特許 6969971 流体圧シリンダ

(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】6969971

(24)【登録日】2021年11月1日

(45)【発行日】2021年11月24日

(54)【発明の名称】流体圧シリンダ

(51)【国際特許分類】

   F15B 3/00 20060101AFI20211111BHJP

【ＦＩ】

   F15B3/00 C

【請求項の数】9

【全頁数】26

(21)【出願番号】特願2017-201516(P2017-201516)

(22)【出願日】2017年10月18日

(65)【公開番号】特開2018-100770(P2018-100770A)

(43)【公開日】2018年6月28日

【審査請求日】2020年8月5日

(31)【優先権主張番号】特願2016-247637(P2016-247637)

(32)【優先日】2016年12月21日

(33)【優先権主張国】JP

(73)【特許権者】

【識別番号】000002325

【氏名又は名称】セイコーインスツル株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100096655

【弁理士】

【氏名又は名称】川井 隆

(74)【代理人】

【識別番号】100091225

【弁理士】

【氏名又は名称】仲野 均

(72)【発明者】

【氏名】荒井 茂弘

【審査官】 吉田 昌弘

(56)【参考文献】

【文献】 特開昭５１−０９１４７９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 実開昭５２−０５８３９４（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 特開昭５３−０９０５７２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許第０６０１７１７０（ＵＳ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｆ１５Ｂ ３／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

筺体と、
前記筐体内に形成され、第１流体が満たされた第１流体室と、
前記筐体内に形成され、第２流体が満たされた第２流体室と、
前記第１流体室と前記第２流体室を仕切り、前記第１流体の圧力を受けて前記筐体の軸線方向に移動し、前記第２流体を加圧する第１ピストンと、
前記第１ピストンのラジアル方向外側に配設され、前記第１ピストンにより加圧されることで大きな圧力に増幅された前記第２流体の推力を受けて前記筐体の軸線方向に移動する環状の第２ピストンと、
前記第２ピストンに形成され、前記増幅された前記第２流体の推力を外部に出力する出力手段と、を備え、
前記第２流体室は、前記第１ピストンの前記第２流体を加圧する面と、前記第２ピストンの前記第２流体の圧力を受ける面が、同一方向となるように、形成されている、
ことを特徴とする流体圧シリンダ。

【請求項2】

筺体と、
前記筐体内に形成され、第１流体が満たされた第１流体室と、
前記筐体内に形成され、第２流体が満たされた第２流体室と、
前記第１流体室と前記第２流体室を仕切り、前記第１流体の圧力を受けて前記筐体の軸線方向に移動し、前記第２流体を加圧する第１ピストンと、
前記第１ピストンのラジアル方向外側に配設され、前記第１ピストンにより加圧された前記第２流体の圧力を受けて前記筐体の軸線方向に移動する環状の第２ピストンと、
前記第１ピストンのラジアル方向内側を通り、前記第１流体室に連通し、前記第１流体室に第１流体を供給する第１流体供給路と、を備え、
前記第２流体室は、前記第１ピストンの前記第２流体を加圧する面と、前記第２ピストンの前記第２流体の圧力を受ける面が、同一方向となるように、形成されている、
ことを特徴とする流体圧シリンダ。

【請求項3】

前記筐体のラジアル方向内側に配設された内筒部と、
前記内筒部のラジアル方向内側に配設された中央ロッドと、を備え、
前記第１流体供給路は、前記中央ロッドに形成され、
前記第１ピストンは、前記中央ロッドと前記内筒部との間に配設され、
前記第２ピストンは、前記内筒部と前記筐体の間に配設されている、
ことを特徴とする請求項２に記載の流体圧シリンダ。

【請求項4】

前記第１流体が圧縮性流体又は、非圧縮性流体で、
前記第２流体が圧縮性流体又は、非圧縮性流体である、
ことを特徴とする請求項１から請求項３のうちのいずれか１の請求項に記載の流体圧シリンダ。

【請求項5】

筺体と、
前記筐体内に形成され、第１流体が満たされた第１流体室と、
前記筐体内に形成され、第２流体が満たされた第２流体室と、
前記第１流体室と前記第２流体室を仕切り、前記第１流体の圧力を受けて前記筐体の軸線方向に移動し、前記第２流体を加圧する第１ピストンと、
前記第１ピストンのラジアル方向外側に配設され、前記第１ピストンにより加圧された前記第２流体の圧力を受けて前記筐体の軸線方向に移動する環状の第２ピストンと、
前記第１ピストンに対して前記第１流体室とは前記軸線方向の反対側に形成され、第１流体が満たされた第３流体室と、
前記第１ピストンのラジアル方向内側を通り、前記第１流体室に前記第１流体を供給する第１流体供給路と、
前記第３流体室に第１流体を供給する第２流体供給路と、を備え、
前記第２流体室は、前記第１ピストンの前記第２流体を加圧する面と、前記第２ピストンの前記第２流体の圧力を受ける面が、同一方向となるように、形成され、
前記第１ピストンは、前記第１流体室内と前記第３流体室内の前記第１流体の圧力差により前記軸線方向に移動する、
ことを特徴とする流体圧シリンダ。

【請求項6】

前記筐体のラジアル方向内側に配設された内筒部と、
前記内筒部のラジアル方向内側に配設された中央ロッドと、を備え、
前記第１流体供給路は、前記中央ロッドに形成され、
前記第１ピストンは、前記第２流体室側に延び、前記第２流体を加圧する円筒状のガイドロッドを備えると共に、前記中央ロッドと前記内筒部との間に配設され、
前記第２ピストンは、前記内筒部と前記筐体との間に配設されている、
ことを特徴とする請求項５に記載の流体圧シリンダ。

【請求項7】

前記第３流体室は、前記ガイドロッドの内側で、前記中央ロッドとの間に配設されている、
ことを特徴とする請求項６に記載の流体圧シリンダ。

【請求項8】

前記第３流体室は、前記ガイドロッドの外側で、前記内筒部との間に配設されている、
ことを特徴とする請求項６に記載の流体圧シリンダ。

【請求項9】

前記第２流体室は、
内部の前記第２流体が前記第１ピストンと接する第１室と、
前記第１室のラジアル方向外側に形成された、内部の前記第２流体が前記第２ピストンと接する第２室と、
前記第１室と前記第２室とを連通する連通路と、
を備えることを特徴とする請求項１から請求項８のうちのいずれか１の請求項に記載の流体圧シリンダ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、流体供給により推力を発生させる流体圧シリンダに関る。

【背景技術】

【0002】

流体を供給することで所望の推力を発生させる「押す」「持ち上げる」「つかむ」「運ぶ」「はさみつける」などの各種動きを実現するために、油圧シリンダ、空気圧シリンダ、エアハイドロシリンダなどの各種流体圧シリンダが広く使用されている。
エアハイドロシリンダは、空気圧をシリンダ内部で油圧力に変換して出力するもので、空気圧機器を使用しながら、油圧ユニットの機能を得ることができる（特許文献１）。
エアハイドロシリンダは、内部に２種類の流体室があり、外部に高推進力を発生させる油圧室と、油圧室の圧力を高めるための空圧室から構成されている。

【0003】

しかし、従来のエアハイドロシリンダでは、空圧室と油圧室とが同一の軸心上に直列に配置され、空圧室と油圧室を仕切るピストンの移動方向と、油圧力を受けて推力を出力するピストンの移動方向が一致するように構成されている。
このため、従来のエアハイドロシリンダは、２種類の流体室のストローク長さが足し算されてシリンダ全体が長くなり、１種類しか流体室を持たない一般的な空気圧シリンダや油圧シリンダと比較すると全長が長くなってしまっていた。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特許第４８９５３４２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

本発明は、流体圧シリンダの全長を短くすることを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

（１）請求項１に記載の発明では、筺体と、前記筐体内に形成され、第１流体が満たされた第１流体室と、前記筐体内に形成され、第２流体が満たされた第２流体室と、前記第１流体室と前記第２流体室を仕切り、前記第１流体の圧力を受けて前記筐体の軸線方向に移動し、前記第２流体を加圧する第１ピストンと、前記第１ピストンのラジアル方向外側に配設され、前記第１ピストンにより加圧されることで大きな圧力に増幅された前記第２流体の推力を受けて前記筐体の軸線方向に移動する環状の第２ピストンと、前記第２ピストンに形成され、前記増幅された前記第２流体の推力を外部に出力する出力手段と、を備え、前記第２流体室は、前記第１ピストンの前記第２流体を加圧する面と、前記第２ピストンの前記第２流体の圧力を受ける面が、同一方向となるように、形成されている、ことを特徴とする流体圧シリンダを提供する。
（２）請求項２に記載の発明では、筺体と、前記筐体内に形成され、第１流体が満たされた第１流体室と、前記筐体内に形成され、第２流体が満たされた第２流体室と、前記第１流体室と前記第２流体室を仕切り、前記第１流体の圧力を受けて前記筐体の軸線方向に移動し、前記第２流体を加圧する第１ピストンと、前記第１ピストンのラジアル方向外側に配設され、前記第１ピストンにより加圧された前記第２流体の圧力を受けて前記筐体の軸線方向に移動する環状の第２ピストンと、前記第１ピストンのラジアル方向内側を通り、前記第１流体室に連通し、前記第１流体室に第１流体を供給する第１流体供給路と、を備え、前記第２流体室は、前記第１ピストンの前記第２流体を加圧する面と、前記第２ピストンの前記第２流体の圧力を受ける面が、同一方向となるように、形成されている、ことを特徴とする流体圧シリンダを提供する。
（３）請求項３に記載の発明では、前記筐体のラジアル方向内側に配設された内筒部と、前記内筒部のラジアル方向内側に配設された中央ロッドと、を備え、前記第１流体供給路は、前記中央ロッドに形成され、前記第１ピストンは、前記中央ロッドと前記内筒部との間に配設され、前記第２ピストンは、前記内筒部と前記筐体の間に配設されている、ことを特徴とする請求項２に記載の流体圧シリンダを提供する。
（４）請求項４に記載の発明では、前記第１流体が圧縮性流体又は、非圧縮性流体で、前記第２流体が圧縮性流体又は、非圧縮性流体である、ことを特徴とする請求項１から請求項３のうちのいずれか１の請求項に記載の流体圧シリンダを提供する。
（５）請求項５に記載の発明では、筺体と、前記筐体内に形成され、第１流体が満たされた第１流体室と、前記筐体内に形成され、第２流体が満たされた第２流体室と、前記第１流体室と前記第２流体室を仕切り、前記第１流体の圧力を受けて前記筐体の軸線方向に移動し、前記第２流体を加圧する第１ピストンと、前記第１ピストンのラジアル方向外側に配設され、前記第１ピストンにより加圧された前記第２流体の圧力を受けて前記筐体の軸線方向に移動する環状の第２ピストンと、前記第１ピストンに対して前記第１流体室とは前記軸線方向の反対側に形成され、第１流体が満たされた第３流体室と、前記第１ピストンのラジアル方向内側を通り、前記第１流体室に前記第１流体を供給する第１流体供給路と、前記第３流体室に第１流体を供給する第２流体供給路と、を備え、前記第２流体室は、前記第１ピストンの前記第２流体を加圧する面と、前記第２ピストンの前記第２流体の圧力を受ける面が、同一方向となるように、形成され、前記第１ピストンは、前記第１流体室内と前記第３流体室内の前記第１流体の圧力差により前記軸線方向に移動する、ことを特徴とする流体圧シリンダを提供する。
（６）請求項６に記載の発明では、前記筐体のラジアル方向内側に配設された内筒部と、前記内筒部のラジアル方向内側に配設された中央ロッドと、を備え、前記第１流体供給路は、前記中央ロッドに形成され、前記第１ピストンは、前記第２流体室側に延び、前記第２流体を加圧する円筒状のガイドロッドを備えると共に、前記中央ロッドと前記内筒部との間に配設され、前記第２ピストンは、前記内筒部と前記筐体との間に配設されている、ことを特徴とする請求項５に記載の流体圧シリンダを提供する。
（７）請求項７に記載の発明では、前記第３流体室は、前記ガイドロッドの内側で、前記中央ロッドとの間に配設されている、ことを特徴とする請求項６に記載の流体圧シリンダを提供する。
（８）請求項８に記載の発明では、前記第３流体室は、前記ガイドロッドの外側で、前記内筒部との間に配設されている、ことを特徴とする請求項６に記載の流体圧シリンダを提供する。
（９）請求項９に記載の発明では、前記第２流体室は、内部の前記第２流体が前記第１ピストンと接する第１室と、前記第１室のラジアル方向外側に形成された、内部の前記第２流体が前記第２ピストンと接する第２室と、前記第１室と前記第２室とを連通する連通路と、を備えることを特徴とする請求項１から請求項８のうちのいずれか１の請求項に記載の流体圧シリンダを提供する。

【発明の効果】

【0007】

本発明によれば、第１ピストンと第２ピストンをラジアル方向に配設し、第１ピストンの第２流体を加圧する面と、第２ピストンの第２流体の圧力を受ける面が、同一方向となるように形成されているので、流体圧シリンダの全長を短くすることができる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】第１実施形態におけるエアハイドロ式シリンダの平面図と断面図である。

【図2】同上エアハイドロ式シリンダの全体構成を表した断面図である。

【図3】同上エアハイドロ式シリンダの組立手順の一部を表した説明図である。

【図4】同上エアハイドロ式シリンダの組立手順の残りを表した説明図である。

【図5】同上エアハイドロ式シリンダにおける空気圧ピストンの移動に伴う各部の移動状態を表した説明図である。

【図6】第２実施形態におけるエアハイドロ式シリンダの全体構成の断面図である。

【図7】同上エアハイドロ式シリンダの組立手順の一部を表した説明図である。

【図8】同上エアハイドロ式シリンダにおける空気圧ピストンの移動に伴う各部の移動状態を表した説明図である。

【図9】第３実施形態におけるエアハイドロ式シリンダの側面図と断面図である。

【図10】第４実施形態におけるエアハイドロ式シリンダの全体構成の断面図である。

【図11】同上エアハイドロ式シリンダの組立手順の一部を表した説明図である。

【図12】同上エアハイドロ式シリンダの組立手順の残りを表した説明図である。

【図13】同上エアハイドロ式シリンダにおける空気圧ピストンの移動に伴う各部の移動状態を表した説明図である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

以下、本発明の流体圧シリンダをエアハイドロ式シリンダ１に適用した好適な実施の形態について、図１から図９を参照して詳細に説明する。
（１）実施形態の概要
本実施形態のエアハイドロ式シリンダ１では、シリンダをラジアル方向に二重構造とする。すなわち、外シリンダ１０の内部に内シリンダ４０を、内シリンダ４０の内部に空圧供給ロッド２２を、それぞれ同軸にして配置する。
そして、空圧供給ロッド２２と内シリンダ４０の間に第１ピストン３０を配置し、内シリンダ４０内における第１ピストン３０の一方の面（油圧面）側を空気圧室８０、他方の面側を第１油圧室８１とする。
外シリンダ１０と内シリンダ４０との間に第２ピストン５０を配設し、当該両シリンダ１０、４０内における、第１ピストン３０の油圧面と同一方向を向く、第２ピストン５０の面側を第２油圧室８２とする。
内シリンダ４０には、第１油圧室８１と第２油圧室８２に充填される油ＯＬが移動し負圧を伝達するための連通孔４４が形成される。
このように、第１ピストン３０と第２ピストン５０をラジアル方向に並列に配置すると共に、両ピストン３０、５０が油圧室に充填される油ＯＬと接する面が同一方向となるように形成することで、エアハイドロ式シリンダ１の全長を短くすることができる。

【0010】

（２）実施形態の詳細
以下、本発明の流体圧シリンダをエアハイドロ式シリンダ１に適用した第１実施形態について説明する。
図１、図２は本実施形態のエアハイドロ式シリンダ１の構成を表した図である。
図１において、（ａ）はエアハイドロ式シリンダ１の左側面図を、（ｂ）は（ａ）の左側面図に表した断面線Ａ−Ａでの断面図を、（ｃ）は右側面図を、（ｄ）は（ｂ）の断面図に表した断面線Ｂ−Ｂでの断面図を表している。

【0011】

図２は、本実施形態に係るエアハイドロ式シリンダ１のＡ−Ａ’断面図である。
なお、図２及びＡ線上の断面を表している断面図では、空圧配管継手２８を断面の対象から除いて表示している。
また、以下の各断面図では、符号の引出線との区別が付きにくくなるため各部の断面を表す斜線については省略している。ただし、全体構成を表した図（図２、図６）では、各部の区別を明確にするため、各シリンダ内の供給エア（空気）ＡＲと油ＯＬが存在している空間についてはそれぞれ密度が異なる網点で区別している。
エアハイドロ式シリンダ（流体圧シリンダ）１は、図２に示すように、筐体として機能する外シリンダ１０、空圧供給部２０、第１ピストン３０、内筒部として機能する内シリンダ４０、第２ピストン５０、蓋６０、コイルバネ７０、７１を備えている。

【0012】

外シリンダ１０は、図２において一点鎖線で示した仮想の中心軸線Ｃを軸心とし、シリンダ本体（筐体）を構成する外筒部１１と、外筒部１１の一方の側（図面左側）に配設された外シリンダ蓋１２を備えている。
外筒部１１における、中心軸線Ｃと直交する断面形状は、図１（ｄ）に示すように、内周面側が円形で、外周面側が角が取れた方形である。
なお、本実施形態の外筒部１１と外シリンダ蓋１２は一体形成されているが、互いの内外周面に螺刻されたネジにより螺合するようにしてもよく、シール部材を介して突き合わされた両部材をネジ止めすることで形成されるようにしてもよい。
外シリンダ蓋１２の中心軸線Ｃを中心とする円形の貫通孔１３が形成されている。

【0013】

外筒部１１には、後述する複数の連通孔４４と同一面上に、外筒部１１を貫通する油供給孔１４が形成されている。この油供給孔１４は、第１油圧室８１、第２油圧室８２及び、連通孔４４内に、第２流体として機能する油ＯＬを充填するためのものである。
なお、本実施形態の連通孔４４は図１（ｄ）に示すように４つ形成されているが、そのうちの１つが図１（ａ）のＡ’線上に存在し、Ａ線上には存在しない。従って、Ａ−Ａ’断面を表す図２では、Ａ線上から４５度ズレた位置にある連通孔４４を点線で表示している。ただし、点線で表した当該連通孔４４内を満たす油ＯＬにも網点を付している。なお、連通孔４４の数と配置位置は任意であり他の数、位置でもよい。
油供給孔１４は封止ネジ１５で封止され、封止ネジ１５には、第２油圧室８２から油ＯＬが流出することを防止するためのシール部材１６が配設されている。
なお、封止ネジ１５には、第１油圧室８１、連通孔４４、第２油圧室８２内の油圧を測定するための圧力センサ（図示しない）を配設するようにしてもよい。
また、油供給孔１４と封止ネジ１５は１組である必要はなく、複数組配設するようにしてもよい。この場合、少なくとも１つの給油孔１４を残して給油することで、給油していない給油孔１４から内部の空気が抜けるので、給油が容易になる。そして、給油していない給油孔１４から真空引きを行うことで更に容易に給油することができる。
また、複数組みのうちの１つの封止ネジ１５に圧力センサを配設し、他の給油項１４から給油を行うことも可能である。

【0014】

空圧供給部２０は、蓋２１と、蓋２１の中心から一体形成された空圧供給ロッド２２を備えている。この空圧供給ロッド２２は、中央ロッドとして機能している。
外シリンダ１０と空圧供給部２０は、蓋２１から外シリンダ蓋１２に向けて複数本（本実施形態では４本）のボルト２６により固定されている。
空圧供給ロッド２２の先端には雄ねじが形成され、空圧供給ロッド２２の外径よりも大きな外径の掛止ナット２７が螺合されている。

【0015】

蓋２１には、その側端面（厚さ面）から中心軸線Ｃに向かって第１空圧供給路２３が形成され、この第１空圧供給路２３と連続する第２空圧供給路２４が、中心軸線Ｃに沿って空圧供給ロッド２２に形成されている。第２空圧供給路２４は、空圧供給ロッド２２の先端まで貫通して形成されている。なお、第１空圧供給路２３と第２空圧供給路２４は、第１流体供給路として機能している。
空圧供給ロッド２２の外径は、貫通孔１３の内径よりも適度に小さいすきまばめに設定されている。空圧供給ロッド２２の外周面と貫通孔１３の内周面との対向面には全周に亘って空圧供給ロッド２２側に形成された溝内にシール部材（オーリング）２５が配設され、後述する第１油圧室８１内の油ＯＬが外部に流出することを防止している。
蓋２１には空圧配管継手２８が第１空圧供給路２３と連続するように取り付けられており、この空圧配管継手２８から、第１流体として機能する供給エアＡＲが供給され、第１空圧供給路２３、第２空圧供給路２４を通り空圧供給ロッド２２の先端から、第１流体室として機能する空気圧室８０に供給される。

【0016】

第１ピストン３０は、中央部に中心軸線Ｃ方向に外延するガイドロッド３１が形成されている。
第１ピストン３０とガイドロッド３１の中心部には、貫通孔が形成され、当該貫通孔内に空圧供給ロッド２２が摺動可能に挿通されている。第１ピストン３０のガイドロッド３１の反対側の面は掛止ナット２７と当接することで、空圧供給ロッド２２から外れないようになっている。
空圧供給ロッド２２及びガイドロッド３１と後述する内円筒部４１との間には、ガイドロッド３１の径よりも大きなコイル内径を有するコイルバネ７０が配設されている。このコイルバネ７０の一端は外シリンダ蓋１２と当接し、他端は第１ピストン３０と当接している。
コイルバネ７０は、空圧力を受けた第１ピストン３０が退避方向（図面左方向）に移動すると圧縮され、空圧力が小さくなると第１ピストン３０を掛止ナット２７と当接するまで戻す。

【0017】

第１ピストン３０の内周面と空圧供給ロッド２２の外周面との対向面には、全周に亘って第１ピストン３０の内周面側に形成された溝内に内周シール部材３２が配設されている。
また第１ピストン３０の外周面と後述する内円筒部４１の内周面との対向面には、全周に亘って第１ピストン３０の外周面側に形成された溝内に外周シール部材３３が配設されている。
この内周シール部材３２と外周シール部材３３により、空気圧室８０内の供給エアＡＲと第１油圧室８１の油ＯＬが互いの側に流出することを防止している。

【0018】

内シリンダ４０は、第１ピストン３０が内周面を摺動する内円筒部４１、内円筒部４１の一方の側（空圧供給部２０側）に形成されたフランジ４２、内円筒部４１の他端側を塞ぐように形成された蓋部４３を備えている。本実施形態の内円筒部４１、フランジ４２、蓋部４３は一体形成されている。
内円筒部４１のフランジ４２側の周面には、第１油圧室８１と第２油圧室８２とを連通する複数の連通孔４４がそれぞれ径方向に形成されている。この連通孔４４は、第１ピストン３０の摺動範囲、及び、第２ピストン５０（後述）の摺動範囲と重複しない位置に形成されている。
内シリンダ４０と外シリンダ１０は、フランジ４２から外シリンダ蓋１２に向けて複数本（本実施形態では４本）のボルト４６により固定されている。本実施形態では、ボルト４６用の取付ネジ穴は外シリンダ蓋１２を貫通していない。但し、ボルト４６用の取付ネジ穴が外シリンダ蓋１２を貫通して形成される場合には、第２油圧室８２の油ＯＬが流出しないようにシール部材が配設される。

【0019】

第２ピストン５０には、油圧による推力を外部に出力する出力円筒部５１が一体形成されている。出力円筒部５１は、第２ピストン５０の中央部に中心軸線Ｃ方向に外延して形成される円筒部と、当該円筒部の第２ピストン５０と反対側の端部に円筒部の蓋をするように形成された出力板とを有している。
出力円筒部５１の端部に形成された出力板の中心には、内シリンダ４０の外周面との間に形成される空間と、外部との間で空気を移動させるための貫通孔５２が形成されている。
第２ピストン５０の中心部には貫通孔が形成され、内円筒部４１に対して第２ピストン５０が摺動可能に挿通されている。
出力円筒部５１は、その全長のうち、第２ピストン５０側の内径が第２ピストン５０の貫通孔と同じ内径に形成され、内円筒部４１の外周面を摺動することで、第２ピストン５０の移動（摺動）をガイドしている。出力円筒部５１の第２ピストン５０と反対側の内径は内円筒部４１の外径よりも大きく形成されることで、内円筒部４１との摩擦による抵抗の増大を抑えている。

【0020】

第１ピストン３０とガイドロッド３１の端面が第１油圧室８１で油ＯＬと接する面における中心軸線Ｃ方向に対する垂直面への投影面積をＳ１、第２ピストン５０が第２油圧室８２と接する面における同垂直面への投影面積をＳ２とした場合、両投影面積はＳ１＜Ｓ２となるように形成されている。
これにより、第２ピストン５０は、ガイドロッド３１が空気圧室８０から空圧力を受けて第１油圧室８１に加える圧力よりも大きな油圧力に増幅された推力を受けて出力円筒部５１から出力することができる。
本実施形態では、第１ピストン３０の内円筒部４１を挟んだ外側に第２ピストン５０が配設されている。すなわち、第１ピストン３０における外径と内径の差をδ１とし、第２ピストン５０の同差をδ２とした場合、第１ピストン３０の外径よりも第２ピストン５０の内径の方が大きいので、δ１＝δ２であっても、両投影面積はＳ１＜Ｓ２となる。本実施形態では、さらにδ１＜δ２とすることで、より大きな推力を出力することができるようになっている。

【0021】

図２に示すように、第１ピストン３０と第２ピストン５０とを、中心軸線Ｃ方向に直列に配列するのではなく、ラジアル方向に並列に配置することで、エアハイドロ式シリンダ１の全長を短くすることができる。
そして、本実施形態では、第２油圧室８２からの油圧を受けていない状態（図２の状態）において、第１ピストン３０の位置よりも、第２ピストン５０の位置の方が退避方向側（図面左側）に位置している。これにより、エアハイドロ式シリンダ１の全長を更に短くすることができる。

【0022】

第２ピストン５０の内周面と内円筒部４１の外周面との対向面には、全周に亘って第２ピストン５０の内周面側に形成された溝内に内周シール部材５４が配設されている。
また第２ピストン５０の外周面と外筒部１１の内周面との対向面には、全周に亘って第２ピストン５０の外周側に形成された溝内に外周シール部材５５が配設されている。
この内周シール部材５４と外周シール部材５５により、第２油圧室８２内の油ＯＬが流出することを防止している。

【0023】

蓋６０には、第２ピストン５０の出力円筒部５１が挿通するための孔６１が形成され、複数本のボルト６３により外筒部１１に固定されている。
出力円筒部５１と外筒部１１との間には、出力円筒部５１の外径よりも大きいコイル内径を有するコイルバネ７１が配設されている。このコイルバネ７１の一端は第２ピストン５０と当接し、他端は蓋６０と当接している。
コイルバネ７１は、第２油圧室８２からの油圧力を受けた第２ピストン５０を出力方向（図面右方向）に移動すると圧縮され、油圧力が小さくなると第２ピストン５０を元の位置まで戻す。

【0024】

本実施形態では、第１室として機能する第１油圧室８１、第２室として機能する第２油圧室８２、及び連通路として機能する連通孔４４により第２流体室が形成されている。
空圧供給ロッド２２及びガイドロッド３１の外周面と、内円筒部４１及びフランジ４２の内周面とが対向すると共に、外シリンダ蓋１２と第１ピストン３０が対向する領域によって第１油圧室８１が形成されている。
また、内円筒部４１の外周面と外筒部１１の内周面が対向すると共に、フランジ４２と第２ピストン５０が対向する領域によって第２油圧室８２が形成されている。

【0025】

次に、本実施形態におけるエアハイドロ式シリンダ１の組立手順について説明する。
図３、図４は、エアハイドロ式シリンダ１の組立手順についてＡ−Ａ’断面図で表したものである。
なお、以下の組立手順（ａ）〜（ｆ）は、図３（ａ）〜（ｃ）と図４（ｄ）〜（ｆ）に対応している。
（ａ）最初に、外シリンダ１０の貫通孔１３に、シール部材２５をセットした空圧供給部２０の空圧供給ロッド２２を挿通する。
外シリンダ蓋１２と蓋２１とが当接した状態で、図１（ａ）に示すように、蓋２１側から複数のボルト２６によって外シリンダ１０と空圧供給部２０とを固定する。

【0026】

（ｂ）次に、空圧供給ロッド２２を、その先端側からコイルバネ７０に挿通すると共に、内周シール部材３２と外周シール部材３３をセットした第１ピストン３０に挿通する。
この際、第１ピストン３０のガイドロッド３１が、空圧供給ロッド２２とコイルバネ７０の間に位置するように配置する。
（ｃ）そして、挿入した第１ピストン３０を掛止するための掛止ナット２７を空圧供給ロッド２２の先端に螺合させる。

【0027】

（ｄ）次に、空圧供給ロッド２２、コイルバネ７０、第１ピストン３０、掛止ナット２７を、フランジ４２が外シリンダ蓋１２に当接するまで内シリンダ４０の内円筒部４１に挿入する。
そして、内シリンダ４０と外シリンダ１０とを、複数のボルト４６でフランジ４２側から固定する。
（ｅ）次に、内周シール部材５４と外周シール部材５５とをセットした第２ピストン５０と出力円筒部５１に、内シリンダ４０の内円筒部４１を挿入する。

【0028】

（ｆ）次にコイルバネ７１に出力円筒部５１を挿入する。
そして、蓋６０の孔６１に出力円筒部５１を通し、図１（ｃ）に示すように、４本のボルト６３で蓋６０を外シリンダ１０に固定する。
最後に油供給孔１４から第２油圧室８２、連通孔４４、第１油圧室８１に油ＯＬを注入し、封止ネジ１５で封止する。
なお、空圧配管継手２８については、（ａ）〜（ｆ）のいずれの段階で取り付けるようにしてもよい。

【0029】

次に、このように構成されたエアハイドロ式シリンダ１の動作について説明する。
図５は、エアハイドロ式シリンダ１の動作前後の状態を表したＡ−Ａ’断面図である。
図５（ａ）に示したエアハイドロ式シリンダ１は、出力円筒部５１が最も空圧供給部２０側に位置した状態である。この状態では、図５（ａ）に示すように、第１ピストン３０はコイルバネ７０のバネ力により掛止ナット２７と当接した状態であり、第２ピストン５０はコイルバネ７１のバネ力により最も退避した状態にある。以下、エアハイドロ式シリンダ１の各部がこの状態（図５（ａ）の状態）である位置を開始位置とする。
また、エアハイドロ式シリンダ１の内部に配設される稼働部材である第１ピストン３０と第２ピストン５０はそれぞれ中心軸線Ｃを中心とする同軸に配置され、それぞれ軸方向に移動する。以下、中心軸線Ｃにおける第２ピストン５０が開始位置から移動する方向（図面右方向）を出力方向といい、その逆方向（図面左方向）を退避方向として説明する。

【0030】

供給エアＡＲが空圧配管継手２８から供給されると、第１空圧供給路２３、第２空圧供給路２４を通り、空気圧室８０が加圧される。
本実施形態では、上述したように、供給エアＡＲを空気圧室８０に供給する空圧供給ロッド２２の径方向外側に第１ピストン３０を配置している。すなわち、空圧供給ロッド２２と第１ピストン３０とを、中心軸線Ｃ方向に直列に配列するのではなく、ラジアル方向に並列に配置している。
これにより、空圧供給ロッド２２から空気圧室８０に対しては出力方向に供給エアＡＲが供給されるのに対し、空気圧室８０からの空気圧は第１ピストン３０に対して退避方向に作用する。
従って、空気圧室８０の空気圧がコイルバネ７０のバネ力を超えると、第１ピストン３０は空気圧によりコイルバネ７０を圧縮しながら、退避方向に移動する。

【0031】

第１ピストン３０が退避方向に移動すると、第１油圧室８１の容積が縮小することで、第１油圧室８１、連通孔４４、及び、第２油圧室８２内の油ＯＬが加圧される。この加圧された油ＯＬの油圧がコイルバネ７１のバネ力を超えると、第２ピストン５０は油圧力によって出力方向に移動する。
このように、本実施形態では、第１ピストン３０の第１油圧室８１側の面と、第２ピストン５０の第２油圧室８２側の面とが同一方向を向くように形成されているので、第１ピストン３０の移動方向と逆の方向に第２ピストン５０が移動する。

【0032】

本実施形態では、上述したように、第１ピストン３０の投影面積Ｓ１よりも第２ピストン５０の投影面積Ｓ２の方が大きい（Ｓ１＜Ｓ２）ので、第２ピストン５０は、Ｓ２／Ｓ１倍に増幅された出力方向の油圧力を受ける。
また、上述したように、第１ピストン３０の径方向外側に第２ピストン５０を配置している。すなわち、第１ピストン３０と第２ピストン５０とを、中心軸線Ｃ方向に直列に配列するのではなく、ラジアル方向に並列に配置している。
これにより、空気圧室８０からの空圧力によって退避方向に移動する第１ピストン３０に対して、第２ピストン５０は逆の方向、すなわち第２油圧室８２からの増幅された油圧力によって出力方向に移動し、出力円筒部５１から大きな推力を出力する。

【0033】

図５（ｂ）は、空気圧室８０からの空圧力を受けて第１ピストン３０が最も退避方向まで移動（最大ストローク幅まで移動）した状態を表したものである。
第１ピストン３０が最大ストローク幅（空圧ストローク）だけ移動すると、コイルバネ７０が縮み第１油圧室８１の容積が最小となり、その分だけ油ＯＬが連通孔４４から第２油圧室８２に移動する。
上述したように投影面積の関係はＳ１＜Ｓ２であるため、図５（ｂ）に示すように、第１ピストン３０の空圧ストロークだけ移動するのに対して、第２ピストン５０と出力円筒部５１は油圧ストロークだけ移動する。この状態の出力円筒部５１先端の板状部は、出力方向に増幅された油圧による大きな推力が出力される。

【0034】

次に、第２ピストン５０が退避する際の動作について説明する。
図５（ｂ）の状態において、空圧配管継手２８から供給される供給エアＡＲの圧力が低下すると、第１ピストン３０は圧縮されていたコイルバネ７０によって掛止ナット２７方向（出力方向）に移動する。
第１ピストン３０の移動に伴い、第１油圧室８１の容積が増大し、油圧室全体の油圧力も低下する。これにより第２ピストン５０は圧縮されていたコイルバネ７１によって退避方向に移動する。
そして、第１ピストン３０が掛止ナット２７と当接して開始位置まで戻ると、第２ピストン５０も開始位置まで戻る。
このように、本実施形態では、図５（ｂ）の状態から同（ａ）の状態にまで戻る退避動作において、第１ピストン３０と第２ピストン５０はそれぞれ圧縮されたコイルバネ７０、７１のバネ力により、開始位置まで戻る。

【0035】

次にエアハイドロ式シリンダ１の第２実施形態について説明する。
説明した第１実施形態では、いわゆる単動型のエアハイドロ式シリンダ１、すなわち、第１ピストン３０に作用する供給エアＡＲの経路として出力用の１系統を設け、第１ピストン３０の退避にはコイルバネ７０を使用する場合について説明した。
これに対して第２実施形態のエアハイドロ式シリンダ１では、いわゆる複動型のエアハイドロ式シリンダ１であり、第１ピストン３０に作用する供給エアＡＲの経路として出力用と退避用の２系統を設けたものである。

【0036】

図６は、第２実施形態におけるエアハイドロ式シリンダの全体構成を表した断面図である。
なお、図６では、第１実施形態と同一の箇所については同一の符合を付して適宜その説明を省略し、以下、異なる部分を中心に説明することとする。
また、図６では、Ａ−Ａ断面ではなく、第１実施形態との対比を容易にするためにＡ−Ａ’断面を表している。このため、Ａ−Ａ’線上に存在する、復動用の供給エアＡＲ系統（第３空圧供給路９４〜第５空圧供給路９６）は、当該断面上に現れないので点線で示すべきであるが、図面が見にくくなるため便宜的に実線で表示している。
空圧配管継手２８と空圧配管継手９８については、第１実施形態と同様に断面の対象から除いて表示している。

【0037】

本実施形態では、第１ピストン３０を退避方向（図面左側）に移動させるための空気圧室８０ａの他に、第１ピストン３０を出力方向に移動させるための空気圧室８０ｂを空気圧室８０ａの反対側に設けている。
空気圧室８０ａは、往復動作のうち、第１ピストン３０を退避方向に、第２ピストン５０を出力方向に移動させる往動用の空気圧室として機能し、空気圧室８０ｂは、復動用の空気圧室として機能する。
本実施形態では、復動用の供給エアＡＲ系統と空気圧室８０ｂを設けているので、第１実施形態におけるコイルバネ７０は配設されていない。

【0038】

空気圧室８０ｂを形成するため、本実施形態の第１ピストン３０は、ガイドロッド３１の内径を空圧供給ロッド２２の外径よりも大きく形成している。これにより、第１ピストン３０の空気圧室８０ａと反対側の面には、第１油圧室８１を構成する面の他に、空気圧室８０ｂと当接する面が形成されている。

【0039】

また、ガイドロッド３１の内径と同一の外径を備え、その端部の一部の外周面がガイドロッド３１の先端側内周面と当接する中間円筒９０を、その一端が空圧供給部２０の蓋２１と当接した状態で配設されている。
中間円筒９０の一端側内周面には雌ねじが螺刻され、空圧供給ロッド２２の蓋２１側の外周に螺刻された雄ねじと螺合するようになっている。
中間円筒９０の他端側から雌ねじまでの内径は、空圧供給ロッド２２よりも大きく形成されることで、空圧供給ロッド２２との間に全周に亘って隙間９１が形成される。この隙間９１を介して、後述する第５空圧供給路９６から供給エアＡＲが空気圧室８０ｂに供給される。

【0040】

中間円筒９０の外周面とガイドロッド３１の内周面との対向面には、全周に亘って中間円筒９０の外周面側に形成された溝内にシール部材９３が配設されている。シール部材９３は、空気圧室８０ｂの供給エアＡＲと、第１油圧室８１の油ＯＬとが、互いの側に流出することを防止している。
また、中間円筒９０の外周面と、外シリンダ蓋１２の貫通孔１３の内周面との対向面には全周に亘って中間円筒９０側に形成された溝内にシール部材９２が配設され、第１油圧室８１内の油ＯＬが外部に流出することを防止している。このシール部材９２は、第１実施形態のシール部材２５に対応している。

【0041】

本実施形態では、空気圧室８０ｂに復動用の供給エアＡＲを供給する系統として、新たに第３空圧供給路９４、第４空圧供給路９５、及び、第５空圧供給路９６が空圧供給部２０に形成されている。
すなわち、蓋２１には、その側端面（厚さ面）から中心軸線Ｃに向かって第３空圧供給路９４が形成され、この第３空圧供給路９４と連続する第４空圧供給路９５が、中心軸線Ｃ方向に空圧供給ロッド２２に形成されている。第４空圧供給路９５は、蓋２１側から、空気圧室８０ｂを形成する空圧供給ロッド２２と中間円筒９０との隙間９１の位置まで形成されている。この第４空圧供給路９５は、蓋２１側の開放部分を塞ぐために、埋め栓９７が螺合されている。
さらに、空圧供給ロッド２２には、その外周面から、第４空圧供給路９５の先端部と連続する第５空圧供給路９６が形成されている。

【0042】

なお、第１実施形態における第２空圧供給路２４は、中心軸線Ｃ上に形成したが、本実施形態では、往路用、復路用の両系統を空圧供給ロッド２２に形成する必要から、第２空圧供給路２４と第４空圧供給路９５は、相互に干渉しないように中心軸線Ｃよりも外側に形成している。

【0043】

空圧供給部２０における蓋２１の周面には、空圧配管継手２８と同様に、空圧配管継手９８が第３空圧供給路９４と連続するように取り付けられている。この空圧配管継手９８から、復動用の供給エアＡＲが供給され、第３空圧供給路９４、第４空圧供給路９５、第５空圧供給路９６を通り空圧供給ロッド２２の周面から空気圧室８０ｂに供給される。

【0044】

次に第２実施形態におけるエアハイドロ式シリンダ１の組立手順について説明する。
図７は、エアハイドロ式シリンダ１の組立手順の一部についてＡ−Ａ’断面図で表したものである。
なお、以下の組立手順（ａ）〜（ｃ）は、図７（ａ）〜（ｃ）に対応している。
（ａ）最初に、外シリンダ１０の空圧供給ロッド２２に、シール部材９２、９３をセットした中間円筒９０が蓋２１に当接するまで螺合する。
（ｂ）次に、外シリンダ１０の貫通孔１３に、中間円筒９０を挿通する。
外シリンダ蓋１２と蓋２１とが当接した状態で、蓋２１側から複数のボルト２６によって外シリンダ１０と空圧供給部２０とを固定する。
（ｃ）次に、中間円筒９０がガイドロッド３１内に入るまで、空圧供給ロッド２２を、内周シール部材３２と外周シール部材３３をセットした第１ピストン３０に挿通する。
そして、挿入した第１ピストン３０を掛止するための掛止ナット２７を空圧供給ロッド２２の先端に螺合させる。

【0045】

以下、図示しないが、図４に示した第１実施形態における組立手順（ｄ）〜（ｆ）と同様に、組立を行う。
すなわち（ｄ）内シリンダ４０のセット、（ｅ）第２ピストン５０と出力円筒部５１のセット、（ｆ）蓋６０のセット、空圧配管継手２８、９８のセット、及び、油ＯＬの注入と封止、を行う。

【0046】

次に、このように構成された複動型のエアハイドロ式シリンダ１の動作について説明する。
図８は、複動型のエアハイドロ式シリンダ１の動作前後の状態を表したＡ−Ａ断面図である。
第１ピストン３０を退避方向に前進させる場合、図８（ａ）の開始状態において、供給エアＡＲを空圧配管継手２８から、第１空圧供給路２３と第２空圧供給路２４を介して空気圧室８０ａに供給する。この際、空気圧室８０ｂ内の供給エアＡＲを、第５空圧供給路９６、第４空圧供給路９５、第３空圧供給路９４を介して空圧配管継手９８から外部に流出させる。
このように、空気圧室８０ａに供給エアＡＲが供給されると、第１ピストン３０は、空気圧室８０ａの供給エアＡＲ圧に押されて退避方向に移動し、第１油圧室８１の容積が縮小する。

【0047】

第１油圧室８１の容積が縮小することで、第１実施形態で説明したのと同様に、第２油圧室８２の油圧力が増幅されて第２ピストン５０、出力円筒部５１が出力方向に移動し、図８（ｂ）の状態となる。

【0048】

一方、図８（ｂ）に示す状態から、第２ピストン５０、出力円筒部５１を退避させる場合、供給エアＡＲを空圧配管継手９８から、第３空圧供給路９４、第４空圧供給路９５、第５空圧供給路９６を介して空気圧室８０ｂに供給する。また、空気圧室８０ａ内の供給エアＡＲを第２空圧供給路２４、第１空圧供給路２３を介して空圧配管継手２８から外部に流出させる。
空気圧室８０ｂ内に供給エアＡＲが供給されると、その供給圧力によって、空気圧室８０ｂ側の圧力が空気圧室８０ａ側よりも高くなり、第１ピストン３０が出力方向（図面右側）に移動し、第２油圧室８２の容積が元の大きさまで戻り、第２ピストン５０と出力円筒部５１も油圧力が下がることで開始位置に戻る。

【0049】

次に第３実施形態について説明する。
第１実施形態では、外シリンダ蓋１２とフランジ４２とを、フランジ４２側からボルト４６で固定する場合について説明したが、本実施形態では、外シリンダ蓋１２側から固定するようにしたものである。
図９は、第３実施形態のエアハイドロ式シリンダ１における側面図と、Ａ−Ａ’断面図を表したものである。
この実施形態では、図９（ｂ）に示すように、外シリンダ蓋１２とフランジ４２とを、外シリンダ蓋１２側から複数のボルト１７で固定している。
このボルト１７による固定をするために、空圧供給部２０の蓋２１には、各ボルト１７に対応する位置に貫通孔２９が形成されている。
図９（ａ）に示すように、 本実施形態では、ボルト１７と、空圧供給部２０の蓋２１と外シリンダ蓋１２とを固定するためのボルト２６とをそれぞれ３本とし、図９（ａ）に示すように、それぞれ同心円上の３点の位相をずらして配設している。これは、ボルト１７とボルト２６、及び、ボルト１７、２６と第１空圧供給路２３とが干渉しない位置とするためである。
なお、本実施形態では、外シリンダ蓋１２を貫通して蓋２１側からボルト１７の固定をしているので、第１油圧室８１の油ＯＬが流出しないようにシール部材１８が各ボルト１７に配設されている。

【0050】

本実施形態のエアハイドロ式シリンダ１を組み立てる手順としては、図４（ｄ）で示した工程において、最初に外シリンダ蓋１２に形成された凹部にボルト１８をセットしておく。その後、内シリンダ４０の内円筒部４１に空圧供給ロッド２２等を挿通し、外シリンダ蓋１２とフランジ４２とが当接した状態で、外シリンダ蓋１２、蓋２１側からボルト１７で固定する。他の前後の工程は第１実施形態と同様である。
本実施形態によれば、外筒部１１と内円筒部４１との間からボルト４６を固定する場合に比べて領域的な余裕があるため、ボルト２６とボルト１７とを同一規格とすることが可能である。

【0051】

なお、第３実施形態として、第１実施形態の単動式のエアハイドロ式シリンダ１における外シリンダ蓋１２とフランジ４２との固定するボルトの向きを変更した場合を例に説明したが、第２実施形態の複動型のエアハイドロ式シリンダ１に対しても同様に適用することが可能である。
なお、複動型のエアハイドロ式シリンダ１に第３実施形態を適用する場合には、第３空圧供給路９４と空圧配管継手９８の配置位置を、両ボルト１７、２６と干渉しない位置に変更する。または、両ボルト１７、２６の位置を第３実施形態と異なる位置に変更する。

【0052】

以上説明した各実施形態によれば、エアハイドロ式シリンダ１の全長を短くすることができる。
すなわち、従来のエアハイドロ式シリンダ１では、２種類の流体室が直列に、または同じ方向に動くよう構成されているため、２種類の流体室のストローク長さが足し算されてシリンダ全体の長さが決まるのに対し、２種類の流体室を中心軸線Ｃに対してラジアル方向に並列に配置したので、各流体室のストロークの足し算にならず、シリンダの全長を短くすることができる。
また、２種類の流体室のピストン動作方向が反対になるように構成したので、各流体室の配置を容易にラジアル方向に配置できるようになり、シリンダの全長を短くできる。

【0053】

なお、本発明の技術範囲は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。
例えば、上記の実施の形態においては、本実施形態では、外シリンダ１０と空圧供給部２０を別々に形成しボルト２６で両者を固定する場合について説明した。
これに対し、外シリンダ１０と空圧供給部２０とを一体として形成するようにしてもよい。この場合、外シリンダ蓋１２とシール部材２５、及び、ボルト２６は不要であり、蓋２１から外筒部１１が、空圧供給ロッド２２と同方向に外延するように一体形成される。
外シリンダ１０と空圧供給部２０を一体形成することにより、外シリンダ蓋１２分の厚さが不要になるため、後述する組立工程が短くなると共に、長さ方向（中心軸線Ｃ方向）の長さをより短くすることができる。

【0054】

また、説明した実施形態では、第１油圧室８１、連通孔４４、第２油圧室８２に充填する内部流体が油ＯＬである場合について説明したが、充填する流体としては油ＯＬに限られるものではなく流体であればよいが、非圧縮性流体の方が好ましい。非圧縮性流体の油を用いることで、推力の一部が流体の圧縮に消費されることを防止できるため、効率よく第２ピストン５０、出力円筒部５１に大きな推力を発生させることができる。
また、空気圧室８０だけでなく、第１油圧室８１、連通孔４４、第２油圧室８２に、空気等の圧縮性流体を充填するようにしてもよい。この場合にも短い空気圧シリンダとすることができる。
更に、第１油圧室８１、連通孔４４、第２油圧室８２だけでなく、空気圧室８０にも、油ＯＬ等の非圧縮性流体を充填するようにしてもよい。

【0055】

また、説明した実施形態では、空圧供給ロッド２２、ガイドロッド３１が挿通可能な大きな径のコイルバネ７０と、出力円筒部５１が挿通可能な大きな径のコイルバネ７１とを、それぞれ１つ使用する場合について説明したが、外径が小さいコイルバネ７０、７１を複数配設するようにしてもよい。
この場合、実施形態で説明した１つのコイルバネ７０、７１が配置された円周上に、小外径のコイルバネ７０、７１を等間隔に配設する。小外径のコイルバネ７０、７１の数としては、本変形例ではそれぞれ６個配設するが、それぞれ２個以上であればいくつでもよい。また小外径のコイル７０とコイル７１の数は同数でなく異なる数としてもよい。
小外径のコイルバネ７０の外径は、ガイドロッド３１と内円筒部４１との間隔よりも小さくする。また、小外径のコイルバネ７１の外径は、出力円筒部５１と外筒部１１との間隔よりも小さくする。

【0056】

また説明した実施形態（及び上述の変形例）では、コイルバネ７０とコイルバネ７１の両者を配設する場合について説明したが、何れか一方だけを配設するようにしてもよい。
コイルバネ７０、７１は、第１ピストン３０、第２ピストン５０を開始位置まで戻す役割をしている。
このため、例えばコイルバネ７０だけを配設した場合、コイルバネ７０により第１ピストン３０が出力方向（図２右方向）に移動すると、第１油圧室８１の油ＯＬが増加し、第２油圧室８２の油ＯＬが減少する。その結果として、第１ピストン３０に連動して第２ピストン５０が元の位置（開始位置）に戻る。
一方、コイルバネ７１だけを配設した場合、コイルバネ７１により第２ピストン５０が退避方向（図２左方向）に移動すると、第２油圧室８２の油ＯＬが減少し第１油圧室８１に流れ込み増加する。その結果として、第２ピストン５０に連動して第１ピストン３０が移動し、元の開始位置に戻る。
実施形態で説明したように、コイルバネ７０、７１の両者を配設する場合には、開始位置まで戻る動作を速やかに行わせることができる。
一方、出力の際の推力はバネ力によって相殺されるので、コイルバネ７０、７１の何れか一方だけを配設することで、相殺による推力の減少量を小さくすることができる。
例えば、第１ピストン３０と第２ピストン５０に配設したシール部材３２、３３、５４、５５による摺動抵抗が大きい場合には、両ピストン３０、５０の移動をスムーズにするために、コイルバネ７０、７１の両者を配設し、摺動抵抗が比較的小さい場合には何れか一方を配設することが可能である。

【0057】

次に第４実施形態のエアハイドロ式シリンダ１について、図１０〜図１３を参照して説明する。
ところで、第２実施形態（図６〜図８）では、第１ピストン３０に作用する供給エアＡＲの経路として出力用と退避用の２系統を設けた、いわゆる複動型のエアハイドロ式シリンダ１について説明した。
そして、第２実施形態のエアハイドロ式シリンダ１では、第１ピストン３０にガイドロッド３１を形成しているが、このガイドロッド３１の内径を、空圧供給ロッド２２が貫通する第１ピストン３０の内径よりも大きく形成することで、ガイドロッド３１の内側で、空圧供給ロッド２２との間に空気圧室８０ｂ（第３流体室として機能）を形成する場合について説明した。

【0058】

この第４実施形態も複動型のエアハイドロ式シリンダ１であるが、第２実施形態と異なり、ガイドロッド３１の内径を、第１ピストン３０の内径と同じに、すなわち、空圧供給ロッド２２の径と同じ大きさに形成し、ガイドロッド３１の外側で、内シリンダ４０との間に、空気圧室８０ｂ（第３流体室として機能）を形成するものである。
これにより、第１油圧室８１における、ガイドロッド３１先端の投影面積Ｓ１を小さくすることができる。
このため、第４実施形態によれば、第２実施形態に比べて、空気圧室８０ａにおける第１ピストン３０の投影面積Ｓａ、第２油圧室８２における第２ピストン５０の投影面積Ｓ２に対して、Ｓａ／Ｓ１と、Ｓ２／Ｓ１を共に大きくすることができる。すなわち、第１油圧室８１ａの供給エアＡＲの圧力に対して、出力円筒部５１からより大きな出力圧力（推力）を出力することができる。

【0059】

但し、第２実施形態では、第４実施形態に比べて、供給エアＡＲの往復系統（第２空圧供給路２４、第４空圧供給路９５等）を共に空圧供給ロッド２２内に収容しているので、エアハイドロ式シリンダ１の径方向の大きさを小型化することができる。

【0060】

図１０は、第４実施形態におけるエアハイドロ式シリンダ１の全体構成を表した断面図である。図１０では、第１〜第３実施形態と同一の箇所については同一の符合を付して適宜その説明を省略し、以下、異なる部分を中心に説明することとする。
図１０は、図９（ｂ）と同様にＡ−Ａ’断面を表している。また、空圧配管継手２８と空圧配管継手９８については、他の実施形態と同様に、断面の対象から除いて表示している。

【0061】

本実施形態では、第１ピストン３０を退避方向（図面左方向）に移動させるための空気圧室８０ａの他に、第１ピストン３０を出力方向（図面右方向）に移動させるための空気圧室８０ｂを空気圧室８０ａの反対側に設けている。
空気圧室８０ａは、往復動作のうち、第１ピストン３０を退避方向に、第２ピストン５０を出力方向に移動させる往動用の空気圧室として機能し、空気圧室８０ｂは、復動用の空気圧室として機能する。
本実施形態では、復動用の供給エアＡＲ系統と空気圧室８０ｂを設けているので、第１実施形態におけるコイルバネ７０は配設されていない。

【0062】

空気圧室８０ｂを形成するため、本実施形態の第１ピストン３０は空圧供給ロッド２２を貫通させる貫通孔が形成され、この貫通孔の径（第１ピストン３０の内径）と同一内径のガイドロッド３１が第１ピストン３０から退避方向（図面左方向に）向かって形成されている。
これにより空気圧室８０ｂはガイドロッド３１と内円筒部４１との間の領域に形成される。

【0063】

この実施形態の内シリンダ４０は、蓋部４３と内円筒部４１とで形成され（第２実施形態におけるフランジ４２は存在しない）、内円筒部４１の先端側の内側にはネジ部７３（雌ネジ）が形成されている。

【0064】

そして、第２実施形態におけるフランジ４２に代えて、中間筒７２が、外シリンダ蓋１２と当接する状態で外シリンダ１０内に配設されている。
中間筒７２は、胴部７２ａとフランジ部７２ｂからなり、中心にはガイドロッド３１の外径と同じ径の貫通孔が形成され、貫通孔の内側をガイドロッド３１が中心軸線Ｃ方向に摺動可能に配置されている。
胴部７２ａは、フランジ部７２ｂ側にネジ部７３（雄ネジ）が形成されており、内円筒部４１と螺合するようになっている。胴部７２ａの中心軸線Ｃ方向でフランジ部７２ｂの反対側の端面は、第１ピストン３０の端面と対向することで空気圧室８０ｂと接している。

【0065】

中間筒７２のフランジ部７２ｂは、その外径が外筒部１１の内径と同一に形成されている。
フランジ部７２ｂは、その端面（胴部７２ａと反対側の面）の全体が、外シリンダ１０の外シリンダ蓋１２の内側の面と当接した状態で固定され、外シリンダ蓋１２は蓋２１に固定されている。
すなわち、図１０に示すように、外シリンダ蓋１２とフランジ部７２ｂとを、外シリンダ蓋１２側から複数のボルト１７で固定している。このボルト１７による固定をするために、空圧供給部２０の蓋２１には、各ボルト１７に対応する位置に貫通孔２９が形成されている。
そして、外シリンダ蓋１２は、空圧供給部２０の蓋２１に、蓋２１側からボルト２６で固定されている。
図１０の断面では１本ずつが表示されているが、本実施形態におけるボルト１７と、蓋２１と外シリンダ蓋１２を固定するボルト２６のそれぞれは、少なくとも二箇所で使用され、それぞれ中心軸線Ｃを中心とする円上において概略均等に分割された位相で配設されている。またボルト１７とボルト２６のラジアル方向の配設位置は、互いに干渉しないよう中心軸線Ｃからの距離をそれぞれ変えてもよい。この際の各ボルトの位置は、第１空圧供給路２３、第２空圧供給路２４と干渉しない位置が選択される。
なお、本実施形態では、外シリンダ蓋１２を貫通して蓋２１側からボルト１７で固定をしているので、第１油圧室８１、第２油圧室８２の油ＯＬが流出しないようにするため、各ボルト１７にはシール部材１８が配設されている。

【0066】

上述したように、中間筒７２には、ガイドロッド３１の外径と同径の貫通孔が形成されている。そして、フランジ部７２ｂにおける貫通孔内周面と、ガイドロッド３１の環状の先端面と、空圧供給ロッド２２の外周面、及び外シリンダ蓋１２に囲まれた領域によって、第１油圧室８１が形成される。
一方、胴部７２ａの外周面と、胴部７２ａよりも外側のフランジ部７２ｂの面、外筒部１１の内周面、及び第２ピストン５０で囲まれた領域によって第２油圧室８２が形成される。

【0067】

第２実施形態では、それぞれ円環状（ドーナツ形状）の第１油圧室８１と第２油圧室８２とを径方向に連通する連通孔４４が内円筒部４１に形成されている（図６参照）。
これに対して本実施形態では、図１０に示されるように、第１油圧室８１と第２油圧室８２を連通する連通孔４４がフランジ部７２ｂに形成されている。連通孔４４は、第１油圧室８１と繋がる径方向の通路と、第２油圧室８２と繋がる軸方向の通路とが直交するように連通している。
なお、本実施形態では、連通孔４４が２箇所に形成されているが、図１０では、切断面の関係で連通孔４４が１箇所表示されている。但し、連通孔４４の数は１つでもよく、３以上の複数で形成するようにしてもよい。

【0068】

胴部７２ａの端面（フランジ部７２ｂと反対側の面）は、空気圧室８０ｂと接している。このため、胴部７２ａに形成した貫通孔の内周面側には、第１油圧室８１の油ＯＬが、ガイドロッド３１との間を通り空気圧室８０ｂに流出しないようにするため、シール部材７７が配設されている。
また、内円筒部４１の先端側の外周面が第２油圧室８２と接し、この内円筒部４１の先端側の内側に胴部７２ａが配設されている。このため、胴部７２ａの外周面には、第２油圧室８２の油ＯＬが空気圧室８０ｂに流出しないようにするため、シール部材７６が配設されている。

【0069】

第２実施形態では、ガイドロッド３１の内側と空圧供給ロッド２２との間に空気圧室８０ｂを形成しているため、空気圧室８０ｂと繋がる復路用の系統を、往路用の系統と同じ空圧供給ロッド２２に形成している。このため、第２空圧供給路２４（往路用）と第４空圧供給路９５（復路用）は、相互に干渉しないように中心軸線Ｃよりも外側に形成されている（図６参照）。

【0070】

これに対して第４実施形態では、ガイドロッド３１の内周面を空圧供給ロッド２２と当接させることで、ガイドロッド３１の外側と内円筒部４１との間に空気圧室８０ｂを形成している。これにより、ガイドロッド３１と内円筒部４１との間隔、すなわち、両者間に配設される胴部７２ａの径方向の幅（＝（内円筒部４１の内径−ガイドロッド３１の外径）／２）を広く確保することができる。
そこで本実施形態では、空気圧室８０ｂと連通する復路用の系統を、空圧供給ロッド２２内ではなく、中間筒７２を貫通するように形成している。
すなわち、中間筒７２の中心軸線Ｃと並行な方向に貫通孔７４を形成し、この貫通孔７４と蓋２１の貫通孔７５とを連通する貫通孔７５を外シリンダ蓋１２に形成することで、第６空圧供給路９９を形成している。

【0071】

なお、第６空圧供給路９９を、空圧供給ロッド２２よりも外側に位置する中間筒７２を貫通させているので、蓋２１に形成する第４空圧供給路９５は、空圧供給ロッド２２よりも径方向外側に形成する。
また、本実施形態では、第６空圧供給路９９を空圧供給ロッド２２の外側に形成しているので、往路系統用の第２空圧供給路２４は、空圧供給ロッド２２の中心軸線Ｃ上に形成している。

【0072】

図１０に示すように、第６空圧供給路９９上における供給エアＡＲ漏れを防止するために、蓋２１の第４空圧供給路９５と外シリンダ蓋１２の貫通孔７５との接続箇所にはシール部材７９が配設され、外シリンダ蓋１２の貫通孔７５と中間筒７２の貫通孔７４との接続箇所にはシール部材７８が配設されている。

【0073】

なお、本実施形態においても、第２油圧室８２からの油圧力を受けた第２ピストン５０に対して退避方向（図面左方向）の圧力を加え、油圧力が小さくなると第２ピストン５０を退避方向に戻すためのコイルバネ７１が配設されている。
但し、第１〜第３実施形態では出力円筒部５１の外径と同じ内径である、大径のコイルバネ７１が１つ配置されるのに対して、本実施形態では、外筒部１１と出力円筒部５１との幅と外径が略同一である、小径のコイルバネ７１が等間隔に３箇所以上配設されている。
この小径のコイルバネ７１を固定するための凹部が、第２ピストン５０と蓋６０のそれぞれ対向位置に形成されている。
なお、小径のコイルバネ７１を複数配設する代わりに、第１実施形態等と同じく、大径のコイルバネ７１を１つ配設するようにしてもよい。

【0074】

次に、第４実施形態におけるエアハイドロ式シリンダ１の製造方法について説明する。
図１１、図１２は、第４実施形態におけるエアハイドロ式シリンダ１の組立手順を表したものである。
なお、以下の組立手順（ａ）〜（ｆ）は、図１１（ａ）〜（ｃ）と図１２（ｄ）〜（ｆ）に対応している。
（ａ）最初に、空圧供給部２０の空圧供給ロッド２２にシール部材２５を、蓋２１にシール部材７９をセットする。また、外シリンダ１０の外シリンダ蓋１２にシール部材７８とシール部材１８をセットしておく。
そして、空圧供給ロッド２２を外シリンダ１０の貫通孔１３に挿通し、外シリンダ蓋１２と蓋２１とを当接させる。そして、蓋２１側から複数のボルト２６で蓋２１と外シリンダ蓋１２に固定する。これにより、外シリンダ１０と空圧供給部２０とが固定される。

【0075】

（ｂ）次に、胴部７２ａの内周面にシール部材７７をセットし、外周面にシール部材７６をセットする。
そして、外筒部１１の内周面にフランジ部７２ｂの外周面を摺動させながら、中間筒７２を外シリンダ１０内に挿入する。同時に、外シリンダ１０内に挿通した空圧供給ロッド２２が、中間筒７２の貫通孔を挿通する。

【0076】

（ｃ）次に、第１ピストン３０の内周面に内周シール部材３２をセットし、外周面に外周シール部材３３をセットする。
そして、第１ピストン３０とガイドロッド３１の貫通孔に、空圧供給ロッド２２を挿通する。この際、ガイドロッド３１の先端が、空圧供給ロッド２２と中間筒７２の間で、シール部材７７よりも蓋２１側に位置するように配置する。
そして、挿入した第１ピストン３０を掛止するための掛止ナット２７を空圧供給ロッド２２の先端に螺合させる。

【0077】

（ｄ）次に、内シリンダ４０の内円筒部４１に、第１ピストン３０と胴部７２ａを挿通し、内円筒部４１と中間筒７２とをネジ部７３で螺合させて固定する。
（ｅ）次に、内周シール部材５４と外周シール部材５５とを第２ピストン５０にセットし、第２ピストン５０と出力円筒部５１内に、内シリンダ４０の内円筒部４１、蓋部４３を挿入する。
そして、油供給孔１４から第２油圧室８２、連通孔４４、第１油圧室８１に油ＯＬを注入し、封止ネジ１５で封止する。

【0078】

（ｆ）次に、第２ピストン５０に形成された複数の凹部に小径のコイルバネ７１の一端側を入れることでコイルバネ７１をセットする。
そして、各コイルバネ７１の他端側が、蓋６０に形成された各凹部に入るように、蓋６０の孔６１に出力円筒部５１を通し、４本のボルト６３で蓋６０を外シリンダ１０に固定する。
なお、空圧配管継手２８については、（ａ）〜（ｆ）のいずれの段階で取り付けるようにしてもよい。
また、本実施形態では、油供給孔１４が１箇所に形成されている場合について説明したが、油供給孔１４は複数あってもよい。この場合、ある１箇所の油供給孔１４から油を注入する時に、他の油供給孔１４に封止ネジ１５を組付けず開放しておくと、内部エアが抜けやすくなり注油作業を行いやすい。

【0079】

次に、第４実施形態のエアハイドロ式シリンダ１の動作について説明する。
図１３は、第４実施形態のエアハイドロ式シリンダ１における空気圧ピストンの移動に伴う各部の移動状態の断面を表した説明図である。
なお、以下の動作説明では、他の実施形態の説明と同様に、出力円筒部５１の動作方向の観点から、図１３に向かって左方向を退避方向、右方向を出力方向として説明する。

【0080】

第１ピストン３０を退避方向に前進させる場合、図１３（ａ）の開始状態において、空気圧室８０ｂ内の供給エアＡＲが、第３空圧供給路９４、第４空圧供給路９５、第６空圧供給路９９を通り外部に流出できるようにするため、空圧配管継手９８に接続された図示しないホースの流路末端を大気へ開放しておく。
この状態で、空圧配管継手２８から供給エアＡＲを供給する。この供給エアＡＲは、第１空圧供給路２３と第２空圧供給路２４を通り、空気圧室８０ａに供給する。
このように、空気圧室８０ａに供給エアＡＲが供給されると、空気圧室８０ｂ側が開放されているので、第１ピストン３０は、空気圧室８０ａの供給エアＡＲ圧に押されて退避方向に移動する。
本実施形態では、第２実施形態に比べて、空気圧室８０ａにおける第１ピストン３０の投影面積Ｓａに対する、ガイドロッド３１先端の面積（第１油圧室８１におけるガイドロッド３１の投影面積Ｓ１）が小さく形成されているので、第１油圧室８１に対して、より大きく増幅された入力圧力を加えることができる。
このため、第１ピストン３０の移動に伴い、ガイドロッド３１も退避方向に移動することで、第１油圧室８１には大きな入力圧力が加わり、その容積が縮小する。

【0081】

第１油圧室８１の容積が縮小することで、第２実施形態で説明したのと同様に、第２油圧室８２の油圧力が増幅されて第２ピストン５０、出力円筒部５１が出力方向に移動し、図１３（ｂ）の状態となる。
本実施形態では、第１油圧室８１におけるガイドロッド３１の投影面積Ｓ１が小さく形成されているので、この投影面積Ｓ１に対する投影面積Ｓ２（第２油圧室８２における第２ピストン５０の投影面積Ｓ２）の比率が大きくなり、第２実施形態よりも大きな推力を出力円筒部５１から出力することができる。

【0082】

次に、図１３（ｂ）に示す状態から、第２ピストン５０、出力円筒部５１を退避させる場合について説明する。
この場合、空気圧室８０ａ内の供給エアＡＲが第１空圧供給路２３、第２空圧供給路２４を通り外部に流出可能な状態とするために、空圧配管継手２８に接続された図示しないホースの流路末端を大気へ開放する。
そして、供給エアＡＲを空圧配管継手９８から、第３空圧供給路９４、第４空圧供給路９５、第６空圧供給路９９を介して空気圧室８０ｂに供給する。
空気圧室８０ｂ内に供給エアＡＲが供給されると、その供給圧力によって、空気圧室８０ｂ側の圧力が空気圧室８０ａ側よりも高くなり、第１ピストン３０が出力方向（図面右側）に移動し、第２油圧室８２の容積が元の大きさまで戻り、第２ピストン５０と出力円筒部５１も油圧力が下がることで開始位置に戻る。

【0083】

以上説明した第４実施形態における、複動式のエアハイドロ式シリンダ１によれば次の効果を得ることができる。
（１）第１ピストン３０の端面が空圧室８０ａと接する面における中心軸線Ｃ方向に対する垂直面への投影面積Ｓａと、ガイドロッド３１の先端面が第１油圧室８１で油ＯＬと接する面における中心軸線Ｃ方向に対する垂直面への投影面積Ｓ１との面積比を大きくすることができ、油圧室に対する入力圧力をより大きくすることができる。
（２）また、ガイドロッド３１の先端面が第１油圧室８１で油ＯＬと接する垂直面への投影面積Ｓ１と、第２ピストン５０が第２油圧室８２と接する投影面積Ｓ２との面積比よりも大きくすることができ、より油圧出力を大きくすることができる。
すなわち、第２実施形態に比べ、仮に第１油圧室８１の径方向の幅（＝（外径−内径）／２）は同じにしたとしても、第４実施形態の方が内径（外径）が小さいので、第１油圧室８１に対する投影面積Ｓ１を小さくすることができる。
従って、第２実施形態に比べ、面積比、投影面積Ｓａ／投影面積Ｓ１が大きくなるように構成されているので、エア圧で油圧室（第１油圧室８１、第２油圧室８２、連通孔４４）を押圧する力の拡大率を大きくすることができる。
（３）また、投影面積Ｓ２／投影面積Ｓ１も大きくなるように構成されているので、油圧室内部での推力拡大率を大きくすることができる。
（４）更に、第１ピストン３０の空気圧室８０ｂと接する面における中心軸線Ｃ方向に対する垂直面への投影面積Ｓｂを、第２実施形態の場合よりも大きくすることができる。これにより、第１ピストン３０をスムーズに初期状態の位置に復帰させることができる。

【符号の説明】

【0084】

１ エアハイドロ式シリンダ（流体圧シリンダ）
１０ 外シリンダ
１１ 外筒部
１２ 外シリンダ蓋
１３ 貫通孔
１４ 油供給孔
１５ 封止ネジ
１６ シール部材
１７ ボルト
１８ シール部材
２０ 空圧供給部
２１ 蓋
２２ 空圧供給ロッド
２３ 第１空圧供給路
２４ 第２空圧供給路
２５ シール部材
２６ ボルト
２７ 掛止ナット
２８ 空圧配管継手
２９ 貫通孔
３０ 第１ピストン
３１ ガイドロッド
３２ 内周シール部材
３３ 外周シール部材
４０ 内シリンダ
４１ 内円筒部
４２ フランジ
４３ 蓋部
４４ 連通孔
４６ ボルト
５０ 第２ピストン
５１ 出力円筒部
５２ 貫通孔
５４ 内周シール部材
５５ 外周シール部材
６０ 蓋
６１ 孔
６３ ボルト
７０、７１ コイルバネ
７２ 中間筒
７２ａ 胴部
７２ｂ フランジ部
７３ ネジ部
７４、７５ 貫通孔
７６〜７９ シール部材
８０ 空気圧室（第１流体室）
８１ 第１油圧室
８２ 第２油圧室
９０ 中間円筒
９１ 隙間
９４ 第３空圧供給路
９５ 第４空圧供給路
９６ 第５空圧供給路
９７ 埋め栓
９８ 空圧配管継手
９９ 第６空圧供給路
Ｃ 中心軸線（所定方向）
ＡＲ 供給エア（供給流体）
ＯＬ 油（内部流体）

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】