DE112013007048T5

DE112013007048T5 - Fluiddruckzylinder

Info

Publication number: DE112013007048T5
Application number: DE112013007048.0T
Authority: DE
Inventors: Kenji Nomura
Original assignee: SMC Corp
Current assignee: SMC Corp
Priority date: 2013-05-07
Filing date: 2013-11-13
Publication date: 2016-01-21
Also published as: US20160076559A1; MX365151B; TWI554696B; CN105190054A; CN105190054B; KR101846214B1; RU2015147694A; WO2014181489A1; TW201443356A; JP2014219038A; JP6098880B2; RU2622214C2; KR20150139613A; US10184501B2; MX2015015322A

Abstract

In einem Fluiddruckzylinder (10) ist ein erster Positionierungsring (26) lösbar auf einem ersten ringförmigen Vorsprung (34) einer Kopfabdeckung 814) vorgesehen, und ein zweiter Positionierungsring (28) ist lösbar auf einem zweiten ringförmigen Vorsprung (48) einer Stangenabdeckung (16) vorgesehen. Außerdem ist eine Gestaltung vorgesehen, bei welcher gegenüberliegende Enden eines Zylinderrohres (12) auf äußere Umfangsseiten der ersten und zweiten Positionierungsringe (26, 28) aufgesetzt sind und hierauf gehalten werden können. Durch Bereitstellen eines neuen Zylinderrohres (12a) mit anderem Durchmesser und neuer erster und zweiter Positionierungsringe (26a, 28a) und Anbringen des neuen Zylinderrohres (12a) über die neuen ersten und zweiten Positionierungsringe (26a, 28a), welche auf den ersten und zweiten ringförmigen Vorsprüngen (34, 48) installiert werden, kann hierdurch ein Fluiddruckzylinder (10) mit einem anderen Bohrungsdurchmesser erhalten werden.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Fluiddruckzylinder, in welchem ein Kolben durch die Zufuhr eines Druckfluides in einer axialen Richtung verschoben wird.
Stand der Technik
Bisher wird als ein Transportmittel für ein Werkstück oder dergleichen beispielsweise ein Fluiddruckzylinder eingesetzt, der einen Kolben aufweist, der durch die Zufuhr eines Druckfluides verschoben wird.
Ein solcher Fluiddruckzylinder, wie er beispielsweise in der japanischen Gebrauchsmusterveröffentlichung Nr. 56-146105 beschrieben ist, umfasst ein zylindrisch geformtes Zylinderrohr, eine Zylinderabdeckung, die an einem Ende des Zylinderrohres vorgesehen ist, und einen Kolben, der verschiebbar im Inneren des Zylinderrohres vorgesehen ist. Durch die Zufuhr eines Druckfluides zu einem Anschluss der Zylinderabdeckung wird der Kolben außerdem durch das Druckfluid, das dem Inneren des Zylinderrohres zugeführt wird, in einer axialen Richtung gedrückt und verschoben. Eine in der axialen Richtung des Kolbens aufgebrachte Schubkraft wird in eine Ausgangsleistung (Output) des Fluiddruckzylinders umgewandelt.
Der Fluiddruckzylinder umfasst einen an einem Ende der Zylinderabdeckung vorgesehenen Verbindungszapfen, der zu der Seite des Zylinderrohres vorsteht. Das Zylinderrohr ist auf eine äußere Umfangsseite des Verbindungszapfens aufgesetzt, wodurch das Zylinderrohr und die Zylinderabdeckung in einem Zustand montiert werden, in dem sie sowohl in axialer als auch radialer Richtung positioniert sind.
Zusammenfassung der Erfindung
Bei dem obigen Fluiddruckzylinder ist es beispielsweise dann, wenn Änderungen an der Form oder dem Gewicht etc. eines transportierten Werkstücks vorgenommen werden, notwendig, eine andere Art von Fluiddruckzylinder mit unterschiedlich großer Ausgangsleistung entsprechend der Änderung des Werkstücks vorzusehen, weil die Größe der geforderten Ausgangsleistung des Fluiddruckzylinders sich ebenfalls ändert. Dies führt zu einer Erhöhung der Ausrüstungskosten.
Unter dem Gesichtspunkt der Energieeinsparung und der Kostenreduktion wird es außerdem in jüngerer Zeit gewünscht, einen Fluiddruckzylinder einzusetzen, der eine ideale Ausgangsleistung proportional zu der Form und Größe etc. des Werkstücks erreichen kann. Im Allgemeinen ist es jedoch schwierig, Spezifikationen unterschiedlicher Bohrungsdurchmesser (Zylinderdurchmesser) in einem Fluiddruckzylinder fein einzustellen, und es ist in manchen Fällen notwendig, einen Fluiddruckzylinder einzusetzen, eine größere Leistungsfähigkeit aufweist als die gewünschte Ausgangsleistung. In diesen Fällen ist die Ausgangsleistung, die zum Transport des Werkstücks genutzt wird, übermäßig groß, was dazu führt, dass eine überschüssige Menge an Druckfluid verwendet wird. Daher steigt die Menge des Druckfluids, das verwendet wird, über die ursprünglich angestrebte Verbrauchsmenge, was der in jüngerer Zeit vorherrschenden Tendenz entgegen wirkt, den Energieverbrauch zu verringern.
Es ist eine allgemeine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Fluiddruckzylinder vorzuschlagen, der die Ausrüstungskosten verringern kann, wobei es möglich ist, die Ausgangsleistung des Zylinders frei zu ändern. Gleichzeitig soll der Energieverbrauch verringert und das Verändern des Zylinderdurchmessers des Fluiddruckzylinders einfach durchführbar sein.
Die vorliegende Erfindung ist gekennzeichnet durch einen Fluiddruckzylinder mit einem zylindrisch geformten Zylinderrohr mit einer Zylinderkammer in seinem Inneren, einem Paar von Abdeckelementen, die an beiden Enden des Zylinderrohrs angebracht sind, und einem entlang der Zylinderkammer verschiebbar vorgesehenen Kolben, wobei Positionierungsmittel zum Halten des Zylinderrohres in radialer Richtung und koaxial zu den Abdeckelementen lösbar zwischen dem Zylinderrohr und den Abdeckelementen vorgesehen sind.
Bei einem Fluiddruckzylinder, bei dem das Paar von Abdeckelementen an den beiden Enden des zylindrisch geformten Zylinderrohres mit einer in seinem Inneren geformten Zylinderkammer angebracht ist und bei welchem der Kolben entlang des Zylinderrohres verschiebbar vorgesehen ist, sind gemäß der vorliegenden Erfindung die Positionierungsmittel lösbar zwischen den Abdeckelementen und dem Zylinderrohr angeordnet. Dank der Positionierungsmittel kann das Zylinderrohr radial und koaxial zu den Abdeckelementen gehalten werden.
Wenn ein Zylinderrohr durch ein anderes Zylinderrohr mit einer Zylinderkammer mit einem anderen Durchmesser ersetzt werden soll, werden dementsprechend die Positionierungsmittel von den Abdeckelementen entfernt und andere Positionierungsmittel, die in ihrer Größe dem anderen Zylinderrohr entsprechen, werden installiert. Dadurch kann das Zylinderrohr einfach gegen das andere Zylinderrohr mit dem anderen Durchmesser ersetzt und ausgetauscht werden, wobei die gleichen Abdeckelemente verwendet werden.
In dem Fall, dass die von dem Fluiddruckzylinder erhaltene Ausgangsleistung geändert werden soll, wird es somit möglich, die Ausgangsleistung unter Verwendung der gleichen Abdeckelemente des Fluiddruckzylinder zu ändern und eine gewünschte Ausgangsleistung zu erhalten, ohne dass es notwendig wäre, verschiedene Fluiddruckzylinder, die mit einem Zylinderrohr mit einem anderen Durchmesser und einem Kolben mit einem anderen Durchmesser im Inneren des Zylinderrohres ausgestattet sind, bereit zu stellen. Da die Ausrüstungskosten zur Bereitstellung eines neuen Fluiddruckzylinders verringert werden können, wobei gleichzeitig ein Fluiddruckzylinder gestaltet werden kann, bei dem ein Zylinderrohr mit einem optimalen Durchmesser (Bohrungsdurchmesser) zur Erreichung einer gewünschten Ausgangsleistung ausgewählt werden kann, kann der Fluiddruckzylinder insbesondere mit minimalem Verbrauch an Druckfluid betrieben werden, und im Vergleich zu dem Fall der Verwendung eines Fluiddruckzylinders mit einer gegenüber der gewünschten Ausgangsleistung übermäßigen Leistungsfähigkeit lassen sich Energieeinsparungen realisieren.
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 vorliegenden Erfindung beispielhaft dargestellt ist.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 ist ein Gesamtschnitt durch einen Fluiddruckzylinder gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
2 ist ein explosionsartiger Schnitt durch den Fluiddruckzylinder gemäß 1;
3 ist ein vergrößerter Schnitt, der die Umgebung eines zweiten Positionierungsringes an einer in 1 gezeigten Stangenabdeckung zeigt;
4 ist ein Gesamtschnitt, der einen Zustand zeigt, in welchem ein neues Zylinderrohr mit einem anderen Durchmesser in dem Fluiddruckzylinder gemäß 1 ausgetauscht ist;
5 ist ein Gesamtschnitt durch einen Fluiddruckzylinder gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
6 ist ein explosionsartiger Schnitt durch den Fluiddruckzylinder gemäß 5; und
7 ist ein vergrößerter Schnitt, der die Umgebung eines zweiten Positionierungsrings an der in 5 gezeigten Stangenabdeckung zeigt.
Beschreibung von Ausführungsformen
Wie in den 1 und 2 gezeigt ist, umfasst ein Fluiddruckzylinder 10 ein zylindrisch geformtes Zylinderrohr 12, eine Kopfabdeckung (Abdeckungselement) 14, die an einem Ende des Zylinderrohres 12 angebracht ist, eine Stangenabdeckung (Abdeckelement) 16, die an einer anderen Endseite des Zylinderrohres 12 angebracht ist, und einen Kolben 18, der verschiebbar im Inneren des Zylinderrohres 12 vorgesehen ist.
Das Zylinderrohr 12 besteht aus einem zylindrischen Körper, der sich mit einem im Wesentlichen konstanten Durchmesser (Zylinderdurchmesser C1) entlang einer axialen Richtung (der Richtung der Pfeile A und B) erstreckt. Im Inneren des Zylinderrohres 12 ist eine Zylinderkammer 20, in welcher der Kolben 18 aufgenommen ist, ausgebildet.
Außerdem sind an beiden Enden in der axialen Richtung (der Richtung der Pfeile A und B) des Zylinderrohres 12 O-Ringe (Dichtelemente) 22a, 22b jeweils in Ringnuten angeordnet. Verbunden hiermit sind ringförmige Eingriffsnuten (Nuten) 24a, 24b, die radial nach außen zurückgesetzt sind, jeweils an inneren Umfangsflächen an beiden Enden des Zylinderrohres 12 ausgebildet. Erste und zweite Positionierungsringe (Positionierungselemente) 26, 28, die später beschrieben werden, greifen in die Eingriffsnuten 24a, 24b ein.
Die Kopfabdeckung 14 ist beispielsweise aus einem metallischen Material mit einem im Wesentlichen rechteckigen Querschnitt geformt und umfasst Durchgangsöffnungen, die in der axialen Richtung (bezeichnet durch die Pfeile A und B) durch vier Ecken der Kopfabdeckung 14 durchtreten. Nicht dargestellte Verbindungsstangen sind durch die Durchgangsöffnungen eingesetzt.
In einem zentralen Abschnitt der Kopfabdeckung 14 ist ein Hohlraum 30 mit einer festgelegten Tiefe ausgebildet, welcher der Seite des Zylinderrohres 12 (in der Richtung des Pfeils A) zugewandt ist. Ein erster Dichtring 32 ist in einer Ringnut installiert, die an einer inneren Umfangsfläche des Hohlraums 30 ausgebildet ist. Der Hohlraum 30 hat einen im Wesentlichen kreisförmigen Querschnitt mit einem im Wesentlichen konstanten Durchmesser und steht mit der Zylinderkammer 20 in Verbindung, wenn die Kopfabdeckung 14 an dem einen Ende des Zylinderrohres 12 angebracht ist.
Außerdem ist ein erster ringförmiger Vorsprung 34, der zu der Seite des Zylinderrohres 12 (in der Richtung des Pfeils A) vorsteht, an einer Endfläche der Kopfabdeckung 14 an der Seite des Zylinderrohres 12 (in der Richtung des Pfeils A) ausgebildet. Der erste ringförmige Vorsprung 34 ist an einer äußeren Umfangsseite des Hohlraums 30 koaxial mit dem Hohlraum 30 und mit einer ringförmigen Gestalt ausgebildet.
Ein ringförmiger erster Positionierungsring 26 ist an einer äußeren Umfangsseite des ersten ringförmigen Vorsprungs 34 angebracht. Das Zylinderrohr 12 wird durch Eingriff einer äußeren Umfangsfläche des ersten Positionierungsringes 26 in die Eingriffsnut 24a, die an dem einen Ende des Zylinderrohres 12 ausgebildet ist, gehalten. Wie in den 1 und 2 gezeigt ist, ist der erste Positionierungsring 26 im Einzelnen so geformt, dass sein Innendurchmesser D1 (vgl. 2) im Wesentlichen den gleichen Durchmesser hat wie der Außendurchmesser des ersten ringförmigen Vorsprungs 34, und sein Außendurchmesser D2 (vgl. 2) hat im Wesentlichen den gleichen Durchmesser wie der Innendurchmesser der Eingriffsnut 24a in dem Zylinderrohr 12.
Andererseits ist an der Seitenfläche der Kopfabdeckung 14 eine erste Fluidanschlussöffnung 36 vorgesehen, durch welche das Druckfluid zugeführt und abgeführt wird, wobei der erste Fluidanschluss 36 mit dem Hohlraum 30 in Verbindung steht. Außerdem wird das Druckfluid in den Hohlraum 30 eingeführt, nachdem das Druckfluid von einer nicht dargestellten Druckfluidzufuhrquelle dem ersten Fluidanschluss 36 zugeführt wurde.
Die Stangenabdeckung 16 ist beispielsweise aus einem metallischen Material mit einem im Wesentlichen rechteckigen Querschnitt geformt und umfasst Durchgangsöffnungen, die durch vier Ecken der Stangenabdeckung 16 in der axialen Richtung durchtreten. Die Verbindungsstangen werden durch die Durchgangsöffnungen eingesetzt. Wie in 1 gezeigt ist, werden außerdem in einem Zustand, in welchem das Zylinderrohr 12 zwischen der Stangenabdeckung 16 und der Kopfabdeckung 14 montiert ist, das Zylinderrohr 12 sandwichartig zwischen der Kopfabdeckung 14 und der Stangenabdeckung 16 fixiert, indem Muttern auf beide Enden der Verbindungsstangen, die durch die Kopfabdeckung 14 und die Stangenabdeckung 16 eingesetzt sind, aufgeschraubt werden.
Außerdem steht ein zentraler Abschnitt der Stangenabdeckung 16 in einer Richtung weg von dem Zylinderrohr 12 vor. In einem im Wesentlichen zentralen Bereich des Vorsprungs ist eine Stangenöffnung 38 ausgebildet und steht in der axialen Richtung (der Richtung der Pfeile A und B) vor. Außerdem sind eine Hülse 40 und eine Stangendichtung 42 an einer inneren Umfangsfläche der Stangenöffnung 38 installiert. Ein zweiter Dichtring 46 ist in einer Ringnut, die in der inneren Umfangsfläche der Stangenöffnung 38 vorgesehen ist, installiert. Die Stangenöffnung 38 steht mit der Zylinderkammer 20 in Verbindung.
Außerdem ist ein zweiter ringförmiger Vorsprung 48, der zu der Seite des Zylinderrohres 12 (in der Richtung des Pfeils B) vorsteht, an einer Endfläche der Stangenabdeckung 16 an der Seite des Zylinderrohres 12 (in der Richtung des Pfeils B) ausgebildet. Der zweite ringförmige Vorsprung 48 ist ringförmig an einer äußeren Umfangsseite der Stangenöffnung 38 koaxial zu der Stangenöffnung 38 ausgebildet. Außerdem ist der zweite ringförmige Vorsprung 48 koaxial mit dem ersten ringförmigen Vorsprung 34 der Kopfabdeckung 14 und weist den gleichen Durchmesser auf wie der erste ringförmige Vorsprung 34 der Kopfabdeckung 14.
Wie in 3 gezeigt ist, ist außerdem ein ringförmiger zweiter Positionierungsring 28 an der äußeren Umfangsfläche des zweiten ringförmigen Vorsprungs 48 angebracht. Die äußere Umfangsfläche des zweiten Positionierungsrings 28 greift in die Eingriffsnut 24b, die an dem anderen Ende des Zylinderrohres 12 ausgebildet ist, ein, wodurch das Zylinderrohr 12 gehalten wird. Wie in 2 gezeigt ist, ist der zweite Positionierungsring 28 im Einzelnen so geformt, dass sein Innendurchmesser D1 im Wesentlichen der gleiche Durchmesser ist wie der Außendurchmesser des zweiten ringförmigen Vorsprungs 48, und sein Außendurchmesser D2 hat im Wesentlichen den gleichen Durchmesser wie der Innendurchmesser der Eingriffsnut 24b in dem Zylinderrohr 12.
Außerdem ist der zweite Positionierungsring 28 mit der gleichen Form ausgestaltet wie der erste Positionierungsring 26. Anders ausgedrückt sind die ersten und zweiten Positionierungsringe 26, 28 als Paar vorgesehen.
Andererseits ist eine zweite Fluidanschlussöffnung 50, durch welche das Druckfluid zugeführt und abgeführt wird, an einer Seitenfläche der Stangenabdeckung 16 vorgesehen, und der zweite Fluidanschluss 50 steht mit der Stangenöffnung 38 in Verbindung. Außerdem wird das Druckfluid, das von dem zweiten Fluidanschluss 50 zugeführt wird, von der Stangenöffnung 38 der Zylinderkammer 20 zugeführt.
Wie in den 1 und 2 gezeigt ist, hat der Kolben 18 im Wesentlichen den gleichen Durchmesser wie der Zylinderdurchmesser C1 des Zylinderrohres 12. Eine Kolbendichtung 52, ein magnetischer Körper 54 und ein Verschleißring 56 sind in mehreren Ringnuten an der äußeren Umfangsfläche des Kolbens 18 installiert.
Außerdem ist eine Kolbenöffnung (nicht dargestellt), die in der axialen Richtung (der Richtung der Pfeile A und B) durchtritt, in einem zentralen Abschnitt des Kolbens 18 ausgebildet. Ein Ende einer Kolbenstange 60 ist in die Kolbenöffnung eingesetzt und mit dieser verbunden.
Ein Ende der Kolbenstange 60 ist mit dem Kolben 18 verbunden, während das andere Ende der Kolbenstange 60 durch die Stangenöffnung 38 eingesetzt ist und verschiebbar durch die Hülse 40 gehalten wird.
Außerdem sind erste und zweite Dämpfungsringe 64, 66 an beiden Endflächen des Kolbens 18 angebracht. Die ersten und zweiten Dämpfungsringe 64, 66 weisen im Wesentlichen die gleiche Form auf. Der erste Dämpfungsring 64 ist an einer Endseite des Kolbens 18 an der Seite der Kopfabdeckung 14 (in der Richtung des Pfeils B) angeordnet und steht von der einen Endseite nach außen vor. Andererseits ist der zweite Dämpfungsring 66 an der anderen Endseite des Kolbens 18 an der Seite der Stangenabdeckung 16 (in der Richtung des Pfeils A) angeordnet und so vorgesehen, dass er die äußere Umfangsfläche der Kolbenstange 60 abdeckt.
Außerdem werden die ersten und zweiten Dämpfungsringe 64, 66 bei einer Verschiebung des Kolbens 18 in der axialen Richtung in den Hohlraum 30 bzw. die Stangenöffnung 38 eingesetzt. Durch Gleitkontakt der Dämpfungsringe 64, 66 mit den ersten und zweiten Dichtringen 32, 46 wird die Verschiebungsgeschwindigkeit des Kolbens 18 verringert.
Der Fluiddruckzylinder 10 gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist im Wesentlichen wie oben beschrieben aufgebaut. Als nächstes werden die Betriebsweise und vorteilhafte Effekte des Fluiddruckzylinders erläutert. Der in 1 gezeigte Zustand, in welchem der Kolben 18 zu der Seite der Kopfabdeckung 14 (in der Richtung des Pfeils B) verschoben ist und der erste Dämpfungsring 64 in dem Hohlraum 30 aufgenommen ist, wird als ein Ursprungszustand bezeichnet.
Anfangs wird ein Druckfluid von einer nicht dargestellten Druckfluidzufuhrquelle dem ersten Fluidanschluss 36 zugeführt. In diesem Fall wird der zweiten Fluidanschluss 50 durch Schalten eines nicht dargestellten Schaltventils in einen Zustand versetzt, in dem er zur Umgebung offen ist. Dementsprechend wird das Druckfluid von dem ersten Fluidanschluss 36 dem Hohlraum 30 zugeführt, und mit Hilfe des Druckfluides, das von dem Hohlraum 30 in die Zylinderkammer 20 eingeführt wird, wird der Kolben 18 zu der Seite der Stangenabdeckung 16 (in der Richtung des Pfeils A) gedrückt. Außerdem wird auch die Kolbenstange 60 durch die Verschiebung des Kolbens 18 verschoben, und der an dem Ende der Kolbenstange 60 angebrachte erste Dämpfungsring 64 entfernt sich aus dem Hohlraum 30, wobei er in Gleitkontakt mit dem ersten Dichtring 32 steht.
Bei weiterer Verschiebung des Kolbens 18 wird als nächstes der zweite Dämpfungsring 66 in die Stangenöffnung 38 eingesetzt, wodurch die Durchflussrate des Druckfluides begrenzt und dieses im Inneren der Zylinderkammer 20 komprimiert wird. Hierdurch wird ein Verschiebungswiderstand erzeugt, wenn der Kolben 18 verschoben wird, und die Verschiebungsgeschwindigkeit des Kolbens 18 nimmt allmählich ab, wenn sich der Kolben 18 seiner Verschiebungsendposition nähert.
Schließlich wird der Kolben 18 allmählich zu der Seite der Stangenabdeckung 16 (in der Richtung des Pfeils A) verschoben, woraufhin der zweite Dämpfungsring 66 vollständig in der Stangenöffnung 38 aufgenommen wird. Hierdurch wird die Verschiebungsendposition erreicht, in welcher der Kolben 18 die Seite der Stangenabdeckung 16 (in der Richtung des Pfeils A) erreicht hat.
Andererseits wird in dem Fall, dass der Kolben 18 in der entgegengesetzten Richtung (in der Richtung des Pfeils B) verschoben wird, das Druckfluid dem zweiten Fluidanschluss 50 zugeführt und der erste Fluidanschluss 36 wird durch Schalten eines nicht dargestellten Schaltventils in einen Zustand versetzt, in dem er zur Umgebung offen ist. Außerdem wird das Druckfluid von dem zweiten Fluidanschluss 50 in die Stangenöffnung 38 eingeführt und mit Hilfe des Druckfluides, das von der Stangenöffnung 38 in die Zylinderkammer 20 eingeführt wurde, wird der Kolben 18 zu der Seite der Kopfabdeckung 14 (in der Richtung des Pfeils B) gedrückt.
Außerdem wird auf die Kolbenstange 60 durch die Verschiebung des Kolbens 18 verschoben, und der an dem Ende der Kolbenstange 60 angebrachte zweite Dämpfungsring 66 trennt sich von der Stangenöffnung 38, wobei er in Gleitkontakt mit dem zweiten Dichtring 46 steht.
Bei weiterer Verschiebung des Kolbens 18 wird als nächstes der erste Dämpfungsring 64 in den Hohlraum 30 eingesetzt, wodurch die Strömungsrate des Druckfluides begrenzt und dieses im Inneren der Zylinderkammer 20 komprimiert wird. Hierdurch wird ein Verschiebungswiderstand erzeugt, wenn der Kolben 18 verschoben wird, und die Verschiebungsgeschwindigkeit des Kolbens 18 nimmt allmählich ab. Durch Anschlagen des Kolbens 18 an der Kopfabdeckung 14 wird außerdem die Ursprungsposition wiederhergestellt (vgl. 1).
Als nächstes wird eine Situation erläutert, bei welcher zur Änderung der Ausgangsleistung s des oben genannten Fluiddruckzylinders 10 das Zylinderrohr 12 und der Kolben 18 gegen ein anderes Zylinderrohr 12 und einen anderen Kolben 18 ausgetauscht und ersetzt werden, um dadurch den Bohrungsdurchmesser (Zylinderdurchmesser) zu ändern. In dieser Situation wird durch Reduzieren des Bohrungsdurchmessers die Ausgangsleistung verringert.
Zunächst werden nicht dargestellte Muttern, die auf die Verbindungsstangen geschraubt sind, gelöst, wodurch die Verbindung zwischen der Kopfabdeckung 14 und der Stangenabdeckung 16 mit dem dazwischen angeordneten Zylinderrohr 12 gelöst wird. Wie in 2 gezeigt ist, werden anschließend die Kopfabdeckung 14 und die Stangenabdeckung 16 voneinander in axialen Richtungen (den Richtungen der Pfeile A und B) von dem Zylinderrohr 12 getrennt, gefolgt von dem Entfernen des ersten Positionierungsrings 26 von dem ersten ringförmigen Vorsprung 34 und des zweiten Positionierungsrings 28 von dem zweiten ringförmigen Vorsprung 48.
Wie in 4 gezeigt ist, werden als nächstes ein neues Zylinderrohr 12a, das einen kleineren Zylinderdurchmesser C2 aufweist als das oben genannte Zylinderrohr 12, neue erste und zweite Positionierungsringe 26a, 28a mit Außendurchmessern D3, die im Wesentlichen die gleichen sind wie der Zylinderdurchmesser C2, und ein neuer Kolben 18a, der im Wesentlichen den gleichen Durchmesser hat wie der Zylinderdurchmesser C2, bereitgestellt.
Außerdem werden die neuen ersten und zweiten Positionierungsringe 26a, 28a mit Innendurchmessern geformt, die im Wesentlichen die gleichen sind wie die Durchmesser (D1) der oben genannten ersten und zweiten Positionierungsringe 26, 28.
In diesem Fall ist die Länge in der axialen Richtung des neuen Zylinderrohres 12a die gleiche wie die Länge des Zylinderrohres 12.
Der erste Positionierungsring 26a wird auf dem ersten ringförmigen Vorsprung 34 der Kopfabdeckung 14 angebracht, und der zweite Positionierungsring 28a wird auf dem zweiten ringförmigen Vorsprung 48 der Stangenabdeckung 16 angebracht, wodurch die ersten und zweiten Positionierungsringe 26a, 28a an der Kopfabdeckung 14 bzw. der Stangenabdeckung 16 gehalten werden.
Zu dieser Zeit sind die Außendurchmesser D3 der ersten und zweiten Positionierungsringe 26a, 28a kleiner als die Außendurchmesser D2 der oben genannten ersten und zweiten Positionierungsringe 26, 28 (D3 < D2).
Schließlich wird ein Ende des Zylinderrohres 12a auf den Außenumfang des ersten Positionierungsrings 26a gesetzt und der erste Positionierungsring 26a wird in Eingriff mit der Eingriffsnut 24a gebracht, die an der inneren Umfangsfläche des einen Endes des Zylinderrohres 12a ausgebildet ist, wodurch das eine Ende des Zylinderrohres 12a an der Kopfabdeckung 14 gehalten wird. Außerdem wird in einem Zustand, in welchem der Kolben 18a, der einen kleinen Durchmesser entsprechend dem Innendurchmesser des Zylinderrohres 12a aufweist, in das Innere des Zylinderrohres 12a eingesetzt ist, das andere Ende des Zylinderrohres 12a auf den Außenumfang des zweiten Positionierungsringes 28a gesetzt.
Durch Eingriff des zweiten Positionierungsringes 28 in die Eingriffsnut 24b, die in dem anderen Ende des Zylinderrohres 12a ausgebildet ist, wird ein Zustand hergestellt, in welchem die Stangenabdeckung 16 an dem anderen Ende des Zylinderrohres 12a installiert ist. In diesem Zustand werden nicht dargestellte Verbindungsstangen durch die Kopfabdeckung 14 und die Stangenabdeckung 16 eingesetzt, und durch Aufschrauben und Festziehen von Muttern an gegenüberliegenden Enden der Verbindungsstangen werden die Kopfabdeckung 14 und die Stangenabdeckung 16 verbunden, wobei sie das Zylinderrohr 12a zwischen sich aufnehmen und halten.
Dementsprechend werden in dem Fluiddruckzylinder 10 das Zylinderrohr 12 und dessen Kolben 18 durch ein Zylinderrohr 12a und einen Kolben 18a mit einem kleineren Zylinderdurchmesser C2 ersetzt, und durch eine Verschiebung des Kolbens 18a wird die Ausgangskraft, die in der axialen Richtung von der Kolbenstange 60 ausgegeben wird, kleiner gemacht. Auf diese Weise kann beispielsweise in dem Fall, dass die dem Gewicht etc. des transportierten Werkstücks entsprechende Ausgangsleistung kleiner ist, durch Auswechseln gegen ein kleines Zylinderrohr 12a mit einem kleinen Zylinderdurchmesser zusammen mit ersten und zweiten Positionierungsringen 26a, 28a und einem Kolben 18a mit kleinem Durchmesser entsprechend dem Durchmesser des Zylinderrohres 12a die verbrauchte Menge an Druckfluid, das in dem Fluiddruckzylinder 10 verwendet wird, reduziert werden, da eine optimale Ausgangsleistung entsprechend dem Werkstück erreicht wird. Es lassen sich Energieeinsparungen realisieren.
In dem Fall, dass der Bohrungsdurchmesser in dem Fluiddruckzylinder 10 größer gemacht werden soll, werden dagegen ein Zylinderrohr 12a mit einem größeren Zylinderdurchmesser, ein Kolben 18 mit einem Durchmesser, welcher dem Zylinderdurchmesser entspricht, und erste und zweite Positionierungsringe 26, 28 entsprechend dem Innendurchmesser des Zylinderrohres 12 vorbereitet und montiert, wodurch die Ausgangsleistung des Fluiddruckzylinders 10 einfach gesteigert werden kann.
Anders ausgedrückt kann bei dem Fluiddruckzylinder 10 durch Austauschen von Zylinderrohren 12, die mit verschiedenen unterschiedlichen Durchmessern ausgestattet sind, sowie durch Austauschen der ersten und zweiten Positionierungsringe 26, 28 und des Kolbens 18 entsprechend den Innendurchmessern dieser Zylinderrohre 12 die Ausgangsleistung des Fluiddruckzylinders 10 einfach geändert werden, wobei dieselbe Kopfabdeckung und Stangenabdeckung 16 verwendet werden.
Im Einzelnen dienen die ersten und zweiten Positionierungsringe 26, 28 als Positionierungsmittel zum Halten beider Enden des Zylinderrohres 12 radial und koaxial zu der Kopfabdeckung 14 und der Stangenabdeckung 16.
In der oben beschriebenen Weise werden bei der ersten Ausführungsform die ersten und zweiten Positionierungsringe 26, 28, die als Positionierungsmittel dienen, lösbar an dem ersten ringförmigen Vorsprung 34 der Kopfabdeckung 14 und dem zweiten ringförmigen Vorsprung 48 der Stangenabdeckung 16 des Fluiddruckzylinders vorgesehen. Es wird eine Struktur geschaffen, mit welcher beide Enden des Zylinderrohres 12 durch die äußeren Umfangsflächen der ersten und zweiten Positionierungsringe 26, 28 positioniert und gehalten werden können. Durch Austauschen gegen ein neues Zylinderrohr 20a mit einem anderen Zylinderdurchmesser, neue erste und zweite Positionierungsringe 26a, 28a entsprechend dem Innendurchmesser des Zylinderrohres 12a und einen neuen Kolben 18a mit einem hierzu entsprechenden Durchmesser kann hierdurch bei Verwendung derselben Kopfabdeckung 14 und derselben Stangenabdeckung 16 ein Fluiddruckzylinder 10 mit verschiedenen Bohrungsdurchmessern (Zylinderdurchmessern) einfach aufgebaut werden.
In dem Fall, dass die durch den Fluiddruckzylinder 10 erreichte Ausgangsleistung geändert werden soll, ist es somit möglich, die Ausgangsleistung bei Verwendung derselben Kopfabdeckung 14 und Stangenabdeckung 16 des Fluiddruckzylinders 10 zu ändern und eine gewünschte Ausgangsleistung zu erreichen, ohne dass es notwendig wäre, einen anderen Fluiddruckzylinder mit einem Kolben 18, der einen anderen Durchmesser aufweist, und einem Zylinderrohr 12, das einen anderen Durchmesser aufweist, vorzubereiten.
Im Einzelnen können Ausrüstungskosten zum Bereitstellen eines neuen Fluiddruckzylinders gespart werden, wobei es gleichzeitig möglich ist, einen Fluiddruckzylinder 10 zu bauen, bei welchem ein Zylinderrohr und ein Kolben so ausgewählt werden können, dass sie einen optimalen Durchmesser (Bohrungsdurchmesser) zum Erreichen einer gewünschten Ausgangsleistung haben. Im Vergleich zu dem Fall der Verwendung eines Fluiddruckzylinders mit einem im Hinblick auf die gewünschte Ausgangsleistung übermäßigen Leistungsfähigkeit kann hierdurch beispielsweise der Fluiddruckzylinder 10 mit minimalem Verbrauch an Druckfluid betrieben werden und es lassen sich Energieeinsparungen realisieren.
Auch in dem Fall, dass das Zylinderrohr 12, der Kolben 18 und die ersten und zweiten Positionierungsringe 26, 28 ausgetauscht werden und der Zylinderdurchmesser (C1, C2) der Zylinderkammer 20 in dem Fluiddruckzylinder 10 geändert wird, besteht außerdem keine Notwendigkeit, die Längendimension des Fluiddruckzylinders 10 zu ändern, indem die Längendimension des neuen Zylinderrohres 12a bei der gleichen Länge gehalten wird.
Beispielsweise in dem Fall, dass der Fluiddruckzylinder 10 an einem Fließband verwendet wird und an dem Fließband über die Kopfabdeckung 14 und die Stangenabdeckung 16 angebracht ist, kann hierdurch der Fluiddruckzylinder zuverlässig an der vorherigen Befestigungsposition angebracht werden, ohne Änderungen der Befestigungsposition (Befestigungsabstand) vorzunehmen. Hierdurch ist es möglich, den Bohrungsdurchmesser eines Fluiddruckzylinders 10, der an einem Fließband eingesetzt wird, einfach zu ändern und den Fluiddruckzylinder einfach und zuverlässig an dem Fließband zu installieren.
Indem die O-Ringe 22a, 22b an beiden Enden des Zylinderrohres 12 vorgesehen werden, die in Anlage mit Enden der Kopfabdeckung 14 und der Stangenabdeckung 16 gebracht werden können, kann außerdem selbst in dem Fall, dass ein anderes Zylinderrohr 12a, mit einem anderen Zylinderdurchmesser verwendet wird, die Abdichtung zwischen dem Zylinderrohr 12a, der Kopfabdeckung 14 und der Stangenabdeckung 16 durch die O-Ringe 22a, 22b zuverlässig durchgeführt werden.
Als nächstes ist ein Fluiddruckzylinder 100 gemäß einer zweiten Ausführungsform in den 5 bis 7 gezeigt. Diejenigen Aufbauelemente des Fluiddruckzylinders 100, die die gleichen sind wie bei dem Fluiddruckzylinder 10 gemäß der ersten Ausführungsform, werden mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet und auf die detaillierte Beschreibung dieser Merkmale wird hier verzichtet.
Der Fluiddruckzylinder 100 gemäß der zweiten Ausführungsform unterscheidet sich von dem Fluiddruckzylinder 10 gemäß der ersten Ausführungsform dahingehend, dass erste und zweite Positionierungsringe (Positionierungselemente) 104, 106 an äußeren Umfangsseiten an beiden Enden eines Zylinderrohres 102 vorgesehen sind und dass das Zylinderrohr 102 mit der Kopfabdeckung (Abdeckelement) 108 und der Stangenabdeckung (Abdeckelement) 110 über die ersten und zweiten Positionierungsringe 104, 106 verbunden ist.
Wie in den 5 bis 7 gezeigt ist, ist in dem Fluiddruckzylinder 100 eine erste Zapfenverbindung 112 an einer Endfläche der Kopfabdeckung 108 ausgebildet, und eine zweite Zapfenverbindung 114 ist an einer Endfläche der Stangenabdeckung 110 ausgebildet. Außerdem ist ein erster Positionierungsring 104 auf der ersten Zapfenverbindung 112 angebracht und ein Ende des Zylinderrohres 102 wird darauf gehalten. Ein zweiter Positionierungsring 106 ist auf dem zweiten Zapfenverbinder 114 angebracht und das andere Ende des Zylinderrohres 102 wird darauf gehalten.
Die ersten und zweiten Positionierungsringe 104, 106 haben die gleiche Form und weisen äußere Umfangsflächen auf, die einen im Wesentlichen konstanten Durchmesser haben. Die ersten und zweiten Positionierungsringe 104, 106 weisen Zapfenflächen 116 an inneren Umfangsflächen von Enden der ersten und zweiten Positionierungsringe 104, 106 auf, wobei die Zapfenflächen 116 auf äußere Umfangsflächen der ersten und zweiten Zapfenverbinder 112, 114 gesetzt werden. Andererseits sind Halteflächen 118, die an die Zapfenflächen 112 angrenzen und radial nach innen relativ zu den Zapfenflächen 116 vorstehen, an inneren Umfangsflächen anderer Enden der ersten und zweiten Positionierungsringe 104, 106 ausgebildet. Im Einzelnen weisen die inneren Umfangsflächen der ersten und zweiten Positionierungsringe 104, 106 eine Stufenform auf, so dass ihre jeweiligen Halteflächen 118 einander gegenüberliegend angeordnet sind.
Ringförmige Eingriffsnuten (Nuten) 120a, 120b, die radial nach innen zurückgesetzt sind, sind auf den äußeren Umfangsflächen an beiden Enden des Zylinderrohres 102 ausgebildet. Die Halteflächen 118 der ersten und zweiten Positionierungsringe 104, 106 greifen in die Eingriffsnuten 120a, 120b ein. Hierdurch werden die ersten und zweiten Positionierungsringe 104, 106 in der axialen Richtung (der Richtung der Pfeile A und B) relativ zu beiden Enden des Zylinderrohres 102 positioniert.
Außerdem sind erste Dichtelemente 122, welche der äußeren Umfangsseite zugewandt sind, in den Eingriffsnuten 120a, 120b installiert, so dass durch Anlage der ersten Dichtelemente 122 an inneren Umfangsflächen der ersten und zweiten Positionierungsringe 104, 106 eine Leckage von Druckfluid, das zwischen dem Zylinderrohr 102 und den ersten und zweiten Positionierungsringen 104, 106 durchtritt, verhindert wird.
Zweite Dichtelemente 124 sind in Ringnuten an Endflächen der Kopfabdeckung 108 und der Stangenabdeckung 110 an Positionen vorgesehen, die an Enden der ersten und zweiten Positionierungsringe 104, 106 anliegen. Durch Anlage der Enden der ersten und zweiten Positionierungsringe 104, 106 an den zweiten Dichtelementen 124 wird eine Leckage von Druckfluid, das zwischen dem ersten Positionierungsring 104 und der Kopfabdeckung 108 sowie zwischen dem zweiten Positionierungsring 106 und der Stangenabdeckung 110 durchtritt, verhindert.
In dem Fall, dass die Ausgangsleistung des oben genannten Fluiddruckzylinders 100 geändert werden soll, wird als nächstes die Verbindung der Kopfabdeckung 108, des Zylinderrohres 102 und der Stangenabdeckung 110 durch die Verbindungsstangen gelöst, und nachdem die Kopfabdeckung 108 und die Stangenabdeckung 110 jeweils in axialen Richtungen von dem Zylinderrohr 102 abgenommen wurden, werden die ersten und zweiten Positionierungsringe 104, 106 von den ersten und zweiten Zapfenverbindern 112, 114 getrennt.
Außerdem werden ein neues Zylinderrohr 102 mit einem anderen Zylinderdurchmesser und neue erste und zweite Positionierungsringe 104, 106 mit anderen Durchmessern, die dem Zylinderrohr 102 entsprechen, bereitgestellt. Nachdem die ersten und zweiten Positionierungsringe 104, 106 an dem ersten Zapfenverbinder 112 der Kopfabdeckung 108 bzw. dem zweiten Zapfenverbinder 114 der Stangenabdeckung 110 angebracht wurden, werden beide Enden des Zylinderrohres 102 in die inneren Umfangsseiten der Haltefläche 118 des ersten Positionierungsrings 104 bzw. der Haltefläche 118 des zweiten Positionierungsrings 106 eingesetzt.
Schließlich werden die Kopfabdeckung 108 und die Stangenabdeckung 110 einander so angenähert, dass beide Enden des Zylinderrohres 102 in die ersten und zweiten Positionierungsringe 104, 106 eingesetzt werden, wodurch die Halteflächen 118 der ersten und zweiten Positionierungsringe 104, 106 jeweils in Eingriff mit den Eingriffsnuten 120a bzw. 120b treten. Anschließend werden die Verbindungsstangen durch die Kopfabdeckung 108 und die Stangenabdeckung 110 eingesetzt und durch Verschrauben und Festziehen von Muttern auf beiden Enden der Verbindungsstangen werden die Kopfabdeckung 108 und die Stangenabdeckung 110 verbunden, wobei sie das Zylinderrohr 102 zwischen sich aufnehmen und halten.
Hierdurch wird ein Fluiddruckzylinder 100 mit einem anderen Bohrungsdurchmesser (Zylinderdurchmesser) in einem Zustand hergestellt, in dem beide Enden des Zylinderrohres 102 auf den inneren Umfangsflächen der ersten und zweiten Positionierungsringe 104, 106 gehalten werden.
Im Einzelnen dienen die ersten und zweiten Positionierungsringe 104, 106 als Positionierungsmittel zum Halten beider Enden des Zylinderrohres 102 in radialer Richtung und koaxial zu der Kopfabdeckung 108 und der Stangenabdeckung 110.
In der oben beschriebenen Weise werden bei der zweiten Ausführungsform die ringförmigen ersten und zweiten Positionierungsringe 104, 106 lösbar an dem ersten Zapfenverbinder 112 der Kopfabdeckung 108 und dem zweiten Zapfenverbinder 114 der Stangenabdeckung 110 des Fluiddruckzylinders 100 angebracht und beide Enden des Zylinderrohres 102 werden in die ersten und zweiten Positionierungsringe 104, 106 eingesetzt, wodurch das Zylinderrohr 102 positioniert und in der axialen Richtung gehalten werden kann.
Durch Austauschen eines Zylinderrohres, von Positionierungsringen und eines Kolbens gegen ein neues Zylinderrohr 102 mit einem anderen Zylinderdurchmesser, neue erste und zweite Positionierungsringe 104, 106 entsprechend dem neuen Zylinderdurchmesser und einen neuen Kolben 18 mit einem Durchmesser, welcher dem neuen Zylinderdurchmesser entspricht, kann somit bei Verwendung der selben Kopfabdeckung 108 und der selben Stangenabdeckung 110 ein Fluiddruckzylinder 100 mit einem anderen Bohrungsdurchmesser (Zylinderdurchmesser) einfach hergestellt werden.
In dem Fall, dass die mit dem Fluiddruckzylinder 100 erreichte Ausgangsleistung geändert werden soll, ist es hierdurch möglich, die Ausgangsleistung unter Verwendung derselben Kopfabdeckung 108 und Stangenabdeckung 110 des Fluiddruckzylinders 100 zu verändern und einen gewünschten Output zu erreichen, ohne dass es notwendig wäre, einen anderen Fluiddruckzylinder bereitzustellen, welcher einen Kolben 18 mit einem anderen Durchmesser und ein Zylinderrohr 102 mit einem anderen Durchmesser hat.
Im Einzelnen können die Ausrüstungskosten für das Bereitstellen eines neuen Fluiddruckzylinders verringert werden, wobei es gleichzeitig möglich ist, einen Fluiddruckzylinder 100 zu bauen, bei welchem das Zylinderrohr 102 und der Kolben 18 so ausgewählt werden können, dass sie einen optimalen Durchmesser zum Erreichen einer gewünschten Ausgangsleistung haben. Hierdurch kann beispielsweise im Vergleich zu dem Fall der Verwendung eines Fluiddruckzylinders mit einer hinsichtlich der gewünschten Ausgangsleistung übermäßigen Leistungsfähigkeit der Fluiddruckzylinder mit minimalem Verbrauch an Druckfluid betrieben werden, und es lassen sich Energieeinsparungen realisieren.
Im Hinblick auf die Fluiddruckzylinder 10, 100 gemäß den oben genannten ersten und zweiten Ausführungsformen wurde außerdem eine Gestaltung beschrieben, bei welcher das Zylinderrohr 12, 102 zwischen der Kopfabdeckung 14, 108 und der Stangenabdeckung 16, 110 gehalten und durch Verbindungsstangen fixiert wird. Die Erfindung ist jedoch nicht auf einen solchen Aufbau beschränkt. Beispielsweise kann auch eine Gestaltung gewählt werden, bei welcher die Kopfabdeckung und die Stangenabdeckung durch Verschrauben mit beiden Enden des Zylinderrohres angeschlossen werden. Im Einzelnen ist der Aufbau der Fluiddruckzylinder nicht besonders eingeschränkt, solange eine Gestaltung gewählt wird, bei welcher das Zylinderohr, die Kopfabdeckung und die Stangenabdeckung separate Elemente sind, die mit Hilfe von Zapfenverbindern miteinander und koaxial verbunden werden können.
Der Fluiddruckzylinder gemäß der vorliegenden Erfindung ist nicht auf die oben beschriebenen Ausführungsformen beschränkt. Verschiedene Änderungen und Modifikationen können an den Ausführungsformen vorgenommen werden, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen, wie er in den beigefügten Ansprüchen definiert ist.

Claims

Ein Fluiddruckzylinder (10, 100) mit einem zylindrisch geformten Zylinderrohr (12, 102), in dessen Innerem eine Zylinderkammer (20) vorgesehen ist, einem Paar von Abdeckelementen (14, 16, 108, 110), die an beiden Enden des Zylinderrohres (12, 102) angebracht sind, und einem Kolben (18), der entlang der Zylinderkammer (20) verschiebbar vorgesehen ist, wobei Positionierungsmechanismen zum Halten des Zylinderrohres (12, 102) in radialer Richtung und koaxial zu den Abdeckelementen (14, 16, 108, 110) lösbar zwischen dem Zylinderrohr (12, 102) und den Abdeckelementen (14, 16, 108, 110) vorgesehen sind.
Der Fluiddruckzylinder nach Anspruch 1, wobei die Positionierungsmechanismen Positionierungselemente (26, 28, 104, 106) aufweisen, die an inneren Umfangsseiten oder äußeren Umfangsseiten an den beiden Enden des Zylinderrohres (12, 102) vorgesehen sind.
Der Fluiddruckzylinder nach Anspruch 2, wobei Nuten (24a, 24b, 120a, 120b), die radial zurückgesetzt sind und in welche die Positionierungselemente (26, 28, 104, 106) eingreifen, an den beiden Enden des Zylinderrohres (12, 102) ausgebildet sind.
Der Fluiddruckzylinder nach Anspruch 1, wobei Dichtelemente (22a, 22b, 122) jeweils an den beiden Enden des Zylinderrohres (12, 102) vorgesehen sind, wobei die Dichtelemente (22a, 22b, 122) an den Abdeckelementen (14, 16, 108, 110) anliegen.
Der Fluiddruckzylinder nach Anspruch 2, wobei die Positionierungselemente (26, 28, 104, 106) an den Abdeckelementen (14, 16, 108, 110) angebracht sind.
Der Fluiddruckzylinder nach Anspruch 2, wobei die Positionierungselemente (26, 28, 104, 106) ringförmig ausgebildet sind.
Der Fluiddruckzylinder nach Anspruch 5, wobei die Positionierungselemente (26, 28, 104, 106) auf Zapfenverbindern (34, 48, 112, 114) angebracht sind, die jeweils an dem Paar von Abdeckelementen (14, 16, 108, 110) vorgesehen sind.