特開 2024-82945 シリンダ装置

(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】P2024082945

(43)【公開日】2024-06-20

(54)【発明の名称】シリンダ装置

(51)【国際特許分類】

   F15B 15/06 20060101AFI20240613BHJP

   F15B 15/14 20060101ALI20240613BHJP

【ＦＩ】

F15B15/06 E

F15B15/14 310

【審査請求】未請求

【請求項の数】14

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022197174

(22)【出願日】2022-12-09

(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】中嶋 健

(72)【発明者】

【氏名】ジョン ウンホ

(72)【発明者】

【氏名】キム ソングァン

【テーマコード（参考）】

3H081

【Ｆターム（参考）】

3H081AA05

3H081AA33

3H081BB03

3H081CC23

3H081DD13

3H081HH04

(57)【要約】      （修正有）

【課題】シリンダ装置の全長を抑制する。
【解決手段】シリンダ装置１０は、第１ピストン２０を有する第１シリンダ室２６と、第２ピストン２２を有する第２シリンダ室２８と、第１ピストン２０に連結された第１ロッド４６と、一部が第１ロッド４６と径方向に重なり、ボディ１２から突出する第２ロッド４８と、第１ロッド４６の軸方向の一部の変位を第２ロッド４８の回転方向の変位に変換し、第１ロッド４６の軸方向の他の一部の変位を第２ロッド４８の軸方向の変位として伝達する変換機構２３と、を備え、第２ピストン２２は、第２ロッド４８に連結されている。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

第１ピストンを有する第１シリンダ室と、
第２ピストンを有する第２シリンダ室と、
前記第１ピストンに連結された第１ロッドと、
一部が前記第１ロッドと径方向に重なり、ボディから突出する第２ロッドと、
前記第１ロッドの軸方向の一部の変位を前記第２ロッドの回転方向の変位に変換し、前記第１ロッドの軸方向の他の一部の変位を前記第２ロッドの軸方向の変位として伝達する変換機構と、を備え、
前記第２ピストンは、前記第２ロッドに連結されている、シリンダ装置。

【請求項2】

請求項１記載のシリンダ装置であって、前記変換機構は、前記第１ピストンと前記第２ピストンとの間に位置する、シリンダ装置。

【請求項3】

請求項１記載のシリンダ装置であって、前記第２シリンダ室の軸方向の長さは、前記第１シリンダ室の軸方向の長さよりも短い、シリンダ装置。

【請求項4】

請求項１記載のシリンダ装置であって、前記第２シリンダ室は、前記第２ピストンよりも大きな内径を有し、押出端位置の前記第２ピストンを前記第２シリンダ室の内周面から離間させる拡径部を有する、シリンダ装置。

【請求項5】

請求項４記載のシリンダ装置であって、前記拡径部は、前記押出端位置の前記第２ピストンの軸方向の両側の空室に連通する、シリンダ装置。

【請求項6】

請求項１記載のシリンダ装置であって、
前記第２シリンダ室の引込端位置に向かう第１方向の端部に開口する第１ポートと、
前記第２シリンダ室の押出端位置に向かう第２方向の端部に開口する第２ポートと、を有する、シリンダ装置。

【請求項7】

請求項６記載のシリンダ装置であって、前記第２ポートは、前記押出端位置の前記第２ピストンのパッキンよりも前記第１方向にずれた位置で前記第２シリンダ室に開口する、シリンダ装置。

【請求項8】

請求項６記載のシリンダ装置であって、前記第２シリンダ室は、内周面に前記第２ポートから供給された流体を前記第２ピストンよりも前記第１方向側に逃がすリーク流路を有する、シリンダ装置。

【請求項9】

請求項８記載のシリンダ装置であって、前記リーク流路は、前記第２シリンダ室の前記内周面に軸線方向に延びて形成された溝である、シリンダ装置。

【請求項10】

請求項６記載のシリンダ装置であって、
前記第１シリンダ室の前記第１方向側に開口する第１流体給排部と、
前記第１シリンダ室の前記第２方向側に開口する第２流体給排部と、を備え、
前記ボディは、前記第２流体給排部と前記第２ポートとを接続する接続流路を有する、シリンダ装置。

【請求項11】

請求項６記載のシリンダ装置であって、前記第２ピストンは前記第２ロッドに対して回転可能に連結されている、シリンダ装置。

【請求項12】

請求項１０又は１１記載のシリンダ装置であって、
前記第２ピストンの外周部に設けられ、前記第２ピストンの押出端位置において前記第２ポートよりも前記第１方向側に位置する第１パッキンと、
前記第２ピストンの前記外周部に設けられ、前記第２ピストンの前記押出端位置において前記第２ポートよりも前記第２方向側に位置する第２パッキンと、を有する、シリンダ装置。

【請求項13】

請求項１０又は１１記載のシリンダ装置であって、
前記第２ロッドが挿通するカバー孔を有するロッドカバーと、
前記カバー孔と前記第２ロッドとの隙間により形成され、前記第２ポートと前記第２シリンダ室とを流体的に接続するカバー流路と、
前記第２ロッドの前記第２方向のストロークエンドにおいて前記カバー流路を塞ぎ、前記第２ロッドが前記第１方向に移動すると前記カバー流路と前記第２シリンダ室とを開通させる封止パッキンと、を有するシリンダ装置。

【請求項14】

請求項１０又は１１記載のシリンダ装置であって、
前記第２ロッドが挿通するカバー孔を有するロッドカバーと、
前記カバー孔と前記第２ロッドとの隙間により形成され、前記第２ポートと前記第２シリンダ室とを流体的に接続するカバー流路と、
前記カバー流路に配置され、前記第２ロッドと共に回転し、前記第２ロッドが所定角度に位置した際に、前記カバー流路を開通させる回転バルブと、を有するシリンダ装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、ロッドを軸方向と回転方向とに変位させるシリンダ装置に関する。

【背景技術】

【0002】

工場の自動化ラインにおいて、対象物のクランプにクランプシリンダ（シリンダ装置）が用いられている。このようなシリンダ装置は、ロッドの押出端での旋回動作とロッドの引込端に向けた軸方向の直線動作とを利用して対象物をクランプする。

【0003】

クランプに用いられるシリンダ装置は、ピストンの軸方向の変位を、ロッドの直線変位と、回転方向の変位と、に変換する変換機構を備える（特許文献１）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０１７－２２７２２３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

シリンダ装置において、対象物を押さえつけるクランプ力の増強が求められる場合がある。このような場合には、シリンダ装置に増力ピストンを追加して、２つのピストンでロッドを駆動する増力機構が用いられる。

【0006】

しかし、従来の増力機構では、２つのピストンが等しいストローク長さで駆動するため、シリンダ装置の全長が長くなるという問題がある。

【0007】

本発明は、上述した課題を解決することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0008】

以下の開示の一観点は、第１ピストンを有する第１シリンダ室と、第２ピストンを有する第２シリンダ室と、前記第１ピストンに連結された第１ロッドと、一部が前記第１ロッドと径方向に重なり、ボディから突出する第２ロッドと、前記第１ロッドの軸方向の一部の変位を前記第２ロッドの回転方向の変位に変換し、前記第１ロッドの軸方向の他の一部の変位を前記第２ロッドの軸方向の変位として伝達する変換機構と、を備え、前記第２ピストンは、前記第２ロッドに連結されている、シリンダ装置にある。

【発明の効果】

【0009】

上述の観点のシリンダ装置は、第２ピストンのストローク長さを第２ロッドのストローク範囲に抑制できるため、シリンダ装置の全長を抑制できる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】図１は、第１実施形態に係るシリンダ装置の断面図である。

【図2】図２は、図１のシリンダ装置の分解状態の斜視図である。

【図3】図３Ａは、図１のシリンダ装置の第１ロッドと第２ロッドと第１ピン溝と、第２ピン溝との配置関係を示す説明図であり、図３Ｂは、第２ロッドの変位切換溝と回転溝と、支持ピンと、リンクピンとの位置関係を平面に展開して示す模式図である。

【図4】図４Ａは、図１のシリンダ装置のロッドが押出端に位置する状態（押出端位置）での断面図であり、図４Ｂは、図４Ａの状態における支持ピンの変位切換溝での位置と、リンクピンの回転溝での位置とを示す模式図である。

【図5】図５Ａは、図１のシリンダ装置のロッドの回転が終了した状態（回転終了位置）での断面図であり、図５Ｂは、図５Ａの状態における支持ピンの変位切換溝での位置と、リンクピンの回転溝での位置とを示す模式図である。

【図6】図６Ａは、図１のシリンダ装置のロッドが引込端に位置する状態（引込端位置）での断面図であり、図６Ｂは、図６Ａの状態における支持ピンの変位切換溝での位置と、リンクピンの回転溝での位置とを示す模式図である。

【図7】図７Ａは、第１実施形態の第１変形例に係るシリンダ装置の断面図であり、図７Ｂは、第１実施形態の第２変形例に係るシリンダ装置の断面図である。

【図8】図８は、第１実施形態の第３変形例に係るボディの斜視図である。

【図9】図９は、第２実施形態に係るシリンダ装置の断面図である。

【図10】図１０は、第２実施形態の変形例に係るシリンダ装置の断面図である。

【図11】図１１Ａは、第３実施形態に係るシリンダ装置の断面図であり、図１１Ｂは、図１１Ａのシリンダ装置の回転終了位置での断面図である。

【図12】図１２Ａは、第３実施形態の第１変形例に係るシリンダ装置の断面図であり、図１２Ｂは、第３実施形態の第２変形例に係るシリンダ装置の断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0011】

（第１実施形態）
図１に示される、本実施形態に係るシリンダ装置１０は、クランプシリンダである。シリンダ装置１０は、例えば、自動化ラインにおいて加工対象となるワークを固定するために使用される。シリンダ装置１０は、ボディ１２から突出したロッド１４を備える。ロッド１４は、押出端（アンクランプ端）において旋回動作を行うと共に、旋回動作の後に引込端（クランプ端）に向けて直線的な変位を行う。なお、本明細書においてロッド１４の延在方向は軸方向とも呼ばれる。また、軸方向において、引込端に向かう方向は第１方向とも呼ばれ、押出端に向かう方向は第２方向とも呼ばれる。

【0012】

図１及び図２に示されるように、シリンダ装置１０は、ボディ１２（シリンダチューブ）と、ロッド１４と、ロッドカバー１６と、隔壁部材１８と、第１ピストン２０と、第２ピストン２２と、変換機構２３と、を備える。

【0013】

ボディ１２は、直方体状の外形形状を有する筒状の部材である。ボディ１２は、内部に断面が円形のシリンダ室２４を有する。シリンダ室２４は、軸方向に延在する。シリンダ室２４は、隔壁部材１８によって、図１に示されるように、第１シリンダ室２６と、第２シリンダ室２８とに仕切られている。シリンダ室２４の第１方向の端部はボディ１２の端部壁３０によって閉塞されている。ボディ１２は、例えば、金属又は樹脂等の材料によって形成されている。

【0014】

図２に示されるようにボディ１２は、第１方向寄りに位置する第１ボディ１２ａと、軸方向の第２方向寄りに位置する第２ボディ１２ｂとを有する。第１ボディ１２ａと第２ボディ１２ｂとは、締結ロッド３１（タイロッド）によって軸方向に連結される。第１ボディ１２ａは、内部に第１シリンダ室２６を有する。第１シリンダ室２６の第１方向の端部は第１ボディ１２ａの端部壁３０によって閉塞されている。

【0015】

第１ボディ１２ａは、第１シリンダ室２６に流体を給排するべく、第１流体給排部３２と第２流体給排部３４とを有する。第１流体給排部３２は、第１シリンダ室２６の第１方向の端部又はその近くに開口する。第１流体給排部３２は、外部配管を通じて第１シリンダ室２６の第１方向側の空室２６ａに圧力流体を給排する。第２流体給排部３４は、第１シリンダ室２６の第２方向の端部又はその近くに開口する。第２流体給排部３４は、外部配管を通じて第１シリンダ室２６の第２方向側の空室２６ｂに圧力流体を給排する。

【0016】

第２流体給排部３４からは、第１接続流路３６ａが分岐して延び出ている。第１接続流路３６ａは、第１ボディ１２ａの内部に形成された流路であり、第２方向に向けて延在する。第１接続流路３６ａは、第１ボディ１２ａの第２方向の端部で、第２ボディ１２ｂの第２接続流路３６ｂに連通する。

【0017】

第２ボディ１２ｂは、図２に示されるようにシリンダ室２４の一部を構成する貫通孔２４ａを有する。図１に示されるように、貫通孔２４ａは、第１方向の端部が隔壁部材１８で塞がれ、第２方向の端部がロッドカバー１６で塞がれている。隔壁部材１８とロッドカバー１６との間に、第２シリンダ室２８が形成される。さらに、第２ボディ１２ｂは、第２シリンダ室２８に連通する第１ポート３８と第２ポート４０と、第２接続流路３６ｂとを有する。第１接続流路３６ａ及び第２接続流路３６ｂは、第２シリンダ室２８に流体を給排する接続流路３６を構成する。

【0018】

第２接続流路３６ｂは、第２ボディ１２ｂの内部を軸方向に延びる流路である。第２接続流路３６ｂの第１方向の端部は、第１接続流路３６ａに接続されている。第２接続流路３６ｂの第２方向の端部は、第２ポート４０に接続される。

【0019】

第１ポート３８は、第２シリンダ室２８の第１方向の端部又はその近傍で開口する。本実施形態において、第１ポート３８は、外部と連通した呼吸孔であり、第２ピストン２２の第１方向側の空室２８ａを大気圧に保つ。第２ポート４０は、接続流路３６（第１接続流路３６ａ及び第２接続流路３６ｂ）を通じて第２流体給排部３４に連通する。第２ポート４０は、第２シリンダ室２８の第２方向の端部又はその近傍に開口する。第２ポート４０は、第２流体給排部３４を通じて第２ピストン２２の第２方向側の空室２８ｂに圧力流体を給排する。

【0020】

第２シリンダ室２８は、第２方向の端部付近に、拡径部４２を有する。拡径部４２は、第２シリンダ室２８の周方向に全周に亘って延在する溝形状を有する。拡径部４２の内径は、第２ピストン２２及びパッキン２２ａの外径よりも大きい。拡径部４２は、第２ピストン２２が第２方向のストローク端部（押出端位置）に位置する状態において、第２ピストン２２の外周に位置する。拡径部４２は、第２方向のストローク端部（押出端位置）の第２ピストン２２から離間する。拡径部４２と第２ピストン２２との隙間は、第２ポート４０の圧力流体を空室２８ａ側に漏洩させるリーク流路４４を形成する（図５Ａ参照）。拡径部４２は、第２ピストン２２の押出端位置において、第２ピストン２２の両側の空室２８ａ及び空室２８ｂに連通する。

【0021】

ロッドカバー１６は、図１に示されるように断面がＴ字状の形状を有する。ロッドカバー１６は、中心部にカバー孔１６ａを有する。カバー孔１６ａには、ロッド１４（第２ロッド４８）が挿通する。カバー孔１６ａは、第２ロッド４８を軸方向及び回転方向に変位可能に支持する。ロッドカバー１６は、さらに、ロッドブッシュ１６ｂと、ロッドパッキン１６ｃと、を有する。ロッドブッシュ１６ｂは、カバー孔１６ａに配置される。ロッドブッシュ１６ｂは、ロッド１４の外周面と摺動して、ロッド１４の軸方向に沿った変位を案内する。ロッドパッキン１６ｃは、カバー孔１６ａに沿った流体の漏洩を阻止する。

【0022】

隔壁部材１８は、図２に示されるように円筒状の部材であり、外周部にシリンダ室２４に密着する外周面１８ａを有する。隔壁部材１８は、図示しない止めネジによって、ボディ１２に対して軸方向及び回転方向に変位不能に固定されている。

【0023】

図１に示されるように、隔壁部材１８は、その中心に軸方向に貫通する貫通孔４５を有する。貫通孔４５は、隔壁孔４５ａと収容孔４５ｂとを有する。隔壁孔４５ａは、第１方向側に位置し、第１ロッド４６と同等又はわずかに大きな内径を有する。隔壁孔４５ａは、第１ロッド４６を軸線方向に変位可能に挿通させる。隔壁孔４５ａには、パッキンが設けられており、第１ロッド４６の外周面に沿った流体の漏洩を阻止する。収容孔４５ｂは、隔壁孔４５ａの第２方向側に位置し、隔壁孔４５ａと繋がっている。収容孔４５ｂは、隔壁孔４５ａよりも大きな内径を有する。収容孔４５ｂは、第２ロッド４８を軸方向に変位可能に収容できる内径を有する。収容孔４５ｂの第２方向の端部は、第２シリンダ室２８に向けて開口する。

【0024】

隔壁部材１８は、隔壁部材１８の第２方向の端部の近くに位置する保持孔１８ｂを有する。保持孔１８ｂは、隔壁部材１８を径方向に貫通する孔であり、支持ピン５６を保持する。支持ピン５６は、軸方向と垂直な径方向に延びた円柱状の棒として形成される。隔壁部材１８は、ボディ１２に対して支持ピン５６を回転方向及び軸方向に変位不能に保持する。

【0025】

第１ピストン２０は、第１シリンダ室２６に配置される。第１ピストン２０は、外周部にパッキン２０ａを有し、第１シリンダ室２６を第１方向側の空室２６ａと第２方向側の空室２６ｂとに仕切る。第１ピストン２０は、空室２６ａと空室２６ｂとの圧力差によって第１シリンダ室２６に沿って軸方向に変位する。

【0026】

第２ピストン２２は、第２シリンダ室２８に配置される。第２ピストン２２は、外周部にパッキン２２ａを有する。第２ピストン２２は、第２シリンダ室２８に沿って軸方向に変位する。第１ピストン２０及び第２ピストン２２には、ロッド１４が接続される。

【0027】

ロッド１４は、第１ロッド４６と、第２ロッド４８とを有する。第１ロッド４６は、ボディ１２の中心軸に沿って配置され、第１方向の端部が第１ピストン２０に連結される。第１ロッド４６は、第１ピストン２０と共に変位する。第１ロッド４６は、第１ピストン２０から第２方向に向けて延在する。第１ロッド４６は、隔壁部材１８の隔壁孔４５ａを挿通し、第２シリンダ室２８に向けて延在する。第１ロッド４６の一部は、第２ロッド４８の円筒部４８ｂの軸孔６０に収容される。第１ロッド４６は、第２ロッド４８と径方向に重複する。第１ロッド４６は、第２ロッド４８の外周側から径方向に重複してもよい。第１ロッド４６は、第２ロッド４８との重複部分に、第１ピン溝５２と、ピン孔５４とを有する。

【0028】

第１ピン溝５２は、図１及び図２に示されるように、軸方向と直交する径方向に第１ロッド４６を貫通する。第１ピン溝５２は、側方から見て軸方向にスリット状に延在する。第１ピン溝５２の軸方向の長さは、第１ピストン２０のストローク長さと同等又はそれ以上に設定される。図１に示されるように、第１ピン溝５２には、隔壁部材１８に支持された支持ピン５６が挿通する。支持ピン５６は、ボディ１２に対して軸方向及び回転方向に固定されている。従って、第１ロッド４６は、支持ピン５６及び第１ピン溝５２によって、回転方向の変位が規制され、軸方向にのみ変位可能である。

【0029】

ピン孔５４は、第１ピン溝５２の第１方向側に離れて位置する。ピン孔５４は、第１ロッド４６を径方向に貫通する。ピン孔５４は、リンクピン５８が挿通する。ピン孔５４の貫通方向は、第１ピン溝５２の貫通方向と周方向に９０°ずれている。従って、ピン孔５４は、リンクピン５８を支持ピン５６と直交する向きに挿通させる。

【0030】

第２ロッド４８は、第１ロッド４６の第２方向側に配置される。第２ロッド４８は、ボディ１２の軸方向に沿って配置され、第２シリンダ室２８を軸方向に貫通する。第２ロッド４８は、ボディ１２から突出するロッド部４８ａと、ロッド部４８ａの第１方向側に位置する円筒部４８ｂとを有する。ロッド部４８ａは、ロッドカバー１６のカバー孔１６ａに挿通される。ロッド部４８ａは、ロッドカバー１６から突出する。

【0031】

円筒部４８ｂは、ロッド部４８ａの第１方向側に位置する。円筒部４８ｂは、ロッド部４８ａよりも大きな直径を有する、円筒状の部分である。円筒部４８ｂは、内部に断面が円形の軸孔６０を有する。軸孔６０は、軸方向に延び、第１方向の端部において開口する。軸孔６０は、第１ロッド４６を軸方向に変位可能に収容する。円筒部４８ｂには、第２ピストン２２が連結されている。本実施形態では、第２ピストン２２と第２ロッド４８とは一体的に繋がって形成されており、第２ピストン２２は、第２ロッド４８に対して回転方向に変位不能となっている。

【0032】

図３Ａに示されるように、円筒部４８ｂは、支持ピン５６が挿通する変位切換溝６２と、リンクピン５８が挿通する回転溝６４とを有する。変位切換溝６２及び回転溝６４は、円筒部４８ｂの外周面から軸孔６０までを径方向に貫通する。図３Ｂに示されるように、変位切換溝６２は、周方向に１８０°間隔をあけて２つ設けられている。また、回転溝６４も周方向に１８０°間隔をあけて２つ設けられている。

【0033】

変位切換溝６２は、軸方向に延在する軸方向部６２ａと、軸方向部６２ａの第１方向の端部から周方向に向けて延びる周方向部６２ｂとを有する。すなわち、変位切換溝６２は、側面視でＬ字形状を有する。軸方向部６２ａの軸方向の長さＬ１は、例えば、第１ピストン２０のストローク長さの１／２に設定される。周方向部６２ｂは、第２ロッド４８の旋回運動に求められる回転角度（例えば、９０°）の角度範囲に延在する。

【0034】

回転溝６４は、軸方向に対して所定角度で傾斜して延在する。回転溝６４の軸方向の長さＬ２は、第１ピストン２０のストローク長さの１／２に設定される。回転溝６４の周方向の角度範囲は、第２ロッド４８の旋回運動に求められる回転角度の角度範囲に延在する。すなわち、回転溝６４の周方向の角度範囲は、変位切換溝６２の周方向部６２ｂの角度範囲と同じである。ただし、回転溝６４は、周方向部６２ｂに対して周方向に９０°ずれた位置に配置される。また、回転溝６４は、変位切換溝６２に対して、第１方向に離間して配置される。

【0035】

変換機構２３は、支持ピン５６と、リンクピン５８と、変位切換溝６２と、回転溝６４とにより構成される。支持ピン５６は、ボディ１２に対して軸方向及び回転方向に変位しない。支持ピン５６は、変位切換溝６２に挿入される。リンクピン５８は、ボディ１２に対して軸方向に変位可能である一方で、回転方向に変位しない。リンクピン５８は、回転溝６４に挿入されている。

【0036】

変位切換溝６２及び回転溝６４は、第２ロッド４８と共に、ボディ１２に対して軸線方向及び回転方向に変位する。変位切換溝６２及び回転溝６４は、リンクピン５８の軸線方向の一部の変位を第２ロッド４８の回転方向の変位に変換する。また、変位切換溝６２及び回転溝６４は、リンクピン５８の軸線方向の他の一部の変位を第２ロッド４８の軸線方向の変位に変換する。

【0037】

第１ピストン２０が第１方向の端部に位置する状態（引込端位置）において、支持ピン５６及びリンクピン５８は、図３Ｂに示す位置に配置される。すなわち、支持ピン５６は、軸方向部６２ａの第２方向の端部に位置し、リンクピン５８は回転溝６４の第１方向の端部に位置する。

【0038】

本実施形態のシリンダ装置１０は以上のように構成され、以下その動作について説明する。

【0039】

シリンダ装置１０は、図１に示す引込端位置から、図４Ａに示される押出端位置への復帰動作を行う。復帰動作は、第１流体給排部３２に圧力流体源６６を接続し、第２流体給排部３４を排気部６８に接続して行われる。これにより、第１ピストン２０が第２方向に向けて駆動され、第１ピストン２０が第１シリンダ室２６の第２方向の端部で停止する。第１ロッド４６によって第２ロッド４８が第２方向に駆動され、第２ピストン２２が第２シリンダ室２８の第２方向の端部（押出端位置）に配置される。

【0040】

押出端位置では、第２ロッド４８が第２方向に突出し、かつ、図１の状態から周方向に９０°回転した状態となる。図４Ｂに示されるように、支持ピン５６は、変位切換溝６２の周方向部６２ｂの端部に位置する。また、リンクピン５８は、回転溝６４の第２方向の端部に位置する。また、第２ピストン２２は、第２シリンダ室２８の拡径部４２に位置する。

【0041】

次に、シリンダ装置１０の第２ロッド４８のクランプ動作が行われる。クランプ動作は、押出端でのロッド１４の旋回動作と、引込端に向けたロッド１４の直線的な引込動作とを含む。図５Ａに示されるように、クランプ動作は、動作切換弁７０を通じて第１流体給排部３２に排気部６８を接続し、第２流体給排部３４に圧力流体源６６を接続して行われる。第２流体給排部３４を通じて、第１シリンダ室２６の空室２６ｂに圧力流体が供給され、第１ピストン２０が第１方向に変位する。第１ロッド４６は、第１ピストン２０と共に、第１方向に変位する。

【0042】

その結果、第１ピストン２０は、図４Ａの押出端位置から図５Ａの状態（回転終了位置）に移行する。その間、第２ロッド４８の回転変位（旋回動作）が行われる。図５Ｂに示されるように、第１ロッド４６の第１方向への変位により、リンクピン５８が第１方向に移動する。リンクピン５８の周方向の位置は、一定なので、リンクピン５８の第１方向への移動に伴って、回転溝６４がリンクピン５８に追従するように回転する。その結果、第２ロッド４８の全体が周方向に－９０°回転し、ロッド１４の旋回動作が行われる。なお、第２ロッド４８の軸線方向の変位は、周方向部６２ｂに位置する支持ピン５６によって阻止される。従って、支持ピン５６が軸方向部６２ａに移動するまでの間、第２ロッド４８及び第２ピストン２２は第２方向の端部に位置したまま回転し続ける。

【0043】

第２ロッド４８の回転に伴って、第２ピストン２２が第２ロッド４８と共に回転する。本実施形態では、第２ピストン２２の回転は、拡径部４２で行われる。拡径部４２は、第２ピストン２２及びそのパッキン２２ａとの回転動作時の摩擦抵抗を抑制する。従って、第２ロッド４８はより小さな力で回転することができる。そのため、拡径部４２は、回転運動を発生させる回転溝６４とリンクピン５８との摩耗を抑制する。

【0044】

また、拡径部４２は、図５Ａに示されるように、第２ピストン２２の外周部との間に、第２ポート４０の流体を空室２８ａ側に逃がすリーク流路４４を形成する。リーク流路４４は、第２ピストン２２が回転運動を行う間、第２ピストン２２の駆動力の発生を防止する。このため、拡径部４２は、第２ピストン２２の回転運動中の増圧力の発生を防止することで、支持ピン５６と周方向部６２ｂとの摩耗を防止する。このような拡径部４２を設けることにより、変換機構２３の摩耗を防ぐことができ、シリンダ装置１０の寿命を延ばすことができる。

【0045】

次に、シリンダ装置１０のロッド１４の直線的な引き込み動作が行われる。図６Ａに示されるように、この動作では、第２ロッド４８が、第１ロッド４６と共に第１方向に変位する。図６Ｂに示されるように、第１ロッド４６の第１方向への変位は、リンクピン５８及び回転溝６４を介して第２ロッド４８に伝えられる。また、支持ピン５６は、変位切換溝６２の軸方向部６２ａに位置するため、第２ロッド４８の軸方向への変位を妨げない。そのため、第２ロッド４８は、第１方向に引き込まれるように変位を開始する。

【0046】

第２ロッド４８が、第１方向に所定距離変位すると、第２ピストン２２のパッキン２２ａが拡径部４２を乗り越えて拡径部４２の第１方向側に移動する。その結果、第２ピストン２２が第２シリンダ室２８を液密及び気密に仕切る。第２ポート４０から流入する流体によって、空室２８ｂの圧力が空室２８ａの圧力よりも増加し、第２ピストン２２には、第１方向への駆動力が発生する。その結果、第２ロッド４８は、第１ピストン２０の駆動力と、第２ピストン２２の駆動力とによって第１方向に引き込まれるように変位する。その際に、ロッド１４は、より大きな駆動力を発生させる。

【0047】

以上のような本実施形態のシリンダ装置１０は、第２ロッド４８に第２ピストン２２を連結するため、第２ピストン２２のストローク範囲は、第２ロッド４８のストローク範囲ですむ。従って、本実施形態は、第２ロッド４８を収容する第２シリンダ室２８の軸方向の長さが短くてすみ、第１ロッド４６に第２ピストン２２を連結する場合よりも、シリンダ装置１０の全長を短くできる。

【0048】

（第１実施形態の第１変形例）
図７Ａは、第１変形例に係るシリンダ装置１０の押出端位置での第２シリンダ室２８及び第２ピストン２２を示している。本変形例では、押出端位置において、第２シリンダ室２８の第２ポート４０の開口の位置が図１～図６Ｂに示す第２ポート４０よりも第１方向側にずれて位置する。このような配置の第２ポート４０は、ロッド１４の回転変位の間、第２ピストン２２に増力用の駆動力が発生するのを防止して、変位切換溝６２の摩耗を防止できる。

【0049】

また、本変形例では、第２ピストン２２のパッキン２２ａとしてＶパッキンが好適に採用される。Ｖパッキンは、Ｖの字の先端部が第１方向を向くように配置される。Ｖパッキンは、第２方向側の空室２８ｂに圧力が加わるまで、閉じた状態に維持されるため、拡径部４２を設けなくても第２ピストン２２の回転の際の摩擦抵抗を抑制できる。従って、本変形例において、第２シリンダ室２８には拡径部４２が設けられていなくてもよい。

【0050】

本変形例は、第２ピストン２２のパッキン２２ａが第２ポート４０よりも第１方向側に変位すると、第２ピストン２２に第１方向に向けた駆動力を発生できる。本変形例のシリンダ装置１０は、拡径部４２が不要となるため、構造が簡素化される。

【0051】

（第１実施形態の第２変形例）
図７Ｂに示される本変形例は、第２ポート４０の位置において、第１変形例（図７Ａ）と異なる。本変形例では、第２ポート４０は、パッキン２２ａの外周側の頂部よりもわずかに第１方向側に位置する。本変形例においても、パッキン２２ａと第２シリンダ室２８との隙間がリーク流路４４となるため、第２ピストン２２の回転の際の増圧力の発生を防止できる。

【0052】

（第１実施形態の第３変形例）
本変形例のシリンダ装置１０は、図８に示されるように、第２シリンダ室２８の内周面に、拡径部４２に連通する軸方向溝７２を有する。軸方向溝７２は、第２ピストン２２が押出端位置に位置する状態で、第２ポート４０の流体をリークさせるリーク流路４４を構成する。本変形例のシリンダ装置１０は、第２ピストン２２の回転動作中の増圧力の発生を防止できる。なお、図示の例は拡径部４２と軸方向溝７２とを設けた例を示したが、本変形例はこれに限定されない。拡径部４２が設けられず、軸方向溝７２が第２ポート４０と連通するように設けられてもよい。

【0053】

（第２実施形態）
図９に示す本実施形態のシリンダ装置１０Ａは、第２ロッド４８に対して回転可能な第２ピストン２２Ａを備えている点で、図１のシリンダ装置１０と異なる。なお、図９のシリンダ装置１０Ａにおいて、図１のシリンダ装置１０と同様の構成には同一の符号を付してその詳細な説明は省略される。

【0054】

第２ピストン２２Ａは、中心部に、第２ロッド４８が挿通可能な取付孔７４を有する。取付孔７４は、第２ピストン２２Ａを軸方向に貫通する。取付孔７４は、その内周部に、パッキン装着溝７６と、ストッパ取付溝７８とを有する。パッキン装着溝７６は、取付孔７４の軸方向の中央付近に形成され、パッキン８０を収容する。パッキン８０は、第２ピストン２２Ａの内周部と円筒部４８ｂとの隙間に沿った流体の漏洩を阻止する。

【0055】

ストッパ取付溝７８は、第２ピストン２２Ａの第２方向の端部に位置する。ストッパ取付溝７８は、リング状のストッパ８２と、留め具８４とを収容する。ストッパ８２及び留め具８４は、第２ロッド４８の外周面に形成された係合溝８６に係合する。ストッパ８２及び留め具８４は、第２ピストン２２Ａの第２ロッド４８に対する軸方向の変位を阻止する。

【0056】

本実施形態の第２ピストン２２Ａは、第２ロッド４８に対して回転可能であり、押出端位置において、第２ロッド４８の回転変位に追従しない。そのため、第２シリンダ室２８の内周面には拡径部４２（図１参照）は不要となっている。本実施形態のシリンダ装置１０Ａは、拡径部４２を設けなくてもリンクピン５８と回転溝６４との摩耗を防止でき、構造を簡素化できる。

【0057】

（第２実施形態の変形例）
図１０に示されるように、本変形例は、図９に示す第２ピストン２２Ａを備える。本変形例の第２ピストン２２Ａは、外周部に、軸方向に離れて配置された第１パッキン８８及び第２パッキン９０を有する。図示のように、第２ピストン２２Ａが第２方向のストローク端部（押出端位置）に位置するときに、第１パッキン８８は、第２ポート４０と空室２８ａとの間に配置され、第２パッキン９０は第２ポート４０と空室２８ｂとの間に配置される。

【0058】

第２ロッド４８が回転変位を行う際に、第１パッキン８８は、空室２８ａへの流体の漏洩を防止する。また、第２パッキン９０は空室２８ｂへの流体の漏洩を防止して、増力用の駆動力の発生を防止する。

【0059】

従って、本変形例のシリンダ装置１０Ａは、第２シリンダ室２８を通じた流体の漏洩を防ぐことで流体の消費量を抑制でき、消費エネルギーを削減できる。

【0060】

（第３実施形態）
図１１Ａ及び図１１Ｂに示される本実施形態のシリンダ装置１０Ｂは、第２ポート４０Ｂがロッドカバー１６Ｂのカバー孔１６ａに開口している。なお、図１１Ａ及び図１１Ｂのシリンダ装置１０Ｂにおいて、図９のシリンダ装置１０Ａと同様の構成には同一の符号を付してその詳細な説明は省略される。

【0061】

図１１Ａに示されるように、シリンダ装置１０Ｂは、ロッドカバー１６Ｂと、回転バルブ９２と、を有する。ロッドカバー１６Ｂは、第２ポート４０Ｂと、カバー流路９４とを有する。カバー流路９４は、カバー孔１６ａの内径を拡大した部分であり、カバー孔１６ａの第１方向側に位置する。カバー流路９４の内径は、第２ロッド４８の円筒部４８ｂの外径よりも大きい。カバー流路９４の第１方向側の端部は、第２シリンダ室２８（空室２８ｂ）に向けて開口する。

【0062】

第２ポート４０Ｂは、ロッドカバー１６Ｂの内部に形成された径方向に延びる流路として形成されている。第２ポート４０Ｂは、ボディ１２の周方向の所定位置に配置される。第２ポート４０Ｂの内周側の端部は、カバー流路９４の内周面に開口する。ロッドカバー１６Ｂは、外周部に周方向溝４１を有する。周方向溝４１は、接続流路３６の一端と向かい合う位置に配置され、接続流路３６と連通する。周方向溝４１は、ロッドカバー１６Ｂの周方向の全周に亘って延在する。第２ポート４０Ｂは、周方向溝４１を介して接続流路３６に連通する。

【0063】

回転バルブ９２は、第２ロッド４８の円筒部４８ｂに取り付けられた円筒状の部材である。回転バルブ９２は、円筒部４８ｂの第２方向の端部に位置し、円筒部４８ｂの外周部に取り付けられている。回転バルブ９２は、第２ロッド４８と一体的に回転方向及び軸方向に変位する。第２ロッド４８が押出端位置に位置する状態において、回転バルブ９２はカバー流路９４に収容される。回転バルブ９２は、カバー流路９４の内周面と密着して、第２ポート４０Ｂと第２シリンダ室２８との連通を阻止する。

【0064】

図１１Ｂに示されるように、回転バルブ９２は、周方向の所定位置に軸線方向に延びる連通溝９６を有する。回転バルブ９２の連通溝９６は、第２ロッド４８の回転終了位置において、第２ポート４０Ｂと一致する周方向の位置に配置されている。ロッド１４の押出端位置では、回転バルブ９２は、図１１Ａに示すようにカバー流路９４を封止する。ロッド１４の旋回動作が終了すると、回転バルブ９２は、図１１Ｂに示される向きに回動する。図示されるように、回転終了位置では、連通溝９６を通じて第２ポート４０Ｂと第２シリンダ室２８の空室２８ｂとが連通する。

【0065】

従って、本実施形態のシリンダ装置１０Ｂは、ロッド１４の旋回動作において、第２ピストン２２Ａの増力発生を防止でき、変位切換溝６２と支持ピン５６との摩耗を防止できる。

【0066】

（第３実施形態の第１変形例）
図１２Ａに示されるように、本変形例のシリンダ装置１０Ｂは、回転バルブ９２に代えて、段部９８を有する第２ロッド４８と、第２ロッド４８で閉塞されるカバー流路９４を有するロッドカバー１６Ｂと、を備える。なお、図１１Ａのシリンダ装置１０Ｂと同様の構成についての説明は省略される。

【0067】

図１２Ａに示されるように、ロッドカバー１６Ｂは、カバー流路９４と、カバー流路９４に開口する第２ポート４０Ｂとを有する。カバー流路９４には、第２ポート４０Ｂの開口よりも第１方向側に、パッキン収容溝９４ａが形成されている。パッキン収容溝９４ａには、封止パッキン１００が取り付けられている。

【0068】

第２ロッド４８には、段部９８が設けられている。段部９８の第１方向側は大径部９８ａとなっており、大径部９８ａは円筒部４８ｂに繋がっている。大径部９８ａは、カバー流路９４よりもわずかに小さな直径を有する。ロッド１４の押出端位置において、大径部９８ａは、カバー流路９４に挿入される。大径部９８ａの外周面は封止パッキン１００と密着して、第２ポート４０Ｂと第２シリンダ室２８との連通を阻止する。

【0069】

第２ロッド４８は、段部９８の第２方向側に小径部９８ｂを有する。小径部９８ｂは、封止パッキン１００の内径よりも十分に小さな外径を有する。第２ロッド４８が引き込まれて段部９８がカバー流路９４よりも第１方向側に移動すると、小径部９８ｂは、カバー流路９４との間に流体が流通可能な流路を形成する。

【0070】

図１２Ａに示されるロッド１４の押出端位置では、第２ポート４０Ｂの流体は、封止パッキン１００及び大径部９８ａによって封止される。従って、ロッド１４の旋回動作において、第２ピストン２２Ａは、増力用の駆動力を発生しない。このため、本変形例のシリンダ装置１０Ｂは、変位切換溝６２と支持ピン５６との摩耗を防止できる。

【0071】

また、第２ロッド４８の回転変位が終了し、第２ロッド４８が第１方向に向けて変位すると、段部９８がカバー流路９４よりも第１方向側に移動する。その結果、第２ポート４０Ｂと第２シリンダ室２８の空室２８ｂとが連通し、空室２８ｂに流体が供給される。第２ピストン２２Ａに増力用の駆動力を発生させることができる。

【0072】

（第３実施形態の第２変形例）
本変形例のシリンダ装置１０Ｂは、封止パッキン１００を大径部９８ａ側に配置した点で、図１２Ａのシリンダ装置１０Ｂと異なる。その他の点は図１２Ａのシリンダ装置１０Ｂと同様である。本変形例では、第２ロッド４８の大径部９８ａがカバー流路９４よりも第１方向側に移動すると、第２シリンダ室２８に流体が供給され、第２ピストン２２Ａが増力用の駆動力を発生させる。

【0073】

本変形例のシリンダ装置１０Ｂは、図１２Ａのシリンダ装置１０Ｂと同様の効果を奏する。

【0074】

以上の開示は、以下のようにまとめられる。

【0075】

一観点は、第１ピストンを有する第１シリンダ室と、第２ピストンを有する第２シリンダ室と、前記第１ピストンに連結された第１ロッドと、一部が前記第１ロッドと径方向に重なり、ボディから突出する第２ロッドと、前記第１ロッドの軸方向の一部の変位を前記第２ロッドの回転方向の変位に変換し、前記第１ロッドの軸方向の他の一部の変位を前記第２ロッドの軸方向の変位として伝達する変換機構と、を備え、前記第２ピストンは、前記第２ロッドに連結されている、シリンダ装置にある。

【0076】

上述のシリンダ装置は、第２ピストンのストローク長さを短くできるため、第２シリンダ室の全長を削減でき、シリンダ装置の全長を短くできる。

【0077】

上述のシリンダ装置であって、前記変換機構は、前記第１ピストンと前記第２ピストンとの間に位置してもよい。このシリンダ装置は、第２ピストンが第１ピストンのストロークの影響を受けない部位に配置されるため、第２ピストンのストローク長さを短くすることができる。

【0078】

上述のシリンダ装置であって、前記第２シリンダ室の軸方向の長さは、前記第１シリンダ室の軸方向の長さよりも短くてもよい。このシリンダ装置は、軸線方向の寸法を小さくできる。

【0079】

上述のシリンダ装置であって、前記第２シリンダ室は、前記第２ピストンよりも大きな内径を有し、押出端位置の前記第２ピストンを前記第２シリンダ室の内周面から離間させる拡径部を有してもよい。このシリンダ装置は、第２ピストンの回転変位の際の摺動抵抗を抑制することで、変換機構の摩耗を抑制できる。

【0080】

上述のシリンダ装置であって、前記拡径部は、前記押出端位置の前記第２ピストンの軸方向の両側の空室に連通してもよい。このシリンダ装置は、第２ピストンの回転変位の際に増力用の駆動力が第２ピストンに発生するのを防止でき、変換機構の摩耗を防止できる。

【0081】

上述のシリンダ装置は、前記第２シリンダ室の引込端位置に向かう第１方向の端部に開口する第１ポートと、前記第２シリンダ室の押出端位置に向かう第２方向の端部に開口する第２ポートと、を有してもよい。このシリンダ装置は、第１ポートと第２ポートとの間の流体の給排を通じて第２ピストンを駆動できる。

【0082】

上述のシリンダ装置であって、前記第２ポートは、前記押出端位置の前記第２ピストンのパッキンよりも前記第１方向にずれた位置で前記第２シリンダ室に開口してもよい。このシリンダ装置は、第２ピストンの回転変位の際に増力用の駆動力が第２ピストンに発生するのを防止でき、変換機構の摩耗を防止できる。

【0083】

上述のシリンダ装置であって、前記第２シリンダ室は、内周面に前記第２ポートから供給された流体を前記第２ピストンよりも前記第１方向側に逃がすリーク流路を有してもよい。このシリンダ装置は、第２ピストンの回転変位の際に増力用の駆動力が第２ピストンに発生するのを防止でき、変換機構の摩耗を防止できる。

【0084】

上述のシリンダ装置であって、前記リーク流路は、前記第２シリンダ室の前記内周面に軸線方向に延びて形成された溝であってもよい。このシリンダ装置は、第２ピストンの回転変位の際に増力用の駆動力が第２ピストンに発生するのを防止でき、変換機構の摩耗を防止できる。

【0085】

上述のシリンダ装置であって、前記第１シリンダ室の前記第１方向側に開口する第１流体給排部と、前記第１シリンダ室の前記第２方向側に開口する第２流体給排部と、を備え、前記ボディは、前記第２流体給排部と前記第２ポートとを接続する接続流路を有してもよい。このシリンダ装置は、第２ポートへの流体の給排を第２流体給排部を通じて行うことができるため、接続する配管数を減らすことができる。

【0086】

上述のシリンダ装置は、前記第２ピストンの外周部に設けられ、前記第２ピストンの押出端位置において前記第２ポートよりも前記第１方向側に位置する第１パッキンと、前記第２ピストンの前記外周部に設けられ、前記第２ピストンの前記押出端位置において前記第２ポートよりも前記第２方向側に位置する第２パッキンと、を有してもよい。このシリンダ装置は、押出端での流体の漏洩を防止でき、圧力流体の消費量を抑制できる。

【0087】

上述のシリンダ装置であって、前記第２ロッドが挿通するカバー孔を有するロッドカバーと、前記カバー孔と前記第２ロッドとの隙間により形成され、前記第２ポートと前記第２シリンダ室とを流体的に接続するカバー流路と、前記第２ロッドの前記第２方向のストロークエンドにおいて前記カバー流路を塞ぎ、前記第２ロッドが前記第１方向に移動すると前記カバー流路と前記第２シリンダ室とを開通させる封止パッキンと、を有してもよい。このシリンダ装置は、押出端での流体の漏洩を防止でき、圧力流体の消費量を抑制できる。

【0088】

上述のシリンダ装置であって、前記第２ロッドが挿通するカバー孔を有するロッドカバーと、前記カバー孔と前記第２ロッドとの隙間により形成され、前記第２ポートと前記第２シリンダ室とを流体的に接続するカバー流路と、前記カバー流路に配置され、前記第２ロッドと共に回転し、前記第２ロッドが所定角度に位置した際に、前記カバー流路を開通させる回転バルブと、を有してもよい。このシリンダ装置は、押出端での流体の漏洩を防止でき、圧力流体の消費量を抑制できる。

【0089】

上述のシリンダ装置であって、前記第２ピストンは前記第２ロッドに対して回転可能に連結されてもよい。このシリンダ装置は、第２ロッドの回転変位の摺動抵抗が少なくてすむため、変換機構の摩耗を効果的に防止できる。

【0090】

なお、本発明は、上述した開示に限らず、本発明の要旨を逸脱することなく、種々の構成を採り得る。

【符号の説明】

【0091】

１０、１０Ａ、１０Ｂ…シリンダ装置 １２…ボディ
１４…ロッド １６、１６Ｂ…ロッドカバー
２０…第１ピストン ２２、２２Ａ…第２ピストン
２６…第１シリンダ室 ２８…第２シリンダ室
３４…第２流体給排部 ３６…接続流路
３８…第１ポート ４０、４０Ｂ…第２ポート
４２…拡径部 ４６…第１ロッド
４８…第２ロッド

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】