特許 5841152 アクチュエータ及びそれを用いたクランプ装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5841152

(24)【登録日】2015年11月20日

(45)【発行日】2016年1月13日

(54)【発明の名称】アクチュエータ及びそれを用いたクランプ装置

(51)【国際特許分類】

   F15B 15/16 20060101AFI20151217BHJP

   F15B 15/14 20060101ALI20151217BHJP

   B23Q 3/06 20060101ALI20151217BHJP

【ＦＩ】

   F15B15/16

   F15B15/14 345Z

   B23Q3/06 302B

   B23Q3/06 302H

   B23Q3/06 302L

【請求項の数】5

【全頁数】12

(21)【出願番号】特願2013-527840(P2013-527840)

(86)(22)【出願日】2012年3月26日

(86)【国際出願番号】JP2012002076

(87)【国際公開番号】WO2013021520

(87)【国際公開日】20130214

【審査請求日】2014年12月10日

(31)【優先権主張番号】特願2011-173116(P2011-173116)

(32)【優先日】2011年8月8日

(33)【優先権主張国】JP

(73)【特許権者】

【識別番号】391003989

【氏名又は名称】株式会社コスメック

(74)【代理人】

【識別番号】100082429

【弁理士】

【氏名又は名称】森 義明

(74)【代理人】

【識別番号】100162754

【弁理士】

【氏名又は名称】市川 真樹

(72)【発明者】

【氏名】横田 英明

(72)【発明者】

【氏名】米澤 慶多朗

【審査官】 北村 一

(56)【参考文献】

【文献】 特開平１１−１７０１３３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭４９−１２９０７２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００４−２２３６６２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許第４７８４０４４（ＵＳ，Ａ）

【文献】 独国特許出願公開第３０１８９２０（ＤＥ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｆ１５Ｂ １５／１４；１５／２６

Ｂ２３Ｑ ３／０６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

ハウジング(１８)に軸(ＣＬ)方向へ移動可能に挿入された高負荷用の第１ピストン(２０)と、
その第１ピストン(２０)に前記軸(ＣＬ)方向へ貫通された筒孔(４０)に移動可能に挿入され、前記ハウジング(１８)の外方に突出する出力部(２２ｂ)を先端部に有する低負荷用の第２ピストン(２２)と、
前記第１ピストン(２０)及び第２ピストン(２２)で前記ハウジング(１８)内を区画して形成された圧力流体室(４６)及びバネ室(４４)と、
前記第１ピストン(２０)を前記圧力流体室(４６)側へ付勢するように前記バネ室(４４)に装着され、前記バネ室(４４)の壁面に受け止められた高負荷用の第１バネ(２４)と、
前記第２ピストン(２２)を前記圧力流体室(４６)側へ付勢するように前記バネ室(４４)に装着され、前記壁面に受け止められた低負荷用の第２バネ(２６)と、
前記第１ピストン(２０)を前記ハウジング(１８)と前記第２ピストン(２２)とに選択的に連結するように前記圧力流体室(４６)に配置された切替機構(２７)と、を備え、
前記切替機構(２７)は、前記圧力流体室(４６)の圧力流体(Ｌ)が排出されたアクチュエータ作動時に、前記第１ピストン(２０)が前記ハウジング(１８)に連結された状態下で前記第２バネ(２６)が前記第２ピストン(２２)を前記圧力流体室(４６)側へ所定ストロークだけ進出させたときに、前記第１ピストン(２０)を前記第２ピストン(２２)に連結すると共に前記第１ピストン(２０)と前記ハウジング(１８)との連結を解除させるように構成した、ことを特徴とするアクチュエータ。

【請求項2】

請求項１のアクチュエータにおいて、
前記切替機構(２７)は、
前記第２ピストン(２２)の外周に沿って周方向へ所定の間隔をあけて配置した複数の係合具(５０)と、
前記第２ピストン(２２)の外周面に前記圧力流体室(４６)側から前記バネ室(４４)側に向けて順に設けた外周ストレート面(２２ｃ)及び係合溝(６６)と、
前記係合具(５０)を前記圧力流体室(４６)側へ押すように前記第１ピストン(２０)に設けた第１押部(４８)と、
前記外周ストレート面(２２ｃ)に接触した状態の前記係合具(５０)を収容するように前記圧力流体室(４６)の周壁に設けられた第２押部(６８)であって、前記第２ピストン(２２)が前記圧力流体室(４６)側へ進出したときに前記係合溝(６６)に前記係合具(５０)を係合させる第２押部(６８)と、
前記係合溝(６６)に係合された状態の前記係合具(５０)に接触するように前記圧力流体室(４６)の周壁に設けられた内周ストレート面(３３)と、を備えることを特徴とするアクチュエータ。

【請求項3】

請求項２のアクチュエータにおいて、
前記係合具(５０)を係合ボールによって構成し、
前記第１押部(４８)は、前記係合ボール(５０)に前記バネ室(４４)側から接触する第１接触面(７０)を備え、
前記第２押部(６８)は、前記係合ボール(５０)に前記圧力流体室(４６)側から接触する第２接触面(７２)を備えており、
前記第１接触面(７０)と前記第２接触面(７２)との交差角度(θ)は、前記第２ピストン(２２)に向けて開かれており、かつ、１０度から２５度の範囲内に設定した、ことを特徴とするアクチュエータ。

【請求項4】

請求項１から３のいずれかに記載のアクチュエータを用いたクランプ装置であって、
前記出力部(２２ｂ)を前記圧力流体室(４６)方向へ突出させ、
前記出力部(２２ｂ)の先端部に、クランプアーム(１４)の長手方向の基部を前記軸(ＣＬ)を含む平面内で揺動可能に支持し、
前記クランプアーム(１４)の長手方向の途中部にリンク部材(１６)の一端部(１６ａ)を回転可能に支持すると共に、そのリンク部材(１６)の他端部(１６ｂ)を前記ハウジング(１８)に回転可能に支持した、ことを特徴とするクランプ装置。

【請求項5】

請求項１から３のいずれかに記載のアクチュエータを用いたクランプ装置であって、
前記出力部(２２ｂ)を前記バネ室(４４)方向へ突出させ、
前記出力部(２２ｂ)の先端部にクランプアーム(１４)を固定した、ことを特徴とするクランプ装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

この発明は、バネ駆動式で圧力流体復帰形のアクチュエータに関し、さらには、そのアクチュエータを用いたクランプ装置に関する。

【背景技術】

【0002】

この種のアクチュエータには、従来では、特許文献１(日本国・特開平１１−１７０１３３号公報)に記載されたものがある。その特許文献１の図１から図４に記載された従来技術は、次のように構成されている。

【0003】

ハウジングに挿入された高負荷用の第１ピストンの筒孔に低負荷用の第２ピストンが挿入され、その第２ピストンから出力部がハウジングの上方へ突出される。上記第１ピストン及び第２ピストンと上記ハウジングの上端壁との間に圧力流体室が形成される。また、上記ハウジングの下端壁と第１ピストンとの間に高負荷用の第１バネが装着されると共に、上記第１ピストンの下部と第２ピストンとの間に低負荷用の第２バネが装着される。さらに、上記ハウジングの下部内にボール式の切替機構が配置される。その切替機構は、上記第１ピストンをハウジングの下端壁と第２ピストンとに選択的に連結するように構成されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開平１１−１７０１３３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

上記の従来技術では、圧力流体室へ供給した圧油が第１ピストン及び第２ピストンを下方へ後退させたときに、切替機構の係合ボールが第１ピストンをハウジングに連結させてこの第１ピストンが上方へ移動するのを阻止し、これに対して、上記圧油が排出されて第２バネが第２ピストンを上方へ所定ストロークだけ進出させたときに、上記係合ボールが第１ピストンを第２ピストンに連結させ、これにより、上記第１バネの付勢力が上記第１ピストンと係合ボールとを介して上記第２ピストンに作用する。

【0006】

しかしながら、前述したように、上記の第２バネは、第１ピストンと第２ピストンとの間に装着されているので、これら第１ピストン及び第２ピストンが係合ボールによって連結されて一体化した後では、その第２バネから第２ピストンに作用する付勢力が第１ピストンによって受け止められてしまい、第１バネの付勢力だけが第２ピストンを上方へ進出させることになる。このため、第２ピストンの進出力を大きくするうえでは改善の余地が残されていた。
本発明の目的は、第２ピストンの進出力を従来技術より大きくできるようにすることにある。

【課題を解決するための手段】

【0007】

上記の目的を達成するため、本発明は、例えば、図１から図４、又は図５に示すように、アクチュエータ１０を次のように構成した。
即ち、ハウジング１８に高負荷用の第１ピストン２０を軸ＣＬ方向へ移動可能に挿入する。第１ピストン２０に筒孔４０を前記の軸ＣＬ方向へ貫通させ、その筒孔４０に第２ピストン２２を移動可能に挿入し、その第２ピストン２２の先端部を、ハウジング１８の外方に突出する出力部２２ｂとする。第１ピストン２０及び第２ピストン２２でハウジング１８内を区画して圧力流体室４６及びバネ室４４を形成する。第１ピストン２０を圧力流体室４６側へ付勢する高負荷用の第１バネ２４をバネ室４４の壁面に受け止められるように装着する。第２ピストン２２を圧力流体室４６側へ付勢する低負荷用の第２バネ２６をバネ室４４の壁面に受け止められるように装着する。第１ピストン２０をハウジング１８と第２ピストン２２とに選択的に連結する切替機構２７を、圧力流体室４６に配置する。その切替機構２７は、圧力流体室４６の圧力流体Ｌが排出されたアクチュエータ作動時に、第１ピストン２０がハウジング１８に連結された状態下で第２バネ２６が第２ピストン２２を圧力流体室４６側へ所定ストロークだけ進出させたときに、第１ピストン２０を第２ピストン２２に連結すると共に第１ピストン２０とハウジング１８との連結を解除させるようにする。

【0008】

本発明は、次の作用効果を奏する。
本発明では、上記第２バネは、ハウジングの内壁と第２ピストンとの間に装着されている。このため、上記第１ピストンと第２ピストンとが切替機構によって連結されて一体化した後でも、その第２バネの付勢力が第２ピストンを圧力流体室側へ進出させることになる。その結果、上記第１バネの付勢力に加えて第２バネの付勢力によっても第２ピストンを進出させることが可能となり、第２ピストンの進出力を大きくできた。

【0009】

ところで、前述した従来技術（特許文献１）では、係合ボール式の切替機構は、圧力流体室（油圧室）の外でハウジングの下部に配置されていることから、グリース等の潤滑剤を定期的に注入することが要求される。このため、切替機構のメンテナンスに手間がかかるという問題がある。

【0010】

これに対して、本発明では、切替機構２７が圧力流体室４６に配置される。このため、圧力流体として圧油（又は潤滑油入り圧縮空気）を使用した場合には、その圧油（又は潤滑油入り圧縮空気）によって切替機構２７を十分に潤滑できる。その結果、切替機構２７は、長期間にわたって円滑に使用でき、メンテナンスにも手間がかからない。

【0011】

本発明においては、前記の切替機構２７を次のように構成することが好ましい。
即ち、第２ピストン２２の外周に沿って複数の係合具５０を周方向へ所定の間隔をあけて配置する。第２ピストン２２の外周面に外周ストレート面２２ｃ及び係合溝６６を圧力流体室４６側からバネ室４４側に向けて順に形成する。係合具５０を圧力流体室４６側へ押すように第１押部４８を第１ピストン２０に設ける。第２ピストン２２が圧力流体室４６側へ進出したときに係合溝６６に係合具５０を係合させる第２押部６８を、外周ストレート面２２ｃに接触した状態の係合具５０を収容するように圧力流体室４６の周壁に設ける。係合溝６６に係合された状態の係合具５０に接触するように、内周ストレート面３３を圧力流体室４６の周壁に設ける。
この場合、切替機構を簡素に構成できるという作用効果を奏する。

【0012】

また、本発明においては、次の構成を加えることが好ましい。
即ち、前記の係合具を係合ボール５０によって構成し、係合ボール５０にバネ室４４側から接触する第１接触面７０を第１押部４８に形成する。係合ボール５０に圧力流体室４６側から接触する第２接触面７２を第２押部６８に形成する。第１接触面７０と第２接触面７２との交差角度θを、第２ピストン２２に向けて開き、かつ、１０度から２５度の範囲内に設定する。
この場合、係合ボールを第２ピストン２２の方向に移動させる力を、所定の小さな範囲内に設定できる。その結果、係合ボールを係合溝に嵌合させるときに必要な操作力を確保することと、その係合ボールから第２ピストンの外周ストレート面に作用する力を小さくして第２ピストンを円滑に進出させることとを両立できる。

【0013】

上記アクチュエータ１０を用いたクランプ装置１２は、例えば図４に示すように、次のように構成される。
即ち、前記の出力部２２ｂを前記の圧力流体室４６の方向へ突出させる。前記の出力部２２ｂの先端部に、クランプアーム１４の長手方向の基部を、前記の軸ＣＬ（図１を参照）を含む平面内で揺動可能に支持する。そのクランプアーム１４の長手方向の途中部にリンク部材１６の一端部１６ａを回転可能に支持すると共に、前記リンク部材１６の他端部１６ｂをハウジング１８に回転可能に支持することが考えられる。

【0014】

さらに、上記アクチュエータ１０を用いた他のクランプ装置１２は、例えば図５Ａから図５Ｄに示すように、次のように構成される。
即ち、前記の出力部２２ｂを前記のバネ室４４方向へ突出させ、その出力部２２ｂの先端部にクランプアーム１４を固定するというようなものであってもよい。

【図面の簡単な説明】

【0015】

【図1】図１は、本発明の第１実施形態を示し、アクチュエータの立面視の断面図である。

【図2】図２Ａから図２Ｄは、上記アクチュエータの作動説明図である。

【図3】図３Ａから図３Ｄは、それぞれ、上記図２Ａから図２Ｄの主要部の拡大図であって、上記アクチュエータに設けた切替機構の作動説明図である。

【図4】図４は、上記アクチュエータを利用したクランプ装置を示し、そのクランプ装置のクランプ状態における立面視の断面図である。

【図5】図５Ａから図５Ｄは、本発明の第２実施形態を示し、前記の図２Ａから図２Ｄに類似する図である。

【発明を実施するための形態】

【0016】

図１から図４は、本発明の第１実施形態を示している。まず、図１によって、本発明のアクチュエータの構造を説明する。
アクチュエータ１０はハウジング１８を有し、そのハウジング１８が複数のボルトによってワークパレット等の固定側部材に固定されている(いずれも図示せず)。上記ハウジング１８内にシリンダ孔２８が上下方向(軸ＣＬの方向)に形成されている。そのシリンダ孔２８は、下から順に形成された大径の第１孔３４と中径の第２孔３２と小径の第３孔３０とで構成されている。

【0017】

上記の第１孔３４に、高負荷用の第１ピストン２０のピストン本体２０ａが、パッキン４２を介して上下方向へ移動可能に挿入され、そのピストン本体２０ａからロッド部材５４が下向きに一体に突出されている。上記の第１ピストン２０に筒孔４０が上下方向へ貫通されている。また、前記ハウジング１８の下壁１８ａの中央部から環状ストッパー３８が上向きに突出され、その環状ストッパー３８が上記ロッド部材５４に下側から対面される。

【0018】

上記の第１ピストン２０における上記の筒孔４０に、低負荷用の第２ピストン２２の大径部２２ａが、パッキン５６を介して上下方向へ移動可能に挿入される。その大径部２２ａから小径部２２ｅが上向きに一体に突出され、その小径部２２ｅと前記の第３孔３０との間にパッキン６２が装着されている。上記の小径部２２ｅの上端部(先端部)に出力部２２ｂが設けられ、その出力部２２ｂがハウジング１８の上壁１８ｂよりも上方へ突出されている。

【0019】

前記シリンダ孔２８の内部空間は、上記の第１ピストン２０及び第２ピストン２２によって上下の二室に区画されている。上側の室は圧力流体室４６として形成され、下側の室はバネ室４４として形成される。
上記の圧力流体室４６は、前記の第１孔３４の上部と前記の第２孔３２とで構成されている。その第２孔３２の上部に開口された給排口３７には、圧力流体としての圧油Ｌが供給及び排出可能になっている。
上記バネ室４４は、第１ピストン２０のピストン本体２０ａの下側に環状に形成された第１バネ室４４ａと、環状ストッパー３８の筒孔３６と第１ピストン２０の筒孔４０とにわたって形成された第２バネ室４４ｂとを備える。

【0020】

第１バネ室４４ａに、圧縮コイルバネからなる高負荷用の第１バネ２４が装着される。第１バネ２４の下端２４ａがハウジング１８の下壁１８ａに受け止められ、その第１バネ２４の上端２４ｂがピストン本体２０ａに受け止められる。また、第２バネ室４４ｂに、圧縮コイルバネからなる低負荷用の第２バネ２６が装着される。この第２バネ２６の下端２６ａがハウジング１８の下壁１８ａに受け止められ、その第２バネ２６の上端２６ｂが第２ピストン２２の下部２２ｄに受け止められる。
上記構成により、第１バネ２４及び第２バネ２６の各下端２４ａ，２６ａは、バネ室４４の壁面としての前記の下壁１８ａに受け止められると共に、各上端２４ｂ，２６ｂがそれぞれ第１ピストン２０及び第２ピストン２２を上方へ付勢している。上記第１バネ２４の付勢力は、第２バネ２６の付勢力よりも大きな値に設定されている。なお、上記の第１バネ室４４ａの下部には呼吸孔６４が連通されている。

【0021】

上記の第１ピストン２０は、圧力流体室４６に配置された切替機構２７により、ハウジング１８と第２ピストン２２とに選択的に連結される。その切替機構２７は、上記図１(及び図３Ａから図３Ｄ)に示すように、次のように構成されている。

【0022】

第２ピストン２２における前記の大径部２２ａの外周に沿って複数の鋼製の係合ボール５０が周方向へ所定の間隔をあけて配置される。上記の大径部２２ａの外周面に、外周ストレート面２２ｃ及び係合溝６６が上から順に設けられている。上記の外周ストレート面２２ｃの上部から鍔部５８が半径方向の外方へ突出される。その鍔部５８において、参照数字５８ａは上端面を示し、参照数字５８ｂは円弧状の外周面を示している。

【0023】

また、第１ピストン２０の上部から環状の第１押部４８が上方へ突出され、その第１押部４８が上記の係合ボール５０を上方へ押すように構成される。より詳しくいえば、上記の第１押部４８の上部に、半径方向へ延びるＵ字状の溝４９が周方向へ所定の間隔をあけて形成され、その溝４９の底面によって第１接触面７０が形成される。その第１接触面７０は、下側(バネ室４４側)から係合ボール５０に接触される。なお、この実施形態では、上記の第１接触面７０における外側部が水平に形成されるのに対して、その第１接触面７０の内側部には、下向きの傾斜面７０ａが設けられている(図３Ｄを参照)。

【0024】

さらに、圧力流体室４６の周壁としての前記第２孔３２の周壁には、第２押部６８と内周ストレート面３３とが上方へ順に設けられる。
第２押部６８は、上方へ向かうにつれて第２ピストン２２に近づくように傾斜された第２接触面７２と、ほぼ垂直に形成された保持面７３とを備える。上記の第２接触面７２は、上方(圧力流体室４６側)から係合ボール５０に接触される。また、上記の保持面７３は、係合ボール５０が半径方向の外方へ脱落するのを阻止するようになっている。

【0025】

上記の第２押部６８は、第２ピストン２２が下降したときには(図３Ａを参照)、前記外周ストレート面２２ｃに接触した状態の係合ボール５０を収容する。また、その第２押部６８は、第２ピストン２２が上昇されたときに(図３Ｂと図３Ｃを参照)、上記の係合ボール５０を半径方向の内方へ（即ち、第２ピストン２２の方へ）押して係合溝６６に係合させるように構成される。その係合溝６６の上壁には、下方へ狭まるテーパ面６６ａが形成されている。なお、この実施形態では、前記の第１接触面７０における前記の傾斜面７０ａは、上記テーパ面６６ａとほぼ同じ方向へ傾斜するように形成されているが、その構造に限定されるものではない。
前記の内周ストレート面３３は、上記の係合溝６６に係合された状態の係合ボール５０に接触するように構成される(図３Ｄを参照)。

【0026】

上記構成のアクチュエータ１０は、図２Ａから図２Ｄ(及び図３Ａから図３Ｄ)に示すように、次のように作動する。なお、図３Ａから図３Ｄは、それぞれ、上記図２Ａから図２Ｄの主要部の拡大図である。

【0027】

図２Ａ(及び図３Ａ)の非作動状態では、アクチュエータ１０の圧力流体室４６に圧油Ｌが供給されている。その圧油Ｌの圧力により、第２ピストン２２が第２バネ２６に抗して下降されると共に、第１ピストン２０が第１バネ２４に抗して下降され、その第１ピストン２０のロッド部材５４が環状ストッパー３８に受け止められている。この状態で上記アクチュエータ１０の上方に被押圧部材Ｍが搬入される。
上記の非作動状態では、図３Ａに示すように、係合ボール５０は、第１接触面７０と第２接触面７２と鍔部５８の外周面５８ｂとによって保持可能とされている。これにより、第１ピストン２０が係合ボール５０を介してハウジング１８に連結可能とされ、その第１ピストン２０が上方(圧力流体室４６側)へ移動することが阻止可能とされている。

【0028】

上記図２Ａの非作動状態から図２Ｄの作動状態へ切り替えるときには、その図２Ａの状態で、圧力流体室４６の圧油Ｌを外部へ排出する。すると、係合ボール５０によって上昇が阻止された第１ピストン２０に対して、第２バネ２６の付勢力が第２ピストン２２を低負荷で上昇させていく。
より詳しくいえば、第１バネ２４の付勢力は、第１ピストン２０の第１接触面７０から係合ボール５０を介して第２接触面７２に作用する。このため、その第２接触面７２から係合ボール５０に反力が作用し、その反力の半径方向の分力が係合ボール５０を第２ピストン２２の外周ストレート面２２ｃに押圧するので、その押圧力が第２ピストン２２の摺動抵抗となる。さらには、第２ピストン２２には前記パッキン５６，６２からも摺動抵抗が作用する。従って、上記の第２バネ２６は、上記の比較的に小さな摺動抵抗に抗して第２ピストン２２を低負荷で上昇させていくのである。
そして、図２Ｂ(及び図３Ｂ)に示す低負荷上昇の終期には、係合ボール５０が係合溝６６に係合し始める直前の状態となる。

【0029】

次いで、図２Ｃ(及び図３Ｃ)の高負荷上昇の初期に示すように、上記の第２ピストン２２が所定ストロークだけ上昇したときに、第２接触面７２から係合ボール５０へ作用する前記の反力が係合ボール５０を係合溝６６の前記テーパ面６６ａに当接させ始める。これにより、第１ピストン２０が第２ピストン２２に連結されると共に第１ピストン２０とハウジング１８との連結が解除され(図３Ｄを参照)、第１バネ２４の付勢力が第１ピストン２０及び係合ボール５０を介して第２ピストン２２を強力に上昇させ始める。この場合、第２バネ２６の付勢力も第２ピストン２２に作用し続けているので、その第２ピストン２２がさらに強力に上昇される。

【0030】

引き続いて、図２Ｄ(及び図３Ｄ)の作動状態に示すように、第１ピストン２０及び第２ピストン２２が僅かに上昇して前記の出力部２２ｂが被押圧部材Ｍに当接し、上記第１バネ２４の付勢力と第２バネ２６の付勢力との合力が被押圧部材Ｍを強力に押圧する。
なお、上記の図２Ｄの状態では、第１ピストン２０の上側には余裕ストロークαが残されている。

【0031】

上記図２Ｄ(及び図３Ｄ)の作動状態から図２Ａ(及び図３Ａ)の非作動状態へ切り替えるときには、その図２Ｄの状態で、圧力流体室４６に圧油Ｌを供給する。すると、その圧油Ｌの圧力が、第１バネ２４及び第２バネ２６に抗して第１ピストン２０及び第２ピストン２２を下降させていく。
これにより、図２Ｃ(及び図３Ｃ)に示すように、係合溝６６の前記テーパ面６６ａが係合ボール５０を半径方向の外方へ押圧し始める。引き続いて、図２Ｂ(及び図３Ｂ)に示すように、第１ピストン２０の下降が環状ストッパー３８によって阻止され、これとほぼ同時に、上記テーパ面６６ａの上部が係合ボール５０を第２押部６８内へ円滑に押し出す。このため、第１ピストン２０とハウジング１８の第２押部６８とが互いに連結されると共に、その第１ピストン２０と第２ピストン２２との連結状態が解除される。その後、図２Ａ(及び図３Ａ)に示すように、下降が阻止された第１ピストン２０に対して第２ピストン２２がさらに下降される。このとき、第２ピストン２２の鍔部５８が係合ボール５０に上側から当接し、これにより第２ピストン２２の下降が阻止される。

【0032】

上記構成のアクチュエータ１０では、切替機構２７の構成部材としての係合ボール５０等が圧力流体室４６内に配置されるので、その圧力流体室４６に供給した圧油Ｌによって係合ボール５０等を十分に潤滑できる。このため、その切替機構２７を長期間にわたって円滑に使用でき、メンテナンスにも手間がかからない。

【0033】

なお、図３Ａに示すように、前記の第１接触面７０と第２接触面７２との交差角度θは、シリンダ孔２８の半径方向の内方に向けて(即ち、第２ピストン２２に向けて)開かれており、１０度から２５度の範囲内に設定されることが好ましい。その理由は次のとおりである。
仮に、上記の交差角度θが１０度よりも小さい場合には、第２接触面７２から係合ボール５０に作用する前記の反力の半径方向の分力が過度に小さくなるので、その第２接触面７２が上記係合ボール５０を係合溝６６へ押し込む力が過度に小さくなり、係合ボール５０が係合溝６６に円滑に係合しなくなるおそれがある。また、上記の交差角度θが２５度よりも大きい場合には、上記の半径方向の分力が過度に大きくなるので、その第２接触面７２が上記の係合ボール５０を第２ピストン２２の外周ストレート面２２ｃへ押圧する力が過度に大きくなり、その第２ピストン２２が円滑に昇降しなくなるおそれがある。従って、上記の交差角度θは１０度から２５度の範囲内が好ましいのである。

【0034】

図４は、上記アクチュエータ１０を利用したリンク式クランプ装置１２を示している。このクランプ装置１２は、以下に示すように構成されている。
アクチュエータ１０の前記ハウジング１８がワークパレットＷＰに固定される。前記第２ピストン２２の上部に設けた前記の出力部２２ｂは、上記ハウジング１８の上方(圧力流体室４６方向)へ突出されている。
上記出力部２２ｂの上端部(先端部)に、連結ピン７４を介して、クランプアーム１４の長手方向の左部(基部)１４ａが、前記の軸ＣＬ(図１を参照)を含む平面内で上下方向に揺動可能に支持される。上記クランプアーム１４の長手方向の途中部に、上ピン７６を介してリンク部材１６の上端部(一端部)１６ａが回転可能に支持されると共に、上記リンク部材１６の下端部(他端部)１６ｂが下ピン７８を介して前記ハウジング１８の上部に回転可能に支持される。

【0035】

上記図４の作動状態(クランプ状態)では、圧力流体室４６の圧油Ｌが排出され、第１バネ２４の付勢力と第２バネ２６の付勢力との合力が第２ピストン２２を上昇させている。これにより、上記クランプアーム１４が時計回りの方向へ強力に揺動され、そのクランプアーム１４の右部に設けた押ボルト１４ｂがワークＷをワークパレットＷＰの上面に対して強力に押圧する。

【0036】

図５Ａから図５Ｄは、本発明の第２実施形態を示し、それぞれ、前記図２Ａから図２Ｄに類似する図である。この第２実施形態は、アクチュエータ１０を利用した旋回式クランプ装置１２を示しており、前記の第１実施形態の構成部材と同じ部材(又は類似する部材)には原則として同一の参照数字を付けて説明する。

【0037】

図５Ａに示すように、第２ピストン２２の大径部２２ａから出力部２２ｂがバネ室４４の方向へ突出されている。より詳しくいえば、この第２実施形態は、前記の第１実施形態と比べると、第１ピストン２０と第２ピストン２２とバネ室４４と圧力流体室４６と切替機構２７が上下逆に配置されると共に、上記第２ピストン２２の大径部２２ａから小径部２２ｅが上方へ突出され、その小径部２２ｅの上端部(先端部)に出力部２２ｂが設けられる。その出力部２２ｂにクランプアーム１４の左端部(図５Ｂを参照)が固定されている。

【0038】

また、上記図５Ａに示すように、上記の大径部２２ａからロッド２２ｆが下方へ一体に突出され、そのロッド２２ｆがハウジング１８の下壁１８ａに嵌合される。また、上記ロッド２２ｆにガイド溝８４が形成される。そのガイド溝８４は、上向きに連ねて設けた螺旋溝８４ａと直進溝８４ｂとを備える。さらに、上記ガイド溝８４に嵌合するガイドボール８２が上記の下壁１８ａに支持されている。上記ガイドボール８２と螺旋溝８４ａとによって旋回機構が構成されている。

【0039】

上記の旋回式クランプ装置１２は次のように作動する。
図５Ａの非作動状態(アンクランプ状態)では、圧力流体室４６に供給した圧油Ｌにより、第２ピストン２２及び第１ピストン２０が上昇されている。その第１ピストン２０は、係合ボール５０を介してハウジング１８に受け止め可能とされ、下方移動が阻止可能とされている。

【0040】

上記図５Ａの非作動状態(アンクランプ状態)から図５Ｄの作動状態(クランプ状態)へ切り替えるときには、その図５Ａの状態で、圧力流体室４６の圧油Ｌを排出する。すると、係合ボール５０によって下降が阻止された第１ピストン２０に対して第２バネ２６が第２ピストン２２を下降させていく。
これにより、上記の第２ピストン２２に形成された前記ロッド２２ｆがガイドボール８２に対して下降し、そのガイドボール８２が、前記の螺旋溝８４ａを介して、第２ピストン２２(及びクランプアーム１４)を平面視で時計回りの方向へ旋回させながら下降させる(図５Ａと図５Ｂを参照)。

【0041】

次いで、図５Ｃに示すように、上記の第２ピストン２２が所定ストロークだけ下降したときに、前記の係合ボール５０により、第１ピストン２０が第２ピストン２２に連結されると共に第１ピストン２０とハウジング１８との連結が解除され、前記の第１バネ２４による付勢力が第１ピストン２０及び係合ボール５０を介して第２ピストン２２を前記の直進溝８４ｂに沿って強力に下降させ始める。この場合、前記の第２バネ２６による付勢力も第２ピストン２２に作用するので、その第２ピストン２２がさらに強力に下降される。

【0042】

引き続いて、図５Ｄの作動状態(クランプ状態)に示すように、第１ピストン２０及び第２ピストン２２が僅かに下降して前記クランプアーム１４の右部がワーク(図示せず)の上面に当接し、第１バネ２４の付勢力と第２バネ２６の付勢力との合力が上記ワークを強力に押圧する。
なお、図５Ｄの作動状態(クランプ状態)から図５Ａの非作動状態(アンクランプ状態)への切り替えは、上記とはほぼ逆の手順で行われる。

【0043】

上記の第２実施形態においては、前記の旋回機構(ガイド溝８４の螺旋溝８４ａとガイドボール８２)を省略して、クランプアーム１４を上下方向だけに移動させるようにしてもよい。この場合、直進溝８４ｂも省略可能である。

【0044】

上記の各実施形態は、次のように変更可能である。
係合具５０は、例示したボールに代えて、球面コロ等であってもよい。
圧力流体Ｌは、例示した圧油に代えて、他の液体であってもよく、圧縮空気等の気体であってもよい。
アクチュエータ１０(及びクランプ装置１２)の設置姿勢は、例示した姿勢とは上下逆の姿勢であってもよく、また、水平方向に設置したり斜め方向に設置してもよい。
前記の図１中の呼吸孔６４を圧力流体Ｌの給排口に変更してもよい。この場合、第１ピストン２０及び第２ピストン２２の上昇時に、バネ室４４に圧力流体Ｌを供給することにより、上記の２つのピストン２０，２２をさらに強力に駆動できる。
その他に、当業者が想定できる範囲で種々の変更を行えることは勿論である。

【符号の説明】

【0045】

１０：アクチュエータ，１２：クランプ装置，１４：クランプアーム，１６：リンク部材，１８：ハウジング，２０：第１ピストン，２２：第２ピストン，２２ｂ：（第２ピストンの）出力部，２２ｃ：（第２ピストンの）外周ストレート面，２４：第１バネ，２６：第２バネ，２７：切替機構，３３：内周ストレート面，４０：筒孔，４４：バネ室，４６：圧力流体室，４８：第１押部，５０：係合具（係合ボール），６６：係合溝，６８：第２押部，７０：第１接触面，７２：第２接触面，ＣＬ：軸，Ｌ：圧力流体（圧油），θ：交差角度。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】