JP2004301310A - 流体圧シリンダ - Google Patents
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Abstract
【課題】ロック機構の締結力を低下させることなく、流体圧シリンダの小型化および低コスト化を達成する。
【解決手段】シリンダチューブ２２にピストンロッド１９が固定されたメインピストン２１が往復動自在に収容され、シリンダチューブ２２はクランプ圧力室３０とクランプ解除圧力室３１とに区画される。ロックケース２４にはピストンロッド１９に締結する締結状態と、締結を解除する解除状態とに作動自在となるロックユニット２３が組み込まれる。ロックケース２４にロックユニット２３を締結状態する作動位置と解除状態にする退避位置とに往復動自在となるロックピストン４８が収容され、ロックケース２４はロック圧力室５０とロック解除圧力室５１とに区画される。ロック圧力室５０には流体を案内する流体供給路５５が開口されるとともにロック用ばね部材４９が組み込まれる。
【選択図】 図３
【解決手段】シリンダチューブ２２にピストンロッド１９が固定されたメインピストン２１が往復動自在に収容され、シリンダチューブ２２はクランプ圧力室３０とクランプ解除圧力室３１とに区画される。ロックケース２４にはピストンロッド１９に締結する締結状態と、締結を解除する解除状態とに作動自在となるロックユニット２３が組み込まれる。ロックケース２４にロックユニット２３を締結状態する作動位置と解除状態にする退避位置とに往復動自在となるロックピストン４８が収容され、ロックケース２４はロック圧力室５０とロック解除圧力室５１とに区画される。ロック圧力室５０には流体を案内する流体供給路５５が開口されるとともにロック用ばね部材４９が組み込まれる。
【選択図】 図３
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は空気圧などの流体圧力によってピストンロッドを往復動させる流体圧シリンダに関し、特に、ロック機構を備えた流体圧シリンダに適用して有効な技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
自動車の車体組立ラインには、プレス工程において成型されたパネル材をスポット溶接などによって接合する複数の工程が設けられている。これらの工程としては、車体の土台を形成するアンダーボデー工程、車体の側面部を形成するサイドボデー工程、アンダーボデーとサイドボデーとを接合することにより車体の骨格を形成するメインボデー工程、メインボデーにドアやフードなどを組み付けるメタルライン工程などがある。これらの工程のための作業ステージを備えた車体組立ライン上には複数の搬送台車が設けられており、各パネル材は搬送台車に固定されて各作業ステージを移動することになる。車体組立ラインの最終ステージと最初のステージとは復帰ラインによって連結されており搬送台車は車体組立ライン上を循環される（たとえば、特許文献１参照）。
【０００３】
搬送台車はクランプアームを備えており、搬送台車上に配置されたパネル材は位置決めされた状態でクランプアームにより固定される。このクランプアームを揺動させるための駆動源としては流体圧シリンダを用いることが多く、搬送台車にエア配管を接続することによって流体圧シリンダに圧縮空気が供給される。しかしながら、搬送台車は各作業ステージ間を移動するため、移動時には搬送台車からエア配管を取り外す必要がある。このように、搬送台車が移動する中間の作業ステージにおいて、流体圧シリンダには圧縮空気の供給が断たれた状況下でパネル材を固定することが要求される。
【０００４】
この要求を満たすため、クランプアームが連結されるピストンロッドを固定するロック機構を備えた流体圧シリンダが開発されている。この流体圧シリンダは、パネル材を固定した状態でピストンロッドの移動を規制することができ、圧縮空気が断たれた状態であってもパネル材を固定することができる。
【０００５】
【特許文献１】
特開平４−２８３０３４号公報（第４頁、図７）
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、ロック機構を備えた流体圧シリンダは、ばね力によってロック機構を作動させ、このばね力に対向する空気圧によってロック機構の作動を解除させることが多い。従って、パネル材を固定する際のクランプ力を高めようとすると、ばね部材のばね力を高めることによってロック機構の締結力を増大させる必要があるだけでなく、ロック機構を解除させるための過大な空気圧が必要となる。このように、ロック機構の締結力強化は、流体圧シリンダの大型化や高コスト化を招くことになっていた。
【０００７】
本発明の目的は、ロック機構の締結力を低下させることなく、流体圧シリンダの小型化および低コスト化を達成することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明の流体圧シリンダは、ピストンロッドに固定されるメインピストンを往復動自在に収容するシリンダ本体と、前記シリンダ本体に組み込まれ、前記ピストンロッドに締結する締結状態と締結を解除する解除状態とに作動するロックユニットと、前記ロックユニットを締結状態に切り換える作動位置と解除状態に切り換える退避位置との間で往復動自在に前記シリンダ本体に収容され、ロック圧力室とロック解除圧力室とを区画するロックピストンと、前記ロック圧力室に連通し、前記ロックピストンを介して前記ロックユニットに推力を加える流体を案内する流体供給路と、前記ロック圧力室に組み込まれ、前記ロックピストンを介して前記ロックユニットにばねの推力を加えるばね部材とを有し、流体の推力とばねの推力とを前記ロックユニットを介して前記ピストンロッドの軸方向に加えることを特徴とする。
【０００９】
本発明の流体圧シリンダは、流体の推力とばねの推力とにより前記ロックユニットに歪み力を蓄えることを特徴とする。
【００１０】
本発明の流体圧シリンダは、前記ロックユニットに生ずる遊びをばねの推力により取り除いた後に、流体の推力とばねの推力とにより前記ロックユニットに歪み力を蓄えることを特徴とする。
【００１１】
本発明の流体圧シリンダは、前記ロックピストンに摺動自在に装着され、前記ロックピストンが前記作動位置に向けて所定のストロークで移動した後に前記流体供給路を前記ロック圧力室に開口するプランジャを有し、前記ロックピストンにばねの推力を加えた後に、前記ロックピストンにばねの推力と流体の推力とを加えることを特徴とする。
【００１２】
本発明の流体圧シリンダは、前記ロックピストンは前記ピストンロッドの径方向に往復動し、前記ロックピストンに形成される傾斜面を介して推力を前記ロックユニットに伝達することを特徴とする。
【００１３】
本発明の流体圧シリンダは、前記ロックユニットは前記ピストンロッドの外周面に配置されるボールと、前記ピストンロッドの軸方向に往復動自在に装着され前記ボールを介して前記ピストンロッドに締結するロックスリーブとを備えることを特徴とする。
【００１４】
本発明の流体圧シリンダは、前記ピストンロッドの往復動によりクランプアームを揺動させることを特徴とする。
【００１５】
本発明によれば、流体の推力とばねの推力とによりロックユニットを締結状態に切り換えるようにしたので、ロックユニットの締結力を低下させることなく、ばね部材のばね力を低く設定することができる。これにより、流体圧シリンダの小型化や低コスト化を達成することができる。
【００１６】
また、流体の推力とばねの推力とによりロックユニットに歪み力を蓄えることができるため、流体を排出した後であっても歪み力とばねの推力とにより高い締結力を維持することができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。
【００１８】
図１は搬送台車１０によって自動車車体を構成するパネル材を搬送するようにした車体組立ラインの一部を示す平面図である。搬送台車１０は複数の車輪１１を有し、最初の作業ステージＳ１から最終の作業ステージＳｎまで走行する。最初の作業ステージＳ１では車体を構成するパネル材がワークＷとして搬送台車１０に搬入され、最終の作業ステージＳｎでは所定の組立作業が終了したワークＷが搬送台車１０から取り外されることになる。それぞれの搬送台車１０にはワークＷをクランプつまり締め付けて固定するためのクランプ機構１２が設けられている。図１においては、それぞれの搬送台車１０に２つずつクランプ機構１２が設けられているが、ワークＷのサイズなどに応じて任意の数のクランプ機構１２を搬送台車１０に設けることができる。
【００１９】
図２は図１のクランプ機構１２を示す正面図であり、このクランプ機構１２には本発明の一実施の形態である流体圧シリンダ１３が組み付けられている。搬送台車１０にはワークＷを支持する支持台１４が設けられ、この支持台１４にはワークＷをクランプするためのクランプアーム１５がピン１６を中心に揺動自在に装着されている。支持台１４には流体圧シリンダ１３がこれに固定されたクレビス１７の部分でピン１８を介して揺動自在に装着されており、流体圧シリンダ１３のピストンロッド１９がクランプアーム１５にピン２０を介して連結されている。ピストンロッド１９が所定のストロークで前進方向つまり流体圧シリンダ１３の内部から突出する方向に移動すると、クランプアーム１５はワークＷを締め付け固定つまりクランプする。
【００２０】
図３は図２の流体圧シリンダ１３を示す断面図である。図３に示すように、流体圧シリンダ１３は、メインピストン２１が軸方向に往復動自在に収容されるシリンダチューブ２２と、これに取り付けられロックユニット２３を収容するロックケース２４とを備えており、ロックケース２４はロックユニット収容部２５とこれの径方向に延びるロックピストン収容部２６とを備えている。また、シリンダチューブ２２の端部にはエンドカバー２７が取り付けられ、ロックケース２４の端部にはロッドカバー２８が取り付けられている。これらのシリンダチューブ２２、ロックケース２４、エンドカバー２７およびロッドカバー２８によりシリンダ本体２９が形成されている。
【００２１】
シリンダチューブ２２内に収容されるメインピストン２１によって、シリンダチューブ２２内はクランプ圧力室３０とクランプ解除圧力室３１とに区画されており、クランプ圧力室３０に連通する給排ポート３２はエンドカバー２７に形成され、クランプ解除圧力室３１に連通する給排ポート３３はロッドカバー２８に形成されている。給排ポート３２よりクランプ圧力室３０に流体である圧縮空気を供給するとメインピストン２１はロッドカバー２８に向けて前進移動する一方、給排ポート３３よりクランプ解除圧力室３１に圧縮空気を供給するとメインピストン２１はエンドカバー２７に向けて後退移動する。
【００２２】
メインピストン２１はシール材３４が設けられた環状の第１ディスク３５と、円筒部３６を有する第２ディスク３７とを備えており、第２ディスク３７の円筒部３６の内周面には雌ねじ３６ａが形成されている。また、第１ディスク３５と第２ディスク３７との間には環状の磁石３８が挟み込まれており、シリンダチューブ２２に設けられた図示しないセンサにより磁石３８を介してメインピストン２１の位置を検出できるようになっている。
【００２３】
また、一端に雄ねじ１９ａが形成されるピストンロッド１９は、雄ねじ１９ａを介してメインピストン２１の第２ディスク３７にねじ結合されるとともに、ロッドカバー２８に往復動自在に支持されている。メインピストン２１に固定されたピストンロッド１９は、クランプ圧力室３０とクランプ解除圧力室３１とに対する圧縮空気の給排制御によりメインピストン２１と一体になって軸方向に移動する。
【００２４】
ロックケース２４内に収容されるロックユニット２３は、ピストンロッド１９の外周に複数配置されるボールとしての鋼球３９と、これら複数の鋼球３９を保持するとともにピストンロッド１９に貫かれて設けられる筒状の保持器４０とを備えており、保持器４０はピストンロッド１９に対して往復動自在となっている。また、ロックユニット２３は内周面がテーパ面４１ａとなったロックスリーブ４１を保持器４０の外周側に備えており、このロックスリーブ４１はロックケース２４に往復動自在となって収容される。このように、ピストンロッド１９の外周面とロックスリーブ４１のテーパ面４１ａとの間には複数の鋼球３９が配置されており、ロックスリーブ４１を軸方向に移動させることにより、ロックユニット２３は、鋼球３９をピストンロッド１９に押圧してピストンロッド１９とロックスリーブ４１とを締結する締結状態と、ピストンロッド１９に対する押圧を解除して締結を解除する解除状態とに切り換えられる。
【００２５】
ロックスリーブ４１とロッドカバー２８との間にはフランジ部４２を備える底付き円筒状のばね受け部材４３が設けられており、ばね受け部材４３のフランジ部４２とロッドカバー２８との間には解除用ばね部材４４が設けられている。この解除用ばね部材４４は、ロックスリーブ４１に当接するフランジ部４２を介してロックスリーブ４１を解除方向に付勢する。つまり解除用ばね部材４４はロックスリーブ４１をエンドカバー２７側の後退方向に付勢する。また、ばね受け部材４３の底部４５と保持器４０との間には保持用ばね部材４６が設けられており、この保持用ばね部材４６は保持器４０をエンドカバー２７側の後退方向に付勢する。
【００２６】
ロックケース２４内には保持器４０に隣接して位置決めスリーブ４７が設けられている。位置決めスリーブ４７はピストンロッド１９に貫かれて設けられるとともに一端がロックケース２４に固定されている。この位置決めスリーブ４７は保持用ばね部材４６による保持器４０および鋼球３９の後退移動を所定の位置で規制するためのストッパとなる。
【００２７】
ロックピストン収容部２６はシリンダ２６ａとこれを閉塞するヘッドカバー２６ｂとにより形成されている。シリンダ２６ａ内にはロックピストン４８が収容されており、ロックピストン４８はピストンロッド１９に対して径方向に往復動自在となっている。ロックピストン４８により、ロックピストン収容部２６内はロック用ばね部材４９が収容されるロック圧力室５０と、ロック用ばね部材４９の推力であるばね力に対向して流体の推力をロックピストン４８に加えるロック解除圧力室５１とに区画されている。
【００２８】
このロックピストン４８はフランジ部４８ａを備えた底付き円筒状に形成されており、ばね収容孔４８ｂとシリンダ孔４８ｃとを備えている。ばね収容孔４８ｂには環状のばね受け部材５２が組み込まれ、ばね受け部材５２とヘッドカバー２６ｂとによってロック用ばね部材４９がロック圧力室５０内に保持されている。一方、シリンダ孔４８ｃにはピストン部５３ａとロッド部５３ｂとを備えるプランジャ５３が往復動自在に組み込まれており、ピストン部５３ａの端面とシリンダ孔４８ｃの底面との間にはプランジャ用ばね部材５４が組み込まれている。このプランジャ用ばね部材５４のばね力によってプランジャ５３はヘッドカバー２６ｂに近づく方向に上昇移動され、この上昇移動はピストン部５３ａがばね受け部材５２に当接することによって規制される。つまり、ばね受け部材５２はプランジャ５３の上昇移動を所定のストロークで規制するためのストッパとなる。
【００２９】
また、ロックピストン収容部２６を形成するヘッドカバー２６ｂのほぼ中央部には、ロック圧力室５０に流体である圧縮空気を案内する流体供給路５５が形成されており、この流体供給路５５に連通する給排ポート５６がシリンダ２６ａに形成されている。流体供給路５５とプランジャ５３とはほぼ同心上に組み込まれており、上昇移動によってプランジャ５３がヘッドカバー２６ｂに接触すると、流体供給路５５とロック圧力室５０とはプランジャ５３を介して遮断状態となり、ロックピストン４８の下降移動によってプランジャ５３がヘッドカバー２６ｂから離れると、流体供給路５５とロック圧力室５０とは連通状態となる。なお、ヘッドカバー２６ｂに形成される流体供給路５５の開口部には弁座５７が組み込まれており、プランジャ５３の先端と弁座５７とを接触させることにより遮断状態における気密が保たれる。
【００３０】
ロック解除圧力室５１に圧縮空気を供給すると、ロックピストン４８はロックスリーブ４１から離れる退避位置に向けて上昇移動する。上昇移動の過程においては、プランジャ５３のピストン部５３ａがばね受け部材５２に接触するまで、プランジャ５３はロックピストン４８より突き出た状態となっているため、まずプランジャ５３がヘッドカバー２６ｂの弁座５７に接触した後に、ロックピストン４８がヘッドカバー２６ｂに接触することになる。ロックピストン４８がヘッドカバー２６ｂに接触するまで上昇移動すると、プランジャ用ばね部材５４は圧縮されて、ピストン部５３ａとばね受け部材５２との間には所定のクリアランスＣ１が形成される。
【００３１】
なお、ロックピストン４８を上昇移動させる際に、ロック圧力室５０内の空気は弁座５７から流体供給路５５を経て排気されるが、上昇途中においてプランジャ５３と弁座５７との接触により流体供給路５５が閉塞されてしまう。このため、プランジャ５３のピストン部５３ａに設けられるＵパッキン５３ｄは、下降方向へ空気の流れを許容する向きに装着されており、ロック圧力室５０内の空気はプランジャ５３と弁座５７とが接触した後であっても、Ｕパッキン５３ｄとシリンダ孔４８ｃとの間から空気を下降方向に向けて排出することができ、プランジャ５３に形成される貫通孔５３ｃを介して流体供給孔５５から排気することができる。
【００３２】
一方、ロック解除圧力室５１の圧縮空気を排出すると、ロックピストン４８はロック用ばね部材４９からのばね力によりロックスリーブ４１に接触する作動位置に向けて下降移動する。ロックピストン４８が下降移動する過程においては、プランジャ５３がばね力によって上昇方向に付勢されているため、まずロックピストン４８がヘッドカバー２６ｂから離れた後に、プランジャ５３のピストン部５３ａがばね受け部材５２に接触してプランジャ５３がヘッドカバー２６ｂから離れることになる。つまり、ロックピストン４８が下降移動を開始しても、所定のストローク分（クリアランスＣ１相当分）だけ下降するまでは、プランジャ５３はヘッドカバー２６ｂの弁座５７に接触した状態を保持することになる。
【００３３】
このようにプランジャ５３を伴って往復動するロックピストン４８の先端には、傾斜面であるテーパ面６０ａを備えたテーパロッド部６０が形成されており、テーパ面６０ａのテーパ角は約３０°の鋭角に形成されている。このテーパ面６０ａに対応するように、ロックスリーブ４１のエンドカバー２７側の端面にもテーパ面４１ｂが形成されており、テーパ面４１ｂのテーパ角は約１５０°の鈍角に形成されている。
【００３４】
ロックピストン４８がロックスリーブ４１に向けて下降移動すると、接触するテーパ面４１ｂ，６０ａを介してロックスリーブ４１は前進方向に押されるためロックユニット２３は締結状態となる一方、ロックピストン４８が上昇移動すると、解除用ばね部材４４のばね力によってロックスリーブ４１は後退方向に押されるためロックユニット２３は解除状態となる。
【００３５】
なお、プランジャ５３の貫通孔５３ｃは、ロック圧力室５０内の空気を排出するだけでなくロックピストン４８を手動で動かす際にも使用される。ヘッドカバー２６ｂに形成される流体供給路５５には、流体供給路５５と外部とを遮断するプラグとしてねじ部材６１が装着されており、ロックピストン４８にはシリンダ孔４８ｃから延びてねじ孔４８ｄが形成されている。ロックピストン４８を手動で動かす際には、先端部に雄ねじが形成された図示しないロッド部材を、ねじ部材を取り外した状態で外部より流体供給路５５に差し込み、プランジャ５３の貫通孔５３ｃを経てねじ孔４８ｄとねじ結合させる。これにより、ロッド部材を介して外部よりロックピストン４８を動かすことができ、手動によりロックユニット２３を解除状態と締結状態とに切り換えることができる。
【００３６】
続いて、クランプ圧力室３０、クランプ解除圧力室３１、ロック圧力室５０、ロック解除圧力室５１に圧縮空気を供給するための供給流路について説明する。図４は図３のＡ−Ａ線に沿ってロッドカバー２８の構造を示す断面図である。図４に示すように、ロッドカバー２８には径方向に３つの給排ポート３３が形成されており、使用状況に応じていずれか１つの給排ポート３３に給排用の配管が接続される。この配管は排気ポートを備えた流路切換弁を介して空気圧源に接続されており、流路切換弁の切換作動によって給排ポート３３には圧縮空気が供給される一方、給排ポート３３より圧縮空気が排出される。なお、使用しない給排ポート３３はプラグ６２により閉塞される。
【００３７】
また、ロッドカバー２８の内部にはガイド筒体６３が組み込まれており、ガイド筒体６３の外周面には３つの給排ポート３３と連通する流路溝６４が形成され、この流路溝６４とガイド筒体６３の内周面に形成される流路溝６５とを連通する連通孔６６が形成されている。ガイド筒体６３には連通孔６６に入り込むように絞り機構としてのニードル６７が装着されており、外周面に雄ねじ６７ａが形成されたニードル６７をねじ込むことによって、連通孔６６の流路断面積を変化させることができ、連通孔６６を通過する圧縮空気の流れつまり流量を制御することができる。
【００３８】
このような連通孔６６を経て流路溝６５に案内された圧縮空気はクランプ解除圧力室３１とロック解除圧力室５１とに供給される。ばね受け部材４３、保持器４０および位置決めスリーブ４７の内径はピストンロッド１９の外径よりも若干大きく設定されており、ばね受け部材４３、保持器４０および位置決めスリーブ４７とピストンロッド１９との間には連通隙間６８が形成されている。この連通隙間６８を介して、給排ポート３３に連通した流路溝６５とクランプ解除圧力室３１およびロック解除圧力室５１とは連通されるため、給排ポート３３よりクランプ解除圧力室３１およびロック解除圧力室５１に対する圧縮空気の給排制御を行うことができる。
【００３９】
図５は図３の矢印Ｂ方向から流体圧シリンダ１３を示す側面図である。図５に示すように、エンドカバー２７にもクランプ圧力室３０に連通された複数の給排ポート３２が形成されており、使用状態に応じていずれか１つの給排ポート３２に給排用の配管が接続される。この配管は前述の配管と同様に排気ポートを備えた流路切換弁を介して空気圧源に接続されており、流路切換弁の切換作動によって給排ポート３２には圧縮空気が供給される一方、給排ポート３２より圧縮空気が排出される。従って、給排ポート３２を介してクランプ圧力室３０に対する圧縮空気の給排制御を行うことができる。なお、使用しない給排ポート３２はプラグ６９により閉塞されている。
【００４０】
また、図３および図５に示すように、エンドカバー２７にはアダプタ７０が設けられており、アダプタ７０と給排ポート５６とは配管７１によって接続されている。このアダプタ７０も排気ポートを備えた流路切換弁を介して空気圧源に接続されており、流路切換弁の切換作動によってアダプタ７０に圧縮空気が供給される一方、アダプタ７０より圧縮空気が排出される。従って、アダプタ７０から給排ポート５６を介してロック圧力室５０に対する圧縮空気の給排制御を行うことができる。
【００４１】
続いて、流体圧シリンダ１３の動作について説明する。図６（Ａ）〜図７（Ｂ）は流体圧シリンダ１３の一部を示す拡大断面図であり、図６（Ａ）、図６（Ｂ）、図７（Ａ）、図７（Ｂ）の順序で、ロックユニット２３が解除状態から締結状態に作動する過程を示している。
【００４２】
まず、メインピストン２１がエンドカバー２７側の後退限位置に配置された状態、つまりピストンロッド１９がシリンダ本体２９内に引き込まれた状態から、ピストンロッド１９およびメインピストン２１を前進移動させる際のロックユニット２３の動作について説明する。
【００４３】
メインピストン２１が後退限位置に配置された状態では、給排ポート３３からクランプ解除圧力室３１とロック解除圧力室５１とに圧縮空気が供給された状態となっている。クランプ解除圧力室３１には連通隙間６８を介して圧縮空気が供給され、ロック解除圧力室５１には連通隙間６８から保持器４０と鋼球３９との隙間を経て圧縮空気が供給される。このロック解除圧力室５１に加えられる圧縮空気によってロックピストン４８にはロック用ばね部材４９を圧縮する上昇方向に推力が加えられ、ロックピストン４８はロックスリーブ４１から離れるように上昇移動する。なお、ロック解除圧力室５１に供給された空気圧を受けるロックピストン４８の受圧面積は、ロック用ばね部材４９からのばね力に抗する推力を発生させるに十分な面積に設定されている。
【００４４】
ロックピストン４８が上昇移動すると、ロックピストン４８とロックスリーブ４１との接触は回避されるため、解除用ばね部材４４のばね力によってロックスリーブ４１は解除位置に向けて後退移動する。後退移動が完了すると、ロックスリーブ４１の端面とロッドカバー２８の端面との間には、図６（Ａ）に示すように、所定のクリアランスＣ２が形成された状態となる。このように、ロックスリーブ４１が解除位置に作動すると、ロックスリーブ４１のテーパ面４１ａと鋼球３９との間には所定のクリアランスＣ３が設けられるため、ロックユニット２３は鋼球３９がピストンロッド１９に押圧されることのない解除状態となる。
【００４５】
このような状態のもとで、給排ポート３３よりクランプ解除圧力室３１内の圧縮空気を排出するとともに、給排ポート３２よりクランプ圧力室３０に圧縮空気を供給すると、メインピストン２１とピストンロッド１９とは図６（Ａ）に矢印ａで示す前進方向に向けて移動される。このとき、クランプ解除圧力室３１内の空気はメインピストン２１の移動に伴って給排ポート３３より排出されるが、連通孔６６に設けられたニードル６７によって給排ポート３３からの排出流量は制限される。つまり、メインピストン２１の移動に伴ってクランプ解除圧力室３１内の空気は圧縮されるため、クランプ解除圧力室３１にはメインピストン２１の移動速度に応じた背圧が生じることになる。なお、ニードル６７は調節式の絞り機構であるため、この背圧を容易に設定することができる。
【００４６】
このクランプ解除圧力室３１に生じる背圧は、連通隙間６８を介してロック解除圧力室５１に加えられるため、ロックピストン４８にはロック用ばね部材４９を圧縮する上昇方向に推力が加えられ、ロックピストン４８は解除位置に保持されることになる。なお、クランプ解除圧力室３１に生じた背圧を受けるロックピストン４８の受圧面積は、背圧によってもロック用ばね部材４９からのばね力に抗する推力を発生させるに十分な面積に設定されている。
【００４７】
つまり、給排ポート３２よりクランプ圧力室３０に圧縮空気を供給することによって、ピストンロッド１９を前進方向に移動させる際には、ロックユニット２３は解除状態に保持されるため、ピストンロッド１９の前進移動が可能となる。
【００４８】
なお、クランプ圧力室３０に圧縮空気を供給することにより、ピストンロッド１９を矢印ａ方向に前進移動させる場合について説明したが、クランプ圧力室３０内の圧縮空気を排出するとともにクランプ解除圧力室３１に圧縮空気を供給することにより、ピストンロッド１９を矢印ｂ方向に後退移動させる場合であっても、給排ポート３３よりロック解除圧力室５１に対して圧縮空気が供給されるためロックユニット２３は解除状態となる。
【００４９】
このように、ピストンロッド１９を前後進移動させる場合には、給排ポート３３から供給される空気圧やメインピストン２１の移動によって生じる背圧によって、ロックユニット２３を解除状態とすることができ、ピストンロッド１９の前後進移動が許容される。
【００５０】
続いて、締結状態に切り換えられるロックユニット２３の動作について説明する。ピストンロッド１９とメインピストン２１とが停止した場合、つまりピストンロッド１９の前進移動が制限された場合や、クランプ解除圧力室３１に対する圧縮空気の供給が停止された場合などにはロックユニット２３が締結状態に切り換えられる。
【００５１】
まず、ピストンロッド１９の前進移動が制限されることでメインピストン２１が停止する場合について説明する。なお、ロック圧力室５０に開口する流体供給路５５には、ロックピストン４８が退避位置に上昇移動した状態、つまり流体供給路５５とロック圧力室５０とが遮断された状態のもとで給排ポート５６から圧縮空気が供給されている。このとき、プランジャ５３は貫通孔５３ｃを備えるため、流体供給路５５からの圧縮空気による圧力を下降方向に受けることがなく、流体供給路５５とロック圧力室５０との遮断状態は確実に保持される。
【００５２】
メインピストン２１が停止すると、クランプ解除圧力室３１内の空気は圧縮されることなく給排ポート３３より排出されるため、クランプ解除圧力室３１内の背圧は徐々に低下する。そして、ロック用ばね部材４９からのばね力に対向してロックピストン４８に加えられていた上昇方向の推力は背圧低下に伴って低下する。つまり、図６（Ｂ）に示すように、ロックピストン４８を上昇させる推力が所定の推力を下回ると、ロックピストン４８はロック用ばね部材４９からのばね力によって下降方向に付勢され、ロックスリーブ４１を締結位置に向けて押し込みながら下降移動することになる。
【００５３】
このとき、プランジャ５３はプランジャ用ばね部材５４によって上昇方向に付勢されるため、ロックピストン４８が下降移動を開始してもプランジャ５３と弁座５７との接触状態は保たれる。つまり、流体供給路５５とロック圧力室５０との遮断状態は継続されるため、ばね力のみによってロックピストン４８は下降方向に付勢されることとなる。なお、ロックピストン４８の下降移動によりロック圧力室５０内は負圧となるが、この負圧に対抗してロックピストン４８の下降移動を継続するように、ロック用ばね部材４９のばね力は設定されている。
【００５４】
ロック用ばね部材４９のばね力によってロックピストン４８が下降方向に所定のストローク（例えば２ｍｍ）で移動すると、ロックスリーブ４１はロックピストン４８の下降移動に伴って前進方向に所定のストローク（例えば０．８ｍｍ）で移動する。図６（Ｂ）に示すように、ロックスリーブ４１が前進移動すると、ロックスリーブ４１のテーパ面４１ａと鋼球３９との間に設けられていたクリアランスＣ３が無くなり、ピストンロッド１９の外周面１９ｂとロックスリーブ４１のテーパ面４１ａとに鋼球３９が接触した状態となる。つまり、ロック用ばね部材４９のばね力によって下降移動するロックピストン４８により、ロックユニット２３に生じていた遊びが取り除かれるとともに、ロックユニット２３の締結作動が開始される状態となる。
【００５５】
なお、図６（Ｂ）に示すように、ロックピストン４８の下降移動が所定のストロークに達すると、プランジャ５３のピストン部５３ａとばね受け部材５２との間に形成されていたクリアランスＣ１が消滅し、ピストン部５３ａとばね受け部材５２とが接触した状態となる。
【００５６】
続いて、図７（Ａ）に示すように、ロックピストン４８が更に下降移動すると、プランジャ５３はロックピストン４８によって引き下ろされ、プランジャ５３とロックピストン４８とは一体となって下降移動を開始する。この下降移動によりプランジャ５３が弁座５７より引き離されると、流体供給路５５とロック圧力室５０とは連通状態となり、給排ポート５６からの圧縮空気がロック圧力室５０に供給される。なお、この動作は外部切換弁を必要とせず、自動的に動作する。従って、図７（Ａ）に示す状態は、ロック用ばね部材４９からのばね力に加えて、ロック圧力室５０に供給された圧縮空気による推力がロックピストン４８に加えられた状態となっている。
【００５７】
図７（Ｂ）に示すように、ロック用ばね部材４９によるばね力と圧縮空気による推力とが加えられたロックピストン４８が更に下降移動すると、ロックピストン４８によってロックスリーブ４１は更に前進方向に押し込まれる。そして、ロックスリーブ４１とロッドカバー２８との間のクリアランスが、所定のクリアランスＣ４に縮められた状態、つまりロックスリーブ４１が締結位置まで押し込まれた状態となると、鋼球３９がロックスリーブ４１とピストンロッド１９とに対して食い込んだ締結状態となる。このように、ロックユニット２３が締結状態に切り換えられると、メインピストン２１によるピストンロッド１９の前進移動はその停止位置において規制される。また、ロックユニット２３が締結状態に切り換えられると、ピストンロッド１９、鋼球３９およびロックスリーブ４１は互いに弾性変形した状態で保持されるため、ピストンロッド１９やロックユニット２３には所定の歪み力が蓄えられた状態となっている。
【００５８】
なお、ロックユニット２３が締結状態に切り換えられても、ロックスリーブ４１とロッドカバー２８との間には所定のクリアランスＣ４が設けられるため、ロックスリーブ４１には更なる前進移動が許容される。そして、ピストンロッド１９と締結されたロックスリーブ４１に伝達されるロック用ばね部材４９からのばね力とロック圧力室５０からの推力とは、引き続きロックスリーブ４１を介してピストンロッド１９に前進方向に向けて加えられることになる。
【００５９】
また、ロック用ばね部材４９からのばね力とロック圧力室５０からの推力とは、鋭角に形成されたテーパ面６０ａと鈍角に形成されたテーパ面４１ｂとを介してロックスリーブ４１に伝達されるため、ロック用ばね部材４９からのばね力とロック圧力室５０からの推力とは増大されてピストンロッド１９に伝達される。また、ロックスリーブ４１が締結位置に移動すると、ロックスリーブ４１の後退方向にテーパロッド部６０が入り込んだ状態となるため、ロック解除圧力室５１に圧縮空気を供給するまでは、確実にロックユニット２３の締結状態を維持することができる。
【００６０】
さらに、ロックスリーブ４１の移動に伴ってばね受け部材４３が前進移動した場合であっても、鋼球３９を保持する保持器４０とばね受け部材４３の底部４５との間に設けられる保持用ばね部材４６によって、保持器４０は位置決めスリーブ４７に当接した状態を保つことができるため、鋼球３９の位置が移動することはなく、確実にロックユニット２３を締結状態に切り換えることができる。
【００６１】
前述の説明では、ピストンロッド１９の前進移動が規制され、メインピストン２１が停止した場合について説明したが、クランプ圧力室３０に対する圧縮空気の供給を停止することによってメインピストン２１を停止した場合であっても、同様にロックユニット２３を締結状態に切り換えることができる。
【００６２】
また、ピストンロッド１９を後退移動させる場合であっても、クランプ解除圧力室３１に供給される圧縮空気を排出して、ロック解除圧力室５１内の圧力を下げることによって、ロックユニット２３を締結状態に切り換えることができる。
【００６３】
これまで説明したように、ピストンロッド１９の前進移動時に、ピストンロッド１９の移動を制限したり、クランプ圧力室３０に対する圧縮空気の供給を停止することによってメインピストン２１を停止させた場合や、ピストンロッド１９の後退移動時にクランプ解除圧力室３１内の圧縮空気を排出した場合などには、ロックユニット２３は締結状態に切り換えられる。
【００６４】
次いで、流体圧シリンダ１３を備えたクランプ機構１２の作動を、車体組立ライン上での搬送台車１０の移動とともに説明する。また、ワークＷをクランプする際にピストンロッド１９に加えられる推力についても併せて説明する。図８はワークＷのクランプ時にピストンロッドに加えられる推力の変化を示す線図であり、縦軸に推力の変化を示し、横軸に時間の経過を示している。
【００６５】
なお、図８の符号ａはクランプ圧力室３０に対する圧縮空気の供給開始、符号ｂはピストンロッドの停止、符号ｃはプランジャ５３による流体供給路５５の開放開始、符号ｄはロックユニット２３の締結完了、符号ｅはクランプ圧力室３０に対する圧縮空気の供給停止、そして符号ｆはクランプ圧力室３０の排気完了をそれぞれ示している。また、符号▲１▼はクランプ圧力室３０内の圧縮空気により得られる推力、符号▲２▼はロック圧力室５０内の圧縮空気とロック用ばね部材４９とにより得られる推力、そして符号▲３▼はロックユニット２３の締結による歪み力とロック用ばね部材４９とによって得られる推力の大きさをそれぞれ示している。
【００６６】
まず、図２に示すように、搬送台車１０のクランプ機構１２に組み込まれた流体圧シリンダ１３は、流体圧シリンダ１３のピストンロッド１９を前進移動させることによって、クランプアーム１５をワークＷに向けて揺動させ、支持台１４に搭載されたワークＷをクランプする一方、ピストンロッド１９を後退移動させることによってワークＷのクランプを解除する。
【００６７】
流体圧シリンダ１３に圧縮空気を供給するため搬送台車１０に設けられた給排ジョイント７２には、給排ポート３２，３３，５６のそれぞれに接続される３本の給排ホース７３〜７５が接続されており、クランプ圧力室３０、クランプ解除圧力室３１、ロック圧力室５０およびロック解除圧力室５１に対する圧縮空気の供給と、これら圧力室３０，３１，５０，５１からの圧縮空気の排出とは給排ジョイント７２を介して行われる。
【００６８】
また、図１に示すように、最初の作業ステージＳ１には搬送台車１０の給排ジョイント７２に接続される給排ジョイント７６が設けられており、この給排ジョイント７６は図示しない空気圧源に流路切換弁を介して接続されている。これらの給排ジョイント７２，７６は、搬送台車１０が最初の作業ステージＳ１に配置されたときに相互に接続されるため、空気圧源から圧力室３０，３１，５０，５１に対して圧縮空気を供給することができ、圧力室３０，３１，５０，５１内の空気を外部に排出することができる。
【００６９】
最初の作業ステージＳ１に搬送台車１０が移動されると、相互に接続された給排ジョイント７２，７６を介して、給排ポート３３よりクランプ解除圧力室３１に圧縮空気が供給される一方、クランプ圧力室３０およびロック圧力室５０の空気は給排ポート３２，５６より排出される。このような給排制御により、ロックピストン４８の上昇に伴ってロックスリーブ４１が解除位置に移動され、ロックユニット２３が解除状態に切り換えられるとともに、メインピストン２１によりピストンロッド１９は後退方向に移動される。ピストンロッド１９がシリンダ本体２９内に引き込まれる後退移動によりクランプアーム１５は上方に開かれ、搬送台車１０はワークＷの搬入状態となる。
【００７０】
続いて、図示しない搬送装置によって搬送台車１０の支持台１４上にワークＷが搬入されると、給排ジョイント７２，７６を介して、クランプ解除圧力室３１に供給されていた圧縮空気が給排ポート３３より排出される一方、給排ポート３２よりクランプ圧力室３０に圧縮空気が供給されるとともに、給排ポート５６より流体供給路５５に圧縮空気が供給される。このような給排制御により、ピストンロッド１９が前進移動を開始するとともに、メインピストン２１の前進移動により高められるクランプ解除圧力室３１内の背圧によって、ロックユニット２３の解除状態は維持される。なお、図８に示すように、クランプ圧力室３０に対する圧縮空気の供給開始により（符号ａ）、ピストンロッド１９に加えられる推力は圧縮空気に応じた推力（符号▲１▼）まで高められ、ピストンロッド１９は前進移動を行うことになる。
【００７１】
所定のストロークまでピストンロッド１９が前進移動すると、下方に閉じられるクランプアーム１５の先端はワークＷに当接して、ワークＷに対するクランプを開始するとともに、ピストンロッド１９の前進移動を停止させる（符号ｂ）。ピストンロッド１９の停止に伴ってメインピストン２１が停止されるため、ロック解除圧力室５１内の背圧は徐々に低下し、ロックピストン４８はロック用ばね部材４９からのばね力によって下降移動を開始する。
【００７２】
このとき、ロックユニット２３は締結状態に切り換えられていないため、クランプ圧力室３０からの推力（符号▲１▼）によってピストンロッド１９の押し込み動作は継続される。この押し込み動作により、クランプアーム１５に装着されるピン１６，２０に生ずる遊び、クランプアーム１５自体に残されている撓み代、クランプアーム１５とワークＷとの接触部位に生ずる遊びなど、クランプ機構１２に生じている遊びが取り除かれる。
【００７３】
なお、ロックスリーブ４１はピストンロッド１９の前進方向に向けて拡大するテーパ面４１ａを備えているため、ピストンロッド１９の押し込み動作によって、鋼球３９がテーパ面４１ａに噛み込むことはなく、確実にピストンロッド１９を前進移動させることができ、クランプ機構１２に生ずる遊びを取り除くことができる。
【００７４】
そして、ばね力により下降移動するロックピストン４８によって、ロックスリーブ４１は更に前進方向に押し込まれ、鋼球３９とロックスリーブ４１との間や、鋼球３９とピストンロッド１９との間に生じていた遊びが取り除かれる。このように、クランプ機構１２やロックユニット２３の遊びが取り除かれ、ロックユニット２３を締結状態に切り換える準備が整えられる。
【００７５】
続いて、ロックピストン４８の下降移動が所定のストロークを超えると、プランジャ５３により流体供給路５５が開放される（符号ｃ）。ロック圧力室５０に供給される圧縮空気からの推力とロック用ばね部材４９からのばね力とによるロックピストン４８の下降移動により、ロックユニット２３は徐々に締結状態に切り換えられる。ロックユニット２３が締結状態に切り換えられると（符号ｄ）、ピストンロッド１９には、前述の推力（符号▲１▼）に加えて、ロック圧力室５０内の圧縮空気とロック用ばね部材４９とからロックユニット２３を介して伝達される推力（符号▲２▼）が加えられる。
【００７６】
つまり、クランプ機構１２やロックユニット２３の遊びが取り除かれた状態のもとで、流体供給路５５が開放されてロックピストン４８が更に押し込まれるため、ワークＷを強固にクランプするとともに、クランプ機構１２やロックユニット２３に十分な歪み力を蓄えることができる。また、クランプ機構１２やロックユニット２３の遊びが取り除かれた状態であるため、ロックピストン４８に残されたストロークを無駄にすることなく歪み力に変換することができる。
【００７７】
このように、最初の作業ステージＳ１において、ピストンロッド１９の前進移動により支持台１４上にワークＷがクランプされた後に、スポット溶接等の作業が完了すると、続く作業ステージＳ２に搬送台車１０は移動される。このとき、相互に接続されていた給排ジョイント７２，７６の接続が解除されるため、クランプ圧力室３０とロック圧力室５０とに対する圧縮空気の供給が遮断される（符号ｅ）。
【００７８】
圧力室３０，５０内からの排気に伴って、ピストンロッド１９に加えられていた推力は徐々に低下するが、圧力室３０，５０内の排気が完了した場合であっても（符号ｆ）、クランプ機構１２やロックユニット２３に蓄えられた歪み力と、ロックユニット２３を介して伝達されるロック用ばね部材４９からのばね力とにより、ピストンロッド１９は所定の推力（符号▲３▼）を維持することになる。
【００７９】
特に、薄板形状のワークＷをクランプする場合には、ワークＷが厚み方向に大きく変形することがないため、クランプ機構１２やロックユニット２３に蓄えられた歪み力が解放されることはなく、ロック用ばね部材４９からのばね力と併せて高い締結力を維持したままワークＷをクランプすることができる。
【００８０】
このように、クランプ圧力室３０およびロック圧力室５０の圧縮空気が排出され、圧力室３０，５０からの推力が得られない場合であっても、ロックユニット２３が解除状態に切り換えられたり、その締結力が低下することはなく、搬送台車１０の移動中に振動や衝撃が加わってもワークＷのクランプ状態は保持される。
【００８１】
また、ロックスリーブ４１の解除方向である後退方向には、径方向よりロックピストン４８が押し込まれており、このロックピストン４８はロック用ばね部材４９によってその作動位置を保持されるため、ロックスリーブ４１が後退方向に移動することはなく、ロックユニット２３が解除状態に切り換えられることはない。
【００８２】
搬送台車１０が複数の作業ステージを移動しながらワークＷは加工され、最終の作業ステージＳｎでの加工作業が完了すると、ワークＷは車体組立ラインの外に搬出される。図１に示すように、最終の作業ステージＳｎには前述の給排ジョイント７６と同様の給排ジョイント７７が設けられており、搬送台車１０が最終の作業ステージＳｎに配置されると、給排ジョイント７２，７７は相互に接続されるため、圧力室３０，３１，５０，５１に対する給排制御が可能となる。
【００８３】
最終の作業ステージＳｎにおいて、給排ポート３３よりクランプ解除圧力室３１およびロック解除圧力室５１に圧縮空気が供給される一方、給排ポート３２，５６よりクランプ圧力室３０およびロック圧力室５０内の空気が排出されるため、ロック解除圧力室５１内の圧力上昇に伴ってロックユニット２３は解除状態に切り換えられ、クランプ解除圧力室３１内の圧力上昇に伴ってピストンロッド１９は後退移動する。ピストンロッド１９の後退移動によりクランプアーム１５が上方に開かれることで、搬送台車１０はワークＷの搬出状態に切り換えられ、加工されたワークＷは搬送装置によって搬出される。そして、ワークＷが搬出された搬送台車１０は最初の作業ステージＳ１に移動される。
【００８４】
図９は本発明の他の実施の形態である流体圧シリンダ８０が設けられたクランプ機構８１を示す正面図である。図９においては図２に示された部材と共通する部材には同一の符号を付して、その説明を省略する。
【００８５】
図２に示すクランプ機構１２はピストンロッド１９の前進移動によってクランプアーム１５を閉じるのに対して、図９に示すクランプ機構８１はピストンロッド１９の後退移動によってクランプアーム１５を閉じるようになっている。このようなクランプ機構８１に設けられる流体圧シリンダ８０について説明する。流体圧シリンダ８０のロックケース２４はシリンダ本体２９の後端部に設けられており、シリンダチューブ２２はシリンダ本体２９の前方部に設けられている。メインピストン２１の一端にはクランプアーム１５に連結されるピストンロッド１９が装着される一方、メインピストン２１の他端にはロックユニット２３に締結されるピストンロッド８２が装着される。この流体圧シリンダ８０に形成されるクランプ圧力室３０は、ピストンロッド１９，８２をロッドカバー２８側に後退移動させる推力を発生する一方、クランプ解除圧力室３１はピストンロッド１９，８２をロッドカバー８３側に前進移動させる推力を発生することになる。
【００８６】
この流体圧シリンダ８０は、図３の流体圧シリンダ１３と同様に、ピストンロッド１９，８２を前後進移動させる場合には、給排ポート３３から圧縮空気を供給することによりロックユニット２３を解除状態に切り換えることができ、後退移動するメインピストン２１から生じる背圧によりロックユニット２３の解除状態を保持することができる。また、ピストンロッド１９の後退移動が機械的に制限された場合や、クランプ圧力室３０に供給されていた圧縮空気の供給停止などにより、ロックユニット２３を締結状態に切り換えることができる。
【００８７】
これまで説明したように、本発明の流体圧シリンダ１３，８０は、ロック圧力室５０内の流体つまり圧縮空気による推力と、ロック用ばね部材４９の推力とを用いてロックユニット２３を締結状態に切り換えるようにしたので、ロックユニット２３の締結力を低下させることなくロック用ばね部材４９からのばね力を低く設定することができる。これにより、流体圧シリンダ１３，８０の小型化や低コスト化を達成することができる。
【００８８】
また、ロック圧力室５０内の圧縮空気による推力とロック用ばね部材４９のばね力とは、締結状態となったロックユニット２３を介してピストンロッド１９に軸方向に加えられるため、クランプ機構１２やロックユニット２３に歪み力を蓄えることができる。これにより圧力室３０，５０から圧縮空気を排出した後であっても、歪み力とばね力とにより高い締結力を維持したままワークＷをクランプすることができる。なお、プランジャ５３によってロック圧力室５０に対する圧縮空気の供給と遮断とが、ロックピストン４８のストロークに応じて切り換えられるため、クランプ機構１２やロックユニット２３の遊びを取り除いた後に、ロック圧力室５０内の圧縮空気による強い推力をロックユニット２３を介してピストンロッド１９に伝達することができる。これにより、ロックピストン４８のストロークを無駄にすることなく、クランプ機構１２やロックユニット２３に歪み力を蓄えることが可能となる。
【００８９】
さらに、ロックピストン４８が退避位置に上昇移動したときには、ロックピストン４８に組み込まれたプランジャ５３によってロック圧力室５０と流体供給路５５とは遮断状態に切り換えられる一方、ロックピストン４８が所定のストロークで下降移動したときには、ロック圧力室５０と流体供給路５５とは連通状態に切り換えられる。これにより、ロックピストン４８が作動位置に向けて下降移動を開始する前であっても、ロックユニット２３を締結状態に切り換える際に備えて流体供給路５５に予め圧縮空気を供給しておくことができ、圧力供給制御の自由度を高めることができる。
【００９０】
またさらに、プランジャ５３をロックピストン４８に対して往復動自在に組み込むことにより、各部材の寸法誤差や組み付け誤差による影響を受けることなく、ロックユニット２３の解除状態においてロック圧力室５０に対する圧縮空気の供給を確実に停止することができる。これにより、ロックユニット２３の解除状態における誤作動を回避することができる。
【００９１】
本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。たとえば、この流体圧シリンダ１３，８０は自動車車体を構成するパネル材をクランプするために使用されているが、パネル材以外をクランプするために用いても良く、クランプ以外の用途に用いることもできる。
【００９２】
また、ガイド筒体６３に絞り機構としてのニードル６７が設けられているが、クランプ解除圧力室３１およびロック解除圧力室５１と給排ポート３３とを連通する流路であれば、たとえば、ガイド筒体６３の流路溝６４，６５など他の流路に絞り機構を設けるようにしても良い。また、絞り機構としてはニードル６７に限られず、流体の流れつまり流量や流速や圧力を制御する絞り機構であれば良く、たとえば、流路にオリフィスを形成した絞り板を設けるようにしても良い。さらに、流路の構造によって流体に所定の抵抗を与える場合や、給排ポート３３に接続された配管中に絞り機構を設ける場合などには、流体圧シリンダ１３，８０から絞り機構を取り外しても良い。
【００９３】
さらに、ロックユニット２３を作動させる際にピストンロッド１９に鋼球３９を押圧しているが、鋼球３９だけでなく他の材料を用いたボールであっても良い。また、ボールに代えて他の部材を用いるようにしても良く、たとえば、環状の部材にスリットを形成し、弾性変形によって内径を縮めるようにした部材を用いるようにしても良い。
【００９４】
なお、流体圧シリンダ１３，８０を作動させる際の流体として空気を用いているが、他の流体を用いても良いことはいうまでもない。
【００９５】
【発明の効果】
本発明によれば、流体の推力とばねの推力とによりロックユニットを締結状態に切り換えるようにしたので、ロックユニットの締結力を低下させることなく、ばね部材のばね力を低く設定することができる。これにより、流体圧シリンダの小型化や低コスト化を達成することができる。
【００９６】
また、流体の推力とばねの推力とによりロックユニットに歪み力を蓄えることができるため、流体を排出した後であっても歪み力とばねの推力とにより高い締結力を維持することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】搬送台車によって自動車車体を構成するパネル材を搬送するようにした車体組立ラインの一部を示す平面図である。
【図２】図１のクランプ機構を示す正面図である。
【図３】図２に示す本発明の一実施の形態である流体圧シリンダを示す断面図である。
【図４】図３のＡ−Ａ線に沿ってロッドカバーの構造を示す断面図である。
【図５】図３の矢印Ｂ方向から流体圧シリンダを示す側面図である。
【図６】（Ａ）はロックユニットが解除状態となった流体圧シリンダの一部を示す断面図であり、（Ｂ）はロックユニットが解除状態から締結状態に切り換えられる流体圧シリンダの一部を示す断面図である。
【図７】（Ａ）はロックユニットが解除状態から締結状態に切り換えられる流体圧シリンダの一部を示す断面図であり、（Ｂ）はロックユニットが締結状態となった流体圧シリンダの一部を示す断面図である。
【図８】ピストンロッドに加えられる推力の変化を示す線図である。
【図９】本発明の他の実施の形態である流体圧シリンダが設けられたクランプ機構を示す正面図である。
【符号の説明】
１０ 搬送台車
１１ 車輪
１２ クランプ機構
１３ 流体圧シリンダ
１４ 支持台
１５ クランプアーム
１６ ピン
１７ クレビス
１８ ピン
１９ ピストンロッド
１９ａ 雄ねじ
１９ｂ 外周面
２０ ピン
２１ メインピストン
２２ シリンダチューブ
２３ ロックユニット
２４ ロックケース
２５ ロックユニット収容部
２６ ロックピストン収容部
２６ａ シリンダ
２６ｂ ヘッドカバー
２７ エンドカバー
２８ ロッドカバー
２９ シリンダ本体
３０ クランプ圧力室
３１ クランプ解除圧力室
３２ 給排ポート
３３ 給排ポート
３４ シール材
３５ 第１ディスク
３６ 円筒部
３６ａ 雌ねじ
３７ 第２ディスク
３８ 磁石
３９ 鋼球（ボール）
４０ 保持器
４１ ロックスリーブ
４１ａ テーパ面
４１ｂ テーパ面
４２ フランジ部
４３ ばね受け部材
４４ 解除用ばね部材
４５ 底部
４６ 保持用ばね部材
４７ 位置決めスリーブ
４８ ロックピストン
４８ａ フランジ部
４８ｂ ばね収容孔
４８ｃ シリンダ孔
４８ｄ ねじ孔
４９ ロック用ばね部材
５０ ロック圧力室
５１ ロック解除圧力室
５２ ばね受け部材
５３ プランジャ
５３ａ ピストン部
５３ｂ ロッド部
５３ｃ 貫通孔
５３ｄ Ｕパッキン
５４ プランジャ用ばね部材
５５ 流体供給路
５６ 給排ポート
５７ 弁座
６０ テーパロッド部
６０ａ テーパ面（傾斜面）
６１ ねじ部材
６２ プラグ
６３ ガイド筒体
６４，６５ 流路溝
６６ 連通孔
６７ ニードル
６７ａ 雄ねじ
６８ 連通隙間
６９ プラグ
７０ アダプタ
７１ 配管
７２ 給排ジョイント
７３〜７５ 給排ホース
７６，７７ 給排ジョイント
８０ 流体圧シリンダ
８１ クランプ機構
８２ ピストンロッド
８３ ロッドカバー
【発明の属する技術分野】
本発明は空気圧などの流体圧力によってピストンロッドを往復動させる流体圧シリンダに関し、特に、ロック機構を備えた流体圧シリンダに適用して有効な技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
自動車の車体組立ラインには、プレス工程において成型されたパネル材をスポット溶接などによって接合する複数の工程が設けられている。これらの工程としては、車体の土台を形成するアンダーボデー工程、車体の側面部を形成するサイドボデー工程、アンダーボデーとサイドボデーとを接合することにより車体の骨格を形成するメインボデー工程、メインボデーにドアやフードなどを組み付けるメタルライン工程などがある。これらの工程のための作業ステージを備えた車体組立ライン上には複数の搬送台車が設けられており、各パネル材は搬送台車に固定されて各作業ステージを移動することになる。車体組立ラインの最終ステージと最初のステージとは復帰ラインによって連結されており搬送台車は車体組立ライン上を循環される（たとえば、特許文献１参照）。
【０００３】
搬送台車はクランプアームを備えており、搬送台車上に配置されたパネル材は位置決めされた状態でクランプアームにより固定される。このクランプアームを揺動させるための駆動源としては流体圧シリンダを用いることが多く、搬送台車にエア配管を接続することによって流体圧シリンダに圧縮空気が供給される。しかしながら、搬送台車は各作業ステージ間を移動するため、移動時には搬送台車からエア配管を取り外す必要がある。このように、搬送台車が移動する中間の作業ステージにおいて、流体圧シリンダには圧縮空気の供給が断たれた状況下でパネル材を固定することが要求される。
【０００４】
この要求を満たすため、クランプアームが連結されるピストンロッドを固定するロック機構を備えた流体圧シリンダが開発されている。この流体圧シリンダは、パネル材を固定した状態でピストンロッドの移動を規制することができ、圧縮空気が断たれた状態であってもパネル材を固定することができる。
【０００５】
【特許文献１】
特開平４−２８３０３４号公報（第４頁、図７）
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、ロック機構を備えた流体圧シリンダは、ばね力によってロック機構を作動させ、このばね力に対向する空気圧によってロック機構の作動を解除させることが多い。従って、パネル材を固定する際のクランプ力を高めようとすると、ばね部材のばね力を高めることによってロック機構の締結力を増大させる必要があるだけでなく、ロック機構を解除させるための過大な空気圧が必要となる。このように、ロック機構の締結力強化は、流体圧シリンダの大型化や高コスト化を招くことになっていた。
【０００７】
本発明の目的は、ロック機構の締結力を低下させることなく、流体圧シリンダの小型化および低コスト化を達成することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明の流体圧シリンダは、ピストンロッドに固定されるメインピストンを往復動自在に収容するシリンダ本体と、前記シリンダ本体に組み込まれ、前記ピストンロッドに締結する締結状態と締結を解除する解除状態とに作動するロックユニットと、前記ロックユニットを締結状態に切り換える作動位置と解除状態に切り換える退避位置との間で往復動自在に前記シリンダ本体に収容され、ロック圧力室とロック解除圧力室とを区画するロックピストンと、前記ロック圧力室に連通し、前記ロックピストンを介して前記ロックユニットに推力を加える流体を案内する流体供給路と、前記ロック圧力室に組み込まれ、前記ロックピストンを介して前記ロックユニットにばねの推力を加えるばね部材とを有し、流体の推力とばねの推力とを前記ロックユニットを介して前記ピストンロッドの軸方向に加えることを特徴とする。
【０００９】
本発明の流体圧シリンダは、流体の推力とばねの推力とにより前記ロックユニットに歪み力を蓄えることを特徴とする。
【００１０】
本発明の流体圧シリンダは、前記ロックユニットに生ずる遊びをばねの推力により取り除いた後に、流体の推力とばねの推力とにより前記ロックユニットに歪み力を蓄えることを特徴とする。
【００１１】
本発明の流体圧シリンダは、前記ロックピストンに摺動自在に装着され、前記ロックピストンが前記作動位置に向けて所定のストロークで移動した後に前記流体供給路を前記ロック圧力室に開口するプランジャを有し、前記ロックピストンにばねの推力を加えた後に、前記ロックピストンにばねの推力と流体の推力とを加えることを特徴とする。
【００１２】
本発明の流体圧シリンダは、前記ロックピストンは前記ピストンロッドの径方向に往復動し、前記ロックピストンに形成される傾斜面を介して推力を前記ロックユニットに伝達することを特徴とする。
【００１３】
本発明の流体圧シリンダは、前記ロックユニットは前記ピストンロッドの外周面に配置されるボールと、前記ピストンロッドの軸方向に往復動自在に装着され前記ボールを介して前記ピストンロッドに締結するロックスリーブとを備えることを特徴とする。
【００１４】
本発明の流体圧シリンダは、前記ピストンロッドの往復動によりクランプアームを揺動させることを特徴とする。
【００１５】
本発明によれば、流体の推力とばねの推力とによりロックユニットを締結状態に切り換えるようにしたので、ロックユニットの締結力を低下させることなく、ばね部材のばね力を低く設定することができる。これにより、流体圧シリンダの小型化や低コスト化を達成することができる。
【００１６】
また、流体の推力とばねの推力とによりロックユニットに歪み力を蓄えることができるため、流体を排出した後であっても歪み力とばねの推力とにより高い締結力を維持することができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。
【００１８】
図１は搬送台車１０によって自動車車体を構成するパネル材を搬送するようにした車体組立ラインの一部を示す平面図である。搬送台車１０は複数の車輪１１を有し、最初の作業ステージＳ１から最終の作業ステージＳｎまで走行する。最初の作業ステージＳ１では車体を構成するパネル材がワークＷとして搬送台車１０に搬入され、最終の作業ステージＳｎでは所定の組立作業が終了したワークＷが搬送台車１０から取り外されることになる。それぞれの搬送台車１０にはワークＷをクランプつまり締め付けて固定するためのクランプ機構１２が設けられている。図１においては、それぞれの搬送台車１０に２つずつクランプ機構１２が設けられているが、ワークＷのサイズなどに応じて任意の数のクランプ機構１２を搬送台車１０に設けることができる。
【００１９】
図２は図１のクランプ機構１２を示す正面図であり、このクランプ機構１２には本発明の一実施の形態である流体圧シリンダ１３が組み付けられている。搬送台車１０にはワークＷを支持する支持台１４が設けられ、この支持台１４にはワークＷをクランプするためのクランプアーム１５がピン１６を中心に揺動自在に装着されている。支持台１４には流体圧シリンダ１３がこれに固定されたクレビス１７の部分でピン１８を介して揺動自在に装着されており、流体圧シリンダ１３のピストンロッド１９がクランプアーム１５にピン２０を介して連結されている。ピストンロッド１９が所定のストロークで前進方向つまり流体圧シリンダ１３の内部から突出する方向に移動すると、クランプアーム１５はワークＷを締め付け固定つまりクランプする。
【００２０】
図３は図２の流体圧シリンダ１３を示す断面図である。図３に示すように、流体圧シリンダ１３は、メインピストン２１が軸方向に往復動自在に収容されるシリンダチューブ２２と、これに取り付けられロックユニット２３を収容するロックケース２４とを備えており、ロックケース２４はロックユニット収容部２５とこれの径方向に延びるロックピストン収容部２６とを備えている。また、シリンダチューブ２２の端部にはエンドカバー２７が取り付けられ、ロックケース２４の端部にはロッドカバー２８が取り付けられている。これらのシリンダチューブ２２、ロックケース２４、エンドカバー２７およびロッドカバー２８によりシリンダ本体２９が形成されている。
【００２１】
シリンダチューブ２２内に収容されるメインピストン２１によって、シリンダチューブ２２内はクランプ圧力室３０とクランプ解除圧力室３１とに区画されており、クランプ圧力室３０に連通する給排ポート３２はエンドカバー２７に形成され、クランプ解除圧力室３１に連通する給排ポート３３はロッドカバー２８に形成されている。給排ポート３２よりクランプ圧力室３０に流体である圧縮空気を供給するとメインピストン２１はロッドカバー２８に向けて前進移動する一方、給排ポート３３よりクランプ解除圧力室３１に圧縮空気を供給するとメインピストン２１はエンドカバー２７に向けて後退移動する。
【００２２】
メインピストン２１はシール材３４が設けられた環状の第１ディスク３５と、円筒部３６を有する第２ディスク３７とを備えており、第２ディスク３７の円筒部３６の内周面には雌ねじ３６ａが形成されている。また、第１ディスク３５と第２ディスク３７との間には環状の磁石３８が挟み込まれており、シリンダチューブ２２に設けられた図示しないセンサにより磁石３８を介してメインピストン２１の位置を検出できるようになっている。
【００２３】
また、一端に雄ねじ１９ａが形成されるピストンロッド１９は、雄ねじ１９ａを介してメインピストン２１の第２ディスク３７にねじ結合されるとともに、ロッドカバー２８に往復動自在に支持されている。メインピストン２１に固定されたピストンロッド１９は、クランプ圧力室３０とクランプ解除圧力室３１とに対する圧縮空気の給排制御によりメインピストン２１と一体になって軸方向に移動する。
【００２４】
ロックケース２４内に収容されるロックユニット２３は、ピストンロッド１９の外周に複数配置されるボールとしての鋼球３９と、これら複数の鋼球３９を保持するとともにピストンロッド１９に貫かれて設けられる筒状の保持器４０とを備えており、保持器４０はピストンロッド１９に対して往復動自在となっている。また、ロックユニット２３は内周面がテーパ面４１ａとなったロックスリーブ４１を保持器４０の外周側に備えており、このロックスリーブ４１はロックケース２４に往復動自在となって収容される。このように、ピストンロッド１９の外周面とロックスリーブ４１のテーパ面４１ａとの間には複数の鋼球３９が配置されており、ロックスリーブ４１を軸方向に移動させることにより、ロックユニット２３は、鋼球３９をピストンロッド１９に押圧してピストンロッド１９とロックスリーブ４１とを締結する締結状態と、ピストンロッド１９に対する押圧を解除して締結を解除する解除状態とに切り換えられる。
【００２５】
ロックスリーブ４１とロッドカバー２８との間にはフランジ部４２を備える底付き円筒状のばね受け部材４３が設けられており、ばね受け部材４３のフランジ部４２とロッドカバー２８との間には解除用ばね部材４４が設けられている。この解除用ばね部材４４は、ロックスリーブ４１に当接するフランジ部４２を介してロックスリーブ４１を解除方向に付勢する。つまり解除用ばね部材４４はロックスリーブ４１をエンドカバー２７側の後退方向に付勢する。また、ばね受け部材４３の底部４５と保持器４０との間には保持用ばね部材４６が設けられており、この保持用ばね部材４６は保持器４０をエンドカバー２７側の後退方向に付勢する。
【００２６】
ロックケース２４内には保持器４０に隣接して位置決めスリーブ４７が設けられている。位置決めスリーブ４７はピストンロッド１９に貫かれて設けられるとともに一端がロックケース２４に固定されている。この位置決めスリーブ４７は保持用ばね部材４６による保持器４０および鋼球３９の後退移動を所定の位置で規制するためのストッパとなる。
【００２７】
ロックピストン収容部２６はシリンダ２６ａとこれを閉塞するヘッドカバー２６ｂとにより形成されている。シリンダ２６ａ内にはロックピストン４８が収容されており、ロックピストン４８はピストンロッド１９に対して径方向に往復動自在となっている。ロックピストン４８により、ロックピストン収容部２６内はロック用ばね部材４９が収容されるロック圧力室５０と、ロック用ばね部材４９の推力であるばね力に対向して流体の推力をロックピストン４８に加えるロック解除圧力室５１とに区画されている。
【００２８】
このロックピストン４８はフランジ部４８ａを備えた底付き円筒状に形成されており、ばね収容孔４８ｂとシリンダ孔４８ｃとを備えている。ばね収容孔４８ｂには環状のばね受け部材５２が組み込まれ、ばね受け部材５２とヘッドカバー２６ｂとによってロック用ばね部材４９がロック圧力室５０内に保持されている。一方、シリンダ孔４８ｃにはピストン部５３ａとロッド部５３ｂとを備えるプランジャ５３が往復動自在に組み込まれており、ピストン部５３ａの端面とシリンダ孔４８ｃの底面との間にはプランジャ用ばね部材５４が組み込まれている。このプランジャ用ばね部材５４のばね力によってプランジャ５３はヘッドカバー２６ｂに近づく方向に上昇移動され、この上昇移動はピストン部５３ａがばね受け部材５２に当接することによって規制される。つまり、ばね受け部材５２はプランジャ５３の上昇移動を所定のストロークで規制するためのストッパとなる。
【００２９】
また、ロックピストン収容部２６を形成するヘッドカバー２６ｂのほぼ中央部には、ロック圧力室５０に流体である圧縮空気を案内する流体供給路５５が形成されており、この流体供給路５５に連通する給排ポート５６がシリンダ２６ａに形成されている。流体供給路５５とプランジャ５３とはほぼ同心上に組み込まれており、上昇移動によってプランジャ５３がヘッドカバー２６ｂに接触すると、流体供給路５５とロック圧力室５０とはプランジャ５３を介して遮断状態となり、ロックピストン４８の下降移動によってプランジャ５３がヘッドカバー２６ｂから離れると、流体供給路５５とロック圧力室５０とは連通状態となる。なお、ヘッドカバー２６ｂに形成される流体供給路５５の開口部には弁座５７が組み込まれており、プランジャ５３の先端と弁座５７とを接触させることにより遮断状態における気密が保たれる。
【００３０】
ロック解除圧力室５１に圧縮空気を供給すると、ロックピストン４８はロックスリーブ４１から離れる退避位置に向けて上昇移動する。上昇移動の過程においては、プランジャ５３のピストン部５３ａがばね受け部材５２に接触するまで、プランジャ５３はロックピストン４８より突き出た状態となっているため、まずプランジャ５３がヘッドカバー２６ｂの弁座５７に接触した後に、ロックピストン４８がヘッドカバー２６ｂに接触することになる。ロックピストン４８がヘッドカバー２６ｂに接触するまで上昇移動すると、プランジャ用ばね部材５４は圧縮されて、ピストン部５３ａとばね受け部材５２との間には所定のクリアランスＣ１が形成される。
【００３１】
なお、ロックピストン４８を上昇移動させる際に、ロック圧力室５０内の空気は弁座５７から流体供給路５５を経て排気されるが、上昇途中においてプランジャ５３と弁座５７との接触により流体供給路５５が閉塞されてしまう。このため、プランジャ５３のピストン部５３ａに設けられるＵパッキン５３ｄは、下降方向へ空気の流れを許容する向きに装着されており、ロック圧力室５０内の空気はプランジャ５３と弁座５７とが接触した後であっても、Ｕパッキン５３ｄとシリンダ孔４８ｃとの間から空気を下降方向に向けて排出することができ、プランジャ５３に形成される貫通孔５３ｃを介して流体供給孔５５から排気することができる。
【００３２】
一方、ロック解除圧力室５１の圧縮空気を排出すると、ロックピストン４８はロック用ばね部材４９からのばね力によりロックスリーブ４１に接触する作動位置に向けて下降移動する。ロックピストン４８が下降移動する過程においては、プランジャ５３がばね力によって上昇方向に付勢されているため、まずロックピストン４８がヘッドカバー２６ｂから離れた後に、プランジャ５３のピストン部５３ａがばね受け部材５２に接触してプランジャ５３がヘッドカバー２６ｂから離れることになる。つまり、ロックピストン４８が下降移動を開始しても、所定のストローク分（クリアランスＣ１相当分）だけ下降するまでは、プランジャ５３はヘッドカバー２６ｂの弁座５７に接触した状態を保持することになる。
【００３３】
このようにプランジャ５３を伴って往復動するロックピストン４８の先端には、傾斜面であるテーパ面６０ａを備えたテーパロッド部６０が形成されており、テーパ面６０ａのテーパ角は約３０°の鋭角に形成されている。このテーパ面６０ａに対応するように、ロックスリーブ４１のエンドカバー２７側の端面にもテーパ面４１ｂが形成されており、テーパ面４１ｂのテーパ角は約１５０°の鈍角に形成されている。
【００３４】
ロックピストン４８がロックスリーブ４１に向けて下降移動すると、接触するテーパ面４１ｂ，６０ａを介してロックスリーブ４１は前進方向に押されるためロックユニット２３は締結状態となる一方、ロックピストン４８が上昇移動すると、解除用ばね部材４４のばね力によってロックスリーブ４１は後退方向に押されるためロックユニット２３は解除状態となる。
【００３５】
なお、プランジャ５３の貫通孔５３ｃは、ロック圧力室５０内の空気を排出するだけでなくロックピストン４８を手動で動かす際にも使用される。ヘッドカバー２６ｂに形成される流体供給路５５には、流体供給路５５と外部とを遮断するプラグとしてねじ部材６１が装着されており、ロックピストン４８にはシリンダ孔４８ｃから延びてねじ孔４８ｄが形成されている。ロックピストン４８を手動で動かす際には、先端部に雄ねじが形成された図示しないロッド部材を、ねじ部材を取り外した状態で外部より流体供給路５５に差し込み、プランジャ５３の貫通孔５３ｃを経てねじ孔４８ｄとねじ結合させる。これにより、ロッド部材を介して外部よりロックピストン４８を動かすことができ、手動によりロックユニット２３を解除状態と締結状態とに切り換えることができる。
【００３６】
続いて、クランプ圧力室３０、クランプ解除圧力室３１、ロック圧力室５０、ロック解除圧力室５１に圧縮空気を供給するための供給流路について説明する。図４は図３のＡ−Ａ線に沿ってロッドカバー２８の構造を示す断面図である。図４に示すように、ロッドカバー２８には径方向に３つの給排ポート３３が形成されており、使用状況に応じていずれか１つの給排ポート３３に給排用の配管が接続される。この配管は排気ポートを備えた流路切換弁を介して空気圧源に接続されており、流路切換弁の切換作動によって給排ポート３３には圧縮空気が供給される一方、給排ポート３３より圧縮空気が排出される。なお、使用しない給排ポート３３はプラグ６２により閉塞される。
【００３７】
また、ロッドカバー２８の内部にはガイド筒体６３が組み込まれており、ガイド筒体６３の外周面には３つの給排ポート３３と連通する流路溝６４が形成され、この流路溝６４とガイド筒体６３の内周面に形成される流路溝６５とを連通する連通孔６６が形成されている。ガイド筒体６３には連通孔６６に入り込むように絞り機構としてのニードル６７が装着されており、外周面に雄ねじ６７ａが形成されたニードル６７をねじ込むことによって、連通孔６６の流路断面積を変化させることができ、連通孔６６を通過する圧縮空気の流れつまり流量を制御することができる。
【００３８】
このような連通孔６６を経て流路溝６５に案内された圧縮空気はクランプ解除圧力室３１とロック解除圧力室５１とに供給される。ばね受け部材４３、保持器４０および位置決めスリーブ４７の内径はピストンロッド１９の外径よりも若干大きく設定されており、ばね受け部材４３、保持器４０および位置決めスリーブ４７とピストンロッド１９との間には連通隙間６８が形成されている。この連通隙間６８を介して、給排ポート３３に連通した流路溝６５とクランプ解除圧力室３１およびロック解除圧力室５１とは連通されるため、給排ポート３３よりクランプ解除圧力室３１およびロック解除圧力室５１に対する圧縮空気の給排制御を行うことができる。
【００３９】
図５は図３の矢印Ｂ方向から流体圧シリンダ１３を示す側面図である。図５に示すように、エンドカバー２７にもクランプ圧力室３０に連通された複数の給排ポート３２が形成されており、使用状態に応じていずれか１つの給排ポート３２に給排用の配管が接続される。この配管は前述の配管と同様に排気ポートを備えた流路切換弁を介して空気圧源に接続されており、流路切換弁の切換作動によって給排ポート３２には圧縮空気が供給される一方、給排ポート３２より圧縮空気が排出される。従って、給排ポート３２を介してクランプ圧力室３０に対する圧縮空気の給排制御を行うことができる。なお、使用しない給排ポート３２はプラグ６９により閉塞されている。
【００４０】
また、図３および図５に示すように、エンドカバー２７にはアダプタ７０が設けられており、アダプタ７０と給排ポート５６とは配管７１によって接続されている。このアダプタ７０も排気ポートを備えた流路切換弁を介して空気圧源に接続されており、流路切換弁の切換作動によってアダプタ７０に圧縮空気が供給される一方、アダプタ７０より圧縮空気が排出される。従って、アダプタ７０から給排ポート５６を介してロック圧力室５０に対する圧縮空気の給排制御を行うことができる。
【００４１】
続いて、流体圧シリンダ１３の動作について説明する。図６（Ａ）〜図７（Ｂ）は流体圧シリンダ１３の一部を示す拡大断面図であり、図６（Ａ）、図６（Ｂ）、図７（Ａ）、図７（Ｂ）の順序で、ロックユニット２３が解除状態から締結状態に作動する過程を示している。
【００４２】
まず、メインピストン２１がエンドカバー２７側の後退限位置に配置された状態、つまりピストンロッド１９がシリンダ本体２９内に引き込まれた状態から、ピストンロッド１９およびメインピストン２１を前進移動させる際のロックユニット２３の動作について説明する。
【００４３】
メインピストン２１が後退限位置に配置された状態では、給排ポート３３からクランプ解除圧力室３１とロック解除圧力室５１とに圧縮空気が供給された状態となっている。クランプ解除圧力室３１には連通隙間６８を介して圧縮空気が供給され、ロック解除圧力室５１には連通隙間６８から保持器４０と鋼球３９との隙間を経て圧縮空気が供給される。このロック解除圧力室５１に加えられる圧縮空気によってロックピストン４８にはロック用ばね部材４９を圧縮する上昇方向に推力が加えられ、ロックピストン４８はロックスリーブ４１から離れるように上昇移動する。なお、ロック解除圧力室５１に供給された空気圧を受けるロックピストン４８の受圧面積は、ロック用ばね部材４９からのばね力に抗する推力を発生させるに十分な面積に設定されている。
【００４４】
ロックピストン４８が上昇移動すると、ロックピストン４８とロックスリーブ４１との接触は回避されるため、解除用ばね部材４４のばね力によってロックスリーブ４１は解除位置に向けて後退移動する。後退移動が完了すると、ロックスリーブ４１の端面とロッドカバー２８の端面との間には、図６（Ａ）に示すように、所定のクリアランスＣ２が形成された状態となる。このように、ロックスリーブ４１が解除位置に作動すると、ロックスリーブ４１のテーパ面４１ａと鋼球３９との間には所定のクリアランスＣ３が設けられるため、ロックユニット２３は鋼球３９がピストンロッド１９に押圧されることのない解除状態となる。
【００４５】
このような状態のもとで、給排ポート３３よりクランプ解除圧力室３１内の圧縮空気を排出するとともに、給排ポート３２よりクランプ圧力室３０に圧縮空気を供給すると、メインピストン２１とピストンロッド１９とは図６（Ａ）に矢印ａで示す前進方向に向けて移動される。このとき、クランプ解除圧力室３１内の空気はメインピストン２１の移動に伴って給排ポート３３より排出されるが、連通孔６６に設けられたニードル６７によって給排ポート３３からの排出流量は制限される。つまり、メインピストン２１の移動に伴ってクランプ解除圧力室３１内の空気は圧縮されるため、クランプ解除圧力室３１にはメインピストン２１の移動速度に応じた背圧が生じることになる。なお、ニードル６７は調節式の絞り機構であるため、この背圧を容易に設定することができる。
【００４６】
このクランプ解除圧力室３１に生じる背圧は、連通隙間６８を介してロック解除圧力室５１に加えられるため、ロックピストン４８にはロック用ばね部材４９を圧縮する上昇方向に推力が加えられ、ロックピストン４８は解除位置に保持されることになる。なお、クランプ解除圧力室３１に生じた背圧を受けるロックピストン４８の受圧面積は、背圧によってもロック用ばね部材４９からのばね力に抗する推力を発生させるに十分な面積に設定されている。
【００４７】
つまり、給排ポート３２よりクランプ圧力室３０に圧縮空気を供給することによって、ピストンロッド１９を前進方向に移動させる際には、ロックユニット２３は解除状態に保持されるため、ピストンロッド１９の前進移動が可能となる。
【００４８】
なお、クランプ圧力室３０に圧縮空気を供給することにより、ピストンロッド１９を矢印ａ方向に前進移動させる場合について説明したが、クランプ圧力室３０内の圧縮空気を排出するとともにクランプ解除圧力室３１に圧縮空気を供給することにより、ピストンロッド１９を矢印ｂ方向に後退移動させる場合であっても、給排ポート３３よりロック解除圧力室５１に対して圧縮空気が供給されるためロックユニット２３は解除状態となる。
【００４９】
このように、ピストンロッド１９を前後進移動させる場合には、給排ポート３３から供給される空気圧やメインピストン２１の移動によって生じる背圧によって、ロックユニット２３を解除状態とすることができ、ピストンロッド１９の前後進移動が許容される。
【００５０】
続いて、締結状態に切り換えられるロックユニット２３の動作について説明する。ピストンロッド１９とメインピストン２１とが停止した場合、つまりピストンロッド１９の前進移動が制限された場合や、クランプ解除圧力室３１に対する圧縮空気の供給が停止された場合などにはロックユニット２３が締結状態に切り換えられる。
【００５１】
まず、ピストンロッド１９の前進移動が制限されることでメインピストン２１が停止する場合について説明する。なお、ロック圧力室５０に開口する流体供給路５５には、ロックピストン４８が退避位置に上昇移動した状態、つまり流体供給路５５とロック圧力室５０とが遮断された状態のもとで給排ポート５６から圧縮空気が供給されている。このとき、プランジャ５３は貫通孔５３ｃを備えるため、流体供給路５５からの圧縮空気による圧力を下降方向に受けることがなく、流体供給路５５とロック圧力室５０との遮断状態は確実に保持される。
【００５２】
メインピストン２１が停止すると、クランプ解除圧力室３１内の空気は圧縮されることなく給排ポート３３より排出されるため、クランプ解除圧力室３１内の背圧は徐々に低下する。そして、ロック用ばね部材４９からのばね力に対向してロックピストン４８に加えられていた上昇方向の推力は背圧低下に伴って低下する。つまり、図６（Ｂ）に示すように、ロックピストン４８を上昇させる推力が所定の推力を下回ると、ロックピストン４８はロック用ばね部材４９からのばね力によって下降方向に付勢され、ロックスリーブ４１を締結位置に向けて押し込みながら下降移動することになる。
【００５３】
このとき、プランジャ５３はプランジャ用ばね部材５４によって上昇方向に付勢されるため、ロックピストン４８が下降移動を開始してもプランジャ５３と弁座５７との接触状態は保たれる。つまり、流体供給路５５とロック圧力室５０との遮断状態は継続されるため、ばね力のみによってロックピストン４８は下降方向に付勢されることとなる。なお、ロックピストン４８の下降移動によりロック圧力室５０内は負圧となるが、この負圧に対抗してロックピストン４８の下降移動を継続するように、ロック用ばね部材４９のばね力は設定されている。
【００５４】
ロック用ばね部材４９のばね力によってロックピストン４８が下降方向に所定のストローク（例えば２ｍｍ）で移動すると、ロックスリーブ４１はロックピストン４８の下降移動に伴って前進方向に所定のストローク（例えば０．８ｍｍ）で移動する。図６（Ｂ）に示すように、ロックスリーブ４１が前進移動すると、ロックスリーブ４１のテーパ面４１ａと鋼球３９との間に設けられていたクリアランスＣ３が無くなり、ピストンロッド１９の外周面１９ｂとロックスリーブ４１のテーパ面４１ａとに鋼球３９が接触した状態となる。つまり、ロック用ばね部材４９のばね力によって下降移動するロックピストン４８により、ロックユニット２３に生じていた遊びが取り除かれるとともに、ロックユニット２３の締結作動が開始される状態となる。
【００５５】
なお、図６（Ｂ）に示すように、ロックピストン４８の下降移動が所定のストロークに達すると、プランジャ５３のピストン部５３ａとばね受け部材５２との間に形成されていたクリアランスＣ１が消滅し、ピストン部５３ａとばね受け部材５２とが接触した状態となる。
【００５６】
続いて、図７（Ａ）に示すように、ロックピストン４８が更に下降移動すると、プランジャ５３はロックピストン４８によって引き下ろされ、プランジャ５３とロックピストン４８とは一体となって下降移動を開始する。この下降移動によりプランジャ５３が弁座５７より引き離されると、流体供給路５５とロック圧力室５０とは連通状態となり、給排ポート５６からの圧縮空気がロック圧力室５０に供給される。なお、この動作は外部切換弁を必要とせず、自動的に動作する。従って、図７（Ａ）に示す状態は、ロック用ばね部材４９からのばね力に加えて、ロック圧力室５０に供給された圧縮空気による推力がロックピストン４８に加えられた状態となっている。
【００５７】
図７（Ｂ）に示すように、ロック用ばね部材４９によるばね力と圧縮空気による推力とが加えられたロックピストン４８が更に下降移動すると、ロックピストン４８によってロックスリーブ４１は更に前進方向に押し込まれる。そして、ロックスリーブ４１とロッドカバー２８との間のクリアランスが、所定のクリアランスＣ４に縮められた状態、つまりロックスリーブ４１が締結位置まで押し込まれた状態となると、鋼球３９がロックスリーブ４１とピストンロッド１９とに対して食い込んだ締結状態となる。このように、ロックユニット２３が締結状態に切り換えられると、メインピストン２１によるピストンロッド１９の前進移動はその停止位置において規制される。また、ロックユニット２３が締結状態に切り換えられると、ピストンロッド１９、鋼球３９およびロックスリーブ４１は互いに弾性変形した状態で保持されるため、ピストンロッド１９やロックユニット２３には所定の歪み力が蓄えられた状態となっている。
【００５８】
なお、ロックユニット２３が締結状態に切り換えられても、ロックスリーブ４１とロッドカバー２８との間には所定のクリアランスＣ４が設けられるため、ロックスリーブ４１には更なる前進移動が許容される。そして、ピストンロッド１９と締結されたロックスリーブ４１に伝達されるロック用ばね部材４９からのばね力とロック圧力室５０からの推力とは、引き続きロックスリーブ４１を介してピストンロッド１９に前進方向に向けて加えられることになる。
【００５９】
また、ロック用ばね部材４９からのばね力とロック圧力室５０からの推力とは、鋭角に形成されたテーパ面６０ａと鈍角に形成されたテーパ面４１ｂとを介してロックスリーブ４１に伝達されるため、ロック用ばね部材４９からのばね力とロック圧力室５０からの推力とは増大されてピストンロッド１９に伝達される。また、ロックスリーブ４１が締結位置に移動すると、ロックスリーブ４１の後退方向にテーパロッド部６０が入り込んだ状態となるため、ロック解除圧力室５１に圧縮空気を供給するまでは、確実にロックユニット２３の締結状態を維持することができる。
【００６０】
さらに、ロックスリーブ４１の移動に伴ってばね受け部材４３が前進移動した場合であっても、鋼球３９を保持する保持器４０とばね受け部材４３の底部４５との間に設けられる保持用ばね部材４６によって、保持器４０は位置決めスリーブ４７に当接した状態を保つことができるため、鋼球３９の位置が移動することはなく、確実にロックユニット２３を締結状態に切り換えることができる。
【００６１】
前述の説明では、ピストンロッド１９の前進移動が規制され、メインピストン２１が停止した場合について説明したが、クランプ圧力室３０に対する圧縮空気の供給を停止することによってメインピストン２１を停止した場合であっても、同様にロックユニット２３を締結状態に切り換えることができる。
【００６２】
また、ピストンロッド１９を後退移動させる場合であっても、クランプ解除圧力室３１に供給される圧縮空気を排出して、ロック解除圧力室５１内の圧力を下げることによって、ロックユニット２３を締結状態に切り換えることができる。
【００６３】
これまで説明したように、ピストンロッド１９の前進移動時に、ピストンロッド１９の移動を制限したり、クランプ圧力室３０に対する圧縮空気の供給を停止することによってメインピストン２１を停止させた場合や、ピストンロッド１９の後退移動時にクランプ解除圧力室３１内の圧縮空気を排出した場合などには、ロックユニット２３は締結状態に切り換えられる。
【００６４】
次いで、流体圧シリンダ１３を備えたクランプ機構１２の作動を、車体組立ライン上での搬送台車１０の移動とともに説明する。また、ワークＷをクランプする際にピストンロッド１９に加えられる推力についても併せて説明する。図８はワークＷのクランプ時にピストンロッドに加えられる推力の変化を示す線図であり、縦軸に推力の変化を示し、横軸に時間の経過を示している。
【００６５】
なお、図８の符号ａはクランプ圧力室３０に対する圧縮空気の供給開始、符号ｂはピストンロッドの停止、符号ｃはプランジャ５３による流体供給路５５の開放開始、符号ｄはロックユニット２３の締結完了、符号ｅはクランプ圧力室３０に対する圧縮空気の供給停止、そして符号ｆはクランプ圧力室３０の排気完了をそれぞれ示している。また、符号▲１▼はクランプ圧力室３０内の圧縮空気により得られる推力、符号▲２▼はロック圧力室５０内の圧縮空気とロック用ばね部材４９とにより得られる推力、そして符号▲３▼はロックユニット２３の締結による歪み力とロック用ばね部材４９とによって得られる推力の大きさをそれぞれ示している。
【００６６】
まず、図２に示すように、搬送台車１０のクランプ機構１２に組み込まれた流体圧シリンダ１３は、流体圧シリンダ１３のピストンロッド１９を前進移動させることによって、クランプアーム１５をワークＷに向けて揺動させ、支持台１４に搭載されたワークＷをクランプする一方、ピストンロッド１９を後退移動させることによってワークＷのクランプを解除する。
【００６７】
流体圧シリンダ１３に圧縮空気を供給するため搬送台車１０に設けられた給排ジョイント７２には、給排ポート３２，３３，５６のそれぞれに接続される３本の給排ホース７３〜７５が接続されており、クランプ圧力室３０、クランプ解除圧力室３１、ロック圧力室５０およびロック解除圧力室５１に対する圧縮空気の供給と、これら圧力室３０，３１，５０，５１からの圧縮空気の排出とは給排ジョイント７２を介して行われる。
【００６８】
また、図１に示すように、最初の作業ステージＳ１には搬送台車１０の給排ジョイント７２に接続される給排ジョイント７６が設けられており、この給排ジョイント７６は図示しない空気圧源に流路切換弁を介して接続されている。これらの給排ジョイント７２，７６は、搬送台車１０が最初の作業ステージＳ１に配置されたときに相互に接続されるため、空気圧源から圧力室３０，３１，５０，５１に対して圧縮空気を供給することができ、圧力室３０，３１，５０，５１内の空気を外部に排出することができる。
【００６９】
最初の作業ステージＳ１に搬送台車１０が移動されると、相互に接続された給排ジョイント７２，７６を介して、給排ポート３３よりクランプ解除圧力室３１に圧縮空気が供給される一方、クランプ圧力室３０およびロック圧力室５０の空気は給排ポート３２，５６より排出される。このような給排制御により、ロックピストン４８の上昇に伴ってロックスリーブ４１が解除位置に移動され、ロックユニット２３が解除状態に切り換えられるとともに、メインピストン２１によりピストンロッド１９は後退方向に移動される。ピストンロッド１９がシリンダ本体２９内に引き込まれる後退移動によりクランプアーム１５は上方に開かれ、搬送台車１０はワークＷの搬入状態となる。
【００７０】
続いて、図示しない搬送装置によって搬送台車１０の支持台１４上にワークＷが搬入されると、給排ジョイント７２，７６を介して、クランプ解除圧力室３１に供給されていた圧縮空気が給排ポート３３より排出される一方、給排ポート３２よりクランプ圧力室３０に圧縮空気が供給されるとともに、給排ポート５６より流体供給路５５に圧縮空気が供給される。このような給排制御により、ピストンロッド１９が前進移動を開始するとともに、メインピストン２１の前進移動により高められるクランプ解除圧力室３１内の背圧によって、ロックユニット２３の解除状態は維持される。なお、図８に示すように、クランプ圧力室３０に対する圧縮空気の供給開始により（符号ａ）、ピストンロッド１９に加えられる推力は圧縮空気に応じた推力（符号▲１▼）まで高められ、ピストンロッド１９は前進移動を行うことになる。
【００７１】
所定のストロークまでピストンロッド１９が前進移動すると、下方に閉じられるクランプアーム１５の先端はワークＷに当接して、ワークＷに対するクランプを開始するとともに、ピストンロッド１９の前進移動を停止させる（符号ｂ）。ピストンロッド１９の停止に伴ってメインピストン２１が停止されるため、ロック解除圧力室５１内の背圧は徐々に低下し、ロックピストン４８はロック用ばね部材４９からのばね力によって下降移動を開始する。
【００７２】
このとき、ロックユニット２３は締結状態に切り換えられていないため、クランプ圧力室３０からの推力（符号▲１▼）によってピストンロッド１９の押し込み動作は継続される。この押し込み動作により、クランプアーム１５に装着されるピン１６，２０に生ずる遊び、クランプアーム１５自体に残されている撓み代、クランプアーム１５とワークＷとの接触部位に生ずる遊びなど、クランプ機構１２に生じている遊びが取り除かれる。
【００７３】
なお、ロックスリーブ４１はピストンロッド１９の前進方向に向けて拡大するテーパ面４１ａを備えているため、ピストンロッド１９の押し込み動作によって、鋼球３９がテーパ面４１ａに噛み込むことはなく、確実にピストンロッド１９を前進移動させることができ、クランプ機構１２に生ずる遊びを取り除くことができる。
【００７４】
そして、ばね力により下降移動するロックピストン４８によって、ロックスリーブ４１は更に前進方向に押し込まれ、鋼球３９とロックスリーブ４１との間や、鋼球３９とピストンロッド１９との間に生じていた遊びが取り除かれる。このように、クランプ機構１２やロックユニット２３の遊びが取り除かれ、ロックユニット２３を締結状態に切り換える準備が整えられる。
【００７５】
続いて、ロックピストン４８の下降移動が所定のストロークを超えると、プランジャ５３により流体供給路５５が開放される（符号ｃ）。ロック圧力室５０に供給される圧縮空気からの推力とロック用ばね部材４９からのばね力とによるロックピストン４８の下降移動により、ロックユニット２３は徐々に締結状態に切り換えられる。ロックユニット２３が締結状態に切り換えられると（符号ｄ）、ピストンロッド１９には、前述の推力（符号▲１▼）に加えて、ロック圧力室５０内の圧縮空気とロック用ばね部材４９とからロックユニット２３を介して伝達される推力（符号▲２▼）が加えられる。
【００７６】
つまり、クランプ機構１２やロックユニット２３の遊びが取り除かれた状態のもとで、流体供給路５５が開放されてロックピストン４８が更に押し込まれるため、ワークＷを強固にクランプするとともに、クランプ機構１２やロックユニット２３に十分な歪み力を蓄えることができる。また、クランプ機構１２やロックユニット２３の遊びが取り除かれた状態であるため、ロックピストン４８に残されたストロークを無駄にすることなく歪み力に変換することができる。
【００７７】
このように、最初の作業ステージＳ１において、ピストンロッド１９の前進移動により支持台１４上にワークＷがクランプされた後に、スポット溶接等の作業が完了すると、続く作業ステージＳ２に搬送台車１０は移動される。このとき、相互に接続されていた給排ジョイント７２，７６の接続が解除されるため、クランプ圧力室３０とロック圧力室５０とに対する圧縮空気の供給が遮断される（符号ｅ）。
【００７８】
圧力室３０，５０内からの排気に伴って、ピストンロッド１９に加えられていた推力は徐々に低下するが、圧力室３０，５０内の排気が完了した場合であっても（符号ｆ）、クランプ機構１２やロックユニット２３に蓄えられた歪み力と、ロックユニット２３を介して伝達されるロック用ばね部材４９からのばね力とにより、ピストンロッド１９は所定の推力（符号▲３▼）を維持することになる。
【００７９】
特に、薄板形状のワークＷをクランプする場合には、ワークＷが厚み方向に大きく変形することがないため、クランプ機構１２やロックユニット２３に蓄えられた歪み力が解放されることはなく、ロック用ばね部材４９からのばね力と併せて高い締結力を維持したままワークＷをクランプすることができる。
【００８０】
このように、クランプ圧力室３０およびロック圧力室５０の圧縮空気が排出され、圧力室３０，５０からの推力が得られない場合であっても、ロックユニット２３が解除状態に切り換えられたり、その締結力が低下することはなく、搬送台車１０の移動中に振動や衝撃が加わってもワークＷのクランプ状態は保持される。
【００８１】
また、ロックスリーブ４１の解除方向である後退方向には、径方向よりロックピストン４８が押し込まれており、このロックピストン４８はロック用ばね部材４９によってその作動位置を保持されるため、ロックスリーブ４１が後退方向に移動することはなく、ロックユニット２３が解除状態に切り換えられることはない。
【００８２】
搬送台車１０が複数の作業ステージを移動しながらワークＷは加工され、最終の作業ステージＳｎでの加工作業が完了すると、ワークＷは車体組立ラインの外に搬出される。図１に示すように、最終の作業ステージＳｎには前述の給排ジョイント７６と同様の給排ジョイント７７が設けられており、搬送台車１０が最終の作業ステージＳｎに配置されると、給排ジョイント７２，７７は相互に接続されるため、圧力室３０，３１，５０，５１に対する給排制御が可能となる。
【００８３】
最終の作業ステージＳｎにおいて、給排ポート３３よりクランプ解除圧力室３１およびロック解除圧力室５１に圧縮空気が供給される一方、給排ポート３２，５６よりクランプ圧力室３０およびロック圧力室５０内の空気が排出されるため、ロック解除圧力室５１内の圧力上昇に伴ってロックユニット２３は解除状態に切り換えられ、クランプ解除圧力室３１内の圧力上昇に伴ってピストンロッド１９は後退移動する。ピストンロッド１９の後退移動によりクランプアーム１５が上方に開かれることで、搬送台車１０はワークＷの搬出状態に切り換えられ、加工されたワークＷは搬送装置によって搬出される。そして、ワークＷが搬出された搬送台車１０は最初の作業ステージＳ１に移動される。
【００８４】
図９は本発明の他の実施の形態である流体圧シリンダ８０が設けられたクランプ機構８１を示す正面図である。図９においては図２に示された部材と共通する部材には同一の符号を付して、その説明を省略する。
【００８５】
図２に示すクランプ機構１２はピストンロッド１９の前進移動によってクランプアーム１５を閉じるのに対して、図９に示すクランプ機構８１はピストンロッド１９の後退移動によってクランプアーム１５を閉じるようになっている。このようなクランプ機構８１に設けられる流体圧シリンダ８０について説明する。流体圧シリンダ８０のロックケース２４はシリンダ本体２９の後端部に設けられており、シリンダチューブ２２はシリンダ本体２９の前方部に設けられている。メインピストン２１の一端にはクランプアーム１５に連結されるピストンロッド１９が装着される一方、メインピストン２１の他端にはロックユニット２３に締結されるピストンロッド８２が装着される。この流体圧シリンダ８０に形成されるクランプ圧力室３０は、ピストンロッド１９，８２をロッドカバー２８側に後退移動させる推力を発生する一方、クランプ解除圧力室３１はピストンロッド１９，８２をロッドカバー８３側に前進移動させる推力を発生することになる。
【００８６】
この流体圧シリンダ８０は、図３の流体圧シリンダ１３と同様に、ピストンロッド１９，８２を前後進移動させる場合には、給排ポート３３から圧縮空気を供給することによりロックユニット２３を解除状態に切り換えることができ、後退移動するメインピストン２１から生じる背圧によりロックユニット２３の解除状態を保持することができる。また、ピストンロッド１９の後退移動が機械的に制限された場合や、クランプ圧力室３０に供給されていた圧縮空気の供給停止などにより、ロックユニット２３を締結状態に切り換えることができる。
【００８７】
これまで説明したように、本発明の流体圧シリンダ１３，８０は、ロック圧力室５０内の流体つまり圧縮空気による推力と、ロック用ばね部材４９の推力とを用いてロックユニット２３を締結状態に切り換えるようにしたので、ロックユニット２３の締結力を低下させることなくロック用ばね部材４９からのばね力を低く設定することができる。これにより、流体圧シリンダ１３，８０の小型化や低コスト化を達成することができる。
【００８８】
また、ロック圧力室５０内の圧縮空気による推力とロック用ばね部材４９のばね力とは、締結状態となったロックユニット２３を介してピストンロッド１９に軸方向に加えられるため、クランプ機構１２やロックユニット２３に歪み力を蓄えることができる。これにより圧力室３０，５０から圧縮空気を排出した後であっても、歪み力とばね力とにより高い締結力を維持したままワークＷをクランプすることができる。なお、プランジャ５３によってロック圧力室５０に対する圧縮空気の供給と遮断とが、ロックピストン４８のストロークに応じて切り換えられるため、クランプ機構１２やロックユニット２３の遊びを取り除いた後に、ロック圧力室５０内の圧縮空気による強い推力をロックユニット２３を介してピストンロッド１９に伝達することができる。これにより、ロックピストン４８のストロークを無駄にすることなく、クランプ機構１２やロックユニット２３に歪み力を蓄えることが可能となる。
【００８９】
さらに、ロックピストン４８が退避位置に上昇移動したときには、ロックピストン４８に組み込まれたプランジャ５３によってロック圧力室５０と流体供給路５５とは遮断状態に切り換えられる一方、ロックピストン４８が所定のストロークで下降移動したときには、ロック圧力室５０と流体供給路５５とは連通状態に切り換えられる。これにより、ロックピストン４８が作動位置に向けて下降移動を開始する前であっても、ロックユニット２３を締結状態に切り換える際に備えて流体供給路５５に予め圧縮空気を供給しておくことができ、圧力供給制御の自由度を高めることができる。
【００９０】
またさらに、プランジャ５３をロックピストン４８に対して往復動自在に組み込むことにより、各部材の寸法誤差や組み付け誤差による影響を受けることなく、ロックユニット２３の解除状態においてロック圧力室５０に対する圧縮空気の供給を確実に停止することができる。これにより、ロックユニット２３の解除状態における誤作動を回避することができる。
【００９１】
本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。たとえば、この流体圧シリンダ１３，８０は自動車車体を構成するパネル材をクランプするために使用されているが、パネル材以外をクランプするために用いても良く、クランプ以外の用途に用いることもできる。
【００９２】
また、ガイド筒体６３に絞り機構としてのニードル６７が設けられているが、クランプ解除圧力室３１およびロック解除圧力室５１と給排ポート３３とを連通する流路であれば、たとえば、ガイド筒体６３の流路溝６４，６５など他の流路に絞り機構を設けるようにしても良い。また、絞り機構としてはニードル６７に限られず、流体の流れつまり流量や流速や圧力を制御する絞り機構であれば良く、たとえば、流路にオリフィスを形成した絞り板を設けるようにしても良い。さらに、流路の構造によって流体に所定の抵抗を与える場合や、給排ポート３３に接続された配管中に絞り機構を設ける場合などには、流体圧シリンダ１３，８０から絞り機構を取り外しても良い。
【００９３】
さらに、ロックユニット２３を作動させる際にピストンロッド１９に鋼球３９を押圧しているが、鋼球３９だけでなく他の材料を用いたボールであっても良い。また、ボールに代えて他の部材を用いるようにしても良く、たとえば、環状の部材にスリットを形成し、弾性変形によって内径を縮めるようにした部材を用いるようにしても良い。
【００９４】
なお、流体圧シリンダ１３，８０を作動させる際の流体として空気を用いているが、他の流体を用いても良いことはいうまでもない。
【００９５】
【発明の効果】
本発明によれば、流体の推力とばねの推力とによりロックユニットを締結状態に切り換えるようにしたので、ロックユニットの締結力を低下させることなく、ばね部材のばね力を低く設定することができる。これにより、流体圧シリンダの小型化や低コスト化を達成することができる。
【００９６】
また、流体の推力とばねの推力とによりロックユニットに歪み力を蓄えることができるため、流体を排出した後であっても歪み力とばねの推力とにより高い締結力を維持することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】搬送台車によって自動車車体を構成するパネル材を搬送するようにした車体組立ラインの一部を示す平面図である。
【図２】図１のクランプ機構を示す正面図である。
【図３】図２に示す本発明の一実施の形態である流体圧シリンダを示す断面図である。
【図４】図３のＡ−Ａ線に沿ってロッドカバーの構造を示す断面図である。
【図５】図３の矢印Ｂ方向から流体圧シリンダを示す側面図である。
【図６】（Ａ）はロックユニットが解除状態となった流体圧シリンダの一部を示す断面図であり、（Ｂ）はロックユニットが解除状態から締結状態に切り換えられる流体圧シリンダの一部を示す断面図である。
【図７】（Ａ）はロックユニットが解除状態から締結状態に切り換えられる流体圧シリンダの一部を示す断面図であり、（Ｂ）はロックユニットが締結状態となった流体圧シリンダの一部を示す断面図である。
【図８】ピストンロッドに加えられる推力の変化を示す線図である。
【図９】本発明の他の実施の形態である流体圧シリンダが設けられたクランプ機構を示す正面図である。
【符号の説明】
１０ 搬送台車
１１ 車輪
１２ クランプ機構
１３ 流体圧シリンダ
１４ 支持台
１５ クランプアーム
１６ ピン
１７ クレビス
１８ ピン
１９ ピストンロッド
１９ａ 雄ねじ
１９ｂ 外周面
２０ ピン
２１ メインピストン
２２ シリンダチューブ
２３ ロックユニット
２４ ロックケース
２５ ロックユニット収容部
２６ ロックピストン収容部
２６ａ シリンダ
２６ｂ ヘッドカバー
２７ エンドカバー
２８ ロッドカバー
２９ シリンダ本体
３０ クランプ圧力室
３１ クランプ解除圧力室
３２ 給排ポート
３３ 給排ポート
３４ シール材
３５ 第１ディスク
３６ 円筒部
３６ａ 雌ねじ
３７ 第２ディスク
３８ 磁石
３９ 鋼球（ボール）
４０ 保持器
４１ ロックスリーブ
４１ａ テーパ面
４１ｂ テーパ面
４２ フランジ部
４３ ばね受け部材
４４ 解除用ばね部材
４５ 底部
４６ 保持用ばね部材
４７ 位置決めスリーブ
４８ ロックピストン
４８ａ フランジ部
４８ｂ ばね収容孔
４８ｃ シリンダ孔
４８ｄ ねじ孔
４９ ロック用ばね部材
５０ ロック圧力室
５１ ロック解除圧力室
５２ ばね受け部材
５３ プランジャ
５３ａ ピストン部
５３ｂ ロッド部
５３ｃ 貫通孔
５３ｄ Ｕパッキン
５４ プランジャ用ばね部材
５５ 流体供給路
５６ 給排ポート
５７ 弁座
６０ テーパロッド部
６０ａ テーパ面（傾斜面）
６１ ねじ部材
６２ プラグ
６３ ガイド筒体
６４，６５ 流路溝
６６ 連通孔
６７ ニードル
６７ａ 雄ねじ
６８ 連通隙間
６９ プラグ
７０ アダプタ
７１ 配管
７２ 給排ジョイント
７３〜７５ 給排ホース
７６，７７ 給排ジョイント
８０ 流体圧シリンダ
８１ クランプ機構
８２ ピストンロッド
８３ ロッドカバー
Claims (7)
- ピストンロッドに固定されるメインピストンを往復動自在に収容するシリンダ本体と、
前記シリンダ本体に組み込まれ、前記ピストンロッドに締結する締結状態と締結を解除する解除状態とに作動するロックユニットと、
前記ロックユニットを締結状態に切り換える作動位置と解除状態に切り換える退避位置との間で往復動自在に前記シリンダ本体に収容され、ロック圧力室とロック解除圧力室とを区画するロックピストンと、
前記ロック圧力室に連通し、前記ロックピストンを介して前記ロックユニットに推力を加える流体を案内する流体供給路と、
前記ロック圧力室に組み込まれ、前記ロックピストンを介して前記ロックユニットにばねの推力を加えるばね部材とを有し、
流体の推力とばねの推力とを前記ロックユニットを介して前記ピストンロッドの軸方向に加えることを特徴とする流体圧シリンダ。 - 請求項１記載の流体圧シリンダにおいて、流体の推力とばねの推力とにより前記ロックユニットに歪み力を蓄えることを特徴とする流体圧シリンダ。
- 請求項１記載の流体圧シリンダにおいて、前記ロックユニットに生ずる遊びをばねの推力により取り除いた後に、流体の推力とばねの推力とにより前記ロックユニットに歪み力を蓄えることを特徴とする流体圧シリンダ。
- 請求項１〜３のいずれか１項に記載の流体圧シリンダにおいて、
前記ロックピストンに摺動自在に装着され、前記ロックピストンが前記作動位置に向けて所定のストロークで移動した後に前記流体供給路を前記ロック圧力室に開口するプランジャを有し、
前記ロックピストンにばねの推力を加えた後に、前記ロックピストンにばねの推力と流体の推力とを加えることを特徴とする流体圧シリンダ。 - 請求項１〜４のいずれか１項に記載の流体圧シリンダにおいて、前記ロックピストンは前記ピストンロッドの径方向に往復動し、前記ロックピストンに形成される傾斜面を介して推力を前記ロックユニットに伝達することを特徴とする流体圧シリンダ。
- 請求項１〜５のいずれか１項に記載の流体圧シリンダにおいて、前記ロックユニットは前記ピストンロッドの外周面に配置されるボールと、前記ピストンロッドの軸方向に往復動自在に装着され前記ボールを介して前記ピストンロッドに締結するロックスリーブとを備えることを特徴とする流体圧シリンダ。
- 請求項１〜６のいずれか１項に記載の流体圧シリンダにおいて、前記ピストンロッドの往復動によりクランプアームを揺動させることを特徴とする流体圧シリンダ。
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