JP5939950B2 - 倍力機構付きシリンダ装置 - Google Patents

Description

本発明は、倍力機構を付設したシリンダ装置に関する。

従来の倍力機構付きシリンダ装置には、特許文献１（日本国・特開２００１−２５９３２号公報）に記載されたものがある。その従来技術は、次のように構成されている。

ハウジングの右部内に主ピストンが配置されると共に上記ハウジングの左部内に副ピストンが配置され、主ピストンのピストンロッドに副ピストンの筒孔が外嵌される。その副ピストンの左外側の空間に、レバー式の倍力機構のレバーが搖動可能に支持される。そのレバーの半径方向の外側に設けた入力部が副ピストンの外周部の左面に接当され、上記レバーの半径方向の内側に設けた出力部が主ピストンのピストンロッドに連結される。

そして、上記の主ピストンと副ピストンとの間に形成した駆動室に圧縮空気を供給すると、左方へ駆動される副ピストンが前記レバーを介してピストンロッド（及び主ピストン）を右方へ倍力駆動する。

また、別の倍力機構付きシリンダ装置としての特許文献２（日本国特許第４９４５６８１号明細書）の従来技術は、次のように構成されている。

ハウジングに出力ロッドが上下移動可能に挿入される。そのハウジングの上部内において、出力ロッドの軸方向の中央部に第１ピストンが一体に形成される。上記ハウジングの下部内に挿入した第２ピストンが上記出力ロッドの下半部分に上下移動可能で保密状に外嵌めされる。第１ピストンと第２ピストンとの間にロック室が配置され、第１ピストンの上側及び第２ピストンの下側に第１リリース室及び第２リリース室が配置される。上記第２ピストンの下側の第２リリース室内に楔式の倍力機構が配置される。

特開２００１−２５９３２号公報（２００１年１月３０日公開） 特許第４９４５６８１号明細書（２０１２年６月６日発行）

上記特許文献１に開示されたレバー式の倍力機構は、構成が複雑であるうえ、外形寸法が大きいので、倍力機構付きシリンダ装置の全体が大型になるという問題がある。

上記特許文献２の楔式の倍力機構は、簡素な構成で外形寸法が小さいので、特許文献１の上記問題点を改善できる。

しかしながら、特許文献２の構成では、出力ロッドの下半部分に第２ピストンが保密状に外嵌めされているため、ロック室に供給された圧力流体により上昇駆動される第１ピストンの受圧断面積が、出力ロッドの下半部分の断面積だけ狭められる。

一方、第１ピストンの受圧面の面積を広くして第１ピストンの出力を高めたり、第１ピストンの出力は維持しながらハウジングの外径を小さくしたいという要望も存在する。

従って、特許文献２の発明は、第１ピストンを強力に駆動するうえで改善の余地が残されていた。

本発明の目的は、倍力機構付きシリンダ装置をコンパクトに構成することと第１ピストンの出力を高めることとを両立させることにある。

上記の課題を解決するために、本発明に係る倍力機構付きシリンダ装置は、例えば、図１〜図２Ｄ又は図３に示すように、次のように構成される。

即ち、出力ロッド２に連結されてハウジング３、３Ａに挿入された第１ピストン４、４Ａの前記出力ロッド２とは反対側の受圧面５を圧力流体により駆動するとともに、前記第１ピストン４、４Ａの出力ロッド側に配置された第２ピストン６、６Ａを前記第１ピストン側に移動させることにより、前記第１ピストン４、４Ａの出力ロッド側に配置した楔式の倍力機構Ｍが、前記出力ロッド２を倍力駆動する、ことを特徴とする。

この特徴により、第１ピストンが出力ロッドに連結され、第２ピストンと楔式の倍力機構とが、第１ピストンの出力ロッド側に設けられる。このため、従来技術とは異なり、第１ピストンの出力ロッドとは反対側の受圧面が、出力ロッドによって狭められることがなくなる。このため、第１ピストンの受圧面を広く構成することができる。従って、第１ピストンの受圧面に作用する圧力流体に基づく力が増大し、第１ピストンの出力を高めることができる。

本発明に係る倍力機構付きシリンダ装置では、前記受圧面５の受圧面積が、前記ハウジング３、３Ａの内周面１０の横断面積と等しいことが好ましい。

上記構成によれば、前記受圧面の受圧面積が前記ハウジングの内周面の横断面積と等しくなるので、第１ピストンの受圧面をより広く構成することができる。従って、第１ピストンの受圧面に作用する圧力流体に基づく力がより一層増大し、第１ピストンの出力をより高めることができる。

本発明に係る倍力機構付きシリンダ装置では、前記第２ピストン６、６Ａを前記第１ピストン側に移動させるためのバネ７を設けることが好ましい。

上記構成によれば、第２ピストンを前記第１ピストン側に移動させる構成が簡素になる。しかも、出力ロッドに強力な外力が作用した場合であっても、バネの付勢力が楔式の倍力機構を介して第２ピストンおよび第１ピストンをロック状態に保持できる。

本発明に係る倍力機構付きシリンダ装置では、前記第２ピストン６、６Ａを前記第１ピストン側に移動および復帰移動可能にするための圧力流体を供給および排出する給排ポート８を設けることが好ましい。

上記構成によれば、前記第２ピストンを前記第１ピストン側に移動および復帰移動可能にするための圧力流体を供給および排出する給排ポートを設けるので、前記第２ピストンを前記第１ピストン側に移動させるための圧力流体と、第１ピストンの受圧面を駆動する圧力流体とを、別々に制御することができ、各ピストンの移動のタイミングを細かく制御することが可能となる。

本発明に係る倍力機構付きシリンダ装置では、前記第２ピストン６、６Ａを前記第１ピストン側に移動させるためのバネ７と、前記第２ピストン６、６Ａを前記第１ピストン側に移動および復帰移動可能にするための圧力流体を供給および排出する給排ポート８とを設けることが好ましい。

上記構成によれば、圧力流体の供給が弱まったり途絶えたりした場合であっても、バネの作用により前記第２ピストンを前記第１ピストン側に移動させて前記出力ロッドを倍力駆動すること可能である。この結果、第２ピストンの移動動作の信頼性が向上する。しかも、出力ロッドに強力な外力が作用した場合であっても、バネの付勢力が楔式の倍力機構を介して第２ピストンおよび第１ピストンをロック状態に保持できる。

本発明に係る倍力機構付きシリンダ装置では、前記受圧面５を駆動する圧力流体が供給される加圧室９が、前記ハウジング３、３Ａの両端壁３ａ、３ｂのうちの第１ピストン側の端壁３ｂと前記受圧面５との間に形成されることが好ましい。

上記構成によれば、簡単な構成で前記受圧面を圧力流体により駆動することができる。

本発明に係る倍力機構付きシリンダ装置では、前記第２ピストン６、６Ａを前記第１ピストン側に移動させるための駆動室１２、１２Ａが、前記ハウジング３、３Ａの両端壁３ａ、３ｂのうちの出力ロッド側の端壁３ａと前記第２ピストン６、６Ａとの間に形成されることが好ましい。

上記構成によれば、簡単な構成で前記第２ピストンを前記第１ピストン側に移動させることができる。

本発明に係る倍力機構付きシリンダ装置では、前記第１ピストン４、４Ａと前記第２ピストン６、６Ａとの両者を互いに離れる方向に移動させた復帰駆動状態において、前記第１ピストン４、４Ａは、前記受圧面５に対向する前記ハウジング３、３Ａの端面１１により受け止められており、前記第２ピストン６、６Ａは、前記第２ピストン６、６Ａに対向する前記ハウジング３、３Ａの端面２２により受け止められていることが好ましい。

上記構成によれば、復帰駆動状態において、前記第１ピストンは前記ハウジングの前記受圧面に対向する端面により受け止められており、前記第２ピストンは前記ハウジングの前記第２ピストンに対向する端面により受け止められている。このように、第１ピストン及び第２ピストンは、それぞれ、ハウジングの端面により受け止められている。従って、従来の特許文献２の構成とは異なり、第１ピストン及び第２ピストンを受け止めるためのストッパーをハウジングの内周面に形成する必要がなくなる。このため、ハウジングの加工が容易になり、倍力機構付きシリンダ装置のコストを低減することができる。

本発明に係る倍力機構付きシリンダ装置では、例えば図１に示すように、前記第１ピストン４は、前記出力ロッド側に形成された円柱部１４を有し、前記円柱部１４が挿入されるガイド筒１５が前記ハウジング３に形成され、前記第２ピストン６は、前記ガイド筒１５の外周面と前記ハウジング３の内周面１０とに沿って移動することが好ましい。

上記構成によれば、前記ガイド筒の外周面と前記ハウジングの内周面とは、いずれもハウジングに固定されているので、第２ピストンをより確実に移動させることができる。

本発明に係る倍力機構付きシリンダ装置では、例えば図３に示すように、前記第１ピストン４Ａは、前記出力ロッド側に形成された円柱部１４Ａを有し、前記第２ピストン６Ａは、前記円柱部１４Ａの外周面と前記ハウジング３Ａの内周面１０とに沿って移動することが好ましい。

上記構成によれば、ガイド筒よりも内側の円柱部の外周面に沿って第２ピストンが移動するので、第２ピストンのリリース室側の受圧面を、より広く構成することができる。このため、第２ピストンを圧力流体により、強力に移動させることができる。

本発明に係る倍力機構付きシリンダ装置では、前記第１ピストン４、４Ａは、前記出力ロッド側に形成された円柱部１４、１４Ａを有し、前記楔式の倍力機構Ｍは、前記受圧面５に近づくにつれて前記出力ロッド２の軸心から離れるように前記第２ピストン６、６Ａに形成された倍力面１８と、前記受圧面５に近づくにつれて前記出力ロッド２の軸心に近づくように前記円柱部１４、１４Ａに形成された伝達面１９と、前記円柱部１４、１４Ａが挿入されるように前記ハウジング３、３Ａに形成されたガイド筒１５の支持孔２０と、前記支持孔２０に挿入されるとともに前記倍力面１８により押圧されて前記伝達面１９を倍力駆動する係合ボール２１とを含むことが好ましい。

上記構成によれば、第１ピストンのロッド側に楔式の倍力機構を配置する構成が簡素になる。

本発明に係る倍力機構付きシリンダ装置では、前記楔式の倍力機構Ｍは、前記第１ピストン４、４Ａと前記出力ロッド２とのいずれか一方と前記第２ピストン６、６Ａとの間に装着される係合ボール２１であって前記第１ピストン４、４Ａの軸心回りに周方向へ所定の間隔をあけて配置される複数の係合ボール２１を有し、前記係合ボール２１は、前記第２ピストン６、６Ａが前記第１ピストン４、４Ａ側へ移動するのを阻止するとともに前記第１ピストン４、４Ａおよび前記出力ロッド２を当該第２ピストン６、６Ａ側へ移動させる状態と、前記第２ピストン６、６Ａを前記第１ピストン４、４Ａ側へ移動させるとともに当該第２ピストン６、６Ａが前記第１ピストン４、４Ａおよび前記出力ロッド２を前記第２ピストン６、６Ａ側へ倍力駆動する状態とに切換え可能に構成することが好ましい。

上記構成によれば、倍力駆動する状態と倍力駆動しない状態とを、確実かつ円滑に切り換えることができる。

本発明に係る倍力機構付きシリンダ装置は、出力ロッドに連結されてハウジングに挿入された第１ピストンの出力ロッドとは反対側の受圧面を圧力流体により駆動するとともに、前記第１ピストンの出力ロッド側に配置された第２ピストンを前記第１ピストン側に移動させることにより、前記第１ピストンの出力ロッド側に配置した楔式の倍力機構が前記出力ロッドを倍力駆動する。このため、第１ピストンの出力ロッドとは反対側の受圧面が、従来技術の構成とは異なり、ロッドの断面により狭められることがなくなる。この結果、第１ピストンの出力を高めることができる。また、第１ピストンの出力は維持しながらハウジングの外径を小型化することができる。

第１実施形態に係る倍力機構付きシリンダ装置を示す正面断面図であって、後述する図２Ｃに対応する図である。 図２Ａから図２Ｄは、上記倍力機構付きシリンダ装置の動作説明図である。 第２実施形態に係る倍力機構付きシリンダ装置を示し、上記図１に類似する図である。

以下、本発明の実施の形態について、詳細に説明する。

（第１実施形態）
（倍力機構付きシリンダ装置１の構成）
図１は、第１実施形態に係る倍力機構付きシリンダ装置１の構成を示す正面断面図であって、後述する図２Ｃに対応する図である。

倍力機構付きシリンダ装置１は、略円筒形状をしたハウジング３を備えている。ハウジング３は、上端壁３ａと下端壁３ｂと胴部３ｃとを有している。

ハウジング３の胴部３ｃの内側には内周面１０が形成されている。ハウジング３の下端壁３ｂの内側には円形状の下端面１１が形成されている。ハウジング３の上端壁３ａには貫通孔３１が中心軸の周りに形成されている。貫通孔３１の周壁からガイド筒１５が下方へ一体に突出されている。ガイド筒１５の外周側で上端壁３ａの内側に環状の上端面２２が形成されている。

貫通孔３１に出力ロッド２が上封止部材２３を介して中心軸方向に移動可能に挿入されている。出力ロッド２の下端は第１ピストン４と連結されている。図１に示す例では、出力ロッド２と第１ピストン４とを一体に形成した例を示しているが、出力ロッド２と第１ピストン４とは別個に形成して両者を連結してもよい。なお、本明細書において、「連結」とは、２個の部材を別個に形成して両者を連結する構成のみならず、両者を一体に形成する構成も含むものとする。

第１ピストン４は、ピストン本体としての円板部２４と、その円板部２４から上方へ一体に突出されたピストンロッドとしての円柱部１４とを有する。その円板部２４が下封止部材２６を介してハウジング３の内周面１０に保密移動可能に挿入される。円柱部１４は出力ロッド２と一体に形成される。

円板部２４の下側には、下端面１１と対向する円形の受圧面５が形成されている。受圧面５は、ハウジング３の横断面と等しい形状を有している。

ハウジング３の下端壁３ｂと受圧面５との間に、加圧室９が形成される。胴部３ｃと下端壁３ｂとの間に、受圧面５を加圧する圧縮空気を加圧室９に供給するための給排ポート２８が形成されている。

ガイド筒１５と胴部３ｃとの間に環状の第２ピストン６が設けられている。第２ピストン６は、内封止部材１７及び外封止部材１６を介して、それぞれ、ガイド筒１５の外周面とハウジング３の胴部３ｃの内周面１０とに沿って移動可能に設けられている。第２ピストン６の内周面には倍力面１８が、下方に向かうにつれて出力ロッド２の軸心から離れるように形成されている。倍力面１８の下部には押部２７が形成されている。

第２ピストン６を下方に移動させるための駆動室１２が、ハウジング３の上端壁３ａと第２ピストン６との間に形成されている。

駆動室１２には、第２ピストン６を下方へ移動させるためのバネ７が装着されている。

ハウジング３の上端壁３ａと胴部３ｃとの間には、駆動室１２に連通する給排ポート８が形成されている。駆動室１２には給排ポート８を介して圧縮空気が供給および排出される。

第１ピストン４と第２ピストン６との間にリリース室３２が形成される。リリース室３２には、ハウジング３の胴部３ｃに形成した給排路３０と、別の給排ポート（図示せず）とを介して圧縮空気が供給および排出される。

ガイド筒１５には、その周壁の下部を半径方向に貫通する４つの支持孔２０が、周方向に所定の間隔を空けて形成されている。各支持孔２０に係合ボール２１が挿入されている。各係合ボール２１に対応させて、第１ピストン４の円柱部１４の外周面にカム溝２５が形成されている。このカム溝２５の底壁に形成された伝達面１９は、下方へ向かうにつれて出力ロッド２の軸心に近づくように形成されている。即ち、伝達面１９は、受圧面５に近づくにつれて小径になるように形成されている。そして、上記伝達面１９に係合ボール２１が係合可能になっている。

上記倍力面１８と支持孔２０と係合ボール２１と伝達面１９とにより、倍力機構Ｍが構成されている。即ち、その倍力機構Ｍは、リリース室３２内に配置されている。

（倍力機構付きシリンダ装置１の動作）
図２Ａは倍力機構付きシリンダ装置１のリリース状態（復帰駆動状態）における作動状況を示す正面断面図であり、図２Ｂは低負荷ストロークの終期状態における作動状況を示す正面断面図であり、図２Ｃは倍力駆動の初期状態における作動状況を示す正面断面図であり、図２Ｄはロック状態における作動状況を示す正面断面図である。

ハウジング３は、複数のボルト（図示せず）によってワークパレット等の固定側部材２９に固定されている。

図２Ａに示すリリース状態（復帰駆動状態）では、加圧室９（図２Ｂ参照）から圧縮空気を排出するとともに、駆動室１２から圧縮空気を排出し、リリース室３２に圧縮空気を供給する。すると、第１ピストン４は、下降して下端面１１により受け止められるとともに、第２ピストン６は、上昇して上端面２２により受け止められる。このため、第２ピストン６の押部２７と係合ボール２１との間には所定の隙間が形成されている。

倍力機構付きシリンダ装置１をロック駆動するときは、図２Ａに示すリリース状態において、リリース室３２の圧縮空気を排出するとともに、加圧室９と駆動室１２に圧縮空気を供給する。

この状態では、第２ピストン６は、バネ７の付勢力および駆動室１２の圧縮空気の加圧力により下降しようとするが、第１ピストン４の円柱部１４の外周面が係合ボール２１を半径方向の外側に押し出して、第２ピストン６の押部２７が係合ボール２１を介してガイド筒１５の支持孔２０の下壁により受け止められる（即ち、第２ピストン６がガイド筒１５に連結される）ので、第２ピストン６の下降が阻止される。

このため、低負荷ストロークの終期状態を表す図２Ｂに示すように、第１ピストン４は、ワークＷに近づくように、低負荷で上昇していく。具体的には、受圧面５に作用する加圧室９の圧縮空気の圧力に基づく力が第１ピストン４に上向きに作用する。そして、第２ピストン６の押部２７が係合ボール２１を円柱部１４の外周面に押圧するので、その押圧力が第１ピストン４の摺動抵抗になる。さらに、第１ピストン４には、上封止部材２３と下封止部材２６からも摺動抵抗が作用する。従って、第１ピストン４は、これらの摺動抵抗に抗して上昇していく。

そして、図２Ｂに示す低負荷ストロークの終期状態には、係合ボール２１が伝達面１９に係合し始める直前の状態になる。

第１ピストン４が所定ストロークだけ低負荷で上昇すると、倍力駆動の初期状態を表す図２Ｃに示すように、押部２７が係合ボール２１を伝達面１９に押し出して倍力駆動が開始される。これにより、第２ピストン６とガイド筒１５（ハウジング３）との連結が解除されるとともに、第２ピストン６の倍力面１８が係合ボール２１と伝達面１９を介して第１ピストン４を強力に上昇させ始める。この場合、加圧室９に供給された圧縮空気の加圧力も受圧面５を介して第１ピストン４に作用するので、第１ピストン４はさらに強力に上昇する。

次に、ロック状態を表す図２Ｄに示すように、第１ピストン４がさらに僅かに上昇して出力ロッド２の上端がワークＷに接当し、ワークＷが押圧される。図２Ｄに示すロック状態では、第１ピストン４の円柱部１４の上側には余裕ストロークαが残されている。

このロック状態では、第２ピストン６から倍力機構Ｍを介して第１ピストン４に作用する力と、第１ピストン４の受圧面５に作用する空圧力との合力が上向きに作用して、出力ロッド２がワークＷを強力に押圧する。

図２Ｄに示すロック状態から図２Ａに示すリリース状態へ切り換えるときには、図２Ｄに示す状態で、加圧室９及び駆動室１２から圧縮空気を排出するとともにリリース室３２に圧縮空気を供給すると、第１ピストン４が下降してゆくとともに、第２ピストン６が上昇してゆく。

これにより、図２Ｃに示すように、第１ピストン４の円柱部１４の伝達面１９が係合ボール２１を半径方向の外側に押圧し始める。

次に、図２Ｂに示すように、第２ピストン６の上昇がハウジング３の上端面２２によって阻止される。これとほぼ同時に、第１ピストン４の円柱部１４の外周面が係合ボール２１を半径方向の外方に押し出す。このため、第１ピストン４と第２ピストン６との連結状態が解除されるとともに、第２ピストン６が係合ボール２１を介してガイド筒１５に受け止められ、その第２ピストン６の下降が阻止される。

その後、図２Ａに示すように、上下移動が阻止された第２ピストン６に対して第１ピストン４がさらに下降する。

（変形例）
前述した倍力機構付きシリンダ装置１は、駆動室１２のバネ７により第２ピストン６を下方へ付勢し、かつ、駆動室１２に供給した圧縮空気によって第２ピストン６を下方へ加圧するように構成していた。しかしながら、本発明はこれに限定されない。

即ち、駆動室１２に圧縮空気を供給せず、バネ７のみにより、第２ピストン６を下降させるように構成してもよい。この場合は、前記の給排ポート８は呼吸孔として機能することになり、より簡単な構成により、第２ピストン６を第１ピストン４側に移動させることができる。また、駆動室１２にバネ７を設けず、圧縮空気のみにより、第２ピストン６を下降させるように構成してもよい。この場合は、第２ピストン６を下降させるための圧縮空気と、第１ピストン４を上昇させる圧縮空気とを、別々に制御することも可能となる。このため、低負荷ストローク時から高負荷ストローク時へのタイミングを、きめ細かく制御することが可能となる。

駆動室１２のバネ７により第２ピストン６を下方へ付勢するように構成したので、図２Ｄのロック状態において、何らかの原因で駆動室１２の圧力が低下または消失した場合であっても、バネ７の付勢力が倍力機構Ｍ（倍力面１８、支持孔２０、係合ボール２１、伝達面１９）による楔作用を介して上記ロック状態を機械的に保持する。このため、そのロック状態を確実に維持することができる。

また、倍力機構Ｍの係合ボール２１が、第１ピストン４の円柱部１４に直接作用して倍力駆動し、出力ロッド２を間接的に倍力駆動している例を示したが、本発明はこれに限定されない。出力ロッド２を係合ボール２１により、直接、倍力駆動してもよい。

（効果）
以上のように本実施形態によれば、第１ピストン４が出力ロッド２に連結され、第２ピストン６と楔式の倍力機構Ｍとが、第１ピストン４の出力ロッド側に設けられる。このため、従来技術とは異なり、第１ピストン４の出力ロッド２とは反対側の受圧面５が、出力ロッド２によって狭められることがなくなる。このため、第１ピストン４の受圧面５を広く構成することができる。従って、第１ピストン４の受圧面５に作用する圧力流体に基づく力が増大し、第１ピストン４の出力を高めることができる。

また、受圧面５の受圧面積がハウジング３の内周面１０の横断面積と等しくなるので、第１ピストン４の受圧面５をより広く構成することができる。従って、第１ピストン４の受圧面５に作用する圧力流体に基づく力がより一層増大し、第１ピストン４の出力をより高めることができる。

さらに、復帰駆動状態において、第１ピストン４はハウジング３の受圧面５に対向する端面１１により受け止められており、第２ピストン６はハウジング３の第２ピストン６に対向する端面２２により受け止められている。このように、第１ピストン４及び第２ピストン６は、それぞれ、ハウジング３の端面１１、２２により受け止められている。従って、従来の特許文献２の構成とは異なり、第１ピストン４及び第２ピストン６を受け止めるためのストッパーをハウジング３の内周面１０に形成する必要がなくなる。このため、ハウジング３の加工が容易になり、倍力機構付きシリンダ装置のコストを低減することができる。

さらに、前記第１ピストン４は、出力ロッド側に形成された円柱部１４を有し、円柱部１４が挿入されるガイド筒１５がハウジング３に形成され、第２ピストン６は、ガイド筒１５の外周面とハウジング３の内周面１０とに沿って移動する。ガイド筒１５の外周面とハウジング３の内周面１０とは、いずれもハウジング３に固定されているので、第２ピストン６をより確実に移動させることができる。

（第２実施形態）
（倍力機構付きシリンダ装置１Ａの構成）
図３は、第２実施形態に係る倍力機構付きシリンダ装置１Ａの構成を示す正面断面図である。この第２実施形態では、第１実施形態で前述した構成要素には同一の参照符号を付し、これらの構成要素の詳細な説明は繰り返さない。

倍力機構付きシリンダ装置１Ａは、ハウジング３Ａを備えている。第１ピストン４Ａは、下封止部材２６を介してハウジング３Ａの内周面１０を保密移動可能に形成された円板部２４と、円板部２４から上方へ突出して出力ロッド２と一体に形成された円柱部１４Ａとを有している。

ガイド筒１５と胴部３ｃとの間に第２ピストン６Ａが設けられている。第２ピストン６Ａは、ガイド筒１５よりも上下方向へ長く形成されている。第２ピストン６Ａの下端部は、内封止部材１７Ａを介して円柱部１４Ａの外周面と移動可能に構成されるとともに、外封止部材１６を介してハウジング３Ａの内周面１０と移動可能に構成されている。

倍力面１８と支持孔２０と係合ボール２１と伝達面１９とを含む倍力機構Ｍは、第１実施形態ではリリース室３２に配置されていたが、第２実施形態では、図３に示すように、駆動室１２Ａに配置されている。

（倍力機構付きシリンダ装置１Ａの動作）
倍力機構付きシリンダ装置１Ａも、第１実施形態で説明した倍力機構付きシリンダ装置１と同様に動作する。

図３に示すリリース状態（復帰駆動状態）では、加圧室（図示せず）から圧縮空気を排出するとともに、駆動室１２Ａから圧縮空気を排出し、リリース室３２Ａに圧縮空気を供給する。すると、第１ピストン４Ａは、下降して下端面１１により受け止められるとともに、第２ピストン６Ａは、上昇して上端面２２により受け止められる。このため、第２ピストン６の押部２７と係合ボール２１との間には所定の隙間が形成されている。

倍力機構付きシリンダ装置１Ａをロック駆動するときは、図３に示すリリース状態において、リリース室３２Ａの圧縮空気を排出するとともに、加圧室と駆動室１２Ａに圧縮空気を供給する。

この状態では、第２ピストン６Ａは、駆動室１２Ａの圧縮空気の加圧力により下降しようとするが、第１ピストン４Ａの円柱部１４Ａの外周面が係合ボール２１をハウジング３Ａの断面の半径方向の外側に押し出して、第２ピストン６Ａの押部２７が係合ボール２１を介してガイド筒１５の支持孔２０の下壁により受け止められる（即ち、第２ピストン６Ａがガイド筒１５に連結される）ので、第２ピストン６Ａの下降が阻止される。

このため、第１ピストン４Ａは、ワークに近づくように、低負荷で上昇していく。そして、低負荷ストロークの終期状態には、係合ボール２１が伝達面１９に係合し始める直前の状態になる。

第１ピストン４Ａが所定ストロークだけ低負荷で上昇すると、倍力駆動の初期状態となり、押部２７が係合ボール２１を伝達面１９に押し出して倍力駆動が開始される。これにより、第２ピストン６Ａとガイド筒１５（ハウジング３）との連結が解除されるとともに、第２ピストン６Ａの倍力面１８が係合ボール２１と伝達面１９を介して第１ピストン４Ａを強力に上昇させ始める。この場合、加圧室に供給された圧縮空気の加圧力も受圧面５を介して第１ピストン４Ａに作用するので、第１ピストン４Ａはさらに強力に上昇する。

次に、ロック状態では、第１ピストン４Ａがさらに僅かに上昇して出力ロッド２の上端がワークに接当し、ワークが押圧される。このロック状態では、第２ピストン６Ａから倍力機構Ｍを介して第１ピストン４Ａに作用する力と、第１ピストン４Ａの受圧面５に作用する空圧力との合力が上向きに作用して、出力ロッド２がワークを強力に押圧する。

ロック状態から図３に示すリリース状態へ切り換える時の動作も第１実施形態と同様である。

（変形例）
図３に示す例は、第２ピストン６Ａを下降させるためのバネを設けていないが、本発明はこれに限定されない。第１実施形態と同様に、第２ピストン６Ａを下降させるためのバネを設けてもよい。例えば、ガイド筒１５の下端面と、この下端面に対向する第２ピストン６Ａの下部との間にバネを装着してもよい。

（効果）
第１ピストン４Ａは、出力ロッド２側に形成された円柱部１４Ａを有し、第２ピストン６Ａは、円柱部１４Ａの外周面とハウジング３Ａの内周面１０とに沿って移動する。このため、ガイド筒１５よりも内側の円柱部１４Ａの外周面に沿って第２ピストン６Ａが移動するので、第２ピストン６Ａのリリース室３２Ａ側の受圧面を、より広く構成することができる。このため、第２ピストン６Ａを圧縮空気により、強力に移動させることができる。

また、復帰駆動状態において、第１ピストン４Ａはハウジング３Ａの受圧面５に対向する下端面１１により受け止められており、第２ピストン６Ａはハウジング３Ａの第２ピストン６Ａに対向する上端面２２により受け止められている。このように、第１ピストン４Ａ及び第２ピストン６Ａは、それぞれ、ハウジング３Ａの下端面１１及び上端面２２により受け止められている。従って、従来の特許文献２の構成とは異なり、第１ピストン及び第２ピストンを受け止めるためのストッパーをハウジングの内周面に形成する必要がなくなる。このため、ハウジングの加工が容易になり、倍力機構付きシリンダ装置のコストを低減することができる。

上記の各実施形態や変形例は、さらに次のように変更可能である。倍力機構付きシリンダ装置１の配置姿勢は、図示の姿勢とは、上下逆にしたり、横向きにしたり、斜め向きにしてもよい。また、倍力機構付きシリンダ装置１に使用するための圧力流体は、例示の圧縮空気に代えて、圧油等の液体であってもよい。

本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。

１、１Ａ 倍力機構付きシリンダ装置
２ 出力ロッド
３、３Ａ ハウジング
３ａ 上端壁（出力ロッド側の端壁）
３ｂ 下端壁（第１ピストン側の端壁）
４、４Ａ 第１ピストン
５ 受圧面
６、６Ａ 第２ピストン
７ バネ
８ 給排ポート
９ 加圧室
１０ 内周面
１１ 下端面（端面）
１２、１２Ａ 駆動室
１４、１４Ａ 円柱部
１８ 倍力面
１９ 伝達面
２０ 支持孔
２１ 係合ボール
２２ 上端面（端面）
Ｍ 楔式の倍力機構

Claims (12)

1. 出力ロッド（２）に連結されてハウジング（３、３Ａ）に挿入された第１ピストン（４、４Ａ）の前記出力ロッド（２）とは反対側の受圧面（５）を圧力流体により駆動するとともに、前記第１ピストン（４、４Ａ）の出力ロッド側に配置された第２ピストン（６、６Ａ）を前記第１ピストン側に移動させることにより、前記第１ピストン（４、４Ａ）の出力ロッド側に配置した楔式の倍力機構（Ｍ）が、前記出力ロッド（２）を倍力駆動する、ことを特徴とする倍力機構付きシリンダ装置。
2. 前記受圧面（５）の受圧面積が、前記ハウジング（３、３Ａ）の内周面（１０）の横断面積と等しい、請求項１の倍力機構付きシリンダ装置。
3. 前記第２ピストン（６、６Ａ）を前記第１ピストン側に移動させるためのバネ（７）を設けた、請求項１の倍力機構付きシリンダ装置。
4. 前記第２ピストン（６、６Ａ）を前記第１ピストン側に移動および復帰移動可能にするための圧力流体を供給および排出する給排ポート（８）を設けた、請求項１の倍力機構付きシリンダ装置。
5. 前記第２ピストン（６、６Ａ）を前記第１ピストン側に移動させるためのバネ（７）と、前記第２ピストン（６、６Ａ）を前記第１ピストン側に移動および復帰移動可能にするための圧力流体を供給および排出する給排ポート（８）とを設けた、請求項１の倍力機構付きシリンダ装置。
6. 前記受圧面（５）を駆動する圧力流体が供給される加圧室（９）が、前記ハウジング（３、３Ａ）の両端壁（３ａ、３ｂ）のうちの第１ピストン側の端壁（３ｂ）と前記受圧面（５）との間に形成される、請求項１の倍力機構付きシリンダ装置。
7. 前記第２ピストン（６、６Ａ）を前記第１ピストン側に移動させるための駆動室（１２、１２Ａ）が、前記ハウジング（３、３Ａ）の両端壁（３ａ、３ｂ）のうちの出力ロッド側の端壁（３ａ）と前記第２ピストン（６、６Ａ）との間に形成される、請求項１の倍力機構付きシリンダ装置。
8. 前記第１ピストン（４、４Ａ）と前記第２ピストン（６、６Ａ）との両者を互いに離れる方向に移動させた復帰駆動状態において、前記第１ピストン（４、４Ａ）は、前記受圧面（５）に対向する前記ハウジング（３、３Ａ）の端面（１１）により受け止められており、前記第２ピストン（６、６Ａ）は、前記第２ピストン（６、６Ａ）に対向する前記ハウジング（３、３Ａ）の端面（２２）により受け止められている、請求項１の倍力機構付きシリンダ装置。
9. 前記第１ピストン（４）は、前記出力ロッド側に形成された円柱部（１４）を有し、
   前記円柱部（１４）が挿入されるガイド筒（１５）が前記ハウジング（３）に形成され、
   前記第２ピストン（６）は、前記ガイド筒（１５）の外周面と前記ハウジング（３）の内周面（１０）とに沿って移動する、請求項１の倍力機構付きシリンダ装置。
10. 前記第１ピストン（４Ａ）は、前記出力ロッド側に形成された円柱部（１４Ａ）を有し、
    前記第２ピストン（６Ａ）は、前記円柱部（１４Ａ）の外周面と前記ハウジング（３Ａ）の内周面（１０）とに沿って移動する、請求項１の倍力機構付きシリンダ装置。
11. 前記第１ピストン（４、４Ａ）は、前記出力ロッド側に形成された円柱部（１４、１４Ａ）を有し、
    前記楔式の倍力機構（Ｍ）は、前記受圧面（５）に近づくにつれて前記出力ロッド（２）の軸心から離れるように前記第２ピストン（６、６Ａ）に形成された倍力面（１８）と、前記受圧面（５）に近づくにつれて前記出力ロッド（２）の軸心に近づくように前記円柱部（１４、１４Ａ）に形成された伝達面（１９）と、前記円柱部（１４、１４Ａ）が挿入されるように前記ハウジング（３、３Ａ）に形成されたガイド筒（１５）の支持孔（２０）と、前記支持孔（２０）に挿入されるとともに前記倍力面（１８）により押圧されて前記伝達面（１９）を倍力駆動する係合ボール（２１）とを含む、請求項１の倍力機構付きシリンダ装置。
12. 前記楔式の倍力機構（Ｍ）は、前記第１ピストン（４、４Ａ）と前記出力ロッド（２）とのいずれか一方と前記第２ピストン（６、６Ａ）との間に装着される係合ボール（２１）であって前記第１ピストン（４、４Ａ）の軸心回りに周方向へ所定の間隔をあけて配置される複数の係合ボール（２１）を有し、
    前記係合ボール（２１）は、前記第２ピストン（６、６Ａ）が前記第１ピストン（４、４Ａ）側へ移動するのを阻止するとともに前記第１ピストン（４、４Ａ）および前記出力ロッド（２）を当該第２ピストン（６、６Ａ）側へ移動させる状態と、前記第２ピストン（６、６Ａ）を前記第１ピストン（４、４Ａ）側へ移動させるとともに当該第２ピストン（６、６Ａ）が前記第１ピストン（４、４Ａ）および前記出力ロッド（２）を前記第２ピストン（６、６Ａ）側へ倍力駆動する状態とに切換え可能に構成した、
    請求項１から１０のいずれかの倍力機構付きシリンダ装置。

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