JP2014108490A5 - - Google Patents

Description

流体圧シリンダ及び旋回式クランプ装置

本発明は、特にピストン部材が予め設定された設定移動位置に達した際に、ピストン部材の動作に連動させてクランプ本体内のエア通路の連通状態を開閉弁機構により切換えてエア圧を介して前記ピストン部材の位置を検知可能にした流体圧シリンダ及び旋回式クランプ装置に関する。

従来より、機械加工に供するワーク等のクランプ対象物をクランプするクランプ装置などに採用される流体圧シリンダは、シリンダ本体と、このシリンダ本体に進退自在に装備されたピストン部材と、このピストン部材を進出側と退入側の少なくとも一方に駆動する為の流体圧作動室等を備えている。

ところで、上記流体圧シリンダのピストン部材の軸心方向の前進限界位置、後退限界位置、途中位置等を検出する種々のロッド位置検知技術が実用化されている。
例えば、特許文献１のクランプ装置は、流体圧シリンダに供給した流体圧を検出する圧力センサと、流体圧シリンダのピストン部材から外部に突出させた操作ロッドの下端部の被検出部の上昇位置と下降位置を検出する２つの位置センサとで、ピストンロッドの位置を検出している。

特許文献２のクランプ装置においては、流体圧シリンダの出力ロッドの昇降動作に連動してエア通路を開閉する機構を、シリンダ本体の一端側の外部に設け、出力ロッドの上昇位置と下降位置とを検出可能に構成してある。

特許文献３のクランプ装置においては、クランプ対象物を受け止めるワーク受け台が独立に設けられている。ワーク受け台は、エア噴出口が形成されたパット部材と、このパット部材をクランプ対象物側に弾性支持する外筒部材とを備えている。パット部材が突出位置にある場合は、エア噴出口から加圧エアが噴出し、クランプ装置がクランプ駆動されてクランプ対象物によりパット部材が押圧されて退入すると、外筒部材にエア噴出口が塞がれて加圧エアの圧力が上昇してクランプ状態になったことを検出する。

特開２００１−８７９９１号公報 特開２００３−３０５６２６号公報 特開２００９−１２５８２１号公報

特許文献１のクランプ装置では、流体圧シリンダのピストン部材から操作ロッドを外部に突出させ、その操作ロッドの下端部に設けた被検出部の上昇位置と下降位置を２つの位置センサで検出するため、流体圧シリンダの下側に被検出部の移動と位置センサの設置のための検出スペースが必要となるため、クランプ装置（つまり、流体圧シリンダ）が大型化するという問題がある。

特許文献２のクランプ装置においては、出力ロッドの上昇位置と下降位置とを検出する機構をクランプ本体の外側に構成する。そのため、特許文献１のクランプ装置と同様に、クランプ本体の外部に検出スペースが必要となるから、クランプ装置をコンパクトに構成することができない。

特許文献３のクランプ装置のワーク受け台のエア噴出口は、アンクランプ状態のとき、クランプ装置やクランプ対象物の近傍部に開口しているので、機械加工の切粉やクーラント（切削液）がエア噴出口に侵入して塞いでしまう虞がある。

本発明の目的は、ピストン部材が設定移動位置に移動したことを流体圧を介して検知可能で、作動確実性に優れ、簡単な構成でピストン部材に連動させて検出用開閉弁機構を開弁又は閉弁させ得る流体圧シリンダ及び旋回式クランプ装置を提供することである。

請求項１の流体圧シリンダは、シリンダ孔を形成したシリンダ本体と、シリンダ孔に可動に収容されたピストン部とこのピストン部からシリンダ本体外まで延びる出力ロッドとを有するピストン部材と、シリンダ孔に形成された流体圧作動室とを備えた流体圧シリンダにおいて、前記ピストン部材の基端側部分の中心部分に基端開放状に形成され且つ前記流体圧作動室の流体圧が導入されるロッド挿入穴と、前記シリンダ本体のヘッド側端壁部材にシリンダ孔内に突出するように設けられ且つ前記ロッド挿入穴に挿入可能な補助ロッドと、前記補助ロッドに組み込んだ検出用開閉弁機構と、前記シリンダ本体と補助ロッドに形成され且つ検出用開閉弁機構で開閉される流体通路とを備え、前記検出用開閉弁機構は、前記補助ロッドの先端側部分にシリンダ孔の軸心と平行に形成され且つ前記ロッド挿入穴に連通する弁体収容穴と、前記弁体収容穴に可動に収容され且つ外周部に係合凹部を有する弁体と、前記補助ロッドに可動に装着されて係合凹部に係合可能な球体とを備え、前記ピストン部材が予め設定された設定移動位置に達した際に、前記球体と係合凹部とロッド挿入穴内周壁部の協働により、前記弁体が閉弁位置又は開弁位置に切換わるように構成したことを特徴としている。

請求項２の流体圧シリンダは、請求項１の発明において、前記ピストン部材が前記設定移動位置にあるとき球体が前記軸心から離隔する方向へ退避するのを許容することにより前記弁体を閉弁位置にする退避用係合部を、前記ロッド挿入穴の内周壁部に形成したことを特徴としている。

請求項３の流体圧シリンダは、請求項２の発明において、前記ピストン部材が前記設定移動位置から移動した際には、前記球体と係合凹部とロッド挿入穴内周壁部の協働により、前記弁体が開弁位置に切換わるように構成したことを特徴としている。

請求項４の流体圧シリンダは、請求項１の発明において、前記ピストン部材が前記設定移動位置にあるとき球体が前記軸心に接近する方向へ移動させることにより前記弁体を開弁位置にする押動用係合部を、前記ロッド挿入穴の内周壁部に形成したことを特徴としている。

請求項５の流体圧シリンダは、請求項１の発明において、前記流体圧作動室に連通したロッド挿入穴内の流体圧により前記弁体を閉弁位置へ付勢するように構成したことを特徴としている。

請求項６の流体圧シリンダは、請求項１の発明において、前記弁体を前記ヘッド側端壁部材の方へ弾性付勢する圧縮スプリングを設けたことを特徴としている。

請求項７の流体圧シリンダは、請求項１の発明において、前記流体通路に供給する流体圧を介して、前記検出用開閉弁機構の閉弁を検知するように構成したことを特徴としている。

請求項８の旋回式クランプ装置は、請求項１に記載の流体圧シリンダに、出力ロッドの進退動作に連動して出力ロッドをその軸心回りに設定角度旋回させる旋回機構を組み込み、前記出力ロッドの先端部分にクランプアームを設けたことを特徴としている。

請求項９の旋回式クランプ装置は、請求項８の発明において、前記出力ロッドがピストン部から上方へシリンダ本体外まで延びるように形成され、前記流体圧作動室がピストン部の下側の下側流体圧作動室とピストン部の上側の上側流体圧作動室とからなり、前記ピストン部材の設定移動位置がピストン部が上限位置に位置するアンクランプ位置であることを特徴としている。

請求項１の発明によれば、流体圧シリンダがロッド挿入穴と補助ロッドと検出用開閉弁機構と検出用開閉弁機構で開閉される流体通路とを備え、前記検出用開閉弁機構は、前記補助ロッドの先端側部分に形成した弁体収容穴と、この弁体収容穴に可動に収容され且つ外周部に係合凹部を有する弁体と、補助ロッドに可動に装着されて係合凹部に係合可能な球体とを備え、ピストン部材が予め設定された設定移動位置に達した際に、前記球体と係合凹部とロッド挿入穴内周壁部の協働により、弁体が閉弁位置又は開弁位置に切換わるように構成してある。

従って、ピストン部材が設定移動位置に移動したときに検出用開閉弁機構が閉弁位置又は開弁位置に切換わって流体通路を遮断又は遮断解除するため、ピストン部材が設定移動位置に移動したことを、検出用開閉弁機構と、流体通路に供給する流体圧を介して検知することができる。

検出用開閉弁機構を、シリンダ孔内に突出するようにヘッド側端壁部材に設けた補助ロッドに組み込んでいるため、検出用開閉弁機構をシリンダ本体の内部に配置して流体圧シリンダの小型化を図ることができる。検出用開閉弁機構は、ピストン部材が設定移動位置に達したとき、球体と係合凹部とロッド挿入穴内周壁部の協働により弁体を閉弁位置又は開弁位置に切換える構成であるため、簡単な構成でもってピストン部材に連動させて検出用開閉弁機構を切換えることができる。

請求項２の発明によれば、ロッド挿入穴の内周壁部に形成した退避用係合部により、球体が軸心から離隔する方向へ退避するのを許容することにより弁体を閉弁位置にするため、簡単な構成で弁体を閉弁位置にすることができる。

請求項３の発明によれば、請求項２の発明において、前記ピストン部材が設定移動位置から移動した際には、前記球体と係合凹部とロッド挿入穴内周壁部の協働により、弁体が開弁位置に切換わるように構成したため、ピストン部材が設定移動位置から移動したことを簡単に確実に検出できる。

請求項４の発明によれば、前記ピストン部材が設定移動位置にあるとき球体が前記軸心に接近する方向へ移動させることにより弁体を開弁位置にする押動用係合部を、ロッド挿入穴の内周壁部に形成したため、ピストン部材が設定移動位置になったときに検出用開閉弁機構を開弁させることができる。

請求項５の発明によれば、前記流体圧作動室に連通したロッド挿入穴内の流体圧により前記弁体を閉弁位置へ付勢するように構成したため、閉弁性能を高め、安定した閉弁状態にすることができる。

請求項６の発明によれば、前記弁体をヘッド側端壁部材の方へ付勢する圧縮スプリングを設けたので、閉弁性能を高め、安定した閉弁状態にすることができる。

請求項７の発明によれば、前記流体通路に供給する流体圧を介して、前記検出用開閉弁機構の閉弁を検知するため、簡単な構成で閉弁を検知できる。

請求項８の発明によれば、請求項１の流体圧シリンダに、出力ロッドの進退動作に連動して出力ロッドをその軸心回りに設定角度旋回させる旋回機構を組み込み、前記出力ロッドの先端部分にクランプアームを設けた旋回式クランプ装置であるため、旋回式クランプ装置のピストン部材の予め設定された設定移動位置を流体圧を介して検知できる。その他請求項１と同様の効果が得られる。

請求項９の発明によれば、前記ピストン部材が上限位置に位置するアンクランプ位置である設定移動位置を流体圧を介して検知できる。

本発明の実施例１の旋回式クランプ装置の平面図である。 図１のクランプ装置（アンクランフ゜状態）の縦断面図である。 図２のIII −III 線断面図である。 図２のＡ部の拡大図である。 図１のクランプ装置（クランフ゜状態）の縦断面図である。 図５のＢ部の拡大図である。 実施例２の旋回式クランプ装置（アンクランフ゜状態）の縦断面図である。 図７のＣ部の拡大図である。 図７のクランプ装置（クランフ゜状態）の縦断面図である。 図９のＤ部の拡大図である。 実施例３の旋回式クランプ装置（アンクランフ゜状態）の縦断面図である。 図１１のＥ部の拡大図である。 図１１のクランプ装置（クランフ゜状態）の縦断面図である。 図１３のＦ部の拡大図である。

以下、本発明を実施するための形態について実施例に基づいて説明する。
尚、以下の実施例において「油圧」は圧縮油を意味する。

本実施例の旋回式クランプ装置１について、図１〜図６に基づいて説明する。
この旋回式クランプ装置１は、油圧シリンダ２（流体圧シリンダに相当する）と、この油圧シリンダ２の出力ロッド６の上端部に固定したクランプアーム３と、出力ロッド６をその軸心回りに設定角度（本実施例では９０度）旋回させる旋回機構８とを備えている。クランプアーム３の基端部が出力ロッド６のテーパ軸部６ａに外嵌されて出力ロッド６の上端部に螺合させたナット３ａにより固定されている。

この旋回式クランプ装置１は、出力ロッド６が下限位置又はその近傍位置に退入した状態で、クランプアーム３によりクランプ対象物を下方に押圧してクランプするクランプ状態になり、そのクランプ状態から出力ロッド６を伸長させていくとアンクランプ状態になる。図２に示すアンクランプ状態から図５に示すクランプ状態に移行する際に、出力ロッド６がその軸心の回りに平面視にて例えば反時計回り方向へ９０度旋回する。クランプ状態からアンクランプ状態に移動する際には上記とは逆に時計回り方向へ９０度旋回する。

最初に、油圧シリンダ２について説明する。
図１、図２、図５に示すように、この油圧シリンダ２は、シリンダ本体１０と、ピストン部材４と、アンクランプ用の油圧作動室１２ａと、クランプ用の油圧作動室１２ｂと、補助ロッド７と、検出用開閉弁機構１１と、エア通路３２などを備えている。シリンダ本体１０は、上部シリンダ本体１０Ａと、ヘッド側端壁部材１０Ｂとを有する。
上部シリンダ本体１０Ａは、平面視矩形の矩形シリンダ本体部１０ａと、この矩形シリンダ本体部１０ａの下端から下方へ延びる筒形の筒形シリンダ本体部１０ｂとを有する。矩形シリンダ本体部１０ａの下端にベース部材１３の上面に据え付けるための据え付け面１４が形成されている。上部シリンダ本体１０Ａは、４つのボルト孔１７に挿通される４本のボルトでベース部材１３に固定される。

矩形シリンダ本体部１０ａには出力ロッド６が貫通するロッド孔１８ａが形成され、矩形シリンダ本体部１０ａと筒形シリンダ本体部１０ｂには、ロッド孔１８ａよりも大径で同心状の大径ロッド孔１８ｂが形成され、筒形シリンダ本体部１０ｂの内部にシリンダ孔１５が大径ロッド孔１８ｂの下端に連通するように形成され、このシリンダ孔１５の下端側はヘッド側端壁部材１０Ｂで閉塞されている。

ヘッド側端壁部材１０Ｂの上端部はシリンダ孔１５に連なる嵌合孔１５ａに嵌合されてシール部材１６でシールされている。ヘッド側端壁部材１０Ｂの下端部分に形成された雄ネジ部１０ｍが筒形シリンダ本体部１０ｂのネジ穴１０ｎに螺合され、ヘッド側端壁部材１０Ｂが筒形シリンダ本体部１０ｂに固定されている。ヘッド側端壁部材１０Ｂの中心部分には、上方のシリンダ孔１５内へ突出する補助ロッド７であって、シリンダ孔１５の直径の約１／４〜１／３の太さの補助ロッド７が一体形成されている。尚、補助ロッド７は、ヘッド側端壁部材１０Ｂと別部材に形成して固定的に取り付けてもよい。

旋回式クランプ装置１を取り付けるベース部材１３に、筒形シリンダ本体部１０ｂとヘッド側端壁部材１０Ｂを上方から挿入装着する装着穴２１が形成され、この装着穴２１は下部装着穴２２とこの下部装着穴２２よりも僅かに大径の上部装着穴２３とで構成され、筒形シリンダ本体部１０ｂの下端側部分とその外周部に装着されたシール部材２４ａが下部装着穴２２に装着される。上部装着穴２３には筒形シリンダ本体部１０ｂの外周側に環状隙間２５が形成される。尚、筒形シリンダ本体部１０ｂの上端部にはシール部材２４ｂが装着されている。

次に、ピストン部材４について説明する。
図２、図５に示すように、ピストン部材４は、シリンダ孔１５内に上下方向に摺動自在に装着されたピストン部５と、このピストン部５から上方へシリンダ本体１０外まで延びる出力ロッド６と、ピストン部材４の基端側部分（下端側部分）の中心部分に基端（下端）開放状に形成されたロッド挿入穴２０とを備えている。ピストン部５の外周部にはシール部材２６が装着されている。出力ロッド６の上端にはレンチ挿入用の六角穴６ｂが形成されている。出力ロッド６は、ロッド孔１８ａを貫通してシリンダ本体１０の上方へ延びる小径ロッド部６ｃと、この小径ロッド部６ｃの下端から下方へ一体的に延び且つ大径ロッド孔１８ｂに挿入された大径ロッド部６ｄとからなる。上記のロッド挿入穴２０は、全長に亙って同径の円筒穴であって補助ロッド７の外径よりも僅かに（例えば、１〜２ｍｍ）大きな内径の円筒穴に形成され、このロッド挿入穴２０は油圧作動室１２ａに連通しており、ロッド挿入穴２０に補助ロッド７が挿入可能に形成されている。

ここで、出力ロッド６の進退動作に連動して出力ロッド６（つまり、ピストン部材４）をその軸心回りに設定角度（本実施例では９０度）旋回させる旋回機構８であって、油圧シリンダ２の大径ロッド部６ｄとシリンダ本体１０とに組み込まれた旋回機構８について説明する。旋回機構８は、３つの保持穴８ａと、これら保持穴８ａに保持された３つの鋼球８ｂと、３本の螺旋溝８ｃとを有する。大径ロッド孔１８ｂの下端近傍部の周壁部の周方向３等分位置に半球状の３つの保持穴８ａが形成され、大径ロッド部６ｄの外周壁部には３つの保持穴８ａに保持された３つの鋼球８ｂが係合する３本の螺旋溝８ｃが形成されている。

この旋回機構８により、ピストン部材４が図２のアンクランプ位置（上限位置）から上限位置と下限位置の間のほぼ中間位置に下降する際に平面視にて反時計回り方向へ９０度旋回し、その後約１／２ストロークだけ直進的に下降してからクランプ位置（下限位置）（図５参照）になる。その反対に、クランプ位置からアンクランプ位置に切換える際には、ピストン部材４が最初約１／２ストロークだけ直進的に上昇し、ほぼ中間位置から図２の上限位置に上昇する際に平面視にて時計回り方向へ９０度旋回してアンクランプ位置になる。

シリンダ孔１５はピストン部５で上下に仕切られ、ピストン部５の上側にクランプ用の油圧作動室１２ｂが形成され、ピストン部５の下側にアンクランプ用の油圧作動室１２ａが形成される。尚、上記の油圧作動室１２ａ，１２ｂが流体圧作動室に相当する。
上部シリンダ本体１０Ａの矩形シリンダ本体部１０ａには、油圧ポート３０，３１が形成され、油圧ポート３０はシリンダ本体１０に形成した油路３０ａにより油圧作動室１２ａに連通され、油圧ポート３１はシリンダ本体１０に形成した油路３１ａにより油圧作動室１２ｂに連通され、油圧ポート３０，３１は油圧供給源（図示略）に油圧ホース等で接続される。

次に、検出用開閉弁機構１１と、エア通路３２（流体通路に相当する）について説明する。この検出用開閉弁機構１１は、補助ロッド７の上端側部分に組み込まれており、この検出用開閉弁機構１１により、シリンダ本体１０と補助ロッド７に形成されたエア通路３２の途中部が開閉される。エア通路３２は、上流側エア通路３３と下流側エア通路３４とを有する。上流側エア通路３３の上端は弁体収容穴３５の下端中央部に連通され、下流側エア通路３４の上端は弁体収容穴３５の下端の外周部に連通されている。加圧エア供給源４０からベース部材１３内のエア通路４２と下部装着穴２２を介して上流側エア通路３３に加圧エアが供給され、検出用開閉弁機構１１が開弁状態のとき、上記の加圧エアは下流側エア通路３４へ流れ、環状隙間２５とベース部材１３内のエア通路４３を通って大気中へ開放される。

図２、図５に示すように、検出用開閉弁機構１１は、弁体収容穴３５と、この弁体収容穴３５に可動に収容された弁体３６と、弁体３６の外周部に形成された環状の係合凹部３７と、この係合凹部３７に係合可能な鋼球からなる２つの球体３８と、ロッド挿入穴２０の内周壁部に形成され且つ球体３８が部分的に係合可能な環状の退避用係合部３９とを備えている。

弁体収容穴３５は、補助ロッド７の先端側部分（上端側部分）にシリンダ孔１５の軸心と同心状にほぼ円筒形に形成され、この弁体収容穴３５は補助ロッド７とロッド挿入穴２０間の微小な環状隙間を介して油圧作動室１２ａに連通している。弁体収容穴３５の上端側約１／４部分〜１／３部分の内径はその他の部分の内径よりも僅かに大径に形成され、その大径部から滑らかに内径が小さくなっている。

図２、図４に示すように、弁体３６は、弁体収容穴３５に上下方向に可動に収容されてロッド挿入穴２０内の油圧を受圧可能に構成され、弁体３６の上下長は弁体収容穴３５の上下長とほぼ等しい。弁体３６の中段部の外周部には環状の係合凹部３７が形成されている。この係合凹部３７は、その中段部の小径の円筒面３７ａと、この円筒面３７ａの上端から上方へ連なり上方程大径化する上側部分円錐面３７ｂと、円筒面３７ａの下端から下方へ連なり下方程大径化する下側部分円錐面３７ｃとを有する。弁体３６の下端部には、その中央部分の平坦面と、この平坦面の外周に連なる上方程大径化する部分円錐面からなる弁面３６ｖとが形成されている。尚、弁体３６の下部の外周部にはシール部材３６ａが装着されている。

補助ロッド７における弁体収容穴３５の外周側の壁部４４には、例えば２つの保持穴４５が形成されている。この保持穴４５は水平向きの小径円筒穴である。これら保持穴４５に球体３８が水平方向へ可動に装着され、係合凹部３７に係合可能に保持されている。尚、球体３８の直径は壁部４４の厚さよりも大きく設定されている。

図２に示すように、ロッド挿入穴２０の内周壁部の下端近傍部には、ピストン部材４がアンクランプ位置（上限位置）のときに球体３８が係合する環状の浅溝状の退避用係合部３９が形成されている。退避用係合部３９の上半部は下方程大径化するテーパ孔３９ａに形成され、退避用係合部３９の下半部はテーパ孔３９ａの下端に連なる円筒孔３９ｂに形成されている。退避用係合部３９の最大内径は、補助ロッド７の外径よりも僅かに（例えば、３〜４ｍｍ）だけ大きい。前記内周壁部の下端部には退避用係合部３９の下端に連なるように下方程大径化する部分円錐面４６が形成されている。

図２、図４に示すように、アンクランプ状態のとき、弁体３６の上端にロッド挿入穴２０の油圧が作用し、球体３８が退避用係合部３９に係合して球体３８が僅かに外側へ移動するため、係合凹部３７の上側部分円錐面３７ｂの下方移動が許容されて弁体３６が下降し、弁体３６の下端の弁面３６ｖが上流側エア通路３３の上端の弁座３３ａに当接し、検出用開閉弁機構１１が閉弁状態になる。この閉弁状態は、加圧エア供給系に接続された圧力スイッチ４１又は圧力センサの検出信号を用いて検知される。

図５、図６に示すように、ピストン部材４がアンクランプ位置よりも下方へ移動すると、退避用係合部３９が球体３８よりも下方へ移動し、球体３８はロッド挿入穴２０の円筒状の内周壁面で弁体３６側へ押されるため、球体３８が係合凹部３７の上側部分円錐面３７ｂを上方へ押す。そのため、弁体３６が僅かに上方へ移動し、弁体３６の弁面３６ｖと弁座３３ａとの間に隙間が形成され、検出用開閉弁機構１１が開弁状態になる。

次に、旋回式クランプ装置１の作用、効果について説明する。
図１、図２に示すように、ピストン部材４が上限位置（予め設定された設定移動位置に相当する）に位置するアンクランプ状態では、油圧作動室１２ａに油圧が充填されており、このとき、検出用開閉弁機構１１においては、弁体３６の上端に油圧作動室１２ａの油圧と同圧のロッド挿入穴２０の油圧が作用し、かつ退避用係合部３９に球体３８が係合して球体３８が弁体３６の係合凹部３７の上側部分円錐面３７ｂを押圧しなくなるため、図２、図４に示すように弁体３６が下限位置まで下降して閉弁状態となる。そのため、エア通路４２のエア圧が上昇して圧力スイッチ４１がオンになるため、旋回式クランプ装置１がアンクランプ状態であることを圧力スイッチ４１に接続された制御ユニットにおいて検知することができる。

クランプ対象物をクランプするために、油圧作動室１２ａの油圧をドレン圧に切換え、クランプ用の油圧作動室１２ｂに油圧を供給すると、ピストン部材４がクランプ位置まで下降し、図５に示すように、出力ロッド６が反時計回りに約９０度旋回した状態でクランプ対象物をクランプする。

ピストン部材４が上限位置（アンクランプ位置）よりも下降した状態では、退避用係合部３９が球体３８よりも下降した状態になり、球体３８はロッド挿入穴２０の内周壁面で弁体３６側へ押され、その球体３８が弁体３６の係合凹部３７の上側部分円錐面３７ｂを上方へ押圧するため、弁体３６が僅かに上方へ移動し、図５、図６に示すように、検出用開閉弁機構１１が開弁状態になる。そのため、圧力スイッチ４１がオフに復帰するため、アンクランプ状態でなくなったことを検知することができる。

このように、ピストン部材４がアンクランプ位置（設定移動位置）に移動したときに検出用開閉弁機構１１が閉弁位置に切換わってエア通路３２を遮断するため、ピストン部材４がアンクランプ位置に移動したことを、検出用開閉弁機構１１と、エア通路３２に供給するエア圧を介して検知することができる。アンクランプ用の油圧作動室１２ａの油圧で弁体３６を付勢して閉弁位置にするため、検出用開閉弁機構１１は閉弁性能と作動確実性に優れる。

検出用開閉弁機構１１をシリンダ本体１０の外側へ突出しない補助ロッド７に組み込み、シリンダ本体１０の内部に組み込んでいるため、油圧シリンダ２の小型化を図ることができる。検出用開閉弁機構１１の弁体３６は、その外周部に環状の係合凹部３７を有し、球体３８は係合凹部３７に係合可能であり、補助ロッド７のロッド挿入穴２０の内周壁部に形成した退避用係合部３９と球体３８を介して検出用開閉弁機構１１を閉弁させる構成であるため、簡単な構成でもってピストン部材４に連動させて検出用開閉弁機構１１を開閉させることができる。

本実施例では、退避用係合部３９をロッド挿入穴２０の内周壁部の下端近傍部に形成することにより、ピストン部材４がアンクランプ位置に達したことを検出するように構成したが、退避用係合部３９を前記内周壁部の所望の高さ位置の部位に形成し、ピストン部材４が所望の設定移動位置に達したことを検出するように構成することもできる。しかも、設定移動位置は上下幅のない特定位置であるとは限らず、上下方向に幅のある位置として設定することも可能であり、その場合退避用係合部３９は上下方向に幅のある係合部に形成される。

前記エア通路３２に供給する加圧エアのエア圧を介して、検出用開閉弁機構１１の閉弁を検知するため、簡単な構成で閉弁を検知できる。
前記退避用係合部３９がロッド挿入穴２０の内周壁部に環状に形成されているため、仮にピストン部材４がその軸心回りに回転する場合でも、退避用係合部３９の機能を確保できる。

油圧シリンダ２のピストン部材４とシリンダ本体１０とに、出力ロッド６の進退動作に連動して出力ロッド６をその軸心回りに設定角度旋回させる旋回機構８を組み込んだ旋回式クランプ装置１であるため、旋回式クランプ装置１のピストン部材４の設定移動位置を加圧エアのエア圧を介して検知できる。

旋回式クランプ装置１を取り付けるベース部材１３に、シリンダ本体１０の下部を上方から挿入装着する装着穴２１を、下部装着穴２２と、この下部装着穴２２よりも僅かに大径の上部装着穴２３とで構成し、シリンダ本体１０の下端側部分とその外周部に装着されたシール部材２４ａが下部装着穴２２に装着されるため、仮に、上部装着穴２３に臨むエア通路４３の上端にバリが残存していても、シリンダ本体１０の下端側部分を下部装着穴２２に挿入装着する際に、シール部材２４ａが前記バリによって損傷することがない。

実施例２に係る旋回式クランプ装置１Ａについて、図７〜図１０に基づいて説明する。但し、実施例１と同様の構成要素に同一符号を付して説明を省略し、異なる構成要素についてのみ説明する。
この旋回式クランプ装置１Ａにおける油圧シリンダ２Ａにおいては、ピストン部材４Ａがその昇降ストロークの上半部（アンクランプ位置を含む）に位置している際には、検出用開閉弁機構１１が開弁状態を保持し、ピストン部材４Ａがその昇降ストロークの下半部（クランプ位置を含む）に位置している際には、検出用開閉弁機構１１が閉弁状態を保持するように構成されている。

図７、図８に示すように、ロッド挿入穴２０Ａの下半部は、実施例１のロッド挿入穴２０と同様の内径の小径ロッド挿入穴２０ａに形成され、ロッド挿入穴２０Ａの上半部は、小径ロッド挿入穴２０ａの内径よりも僅かに（例えば、３〜４ｍｍ）大きい内径の大径ロッド挿入穴２０ｂに形成されている。

ピストン部材４Ａが昇降ストロークの上半部（設定移動位置に相当する）に位置している際には、弁体３６はロッド挿入穴２０Ａ内の油圧を受圧するけれども、小径ロッド挿入穴２０ａの内周壁面でもって球体３８が弁体３６側（軸心側）へ押動されるため、球体３８が弁体３６の上側部分円錐面３７ｂを僅かに上方へ押動し、検出用開閉弁機構１１が開弁状態を保持する。つまり、小径ロッド挿入穴２０ａの内周壁面（内周壁部）が押動用係合部３９Ａに相当する。

図９、図１０に示すように、ピストン部材４Ａが昇降ストロークの下半部に位置している際には、球体３８が大径ロッド挿入穴２０ｂの内周壁面に当接するまで外側へ移動するため、弁体３６に作用するロッド挿入穴２０Ａ内の残圧によって弁体３６が僅かに下方へ移動し、検出用開閉弁機構１１が閉弁状態を保持する。

実施例３に係る旋回式クランプ装置１Ｂについて、図１１〜図１４に基づいて説明する。但し、実施例１と同様の構成要素に同一符号を付して説明を省略し、異なる構成要素についてのみ説明する。

この旋回式クランプ装置１Ｂにおける油圧シリンダ２Ｂにおいては、実施例２の油圧シリンダ２Ａと同様に、ピストン部材４Ｂがその昇降ストロークの上半部（アンクランプ位置を含む）に位置している際には、検出用開閉弁機構１１が開弁状態を保持し、ピストン部材４Ｂがその昇降ストロークの下半部（クランプ位置を含む）に位置している際には、検出用開閉弁機構１１が閉弁状態を保持するように構成されている。この油圧シリンダ２Ｂは、検出用開閉弁機構１１に、弁体３６を閉弁方向へ弾性付勢する圧縮スプリング５０を組み込んだ構成が、実施例２の油圧シリンダ２Ａと異なっている。

図１１、図１２に示すように、補助ロッド７Ｂが上方に延長され、補助ロッド７Ｂの上端部分に圧縮スプリング５０を収容する円筒状の収容穴５１が形成され、この収容穴５１に弁体３６を閉弁側へ弾性付勢する圧縮スプリング５０が装着され、この圧縮スプリング５０の上端が止め輪５２で受け止められている。補助ロッド７Ｂの上方への延長に対応させて、ロッド挿入穴２０Ｂが上方へ延長されている。

図１１、図１２に示すように、ロッド挿入穴２０Ｂの下部（約２／５部分）は、実施例１のロッド挿入穴２０と同様の内径の小径ロッド挿入穴２０ｃに形成され、小径ロッド挿入穴２０ｃの内周壁面（内周壁部）が、実施例２の押動用係合部３９Ａと同様に、押動用係合部３９Ｂに相当する。ロッド挿入穴２０Ｂの上部（約３／５部分）は、小径ロッド挿入穴２０ｃの内径よりも僅かに（例えば、３〜４ｍｍ）大きい内径の大径ロッド挿入穴２０ｄに形成されている。

ピストン部材４Ｂが昇降ストロークの上半部（設定移動位置に相当する）に位置している際には、小径ロッド挿入穴２０ｃの内周壁面でもって球体３８が弁体３６側（軸心側）へ押動されるため、圧縮スプリング５０の付勢力に抗して、球体３８が弁体３６の上側部分円錐面３７ｂを僅かに上方へ押動し、検出用開閉弁機構１１が開弁状態を保持する。つまり、小径ロッド挿入穴２０ｃの内周壁面（内周壁部）が押動用係合部３９Ｂに相当する。

図１３、図１４に示すように、ピストン部材４Ｂが昇降ストロークの下半部に位置している際には、球体３８が大径ロッド挿入穴２０ｄの内周壁面に当接するまで外側へ移動するため、圧縮スプリング５０の付勢力により弁体３６が僅かに下方へ移動し、検出用開閉弁機構１１が閉弁状態を保持する。この油圧シリンダ２Ｂにおいては、上記のように、弁体３６を閉弁方向へ付勢する圧縮スプリング５０を組み込んでいるため、閉弁性能、作動確実性が向上する。

前記実施例の旋回式クランプ装置を部分的に変更する変更例について説明する。

（１）ロッド挿入穴２０の内周壁部のうち、図５において球体３８に対応する部分にも退避用係合部３９と同様の係合部を形成すれば、ピストン部材４がアンクランプ位置になったことに加えて、ピストン部材４がクランプ位置に移動したことも検知可能になる。

（２）環状の係合凹部３７に代えて、弁体３６に、環状でなく周方向の一部に形成した係合凹部であって球体３８が係合可能な係合凹部を形成してもよい。
（３）エア通路３２に流す加圧エアの流れの方向は、前記実施例の方向に限定されるものではなく、エア通路３４に加圧エア供給源４０を接続し、エア通路３４からエア通路３３に向って流れるように構成してもよい。

（４）前記ピストン部材４に形成した退避用係合部３９は、球体３８を外側へ退避させるためのものであるから、退避用係合部３９は球体３８に線接触又は面接触で接触する必要はなく、球体３８を外側へ退避させ得る構造であって図５、図６に示す状態に復帰させ得る構造のものであればよい。

（５）図７に示した前記押動用係合部３９Ａを、アンクランプ位置に対応する部位にのみ形成してもよく、或いはまた、アンクランプ位置に対応する部位とクランプ位置に対応する部位の２箇所にのみ形成してもよい。

（６）旋回式クランプ装置１，１Ａ，１Ｂ以外の種々のクランプ装置にも本発明の油圧シリンダ２，２Ａ，２Ｂを適用することができる。

１，１Ａ，１Ｂ 旋回式クランプ装置
２，２Ａ，２Ｂ 油圧シリンダ（流体圧シリンダ）
３ クランプアーム
４，４Ａ，４Ｂ ピストン部材
５ ピストン部
６ 出力ロッド
７ 補助ロッド
８ 旋回機構
１０ シリンダ本体
１０Ｂ ヘッド側端壁部材
１１ 検出用開閉弁機構
１２ａ アンクランプ用油圧作動室
１２ｂ クランプ用油圧作動室
１３ ベース部材
１５ シリンダ孔
２０ ロッド挿入穴
３２ エア通路（流体通路）
３５ 弁体収容穴
３６ 弁体
３７ 係合凹部
３８ 球体
３９ 退避用係合部
３９Ａ，３９Ｂ 押動用係合部
５０ 圧縮スプリング

Claims (9)

1. シリンダ孔を形成したシリンダ本体と、シリンダ孔に可動に収容されたピストン部とこのピストン部からシリンダ本体外まで延びる出力ロッドとを有するピストン部材と、シリンダ孔に形成された流体圧作動室とを備えた流体圧シリンダにおいて、
   前記ピストン部材の基端側部分の中心部分に基端開放状に形成され且つ前記流体圧作動室の流体圧が導入されるロッド挿入穴と、
   前記シリンダ本体のヘッド側端壁部材にシリンダ孔内に突出するように設けられ且つ前記ロッド挿入穴に挿入可能な補助ロッドと、
   前記補助ロッドに組み込んだ検出用開閉弁機構と、
   前記シリンダ本体と補助ロッドに形成され且つ検出用開閉弁機構で開閉される流体通路とを備え、
   前記検出用開閉弁機構は、
   前記補助ロッドの先端側部分にシリンダ孔の軸心と平行に形成され且つ前記ロッド挿入穴に連通する弁体収容穴と、
   前記弁体収容穴に可動に収容され且つ外周部に係合凹部を有する弁体と、
   前記補助ロッドに可動に装着されて係合凹部に係合可能な球体とを備え、
   前記ピストン部材が予め設定された設定移動位置に達した際に、前記球体と係合凹部とロッド挿入穴内周壁部の協働により、前記弁体が閉弁位置又は開弁位置に切換わるように構成したことを特徴とする流体圧シリンダ。
2. 前記ピストン部材が前記設定移動位置にあるとき球体が前記軸心から離隔する方向へ退避するのを許容することにより前記弁体を閉弁位置にする退避用係合部を、前記ロッド挿入穴の内周壁部に形成したことを特徴とする請求項１に記載の流体圧シリンダ。
3. 前記ピストン部材が前記設定移動位置から移動した際には、前記球体と係合凹部とロッド挿入穴内周壁部の協働により、前記弁体が開弁位置に切換わるように構成したことを特徴とする請求項２に記載の流体圧シリンダ。
4. 前記ピストン部材が前記設定移動位置にあるとき球体が前記軸心に接近する方向へ移動させることにより前記弁体を開弁位置にする押動用係合部を、前記ロッド挿入穴の内周壁部に形成したことを特徴とする請求項１に記載の流体圧シリンダ。
5. 前記流体圧作動室に連通したロッド挿入穴内の流体圧により前記弁体を閉弁位置へ付勢するように構成したことを特徴とする請求項１に記載の流体圧シリンダ。
6. 前記弁体を前記ヘッド側端壁部材の方へ弾性付勢する圧縮スプリングを設けたことを特徴する請求項１に記載の流体圧シリンダ。
7. 前記流体通路に供給する流体圧を介して、前記検出用開閉弁機構の閉弁を検知するように構成したことを特徴とする請求項１に記載の流体圧シリンダ。
8. 請求項１に記載の流体圧シリンダに、出力ロッドの進退動作に連動して出力ロッドをその軸心回りに設定角度旋回させる旋回機構を組み込み、前記出力ロッドの先端部分にクランプアームを設けたことを特徴とする旋回式クランプ装置。
9. 前記出力ロッドがピストン部から上方へシリンダ本体外まで延びるように形成され、
   前記流体圧作動室がピストン部の下側の下側流体圧作動室とピストン部の上側の上側流体圧作動室とからなり、前記ピストン部材の設定移動位置がピストン部が上限位置に位置するアンクランプ位置であることを特徴とする請求項８に記載の旋回式クランプ装置。