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Hintergrund der Erfindung
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Gebiet der Erfindung:
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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Fluiddruckzylinder, der durch die Wirkung eines Druckfluides die Verschiebung eines Kolbens entlang axialer Richtungen bewirkt.
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Beschreibung des Standes der Technik:
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Bisher wurde ein Fluiddruckzylinder als ein Mittel zum Antreiben verschiedener Arten industrieller Maschinen, wie Werkstücktransport- und Positioniervorrichtungen oder dergleichen, eingesetzt.
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Im Allgemeinen bewirkt ein Fluiddruckzylinder, dass ein Kolben, der im Inneren eines Zylindergrundkörpers angeordnet ist, durch die Wirkung eines Druckfluides, das von einem Druckfluidanschluss zugeführt wird, in axialer Richtung verschoben wird, wodurch ein Transport, die Positionierung oder dergleichen der Werkstücke über eine Kolbenstange, die mit einem Ende des Kolbens verbunden ist, durchgeführt wird. Im Hinblick auf derartige Zylinder besteht in jüngerer Zeit die Forderung, die Größe des Fluiddruckzylinders zu minimieren, und insbesondere die Länge (Gesamtlänge des Fluiddruckzylinders) in der axialen Richtung zu verkürzen, wobei die Hublänge des Kolbens (Kolbenstange) beibehalten werden muss.
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Ausgehend von diesen Forderungen im Stand der Technik hat die vorliegende Anmelderin einen Fluiddruckzylinder vorgeschlagen, dessen Gesamtlänge verkürzt ist, wobei die Hublänge des Fluiddruckzylinder beibehalten wird, indem eine Öffnung des Zylindergrundkörpers mit einer im Wesentlichen ebenen Kappe verschlossen wird und der Kolben an der Kappe anschlägt, wenn der Kolben eine Verschiebungsendposition erreicht (vergleiche
japanische Patentoffenlegungsschrift Nr. 2005-240936 ).
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Wie in 11 gezeigt ist, ist in einem solchen Fluiddruckzylinder ein abgestufter Abschnitt 3 vorgesehen, indem ein Stufenbildungsprozess an einer Endfläche des Kolbens 2, die der Kappe 1 gegenüberliegt, durchgeführt wird. Wenn der Kolben 2 an der Kappe 1 zur Anlage kommt, wird hierdurch ein Raum (Luftdurchgang) S2 gebildet, durch welchen das Druckfluid zwischen der Kappe 1 und dem Kolben 2 eingeführt werden kann.
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Zusammenfassung der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung hat die Aufgabe, einen Fluiddruckzylinder vorzuschlagen, bei dem ein Raum, in welchen ein Druckfluid eingeführt werden kann, im Inneren eines Zylindergrundkörpers ausgebildet ist, ohne dass ein abgestufter Abschnitt an einer Endfläche des Kolbens oder einer Endfläche der Kappe vorgesehen wird, wobei außerdem die Gesamtlänge des Fluiddruckzylinders verkürzt werden kann und gleichzeitig die Hublänge des Kolbens beibehalten wird. Dadurch wird die Verkleinerung des Fluiddruckzylinders weiter gefördert und unterstützt.
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Zur Lösung der oben genannten Aufgabe liegt die vorliegende Erfindung in einem Fluiddruckzylinder, umfassend:
einen Zylindergrundkörper mit einer darin ausgebildeten Zylinderkammer, in welche ein Druckfluid eingeführt wird;
einem Kolben, der mit einer Kolbenstange verbunden ist, wobei der Kolben im Inneren der Zylinderkammer in axialer Richtung des Zylindergrundkörpers verschiebbar ist;
eine Kappe zum Blockieren eines offenen Endes der Zylinderkammer, die in dem Zylindergrundkörper angeordnet ist; und
ein Stangenende, das ein anderes offenes Ende der Zylinderkammer blockiert, wobei:
in der Nähe des einen offenen Endes der Zylinderkammer ein Druckfluideinlass/-auslassanschluss vorgesehen ist, der mit der Zylinderkammer in dem Zylindergrundkörper in Verbindung steht;
in der Nähe des anderen offenen Endes der Zylinderkammer ein zweiter Druckfluideinlass/-auslassanschluss vorgesehen ist, der mit der Zylinderkammer in dem Zylindergrundkörper in Verbindung steht; und
wobei die Kappe umfasst:
einen ebenen Grundkörperabschnitt, an dem eine Endfläche des Kolbens anschlägt; und
einen Außenkantenabschnitt, der an einem Außenumfang des Grundkörperabschnitts vorgesehen ist, wobei der Außenkantenabschnitt von dem Grundkörperabschnitt zu dem einen Ende der Zylinderkammer gebogen ist, und wobei ein distales Ende des Außenkantenabschnitts mit einer inneren Umfangswand der Zylinderkammer verriegelt ist;
wenn die Endfläche des Kolbens an dem Grundkörperabschnitt zur Anlage kommt, wird ein Raum gebildet, der von dem Außenkantenabschnitt, der inneren Umfangswand der Zylinderkammer und der Endfläche des Kolbens umgeben wird; und
der Raum steht mit dem ersten Druckfluideinlass/-auslassanschluss in Verbindung.
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Wenn der Kolben an der Kappe zur Anlage kommt, kann gemäß der vorliegenden Erfindung auch ohne Ausbildung eines abgestuften Abschnitts an der Endfläche des Kolbens ein Raum gebildet werden, durch welchen das Druckfluid in das Innere der Zylinderkammer eingeführt werden kann. Dementsprechend kann die Länge des Kolbens um die Breitendimension entsprechend dem abgestuften Abschnitt verkürzt werden, und die Gesamtlänge des Fluiddruckzylinders kann kürzer ausgestaltet werden. Verbunden hiermit kann eine Fluiddruckkammer mit kompakterer Größe erreicht werden.
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Da ein Prozess zum Ausbilden des abgestuften Abschnitts nicht mehr notwendig ist, kann außerdem die Zahl der Herstellschritte verringert werden. Dadurch lassen sich die Herstellungskosten verringern und die Produktionseffizienz kann entsprechend verbessert werden.
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Außerdem ist ein äußerer Kantenabschnitt der Kappe zu dem offenen Ende der Zylinderkammer gebogen, und das distale Ende des Außenkantenabschnitts ist mit der inneren Umfangswand der Zylinderkammer verriegelt. Wenn die Kappe durch den mit ihr kollidierenden Kolben gepresst wird, wird daher aufgrund der Presskraft das distale Ende des Außenkantenabschnitts dazu gebracht, weiter in die innere Umfangswand der Zylinderkammer einzubeißen. Als Folge hiervon kann die Kappe Stöße von dem Kolben in geeigneter Weise absorbieren. Im Vergleich zu dem Stand der Technik kann dementsprechend eine Wanddicke der Kappe, die zur Gewährleistung der Festigkeit der Kappe erforderlich ist, in axialer Richtung dünn ausgestaltet werden. Als Folge hiervon kann die Gesamtlänge des Fluiddruckzylinders verkürzt werden.
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Außerdem kann eine Endfläche, die der Kappe zugewandt ist, in ebener Form senkrecht zu der Axialrichtung des Zylindergrundkörpers vorgesehen sein.
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Da bei dem oben beschriebenen Aufbau die Kappe Stöße beim Anschlagen des Kolbens mit dem gesamten Grundkörperabschnitt der Kappe, die die ebene Endfläche aufweist, aufnehmen kann, wird die Kappe noch besser in die Lage versetzt, Stöße, die von dem Kolben aufgebracht werden, in geeigneter Weise zu absorbieren. Im Vergleich zu dem Stand der Technik kann daher die Wanddicke der Kappe, die zur Gewährleistung der Festigkeit der Kappe erforderlich ist, in der axialen Richtung noch dünner gemacht werden. Als Folge hiervon kann die Gesamtlänge des Fluiddruckzylinders verkürzt werden.
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Außerdem kann der Raum, in welchen ein Druckfluid eingebracht werden kann, ringförmig mit einem dreieckigen Querschnitt ausgestattet sein.
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Bei dem oben beschriebenen Aufbau kann auch in dem Fall, dass der Kolben in der Zylinderkammer in einer Umfangsrichtung gedreht wird, der Raum, der durch den Außenkantenabschnitt der Kappe, die innere Umfangswand der Zylinderkammer und die Endfläche des Kolbens begrenzt wird, immer mit dem ersten Druckfluideinlass/-auslassanschluss in Verbindung gehalten werden. Dementsprechend kann das Druckfluid zuverlässig zugeführt werden, um eine Druckkraft auf die Endfläche des Kolbens aufzubringen.
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Des Weiteren kann ein distales Ende mit schmalem Durchmesser des ersten Druckfluideinlass/-auslassanschlusses vollständig einem Raum zugewandt sein, der in ringförmiger Form mit dreieckigem Querschnitt ausgebildet ist.
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Bei dem oben beschriebenen Aufbau können unabhängig von der Position des Kolbens in der Zylinderkammer der Raum, der durch den Außenkantenabschnitt der Kappe, die innere Umfangswand der Zylinderkammer und die Endfläche des Kolbens begrenzt wird, und der erste Druckfluideinlass/-auslassanschluss immer in Verbindung miteinander gehalten werden. Dementsprechend kann das Druckfluid der Endfläche des Kolbens zuverlässig zugeführt werden, und der Kolben kann gleichmäßig in hin- und hergehender Weise verschoben werden.
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Mit der vorliegenden Erfindung werden folgende Vorteile und Wirkungsweisen erreicht.
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Im Einzelnen kann mit Hilfe eines einfachen Aufbaus ein Raum (Luftdurchgang) gebildet werden, wenn der Kolben an der Kappe zur Anlage kommt. Dadurch wird das Einbringen des Druckfluids in die Zylinderkammer ermöglicht. Dementsprechend besteht kein Bedürfnis, einen Prozess durchzuführen, um einen abgestuften Abschnitt an der Endfläche des Kolbens oder der Endfläche der Kappe auszubilden, wodurch die Länge des Kolbens oder der Kappe in axialer Richtung um eine Dimension in Breitenrichtung, die der Dicke des abgestuften Abschnitts entspricht, verkürzt werden kann. Als Folge hiervon kann die Gesamtlänge des Fluiddruckzylinders verkürzt werden. Verbunden hiermit kann ein Fluiddruckzylinder mit kompakterer Größe hergestellt werden.
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Die obigen und weitere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben sich noch deutlicher aus der nachfolgenden Beschreibung in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen, in welchen eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung beispielhaft dargestellt ist.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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1 ist ein vertikaler Schnitt durch einen Fluiddruckzylinder gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
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2 ist eine perspektivische Ansicht eines einzelnen Kappenkörpers, der in 1 gezeigt ist;
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3 ist ein vergrößerter Teilschnitt in der Umgebung der Kappe, bei dem in 1 gezeigten Fluiddruckzylinder;
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4 ist ein vergrößerter Teilschnitt, der einen Zustand in der Umgebung der Kappe gemäß 1 zeigt, bei welchem der Kolben und die Kappe aneinander anliegen;
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5 ist ein vergrößerter Teilschnitt, der einen Zustand in der Umgebung der Kappe gemäß 1 zeigt, bei welchem der Kolben und die Kappe etwas voneinander getrennt sind;
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6 ist ein vergrößerter Teilschnitt, der in der Umgebung der Kappe gemäß 1 einen Zustand zeigt, bei welchem der Kolben und die Kappe voneinander getrennt sind;
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7A ist ein vergrößerter Teilschnitt, der einen Zustand zeigt, in welchem gemäß der vorliegenden Erfindung eine Platte in eine Zylinderkammer eingesetzt und zwischen einem ersten Dorn und einem zweiten Dorn angeordnet ist;
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7B ist ein vergrößerter Teilschnitt, der einen Zustand zeigt, in welchem der Durchmesser der Platte durch den ersten Dorn und den zweiten Dorn erweitert wird, um dadurch die Kappe zu bilden;
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8A ist ein vergrößerter Teilschnitt, der bei einer ersten Modifikation einen Zustand zeigt, in dem eine Platte in die Zylinderkammer eingesetzt und zwischen einem ersten Dorn und einem zweiten Dorn angeordnet ist;
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8B ist ein vergrößerter Teilschnitt, der einen Zustand zeigt, in dem der Durchmesser der Platte durch den ersten Dorn und den zweiten Dorn erweitert wird, um dadurch die Kappe zu bilden;
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9A ist eine perspektivische Ansicht einer Kappe gemäß einer zweiten Modifikation, und 9B ist ein Schnitt durch die Kappe;
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10 ist ein vertikaler Schnitt durch einen Fluiddruckzylinder gemäß einer dritten Modifikation; und
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11 ist ein vertikaler Schnitt durch einen Fluiddruckzylinder gemäß der
japanischen Patentoffenlegungsschrift Nr. 2005-240936 .
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Detaillierte Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen
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Eine bevorzugte Ausführungsform eines Fluiddruckzylinders gemäß der vorliegenden Erfindung wird nachfolgend im Detail mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben. In 1 bezeichnet das Bezugszeichen 10 einen Fluiddruckzylinder gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
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Wie in 1 gezeigt ist, wird der Fluiddruckzylinder 10 durch ein Zylinderrohr (Zylindergrundkörper) 12 mit einem ersten Anschluss (erster Druckfluideinlass/-auslassanschluss) 16 und einem zweiten Anschluss (zweiter Druckfluideinlass/-auslassanschluss) 18, durch welche ein Druckfluid (beispielsweise Druckluft) zugeführt und abgeführt wird, eine plattenförmige (ebene) Kappe 20, die eine Öffnung (offenes Ende) des Zylinderrohres 12 blockiert, ein Stangenende 30, das eine andere Öffnung (offenes Ende) des Zylinderrohres 12 blockiert, einen Kolben 40, der zur Verschiebung in den axialen Richtungen im Inneren des Zylinderrohres 12 angeordnet ist, und eine Kolbenstange 50, die mit einem Ende des Kolbens 40 verbunden ist, gebildet.
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Das Zylinderrohr 12 ist in einer zylindrischen Form aus einem Metallmaterial, wie Aluminium oder dergleichen, geformt. Der erste Anschluss 16 ist an einer äußeren Umfangsfläche einer Endseite (in der Richtung des Pfeils A) des Zylinderrohres 12 ausgebildet, und der zweite Anschluss 18 ist an einer äußeren Umfangsfläche an der anderen Endseite (in der Richtung des Pfeils B) ausgebildet, die um einen festgelegten Abstand von dem ersten Anschluss 16 entfernt ist. Außerdem stehen der erste Anschluss 16 und der zweite Anschluss 18 jeweils über einen ersten Verbindungsdurchgang 19a bzw. einen zweiten Verbindungsdurchgang 19b mit einer Zylinderkammer 13 in Verbindung, die im Inneren des Zylinderrohres 12 ausgebildet ist.
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Wie in 2 gezeigt ist, wird die Kappe 20 beispielsweise durch Pressen einer Platte 60 aus einem metallischen Material, wie Aluminium oder dergleichen, geformt und besteht aus einem scheibenförmigen Grundkörperabschnitt 22 und einem Außenkantenabschnitt 24, in welchem der äußere Umfang des Grundkörperabschnitts 22 um einen festgelegten Winkel zu der Achse gebogen und radial nach außen erweitert ist. Außerdem ist, wie in 3 gezeigt ist, der Außenkantenabschnitt 24 der Kappe 20 so angeordnet, dass er der einen Öffnung (in der Richtung des Pfeils A) des Zylinderrohres 12 gegenüberliegt, und insbesondere so, dass er einer Seite gegenüber dem Stangenende 30 zugewandt ist.
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Außerdem ist der Außendurchmesser D2 des Außenkantenabschnitts 24 der Kappe 20 so gewählt, dass er etwas größer ist als der Innendurchmesser D1 der Zylinderkammer 13. Wenn die Kappe 20 in der einen Öffnung des Zylinderrohres 12 angebracht wird, wird im Einzelnen der Außenkantenabschnitt 24 der Kappe 20 so angebracht, dass er in eine innere Umfangswand 19 der einen Öffnung einbeißt. Genauer gesagt beißt ein distales Ende 26 der äußeren Umfangsseite, welche den Außenkantenabschnitt 24 bildet, um eine festgelegte Tiefe in die innere Umfangswand 15 des Zylinderrohres 12 ein, wodurch die Kappe 20 sicher im Inneren der einen Öffnung fixiert wird.
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Außerdem ist die Kappe 20 beispielsweise aus einem metallischen Material in der gleichen Weise geformt wie das Zylinderrohr 12. Des Weiteren wird die Härte E1 der Kappe 20 so gewählt, dass sie größer ist als die Härte E2 des Zylinderrohres 12 (E1 > E2).
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Außerdem wird eine Oberflächenbehandlung, wie eine Alumitbehandlung (d. h. eine anodische Oxidationsbeschichtung auf Aluminium oder Aluminiumlegierungen) oder dergleichen, auf die Kappe 20 angewandt. Die Dicke der behandelten Schicht, die durch die Oberflächenbehandlung ausgebildet wird, wird beispielsweise etwa zwischen 5 und 30 μm eingestellt. Außerdem ist die an der Kappe 20 ausgeführte Oberflächenbehandlung nicht auf die oben genannte Alumitbehandlung eingeschränkt, und kann beispielsweise auch eine Chromatbehandlung oder eine Beschichtung sein.
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Wie in 1 gezeigt ist, umfasst das Stangenende 30 einen Abschnitt 31 mit kleinem Durchmesser und einen daran angrenzenden Abschnitt 32 mit großem Durchmesser. Der Abschnitt 31 mit kleinem Durchmesser ist in dem Zylinderrohr 12 auf der Seite der Kappe 20 (in der Richtung des Pfeils A) angeordnet. Außerdem ist in einer ersten Ringnut 14, die in der inneren Umfangswand 15 des Zylinderrohres 13 ausgebildet ist, ein Sprengring 33 so angebracht, dass der Sprengring 33 an einer Endfläche des Abschnitts 32 mit großem Durchmesser anliegt, und das Stangenende 30 wird in einem Zustand fixiert, in dem es im Inneren der Zylinderkammer 13 positioniert ist.
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In einem zentralen Abschnitt des Stangenendes 30 ist eine Stangenöffnung 34 ausgebildet, die in der axialen Richtung (der Richtung der Pfeile A und B) durchtritt. Die Kolbenstange 50 ist durch die Stangenöffnung 34 eingesetzt. Eine zweite Ringnut 35 ist ebenfalls in dem Stangenende 30 ausgebildet, wobei ihr Durchmesser sich von der Stangenöffnung 34 erweitert und eine Stangendichtung 36 in der zweiten Ringnut 35 angebracht ist. Die Stangendichtung 36 liegt an der äußeren Umfangsseite der Kolbenstange 50 an, wodurch ein luftdichter Zustand im Inneren der Zylinderkammer 13 aufrechterhalten wird. Außerdem ist ein O-Ring 38 in einer dritten Ringnut 37 an der äußeren Umfangsfläche des Abschnitts 32 mit großem Durchmesser des Stangenendes 30 angebracht.
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Der Kolben 40 ist im Inneren des Zylinderrohres 12 angeordnet und in den axialen Richtungen verschiebbar. An der äußeren Umfangsfläche des Kolbens 40 ist in einer vierten Ringnut 42 eine Kolbendichtung 43 angebracht. Mit Hilfe der Kolbendichtung 43 wird die Zylinderkammer 13 in eine kappenseitige Zylinderkammer 13a und eine stangenendseitige Zylinderkammer 13b unterteilt.
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Außerdem ist innerhalb des Kolbens 40 eine Kolbenöffnung 44 ausgebildet, die in der axialen Richtung (der Richtung der Pfeile A und B) durch den Kolben 40 durchtritt. Ein Verbindungsabschnitt 52 der Kolbenstange 50 ist durch die Kolbenöffnung 44 eingesetzt. Die Kolbenöffnung 44 umfasst eine kappenseitige Kolbenöffnung 44a, die sich in sich verjüngender Form öffnet, wobei ihr Durchmesser sich zu der Seite der Kappe 20 (in der Richtung des Pfeils A) erweitert, und eine stangenendseitige Kolbenöffnung 44b, die mit der kappenseitigen Kolbenöffnung 44a in Verbindung steht und sich mit dem gleichen Durchmesser zu der Seite des Stangenendes 30 (in der Richtung des Pfeils B) öffnet. Der Verbindungsabschnitt 52 der Kolbenstange 50 wird, nachdem er durch die stangenendseitige Kolbenöffnung 44b eingesetzt wurde, plastisch so definiert, dass er die kappenseitige Kolbenöffnung 44a blockiert, und ist in einer ebenen Form senkrecht zu der axialen Richtung des Zylindergrundkörpers 12 geformt. Hierdurch wird die Endfläche des Kolbens 40, die der Kappe 20 zugewandt ist, ebenfalls eben und senkrecht zu der axialen Richtung des Zylindergrundkörpers 12 ausgebildet.
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Gemäß der vorliegenden Erfindung wird dann, wenn die Endfläche des Kolbens 40, die der Kappe 20 zugewandt ist, an dem Grundkörperabschnitt 22 der Kappe 20 anschlägt, ein kleiner Raum (Luftdurchgang) S1 gebildet, der durch den Außenkantenabschnitt 24 der Kappe 20, die innere Umfangswand 15 der Zylinderkammer 13 und die Endfläche des Kolbens 40 begrenzt wird, d. h. ein kleiner Raum (Luftdurchgang) S1, durch welchen das Druckfluid in die Zylinderkammer 13 eingeführt werden kann.
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Der Raum S1 steht über den ersten Verbindungsdurchgang 19a mit dem ersten Anschluss 16 in Verbindung.
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Wie in 1 gezeigt ist, ist der Raum S1 außerdem ringförmig mit einem dreieckigen Querschnitt ausgebildet. Auch in dem Fall, dass der Kolben 40 in einer Umfangsrichtung im Inneren der Zylinderkammer 13 gedreht wird, wird daher der Raum S1 kontinuierlich in Verbindung mit dem ersten Anschluss 16 gehalten. Dementsprechend kann das Druckfluid zuverlässig zugeführt werden, um eine Druckkraft auf die Endfläche des Kolbens 40 aufzubringen.
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Außerdem weist der erste Verbindungsdurchgang 19a einen kleineren Durchmesser auf als die Öffnung des ersten Anschlusses 16, der an dem Außenumfang des Zylinderrohres 12 vorgesehen ist, so dass die Öffnung (distales Ende) des ersten Verbindungsdurchgangs 19a vollständig dem Raum S1 zugewandt ist. Im Einzelnen ist der Durchmesser der Öffnung (distales Ende) des ersten Verbindungsdurchgangs 19a so geformt, dass er kürzer ist als eine Seite des Raums S1, mit dreieckigem Querschnitt, in der inneren Umfangswand 15 der Zylinderkammer 13. Durch diesen Aufbau wird das Druckfluid der Endfläche des Kolbens 40 zuverlässig zugeführt, so dass die hin- und hergehende Bewegung des Kolbens 40 durchgeführt werden kann.
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Der Fluiddruckzylinder 10 gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist im Wesentlichen wie oben beschrieben aufgebaut. Als nächstes wird ein Montagevorgang, mit welchem die Kappe 20 an dem Zylinderrohr (Zylindergrundkappe) 12 angebracht wird, mit Bezug auf die 7A und 7B beschrieben.
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Zunächst wird in einem Zustand, in welchem der Kolben 40 und die Kolbenstange 50 nicht durch die Zylinderkammer 13 in das Innere des Zylinderrohres 12 eingesetzt sind, das Zylinderrohr 12 in einem Vorbereitungszustand so positioniert, dass die Öffnung an dem einen Ende des Zylinderrohres 12 nach oben orientiert ist.
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In diesem Vorbereitungszustand wird ein erster Dorn (Formelement) 70 von der anderen Öffnung, d. h. von der unteren Seite, des Zylinderrohres 12 so in die Zylinderkammer 13 eingesetzt, dass ein Ende des ersten Dorns 70 an einer Installationsposition der Kappe 20 in der Zylinderkammer 13 angeordnet ist. Der erste Dorn 70 wird durch eine Welle gebildet, deren Ende eine ebene Form aufweist. Der Durchmesser des ersten Dorns 70 ist so gewählt, dass er etwas kleiner ist als der Innendurchmesser D1 der Zylinderkammer 13. Zu dieser Zeit sind der erste Dorn 70 und die Zylinderkammer 13 auf derselben Achse angeordnet, und die Endfläche des ersten Dorns 70 ist im Wesentlichen senkrecht zu der Achse der Zylinderkammer 13 angeordnet.
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Als nächstes wird die Platte 60, die die Basis der Kappe 20 wird, von der Seite der einen Öffnung, d. h. von der oberen Seite, der Zylinderkammer 13 eingesetzt. Die Platte 60 weist im Querschnitt eine gekrümmte Form auf und hat eine im Wesentlichen konstante Dicke. Außerdem ist der Außendurchmesser der Platte 60 so geformt, dass er im Wesentlichen der gleiche Durchmesser oder etwas kleiner ist wie/als der innere Umfangsdurchmesser D1 der Zylinderkammer 13.
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Anders ausgedrückt ist die Querschnittsfläche der Platte 60 so gewählt, dass sie wenigstens im Wesentlichen gleich oder kleiner ist als die Querschnittsfläche der Zylinderkammer 13.
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Außerdem wird die Platte 60 so in die Zylinderkammer 13 eingesetzt, dass ihr vorgewölbter zentraler Abschnitt nach unten orientiert ist und dass die Platte 60 in einem Zustand ist, in dem sie an der Endfläche des ersten Dorns 70 angebracht wird. Da der Außendurchmesser der Platte 60 im Wesentlichen der gleiche oder etwas kleiner ist wie/als der Innendurchmesser D1 der Zylinderkammer 13, wird die Platte 60 in die Zylinderkammer 13 eingesetzt, ohne die innere Umfangswand 15 der Zylinderkammer 13 zu berühren. Dementsprechend wird eine Beschädigung der inneren Umfangswand 15 durch die Platte 60 vermieden.
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Schließlich wird ein zweiter Dorn (Formelement) 80, dessen distales Ende eine sich verjüngende Form 81 aufweist, von der Seite der einen Öffnung, d. h. von der oberen Seite der Zylinderkammer 13 eingesetzt und mit einem festgelegten Druck abgesenkt. Ähnlich dem ersten Dorn 70 besteht der zweite Dorn 80 aus einer Welle mit einer ebenen unteren Endfläche. Der Durchmesser der unteren Endfläche ist so gewählt, dass er kleiner ist als der Durchmesser des ersten Dorns 70.
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Durch Absenken des zweiten Dorns 80 wird außerdem die Platte 60 zwischen der Endfläche des zweiten Dorns 80 und der Endfläche des ersten Dorns 70 gegriffen und gepresst. Als Folge dieser Presskraft wird, wie in 7B gezeigt ist, der ebene Grundkörperabschnitt 22 zwischen dem ersten Dorn 70 und dem zweiten Dorn 80 ausgebildet, und der äußere Umfangsabschnitt der Platte 60 wird durch die Wirkung der sich verjüngenden Form 81 nach oben gebogen, um dadurch den Außenkantenabschnitt 24 der Kappe 20 zu bilden. Anders ausgedrückt wird der Bereich der Platte 60, der durch den ersten Dorn 70 und den zweiten Dorn 80 gegriffen wird, der ebene Grundkörperabschnitt 22. Außerdem wird der äußere Umfangsabschnitt des Grundkörperabschnitts 22, d. h. der Bereich, dessen Durchmesser radial nach außen erweitert und nach oben plastisch deformiert wird, der Außenkantenabschnitt 24. Hierdurch wird die Platte 60 zu der Kappe 20 geformt.
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Zu dieser Zeit wird als Folge der Tatsache, dass der Außenkantenabschnitt 24 radial nach außen erweitert und nach oben plastisch deformiert wird, der Außendurchmesser D2 des Außenkantenabschnitts 24 der Kappe 20 größer als der Innendurchmesser D1 der Zylinderkammer 13 (D2 > D1). Hierdurch beißt das distale Ende 26 des Außenkantenabschnitts 24 in die innere Umfangswand 15 der Zylinderkammer 13 ein und verriegelt sich mit dieser, wodurch die Kappe 20 an dem Zylinderrohr 12 fixiert wird.
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Als Folge der Tatsache, dass die Kappe 20 in dieser Weise an dem Zylinderrohr (Zylindergrundkörper) 12 angebracht wird, wird dann, wenn die Endfläche des Kolbens 40 an dem Grundkörperabschnitt 22 der Kappe 20 zur Anlage kommt, der Raum (Luftdurchgang) S1, durch welchen das Druckfluid in die Zylinderkammer 13 eingeführt werden kann, durch den Außenkantenabschnitt 24 der Kappe 20, die innere Umfangswand 15 der Zylinderkammer 13 und die Endfläche des Kolbens 40 gebildet (vergleiche 1). Im Einzelnen kann ohne Durchführen eines Vorgangs zur Ausbildung eines abgestuften Abschnitts der kleine Raum (Luftdurchgang) S1 gebildet werden, durch welchen das Druckfluid in die Zylinderkammer 13 eingebracht werden kann. Aufgrund der Tatsache, dass eine Dimension in Breitenrichtung entsprechend den abgestuften Abschnitt entfallen kann, kann dementsprechend die Länge in der axialen Richtung des Kolbens 40 oder der Kappe 20 verkürzt werden, und die Gesamtlänge des Fluiddruckzylinders 10 kann ebenfalls verkürzt werden.
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Da der Stufenausbildungsvorgang nicht mehr notwendig ist, kann außerdem die Zahl der Herstellungsschritte verringert werden. Dementsprechend kann eine Verbesserung der Produktionseffizienz und eine Verringerung der Herstellungskosten erreicht werden.
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Außerdem wird der Außenkantenabschnitt 24 der Kappe 20 zu dem offenen Ende der Zylinderkammer 13 gebogen, und das distale Ende 26 des Außenkantenabschnitts 24 greift an der inneren Umfangswand 15 der Zylinderkammer 13 an und verriegelt diese. Wenn die Kappe 20 durch den Kolben 40 gepresst wird und mit diesem kollidiert, wird durch die Presskraft das distale Ende 26 des Außenkantenabschnitts 24 daher dazu veranlasst, noch stärker in die innere Umfangswand 15 der Zylinderkammer 13 einzubeißen. Als Folge hiervon ist die Kappe 20 in der Lage, Stöße von dem Kolben 40 in geeigneter Weise zu absorbieren. Im Vergleich zu dem Stand der Technik kann daher die Wanddicke der Kappe 20, die zur Gewährleistung ihrer Festigkeit erforderlich ist, in der axialen Richtung dünner gemacht werden. Als Folge hiervon kann die Gesamtlänge des Fluiddruckzylinders 10 verkürzt werden, ohne dass der Hub verringert werden muss.
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Des Weiteren kann die Platte 60 in die Zylinderkammer 13 eingesetzt werden, ohne auf der inneren Umfangswand 15 der Zylinderkammer 13 zu gleiten, weil die Platte 60 einen Außendurchmesser aufweist, der etwas kleiner ist als der Innendurchmesser D1 der Zylinderkammer 13. Hierdurch wird beim Einsetzen der Platte 60 keine Beschädigung der inneren Umfangswand 15 durch die Platte 60 hervorgerufen und das Auftreten geringer Leckagen von Druckfluid durch einen solchen beschädigten Bereich kann vorteilhafterweise vermieden werden.
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Da die Kappe 20 an einer gewünschten Position in der axialen Richtung der Zylinderkammer 13 fixiert werden kann, werden außerdem ein Verriegelungsring zur Fixierung der Kappe, der bei dem Fluiddruckzylinder gemäß dem Stand der Technik eingesetzt wurde, eine Nut zum Anbringen des Verriegelungsrings und ein O-Ring, der an der äußeren Umfangsfläche der Kappe angeordnet ist, unnötig. Dadurch können die Herstellungskosten und die Zahl der Komponenten des Fluiddruckzylinders 10 verringert werden, und die Produktionseffizienz lässt sich verbessern.
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Weil der Außenkantenabschnitt 24 der Kappe 20 so angeordnet ist, dass er einer Seite gegenüber der Zylinderkammer 13 zugewandt ist, wird daher auch in dem Fall, dass eine Druckkraft des Kolbens 40 auf die Kappe 20 aufgebracht wird, oder wenn Druck des Druckfluides in der Zylinderkammer 13 hierauf aufgebracht und die Kappe 20 in einer Richtung weg von der Zylinderkammer 13 gepresst wird, das distale Ende 26 des Außenkantenabschnitts 24 durch den oben genannten Druck dazu gebracht, noch stärker in die innere Umfangswand 15 der Zylinderkammer 13 einzubeißen. Dementsprechend kann ein Lösen der Kappe 20 aus dem Zylinderrohr 12 zuverlässig verhindert werden. Im Einzelnen übernimmt der Außenkantenabschnitt 24 eine Haltefunktion, um ein Lösen der Kappe 20 zu verhindern.
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Da an der Kappe 20 eine Oberflächenbehandlung durchgeführt wird, kann außerdem die Kappe 20 durch die Oberflächenbehandlung, eine Beschichtung oder dergleichen, in engem Kontakt mit der inneren Umfangsfläche 15 der Zylinderkammer 13 in dem Zylinderrohr 12 gehalten werden. Als Folge hiervon kann auch eine minimale Leckage von Druckfluid zwischen der Kappe 20 und der Zylinderkammer 13 des Zylinderrohres 12 zuverlässig verhindert werden.
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Da die Kappe 20 und das Zylinderrohr 12 aus dem gleichen Material geformt sind, haben sie außerdem den gleichen Ausdehnungskoeffizienten sowie das gleiche volumetrische Ausdehnungsverhältnis bei Temperaturänderungen. Auch in dem Fall, dass der Fluiddruckzylinder 10 einer Temperaturänderung unterworfen wird, werden somit zwischen dem Zylinderrohr 12 und der Kappe 20 keine Spalte oder Lücken ausgebildet. Als Folge hiervon kann eine Leckage von Druckfluid, die durch Temperaturänderungen bewirkt würde, zuverlässig verhindert werden. Da die Kappe 20 und das Zylinderrohr 12 miteinander verklebt werden können, kann außerdem eine sehr kleine Leckage von Druckfluid, das zwischen der Kappe 20 und dem Zylinderrohr 12 durchtritt, zuverlässig verhindert werden.
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Da die Härte E1 der Kappe 20 so gewählt ist, dass sie größer ist als die Härte E2 des Zylinderrohres 12 (E1 > E2), kann außerdem die Kappe 20 angebracht werden, wobei sie in die innere Umfangswand 15 der Zylinderkammer 13 einbeißt. Als Folge hiervon wird die Kappe 20 zuverlässig und fest an dem Zylinderrohr 12 fixiert.
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Außerdem sind sowohl das Zylinderrohr 12 als auch die Kappe 20 aus Aluminium hergestellt. Nachdem die Kappe 20 an dem Zylinderrohr 12 angebracht wurde, kann daher eine Oberflächenbehandlung, wie eine Alumitbehandlung oder dergleichen gemeinsam an dem Zylinderrohr 12 und der Kappe 20 durchgeführt werden. Als Folge hiervon tritt bei der Durchführung der Oberflächenbehandlung das Behandlungsmittel zwischen die Kappe 20 und das Zylinderrohr 12 ein und penetriert, wodurch alle kleinen Lücken zwischen diesen Elementen abgedichtet werden. Somit kann eine sehr kleine Leckage von Druckfluid verhindert werden, und die Zahl der Herstellungsschritte kann verringert werden.
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Weil die Kappe 20 aus einem plattenförmigen Metallmaterial hergestellt wird, können außerdem selbst in dem Fall, dass der Kolben 40 an der Kappe 20 anschlägt und hierdurch angehalten wird, Stöße, die von dem Kolben 40 ausgeübt werden, passend gedämpft werden, weil die Kappe 20 bei dem Anschlagen des Kolbens elastisch deformiert wird.
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Der Fluiddruckzylinder 10 gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist im Wesentlichen wie oben beschrieben aufgebaut. Als nächstes wird die Betriebsweise des Fluiddruckzylinders 10 erläutert.
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Wie in 4 gezeigt ist, wird ein Zustand, in welchem der Kolben 40 an der Kappe 20 anliegt und durch Schmierfett (nicht dargestellt), das auf die jeweiligen Endflächen der Kappe 20 und des Kolbens 40 aufgebracht ist, in engem Kontakt mit der Kappe 20 steht, als eine Ursprungsposition erläutert.
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Zunächst wird in der Ursprungsposition ein Druckfluid von einer nicht dargestellten Druckfluidzufuhrquelle dem ersten Anschluss 16 zugeführt. In diesem Fall wird der zweite Anschluss 18 durch Betätigung eines nicht dargestellten Schaltventils in einen Zustand versetzt, in dem er zur Umgebung offen ist.
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Das Druckfluid, das dem ersten Anschluss 16 zugeführt wird, wird durch den ersten Verbindungsdurchgang 19a dem Inneren der Zylinderkammer 13 zugeführt. Im Einzelnen wird das Druckfluid dem Raum (Luftdurchgang) S1 zugeführt, der durch den Außenkantenabschnitt 24 der Kappe 20, die innere Umfangswand 15 der Zylinderkammer 13 und die Endfläche des Kolbens 40 gebildet wird.
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Als nächstes bringt, wie in 5 gezeigt ist, das Druckfluid, das dem Raum (Luftdurchgang) S1 zugeführt wird, Druck auf die Endfläche des Kolbens 40 zu der Seite des Stangenendes 30 (in der Richtung des Pfeils B) auf. Als Folge hiervon wird der Kolben 40, der über das Schmierfett in engem Kontakt mit dem Grundkörperabschnitt 22 der Kappe 20 stand, in einer Richtung weg von der Kappe 20 verschoben, und insbesondere zu der Seite des Stangenendes 30 (in der Richtung des Pfeils B).
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Wenn sich der Kolben 40 von dem Grundkörperabschnitt 22 der Kappe 20 entfernt, presst das Druckfluid weiter auf die Endfläche des Kolbens 40.
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Dementsprechend wird, wie in 6 gezeigt ist, der Kolben 40 zusammen mit der Kolbenstange 50 weiter in einer Richtung (der Richtung des Pfeils B) weg von der Kappe 20 verschoben. Somit wird die Kolbenstange 50 dazu gebracht, allmählich von dem Stangenende 30 nach außen vorzustehen, und die Endfläche des Kolbens 40, die dem Stangenende 30 zugewandt ist, erreicht beim Anschlagen an der Endfläche des Stangenendes 30 ihre Verschiebungsendposition.
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Als nächstes wird in dem Fall, dass der Kolben 40 von der oben genannten Verschiebungsendposition zu der Ursprungsposition zurückgeführt wird, das Druckfluid, das dem ersten Anschluss 16 zugeführt wurde, über eine nicht dargestellte Schaltvorrichtung dem zweiten Anschluss 18 zugeführt. Als Folge der Tatsache, dass das Druckfluid über den zweiten Verbindungsdurchgang 19b der Zylinderkammer 13 zugeführt wird, wird der Kolben 40 allmählich in einer Richtung (in der Richtung des Pfeils A) gepresst, in welcher er sich von dem Stangenende 30 entfernt. In diesem Fall ist der erste Anschluss 16 in einem Zustand, in dem er zur Umgebung offen ist.
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Zusammen mit der Verschiebung des Kolbens 40 wird außerdem die Kolbenstange 50 so verschoben, dass sie allmählich in das Innere des Stangenendes 30 eintritt. Der Kolben 40 wird beim Anschlagen an der Kappe 20 zu der Ursprungsposition zurückgeführt, woraufhin die Zufuhr des Druckfluides unterbrochen wird.
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Die Platte 60, die die Kappe 20 bildet, ist nicht darauf eingeschränkt, in der oben beschriebenen Weise mit einem gekrümmten Querschnitt ausgestaltet zu sein. Beispielsweise kann, wie in 8A gezeigt ist, eine Platte 160 vorgesehen sein, die einen Außenkantenabschnitt 124 aufweist, dessen äußerer Umfangsbereich vorab nach oben gebogen wurde. Im Hinblick auf eine solche Platte 160 kann die Bildung einer Kappe 120 durchgeführt werden, indem ein dritter Dorn 180, der der Querschnittsform der Platte 160 entspricht, verwendet wird (vergleiche 8B).
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Da in diesem Fall der Grundkörperabschnitt 122 und der Außenkantenabschnitt 124 vorab an der Platte 160 ausgebildet wurden, kann der Außenkantenabschnitt 124 an der Kappe 120 zuverlässiger und mit hoher Präzision ausgebildet werden. Wenn die Kappe 120 im Inneren der Zylinderkammer 18 installiert wird, beißt außerdem das distale Ende 126 des Außenkantenabschnitts 124 zuverlässig in die innere Umfangswand 15 der Zylinderkammer 13. Dadurch kann die Kappe 120 zuverlässig und fest an dem Zylinderrohr 12 angreifen und mit diesem verriegelt werden.
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Anstelle der oben genannten Kappe 20 oder der Kappe 120 kann, wie in den 9A und 9B gezeigt ist, eine Kappe 220 verwendet werden, die einen Grundkörperabschnitt 222 mit einem gekrümmten Querschnitt aufweist und einen Außenkantenabschnitt 224, der in ebener Form an dem Außenumfang des Grundkörperabschnitts 222 ausgebildet ist.
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Bei der in den 9A und 9B gezeigten Kappe 220 wird als Folge der Tatsache, dass er durch den ersten Dorn 70 und den zweiten Dorn 80 gepresst wird, der Grundkörperabschnitt 222 in ebener Form plastisch deformiert. Dann wird der Grundkörperabschnitt 222 zusammen mit dem Außenkantenabschnitt 224 einem radial nach außen gerichteten plastischen Fließen unterworfen. Als Folge hiervon wird die Kappe 220 insgesamt eben ausgebildet und ihr Außendurchmesser wird erweitert. Dementsprechend beißt der Außenkantenabschnitt 224 der Kappe 220 senkrecht in die innere Umfangswand 15 der Zylinderkammer 13 ein und wird dann mit der inneren Umfangswand 15 verriegelt.
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Des Weiteren kann anstelle des oben beschriebenen Kolbens 40, wie in 10 gezeigt ist, ein Kolben 140 verwendet werden, in dem eine Kolbenöffnung 144 mit einem im Wesentlichen konstanten Durchmesser ausgebildet ist, die durch den Kolben 40 in der axialen Richtung (der Richtung der Pfeile A und B) durchtritt.
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Ein Verbindungskörper 150, der mit einem Ende der Kolbenstange 50 verbunden ist, ist in die Kolbenöffnung 144 eingesetzt. Der Verbindungskörper 150 wird beispielsweise durch Pressen eines Plattenelements aus einem metallischen Material, wie Edelstahl oder dergleichen, geformt und wird durch einen scheibenförmigen Grundkörperabschnitt 153 und einen Außenkantenabschnitt 154 gebildet, wobei der Außenumfang des Grundkörperabschnitts 153 um einen festgelegten Winkel zu der Achse gebogen und im Durchmesser radial nach außen erweitert ist. Der Außenkantenabschnitt 154 des Verbindungskörpers 150 ist so angeordnet, dass er einer Öffnung (in der Richtung des Pfeils A) und insbesondere der Seite der Kappe 20 des Zylinderrohrs 12 zugewandt ist.
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Der Außendurchmesser des Außenkantenabschnitts 154 ist so gewählt, dass er etwas größer ist als der Innendurchmesser der Kolbenöffnung 144. Anders ausgedrückt ist der Außenkantenabschnitt 154 des Verbindungskörpers 150 so angebracht, dass er in die innere Umfangswand der Kolbenöffnung 144 einbeißt. Im Einzelnen beißt das distale Ende 156 der äußeren Umfangsseite des Außenkantenabschnitts 154 um eine festgelegte Tiefe in die innere Umfangswand der Kolbenöffnung 144 ein, wodurch der Verbindungskörper 150 im Inneren der Kolbenöffnung 144 fixiert wird.
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Wenn der Kolben 140 verschoben wird und an der Kappe 20 zur Anlage kommt, wird der Verbindungskörper 150 elastisch deformiert, wodurch auf die Kappe 20 aufgebrachte Stöße gedämpft werden. Dementsprechend wird im Vergleich zu der Verwendung des Kolbens 40 der Vorteil erreicht, dass die Wanddicke der Kappe 20, die zur Gewährleistung ihrer Festigkeit erforderlich ist, in der axialen Richtung dünner gestaltet werden kann.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- JP 2005-240936 [0004, 0032]
