DE69725375T2

DE69725375T2 - Federspannzylinder

Info

Publication number: DE69725375T2
Application number: DE69725375T
Authority: DE
Inventors: Keitaro Kobe-shi Yonezawa
Original assignee: Kosmek KK
Current assignee: Kosmek KK
Priority date: 1996-04-16
Filing date: 1997-04-07
Publication date: 2004-07-22
Anticipated expiration: 2017-04-08
Also published as: US5876025A; TW342895U; JPH09280211A; JP3667870B2; EP0802330A1; DE69725375D1; EP0802330B1; KR100488442B1; KR970070585A

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Zylindervorrichtung, die dazu ausgelegt ist, einen Kolben durch einen Fluiddruck zu bewegen und dadurch ein Klemmelement zu betätigen, und insbesondere eine Vorrichtung der Art, bei der eine Stirnseite des Kolbens über einen Lüftungsdurchgang mit einer Außenseite in Verbindung steht.
Im Allgemeinen weist eine Zylindervorrichtung zum Betätigen eines Klemmelements einen Kolben auf, der in eine Zylinderbohrung eines Gehäuses eingesetzt ist, wobei eine erste Kammer auf einer Stirnseite des Kolbens festgelegt ist, die mit einer Außenseite des Gehäuses über einen Lüftungsdurchgang in Verbindung steht, und eine zweite Kammer auf der anderen Stirnseite des Kolbens festgelegt ist, zu welcher ein Druckfluid geliefert und aus welcher dieses abgelassen wird.
Wenn das Druckfluid zur zweiten Kammer geliefert wird, strömt Luft innerhalb der ersten Kammer über den Lüftungsdurchgang zu einer Außenseite des Gehäuses, da der Kolben die erste Kammer kontrahiert, um einen Innendruck der ersten Kammer zu erhöhen. Wenn im Gegenteil das Druckfluid aus der zweiten Kammer abgelassen wird, senkt sich der Innendruck der ersten Kammer unter einen Atmosphärendruck, da der Kolben die erste Kammer durch eine Druckkraft einer Feder expandiert, so dass die Atmosphäre außerhalb des Gehäuses über den Lüftungsdurchgang in die erste Kammer strömt.
Herkömmlicherweise wird ein Filter, der aus einem Drahtnetzwerk besteht, oder ein Filter, der aus gesintertem Metall besteht, an einem Teil des Lüftungsdurchgangs auf halbem Wege montiert. Wenn die Atmosphäre außerhalb des Gehäuses durch den Lüftungsdurchgang hindurchtritt, werden dadurch Staub innerhalb der Atmosphäre und Fremdmaterialien wie z. B. Schnitzel vom Filter abgefangen, so dass diese Fremdmaterialien am Eintritt in das Gehäuse gehindert werden können.
Obwohl der Filter feste Fremdmaterialien wie z. B. den Staub und die Schnitzel abfangen kann, kann er im übrigen eine Flüssigkeit und ein Gas nicht abfangen. Wenn die Zylindervorrichtung in der mit korrosiver Flüssigkeit und/oder korrosivem Gas beladenen Atmosphäre verwendet wird, werden daher die folgenden Probleme verursacht.
Wenn die Zylindervorrichtung beispielsweise als Arbeitsklemmmittel einer numerisch gesteuerten Drehmaschine verwendet wird, die mit Wasser mischbares Schneidöl verwendet, wird eine große Menge an mit Wasser mischbarem Schneidöl um die Zylindervorrichtung verteilt und eine große Menge an Dunstwassertröpfchen sind auch in der Atmosphäre enthalten.
Wenn die Atmosphäre außerhalb des Gehäuses über den Lüftungsdurchgang in das Gehäuse strömt, treten das mit Wasser mischbare Schneidöl und die Dunstwassertröpfchen leicht durch den Filter und gelangen in das Gehäuse. Da das eingetretene mit Wasser mischbare Schneidöl und die Wassertröpfchen innerhalb des Gehäuses die Qualität verschlechtern und ändern, so dass eine Gleitfläche der Zylinderbohrung und eine Gleitfläche des Kolbens korrodiert werden, wird der Kolben unfähig, reibungsarm zu gleiten. Folglich wird die Zylindervorrichtung unfähig, in einem kurzen Zeitraum verwendet zu werden.
Eine Aufgabe dieser Erfindung besteht darin zu ermöglichen, dass eine Zylindervorrichtung zum Betätigen eines Klemmelements in einem guten Zustand für einen langen Zeitraum selbst in einer solchen Atmosphäre, die eine korrosive Flüssigkeit und/oder ein korrosives Gas enthält, verwendet werden kann.
Der Stand der Technik ist durch das Dokument DE 3001404 dargestellt, das eine Zylindervorrichtung zum Betätigen eines Klemmelements gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1 offenbart. Ferner offenbart das Dokument DE-7921874-U eine Zylindervorrichtung mit einem Kolben, der in eine Zylinderbohrung eines Gehäuses eingesetzt ist, einer ersten pneumatischen Kammer, die auf einer ersten Stirnseite des Kolbens festgelegt ist, einer zweiten Kammer, die auf einer zweiten Stirnseite des Kolbens festgelegt ist, zu welcher eine Druckflüssigkeit geliefert wird und aus welcher die Druckflüssigkeit abgelassen wird, um dadurch eine Kontraktion zu bewirken bzw. eine Expansion der ersten Kammer zu ermöglichen, einer innerhalb der ersten Kammer angeordneten Feder zum Drücken des Kolbens zur zweiten Stirnseite hin, einem Lüftungsdurchgang, um die erste Kammer mit einer Außenseite des Gehäuses in Verbindung zu bringen, und einem Rückschlagventil, das den Lüftungsdurchgang elastisch gegen den Austritt von Fluid aus der ersten Kammer verschließt.
Die Erfindung stellt eine Zylindervorrichtung zum Betätigen eines Klemmelements gemäß dem unabhängigen Anspruch 1 bereit.
Das heißt, ein Kolben ist in eine Zylinderbohrung eines Gehäuses eingesetzt und eine erste Kammer, die auf einer ersten Stirnseite des Kolbens festgelegt ist, steht mit einer Außenseite des Gehäuses über einen Lüftungsdurchgang in Verbindung. Eine Druckflüssigkeit wird zu einer zweiten Kammer geliefert und aus dieser abgelassen, welche auf einer zweiten Stirnseite des Kolbens festgelegt ist, und der Kolben wird durch eine Feder in Richtung der zweiten Stirnseite gedrückt. Ein Rückschlagventilsitz ist im Lüftungsdurchgang angeordnet und ein Rückschlagelement wird von einer Außenseite des Gehäuses elastisch in den Rückschlagventilsitz geschoben.
Als Mittel, um das Rückschlagelement mit dem Rückschlagventilsitz elastisch in Kontakt zu bringen, sind im übrigen ein solches Mittel zum Drücken des Rückschlagelements durch ein elastisches Element wie z. B. eine Feder und ein Gummi und ein solches Mittel, das von einer elastischen Kraft des Rückschlagelements selbst, das aus einem elastischen Element ausgebildet ist, Gebrauch macht, vorgesehen.
Wenn die Druckflüssigkeit zur zweiten Kammer geliefert wird, schiebt ein pneumatisches Fluid wie z. B. eine Luft innerhalb der ersten Kammer, da der Kolben die erste Kammer kontrahiert, um deren Innendruck zu erhöhen, das Rückschlagelement und öffnet es und strömt zur Außenseite des Gehäuses aus. Wenn im Gegenteil die Druckflüssigkeit aus der zweiten Kammer abgelassen wird, senkt sich der Innendruck der ersten Kammer, da die erste Kammer durch eine Druckkraft der Feder expandiert wird. Da das Rückschlagelement in einem Schließkontakt mit dem Rückschlagventilsitz durch eine resultierende Kraft eine Differenzdrucks zwischen dem Innen- und dem Außendruck des Gehäuses und der Ventilschließkraft (beispielsweise der Druckkraft der Feder) gehalten wird, ist es möglich, die Atmosphäre außerhalb des Gehäuses am Eintritt in die erste Kammer zu hindern.
Selbst wenn eine große Menge an mit Wasser mischbarem Schneidöl um das Gehäuse verteilt wird und/oder eine große Menge an Dunstwassertröpfchen in einer Atmosphäre enthalten sind, gelangen dadurch dieses mit Wasser mischbare Schneidöl und die Dunstwassertröpfchen nicht in die erste Kammer. Selbst wenn das korrosive Gas in der Atmosphäre vorhanden ist, ist es ebenso möglich, den Eintritt des korrosiven Gases in die erste Kammer durch das Rückschlagelement zu verhindern.
Daher ist es möglich, die Gleitfläche der Zylinderbohrung und die Gleitfläche des Kolbens für einen langen Zeitraum in einem guten Zustand zu halten, so dass die Zylindervorrichtung für einen langen Zeitraum ohne irgendeinen Wartungsdienst verwendet werden kann.
Wenn die Zylindervorrichtung für einen langen Zeitraum verwendet wird, werden Abrieb und/oder Quellen eines Dichtungselements des Kolbens verursacht, so dass die zur zweiten Kammer gelieferte Druckflüssigkeit in die erste Kammer ausläuft. Da jedoch die ausgelaufene Druckflüssigkeit das Rückschlagelement schiebt und öffnet, so dass sie zur Außenseite des Gehäuses ausgelassen wird, wenn die erste Kammer kontrahiert wird, wird sie nicht innerhalb der ersten Kammer aufbewahrt. Dadurch wird eine anomale Zunahme des Drucks innerhalb der ersten Kammer verhindert, so dass die Zylindervorrichtung in einem guten Zustand für einen langen Zeitraum betätigt werden kann.
Da das zur zweiten Kammer zu liefernde Druckfluid eine Flüssigkeit wie z. B. Drucköl ist, können im übrigen die folgenden Vorteile erhalten werden. Das heißt, da die aus der zweiten Kammer zur ersten Kammer ausgelaufene Flüssigkeit automatisch durch das Rückschlagelement abgelassen werden kann, ist es möglich, das Auffüllen der ersten Kammer mit der Flüssigkeit zu verhindern. Folglich ist es möglich, zu verhindern, dass die Zylindervorrichtung durch die ausgelaufene Flüssigkeit verriegelt wird.
Da der Eintritt der korrosiven Flüssigkeit und/oder des korrosiven Gases, die/das außerhalb des Gehäuses vorhanden sind, in die erste Kammer durch das Rückschlagelement blockiert werden kann, kann verhindert werden, dass die innerhalb der ersten Kammer installierte Feder korrodiert. Daher kann der Kolben durch die Feder für einen langen Zeitraum stark und zuverlässig angetrieben werden.
Wenn ein Schmieröl auf eine Wandoberfläche der ersten Kammer und die Feder zum Zeitpunkt der Montage der Zylindervorrichtung aufgebracht wird, ist es im übrigen, wie vorstehend beschrieben, da der Eintritt der Flüssigkeit, die außerhalb des Gehäuses vorhanden ist, in die erste Kammer verhindert werden kann, möglich zu verhindern, dass das aufgebrachte Schmieröl durch die korrosive Flüssigkeit verschlechtert wird, und zu verhindern, dass das Schmieröl durch die korrosive Flüssigkeit herausgebracht wird. Folglich ist es möglich, die Zylindervorrichtung infolge des Schmieröls reibungsarm zu betätigen und den Langzeitbetrieb ohne irgendeinen Wartungsdienst auszuführen.
1 bis 5 zeigen ein erstes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
1 ist eine vertikale Schnittansicht eines Klemmzustands einer Klemmvorrichtung, die eine Zylindervorrichtung verwendet;
2 zeigt einen Ausspannzustand der Klemmvorrichtung und ist eine 1 entsprechende Ansicht;
3 zeigt einen zurückgezogenen Zustand der Klemmvorrichtung und ist eine 1 entsprechende Ansicht;
4 ist eine Draufsicht auf die Klemmvorrichtung in 1;
5 ist eine detaillierte Ansicht eines Teils, der in 1 durch einen Pfeil V angegeben ist; und
6 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung und ist eine 1 entsprechende Ansicht.
Ein erstes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird mit Bezug auf 1 bis 5 erläutert. Dieses erste Ausführungsbeispiel zeigt eine Klemmvorrichtung vom Federtyp, die eine erfindungsgemäße Zylindervorrichtung verwendet.
Zuerst wird eine Konstruktion der Klemmvorrichtung mit Bezug auf 1, 4 und 5 erläutert.
Ein Werkstück 2, das auf einer oberen Oberfläche eines Tischs 1 liegt, wird durch ein Klemmelement 4 der Klemmvorrichtung 3 stabil befestigt. Das Klemmelement 4 umfasst einen Stab 5, der sich vertikal erstreckt, und einen Arm 6, der stabil an einem oberen Teil des Stabes 5 befestigt ist. Ein Schubbolzen 6a ist an einem Vorderendteil des Arms 6 befestigt, so dass seine Höhe eingestellt werden kann. Im übrigen ist ein Gehäuse 7 der Klemmvorrichtung 3 durch vier Bolzen 8 stabil an dem Tisch 1 befestigt.
Eine erste Zylinderbohrung 9 mit einem großen Durchmesser und eine zweite Bohrung (eine weitere Zylinderbohrung) 10 mit einem kleinen Durchmesser sind im Wesentlichen koaxial im Gehäuse 7 ausgebildet, so dass sie in einem vorbestimmten Abstand vertikal voneinander entfernt sind. Ein ringförmiger erster Kolben 11 ist in die erste Zylinderbohrung 9 hermetisch eingesetzt. Ein unterer Teil des Stabes 5 ist in eine Zylinderbohrung 11a des ersten Kolbens 11 drehbar und hermetisch eingesetzt. Im übrigen ist ein Axiallager 15 zwischen einem Übertragungsflansch 14 des Stabes 5 und einer unteren Oberfläche des ersten Kolbens 11 montiert. Die Ziffern 24 bzw. 25 bezeichnen O-Ringe (Dichtungselemente).
Eine Klemmfederkammer (eine erste Kammer) 17 ist zwischen einer oberen Wand 7a des Gehäuses 7 und dem ersten Kolben 11 ausgebildet und eine Betätigungskammer (eine zweite Kammer) 18 ist unter dem ersten Kolben 11 ausgebildet. Der erste Kolben 11 wird durch eine erste Feder (eine Klemmfeder) 21, die innerhalb der Federkammer 17 installiert ist, nach unten gedrückt und eine Bewegung des ersten Kolbens 11 über einen vorbestimmten Abstand wird durch einen Ring 19 eingeschränkt.
Eine Schwenkbetätigungskammer 26 ist in einem unteren Teil des Gehäuses 7 so ausgebildet, dass sie mit der Betätigungskammer 18 in Reihe und in Verbindung liegt, und ein Schwenkbetätigungsmittel 27 ist innerhalb der Schwenkbetätigungskammer 26 angeordnet. Das Schwenkbetätigungsmittel 27 ist folgendermaßen konstruiert.
Die zweite Zylinderbohrung 10 ist in einem zentralen unteren Teil der Schwenkbetätigungskammer 26 ausgebildet, ein zweiter Kolben 12 ist in die zweite Zylinderbohrung 10 hermetisch eingesetzt und ein Eingriffsflansch 29, der vom zweiten Kolben 12 nach oben vorsteht, ist in die Schwenkbetätigungskammer 26 eingesetzt. Eine Gesamtfläche einer ringförmigen Druckaufnahmefläche des ersten Kolbens 11 und einer Druckaufnahmefläche des Stabes 5 ist größer festgelegt als eine Druckaufnahmefläche des zweiten Kolbens 12.
Die Betätigungskammer 18, die zwischen dem Eingriffsflansch 29 und dem ersten Kolben 11 ausgebildet ist, steht mit einem Drucköl-Zuführungs/Ablass-Kanal 40 über ein Drosselloch 38 und die Schwenkbetätigungskammer 26 in Verbindung. wenn der Eingriffsflansch 29 durch eine zweite Feder 22 nach oben gedrückt wird, wird der zweite Kolben 12 in Richtung des Stabes 5 gedrückt.
Eine Kugel 30, die an einem äußeren Umfangsteil des Eingriffsflanschs 29 angeordnet ist, ist dazu ausgelegt, in eine Nut 31 des Gehäuses 7 eingesetzt zu werden. Ein Schwenkverhinderungsmechanismus 32 für den zweiten Kolben 12 ist durch diese Kugel 30 und Nut 31 konstruiert.
Ferner ist ein Umwandlungsmechanismus 33 zum Umwandeln einer vertikalen linearen Bewegung des zweiten Kolbens 12 in die Schwenkbewegung des Stabes 5 angeordnet. Der Umwandlungsmechanismus 33 umfasst eine welle 34, die vom zweiten Kolben 12 nach oben vorsteht, ein Paar von Führungsnuten 35, 35, die in der Welle 34 ausgebildet sind, und weitere Kugeln 36, die in die jeweiligen Nuten 35 eingesetzt sind und durch den Stab 5 abgestützt werden. Die Welle 34 ist in den unteren Teil des Stabes 5 eingesetzt. Die Führungsnut 35 ist mit einem linearen Teil 35a und einem Spiralteil 35b versehen (siehe 2).
Die Klemmfederkammer 17 steht mit einer Außenseite des Gehäuses 7 durch einen ersten Lüftungsdurchgang 41 in Verbindung und ein unterer Raum der zweiten Zylinderbohrung 10 steht mit der Außenseite des Gehäuses 7 durch einen zweiten Lüftungsdurchgang 42 in Verbindung.
Ein Rückschlagventil 43 ist am ersten Lüftungsdurchgang 41 montiert. Wie hauptsächlich in 5 gezeigt, umfasst das Rückschlagventil 43 einen Rückschlagventilsitz 45 und eine Rückschlagventilkammer 46, die in Reihe angeordnet sind, ein kugelförmiges Rückschlagelement 47, das in die Rückschlagventilkammer 46 eingesetzt ist, und eine Rückschlagfeder 48 zum Schieben des Rückschlagelements 47 zum Ventilschließen auf den Rückschlagventilsitz 45.
Die Rückschlagventilkammer 46 ist aus einem Innenraum einer Hülse 50 konstruiert, die zwangsweise und fest in das Gehäuse 7 eingesetzt ist. Die Hülse 50 kann durch eine Schraube stabil befestigt werden, anstatt zwangsweise eingesetzt zu werden. Im übrigen kann die Hülse 50 weggelassen werden und die Rückschlagventilkammer 46 kann direkt im Gehäuse 7 ausgebildet werden.
Als Material des kugelförmigen Rückschlagelements 47 werden Stahl, Gummi, Kunststoff und so weiter verwendet. Das Rückschlagelement 47 kann eine konische Form anstelle der Kugelform aufweisen.
Im übrigen können die vorstehend erwähnten verschiedenen Arten von Rückschlagventilen im zweiten Lüftungsdurchgang 42 angeordnet sein.
Als nächstes wird ein Vorgang der vorstehend erwähnten Klemmvorrichtung mit Bezug auf 1, 2 und 3 erläutert. 2 zeigt einen Ausspannzustand und 3 zeigt einen zurückgezogenen Zustand. Im übrigen bezeichnet in 1 bis 3 das Symbol A einen Gesamthub, das Symbol B einen Klemmhub, das Symbol C einen zusätzlichen Hub und das Symbol S einen Schwenkhub.
In dem Klemmzustand von 1 wurde das Drucköl innerhalb der Betätigungskammer 18 durch das Drosselloch 38, die Schwenkbetätigungskammer 26 und den Zufuhr/Ablasskanal 40 nach außen abgelassen. Dadurch drückt die erste Feder 21 den ersten Kolben 11 elastisch nach unten und der erste Kolben 11 schiebt den Stab 5 über das Axiallager 15 und den Übertragungsflansch 14 nach unten. Folglich wird das Klemmelement 4 in eine Klemmposition X umgestellt, so dass der Arm 6, der stabil am oberen Teil des Stabes 5 befestigt ist, das Werkstück 2 durch den Schubbolzen 6a auf den Tisch 1 schiebt.
Wenn von dem Klemmzustand von 1 über den Ausspannzustand von 2 auf den zurückgezogenen Zustand von 3 umgestellt wird, wird zuerst das Drucköl mit einem mittleren Druck (einem Druck von etwa 14 kgf/cm² bis 28 kgf/cm² in diesem Ausführungsbeispiel) zum Zufuhr/Ablasskanal 40 im Klemmzustand von 1 geliefert. Im übrigen ist 1 kgf/cm² gleich etwa 0,10 MPa (Megapascal).
Wie in dem Ausspannzustand von 2 gezeigt, wird daraufhin das Drucköl vom Zufuhr/Ablasskanal 40 über das Drosselloch 38 zur Betätigungskammer 18 geliefert, so dass das Drucköl auf den Stab 5 und den ersten Kolben 11 wirkt. Daraufhin schiebt ein Öldruck, der auf die Druckaufnahmefläche der Stabes 5 wirkt, den ersten Kolben 11 durch den Übertragungsflansch 14 und das Axiallager 15 der Reihe nach aufwärts und ein auf die ringförmige Fläche des ersten Kolbens 11 wirkender Öldruck schiebt den ersten Kolben 11 aufwärts. Dadurch wird der Stab 5 nach dem Eingriff zwischen dem linearen Teil 35a der Führungsnut 35 und der Kugel 36 gegen die erste Feder 21 angehoben, so dass das Klemmelement 4 in die Ausspannposition Y umgestellt werden kann.
Wenn der Druck innerhalb der Klemmfederkammer 17 während des Anhebens des ersten Kolbens 11 erhöht wird, schieben und öffnen im übrigen das aus der Betätigungskammer 18 in die Federkammer 17 durch die Dichtungs-O-Ringe 24, 25 ausgelaufene Drucköl und die Luft innerhalb der Federkammer 17 das Rückschlagelement 47 und strömen zur Außenseite des Gehäuses 7 aus.
Als nächstes wird das Drucköl mit einem hohen Druck (einem Druck von etwa 42 kgf/cm² bis 70 kgf/cm² in diesem Ausführungsbeispiel) zum Zufuhr/Ablasskanal 40 geliefert. wenn dieses Öl mit hohem Druck zur Betätigungskammer 18 geliefert wird, wie in 3 gezeigt, wird der zweite Kolben 12 gerade um einen Abstand des Schwenkhubs S gegen die zweite Feder 22 abgesenkt. Daraufhin wird veranlasst, dass der Stab 5 nach dem Eingriff zwischen dem Spiralteil 35b der Führungsnut 35 und der Kugel 36 bezüglich der Welle 34 schwenkt, die durch den Schwenkverhinderungsmechanismus 32 am Schwenken gehindert wird, so dass das Klemmelement 4 in die zurückgezogene Position Z umgestellt werden kann.
Wenn vom zurückgezogenen Zustand von 3 über den Ausspannzustand von 2 in den Klemmzustand von 1 umgestellt wird, wird zuerst der Druck innerhalb der Betätigungskammer 18 vom hohen Druck (dem Druck von etwa 42 kgf/cm² bis 70 kgf/cm²) auf den mittleren Druck (den Druck von etwa 14 kgf/cm² bis 28 kgf/cm²) gesenkt.
Wie in dem Ausspannzustand von 2 gezeigt, wird der zweite Kolben 12 daraufhin um einen Abstand des Schwenkhubs S (siehe 3) durch die zweite Feder 22 angehoben. Daraufhin wird das Klemmelement 4 nach dem Eingriff zwischen dem Spiralteil 35b der Führungsnut 35 und der Kugel 36 geschwenkt und in die Ausspannposition Y von 2 umgestellt.
Dann wird das Drucköl aus dem Zufuhr/Ablasskanal 40 abgelassen und ein Inneres der Betätigungskammer 18 wird in einen Nicht-Druck-Zustand umgestellt. Wie in 1 gezeigt, schiebt die erste Feder 21 folglich das Klemmelement 4 durch den ersten Kolben 11, das Axiallager 15 und den Übertragungsflansch 14 der Reihe nach nach unten, so dass das Klemmelement 4 in die Klemmposition X umgestellt werden kann.
Obwohl sich der Druck innerhalb der Klemmfederkammer 17 während der Absenkung des ersten Kolbens 11 unter den Atmosphärendruck senkt, können, da das Rückschlagelement 47 in Schließkontakt mit dem Rückschlagventilsitz 45 gehalten wird, eine Flüssigkeit wie z. B. Wasser und Schneidöl, ein Gas wie z. B. Luft und eine feste Substanz wie z. B. Staub und Schmutz, die außerhalb des Gehäuses 7 vorhanden sind, nicht in die Klemmfederkammer 17 gelangen. Daher ist es möglich, den ersten Kolben 11 für einen langen Zeitraum reibungsarm anzutreiben, indem die Korrosion der Zylinderbohrung 9 verhindert wird.
Da das Rückschlagelement 47 im übrigen während des Absenkhubs des Kolbens 11 im geschlossenen Zustand gehalten wird, wird ein Innendruck der ersten Kammer 17 negativ und der negative Druck hebt den Kolben 11 gewöhnlich an. Da jedoch der negative Druck im Vergleich zur Druckkraft der Feder 21 sehr klein ist, kann der Kolben 11 durch die Feder 21 stark abgesenkt werden. Wenn die Druckkraft der Feder 21 auf 400 kgf festgelegt wird und die Druckaufnahmefläche des Kolbens 11 12 cm² ist, ist im übrigen der auf den Kolben 11 wirkende negative Druck 12 kgf, was nur 3% der Druckkraft der Feder 21 ist, selbst wenn das Innere der ersten Kammer 17 zu einem Vakuum wird (–1 kgf/cm²). Folglich ist es möglich, den Kolben 11 reibungsarm abzusenken.
Das vorstehend erwähnte erste Ausführungsbeispiel kann folgendermaßen modifiziert werden.
Das Schwenkbetätigungsmittel 27 kann ein solches zur Verwendung eines Fluiddruckmotors oder zur Verwendung eines elektrisch gespeisten Stellgliedes wie z. B. einer Magnetspule und eines Elektromotors anstelle des vorstehend erwähnten Kolbenbetätigungstyps sein.
6 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel und ist eine Ansicht entsprechend 1. Eine Klemmvorrichtung 3 von
6 ist vom Federrückstelltyp, wodurch sie vom ersten Ausführungsbeispiel von 1 verschieden ist. Komponentenelemente mit denselben Funktionen wie jenen von 1 werden durch Bezeichnen mit denselben Symbolen erläutert.
Der Kolben 11 ist durch den O-Ring (Dichtungselement) 24 hermetisch in die Zylinderbohrung 9 eingesetzt, die Klemmbetätigungskammer (zweite Kammer) 18 ist über dem Kolben 11 ausgebildet und die Federkammer (erste Kammer) 17 ist unter dem Kolben 11 ausgebildet. Die Rückstellfeder 21 ist innerhalb der Federkammer 17 installiert. Das Rückschlagventil 43 ähnlich zu jenem des ersten Ausführungsbeispiels ist am Lüftungsdurchgang 41 der Federkammer 17 montiert.
Wenn das Drucköl vom Drucköl-Zufuhr/Ablasskanal 40 zur Betätigungskammer 18 geliefert wird, wird der Kolben 11 gegen die Feder 21 abgesenkt und das stabil am Kolben 11 befestigte Klemmelement 4 wird in die Klemmposition X bewegt, so dass der Schubbolzen 5a das Werkstück 2 auf den Tisch 1 schiebt. Da der Innendruck der Federkammer 17 durch die Absenkung des Kolbens 11 erhöht wird, schieben und öffnen das Drucköl, das aus der Betätigungskammer 18 durch den Dichtungs-O-Ring 24 in die Federkammer 17 ausgelaufen ist, und die Luft innerhalb der Federkammer 17 das Rückschlagelement 47, so dass sie zur Außenseite des Gehäuses 7 strömen.
Wenn das Drucköl im Gegenteil aus der Betätigungskammer 18 abgelassen wird, wird der Kolben 11 durch die Druckkraft der Feder 21 angehoben. In diesem Fall wird der Innendruck der Federkammer 18 negativ, da das Rückschlagelement 47 zum Schließen geschoben wird. Durch Festlegen der Druckkraft der Feder 21 auf einen stärkeren Wert als einen auf den Kolben 11 wirkenden negativen Druck kann jedoch das Klemmelement 4 durch den Kolben 11 reibungsarm in die obere Ausspannposition betätigt werden.
In den vorstehend erwähnten jeweiligen Ausführungsbeispielen kann das zur Betätigungskammer 18 zu liefernde Fluid im übrigen andere Arten von Flüssigkeit anstelle des Drucköls sein.
Durch Festlegen der Druckkraft der Rückschlagfeder 48 des Rückschlagventils 43 auf einen Wert, der ein wenig höher ist als jene der vorstehend erwähnten jeweiligen Ausführungsbeispiele, kann das Gas wie z. B. die Luft fast immer in der Federkammer (ersten Kammer) 17 auf einem vorbestimmten Druck (beispielsweise einem Druck von etwa 1 kgf/cm² bis mehreren kgf/cm²) abgedichtet werden. Da in diesem Fall verhindert werden kann, dass der Innendruck der Federkammer 17 negativ wird, wird die Druckkraft der Feder 21 nicht durch den negativen Druck verschoben, so dass der Kolben 11 stark angetrieben werden kann und Fremdmaterialien innerhalb der Atmosphäre zuverlässig am Eintritt in die Federkammer 17 gehindert werden können.

Claims

Zylindervorrichtung zum Betätigen eines Klemmelements, wobei die Vorrichtung einen Kolben (11), der in eine Zylinderbohrung (9) eines Gehäuses (7) eingesetzt ist, eine erste pneumatische Kammer (17), die auf einer ersten Stirnseite des Kolbens (11) festgelegt ist, eine zweite Kammer (18), die auf einer zweiten Stirnseite des Kolbens (11) festgelegt ist, in welche Druckflüssigkeit zugeführt wird und aus welcher die Druckflüssigkeit abgelassen wird, wodurch eine Kontraktion der ersten Kammer bewirkt bzw. eine Expansion ermöglicht wird, eine innerhalb der ersten Kammer angeordnete Feder (21) zum Drücken des Kolbens (11) in Richtung der zweiten Stirnseite, einen Lüftungsdurchgang, um die erste Kammer (17) mit einem Äußeren des Gehäuses (7) in Verbindung stehen zu lassen, umfasst, und wobei das Klemmelement (4) mit dem Kolben (11) verbunden ist, wobei das Klemmelement durch eine Druckkraft der Feder in eine von einer Klemmposition (X) und einer Ausspannposition (Y) bewegt wird und über den Kolben durch die Druckflüssigkeit, die zur zweiten Kammer (18) geliefert wird, in die andere dieser Positionen (X, Y) bewegt wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung ferner ein Rückschlagventil (47, 48) umfasst, das den Lüftungsdurchgang elastisch gegen den Austritt von Fluid aus der ersten Kammer verschließt, wobei die erste Kammer (17) bezüglich der zweiten Kammer so abgedichtet ist, dass pneumatisches Fluid in der ersten Kammer durch den Lüftungsdurchgang ausgestoßen werden kann, wenn sich die erste Kammer kontrahiert und wenn der Druck in der ersten Kammer ausreichend ansteigt, um den festgelegten Schließdruck des Rückschlagventils zu überwinden, und so dass, wenn die erste Kammer expandiert, eine Druckverringerung innerhalb der ersten Kammer stattfindet, wobei die Druckverringerung im Vergleich zur Druckkraft der Feder (21) sehr klein ist.
Zylindervorrichtung nach Anspruch 1, wobei das Rückschlagventil ein Ventilelement (47) und ein elastisches Element (48) umfasst, welches das Ventilelement elastisch in Schließkontakt mit einem Ventilsitz (45) schiebt; und der Lüftungsdurchgang einen Durchgang (41) im Ventilsitz und eine Ventilkammer (46) umfasst, in die das Ventilelement (47) und das elastische Element (48) eingesetzt sind, wobei die Kammer innerhalb einer Wand des Gehäuses angeordnet ist und mit dem Äußeren durch einen Durchgang verbunden ist, der schmäler ist als die Kammer.
Zylindervorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Ventilelement (47) eine Kugel oder einen Kegel umfasst.
Zylindervorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, wobei die Ventilkammer (46) innerhalb einer Hülse (50) ausgebildet ist, die in das Gehäuse (7) eingesetzt ist.
Zylindervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei das Klemmelement (4) durch die Druckkraft der Feder (21) in die Klemmposition (X) bewegt wird und über den Kolben (11) durch die Druckflüssigkeit, die zur zweiten Kammer (18) geliefert wird, in die Ausspannposition (Y) bewegt wird.
Zylindervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei das Klemmelement (4) über den Kolben (11) durch die Druckflüssigkeit, die zur zweiten Kammer (18) geliefert wird, in die Klemmposition (X) bewegt wird und durch die Druckkraft der Feder (21) in die Ausspannposition bewegt wird.
Zylindervorrichtung nach einem vorangehenden Anspruch, wobei das Rückschlagventil den pneumatischen Druck innerhalb der ersten Kammer derart festlegt, dass die Druckverringerung innerhalb der ersten Kammer einen Druck erzeugt, der relativ zum Atmosphärendruck negativ ist.
Zylindervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei das Rückschlagventil den pneumatischen Druck innerhalb der ersten Kammer auf einen vorbestimmten Druck oberhalb Atmosphärendruck festlegt, so dass der pneumatische Druck innerhalb der ersten Kammer oberhalb des Atmosphärendrucks bleibt, wenn die erste Kammer expandiert.
Zylindervorrichtung nach einem vorangehenden Anspruch, wobei die Druckflüssigkeit in die erste Kammer (17) an einer Dichtung vorbei auslaufen kann und bei Kontraktion der ersten Kammer aus der ersten Kammer durch den Lüftungsdurchgang abgelassen werden kann.