特開 2021-169824 流体圧シリンダ

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】特開2021-169824(P2021-169824A)

(43)【公開日】2021年10月28日

(54)【発明の名称】流体圧シリンダ

(51)【国際特許分類】

   F15B 15/14 20060101AFI20211001BHJP

【ＦＩ】

   F15B15/14 Z

【審査請求】未請求

【請求項の数】10

【出願形態】ＯＬ

【全頁数】15

(21)【出願番号】特願2020-72048(P2020-72048)

(22)【出願日】2020年4月14日

(71)【出願人】

【識別番号】000102511

【氏名又は名称】ＳＭＣ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100077665

【弁理士】

【氏名又は名称】千葉 剛宏

(74)【代理人】

【識別番号】100116676

【弁理士】

【氏名又は名称】宮寺 利幸

(74)【代理人】

【識別番号】100191134

【弁理士】

【氏名又は名称】千馬 隆之

(74)【代理人】

【識別番号】100136548

【弁理士】

【氏名又は名称】仲宗根 康晴

(74)【代理人】

【識別番号】100136641

【弁理士】

【氏名又は名称】坂井 志郎

(74)【代理人】

【識別番号】100180448

【弁理士】

【氏名又は名称】関口 亨祐

(72)【発明者】

【氏名】高桑 洋二

(72)【発明者】

【氏名】朝原 浩之

(72)【発明者】

【氏名】名倉 誠一

【テーマコード（参考）】

3H081

【Ｆターム（参考）】

3H081AA05

3H081BB03

3H081CC23

3H081CC28

3H081DD24

3H081DD28

3H081DD32

3H081DD37

3H081FF26

3H081FF46

3H081HH04

(57)【要約】

【課題】移動用のシリンダ部と出力用のシリンダ部を備えた流体圧シリンダであって、圧力流体の消費量を最大規模で削減することができる流体圧シリンダを提供する。
【解決手段】並列に配置される第１シリンダ部２０と第２シリンダ部３６を有し、第１シリンダ部は、第１ピストン２４によって区画されるヘッド側の第１蓄圧室３２とロッド側の第２蓄圧室３４を備え、第２シリンダ部は、第２ピストン４０によって区画されるヘッド側の開放室４８とロッド側の駆動室５０を備え、第１ピストンに連結された第１ピストンロッド２６の端部と第２ピストンに連結された第２ピストンロッド４２の端部とが相互に連結され、第２蓄圧室および駆動室に対する圧力流体の給排を行うための単一の給排ポート１６を備え、第１蓄圧室と第２蓄圧室の連通状態を切り換える導通切換弁５８が第１ピストンに設けられる。
【選択図】図４

【特許請求の範囲】

【請求項1】

並列に配置される第１シリンダ部と第２シリンダ部を有する流体圧シリンダであって、
前記第１シリンダ部は、第１ピストンによって区画されるヘッド側の第１蓄圧室とロッド側の第２蓄圧室を備え、前記第２シリンダ部は、第２ピストンによって区画されるヘッド側の開放室とロッド側の駆動室を備え、前記第１ピストンに連結された第１ピストンロッドの端部と前記第２ピストンに連結された第２ピストンロッドの端部とが相互に連結され、前記第２蓄圧室および前記駆動室に対する圧力流体の給排を行うための単一の給排ポートを備え、前記第１蓄圧室と前記第２蓄圧室の連通状態を切り換える導通切換弁が前記第１ピストンに設けられる流体圧シリンダ。

【請求項2】

請求項１記載の流体圧シリンダにおいて、
前記開放室を大気に開放する開放ポートが設けられる流体圧シリンダ。

【請求項3】

請求項１記載の流体圧シリンダにおいて、
前記第２蓄圧室は、前記給排ポートから前記第２蓄圧室に向かう流体の流れを許容し、前記第２蓄圧室から前記給排ポートに向かう流体の流れを阻止するチェック弁が介在された流路を介して前記給排ポートに接続される流体圧シリンダ。

【請求項4】

請求項１記載の流体圧シリンダにおいて、
前記第１ピストンロッドの端部が挿通するロッドカバーに、前記第２蓄圧室の圧力流体を排出するための排出切換弁が設けられる流体圧シリンダ。

【請求項5】

請求項４記載の流体圧シリンダにおいて、
前記導通切換弁は、前記ロッドカバーに当接可能な第１プッシュロッドを有し、前記第１プッシュロッドが前記ロッドカバーに当接して押し込まれると前記第１蓄圧室と前記第２蓄圧室の連通が遮断され、前記排出切換弁は、前記第１ピストンに当接可能な第２プッシュロッドを有し、前記第２プッシュロッドが前記第１ピストンに当接して押し込まれると前記第２蓄圧室が前記給排ポートに接続される流体圧シリンダ。

【請求項6】

請求項５記載の流体圧シリンダにおいて、前記第１プッシュロッドと前記第２プッシュロッドは、前記第１ピストンロッドの軸線方向から見て、該軸線から反対方向に等距離だけ離れた位置に設けられる流体圧シリンダ。

【請求項7】

請求項１記載の流体圧シリンダにおいて、
前記第１ピストンロッドと前記第２ピストンロッドは、前記第１ピストンロッドの端部が挿通される第１挿通孔および前記第２ピストンロッドの端部が挿通される第２挿通孔を有する連結プレートによって連結され、前記第１挿通孔の内径は前記第１ピストンロッドの外径よりも大きく、前記第２挿通孔の内径は前記第２ピストンロッドの外径よりも大きい流体圧シリンダ。

【請求項8】

請求項１記載の流体圧シリンダにおいて、
前記給排ポートは配管を介して給排切換弁に接続され、前記給排切換弁は、前記給排ポートを流体供給源に接続する第１位置と前記給排ポートを排出口に接続する第２位置との間で切り換えられる２位置３ポート切換弁として構成される流体圧シリンダ。

【請求項9】

並列に配置される第１シリンダ部と第２シリンダ部を有する流体圧シリンダであって、
前記第１シリンダ部は、第１ピストンによって区画されるヘッド側の第１蓄圧室とロッド側の第２蓄圧室を備え、前記第２シリンダ部は、第２ピストンによって区画されるヘッド側の開放室とロッド側の駆動室を備え、前記第１ピストンに連結された第１ピストンロッドの端部と前記第２ピストンに連結された第２ピストンロッドの端部とが相互に連結され、前記第１蓄圧室と前記第２蓄圧室の連通状態を切り換える導通切換弁が前記第１ピストンに設けられ、
引き込み工程において、前記第１蓄圧室と前記第２蓄圧室が相互に連通した状態で流体供給源からの圧力流体が前記駆動室および前記第２蓄圧室に供給され、押し出し工程において、前記第１蓄圧室と前記第２蓄圧室が相互に連通した状態で前記駆動室の圧力流体が排出される流体圧シリンダ。

【請求項10】

請求項９記載の流体圧シリンダにおいて、
前記押し出し工程の終端において、前記第１蓄圧室と前記第２蓄圧室との連通が遮断されるとともに前記第２蓄圧室の圧力流体が排出される流体圧シリンダ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、移動用のシリンダ部と出力用のシリンダ部を備えた流体圧シリンダに関する。

【背景技術】

【0002】

従来から、クランプ機構等に用いられる流体圧シリンダにおいて、ピストンロッドの端部をワークに近接する位置まで移動させるための移動用シリンダと、ピストンロッドの端部でワークに対して所要の仕事をするための出力用シリンダとを個別に設けたものが知られている。

【0003】

例えば、特許文献１には、一対の駆動シリンダの間に増力シリンダを配置したエアシリンダが記載されている。このエアシリンダでは、駆動シリンダの第２シリンダ室にエアが供給されて増力ロッドと駆動ロッドが前進している間は、増力シリンダの第３シリンダ室と第４シリンダ室とで圧力差はなく、増力ロッドに前進推力は与えられない。一方、増力ロッドと駆動ロッドを連結する連結プレートがワークに当接して増力ロッドおよび駆動ロッドが停止すると、駆動シリンダの第１シリンダ室の圧力が低下して第１バルブ装置の弁体が増力位置に切り換わり、第４シリンダ室が加圧状態のまま第３シリンダ室が大気圧となるため、増力ロッドに前進推力が与えられる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特許第５０４８６９６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

しかしながら、上記エアシリンダでは、駆動ロッドを後退させるときは駆動シリンダの第１シリンダ室にエアを供給する必要があり、エアの消費量削減には一定の限度がある。また、第１シリンダ室と第２シリンダ室に対するエアの給排を切り換える切換弁と駆動シリンダとの間には２本の配管を設けることが不可欠となっている。ちなみに、移動用シリンダのピストンロッドと出力用シリンダのピストンロッドを同軸上で連結した直列タイプの流体圧シリンダも知られているが、この場合も、上記と同様な問題があるほか、流体圧シリンダの全長が長くなり過ぎて大型化するという問題がある。

【0006】

本発明は、このような問題に鑑みてなされたものであり、移動用のシリンダ部と出力用のシリンダ部を備えた流体圧シリンダであって、大型化を避けるとともに圧力流体の消費量を最大規模で削減することができる流体圧シリンダを提供することを目的とする。また、接続する配管が１本のみで足りる流体圧シリンダを提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本発明に係る流体圧シリンダは、並列に配置される第１シリンダ部と第２シリンダ部を有し、第１シリンダ部は、第１ピストンによって区画されるヘッド側の第１蓄圧室とロッド側の第２蓄圧室を備え、第２シリンダ部は、第２ピストンによって区画されるヘッド側の開放室とロッド側の駆動室を備える。そして、第１ピストンに連結された第１ピストンロッドの端部と第２ピストンに連結された第２ピストンロッドの端部とが相互に連結され、第２蓄圧室および駆動室に対する圧力流体の給排を行うための単一の給排ポートを備え、第１蓄圧室と第２蓄圧室の連通状態を切り換える導通切換弁が第１ピストンに設けられる。

【0008】

上記流体圧シリンダによれば、移動用シリンダとして構成される第２シリンダ部への圧力流体の供給は、第２ピストンを一方向（後退方向）に移動させるときだけ行えばよいものとすることができるので、圧力流体の消費量を最大規模で削減することができる。また、第１シリンダ部と第２シリンダ部が並列に配置されるので、流体圧シリンダが大型化するのを抑制できる。さらに、流体圧シリンダに接続する配管は、給排ポートに接続する配管１本のみで足りるので、配管の取り回しが簡単になる。

【0009】

また、本発明に係る流体圧シリンダは、並列に配置される第１シリンダ部と第２シリンダ部を有し、第１シリンダ部は、第１ピストンによって区画されるヘッド側の第１蓄圧室とロッド側の第２蓄圧室を備え、第２シリンダ部は、第２ピストンによって区画されるヘッド側の開放室とロッド側の駆動室を備える。そして、第１ピストンに連結された第１ピストンロッドの端部と第２ピストンに連結された第２ピストンロッドの端部とが相互に連結され、第１蓄圧室と第２蓄圧室の連通状態を切り換える導通切換弁が第１ピストンに設けられ、引き込み工程において、第１蓄圧室と第２蓄圧室が相互に連通した状態で流体供給源からの圧力流体が駆動室および第２蓄圧室に供給され、押し出し工程において、第１蓄圧室と第２蓄圧室が相互に連通した状態で駆動室の圧力流体が排出される。

【0010】

上記流体圧シリンダによれば、移動用シリンダとして構成される第２シリンダ部への圧力流体の供給は、第２ピストンを一方向（後退方向）に移動させるとき、すなわち引き込み工程のときのみ行えばよいので、圧力流体の消費量を最大規模で削減することができる。また、第１シリンダ部と第２シリンダ部が並列に配置されるので、流体圧シリンダが大型化するのを抑制できる。

【発明の効果】

【0011】

本発明に係る流体圧シリンダは、第１蓄圧室と第２蓄圧室を相互に連通せしめることにより、出力用シリンダとして構成される第１シリンダ部の第１ピストンにおける受圧面積差を利用して、第１ピストンを前進方向に移動させることができる。すなわち、第１シリンダ部に前進時の移動用シリンダとしての機能をもたせることができるので、第２シリンダ部への圧力流体の供給は、第２ピストンを後退方向に移動させるときだけ行えばよく、圧力流体の消費量を究極的に削減することができる。また、第２蓄圧室および駆動室に対する圧力流体の給排を行うための単一の給排ポートを備えるので、流体圧シリンダに接続する配管は１本のみで足り、配管の取り回しが容易になる。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【図1】本発明の実施形態に係る流体圧シリンダの外観斜視図である。

【図2】図１の流体圧シリンダの正面図である。

【図3】図１の流体圧シリンダの平面図である。

【図4】図１の流体圧シリンダを図２のＩＶ−ＩＶ線に沿って切断したときの断面図である。

【図5】図１の流体圧シリンダを図３のＶ−Ｖ線に沿って切断したときの断面図である。

【図6】押し出し工程の終端における図４に対応する図である。

【図7】図４のＡ部拡大図である。

【図8】図６のＢ部拡大図である。

【図9】引き込み工程の終端における図１の流体圧シリンダについて、給排切換弁も含めて回路図により模式的に示した図である。

【図10】押し出し工程における図１の流体圧シリンダについて、給排切換弁も含めて回路図により模式的に示した図である。

【図11】押し出し工程の終端における図１の流体圧シリンダについて、給排切換弁も含めて回路図により模式的に示した図である。

【図12】引き込み工程における図１の流体圧シリンダについて、給排切換弁も含めて回路図により模式的に示した図である。

【発明を実施するための形態】

【0013】

本発明に係る流体圧シリンダについて、好適な実施形態を挙げ、添付の図面を参照しながら説明する。流体圧シリンダ１０は、給排切換弁９０に接続されて使用され、ワークの位置決め等の仕事を行う。なお、使用される流体は、圧縮空気等の圧力流体である。

【0014】

図１、図４および図６に示すように、流体圧シリンダ１０は、第１シリンダ孔２２および第１シリンダ孔２２より径の小さい第２シリンダ孔３８が形成された直方体状のシリンダボデイ１２を有する。第１シリンダ孔２２と第２シリンダ孔３８は、シリンダボデイ１２の長手方向一端から他端まで延び、上下に並んで設けられている。

【0015】

第１シリンダ孔２２の一端側は第１ヘッドカバー２８によって閉塞され、第１シリンダ孔２２の他端側は第１ロッドカバー３０によって閉塞される。第１シリンダ孔２２には、第１ピストン２４が摺動自在に配設され、第１シリンダ部２０が構成される。第１シリンダ孔２２は、第１ピストン２４により、第１ヘッドカバー２８側（ヘッド側）の第１蓄圧室３２と第１ロッドカバー３０側（ロッド側）の第２蓄圧室３４とに区画される。後述する作用の説明で明らかになるように、第１シリンダ部２０は、出力用シリンダとしての役割を担うほか、前進時の移動用シリンダとしての役割も担う。

【0016】

第２シリンダ孔３８の一端側は第２ヘッドカバー４４によって閉塞され、第２シリンダ孔３８の他端側は第２ロッドカバー４６によって閉塞される。第２シリンダ孔３８には、第２ピストン４０が摺動自在に配設され、第２シリンダ部３６が構成される。第２シリンダ孔３８は、第２ピストン４０により、第２ヘッドカバー４４側（ヘッド側）の開放室４８と第２ロッドカバー４６側（ロッド側）の駆動室５０とに区画される。第２シリンダ部３６は、後退時の移動用シリンダとしての役割を担う。第１シリンダ部２０と第２シリンダ部３６は、並列に配置されている。

【0017】

第１ピストンロッド２６の一端部は第１ピストン２４に連結され、第１ピストンロッド２６の他端部は第１ロッドカバー３０を通って外部に延びる。第２ピストンロッド４２の一端部は第２ピストン４０に連結され、第２ピストンロッド４２の他端部は第２ロッドカバー４６を通って外部に延びる。

【0018】

第１ピストンロッド２６の他端部と第２ピストンロッド４２の他端部は、矩形板状の連結プレート５２によって連結される。具体的には、連結プレート５２に形成された第１挿通孔５２ａに第１ピストンロッド２６の他端部が挿通され、第１挿通孔５２ａの両側で筒状の出力部材５４と第１ナット５６ａが第１ピストンロッド２６に螺合されることで、連結プレート５２に第１ピストンロッド２６が固定される。また、連結プレート５２に形成された第２挿通孔５２ｂに第２ピストンロッド４２の他端部が挿通され、第２挿通孔５２ｂの両側で第２ナット５６ｂと第３ナット５６ｃが第２ピストンロッド４２に螺合されることで、連結プレート５２に第２ピストンロッド４２が固定される。

【0019】

この場合、第１挿通孔５２ａの内径は第１ピストンロッド２６の外径よりも大きくなっており、また、第２挿通孔５２ｂの内径は第２ピストンロッド４２の外径よりも大きくなっている。これにより、製造誤差や組付誤差を吸収して第１ピストンロッド２６と第２ピストンロッド４２の平行性を保ち、第１ピストン２４と第２ピストン４０の摺動抵抗を低減することができる。第１ピストン２４と第２ピストン４０は、第１ピストンロッド２６、連結プレート５２および第２ピストンロッド４２を介して一体的に移動する。

【0020】

以下において、第１ピストンロッド２６と第２ピストンロッド４２がシリンダボデイ１２から押し出される方向（前進方向）に第１ピストン２４と第２ピストン４０が移動する工程を「押し出し工程」という。また、第１ピストンロッド２６と第２ピストンロッド４２がシリンダボデイ１２に引き込まれる方向（後退方向）に第１ピストン２４と第２ピストン４０が移動する工程を「引き込み工程」という。流体圧シリンダ１０は、出力部材５４が第１ピストンロッド２６と一体に押し出されるときに仕事をする。

【0021】

図１および図３に示すように、シリンダボデイ１２の上面には、給排ポート１６と開放ポート１８が設けられている。給排ポート１６は、配管９４を介して給排切換弁９０に接続される（図９参照）。開放ポート１８は、大気に開放されている。

【0022】

シリンダボデイ１２の内部には、第２蓄圧室３４を給排ポート１６に繋ぐ第１流路１４ａと、駆動室５０を給排ポート１６に繋ぐ第２流路１４ｂと、開放室４８を開放ポート１８に繋ぐ第３流路１４ｃが設けられている（図９参照）。第１流路１４ａには、給排切換弁９０から第２蓄圧室３４に向かう流体の流れを許容し、第２蓄圧室３４から給排切換弁９０に向かう流体の流れを阻止するチェック弁１４ｅが介設されている。さらに、シリンダボデイ１２の内部には、後述する排出切換弁７４における径方向通路８０を給排ポート１６に繋ぐ第４流路１４ｄが設けられている。第１流路１４ａの一部と第４流路１４ｄの一部は、図５に現れている。

【0023】

第１ピストン２４には、第１蓄圧室３２と第２蓄圧室３４との連通状態を切り換えるための導通切換弁５８が設けられている。導通切換弁５８は、第２蓄圧室３４内に突出する第１プッシュロッド６０を有する。

【0024】

図７に示すように、第１プッシュロッド６０は、第１ピストン２４の軸方向に貫通して形成されたガイド孔６２内にスライド自在に支持される。第１プッシュロッド６０の内部には、第１蓄圧室３２と第２蓄圧室３４を相互に連通せしめるための導通用通路６４が設けられている。この導通用通路６４は、第１プッシュロッド６０の直径方向に貫通する第１孔部６４ａと、第１孔部６４ａの途中から分岐して第１蓄圧室３２の方向に延びる第２孔部６４ｂとで構成される。第１孔部６４ａの両端は、第１プッシュロッド６０の外周とガイド孔６２の壁面との間の環状隙間６６に開口し、第２孔部６４ｂの端部は、第１蓄圧室３２に連通している。第１プッシュロッド６０が第２蓄圧室３４内に所定以上突出しているとき、環状隙間６６は第２蓄圧室３４と連通する。

【0025】

第１プッシュロッド６０は、第１ピストン２４に固定されるばね受け７２と第１プッシュロッド６０との間に配置されるコイルスプリング６８により、第２蓄圧室３４内に突出する向きに付勢されている。第１プッシュロッド６０に設けられた段部６０ａがガイド孔６２に設けられた段部６２ａに係止することで、第１プッシュロッド６０の突出量が規制され、第１プッシュロッド６０の抜けが防止されている。なお、ばね受け７２の中央には孔７２ａが設けられている。

【0026】

押し出し工程の終端近傍において、第１プッシュロッド６０は、第１ロッドカバー３０に当接し、コイルスプリング６８の付勢力に抗して押し込まれ、ガイド孔６２内をスライドする。第１プッシュロッド６０が押し込まれると、第１プッシュロッド６０の外周に装着されたパッキン７０がガイド孔６２の壁面に当接し、環状隙間６６と第２蓄圧室３４との連通が遮断される。すなわち、導通切換弁５８は、押し出し工程の終端近傍において、第１蓄圧室３２と第２蓄圧室３４との連通を遮断する。第１プッシュロッド６０は、第１ピストン２４の端面から突出しない位置まで押し込むことが可能となっている。

【0027】

第１ロッドカバー３０には、第２蓄圧室３４と給排切換弁９０との接続状態を切り換えて第２蓄圧室３４内の圧力流体の排出を可能にする排出切換弁７４が設けられている。排出切換弁７４は、第２蓄圧室３４内に突出する第２プッシュロッド７６を有する。導通切換弁５８の第１プッシュロッド６０と排出切換弁７４の第２プッシュロッド７６は、第１ピストンロッド２６の軸線方向から見て、該軸線から反対方向（１８０度異なる方向）に等距離だけ離れた位置に設けられる。

【0028】

図８に示すように、第２プッシュロッド７６は、第１ロッドカバー３０の軸方向に貫通して形成されたガイド孔７８内にスライド自在に支持される。第１ロッドカバー３０のガイド孔７８は、第２蓄圧室３４に近接する側の小径孔部７８ａと、第２蓄圧室３４から離間する側の大径孔部７８ｂとを有する。第２プッシュロッド７６は、小径孔部７８ａに挿通される小径軸部７６ａと、大径孔部７８ｂに挿通される大径軸部７６ｂとを有し、小径軸部７６ａおよび大径軸部７６ｂの外周にはＯリング８２ａ、８２ｂが装着されている。

【0029】

第２プッシュロッド７６は、第１ロッドカバー３０に固定されるばね受け８６と第２プッシュロッド７６との間に配置されるコイルスプリング８４により、小径軸部７６ａが第２蓄圧室３４内に突出する向きに付勢されている。第２プッシュロッド７６の突出量は、小径軸部７６ａと大径軸部７６ｂとの間に設けられた段部７６ｃが小径孔部７８ａと大径孔部７８ｂとの間に設けられた段部７８ｃに係止することで規制される。

【0030】

第１ロッドカバー３０には、一端が第１ロッドカバー３０の外周面に開口し、他端が大径孔部７８ｂに開口する径方向通路８０が設けられている。この径方向通路８０は、前述したように、シリンダボデイ１２の第４流路１４ｄに連通している。第２プッシュロッド７６の内部には、第２蓄圧室３４と径方向通路８０を相互に連通せしめるための排出用通路８８が設けられている。この排出用通路８８は、第２プッシュロッド７６の小径軸部７６ａにおいて直径方向に貫通する第１孔部８８ａと、第１孔部８８ａを横切るとともに第２プッシュロッド７６の軸方向に貫通する第２孔部８８ｂとで構成される。

【0031】

押し出し工程の終端近傍において、第２プッシュロッド７６は、第１ピストン２４に当接し、コイルスプリング８４の付勢力に抗して押し込まれ、ガイド孔７８内をスライドする。第２プッシュロッド７６が押し込まれると、小径軸部７６ａに装着されたＯリング８２ａが小径孔部７８ａの壁面から離れ、第２蓄圧室３４は、第２プッシュロッド７６の排出用通路８８を介して第１ロッドカバー３０の径方向通路８０に連通する。したがって、第２蓄圧室３４は、排出用通路８８、径方向通路８０、第４流路１４ｄおよび給排ポート１６を介して給排切換弁９０に接続される。すなわち、排出切換弁７４は、押し出し工程の終端近傍において、第２蓄圧室３４を給排切換弁９０に接続する。第２プッシュロッド７６は、第１ロッドカバー３０の端面から突出しない位置まで押し込むことが可能となっている。

【0032】

図９に示すように、給排切換弁９０は、第１ポート９２ａないし第３ポート９２ｃを備え、第１位置と第２位置との間で切り換えられる２位置３ポート切換弁として構成されている。第１ポート９２ａは、配管９４を介してシリンダボデイ１２の給排ポート１６に接続される。また、第２ポート９２ｂは流体供給源（コンプレッサ）９６に接続され、第３ポート９２ｃは消音器９８を備えた排出口９９に接続される。給排切換弁９０が第１位置にあるとき、第１ポート９２ａと第２ポート９２ｂが接続され、給排切換弁９０が第２位置にあるとき、第１ポート９２ａと第３ポート９２ｃが接続される。流体圧シリンダ１０と給排切換弁９０とを接続するのに必要な配管は、上記配管９４の１本のみである。

【0033】

本実施形態に係る流体圧シリンダ１０は、以上のように構成されるものであり、以下、その作用について説明する。なお、図９〜図１２において、二点鎖線は、シリンダボデイ１２のアウトラインを示す。

【0034】

図４に示されるように、第１ピストン２４が第１ヘッドカバー２８と第１ロッドカバー３０の中間位置にあって、第１蓄圧室３２、第２蓄圧室３４、駆動室５０および開放室４８の圧力がすべて大気圧と等しくなっている状態を初期状態とする。

【0035】

この初期状態において、給排切換弁９０は第２位置にあり、給排ポート１６は排出口９９に繋がっている。また、導通切換弁５８の第１プッシュロッド６０および排出切換弁７４の第２プッシュロッド７６は、第２蓄圧室３４内に突出している。したがって、第１蓄圧室３２と第２蓄圧室３４は相互に連通しており、第４流路１４ｄによる第２蓄圧室３４と給排切換弁９０との接続は遮断されている。

【0036】

上記初期状態から、給排切換弁９０を第１位置に切り換えると、給排ポート１６は流体供給源９６に繋がる。流体供給源９６からの圧力流体は、給排ポート１６から第２流路１４ｂを通って駆動室５０に供給されるとともに、給排ポート１６からチェック弁１４ｅが介在された第１流路１４ａを通って第２蓄圧室３４に供給される。圧力流体が駆動室５０に供給されると、第２ピストン４０が第２ヘッドカバー４４に向けて駆動される。第１ピストン２４も、第２ピストン４０と一体となって移動し、第１ヘッドカバー２８に向けて駆動される。

【0037】

一方、第２蓄圧室３４に供給される圧力流体は、第２蓄圧室３４に蓄積されるほか、第２蓄圧室３４と連通状態にある第１蓄圧室３２にも蓄積される。そして、第１ピストンロッド２６および第２ピストンロッド４２は最大限まで引き込まれ、第１蓄圧室３２および第２蓄圧室３４には、同圧の高圧流体が蓄積される（図９参照）。このとき、第２ピストン４０は第２ヘッドカバー４４に当接しているが、第１ピストン２４は第１ヘッドカバー２８に当接していない。

【0038】

次に、給排切換弁９０を第２位置に切り換えると、給排ポート１６は排出口９９に繋がる。駆動室５０の圧力流体は、第２流路１４ｂと給排ポート１６を通り、給排切換弁９０を経た後、排出口９９から外部に排出される。駆動室５０の圧力は、開放室４８の圧力と同じ大気圧まで低下し、第２ピストン４０に作用する駆動力がゼロになる。

【0039】

一方、第２蓄圧室３４の圧力流体は、チェック弁１４ｅの作用により排出されない。第１ピストン２４には、第１蓄圧室３２に蓄積された流体の圧力およびこれと同圧である第２蓄圧室３４に蓄積された流体の圧力が作用するが、両者は第１ピストンロッド２６の断面に相当する面積差をもって作用する。このため、第１ピストン２４が第１蓄圧室３２の流体圧により第１ロッドカバー３０に向けて押される力は、第１ピストン２４が第２蓄圧室３４の流体圧により第１ヘッドカバー２８に向けて押される力を上回る。第１ピストン２４は、第１ロッドカバー３０に向けて駆動され、押し出し工程が始まる（図１０参照）。

【0040】

上記のとおり、押し出し工程は、流体圧シリンダ１０に対して流体供給源９６からの圧力流体が何ら供給されることなく行われる。そして、押し出し工程の終端近傍において、導通切換弁５８の第１プッシュロッド６０が第１ロッドカバー３０に当接するとともに、排出切換弁７４の第２プッシュロッド７６が第１ピストン２４に当接する。これにより、第１蓄圧室３２と第２蓄圧室３４との連通が遮断されるとともに、第２蓄圧室３４が第４流路１４ｄを介して給排切換弁９０に接続される（図１１参照）。

【0041】

第２蓄圧室３４に蓄積された圧力流体は、第４流路１４ｄと給排ポート１６を通り、第２位置にある給排切換弁９０を経た後、排出口９９から外部に排出される。第１蓄圧室３２に蓄積された圧力流体は、第２蓄圧室３４に流れ込むことが阻止され、第１蓄圧室３２内に留まる。このため、第１蓄圧室３２の流体圧は第２蓄圧室３４の流体圧を大きく上回ることになり、第１ピストン２４は、大きな推進力で第１ロッドカバー３０に押し付けられる。すなわち、押し出し工程の終端において、流体圧シリンダ１０は最大の力を発揮する。

【0042】

第２蓄圧室３４から排出される圧力流体は、押し出し工程の終端近傍において容積が縮小された第２蓄圧室３４に存在していた圧力流体であって、その量は少ない。次の引き込み工程の際に第２蓄圧室３４に供給する圧力流体の量は、この排出量相当のものでよい。

【0043】

上記押し出し工程の終端近傍において、第１ロッドカバー３０に当接してその反力を受ける第１プッシュロッド６０は、コイルスプリング６８を介して第１ピストン２４に力を及ぼす。また、コイルスプリング８４を介して第１ロッドカバー３０に支持された第２プッシュロッド７６も、第１ピストン２４に当接してこれと同じ向きの力を及ぼす。これらの力は、第１ピストンロッド２６の軸線から反対方向に等距離だけ離れた位置に作用するので、例えば、コイルスプリング６８とコイルスプリング８４のばね定数の調整により、これらの力が同程度の大きさとなるようにすれば、第１ピストン２４を傾斜させようとするモーメントは生じない。

【0044】

次に、給排切換弁９０を第１位置に切り換えると、流体供給源９６からの圧力流体は、給排切換弁９０を経た後、給排ポート１６と第２流路１４ｂを通って駆動室５０に供給されるとともに、給排ポート１６とチェック弁１４ｅが介在された第１流路１４ａを通って第２蓄圧室３４に供給される。これにより、第２ピストン４０が第２ヘッドカバー４４に向けて駆動され、第１ピストン２４も第１ヘッドカバー２８に向けて駆動され、引き込み工程が始まる（図１２参照）。

【0045】

引き込み工程が始まると、導通切換弁５８の第１プッシュロッド６０は、コイルスプリング６８の付勢力により第１ピストン２４から突出した後、第１ロッドカバー３０から離れる。これと同時に、排出切換弁７４の第２プッシュロッド７６は、コイルスプリング８４の付勢力により第１ロッドカバー３０から突出した後、第１ピストン２４から離れる。第１プッシュロッド６０が突出することにより、第１蓄圧室３２と第２蓄圧室３４が相互に連通する。第２プッシュロッド７６が突出することにより、第４流路１４ｄによる第２蓄圧室３４と給排切換弁９０との接続は遮断されるが、第１流路１４ａによる給排切換弁９０から第２蓄圧室３４への圧力流体の流れは継続している。

【0046】

したがって、流体供給源９６からの圧力流体は、駆動室５０に供給されるほか、第１流路１４ａを介して第２蓄圧室３４に供給・蓄積され、さらに、導通切換弁５８を経て第１蓄圧室３２にも供給・蓄積される。このようにして引き込み工程が進み、第２ピストン４０が第２ヘッドカバー４４に当接することで第１ピストンロッド２６および第２ピストンロッド４２が最大限まで引き込まれ、第１蓄圧室３２および第２蓄圧室３４に同圧の高圧流体が蓄積される（図９参照）。

【0047】

以後、給排切換弁９０を第２位置に切り換えることによる押し出し工程と、給排切換弁９０を第１位置に切り換えることによる引き込み工程が繰り返し実行される。なお、流体供給源９６からの圧力流体を駆動室５０および第１蓄圧室３２と連通状態にある第２蓄圧室３４に供給したときの引き込み動作を可能とするため、第２ピストン４０の断面積と第２ピストンロッド４２の断面積との差は、第１ピストンロッド２６の断面積よりも大きくなっている。

【0048】

本実施形態に係る流体圧シリンダ１０によれば、第１シリンダ部２０の第１ピストン２４における受圧面積差を利用して、第１ピストン２４を前進方向に移動させることができる。すなわち、第１シリンダ部２０に前進時の移動用シリンダとしての機能をもたせることができるので、第２シリンダ部３６への圧力流体の供給は、第２ピストン４０を後退方向に移動させるときだけ行えばよく、圧力流体の消費量を究極的に削減することができる。

【0049】

また、第２蓄圧室３４および駆動室５０に対する流体供給源９６からの圧力流体の給排は、単一の給排ポート１６を通じて行うことができるので、流体圧シリンダ１０に接続する配管は配管９４の１本のみで足り、配管の取り回しが容易になる。

【0050】

また、押し出し工程の終端において、第１蓄圧室３２と第２蓄圧室３４との連通が遮断されるとともに第２蓄圧室３４に蓄積された圧力流体が排出されるので、ワークに対して仕事をするときに最大の力を発揮することができる。

【0051】

また、出力用シリンダとしての機能と前進時の移動用シリンダとしての機能を兼ね備える第１シリンダ部２０と、後退時の移動用シリンダとしての機能を備える第２シリンダ部３６とを並列配置により組み合わせたので、移動用シリンダと出力用シリンダを直列に配置する場合と比べて、流体圧シリンダ１０の全長を大幅に短くすることができる。

【0052】

また、給排ポート１６に接続される給排切換弁９０を２位置３ポート切換弁として構成することができるので、給排切換弁９０の構成を簡素なものとすることができる。

【0053】

本実施形態では、第１プッシュロッド６０と第２プッシュロッド７６との位置関係を、第１ピストンロッド２６の軸線方向から見て反対方向に等距離だけ離れた位置としたが、両者の位置関係はこれに限られるものではなく、相互に接触しない範囲で適宜の位置に配設することができる。

【0054】

本発明に係る流体圧シリンダは、上述の実施形態に限らず、本発明の要旨を逸脱することのない範囲で、種々の構成を採り得ることはもちろんである。

【符号の説明】

【0055】

１０…流体圧シリンダ １４ｄ…第４流路（流路）
１４ｅ…チェック弁 １６…給排ポート
１８…開放ポート ２０…第１シリンダ部
２４…第１ピストン ２６…第１ピストンロッド
３０…第１ロッドカバー（ロッドカバー）
３２…第１蓄圧室 ３４…第２蓄圧室
３６…第２シリンダ部 ４０…第２ピストン
４２…第２ピストンロッド ４８…開放室
５０…駆動室 ５２…連結プレート
５２ａ…第１挿通孔 ５２ｂ…第２挿通孔
５８…導通切換弁
６０…第１プッシュロッド ７４…排出切換弁
７６…第２プッシュロッド ９０…給排切換弁
９４…配管 ９６…流体供給源
９９…排出口

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】