwei Beine (58a, 58b) verzweigtes Ende aufweist, das in gleitendem Kontakt mit äußeren und inneren Abschnitten des Zylinderrohres (12) außerhalb einer der zweiten Flächen (50a, 50b) gehalten wird.

6. Stangenloser Zylinder nach Anspruch 3, wobei die anderen Gleitelemente (54a, 54b) einstückig mit den Gleitelementen (48a, 48b), die die zweiten Flächen (50a, 50b) aufweisen, ausgebildet sind.

7. Stangenloser Zylinder nach Anspruch 1, wobei der Gleittisch (14) eine Nut (34) aufweist, die in seiner Fläche ausgebildet ist, die hierauf aufgebrachte Lasten aufnimmt, und eine Abdeckung (36), die die Nut (34) abdeckt, wobei die Abdeckung (36) entfembar in der Nut (34) angebracht ist.

8. Stangenloser Zylinder nach Anspruch 7, wobei die Abdeckung (36) einen Verriegelungsfinger (38a, 38b) aufweist, der entfembar in einer in dem Gleittisch (14) ausgebildeten Nut (40a, 4db) angeordnet ist, um die Abdeckung (36) in der Nut (34) zu verriegeln.

9. Stangenloser Zylinder nach Anspruch 8, wobei die Abdeckung (36) ein elastisches Element (42a, 42b) aufweist, das an dem Verriegelungsfinger (38a, 38b) angebracht ist.

10. Stangenloser Zylinder nach Anspruch 1, wobei der Separator (98a, 98b) Vorsprünge (124a, 124b) aufweist, die zu inneren Wandflächen des Schlitzes (18) vorstehen, wobei jeder Vorsprung (124a, 124b) von der inneren Wandfläche des Schlitzes (18) um einen Abstand L&sub1; beabstandet ist, der kleiner ist als der Abstand L&sub2;, um den die innere Wandfläche des Schlitzes (18) von einer Fläche des Separators (98a, 98b) beabstandet ist, die sich von dem Kolben (90) zu dem Gleittisch (14) erstreckt.

11. Stangenloser Zylinder nach Anspruch 10, wobei der Separator (98a, 98b) einstückig aus einem verschleißresistenten Harzmaterial geformt ist.

12. Stangenloser Zylinder nach Anspruch 1, wobei das Zylinderrohr (12) eine in einer äußeren Seitenfläche hiervon ausgebildete Nut (20a) aufweist, die sich in seiner Längsrichtung erstreckt, und außerdem mit einem in der Nut (20a) angeordneten magnetischen Sensor (21), wobei der Gleittisch (14) mit dem Kolben (90) gekoppelt ist, einem Paar von Verschleißringen (106a, 106b), die an entsprechenden gegenüberliegenden Seiten des Kolbens (90) angebracht sind, und einem Magneten (110a, 110b), der an einer äußeren Umfangsfläche wenigstens eines der Verschleißringe (106a, 106b) angeordnet ist, um den magnetischen Sensor (21) zu aktivieren.

13. Stangenloser Zylinder nach Anspruch 12, wobei Magnete (110a, 110b) jeweils an äußeren Umfangsflächen der Verschleißringe (106a, 106b) angeordnet sind, wobei einer der Magnete (liga) zu einer Nut (20a) orientiert ist, die in einer äußeren Seitenfläche des Zylinderrohrs (12) ausgebildet ist, und wobei der andere Magnet (110b) zu einer Nut (20b) orientiert ist, die in einer anderen äußeren Seitenfläche des Zylinderrohres (12) ausgebildet ist.

14. Stangenloser Zylinder nach Anspruch 1, außerdem mit einem Paar von Endabdeckungen (70a, 70b), die jeweils an gegenüberliegenden Enden des Gleittisches (14) in einer Richtung, in der der Gleittisch (14) verschiebbar ist, angebracht sind, wobei jede der Endabdeckungen (70a, 70b) aus einem Grundkörper (72a, 72b) und einem Gleiter (74a, 74b) zusammmengesetzt ist, der einstückig mit diesem ausgebildet ist und in gleitendem Kontakt mit dem zweiten Dichtelement gehalten wird, sowie einem Abstreifer (80), der an jeder der Endabdeckungen (70a, 70b) in gleitendem Kontakt mit dem zweiten Dichtelement angebracht ist.

15. Stangenloser Zylinder nach Anspruch 1, wobei der Gleittisch (14) mit dem Kolben (90) gekoppelt ist, um sich mit diesem in einer Richtung entlang des Zylinderrohres (12) zu bewegen, und außerdem mit einem Schwimmechanismus (152), der an dem Gleittisch (14) angebracht ist, um Verschiebungen im wesentlichen senkrecht zu dieser Richtung zu gestatten.

16. Stangenloser Zylinder nach Anspruch 15, wobei der Schwimmechanismus (152) eine Klammer (158) umfaßt, die an dem Gleittisch (14) befestigt ist, und einen Verbinder (164) mit einer Werkstückaufnahmefläche (150), die nach oben von der Klammer (158) vorsteht, wobei der Verbinder (164) über einen Stift (154) mit dem Gleittisch (14) gekoppelt ist, um sich im wesentlichen senkrecht zu der Richtung zu verschieben.

17. Stangenloser Zylinder nach Anspruch 16, wobei die Klammer (158) eine nach oben vorstehende Stufe (168) aufweist, wobei die Klammer (158) an dem Gleittisch (14) befestigt ist, um die Stufe (168) zu biegen, um den Stift (154) an einer schaukelnden Bewegung zu hindern.