DE112016006596T5

DE112016006596T5 - Hydraulikzylinder

Info

Publication number: DE112016006596T5
Application number: DE112016006596.5T
Authority: DE
Inventors: Masayuki Kudo; Shinichiro Nemoto; Masahiko Kawakami; Yuu Mizutani; Eiko Miyasato; Ken Tamura
Original assignee: SMC Corp
Current assignee: SMC Corp
Priority date: 2016-03-17
Filing date: 2016-12-27
Publication date: 2018-12-13
Also published as: TW201734322A; US20190195248A1; US10927860B2; KR20180123539A; RU2703433C9; CN108779787B; JP6548083B2; WO2017158987A1; MX2018011284A; RU2703433C1; CN108779787A; JP2017166618A; KR102144860B1; TWI658216B; BR112018068783A2

Abstract

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Hydraulikzylinder. Eine Stangenabdeckung (102) eines Hydraulikzylinders (100) weist eine Gruppe erster Bolzenlöcher (106) auf, die in der oberen Fläche so ausgebildet sind, dass sie in einer Höhenrichtung durchtreten, und weist eine Gruppe von zweiten Bolzenlöchern (108) auf, die in einer Seitenfläche der Stangenabdeckung (106) ausgebildet sind, wobei die Seitenfläche senkrecht zu der oberen Fläche verläuft, sodass sie sich in einer horizontalen Richtung erstreckt. Befestigungsbolzen (104) werden durch die ersten Bolzenlöcher (106) oder die zweiten Bolzenlöcher (108) eingesetzt, und ein Befestigungsteil (118), der von der Stangenabdeckung (102) vorsteht, wird in Gewindelöcher (120) von anderen Elementen (D1 bis D3) eingeschraubt. Dadurch kann der Hydraulikzylinder (100) an den anderen Elementen (D1 bis D3) befestigt werden.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Fluidzylinder (Hydraulikzylinder), der dazu ausgestaltet ist, einen Kolben durch die Zufuhr eines Druckfluides in einer axialen Richtung zu verschieben.
Stand der Technik
Herkömmlicherweise wird ein Fluidzylinder mit einem Kolben, der durch die Zufuhr eines Druckfluides verschoben wird, als ein Mittel zur Förderung von Werkstücken oder dergleichen verwendet.
Wie in der japanischen Patentoffenlegungsschrift Nr. 6-235405 beschrieben ist, umfasst ein solcher Fluidzylinder beispielsweise ein zylindrisch geformtes Zylinderrohr, eine Zylinderabdeckung, die an einem Endabschnitt des Zylinderrohres vorgesehen ist, und einen Kolben, der verschiebbar im Inneren des Zylinderrohres vorgesehen ist. Durch Ausbilden seiner Querschnittsform senkrecht zu einer Achse des Kolbens und des Zylinderrohres in einer nicht kreisförmigen Gestalt ist es außerdem möglich, eine Druckaufnahmefläche des Kolbens zu vergrößern und dadurch im Vergleich zu einem Fall, bei dem ein Kolben mit einem kreisförmigen Querschnitt verwendet wird, die Schubkraft zu vergrößern.
Außerdem ist in der japanischen Patentoffenlegungsschrift Nr. 2011-508127 (PCT) eine Zylindervorrichtung beschrieben, die einen Kolben mit einem rechteckigen Querschnitt aufweist. Bei dieser Zylindervorrichtung ist die Querschnittsform des Zylindergehäuses entsprechend der Querschnittsform des Kolbens rechteckig ausgebildet. Außerdem sind Dichtelemente jeweils in einer Nut an äußeren Kantenabschnitten des Kolbens vorgesehen, und die Dichtelemente werden in Kontakt mit einer inneren Wandfläche des Zylindergehäuses gebracht, um dadurch eine Abdichtung zu erreichen.
Zusammenfassung der Erfindung
Bei einem Fluidzylinder mit einem nicht kreisförmigen Kolben, wie er in der oben genannten japanischen Patentoffenlegungsschrift Nr. 6-235405 und der japanischen Patentoffenlegungsschrift Nr. 2011-508127 (PCT) beschrieben ist, besteht der Bedarf, die Größe der Längsdimension in der axialen Richtung zu verringern. Außerdem besteht auch das Bedürfnis, den gleichen Fluidzylinder abhängig von der Einsatzumgebung und dem Zweck, für welchen der Fluidzylinder eingesetzt wird, in verschiedenen Orientierungen (Richtungen)zu installieren.
Es ist eine allgemeine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Fluidzylinder vorzuschlagen, der in der Lage ist, eine Reduktion der Größe der Längsdimension zu erreichen, wobei er die Schubkraft erhöht, und gleichzeitig die Möglichkeiten zum Anbringen des Fluidzylinders zu verbessern.
Die vorliegende Erfindung wird gekennzeichnet durch einen Fluidzylinder mit einem Zylinderrohr, in dessen Innerem eine Zylinderkammer ausgebildet ist, einem Paar von Abdeckelementen, die an beiden Enden des Zylinderrohres angebracht sind, einem entlang der Zylinderkammer verschiebbar vorgesehenem Kolben und einer Kolbenstange, die mit dem Kolben verbunden ist; wobei der Kolben und das Zylinderrohr mit rechteckigen Querschnitten ausgebildet sind, wobei der Kolben einen Verschleißring aufweist, der in Gleitkontakt mit einer inneren Wandfläche des Zylinderrohres steht, wobei ein Magnet in den Verschleißring integriert ist, und das Abdeckelement außerdem Bolzenlöcher aufweist, die sich in wenigstens zwei oder mehr Richtungen einschließlich einer Richtung, in welcher der Kolben verschoben wird, erstrecken, und wobei Befestigungsbolzen paarweise in die Bolzenlöcher eingesetzt und an einem anderen Element fixiert werden.
Gemäß der vorliegenden Erfindung sind bei dem Fluidzylinder der Kolben und das Zylinderrohr mit rechteckigem Querschnitt ausgebildet, und der Magnet ist in den Verschleißring des Kolbens integriert und steht in Gleitkontakt mit der inneren Wandfläche des Zylinderrohres. Durch diese Konfiguration kann eine Axialdimension in der Richtung, in welcher der Kolben verschoben wird, im Vergleich zu einem Fluidzylinder, bei dem der Verschleißring und der Magnet parallel in der axialen Richtung an einer äußeren Umfangsfläche des Kolbens angeordnet sind, verringert werden. Durch Gewährleisten einer großen Druckaufnahmefläche, weil der Kolben einen rechteckigen Querschnitt hat, wobei eine große Schubkraft erreicht wird, ist es hierdurch auch möglich, die Längsdimension des Fluidzylinders einschließlich des Kolbens zu verringern.
Indem die Bolzenlöcher, die sich in wenigstens zwei oder mehr Richtungen einschließlich der Verschiebungsrichtung des Kolbens erstrecken, in dem Abdeckelement ausgebildet werden und durch wahlweises Einsetzen der Befestigungsbolzen in die Bolzenlöcher und Fixieren der Bolzenlöcher an einem anderen Element kann außerdem die Befestigungsmöglichkeit des Fluidzylinders verbessert werden, beispielsweise weil der Fluidzylinder in Abhängigkeit von der Einsatzumgebung in mindestens zwei oder mehr unterschiedlichen Richtungen befestigt werden kann.
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 denen eine bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beispielhaft dargestellt ist.
Figurenliste

1 ist ein Gesamtschnitt durch einen Fluidzylinder gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
2 ist eine Vorderansicht des Fluidzylinders gemäß 1 gesehen von der Seite einer Stangenabdeckung;
3 ist ein vergrößerter Schnitt, der die Umgebung einer Kolbeneinheit bei dem Fluidzylinder gemäß 1 zeigt;
4 ist eine perspektivische Außenansicht der Kolbeneinheit und einer Kolbenstange bei dem Fluidzylinder gemäß 1;
5 ist eine perspektivische Explosionsdarstellung der in 4 gezeigten Kolbeneinheit;
6 ist ein Schnitt entlang der Linie VI-VI in 1;
7 ist eine Vorderansicht einer Kolbendichtung;
8 ist ein vergrößerter Schnitt, der die Umgebung eines Außenkantenbereichs der Kolbendichtung gemäß 3 zeigt;
9 ist eine perspektivische Außenansicht des Fluidzylinders, bei dem eine Stangenabdeckung gemäß einem modifizierten Beispiel verwendet wird;
10 ist eine perspektivische Außenansicht, die einen Zustand vor der Montage bei einem Fall zeigt, bei dem der Fluidzylinder gemäß 9 an einem anderen Element fixiert ist, das an seiner Unterseite angeordnet ist;
11A ist ein Schnitt entlang der Linie XIA-XIA in 9 und
11B ist ein Schnitt entlang der Linie XIB-XIB in 9;
12 ist eine perspektivische Ansicht, die einen Zustand vor der Montage für einen Fall zeigt, bei dem ein anderes Element durch Befestigungsbolzen von einer unteren Seite an dem Fluidzylinder gemäß 9 befestigt wird;
13 ist ein Schnitt, der einen Zustand zeigt, in welchem der Fluidzylinder gemäß 12 an dem anderen Element befestigt ist;
14 ist eine perspektivische Außenansicht, die einen Zustand vor der Montage für einen Fall zeigt, bei welchem der Fluidzylinder gemäß 9 an einem anderen Element befestigt wird, das an seiner einen Seite angeordnet ist; und
15 ist ein Schnitt, der einen Zustand zeigt, in welchem der Fluidzylinder gemäß 14 an dem anderen Element befestigt ist.

Beschreibung von Ausführungsformen
Wie in 1 gezeigt ist, umfasst der Fluidzylinder ein Zylinderrohr 12 mit einem rechteckigen Querschnitt, eine Kopfabdeckung (Abdeckungselement) 14, die an einem Ende des Zylinderrohres 12 angebracht ist, eine Stangenabdeckung (Abdeckungselement) 16, die an einem anderen Ende des Zylinderrohres 12 angebracht ist, eine Kolbeneinheit (Kolben) 18, die zur Verschiebung im Inneren des Zylinderrohres 12 vorgesehen ist, und eine Kolbenstange 20, die mit der Kolbeneinheit 18 verbunden ist.
Das Zylinderrohr 12 wird beispielsweise durch einen rohrförmigen Körper gebildet, der aus einem Metallmaterial geformt ist, und erstreckt sich mit einer konstanten Querschnittsfläche in der radialen Richtung (der Richtung von Pfeilen A und B). In seinem Inneren ist eine Zylinderkammer 22 ausgebildet, in welcher die Kolbeneinheit 18 aufgenommen ist.
Wie in 2 gezeigt ist, ist außerhalb des Zylinderrohres 12 eine Sensorbefestigungsschiene 24 vorgesehen, in welcher ein nicht dargestellter Detektionssensor angebracht werden kann. Die Sensorbefestigungsschiene 24 weist einen U-förmigen Querschnitt auf, der sich in einer Richtung weg von dem Zylinderrohr 12 öffnet, und hat eine festgelegte Länge in der axialen Richtung (der Richtung der Pfeile A und B) des Zylinderrohres 12. Außerdem ist sie in der Nähe einer Ecke des Zylinderrohres 12, das einen rechteckigen Querschnitt hat, angebracht. Des weiteren ist ein Detektionssensor zur Erfassung einer Position in der axialen Richtung der Kolbeneinheit 18 in der Sensorbefestigungsschiene 24 angebracht und gehalten.
Wie in 1 gezeigt ist, ist die Kopfabdeckung 14 beispielsweise aus einem Metallmaterial mit einem im Wesentlichen rechteckigen Querschnitt hergestellt. Eine Verbindungsöffnung 26 ist an einer festgelegten Tiefe in der Mitte der Kopfabdeckung 14 so ausgebildet, dass sie der Seite des Zylinderrohres 12 (in der Richtung des Pfeils A) zugewandt ist. Außerdem ist ein erster Dämpfer 28 an einer äußeren Umfangsseite der Verbindungsöffnung 26 in einer Nut angebracht, die an einem Endabschnitt der Kopfabdeckung 14 ausgebildet ist. Der erste Dämpfer 28 ist beispielsweise ringförmig aus einem elastischen Material geformt. Sein einer Endabschnitt ist so vorgesehen, dass er etwas zu dem Zylinderrohr 12 (in der Richtung des Pfeils A) relativ zu dem Endabschnitt der Kopfabdeckung 14 vorsteht.
Andererseits ist an einer Seitenfläche der Kopfabdeckung 14 ein erster Fluidanschluss 30 für die Zufuhr und Abfuhr des Druckfluides ausgebildet. Der erste Fluidanschluss 30 kommuniziert mit der Verbindungsöffnung 26, wodurch das Druckfluid nach Zufuhr des Druckfluides von einer nicht dargestellten Druckfluidzufuhrquelle zu dem ersten Fluidanschluss 30 in die Verbindungsöffnung 26 eingebracht wird.
Außerdem ist an einer Seitenfläche der Kopfabdeckung 14 eine erste Eingriffsnut 32, die zu einer Innenseite zurückgesetzt ist, an einem Endabschnitt an der Seite des Zylinderrohres 12 (in der Richtung des Pfeils A) relativ zu dem ersten Fluidanschluss 30 ausgebildet. Ein Endabschnitt des Zylinderrohres 12 steht in Eingriff mit der ersten Eingriffsnut 32, indem er nach innen gebogen ist (Quetschverbindung). Dementsprechend wird die Kopfabdeckung 14 integral mit dem einen Ende des Zylinderrohres 12 verbunden, und ein Dichtelement 34A, das an einer Seitenfläche der Kopfabdeckung 14 vorgesehen ist, berührt die Innenfläche des Zylinderrohres 12, wodurch die Leckage von Druckfluid, das zwischen der Kopfabdeckung 14 und dem Zylinderrohr 12 hindurchgetreten ist, verhindert wird.
Ähnlich der Kopfabdeckung 14 ist die Stangenabdeckung 16 beispielsweise mit einem im Wesentlichen rechteckigen Querschnitt aus einem Metallmaterial geformt. In ihrer Mitte ist eine Stangenöffnung 36 ausgebildet, die in der axialen Richtung (der Richtung der Pfeile A und B) durchtritt. Eine Stangendichtung (Packung) 38 und eine Hülse 40 sind an einer inneren Umfangsfläche der Stangenöffnung 36 in einer Ringnut angebracht. Wenn die Kolbenstange 20 in die Stangenöffnung 36 eingesetzt wird, wird die Stangendichtung 38 in Gleitkontakt mit der äußeren Umfangsfläche der Kolbenstange 20 gebracht. Dadurch wird die Leckage von Druckfluid, das zwischen der Stangenabdeckung 16 und der Kolbenstange 20 durchgetreten ist, verhindert. Indem die Hülse 40 in Gleitkontakt mit der äußeren Umfangsfläche gebracht wird, wird die Kolbenstange 20 andererseits in der axialen Richtung (der Richtung der Pfeile A und B) geführt.
Wie in 2 gezeigt ist, sind in der Endfläche der Stangenabdeckung 16 in der Nähe der vier Ecken der Stangenabdeckung 16 an festgelegten Tiefen in der axialen Richtung außerdem jeweils Befestigungslöcher 42 ausgebildet. Wenn der Fluidzylinder 10 beispielsweise an einer nicht dargestellten anderen Vorrichtung oder dergleichen befestigt wird, werden Befestigungsbolzen (nicht dargestellt), welche durch die andere Vorrichtung eingesetzt wurden, in die Befestigungslöcher 42 der Stangenabdeckung 16 eingeschraubt, wodurch der Fluidzylinder 10 an der anderen Vorrichtung fixiert wird.
Wie in 1 gezeigt ist, ist andererseits ein zweiter Fluidanschluss 44 für die Zufuhr und Abfuhr des Druckfluides an einer Seitenfläche der Stangenabdeckung 16 vorgesehen. Der zweite Fluidanschluss 44 kommuniziert über einen Verbindungsdurchgang 46, der sich in der axialen Richtung (der Richtung des Pfeils B) der Stangenabdeckung 16 erstreckt, mit der Zylinderkammer 22. Außerdem wird das Druckfluid, das von dem zweiten Fluidanschluss 44 zugeführt wird, von dem Verbindungsdurchgang 46 in die Zylinderkammer 22 eingebracht.
Außerdem ist an einer Seitenfläche der Stangenabdeckung 16 eine zweite Eingriffsnut 48, die zu einer Innenseite zurückgesetzt ist, an einem Endabschnitt an der Seite des Zylinderrohres 12 (in der Richtung des Pfeils B) relativ zu dem zweiten Fluidanschluss 44 ausgebildet. Ein anderer Endabschnitt des Zylinderrohres 12 wird in Eingriff mit der zweiten Eingriffsnut 48 gebracht, indem er zu der Innenseite umgebogen wird (Quetschverbindung). Dementsprechend wird die Stangenabdeckung 16 integral mit dem anderen Ende des Zylinderrohres 12 verbunden, und ein Dichtelement 34b, das an einer Seitenfläche der Stangenabdeckung 16 vorgesehen ist, tritt in Kontakt mit der inneren Fläche des Zylinderrohres 12, wodurch die Leckage von Druckfluid, das zwischen der Stangenabdeckung 16 und dem Zylinderrohr 12 durchgetreten ist, verhindert wird.
Anstatt der Verbindung mit der Stangenabdeckung 16 durch Umbiegen (Crimpen) kann das Zylinderrohr 12 außerdem auch beispielsweise durch Schweißen oder dergleichen mit der Kopfabdeckung 14 und der Stangenabdeckung 16 verbunden werden.
Wie in den 1 und 3 bis 5 gezeigt ist, ist die Kolbeneinheit 18 an einem Endabschnitt der Kolbenstange 20 vorgesehen und umfasst einen Basiskörper (angeschlossener Körper) 50, einen Verschleißring 52, der an einer äußeren Umfangsseite des Grundkörpers 50 angeordnet ist, eine Kolbendichtung (Packung) 54 neben dem Verschleißring 52, einen Plattenkörper 56 neben der Kolbendichtung 54 und einen zweiten Dämpfer 58, der neben dem Plattenkörper 56 am nächsten zu der anderen Endseite (in der Richtung des Pfeils A) der Kolbenstange 20 angeordnet ist.
Der Basiskörper 50 ist beispielsweise scheibenförmig aus einem metallischen Material geformt. In seinem Zentrum ist eine Verstemmöffnung 60 ausgebildet, in welche ein Endabschnitt der Kolbenstange 20 eingesetzt und verstemmt wird. Die Verstemmöffnung 60 ist konisch ausgebildet, wobei sich ihr Durchmesser allmählich zu der Seite des einen Endes der Kolbeneinheit 18 (in der Richtung des Pfeils B) vergrößert. Der Durchmesser des einen Endabschnitts der Kolbenstange 20 ist entsprechend der Form der Verstemmöffnung 60 erweitert, wodurch die Kolbenstange 20 integral in einem Zustand verbunden wird, in welchem eine Relativverschiebung in der axialen Richtung (der Richtung der Pfeile A und B) verhindert wird.
Wie in 3 gezeigt ist, ist außerdem ein Endabschnitt des Basiskörpers 50 in ebener Form senkrecht zu der Achse ausgebildet. An seinem anderen Endabschnitt sind ein erster Vorsprung 62, der zu der Seite des benachbarten Verschleißrings 52 (in der Richtung des Pfeils A) vorsteht, und ein zweiter Vorsprung 64, der von dem ersten Vorsprung 62 weiter vorsteht, ausgebildet. Die ersten und zweiten Vorsprünge 62, 64 weisen einen kreisförmigen Querschnitt auf. Der zweite Vorsprung 64 hat einen kleineren Durchmesser als der erste Vorsprung 62. Außerdem ist eine ringförmige Dichtung (Dichtelement) 66 in einer Ringnut an der äußeren Umfangsfläche des ersten Vorsprungs 62 installiert.
Der Verschleißring 52 hat beispielsweise einen im Wesentlichen rechteckigen Querschnitt und ist aus Harz oder Kunststoff geformt. Er ist so geformt, dass seine Außenform im Wesentlichen die gleiche ist wie die Querschnittsform der Zylinderkammer 22. In dem Zentrum des Verschleißrings 52 ist eine Befestigungsöffnung 68 zum Anbringen des Basiskörpers 50 ausgebildet. Wie in den 4 und 5 gezeigt ist, ist ein Paar von Magnetlöchern 72, in welchen Magnete 70 angebracht sind, an einer Endfläche an einer Endseite entlang (in der Richtung des Pfeils B) der Kolbeneinheit 18 angebracht. Außerdem tritt die Befestigungsöffnung 68 in der Dickenrichtung des Verschleißrings 52 durch (in der Richtung der Pfeile A und B).
Die Befestigungsöffnung 68 ist stufenförmig mit unterschiedlichen Durchmessern in der axialen Richtung (der Richtung der Pfeile A und B) ausgestaltet. Indem die ersten und zweiten Vorsprünge 62, 64 des Basiskörpers 50 daran angreifen, wird der Basiskörper 50 in einem aufgenommenen Zustand relativ zu dem Zentrum der Befestigungsöffnung 68 gehalten. Zu diesem Zeitpunkt ist die eine Endfläche des Basiskörpers 50 komplanar (fluchtend) ausgebildet, sodass sie nicht von der einen Endfläche des Verschleißrings 52 vorsteht (vergleiche 3).
Andererseits sind die Magnetlöcher 72 beispielsweise in einem Paar von Ecken ausgebildet, die diagonal um die Befestigungsöffnung 68 angeordnet sind, und die Magnetlöcher 72 öffnen sich an der Seite einer Endfläche des Verschleißrings 52 und sind mit kreisförmigem Querschnitt in einer festgelegten Tiefe ausgebildet. Wie in den 2 und 4 gezeigt ist, werden die Magneten 70 außerdem jeweils in die Magnetlöcher 72 eingesetzt und darin beispielsweise durch einen Klebstoff oder dergleichen fixiert.
Da die Magneten 70 so geformt sind, dass sie dünner sind als die Dickendimension des Verschleißringes 52, werden die Magneten 70 außerdem in einem Zustand, in dem sie in den Magnetlöchern 72 aufgenommen sind, in den Verschleißring integriert, ohne von der Endfläche des Verschleißrings 52 vorzustehen.
Wie in 2 gezeigt ist, ist außerdem in einem Zustand, in welchem der Verschleißring 52 mit den anderen integrierten Magneten 70 in dem Zylinderrohr 12 aufgenommen ist, die Sensorbefestigungsschiene 24 in der Nähe eines Eckabschnitts des Zylinderrohres 12 angeordnet und dem Magneten 70 zugewandt.
Wie in den 3, 7 und 8 gezeigt ist, ist die Kolbendichtung 54 aus einem elastischen Material, wie beispielsweise Gummi, mit einem rechteckigen Querschnitt ausgebildet. Schmiermittelhaltenuten 72, die in einer ringförmigen Weise ausgebildet sind, sind in der Nähe eines Außenkantenabschnitts an einer Endfläche und der anderen Endfläche der Kolbendichtung 54 ausgebildet. Die Schmiermittelaufnahmenuten 76 sind jeweils an der einen Endfläche der Kolbendichtung 54 an der Seite des Verschleißrings 52 (in der Richtung des Pfeils B) und an der anderen Endfläche der Kolbendichtung 54 an der Seite des Plattenkörpers 56 (in der Richtung des Pfeils A) ausgebildet und mit einer festgelegten Tiefe in der Dickenrichtung (der Richtung der Pfeile A und B) der Kolbendichtung 54 zurückgesetzt. Außerdem sind sie in einer Mehrzahl (beispielsweise 3) parallel vorgesehen, wobei sie einen festgelegten Abstand voneinander haben.
Außerdem wird ein Schmiermittel, wie Fett oder dergleichen, beispielsweise in den Schmiermittelaufnahmenuten 76 gehalten. Wenn sich die Kolbeneinheit 18 in der axialen Richtung (der Richtung der Pfeile A und B) entlang des Zylinderrohres 12 bewegt, wird die Schmierung zwischen der Kolbeneinheit 18 und dem Zylinderrohr 12 durchgeführt, indem das Schmiermittel der inneren Wandfläche des Zylinderrohres 12 zugeführt wird.
Andererseits öffnet sich eine Dichtungsöffnung 78 in der Mitte der Kolbendichtung 54. Durch Einsetzen der Kolbendichtung 54 über die Dichtungsöffnung 78 in einen zurückgesetzten Teil 80, der in der anderen Endfläche des Verschleißrings 52 ausgebildet ist, werden die andere Endfläche der Kolbendichtung 54 und die andere Endfläche des Verschleißrings 52 im Wesentlichen bündig oder fluchtend angeordnet (vergleiche 3).
Der Plattenkörper 56 besteht beispielsweise aus einer dünnen Platte aus einem Metallmaterial mit einem im Wesentlichen rechteckigen Querschnitt. Eine Einsetzöffnung 82, durch welche der zweite Vorsprung 64 des Basiskörpers 50 eingesetzt wird, öffnet sich in seinem Zentrum.
Wie in den 1, 4 und 5 gezeigt ist, besteht die Kolbenstange 20 aus einer Welle mit einer festgelegten Länge in der axialen Richtung (der Richtung der Pfeile A und B) und umfasst einen Grundkörperabschnitt 84 mit einem im Wesentlichen konstanten Durchmesser und einen distalen Endabschnitt 86 mit kleinem Durchmesser, der an dem einen Ende des Grundkörperabschnitts 84 ausgebildet ist. Ein Übergangsbereich zwischen dem distalen Endabschnitt 86 und dem Grundkörperabschnitt 84 ist stufenförmig ausgebildet. Die Kolbeneinheit 18 wird durch den distalen Endabschnitt 86 gehalten.
Wie in 1 gezeigt ist, wird außerdem die andere Endseite der Kolbenstange 20 durch die Stangenöffnung 36 der Stangenabdeckung 16 eingesetzt. Durch die Hülse 50, die darin installiert ist, wird die Kolbenstange 20 in der axialen Richtung (der Richtung der Pfeile A und B) verschiebbar gehalten.
Außerdem wird das Basiskörper 50 von der Seite der einen Endfläche des Verschleißrings 52 in die Befestigungsöffnung 68 eingesetzt. Der Plattenkörper 56 wird in Anlage gegen die andere Endfläche des Verschleißrings 52, an welcher die Kolbendichtung 54 angebracht ist, gebracht. In diesem Zustand wird die Kolbenstange 20 von der Seite des Plattenkörpers 56 eingesetzt und wird in die Verstemmöffnung 60 des Basiskörpers 50 eingesetzt. In einem Zustand, in welchem der Plattenkörper 56 an einem Endabschnitt des Grundkörperabschnitts 54 anliegt, wird durch Stauchen und diametrales Expandieren des distalen Endabschnitts 86 mithilfe einer nicht dargestellten Verstemmvorrichtung oder dergleichen ein erweiterter Abschnitt 88 in Eingriff mit der Verstemmöffnung 60 gebracht.
Wie in 4 gezeigt ist, wird dementsprechend ein Zustand hergestellt, in welchem die Kolbeneinheit 18 zwischen dem verstemmten Abschnitt 88 (distaler Endabschnitt 86) der Kolbenstange 20 und dem Grundkörperabschnitt 84 gehalten wird. Zu dieser Zeit gibt es zwischen dem verstemmten Abschnitt 88 und dem Grundkörperabschnitt 84 kleine Lücken jeweils in der axialen Richtung (der Richtung der Pfeile A und B) zwischen dem Basiskörper 50, dem Verschleißring 52 und dem Plattenkörper 56. Daher liegt ein Zustand vor, in welchem der Verschleißring 52, die Kolbendichtung 54 und der Plattenkörper 56 um die Kolbenstange 20 drehbar gehalten werden.
In dem Fall, dass die Verdrehung des Verschleißrings 52 und des Plattenkörpers 56 relativ zu der Kolbenstange 20 verhindert wird, wird außerdem beispielsweise die Dickendimension des ersten Vorsprungs 62 des Plattenkörpers 56 und des Verschleißrings 52 groß gewählt, wodurch Lücken zwischen dem Basiskörper 50, dem Verschleißring 52 und dem Plattenkörper 56 eliminiert werden und sie in engem Kontakt miteinander gehalten werden. Dementsprechend wird eine Verdrehung des Verschleißrings 52 und des Plattenkörpers 56 relativ zu der Kolbenstange 20 verhindert und die Kolbenstange 20 und die Kolbeneinheit 18 können integral aufgebaut werden. Im Einzelnen ist eine solche Situation für einen Fall geeignet, bei dem es nicht gewünscht ist, dass die Kolbenstange 20 sich relativ zu der Kolbeneinheit 18 dreht.
Der Fluidzylinder 10 gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist im Wesentlichen wie oben beschrieben aufgebaut. Als nächstes werden Betriebsweisen und vorteilhafte Wirkungen des Fluidzylinders 10 erläutert. Ein Zustand, in welchem die in 1 gezeigte Kolbeneinheit 18 zu der Seite der Kopfabdeckung 14 (in der Richtung des Pfeils B) verschoben ist, wird als ein Ursprungszustand beschrieben.
Zunächst wird ein Druckfluid von einer nicht dargestellten Druckfluidzufuhrquelle in den ersten Fluidanschluss 30 eingebracht. In diesem Fall wird der zweite Fluidanschluss 44 durch einen Schaltvorgang eines nicht dargestellten Schaltventils in einen Zustand versetzt, in dem er zur Umgebung offen ist. Dementsprechend wird das Druckfluid von dem ersten Fluidanschluss 30 der Verbindungsöffnung 26 zugeführt. Durch das Druckfluid, das von der Verbindungsöffnung 26 in die Zylinderkammer 22 eingebracht wird, wird die Kolbeneinheit 18 zu der Seite der Stangenabdeckung 16 (in Richtung des Pfeils A) gepresst. Außerdem wird gleichzeitig die Kolbenstange 20 durch eine Verschiebung der Kolbeneinheit 18 verschoben und der zweite Dämpfer 58 schlägt an der Stangenabdeckung 16 an, wodurch er eine Verschiebungsendposition erreicht.
In dem Fall, dass die Kolbeneinheit 18 in der entgegengesetzten Richtung (in der Richtung des Pfeils B) verschoben wird, wobei gleichzeitig das Druckfluid dem zweiten Fluidanschluss 44 zugeführt wird, wird andererseits der erste Fluidanschluss 30 durch Umschalten des Schaltventils (nicht dargestellt) in einen Zustand versetzt, in dem er zur Umgebung offen ist. Außerdem wird das Druckfluid von dem zweiten Fluidanschluss 44 durch den Verbindungsdurchgang 46 der Zylinderkammer 22 zugeführt. Durch das Druckfluid, das in die Zylinderkammer 22 eingebracht wird, wird die Kolbeneinheit 18 zu der Seite der Kopfabdeckung 14 (in Richtung des Pfeils B) gepresst.
Außerdem wird die Kolbenstange 20 gleichzeitig durch die Verschiebung der Kolbeneinheit 18 verschoben und dadurch , dass der Basiskörper 50 der Kolbeneinheit 18 in Anlage gegen den ersten Dämpfer 28 der Kopfabdeckung 14 kommt, wird die Ursprungsposition wieder hergestellt (vergleiche 1).
Zum Zwecke der Verbesserung der Befestigungsmöglichkeiten, wenn der Fluidzylinder 10 an anderen Elementen D1, D2, D3 angebracht wird, wird als nächstes ein Fluidzylinder 100 beschrieben, bei dem eine Stangenabdeckung 102 gemäß einer Modifikation verwendet wird.
Wie in den 9 und 10 gezeigt ist, ist bei einem solchen Fluidzylinder 100 ein Paar von ersten Bolzenlöchern 102, durch welche Befestigungsbolzen 104 eingesetzt werden, in einer oberen Fläche der Stangenabdeckung 102 ausgebildet, an welcher sich der zweite Fluidanschluss 44 öffnet. Außerdem ist ein Paar zweiter Bolzenlöcher 108 an einer Seitenfläche senkrecht zu der oberen Fläche ausgebildet.
Wie in den 9 bis 11A gezeigt ist, sind die ersten Bolzenlöcher 106 so vorgesehen, dass sie in einer Richtung (der Richtung des Pfeils C) senkrecht zu der axialen Richtung (der Richtung der Pfeile A und B) der Stangenabdeckung 102 durchtreten und voneinander beabstandet sind. Im Einzelnen sind die ersten Bolzenlöcher 106 an einer Position vorgesehen, die einer Endseite (in der Richtung des Pfeils A) der Stangenabdeckung 102 näher liegt als der zweite Fluidanschluss 44, und sie treten in einer Höhenrichtung (in der Richtung des Pfeils C) der Stangenabdeckung 102 durch.
Wie in 11A gezeigt ist, bestehen außerdem die ersten Bolzenlöcher 106 aus Aufnahmeabschnitten 110, in welchen Kopfabschnitte 116 der Befestigungsbolzen 104 aufgenommen werden, Einsetzteilen 112, die sich nach unten (in der Richtung des Pfeils C1) erstrecken und einen kleineren Durchmesser haben als die Aufnahmeabschnitte 110, und Gewindeabschnitten 114, die an unteren Enden der Einsetzteile 112 ausgebildet sind und in welche Schraubengewinde eingeschnitten sind.
Wie in den 10 und 11B gezeigt ist, sind andererseits die zweiten Bolzenlöcher 108 so vorgesehen, dass sie in der Höhenrichtung (der Richtung des Pfeils C) der Stangenabdeckung 102 voneinander beabstandet sind, sich jeweils in einer Richtung senkrecht zu der axialen Richtung der ersten Bolzenlöcher 106 und der Stangenabdeckung 102 erstrecken und durch eine Seitenfläche und die andere Seitenfläche hindurch treten, wobei sie gleichzeitig in Form einer geraden Linie mit einem im Wesentlichen konstanten Durchmesser geformt sind. Außerdem sind die zweiten Bolzenlöcher 108 an einer Position ausgebildet, die der Endseite (in der Richtung des Pfeils A) der Stangenabdeckung 102 näher liegt als die ersten Bolzenlöcher 106.
Wie in den 9 bis 11A gezeigt ist, werden außerdem in dem Fall, dass der Fluidzylinder 100 an einem anderen Element D1, das an der Seite seiner unteren Fläche vorgesehen ist, in einem Zustand fixiert wird, in dem die untere Fläche der Stangenabdeckung 106 an dem anderen Element D1 anliegt, die Befestigungsbolzen 104 von oben in und durch die ersten Bolzenlöcher 106 eingesetzt. Dann werden ihre Kopfabschnitte 116 in den Aufnahmeabschnitten 110 aufgenommen, und durch Einsetzen der Befestigungselemente 118, an deren äußeren Umfangsflächen Gewinde vorgesehen sind, durch die Einsetzteile 112 und die Gewindeabschnitte 114 und Einschrauben in Gewindelöcher 120 des anderen Elements D1 wird die Stangenabdeckung 102 durch die Befestigungsbolzen 104 an der oberen Fläche des anderen Elements D1 befestigt. Außerdem sind die Befestigungselemente 118 der Befestigungsbolzen 104 so geformt, dass sie einen kleineren Durchmesser haben als die Einsetzteile 112 und die Gewindeabschnitte 114.
Dementsprechend wird der Fluidzylinder 100 mit der Stangenabdeckung 102 in einem Zustand fixiert, in dem er auf der oberen Fläche des anderen Elements D1 angeordnet ist. Anders ausgedrückt wird der Fluidzylinder 100 relativ zu dem anderen Element D1 an seiner unteren Seitenfläche befestigt.
Wie in den 12 und 13 gezeigt ist, werden außerdem in Abhängigkeit von der Einsatzumgebung und dem Zweck, zu welchem der Fluidzylinder 100 verwendet wird, in dem Fall, dass der Fluidzylinder 100 von einer Unterseite über Befestigungsbolzen 104a an einem anderen Element D2 befestigt wird, Befestigungselemente 118a der Befestigungsbolzen 104a von unten durch die ersten Bolzenlöcher 106 über in dem anderen Element D2 ausgebildete Löcher 122 eingesetzt. Durch Einschrauben der Befestigungselemente 118a in die Gewindeabschnitte 114, wie es in 13 gezeigt ist, wird dann das andere Element D2 durch die Befestigungsbolzen 104a an der unteren Fläche der Stangenabdeckung 102 fixiert. Dementsprechend wird der Fluidzylinder 100 einschließlich der Stangenabdeckung 102 in einem Zustand fixiert, in dem er auf der oberen Fläche des anderen Elements D2 platziert ist. Außerdem weisen die Einsetzteile 112 einen kleineren Durchmesser auf als die Befestigungselemente 118a an den Befestigungsbolzen 104a.
In Abhängigkeit von der Einsatzumgebung und dem Zweck, zu dem der Fluidzylinder 100 verwendet wird, werden außerdem in dem Fall, wenn der Fluidzylinder 100 wie in den 14 und 15 gezeigt an einer Seite eines anderen Elements D3 in einem Zustand fixiert wird, in welchem das andere Element D3 in Kontakt mit der einen Seitenfläche an der Stangenabdeckung 102 gebracht wird, die Befestigungsbolzen 104 von der Seite der anderen Seitenfläche durch die zweiten Bolzenlöcher 108 eingesetzt, und die Befestigungselemente 118, die von der einen Seitenfläche der zweiten Bolzenlöcher 108 vorstehen, werden in die Gewindelöcher 120 des anderen Elements D3 eingeschraubt. Über die Befestigungsbolzen 104 kann dementsprechend der Fluidzylinder 100 seitlich an einer Seite des anderen Elements D3 angebracht werden. Anders ausgedrückt wird der Fluidzylinder 100 an dem anderen Element D3 an der Seite von dessen einer Seitenfläche fixiert.
Wie oben beschrieben wurde, weist gemäß der vorliegenden Ausführungsform die Kolbeneinheit 18 des Fluidzylinders 10 einen rechteckigen Querschnitt auf. Außerdem weist das Zylinderrohr 12, in dessen Innerem die Kolbeneinheit 18 aufgenommen ist, einen entsprechenden rechteckigen Querschnitt auf. In dem Fall, dass der Durchmesser des Kolbens und die Länge an einer Seite der Kolbeneinheit 18 im Wesentlichen äquivalent sind, ist es daher möglich, im Vergleich zu einem Fluidzylinder, dessen Kolben einen kreisförmigen Querschnitt hat, eine große Druckaufnahmefläche zu gewährleisten. Hierdurch ist es möglich, die Schubkraft in dem Fluidzylinder 100 zu erhöhen, und es ist gleichzeitig möglich, den Fluidzylinder 10 auch dann anzutreiben, wenn das der Zylinderkammer 22 zugeführte Druckfluid einen niedrigen Druck hat. Durch Verringern der Verbrauchsmenge an Druckfluid lassen sich Energieeinsparungen erreichen.
Außerdem ist eine Konfiguration vorgesehen, bei welcher die Kolbeneinheit 18 den Verschleißring 52 aufweist, welcher eine Führung in der axialen Richtung (in der Richtung der Pfeile A und B) ermöglicht, indem er in Gleitkontakt mit der inneren Wandfläche des Zylinderrohres 12 gebracht wird, und bei dem die Magneten 70 in das Innere des Verschleißrings 52 integriert werden können. Dadurch kann die axiale Dimension der Kolbeneinheit 18 im Vergleich zu einem Fall, bei dem der Verschleißring 52 und die Magneten 70 parallel in der axialen Richtung an der äußeren Umfangsfläche des Kolbens vorgesehen sind, verringert werden. Dadurch ist es möglich, die Größe und Ausmaße des Fluidzylinders 10 zu reduzieren.
Indem die ersten und zweiten Bolzenlöcher 106, 108, durch welche die Befestigungsbolzen 104, 104a eingesetzt werden können, ausgebildet werden, die unterschiedliche Durchtrittsrichtungen in der Stangenabdeckung 102 haben, ist es außerdem möglich, den Fluidzylinder 100 in Abhängigkeit von der Einsatzumgebung oder dergleichen des Fluidzylinders in verschiedener Weise zu befestigen, da der Fluidzylinder 100 aus verschiedenen Richtungen an den anderen Elementen D1, D2, D3 befestigt werden kann. Indem die Befestigungslöcher 42, die in den Endflächen der Stangenabdeckungen 16, 102 vorgesehen sind, genutzt werden, ist es außerdem möglich, ein anderes Element in der axialen Richtung (der Richtung des Pfeils A) des Fluidzylinders 100 zu befestigen.
Des Weiteren sind die oben beschriebenen ersten und zweiten Bolzenlöcher 106, 108 nicht auf einen Fall eingeschränkt, bei dem sie in der Stangenabdeckung 102 vorgesehen sind. Sie können beispielsweise auch in der Kopfabdeckung 14 vorgesehen sein und eine Befestigung mittels der Befestigungsbolzen 104, 104a ermöglichen.
Der Fluidzylinder gemäß der vorliegenden Erfindung ist nicht auf die oben beschriebenen Ausführungsformen beschränkt. Es versteht sich, dass verschiedene Änderungen und Modifikationen an den Ausführungsformen vorgenommen werden können, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen, wie er in den beigefügten Ansprüchen festgelegt ist.

Claims

Ein Fluidzylinder (10, 100) umfassend ein Zylinderrohr (12), in dessen Innerem eine Zylinderkammer (22) ausgebildet ist, ein Paar von Abdeckelementen (14, 16, 102), die an beiden Enden des Zylinderrohres (12) angebracht sind, einen Kolben (18), der entlang der Zylinderkammer (22) verschiebbar vorgesehen ist, und eine Kolbenstange (20), die mit dem Kolben (18) verbunden ist; wobei der Kolben (18) und das Zylinderrohr (12) einen rechteckigen Querschnitt haben, wobei der Kolben (18) einen Verschleißring (52) aufweist, der in Gleitkontakt mit einer inneren Wandfläche des Zylinderrohres (12) steht, wobei ein Magnet (70) in den Verschleißring (52) integriert ist, und wobei außerdem das Abdeckelement (102) Bolzenlöcher (42, 106, 108) aufweist, die sich darin in wenigstens zwei oder mehr Richtungen einschließlich der Richtung, in welcher der Kolben (18) verschoben wird, erstrecken, und wobei Befestigungsbolzen (104, 104a) wahlweise in die Bolzenlöcher (42, 106, 108) eingesetzt und an einem anderen Element befestigt werden.