JP3996524B2 - 流体圧シリンダ - Google Patents

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軸方向に往復動す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所定の位置に位置決めされた状態でクランプアームによって固定される。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空気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が接続されることで空気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より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、搬送台車に設けられる空気圧シリンダには、圧縮空気の供給が断たれた状況下でパネル材をクランプ状態で保持する性能が要求される。
【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空気圧シリンダが開発されており、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によって、圧縮空気が断たれた状態であってもパネル材をクランプ状態に保持することができる。
【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空気圧シリンダは、ロック機構を作動制御するための専用ポートを有するため、ピストンロッドを往復動させる２つの給排ポートと合わせて３つのポートが設けられていた。このように３つのポートを空気圧シリンダに設けることは、空気圧シリンダの大型化や高コスト化を招来するだけでなく、空気圧の供給制御についても複雑な制御方法が要求されることになっていた。
【０００７】
本発明の目的は、専用ポートを設けることなく作動流体の簡易な供給制御によってロック機構を作動させることにある。
【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し、前記メインピストンの一方側に第１圧力室を区画形成するとともに、前記メインピストンの他方側に第２圧力室を区画形成するシリンダ本体と、前記ピストンロッドに締結する締結位置と前記ピストンロッドの締結を解除する解除位置とに移動自在に前記シリンダ本体内に組み込まれ、前記締結位置に向けてばね力が加えられる一方、前記ばね力に対向する推力を発生するロック解除圧力室を区画形成するロックスリーブと、前記シリンダ本体に設けられ、前記締結位置に移動した前記ロックスリーブに所定のクリアランスを介して対向するロッドカバーと、前記シリンダ本体に設けられ、前記ピストンロッドを第１方向に移動させる作動流体を前記第１圧力室に案内する第１給排ポートと、前記シリンダ本体に設けられ、前記ピストンロッドを前記第１方向と逆向きの第２方向に移動させる作動流体を前記第２圧力室に案内する第２給排ポートと、前記第１圧力室と前記ロック解除圧力室とに接続され、前記ピストンロッドを前記第２方向に移動させる際に、前記第１圧力室の背圧を前記ロック解除圧力室に案内して前記ロックスリーブを前記解除位置に移動させる連通路とを有し、前記第２方向に移動する前記ピストンロッドの停止によって背圧が低下する際には、前記ばね力によって前記ロックスリーブを前記締結位置に移動させるとともに、前記ばね力を前記ロックスリーブから前記ピストンロッドに伝達して前記ピストンロッドを前記クリアランスの範囲内で前記第２方向に移動可能とす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し、前記メインピストンの一方側に第１圧力室を区画形成するとともに、前記メインピストンの他方側に第２圧力室を区画形成するシリンダ本体と、前記ピストンロッドに締結する締結位置と前記ピストンロッドの締結を解除する解除位置とに移動自在に前記シリンダ本体内に組み込まれるロックスリーブと、前記シリンダ本体に収容され、前記ロックスリーブに前記締結位置に向けてのばね力を加えるとともに前記ばね力に対向する推力を発生させるロック解除圧力室を前記シリンダ本体内に区画形成するロックピストンと、前記シリンダ本体に設けられ、前記締結位置に移動した前記ロックスリーブに所定のクリアランスを介して対向するロッドカバーと、前記シリンダ本体に設けられ、前記ピストンロッドを第１方向に移動させる作動流体を前記第１圧力室に案内する第１給排ポートと、前記シリンダ本体に設けられ、前記ピストンロッドを前記第１方向と逆向きの第２方向に移動させる作動流体を前記第２圧力室に案内する第２給排ポートと、前記第１圧力室と前記ロック解除圧力室とに接続され、前記ピストンロッドを前記第２方向に移動させる際に、前記第１圧力室の背圧を前記ロック解除圧力室に案内して前記ロックスリーブを解除位置に移動させる連通路とを有し、前記第２方向に移動する前記ピストンロッドの停止によって背圧が低下する際には、前記ばね力によって前記ロックスリーブを前記締結位置に移動させるとともに、前記ばね力を前記ロックスリーブから前記ピストンロッドに伝達して前記ピストンロッドを前記クリアランスの範囲内で前記第２方向に移動可能とすることを特徴とする。
【００１０】
本発明の流体圧シリンダは、前記連通路は前記ピストンロッドの外周面に沿った連通隙間であることを特徴とする。
【００１１】
本発明の流体圧シリンダは、前記締結位置に向かう前記ロックスリーブの移動により、前記ピストンロッドの外周に配置されるボール部材が前記ピストンロッドに押圧され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軸方向に往復動することを特徴とする。
【００１３】
本発明の流体圧シリンダは、前記ロックピストンは前記ピストンロッドの径方向に往復動することを特徴とする。
【００１４】
本発明の流体圧シリンダは、前記ロックピストンと前記ロックスリーブとの間にトグル機構が設けられ、前記ロックピストンの推力は前記トグル機構を介して前記ロックスリーブに加えられることを特徴とする。
【００１５】
本発明の流体圧シリンダは、前記第１給排ポートから排出される作動流体の流れを制御する絞り機構を有することを特徴とする。
【００１６】
本発明の流体圧シリンダは、前記ロックスリーブを手動により前記解除位置に移動させる解除機構を有することを特徴とする。
【００１７】
本発明の流体圧シリンダは、前記ロックピストンを手動により前記ばね力に対向させて移動させる解除機構を有することを特徴とする。
【００１８】
本発明の流体圧シリンダは、前記ボール部材を手動により前記ピストンロッドの軸方向に移動させる解除機構を有することを特徴とする。
【００１９】
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。
【００２０】
本発明によれば、第１圧力室とロック解除圧力室とを連通する連通路を設けるようにしたので、第２給排ポートより作動流体を供給してピストンロッドを移動するときには、メインピストンの移動により生ずる背圧をロック解除圧力室に供給することができ、ロックスリーブを解除位置に保持することができる。
【００２１】
これにより、ロックスリーブとピストンロッドとの締結を制御する専用の給排ポートを設ける必要がなく、流体圧シリンダに対する作動流体の給排制御も簡易にすることができ、流体圧シリンダの小型化と低コスト化を達成することができる。
【００２２】
また、ピストンロッドが停止したときには、背圧が低下するためロックスリーブをばね力によって締結位置に移動させることができ、締結状態となったロックスリーブを介してばね力をピストンロッドに伝達することができる。
【００２３】
これにより、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、ワークを確実に保持することができる。
【００２４】
【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。
【００２５】
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。
【００２６】
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１６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１３が設けられ、この支持台１３にはワークＷをクランプするためのクランプアーム１４がピン１５を中心に揺動自在に装着されている。支持台１３には流体圧シリンダ１６がこれに固定されたクレビス１７の部分でピン１８により揺動自在に装着されており、流体圧シリンダ１６のピストンロッド１９がクランプアーム１４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１６の内部から突出する方向に移動すると、クランプアーム１４はワークＷをクランプする。
【００２７】
図３は図２の流体圧シリンダ１６を示す断面図である。この流体圧シリンダ１６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、シリンダチューブ２２の端部にはエンドカバー２５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２６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２５およびロッドカバー２６によりシリンダ本体２７が形成されている。
【００２８】
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内は第１圧力室であるクランプ解除圧力室３０と第２圧力室であるクランプ圧力室３１とに区画されており、圧力室３０に連通する第１給排ポートとしての給排ポート３２はロッドカバー２６に形成され、圧力室３１に連通する第２給排ポートとしての給排ポート３３はエンドカバー２５に形成されている。給排ポート３２より圧力室３０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２５方向のクランプ解除位置に向けて後退移動する一方、給排ポート３３より圧力室３１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２６方向のクランプ位置に向けて前進移動することになる。
【００２９】
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。
【００３０】
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２６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、圧力室３１と圧力室３０とに対する作動流体であ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。
【００３１】
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部材としての鋼球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に対して摺動自在となる。また、ロックユニット２３はテーパ面４１ａを有するロックスリーブ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に摺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１９ｂ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って、ロックユニット２３は、鋼球３９をピストンロッド１９に押圧する締結状態と、ピストンロッド１９に対する押圧を解除する解除状態とに切り換えられる。
【００３２】
ロックスリーブ４１とロッドカバー２６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２６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と当接するフランジ部４２を介して、ロックスリーブ４１を解除位置に向けて所定のばね力によって付勢する。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２５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２５側の後退方向に所定のばね力によって付勢する。
【００３３】
また、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に貫かれるとともに、その一端がロックケース２４に当接する。このように、ロックケース２４に当接する位置決めスリーブ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。
【００３４】
また、位置決めスリーブ４７の外周には環状のロックピストン４８が設けられ、ロックピストン４８は位置決めスリーブ４７とロックケース２４とに対して摺動自在となっている。ロックケース２４内はロックピストン４８により、ロック用ばね部材４９が収容されるばね室５０と、ロックユニット２３が収容されるロック解除圧力室５１とに区画されている。ロック用ばね部材４９によってロックピストン４８はロッドカバー２６側の前進方向に所定のばね力で付勢される一方、ロック解除圧力室５１に供給される圧縮空気によって、ロックピストン４８はばね力に抗するようにエンドカバー２５側の後退方向に所定の推力で付勢される。なお、ロックケース２４内のばね室５０は図示しない連通孔によって大気開放される。
【００３５】
続いて、圧力室３１、圧力室３０およびロック解除圧力室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２６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２６には径方向に３つの給排ポート３２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３２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。なお、使用しない給排ポート３２はプラグ５２によって閉塞される。
【００３６】
また、ロッドカバー２６の内部にはガイド筒体５３が組み込まれており、ガイド筒体５３の外周面には３つの給排ポート３２と連通する流路溝５４が形成され、この流路溝５４とガイド筒体５３の内周面に形成される流路溝５５とを連通する連通孔５６が形成されている。ガイド筒体５３には連通孔５６に入り込むように絞り機構としてのニードル５７が装着されており、外周面に雄ねじ５７ａが形成されたニードル５７をねじ込むことによって、連通孔５６の流路断面積を変化させることができ、連通孔５６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。
【００３７】
このような連通孔５６を経て流路溝５５に案内された圧縮空気は圧力室３０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との間には連通路として連通隙間５８が設けられている。この連通隙間５８を介して給排ポート３２に連通した流路溝５５と圧力室３０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３２より圧力室３０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。
【００３８】
図３に示すように、エンドカバー２５にも圧力室３１に連通された複数の給排ポート３３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３３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。従って、給排ポート３３より圧力室３１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３３はプラグ５９によって閉塞される。
【００３９】
続いて、流体圧シリンダ１６の動作について説明する。図５（Ａ）はロックユニット２３が解除状態となった流体圧シリンダ１６の一部を示す断面図であり、図５（Ｂ）はロックユニット２３が締結状態となった流体圧シリンダ１６の一部を示す断面図である。
【００４０】
まず、メインピストン２１がエンドカバー２５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２７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におけるロックユニット２３の動作について説明する。
【００４１】
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３２から圧力室３０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。圧力室３０には連通隙間５８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５８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に加えられる空気圧によってロックピストン４８にはロック用ばね部材４９を圧縮する後退方向に推力が加えられ、ロックピストン４８はエンドカバー２５側に後退移動する。なお、圧力室３０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。
【００４２】
ロックピストン４８が後退移動すると、解除用ばね部材４４からのばね力によってロックスリーブ４１もロックピストン４８とともに解除位置に向けて後退移動することになり、ロックスリーブ４１の端面とロッドカバー２６の端面との間には、図５（Ａ）に示すように、所定のクリアランスＣ１が設けられた状態となる。このように、ロックスリーブ４１が解除位置に作動すると、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Ｃ２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。
【００４３】
このような状態のもとで、給排ポート３２より圧力室３０内の圧縮空気を排出するとともに、給排ポート３３より圧力室３１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５（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、圧力室３０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３２より排出されるが、圧力室３０およびロック解除圧力室５１と給排ポート３２とを連通する連通孔５６に設けられたニードル５７によって給排ポート３２からの排出流量は制限される。つまり、メインピストン２１の移動に伴って圧力室３０内の空気は圧縮されるため、圧力室３０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５７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。
【００４４】
この圧力室３０に生じる背圧は、連通隙間５８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を圧縮する後退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、圧力室３０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。
【００４５】
つまり、給排ポート３３より圧力室３１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、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。
【００４６】
なお、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ａ方向に前進移動させる場合について説明したが、圧力室３１内の圧縮空気を排出するとともに圧力室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ｂ方向に後退移動させる場合であっても、圧力室３０とロック解除圧力室５１とは連通隙間５８を介して連通されるため、ロックユニット２３は解除状態となる。
【００４７】
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３２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。
【００４８】
続いて、締結状態に切り換えられるロックユニット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とが停止された場合、つまりピストンロッド１９の前進移動が機械的に制限された場合や、圧力室３０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。
【００４９】
ピストンロッド１９の前進移動が機械的に制限されることによってメインピストン２１が停止すると、圧力室３０内の空気は給排ポート３２より排出されるため、圧力室３０内の背圧は徐々に低下する。そして、ロック用ばね部材４９のばね力に対向してロックピストン４８に加えられていた後退方向の付勢力は背圧低下に伴って低下する。背圧が低下して付勢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のばね力によって前進方向に付勢され、ロックスリーブ４１を締結位置に向けて押し込みながら前進移動することになる。
【００５０】
ロックスリーブ４１の端面とロッドカバー２６の端面との間に設けられていたクリアランスＣ１が所定の距離まで縮まると、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Ｃ２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。この状態はロックユニット２３の締結作動が開始された状態である。
【００５１】
さらに、ロックピストン４８によってロックスリーブ４１は前進方向に押し込まれ、ロックスリーブ４１とロッドカバー２６とのクリアランスが図５（Ｂ）に示すクリアランスＣ３まで縮められる。この締結位置までロックスリーブ４１が押し込まれた状態となると、ロックスリーブ４１によって鋼球３９がピストンロッド１９に押圧され、鋼球３９がピストンロッド１９の外周面に食い込んだ状態、つまり締結状態となる。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。
【００５２】
また、ロックユニット２３が締結状態に切り換えられた状態であっても、ロックスリーブ４１とロッドカバー２６との間には所定のクリアランスＣ３が設けられるため、ロックスリーブ４１は更なる前進移動が可能な状態となっている。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に加えられるロック用ばね部材４９のばね力は、ロックスリーブ４１からピストンロッド１９の前進方向に加えられ、ピストンロッド１９は更に前進方向に押し込まれることになる。つまりロックユニット２３が締結状態に切り換えられた状態で、２つの給排ポート３２，３３からの圧縮空気の供給が断たれた後でも、ロック用ばね部材４９の力で、クリアランスＣ３の寸法の範囲内でピストンロッド１９は前進する力をもっている。
【００５３】
なお、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にも、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たれるため、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。
【００５４】
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、圧力室３１に供給されていた圧縮空気を停止することでメインピストン２１を停止させることによっても、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。
【００５５】
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、圧力室３０に供給される圧縮空気の供給を停止して圧力を低下させ、ロック解除圧力室５１の内圧を下げることによっても、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。
【００５６】
このように、ピストンロッド１９の前進移動時に、ピストンロッド１９の移動を機械的に制限したり、圧力室３１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の後退移動時に圧力室３０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、メインピストン２１によるピストンロッド１９の前後進移動は規制される。
【００５７】
次いで、前述の流体圧シリンダ１６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１６は、流体圧シリンダ１６のピストンロッド１９を前進移動させることにより、クランプアーム１４をワークＷに向けて揺動させることができ、支持台１３に搭載されたワークＷを締め付け固定することができる一方、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ことができる。
【００５８】
図２に示すように、流体圧シリンダ１６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６０には、給排ポート３３に接続される給排ホース６１と、給排ポート３２に接続される給排ホース６２とが接続されており、圧力室３１と圧力室３０とロック解除圧力室５１に対する圧縮空気の供給と、これら圧力室３１，３０，５１からの圧縮空気の排出とは給排ジョイント６０を介して行われる。
【００５９】
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６０に接続される給排ジョイント６３が設けられており、この給排ジョイント６３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６０，６３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３１，３０，５１に対して圧縮空気を供給することができ、圧力室３１，３０，５１内の空気を外部に排出することができる。
【００６０】
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６０，６３を介して、給排ポート３２より圧力室３０に圧縮空気が供給される一方、圧力室３１の空気は給排ポート３３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の後退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２７内に引き込まれる後退移動によりクランプアーム１４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。
【００６１】
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１３上にワークＷが搬入されると、給排ジョイント６０，６３を介して、圧力室３０に供給されていた圧縮空気が給排ポート３２より排出開始される一方、給排ポート３３より圧力室３１に圧縮空気が供給開始される。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圧力室３０内の背圧によって、ロックユニット２３の解除状態は保たれる。
【００６２】
所定のストロークまでピストンロッド１９がシリンダ本体２７内から突出する前進移動を行うと、下方に閉じられるクランプアーム１４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とともに、ピストンロッド１９の前進移動を停止させる。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、圧力室３０内の背圧つまりロック解除圧力室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のばね力によって前進方向に移動する。
【００６３】
これにより、ロックユニット２３が締結状態に切り換えられるため、ロック用ばね部材４９のばね力はロックスリーブ４１を介してピストンロッド１９の前進方向に加えられ、ピストンロッド１９が更に前進方向に押し込まれる。つまり、最初の作業ステージＳ1において、メインピストン２１によるピストンロッド１９の前進移動と、ロック用ばね部材４９によるピストンロッド１９の押し込みとにより支持台１３上にクランプされたワークＷは、締結状態となったロックユニット２３によってそのクランプ状態が保持されることになる。
【００６４】
このようにワークＷが固定された最初の作業ステージＳ1で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６０，６３の接続が解除され、圧力室３１の圧縮空気が排出される場合であっても、ロックユニット２３はロック用ばね部材４９のばね力を用いてピストンロッド１９を前進方向に押し付けるため、ワークＷのクランプが解除されることはない。従って、搬送台車１０の移動中に振動や衝撃が加えられた場合にも、ワークＷに対するクランプアーム１４の締め付け力が緩むことはなく確実にワークＷはクランプされる。
【００６５】
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６３と同様の給排ジョイント６４が設けられている。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６０，６４は相互に接続されるため、圧力室３１，３０，５１に対する給排制御が可能となる。
【００６６】
最終の作業ステージＳnにおいて、給排ポート３２より圧力室３０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３３より圧力室３１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ピストン４８が後退方向に移動することにより、ロックユニット２３は解除状態に切り換えられる。また、圧力室３０内の圧力上昇に伴ってメインピストン２１とともにピストンロッド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１４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。
【００６７】
搬送台車１０を最初の作業ステージＳ1に戻す際に、クランプアーム１４を閉じた状態に設定するのであれば、最終の作業ステージＳnにおいてワークＷが搬出された後に、圧力室３１に圧縮空気を供給してピストンロッド１９を前進移動させる。
【００６８】
これまで説明したように、流体圧シリンダ１６のロック解除圧力室５１および圧力室３０内の圧力が大気開放された状態においては、ロックユニット２３が締結状態となるためピストンロッド１９の移動は規制され、ロックユニット２３を解除状態とするためには圧縮空気の供給が必要となる。たとえば、搬送台車１０のクランプ機構１２に流体圧シリンダ１６を組み込む作業、つまり搬送台車１０の製作作業などにおいては、圧縮空気を必要に応じて得られない場合も多く、得られた場合であってもロックユニット２３を解除させる作業が繁雑となり、搬送台車１０の製作作業における作業効率が低下してしまう。
【００６９】
そこで、図３に示すように、ロックピストン４８の外周面には係合溝６５が形成されており、この係合溝６５に先端が入り込む解除機構としての解除ロッド６６がロックケース２４を貫いて回動自在に装着されている。解除ロッド６６の先端部は偏心されており、この解除ロッド６６を工具等によって回動させることにより、ロックピストン４８をロック用ばね部材４９のばね力に対向させて後退方向に移動させることができ、ロックユニット２３を解除状態に切り換えることができる。これにより、圧縮空気を用いることなく手動によってロックユニット２３を解除することができ、たとえば搬送台車１０の製作作業における作業効率を向上させることができる。
【００７０】
図６は本発明の他の実施の形態である流体圧シリンダ７０を示す断面図であり、図６においては図３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。なお、図６に示す流体圧シリンダ１６は、図３の流体圧シリンダ１６に示すロックピストン４８の構造を変更した流体圧シリンダ７０である。
【００７１】
図６に示すように、ロックユニット７１を収容するロックケース７２には径方向に延びたピストンケース７３が形成されている。このピストンケース７３にはロックピストン７４がピストンロッド１９の径方向、つまりピストンロッド１９の軸方向に垂直となるように摺動自在に収容されている。ロックピストン７４の先端にはテーパ面７５ａを備えたテーパロッド７５が形成されており、テーパ面７５ａはテーパロッド７５の軸心に対して鋭角に形成されている。
【００７２】
ピストンケース７３内はロックピストン７４により、ロック用ばね部材７６ａ，７６ｂが収容されるばね室７７とロック解除圧力室７８とに区画されており、ロック用ばね部材７６ａ，７６ｂによってロックピストン７４はピストンロッド１９側に所定のばね力で付勢される一方、ロック解除圧力室７８に供給される圧縮空気によって、ロックピストン７４はばね力に抗する後退方向に所定の推力で付勢される。
【００７３】
また、ロックスリーブ７９のエンドカバー２５側の端面は、テーパロッド７５のテーパ面７５ａに対応したテーパ面７９ａに形成されており、テーパ面７９ａはロックスリーブ７９の軸心に対して鈍角に形成されている。
【００７４】
このような、流体圧シリンダ７０は図３の流体圧シリンダ１６と同様に作動させることができる。つまり、ピストンロッド１９を前後進移動させる場合には、メインピストン２１の移動によって生じる背圧や給排ポート３２から連通隙間５８を介して供給される空気圧によって、ロック解除圧力室７８内の圧力を高めることができ、ロック用ばね部材７６ａ，７６ｂのばね力に抗してロックピストン７４を図６に示す位置に後退移動させることができる。このロックピストン７４の移動により、ロックスリーブ７９は解除用ばね部材４４のばね力によって解除位置に後退移動されるため、ロックスリーブ７９と鋼球３９との接触は回避され、ロックユニット７１を解除状態に切り換えることができる。
【００７５】
また、ピストンロッド１９の前進移動が機械的に制限された場合や、圧力室３１に供給されていた圧縮空気の供給が停止された場合などにより、メインピストン２１が停止したときには、ロック解除圧力室７８内の空気を給排ポート３２より排出することによって、ロック解除圧力室７８内の圧力を低下させることができ、ロック用ばね部材７６ａ，７６ｂのばね力を用いてロックピストン７４をピストンロッド１９に向けて前進移動させることができる。ロックピストン７４はテーパロッド７５を介してロックスリーブ７９を締結位置に向けて前進移動させるため、鋼球３９をピストンロッド１９に押圧することによりロックユニット７１を締結状態に切り換えることができる。
【００７６】
このとき、ロック用ばね部材７６ａ，７６ｂのばね力は、鋭角に形成されたテーパ面７５ａと鈍角に形成されたテーパ面７９ａとを介してロックスリーブ７９に伝達されるため、ロック用ばね部材７６ａ，７６ｂのばね力は増大されてロックスリーブ７９に伝達される。また、ロックスリーブ７９が締結位置に移動すると、ロックスリーブ７９の後退方向にテーパロッド７５が入り込んだ状態となるため、ロック解除圧力室７８に圧縮空気を供給するまでは、ピストンロッド１９に加えられる外力等の影響を受けることなく、確実にロックユニット７１を締結状態に保持することができる。
【００７７】
また、図６の流体圧シリンダ７０においても、ロックユニット７１を手動によって解除状態に切り換えるための解除機構が設けられている。ロックケース７２内には保持器４０に隣接して位置決めスリーブ８０が設けられている。位置決めスリーブ８０はピストンロッド１９に貫かれて設けられ、径方向に延びる凸部８０ａが形成されている。位置決めスリーブ８０の一端は保持器４０に当接し、他端はロックケース７２の端壁に当接した状態となっている。図６に破線で示すように、ロックケース７２には位置決めスリーブ８０の凸部８０ａに接触自在となる解除機構としての解除ロッド８１が装着されている。凸部８０ａに接触する解除ロッド８１の先端はテーパ状に形成されており、解除ロッド８１の外周面には雄ねじが形成されている。解除ロッド８１を工具等を用いてねじ込むことにより、解除ロッド８１の先端を凸部８０ａに向けて突出させることができ、接触された凸部８０ａを介して位置決めスリーブ８０をロッドカバー２６側の前進方向に移動させることができる。
【００７８】
位置決めスリーブ８０は保持器４０に当接するため、位置決めスリーブ８０の移動に伴って保持器４０と鋼球３９とは前進方向に移動される。このため、鋼球３９がロックスリーブ７９のテーパ面７９ｂから外され、鋼球３９のピストンロッド１９に対する押圧も解放される。このように、ボール部材である鋼球３９をピストンロッド１９の軸方向に移動させることにより、ばね力に抗してロックピストン７４を移動させることなく、ロックユニット７１を解除状態に切り換えることができ、たとえば、ロック用ばね部材７６ａ，７６ｂのばね力が大きく、手動によってロックピストン７４を移動させることが困難な場合であっても容易にロックユニット７１を解除状態に切り換えることができる。
【００７９】
図７は本発明の他の実施の形態である流体圧シリンダ８２を示す断面図であり、図８は図７のＡ−Ａ線に沿って流体圧シリンダ８２を示す断面図である。図７および図８においては図３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。なお、図７に示す流体圧シリンダ８２は、図３の流体圧シリンダ１６に示すロックピストン４８の構造を変更した流体圧シリンダ８２である。
【００８０】
図７に示すように、ロックユニット８３を収容するロックケース８４にはピストンケース８５が径方向に延びて形成されている。このピストンケース８５にはロックピストン８６がピストンロッド１９の径方向、つまりピストンロッド１９の軸方向に垂直となるように摺動自在に収容されている。図８に示すように、ロックピストン８６は円筒部８６ａとその先端から延びる２つの押圧凸部８６ｂとを備えており、ロックピストン８６はピストンロッド１９を跨ぐように形成されている。
【００８１】
ピストンケース８５内はロックピストン８６によりロック用ばね部材８７が収容されるばね室８８とロック解除圧力室８９とに区画されており、ロックピストン８６はロック用ばね部材８７によってピストンロッド１９に向かう前進方向に所定のばね力で付勢される一方、ロック解除圧力室８９に供給される圧縮空気によってばね力に抗する後退方向に所定の推力で付勢される。
【００８２】
また、ロックケース８４内には、ロックスリーブ９０に隣接する押圧部材９１と、これに向かい合う保持部材９２とが摺動自在に収容されている。押圧部材９１はロックスリーブ９０の端面に当接して配置される一方、保持部材９２はロックケース８４の端壁に当接して配置される。ここで、図９は押圧部材９１を示す斜視図である。図９に示すように、押圧部材９１は半円柱状の基部９１ａとこれから延びるガイド部９１ｂとを備えており、基部９１ａとガイド部９１ｂとにはロックスリーブ９０に当接する略円盤状の押圧板９１ｃが一体となって設けられている。このような押圧部材９１の中心にはピストンロッド１９が挿通される貫通孔９１ｄが形成されており、基部９１ａの上面には押圧板９１ｃにかけてガイド溝９１ｅが形成されている。なお、保持部材９２は押圧部材９１と同様の形状を有しており、保持部材９２は押圧板９２ｃがロックケース８４の端壁に当接するように配置される。
【００８３】
図７および図８に示すように、保持部材９１，９２の基部９１ａ，９２ａの上面と、ロックピストン８６の押圧凸部８６ｂの下面との間には２組のトグル機構９３が設けられており、それぞれのトグル機構９３は２つのリンク部材９４，９５を備えている。リンク部材９４，９５の両端部９４ａ，９４ｂ，９５ａ，９５ｂは滑らかな円弧状に面取りされており、一方のリンク部材９４の連結端部９４ａは凸状に形成され、他方のリンク部材９５の連結端部９５ａは凹状に形成される。また、連結端部９４ａ，９５ａにはピン孔９６が形成されており、凸状の連結端部９４ａと凹状の連結端部９５ａとを組み合わせた状態のもとで連結ピン９７がピン孔９６に挿入され、２つのリンク部材９４，９５は連結ピン９７を介して揺動自在に連結される。
【００８４】
このように形成された２組のトグル機構９３は、Ｖ字状に折り曲げられて基部９１ａ，９２ａと押圧凸部８６ｂとの間にそれぞれ配置され、リンク部材９４，９５の連結端部９４ａ，９５ａは押圧凸部８６ｂの下面に当接する一方、リンク部材９４，９５の開放端部９４ｂ，９５ｂは押圧部材９１と保持部材９２とに形成されたガイド溝９１ｅ，９２ｅにそれぞれ案内される。
【００８５】
ロック用ばね部材８７によってロックピストン８６が前進方向に付勢されると、ロックピストン８６は図７に示すクリアランスαの範囲で押し下げられ、押圧凸部８６ｂを介して連結端部９４ａ，９５ａも下方に押し下げられる。このとき、開放端部９４ｂ，９５ｂの下方移動は押圧部材９１と保持部材９２とにより規制されるため、トグル機構９３のリンク部材９４，９５は広げられ、リンク部材９４，９５の開放端部９４ｂ，９５ｂは互いに離れる方向に移動する。また、保持部材９２の移動はロックケース８４の端壁によって規制されるため、リンク部材９５の開放端部９５ｂの位置が変化することはなく、リンク部材９４の開放端部９４ｂがロックスリーブ９０に向けて移動することになる。この開放端部９４ｂの移動により、押圧部材９１はロックスリーブ９０を締結位置に向けて押し込みながら移動するため、ロックユニット８３を締結状態に切り換えることができる。
【００８６】
なお、押圧部材９１のガイド溝９１ｅに接触する開放端部９４ｂの接触部位は、図７および図８に示すように、ピストンロッド１９の中心と同じ高さに設定されるため、効率的にロックピストン８６の推力をロックスリーブ９０に伝達することができる。
【００８７】
このような流体圧シリンダ８２は、図３の流体圧シリンダ１６と同様に作動させることができる。つまり、ピストンロッド１９を前後進移動させる場合には、メインピストン２１の移動によって生じる背圧や給排ポート３２から連通隙間５８を介して供給される空気圧によって、ロック解除圧力室８９内の圧力を高めることができ、ロック用ばね部材８７のばね力に抗してロックピストン８６を図７に示す位置に後退移動させることができる。このロックピストン８６の移動により、解除用ばね部材４４のばね力が解放されて、ロックスリーブ９０を解除位置に後退移動するため、ロックスリーブ９０と鋼球３９との接触を回避してロックユニット８３を解除状態に切り換えることができる。
【００８８】
また、ピストンロッド１９の前進移動が機械的に制限された場合や、圧力室３１に供給されていた圧縮空気の供給が停止された場合などにより、メインピストン２１が停止したときには、ロック解除圧力室８９内の空気を給排ポート３２より排出することによって、ロック解除圧力室８９内の圧力を低下させることができ、ロック用ばね部材８７のばね力を用いてロックピストン８６をピストンロッド１９に向けて前進移動させることができる。ロックピストン８６はトグル機構９３を介してロックスリーブ９０を締結位置に向けて前進移動させるため、鋼球３９をピストンロッド１９に押圧することによりロックユニット８３を締結状態に切り換えることができる。
【００８９】
このとき、ロック用ばね部材８７のばね力は、トグル機構９３を介してロックスリーブ９０に伝達されるため、ロック用ばね部材８７のばね力は増大されてロックスリーブ９０に伝達される。また、ロックスリーブ９０が締結位置に移動すると、ロックスリーブ９０の後退方向には、リンク部材９４，９５が広げられたトグル機構９３が配置されるため、ロック解除圧力室８９に圧縮空気を供給するまでは、ピストンロッド１９に加えられる外力等の影響を受けることなく、確実にロックユニット８３を締結状態に保持することができる。
【００９０】
このように、トグル機構９３を用いることにより、ロックピストン８６の推力を増大させてロックスリーブ９０に伝達することができるとともに、動力伝達効率を向上させることができるため、ロック用ばね部材８７のばね力を小さく設定することができ、流体圧シリンダ８２の小型化を達成することができる。
【００９１】
なお、図７の流体圧シリンダ８２においても図３または図６に示す解除機構を設けても良い。また、トグル機構９３は２つのリンク部材９４，９５を備えているが、さらに多くのリンク部材を備えたトグル機構を設けるようにしても良い。たとえば、４つのリンク部材を用いてＷ字状に折り曲げられたトグル機構を用いることもできる。
【００９２】
図１０は本発明の他の実施の形態である流体圧シリンダ９８が設けられたクランプ機構９９を示す正面図であり、図１１は図１０の流体圧シリンダ９８を示す断面図である。図１０および図１１においては図２および図３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。
【００９３】
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１４を閉じるのに対して、図１０に示すクランプ機構９９にあっては、ピストンロッド１９の後退移動によってクランプアーム１４を閉じるようにしている。このようなクランプ機構９９に設けられる流体圧シリンダ９８としては、図１１に示すように、メインピストン２１の両端にピストンロッド１９，１００が装着され、クランプアーム１４に連結されるピストンロッド１００はシリンダチューブ２２に設けられたロッドカバー１０１を貫いて外部に突出するようになっている。この流体圧シリンダ９８に設けられる圧力室３１は、ピストンロッド１９，１００をロッドカバー２６側の後退方向に移動させる付勢力を発生する一方、圧力室３０はピストンロッド１９，１００をロッドカバー１０１側の前進方向に移動させる付勢力を発生することになる。
【００９４】
この流体圧シリンダ９８は、図３の流体圧シリンダ１６と同様に、ピストンロッド１９，１００を前後進移動させる場合には、メインピストン２１の移動によって生じる背圧や給排ポート３２から供給される空気圧によって、ロックユニット２３を解除状態に切り換えることができる一方、ピストンロッド１９，１００の後退移動が機械的に制限された場合や、圧力室３１に供給されていた圧縮空気の供給が停止された場合などによって、メインピストン２１が停止したときには、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。
【００９５】
これまで説明したように、本発明の流体圧シリンダ１６，７０，８２，９８は、圧力室３０とロック解除圧力室５１，７８，８９とを連通することにより、クランプアーム１４がワークＷを締め付け固定する際のピストンロッド１９の移動停止によって、ロックユニット２３，７１を作動させクランプアーム１４の締め付け固定位置を保持することができる。これにより、ロックユニット２３，７１の作動を制御するため専用の給排ポートを設ける必要がないとともに、ロックユニット２３，７１の作動を制御するための圧縮空気の給排制御を必要としない流体圧シリンダ１６，７０，８２，９８とすることができる。よって、流体圧シリンダ１６，７０，８２，９８の小型化と低コスト化を達成することができる。
【００９６】
また、ロック解除圧力室５１，７８，８９および圧力室３０と給排ポート３２とをピストンロッド１９の外周面に沿った連通隙間５８を介して連通するため、部材に流路としての孔を形成する必要が無く、流体圧シリンダ１６，７０，８２，９８の小型化と低コスト化を達成することができる。
【００９７】
なお、図２および図１１に示す流体圧シリンダ１６，９８においては、ロックスリーブ４１とロックピストン４８とは、材質、加工、組立などの理由から別体に設けられているが、ロックスリーブ４１にロックピストン４８を一体に形成するようにしても良く、ロックスリーブ４１にロックピストン４８を一体に固定するようにしても良い。このように、１つのロックスリーブによってロックピストン４８の作用を満足するように構成すると、部品点数を削減することができ、流体圧シリンダ１６，９８の低コスト化を達成することができる。
【００９８】
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１６，７０，８２，９８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。
【００９９】
また、ガイド筒体５３に絞り機構としてのニードル５７が設けられているが、圧力室３０およびロック解除圧力室５１，７８と給排ポート３２とを連通する流路であれば、たとえば、ガイド筒体５３の流路溝５４，５５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５７に限られず、作動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作動流体に所定の抵抗を与える場合や、給排ポート３２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１６，７０，８２，９８から絞り機構を取り外しても良い。
【０１００】
さらに、ロックユニット２３，７１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部材であっても良い。また、ボール部材に代えて他の部材を用いるようにしても良く、たとえば、環状の部材の内周面にスリットを形成し、弾性変形によって内径を縮ませるようにした部材を用いるようにしても良い。
【０１０１】
またさらに、図３または図１１に示す流体圧シリンダ１６，９８においては、ロックスリーブ４１を手動によって解除位置に移動させる解除機構や、鋼球３９をピストンロッド１９の軸方向に移動させる解除機構を設けるようにしても良く、図６に示す流体圧シリンダ７０においては、ロックピストン７４をロック用ばね部材７６ａ，７６ｂのばね力に対向させて後退方向に移動させる解除機構を設けるようにしても良い。
【０１０２】
なお、流体圧シリンダ１６，７０，８２，９８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。
【０１０３】
【発明の効果】
本発明によれば、第１圧力室とロック解除圧力室とを連通する連通路を設けるようにしたので、第２給排ポートより作動流体を供給してピストンロッドを移動するときには、メインピストンの移動により生ずる背圧をロック解除圧力室に供給することができ、ロックスリーブを解除位置に保持することができる。
【０１０４】
これにより、ロックスリーブとピストンロッドとの締結を制御する専用の給排ポートを設ける必要がなく、流体圧シリンダに対する作動流体の給排制御も簡易にすることができ、流体圧シリンダの小型化と低コスト化を達成することができる。
【０１０５】
また、ピストンロッドが停止したときには、背圧が低下するためロックスリーブをばね力によって締結位置に移動することができ、締結状態となったロックスリーブを介してばね力をピストンロッドに伝達することができる。
【０１０６】
これにより、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、ワークを確実に保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】（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６】本発明の他の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７】本発明の他の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８】図７のＡ−Ａ線に沿う断面図である。
【図９】押圧部材を示す斜視図である。
【図１０】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。
【図１１】図１０の流体圧シリンダを示す断面図である。
【符号の説明】
１０ 搬送台車
１１ 車輪
１２ クランプ機構
１３ 支持台
１４ クランプアーム
１５ ピン
１６ 流体圧シリンダ
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 エンドカバー
２６ ロッドカバー
２７ シリンダ本体
３０ クランプ解除圧力室（第１圧力室）
３１ クランプ圧力室（第２圧力室）
３２ 給排ポート（第１給排ポート）
３３ 給排ポート（第２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（ボール部材）
４０ 保持器
４１ ロックスリーブ
４１ａ 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
４９ ロック用ばね部材
５０ ばね室
５１ ロック解除圧力室
５２ プラグ
５３ ガイド筒体
５４，５５ 流路溝
５６ 連通孔
５７ ニードル（絞り機構）
５７ａ 雄ねじ
５８ 連通隙間（連通路）
５９ プラグ
６０ 給排ジョイント
６１，６２ 給排ホース
６３，６４ 給排ジョイント
６５ 係合溝
６６ 解除ロッド（解除機構）
７０ 流体圧シリンダ
７１ ロックユニット
７２ ロックケース
７３ ピストンケース
７４ ロックピストン
７５ テーパロッド
７５ａ テーパ面
７６ａ，７６ｂ ロック用ばね部材
７７ ばね室
７８ ロック解除圧力室
７９ ロックスリーブ
７９ａ，７９ｂ テーパ面
８０ 位置決めスリーブ
８０ａ 凸部
８１ 解除ロッド（解除機構）
８２ 流体圧シリンダ
８３ ロックユニット
８４ ロックケース
８５ ピストンケース
８６ ロックピストン
８６ａ 円筒部
８６ｂ 押圧凸部
８７ ロック用ばね部材
８８ ばね室
８９ ロック解除圧力室
９０ ロックスリーブ
９１ 押圧部材
９１ａ 基部
９１ｂ ガイド部
９１ｃ 押圧板
９１ｄ 貫通孔
９１ｅ ガイド溝
９２ 保持部材
９２ａ 基部
９２ｃ 押圧板
９２ｅ ガイド溝
９３ トグル機構
９４，９５ リンク部材
９４ａ，９５ａ 連結端部
９４ｂ，９５ｂ 開放端部
９６ ピン孔
９７ 連結ピン
９８ 流体圧シリンダ
９９ クランプ機構
１００ ピストンロッド
１０１ ロッドカバー

Claims (12)

1. 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し、前記メインピストンの一方側に第１圧力室を区画形成するとともに、前記メインピストンの他方側に第２圧力室を区画形成するシリンダ本体と、
   前記ピストンロッドに締結する締結位置と前記ピストンロッドの締結を解除する解除位置とに移動自在に前記シリンダ本体内に組み込まれ、前記締結位置に向けてばね力が加えられる一方、前記ばね力に対向する推力を発生するロック解除圧力室を区画形成するロックスリーブと、
   前記シリンダ本体に設けられ、前記締結位置に移動した前記ロックスリーブに所定のクリアランスを介して対向するロッドカバーと、
   前記シリンダ本体に設けられ、前記ピストンロッドを第１方向に移動させる作動流体を前記第１圧力室に案内する第１給排ポートと、
   前記シリンダ本体に設けられ、前記ピストンロッドを前記第１方向と逆向きの第２方向に移動させる作動流体を前記第２圧力室に案内する第２給排ポートと、
   前記第１圧力室と前記ロック解除圧力室とに接続され、前記ピストンロッドを前記第２方向に移動させる際に、前記第１圧力室の背圧を前記ロック解除圧力室に案内して前記ロックスリーブを前記解除位置に移動させる連通路とを有し、
   前記第２方向に移動する前記ピストンロッドの停止によって背圧が低下する際には、前記ばね力によって前記ロックスリーブを前記締結位置に移動させるとともに、前記ばね力を前記ロックスリーブから前記ピストンロッドに伝達して前記ピストンロッドを前記クリアランスの範囲内で前記第２方向に移動可能とすることを特徴とする流体圧シリンダ。
2. 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し、前記メインピストンの一方側に第１圧力室を区画形成するとともに、前記メインピストンの他方側に第２圧力室を区画形成するシリンダ本体と、
   前記ピストンロッドに締結する締結位置と前記ピストンロッドの締結を解除する解除位置とに移動自在に前記シリンダ本体内に組み込まれるロックスリーブと、
   前記シリンダ本体に収容され、前記ロックスリーブに前記締結位置に向けてのばね力を加えるとともに前記ばね力に対向する推力を発生させるロック解除圧力室を前記シリンダ本体内に区画形成するロックピストンと、
   前記シリンダ本体に設けられ、前記締結位置に移動した前記ロックスリーブに所定のクリアランスを介して対向するロッドカバーと、
   前記シリンダ本体に設けられ、前記ピストンロッドを第１方向に移動させる作動流体を前記第１圧力室に案内する第１給排ポートと、
   前記シリンダ本体に設けられ、前記ピストンロッドを前記第１方向と逆向きの第２方向に移動させる作動流体を前記第２圧力室に案内する第２給排ポートと、
   前記第１圧力室と前記ロック解除圧力室とに接続され、前記ピストンロッドを前記第２方向に移動させる際に、前記第１圧力室の背圧を前記ロック解除圧力室に案内して前記ロックスリーブを解除位置に移動させる連通路とを有し、
   前記第２方向に移動する前記ピストンロッドの停止によって背圧が低下する際には、前記ばね力によって前記ロックスリーブを前記締結位置に移動させるとともに、前記ばね力を前記ロックスリーブから前記ピストンロッドに伝達して前記ピストンロッドを前記クリアランスの範囲内で前記第２方向に移動可能とすることを特徴とする流体圧シリンダ。
3. 請求項１または２記載の流体圧シリンダにおいて、前記連通路は前記ピストンロッドの外周面に沿った連通隙間であることを特徴とする流体圧シリンダ。
4. 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、前記締結位置に向かう前記ロックスリーブの移動により、前記ピストンロッドの外周に配置されるボール部材が前記ピストンロッドに押圧されることを特徴とする流体圧シリンダ。
5. 請求項２〜４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軸方向に往復動することを特徴とする流体圧シリンダ。
6. 請求項２〜４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することを特徴とする流体圧シリンダ。
7. 請求項６記載の流体圧シリンダにおいて、前記ロックピストンと前記ロックスリーブとの間にトグル機構が設けられ、前記ロックピストンの推力は前記トグル機構を介して前記ロックスリーブに加えられることを特徴とする流体圧シリンダ。
8. 請求項１〜７のいずれか１項に記載の流体圧シリンダにおいて、前記第１給排ポートから排出される作動流体の流れを制御する絞り機構を有することを特徴とする流体圧シリンダ。
9. 請求項１〜８のいずれか１項に記載の流体圧シリンダにおいて、前記ロックスリーブを手動により前記解除位置に移動させる解除機構を有することを特徴とする流体圧シリンダ。
10. 請求項２〜９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を手動により前記ばね力に対向させて移動させる解除機構を有することを特徴とする流体圧シリンダ。
11. 請求項４〜１０のいずれか１項に記載の流体圧シリンダにおいて、前記ボール部材を手動により前記ピストンロッドの軸方向に移動させる解除機構を有することを特徴とする流体圧シリンダ。
12. 請求項１〜１１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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