CN112689714B - 流体压力缸 - Google Patents

Abstract

在工作活塞(20)和增力活塞(22)隔着隔壁(26)串联设置的流体压力缸(10)中，向在轴向上相邻的两个压力室封入高压流体。在工作工序中，在封入有高压流体的压力室之间能够使高压流体导通。并且，在工作活塞(20)移动到末端侧时，通过增力切换机构(33)阻止两个压力室之间的流体的导通，对一方的压力室的高压流体进行排气。

Description

流体压力缸

技术领域

本发明涉及一种流体压力缸。

背景技术

在夹紧装置、锁定装置等作业机械中，通常，存在如下情况：在作业工序的前半不需要太大的驱动力，在作业工序的后半需要大的驱动力。因此，作为在这些作业机械中使用的流体压力缸，提出有利用增力机构来使活塞杆的前进行程后半段的推力增大的带增力机构的流体压力缸。

例如，在日本特开2018-17269号公报的流体压力缸中，作为增力机构，设置增力用活塞，在行程的中途，通过使增力用活塞锁定于活塞杆而使推力增加。

在带增力机构的流体压力缸中，为了减少能量消耗量，要求进一步削减工作流体的消耗量。

发明内容

因此，本发明的目的在于提供一种能够在不使结构复杂化的情况下削减工作流体的消耗量的带增力功能的流体压力缸。

本发明的一个观点在于，流体压力缸具备：缸体，该缸体形成有沿轴向延伸的滑动孔；隔壁，该隔壁将所述滑动孔分隔为头侧的工作缸室和末端侧的增力缸室；工作活塞，该工作活塞配置于所述工作缸室，并将所述工作缸室划分为头侧的第一压力室和末端侧的第二压力室；增力活塞，该增力活塞配置于所述增力缸室，并将所述增力缸室划分为头侧的第三压力室和末端侧的第四压力室；以及活塞杆，该活塞杆与所述工作活塞和所述增力活塞连接，并且贯通所述隔壁而向末端侧伸出，在所述第一压力室、第二压力室、第三压力室以及第四压力室中的相邻的两个压力室封入有高压流体，并且所述流体压力缸具备增力切换机构，在所述工作活塞与规定位置相比位于头侧的期间，该增力切换机构允许高压流体在所述两个压力室之间的导通，另一方面，在所述工作活塞与规定位置相比移动到末端侧时，该增力切换机构阻止高压流体在所述两个压力室之间的导通且使所述两个压力室中的一个压力室的高压流体排出。

根据本发明所涉及的流体压力缸，在第一压力室～第四压力室中的相邻的两个压力室封入有高压流体。在工作活塞与规定位置相比位于头侧的情况下，允许高压流体在相邻的两个压力室之间的导通。在该情况下，在相邻的两个压力室之间不产生压力差，推力不增加。另一方面，在工作活塞移动到行程的终端附近的情况下，阻止相邻的两个压力室之间的导通，使一方的压力室的高压流体排出。由此，产生与相邻的两个压力室之间的压力差相应的推力，能够在行程终点附近处使活塞杆的推力增加。高压流体的排气在行程的终点侧进行，因此能够抑制推力的增加所使用的流体量。

附图说明

图1是第一实施方式所涉及的流体压力缸的剖视图。此外，图中的局部放大图是将第三止回阀56放大后的剖视图。

图2是图1的流体压力缸的末端侧的侧视图。

图3A是图1的流体压力缸的隔壁附近的放大剖视图，图3B是工作活塞接近图3A的隔壁附近的状态下的放大剖视图。

图4A是表示实施方式所涉及的流体压力缸的工作工序中的连接状态的流体回路图，图4B是表示图4A的流体压力缸的复位工序中的连接状态的流体回路图。

图5是图1的流体压力缸的工作工序中的剖视图。

图6是图1的流体压力缸的增力工序中的剖视图。

图7是图1的流体压力缸的复位工序中的剖视图(其一)。

图8是图1的流体压力缸的复位工序中的剖视图(其二)。

图9A是第二实施方式所涉及的流体压力缸的俯视图，图9B是图9A的流体压力缸的侧视图。

图10是图9A的流体压力缸的行程始端位置处的剖视图。

图11A是图9A的流体压力缸的驱动装置的流体回路图，表示切换阀在第一位置处的连接状态，图11B是表示图11A的驱动装置的切换阀在第二位置处的连接状态的流体回路图。

图12是图9A的流体压力缸的增力工序中的剖视图。

具体实施方式

以下，列举本发明的优选实施方式，参照附图进行详细说明。此外，为了便于说明，附图的尺寸比率有时被夸张而与实际的比率不同。此外，在本说明书中，将朝向行程的终端的方向称为“末端方向”或“末端侧”，并将该行程的始端的方向称为“头方向”或“头侧”。另外，在本说明书中，“空气”意味着气体状的工作流体，并不特别限定于空气。

(第一实施方式)

如图4A和图4B所示，本实施方式所涉及的流体压力缸10具备缸体12和驱动装置120。

如图1所示，流体压力缸10具备在轴向上较长地延伸的缸体12。如图2所示，缸体12可以设为方形，例如由铝合金等金属材料形成。

如图1所示，在缸体12的内部形成有沿轴向延伸的圆形的滑动孔12a(缸体室)。缸体12具备设置在头侧的头侧主体部14、设置在末端侧的末端侧主体部16以及设置在头侧主体部14与末端侧主体部16之间的隔壁26。如图2所示，头侧主体部14、隔壁26和末端侧主体部16通过连结杆或螺栓16b而在轴向上紧固。

如图1所示，在头侧主体部14的内部形成有圆形的工作缸室14a，在末端侧主体部16的内部形成有圆形的增力缸室16a。工作缸室14a和增力缸室16a形成为相同的内径，并构成缸主体12的滑动孔12a。工作缸室14a和增力缸室16a被隔壁26隔开。

在工作缸室14a配设有工作活塞20，在增力缸室16a配设有增力活塞22。工作活塞20以及增力活塞22与向末端侧贯通隔壁26和缸体12而延伸的活塞杆18连结。

在头侧主体部14设置有头侧端口28、头盖46以及工作活塞20。头盖46安装于工作缸室14a的头侧的端部，工作缸室14a的头侧被该头盖46封闭。

在头盖46的附近形成有头侧端口28。头侧端口28贯通头侧主体部14而形成。头侧端口28设置在工作缸室14a的头侧端部的附近，并经由开口28a与工作缸室14a(第一压力室38)连通。

工作活塞20以能够沿轴向滑动的方式收容于工作缸室14a内。在工作活塞20的外周面形成有环状的衬垫安装槽21a，在该衬垫安装槽21a安装有衬垫21。衬垫21弹性变形并且紧贴于工作缸室14a的内周面，从而将工作缸室14a气密地划分为第一压力室38和第二压力室40。第一压力室38是形成于工作活塞20与头罩46之间的空室，该第一压力室38与工作活塞20相比形成于头侧。另外，第二压力室40是形成于工作活塞20与隔壁26之间的空室，该第二压力室40与工作活塞20相比形成于末端侧。第一压力室38经由开口28a与头侧端口28连通。

工作活塞20在活塞杆18的头侧连结部18a与活塞杆18连结，并构成为与活塞杆18一体地位移。

另一方面，在末端侧主体部16设置有增力活塞22、杆盖48、末端侧端口30以及辅助流路76。

增力活塞22在末端侧主体部16的增力气缸室16a内配设成能够沿轴向滑动。在增力活塞22的外周面设置有环状的衬垫安装槽23a和环状的磁铁安装槽24a。在衬垫安装槽23a安装有由橡胶等弹性材料构成的圆环状的衬垫23。另外，在磁铁安装槽24a安装有圆形环状的磁铁24。另外，在磁铁24的外周部安装有未图示的耐磨环。

增力活塞22经由衬垫23将增力缸室16a气密地划分为第三压力室42和第四压力室44。第三压力室42是增力活塞22的头侧的空室，形成在增力活塞22与隔壁26之间。另外，第四压力室44是增力活塞22的末端侧的空室，形成在增力活塞22与杆盖48之间。第四压力室44与末端侧端口30连通。

另外，在增力活塞22的头侧的端面形成有圆环状的减振器安装槽25a，在该减振器安装槽25a安装有减振器25。减振器25由橡胶等弹性材料构成，并构成为防止增力活塞22与隔壁26的碰撞。增力活塞22构成为：与设置于活塞杆18的中央部的活塞安装部18b连结，并与活塞杆18在轴向上一体地位移。

杆盖48安装于增力缸室16a的末端侧。杆盖48形成为圆板状，在其外周部形成有环状的衬垫安装槽48d。在衬垫安装槽48d安装有圆形环状的衬垫48c。衬垫48c将衬垫安装槽48d气密地密封。

在杆盖48的径向的中心附近，形成有插通孔48a，该插通孔48a沿轴向延伸形成，并用于插通活塞杆18。在插通孔48a设置有防止空气沿着活塞杆18泄漏的杆衬垫48b。另外，在杆盖48的头侧的端面形成有圆环状的减振器安装槽47a，在该减振器安装槽47a安装有减振器47。减振器47由形成为圆形环状的弹性部件构成，通过向增力气缸室16a侧突出来防止增力活塞22与杆盖48的碰撞。

另外，在杆盖48的末端侧安装有固定杆盖48的防脱夹49。防脱夹49是与沿着末端侧主体部16的内周面形成的卡合槽49a卡合的板部件。防脱夹49是周向的一部分被切掉的圆环状的板部件，通过弹性恢复力与卡合槽49a卡合，并与杆盖48的末端侧的端面抵接而阻止杆盖48的脱落。

末端侧端口30形成于末端侧主体部16的末端侧的端部附近。末端侧端口30形成为从末端侧主体部16的外周朝向增力气缸室16a贯通，该末端侧端口30在增力气缸室16a的末端侧的端部与第四压力室44连通。

辅助流路76是形成于末端侧主体部16的内部的流路，并且沿轴向延伸。辅助流路76的一端与末端侧端口30连通，另一端与后述的隔壁26的调整端口32连通。

第三止回阀56设置在辅助流路76的中途。第三止回阀56具有直径比辅助流路76的直径大的空洞部56a和插入该空洞部56a的阀芯56b。该第三止回阀56是形成为有底圆筒状的杯状的部件，在阻止空气流动的方向的下游侧配置有底56c。在阀芯56b的底56c形成有与空洞部56a的端面抵接而堵塞与空洞部56a连通的辅助流路76的环状突起部56d。

另外，在阀芯56b的侧部形成有用于使空气通过的切口部56e。对于从底56c侧流动的空气，构成为阀芯56b的环状突起部56d与空洞部56a的端面分离，并经由切口部56e使空气通过。另外，对于其反向的空气，构成为：阀芯56b的底56c的一部分受到该空气的压力，环状突起部56d与空洞部56a的端面抵接，从而堵塞辅助流路76，阻止空气的流动。

此外，也可以是，为了使第三止回阀56的工作顺畅，在空洞部56a内设置对阀芯56b的环状突起部56d向与空洞部56a的端面抵接的方向施力的弹簧等施力部件56f。另外，后述的第一止回阀52和第二止回阀54也成为与第三止回阀56相同的构造。

如图3A所示，隔壁26具备板状的主体60。在主体60形成有向头侧突出并插入到工作缸室14a的第一连接部63和向末端侧突出并插入到增力缸室16a的第二连接部64。第一连接部63形成为外径与工作缸室14a的内径大致相同的圆柱状，在其外周部安装有衬垫63a。另外，第二连接部64形成为外径与增力缸室16a的内径大致相同的圆柱状，在其外周部安装有衬垫64a。衬垫63a将工作缸室14a与第一连接部63之间的间隙密封，衬垫64a将增力缸室16a与第二连接部64之间的间隙密封。

在隔壁26的径向的中心附近，形成有贯通部61，该贯通部61沿轴向延伸，并用于插通活塞杆18。在贯通部61设置有防止空气沿着活塞杆18泄漏的衬垫62。

另外，隔壁26具有构成增力切换机构33的连通路34、设置于连通路34的导通切换阀35、排气路36以及设置于排气路36的排气切换阀37。

连通路34是使空气在第二压力室40与第三压力室42之间流通的流路，由在轴向上贯通隔壁26的贯通孔65、插入到该贯通孔65的导通切换销35a的内部流路35e以及止动件66的孔部66b构成。

贯通孔65在轴向上贯通隔壁26而形成，并具有形成于头侧的大径部65a、形成于轴向的中央的小径部65b以及形成于末端侧的止动件插入孔65c。大径部65a和止动件插入孔65c形成为比小径部65b大的内径。在大径部65a和小径部65b插入有导通切换销35a。在止动件插入孔65c插入有止动件66。止动件66与导通切换阀35的导通切换销35a的末端侧连结，从而与导通切换销35a一体地位移。另外，止动件66通过在止动件插入孔65c内停止而限制导通切换销35a向头侧的移动。

导通切换阀35构成为具备导通切换销35a。导通切换销35a具有形成在头侧的堵塞部35c和朝向末端侧而在轴向上延伸的杆部35d。杆部35d形成为与贯通孔65的小径部65b的内径大致相同的直径，并以能够沿轴向滑动的方式插入小径部65b。堵塞部35c形成为与贯通孔65的大径部65a的内径大致相同的直径，并构成为能够插入大径部65a。在堵塞部35c的外周部安装有环状的衬垫35b。衬垫35b构成为，在堵塞部35c被压入到大径部65a内时，紧贴于大径部65a而密封连通路34。

另外，在导通切换销35a的堵塞部35c的末端侧安装有施力部件35f。施力部件35f例如由弹簧等构成，并插入到大径部65a与导通切换销35a的间隙。施力部件35f对导通切换销35a向头侧施力，从而使堵塞部35c从贯通孔65分离而向第二压力室40侧突出。即，导通切换阀35构成为，在导通切换销35a未被工作活塞20向末端侧按压的状态下，不妨碍连通路34的导通。

另一方面，排气路36具有检测销收容孔67和连接流路71，该检测销收容孔67在隔壁26的第一连接部63侧的端面开口，并沿轴向延伸，该连接流路71与检测销收容孔67和调整端口32连通。其中，检测销收容孔67具有形成于头侧的大径部67a、形成于大径部67a的末端侧的小径部67b以及止动件插入孔67c。在止动件插入孔67c插入有止动件68。止动件68与检测销37a连结，从而与检测销37a一体地位移。止动件68通过在小径部67b的末端侧的端部停止而限制检测销37a向头侧移动的范围。

连接流路71在形成于小径部67b的侧部的开口部71a与检测销收容孔67连通。小径部67b的开口部71a的周围的规定范围被扩径，并在与排气切换阀37之间形成有间隙。

在连接流路71设置有使空气仅向从开口部71a朝向调整端口32的方向通过的第一止回阀52。第一止回阀52配置为允许空气从第二压力室40排出的朝向。

排气切换阀37具备检测销37a。检测销37a具备在轴向上呈圆柱状延伸的销主体部37b和在销主体部37b的头侧端部向径向外方伸出的凸缘部37c。凸缘部37c形成为比大径部67a的内径稍小的直径，并构成为能够插入大径部67a内。在大径部67a安装有由弹簧等构成的施力部件37f。施力部件37f构成为，通过与凸缘部37c抵接而对检测销37a向头侧施力，从而使凸缘部37c向第二压力室40侧突出。

销主体部37b形成为比小径部67b的内径稍小的直径，并构成为能够沿着小径部67b在轴向上滑动。在销主体部37b的外周部，沿轴向空开间隔地配置有衬垫37d和衬垫37e。衬垫37d及衬垫37e配设于如下的位置：在检测销37a未被工作活塞20按压的状态下，与小径部67b紧贴而阻止检测销收容孔67与连接流路71的连通。即，排气切换阀37在未被工作活塞20按压的状态下阻止了排气路36的连通。

在调整端口32的附近的头侧主体部14设置有补充流路78和第二止回阀54。补充流路78与调整端口32和第二压力室40连通。在补充流路78设置有第二止回阀54。第二止回阀54的一端经由补充流路78而与调整端口32连通。另外，第二止回阀54的另一端经由补充流路78而与第二压力室40连通。第二止回阀54允许空气仅向从调整端口32朝向第二压力室40的方向的通过，并阻止其相反方向的空气的通过。即，第二止回阀54构成为，允许补充到第二压力室40的空气的流通，并阻止其反向的空气。

本实施方式的流体压力缸10如以上那样构成，并且如图4A所示，由驱动装置120驱动。

驱动装置120具备第四止回阀86、节流阀88、切换阀102、高压空气供给源(高压流体供给源)104以及排气口106。该驱动装置120构成为在工作工序中向工作缸室14a的第一压力室38供给高压空气。另外，如图4B所示，驱动装置120构成为，在复位工序中，将蓄积于第一压力室38的空气的一部分朝向第四压力室44供给，并且向第二压力室40供给高压空气。

切换阀102例如是五端口两位置型的阀，具有第一端口102a～第五端口102e，能够切换第一位置(参照图4A)和第二位置(参照图4B)。如图4A及图4B所示，第一端口102a通过配管与头侧端口28连接。第二端口102b通过配管与调整端口32连接。第三端口102c通过配管与排气口106连接。第四端口102d通过配管与高压空气供给源104连接。第五端口102e通过配管经由节流阀88而与排气口106连接，并且经由第四止回阀86与末端侧端口30连接。

如图4A所示，在切换阀102位于第一位置时，第一端口102a与第四端口102d相连，且第二端口102b与第三端口102c相连。

另外，如图4B所示，在切换阀102位于第二位置时，第一端口102a与第五端口102e相连，且第二端口102b与第四端口102d相连。切换阀102通过来自高压空气供给源104的先导压力或电磁阀而在第一位置与第二位置之间切换。

在切换阀102位于第二位置时，第四止回阀86允许空气从头侧端口28朝向末端侧端口30的流动，并阻止空气从末端侧端口30朝向头侧端口28的流动。

节流阀88是为了限制从排气口106排出的第一压力室38的空气的量而设置的，该节流阀88构成为能够变更通路面积以能够调整排气流量的可变节流阀。

此外，也可以在连接第四止回阀86与第四压力室44的配管的中途设置空气罐，从而在复位工序中蓄积从头侧端口28向末端侧端口30供给的空气。通过设置空气罐，能够在复位动作时蓄积足以充满第四压力室44的量的空气，能够使复位动作稳定化。在该情况下，空气罐的容量例如可以设定为第一压力室38的最大容量的约一半。在能够充分确保配管的容量的情况下，不需要空气罐。

流体压力缸10和驱动装置120如以上那样构成，以下对其作用和动作进行说明。

(起动工序)

起动工序在流体压力缸10的使用开始之前，向第二压力室40及第三压力室42填充高压空气。此外，高压空气是压力比大气压高的空气。在此，如图1所示，将流体压力缸10设定于行程的始端位置。另外，将驱动装置120的切换阀102设为第二位置(参照图4B)。由此，高压空气供给源104与调整端口32连接。如图4B所示，高压空气供给源104的高压空气经由第二止回阀54被导入第二压力室40。另外，导入至第二压力室40的高压空气还经由连通路34被导入第三压力室42。由此，成为在第二压力室40和第三压力室42填充有高压空气的状态。起动工序在流体压力缸10的最初的行程之前仅进行一次即可。

(工作工序)

如图4A所示，流体压力缸10的工作工序将驱动装置120的切换阀102设为第一位置来进行。来自高压空气供给源104的高压空气经由切换阀102的第一端口102a供给到头侧端口28。第四止回阀86与第五端口102e侧连接，从而高压空气不流向第四止回阀86侧。第四压力室44经由第三止回阀56、调整端口32、第二端口102b而与排气口106连接。

如图5所示，在工作工序中，来自高压空气供给源104的高压空气如箭头B所示那样流入第一压力室38。通过第二压力室40的高压空气而作用于工作活塞的力与通过填充于第三压力室42的高压空气而作用于增力活塞22的力以相同大小呈反向平衡，因此不对推力作出贡献。因此，在活塞杆18产生与相邻于工作活塞20的第一压力室38和相邻于增力活塞22的第四压力室44的压力差相应的推力，从而活塞杆18朝向末端侧运动(stroking)。

伴随着工作活塞20的行程，从高压空气供给源104(参照图4A)向流体压力缸10供给与第一压力室38的容积相等的量的高压空气。随着工作活塞20和增力活塞22的行程，第二压力室40内的高压空气通过连通路34向第三压力室42移动。在工作工序的期间，储存在第二压力室40和第三压力室42中的高压空气的压力保持恒定。另外，第四压力室44的空气伴随着增力活塞22的行程而从第四压力室44排出。在这种情况下，第四压力室44的空气经由第三止回阀56和辅助流路76而通过调整端口32，并如图4A所示，通过切换阀102的第二端口102b而从排气口106排出。

(增力工序)

如图6所示，伴随着工作活塞20的行程，导通切换阀35的导通切换销35a(参照图3B)被向末端侧按压，并且排气切换阀37的检测销37a(参照图3B)也被向末端侧按压。

其结果是，如图3B所示，导通切换销35a的堵塞部35c插入贯通孔65的大径部65a。而且，堵塞部35c的衬垫35b将大径部65a与堵塞部35c的间隙封闭，由此堵塞连通路34。即，通过导通切换阀35而阻止通过连通路34的第二压力室40与第三压力室42之间的空气的流通。

另外，排气切换阀37的检测销37a向末端侧位移，由此对检测销37a与检测销收容孔67的间隙进行了密封的衬垫37d向凹陷成凹状的开口部71a移动。由此，排气路36开通，调整口32与第二压力室40通过排气路36而连通。储存在第二压力室40的高压空气经由第一止回阀52、调整端口32而从排气口106排出。其结果是，第二压力室40的内压下降，在工作活塞20产生与第二压力室40和第一压力室38的内压之差相应的推力。

另外，在增力活塞22中，产生与储存在第三压力室42中的高压空气的压力和第四压力室44的压力差相应的推力，由此，流体压力缸10能够在行程终点附近使推力增大。流体压力缸10中的推力的增大是通过导通切换阀35和排气切换阀37工作的范围内的第二压力室40的高压空气的排气而产生的。

(复位工序)

如图4B所示，流体压力缸10的复位工序将驱动装置120的切换阀102设为第二位置来进行。来自高压空气供给源104的高压空气经由切换阀102的第二端口102b供给至调整端口32。切换阀102的第一端口102a与第五端口102e相连，头侧端口28经由第四止回阀86而与末端侧端口30相连。另外，头侧端口28经由节流阀88而与排气口106相连。其结果是，储存在第一压力室38中的空气的一部分经由第四止回阀86侧被供给至第四压力室44。另外，储存在第一压力室38中的空气的剩余的一部分从排气口106排出。

如图7所示，在复位工序中，如箭头B所示，向流体压力缸10的调整端口32供给来自高压空气供给源104的高压空气。供给到调整端口32的高压空气经由补充流路78和第二止回阀54而流入第二压力室40。向第二压力室40供给的高压空气的容量与在增力工序中从第二压力室40排出的高压空气的量相等。即，增力工序所需要的高压空气在复位工序中得以补充。此时供给的高压空气的量与工作活塞20的行程所需的高压空气的量相比很少，仅追加较少的高压空气即可。

在复位工序中，由于第二压力室40的内压变得与第三压力室42的内压相等，因此第二压力室40对工作活塞20施加的力与第三压力室42对增力活塞22施加的力平衡而相互抵消。

另一方面，如箭头A所示，从第一压力室38排出的高压空气的一部分流入第四压力室44。随着第一压力室38的空气的排气的进行，第四压力室44与第一压力室38的压力差增大，工作活塞20、增力活塞22以及活塞杆18开始向头侧移动。伴随于此，导通切换阀35恢复到原来的位置，第二压力室40与第三压力室42通过连通路34连通。另外，排气切换阀37将排气路36密封而阻止调整端口32与第二压力室40的连通。

之后，如图8所示，在空气流入第四压力室44的同时，进行第一压力室38的排气，工作活塞20和增力活塞22恢复到行程的始端位置，复位工序结束。

本实施方式所涉及的流体压力缸10起到以下的效果。

在流体压力缸10中作为增力切换机构33具有：连通路34，该连通路34与第二压力室40和第三压力室42连通；排气路36，该排气路36与第二压力室40连通；导通切换阀35，该导通切换阀35在工作活塞20与规定位置相比位于头侧的期间打开连通路34，并且在工作活塞20与规定位置相比移动到末端侧时关闭连通路34；以及排气切换阀37，该排气切换阀37在工作活塞20与规定位置相比位于头侧的期间关闭排气路36，并且在工作活塞20与规定位置相比移动到末端侧时打开排气路36而进行第二压力室40的高压流体的排气。由此，在行程终点附近，第二压力室40和第三压力室42被分离，既能够维持第三压力室42的高压空气，又能够排出第二压力室40的高压空气。由此，除了工作活塞20的推力以外，还加上增力活塞22的推力，从而能够在行程后半段增加推力。

在流体压力缸10中，也可以是，隔壁26具有调整端口32，排气路36经由调整端口32对第二压力室40的高压流体进行排气。

在流体压力缸10中，增力切换机构33也可以是在导通切换阀35关闭了连通路34之后，排气切换阀37打开排气路36。由此，能够防止经由第二压力室40的第三压力室42的高压空气的流出，能够抑制高压空气的使用量。

在流体压力缸10中，也可以是，导通切换阀35具有一端向第二压力室40侧突出且另一端插入到连通路34的导通切换销35a，通过导通切换销35a被工作活塞20按压而向末端侧位移，从而堵塞连通路34。由此，能够利用工作活塞20的行程动作来使导通切换阀35工作，能够简化装置结构。

在流体压力缸10中，排气切换阀37也可以构成为，具有对排气路36进行密封并且一端突出到第二压力室40的检测销37a，通过检测销37a被工作活塞20按压而向末端侧位移，从而解除排气路36的密封。由此，能够利用工作活塞20的行程动作来进行经由排气路36的第二压力室40的排气，从而装置结构被简化。

在流体压力缸10中，也可以是，在排气通路36设置有第一止回阀52，该第一止回阀52使空气仅向从第二压力室40朝向调整端口32的方向通过，并阻止其反向的空气。由此，在复位工序中，能够防止排气切换阀37的误动作。

在流体压力缸10中，也可以是，还具有与调整端口32和第二压力室40连通的补充流路78，并且在补充流路78设置有第二止回阀54，该第二止回阀54使空气仅向从调整端口32朝向第二压力室40的方向通过，并阻止其反向的空气。通过设置第二止回阀54，在复位工序中，能够抑制过量的高压空气向第二压力室40的流入。

在上述的流体压力缸10中，也可以还具有与第四压力室44和调整端口32连通的辅助流路76。由此，在工作工序和增力工序中，能够通过调整端口32进行第四压力室44的空气的排气。

在上述的流体压力缸10中，也可以在辅助流路76设置有第三止回阀56，该第三止回阀56仅使从第四压力室44朝向调整端口32的方向的空气通过，并阻止其相反方向的空气。由此，在复位工序中，在向调整端口32供给高压空气时，能够防止高压空气流入第四压力室44，从而能够抑制高压空气的消耗量。

在流体压力缸10中，也可以构成为：还具备与流体压力缸10的第一压力室38、第二压力室40以及第四压力室44连接的驱动装置120，驱动装置120具有切换阀102、高压空气供给源104、排气口106以及第四止回阀86，在切换阀102的第一位置，第一压力室38与高压空气供给源104连通，并且第四压力室44和调整端口32(增力切换机构33)与排气口106连通；在切换阀102的第二位置，第一压力室38经由第四止回阀86而与第四压力室44连通并且第一压力室38与排气口106连通，且第二压力室40经由调整端口32而与高压空气供给源104连通。由此，在复位工序中，能够向第四压力室44供给蓄积于第一压力室38的空气，因此能够抑制高压空气的消耗量。

在上述的流体压力缸10中，也可以在第一压力室38与排气口106之间设置节流阀88。由此，能够适当地调节向第四压力室44供给的空气的量。

(第二实施方式)

如图9A所示，本实施方式的流体压力缸10A具有头侧主体部14A和末端侧主体部16A。在本实施方式中，在末端侧主体部16A封入有高压流体。另外，为了进一步增加行程终点处的推力，将末端侧主体部16A的尺寸(宽度及高度)设为比头侧主体部14A的尺寸大。

如图9B所示，头侧主体部14A和末端侧主体部16A的截面形成为方形。头侧主体部14A和末端侧主体部16A通过连结杆或螺栓在轴向上连结。

如图10所示，流体压力缸10A的缸体12A具备头侧主体部14A和末端侧主体部16A，两者经由隔壁部126而在轴向上连结。在头侧主体部14A设置有头侧端口28A和末端侧端口30A。在末端侧主体部16A的末端侧的端部附近设置有调整端口32A。

另外，在隔壁部126的外周附近形成有储存空气排气端口162，该储存空气排气端口162用于排出被封入增力缸室116a的高压空气。储存空气排气端口162经由调整阀160而与第三压力室42连通。储存空气排气端口162用于在流体压力缸10A的维护等时将储存在增力缸室116a内的高压空气排出，或在起动时将高压空气导入增力缸室116a。

在隔壁部126的中央部形成有使活塞杆18A滑动自如地插通的插通孔126c。在插通孔126c设置有用于防止流体在轴向上的泄漏的衬垫118。在隔壁部126设置有向头侧延伸出并插入到工作缸室14a内的头侧连接部126a。另外，在隔壁部126的末端侧设置有插入到增力缸室116a的末端侧连接部126b。在末端侧连接部126b安装有用于避免与增力活塞22A的碰撞的圆环状的缓冲部件124。

末端侧主体部16A具有主体部116。在该主体部116的内侧形成有由圆形的空洞部构成的增力缸室116a。增力缸室116a沿轴向延伸。在该增力缸室116a的内部，在轴向上滑动自如地配设有增力活塞22A。增力活塞22A与活塞杆18A连结。在增力活塞22A的外周部安装有磁铁24和衬垫23。增力活塞22A将增力缸室116a分隔为头侧的第三压力室42和末端侧的第四压力室44。

另外，在增力活塞22A设置有导通切换阀35A，该导通切换阀35A对在轴向上相邻的第三压力室42与第四压力室44之间的高压流体的导通状态进行切换。导通切换阀35A具备沿轴向贯通增力活塞22A的贯通孔122和插入到贯通孔122的导通切换销35a。

贯通孔122具有末端侧扩径部122a、缩径部122b和头侧扩径部122c。导通切换阀35A的导通切换销35a与参照图3A说明的导通切换销35a相同。在缩径部122b插入有导通切换销35a的杆部35d。另外，在末端侧扩径部122a侧配置有导通切换销35a的堵塞部35c。导通切换销35a通过施力部件35f的作用力向末端侧突出。

而且，构成为能够经由贯通孔122和导通切换销35a的内部流路35e而使第三压力室42与第四压力室44之间的高压空气导通。即，在本实施方式中，通过贯通孔122和内部流路35e来构成连通路。另外，当增力活塞22A向末端侧移动时，导通切换销35a被杆盖48A按压，堵塞部35c及其外周部的衬垫35b插入贯通孔122，堵塞贯通孔122，从而阻止第三压力室42与第四压力室44的导通。

杆盖48A设置在末端侧主体部16A的末端侧的端部附近，并封闭增力缸室116a的末端侧一端。在杆盖48A设置有排气切换阀37A，该排气切换阀37A切换第四压力室44的高压空气的排气。排气切换阀37A具备沿轴向贯通杆盖48A的贯通孔139和插入到贯通孔139的检测销137。

贯通孔139的末端侧的端部被盖部件150封闭，在该盖部件150的头侧配设有检测销137。检测销137被配置在盖部件150与检测销137之间的弹簧等施力部件140向头侧施力。因此，检测销137的头侧的顶端部突出到第四压力室44内。

在检测销137的基端部138的外周部，在轴向上分离地安装有环状的衬垫141和衬垫142。衬垫141和衬垫142将贯通孔139与检测销137之间的间隙密封。在衬垫141与衬垫142之间设置有流路143。流路143的内侧与贯通孔139连通，且外侧与通气槽144连通。通气槽144是遍及杆盖48A的外周部的周向的整个区域而形成的环状的槽，该通气槽144与调整端口32A连通。在通气槽144的头侧设置有衬垫146，在末端侧设置有衬垫148。通过这些衬垫146、衬垫148而将通气槽144保持气密。调整端口32A能够经由通气槽144、流路143以及贯通孔139而与第四压力室44连通。即，在本实施方式中，贯通孔139、流路143以及通气槽144构成排气路。

在检测销137移动到头侧的状态下，贯通孔139被衬垫141、衬垫142堵塞，从而第四压力室44的高压流体不会被排出。另一方面，构成为，当增力活塞22A向末端侧移动时，检测销137被向末端侧按压，衬垫141、衬垫142与流路143相比移动到末端侧。当衬垫141、衬垫142与流路143相比移动到末端侧时，第四压力室44与调整端口32A连通。

如以上那样构成的本实施方式的流体压力缸10A由图11A以及图11B所示的驱动装置120A驱动。

如图11A所示，驱动装置120A具备第四止回阀86、节流阀88、切换阀102、高压空气供给源104、排气口106以及第五止回阀108。该驱动装置120A构成为在工作工序中向工作缸室14a的第一压力室38供给高压空气。另外，如图11B所示，驱动装置120A构成为，在复位工序中，将蓄积于第一压力室38的空气的一部分朝向第二压力室40供给，并且向第四压力室44供给高压空气。

切换阀102例如是五端口两位置型的阀，具有第一端口102a～第五端口102e，能够切换第一位置(参照图11A)和第二位置(参照图11B)。如图11A和图11B所示，第一端口102a通过配管与头侧端口28A连接。第二端口102b通过配管与调整端口32A及第五止回阀108的下游侧连接。第三端口102c通过配管与排气口106连接。第四端口102d通过配管与高压空气供给源104连接。第五端口102e通过配管经由节流阀88而与排气口106连接，并且经由第四止回阀86而与末端侧端口30A及第五止回阀108的上游侧连接。

如图11A所示，在切换阀102位于第一位置时，第一端口102a与第四端口102d相连，且第二端口102b与第三端口102c相连。

另外，如图11B所示，在切换阀102位于第二位置时，第一端口102a与第五端口102e相连，且第二端口102b与第四端口102d相连。切换阀102通过来自高压空气供给源104的先导压力或电磁阀而在第一位置与第二位置之间切换。

在切换阀102位于第二位置时，第四止回阀86允许空气从头侧端口28A朝向末端侧端口30A的流动，并阻止空气从末端侧端口30A朝向头侧端口28A的流动。另外，在切换阀102位于第二位置时，第五止回阀108阻止高压空气从第二端口102b朝向末端侧端口30A的流动。

本实施方式所涉及的流体压力缸10A和其驱动装置120A如以上那样构成，以下对其作用与动作一起进行说明。

(工作工序)

如图11A所示，流体压力缸10A的工作工序将驱动装置120A的切换阀102设为第一位置来进行。来自高压空气供给源104的高压空气经由切换阀102的第一端口102a供给到头侧端口28A。第四止回阀86与第五端口102e侧连接，从而高压空气不流向第四止回阀86侧。第二压力室40经由末端侧端口30A及第五止回阀108而与排气口106连接。另外，调整端口32A与排气口106连接。

如图10所示，在工作工序中，来自高压空气供给源104的高压空气从头侧端口28A流入第一压力室38。由此，在工作活塞20产生朝向末端侧的推力。其结果是，活塞杆18A朝向末端侧运动。此外，封入第三压力室42和第四压力室44的高压空气通过导通切换阀35A导通，因此在增力活塞22A不产生推力。

伴随着工作活塞20的行程，从高压空气供给源104(参照图11A)向流体压力缸10A供给第一压力室38的容积量的高压空气。在工作工序的期间中，储存在第三压力室42和第四压力室44中的高压空气的压力保持恒定。另外，第二压力室40的空气伴随着工作活塞20的行程而从第二压力室40排出。在该情况下，如图11A所示，第二压力室40的空气通过末端侧端口30A和第五止回阀108而从排气口106排出。

(增力工序)

如图12所示，伴随着增力活塞22A的行程，导通切换阀35A的导通切换销35a被向头侧按压，并且排气切换阀37A的检测销37a被向末端侧按压。

其结果是，导通切换销35a的堵塞部35c插入贯通孔122而堵塞贯通孔122。由此，阻止第三压力室42与第四压力室44之间的高压空气的导通。

另外，通过排气切换阀37A的检测销37a向末端侧位移，将检测销37a与贯通孔139的间隙密封的衬垫141、衬垫142从流路143脱离，从而调整端口32A与第四压力室44连通。其结果是，储存在第四压力室44中的高压空气从排气口106排出。即，保持于在第三压力室42中贮存有高压空气的状态，另一方面，第四压力室44的内压下降。由此，在增力活塞22A产生与第四压力室44和第三压力室42的内压之差相应的推力。该推力被加到工作活塞20的推力中，因此在行程终点附近处流体压力缸10A的推力增大。这样，流体压力缸10A的推力的增大是通过对导通切换阀35A和排气切换阀37A工作的范围内的第四压力室44的高压空气进行排气而产生的。

(复位工序)

如图11B所示，流体压力缸10A的复位工序将驱动装置120的切换阀102设为第二位置来进行。来自高压空气供给源104的高压空气经由切换阀102的第二端口102b供给至调整端口32A。切换阀102的第一端口102a与第五端口102e相连，头侧端口28A经由第四止回阀86而与末端侧端口30A相连。另外，头侧端口28A经由节流阀88而与排气口106相连。其结果是，储存在第一压力室38中的空气的一部分经由第四止回阀86侧被供给至第二压力室40。另外，储存在第一压力室38中的空气的剩余的一部分从排气口106排出。

在复位工序中，向流体压力缸10A的调整端口32A供给来自高压空气供给源104的高压空气。供给到调整端口32A的高压空气流入第四压力室44。由此，进行在增力工序中排出的高压空气的补充。此时补充的高压空气的量与工作活塞的行程所需的高压空气的量相比很少，仅追加较少的高压空气即可。

另一方面，从第一压力室38排出的高压空气的一部分流入第二压力室40。随着第一压力室38的空气的排气的进行，第二压力室40与第一压力室38的压力差增大，从而工作活塞20向头侧移动。然后，工作活塞20和增力活塞22A恢复到行程的始端位置，复位工序结束。这样，从第一压力室38供给工作活塞20的复位所需要的空气，因此不需要向第二压力室40供给高压空气。

本实施方式所涉及的流体压力缸10A起到以下的效果。

本实施方式的流体压力缸10A在第三压力室42和第四压力室44封入有高压流体，增力切换机构33A具备设于增力活塞22A的导通切换阀35A和设于杆盖48A的排气切换阀37A。根据该流体压力缸10A，能够不设置复杂的锁定机构而在行程终点增大推力。另外，不需要使活塞与活塞杆连结的机械式锁定机构，因此对于轴向的冲击难以引起不适合，可靠性优异。

另外，本实施方式的流体压力缸10A能够使增力活塞22A的直径比工作活塞20的直径大。因此，通过增大增力活塞22A的直径，能够维持行程终点的推力，并且能够使工作活塞20的直径小型化，能够进一步削减高压空气的消耗量。

在上述中，对本发明列举优选的实施方式进行了说明，但本发明并不限定于上述实施方式，能够在不脱离本发明的宗旨的范围内进行各种改变，这一点自不必说。

即，在上述的实施方式中，示出了将流体压力缸10、10A的驱动装置120、120A配置在流体压力缸10、10A的外部的例子，但本发明并不限定于此。也可以使构成驱动装置120、120A的部件的一部分或全部内置于缸体12内。

另外，也可以构成为：在流体压力缸10的第一压力室38和第二压力室40封入高压流体，利用增力活塞22进行工作行程，在增力工序中从工作活塞20产生追加的推力。

Claims (15)

1.一种流体压力缸，其特征在于，具备：

缸体（12），该缸体形成有沿轴向延伸的滑动孔（12a）；

隔壁（26），该隔壁将所述滑动孔分隔为头侧的工作缸室（14a）和末端侧的增力缸室（16a）；

工作活塞（20），该工作活塞配置于所述工作缸室，并将所述工作缸室分隔为头侧的第一压力室（38）和末端侧的第二压力室（40）；

增力活塞（22），该增力活塞配置于所述增力缸室，并将所述增力缸室分隔为头侧的第三压力室（42）和末端侧的第四压力室（44）；以及

活塞杆（18），该活塞杆与所述工作活塞和所述增力活塞连接，并且贯通所述隔壁而向末端侧伸出，

在所述第一压力室、所述第二压力室、所述第三压力室以及所述第四压力室中的所述第二压力室和所述第三压力室封入有高压流体，并且

所述流体压力缸具备增力切换机构（33），在所述工作活塞与规定位置相比位于头侧的期间，该增力切换机构允许高压流体在所述第二压力室和所述第三压力室之间的导通，另一方面，在所述工作活塞与规定位置相比移动到末端侧时，该增力切换机构阻止高压流体在所述第二压力室和所述第三压力室之间的导通且使所述第二压力室的高压流体排出，

所述增力切换机构具有：

连通路（34），该连通路与所述第二压力室和所述第三压力室连通；

排气路（36），该排气路与所述第二压力室连通；

导通切换阀（35），在所述工作活塞与规定位置相比位于头侧的期间，该导通切换阀打开所述连通路，并且在所述工作活塞与规定位置相比移动到末端侧时，该导通切换阀关闭所述连通路；以及

排气切换阀（37），在所述工作活塞与规定位置相比位于头侧的期间，该排气切换阀关闭所述排气路，并且在所述工作活塞与规定位置相比移动到末端侧时，该排气切换阀打开所述排气路而进行所述第二压力室的高压流体的排气。

2.根据权利要求1所述的流体压力缸，其特征在于，

所述连通路、所述排气路、所述导通切换阀以及所述排气切换阀设置于所述隔壁。

3.根据权利要求1所述的流体压力缸，其特征在于，

还具备驱动装置（120），该驱动装置与所述第一压力室、所述第二压力室以及所述第四压力室连接，

所述驱动装置具有驱动装置切换阀（102）、高压流体供给源（104）、排气口（106）以及第四止回阀（86），

在所述驱动装置切换阀的第一位置，所述第一压力室与所述高压流体供给源连通，并且所述第四压力室和所述增力切换机构与所述排气口连通，

在所述驱动装置切换阀的第二位置，所述第一压力室经由所述第四止回阀而与所述第四压力室连通，并且所述第一压力室与所述排气口连通，且所述第二压力室与所述高压流体供给源连通。

4.根据权利要求1或2所述的流体压力缸，其特征在于，

在所述排气路设置有第一止回阀（52），该第一止回阀使流体仅向被排出的方向通过，并阻止与该方向反向的流体。

5.根据权利要求1或2所述的流体压力缸，其特征在于，

还具有与所述第二压力室连通的补充流路（78），在所述补充流路设置有使朝向所述第二压力室的流体通过的第二止回阀（54）。

6.根据权利要求1所述的流体压力缸，其特征在于，

所述导通切换阀具有导通切换销（35a），该导通切换销的一端朝向所述第二压力室和所述第三压力室中的任意一方突出，该导通切换销的另一端插入到所述连通路，所述导通切换销随着所述工作活塞的位移而被沿轴向按压，由此堵塞所述连通路。

7.一种流体压力缸，其特征在于，具备：

缸体（12），该缸体形成有沿轴向延伸的滑动孔（12a）；

隔壁（26），该隔壁将所述滑动孔分隔为头侧的工作缸室（14a）和末端侧的增力缸室（16a）；

工作活塞（20），该工作活塞配置于所述工作缸室，并将所述工作缸室分隔为头侧的第一压力室（38）和末端侧的第二压力室（40）；

增力活塞（22），该增力活塞配置于所述增力缸室，并将所述增力缸室分隔为头侧的第三压力室（42）和末端侧的第四压力室（44）；以及

活塞杆（18），该活塞杆与所述工作活塞和所述增力活塞连接，并且贯通所述隔壁而向末端侧伸出，

在所述第一压力室、所述第二压力室、所述第三压力室以及所述第四压力室中的所述第三压力室和所述第四压力室封入有高压流体，

所述流体压力缸具备增力切换机构（33），在所述工作活塞与规定位置相比位于头侧的期间，该增力切换机构允许高压流体在所述第三压力室和所述第四压力室之间的导通，另一方面，在所述工作活塞与规定位置相比移动到末端侧时，该增力切换机构阻止高压流体在所述第三压力室和所述第四压力室之间的导通且使所述第三压力室和所述第四压力室中的一个压力室的高压流体排出，

所述增力切换机构具有：

连通路（35e），该连通路与所述第三压力室和所述第四压力室连通；

排气路，该排气路与所述第四压力室连通；

导通切换阀，在所述工作活塞与规定位置相比位于头侧的期间，该导通切换阀打开所述连通路，并且在所述工作活塞与规定位置相比移动到末端侧时，该导通切换阀关闭所述连通路；以及

排气切换阀，在所述工作活塞与规定位置相比位于头侧的期间，该排气切换阀关闭所述排气路，并且在所述工作活塞与规定位置相比移动到末端侧时，该排气切换阀打开所述排气路而进行所述第四压力室的高压流体的排气，

在所述增力活塞设有所述连通路和所述导通切换阀。

8.根据权利要求7所述的流体压力缸，其特征在于，

具备杆盖（48），该杆盖密封所述第四压力室的末端侧的端部，所述杆盖具备所述排气路和所述排气切换阀。

9.根据权利要求1或7所述的流体压力缸，其特征在于，

所述缸体具有与所述排气路连通的调整端口（32），所述排气路经由所述调整端口使高压流体进行排出。

10.根据权利要求1或7所述的流体压力缸，其特征在于，

在所述增力切换机构中，在所述导通切换阀关闭了所述连通路之后，所述排气切换阀打开所述排气路。

11.根据权利要求7所述的流体压力缸，其特征在于，

所述导通切换阀具有导通切换销（35a），该导通切换销的一端朝向所述第三压力室和所述第四压力室中的任意一方突出，该导通切换销的另一端插入到所述连通路，所述导通切换销随着所述工作活塞的位移而被沿轴向按压，由此堵塞所述连通路。

12.根据权利要求1或7所述的流体压力缸，其特征在于，

所述排气切换阀具有检测销（37a），该检测销的基端部插入所述排气路而密封所述排气路，该检测销的顶端部向头侧突出，所述检测销被所述工作活塞或所述增力活塞按压而向末端侧位移，由此解除所述排气路的密封。

13.根据权利要求9所述的流体压力缸，其特征在于，

还具有与所述第四压力室和所述调整端口连通的辅助流路（76），在所述辅助流路设置有第三止回阀（56），该第三止回阀仅使从所述第四压力室朝向所述调整端口的方向的流体通过，并阻止与该方向反向的流体。

14.根据权利要求7所述的流体压力缸，其特征在于，

还具备驱动装置（120A），该驱动装置与所述第一压力室、所述第二压力室以及所述第四压力室连接，

所述驱动装置具有驱动装置切换阀、高压流体供给源、排气口以及第四止回阀，

在所述驱动装置切换阀的第一位置，所述第一压力室与所述高压流体供给源连通，并且所述第四压力室和所述第二压力室与所述排气口连通，

在所述驱动装置切换阀的第二位置，所述第一压力室经由所述第四止回阀而与所述第二压力室连通，并且所述第一压力室与所述排气口连通，且所述第四压力室与所述高压流体供给源连通。

15.根据权利要求3或14所述的流体压力缸，其特征在于，

在所述第一压力室与所述排气口之间设置有节流阀（88）。

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