(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】P2023003139
(43)【公開日】2023-01-11
(54)【発明の名称】シリンダ装置
(51)【国際特許分類】
F15B 15/26 20060101AFI20221228BHJP
F15B 15/14 20060101ALI20221228BHJP
B23Q 3/06 20060101ALN20221228BHJP
【ＦＩ】
F15B15/26
F15B15/14 345Z
F15B15/14 380A
B23Q3/06 302F
【審査請求】未請求
【請求項の数】2
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2021104132
(22)【出願日】2021-06-23
(71)【出願人】
【識別番号】391003989
【氏名又は名称】株式会社コスメック
(72)【発明者】
【氏名】横田 英明
【テーマコード（参考）】
3C016
3H081
【Ｆターム（参考）】
3C016CA04
3C016CB02
3C016CC02
3H081AA05
3H081BB03
3H081CC23
3H081DD02
3H081DD17
3H081DD22
3H081DD28
3H081DD37
3H081FF10
3H081FF26
3H081FF37
3H081HH04
(57)【要約】
【課題】 簡素な構成の弁機構を備えるシリンダ装置を提供する。
【解決手段】 ハウジング（１）の収容孔（４）に出力部材（９）が移動可能に挿入される。前記収容孔（４）と前記出力部材（９）との間に形成される隙間に支持部材（３４）が保密状で移動可能に挿入され、その支持部材（３４）がハウジング（１）の一部を構成する。前記ハウジング（１）内の流路（６０）の途中部に設けられる弁機構（６１）が、前記流路（６０）を閉鎖および開放する。その弁機構（６１）は、前記収容孔（４）の周壁に形成される弁座（６５）と前記支持部材（３４）に形成される弁面（６６）とを有する。
【選択図】 図１
【解決手段】 ハウジング（１）の収容孔（４）に出力部材（９）が移動可能に挿入される。前記収容孔（４）と前記出力部材（９）との間に形成される隙間に支持部材（３４）が保密状で移動可能に挿入され、その支持部材（３４）がハウジング（１）の一部を構成する。前記ハウジング（１）内の流路（６０）の途中部に設けられる弁機構（６１）が、前記流路（６０）を閉鎖および開放する。その弁機構（６１）は、前記収容孔（４）の周壁に形成される弁座（６５）と前記支持部材（３４）に形成される弁面（６６）とを有する。
【選択図】 図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
ハウジング（１）内に形成されると共に、前記ハウジング（１）の先端面（３）に開口される収容孔（４）に接続されるシリンダ孔（２）と、
前記シリンダ孔（２）に移動可能に挿入される進退用の第１ピストン（５）と、
前記第１ピストン（５）に連結されると共に、前記収容孔（４）を通って前記ハウジング（１）の外部に突設される出力部材（９）と、
前記出力部材（９）の外周面と前記シリンダ孔（２）の内周面との間に形成される隙間に保密状で移動可能に挿入される倍力用の第２ピストン（３３）と、
前記ハウジング（１）内に、または、前記収容孔（４）の内周面と前記出力部材（９）の外周面との間に形成される隙間に保密状で移動可能に挿入される支持部材（３４）と、
前記シリンダ孔（２）内に設けられる倍力機構（４７）であって、前記第２ピストン（３３）に作用させた圧力流体の力を倍力変換して前記第１ピストン（５）に伝達する倍力機構（４７）と、
前記倍力機構（４７）の一部を構成すると共に、前記支持部材（３４）に貫通される支持孔（４８）に移動可能に挿入される係合部材（４９）であって、前記出力部材（９）の外周面および前記出力部材（９）に形成されるカム面（５１）に当接可能となると共に、前記第２ピストン（３３）に形成される押圧面（５３）に当接可能となっている係合部材（４９）と、
圧力流体が供給されると共に、前記ハウジング（１）または、前記支持部材（３４）に形成される流路（６０）と、
前記流路（６０）の途中部に設けられると共に、前記流路（６０）を閉鎖および開放する弁機構（６１）であって、前記収容孔（４）の周壁に形成される弁座（６５）と前記支持部材（３４）に形成される弁面（６６）とを有する弁機構（６１）と、を備える、
ことを特徴とするシリンダ装置。
前記シリンダ孔（２）に移動可能に挿入される進退用の第１ピストン（５）と、
前記第１ピストン（５）に連結されると共に、前記収容孔（４）を通って前記ハウジング（１）の外部に突設される出力部材（９）と、
前記出力部材（９）の外周面と前記シリンダ孔（２）の内周面との間に形成される隙間に保密状で移動可能に挿入される倍力用の第２ピストン（３３）と、
前記ハウジング（１）内に、または、前記収容孔（４）の内周面と前記出力部材（９）の外周面との間に形成される隙間に保密状で移動可能に挿入される支持部材（３４）と、
前記シリンダ孔（２）内に設けられる倍力機構（４７）であって、前記第２ピストン（３３）に作用させた圧力流体の力を倍力変換して前記第１ピストン（５）に伝達する倍力機構（４７）と、
前記倍力機構（４７）の一部を構成すると共に、前記支持部材（３４）に貫通される支持孔（４８）に移動可能に挿入される係合部材（４９）であって、前記出力部材（９）の外周面および前記出力部材（９）に形成されるカム面（５１）に当接可能となると共に、前記第２ピストン（３３）に形成される押圧面（５３）に当接可能となっている係合部材（４９）と、
圧力流体が供給されると共に、前記ハウジング（１）または、前記支持部材（３４）に形成される流路（６０）と、
前記流路（６０）の途中部に設けられると共に、前記流路（６０）を閉鎖および開放する弁機構（６１）であって、前記収容孔（４）の周壁に形成される弁座（６５）と前記支持部材（３４）に形成される弁面（６６）とを有する弁機構（６１）と、を備える、
ことを特徴とするシリンダ装置。
【請求項2】
請求項１のシリンダ装置において、
前記カム面（５１）が前記シリンダ孔（２）の軸心（Ｃ）に対して傾斜するように形成され、
前記押圧面（５３）が前記軸心（Ｃ）に対して傾斜するように形成され、
前記カム面（５１）が前記軸心（Ｃ）に対してなす角度が、前記押圧面（５３）が前記軸心（Ｃ）に対してなす角度よりも大きくなるように構成される、ことを特徴とするシリンダ装置。
前記カム面（５１）が前記シリンダ孔（２）の軸心（Ｃ）に対して傾斜するように形成され、
前記押圧面（５３）が前記軸心（Ｃ）に対して傾斜するように形成され、
前記カム面（５１）が前記軸心（Ｃ）に対してなす角度が、前記押圧面（５３）が前記軸心（Ｃ）に対してなす角度よりも大きくなるように構成される、ことを特徴とするシリンダ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
この発明は、弁機構を備えるシリンダ装置に関し、より詳しくは、倍力機構付きシリンダ装置において、押圧対象物をクランプしたことなどを検出する弁機構を備えるシリンダ装置に関する。
【背景技術】
【0002】
この種のシリンダ装置には、従来では、特許文献１(日本国・特開２０１４－２４０１１７号公報)に記載されたものがある。その従来技術は、次のように構成されている。
ハウジング内にシリンダ孔が形成され、そのシリンダ孔にピストンが移動可能に挿入される。圧縮空気源から圧縮空気が供給される流路が、ハウジング内に形成される。その流路の途中部であってハウジングの上端壁に弁機構が設けられ、その弁機構が流路を閉鎖および開放する。その弁機構の弁室が上記のシリンダ孔に連通される。その弁室に弁部材が保密状で移動可能に挿入され、弁部材の下端部がシリンダ孔内に突出している。その弁室の周壁に形成される弁座に、弁部材に形成される弁面が当接可能となっている。弁室の天井面と弁体の上面との間に閉弁バネが装着されている。上記のピストンが弁部材を閉弁バネの付勢力に抗して上方の所定位置へ移動させると、弁機構は開弁される。ピストンが弁部材から下方へ離間されると、閉弁バネの付勢力によって弁機構は閉弁される。
ハウジング内にシリンダ孔が形成され、そのシリンダ孔にピストンが移動可能に挿入される。圧縮空気源から圧縮空気が供給される流路が、ハウジング内に形成される。その流路の途中部であってハウジングの上端壁に弁機構が設けられ、その弁機構が流路を閉鎖および開放する。その弁機構の弁室が上記のシリンダ孔に連通される。その弁室に弁部材が保密状で移動可能に挿入され、弁部材の下端部がシリンダ孔内に突出している。その弁室の周壁に形成される弁座に、弁部材に形成される弁面が当接可能となっている。弁室の天井面と弁体の上面との間に閉弁バネが装着されている。上記のピストンが弁部材を閉弁バネの付勢力に抗して上方の所定位置へ移動させると、弁機構は開弁される。ピストンが弁部材から下方へ離間されると、閉弁バネの付勢力によって弁機構は閉弁される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特開２０１４－２４０１１７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
上記の従来技術は次の課題がある。
上記シリンダ装置では、ハウジング内に形成される弁室内に弁機構の弁部材をシリンダ孔内に突出させるように備える。その弁機構の構成を簡素にする点で課題があった。
本発明の目的は、簡素な構成の弁機構を備えるシリンダ装置を提供することにある。
上記シリンダ装置では、ハウジング内に形成される弁室内に弁機構の弁部材をシリンダ孔内に突出させるように備える。その弁機構の構成を簡素にする点で課題があった。
本発明の目的は、簡素な構成の弁機構を備えるシリンダ装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0005】
上記の目的を達成するため、本発明は、例えば、図１および図２に示すように、シリンダ装置を次のように構成した。
ハウジング１内に形成されるシリンダ孔２が、前記ハウジング１の先端面３に開口される収容孔４に接続される。前記シリンダ孔２に進退用の第１ピストン５が移動可能に挿入される。前記第１ピストン５に連結される出力部材９が、前記収容孔４を通って前記ハウジング１の外部に突設される。前記出力部材９の外周面とシリンダ孔２の内周面との間に形成される隙間に倍力用の第２ピストン３３が保密状で移動可能に挿入される。ハウジング1内に、または、前記収容孔４の内周面と前記出力部材９の外周面との間に形成される隙間に支持部材３４が保密状で移動可能に挿入される。前記シリンダ孔２内に設けられる倍力機構４７が、前記第２ピストン３３に作用させた圧力流体の力を倍力変換して前記第１ピストン５、または、前記出力部材９に伝達する。前記倍力機構４７の一部を構成する係合部材４９が、前記支持部材３４に貫通される支持孔４８に移動可能に挿入される。その係合部材４９が、前記出力部材９の外周面および前記出力部材９に形成されるカム面５１に当接可能となると共に、前記第２ピストン３３に形成される押圧面５３に当接可能となっている。前記ハウジング１または前記支持部材３４に形成される流路６０に、圧力流体が供給される。前記流路６０の途中部に設けられる弁機構６１が、前記流路６０を閉鎖および開放する。その弁機構６１が、前記収容孔４の周壁に形成される弁座６５と、前記支持部材３４に形成される弁面６６とを有する。
ハウジング１内に形成されるシリンダ孔２が、前記ハウジング１の先端面３に開口される収容孔４に接続される。前記シリンダ孔２に進退用の第１ピストン５が移動可能に挿入される。前記第１ピストン５に連結される出力部材９が、前記収容孔４を通って前記ハウジング１の外部に突設される。前記出力部材９の外周面とシリンダ孔２の内周面との間に形成される隙間に倍力用の第２ピストン３３が保密状で移動可能に挿入される。ハウジング1内に、または、前記収容孔４の内周面と前記出力部材９の外周面との間に形成される隙間に支持部材３４が保密状で移動可能に挿入される。前記シリンダ孔２内に設けられる倍力機構４７が、前記第２ピストン３３に作用させた圧力流体の力を倍力変換して前記第１ピストン５、または、前記出力部材９に伝達する。前記倍力機構４７の一部を構成する係合部材４９が、前記支持部材３４に貫通される支持孔４８に移動可能に挿入される。その係合部材４９が、前記出力部材９の外周面および前記出力部材９に形成されるカム面５１に当接可能となると共に、前記第２ピストン３３に形成される押圧面５３に当接可能となっている。前記ハウジング１または前記支持部材３４に形成される流路６０に、圧力流体が供給される。前記流路６０の途中部に設けられる弁機構６１が、前記流路６０を閉鎖および開放する。その弁機構６１が、前記収容孔４の周壁に形成される弁座６５と、前記支持部材３４に形成される弁面６６とを有する。
【0006】
本発明は、次の効果を奏する。
上記のシリンダ装置では、弁機構の弁部材を、倍力機構の係合部材を支持する支持部材によって構成することにより、弁機構を簡素に構成することができる。
上記のシリンダ装置では、弁機構の弁部材を、倍力機構の係合部材を支持する支持部材によって構成することにより、弁機構を簡素に構成することができる。
【0007】
上記発明に次の構成を追加することができる。
前記カム面５１が前記シリンダ孔２の軸心Ｃに対して傾斜するように形成される。前記押圧面５３が前記軸心Ｃに対して傾斜するように形成される。前記カム面５１が前記軸心Ｃに対してなす角度が、前記押圧面５３が前記軸心Ｃに対してなす角度よりも大きくなるように構成される。
この場合、第１ピストンに連結された出力部材が押圧対象物を押すときに、第２ピストンが係合部材を押す力のうちの前記軸心方向の成分は、出力部材が押圧対象物を押す力の反力によってカム面が係合部材を押す力のうちの前記軸心方向の成分よりも小さくなる。このため、出力部材が押圧対象物を押すと、第２ピストンが係合ボールを先端側に向けて押す力に抗して、第１ピストンが係合ボールを介して支持部材を基端側に向けて押し動かす。このとき、弁機構が閉弁または開弁される。また、出力部材が押圧対象物を強力に押していないときには、シリンダ孔内の圧力流体の圧力に応じた押圧力や第２ピストンが係合部材を介して支持部材が先端側に向けて押す。このとき、弁機構が開弁また閉弁される。その結果、出力部材によって押圧対象物が押圧されたことが弁機構によって適時に検知される。
前記カム面５１が前記シリンダ孔２の軸心Ｃに対して傾斜するように形成される。前記押圧面５３が前記軸心Ｃに対して傾斜するように形成される。前記カム面５１が前記軸心Ｃに対してなす角度が、前記押圧面５３が前記軸心Ｃに対してなす角度よりも大きくなるように構成される。
この場合、第１ピストンに連結された出力部材が押圧対象物を押すときに、第２ピストンが係合部材を押す力のうちの前記軸心方向の成分は、出力部材が押圧対象物を押す力の反力によってカム面が係合部材を押す力のうちの前記軸心方向の成分よりも小さくなる。このため、出力部材が押圧対象物を押すと、第２ピストンが係合ボールを先端側に向けて押す力に抗して、第１ピストンが係合ボールを介して支持部材を基端側に向けて押し動かす。このとき、弁機構が閉弁または開弁される。また、出力部材が押圧対象物を強力に押していないときには、シリンダ孔内の圧力流体の圧力に応じた押圧力や第２ピストンが係合部材を介して支持部材が先端側に向けて押す。このとき、弁機構が開弁また閉弁される。その結果、出力部材によって押圧対象物が押圧されたことが弁機構によって適時に検知される。
【図面の簡単な説明】
【0008】
【発明を実施するための形態】
【0009】
以下、本発明の実施形態を図１および図２によって説明する。
上記の倍力機構付きシリンダ装置のハウジング１が、複数のボルト（図示せず）によって、固定台としてのテーブルＴに固定されている。そのハウジング１が上端壁（先端壁）１ａと下端壁（基端壁）１ｂと胴部１ｃとを有する。
上記の倍力機構付きシリンダ装置のハウジング１が、複数のボルト（図示せず）によって、固定台としてのテーブルＴに固定されている。そのハウジング１が上端壁（先端壁）１ａと下端壁（基端壁）１ｂと胴部１ｃとを有する。
【0010】
ハウジング１内にシリンダ孔２が上下方向に形成される。そのシリンダ孔２は、ハウジング１の上端面３に開口される収容孔４を介して当該ハウジング１の外部に連通される。そのシリンダ孔２に進退用の第１ピストン５が上下方向（シリンダ孔の軸心Ｃ方向）に移動可能に挿入される。その第１ピストン５は、下側から順に形成されるピストン本体６と、そのピストン本体６から上方へ一体的に突設されたピストンロッド７とを有する。その第１ピストン５に上下方向に筒孔８が貫通される。
【0011】
上記の第１ピストン５の筒孔８に出力部材９のクランプロッド１０が上下方向に移動可能で保密状に挿入される。そのクランプロッド１０が収容孔４を通ってハウジング１の外部に突出している。そのクランプロッド１０の径寸法は、ピストンロッド７の径寸法と略同じに設定されている。そのクランプロッド１０の下部から挿入部１１が突設される。その挿入部１１はクランプロッド１０よりも小径に形成されている。その挿入部１１から下方に小径部１２と中径部１３と大径部１４とが順に形成される。また、第１ピストン５の筒孔８は、上側から順に案内孔１５と小径孔１６と中径孔１７と大径孔１８とを有している。その案内孔１５にクランプロッド１０の挿入部１１が挿入されている。筒孔８の小径孔１６、中径孔１７、大径孔１８にそれぞれ第１ピストン５の小径部１２、中径部１３、大径部１４が挿入される。挿入部１１の外周壁に装着溝が周方向に形成され、その装着溝に封止部材としての０リング１９が装着されている。また、案内孔１５と小径孔１６との間に形成される段差部２０と、クランプロッド１０の挿入部１１の下面との間に圧縮バネ（付勢手段）２１が装着されている。その圧縮バネ２１がピストンロッド７に対してクランプロッド１０を上方に付勢する。また、出力部材９の下端面がハウジング１の下端壁１ｂに当接可能となっている。
【0012】
上記クランプロッド１０の下面に形成される係止部２２が、ピストンロッド７の上面に形成される係合部２３に所定の間隔をあけて当接可能に対面される。そのクランプロッド１０の先端部にリンクアーム２４の一端部が回動可能にピン連結される。ハウジング１の上端壁１ａから枢支部２５が突設され、その枢支部２５にリンク部材２６の基端部が回動可能にピン連結され、そのリンク部材２６の先端部がリンクアーム２４の長手方向の途中部に回動可能に連結される。リンクアーム２４の他端部に押しボルト２７が螺合され、ナット２８によって押しボルト２７がリンクアーム２４に固定される。その押しボルト２７の下面に押圧部２９が形成され、その押圧部２９がワークＷに当接可能となっている。
【0013】
上記の第１ピストン５の外周面とシリンダ孔２の内周面との間に第２ピストン３３が保密状で上下方向に移動移動可能に挿入される。
【0014】
上記の収容孔４の内周面とクランプロッド１０の外周面との間に筒状の支持部材３４が保密状で上下方向に移動可能に挿入される。なお、その支持部材３４がハウジング１の一部を構成している。その支持部材３４は、上側から順に形成される大径部３５と小径部３６とを有する。その大径部３５が収容孔４の大径孔３７に保密状で上下方向へ移動可能に挿入され、小径部３６が収容孔４の小径孔３８に挿入される。大径部３５と小径部３６との間に段差部３９が形成されている。その支持部材３４の段差部３９が、収容孔４の大径孔３７と小径孔３８との間に形成される段差部４０に所定の隙間をあけて当接可能に対面されている。その小径部３６の高さ方向の途中部に溝が周方向に形成され、その溝に止め輪４１が装着される。その止め輪４１が収容孔４の周壁に対して所定の距離をあけて対面している。これにより、支持部材３４が所定の距離だけ移動可能となっていると共に、その止め輪４１によって支持部材３４が収容孔４から抜けることが防止されている。
【0015】
上記の第１ピストン５と第２ピストン３３と出力部材９とによってシリンダ孔２が上下に２つの室に区画される。第１ピストン５、第２ピストン３３、クランプロッド１０との下端壁１ｂとの間にロック室４２が形成されると共に、第１ピストン５、第２ピストン３３、出力部材９と、ハウジング１の上端壁１ａとの間にリリース室４３が形成される。そのロック室４２に圧縮空気（圧力流体）を供給および排出する給排路４４がハウジング１の上端壁１ａおよび胴部１ｃに形成されると共に、リリース室４３に圧縮空気（圧力流体）を供給および排出する別の給排路４５がハウジング１の上端壁１ａに形成される。また、ロック室４２に保持バネ４６が装着され、その保持バネ４６が第２ピストン３３を上方へ付勢している。
【0016】
上記リリース室４３内に倍力機構４７が配置される。その倍力機構４７は、ロック室４２の圧縮空気が第２ピストン３３を上方（リリース室４３側）へ押す力を倍力変換して第１ピストン５に伝達するように構成される。
【0017】
上記倍力機構４７は、次のように構成される。
上記の支持部材３４の筒壁の下部に複数の支持孔４８が周方向に所定の間隔をあけて半径方向へ貫通される。その支持孔４８に係合ボール（係合部材）４９が半径方向に移動可能に挿入される。
上記の支持部材３４の筒壁の下部に複数の支持孔４８が周方向に所定の間隔をあけて半径方向へ貫通される。その支持孔４８に係合ボール（係合部材）４９が半径方向に移動可能に挿入される。
【0018】
上記の係合ボール４９に対応させるようにピストンロッド７の外周部にカム溝５０が形成される。そのカム溝５０の底壁に形成されるカム面５１が、下方へ向かうにつれて軸心に近づくように形成されている。そのカム面５１に係合ボール４９が当接可能になっている。また、第２ピストン３３の筒孔５２の上半部分に押圧面５３が下方へ向かうにつれて軸心に近づくように形成される。その押圧面５３に係合ボール４９が当接可能になっている。
【0019】
上記の押圧面５３の上側で筒孔５２に押部５４が下方へ向かうにつれて軸心に近づくように形成される。これにより、倍力機構４７の倍力駆動の開始時に、押部５４が係合ボール４９を半径方向の内方へ押し出す。また、シリンダ装置のロック駆動の開始時から倍力機構４７の倍力駆動の開始直前までのロック駆動工程で、ピストンロッド７の外周面に形成されるガイド面５５へ向けて押部５４が係合ボール４９を半径方向の内方へ押す。なお、押部５４が係合ボール４９を半径方向の内方へ押す力は、押圧面５３が係合ボール４９を半径方向の内方へ押す力よりも小さくなるように設定されている。
【0020】
上記クランプ装置が倍力駆動を開始したことを検出する弁機構６１がハウジング１内に設けられ、その弁機構６１は、次のように構成される。
【0021】
上記ハウジング１内に圧縮空気の流路６０が形成される。その流路６０の途中部に弁機構６１が設けられ、その弁機構６１が流路６０を閉鎖および開放する。そのハウジング１のフランジ部１ｄの裏面に流路６０の一部としての（図示しない）供給ポートが開口される。その供給ポートには、（図示しない）検出用圧縮空気の供給源からの通路が接続され、その通路の途中部に（図示しない）圧力スイッチ（または、圧力センサ）が設けられている。その流路６０の一部を構成する入口路６３の一端部が供給ポートに連通され、入口路６３の他端部が収容孔４の小径孔３８の内周面に開口される。その収容孔４の大径孔３７の内周面と支持部材３４の小径部３６の外周面と支持部材３４の段差部３９と収容孔４の段差部４０と収容孔４の小径孔３８の内周面とによって弁機構６１の弁室６４が区画形成される。その弁機構６１が、収容孔４の段差部４０に形成される弁座６５と支持部材３４の段差部３９に形成される弁面６６とを有する。流路６０の一部である出口路６７の一端部が収容孔４の大径孔３７の内周面に開口される。その出口路６７の他端部が、ハウジング１内に形成される（図示しない）は排出ポートから外部に排出される。
【0022】
上記実施形態に示すシリンダ装置は、図１から図２に示すように、次のように作動する。
図１のリリース状態では、ロック室４２から圧縮空気が排出されると共に、リリース室４３に圧縮空気が供給されている。これにより、リリース室４３の圧縮空気が第１ピストン５および第２ピストン３３を下限位置に下降させている。このとき、リリース室４３の圧縮空気が支持部材３４を上方に押し上げて、止め輪４１が収容孔４の周壁に受け止められる。このため、支持部材３４が上限位置に移動されている。これにより、支持部材３４の弁面６６が収容孔４の周壁の弁座６５から上方へ離間され、弁機構６１が開弁されている。
上記リリース状態でクランプロッド１０の上方にワークＷが搬入され、そのワークＷがテーブルＴ上に載置される。
図１のリリース状態では、ロック室４２から圧縮空気が排出されると共に、リリース室４３に圧縮空気が供給されている。これにより、リリース室４３の圧縮空気が第１ピストン５および第２ピストン３３を下限位置に下降させている。このとき、リリース室４３の圧縮空気が支持部材３４を上方に押し上げて、止め輪４１が収容孔４の周壁に受け止められる。このため、支持部材３４が上限位置に移動されている。これにより、支持部材３４の弁面６６が収容孔４の周壁の弁座６５から上方へ離間され、弁機構６１が開弁されている。
上記リリース状態でクランプロッド１０の上方にワークＷが搬入され、そのワークＷがテーブルＴ上に載置される。
【0023】
上記シリンダ装置を図１のリリース状態から図２のロック状態にロック駆動するときに、リリース室４３から圧縮空気が排出されると共に、ロック室４２に圧縮空気が供給される。すると、リリース室４３の圧縮エアの圧力が低下して、支持部材３４が自重などにより下降しようとするが、支持部材３４の封止部材によるシール抵抗によって支持部材３４が上限位置に維持される。または、ロック室４２の圧縮空気の圧力および保持バネ４６の付勢力が第２ピストン３３をわずかな機械的クリアランス分だけ上方へ移動させ、その第２ピストン３３が係合ボール４９を介して支持部材３４を上方に押して上限位置に維持する。その結果、弁機構６１もまた開弁状態が維持される。このとき、その係合ボール４９がピストンロッド７のガイド面５５に受け止めれており、半径方向の内方への移動が阻止されると共に、第２ピストン３３の上記機械的クリアランスを超える上昇が阻止されている。次いで、第１ピストン５は、第２ピストン３３を下方位置に置き残して低負荷で上昇していく。引き続いて、第１ピストン５が圧縮バネ２１を介してクランプロッド１０を上昇させていく。これにより、クランプロッド１０の押圧部２９がワークＷの上面に当接される。その結果、出力部材９がリンクアーム２４を介してワークＷに受け止められるが、第１ピストン５は圧縮バネ２１の付勢力に抗して上昇されていく。
【0024】
引き続いて、第１ピストン５が上方に移動されて、第１ピストン５のカム面５１が係合ボール４９の高さ位置まで上昇する。すると、係合ボール４９が半径方向の内方へ移動することが許容される。次いで、ロック室４２の圧縮空気の圧力に相当する押圧力および保持バネ４６の付勢力の合力が、第２ピストン３３の押部５４を介して係合ボール４９を半径方向の内方へ移動させ、係合ボール４９がカム面５１を押圧する。これにより、倍力機構６１が倍力駆動を開始した状態となる。引き続いて、第２ピストン３３が、押圧面５３と係合ボール４９とカム面５１とを介して第１ピストン５を圧縮バネ２１の付勢力に抗して上方へ移動させる（ピストンロッド７の係合部２３がクランプロッド１０の係止部２２に当接されていない状態がロック直前状態である）。すると、図２に示すように、ピストンロッド７の係合部２３がクランプロッド１０の係止部２２に当接される（第１ピストン５と出力部材９とが連結される）。これにより、第２ピストン３３が第１ピストン５と係合ボール４９と出力部材９とリンクアーム２４とを介してワークＷを上方からテーブルＷに向けて強力に押圧する。その結果、シリンダ装置がリリース状態からロック状態に切り換えられる。
【0025】
ここで、押圧面５３がシリンダ孔２の軸心Ｃに対して傾斜する角度βは、カム面５１がシリンダ孔２の軸心Ｃに対して傾斜する角度αに比べて小さくなるように設定されている（β＜α）。このため、シリンダ装置がリリース状態からロック状態に切り換えられるときに、第２ピストン３３が係合ボール４９を押圧する力のうちの上向き（シリンダ孔２の軸心Ｃ方向）成分は、リンクアーム２４がワークＷを押圧する力の反力が第１ピストン５のカム面５１等を介して係合ボール４９を押圧する力のうちの下向き成分に比べて小さくなる。これにより、シリンダ装置がロック直前状態からロック状態に切り換えられるとき（ピストンロッド７の係合部２３がクランプロッド１０の係止部２２に当接されたとき）に、第１ピストン５が係合ボール４９を介して支持部材３４を下限位置へ移動させる。その支持部材３４の弁面６６が収容孔８の弁座６５に受け止められて、弁機構６１が閉弁される。このため、入口路６３の圧縮空気が弁室６４および弁面６６と弁座６５との開口隙間と出口路６７を通ってハウジング１の外部へ排出される。これにより、入口路６３の圧縮空気の圧力が上昇され、その圧力上昇が（図示しない）圧力スイッチによって検出される。その結果、出力部材９がリンクアーム２４を介してワークＷを押圧したことが弁機構６１によって検出される。
【0026】
上記シリンダ装置を図２のロック状態から図１のリリース状態へ切り換えるときには、その図２のロック状態で、ロック室４２から圧縮空気が排出されると共に、リリース室４３に圧縮空気が供給される。すると、リリース室４３の圧縮空気が第２ピストン３３を下降させていき、係合ボール４９の半径方向の外方への移動が許容される。このとき、係合ボール４９がカム面５１から離間可能となるので、カム面５１が係合ボール４９を介して支持部材３４を下方へ押動させるのを止める。すると、リリース室４３の圧縮空気が支持部材３４を上方へ移動させる。このため、弁機構６１の弁面６６が弁座６５から離間され、弁機構６１が開弁される。従って、入口路６３の圧縮空気が弁室６４および弁面６６と弁座６５との開口隙間と出口路６７を通ってハウジング１の外部へ排出される。次いで、リリース室４３の圧縮空気が第１ピストン５を下降させ、その第２ピストン３３のカム面５１が係合ボール４９を半径方向の外方へ押動させていく。ついで、ピストンロッド７のガイド面５５が係合ボール４９に接触して、ピストンロッド７のガイド面５５が係合ボール４９を半径方向の内方への移動を阻止する。引き続いて、第２ピストン３３が下端壁１ｂによって下方から受け止められる。その後、上下方向への移動が係合ボール４９とガイド面５５によって阻止された第２ピストン３３に対して第１ピストン５がさらに下降される。すると、第１ピストン５が出力部材９の大径部１４を押し下げていく。すると、第１ピストン５が出力部材９の大径部１４を介してハウジング１の下端壁１ｂに受け止められる。これにより、シリンダ装置がロック状態からリリース状態に切り換えられる。
【0027】
上記の実施形態は次の長所を奏する。
上記の本発明のシリンダ装置では、倍力機構４７の係合ボール４９を支持する支持部材３４を弁機構６１の弁部材として構成することにより、上記の従来技術のシリンダ装置のような弁部材を別途備える必要がない。従って、シリンダ装置を簡素に構成できる。
上記の本発明のシリンダ装置では、倍力機構４７の係合ボール４９を支持する支持部材３４を弁機構６１の弁部材として構成することにより、上記の従来技術のシリンダ装置のような弁部材を別途備える必要がない。従って、シリンダ装置を簡素に構成できる。
【0028】
また、前述した従来のシリンダ装置に備えられる弁機構は、ピストンが所定位置に移動されたときに、その第２ピストンによって弁機構の弁部材が押し上げられて開弁される。つまり、出力部材がワークを押圧したか否かに関係なく、ピストンの作動を検出したことにより、倍力機構が作動したものとして、その検知結果を基に出力部材がワークを押圧したものと推測している。
これに対して、上記の実施形態のシリンダ装置に備えられる弁機構６１は、リリース状態からロック直前状態まで開弁状態が維持されており、出力部材９を介してリンクアーム２４がワークを強力に押圧したロック状態となったときに閉弁される。このため、倍力機構４７が作動した後、シリンダ装置がワークＷを押圧したことが弁機構６１によって検知される。また、倍力機構４７が作動したときに、その倍力機構４７の係合ボール４９を支持する支持部材３４がわずかにハウジング１内に移動する。この支持部材３４の移動が作業者によってハウジング１の外部から目視確認されることにより、作業者は、倍力機構が作動したことがわかる。これにより、本実施形態のシリンダ装置では、従来のシリンダ装置のような推測ではなく、リンクアーム２４先端部がワークを押圧したことを実際にかつ適時に検知できると共に、装置内部における倍力機構の作動状態を作業者が目視でも確認できる。
これに対して、上記の実施形態のシリンダ装置に備えられる弁機構６１は、リリース状態からロック直前状態まで開弁状態が維持されており、出力部材９を介してリンクアーム２４がワークを強力に押圧したロック状態となったときに閉弁される。このため、倍力機構４７が作動した後、シリンダ装置がワークＷを押圧したことが弁機構６１によって検知される。また、倍力機構４７が作動したときに、その倍力機構４７の係合ボール４９を支持する支持部材３４がわずかにハウジング１内に移動する。この支持部材３４の移動が作業者によってハウジング１の外部から目視確認されることにより、作業者は、倍力機構が作動したことがわかる。これにより、本実施形態のシリンダ装置では、従来のシリンダ装置のような推測ではなく、リンクアーム２４先端部がワークを押圧したことを実際にかつ適時に検知できると共に、装置内部における倍力機構の作動状態を作業者が目視でも確認できる。
【0029】
上記の本実施形態において、ロック状態とは、ロック室４２の圧縮空気が第１ピストン５と出力部材９とリンクアーム２４とを介して押しボルト２７の押圧部２９がワークＷを押圧したときであって、第１ピストン５の係合部２３が出力部材９の係止部２２に当接している状態である。この状態では、ロック室４２内の圧縮空気の圧力に相当する押圧力が第１ピストン５と出力部材９等を介してワークＷに強力に作用している。また、ロック直前状態とは、倍力機構が作動しているが、第１ピストン５の係合部２３が出力部材９の係止部２２に当接されておらず、ロック室４２内の圧縮空気の圧力に相当する押圧力が第１ピストン５と圧縮バネ２１と出力部材９等を介してワークＷに作用するので十分な押圧力が作用していない状態をいう。
【0030】
ここで、本実施形態において、第１ピストン５と出力部材９とが別々の部材によって構成されていることに代えて、第１ピストン５と出力部材９とが一体的に形成されていてもよい。この場合、第１ピストン５が出力部材９とリンクアーム２４等を介してワークＷを当接したときに、リリース状態からロック状態に切り換えられる。このとき、リンクアーム２４がワークＷを押圧した力の反力がカム面５１と係合ボール４９とを介して支持部材３４を下方へ移動させる。これにより、弁機構６１が閉弁される。
【0031】
上記の各実施形態は次のように変更可能である。
上記シリンダ装置の設置姿勢は、例示した姿勢とは上下逆の姿勢であってもよく、また、横向き姿勢で、又は斜め向き姿勢で設置してもよい。
上記の圧力流体は、例示した圧縮空気に代えて、他の気体または圧油等の液体であってもよい。
前記ロック室４２に保持バネ４６を装着するのに代えてリリース室４３にリリースバネを装着する構成としてもよい。
また、複動式シリンダに代えて単動式のシリンダであってもよい。
上記の第１ピストン５は、ピストン本体６とピストンロッド７とによって構成されることに限らず、ピストンロッド７を省略してもよい。この場合、カム溝５０およびカム面５１がピストン本体６の外周面に形成される。
上記出力部材９は、第１ピストン５の筒孔８に上下方向に移動可能に挿入されることに代えて、第１ピストン５から一体的に連結されてもよい。この場合、圧縮バネ２１などが省略される。
上記の係合部材４９の設置数量は、３つ又は４つが好ましいが、２つ又は５つ以上であってもよい。上記の係合部材は、例示した係合ボール４９に限られず、例えば、円柱形のコロ等の他の形状の部材であってもよい。
上記の筒状の支持部材３４が、収容孔４の内周面と出力部材９の外周面との間に保密状で移動可能に挿入されることに代えて、円柱や角柱などの棒状の支持部材３４が、ハウジング１の上端壁１ａに形成される貫通孔に保密状で軸心方向に移動可能に挿入されるようにしてもよい。この場合、支持部材３４が大径部３５と小径部３６とを有し、その大径部３５と小径部３６とが貫通孔の大径孔と小径孔とに挿入される。
上記の係合部材４９が挿入される支持孔４８は、支持部材３４の周壁に水平方向へ貫通させることに代えて、斜め方向へ貫通させてもよい。
上記の付勢手段は、例示した圧縮バネ２１に代えて、ゴムや樹脂などの弾性部材や、ガススプリングであってもよい。
上記流路６０の入口路６３、出口路６７、または、その両方をハウジング１内に設けることに代えて、支持部材３４内に設けるようにしてもよく、また、ハウジング１内および支持部材３４に跨って設けるようにしてもよい。その出口路６７を、収容孔４の内周壁と支持部材３４の外周壁との間に形成される隙間によって構成するようにしてもよい。この場合、収容孔４の内周壁と支持部材３４の外周壁との間に設けられる（ハウジング１の上端面３に近い方の）封止部材を省略する。
上記の弁機構６１は、支持部材３４が上昇したときに開弁され、下降したときに閉弁されることに代えて、上昇したときに閉弁され、下降したときに開弁されるようにしてもよい。この場合、収容孔４は、上側から順に形成される小径孔と大径孔とを有する。また、支持部材３４は、上側から順に形成される小径部と大径部とを有する。その収容孔４の段差部４０に弁座６５が形成されると共に、支持部材３４の段差部３９に弁面６６が形成される。
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。
上記シリンダ装置の設置姿勢は、例示した姿勢とは上下逆の姿勢であってもよく、また、横向き姿勢で、又は斜め向き姿勢で設置してもよい。
上記の圧力流体は、例示した圧縮空気に代えて、他の気体または圧油等の液体であってもよい。
前記ロック室４２に保持バネ４６を装着するのに代えてリリース室４３にリリースバネを装着する構成としてもよい。
また、複動式シリンダに代えて単動式のシリンダであってもよい。
上記の第１ピストン５は、ピストン本体６とピストンロッド７とによって構成されることに限らず、ピストンロッド７を省略してもよい。この場合、カム溝５０およびカム面５１がピストン本体６の外周面に形成される。
上記出力部材９は、第１ピストン５の筒孔８に上下方向に移動可能に挿入されることに代えて、第１ピストン５から一体的に連結されてもよい。この場合、圧縮バネ２１などが省略される。
上記の係合部材４９の設置数量は、３つ又は４つが好ましいが、２つ又は５つ以上であってもよい。上記の係合部材は、例示した係合ボール４９に限られず、例えば、円柱形のコロ等の他の形状の部材であってもよい。
上記の筒状の支持部材３４が、収容孔４の内周面と出力部材９の外周面との間に保密状で移動可能に挿入されることに代えて、円柱や角柱などの棒状の支持部材３４が、ハウジング１の上端壁１ａに形成される貫通孔に保密状で軸心方向に移動可能に挿入されるようにしてもよい。この場合、支持部材３４が大径部３５と小径部３６とを有し、その大径部３５と小径部３６とが貫通孔の大径孔と小径孔とに挿入される。
上記の係合部材４９が挿入される支持孔４８は、支持部材３４の周壁に水平方向へ貫通させることに代えて、斜め方向へ貫通させてもよい。
上記の付勢手段は、例示した圧縮バネ２１に代えて、ゴムや樹脂などの弾性部材や、ガススプリングであってもよい。
上記流路６０の入口路６３、出口路６７、または、その両方をハウジング１内に設けることに代えて、支持部材３４内に設けるようにしてもよく、また、ハウジング１内および支持部材３４に跨って設けるようにしてもよい。その出口路６７を、収容孔４の内周壁と支持部材３４の外周壁との間に形成される隙間によって構成するようにしてもよい。この場合、収容孔４の内周壁と支持部材３４の外周壁との間に設けられる（ハウジング１の上端面３に近い方の）封止部材を省略する。
上記の弁機構６１は、支持部材３４が上昇したときに開弁され、下降したときに閉弁されることに代えて、上昇したときに閉弁され、下降したときに開弁されるようにしてもよい。この場合、収容孔４は、上側から順に形成される小径孔と大径孔とを有する。また、支持部材３４は、上側から順に形成される小径部と大径部とを有する。その収容孔４の段差部４０に弁座６５が形成されると共に、支持部材３４の段差部３９に弁面６６が形成される。
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】
【0032】
１：ハウジング，３：上端面（先端面），４：収容孔，２：シリンダ孔，５：第１ピストン，９：出力部材，３３：第２ピストン，３４：支持部材，４８：支持孔，４９：係合部材，５１：カム面，５３：押圧面，６０：流路，６１：弁機構，６５：弁座，６６：弁面．
【図1】
【図2】
