JP3893118B2 - 流体圧シリンダ - Google Patents
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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する（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が用いられることが多く、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。つまり、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あっても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、クランプアームを揺動させるピストンロッドの伸縮を規制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。このような流体圧シリンダとしては、たとえば、ピストンロッドの径方向に移動自在となるロックピストンを設け、このロックピストンをばね力によりピストンロッドの係合溝に食い込ませることで、圧縮空気が断たれた状態であってもクランプアームの解放動作を規制する流体圧シリンダがある。
【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、ロックピストンをピストンロッドの係合溝に食い込ませる流体圧シリンダは、ロック機構を作動させる際に、ロックピストンと伸縮移動するピストンロッドとを所定の位置関係に配置する必要がある。つまり、パネル材とクランプアームとを接触させたときに、ロックピストンの先端部とピストンロッドの係合溝とを対面させる必要があるため、厚みの異なるパネル材を用いた場合には、ロックピストンの先端部をピストンロッドの係合溝に食い込ませることができずに、クランプ状態を維持することが困難となるおそれがあった。
【０００７】
本発明の目的は、流体圧シリンダに設けられるロック機構の作動範囲を広げることにある。
【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前記ピストンロッドの長手方向および円周方向にずらして隣り合わせて設けられる複数のシリンダと、先端にテーパ面を備え、それぞれ前記ピストンロッドに近づく前進限位置と前記ピストンロッドから離れる後退限位置との間で往復動自在にそれぞれの前記シリンダに組み込まれるとともに前記前進限位置に向かうばね力が付勢された複数のロックピストンと、前記ピストンロッドに組み付けられ、前記ピストンロッドが一方のストローク端に向けて移動するときに前記ロックピストンを前記ばね力に抗して後退限位置に向けて移動させる第１のテーパ面と、前記ロックピストンの先端の前記テーパ面に接触して前記ばね力により軸方向の推力を受ける第２のテーパ面とを備えたロックブロックとを有し、前記ピストンロッドの所定のストロークの範囲において複数の前記ロックピストンが前記ピストンロッドに対して前記ピストンロッドの異なる移動位置のもとで軸方向の推力を加えることを特徴とする。
【０００９】
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前記ピストンロッドの長手方向にずらして隣り合わせて設けられる複数のシリンダと、先端にテーパ面を備え、それぞれ前記ピストンロッドに近づく前進限位置と前記ピストンロッドから離れる後退限位置との間で往復動自在にそれぞれの前記シリンダに組み込まれるとともに前記前進限位置に向かうばね力が付勢された複数のロックピストンと、前記ピストンロッドに組み付けられ、前記ピストンロッドが一方のストローク端に向けて移動するときに前記ロックピストンを前記ばね力に抗して後退限位置に向けて移動させる第１のテーパ面と、前記ロックピストンの先端の前記テーパ面に接触して前記ばね力により軸方向の推力を受ける第２のテーパ面とをそれぞれ備えた複数のロックブロックとを有し、前記ピストンロッドの所定のストロークの範囲において複数の前記ロックピストンが前記ピストンロッドに対して前記ピストンロッドの異なる移動位置のもとで軸方向の推力を加えることを特徴とする。
【００１１】
本発明の流体圧シリンダは、複数の前記ロックピストンを前記ピストンロッドの円周方向に隣り合わせて前記シリンダ本体に取り付けることを特徴とする。
【００１２】
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。
【００１３】
本発明によれば、ロックピストンの押圧面のそれぞれを、ピストンロッドの異なる移動位置のもとで、ロックブロックの傾斜面に接触させるようにしたので、流体圧シリンダの大型化を回避するとともにロックピストンの移動に伴うピストンロッドのストローク量を増やすことができる。
【００１４】
これにより、ロックピストンの作動範囲を広げることができ、たとえば、流体圧シリンダを用いてワークをクランプする際には、流体圧シリンダを厚さ寸法の異なる各種ワークに幅広く対応させることができる。
【００１５】
【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。
【００１６】
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Ｓt1から最終の作業ステージＳtnまで走行する。最初の作業ステージＳt1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Ｓtn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には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。
【００１７】
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をクランプする。
【００１８】
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るロックケース２３とを備えており、ロックケース２３はロックブロック収容部２４とこれの径方向に延びる２つのロックピストン収容部２５，３５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４０が取り付けられ、ロックケース２３の端部にはロッドカバー４１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２３、エンドカバー４０およびロッドカバー４１によりシリンダ本体４２が形成されている。
【００１９】
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およびロックブロック収容部２４内は第１圧力室４３と第２圧力室４４とに区画されている。第１圧力室４３に連通する給排ポート４５はエンドカバー４０に形成され、第２圧力室４４に連通する給排ポート４６はロッドカバー４１に形成されている。給排ポート４５より第１圧力室４３に作動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４１に向けて前進移動する一方、給排ポート４６より第２圧力室４４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４０に向けて後退移動する。
【００２０】
メインピストン２１は共に円筒部４７ａ，４８ａを備える第１ディスク４７と第２ディスク４８とを有している。第１ディスク４７にはシール材４９が設けられており、第２ディスク４８の円筒部４８ａには雌ねじ４８ｂが形成されている。また、第１ディスク４７と第２ディスク４８との間には環状の磁石５０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５０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。
【００２１】
図４はロッドユニット５１の一部を示す斜視図である。図３および図４に示すように、メインピストン２１に組み付けられるピストンロッド１９は、シリンダ本体４２から突出する大径ロッド部１９ａと、シリンダ本体４２に収容される小径ロッド部１９ｂとを備えており、小径ロッド部１９ｂの先端に雄ねじ１９ｃが形成されている。また、ロックブロック収容部２４内には、それぞれに傾斜面であるテーパ面５２ａ，５３ａが形成された２つのロックブロック５２，５３と、筒状の２つのスペーサ５４，５５とが交互に配置されている。これらのロックブロック５２，５３とスペーサ５４，５５との貫通孔には、ピストンロッド１９の小径ロッド部１９ｂが通されており、スペーサ５４より突出するピストンロッド１９の雄ねじ１９ｃにメインピストン２１の第２ディスク４８がねじ結合されている。
【００２２】
このように、ピストンロッド１９にはメインピストン２１、ロックブロック５２，５３およびスペーサ５４，５５が組み付けられ、ピストンロッド１９、メインピストン２１、ロックブロック５２，５３およびスペーサ５４，５５によりロッドユニット５１が形成されている。このロッドユニット５１は一端がロッドカバー４１に往復動自在に支持されるとともに、他端がメインピストン２１を介してシリンダチューブ２２に往復動自在に支持されており、ロッドユニット５１は第１圧力室４３と第２圧力室４４とに対する圧縮空気の給排制御により一体となって軸方向に移動する。
【００２３】
２つのロックピストン収容部２５，３５は、それぞれシリンダ２５ａ，３５ａとこれを閉塞するヘッドカバー２５ｂ，３５ｂとにより形成されている。シリンダ２５ａ，３５ａ内にはロックピストン２６，３６が収容されており、ロックピストン２６，３６はピストンロッド１９の径方向に往復動自在となっている。ロックピストン２６，３６により、ロックピストン収容部２５，３５内はロック用ばね部材２７，３７が収容されるばね室２８，３８と、ロック用ばね部材２７，３７のばね力に対向する推力を発生するロック解除圧力室２９，３９とに区画されている。
【００２４】
シリンダ本体４２にそれぞれ取り付けられ、その軸心をピストンロッド１９の長手方向に相互にずらして配置されるロックピストン２６，３６は、フランジ部２６ａ，３６ａとばね収容孔２６ｂ，３６ｂとを備えた底付き円筒状に形成されている。ばね収容孔２６ｂ，３６ｂにはロック用ばね部材２７，３７が組み込まれ、ばね収容孔２６ｂ，３６ｂとヘッドカバー２５ｂ，３５ｂとによってロック用ばね部材２７，３７がばね室２８，３８内に保持されている。また、ロックピストン２６，３６の先端には、押圧面であるテーパ面２６ｃ，３６ｃを備えたテーパロッド部２６ｄ，３６ｄが形成されており、テーパ面２６ｃ，３６ｃのテーパ角は約６０°の鋭角に形成されている。なお、このテーパ面２６ｃ，３６ｃに対面するロックブロック５２，５３のテーパ面５２ａ，５３ａはテーパ角が約１２０°の鈍角に形成されている。
【００２５】
給排ポート４６より第２圧力室４４に圧縮空気を供給すると、ロック解除圧力室２９，３９と第２圧力室４４とを連通するようにシリンダ２５ａ，３５ａに形成された連通孔２５ｃ，３５ｃを介して、第２圧力室４４の圧縮空気はロック解除圧力室２９，３９に供給される。ロック解除圧力室２９，３９に供給された圧縮空気からの推力によって、ロックピストン２６，３６はロック用ばね部材２７，３７を圧縮させながらロックブロック５２，５３つまりロッドユニット５１から離れる後退限位置に向けて上昇移動を行い、この上昇移動はロックピストン２６，３６のフランジ部２６ａ，３６ａがヘッドカバー２５ｂ，３５ｂに接触することによって停止される。一方、給排ポート４６よりロック解除圧力室２９，３９の圧縮空気を排出すると、ロックピストン２６，３６はロック用ばね部材２７，３７のばね力によりピストンロッド１９つまりロッドユニット５１に近づく前進限位置に向けて下降移動を行い、この下降移動はロックピストン２６，３６のフランジ部２６ａ，３６ａがシリンダ２５ａ，３５ａのストッパと接触することによって停止される。
【００２６】
なお、ロックピストン２６，３６のばね収容孔２６ｂ，３６ｂから延びてねじ孔２６ｅ，３６ｅが形成されているが、このねじ孔２６ｅ，３６ｅはロックピストン２６，３６を手動で動かす際に使用される。ヘッドカバー２５ｂ，３５ｂの中央部に形成される貫通孔には、ばね室２８，３８と外部とを遮断するプラグとしてねじ部材２５ｄ，３５ｄが装着されており、ロックピストン２６，３６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２５ｄ，３５ｄを取り外した状態で外部より貫通孔に差し込み、ねじ孔２６ｅ，３６ｅを介してロックピストン２６，３６とねじ結合させる。これにより、外部よりロッド部材を介してロックピストン２６，３６を後退限位置と前進限位置とに移動させることができる。
【００２７】
続いて、第１圧力室４３、第２圧力室４４、ロック解除圧力室２９，３９に圧縮空気を供給するための流路について説明する。図５は図３のＡ−Ａ線に沿ってロッドカバー４１の構造を示す断面図である。図５に示すように、ロッドカバー４１には径方向に３つの給排ポート４６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４６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４６に圧縮空気が供給され、給排ポート４６より圧縮空気が排出される。なお、使用しない給排ポート４６はプラグ５６により閉塞される。
【００２８】
また、ロッドカバー４１の内部にはガイド筒体５７が組み込まれており、ガイド筒体５７の外周面には３つの給排ポート４６と連通する流路溝５８が形成され、この流路溝５８とガイド筒体５７の内周面に形成される流路溝５９とを連通する連通孔６０が形成されている。ロッドカバー４１には連通孔６０に入り込むように絞り機構としてのニードル６１が装着されており、外周面に雄ねじ６１ａが形成されたニードル６１をねじ込むことによって、連通孔６０の流路断面積を変化させることができ、連通孔６０を通過する圧縮空気の流量を制御することができる。このような連通孔６０を経て流路溝５９に案内された圧縮空気は第２圧力室４４とロック解除圧力室２９，３９とに供給される。
【００２９】
図６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６に示すように、エンドカバー４０には第１圧力室４３に連通する複数の給排ポート４５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４５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４５に圧縮空気が供給され、給排ポート４５より圧縮空気が排出される。従って、給排ポート４５を介して第１圧力室４３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４５はプラグ６２により閉塞される。
【００３０】
続いて、第２圧力室４４に対する圧縮空気の供給によるロッドユニット５１の後退移動過程と、第１圧力室４３に対する圧縮空気の供給によるロッドユニット５１を前進移動過程とについて説明する。
【００３１】
まず、ロッドユニット５１を後退移動させる場合には、第１圧力室４３の圧縮空気が排出されるとともに第２圧力室４４に圧縮空気が供給され、ロッドユニット５１に後退方向の推力が加えられる。ここで、第２圧力室４４とロック解除圧力室２９，３９とは連通孔２５ｃ，３５ｃを介して連通するため、第２圧力室４４に供給された圧縮空気は連通孔２５ｃ，３５ｃを経てロック解除圧力室２９，３９に対しても供給される。
【００３２】
ロック解除圧力室２９，３９に供給される圧縮空気によりロックピストン２６，３６のフランジ部２６ａ，３６ａにはロック用ばね部材２７，３７を圧縮する上昇方向に推力が加えられ、第２圧力室４４に供給される圧縮空気によりテーパロッド部２６ｄ，３６ｄに対しても上昇方向に推力が加えられる。このように推力が加えられたロックピストン２６，３６は、ロックブロック５２，５３から離れるように上昇移動を開始し、ヘッドカバー２５ｂ，３５ｂに接触する後退限位置まで上昇することになる。この上昇移動によってロックブロック５２，５３の後退移動経路からロックピストン２６，３６が退避するため、ロックブロック５２，５３のテーパ面５２ａ，５３ａと、ロックピストン２６，３６のテーパ面２６ｃ，３６ｃとの接触が回避され、ロッドユニット５１の後退移動が可能となる。なお、ロックピストン２６，３６の受圧面積はロック用ばね部材２７，３７のばね力に抗する推力を発生することのできる面積に設定される。
【００３３】
次いで、ロッドユニット５１を前進移動させる場合には、第２圧力室４４の圧縮空気が排出されるとともに第１圧力室４３に圧縮空気が供給され、ロッドユニット５１に前進方向の推力が加えられる。このとき、第２圧力室４４の圧力は低下した状態であるため、ロックピストン２６，３６はロック用ばね部材２７，３７のばね力により前進限位置まで下降した状態となっている。つまり、ロックブロック５２，５３の前方にはロックピストン２６，３６が配置された状態となっている。
【００３４】
前進移動するロックブロック５２，５３がロックピストン２６，３６に接触する際には、ロックブロック５２，５３の前進側に形成されるテーパ面５２ｂ，５３ｂと、テーパロッド部２６ｄ，３６ｄの先端とが接触することになる。しかしながら、ロックブロック５２，５３のテーパ面５２ｂ，５３ｂは鋭角に形成されるため、接触によりロックピストン２６，３６はテーパ面５２ｂ，５３ｂ上を滑りながら後退限位置に向けて上昇移動する。上昇移動するロックピストン２６，３６は、ロックブロック５２，５３の最大外径部を超えた後に、ロックブロック５２，５３の後退側のテーパ面５２ａ，５３ａに案内されて再び前進限位置に向けて下降移動する。
【００３５】
このように、ロッドユニット５１を前進移動させる際には、ロックブロック５２，５３の前進移動経路にロックピストン２６，３６が配置された状態となるが、このロックピストン２６，３６はテーパ面５２ｂ，５３ｂで押し上げられてロックブロック５２，５３を乗り越えるため、ロッドユニット５１の前進移動が可能となる。
【００３６】
なお、第２圧力室４４内の圧縮空気はメインピストン２１の前進移動に伴って給排ポート４６より排出されるが、この排出経路に設けられるニードル６１によって給排ポート４６からの排出流量を制限することができる。これにより、メインピストン２１の移動速度に応じて第２圧力室４４に背圧を生じさせることができ、この背圧によってロックピストン２６，３６の上昇移動を補助することができる。
【００３７】
以下、ロック機構が作動する流体圧シリンダ１３の動作過程について説明する。図７（Ａ）〜図８（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７（Ａ）、図７（Ｂ）、図８（Ａ）、図８（Ｂ）の順序で、ロック機構の動作過程を示している。
【００３８】
第１圧力室４３からの推力によって前進移動するロッドユニット５１が、図７（Ａ）に示す位置を超えて前進移動すると、エンドカバー４０側のロックピストン２６は下降移動を開始する。このとき、メインピストン２１とロックブロック収容部２４との間にはクリアランスＣ１が形成された状態となっている。
【００３９】
続いて、図７（Ｂ）に示すように、ロックピストン２６が下降移動すると、ロックピストン２６とロックブロック５２とのテーパ面２６ｃ，５２ａが接触するため、ロックピストン２６の下降移動に伴ってロッドユニット５１は前進方向に押し出される。一方、ロッドカバー４１側のロックピストン３６は、その下端面がロックブロック５３の最大径部に接触した状態で維持される。つまり、１つのロックピストン２６によってロッドユニット５１が押し出される状態である。
【００４０】
さらに、図８（Ａ）に示すように、ロックピストン２６によってロッドユニット５１が押し出され、ロッドユニット５１の移動位置が前進方向に変位すると、ロッドカバー４１側のロックピストン３６とロックブロック５３とのテーパ面３６ｃ，５３ａが接触するため、図８（Ｂ）に示すように、ロックピストン３６の下降移動に伴ってロッドユニット５１が更に前進方向に押し出される。
【００４１】
このように、エンドカバー４０側のロックピストン２６の下降移動によって、ロッドユニット５１は図８（Ａ）に示すストロークＳ１で押し出され、次いで、ロッドカバー４１側のロックピストン３６の下降移動によって、ロッドユニット５１は図８（Ｂ）に示すストロークＳ２まで押し出されることになる。そして、ロックブロック５３の後退方向にはテーパロッド部３６ｄが入り込んだ状態となるため、ロック解除圧力室２９，３９に圧縮空気を供給するまでロッドユニット５１の後退移動は規制される。
【００４２】
つまり、第１圧力室４３からの推力によってロッドユニット５１が図７（Ａ）に示す位置まで前進移動した場合には、ロックピストン２６，３６はロックブロック５２，５３のテーパ面５２ａ，５３ａに接触しながら下降移動するため、ロックピストン２６，３６によってロッドユニット５１は更に前進方向に押し出されるとともに後退方向への移動が規制されることになる。
【００４３】
なお、ロックピストン２６，３６を下降移動させるロック用ばね部材２７，３７のばね力は、鋭角に形成されたテーパ面２６ｃ，３６ｃと鈍角に形成されたテーパ面５２ａ，５３ａとを介してロックブロック５２，５３に伝達されるため、ロック用ばね部材２７，３７のばね力は増大されてロッドユニット５１に伝達される。
【００４４】
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。まず、図２に示すように、搬送台車１０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を締め付け固定する一方、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に対する締め付け固定を解除する。
【００４５】
図２に示すように、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６３には、給排ポート４５，４６のそれぞれに接続される２本の給排ホース６４，６５が接続されており、第１圧力室４３、第２圧力室４４およびロック解除圧力室２９，３９に対する圧縮空気の供給と、これら圧力室２９，３９，４３，４４からの圧縮空気の排出とは給排ジョイント６３を介して行われる。
【００４６】
また、図１に示すように、最初の作業ステージＳt1には搬送台車１０の給排ジョイント６３に接続される給排ジョイント６６が設けられており、この給排ジョイント６６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６３，６６は、搬送台車１０が最初の作業ステージＳt1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２９，３９，４３，４４に対して圧縮空気を供給することができ、圧力室２９，３９，４３，４４内の空気を外部に排出することができる。
【００４７】
最初の作業ステージＳt1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６３，６６を介して、給排ポート４６より第２圧力室４４に圧縮空気が供給される一方、第１圧力室４３の空気は給排ポート４５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２６，３６は上昇移動を行い、移動自在となったロッドユニット５１は後退移動する。ロッドユニット５１がシリンダ本体４２内に引き込まれる後退移動によってクランプアーム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。
【００４８】
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６３，６６を介して、第２圧力室４４に供給されていた圧縮空気が給排ポート４６より排出される一方、給排ポート４５より第１圧力室４３に圧縮空気が供給される。このような給排制御によりロッドユニット５１が前進移動する。
【００４９】
図７（Ａ）に示す位置を超えてロッドユニット５１がシリンダ本体４２内から突き出されると、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を締め付け固定する。続いて、順次下降するロックピストン２６，３６により、ロッドユニット５１は前進方向に押し出されるとともにロッドユニット５１の後退移動は規制される。
【００５０】
このように、最初の作業ステージＳt1において、支持台１４上に締め付け固定されるワークＷは、まず第１圧力室４３に対する圧縮空気の供給に伴うロッドユニット５１の前進移動によって締め付けられ、続いてロックピストン２６，３６の下降移動に伴うロッドユニット５１の押し出しによって更に締め付けられた状態で固定される。また、ロックピストン２６，３６によって押し出されるロッドユニット５１には、ばね力とともに第１圧力室４３からの推力も前進方向に加えられるため、ワークＷに対する高い締め付け力が発揮される。
【００５１】
なお、ロックピストン２６，３６により押し出されるロッドユニット５１の最大ストローク量は、図８（Ｂ）に示すように、ストロークＳ２であるので、クランプアーム１５の先端がワークＷに当接したときにおけるメインピストン２１の停止位置がこのストロークＳ２の範囲内であれば、厚さ寸法の異なる他のワークであっても確実に締め付け固定することが可能となる。
【００５２】
ワークＷが固定された最初の作業ステージＳt1においてスポット溶接等の作業が完了すると、続く作業ステージＳt2に搬送台車１０は移動される。搬送台車１０を移動する際には、相互に接続されていた給排ジョイント６３，６６の接続が解除され、第１圧力室４３の圧縮空気が排出されるが、ロックピストン３６によってロッドユニット５１の後退移動は規制されるため、高い締め付け力を保ったままワークＷのクランプ状態は保持される。
【００５３】
このように、第１圧力室４３からの推力が得られない場合であっても、ロッドユニット５１が後退移動したり、ロッドユニット５１による締め付け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はクランプ状態に保たれる。
【００５４】
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Ｓtn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Ｓtnには前述の給排ジョイント６６と同様の給排ジョイント６７が設けられており、搬送台車１０が最終の作業ステージＳtnに配置されると、給排ジョイント６３，６７は相互に接続されるため、圧力室２９，３９，４３，４４に対する給排制御が可能となる。
【００５５】
最終の作業ステージＳtnにおいて、給排ポート４６より第２圧力室４４およびロック解除圧力室２９，３９に圧縮空気が供給される一方、給排ポート４５より第１圧力室４３内の空気が排出されるため、ロック解除圧力室２９，３９内の圧力上昇に伴ってロックピストン２６，３６は上昇移動し、第２圧力室４４内の圧力上昇に伴ってロッドユニット５１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Ｓt1に移動される。
【００５６】
図９は本発明の他の実施の形態である流体圧シリンダ７０を示す平面図であり、図１０は図９の矢印Ａ方向から流体圧シリンダ７０を示す側面図である。また、図１１は図１０のＡ−Ｏ−Ａ線に沿って流体圧シリンダ７０を示す断面図である。図９〜図１１においては図３に示された部材と同様の部材には同一の符号を付して、その説明を省略する。
【００５７】
図３の流体圧シリンダ１３において、その長手方向に隣り合って配置されていた２つのロックピストン収容部２５，３５は、図９の流体圧シリンダ７０においてはその円周方向に隣り合って配置されている。また図１０に示すように、ロックケース７１を形成する２つのロックピストン収容部２５，３５は、ロックブロック収容部７２の径方向に延びるようにほぼＶ字状に設けられている。さらに図１１に示すように、ピストンロッド７３の小径ロッド部７３ａには１つのロックブロック５３とスペーサ７４とが組み込まれており、図３のロッドユニット５１に比べて長さ寸法が短縮されたロッドユニット７５が形成されている。１つのロックブロック５３に順次接触する２つのロックピストン２６，３６は、その軸心をピストンロッド７３の長手方向に相互にずらして配置されている。
【００５８】
この流体圧シリンダ７０は、図３の流体圧シリンダ１３と同様に、給排ポート４５，４６から圧縮空気を供給することにより、ロッドユニット７５を前後進移動させることができる。また、ロッドユニット７５が所定のストロークで前進移動した際には、２つのロックピストン２６，３６を前進限位置に下降移動させることができる。
【００５９】
２つのロックピストン２６，３６が前進限位置に下降移動する際には、まず、エンドカバー４０側のロックピストン２６がロックブロック５３を前進移動させながら図１１に示す前進限位置に向けて下降移動する。次いで、前進移動されたロックブロック５３は、ロッドカバー４１側のロックピストン３６の下方に配置されるため、ロックピストン３６がロックブロック５３を更に前進移動させながら図１１に示す前進限位置に向けて下降移動する。なお、ロックピストン２６のテーパ面２６ｃが接触するロックブロック５３のテーパ面５３ａの部位と、ロックピストン３６のテーパ面３６ｃが接触するロックブロック５３のテーパ面５３ａの部位とは、それぞれ異なった部位となっている。
【００６０】
このようにロックピストン２６，３６を配置すると、１つのロックブロック５３に複数のロックピストン２６，３６を接触させることができ、ロッドユニット７５の長さ寸法を短縮するとともにロックブロック収容部７２の長さ寸法を短縮することができる。これにより、流体圧シリンダ７０の小型化を達成することができる。
【００６１】
図１２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１２を示す正面図である。図１２においては図２に示された部材と同様の部材には同一の符号を付して、その説明を省略する。
【００６２】
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１２に示すクランプ機構１２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。流体圧シリンダ８０のロックケース２３はシリンダ本体４２の後方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４２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８１が装着される一方、メインピストン２１の他端にはロックブロック５２，５３が組み付けられたピストンロッド１９が装着される。シリンダチューブ２２に区画される第１圧力室４３に供給される圧縮空気により、ピストンロッド１９，８１にはロッドカバー４１側の後退方向に推力が加えられる一方、第２圧力室４４に供給される圧縮空気により、ピストンロッド１９，８１にはロッドカバー８２側の前進方向に推力が加えられることになる。
【００６３】
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、給排ポート４５，４６から圧縮空気を供給することにより、ピストンロッド８１を前後進移動させることができる。また、ピストンロッド８１が所定のストロークで後退移動した際には、２つのロックピストン２６，３６を前進限位置に下降移動させ、ピストンロッド８１を更に後退方向に引き込み、ワークＷをクランプ状態に保持することができる。
【００６４】
これまで説明したように、本発明の流体圧シリンダ１３，７０，８０は、ロックピストン２６，３６のテーパ面２６ｃ，３６ｃのそれぞれを、ピストンロッド１９，７３，８１の異なる移動位置のもとで、ロックブロック５２，５３のテーパ面５２ａ，５３ａに接触させるようにしたので、ロック機構が作動するピストンロッド１９，７３，８１のストローク量を増やすことができる。これにより、流体圧シリンダ１３，７０，８０をクランプ機構に適用する場合には、厚さ寸法の異なる各種ワークＷに幅広く対応させることができる。たとえば、図３に示す流体圧シリンダ１３であれば、図８（Ｂ）に示すストロークＳ２の範囲内でロック機構を作動させることができるため、この範囲内で厚さ寸法の異なる各種ワークＷを確実にクランプすることができる。
【００６５】
また、図８（Ｂ）に示すように、２つのロックピストン２６，３６が前進限位置まで下降移動させることによってワークＷのクランプを完了させても良く、堅いワークをクランプする場合には、図８（Ａ）に示すように、１つのロックピストン２６のみが前進限位置に下降移動した状態でワークのクランプを完了させることもできる。
【００６６】
また、本発明の流体圧シリンダ１３，７０，８０は、複数のロックピストン２６，３６を用いるようにしたので、個々のロックピストン２６，３６の小型化つまり流体圧シリンダ１３，７０，８０の小型化を達成するだけでなく、ロックピストン２６，３６に形成されるテーパ面２６ｃ，３６ｃのテーパ角を狭く設定することができる。これにより、ロックピストン２６，３６からロックブロック５２，５３に伝達される推力を増大させることができる。
【００６７】
さらに、図９〜図１１に示す流体圧シリンダ７０のように、ピストンロッド７３の円周方向に隣り合う複数のロックピストン２６，３６によって１つのロックブロック５３を押し込むようにすると、流体圧シリンダ７０の長手方向の長さ寸法を抑制することができる。
【００６８】
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１３，７０，８０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。また、流体圧シリンダ１３，７０，８０は、搬送台車１０に取り付けられているが、たとえば、ロボットアームに取り付けるようにしても良い。
【００６９】
また、図示する流体圧シリンダ１３，７０，８０は２つのロックピストン２６，３６を用いているが、更に多くのロックピストンを用いるようにしても良く、３つ以上のロックピストンを用いることによって、ロックピストンの移動に伴うピストンロッド１９，７３，８１のストローク量を更に増やすことができる。
【００７０】
さらに、ロックピストン２６，３６の押圧面やロックブロック５２，５３の傾斜面として、テーパ面２６ｃ，３６ｃ，５２ａ，５３ａが形成されているが、これはロックピストン２６，３６やロックブロック５２，５３が回転した場合にも適正な接触状態を確保するためであり、ロックピストン２６，３６やロックブロック５２，５３に回り止め等の処置が施されていれば、単なる斜面を形成しても良い。
【００７１】
なお、流体圧シリンダ１３，７０，８０を作動させる際の作動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。
【００７２】
【発明の効果】
本発明によれば、ロックピストンの押圧面のそれぞれを、ピストンロッドの異なる移動位置のもとで、ロックブロックの傾斜面に接触させるようにしたので、流体圧シリンダの大型化を回避するとともにロックピストンの移動に伴うピストンロッドのストローク量を増やすことができる。
【００７３】
これにより、ロックピストンの作動範囲を広げることができ、たとえば、流体圧シリンダを用いてワークをクランプする際には、流体圧シリンダを厚さ寸法の異なる各種ワークに幅広く対応させることができる。
【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】ロッドユニットを示す斜視図である。
【図５】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６】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７】（Ａ）はロックピストンが後退限位置に移動された流体圧シリンダの一部を示す断面図であり、（Ｂ）はロックピストンが後退限位置から前進限位置に移動する際の流体圧シリンダの一部を示す断面図である。
【図８】（Ａ）はロックピストンが後退限位置から前進限位置に移動する際の流体圧シリンダの一部を示す断面図であり、（Ｂ）はロックピストンが前進限位置に移動された流体圧シリンダの一部を示す断面図である。
【図９】本発明の他の実施の形態である流体圧シリンダを示す平面図である。
【図１０】図９の矢印Ａ方向から流体圧シリンダを示す側面図である。
【図１１】図１０のＡ−Ｏ−Ａ線に沿って流体圧シリンダの構造を示す断面図である。
【図１２】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 大径ロッド部
１９ｂ 小径ロッド部
１９ｃ 雄ねじ
２０ ピン
２１ メインピストン
２２ シリンダチューブ
２３ ロックケース
２４ ロックブロック収容部
２５ ロックピストン収容部
２５ａ シリンダ
２５ｂ ヘッドカバー
２５ｃ 連通孔
２５ｄ ねじ部材
２６ ロックピストン
２６ａ フランジ部
２６ｂ ばね収容孔
２６ｃ テーパ面（押圧面）
２６ｄ テーパロッド部
２６ｅ ねじ孔
２７ ロック用ばね部材
２８ ばね室
２９ ロック解除圧力室
３５ ロックピストン収容部
３５ａ シリンダ
３５ｂ ヘッドカバー
３５ｃ 連通孔
３５ｄ ねじ部材
３６ ロックピストン
３６ａ フランジ部
３６ｂ ばね収容孔
３６ｃ テーパ面（押圧面）
３６ｄ テーパロッド部
３６ｅ ねじ孔
３７ ロック用ばね部材
３８ ばね室
３９ ロック解除圧力室
４０ エンドカバー
４１ ロッドカバー
４２ シリンダ本体
４３ 第１圧力室
４４ 第２圧力室
４５，４６ 給排ポート
４７ 第１ディスク
４７ａ 円筒部
４８ 第２ディスク
４８ａ 円筒部
４８ｂ 雌ねじ
４９ シール材
５０ 磁石
５１ ロッドユニット
５２，５３ ロックブロック
５２ａ，５３ａ テーパ面（傾斜面）
５２ｂ，５３ｂ テーパ面
５４，５５ スペーサ
５６ プラグ
５７ ガイド筒体
５８，５９ 流路溝
６０ 連通孔
６１ ニードル
６１ａ 雄ねじ
６２ プラグ
６３ 給排ジョイント
６４，６５ 給排ホース
６６，６７ 給排ジョイント
７０ 流体圧シリンダ
７１ ロックケース
７２ ロックブロック収容部
７３ ピストンロッド
７３ａ 小径ロッド部
７４ スペーサ
７５ ロッドユニット
８０ 流体圧シリンダ
８１ ピストンロッド
８２ 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する（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が用いられることが多く、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。つまり、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あっても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、クランプアームを揺動させるピストンロッドの伸縮を規制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。このような流体圧シリンダとしては、たとえば、ピストンロッドの径方向に移動自在となるロックピストンを設け、このロックピストンをばね力によりピストンロッドの係合溝に食い込ませることで、圧縮空気が断たれた状態であってもクランプアームの解放動作を規制する流体圧シリンダがある。
【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、ロックピストンをピストンロッドの係合溝に食い込ませる流体圧シリンダは、ロック機構を作動させる際に、ロックピストンと伸縮移動するピストンロッドとを所定の位置関係に配置する必要がある。つまり、パネル材とクランプアームとを接触させたときに、ロックピストンの先端部とピストンロッドの係合溝とを対面させる必要があるため、厚みの異なるパネル材を用いた場合には、ロックピストンの先端部をピストンロッドの係合溝に食い込ませることができずに、クランプ状態を維持することが困難となるおそれがあった。
【０００７】
本発明の目的は、流体圧シリンダに設けられるロック機構の作動範囲を広げることにある。
【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前記ピストンロッドの長手方向および円周方向にずらして隣り合わせて設けられる複数のシリンダと、先端にテーパ面を備え、それぞれ前記ピストンロッドに近づく前進限位置と前記ピストンロッドから離れる後退限位置との間で往復動自在にそれぞれの前記シリンダに組み込まれるとともに前記前進限位置に向かうばね力が付勢された複数のロックピストンと、前記ピストンロッドに組み付けられ、前記ピストンロッドが一方のストローク端に向けて移動するときに前記ロックピストンを前記ばね力に抗して後退限位置に向けて移動させる第１のテーパ面と、前記ロックピストンの先端の前記テーパ面に接触して前記ばね力により軸方向の推力を受ける第２のテーパ面とを備えたロックブロックとを有し、前記ピストンロッドの所定のストロークの範囲において複数の前記ロックピストンが前記ピストンロッドに対して前記ピストンロッドの異なる移動位置のもとで軸方向の推力を加えることを特徴とする。
【０００９】
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前記ピストンロッドの長手方向にずらして隣り合わせて設けられる複数のシリンダと、先端にテーパ面を備え、それぞれ前記ピストンロッドに近づく前進限位置と前記ピストンロッドから離れる後退限位置との間で往復動自在にそれぞれの前記シリンダに組み込まれるとともに前記前進限位置に向かうばね力が付勢された複数のロックピストンと、前記ピストンロッドに組み付けられ、前記ピストンロッドが一方のストローク端に向けて移動するときに前記ロックピストンを前記ばね力に抗して後退限位置に向けて移動させる第１のテーパ面と、前記ロックピストンの先端の前記テーパ面に接触して前記ばね力により軸方向の推力を受ける第２のテーパ面とをそれぞれ備えた複数のロックブロックとを有し、前記ピストンロッドの所定のストロークの範囲において複数の前記ロックピストンが前記ピストンロッドに対して前記ピストンロッドの異なる移動位置のもとで軸方向の推力を加えることを特徴とする。
【００１１】
本発明の流体圧シリンダは、複数の前記ロックピストンを前記ピストンロッドの円周方向に隣り合わせて前記シリンダ本体に取り付けることを特徴とする。
【００１２】
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。
【００１３】
本発明によれば、ロックピストンの押圧面のそれぞれを、ピストンロッドの異なる移動位置のもとで、ロックブロックの傾斜面に接触させるようにしたので、流体圧シリンダの大型化を回避するとともにロックピストンの移動に伴うピストンロッドのストローク量を増やすことができる。
【００１４】
これにより、ロックピストンの作動範囲を広げることができ、たとえば、流体圧シリンダを用いてワークをクランプする際には、流体圧シリンダを厚さ寸法の異なる各種ワークに幅広く対応させることができる。
【００１５】
【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。
【００１６】
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Ｓt1から最終の作業ステージＳtnまで走行する。最初の作業ステージＳt1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Ｓtn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には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。
【００１７】
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をクランプする。
【００１８】
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るロックケース２３とを備えており、ロックケース２３はロックブロック収容部２４とこれの径方向に延びる２つのロックピストン収容部２５，３５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４０が取り付けられ、ロックケース２３の端部にはロッドカバー４１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２３、エンドカバー４０およびロッドカバー４１によりシリンダ本体４２が形成されている。
【００１９】
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およびロックブロック収容部２４内は第１圧力室４３と第２圧力室４４とに区画されている。第１圧力室４３に連通する給排ポート４５はエンドカバー４０に形成され、第２圧力室４４に連通する給排ポート４６はロッドカバー４１に形成されている。給排ポート４５より第１圧力室４３に作動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４１に向けて前進移動する一方、給排ポート４６より第２圧力室４４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４０に向けて後退移動する。
【００２０】
メインピストン２１は共に円筒部４７ａ，４８ａを備える第１ディスク４７と第２ディスク４８とを有している。第１ディスク４７にはシール材４９が設けられており、第２ディスク４８の円筒部４８ａには雌ねじ４８ｂが形成されている。また、第１ディスク４７と第２ディスク４８との間には環状の磁石５０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５０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。
【００２１】
図４はロッドユニット５１の一部を示す斜視図である。図３および図４に示すように、メインピストン２１に組み付けられるピストンロッド１９は、シリンダ本体４２から突出する大径ロッド部１９ａと、シリンダ本体４２に収容される小径ロッド部１９ｂとを備えており、小径ロッド部１９ｂの先端に雄ねじ１９ｃが形成されている。また、ロックブロック収容部２４内には、それぞれに傾斜面であるテーパ面５２ａ，５３ａが形成された２つのロックブロック５２，５３と、筒状の２つのスペーサ５４，５５とが交互に配置されている。これらのロックブロック５２，５３とスペーサ５４，５５との貫通孔には、ピストンロッド１９の小径ロッド部１９ｂが通されており、スペーサ５４より突出するピストンロッド１９の雄ねじ１９ｃにメインピストン２１の第２ディスク４８がねじ結合されている。
【００２２】
このように、ピストンロッド１９にはメインピストン２１、ロックブロック５２，５３およびスペーサ５４，５５が組み付けられ、ピストンロッド１９、メインピストン２１、ロックブロック５２，５３およびスペーサ５４，５５によりロッドユニット５１が形成されている。このロッドユニット５１は一端がロッドカバー４１に往復動自在に支持されるとともに、他端がメインピストン２１を介してシリンダチューブ２２に往復動自在に支持されており、ロッドユニット５１は第１圧力室４３と第２圧力室４４とに対する圧縮空気の給排制御により一体となって軸方向に移動する。
【００２３】
２つのロックピストン収容部２５，３５は、それぞれシリンダ２５ａ，３５ａとこれを閉塞するヘッドカバー２５ｂ，３５ｂとにより形成されている。シリンダ２５ａ，３５ａ内にはロックピストン２６，３６が収容されており、ロックピストン２６，３６はピストンロッド１９の径方向に往復動自在となっている。ロックピストン２６，３６により、ロックピストン収容部２５，３５内はロック用ばね部材２７，３７が収容されるばね室２８，３８と、ロック用ばね部材２７，３７のばね力に対向する推力を発生するロック解除圧力室２９，３９とに区画されている。
【００２４】
シリンダ本体４２にそれぞれ取り付けられ、その軸心をピストンロッド１９の長手方向に相互にずらして配置されるロックピストン２６，３６は、フランジ部２６ａ，３６ａとばね収容孔２６ｂ，３６ｂとを備えた底付き円筒状に形成されている。ばね収容孔２６ｂ，３６ｂにはロック用ばね部材２７，３７が組み込まれ、ばね収容孔２６ｂ，３６ｂとヘッドカバー２５ｂ，３５ｂとによってロック用ばね部材２７，３７がばね室２８，３８内に保持されている。また、ロックピストン２６，３６の先端には、押圧面であるテーパ面２６ｃ，３６ｃを備えたテーパロッド部２６ｄ，３６ｄが形成されており、テーパ面２６ｃ，３６ｃのテーパ角は約６０°の鋭角に形成されている。なお、このテーパ面２６ｃ，３６ｃに対面するロックブロック５２，５３のテーパ面５２ａ，５３ａはテーパ角が約１２０°の鈍角に形成されている。
【００２５】
給排ポート４６より第２圧力室４４に圧縮空気を供給すると、ロック解除圧力室２９，３９と第２圧力室４４とを連通するようにシリンダ２５ａ，３５ａに形成された連通孔２５ｃ，３５ｃを介して、第２圧力室４４の圧縮空気はロック解除圧力室２９，３９に供給される。ロック解除圧力室２９，３９に供給された圧縮空気からの推力によって、ロックピストン２６，３６はロック用ばね部材２７，３７を圧縮させながらロックブロック５２，５３つまりロッドユニット５１から離れる後退限位置に向けて上昇移動を行い、この上昇移動はロックピストン２６，３６のフランジ部２６ａ，３６ａがヘッドカバー２５ｂ，３５ｂに接触することによって停止される。一方、給排ポート４６よりロック解除圧力室２９，３９の圧縮空気を排出すると、ロックピストン２６，３６はロック用ばね部材２７，３７のばね力によりピストンロッド１９つまりロッドユニット５１に近づく前進限位置に向けて下降移動を行い、この下降移動はロックピストン２６，３６のフランジ部２６ａ，３６ａがシリンダ２５ａ，３５ａのストッパと接触することによって停止される。
【００２６】
なお、ロックピストン２６，３６のばね収容孔２６ｂ，３６ｂから延びてねじ孔２６ｅ，３６ｅが形成されているが、このねじ孔２６ｅ，３６ｅはロックピストン２６，３６を手動で動かす際に使用される。ヘッドカバー２５ｂ，３５ｂの中央部に形成される貫通孔には、ばね室２８，３８と外部とを遮断するプラグとしてねじ部材２５ｄ，３５ｄが装着されており、ロックピストン２６，３６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２５ｄ，３５ｄを取り外した状態で外部より貫通孔に差し込み、ねじ孔２６ｅ，３６ｅを介してロックピストン２６，３６とねじ結合させる。これにより、外部よりロッド部材を介してロックピストン２６，３６を後退限位置と前進限位置とに移動させることができる。
【００２７】
続いて、第１圧力室４３、第２圧力室４４、ロック解除圧力室２９，３９に圧縮空気を供給するための流路について説明する。図５は図３のＡ−Ａ線に沿ってロッドカバー４１の構造を示す断面図である。図５に示すように、ロッドカバー４１には径方向に３つの給排ポート４６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４６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４６に圧縮空気が供給され、給排ポート４６より圧縮空気が排出される。なお、使用しない給排ポート４６はプラグ５６により閉塞される。
【００２８】
また、ロッドカバー４１の内部にはガイド筒体５７が組み込まれており、ガイド筒体５７の外周面には３つの給排ポート４６と連通する流路溝５８が形成され、この流路溝５８とガイド筒体５７の内周面に形成される流路溝５９とを連通する連通孔６０が形成されている。ロッドカバー４１には連通孔６０に入り込むように絞り機構としてのニードル６１が装着されており、外周面に雄ねじ６１ａが形成されたニードル６１をねじ込むことによって、連通孔６０の流路断面積を変化させることができ、連通孔６０を通過する圧縮空気の流量を制御することができる。このような連通孔６０を経て流路溝５９に案内された圧縮空気は第２圧力室４４とロック解除圧力室２９，３９とに供給される。
【００２９】
図６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６に示すように、エンドカバー４０には第１圧力室４３に連通する複数の給排ポート４５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４５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４５に圧縮空気が供給され、給排ポート４５より圧縮空気が排出される。従って、給排ポート４５を介して第１圧力室４３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４５はプラグ６２により閉塞される。
【００３０】
続いて、第２圧力室４４に対する圧縮空気の供給によるロッドユニット５１の後退移動過程と、第１圧力室４３に対する圧縮空気の供給によるロッドユニット５１を前進移動過程とについて説明する。
【００３１】
まず、ロッドユニット５１を後退移動させる場合には、第１圧力室４３の圧縮空気が排出されるとともに第２圧力室４４に圧縮空気が供給され、ロッドユニット５１に後退方向の推力が加えられる。ここで、第２圧力室４４とロック解除圧力室２９，３９とは連通孔２５ｃ，３５ｃを介して連通するため、第２圧力室４４に供給された圧縮空気は連通孔２５ｃ，３５ｃを経てロック解除圧力室２９，３９に対しても供給される。
【００３２】
ロック解除圧力室２９，３９に供給される圧縮空気によりロックピストン２６，３６のフランジ部２６ａ，３６ａにはロック用ばね部材２７，３７を圧縮する上昇方向に推力が加えられ、第２圧力室４４に供給される圧縮空気によりテーパロッド部２６ｄ，３６ｄに対しても上昇方向に推力が加えられる。このように推力が加えられたロックピストン２６，３６は、ロックブロック５２，５３から離れるように上昇移動を開始し、ヘッドカバー２５ｂ，３５ｂに接触する後退限位置まで上昇することになる。この上昇移動によってロックブロック５２，５３の後退移動経路からロックピストン２６，３６が退避するため、ロックブロック５２，５３のテーパ面５２ａ，５３ａと、ロックピストン２６，３６のテーパ面２６ｃ，３６ｃとの接触が回避され、ロッドユニット５１の後退移動が可能となる。なお、ロックピストン２６，３６の受圧面積はロック用ばね部材２７，３７のばね力に抗する推力を発生することのできる面積に設定される。
【００３３】
次いで、ロッドユニット５１を前進移動させる場合には、第２圧力室４４の圧縮空気が排出されるとともに第１圧力室４３に圧縮空気が供給され、ロッドユニット５１に前進方向の推力が加えられる。このとき、第２圧力室４４の圧力は低下した状態であるため、ロックピストン２６，３６はロック用ばね部材２７，３７のばね力により前進限位置まで下降した状態となっている。つまり、ロックブロック５２，５３の前方にはロックピストン２６，３６が配置された状態となっている。
【００３４】
前進移動するロックブロック５２，５３がロックピストン２６，３６に接触する際には、ロックブロック５２，５３の前進側に形成されるテーパ面５２ｂ，５３ｂと、テーパロッド部２６ｄ，３６ｄの先端とが接触することになる。しかしながら、ロックブロック５２，５３のテーパ面５２ｂ，５３ｂは鋭角に形成されるため、接触によりロックピストン２６，３６はテーパ面５２ｂ，５３ｂ上を滑りながら後退限位置に向けて上昇移動する。上昇移動するロックピストン２６，３６は、ロックブロック５２，５３の最大外径部を超えた後に、ロックブロック５２，５３の後退側のテーパ面５２ａ，５３ａに案内されて再び前進限位置に向けて下降移動する。
【００３５】
このように、ロッドユニット５１を前進移動させる際には、ロックブロック５２，５３の前進移動経路にロックピストン２６，３６が配置された状態となるが、このロックピストン２６，３６はテーパ面５２ｂ，５３ｂで押し上げられてロックブロック５２，５３を乗り越えるため、ロッドユニット５１の前進移動が可能となる。
【００３６】
なお、第２圧力室４４内の圧縮空気はメインピストン２１の前進移動に伴って給排ポート４６より排出されるが、この排出経路に設けられるニードル６１によって給排ポート４６からの排出流量を制限することができる。これにより、メインピストン２１の移動速度に応じて第２圧力室４４に背圧を生じさせることができ、この背圧によってロックピストン２６，３６の上昇移動を補助することができる。
【００３７】
以下、ロック機構が作動する流体圧シリンダ１３の動作過程について説明する。図７（Ａ）〜図８（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７（Ａ）、図７（Ｂ）、図８（Ａ）、図８（Ｂ）の順序で、ロック機構の動作過程を示している。
【００３８】
第１圧力室４３からの推力によって前進移動するロッドユニット５１が、図７（Ａ）に示す位置を超えて前進移動すると、エンドカバー４０側のロックピストン２６は下降移動を開始する。このとき、メインピストン２１とロックブロック収容部２４との間にはクリアランスＣ１が形成された状態となっている。
【００３９】
続いて、図７（Ｂ）に示すように、ロックピストン２６が下降移動すると、ロックピストン２６とロックブロック５２とのテーパ面２６ｃ，５２ａが接触するため、ロックピストン２６の下降移動に伴ってロッドユニット５１は前進方向に押し出される。一方、ロッドカバー４１側のロックピストン３６は、その下端面がロックブロック５３の最大径部に接触した状態で維持される。つまり、１つのロックピストン２６によってロッドユニット５１が押し出される状態である。
【００４０】
さらに、図８（Ａ）に示すように、ロックピストン２６によってロッドユニット５１が押し出され、ロッドユニット５１の移動位置が前進方向に変位すると、ロッドカバー４１側のロックピストン３６とロックブロック５３とのテーパ面３６ｃ，５３ａが接触するため、図８（Ｂ）に示すように、ロックピストン３６の下降移動に伴ってロッドユニット５１が更に前進方向に押し出される。
【００４１】
このように、エンドカバー４０側のロックピストン２６の下降移動によって、ロッドユニット５１は図８（Ａ）に示すストロークＳ１で押し出され、次いで、ロッドカバー４１側のロックピストン３６の下降移動によって、ロッドユニット５１は図８（Ｂ）に示すストロークＳ２まで押し出されることになる。そして、ロックブロック５３の後退方向にはテーパロッド部３６ｄが入り込んだ状態となるため、ロック解除圧力室２９，３９に圧縮空気を供給するまでロッドユニット５１の後退移動は規制される。
【００４２】
つまり、第１圧力室４３からの推力によってロッドユニット５１が図７（Ａ）に示す位置まで前進移動した場合には、ロックピストン２６，３６はロックブロック５２，５３のテーパ面５２ａ，５３ａに接触しながら下降移動するため、ロックピストン２６，３６によってロッドユニット５１は更に前進方向に押し出されるとともに後退方向への移動が規制されることになる。
【００４３】
なお、ロックピストン２６，３６を下降移動させるロック用ばね部材２７，３７のばね力は、鋭角に形成されたテーパ面２６ｃ，３６ｃと鈍角に形成されたテーパ面５２ａ，５３ａとを介してロックブロック５２，５３に伝達されるため、ロック用ばね部材２７，３７のばね力は増大されてロッドユニット５１に伝達される。
【００４４】
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。まず、図２に示すように、搬送台車１０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を締め付け固定する一方、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に対する締め付け固定を解除する。
【００４５】
図２に示すように、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６３には、給排ポート４５，４６のそれぞれに接続される２本の給排ホース６４，６５が接続されており、第１圧力室４３、第２圧力室４４およびロック解除圧力室２９，３９に対する圧縮空気の供給と、これら圧力室２９，３９，４３，４４からの圧縮空気の排出とは給排ジョイント６３を介して行われる。
【００４６】
また、図１に示すように、最初の作業ステージＳt1には搬送台車１０の給排ジョイント６３に接続される給排ジョイント６６が設けられており、この給排ジョイント６６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６３，６６は、搬送台車１０が最初の作業ステージＳt1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２９，３９，４３，４４に対して圧縮空気を供給することができ、圧力室２９，３９，４３，４４内の空気を外部に排出することができる。
【００４７】
最初の作業ステージＳt1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６３，６６を介して、給排ポート４６より第２圧力室４４に圧縮空気が供給される一方、第１圧力室４３の空気は給排ポート４５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２６，３６は上昇移動を行い、移動自在となったロッドユニット５１は後退移動する。ロッドユニット５１がシリンダ本体４２内に引き込まれる後退移動によってクランプアーム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。
【００４８】
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６３，６６を介して、第２圧力室４４に供給されていた圧縮空気が給排ポート４６より排出される一方、給排ポート４５より第１圧力室４３に圧縮空気が供給される。このような給排制御によりロッドユニット５１が前進移動する。
【００４９】
図７（Ａ）に示す位置を超えてロッドユニット５１がシリンダ本体４２内から突き出されると、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を締め付け固定する。続いて、順次下降するロックピストン２６，３６により、ロッドユニット５１は前進方向に押し出されるとともにロッドユニット５１の後退移動は規制される。
【００５０】
このように、最初の作業ステージＳt1において、支持台１４上に締め付け固定されるワークＷは、まず第１圧力室４３に対する圧縮空気の供給に伴うロッドユニット５１の前進移動によって締め付けられ、続いてロックピストン２６，３６の下降移動に伴うロッドユニット５１の押し出しによって更に締め付けられた状態で固定される。また、ロックピストン２６，３６によって押し出されるロッドユニット５１には、ばね力とともに第１圧力室４３からの推力も前進方向に加えられるため、ワークＷに対する高い締め付け力が発揮される。
【００５１】
なお、ロックピストン２６，３６により押し出されるロッドユニット５１の最大ストローク量は、図８（Ｂ）に示すように、ストロークＳ２であるので、クランプアーム１５の先端がワークＷに当接したときにおけるメインピストン２１の停止位置がこのストロークＳ２の範囲内であれば、厚さ寸法の異なる他のワークであっても確実に締め付け固定することが可能となる。
【００５２】
ワークＷが固定された最初の作業ステージＳt1においてスポット溶接等の作業が完了すると、続く作業ステージＳt2に搬送台車１０は移動される。搬送台車１０を移動する際には、相互に接続されていた給排ジョイント６３，６６の接続が解除され、第１圧力室４３の圧縮空気が排出されるが、ロックピストン３６によってロッドユニット５１の後退移動は規制されるため、高い締め付け力を保ったままワークＷのクランプ状態は保持される。
【００５３】
このように、第１圧力室４３からの推力が得られない場合であっても、ロッドユニット５１が後退移動したり、ロッドユニット５１による締め付け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はクランプ状態に保たれる。
【００５４】
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Ｓtn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Ｓtnには前述の給排ジョイント６６と同様の給排ジョイント６７が設けられており、搬送台車１０が最終の作業ステージＳtnに配置されると、給排ジョイント６３，６７は相互に接続されるため、圧力室２９，３９，４３，４４に対する給排制御が可能となる。
【００５５】
最終の作業ステージＳtnにおいて、給排ポート４６より第２圧力室４４およびロック解除圧力室２９，３９に圧縮空気が供給される一方、給排ポート４５より第１圧力室４３内の空気が排出されるため、ロック解除圧力室２９，３９内の圧力上昇に伴ってロックピストン２６，３６は上昇移動し、第２圧力室４４内の圧力上昇に伴ってロッドユニット５１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Ｓt1に移動される。
【００５６】
図９は本発明の他の実施の形態である流体圧シリンダ７０を示す平面図であり、図１０は図９の矢印Ａ方向から流体圧シリンダ７０を示す側面図である。また、図１１は図１０のＡ−Ｏ−Ａ線に沿って流体圧シリンダ７０を示す断面図である。図９〜図１１においては図３に示された部材と同様の部材には同一の符号を付して、その説明を省略する。
【００５７】
図３の流体圧シリンダ１３において、その長手方向に隣り合って配置されていた２つのロックピストン収容部２５，３５は、図９の流体圧シリンダ７０においてはその円周方向に隣り合って配置されている。また図１０に示すように、ロックケース７１を形成する２つのロックピストン収容部２５，３５は、ロックブロック収容部７２の径方向に延びるようにほぼＶ字状に設けられている。さらに図１１に示すように、ピストンロッド７３の小径ロッド部７３ａには１つのロックブロック５３とスペーサ７４とが組み込まれており、図３のロッドユニット５１に比べて長さ寸法が短縮されたロッドユニット７５が形成されている。１つのロックブロック５３に順次接触する２つのロックピストン２６，３６は、その軸心をピストンロッド７３の長手方向に相互にずらして配置されている。
【００５８】
この流体圧シリンダ７０は、図３の流体圧シリンダ１３と同様に、給排ポート４５，４６から圧縮空気を供給することにより、ロッドユニット７５を前後進移動させることができる。また、ロッドユニット７５が所定のストロークで前進移動した際には、２つのロックピストン２６，３６を前進限位置に下降移動させることができる。
【００５９】
２つのロックピストン２６，３６が前進限位置に下降移動する際には、まず、エンドカバー４０側のロックピストン２６がロックブロック５３を前進移動させながら図１１に示す前進限位置に向けて下降移動する。次いで、前進移動されたロックブロック５３は、ロッドカバー４１側のロックピストン３６の下方に配置されるため、ロックピストン３６がロックブロック５３を更に前進移動させながら図１１に示す前進限位置に向けて下降移動する。なお、ロックピストン２６のテーパ面２６ｃが接触するロックブロック５３のテーパ面５３ａの部位と、ロックピストン３６のテーパ面３６ｃが接触するロックブロック５３のテーパ面５３ａの部位とは、それぞれ異なった部位となっている。
【００６０】
このようにロックピストン２６，３６を配置すると、１つのロックブロック５３に複数のロックピストン２６，３６を接触させることができ、ロッドユニット７５の長さ寸法を短縮するとともにロックブロック収容部７２の長さ寸法を短縮することができる。これにより、流体圧シリンダ７０の小型化を達成することができる。
【００６１】
図１２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１２を示す正面図である。図１２においては図２に示された部材と同様の部材には同一の符号を付して、その説明を省略する。
【００６２】
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１２に示すクランプ機構１２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。流体圧シリンダ８０のロックケース２３はシリンダ本体４２の後方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４２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８１が装着される一方、メインピストン２１の他端にはロックブロック５２，５３が組み付けられたピストンロッド１９が装着される。シリンダチューブ２２に区画される第１圧力室４３に供給される圧縮空気により、ピストンロッド１９，８１にはロッドカバー４１側の後退方向に推力が加えられる一方、第２圧力室４４に供給される圧縮空気により、ピストンロッド１９，８１にはロッドカバー８２側の前進方向に推力が加えられることになる。
【００６３】
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、給排ポート４５，４６から圧縮空気を供給することにより、ピストンロッド８１を前後進移動させることができる。また、ピストンロッド８１が所定のストロークで後退移動した際には、２つのロックピストン２６，３６を前進限位置に下降移動させ、ピストンロッド８１を更に後退方向に引き込み、ワークＷをクランプ状態に保持することができる。
【００６４】
これまで説明したように、本発明の流体圧シリンダ１３，７０，８０は、ロックピストン２６，３６のテーパ面２６ｃ，３６ｃのそれぞれを、ピストンロッド１９，７３，８１の異なる移動位置のもとで、ロックブロック５２，５３のテーパ面５２ａ，５３ａに接触させるようにしたので、ロック機構が作動するピストンロッド１９，７３，８１のストローク量を増やすことができる。これにより、流体圧シリンダ１３，７０，８０をクランプ機構に適用する場合には、厚さ寸法の異なる各種ワークＷに幅広く対応させることができる。たとえば、図３に示す流体圧シリンダ１３であれば、図８（Ｂ）に示すストロークＳ２の範囲内でロック機構を作動させることができるため、この範囲内で厚さ寸法の異なる各種ワークＷを確実にクランプすることができる。
【００６５】
また、図８（Ｂ）に示すように、２つのロックピストン２６，３６が前進限位置まで下降移動させることによってワークＷのクランプを完了させても良く、堅いワークをクランプする場合には、図８（Ａ）に示すように、１つのロックピストン２６のみが前進限位置に下降移動した状態でワークのクランプを完了させることもできる。
【００６６】
また、本発明の流体圧シリンダ１３，７０，８０は、複数のロックピストン２６，３６を用いるようにしたので、個々のロックピストン２６，３６の小型化つまり流体圧シリンダ１３，７０，８０の小型化を達成するだけでなく、ロックピストン２６，３６に形成されるテーパ面２６ｃ，３６ｃのテーパ角を狭く設定することができる。これにより、ロックピストン２６，３６からロックブロック５２，５３に伝達される推力を増大させることができる。
【００６７】
さらに、図９〜図１１に示す流体圧シリンダ７０のように、ピストンロッド７３の円周方向に隣り合う複数のロックピストン２６，３６によって１つのロックブロック５３を押し込むようにすると、流体圧シリンダ７０の長手方向の長さ寸法を抑制することができる。
【００６８】
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１３，７０，８０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。また、流体圧シリンダ１３，７０，８０は、搬送台車１０に取り付けられているが、たとえば、ロボットアームに取り付けるようにしても良い。
【００６９】
また、図示する流体圧シリンダ１３，７０，８０は２つのロックピストン２６，３６を用いているが、更に多くのロックピストンを用いるようにしても良く、３つ以上のロックピストンを用いることによって、ロックピストンの移動に伴うピストンロッド１９，７３，８１のストローク量を更に増やすことができる。
【００７０】
さらに、ロックピストン２６，３６の押圧面やロックブロック５２，５３の傾斜面として、テーパ面２６ｃ，３６ｃ，５２ａ，５３ａが形成されているが、これはロックピストン２６，３６やロックブロック５２，５３が回転した場合にも適正な接触状態を確保するためであり、ロックピストン２６，３６やロックブロック５２，５３に回り止め等の処置が施されていれば、単なる斜面を形成しても良い。
【００７１】
なお、流体圧シリンダ１３，７０，８０を作動させる際の作動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。
【００７２】
【発明の効果】
本発明によれば、ロックピストンの押圧面のそれぞれを、ピストンロッドの異なる移動位置のもとで、ロックブロックの傾斜面に接触させるようにしたので、流体圧シリンダの大型化を回避するとともにロックピストンの移動に伴うピストンロッドのストローク量を増やすことができる。
【００７３】
これにより、ロックピストンの作動範囲を広げることができ、たとえば、流体圧シリンダを用いてワークをクランプする際には、流体圧シリンダを厚さ寸法の異なる各種ワークに幅広く対応させることができる。
【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】ロッドユニットを示す斜視図である。
【図５】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６】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７】（Ａ）はロックピストンが後退限位置に移動された流体圧シリンダの一部を示す断面図であり、（Ｂ）はロックピストンが後退限位置から前進限位置に移動する際の流体圧シリンダの一部を示す断面図である。
【図８】（Ａ）はロックピストンが後退限位置から前進限位置に移動する際の流体圧シリンダの一部を示す断面図であり、（Ｂ）はロックピストンが前進限位置に移動された流体圧シリンダの一部を示す断面図である。
【図９】本発明の他の実施の形態である流体圧シリンダを示す平面図である。
【図１０】図９の矢印Ａ方向から流体圧シリンダを示す側面図である。
【図１１】図１０のＡ−Ｏ−Ａ線に沿って流体圧シリンダの構造を示す断面図である。
【図１２】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 大径ロッド部
１９ｂ 小径ロッド部
１９ｃ 雄ねじ
２０ ピン
２１ メインピストン
２２ シリンダチューブ
２３ ロックケース
２４ ロックブロック収容部
２５ ロックピストン収容部
２５ａ シリンダ
２５ｂ ヘッドカバー
２５ｃ 連通孔
２５ｄ ねじ部材
２６ ロックピストン
２６ａ フランジ部
２６ｂ ばね収容孔
２６ｃ テーパ面（押圧面）
２６ｄ テーパロッド部
２６ｅ ねじ孔
２７ ロック用ばね部材
２８ ばね室
２９ ロック解除圧力室
３５ ロックピストン収容部
３５ａ シリンダ
３５ｂ ヘッドカバー
３５ｃ 連通孔
３５ｄ ねじ部材
３６ ロックピストン
３６ａ フランジ部
３６ｂ ばね収容孔
３６ｃ テーパ面（押圧面）
３６ｄ テーパロッド部
３６ｅ ねじ孔
３７ ロック用ばね部材
３８ ばね室
３９ ロック解除圧力室
４０ エンドカバー
４１ ロッドカバー
４２ シリンダ本体
４３ 第１圧力室
４４ 第２圧力室
４５，４６ 給排ポート
４７ 第１ディスク
４７ａ 円筒部
４８ 第２ディスク
４８ａ 円筒部
４８ｂ 雌ねじ
４９ シール材
５０ 磁石
５１ ロッドユニット
５２，５３ ロックブロック
５２ａ，５３ａ テーパ面（傾斜面）
５２ｂ，５３ｂ テーパ面
５４，５５ スペーサ
５６ プラグ
５７ ガイド筒体
５８，５９ 流路溝
６０ 連通孔
６１ ニードル
６１ａ 雄ねじ
６２ プラグ
６３ 給排ジョイント
６４，６５ 給排ホース
６６，６７ 給排ジョイント
７０ 流体圧シリンダ
７１ ロックケース
７２ ロックブロック収容部
７３ ピストンロッド
７３ａ 小径ロッド部
７４ スペーサ
７５ ロッドユニット
８０ 流体圧シリンダ
８１ ピストンロッド
８２ ロッドカバー
Claims (4)
- 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前記ピストンロッドの長手方向および円周方向にずらして隣り合わせて設けられる複数のシリンダと、
先端にテーパ面を備え、それぞれ前記ピストンロッドに近づく前進限位置と前記ピストンロッドから離れる後退限位置との間で往復動自在にそれぞれの前記シリンダに組み込まれるとともに前記前進限位置に向かうばね力が付勢された複数のロックピストンと、
前記ピストンロッドに組み付けられ、前記ピストンロッドが一方のストローク端に向けて移動するときに前記ロックピストンを前記ばね力に抗して後退限位置に向けて移動させる第１のテーパ面と、前記ロックピストンの先端の前記テーパ面に接触して前記ばね力により軸方向の推力を受ける第２のテーパ面とを備えたロックブロックとを有し、
前記ピストンロッドの所定のストロークの範囲において複数の前記ロックピストンが前記ピストンロッドに対して前記ピストンロッドの異なる移動位置のもとで軸方向の推力を加えることを特徴とする流体圧シリンダ。 - 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前記ピストンロッドの長手方向にずらして隣り合わせて設けられる複数のシリンダと、
先端にテーパ面を備え、それぞれ前記ピストンロッドに近づく前進限位置と前記ピストンロッドから離れる後退限位置との間で往復動自在にそれぞれの前記シリンダに組み込まれるとともに前記前進限位置に向かうばね力が付勢された複数のロックピストンと、
前記ピストンロッドに組み付けられ、前記ピストンロッドが一方のストローク端に向けて移動するときに前記ロックピストンを前記ばね力に抗して後退限位置に向けて移動させる第１のテーパ面と、前記ロックピストンの先端の前記テーパ面に接触して前記ばね力により軸方向の推力を受ける第２のテーパ面とをそれぞれ備えた複数のロックブロックとを有し、
前記ピストンロッドの所定のストロークの範囲において複数の前記ロックピストンが前記ピストンロッドに対して前記ピストンロッドの異なる移動位置のもとで軸方向の推力を加えることを特徴とする流体圧シリンダ。 - 請求項２記載の流体圧シリンダにおいて、複数の前記ロックピストンを前記ピストンロッドの円周方向に隣り合わせて前記シリンダ本体に取り付け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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