JP2020056500A

JP2020056500A - シリンダ装置、プレス装置、ワーククランプ装置、シリンダ装置動作方法、ワークのプレス方法、及びワークのクランプ方法

Info

Publication number: JP2020056500A
Application number: JP2019152506A
Authority: JP
Inventors: 茂弘荒井; Shigehiro Arai
Original assignee: Seiko Instruments Inc
Current assignee: Seiko Instruments Inc
Priority date: 2018-09-26
Filing date: 2019-08-23
Publication date: 2020-04-09

Abstract

【課題】ストロークが大きく大きな推力を軸方向の両方向に発生させる。【解決手段】シリンダ装置１は、シリンダ２内に中央ピストン１２が配設され、右側の第１機構部１Ａと左側の第２機構部１Ｂが対称に形成されている。両機構部１Ａ、１Ｂには、シリンダ２内に移動可能なピストンハウジング６０（６１〜６３）、１０６（１６１〜１６３）が形成されている。そして、シリンダ装置１では、中央ピストンと１２と両機構部１Ａ、１Ｂをスラスト方向に大きく移動させる移動機能と、移動後にピストンハウジング６０、１６０をシリンダ２に固定する固定機能、エアハイドロ機構により増幅された油圧力（推力）を発生させる油圧出力機能の３機能を実現している。シリンダ装置１では、ピストンハウジング６０、１６０の移動機能、固定機能による動作と、その後の油圧出力機能による動作とを別々に行うことができるように構成されている。【選択図】図１

Description

本発明は、シリンダ装置、プレス装置、ワーククランプ装置、シリンダ装置動作方法、ワークのプレス方法、及びワークのクランプ方法に関し、例えば、流体圧シリンダを用いたものに関する。

エア（気体）や油（液体）といった流体を用いた流体圧シリンダが工業の広い分野で利用されている。
これら流体圧シリンダは、流体の圧力でシリンダ内のピストンに推力を発生させることにより、例えば、プレスやアクチュエータの駆動など、様々な機械的な動作の原動となることができる。
例えば、特許文献１では、エアシリンダと油圧シリンダを組み合わせたエアハイドロシリンダによってエア圧で油圧を発生させることにより、複雑で大がかりな油圧系を省略し、低コストで小型化が可能な流体圧シリンダを提案している。

しかし、従来のエアハイドロシリンダは、いずれも押圧力を発揮することができる方向が片側（一方向）だけの片側タイプである。
このため、エアハイドロシリンダを使用して両方向に大きな推力を発生させようとする場合、２個の片側タイプを背面合せにする方法が考えられる。
この場合、全体の軸方向の長さが長くなると共に、エアの吸排気口がそれぞれ２個ずつの合計４個必要になり、装置が大型化してしまうという問題があった。

また、特許文献１の技術では、エアシリンダのピストンの移動量を油圧シリンダの端面積に対応させて推力を発生させるため、ストロークが短いという問題があった。
例えば、エアハイドロシリンダの出力側にアクチュエータを装着した場合、ストロークを確保するためには、アクチュエータをエアハイドロシリンダごと移動する必要があった。

特許第４８９５３４２号公報

本発明は、ストロークが大きく大きな推力を、軸方向の両方向に発生させることが可能なエアハイドロシリンダを用いた技術を提供することを目的とする。

（１）請求項１に記載の発明では、シリンダと、前記シリンダ内に配設された中央ピストンと、前記中央ピストンの一方の側に配設されて前記一方の側方向を出力方向とする第１機構部と、前記中央ピストンの他方の側に配設されて前記他方の側方向を出力方向とし、前記中央ピストンを中心として前記第１機構部と対称に形成された第２機構部と、前記シリンダの軸方向における両端側のそれぞれに配置され、エアの吸排気を行う吸排気口と、前記吸排気口のそれぞれに対応して前記シリンダの両端側に配置され、一方側の前記吸排気口から供給されるエアにより、前記中央ピストンと前記２つの機構部を、他方側の前記吸排気口方向に移動させる駆動用空圧室と、を備え、前記第１機構部と前記第２機構部のそれぞれは、前記シリンダ内に配設され、前記シリンダ内を軸方向に移動可能な出力側ハウジングと、前記出力側ハウジングの前記中央ピストン側に固定され、前記出力側ハウジングとともに移動する中央側ハウジングと、前記中央側ハウジングに配設され、前記出力側ハウジングと中央側ハウジングを流体圧力により前記シリンダに固定する固定機構部と、前記出力側ハウジングに配設され、前記固定機構部による固定がされた状態で、増幅された流体圧力による推力を出力するエアハイドロ機構と、を具備したことを特徴とするシリンダ装置を提供する。
（２）請求項２に記載の発明では、前記固定機構部は、前記中央ハウジングの周面の一部を構成する薄肉部と、前記薄肉部により周面が構成され、充填された流体の圧力増加により前記薄肉部を径方向に膨張させて、前記中央側ハウジングを前記シリンダに対して固定させる第２流体室と、前記中央シリンダに接続され、前記中央シリンダの移動により、前記第２流体室の圧力を増加させる中央ロッドと、を備えることを特徴とする請求項１に記載のシリンダ装置を提供する。
（３）請求項３に記載の発明では、前記エアハイドロ機構は、エアが供給される第１空圧室と、前記第１空圧室の１面を構成する空圧受面を有する第１ピストンと、前記第１ピストンに配設され、前記空圧受面よりも小面積のロッド端面を有する第１ロッドと、前記第１ロッドの前記出力端面により１面が形成される第１流体室と、前記第１流体室の他の１面を構成し、前記第１ロッドの端面よりも大きな流体圧受面を有する出力ピストンと、前記出力ピストンに配設され、前記第１流体室の圧力により外部へ推力を出力する出力ロッドと、を備えることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のシリンダ装置を提供する。
（４）請求項４に記載の発明では、前記第１流体室、第２流体室の少なくとも一方が油圧室で構成される、ことを特徴とする請求項３に記載のシリンダ装置を提供する。
（５）請求項５に記載の発明では、前記中央ピストンの両側に配置され、前記中央ピストンの一面と前記中央側ハウジングとの間に形成される第２空圧室と、前記駆動用空圧室のエアを、前記中央ピストンの当該駆動用空圧室側に形成された前記第２空圧室に供給する、固定用エア通路と、前記第２空圧室のエアを、前記中央ピストンを貫通して反対側の前記第１空圧室に供給する出力用エア通路と、前記出力用エア通路上に配設され、前記固定機構部が前記出力側ハウジングと前記中央側ハウジングを前記シリンダに固定した状態において、前記出力用エア通路を開状態にする第１開閉弁と、を備えることを特徴とする請求項３又は請求項４に記載のシリンダ装置を提供する。
（６）請求項６に記載の発明では、前記固定用エア通路上に配設され、前記第１ピストンの移動に応じて、前記固定用エア通路を閉じる第２開閉弁、を備えることを特徴とする請求項５に記載のシリンダ装置を提供する。
（７）請求項７に記載の発明では、請求項６に記載のシリンダ装置と、前記シリンダ装置に対してワークを所定位置に設置するワーク設置手段と、前記シリンダ装置を駆動して、前記出力ロッドに装着した工具で前記設置したワークをプレスするプレス手段と、前記プレスしたワークを前記所定位置から離脱する離脱手段と、を具備したことを特徴とするプレス装置を提供する。
（８）請求項８に記載の発明では、請求項６に記載のシリンダ装置と、前記シリンダ装置に対してワークを所定位置に設置するワーク設置手段と、前記シリンダ装置を駆動して、前期出力ロッドで前記設置したワークを押圧しクランプする手段と、前記クランプしたワークを前記所定位置から離脱する手段と、を具備したことを特徴とするワーククランプ装置を提供する。
（９）請求項９に記載の発明では、請求項６のシリンダ装置により、前記中央ピストンの両側に形成された前記第１機構部と前記第２機構部のうちの一方の機構部側から出力方向の推力を出力するシリンダ装置動作方法であって、前記一方の機構部側の吸排気口を開放し、他方の機構部側の吸排気口からエアを供給することで、前記第１機構部、前記第２機構部及び前記中央ピストンを、前記一方の機構部の出力ロッドが押圧対象に当接するまで、又は、前記一方の機構部が前記シリンダにおける前記移動方向側の端部に到達するまで、移動させる第１ステップと、前記他方の機構部側の吸排気口から更にエアを供給して、前記一方の機構部における固定機構部を動作させて、当該一方の機構部を前記シリンダに固定する第２ステップと、前記他方の機構部側の吸排気口から更にエアを供給して、前記一方の機構部におけるエアハイドロ機構を動作させ、増幅された流体圧力による推力を、前記一方の機構部側の出力ロッドから前記押圧対象に出力第３ステップと、前記一方の機構部側の吸排気口からエアを供給し、前記他方の機構部側の吸排気口を開放して、前記第１機構部、前記第２機構部及び前記中央ピストンを初期状態に復帰させる第４ステップと、を有することを特徴とするシリンダ装置動作方法を提供する。
（１０）請求項１０に記載の発明では、請求項７のプレス装置を動作させて、前記中央ピストンの両側に形成された前記第１機構部と前記第２機構部のうちの一方の機構部側から出力方向の推力を出力してワークをプレスする方法であって、前記一方の機構部側の所定位置にワークを設置する第１ステップと、前記一方の機構部側の吸排気口を開放し、他方の機構部側の吸排気口からエアを供給することで、前記第１機構部、前記第２機構部及び前記中央ピストンを、前記一方の機構部の出力ロッドが前記ワークに当接するまで移動させる第２ステップと、前記他方の機構部側の吸排気口から更にエアを供給して、前記一方の機構部における固定機構部を動作させて、当該一方の機構部を前記シリンダに固定する第３ステップと、前記他方の機構部側の吸排気口から更にエアを供給して、前記一方の機構部におけるエアハイドロ機構を動作させ、増幅された流体圧力により、前記一方の機構部側の出力ロッドに装着した工具がワークを流体圧力で押圧し、ワークをプレスする第４ステップと、前記一方の機構部側の吸排気口からエアを供給し、前記他方の機構部側の吸排気口を開放して、前記一方の機構部側の前記出力ロッドと共に前記出力ロッドに装着した工具を空圧力で前記ワークから離脱させる第５ステップと、プレスが完了したワークを所定の位置から離脱する第６ステップと、を有することを特徴とするワークのプレス方法を提供する。
（１１）請求項１１に記載の発明では、請求項８のワーククランプ装置を動作させて、前記中央ピストンの両側に形成された前記第１機構部と前記第２機構部のうちの一方の機構部側から出力方向の推力を出力してワークを所定位置にクランプする方法であって、前記一方のエアハイドロ機構側の所定位置にワークを設置する第１ステップと、前記一方の機構部側の吸排気口を開放し、他方の機構部側の吸排気口からエアを供給することで、前記第１機構部、前記第２機構部及び前記中央ピストンを、前記一方の機構部の出力ロッドが前記ワークに当接するまで移動させる第２ステップと、前記他方の機構部側の吸排気口から更にエアを供給して、前記一方の機構部における固定機構部を動作させて、当該一方の機構部を前記シリンダに固定する第３ステップと、前記他方の機構部側の吸排気口から更にエアを供給して、前記一方の機構部におけるエアハイドロ機構を動作させ、増幅された流体圧力により、前記一方の機構部側の出力ロッドがワークを流体圧力で押圧し所定の位置にクランプする第４ステップと、前記一方の機構部側の吸排気口からエアを供給し、前記他方の機構部側の吸排気口を開放して、前記クランプしたワークを前記所定位置から離脱する第５ステップと、を有することを特徴とするワークのクランプ方法を提供する。
（１２）請求項１２に記載の発明では、前記固定機構部は、前記薄肉部と共に前記第２流体室を形成する、前記中央側ハウジングの両端に固定された蓋と、前記中央側ハウジングの一方側の蓋と他方側の蓋との間の距離を固定する距離固定手段と、を具備したことを特徴とする請求項２に記載のシリンダ装置を提供する。
（１３）請求項１３に記載の発明では、前記距離固定手段は、前記第２流体室内を貫通し、前記出力側ハウジングに設けた前記一方側の蓋と前記他方側の蓋とをボルトで固定する、ことを特徴とする請求項１２に記載のシリンダ装置を提供する。
（１４）請求項１４に記載の発明では、前記距離固定手段は、前記第２流体室内に配置され、前記一方側の蓋と前記他方側の蓋との間に当接して配置されたスペーサーを有する、ことを特徴とする請求項１３に記載のシリンダ装置を提供する。

本発明によれば、中央ピストンを中心として対称に形成された第１機構部と第２機構部をシリンダ内に配設し、吸排気口から供給されるエアにより中央ピストンと両機構部を移動させると共に、油圧力により固定する固定機構部、油圧力による推力を出力するエアハイドロ機構を備えることで、ストロークが大きく大きな推力を、軸方向の両方向に発生させることができる。

実施形態のシリンダ装置を説明するための図である。シリンダ装置の部品図である。シリンダにおいてエアと、油が存在する領域を表した説明図である。シリンダ装置による第１動作の各状態を表した説明図である。第１動作において、エアにより圧力が高くなっている空間領域を表した説明図である。シリンダ装置による第２動作の各状態を表した説明図である。プレス加工を説明するための図である。第２実施形態におけるシリンダ装置を説明するための図である。第２実施形態におけるシリンダ装置の一部部品図である。

（１）実施形態の概要
本実施形態によるシリンダ装置１では、推力は小さいがストロークが大きいエアシリンダ部分の特徴と、パスカルの原理を利用して空気圧で入力した推力を出力側に増幅した流体圧力として変換して大きな推力を出力するエアハイドロ機構の特徴と、を併せ持つ機構部を、さらに長手方向に対して対称に配置して１つにしたものをエアシリンダの中にピストン部分として内蔵したものである。
すなわち、シリンダ装置１は、シリンダ２内に中央ピストン１２が配設され、この中央ピストン１２を中心として、図１（ａ）に向かって右側に第１機構部１Ａが形成され、左側に第２機構部１Ｂが長手方向に対称に（左右対称に）形成されている。第１機構部１Ａと第２機構部１Ｂ（以下、両機構部１ＡＢという）には、それぞれシリンダ２内にスラスト方向に移動可能なピストンハウジング６０（６１〜６３）、１６０（１６１〜１６３）が形成されている。
このエアハイドロ機構で増幅した流体圧力として出力する部分に使用する流体は、流動性を持つ気体、液体またはゲル状の物質であれば何でも良いが、入手が容易で非圧縮性流体である作動油などの油が最適である。よって以下の説明では、エアハイドロ機構で推力を増幅する流体室を油圧室、その内部に使用する流体を油として説明する。
そして、シリンダ装置１では、中央ピストンと１２と第１機構部１Ａ、第２機構部１Ｂをスラスト方向に大きく移動させる移動機能と、移動後にピストンハウジング６０、１６０をシリンダ２に固定（内側からクランプ）する固定機能、エアハイドロ機構により増幅された大きな油圧力（推力）を発生させる油圧出力機能の３機能を実現している。
シリンダ装置１では、ピストンハウジング６０、１６０の移動機能、固定機能による動作と、その後の油圧出力機能による動作とを別々に行うことができるように構成されている。
ここで、エアハイドロ機構は、第１空圧室２１の１面を構成するエアピストン部（第１ピストン１１と第１ロッド５０）と、第１油圧室の１面を構成する油圧ピストン部（第３ピストン１３と出力ロッド７）を組み合わせることで、第１空圧室に供給する空気圧を大きな油圧力に増大して出力ロッド７から出力する機構である。

そして、第１機構部１Ａ側の出力ロッド７からの出力（油圧力）を使用する場合の上記３機能は次のようにして実現される。
移動機能については、第２機構部１Ｂ側の第２空圧室１２２の空気圧（エア供給）によって実現される。
固定機能については、第２機構部１Ｂ側の第２空圧室１２２の空気圧により中央ピストン１２が出力方向（この場合には第２機構部１Ｂ側から第１機構部１Ａ側の方向）に移動することで、第１機構部１Ａの中央ロッド５８が移動し、ピストンハウジング６０の第２油圧室３２内の油圧が高くなり薄肉部１５部分が径方向に膨張することで実現される。
エアハイドロ機構による油圧出力機能については、第２機構部１Ｂの第２空圧室１２２から、第１機構部１Ａの第１空圧室２１にエアが供給され、第１ピストン１１の第１ロッド５０が第１油圧室３１の油圧を増幅し、増幅した油圧力が推力として第３ピストン１３の出力ロッド７から出力されて実現される。

本実施形態のシリンダ装置１は、中央ピストン１２を中心に左右対称に配置した第１機構部１Ａと第２機構部１Ｂにエアハイドロ機構を配設することで、長手方向に対し、両方向への大きな推力を発生させることができる。
そして、一方（例えば、第１機構部１Ａ）のエアハイドロ機構を使用して推力を発生させる場合には、他方（第２機構部１Ｂ）側の空圧系（吸排気口５から第２空圧室１２２までのエア経路）を使用することで、エアハイドロ機構を備えた片側タイプのシリンダ装置を２つ背面合せに接続する場合に比べて全長を短くすることができる。

（２）実施形態の詳細
図１は第１実施形態におけるシリンダ装置１の構成を表したスラスト方向（中心線の方向）の断面を表したもので、（ａ）は全体を表し、（ｂ）は拡大した一部分を表している。
図２はシリンダ２内に配設される各部品を表したもので、（ａ）は各部品の断面を表し、（ｂ）は第１ハウジング６１の正面図と側面図を表し、（ｃ）は抜止めリング２９の正面図である。（ｄ）は開閉ロッド５３ａの拡大断面を表したものである。なお、図１（ｂ）では、各部をシールするためのＯリングが表示されているが、その説明は省略する。
図３は、シリンダ２内においてエアと、油が存在する領域を表したもので、（ａ）は図１（ａ）のＡＡ線から左側を、（ｂ）はＡＡ線から右側を表している。図３において、エアが存在する領域に斜線を、油が存在する領域にドットを付している。
また、本実施形態の各図では、見やすくするため断面を表す表示はせず、シリンダ装置１を構成する各部品を表示するために、ピストンハウジング６０の内部（特に第２ハウジング６２内）における断面の位置（角度）を適宜変更して表示している。

図１〜３に示すように、本実施形態のシリンダ装置１は、両端面が開放された円筒形状のシリンダ２と、その両開放端側を塞ぐ蓋４、１０４を備えている。蓋４、１０４は、それぞれ周方向に配置された複数のボルト４ａ、１０４ａによりシリンダ２に固定されている。
蓋４、１０４の中央には貫通孔が形成されており、この貫通孔を出力ロッド７、１０７がシール状態で摺動可能に挿通されている。
本実施形態のシリンダ装置１を構成する部品（Ｏリングや摺動補助リング等の特定の部品を除く）の材質は、アルミニウム、ステンレス、鉄などの金属である。
シリンダ装置１の大きさは、一例として、外径が６０ミリ程度、出力ロッド７、１０７のストローク長さ（片側）が５０ミリ程度であるが、これよりも大きくても、あるいは、小さくてもよい。

本実施形態のシリンダ装置１では、シリンダ２内に、中央ピストン１２が配設されている。この中央ピストン１２を中心に、図１に向かって右側に第１機構部１Ａ、左側に第２機構部１Ｂが配設されている。第１機構部１Ａと第２機構部１Ｂ（以下、両機構部１ＡＢという）は、中央ピストン１２を中心として長手方向に対称に（図１に向かって左右対称に）形成されている。
本実施形態の各図面では、第１機構部１Ａと第２機構部１Ｂとが対称に形成されているので、各部を構成する部材等については、第１機構部１Ａの各部に付した符号に対し、第２機構部１Ｂの同一部材に対して１００を加算した符号を付している。

図３の斜線部で示すように、両機構部１ＡＢは、それぞれ第１空圧系（第１空圧室２１、１２１等）と、第２空圧系（第２空圧室２２、１２２、第３空圧室４１、１４１、第４空圧室６４、１６４）からなる空圧系を備えている。なお、第３空圧室４１、１４１は、駆動用空圧室として機能する。
そして、第１機構部１Ａの第１空圧室２１は、第２機構部１Ｂ側の中心に向けて斜めに形成された中央ピストン１２の貫通孔１１２ｄと接続されることで、第２機構部１Ｂ側のエア経路（１０８ａなど）を通り、第１空圧室１２１と繋がるようになっている。同様に、第２機構部１Ｂの第１空圧室１２１は、第１機構部１Ａ側の中心に向けて斜めに形成された中央ピストン１２の貫通孔１２ｄと接続されることで、第１機構部１Ａ側のエア経路（１８ａなど）を通り、第１空圧室２１と繋がるようになっている。
また、図３のドット部分で示すように、両機構部１ＡＢは、それぞれ、油圧系として、第１油圧室３１、１３１と、第２油圧室３２、１３２を備えている。

本実施形態のシリンダ装置１は、中央ピストン１２を中心に第１機構部１Ａと第２機構部１Ｂとが対称に形成されているので、以下、その構成と動作について、第１機構部１Ａを中心に説明する。
そして、以下の説明では、第１機構部１Ａ側を使用してその出力ロッド７から推力を出力する場合について説明することとし、出力ロッド７の先端面側を出力側、第２機構部１Ｂ側の出力ロッド１０７の先端面側を、吸排気口１０５からエアが入力される側であるため入力側と呼ぶこととする。なお、逆に第２機構部１Ｂ側を使用してその出力ロッド１０７から推力を出力する場合には、出力ロッド１０７の先端面側が出力側となり、第１機構部１Ａ側の出力ロッド７の先端面側が入力側となる。

また、本実施形態では、中央ピストン１２がシリンダ２の長手方向のほぼ中央に位置する図１（ａ）に示した状態を初期状態と呼ぶことにする。
但し、第１機構部１Ａと第２機構部１Ｂのうちの何れか一方側の出力ロッド７、１０７から推力を得る場合に、他方側の抜止めリング３７ａ、１３７ａが入力側の蓋４ａ、１０４ａに当接している状態を、本実施形態における初期状態としてもよい。例えば、第２機構部１Ｂの出力ロッド１０７から推力を得る場合には、第１機構部１Ａの抜止めリング３７ａが蓋４に当接している図６（ａ）の状態が初期状態である。
また、出力ロッド７、１０７の最大可動範囲のうち、シリンダ装置１により後述のプレス加工等の処理で必要な移動範囲以上のストロークを確保できる位置であればいずれも初期状態とすることも可能である。例えば出力ロッド７の場合、最も出力側に移動している図４（ｂ）の状態の位置から、プレス加工等に必要なストロークだけ入力側に移動している位置にある状態を初期状態としてもよい。

第１機構部１Ａと第２機構部１Ｂの間には中央ピストン１２が配設されている。
図２（ａ）に示すように、中央ピストン１２の両機構部１ＡＢ側には、中央には大径の突出部１２ａ、１１２ａが形成されている。
突出部１２ａ、１１２ａの端面には径方向に張り出したフランジ部１２ｂ、１１２ｂが形成されている。このフランジ部１２ｂ、１１２ｂの外径は、後述する蓋３９、１３９における凹部３９ｄ、１３９ｄの内径よりも小さく形成されることで、凹部３９ｄ、１３９ｄ内を軸方向に移動すると共に、後述する抜止めリング２９、１２９の内径よりも大きく形成されることで、凹部３９ｄ、１３９ｄから抜けることが防止されている。
また、突出部１２ａ、１１２ａの中央には凹部１２ｃ、１１２ｃが形成されている。この凹部１２ｃ、１１２ｃは、端面側に形成された第１凹部と、更にこの第１凹部の底部に形成された第１凹部の内径よりも小さな内径の第２凹部を有している。第２凹部の内周面には雌ねじが形成され、後述する中央ロッド５８、１５８の一端側（中径部側）に形成された雄ねじと螺合するようになっている。
凹部１２ｃ、１１２ｃの第２凹部には、径方向の貫通孔が形成され、中央ロッド５８、１５８を螺合した状態で、固定ネジ１２ｅ、１１２ｅで固定されている。

図１に戻り、中央ピストン１２における出力側の端面は、蓋３９の入力側の端面、及びシリンダ２の内周面とともに第２空圧室２２を形成している。中央ピストン１２の入力側の端面は、第２機構部１Ｂの蓋１３９の出力側端面（中央ピストン１２側）、及びシリンダ２の内周面とともに第２空圧室１２２を形成している。

シリンダ２内には、第１ハウジング６１、第２ハウジング６２、第３ハウジング６３からなるピストンハウジング６０（図示しない）が配設されている。
ピストンハウジング６０は、図１に示すように、入力側から順に、第２ハウジング６２、第１ハウジング６１、第３ハウジング６３の順に配設されている。
第２ハウジング６２には、中央ピストン１２に連結された中央ロッド５８の一部が収容され、第１ハウジング６１には、第１ピストン１１と第１ピストン１１に連接された第１ロッド５０が収容され、第３ハウジング６３には、第３ピストン１３と第３ピストン１３に連接された出力ロッド７の一部が収容されている。

第２ハウジング６２は、両端側が厚肉部に形成され、その間の周面が薄肉部１５を構成し、薄肉部１５の内側が第２油圧室３２となっている。
第２ハウジング６２における入力側の厚肉部には、第２油圧室３２に油を充填するための給油孔が形成され、油を注入した後に給油口栓６２ａで密閉されている。なお、給油の際に第２油圧室３２内のエアを抜き易くするために、第２ハウジング６２の出力側の圧肉部にも給油孔と給油口栓を設けるようにしてもよい。この場合、入力側、出力側のいずれ側から給油することも可能である。

第２ハウジング６２における入力側の端部には、周上に配置された複数のボルト３９ａによって、蓋３９が固定されている。この蓋３９は、ボルト３９ａによって第２ハウジング６２の厚肉部（入力側）に固定されるフランジ部と、第２ハウジング６２の厚肉部（入力側）よりも第２ハウジング６２の内側（中心側）に張り出した張出部を備えている。
蓋３９の張出部には、入力側に円筒形状の凹部３９ｄ（図２（ａ）参照）が形成され、凹部３９ｄの底部には中央に中央ロッド５８用の貫通孔が形成され、この貫通孔の径方向の外側には凹部３９ｄの底部から張出部を貫通する連通孔３９ｃが２箇所形成（図では１箇所だけ表示）されている。この連通孔３９ｃは、第２機構部１Ｂの給気ロッド１０８の貫通孔１０８ａと第１機構部１Ａの第３空圧室４１とを連通する経路の一部を構成している。

蓋３９の入力側端部に形成されたフランジ部の外径はシリンダ２の内径よりも小さく形成されることで、シリンダ２の内周壁との間にクリアランスを有している。この蓋３９のフランジ部の外周面には、全周にわたって周溝３９ｂ（図２（ａ）参照）が形成されており、この周溝３９ｂには摺動補助リング２ａが配設されている。
摺動補助リング２ａは、他の摺動補助リング２ｂ、２ｃ、２ｄを含め金属以外の材料（例えば樹脂）で形成され、シリンダ２と蓋３９、第１ハウジング６１、蓋３４との金属接触を回避し、シリンダ２の内周面と第２ハウジング６２との摺動を円滑にするために配設されている。

蓋３９の凹部３９ｄと中央の貫通孔には、中央ロッド５８が挿通及び貫通している。
中央ロッド５８は、出力側から入力側に向かって順に径が太くなる小径部と中径部を備えている。中央ロッド５８における中径部の外径は、中央ピストン１２に形成されている大径の突出部１２ａの外径よりも小さく形成されている。
中央ロッド５８の中径部側は、中央ピストン１２に固定されている。すなわち、中径部の入力側端部に形成された雄ねじ部分が、中央ピストン１２の凹部１２ｃに形成された第２凹部の雌ねじと螺合されると共に、径方向からの固定ネジ１２ｅにより、中央ロッド５８が中央ピストン１２に固定されている。
中央ロッド５８の小径部と中径部の境界には段部５８ａが形成されている。この中央ロッド５８が蓋３９内を出力方向に移動することで、段部５８ａが第２ハウジング６２内に形成される第２油圧室３２を加圧し、この加圧された油圧によって薄肉部１５がラジアル方向に弾性変形し、ピストンハウジング６０（６１〜６３）がシリンダ２内で固定される。

中央ロッド５８の中央には、軸方向の全体にわたる貫通孔５８ｂが形成され、出力側の先端には、貫通孔５８ｂの内径よりも小径の小口部５８ｃが形成されている。

中央ロッド５８の貫通孔５８ｂ内には、第２機構部１Ｂの第２空圧室１２２からのエアを、中央ピストン１２の貫通孔１２ｄを通して、第１空圧室２１に供給するための給気ロッド８が配設されている。
給気ロッド８は、中央ロッド５８よりも短く形成されることで、軸方向に摺動可能に配設されている。
この給気ロッド８は、全長にわたって貫通する貫通孔８ａが形成され、この貫通孔８ａと連通する径方向の径方向貫通孔８ｂが出力側に形成されている。
給気ロッド８の出力側の外径は、中央ロッド５８の貫通孔５８ｂの内径よりも小さく形成されることで、その隙間に径方向貫通孔８ｂからのエアが供給されるようになっている。

給気ロッド８の出力側の端部と、中央ロッド５８の小口部５８ｃの内側との間には、弁球９ａが配置されている。
給気ロッド８の入力側端部には、径方向貫通孔８ｂの内径よりも大きな径の凹部が形成され、この凹部と中央ピストン１２との間には、給気ロッド８を出力方向に付勢するコイルバネ９ｂが配設されている。このコイルバネ９ｂの出力方向の付勢力により、給気ロッド８の先端に配設された弁球９ａが小口部５８ｃを塞いでいる。
一方、中央ピストン１２と中央ロッド５８がピストンハウジング６０に対して出力方向に移動することで、弁球９ａが後述する開閉ロッド９ｃにより入力側に押され、これにより小口部５８ｃが開放する。
この弁球９ａ、コイルバネ９ｂ、小口部５８ｃ及び開閉ロッド９ｃは、第２機構部１Ｂ側から第１空圧室２１にエアを供給するエア経路（貫通孔１２ｄ、貫通孔８ａ、連通孔３４ｄ、連通孔２７ｂ、連通溝２７ｄ）を開閉する第１開閉弁として機能している。この開閉弁の小口部５８ｃは、第１機構部１Ａ側のエアハイドロ機構による油圧出力機能を使用する際に開状態となる。

中央ロッド５８が固定される中央ピストン１２は、その突出部１２ａに形成されたフランジ部１２ｂを蓋３９の凹部３９ｄ内に通した状態において、抜止めリング２９が入力側から蓋３９にボルト２９ｃで固定されている。
抜止めリング２９の内径は、中央ピストン１２の突出部１２ａの外径よりも大きく、フランジ部１２ｂの外形よりも小さく形成されているため、突出部１２ａと中央ロッド５８が抜けないようになっている。
抜止めリング２９は、図２（ｃ）に示すように、２分割されていて、同一周上にボルト３９ａ（蓋３９の固定用）が貫通する貫通孔２９ａと、ボルト２９ｃで抜止めリング２９を蓋３９に固定するためのボルト穴２９ｂが複数形成されている。また２分割された合わせ目は、蓋３９に組付けても密着せず隙間があり、第２空圧室２２内部のエアと凹部３９ｄ内のエアは自由に行き来できる構成となっている。

中央ロッド５８にはコイルバネ３３が挿通され、コイルバネ３３の入力側の一端側が中央ピストン１２の凹部１２ｃに配置され、他端側が蓋３９に形成した凹部３９ｄの底面に当接している。
コイルバネ３３は、中央ピストン１２と、蓋３９を介してピストンハウジング６０（６１、６２、６３）全体とを互いに離れる方向に付勢する。すなわち、コイルバネ３３は、ピストンハウジング６０に対して中央ピストン１２を入力側に付勢し、中央ピストン１２に対してピストンハウジング６０を出力側に付勢している。
このため、コイルバネ３３は、シリンダ装置１を初期状態にする場合において、第１機構部１Ａの吸排気口５から供給される所定圧力のエアに加えて、コイルバネ３３の付勢力によって、中央ピストン１２のフランジ部１２ｂが抜止めリング２９と当接するまで戻りやすくしている。一方、後述する動作において、コイルバネ３３はピストンハウジング６０全体を出力方向に押すことを補助している。

第２ハウジング６２の出力側には、蓋３９と対向して蓋３４の一部（張出部）が挿入されている。この蓋３４は、ボルト３４ａによって第２ハウジング６２の厚肉部（出力側）に固定されるフランジ部と、第２ハウジング６２の厚肉部（出力側）よりも第２ハウジング６２の内側（中心側）に張り出した張出部を備えている。
蓋３４のフランジ部の外径はシリンダ２の内径よりも小さく形成されることで、シリンダ２の内周壁との間にクリアランスを有している。

なお、第２ハウジング６２の両端に配設する蓋３９と蓋３４間の距離を一定にするために、第２油圧室３２内を通る固定ボルトで固定するようにしてもよい。このボルトは、蓋３９と蓋３４間の距離を固定する固定手段として機能し、第２油圧室３２内の圧力増加に対して薄肉部１５が軸方向に伸びることを抑制し、径方向に膨張させることで、第２ハウジング６２を確実にシリンダ２に固定するためである。
この軸方向の伸びを抑制する固定手段の詳細については、第２実施形態において説明する。

蓋３４の中央には連通孔３４ｄが貫通して形成されている。そして、第２油圧室３２内を通る中央ロッド５８の先端側が、連通孔３４ｄの途中まで挿通されている。
蓋３４の連通孔３４ｄの径方向外側の２箇所（図面では１つのみ表示）には、断面Ｌ字状のＬ字状連通孔３４ｂが形成されている。すなわち、Ｌ字状連通孔３４ｂは、蓋３４の入力側端面から軸方向出力側に延び途中から径方向外側に曲がって蓋３４の出力側端面まで貫通している。
このＬ字状連通孔３４ｂと、蓋３９の連通孔３９ｃとは、第２油圧室３２を貫通して配設されるカラー２８の貫通孔によって連通している。
また蓋３４の外周面には、Ｌ字状連通孔３４ｂの外周面側の開口部位置に、Ｌ字状連通孔３４ｂと繋がる径方向の連通溝３４ｃが形成されている。

蓋３４には、Ｌ字状連通孔３４ｂの径方向の通路途中に、Ｌ字状連通孔３４ｂのエア通路を開閉する第２開閉弁５３を配設するための貫通孔３４ｅが形成されている（図２（ａ）参照）。
第２開閉弁５３は、開閉ロッド５３ａとコイルバネ５３ｂを備えており、開閉ロッド５３ａが蓋３４の貫通孔３４ｅに摺動自在に挿通されている。開閉ロッド５３ａは、後述する蓋２７を径方向に摺動自在に貫通しており、その先端が第１ピストン１１と接離するようになっている。

開閉ロッド５３ａは、図２（ｄ）の拡大図に示すように、出力側のロッド部５３ｄと、コイルバネ５３ｂの一端側を収容する円筒部５３ｇとを備えている。また、ロッド部５３ｄと円筒部５３ｇの間の胴部には、径方向に貫通する貫通孔５３ｅが形成されると共に、胴部の外周面には貫通孔５３ｅを通る外周溝５３ｆが形成されている。
径方向の貫通孔５３ｅは、第２開閉弁５３が開状態においてＬ字状連通孔３４ｂと繋がる位置に形成されている。そして、外周溝５３ｆを設けることで、貫通孔５３ｅとＬ字状連通孔３４ｂとの周方向の位相がズレた場合であっても、Ｌ字状連通孔３４ｂを連通させることが可能になる。

第２開閉弁５３の円筒部５３ｇに一端側が収容されたコイルバネ５３ｂは、その他端側が蓋３４の厚肉部（出力側）に形成された凹部６２ｂに収容されている。
このコイルバネ５３ｂにより、開閉ロッド５３ａはロッド部５３ｄを出力側に付勢している。但し、シリンダ装置１の初期状態等（エアハイドロ機構が動作していない状態）では、開閉ロッド５３ａが第１ピストン１１により入力側に押し込まれることで、Ｌ字状連通孔３４ｂが貫通孔５３ｅ、外周溝５３ｆで連通している。
そして、エアハイドロ機構が動作して第１ピストン１１が蓋２７から離れるに従って、開閉ロッド５３ａはコイルバネ５３ｂの付勢力で出力側に移動し、第１ピストン１１と開閉ロッド５３ａとが離れた状態でＬ字状連通孔３４ｂは円筒部５３ｇで閉鎖される。

第２ハウジング６２の出力側には第１ハウジング６１が配設されている。
第１ハウジング６１の入力側の端部には、蓋２７が複数のボルト２７ｅで固定されている。
この蓋２７は、第１ハウジング６１に固定された状態で、第１ハウジング６１の内側からボルト２７ａによって第２ハウジング６２の蓋３４に固定されている。これにより第１ハウジング６１と第２ハウジング６２とが連結されている。
蓋２７には、出力側に凹部２７ｆ（図２（ａ）参照）が形成されている。この凹部２７ｆは、第１空圧室２１の入力側端面として機能する。
蓋２７には、凹部２７ｆの底面を貫通し、蓋３４の連通孔３４ｄと連通する連通孔２７ｂが形成されると共に、凹部２７ｆの底面には連通孔２７ｂと繋がる連通溝２７ｄが径方向に形成されている。

蓋２７の外周面には、蓋３４の外周面に形成された連通溝３４ｃと繋がるように、軸方向の連通溝２７ｃが全長にわたって形成されている。
蓋２７の外周面に形成した連通溝２７ｃは、蓋３４の連通溝３４ｃとＬ字状連通孔３４ｂ、カラー２８、蓋３９の連通孔３９ｃと凹部３９ｄ、によって第２空圧室２２からのエア通路を形成している。一方、連通溝２７ｃは、後述する第１ハウジング６１の外周に形成した連通溝６１ｅを介して第３空圧室４１と繋がっている。
また、蓋２７の入力側端面の中央には、上述した第１開閉弁の開閉ロッド９ｃが埋設されている。

蓋２７をボルト２７ａで蓋３４に固定した状態で、第１ハウジング６１内には、中央に第１ロッド５０が延設された第１ピストン１１が配設されている。
第１ピストン１１が配設されることで、第１ハウジング６１は第１ピストン１１で仕切られ、入力側に第１空圧室２１が、出力側に第４空圧室６４が形成される。

図２（ａ）（ｂ）に示すように、第１ハウジング６１には、両端側に周溝６１ａ、６１ｂが全周にわたって形成されている。この周溝６１ａ、６１ｂには、上述したように摺動補助リング２ｂ、２ｃが嵌められ、シリンダ２との摺動を円滑にしている。
また、第１ハウジング６１には、全長にわたって軸方向（長手方向）に連通溝６１ｅが形成されている。連通溝６１ｅの入力側端部は、蓋２７の連通溝２７ｃと繋がっている。
周溝６１ａ、６１ｂと連通溝６１ｅとが交叉する箇所には、周溝６１ａ、６１ｂに嵌められた摺動補助リング２ｂ、２ｃによって連通溝６１ｅが塞がれないようにするために、摺動補助リング２ｂ、２ｃの幅よりも広く、厚さよりも深い凹部６１ｃ、６１ｄが形成されている。この連通溝６１ｅとシリンダ２の内周面との間が、第２空圧室１２２からのエアの通路となっている。

図１に戻り、第１ピストン１１が内側に配置された第１ハウジング６１の出力側の端部には、第３ハウジング６３が複数のボルト６３ｅで固定されている。
第３ハウジング６３の出力側には凹部６３ａ（図２参照）が形成されている。この凹部６３ａの底面中央には貫通孔６３ｂが形成され、この貫通孔６３ｂには、第１ロッド５０が挿通されている。
第３ハウジング６３の軸方向の途中にはフランジ部が形成され、このフランジ部の外周には軸方向に溝６３ｃが形成されている。
また、第３ハウジング６３のフランジ部には、溝６３ｃと繋がる位置から径方向内側に延び途中から軸方向に曲がった、断面Ｌ字状のＬ字状連通孔６３ｄが形成されている。
Ｌ字状連通孔６３ｄは、第３ハウジング６３の入力側端面まで貫通することで、第４空圧室６４と繋がっている。
一方、溝６３ｃは、その入力側が第１ハウジング６１の外周に形成した連通溝６１ｅと繋がり、出力側が第３空圧室４１と繋がっている。また、第３空圧室４１と第４空圧室６４は、連通溝６１ｅやカラー２８等により第２空圧室２２を経て第２機構部１Ｂの給気ロッド１０８の貫通孔１０８ａと繋がっている。

第３ハウジング６３の凹部６３ａには、中央に出力ロッド７が形成された第３ピストン１３が配置されている。
第１油圧室３１と出力ロッド７の中央には、軸方向に貫通していない空洞部７ａが形成されている。空洞部７ａは、その内径が第１ロッド５０の径よりも大きく形成されることで、第１ロッド５０が出入するようになっている。
第３ハウジング６３の凹部６３ａは、第３ピストン１３が配置されることで仕切られ、第３ハウジング６３の凹部６３ａの内周面と底面、貫通孔６３ｂ、第３ピストン１３の入力側面、第１ロッド５０の出力側端面、及び、出力ロッド７の空洞部７ａにより第１油圧室３１が形成されている。
第３ピストン１３には、第１油圧室３１に油を充填するための給油孔が形成され、油を注入した後に給油口栓３８で密閉されている。

第３ハウジング６３の出力側端部には、抜止めリング３７ａが複数のボルト３７ｂで固定されている。抜止めリング３７ａの固定は、凹部６３ａに第３ピストン１３が配置され、油が充填され給油口栓３８がされた状態で行われる。
第３ピストン１３と抜止めリング３７ａのそれぞれ対向する面には、凹部１３ｂ、凹部３７ｃが形成され（図２（ａ）参照）、第３ピストン１３を入力側に付勢するコイルバネ３６が配置されている。

第２ハウジング６２は、蓋３９、蓋３４と共に中央側ハウジングを構成し、第１ハウジング６１と第３ハウジング６３は、蓋２７、抜止めリング３７ａと共に出力側ハウジングを構成している。
また、蓋３４と蓋２７とがボルト２７ａで固定されることにより、中央側ハウジングが出力側ハウジングの入力側（一端側）に固定されている。

以上説明したシリンダ装置１の構成において、両機構部１Ａ、１Ｂの第２ハウジング６２、１６２の固定および解除に必要な第２空圧室２２、１２２へのエア供給と排出を行うための固定用エア通路（Ａ側エア通路、Ｂ側エア通路）について、及び、両機構部１Ａ、１Ｂの推力出力に必要な、第１空圧室２１、１２１へのエア供給を行うための出力用エア通路について、以下に説明する。

第１機構部１Ａ側に位置する、Ａ側エア通路（相互に連通する、第３ハウジング６３の溝６３ｃ、第１ハウジング６１の連通溝６１ｅ、蓋２７の連通溝２７ｃ、蓋３４の連通溝３４ｃとＬ字状連通孔３４ｂ、カラー２８、蓋３９の連通孔３９ｃと凹部３９ｄ）は、駆動用空圧室４１と第２空圧室２２とを連通する。このＡ側エア通路は、駆動用空圧室４１のエアを第２空圧室２２に供給する。またＡ側エア通路は、第２空圧室２２内部のエアを駆動用空圧室４１に移動させる通路にもなる。
同様に、図４（ｂ）、図５（ｂ）に示す、第２機構部１Ｂ側に位置する、Ｂ側エア通路（相互に連通する、溝１６３ｃ、連通溝１６１ｅ、連通溝１２７ｃ、連通溝１３４ｃ、Ｌ字状連通孔１３４ｂ、カラー１２８、連通孔１３９ｃ、凹部１３９ｄ）は、駆動用空圧室１４１と第２空圧室１２２とを連通する。このＢ側エア通路は、駆動用空圧室１４１のエアを第２空圧室１２２に供給する。またＢ側エア通路は、第２空圧室１２２内部のエアを駆動用空圧室１４１に移動させる通路にもなる。

第１機構部１Ａ側を固定する場合、第２機構部１Ｂ側のＢ側エア通路を使用し、駆動用空圧室１４１から第２空圧室１２２にエアを供給することで、中央ピストン１２と第１機構部１Ａ側の中央ロッド５８を出力方向に移動させる。この中央ピストン１２の移動に伴い、第１機構部１Ａ側の第２空圧室２２のエアはＡ側エア通路を使用して駆動用空圧室４１に排出される。
一方、第２機構部１Ｂ側を固定する場合、これらの関係が逆になり、Ａ側エア通路を使用して駆動用空圧室４１から第２空圧室２２にエアを供給することで、中央ピストン１２と中央ロッド１５８を入力方向（図面左方向）に移動させる。この中央ピストン１２の移動に伴い、第２空圧室１２２のエアはＢ側エア通路を使用して駆動用空圧室１４１に排出される。

また第１機構部１Ａ側において、相互に連通する、中央ピストン１２の貫通孔１２ｄ、給気ロッド８の貫通孔８ａと径方向貫通孔８ｂ、第２ロッド５８の小口部５８ｃ、蓋３４の連通孔３４ｄ、蓋２７の連通孔２７ｂと連通溝２７ｄをＡ側出力用エア通路とし、第２機構部１Ｂ側の第２空圧室１２２のエアを、前記中央ピストン１２を貫通して第１機構部１Ａ側の第１空圧室２１に供給する（第２機構部１Ｂ側からエアを供給し、第１機構部１Ａ側で油圧出力を得る場合）。
同様に、第１機構部１Ｂ側にも、中央ピストン１２の貫通孔１１２ｄ〜連通溝１２７ｄをＢ側出力用エア通路とし、第２機構部１Ａ側の第２空圧室２２のエアを、前記中央ピストン１２を貫通して第１機構部１Ｂ側の第１空圧室１２１に供給する（第１機構部１Ａ側からエアを供給し、第２機構部１Ｂ側で油圧出力を得る場合）。

次に、本実施形態のシリンダ装置１による２種類の動作について説明する。
以下に説明する第１動作、第２動作についても、両機構部１ＡＢのうち、第１機構部１Ａ側のエアハイドロ機構を使用する場合の動作について説明する。なお、逆の場合の動作、すなわち第２機構部１Ｂ側のエアハイドロ機構を使用する場合の動作は、シリンダ２、中心に配置した中央ピストン１２、ワーク１００を除き、下記の動作説明において、１００未満の符号には１００を加算し、１００を超える符号には１００を減算した値の符号を付した各部の動作となる。

（第１動作）
図４は、シリンダ装置１による第１動作の各状態を表したものである。
図５は、第１動作において、エアにより圧力が高くなっている空間領域を拡大して表したものである。図５（ｂ）、（ｃ）はそれぞれ図４（ｂ）、（ｃ）に対応している。
この第１動作では、出力ロッド７の先端がワーク１００に当接することでピストンハウジング６０（６１、６２、６３）の固定を行い、その後に任意のタイミングで出力ロッド７の先端から増幅された油圧力を出力する。

最初に、シリンダ装置１を初期状態にする動作について、図１を参照して説明する。
上述したように、本実施形態では、中央ピストン１２を中心として対称形であるため、説明の便宜上、シリンダ２の長手方向のほぼ中央に位置する図４（ａ）、図１（ａ）に示した状態を初期状態として説明する。
第１機構部１Ａを出力側に移動させる場合において、初期状態で必ずしも中央ピストン１２がシリンダ２の中央にある必要はなく、第１機構部１Ａが蓋４に向かって移動できる位置であればどこでもよい。
初期状態にするには、第２機構部１Ｂ側の吸排気口１０５を開放した状態で、第１機構部１Ａ側の吸排気口５から所定圧力でエアを供給することで初期状態にする。初期状態にする際の詳細な動作については、第２動作において後述する。

第１機構部１Ａ側の第１動作では、図４（ａ）に示す初期状態において、第１機構部１Ａ側の吸排気口５を開放し、第２機構部１Ｂ側の吸排気口１０５からエアを供給する。
すると、図４（ｂ）に示すように、吸排気口１０５から供給されたエアにより、第３空圧室１４１の空気圧が上昇し、抜止めリング１３７ａと第３ハウジング１６３を出力側に押圧する。これにより、第３ハウジング１６３と第１ハウジング１６１が出力側に移動する。
この際、第３空圧室１４１のエアは、図４（ｂ）に示すように、溝１６３ｃとＬ字状連通孔１６３ｄを通り、第４空圧室１６４の空気圧を上昇させる。この第４空圧室１６４の空気圧により第１ピストン１１１は、蓋１２７に当接したままの状態、及び、開閉ロッド１５３ａを押し込んで第開閉弁１５３は開放させたままの状態で、第１ハウジング１６１と共に出力側に移動する。
なお、第１ピストン１１１が蓋１２７と離れている場合には、第１ピストン１１１が蓋１２７に当接するまで出力側に移動し、開閉ロッド１５３ａと当接して第２開閉弁１５３を開放させた後に、第１ピストン１１１と第１ハウジング１６１が出力側に移動する。

この開閉ロッド１５３ａが開放した状態では、図４（ｂ）、図５（ｂ）に示すように、第３空圧室１４１内のエアは、固定用エア通路、すなわち溝１６３ｃ、連通溝１６１ｅ、連通溝１２７ｃ、連通溝１３４ｃ、Ｌ字状連通孔１３４ｂ、カラー１２８、連通孔１３９ｃ、凹部１３９ｄを通り、第２空圧室１２２に供給される。
このとき第１機構部１Ａ側の弁球９ａは開閉ロッド９ｃと離れた位置にあり、第２空圧室１２２と繋がる貫通孔１２ｄ、貫通孔８ａは、小口部５８ｃで閉じられている。このため、第３空圧室１４１、第４空圧室１６４と同様に、第２空圧室１２２内の空気圧も上昇して、中央ピストン１２を出力方向に押す。そして中央ピストン１２に接続された中央ロッド５８の段部５８ａが第２油圧室３２を押圧する。この時、出力側への押圧力の反力がピストンハウジング６０全体に働いていないので、第２油圧室３２の油が狭窄されることが無く、薄肉部１５は弾性変形を生じない。そのため中央ロッド５８の段部５８ａが第２油圧室３２を押圧することにより、第１機構部１Ａ側のピストンハウジング６０（第１ハウジング６１、第２ハウジング６２、第３ハウジング６３）全体が出力側に移動する。

なお、中央ロッド５８の小口部５８ｃが弁球９ａで閉じられているので、図５（ｂ）に示すように、第１空圧室２１の空圧は上昇しない。このため、第１ピストン１１と第１ロッド５０は、ピストンハウジング６０を基準として出力方向に移動せず、蓋２７に当接したままである。また第１ロッド５０が出力方向に移動しないので、第１油圧室３１内の油圧も上昇せず、第３ピストン１３も第３ハウジング６３に当接したままである。
そして、図４（ｂ）に示すように、中央ピストン１２とピストンハウジング６０の移動と共に、出力ロッド７も出力方向に移動し、出力ロッド７の先端部がワーク１００に当接する。

以上のように、第２機構部１Ｂ側の吸排気口１０５から第２空圧室１２２への空気圧（エア供給）によって、第１機構部１Ａ側の移動機能が実現される。
そして、この移動機能により、図４（ａ）の初期状態から、図４（ｂ）の出力ロッド７がワークに当接するまでに、両機構部１ＡＢは出力方向に距離Ｌ１だけ移動する。

出力ロッド７がワーク１００に当接すると、図４（ｂ）に示すように、第３ピストン１３は、第３ハウジング６３と当接しているので、第１機構部１Ａ側のピストンハウジング６０全体の移動が停止する。
この状態で、図４（ｃ）に示すように、更に吸排気口１０５からエアを供給する。すると、ピストンハウジング６０が移動停止しているため、第２機構部１Ｂ側の第２空圧室１２２内の圧力が更に上昇し、コイルバネ３３の付勢力を越えた時点で当接していたフランジ部１２ｂが抜止めリング２９から離れ、中央ピストン１２と中央ロッド５８が出力方向に移動する。
なお、中央ピストン１２の移動により第２空圧室２２の容積が小さくなるが、第２空圧室２２内のエアは、第３空圧室４１に移動し、吸排気口５から排出される。具体的な経路としては、図１、図４（ｃ）に示すように、第２空圧室２２から、凹部３９ｄ、連通孔３９ｃ、カラー２８、Ｌ字状連通孔３４ｂ（第２開閉弁５３は開状態）、連通溝３４ｃ、連通溝２７ｃ、連通溝６１ｅ、溝６３ｃ、第３空圧室４１を通り、吸排気口５から排出される経路である。なお、この場合のエアは、上述した第２機構部１Ｂ側に配設された第１機構部１Ａを固定する固定用エア通路と対称であり、第２機構部を固定する場合のエア通路を逆方向に流れることになる。

中央ロッド５８が出力方向に移動することで、第２油圧室３２は段部５８ａで押圧され、内部圧力が上昇する。この油圧により、図４（ｃ）において径方向の矢印で示すように、第１機構部１Ａ側の第２ハウジング６２の薄肉部１５が外向きに弾性変形し、シリンダ２に固定される。これにより、ピストンハウジング６０は、移動が停止しているだけの状態から、薄肉部１５でシリンダ２に固定された状態となる。

以上のように、第２機構部１Ｂ側の第２空圧室１２２の空気圧によって中央ピストン１２が出力方向に移動し、第１機構部１Ａ側の段部５８ａが第２油圧室３２の油圧を高くすることで、薄肉部１５が膨張してピストンハウジング６０がシリンダ２に固定される、固定機能が実現される。

中央ピストン１２が出力方向に移動して固定機能が実現された直後の状態では、中央ピストン１２は、図４（ｂ）に示す位置から、図４（ｃ）に示すように距離Ｌ２だけ移動している。この状態では、図４（ｃ）に対応する図５（ｃ）に示すように、開閉ロッド９ｃがコイルバネ９ｂの付勢力に抗して給気ロッド８と弁球９ａを入力側に押し込み小口部５８ｃを開放する。
すると、図５（ｃ）に示すように、吸排気口１０５から供給されているエアは、第２機構部１Ｂ側の第２空圧室１２２から中央ピストン１２の貫通孔１２ｄ、給気ロッド８の貫通孔８ａと径方向貫通孔８ｂ、開放された小口部５８ｃを通り、蓋３４の連通孔３４ｄに供給される。更にエアは、連通孔３４ｄから連通孔２７ｂ、連通溝２７ｄを通り第１空圧室２１の圧力を上昇させる。
そして第１ピストン１１が第１空圧室２１の圧力を受け、第１ロッド５０の先端が、第１油圧室３１を押圧し（図４（ｃ））、増幅された油圧力を第３ピストン１３が受ける。この増幅された油圧力を第３ピストン１３が受けることにより推力が増大され、大きな推力が出力ロッド７からワーク１００に出力される。

以上のように、第２機構部１Ｂの第２空圧室１２２から、第１機構部１Ａの第１空圧室２１にエアが供給され、第１ピストン１１の第１ロッド５０が第１油圧室３１の油圧を増幅し、増幅した油圧力が推力として第３ピストン１３の出力ロッド７から出力されることで、エアハイドロ機構による油圧出力機能が実現される。
なお、このとき出力ロッド７の大きな推力によりワークが変形もしくは移動する場合は、それに伴い出力ロッド７に油圧力によるストロークが生じる。すなわちワークが変形もしくは移動を行っている間のみ、出力ロッド７が増幅された油圧力で出力方向に移動し、ワークの停止と共に移動を停止する。
この油圧ストロークについての動作内容については、図６（ｂ）で後述する第１ピストン１１の動作説明と、それによって生じる第１油圧室１３への動作説明と同じである。

（第２動作）
次に、図１に示した初期状態からの、第２動作について説明する。
図６は、シリンダ装置１による第２動作の各状態を表したものである。
この第２動作では、出力ロッド７の先端がワーク１００に当接する前に、ピストンハウジング６０の出力側端部（抜止めリング３７ａ）が蓋４に当接することでピストンハウジング６０の移動が停止し、移動停止した状態でピストンハウジング６０をシリンダ２に固定した後に、出力ロッド７の先端から増幅された油圧力を出力する。

初期状態において、図６（ａ）に示すように、エアハイドロ機構を使用する第１機構部１Ａ側の吸排気口５を開放すると共に、第２機構部１Ｂ側の吸排気口１０５からエアを供給する。
この吸排気口１０５からのエアの供給により、図４（ｂ）で説明したのと同様に、中央ピストン１２を含む両機構部１ＡＢ全体が出力方向に移動する。
第１動作と異なり、この第２動作では、出力ロッド７の先端がワーク１００と当接してピストンハウジング６０が移動停止する前に、ピストンハウジング６０の最出力側に位置する抜止めリング３７ａが蓋４に当接することでピストンハウジング６０全体の移動が停止する。

この状態で、更に吸排気口１０５からエアを供給すると、図４（ｃ）を参照して説明した第１動作と同様に、移動停止している第２油圧室３２に対して、中央ピストン１２と中央ロッド５８の段部５８ａが出力方向に移動し、第２油圧室３２の油圧を上昇させる。これにより、薄肉部１５が径方向に弾性変形してピストンハウジング６０全体がシリンダ２に固定される。

この状態で更に吸排気口１０５からエアを供給すると、ピストンハウジング６０がシリンダ２に固定された直後に、給気ロッド８の弁球９ａが開閉ロッド９ｃで入力側に押し込まれ、小口部５８ｃが開放する。そして、エアは、第２機構部１Ｂ側の第２空圧室１２２から中央ピストン１２の貫通孔１２ｄ〜連通溝２７ｄを通り第１空圧室２１の圧力を上昇させる。この上昇した第１空圧室２１の圧力を第１ピストン１１が受けることで、第１動作と同様に、第１ロッド５０の先端が第１油圧室３１を押圧する。

しかし、第２動作では、図６（ａ）に示すように、出力ロッド７の先端には何も当接していないため、第３ピストン１３と出力ロッド７は出力方向に移動可能である。
このため、第１空圧室２１の圧力で出力方向に押される第１ピストン１１と第１ロッド５０は、第１ロッド５０の先端が第１油圧室３１を押圧しながら出力方向に移動し、出力ロッド７の空洞部７ａに入り込む（図６（ｂ）参照）。
これにより、空洞部７ａ内の油は、第１ロッド５０の外周面と出力ロッド７の内周面との間を通って第１油圧室３１の凹部６３ａ側に移動する。この第１油圧室３１内の油の移動により第３ピストン１３は、第１ロッド５０の第１油圧室３１内部への挿入ストローク量に応じた距離まで出力方向に移動する。
この状態で、第１ロッド５０の先端が第１油圧室３１を押圧することで上昇する油圧を、第３ピストン１３が受けることで、出力ロッド７の先端から大きな推力が出力される。

なお、第１ロッド５０が空洞部７ａ内を移動して出力ロッド７から推力が出力されるまでの、出力ロッド７の移動量（油圧ストローク）をＬｈとしたとき、第１ロッド５０の第１油圧室３１内部への挿入ストローク量（＝第１ピストン１１の移動量）をＬａ、第１ロッド５０の第１油圧室３１における出力側断面積をＳａ、第１油圧室３１における第３ピストン１３および出力ロッド７の入力側断面積をＳｈとすると、次の式の関係が成り立つ。
Ｌｈ＝Ｌａ×（Ｓａ／Ｓｈ）

また、図６（ｂ）に示すように、第１空圧室２１に供給されたエアにより、第１ピストン１１が蓋３４から離れると、第２開閉弁５３が閉じられた状態となる。
すなわち、第１ピストン１１が出力方向に移動することで、第１ピストン１１と当接していた開閉ロッド５３ａもコイルバネ５３ｂの付勢力で出力方向に移動する。そして、Ｌ字状連通孔３４ｂが円筒部５３ｇで塞がれることで、第２開閉弁５３が閉じられる。

次に、初期状態に戻る動作について説明する。
図６（ｂ）の状態からシリンダ装置１を初期状態に戻す場合、エアを供給していた第２機構部１Ｂ側の吸排気口１０５を開放すると共に、第１機構部１Ａ側の吸排気口５からエアを供給する。
すると、吸排気口５から供給されたエアは、第３空圧室４１から第３ハウジング６３の溝６３ｃとＬ字状連通孔６３ｄを通り第４空圧室６４に供給され、第４空圧室６４の圧力が高まり第１ピストン１１が入力方向に移動する。
この間、第１空圧室２１内のエアは、第２機構部１Ｂ側の吸排気口１０５から第１空圧室２１にエアが供給された経路を逆方向に流れて、開放されている吸排気口１０５から出力される。

そして、図６（ｃ）に示すように、第１ピストン１１が入力方向に移動して蓋３４に当接する間に、第１ピストン１１はコイルバネ５３ｂの付勢力に抗して開閉ロッド５３ａを入力側に移動させ、第２開閉弁５３を開状態にする。
第２開閉弁５３が開状態になると、吸排気口５から供給されているエアは、第３空圧室４１からＬ字状連通孔３４ｂまでを通り、更に、カラー２８と連通孔３９ｃ、凹部３９ｄを通って、第２空圧室２２に供給される。

このとき、第２機構部１Ｂ側の吸排気口１０５を開放しているので、中央ピストン１２と中央ロッド５８は、第２空圧室１２２による出力方向の空圧を受けないため、容易に入力方向に移動可能な状態である。
このため、図６（ｄ）に示すように、第１機構部１Ａ側の第２空圧室２２の圧力が高まると共にコイルバネ３３の付勢力と共に入力側に押されて、中央ピストン１２と中央ロッド５８は入力側に移動する。
中央ロッド５８が入力方向に移動することで、第２油圧室３２内の圧力が下がって薄肉部１５の膨張が元に戻り、ピストンハウジング６０によるシリンダ２に対する固定状態が解除される。
そして、中央ピストン１２と中央ロッド５８が入力側に移動し、フランジ部１２ｂがリング２９と係合する。フランジ部１２ｂがリング２９と係合した以降のピストンハウジング６０は、リング２９を介してフランジ１２ｂにより入力側に引かれると共に、その出力側端面が第３空圧室４１のエアで入力側に押圧されることで、中央ピストン１２を含む両機構部１ＡＢ全体が入力側に移動し、初期状態となる。

このように出力ロッド７から油圧力を発生した後、初期状態に戻す際に、推力が増幅するための第１ピストン１１と第１ロッド５０を元に戻して（蓋２７に当接させて）から、固定機能を解除する必要がある。
本実施形態のシリンダ装置１では、第２開閉弁５３をＬ字状連通孔３４ｂの通路上に配置することで、第１ピストン１１を戻した後に固定機能を解除することができる。

以上説明したように、本実施形態によれば、出力ロッド７がワーク１００に当接した状態（第１動作）でも、当接していない状態（抜止めリング３７ａが蓋４に当接した状態：第２動作）でも、出力ロッド７の先端から第１油圧室３１の油圧により増幅された推力を出力することができる。

次に、シリンダ装置１の第１機構部１Ａ側のエアハイドロ機構を用いたプレス加工について説明する。
図７（ａ）は、シリンダ装置１を用いてプレス加工（抜き加工）を行う例を説明するための図である。
図示しないプレス装置は、出力方向を下方にしてシリンダ装置１を固定している。
出力ロッド７の先端には、抜き型用の工具であるパンチ７１が出力ロッド７と同軸に固定されており、その下方には、下から設置台７３、ワーク１００、治具７２の順で設置されている。これらは、ワーク設置手段として機能している。

パンチ７１は、円柱形状を有しており、金属板で構成されたワーク１００に円形の孔を開ける金型である。
治具７２は、パンチの際に、ワーク１００を設置台７３に押圧してワーク１００を固定する部材であって、パンチ７１を通過させる貫通孔が形成されている。
設置台７３にも、パンチする際にパンチ７１を逃がす貫通孔が形成されている。

以上の構成において、シリンダ装置１は、次の順でプレス加工を行う。なお、以下の（１）〜（４）の説明は、図７（ａ）の（１）〜（４）に対応している。
（１）まず、第２機構部１Ｂ側の吸排気口１０５を開放し、第１機構部１Ａ側の吸排気口５からエアを供給することで、シリンダ装置１を初期状態とし、これによってパンチ７１を後退させて、設置台７３の上にワーク１００と治具７２を所定位置に設置する。
（２）次に、治具７２でワーク１００を設置台７３に押圧して固定する。そして、吸排気口５を開放し、吸排気口１０５からエアを供給する。
すると、エアによる駆動で図４で説明した第１動作により、出力ロッド７が出力方向に前進し、パンチ７１の先端がワーク１００に当接する。

（３）パンチ７１の先端がワーク１００に当接すると、吸排気口１０５からのエア供給によって、図４（ｂ）で説明したように、第２油圧室３２内の圧力が高まり、薄肉部１５が径方向に弾性変形することで、ピストンハウジング６０全体がシリンダ２に固定される。吸排気口５の開放と吸排気口１０５からのエア供給を継続すると、図４（ｃ）で説明したように、第１空圧室２１が加圧され、これにより第１ピストン１１の第１ロッド５０の先端が第１油圧室３１の油圧力を増幅し、この増幅された油圧力で出力ロッド７が駆動される。これにより、強い力でパンチ７１がワーク１００に押しつけられて、ワーク１００が穿孔される。このようにプレス装置は、プレス手段を備えている。
（４）ワーク１００に孔が開けられると、吸排気口１０５を開放して吸排気口５からエアを供給し、エア駆動によりパンチ７１を引き上げ、次いでワーク１００を所定位置から離脱する。このようにプレス装置は、離脱手段を備えている。

図７（ｂ）は、シリンダ装置１を用いたプレス加工でワーク１００に凹部を形成する例を説明するための図である。
オス金型７４は、円柱形状を有するオス型の金型であって、先端に凹部を形成するための突起部が形成されており、出力ロッド７に同軸に取り付けられている。
メス金型７５は、メス型の金型であって、オス金型７４の突起部を受ける凹部が形成されている。

以上の構成において、シリンダ装置１は、次の順でプレス加工を行う。
（１）まず、第２機構部１Ｂ側の吸排気口１０５を開放し、第１機構部１Ａ側の吸排気口５からエアを供給することで、シリンダ装置１を初期状態とし、これによってオス金型７４を後退させて、メス金型７５の上にワーク１００と治具７２を設置する。
（２）次に、治具７２でワーク１００をメス金型７５に押圧して固定する。そして、吸排気口５を開放して吸排気口１０５からエアを供給する。すると、エアによる駆動で出力ロッド７が出力方向に前進し、オス金型７４の先端がワーク１００に当接する。

（３）オス金型７４の先端が当接すると、吸排気口１０５からのエア供給によって、第２油圧室３２内の圧力が高まり、薄肉部１５の弾性変形でピストンハウジング６０全体がシリンダ２に固定される。
吸排気口５の開放状態を維持しながら、吸排気口１０５からエア供給を継続すると、第１空圧室２１が加圧され、これにより第１ピストン１１の第１ロッド５０の先端が第１油圧室３１の油圧力を増幅し、この増幅された油圧力で出力ロッド７が駆動される。これにより、強い力でオス金型７４の先端がワーク１００に押しつけられて、ワーク１００に凹部が形成される。
（４）ワーク１００に凹部が形成されると、吸排気口１０５を開放し、第１機構部１Ａ側の吸排気口５からエアを供給し、エア駆動によりオス金型７４を引き上げる。

次に第２実施形態について説明する。
（３）第２実施形態の概要
第２実施形態のシリンダ装置１ｂでは、第１実施形態と同様に、中央ピストン１２と第１機構部１Ａ、第２機構部１Ｂをスラスト方向に大きく移動させる移動機能と、移動後にピストンハウジング６０、１６０をシリンダ２に固定する固定機能、エアハイドロ機構により増幅された大きな油圧力（推力）を発生させる油圧出力機能の３機能を実現し、移動機能、固定機能による動作と、その後の油圧出力機能による動作とを別々に行うことができるように構成されている。この固定機能は、第２油圧室３２、１３２の油圧の増加により、ピストンハウジング６０、１６０の薄肉部１５、１１５が膨張してシリンダ２をクランプすることで実現している。

この第２実施形態では、第２油圧室３２、１３２の油圧の増加によって、薄肉部１５、１１５が軸方向（スラスト方向）に伸びることを抑制し、径方向（ラジアル方向）に膨張するようにしたものである。すなわち、軸方向の伸びを抑制する伸張抑制手段として、薄肉部１５、１１５をその両端側から、それぞれ、伸止めボルト３４ｇ、１３４ｇで固定する。伸止めボルト３４ｇは、薄肉部１５の両端側の厚肉部、又は、薄肉部１５の両端を挟むように配設される蓋３９と蓋３４とを固定することで、距離固定手段として機能している。同様に、伸止めボルト１３４ｇは、薄肉部１１５の両端側の厚肉部、又は、薄肉部１１５の両端を挟むように配設される蓋１３９と蓋１３４とを固定することで、距離固定手段として機能している。
また、これらの伸止めボルト３４ｇ、１３４ｇによる締め付けにより薄肉部１５、１１５が縮むことを防止するために、薄肉部１５、１１５の両端側の厚肉部、又は、薄肉部１５、１１５の両端の間に、それぞれ、スペーサー８０、１８０を配設する。

（４）第２実施形態の詳細
図８は、第２実施形態におけるシリンダ装置１ｂの一部を表したものである。
図９は、シリンダ装置１ｂの第１機構部１Ａを構成する部品の一部を表したものである。
本実施形態のシリンダ装置１ｂも、第１機構部１Ａと第２機構部１Ｂとが対称に形成されているので、符号および図面の表記については第１実施形態と同様に表示し、第１実施形態と同一部部については同一の符号を付して適宜その説明を省略し、第２実施形態特有の箇所を中心に説明する。
また、第１実施形態における説明と同様に、第１機構部１Ａ側を使用してその出力ロッド７から推力を出力する場合について説明することとし、出力ロッド７の先端面側を出力側、第２機構部１Ｂ側の出力ロッド１０７の先端面側を、吸排気口１０５からエアが入力される側であるため入力側と呼ぶこととする。

図８に示すように、第２ハウジング６２における入力側の端部には、周上に配置された複数のボルト３９ａによって、蓋３９が固定されている。
図９（ａ）に示すように、この蓋３９は、ボルト３９ａによって第２ハウジング６２の厚肉部（入力側）に固定されるフランジ部と、第２ハウジング６２の厚肉部（入力側）よりも第２ハウジング６２の内側（中心側）に張り出した張出部を備えている。
この蓋３９の張出部の先端側（出力側）には、後述するスペーサー８０の軸方向の一部が嵌入される、管状の小径凸部３９ｇが形成されている。

また、蓋３９の張出部には、凹部３９ｄの底部から張出部を貫通する貫通孔３９ｆが４箇所形成されている。
この貫通孔３９ｆの内周面には、伸止めボルト３４ｇ用と緩み止めボルト３９ｈ用の雌ねじが形成されている。貫通孔３９ｆには、出力側から入力側の方向に伸止めボルト３４ｇが、その反対側から緩み止めボルト３９ｈが螺合される。
伸止めボルト３４ｇは、蓋３４側から挿入されて、その頭部で蓋３４に固定されると共に、先端のネジ部が蓋３９の貫通孔３９ｆに螺合されることで、蓋３４と蓋３９との距離を固定し、これによって第２ハウジング６２の薄肉部１５が軸方向に伸びることを抑止している。
一方、緩み止めボルト３９ｈは、蓋３９の凹部３９ｄ側から、その先端部が伸止めボルト３４ｇの先端部に当接し、伸止めボルト３４ｇを出力方向に付勢するまで、貫通孔３９ｆにねじ込まれる。これにより、第２油圧室３２の加圧による薄肉部１５の膨張と、減圧による収縮が繰り返されて発生する伸縮荷重により伸止めボルト３４ｇに緩みが生じることが回避される。

なお、蓋３９に形成した貫通孔３９ｆと連通孔３９ｃは、図９（ａ）では同一面上に存在するように表示しているが、実際の位置関係は同一平面ではなく、４つの貫通孔３９ｆと２つの連通孔３９ｃは互いに干渉を避けた位置に形成されている。貫通孔３９ｆに螺合される伸止めボルト３４ｇと、連通孔３９ｃに挿通されるカラー２８の位置関係は、図９（ｄ）で後述する通りである。

また蓋３４における連通孔３４ｄの径方向外側には、伸止めボルト３４ｇが挿通される貫通孔３４ｆが４箇所形成されている（図９（ａ）参照）。
上述したように、貫通孔３４ｆに挿通された伸止めボルト３４ｇは、その頭部で蓋３４に固定されると共に、先端のネジ部が蓋３９の貫通孔３９ｆに螺合されると共に、蓋３９に螺合された緩み止めボルト３９ｈで出力方向に付勢されている。
この伸止めボルト３４ｇは、第２ハウジング６２の薄肉部１５が内部の第２油圧室３２の圧力により、径方向の膨張だけでなく、軸方向にも伸びてしまうことを抑制するために使用されるが、逆に、締め付けによって薄肉部１５が軸方向に縮んでしまう恐れがある。この、軸方向の縮みを防止するために、第２ハウジング６２の内部で、蓋３９の張出部と蓋３４の張出部の間にスペーサー８０が配置されている。
すなわち、第２ハウジング６２の両端に配置され、内部に張り出す張出部を有する蓋３９と蓋３４間の距離を一定に保つために、伸止めボルト３４ｇとスペーサー８０が使用され、補助的に緩み止めボルト３９ｈが使用されている。蓋３９と蓋３４間の距離が一定に保たれることで、蓋３９、蓋３４が固定されて第２ハウジング６２の長さが一定に保たれている。

図９（ｂ）〜（ｄ）はスペーサー８０について表したもので、（ｂ）は出力側からみた斜視図、（ｃ）は入力側からみた斜視図、（ｄ）はスペーサー８０と他部品との配置関係を表した説明図である。
図９に示されるように、スペーサー８０には、貫通孔８０ａ、油通路８０ｂ、Ｕ字溝８０ｃ、Ｕ字溝８０ｄが形成されている。油通路８０ｂ、Ｕ字溝８０ｃ、Ｕ字溝８０ｄは、それぞれが干渉を避けた位置に形成されている。
貫通孔８０ａは、スペーサー８０の中央に軸方向に貫通形成されている。この貫通部８０ａには、図９（ｄ）に示すように、その中央から順に、吸排気路８ｂを有する第３吸排気ロッド８ａ、第２ロッド５８の小径部が貫通し、更に外側に、段部５８ａ（第２ロッド５８）を間隔とする第２油圧室３２をおいて、蓋３９の小径凸部３９ｇが途中（油通路８０ｂの溝底面）まで挿通されている。

油通路８０ｂは、出力側の面に径方向に等間隔に形成された溝である。スペーサー８０は、図８に示すように、その貫通孔８０ａに蓋３９の小径凸部３９ｇが、油通路８０ｂの溝底面の位置（若しくは手前位置）まで挿通されている。これにより、第２ロッド５８の段部５８ａが出力方向に移動した場合に、第２ロッド５８の小径部外周面と蓋３９の貫通孔内周面との間に存在する油（第２油圧室３２）が、油通路８０ｂを通ってスペーサー８０の外側に移動し、第２油圧室３２内の圧力が上昇する。

Ｕ字溝８０ｃとＵ字溝８０ｄは、それぞれカラー２８と伸止めボルト３４ｇを配設するための溝で、スペーサー８０の全長にわたって形成されている。それぞれ配設されるカラー２８とボルト３４ｇの数に応じて、Ｕ字溝８０ｃは対向する２箇所に、Ｕ字溝８０ｄは４箇所に形成されている。
このＵ字溝８０ｃ、Ｕ字溝８０ｄを、スペーサー８０の全長に渉る貫通孔ではなく、外周面側が開放されたＵ字溝としたのは次の理由による。すなわち、カラー２８、伸止めボルト３４ｇを配設した後に第２油圧室３２内に油を充填するが、貫通孔だとカラー２８等と貫通孔との間にエアが残留してしまうのに対し、Ｕ字溝８０ｃ、８０ｄとすることで開放された外周面側からエアの残留を無くすことができるためである。

以上のように構成された第２実施形態におけるシリンダ装置１ｂの動作については、第１実施形態で説明した第１動作、第２動作と同じであり、図７で説明したプレス加工についても同様である。
但し、第２実施形態では、伸張抑制手段として機能する伸止めボルト３４とスペーサー８０を配設しているので、第２油圧室３２の油圧の増加により第２ハウジング６２の軸方向の伸びを抑制して、薄肉部１５が確実に径方向に膨張してシリンダ２をクランプすることができる。

すなわち第１動作において出力ロッド７の先端がワーク１００に当接した状態、及び、第２動作において抜止めリング３７ａが蓋４に当接した状態において、第１機構部１Ａ側のピストンハウジング６０が移動停止した状態となる。
この移動停止状態において、吸排気口１０５からエアを供給すると、第２機構部１Ｂ側の第２空圧室１２２内の圧力が更に上昇して、中央ピストン１２と中央ロッド５８が出力方向に移動し、第２油圧室３２は段部５８ａで押圧され、内部圧力が上昇する。
第２油圧室３２の上昇した油圧に対して、第２ハウジング６２の薄肉部１５は、その両端の蓋３９と蓋３４が伸止めボルト３４ｇとスペーサー８０で止められているので、内部圧力の上昇によっては長手方向の伸張が抑止されている。
このため、第２ハウジング６２の薄肉部１５は、第２油圧室３２の油圧上昇によって、径方向に膨張するように弾性変形し、シリンダ２に固定される。
これにより、ピストンハウジング６０は、移動が停止しているだけの状態から、薄肉部１５でシリンダ２に固定された状態となる。

一方、第１動作、第２動作の後に初期状態に戻す際には、第２機構部１Ｂ側の吸排気口１０５を開放した状態で、第１機構部１Ａ側の吸排気口５から所定圧力でエアを供給する。
そして、第２開閉弁５３が開いた状態において、吸排気孔５から供給されたエアが、第２空圧室２２に供給されることで、中央ピストン１２と中央ロッド５８は入力側に移動する。これにより、第２油圧室３２内の圧力が下がって薄肉部１５の膨張が元に戻り、ピストンハウジング６０によるシリンダ２に対する固定状態が解除される。
そして、中央ピストン１２と中央ロッド５８が入力側に移動し、中央ピストン１２を含む両機構部１ＡＢ全体が入力側に移動し、初期状態となる。

以上の通り、第２実施形態のシリンダ装置１ｂによれば、第１動作や第２動作において薄肉部１５の径方向の膨張により固定機能を実現し、その後薄肉部１５の膨張が戻って初期状態に戻る。
このように、薄肉部１５の膨張と収縮が繰り返されることで、伸止めボルト３４ｇに伸縮荷重が発生する。
しかし伸止めボルト３４ｇは、その先端部が蓋３９側から緩み止めボルト３９ｈで出力方向に付勢されているので、伸縮荷重が発生したとしても、緩むことが回避される。

以上に説明した各実施の形態により、次のような効果を得ることができる。
（１）シリンダ２内に、２つのエアハイドロ機構（第１機構部１Ａと第２機構部１Ｂ）を、中央ピストン１２を中心とし長手方向に対称に形成したので、シリンダ２の両端に配置した２つの吸排気口５、１０５の何れか一方からエアを供給し他方側を開放することで、軸方向の両方向の油圧力を発生させることができる。
（２）また、シリンダ装置１では、中央ピストン１２と両機構部１ＡＢ全体をスラスト方向に大きく移動させる移動機能と、移動後にピストンハウジング６０、１６０をシリンダ２に固定（内側からクランプ）する固定機能、エアハイドロ機構により増幅された大きな油圧力（推力）を発生させる油圧出力機能の３機能を実現することができる。
これにより通常のエアシリンダとして動作し必要なストロークを確保（移動機能）すると共に必要な推力を発生（油圧出力機能）することができる。
そして、シリンダ装置１では、ピストンハウジング６０、１６０の移動機能による動作、固定機能による動作、固定後の油圧出力機能による動作とを別々に行うことができる。
（３）そして、弁球９ａ、開閉ロッド９ｃ等による小口部５８ｃの第１開放弁を設けているので、常に固定機能によるクランプ動作完了後に、油圧出力機能による推力を発生させることができ、また外部でのエア供給切り替えの必要が無く、クランプから推力発生への動作順序を間違うことなく自動的に切り替えることが可能となる。
また、第２開閉弁５３を配設するので推力発生後に初期状態へ戻す時にも、外部でのエア供給切り替えの必要が無く、第１ピストン１１が初期状態に戻った後、クランプを解除する動作順序を間違うことなく自動的に切り替えることが可能となる。
（４）また、シリンダ装置１のストロークを長くすることができ、大きく移動する際（移動機能）にはエアで動作し早送りにし、出力ロッド７がワークに当接した後、クランプ力が必要になった時に自動的に油圧力を発生するので、通常の油圧シリンダよりも動作時間を短縮できる。
（５）エアピストンと油圧ピストンを巧みに組み合わせてエアハイドロ機構を内蔵することにより、ワーク１００に当接するまではエアピストンとして動作させ、ワーク１００に当接してからは油圧シリンダとして動作させることができ、油圧ポンプ等の個別付帯設備や施工に手間が掛る油圧配管等が必要ないエア供給のみで、エアピストンによる長いストロークの移動と油圧ピストンの特徴である大きな推力の両方を実現することができる。
（６）ラジアル方向の力を油圧により増大させて油圧ピストンを固定することができるため、強固に固定することができる。
（７）シリンダ２内に第１機構部１Ａまたは第２機構部１Ｂを固定することにより、エアハイドロ機構で発生した油圧の大きな力を外部に出力することができる。
（８）必要なストロークのほとんどをエア供給によるエア駆動でカバーし、必要最小限のストロークをエア供給による油圧駆動で行うため、油圧ピストンのストローク量が小さくてすみ、そのため、油の遺漏による損耗を最小限に抑えることができる。
また、エア供給のみで稼働できるので別途油圧供給装置を必要とせず、さらにコストが掛る油圧配管も必要としないため設備コストを最小限にすることができる。
（９）エア供給によりエアシリンダのピストン部分としてピストンハウジング６０を必要なストロークだけ動かした後、薄肉部１５の径方向の弾性変形によってスラスト方向の力をラジアル方向の力に変換してピストンハウジング６０をシリンダ２内で固定することができる。この際に薄肉部１５は、伸止めボルト３４ｇとスペーサー８０により軸方向の変形を規制され、径方向にのみ弾性変形するため、確実にピストンハウジング６０を固定することができる。

１シリンダ装置２シリンダ
２ａ〜２ｄ摺動補助リング４、２７、３４、３９蓋
４ａボルト５、１０５吸排気口
７出力ロッド７ａ空洞部
８給気ロッド８ａ貫通孔
８ｂ径方向貫通孔９第１開閉弁
９ａ弁球９ｂコイルバネ
９ｃ開閉ロッド１１第１ピストン
１２中央ピストン１２ａ突出部
１２ｂフランジ部１２ｃ凹部
１２ｄ貫通孔１３第３ピストン
１５薄肉部２１第１空圧室
２２第２空圧室２９抜止めリング
３１第１油圧室３２第２油圧室
３３コイルバネ３６コイルバネ
３７ａ抜止めリング３８給油口栓
４１第３空圧室（駆動用空圧室）５０第１ロッド
５３第２開閉弁５３ａ開閉ロッド
５３ｂコイルバネ５８中央ロッド
６０ピストンハウジング６１第１ハウジング
６２第２ハウジング６３第３ハウジング
６４第４空圧室７１パンチ
７２治具７３設置台
７４オス金型７５メス金型
１００ワーク
３４ｆ貫通孔３４ｇ伸止めボルト
３９ｆ貫通孔３９ｈ緩み止めボルト
８０スペーサー８０ａ貫通孔
８０ｂ油通路８０ｃ、８０ｄＵ字溝

Claims

シリンダと、
前記シリンダ内に配設された中央ピストンと、
前記中央ピストンの一方の側に配設されて前記一方の側方向を出力方向とする第１機構部と、
前記中央ピストンの他方の側に配設されて前記他方の側方向を出力方向とし、前記中央ピストンを中心として前記第１機構部と対称に形成された第２機構部と、
前記シリンダの軸方向における両端側のそれぞれに配置され、エアの吸排気を行う吸排気口と、
前記吸排気口のそれぞれに対応して前記シリンダの両端側に配置され、一方側の前記吸排気口から供給されるエアにより、前記中央ピストンと前記２つの機構部を、他方側の前記吸排気口方向に移動させる駆動用空圧室と、
を備え、
前記第１機構部と前記第２機構部のそれぞれは、
前記シリンダ内に配設され、前記シリンダ内を軸方向に移動可能な出力側ハウジングと、
前記出力側ハウジングの前記中央ピストン側に固定され、前記出力側ハウジングとともに移動する中央側ハウジングと、
前記中央側ハウジングに配設され、前記出力側ハウジングと中央側ハウジングを流体圧力により前記シリンダに固定する固定機構部と、
前記出力側ハウジングに配設され、前記固定機構部による固定がされた状態で、増幅された流体圧力による推力を出力するエアハイドロ機構と、
を具備したことを特徴とするシリンダ装置。
前記固定機構部は、
前記中央ハウジングの周面の一部を構成する薄肉部と、
前記薄肉部により周面が構成され、充填された流体の圧力増加により前記薄肉部を径方向に膨張させて、前記中央側ハウジングを前記シリンダに対して固定させる第２流体室と、
前記中央シリンダに接続され、前記中央シリンダの移動により、前記第２流体室の圧力を増加させる中央ロッドと、
を備えることを特徴とする請求項１に記載のシリンダ装置。
前記エアハイドロ機構は、
エアが供給される第１空圧室と、
前記第１空圧室の１面を構成する空圧受面を有する第１ピストンと、
前記第１ピストンに配設され、前記空圧受面よりも小面積のロッド端面を有する第１ロッドと、
前記第１ロッドの前記出力端面により１面が形成される第１流体室と、
前記第１流体室の他の１面を構成し、前記第１ロッドの端面よりも大きな流体圧受面を有する出力ピストンと、
前記出力ピストンに配設され、前記第１流体室の圧力により外部へ推力を出力する出力ロッドと、
を備えることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のシリンダ装置。
前記第１流体室、第２流体室の少なくとも一方が油圧室で構成される、
ことを特徴とする請求項３に記載のシリンダ装置。
前記中央ピストンの両側に配置され、前記中央ピストンの一面と前記中央側ハウジングとの間に形成される第２空圧室と、
前記駆動用空圧室のエアを、前記中央ピストンの当該駆動用空圧室側に形成された前記第２空圧室に供給する、固定用エア通路と、
前記第２空圧室のエアを、前記中央ピストンを貫通して反対側の前記第１空圧室に供給する出力用エア通路と、
前記出力用エア通路上に配設され、前記固定機構部が前記出力側ハウジングと前記中央側ハウジングを前記シリンダに固定した状態において、前記第１エア通路出力用エア通路を開状態にする第１開閉弁と、
を備えることを特徴とする請求項３又は請求項４に記載のシリンダ装置。
前記固定用エア通路上に配設され、前記第１ピストンの移動に応じて、前記固定用エア通路を閉じる第２開閉弁、
を備えることを特徴とする請求項５に記載のシリンダ装置。
請求項６に記載のシリンダ装置と、
前記シリンダ装置に対してワークを所定位置に設置するワーク設置手段と、
前記シリンダ装置を駆動して、前記出力ロッドに装着した工具で前記設置したワークをプレスするプレス手段と、
前記プレスしたワークを前記所定位置から離脱する離脱手段と、
を具備したことを特徴とするプレス装置。
請求項６に記載のシリンダ装置と、
前記シリンダ装置に対してワークを所定位置に設置するワーク設置手段と、
前記シリンダ装置を駆動して、前期出力ロッドで前記設置したワークを押圧しクランプする手段と、
前記クランプしたワークを前記所定位置から離脱する手段と、
を具備したことを特徴とするワーククランプ装置。
請求項６のシリンダ装置により、前記中央ピストンの両側に形成された前記第１機構部と前記第２機構部のうちの一方の機構部側から出力方向の推力を出力するシリンダ装置動作方法であって、
前記一方の機構部側の吸排気口を開放し、他方の機構部側の吸排気口からエアを供給することで、前記第１機構部、前記第２機構部及び前記中央ピストンを、前記一方の機構部の出力ロッドが押圧対象に当接するまで、又は、前記一方の機構部が前記シリンダにおける前記移動方向側の端部に到達するまで、移動させる第１ステップと、
前記他方の機構部側の吸排気口から更にエアを供給して、前記一方の機構部における固定機構部を動作させて、当該一方の機構部を前記シリンダに固定する第２ステップと、
前記他方の機構部側の吸排気口から更にエアを供給して、前記一方の機構部におけるエアハイドロ機構を動作させ、増幅された流体圧力による推力を、前記一方の機構部側の出力ロッドから前記押圧対象に出力第３ステップと、
前記一方の機構部側の吸排気口からエアを供給し、前記他方の機構部側の吸排気口を開放して、前記第１機構部、前記第２機構部及び前記中央ピストンを初期状態に復帰させる第４ステップと、
を有することを特徴とするシリンダ装置動作方法。
請求項７のプレス装置を動作させて、前記中央ピストンの両側に形成された前記第１機構部と前記第２機構部のうちの一方の機構部側から出力方向の推力を出力してワークをプレスする方法であって、
前記一方の機構部側の所定位置にワークを設置する第１ステップと、
前記一方の機構部側の吸排気口を開放し、他方の機構部側の吸排気口からエアを供給することで、前記第１機構部、前記第２機構部及び前記中央ピストンを、前記一方の機構部の出力ロッドが前記ワークに当接するまで移動させる第２ステップと、
前記他方の機構部側の吸排気口から更にエアを供給して、前記一方の機構部における固定機構部を動作させて、当該一方の機構部を前記シリンダに固定する第３ステップと、
前記他方の機構部側の吸排気口から更にエアを供給して、前記一方の機構部におけるエアハイドロ機構を動作させ、増幅された流体圧力により、前記一方の機構部側の出力ロッドに装着した工具がワークを流体圧力で押圧し、ワークをプレスする第４ステップと、
前記一方の機構部側の吸排気口からエアを供給し、前記他方の機構部側の吸排気口を開放して、前記一方の機構部側の前記出力ロッドと共に前記出力ロッドに装着した工具を空圧力で前記ワークから離脱させる第５ステップと、
プレスが完了したワークを所定の位置から離脱する第６ステップと、
を有することを特徴とするワークのプレス方法。
請求項８のワーククランプ装置を動作させて、前記中央ピストンの両側に形成された前記第１機構部と前記第２機構部うちの一方の機構部側から出力方向の推力を出力してワークを所定位置にクランプする方法であって、
前記一方のエアハイドロ機構側の所定位置にワークを設置する第１ステップと、
前記一方の機構部側の吸排気口を開放し、他方の機構部側の吸排気口からエアを供給することで、前記第１機構部、前記第２機構部及び前記中央ピストンを、前記一方の機構部の出力ロッドが前記ワークに当接するまで移動させる第２ステップと、
前記他方の機構部側の吸排気口から更にエアを供給して、前記一方の機構部における固定機構部を動作させて、当該一方の機構部を前記シリンダに固定する第３ステップと、
前記他方の機構部側の吸排気口から更にエアを供給して、前記一方の機構部におけるエアハイドロ機構を動作させ、増幅された流体圧力により、前記一方の機構部側の出力ロッドがワークを流体圧力で押圧し所定の位置にクランプする第４ステップと、
前記一方の機構部側の吸排気口からエアを供給し、前記他方の機構部側の吸排気口を開放して、前記クランプしたワークを前記所定位置から離脱する第５ステップと、
を有することを特徴とするワークのクランプ方法。
前記固定機構部は、
前記薄肉部と共に前記第２流体室を形成する、前記中央側ハウジングの両端に固定された蓋と、
前記中央側ハウジングの一方側の蓋と他方側の蓋との間の距離を固定する距離固定手段と、
を具備したことを特徴とする請求項２に記載のシリンダ装置。
前記距離固定手段は、前記第２流体室内を貫通し、前記出力側ハウジングに設けた前記一方側の蓋と前記他方側の蓋とをボルトで固定する、
ことを特徴とする請求項１２に記載のシリンダ装置。
前記距離固定手段は、前記第２流体室内に配置され、前記一方側の蓋と前記他方側の蓋との間に当接して配置されたスペーサーを有する、
ことを特徴とする請求項１３に記載のシリンダ装置。