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Technisches Gebiet
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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Fluiddruckzylinder zur Verschiebung eines Kolbens entlang einer axialen Richtung durch die Zufuhr eines Druckfluides.
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Stand der Technik
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Herkömmlicherweise wird als Transportmittel zum Transportieren von Werkstücken oder dergleichen ein Fluiddruckzylinder eingesetzt, der einen Kolben aufweist, welcher durch die Zufuhr eines Druckfluides verschoben wird.
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Bei einem derartigen Fluiddruckzylinder hat sich in jüngerer Zeit unter dem Gesichtspunkt der Energieeinsparung die Anforderung ergeben, die Menge des verwendeten Druckfluides zu verringern. Um dieser Anforderung zu genügen, wird beispielsweise bei dem Fluiddruckzylinder, der in der
japanischen Patentoffenlegungsschrift Nr. 08-042511 beschrieben ist, eine Zufuhreinheit, welche das Druckfluid zuführt, über ein Schaltventil mit zwei Zylinderkammern verbunden. In dem Fall, dass ein Kolben in einer Richtung verschoben wird, wird das Druckfluid durch eine Schaltwirkung des Schaltventils von einer Druckfluidzufuhrquelle mit einem gewünschten Druck einer der Zylinderkammern zugeführt, wodurch der Kolben verschoben wird. Damit verbunden wird eine Kolbenstange so verschoben, dass sie im Inneren des Zylinderkörpers aufgenommen wird.
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Dagegen wird in dem Fall, dass der Kolben in der anderen Richtung verschoben wird, das Druckfluid durch eine Schaltwirkung des Schaltventils von der einen Zylinderkammer der anderen Zylinderkammer zugeführt, und der Kolben wird durch eine andere Endfläche des Kolbens, welche eine größere Druckaufnahmefläche aufweist, als die eine, der einen Zylinderkammer zugewandte Endfläche des Kolbens, in der anderen Richtung verschoben. Auf diese Weise wird der Kolben normalerweise mit Hilfe des Druckfluides, das in die Umgebung abgeführt wird, in der anderen Richtung verschoben, wodurch die verbrauchte Menge des Druckfluides verringert wird.
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Zusammenfassung der Erfindung
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Bei dem oben beschriebenen Fluiddruckzylinder werden zu der Zeit des Ziehens, das heißt wenn die Kolbenstange in dem Inneren des Zylinderkörpers aufgenommen ist, der Kolben und die Kolbenstange durch die Zufuhr des Druckfluides bewegt, und umgekehrt werden der Kolben und die Kolbenstange zu der Zeit des Drückens, wenn die Kolbenstange aus dem Zylinderkörper herausgeführt wird, mit Hilfe des Druckfluides, das von einer der Zylinderkammern abgeführt oder ausgestrahlt wird, bewegt. Allerdings wird beispielsweise in dem Fall, dass durch den Fluiddruckzylinder ein Werkstück oder dergleichen transportiert wird, das Werkstück durch Drücken der Kolbenstange in einer Richtung transportiert, in welcher es sich von dem Zylinderrohr entfernt. Da in einer solchen Situation der Druck des Druckfluides beim Verschieben des Kolbens zu der Druckseite durch das abgeführte Druckfluid bestimmt wird, kann keine ausreichende Schubkraft erreicht werden, um das Werkstück durch die Kolbenstange zu drücken. Auch wenn die verbrauchte Menge des Druckfluides verringert werden kann, treten aus diesem Grund bei dem Fluiddruckzylinder Probleme im Hinblick auf das Erreichen einer gewünschten Schubkraft zum Verschieben des Werkstücks auf.
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Es ist eine allgemeine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Fluiddruckzylinder vorzuschlagen, der die Energieeinsparung durch Verringerung der Menge des verbrauchten Druckfluides zur Verschiebung eines Kolbens ermöglicht, wobei gleichzeitig eine zuverlässige und hochpräzise Verschiebung des Kolbens mit einer gewünschten Schubkraft ermöglicht wird.
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Die vorliegende Erfindung ist gekennzeichnet durch einen Fluiddruckzylinder mit einem Zylindergrundkörper, der ein Paar von Anschlussöffnungen aufweist, durch welche ein Druckfluid zugeführt wird, und ein Paar von Zylinderkammern, denen das Druckfluid durch die Anschlussöffnungen zugeführt wird, einem entlang einer axialen Richtung innerhalb der Zylinderkammern verschiebbar vorgesehenen Kolben und einer Kolbenstangenanordnung mit einer ersten Stange, die mit einer Endseite des Kolbens verbunden ist, und einer zweiten Stange, die mit der anderen Endseite des Kolbens verbunden ist, wobei die Kolbenstangenanordnung verschiebbar in dem Zylindergrundkörper gehalten wird. Der Kolben umfasst eine erste Druckaufnahmefläche, die an einer Endseite des Kolbens ausgebildet ist und einer der Zylinderkammern zugewandt ist, und eine zweite Druckaufnahmefläche, die an einer anderen Endseite des Kolbens ausgebildet ist und einer anderen der Zylinderkammern zugewandt ist, und wobei die zweite Druckaufnahmefläche einen größeren Flächeninhalt aufweist als die erste Druckaufnahmefläche. Der Kolben und die zweite Stange werden zu einer Seite verschoben, indem der einen der Zylinderkammern ein Druckfluid zugeführt wird, und der Kolben und die erste Stange werden zu einer anderen Seite verschoben, indem das Druckfluid aus der einen der Zylinderkammern der anderen der Zylinderkammern zugeführt wird.
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Gemäß der vorliegenden Erfindung weist der Kolben, der einen Teil des Fluiddruckzylinders bildet, die erste Druckaufnahmefläche auf, auf welche ein Druck des Druckfluides aufgebracht wird und die einer der Zylinderkammern des Zylindergrundkörpers zugewandt ist, und eine zweite Druckaufnahmefläche, welche der anderen der Zylinderkammer zugewandt ist und welche einen größeren Flächeninhalt aufweist als die erste Druckaufnahmefläche. Dann werden der Kolben und die zweite Stange durch die erste Druckaufnahmefläche zu einer Seite verschoben, indem ein Druckfluid der einen Zylinderkammer zugeführt wird, während der Kolben und die erste Stange durch Zufuhr des Druckfluides aus der einen Zylinderkammer zu der anderen Zylinderkammer zu der anderen Seite verschoben werden.
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Wenn der Kolben zu der anderen Seite zurückgeführt wird, indem der Kolben durch die zweite Druckaufnahmefläche, die einen größeren Flächeninhalt aufweist, gepresst wird, kann dementsprechend das Druckfluid den Kolben und die erste Stange zuverlässig zu der anderen Seite verschieben.
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Hierdurch kann in dem Fall, dass der Kolben zu der einen Seite verschoben wird, der Kolben mit einer gewünschten Schubkraft durch das Druckfluid, das von der Druckfluidzufuhrquelle zugeführt wird, verschoben werden, während in dem Fall, dass der Kolben zu der anderen Seite zurückgeführt wird, die Menge des verbrauchten Druckfluides im Vergleich zu einer Situation der erneuten Zufuhr des Druckfluides zu der anderen Zylinderkammer verringert werden kann. Dadurch lassen sich Energieeinsparungen realisieren.
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Die obigen Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung lassen sich einfach anhand der nachfolgenden Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen verstehen.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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1 ist ein Schnitt durch einen Fluiddruckzylinder gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
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2 ist ein Schnitt, der einen Zustand zeigt, in welchem ein Kolben in dem Fluiddruckzylinder gemäß 1 an einer Ursprungsposition steht, an welcher der Kolben zu einer Seite einer ersten Endabdeckung verschoben ist und an dieser anliegt;
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3 ist ein Schnitt, der einen Zustand zeigt, in welchem der Kolben in dem Fluiddruckzylinder gemäß 1 an einer Endposition steht, an welcher der Kolben zu einer Seite einer zweiten Endabdeckung verschoben ist und an dieser anliegt;
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4 ist ein Schaltdiagramm, welches den Fluiddruckzylinder gemäß 1 und einen Schaltmechanismus umfasst, der einen Zufuhrzustand eines Druckfluides relativ zu dem Fluiddruckzylinder schaltet.
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Beschreibung von Ausführungsformen
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Wie in den 1 bis 2 gezeigt ist, umfasst ein Fluiddruckzylinder 10 ein rohrförmiges Zylinderrohr 12, erste und zweite Endabdeckungen 14, 16, die an gegenüberliegenden Endes des Zylinderrohres 12 angebracht sind, einen Kolben 18, der zur Verschiebung im Inneren des Zylinderrohres 12 vorgesehen ist, und erste und zweite Kolbenstangen 20, 22, die mit zentralen Abschnitten des Kolbens 18 verbunden sind. Der Fluiddruckzylinder 10 ist ein Doppelstangen-Fluiddruckzylinder, wobei die ersten und zweiten Kolbenstangen 20, 22 mit jeweiligen gegenüberliegenden Endflächen des Kolbens 18 verbunden sind.
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Das Zylinderrohr 12 weist beispielsweise einen im Wesentlichen rechteckigen Querschnitt auf. Im Inneren des Zylinderrohres 12 tritt eine Zylinderbohrung 24, die einen zylindrischen Querschnitt aufweist, in der axialen Richtung (der durch die Pfeile A und B angedeuteten Richtung) durch. Die Zylinderbohrung 24 weist entlang der axialen Richtung des Zylinderrohres 12 den gleichen Querschnitt auf.
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An der äußeren Umfangsseite des Zylinderrohres 12 öffnen sich außerdem ein Zufuhranschluss 26 und ein Ablassanschluss 28 jeweils an Positionen in der Nähe des einen Endes bzw. des anderen Endes des Zylinderrohres 12. Wie in 4 gezeigt ist, sind außerdem Rohrleitungen 30a, 30b an den Zufuhranschluss 26 bzw. den Ablassanschluss 28 angeschlossen. Über die Rohre 30a, 30b ist ein Schaltmechanismus 32 (wird später beschrieben), welcher einen Zufuhrzustand des Druckfluides umschaltet, mit dem Zufuhranschluss 26 und dem Ablassanschluss 28 verbunden.
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Die ersten und zweiten Endabdeckungen 14, 16 sind im Inneren der Zylinderbohrung 24 an dem einen Ende bzw. an dem anderen Ende des Zylinderrohres 12 angebracht. Bereiche der Endabdeckungen, die radial nach außen erweitert sind, stehen jeweils in Eingriff mit abgestuften Teilen der Zylinderbohrung 24. Anschließend werden Verriegelungsringe 34 in Eingriff mit einer inneren Umfangsfläche der Zylinderbohrung 24 eingesetzt, um dadurch die ersten und zweiten Endabdeckungen 14, 16 jeweils in der Zylinderbohrung 24 zu fixieren. In der Zylinderbohrung 12 ist außerdem eine erste Zylinderkammer 36, die mit dem Zufuhranschluss 26 in Verbindung steht, zwischen der ersten Endabdeckung 14 und dem Kolben 18 ausgebildet. Zwischen der zweiten Endabdeckung 16 und dem Kolben 18 ist eine zweite Zylinderkammer 38 ausgebildet, die mit dem Ablassanschluss 28 in Verbindung steht.
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Außerdem sind erste und zweite Stangenöffnungen 40, 42 in zentralen Abschnitten des ersten bzw. zweiten Endabschnitts 14, 16 so ausgebildet, dass sie in der axialen Richtung durchtreten. Hülsen 44 und Stangendichtungen 46 sind jeweils an inneren Umfangsflächen der ersten und zweiten Stangenöffnungen 40, 42 angebracht. Die ersten und zweiten Kolbenstangen 20, 22 werden durch die ersten und zweiten Stangenöffnungen 40 bzw. 42 eingesetzt und werden jeweils durch die Hülsen 44 in der axialen Richtung verschiebbar gehalten. Indem sie in Gleitkontakt mit den Kolbendichtungen 46 stehen, wird außerdem eine Leckage von Druckfluid zwischen den ersten und zweiten Kolbenstangen 20, 22 und den ersten und zweiten Endabdeckungen 14, 16 verhindert.
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Der Kolben 18 ist beispielsweise in Form einer Scheibe mit einer festgelegten Dicke ausgebildet, und eine Kolbendichtung 48 ist in einer Ringnut in seiner äußeren Umfangsfläche installiert. Indem die Kolbendichtung 48 in Gleitkontakt mit der inneren Umfangsfläche der Zylinderbohrung 24 gebracht wird, wird außerdem die Leckage von Druckfluid zwischen dem Kolben 18 und dem Zylinderrohr 12 verhindert.
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Außerdem ist eine Durchgangsöffnung 50, die in der axialen Richtung (der Richtung der Pfeile A und B) durchtritt, im Zentrum des Kolbens 18 ausgebildet. Ein später beschriebener Abschnitt 58 mit kleinem Durchmesser der zweiten Kolbenstange 22 ist durch die Durchgangsöffnung 50 eingesetzt. Außerdem ist ein erster abgestufter Teil 52, mit welchem die erste Kolbenstange 20 in Eingriff steht, in einer Endfläche des Kolbens 18, die der ersten Endabdeckung 14 zugewandt ist (in der Richtung des Pfeils A), zurückgesetzt. Der erste abgestufte Teil 52 weist einen im Vergleich zu der Durchgangsöffnung 50 erweiterten Durchmesser auf.
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Andererseits ist an der anderen Endfläche des Kolbens 18, welche der zweiten Endabdeckung 16 zugewandt ist (in der Richtung des Pfeils B), ein zweiter gestufter Teil 54 ausgebildet, der einen im Vergleich zu der Durchgangsöffnung 50 erweiterten Durchmesser aufweist und mit einer festgelegten Tiefe zurückgesetzt ist. Die zweite Kolbenstange 22 steht in Eingriff mit dem zweiten gestuften Teil 54.
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Die ersten und zweiten Kolbenstangen 20, 22 bestehen jeweils aus geraden Wellen, die miteinander auf derselben Achse verbunden sind, wobei sie den Kolben 18 zwischen sich halten. Die erste Kolbenstange (erste Stange) 20 ist an der Seite der ersten Endabdeckung 14 (in der Richtung des Pfeils A) angeordnet, und die zweiten Kolbenstange (zweite Stange) 22 ist an der Seite der zweiten Endabdeckung 16 (in der Richtung des Pfeils B) angeordnet.
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Die erste Kolbenstange 20 weist entlang der axialen Richtung einen im Wesentlichen konstanten Durchmesser auf und wird verschiebbar gehalten, indem ihr eines Ende durch die ersten Stangenöffnung 40 der ersten Endabdeckung 14 eingesetzt ist, während er sich an ihrem anderen Ende ein Gewindeloch 56 öffnet, in welches ein Gewindeabschnitt 62 der zweiten Kolbenstange 22 eingeschraubt wird. Das andere Ende ist in den ersten gestuften Teil 52 des Kolbens 18 eingesetzt und steht mit diesem in Eingriff.
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Die zweite Kolbenstange 22 besteht aus einem Abschnitt 58 mit kleinem Durchmesser, der an ihrem einen Ende ausgebildet und durch die Durchgangsöffnung 50 des Kolbens 18 eingesetzt ist, und einem Abschnitt 60 mit großem Durchmesser, der an ihrem anderen Ende ausgebildet ist und einen größeren Durchmesser aufweist als der Abschnitt 58 mit kleinem Durchmesser. Der Abschnitt 58 mit kleinem Durchmesser umfasst den Gewindeabschnitt 62, in dessen Außenumfang ein Gewinde eingeschnitten ist, in der Nähe eines distalen Endes des Abschnittes 58 mit kleinem Durchmesser. Indem der Gewindeabschnitt 62 in ein Gewindeloch 56 der ersten Kolbenstange 20 in einem Zustand eingeschraubt wird, in welchem er durch die Durchgangsöffnung 50 des Kolbens 18 eingesetzt ist, werden außerdem die erste Kolbenstange 20 und die zweite Kolbenstange 22 miteinander verbunden, wobei sie den Kolben 18 zwischen sich halten. Da die ersten und zweiten Kolbenstangen 20, 22 an dem Kolben 18 über die ersten und zweiten gestuften Teile 52, 54 angreifen, werden außerdem die ersten und zweiten Kolbenstangen 20, 22 und der Kolben 18 einstückig miteinander verbunden und koaxial zueinander gehalten.
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Außerdem wird der Abschnitt 60 mit großem Durchmesser der zweiten Kolbenstange 22 entlang der axialen Richtung verschiebbar gehalten, indem sein eines Ende mit dem zweiten gestuften Teil 54 des Kolbens 18 in Eingriff steht, wobei sein anderes Ende durch die zweite Stangenöffnung 52 der zweiten Endabdeckung 16 eingesetzt ist.
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Außerdem ist der Durchmesser d1 der ersten Kolbenstange 20 größer als der Durchmesser d2 des Abschnitts 60 mit großem Durchmesser an der zweiten Kolbenstange 22 (d1 > d2). Des Weiteren ist an einer Endfläche des Kolbens 18, die der ersten Zylinderkammer 36 zugewandt ist, eine erste Druckaufnahmefläche 18a ausgebildet, und an einer anderen Endfläche des Kolbens 18, die der zweiten Zylinderkammer 38 zugewandt ist, ist eine zweite Druckaufnahmefläche 18b ausgebildet. Die zweite Druckaufnahmefläche S2 (Flächeninhalt) der zweiten Druckaufnahmefläche 18b ist größer als die erste Druckaufnahmefläche S1 (Flächeninhalt) der ersten Druckaufnahmefläche 18a (S2 > S1).
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Im Einzelnen ist der Durchmesser d1 der ersten Kolbenstange 20 größer als der Durchmesser d2 des Abschnitts 60 mit großem Durchmesser an der zweiten Kolbenstange 22. Auf der Basis der Differenz des Durchmessers D des Kolbens 18 sind dementsprechend die ersten und zweiten Druckaufnahmeflächen S1, S2 so, dass die zweite Druckaufnahmefläche S2 größer ist als die erste Druckaufnahmefläche S1 (D-d1 < D-d2).
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Als nächstes wird mit Bezug auf 4 der Schaltmechanismus 32 beschrieben, der mit dem Zufuhrabschluss 26 und dem Ablassanschluss 28 des Fluiddruckzylinders verbunden ist.
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Der Schaltmechanismus 32 besteht beispielsweise aus einem Fünfwege-Elektromagnetventil 64, welches den Zufuhrzustand eines Druckfluides zu dem Zufuhranschluss 26 und dem Ablassanschluss 28 des Fluiddruckzylinders 10 auf der Basis von Steuersignalen von einer nicht dargestellten Steuerung steuern kann, und umfasst einen ersten Anschluss 70, der über eine Zufuhrleitung 68 mit einer Druckfluidzufuhrquelle 66 verbunden ist, einen zweiten Anschluss 72, der mit dem Ablassanschluss 28 des Zylinderrohres 12 verbunden ist, einen dritten Anschluss 74, dessen Verbindung zur Umgebung blockiert ist, einen vierten Anschluss 76, der über die Leitung 30a mit dem Zufuhranschluss 26 des Zylinderrohres 12 verbunden ist, und einen fünften Anschluss 78, der mit der Umgebung in einem Zustand in Verbindung steht, in dem er zur Atmosphäre offen ist. In einem AUS-Zustand, in welchem dem Schaltmechanismus 32 kein Steuersignal zugeführt wird, wird außerdem das Druckfluid von der Druckfluidzufuhrquelle 66 durch eine Verbindung zwischen dem ersten Anschluss 70 und dem dritten Anschluss 74 dem Zufuhranschluss 26 zugeführt. Durch eine Verbindung zwischen dem zweiten Anschluss 72 und dem fünften Anschluss 78 ist außerdem der Ablassanschluss 28 in einem Zustand, in dem er zur Atmosphäre offen und mit der Umgebung verbunden ist.
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Andererseits ist in einem Zustand, in welchem der Schaltmechanismus 32 durch ein Steuersignal von einer nicht dargestellten Steuerung in einen EIN-Zustand geschaltet ist, durch eine Verbindung zwischen dem ersten Anschluss 70 und dem dritten Anschluss 74 die Zufuhr des Druckfluides von der Druckfluidzufuhrquelle 66 zu dem Fluiddruckzylinder 10 blockiert, und durch eine Verbindung zwischen dem zweiten Anschluss 72 und dem vierten Anschluss 74 werden der Zufuhranschluss 26 und der Ablassanschluss 28 in einen Zustand versetzt, in dem sie miteinander kommunizieren. Der Schaltmechanismus 32 ist beispielsweise an einer oberen Fläche des Zylinderrohres 12 montiert, an welcher sich der Zufuhranschluss 26 und der Ablassanschluss 28 öffnen.
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Der Fluiddruckzylinder 10 gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist im Wesentlichen wie oben beschrieben aufgebaut. Als nächstes werden die Betriebsweisen und Vorteile des Fluiddruckzylinders 10 erläutert. In dieser Hinsicht wird ein Ursprungszustand als ein Zustand definiert, in welchem das Druckfluid der ersten Zylinderkammer 36 durch einen Schaltvorgang des Schaltmechanismus 32 der zweiten Zylinderkammer 38 zugeführt wird, so dass der Kolben 18, wie in 2 gezeigt ist, zu der ersten Endabdeckung 14 (in der Richtung des Pfeils A) verschoben wird und an der ersten Endabdeckung 14 anschlägt. Die zweite Kolbenstange 22 wird im Inneren des Zylinderrohres 12 aufgenommen.
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In dem Ursprungszustand wird durch Eingabe eines Steuersignals von der nicht dargestellten Steuerung in den Schaltmechanismus 32 der Schaltmechanismus 32 umgeschaltet, so dass die Druckfluidzufuhrquelle 66 durch Verbindung zwischen dem ersten Anschluss 70 und dem vierten Anschluss 76 mit dem Zufuhranschluss 26 kommuniziert, während der zweite Anschluss 73 mit dem fünften Anschluss 78 verbunden und in einen Zustand versetzt wird, in dem er zur Atmosphäre offen und mit der Umgebung verbunden ist. Dementsprechend wird Druckfluid von dem Zufuhranschluss 26 der ersten Zylinderkammer 36 zugeführt, und der Kolben 18 wird zu der zweiten Endabdeckung 16 (in der Richtung des Pfeils B) gepresst und verschoben, verbunden mit der gleichzeitigen Verschiebung der ersten und zweiten Kolbenstangen 20, 22. Andererseits tritt das Druckfluid, das in der zweiten Zylinderammer 38 verbleibt, durch den Ablassanschluss 28, die Leitung 30b und den zweiten Anschluss 72 und wird dann über den fünften Anschluss 78 zur Umgebung abgeführt.
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Hierdurch wird die zweite Kolbenstange 22 so verschoben, dass sie allmählich aus der zweiten Endabdeckung 16 ausfährt, während die erste Kolbenstange 20 allmählich so durch die erste Endabdeckung 14 verschoben wird, dass sie im Inneren des Zylinderrohres 12 aufgenommen wird. Wie in 3 gezeigt ist, wird außerdem die andere Endfläche des Kolbens 18 in Anlage gegen die zweite Endabdeckung 16 gebracht, so dass die Endposition erreicht wird, und ein Werkstück wird beispielsweise durch eine Transportvorrichtung, die mit dem Ende der zweiten Kolbenstange 22 verbunden ist, zu einer festgelegten Position transportiert. Anders ausgedrückt kann das nicht dargestellte Werkstück durch die Verschiebung von der Ursprungsposition zu der Endposition des Fluiddruckzylinders 10 durch die Presskraft der zweiten Kolbenstange 22 in einer Richtung (der Richtung des Pfeils B) nach außen gedrückt werden, in welcher sie sich von dem Fluiddruckzylinder 10 entfernt. Hierdurch kann das Werkstück transportiert werden.
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In dem Fall, dass die erste Kolbenstange 20 genutzt wird, kann außerdem durch Verschiebung von der Ursprungsposition zu der Endposition des Fluiddruckzylinders 10 das nicht dargestellte Werkstück durch eine Zugkraft der ersten Kolbenstange 20 zu dem Fluiddruckzylinder 10 (in der Richtung des Pfeils B) gezogen werden, wodurch das Werkstück transportiert werden kann.
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In dem Fall, dass der Kolben 18 zu der Seite der ersten Endabdeckung 14 (in der Richtung des Pfeils A) verschoben ist und zu der Ursprungsposition zurückgeführt wird, wird als nächstes durch Unterbrechen der Ausgabe des Steuersignals von der nicht dargestellten Steuerung an den Schaltmechanismus 32 der Schaltmechanismus 32 umgeschaltet, so dass der erste Anschluss 70 und der dritte Anschluss 74 miteinander verbunden werden, und die Zufuhr des Druckfluides von der Druckfluidzufuhrquelle 66 wird durch den Schaltmechanismus 32 blockiert. Gleichzeitig werden der zweite Anschluss 72 und der vierte Anschluss 76 verbunden und in Kommunikation miteinander gebracht. Dementsprechend tritt das Druckfluid aus der ersten Zylinderkammer 36 durch den Zufuhranschluss 26, die Leitung 30a und den Schaltmechanismus 32 und wird von dem Ablassanschluss 28 in die zweite Zylinderkammer 38 eingeführt. In diesem Fall behält das in der ersten Zylinderkammer 36 verbleibende Druckfluid den gleichen Druck wie das Druckfluid, das der zweiten Zylinderkammer 38 zugeführt wird.
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Da in den ersten und zweiten Zylinderkammern 36, 38 die Druckaufnahmeflächen des Kolbens 18, die durch das Druckfluid mit Druck beaufschlagt werden, so gewählt sind, dass die zweite Druckaufnahmefläche S2 der zweiten Druckaufnahmefläche 18b an der Seite der zweiten Zylinderkammer 38 größer ist als die erste Druckaufnahmefläche S1 der zweiten Druckaufnahmefläche 18a an der Seite der ersten Zylinderkammer 36, überwindet außerdem die Druckkraft, welche den Kolben 18 zu der ersten Endabdeckung 14 (in der Richtung des Pfeils A) presst, die Presskraft zu der zweiten Endabdeckung 16. Hierdurch werden der Kolben 18 und der zweiten Kolbenstange 22 zu der ersten Endabdeckung 14 (in der Richtung des Pfeils A) verschoben. Die eine Endfläche des Kolbens 18 schlägt auch an der ersten Endabdeckung 14 an und wird somit zu ihrer Ursprungsposition zurückgeführt (vgl. 2).
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Da in diesem Fall die Druckkraft, die auf den Kolben 18 aufgebracht wird, durch das Druckfluid erzeugt wird, das von der ersten Zylinderkammer 36 in die zweiten Zylinderkammer 38 abgeführt wird, ist die auf den Kolben 18 aufgebrachte Druckkraft kleiner als die Druckkraft, die aufgebracht wird, wenn der Kolben 18 zu der Endposition bewegt wird. Aus diesem Grund, wird bei dem Fluiddruckzylinder 10 ein Werkstück durch eine Druckkraft (oder eine Zugkraft) transportiert, die aufgebracht wird, wenn der Kolben 18 von der Ursprungsposition zu der Endposition verschoben wird, während in einem Fall, in dem der Kolben 18 von der Endposition zu der Ursprungsposition zurückgeführt wird, die Verschiebung des Kolbens 18 allein durch Nutzung des abgeführten Druckfluides durchgeführt wird, ohne das Werkstück zu transportieren.
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In der oben beschriebenen Weise ist bei der vorliegenden Ausführungsform bei dem Fluiddruckzylinder 10, in welchem der Kolben 18 durch die Zufuhr eines Druckfluides verschoben wird, die erste Druckaufnahmefläche S1 der ersten Druckaufnahmefläche 18A an der Seite der ersten Zylinderkammer 36, welcher das Druckfluid zugeführt wird, wenn der Kolben 18 zu der Endposition verschoben wird, kleiner als die zweite Druckaufnahmefläche S2 der zweiten Druckaufnahmefläche 18b an der Seite der zweiten Zylinderkammer 38, welcher das Druckfluid zugeführt wird, wenn der Kolben 18 zu der Ursprungsposition zurückgeführt wird (S1 < S2). Wenn der Kolben 18 von der Ursprungsposition durch das Druckfluid, das der ersten Zylinderkammer 36 zugeführt wird, zu der Endposition verschoben wird, wird hierdurch der Kolben 18 mit einer gewünschten Presskraft zu der zweiten Endabdeckung 16 (in der Richtung des Pfeils B) gepresst, woraufhin ein nicht dargestelltes Werkstück mit einer festgelegten Druckkraft durch die zweite Kolbenstange 22 in einer Richtung (in der Richtung des Pfeils B) transportiert werden kann, in welcher es sich von der zweiten Endabdeckung 16 trennt. Wenn andererseits der Kolben 18 von der Endposition durch einen Schaltvorgang des Schaltmechanismus 32 zu der Ursprungsposition zurückgeführt wird, wird das Druckfluid, das der ersten Zylinderkammer 36 zugeführt wurde, nun der zweiten Zylinderkammer 38 zugeführt (abgeführt), wodurch der Kolben 18 aufgrund der Flächendifferenz (S2 – S1) zwischen der ersten Druckaufnahmefläche S1 und der zweiten Druckaufnahmefläche S2 mit Druck beaufschlagt und verschoben werden kann, um zu der Ursprungsposition zurückgeführt zu werden.
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Wenn der Kolben 18 zu der Ursprungsposition zurückgeführt wird, wird auf diese Weise das Druckfluid, das der ersten Zylinderkammer 36 zugeführt wurde, nicht in die Umgebung abgeführt, sondern kann der zweiten Zylinderkammer 38 zugeführt und zum Zwecke der Verschiebung des Kolbens 18 genutzt werden. Wenn der Kolben 18 von der Endposition zu der Ursprungsposition verschoben wird, kann somit im Vergleich zu einer Situation, in welcher Druckfluid erneut der zweiten Zylinderkammer 38 zugeführt wird, die Menge des verbrauchten Druckfluides verringert werden. Dadurch lassen sich Energieeinsparungen realisieren.
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Indem die erste Druckaufnahmefläche S1 der ersten Druckaufnahmefläche 18a und die zweite Druckaufnahmefläche S2 der zweiten Druckaufnahmefläche 18b so gewählt werden, dass sie unterschiedliche Flächeninhalte aufweisen (S1 < S2), kann anders ausgedrückt in dem Fall, dass Druckfluid gleichzeitig den ersten und zweiten Zylinderkammern 36, 38 zugeführt wird, ein Unterschied der Druckkräfte, die auf den Kolben 18 drücken, erreicht werden. Durch diesen Unterschied kann der Kolben 18 zu der Ursprungsposition (in der Richtung des Pfeils A) verschoben werden.
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Da der Fluiddruckzylinder 10 ein Doppelstangen-Zylinder ist und die erste Kolbenstange 20 und die zweite Kolbenstange 22 aufweist, die mit der einen Endfläche bzw. der anderen Endfläche des Kolbens 18 verbunden sind, kann außerdem beispielsweise in dem Fall, dass gewünscht ist, ein nicht dargestelltes Werkstück zu transportieren, indem es in einer Richtung (der Richtung des Pfeils B) weg von dem Fluiddruckzylinder 10 gepresst wird, durch Pressen des Werkstücks mit Hilfe der zweiten Kolbenstange 22, die durch das Druckfluid von der Druckzufuhrquelle 66 in der Pressrichtung verschoben wird, das Werkstück zuverlässig und mit hoher Präzision mit einer gewünschten Presskraft (Schubkraft) transportiert werden.
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Wenn andererseits das Werkstück transportiert werden soll, indem es in einer Richtung (in der Richtung des Pfeils B) zu dem Fluiddruckzylinder 10 gezogen wird, indem das Werkstück mithilfe der ersten Kolbenstange 20 gezogen wird, die durch das Druckfluid von der Druckfluidzufuhrquelle 66 in der Zugrichtung verschoben wird, kann das Werkstück zuverlässig und mit hoher Präzision mit einer gewünschten Zugkraft (Schubkraft) transportiert werden.
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Im Einzelnen wird irgendeine des Paares von ersten und zweiten Kolbenstangen 20, 22 in geeigneter Weise entsprechend der Transportrichtung des Werkstücks ausgewählt, wodurch Werkstücke zuverlässig und mit hoher Präzision transportiert werden könne, ohne dass mehrere Fluiddruckzylinder bereit gestellt werden müssen.
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Wenn der Kolben 18 von der Endposition zu der Ursprungsposition zurückgeführt wird, ist außerdem nur eine Presskraft erforderlich, die groß genug ist, um den Kolben 18 zu der Ursprungsposition zu pressen und zu verschieben. Eine solche Presskraft kann kleiner sein als die Presskraft, die zum Zweck des Transportes des Werkstücks in dem Fall der Verschiebung des Kolbens 18 zu der Endposition erforderlich ist. Daher kann der Kolben 18 durch den Druck des Druckfluides, das von der ersten Zylinderkammer 36 der zweiten Zylinderkammer 38 zugeführt (abgeführt) wird, in adäquater Weise zu der Ursprungsposition verschoben werden.
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Außerdem kann durch Verwenden der ersten und zweiten Kolbenstangen 20, 22 mit unterschiedlichen Durchmessern die Differenz der Flächeninhalte (S2 – S1) zwischen der erste Druckaufnahmefläche S1 und der zweiten Druckaufnahmefläche S2 eingestellt werden. Indem die Durchmesser der ersten und zweiten Kolbenstange 20, 22 modifiziert werden, ist es daher möglich, die Verschiebungsgeschwindigkeit (Schubkraft), wenn der Kolben 18 von der Ursprungsposition zu der Endposition verschoben wird, frei einzustellen, ebenso wie die Verschiebungsgeschwindigkeit (Schubkraft), wenn der Kolben 18 von der Endposition zu der Ursprungsposition verschoben wird. Im Einzelnen kann durch Ersetzen der ersten Kolbenstange 20 und der zweiten Kolbenstange 22 durch andere, die andere Durchmesser aufweisen, die Verschiebungsgeschwindigkeit (Schubkraft) des Kolbens 18 frei eingestellt werden.
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Der Fluiddruckzylinder der vorliegenden Erfindung ist nicht auf die oben beschriebenen Ausführungsformen beschränkt. Verschiedene Änderungen und Modifikationen können an der Ausführungsform vorgenommen werden, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen, der in den beigefügten Ansprüchen definiert ist.
