DE10300117A1

DE10300117A1 - Zylinder mit drei Haltepositionen

Info

Publication number: DE10300117A1
Application number: DE10300117A
Authority: DE
Inventors: Akihiro Hirano; Kaichiro Mitsui; Mitsunori Magaribuchi; Takayuki Matsuda; Futoshi Furumaki
Original assignee: SMC Corp
Current assignee: SMC Corp
Priority date: 2002-01-22
Filing date: 2003-01-07
Publication date: 2003-08-07
Anticipated expiration: 2023-01-08
Also published as: JP3978717B2; DE10300117B4; JP2003287005A; US20030136254A1; US6807895B2

Abstract

Ein Drücker, der einen kürzeren Hub hat als ein Kolben in einem Zylindergrundkörper und der sowohl als Mittel zum Drücken des Kolbens von einem Hubende zurück zu einer Zwischenstoppposition und als Mittel zum Anhalten des Kolbens an der Zwischenstoppposition dient, ist so angeordnet, dass er unabhängig von dem Kolben bewegt werden kann. Pressmittel, die den Drücker zu der Zwischenstoppposition verschieben, sind vorgesehen.

Description

Technisches Gebiet

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Zylinder mit drei Haltepositionen, der eine Zwischenstoppposition zwischen einem Vorwärtshubende und einem rückwärtigen Hubende aufweist.

Stand der Technik

Derartige Zylinder mit drei Halte- oder Stopppositionen werden bspw. dazu verwendet, einen Schnappschlossschlüssel an einem Lastanschluss, der in einem Herstellprozess für Halbleiterwafer verwendet wird, drehend anzutreiben (vgl. die japanische Veröffentlichung JP 2001-2428610A).

Ein solcher Zylinder mit drei Stopppositionen ist wie in Fig. 14 dargestellt aufgebaut. Der Zylinder umfasst einen Kolben 2 und eine Kolbenstange 3, die sich im Inneren des Zylinderrohres 1 frei vorwärts und rückwärts bewegen kann, ein Federaufnahmeelement 4, das beweglich an der Kolbenstange 3 angebracht ist, einen Stopper 5 und eine Zylinderabdeckung 6, die die Bewegung des Federaufnahmeelementes 4 in einer Richtung begrenzt, eine erste Feder 7, die zwischen dem Federaufnahmeelement 4 und dem Kolben 2 vorgesehen ist, einen vertieften Abschnitt 3a, der an einem Ende der Kolbenstange 3 ausgebildet ist, und einen Haltestift 9, der durch eine zweite Feder 8 in einer Richtung vorgespannt wird, in welcher er mit dem vertieften Abschnitt 3a in Eingriff steht.

Wenn der erste Anschluss 11 auf einen hohen Druck eingestellt wird und der zweite Anschluss 12 auf einen niedrigen Druck, bewegt sich der Kolben 2 zu dem rückwärtigen Hubende und das Federaufnahmeelement 4 liegt an der Zylinderabdeckung 6 an, sodass die erste Feder 7 zusammengedrückt wird. In diesem Zustand wird, wenn der erste Anschluss 4 zu einem niedrigen Druck umgeschaltet wird, die Kolbenstange 3 durch die erste Feder 7 vorwärts bewegt, sodass der Haltestift 9 an einer Zwischenposition anhält, an welcher er mit dem vertieften Abschnitt 3a in Eingriff steht. Wenn in diesem Zustand der zweite Anschluss auf einen hohen Druck umgeschaltet wird, zieht sich der Haltestift 9 aufgrund des Fluiddruckes zurück, sodass er von dem vertieften Abschnitt 3a getrennt wird und sich der Kolben 3 zu dem vorderen Hubende bewegt.

Bei einem solchen herkömmlichen Zylinder mit drei Stopppositionen ist es unvermeidbar, dass der Aufbau des Zylinders kompliziert und die Größe des Zylinders in einer axialen und einer hierzu senkrechten Richtung groß ist, weil der Haltestift 9, der durch die zweite Feder 8 vorgespannt ist, an der Seite des Zylinderrohres 1 und der vertiefte Abschnitt 3a an der Seite der Kolbenstange 3 vorgesehen sind, um die Kolbenstange 3 an der Zwischenposition anzuhalten.

Wenn die Kolbenstange 3 von der Zwischenstoppposition vorwärts bewegt wird, müssen außerdem beide Anschlüsse 11, 12 unter Druck gesetzt werden, um den Haltestift 9 zuverlässig zu lösen. Daher ist es notwendig, für beide Anschlüsse eine Druckzuführung und Abgasabführung durchzuführen. Diese Aufgabe kann nicht durch ein Drei-Wege-Ventil erfüllt werden, sondern es ist notwendig, zwei Zwei-Positions-Drei-Wege-Ventile einzusetzen.

Beschreibung der Erfindung

Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Zylinder mit drei Haltepositionen vorzuschlagen, bei welchem eine Kolbenstange mit einem einfachen Mechanismus an einer Zwischenposition angehalten werden kann, ohne den herkömmlicherweise erforderlichen Haltestift und den vertieften Abschnitt vorsehen zu müssen. Außerdem soll das Anhalten des Zylinders an drei Positionen mit Verwendung eines einzigen Umschaltventils ermöglicht werden.

Diese Aufgabe wird mit der Erfindung im Wesentlichen durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Erfindungsgemäß ist ein Zylinder mit drei Haltepositionen vorgesehen, der einen hohlen Zylindergrundkörper mit einer kopfseitigen Endwand und einer stangenseitigen Endwand, einen Hauptkolben, welcher axial gleitend im Inneren des Zylindergrundkörpers angeordnet ist, wobei eine stangenseitige Druckaufnahmefläche, an welcher eine Kolbenstange angebracht ist, und eine dieser gegenüberliegende kopfseitige Druckaufnahmefläche unterschiedliche Druckaufnahmebereiche aufweisen, eine kopfseitige Druckkammer und eine stangenseitige Druckkammer, die an den beiden Seiten des Hauptkolbens ausgebildet sind, einen Drücker, welcher im Inneren des Zylindergrundkörpers an einer Position angeordnet ist, die der kopfseitigen Endwand oder der stangenseitigen Endwand näher liegt als der Hauptkolben, sodass er unabhängig von dem Hauptkolben in Axialrichtung bewegbar ist, wobei der Drücker einen kürzeren Hub hat als der Hauptkolben und sowohl als Mittel zum Drücken des Hauptkolbens von einem Hubende zurück zu einer Zwischenposition als auch als Mittel zum Anhalten des Hauptkolbens an der Zwischenstoppposition dient, und Pressmittel, die dazu dienen, den Drücker bis zu der Zwischenstoppposition zu verschieben, aufweist.

Bei dem Zylinder mit drei Haltepositionen mit dem oben beschriebenen Aufbau, bewegt sich der Kolben vorwärts und rückwärts, indem Druckfluid abwechselnd den beiden Druckkammern an der Kopfseite und der Stangenseite zugeführt wird. Wenn gleichzeitig Druckfluid mit gleichem Druck den beiden Druckkammern in einem Zustand zugeführt wird, in welchem der Kolben an einem Hubende an der Seite anhält, an welcher der Drücker vorgesehen ist, bewegt sich der Kolben zu der Zwischenstoppposition, weil die gemeinsame Kraft des Fluiddruckes und des Drückers größer ist als die Fluiddruckkraft, die auf die Druckaufnahmefläche auf der gegenüberliegenden Seite wirkt. Wenn sich der Kolben bis zu dieser Zwischenstoppposition bewegt, hält der Drücker an dieser Position an, sodass die Betätigungskraft des Drückers nicht mehr auf den Kolben wirkt und lediglich Fluiddruck auf die Druckaufnahmeflächen auf beiden Seiten des Kolbens wirkt. Hierdurch wird der Kolben in einen Zustand gebracht, in welchem er aufgrund des den Flächenunterschieden zwischen den Druckaufnahmeflächen auf beiden Seiten entsprechenden Unterschiedes zwischen den Fluiddruckkräften gegen den Drücker gepresst wird. Daher hält er an der Zwischenstoppposition an.

Erfindungsgemäß kann somit der Zylinder an den drei Positionen mit einem einfachen Mechanismus angehalten werden, der den Unterschied der Druckaufnahmeflächen zwischen beiden Flächen des Kolbens und den Drücker nutzt. Es ist nicht notwendig, einen Haltestift oder einen vertieften Abschnitt vorzusehen, wie sie herkömmlicherweise eingesetzt werden.

Erfindungsgemäß werden die Druckaufnahmeflächen auf beiden Seiten des Hauptkolbens so ausgestaltet, dass die Druckaufnahmefläche an der Seite des Drückers klein ist, während die Druckaufnahmefläche an der gegenüberliegenden Seite groß ist, wobei der Hauptkolben in einem Hubbereich zwischen dem Hubende der Seite mit dem Drücker und der Zwischenstoppposition angeordnet wird.

Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung ist der Drücker als hohle Hülse ausgebildet und das Pressmittel ist eine Feder. Der Drücker ist in einem Zustand, in dem der Drücker über seinen Außenumfang an einem ringförmigen Führungsbereich des Zylindergrundkörpers abgestützt wird, im Inneren des Zylindergrundkörpers an einer Position angeordnet, die der stangenseitigen Endwand näher liegt als der Hauptkolben. Die Kolbenstange durchtritt das Innere des Drückers, wobei ein entfernter (distaler) Endbereich des Drückers in die stangenseitige Druckkammer vorsteht und sein hinterer Endbereich an der Feder anliegt. Der Drücker hat einen Stopper, der mit dem Führungsbereich an einer Position seines vorderen Endes in Eingriff steht.

Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung ist der Drücker als kurze Welle ausgebildet, und das Druckmittel ist eine Feder. Der Drücker ist dabei in einer Aufnahmekammer angeordnet, die an einer Position angeordnet ist, welche der kopfseitigen Endwand näher liegt als der Hauptkolben im Inneren des Zylinderkörpers, und wird durch die Feder zu dem Hauptkolben vorgespannt. Der Hauptkolben hat einen Schaftabschnitt, der sich in abgedichteter Weise von seiner Endfläche an der Kopfseite in die Aufnahmekammer erstreckt . und an dem Drücker anliegt. Der Schaftabschnitt hat einen Durchmesser, der größer ist als der der Kolbenstange.

Gemäß einer noch weiteren Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung weist der Drücker einen ringförmigen Hilfskolbenbereich und einen hohlen Hilfsstangenbereich, welcher sich von dem Hilfskolbenbereich erstreckt, auf, und das Druckmittel ist ein Druckfluid. Der Zylindergrundkörper hat eine Hilfskolbenkammer, die von der stangenseitigen Druckkammer über eine ringförmige Trennwand getrennt ist. Der Hilfskolbenabschnitt des Drückers ist gleitend in der Hilfskolbenkammer aufgenommen. Der Hilfsstangenabschnitt wird von der Trennwand über deren Außenumfang gehalten und erstreckt sich in die stangenseitige Druckkammer. Die Kolbenstange durchtritt diesen Hilfskolbenabschnitt und das Innere des Hilfsstangenabschnittes. Eine Hilfsdruckkammer für die Zufuhr des Druckfluides ist an einer Seite des Hilfskolbenabschnittes ausgebildet.

Die stangenseitige Druckkammer und die Hilfsdruckkammer stehen miteinander über einen Durchgang in Verbindung, welcher innerhalb oder außerhalb des Zylindergrundkörpers vorgesehen ist.

Gemäß einer noch weiteren Ausbildung der vorliegenden Erfindung hat der Drücker eine Kolbenform und das Druckmittel ist ein Druckfluid. Der Drücker ist im Inneren des Zylindergrundkörpers so angeordnet, dass er in einem abgedichteten Zustand in einer Hilfskolbenkammer gleiten kann, welche an einer Position angeordnet ist, die der kopfseitigen Endwand näher liegt als der Hauptkolben. Eine Hilfsdruckkammer für die Zufuhr des Druckfluides ist an einer Seite des Drückers ausgebildet. Der Hauptkolben hat einen Schaftabschnitt, der sich in abgedichtetem Zustand von einer Endfläche an der Kopfseite zu dem Drücker erstreckt. Der Schaftabschnitt hat einen Durchmesser, der größer ist als der der Kolbenstange.

Gemäß einer noch weiteren Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung hat der Zylindergrundkörper eine Hilfskolbenkammer, die neben der kopfseitigen Druckkammer ausgebildet ist, und eine Gleitöffnung, welche die kopfseitige Druckkammer und die Hilfskolbenkammer verbindet. Der Drücker ist als Kolben geformt und in der Hilfskolbenkammer so angeordnet, dass er in abgedichtetem Zustand gleiten kann. Ein Stangenabschnitt, welcher sich zu dem Hauptkolben erstreckt und an einem vorderen Hubende des Drückers abgedichtet in die Gleitöffnung eingesetzt ist, ist an einer Seite des Drückers vorgesehen. Eine Hilfsdruckkammer, in welcher als Druckmittel dienendes Druckfluid vorgesehen ist, ist an der anderen Seite des Drückers ausgebildet. Der Hauptkolben hat einen Schaftabschnitt, der dem Stangenabschnitt an seiner kopfseitigen Endfläche gegenüberliegt. Der Schaftabschnitt hat einen Durchmesser, der größer ist als der der Kolbenstange, und eine solche Länge, dass der Schaftabschnitt nur in abgedichtetem Zustand in die Gleitöffnung eingesetzt werden kann, wenn der Hauptkolben in einem Hubbereich zwischen dem rückwärtigen Hubende und der Zwischenstoppposition angeordnet ist.

Erfindungsgemäß wird eine Drei-Positions-Stoppzylindervorrichtung durch Verbinden des oben beschriebenen Zylinders mit drei Haltepositionen mit einer Druckfluidquelle über ein einzelnes Drei-Wege-Druckcenter-Schaltventil angeschlossen.

Weiterbildungen, Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten der Erfindung ergeben sich auch aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen und der Zeichnung. Dabei bilden alle beschriebenen und/oder bildlich dargestellten Merkmale für sich oder in beliebiger Kombination den Gegenstand der Erfindung, unabhängig von ihrer Zusammenfassung in den Ansprüchen oder deren Rückbeziehung.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Fig. 1 ist ein Schnitt durch eine erste Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.

Fig. 2(A) und (B) sind Schnitte, die Betriebszustände darstellen, welche sich von dem in Fig. 1 gezeigten Betriebszustand unterscheiden,

Fig. 3 ist ein Schnitt durch eine zweite Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.

Fig. 4(A) und (B) sind Schnitte, die Betriebspositionen darstellen, die sich von dem in Fig. 3 gezeigten Betriebszustand unterscheiden.

Fig. 5 ist ein Schnitt durch eine dritte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.

Fig. 6(A) und (B) sind Schnitte, die Betriebszustände darstellen, welche sich von dem in Fig. 5 gezeigten Betriebszustand unterscheiden.

Fig. 7 ist ein Schnitt durch eine vierte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.

Fig. 8(A) und (B) sind Schnitte, die Betriebszustände darstellen, welche sich von dem in Fig. 7 gezeigten Betriebszustand unterscheiden.

Fig. 9 ist ein Schnitt durch einen speziellen Aufbau eines Zylinders mit drei Haltepositionen bei der vierten Ausführungsform.

Fig. 10 ist ein Schnitt durch eine fünfte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.

Fig. 11(A) und (B) sind Schnitte, die Betriebszustände darstellen, die sich von dem in Fig. 10 gezeigten Betriebszustand unterscheiden.

Fig. 12 ist ein Schnitt durch eine sechste Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.

Fig. 13(A) und (B) sind Schnitte, die Betriebszustände darstellen, welche sich von dem in Fig. 12 gezeigten Betriebszustand unterscheiden.

Fig. 14 ist ein Schnitt durch ein herkömmliches Beispiel.

Detaillierte Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform

Fig. 1 zeigt eine erste Ausführungsform eines Zylinders mit drei Haltepositionen gemäß der vorliegenden Erfindung. Diese Zylindervorrichtung 20A wird durch Anschließen eines Zylinders 21A mit drei Haltepositionen an eine herkömmliche Druckfluidquelle 23 über ein einzelnes Drei-Positions-Druckcenter-Schaltventil 22 gebildet.
Der Zylinder 21A umfasst einen hohlen Zylindergrundkörper 25, dessen beide Enden durch eine Kopfseitige Endwand 25a bzw. eine stangenseitige Endwand 25b geschlossen werden, einen Hauptkolben 26, der im Inneren des Zylindergrundkörpers 25 so angeordnet ist, dass er in dessen Axialrichtung gleiten kann, eine Kolbenstange 27, die die stangenseitige Endwand 25b von einer Endseite des Hauptkolbens 26 abgedichtet durchtritt und nach außen vorsteht, eine kopfseitige Druckkammer 28a und eine stangenseitige Druckkammer 28b, die an beiden Seiten des Hauptkolbens 26 ausgebildet sind, und zwei Anschlüsse 29a, 29b, welche individuell mit diesen Druckkammern 28a, 28b kommunizieren. An dem Hauptkolben 26 unterscheiden sich Druckaufnahmeflächen H, R einer Druckaufnahmeseite 26a an der Kopfseite bzw. einer Druckaufnahmeseite 26b an der Stangenseite voneinander. Die Druckaufnahmefläche H an der Kopfseite ist größer als die Druckaufnahmefläche R an der Stangenseite. In der Zeichnung bezeichnet das Bezugszeichen 30 ein Dichtelement.
Ein Drücker 33, der sowohl dazu dient, den Hauptkolben 26 von dem Hubende zurück zu der Zwischenstoppposition zu drücken als auch zum Anhalten des Hauptkolbens 26 an der Zwischenposition, und Pressmittel 34, die dazu dienen, den Drücker 33 bis zu der Zwischenstoppposition zu verschieben, sind im Inneren des Zylindergrundkörpers 25 an einer Position vorgesehen, die der stangenseitigen Endwand 25b näher liegt als der Hauptkolben 26. Der Drücker 33 ist als hohle Hülse ausgebildet, und seine äußere Umfangsfläche wird durch einen ringförmigen Führungsabschnitt 35, der an einer an die stangenseitige Druckkammer 28b angrenzenden Position ausgebildet ist, gehalten, sodass der Drücker 33 unabhängig von dem Hauptkolben 26 in Axialrichtung des Zylindergrundkörpers 25 bewegbar ist. Die Kolbenstange 27 durchtritt das Innere des Drückers 33. Ein entfernter (distaler) Endabschnitt des Drückers 33 steht in die stangenseitige Drückkammer 33b vor. Sein hinterer Endabschnitt ist in einer Federkammer 36 angeordnet. Eine Feder 34a, die das Pressmittel 34 bildet, liegt an dem hinteren Endabschnitt an. Außerdem ist ein Stopper 33a, der an einer Position eines vorderen Endes des Drückers mit dem Führungsabschnitt 35 in Eingriff steht, an dem hinteren Endbereich des Drückers 33 vorgesehen. Der Hub des Drückers 33 ist durch diesen Stopper 33a kleiner eingestellt als der Hauptkolben 26.
Eine Vorspannkraft F der Feder 34a und Fluiddruckkräfte HP, RP, die auf die Druckaufnahmeflächen 26a, 26b des Hauptkolbens 26 an der Kopfseite bzw. der Stangenseite wirken, stehen in einem solchen Verhältnis zueinander, dass sie folgende Gleichung erfüllen (H - R) P < F < HP.
Das Schaltventil 22 hat eine erste Schaltposition und eine zweite Schaltposition an den beiden Seiten und eine dazwischen liegende dritte Zwischenschaltposition. An den ersten und zweiten Schaltpositionen werden wahlweise die kopfseitige Druckkammer 28a bzw. die stangenseitige Druckkammer 28b des Zylinders 21A mit der Druckfluidquelle 23 verbunden. An der dazwischen liegenden dritten Schaltposition werden gleichzeitig beide Druckkammern 28a, 28b mit der Druckfluidquelle verbunden.
Bei der in Fig. 1 gezeigten Zylindervorrichtung 20A wird das Schaltventil 22 zu der ersten Schaltposition an der linken Seite geschaltet, sodass die kopfseitige Druckkammer 28a des Zylinders 21 A mit drei Haltepositionen nach außen offen ist. Wenn der stangenseitigen Druckkammer 28b Fluiddruck zugeführt wird, werden der Hauptkolben 26 und die Kolbenstange 27 zu dem Hubende an der Kopfseite zurückbewegt. Zu dieser Zeit wird der Drücker 33 durch die Feder 34a vorwärts gedrückt, sodass sein entferntes Ende in die stangenseitige Druckkammer 28b vorsteht und der Stopper 33a des hinteren Endes die Position des vorderen Endes, das mit dem Führungsabschnitt 35 in Eingriff steht, besetzt.
Wie in Fig. 2(A) dargestellt ist, wird das Schaltventil 22 von dem oben beschriebenen Zustand zu der zweiten Schaltposition auf der linken Seite umgeschaltet, um die stangenseitige Druckkammer 28b nach außen zu öffnen und Druckfluid zu der kopfseitigen Druckkammer 28b zuzuführen. Nun werden der Hauptkolben 26 und die Kolbenstange 27 bis zu dem Hubende an der Stangenseite vorwärts bewegt. Zu dieser Zeit wird der Drücker 33 durch den Hauptkolben 26 zurückgepresst, wodurch die Feder 34a zusammengedrückt wird.
Wenn das Schaltventil 22 von diesem Zustand zu der dazwischenliegenden dritten Schaltposition umgeschaltet wird, um Druckfluide mit gleichem Druck gleichzeitig zu der stangenseitigen Druckkammer 28b und der kopfseitigen Druckkammer 28a zuzuführen, bewegen sich, wie in Fig. 2(B) gezeigt ist, der Hauptkolben 26 und der Drücker 33 zu der Kopfseite, weil die zusammengesetzte Kraft des Fluiddruckes RP, der auf die stangenseitige Druckaufnahmefläche 26b des Hauptkolbens 26 wirkt, und der Vorspannkraft F der Feder 34a, die gegen den Drücker 33 presst, größer ist als der Fluiddruck HP, der auf die kopfseitige Druckaufnahmefläche 26a wirkt. Wenn der Hauptkolben und der Drücker zu der Zwischenposition bewegt sind, tritt der Stopper 33a des Drückers 33 mit dem Führungsabschnitt 35 in Eingriff, sodass der Drücker 33 an dieser Position anhält. Daher wird die durch den Drücker 33 gelieferte Betätigungskraft F nicht mehr auf den Hauptkolben 26 ausgeübt, sondern lediglich die Fluiddrücke HP und RP wirken auf die Druckaufnahmeflächen 26a, 26b auf beiden Seiten des Hauptkolbens 26. Hierdurch wird der Hauptkolben 26 aufgrund des Unterschiedes zwischen den Fluiddruckkräften auf der Basis der unterschiedlichen Druckaufnahmeflächen zu der Stangenseite gedrückt und hält an der Position in einem Zustand an, in dem er auf den Drücker 33 gedrückt wird. Zu dieser Zeit dient der Drücker 33 als Mittel zum Anhalten des Hauptkolbens 26 an der Zwischenposition.
Wie oben beschrieben wurde, kann die Reihenfolge des Umschaltens der Kolbenstange 27 zu den drei Positionen entsprechend der Anwendung der Zylindervorrichtung frei gewählt werden.
Gemäß der vorliegenden Erfindung kann somit die Kolbenstange 27 durch einen einfachen Mechanismus, der die Unterschiede der Druckaufnahmeflächen zwischen den beiden Seiten des Hauptkolbens 26 und die Druckkraft des Drückers 33 nutzt, angehalten werden. Im Gegensatz zum Stand der Technik ist es nicht notwendig, einen Haltestift oder einen vertieften Abschnitt vorzusehen.
Fig. 3 zeigt eine zweite Ausführungsform einer Zylindervorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung, wobei sich die Zylindervorrichtung 20B von der ersten Ausführungsform dahingehend unterscheidet, dass ein Drücker 33 in einem Zylinder 21 B mit drei Haltepositionen an der Kopfseite des Zylindergrundkörpers 25 vorgesehen ist.
Im Inneren des Zylindergrundkörpers 25 ist eine Aufnahmekammer 40 an einer Position ausgebildet, die der kopfseitigen Endwand 25a näher liegt als der Hauptkolben 26, wobei die Aufnahmekammer 40 von der kopfseitigen Druckkammer 28a über eine Trennwand 41 getrennt wird. Der Drücker 33 ist in der Aufnahmekammer 40 aufgenommen. Der Drücker 33 hat eine kurze schaftförmige Gestalt und an seiner vorderen mittleren Fläche einen vertieften Bereich 33b. Er wird von seiner rückwärtigen Seite durch eine Feder 34a zu dem Hauptkolben 26 vorgespannt.
Der Hauptkolben 26 hat an einer Endfläche an seiner Kopfseite einen Schaftabschnitt 43, welcher die Trennwand 41 abgedichtet durchtritt und sich in die Aufnahmekammer 40 erstreckt. Sein entferntes Ende liegt in dem vertieften Bereich 33b an dem Drücker 33 an. Dieser Schaftabschnitt 43 hat einen größeren Durchmesser als die Kolbenstange 27, sodass die Druckaufnahmefläche H an der kopfseitigen Druckaufnahmefläche 26a des Hauptkolbens 26 kleiner ist als die Druckaufnahmefläche R an der Stangenseite 26b. Die Aufnahmekammer 40 ist von einem Abschnitt 40a mit kleinem Durchmesser nach außen über eine Ventilationsöffnung 44 geöffnet, die in dem Zylindergrundkörper 25 vorgesehen ist, sodass die Bewegung des Drückers 33 und des Schaftabschnittes 43 nicht blockiert werden.
Eine Vorspannkraft F der Feder 34a und Fluiddruckkräfte HP, RP, die auf die kopfseitigen bzw. stangenseitigen Aufnahmeflächen 26a, 26b des Hauptkolbens 26 wirken, stehen zueinander in folgender Beziehung (R - H) P < F < RP.
Da der übrige Aufbau des Zylinders 21B mit drei Haltepositionen bis auf die oben beschriebenen Unterschiede im Wesentlichen der gleiche ist wie der des Zylinders 21A der ersten Ausführungsform, werden die gleichen Elemente mit gleichen Bezugszeichen wie bei der ersten Ausführungsform bezeichnet und nicht erneut im Detail beschrieben.
Wird bei der Zylindervorrichtung 20B gemäß Fig. 3 das Schaltventil 22 zu der ersten Schaltposition an der linken Seite geschaltet, um die kopfseitige Druckkammer 28a des Zylinders 21 B nach außen zu öffnen und der stangenseitigen Druckkammer 28b Druckfluid zuzuführen, werden der Hauptkolben 26 und die Kolbenstange 27 zu dem Hubende an der Kopfseite zurückgeführt. Zu dieser Zeit wird der Drücker 33 durch den Schaftabschnitt 43 zurückgedrückt und drückt die Feder 34a zusammen.
Wenn das Schaltventil 22 von diesem Zustand zu der dazwischen liegenden dritten Schaltposition umgeschaltet wird, um Druckfluide mit gleichem Druck der stangenseitigen Druckkammer 28b und der kopfseitigen Druckkammer 28a zuzuführen, bewegt sich, wie in Fig. 4(A) dargestellt ist, der Hauptkolben 26 zu der Stangenseite, da die zusammengesetzte Kraft des Fluiddruckes HP, der auf die Druckaufnahmefläche 26a an der Kopfseite wirkt, und der Vorspannkraft F der Feder 34a, welche den Drücker 33 presst, größer ist als eine Fluiddruckkraft RP, die auf die Druckaufnahmefläche 26b an der Stangenseite wirkt. Wenn der Hauptkolben 26 sich zu der Zwischenstoppposition vorwärts bewegt, hält der Drücker 33 an einem vorderen Ende an und die Druckkraft des Drückers 33 wird nicht mehr auf den Hauptkolben 26 ausgeübt. Somit wirken lediglich die Fluiddruckkräfte HP, RP, die auf die Druckaufnahmeflächen 26a, 26b an beiden Seiten des Hauptkolbens 26 wirken, auf den Hauptkolben 26. Zu dieser Zeit wird der Hauptkolben 26 aufgrund des Fluiddruckkraftunterschiedes wegen der unterschiedlichen Druckaufnahmeflächen zu der Kopfseite gedrückt und der Kolben hält an der Position in einem Zustand an, in dem der Schaftabschnitt 43 auf den Drücker 33 gedrückt wird.
Wie in Fig. 4(B) gezeigt ist, wird das Schaltventil 22 von dem oben beschriebenen Zustand zu der zweiten Schaltposition auf der rechten Seite umgeschaltet, um die stangenseitige Druckkammer 28b nach außen zu öffnen und der kopfseitigen Druckkammer 28a Fluiddruck zuzuführen. Nun bewegen sich der Hauptkolben 26 und die Kolbenstange 27 zu dem Hubende an der Stangenseite.
Fig. 5 zeigt eine dritte Ausführungsform einer Zylindervorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung. Diese Zylindervorrichtung 20C unterscheidet sich von der ersten Ausführungsform dahingehend, dass der Drücker 33 in dem Zylinder 21C mit drei Haltepositionen eine Kolbenform aufweist und dass das Pressmittel 34 Druckfluid ist.
Der Drücker 33 weist einen ringförmigen Hilfskolbenabschnitt 331 und einen hohlen Hilfsstangenabschnitt 33c auf, welcher sich von dem Hilfskolbenabschnitt 33i erstreckt. Andererseits ist eine Hilfskolbenkammer 50 in dem Zylindergrundkörper 25 an einer Position ausgebildet, die an die stangenseitige Druckkammer 28b über eine Trennwand 51 angrenzt. Der Hilfskolbenabschnitt 331 ist über das Dichtelement 54a gleitend in der Hilfskolbenkammer 50 aufgenommen. Der Hilfsstangenabschnitt 33c durchtritt die Trennwand 51 gleitend, wobei er über ein Dichtelement 54b abgedichtet wird, und steht in die stangenseitige Druckkammer 28b vor. Unter Abdichtung durch ein Dichtelement 54c durchtritt die Kolbenstange 27 gleitend die Hilfskolbenstange 33i und das Innere des Hilfsstangenabschnittes 33c. Außerdem ist auf der Rückseite des Drückers 33 eine Hilfsdruckkammer 52 ausgebildet, welche mit einem Hilfsanschluss 53 in dem Zylindergrundkörper 54 in Verbindung steht.
Druckaufnahmeflächen H, R von jeweiligen Druckaufnahmebereichen 26a, 26b des Hauptkolbens 26 an der Kopf- bzw. Stangenseite, eine Druckaufnahmefläche D eines Druckaufnahmebereiches 33d an einer Rückseite des Hilfskolbenabschnittes 33i in den Drücker 33 und eine Druckaufnahmefläche E eines Druckaufnahmebereiches 33e an einem entfernten (distalen) Ende des Hilfsstangenabschnittes 33c stehen wie folgt miteinander in Beziehung: (H - R) < (D - E).
Da die übrigen Elemente des Zylinders 21 C bis auf die oben beschriebenen Unterschiede im Wesentlichen die gleichen sind wie bei dem Zylinder 21A der ersten Ausführungsform, werden die gleichen Elemente mit gleichen Bezugszeichen wie bei der ersten Ausführungsform bezeichnet und nicht erneut im Detail beschrieben.
Der Zylinder 21 C mit drei Haltepositionen ist mit dem Schaltventil 22 in einem Zustand verbunden, in dem die stangenseitige Druckkammer 28b und die Hilfsdruckkammer 52 miteinander über einen Durchgang 55, der eine externe Verrohrung aufweist, in Verbindung stehen. Wenn das Schaltventil 22 zu der ersten Schaltposition auf der linken Seite umgeschaltet ist, um die kopfseitige Druckkammer 28a nach außen zu öffnen und Druckfluide der stangenseitigen Druckkammer 28b und der Hilfsdruckkammer 52 zuzuführen, ziehen sich der Hauptkolben 26 und die Kolbenstange 27 zu dem Hubende an der Kopfseite zurück und der Drücker 33 bewegt sich zu einer Position an dem vorderen Ende (vgl. Fig. 5).
Wenn das Schaltventil 22 von diesem Zustand zu der zweiten Schaltposition umgeschaltet wird, um die stangenseitige Druckkammer 28b und die Hilfsdruckkammer 52 nach außen zu öffnen und Druckfluid der kopfseitigen Druckkammer 28a zuzuführen, bewegen sich der Hauptkolben 26 und die Kolbenstange 27 vorwärts zu dem Hubende an der Stangenseite (vgl. Fig. 6(A)).
Wenn Druckfluide ausgehend von dem oben beschriebenen Zustand mit gleichem Druck gleichzeitig der stangenseitigen Druckkammer 28b und der Hilfsdruckkammer 52 sowie der kopfseitigen Druckkammer 28a zugeführt werden, ziehen sich der Hauptkolben 26 und der Drücker 33 zu der Kopfseite zurück, da eine zusammengesetzte Kraft des Fluiddruckes RP, der auf dis stangenseitige Druckaufnahmefläche 26b des Hauptkolbens 26 wirkt, und eines Fluiddruckes DP, der auf die Druckaufnahmefläche 33d des Drückers 33 wirkt, größer ist als ein Fluiddruck HP, der auf die kopfseitige Druckaufnahmefläche 26a wirkt (vgl. Fig. 6(B)). Wenn der Kolben und dis Kolbenstange sich zu der Zwischenstoppposition bewegen, hält der Stopper 33 an dem vorderen Ende an und die Druckkraft des Drückers 33 wird nicht mehr auf den Hauptkolben 26 ausgeübt, sodass lediglich die Fluiddrücke HP, RP, die auf die Druckaufnahmeflächen 26a, 26b an beiden Seiten des Hauptkolbens 26 wirken, auf den Hauptkolben ausgeübt werden. Aufgrund des Unterschiedes zwischen den Fluiddruckkräften, die auf dem Druckaufnahmeflächenunterschied beruhen, wird der Hauptkolben 26 zu der Stangenseite gedrückt und hält an der Position in einem Zustand an, in dem er gegen den Hilfsstangenabschnitt 33c des Drückers 33 gepresst wird.
Die Fig. 7 und 8(A) und (B) zeigen eine vierte Ausführungsform der Zylindervorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung. Die Zylindervorrichtung 20D unterscheidet sich von der Zylindervorrichtung 20C der oben beschriebenen dritten Ausführungsform dahingehend, dass die stangenseitige Druckkammer 28b und die Hilfsdruckkammer 52 in einen zueinander vollständig fluiddicht isolierten Zustand gesetzt werden, indem ein Dichtelement 54c zwischen dem Drücker 33 und der Kolbenstange 27 angeordnet wird. Bei der dritten Ausführungsform stehen die Kammern miteinander über eine externe Verrohrung in Verbindung, während bei der Zylindervorrichtung D der dritten Ausführungsform die stangenseitige Druckkammer 28b und die Hilfsdruckkammer 52 miteinander über einen Durchgang 55 in Verbindung stehen, der im Inneren des Zylinders 21D mit drei Haltepositionen vorgesehen ist. Ein Durchgang 55 mit einem Spalt ist zwischen einem Innenumfang des Drückers 33 und einem Außenumfang der Kolbenstange 27 ausgebildet, wobei im Gegensatz zu der dritten Ausführungsform kein Dichtelement 54c vorgesehen ist. Die stangenseitige Druckkammer 28b und die Hilfsdruckkammer 52 stehen miteinander über diesen Durchgang 55 in Verbindung. Dementsprechend ist es nicht notwendig, jeweilige Anschlüsse in der stangenseitigen Druckkammer 28b und der Hilfsdruckkammer 52 individuell vorzusehen. Vielmehr kann ein Anschluss 53 in einer beliebigen der beiden Kammern, bspw. in der Hilfsdruckkammer 52, vorgesehen sein.
Da die übrigen Elemente und Wirkungsweisen der Zylindervorrichtung 20D bis auf die oben beschriebenen Unterschiede im Wesentlichen denen der Zylindervorrichtung 20C gemäß der dritten Ausführungsform entsprechen, werden gleiche Elemente mit gleichen Bezugszeichen versehen und nicht erneut im Detail beschrieben.
Fig. 9 zeigt einen besonderen Aufbau eines Zylinders 21 D mit drei Haltepositionen bei der Zylindervorrichtung 20D der vierten Ausführungsform. Ein Zylindergrundkörper 25 dieses Zylinders 21 D umfasst zwei zylindrische Elemente 24a, 24b, die jeweils an Endbereichen einer zylindrischen Trennwand 51 angebracht sind. Eine kopfseitige Endwand 25a und eine stangenseitige Endwand 25b sind jeweils in die zugeordneten Endabschnitte des Zylindergrundkörpers 25 eingepasst. Der Kolben 26 wird durch ein ersten Ringgewindeelement 26c und ein zweites Element 26d an einem entfernten Endabschnitt der Kolbenstange 27 gebildet. Dämpfungselemente 31 sind an vorderen und hinteren Endabschnitten des Kolbens 26 vorgesehen, um Stöße an den beiden Hubenden zu dämpfen. Ein Permanentmagnet 32, der als zu detektierender Körper bei einer Positionsdetektion dient, ist zwischen den beiden Elementen 26c, 26d angebracht. Die übrigen Elemente des Zylinders 21d sind die gleichen wie in Fig. 7.
Fig. 10 zeigt eine fünfte Ausführungsform einer Zylindervorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung. Die Zylindervorrichtung 20E unterscheidet sich von der oben beschriebenen dritten Ausführungsform dahingehend, dass ein Drücker 33 in einem Zylinder 21E mit drei Haltepositionen an einem kopfseitigen Abschnitt des Zylindergrundkörpers 25 vorgesehen ist.
Eine Hilfskolbenkammer 56 ist im Inneren des Zylindergrundkörpers 25 an einer von der kopfseitigen Druckkammer 28a über eine Trennwand 57 abgetrennten Position ausgebildet. Der kolbenähnliche Drücker 33 ist in der Hilfskolbenkammer 56 so aufgenommen, dass er in abgedichtetem Zustand gleiten kann. Eine Hilfsdruckkammer 58 ist an der Rückseite des Drückers 33 ausgebildet und steht mit einem in dem Zylindergrundkörper 25 vorgesehenen Hilfsanschluss 59 in Verbindung.
Der Hauptkolben 26 weist an seiner kopfseitigen Endfläche einen Schaftabschnitt 60 auf, der die Trennwand 57 in abgedichtetem Zustand gleitend durchtritt und in einen Raumabschnitt 56a mit kleinem Durchmesser vorsteht, welcher mit der Hilfskolbenkammer 56 in Verbindung steht. Sein entferntes (distales) Ende liegt an einer Vorderfläche eines Abschnittes 33f mit kleinem Durchmesser des Drückers 33 an. Dieser Schaftabschnitt 60 ist so geformt, dass er einen größeren Durchmesser hat als die Kolbenstange 27, sodass die Druckaufnahmefläche H des kopfseitigen Druckaufnahmebereiches 26a des Hauptkolbens 26 kleiner ist als eine Druckaufnahmefläche R des stangenseitigen Druckaufnahmebereiches 26b. Der Raumabschnitt 56a ist nach außen über eine Ventilationsöffnung 61 geöffnet, die in dem Zylindergrundkörper 25 vorgesehen ist, sodass die Bewegung des Drückers 33 und des Schaftabschnittes 60 nicht blockiert wird.
Druckaufnahmeflächen H, R der Druckaufnahmebereiche 26a, 26b des Hauptkolbens 26 an der Kopfseite bzw. der Stangenseite und eine Druckaufnahmefläche G des Druckaufnahmebereiches 33g des Drückers 33 stehen zueinander in folgender Beziehung: (R - H) < G.
Da die übrigen Elemente des Zylinders 21 E bis auf die oben beschriebenen Unterschiede im Wesentlichen die gleichen sind wie bei dem Zylinder 21C der dritten Ausführungsform, werden die gleichen Elemente mit gleichen Bezugszeichen wie bei der dritten Ausführungsform versehen und nicht erneut im Detail beschrieben.
Wenn bei der Zylindervorrichtung 20E das Schaltventil 22 zu der ersten Schaltposition an der linken Seite geschaltet wird, um die kopfseitige Druckkammer 28a und die Hilfsdruckkammer 58 des Zylinders 21 E mit drei Haltepositionen nach außen zu öffnen und um Druckfluid der stangenseitigen Druckkammer 28b zuzuführen, ziehen sich der Hauptkolben 26 und die Kolbenstange 27 zu dem Hubende an der Kopfseite zurück und der Drücker 33 wird durch den Schaftabschnitt 60 zurück gedrückt (vgl. Fig. 10).
Wenn das Schaltventil 22 von diesem Zustand zu der dritten Zwischenschaltposition umgeschaltet wird, um gleichzeitig Druckfluide mit gleichem Druck zu der kopfseitigen Druckkammer 28a und der Hilfsdruckkammer 58 sowie der stangenseitigen Druckkammer 28b zuzuführen, bewegen sich der Hauptkolben 26 und der Drücker 33 vorwärts zu der Stangenseite, da eine zusammengesetzte Kraft eines Fluiddruckes HP, der auf die kopfseitige Druckaufnahmefläche 26a das Hauptkolbens 26 wirkt, und eines Fluiddruckes GP, der auf eine Druckaufnahmefläche 33g des Drückers 33 wirkt, größer ist als ein Fluiddruck RP, der auf die stangenseitige Druckaufnahmefläche 26b wirkt (vgl. Fig. 11(A)). Wenn der Hauptkolben und der Drücker sich zu der Zwischenstoppposition bewegen, hält der Drücker 33 an seinem vorderen Ende an und die Druckkraft des Drückers 33 wird nicht mehr auf den Hauptkolben 26 ausgeübt, sodass lediglich die Fluiddrücke HP, RP auf die Druckaufnahmeflächen 26a, 26b auf beiden Seiten des Hauptkolbens 26 wirken. Der Hauptkolben 26 wird durch einen Fluiddruckunterschied, welcher auf den Unterschieden der Druckaufnahmeflächen beruht, zu der Kopfseite gedrückt wird und hält an der Position an, an welcher er gegen den Drücker 33 gepresst wird.
Wenn das Schaltventil 22 in dem oben beschriebenen Zustand zu der zweiten Schaltposition auf der rechten Seite umgeschaltet wird, um die stangenseitige Druckkammer 28b nach außen zu öffnen und Druckfluide der kopfseitigen Druckkammer 28a und der Hilfsdruckkammer 58 zuzuführen, bewegen sich der Hauptkolben 26 und die Kolbenstange 27 vorwärts zu dem Hubende an der Stangenseite (vgl. Fig. 11(B)).
Fig. 12 zeigt eine fünfte Ausführungsform einer Zylindervorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung. Die Zylindervorrichtung 20F unterscheidet sich von der oben beschriebenen vierten Ausführungsform dahingehend, dass bei dem Zylinder 21 F ein Schaftabschnitt 60 mit kleiner Größe vorgesehen ist, sodass die axiale Länge des Zylinders verkürzt wird. Eine Hilfskolbenkammer 56 ist in dem Zylindergrundkörper 25 neben der kopfseitigen Druckkammer 28a ausgebildet, und ist mit dieser über eine Gleitöffnung 65 mit kleinem Durchmesser verbunden. Der Drücker 33 ist abgedichtet und gleitend in der Hilfskolbenkammer 56 vorgesehen. Ein Stangenabschnitt 33h mit kleinem Durchmesser, der sich zu der Seite des Hauptkolbens 26 erstreckt, ist an einer Seite des Drückers 33 vorgesehen, und passt in die Gleitöffnung 65 an einer Position des vorderen Hubendes des Drückers 33. Eine Hilfsdruckkammer 58 ist an der anderen Seite des Drückers 33 ausgebildet.
Außerdem weist der Hauptkolben 26 an seiner kopfseitigen Endfläche den Schaftabschnitt 60 auf, der dem Stangenabschnitt 33h gegenüberliegt. Der Schaftabschnitt 60 hat einen Durchmesser, der größer ist als der der Kolbenstange 27, und eine solche Länge, dass der Hauptkolben in abgedichtetem Zustand in die Gleitöffnung 65 eingesetzt werden kann, während der Hauptkolben 26 in einem Hubbereich zwischen einem zurückgezogenen Ende und der Zwischenstoppposition angeordnet ist. In der Zeichnung bezeichnet das Bezugszeichen 68 eine Atmungsöffnung zur Öffnung einer Kammer 67 an der Seite des Stangenabschnittes 33h des Drückers 33 nach außen.
Druckaufnahmeflächen H, R von Druckaufnahmebereichen 26a, 26b des Hauptkolbens 26 an der Kopfseite bzw. der Stangenseite und eine Druckaufnahmefläche G eines Druckaufnahmebereiches 33g des Drückers 33 stehen zueinander in folgender Beziehung: (R - H) < G.
Da die übrigen Elemente des Zylinders 21 F bis auf die oben beschriebenen Unterschiede im Wesentlichen die gleichen sind wie bei dem Zylinder 21 E der vierten Ausführungsform, werden die gleichen Elemente mit gleichen Bezugszeichen wie bei den vorhergehenden Ausführungsformen bezeichnet und nicht erneut im Detail beschrieben.
Wird bei der Zylindervorrichtung 20F, wie sie in Fig. 12 gezeigt ist, das Schaltventil 22 zu der ersten Schaltposition auf der linken Seite geschaltet, um die kopfseitige Druckkammer 28a und die Hilfsdruckkammer 58 des Zylinders 21F mit drei Haltepositionen nach außen zu öffnen und Druckfluid zu der stangenseitigen Druckkammer 28b zuzuführen, ziehen sich der Hauptkolben 26 und die Kolbenstange 27 zu dem Hubende auf der Kopfseite zurück. Auch der Drücker 33 zieht sich zurück, weil er durch den Schaftabschnitt 60 gedrückt wird. Zu dieser Zeit ist der Schaftabschnitt 60 des Hauptkolbens 26 in abgedichtetem Zustand in die Gleitöffnung 65 eingesetzt, während der Stangenabschnitt 33h des Drückers 33 in nicht abgedichtetem Zustand ist, wenn das Dichtelement 30 aus der Gleitöffnung 65 ausgetreten ist.
Wenn, wie in Fig. 13(A) dargestellt, das Schaltventil 22 von diesem Zustand zu der dritten Schaltposition umgeschaltet wird, um gleichzeitig Druckfluide mit gleichem Druck zu der kopfseitigen Druckkammer 28a, der Hilfsdruckkammer 58 und der stangenseitigen Druckkammer 28b zuzuführen, bewegen sich der Hauptkolben 26 und der Drücker 33 vorwärts zu der Stangenseite, weil eine zusammengesetzte Kraft eines Fluiddruckes HP, der auf die kopfseitige Druckaufnahmefläche 26a des Hauptkolbens 26 wirkt, und eines Fluiddruckes GP, der auf die Druckaufnahmefläche 33g des Drückers 33 wirkt, größer ist als ein Fluiddruck RP, der auf die stangenseitige Druckaufnahmefläche 26b wirkt. Wenn der Hauptkolben 26 und der Drücker 33 sich zu der Zwischenstoppposition bewegen, hält der Drücker 33 an dem vorderen Ende an und die Druckkraft des Drückers 33 wird nicht mehr auf den Hauptkolben 26 ausgeübt, sodass lediglich noch die Fluiddrücke HP, RP auf die Druckaufnahmeflächen 26a, 26b auf beiden Seiten des Hauptkolbens 26 auf den Hauptkolben wirken. Durch den Unterschied zwischen den Fluiddrücken, der auf den unterschiedlichen Druckaufnahmeflächen basiert, wird der Hauptkolben 26 zu der Kopfseite gedrückt und hält dann an, wenn er gegen den Drücker 33 gepresst wird. Zu dieser Zeit stehen der Schaftabschnitt 60 und der Stangenabschnitt 33h des Drückers 33 in abgedichtetem Zustand, weil das Dichtelement in die Gleitöffnung 65 eingesetzt ist.
Wenn, wie in Fig. 13(B) gezeigt, das Schaltventil 22 von dem oben beschriebenen Zustand zu der zweiten Schaltposition auf der rechten Seite umgeschaltet wird, um die stangenseitige Druckkammer 28b nach außen zu öffnen und Druckfluid zu der kopfseitigen Druckkammer 28a und der Hilfsdruckkammer 28 zuzuführen, bewegen sich der Kolben 26 und die Kolbenstange 27 vorwärts zu dem Hubende auf der Stangenseite, und der Schaftabschnitt 60 mit der kürzeren Länge tritt entsprechend der Vorwärtsbewegung aus der Gleitöffnung 65 aus.
Wenn der Schaftabschnitt 60 auf diese Weise aus der Gleitöffnung 65 heraustritt, wirkt der Fluiddruck auch auf eine Endfläche des Schaftabschnittes 60, sodass die Druckaufnahmefläche des Kolbens 26 an der Kopfseite sehr groß wird. Zu dieser Zeit beeinflusst jedoch, auch wenn die Druckaufnahmefläche variiert, eine solche Veränderung die Bewegung des Kolbens nicht. Kurz gesagt, ist es für die Druckaufnahmeflächen 26a, 26b des Kolbens 26 an dessen beiden Seiten lediglich erforderlich, dass die Druckaufnahmefläche H des Druckaufnahmebereiches 26a an der Seite, an der der Drücker 33 vorgesehen ist, kleiner gehalten wird als die Druckaufnahmefläche R des Druckaufnahmebereiches 26b an der gegenüberliegenden Seite, während die Kolbenstange 27 in dem Hubbereich zwischen dem Hubende, an welchem der Drücker 33 vorgesehen ist, und der Zwischenstoppposition angeordnet ist. Dadurch wird ein Anhalten der Kolbenstange 27 an der Zwischenposition ermöglicht. Da ein Aufbau gewählt wird, wie er oben für die ersten bis vierten Ausführungsformen beschrieben wurde, ist eine solche Größenbeziehung zwischen den Druckaufnahmeflächen immer gewährleistet.
Bei der in Fig. 13(A) gezeigten sechsten Ausführungsform wird es zur Erleichterung der Bewegung des Schaftabschnittes 60 von dem Zustand der Zwischenstoppposition bevorzugt, dass ein Raumabschnitt 69, der zwischen dem Schaftabschnitt 60 und dem Stangenabschnitt 33h innerhalb der Gleitöffnung 65 ausgebildet ist, mit einem Kontrollventil 70 verbunden ist, um lediglich ein Hineinfließen von Außenluft in den Raumabschnitt 69 zu erlauben.
Bei der dritten, fünften und sechsten Ausführungsform wurde die Druckkammer auf der Seite, an der der Drücker vorgesehen ist, durch eine externe Verrohrung mit der Hilfsdruckkammer verbunden. Sie können aber auch durch eine Ventilationsöffnung verbunden sein, die in der Wand des Zylindergrundkörpers vorgesehen ist.
Der Zylinder mit drei Haltepositionen kann allein verwendet werden, doch ist auch eine Verwendung möglich, wie sie in einem bekannten Doppelstangenzylinder eingesetzt wird, bei welchem zwei Gruppen von Zylindermechanismen mit drei Haltepositionen parallel im Inneren eines Zylindergrundkörpers angeordnet sind. Hierbei stehen entsprechende Druckkammern miteinander in Verbindung, und zwei Kolbenstangen sind miteinander gekoppelt, um synchron zu arbeiten.
Durch die vorliegende Erfindung wird somit ein Zylinder mit drei Haltepositionen geschaffen, bei dem ein Kolben mit einem einfachen Mechanismus an drei Positionen angehalten werden kann, indem ein Druckaufnahmeflächenunterschied zwischen beiden Flächen des Kolbens und ein Drücker verwendet wird.

Claims

1. Zylinder mit drei Haltepositionen mit:
einem hohlen Zylindergrundkörper (25), der an seinen beiden Enden eine kopfseitige Endwand (25a) bzw. eine stangenseitige Endwand (25b) aufweist,
einem Hauptkolben (26), der im Inneren des Zylindergrundkörpers (25) angeordnet ist und in dessen Axialrichtung gleiten kann, wobei eine stangenseitige Druckaufnahmefläche (26b), an welcher eine Kolbenstange (27) befestigt ist, und eine dieser gegenüberliegende kopfseitige Druckaufnahmefläche (26a) unterschiedliche Druckaufnahmeflächen (R, H) aufweisen,
einer kopfseitigen Druckkammer (28a) und einer stangenseitigen Druckkammer (28b), die auf beiden Seiten des Hauptkolbens (26) ausgebildet sind,
einem Drücker (33), der im Inneren des Zylindergrundkörpers (25) an einer Position angeordnet ist, die der kopfseitigen Endwand (25a) näher liegt als der Hauptkolben (26), der unabhängig von dem Hauptkolben (26) in Axialrichtung bewegbar ist und einen Hub aufweist, der kürzer ist als der des Hauptkolbens (26), und der sowohl als Mittel zum Drücken des Hauptkolbens (26) von einem Mubende zurück zu einer Zwischenstoppposition als auch als Mittel zum Anhalten des Hauptkolbens (26) an der Zwischenstoppposition dient, und
Pressmitteln (34), um den Drücker (33) zu der Zwischenstoppposition zu verschieben.

2. Zylinder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckaufnahmeflächen (H, R) der beiden Flächen (26a, 26b) des Hauptkolbens (26) so aufgebaut sind, dass die Druckaufnahmefläche an der Seite, an welcher der Drücker (33) vorgesehen ist, klein ist und dass die Druckaufnahmefläche an der dieser gegenüberliegenden Seite groß ist, während der Hauptkolben (26) in einem Hubbereich wenigstens zwischen dem Hubende an der Seite mit dem Drücker (33) und der Zwischenstoppposition angeordnet ist.

3. Zylinder nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Drücker (33) als hohle Hülse ausgebildet ist, und dass das Pressmittel (34) eine Feder (34a) ist, und
dass der Drücker (33) im Inneren des Zylindergrundkörpers (25) an einer Position angeordnet ist, die der stangenseitigen Endwand (26b) näher liegt als der Hauptkolben (26), in einem Zustand, in dem der Drücker (33) über seinen Außenumfang in einem ringförmigen Führungsabschnitt (35), der an dem Zylindergrundkörper (25) vorgesehen ist, gehalten wird, dass die Kolbenstange (27) das Innere des Drückers (33) durchtritt, dass ein entfernter Endbereich des Drückers (33) in die stangenseitige Druckkammer (28b) vorsteht und sein hinterer Endbereich an der Feder (34a) anliegt, und dass der Drücker (33) einen Stopper (33a) aufweist, der mit dem Führungsabschnitt (35) an einer Position seines vorderen Endes in Eingriff steht.

4. Zylinder nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Drücker (33b) als kurzer Schaft ausgebildet ist und das Pressmittel (34) eine Feder (34a) ist,
dass der Drücker (33b) im Inneren des Zylindergrundkörpers in einer Aufnahmekammer (40) angeordnet ist, dis an einer Position positioniert ist, die der kopfseitigen Endwand (25a) näher liegt als der Hauptkolben (26), wobei der Drücker (33b) durch die Feder (34a) zu dem Hauptkolben (26) vorgespannt wird, und
dass der Hauptkolben (26) einen Schaftabschnitt (43) aufweist, der sich von seiner Endfläche an der Kopfseite in die Aufnahmekammer (40) erstreckt, um an dem Drücker (33b) anzuliegen, und dass der Schaftabschnitt (43) einen größeren Durchmesser hat als die Kolbenstange (27).

5. Zylinder nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Drücker (33) einen ringförmigen Hilfskolbenabschnitt (33i) und einen hohlen Hilfsstangenabschnitt (33c), der sich von dem Hilfskolbenabschnitt (33i) erstreckt, aufweist, und dass das Druckmittel ein Druckfluid ist, und
dass der Zylindergrundkörper (25) eine Hilfskolbenkammer (50) aufweist, die über eine ringförmige Trennwand (51) von der stangenseitigen Druckkammer (28b) abgetrennt ist, wobei der Hilfskolbenabschnitt (33i) des Drückers (33) gleitend in der Hilfskolbenkammer (50) aufgenommen ist, wobei der Hilfsstangenabschnitt (33c) gleitend von der Trennwand (51) gehalten wird und sich in die stangenseitige Druckkammer (28b) erstreckt, wobei die Kolbenstange (27) den Hilfskolbenabschnitt (33i) und das Innere des Hilfsstangenabschnittes (33c) durchtritt, und wobei eine Hilfsdruckkammer (52) für die Zufuhr des Druckfluides an einer Seite des Hilfskolbenabschnittes (33i) ausgebildet ist.

6. Zylinder nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die stangenseitige Druckkammer (28b) und die Hilfsdruckkammer (52) miteinander über einen Durchgang (55) kommunizieren, der innerhalb oder außerhalb des Zylindergrundkörpers (25) vorgesehen ist.

7. Zylinder nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Drücker (33) eine Kolbenform aufweist und das Pressmittel ein Druckfluid ist, und
dass der Drücker (33) im Inneren des Zylindergrundkörpers (25) vorgesehen ist und abgedichtet in einer Hilfskolbenkammer (56) gleiten kann, die an einer Position vorgesehen ist, welche der kopfseitigen Endwand (25a) näher liegt als der Hauptkolben (26) im Inneren des Zylindergrundkörpers (25), dass eine Hilfsdruckkammer (58) für die Zufuhr von Druckfluid an einer Seite des Drückers (33) ausgebildet ist, dass der Hauptkolben (26) einen Schaftabschnitt (60) aufweist, der sich von einer Endfläche der Kopfseite in einem abgedichteten Zustand zu dem Drücker (33) erstreckt, und dass der Schaftabschnitt (60) einen größeren Durchmesser hat als die Kolbenstange (27).

8. Zylinder nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Zylindergrundkörper (25) eine Hilfskolbenkammer (56) aufweist, die neben der kopfseitigen Druckkammer (28a) ausgebildet ist, dass eine Gleitöffnung (65) die kopfseitige Druckkammer (28a) und die Hilfskolbenkammer (56) verbindet, dass der Drücker (33) eine Kolbenform aufweist und in der Hilfskolbenkammer (56) angeordnet ist und abgedichtet gleiten kann, dass ein Stangenabschnitt (33h), welcher sich zu dem Hauptkolben (26) erstreckt und in einem abgedichteten Zustand an einem Vorwärtshubende des Drückers (33) in die Gleitöffnung (65) eingesetzt wird, an einer Seite des Drückers (33) vorgesehen ist, dass eine Hilfsdruckkammer (58) mit als Pressmittel dienendem Druckfluid an der anderen Seite des Drückers ausgebildet ist, und
dass der Hauptkolben (26) an seiner kopfseitigen Endfläche einen dem Stangenabschnitt (33h) gegenüberliegenden Schaftabschnitt (60) aufweist, und dass der Schaftabschnitt (60) einen größeren Durchmesser hat als die Kolbenstange (27) und eine solche Länge, dass der Schaftabschnitt (60) lediglich dann abgedichtet in die Gleitöffnung (65) einsetzbar ist, wenn der Hauptkolben (26) in einem Hubbereich zwischen dem hinteren Hubende und der Zwischenstoppposition angeordnet ist.

9. Zylindervorrichtung mit drei Haltepositionen, welche durch Verbinden eines Zylinders mit drei Haltepositionen gemäß einem der Ansprüche 3 und 4 über ein einzelnes Drei-Positions-Druckcenter-Schaltventil mit einer gemeinsamen Druckfluidquelle gebildet wird, dadurch gekennzeichnet, dass das Schaltventil (22) eine erste Schaltposition und eine zweite Schaltposition an seinen beiden Seiten aufweist, sowie eine dritte Zwischenschaltposition zwischen den beiden Seiten, und dass die Zylindervorrichtung so aufgebaut ist, dass die kopfseitige Druckkammer (28a) und die stangenseitige Druckkammer (28b) des Zylinders an der ersten und zweiten Schaltposition wahlweise mit der Druckfluidquelle verbunden werden, und dass beide Druckkammern (28a, 28b) bei der dazwischen liegenden dritten Schaltposition gleichzeitig mit der Druckfluidquelle verbunden werden.

10. Zylindervorrichtung mit drei Haltepositionen, die durch Verbinden eines Zylinders mit drei Haltepositionen gemäß eines der Ansprüche 5, 6, 7 und 8 über eine einzelnes Drei-Positions-Druckcenter-Schaltventil mit einer gemeinsamen Druckfluidquelle in einem Zustand gebildet werden, in dem eine Druckkammer an einer Seite, an welcher der Drücker (33) vorgesehen ist, und eine Hilfsdruckkammer miteinander in Verbindung stehen, dadurch gekennzeichnet, dass das Schaltventil (22) an seinen beiden Seiten eine erste bzw. eine zweite Schaltposition aufweist, sowie zwischen den beiden Seiten eine dritte Zwischenschaltposition, und dass die Zylindervorrichtung mit drei Haltepositionen so aufgebaut ist, dass die Druckkammer an der Seite, an der der Drücker vorgesehen ist, und die Hilfsdruckkammer und eine andere Druckkammer an der dazu gegenüberliegenden Seite bei den ersten und zweiten Schaltpositionen wahlweise mit der Druckfluidquelle verbunden werden, und dass die Druckkammer an der Seite, an der der Drücker vorgesehen ist, und die Hilfsdruckkammer sowie die andere Druckkammer an der diesen gegenüberliegenden Seite bei der dazwischenliegenden dritten Schaltposition gleichzeitig mit der Druckfluidquelle verbunden werden.