JP6012445B2 - 流体圧シリンダ及び旋回式クランプ装置 - Google Patents

Description

本発明は、特にピストン部材が所定の移動限界位置に達した際に、ピストン部材の動作に連動させてクランプ本体内のエア通路の連通状態を開閉弁機構により切換えエア圧の変化を介して前記ピストン部材の位置を検知可能にした流体圧シリンダ及び旋回式クランプ装置に関する。

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

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

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

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

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

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

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

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

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

請求項１の流体圧シリンダは、シリンダ孔を形成したシリンダ本体と、シリンダ孔に可動に収容されたピストン部とこのピストン部からシリンダ本体外まで延びる出力ロッドとを有するピストン部材と、シリンダ孔に形成された流体圧作動室とを備えた流体圧シリンダにおいて、前記ピストン部から出力ロッドと反対方向へ延びる補助ロッドと、前記シリンダ本体に前記流体圧作動室に連通状に形成され且つ前記補助ロッドが挿入可能なロッド挿入穴と、前記シリンダ本体に組み込んだ第１検出用開閉弁機構と、前記シリンダ本体に形成され且つ第１検出用開閉弁機構で開閉される第１流体通路とを備え、前記第１検出用開閉弁機構は、前記シリンダ本体にシリンダ孔の軸心と平行に形成され且つ前記流体圧作動室に連通する第１弁体収容穴と、前記第１弁体収容穴に可動に収容され且つ外周部に第１係合凹部を有する第１弁体と、前記シリンダ本体に可動に装着されて第１係合凹部に係合可能な第１球体と、前記補助ロッドに形成され且つ前記第１球体が係合可能な第１係合部とを備え、前記流体圧作動室に流体圧が充填されてピストン部材が移動限界位置に達した際に、第１弁体が流体圧作動室の流体圧を受圧すると共に前記第１球体が前記第１係合部に係合して第１弁体が閉弁位置に切換わり、ピストン部材が移動限界位置から移動した際には、前記第１球体が前記第１係合部に係合せずに第１係合凹部に係合して第１弁体が開弁位置を保持するように構成されたことを特徴としている。

請求項２の流体圧シリンダは、請求項１の発明において、前記第１流体通路に供給する流体圧を介して、前記第１検出用開閉弁機構の閉弁を検知するように構成したことを特徴としている。

請求項３の流体圧シリンダは、請求項１又は２の発明において、前記第１係合部が補助ロッドの外周部に環状に形成されたことを特徴としている。

請求項４の旋回式クランプ装置は、請求項１の流体圧シリンダの補助ロッドとシリンダ本体とに、出力ロッドの進退動作に連動して出力ロッドをその軸心回りに設定角度旋回させる旋回機構を組み込み、前記出力ロッドの先端部分にクランプアームを設けたことを特徴としている。

請求項５の旋回式クランプ装置は、請求項４の発明において、前記出力ロッドがピストン部から上方へシリンダ本体外まで延びるように形成され、前記流体圧作動室がピストン部の下側に形成され、前記ピストン部材の移動限界位置がピストン部が上限位置に位置するアンクランプ位置であることを特徴としている。

請求項６旋回式クランプ装置は、請求項５の発明において、前記シリンダ本体に組み込んだ第２検出用開閉弁機構と、前記シリンダ本体に形成され且つ第２検出用開閉弁機構で開閉される第２流体通路とを備え、前記第２検出用開閉弁機構は、前記シリンダ本体にシリンダ孔の軸心と平行に形成され且つ前記流体圧作動室に連通する第２弁体収容穴と、前記第２弁体収容穴に可動に収容され且つ外周部に第２係合凹部を有する第２弁体と、前記シリンダ本体に可動に装着されて第２係合凹部に係合可能な第２球体と、前記補助ロッドに形成され且つ前記第２球体が係合可能な第２係合部と、前記第２弁体を閉弁位置の方へ付勢する圧縮スプリングとを備え、前記ピストン部材がアンクランプ位置にあるときには、前記第２球体が前記第２係合部に係合せずに第２係合凹部に係合して第２弁体を開弁位置を保持し、前記ピストン部材をアンクランプ位置よりも下降させたクランプ位置のときには、前記第２球体が前記第２係合部に係合して第２弁体が閉弁位置に切換わるように構成したことを特徴としている。

請求項７の旋回式クランプ装置は、請求項６の発明において、前記第２係合部が前記補助ロッドの外周部に形成された１本の縦溝からなることを特徴としている。

請求項８の旋回式クランプ装置は、請求項６の発明において、前記第２係合部が前記補助ロッドの外周部に上下方向に直列的に形成された２本の縦溝からなることを特徴としている。

請求項９の旋回式クランプ装置は、請求項４又は５の発明において、前記旋回式クランプ装置を取り付けるベース部材に、クランプ本体の下部を上方から挿入装着する装着穴が形成され、この装着穴は下部装着穴とこの下部装着穴よりも僅かに大径の上部装着穴とで構成され、クランプ本体の下端側部分とその外周部に装着されたシール部材が下部装着穴に装着されることを特徴としている。

請求項１０の旋回式クランプ装置は、請求項９の発明において、前記第１弁体を開弁側へ付勢する圧縮スプリングを設けたことを特徴としている。

流体圧作動室を有する流体圧シリンダに、補助ロッドとロッド挿入穴と第１検出用開閉弁機構と第１流体通路を設け、第１検出用開閉弁機構は、シリンダ本体に形成され流体圧作動室に連通する第１弁体収容穴と、第１係合凹部を有する第１弁体と、シリンダ本体に可動に装着されて第１係合凹部に係合可能な第１球体と、補助ロッドに形成され第１球体が係合可能な第１係合部とを備えている。そして、前記流体圧作動室に流体圧が充填されてピストン部材が移動限界位置に達した際に、第１弁体が流体圧作動室の流体圧を受圧すると共に第１球体が第１係合部に係合して第１弁体が閉弁位置に切換わり、ピストン部材が移動限界位置から移動した際には、第１球体が第１係合部に係合せずに第１係合凹部に係合して第１弁体が開弁位置を保持するように構成されている。

従って、ピストン部材が移動限界位置に移動したときに第１検出用開閉弁機構が閉弁位置に切換わって第１流体通路を遮断するため、ピストン部材が移動限界位置に移動したことを、第１検出用開閉弁機構と、第１流体通路に供給する流体圧を介して検知することができる。流体圧作動室の流体圧で第１弁体を付勢して閉弁位置にするため、第１検出用開閉弁機構は閉弁性能と作動確実性に優れる。

第１検出用開閉弁機構をシリンダ本体に組み込んでいるため、流体圧シリンダの小型化を図ることができる。第１検出用開閉弁機構の第１弁体は、その外周部に第１係合凹部を有し、第１球体を第１係合部に係合させずに第１係合凹部に係合させて開弁させ、第１球体を第１係合部に係合させて閉弁させるように構成したため、簡単な構成でもってピストン部材に連動させて第１検出用開閉弁機構を開閉させることができる。

請求項２の発明によれば、前記第１流体通路に供給する流体圧を介して、前記第１検出用開閉弁機構の閉弁を検知するため、簡単な構成で閉弁を検知できる。

請求項３の発明によれば、前記第１係合部が補助ロッドの外周部に環状に形成されているため、ピストン部材がその軸心回りに回転する場合でも、第１係合部の機能を確保できる。

請求項４の発明によれば、請求項１の流体圧シリンダの補助ロッドとシリンダ本体とに、出力ロッドの進退動作に連動して出力ロッドをその軸心回りに設定角度旋回させる旋回機構を組み込んだ旋回式クランプ装置であるため、旋回式クランプ装置のピストン部材の移動限界位置を流体圧を介して検知できる。その他請求項１と同様の効果が得られる。

請求項５の発明によれば、出力ロッドがピストン部から上方へシリンダ本体外まで延び、前記ピストン部材の移動限界位置がピストン部が上限位置に位置するアンクランプ位置であり、このアンクランプ位置を流体圧を介して検知できる。

請求項６の発明によれば、第１検出用開閉弁機構と同様の第２検出用開閉弁機構と、この第２開閉弁機構で開閉される第２流体通路とを設け、前記ピストン部材がアンクランプ位置のときには、第２球体が第２係合部に係合せずに第２係合凹部に係合して第２弁体が開弁位置を保持し、前記ピストン部材をアンクランプ位置よりも下降させたクランプ位置に切換えたときには、第２球体が第２係合部に係合して第２弁体が閉弁位置に切換わるように構成したため、ピストン部材がクランプ位置になったことを第２流体通路の流体圧を介して検知することができる。
しかも、第２弁体を閉弁位置の方へ付勢する圧縮スプリングを設けたため、第２検出用開閉弁機構の閉弁性能を確保することができる。

請求項７の発明によれば、第２検出用開閉弁機構の第２係合部が前記補助ロッドの外周部に形成された１本の縦溝からなるため、種々の厚さのワークをクランプする関係上、クランプ位置が上下方向に幅を持つ場合にも適用することができる。

請求項８の発明によれば、第２係合部が前記補助ロッドの外周部に上下方向に直列的に形成された２本の縦溝からなるため、クランプ位置が上下方向に幅を持つ２つの位置である場合にも適用できる。

請求項９の発明によれば、旋回式クランプ装置を取り付けるベース部材に、クランプ本体の下部を上方から挿入装着する装着穴が形成され、この装着穴は下部装着穴とこの下部装着穴よりも僅かに大径の上部装着穴とで構成され、クランプ本体の下端側部分とその外周部に装着されたシール部材が下部装着穴に装着されるため、仮に、上部装着穴に連通する第１流体通路が形成され、上部装着穴に臨む第１流体通路の終端にバリが残存していても、クランプ本体の下端側部分を下部装着穴に挿入装着する際に、クランプ本体の下端側部分の外周部のシール部材が前記バリによって損傷することがない。

請求項１０の発明によれば、前記第１弁体を開弁側へ付勢する圧縮スプリングを設けたので、第１検出用開閉弁機構の開弁性能を高めることができる。

本発明の実施例１の旋回式クランプ装置（アンクランフ゜状態）の平面図である。 図１のクランプ装置の縦断面図である。 旋回式クランプ装置（クランフ゜状態）の平面図である。 図３のクランプ装置の縦断面図である。 ピストン部材の正面図である。 図４のVI−VI線断面図である。 検出用開閉弁機構（開弁状態）とその周辺部分の拡大縦断面図である。 検出用開閉弁機構（閉弁状態）とその周辺部分の拡大縦断面図である。 変更例の検出用開閉弁機構（開弁状態）とその周辺部分の拡大縦断面図である。 変更例のピストン部材の正面図である。 変更例のクランプ装着の要部縦断面図である。 本発明の実施例２の旋回式クランプ装置（アンクランフ゜状態）の平面図である。 図１２のXIII−XIII線断面図である。 図１３のピストン部材の正面図である。 図１３のXV−XV線断面図である。 図１３のＡ部の拡大図である。 図１３のＢ部の拡大図である。 実施例２の旋回式クランプ装置（クランフ゜状態）の平面図である。 図１８のXIX −XIX 線断面図である。 図１９のXX−XX線断面図である。 図１９のＣ部の拡大図である。 図１９のＤ部の拡大図である。 実施例２の変更形態に係るピストン部材の正面図である。

以下、本発明を実施するための形態について実施例に基づいて説明する。

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

この旋回式クランプ装置１は、出力ロッド６を収縮状態から伸長させていくとアンクランプ状態になる。出力ロッド６が退入した状態でクランプ状態になり、クランプアーム３によりクランプ対象物を下方に押圧してクランプする。この図１に示すアンクランプ状態から図４に示すクランプ状態に移行する際に、出力ロッド６がその軸心の回りに平面視にて反時計回り方向へ９０度旋回する。クランプ状態からアンクランプ状態に移動する際には上記とは逆に時計回り方向へ９０度旋回する。

最初に、油圧シリンダ２について説明する。
図１〜図４に示すように、この油圧シリンダ２は、シリンダ本体１０と、ピストン部材４と、アンクランプ用油圧作動室１２ａと、クランプ用油圧作動室１２ｂと、補助ロッド７と、検出用開閉弁機構１１とを備えている。シリンダ本体１０は、上部シリンダ本体１０Ｕと、下部シリンダ本体１０Ｌ（これはヘッド側端壁部材である）とを有する。上部シリンダ本体１０Ｕは、平面視矩形の矩形シリンダ本体部１０ａと、この矩形シリンダ本体部１０ａの下端から下方へ延びる筒形の筒形シリンダ本体部１０ｂとを有する。矩形シリンダ本体部１０ｂの下端にベース部材１３の上面に据え付けるための据え付け面１４が形成されている。上部シリンダ本体１０Ｕは、４本のボルト２７でベース部材１３に固定される。

矩形シリンダ本体部１０ａと筒形シリンダ本体部１０ｂの内部にシリンダ孔１５が形成され、このシリンダ孔１５の下端側は下部シリンダ本体１０Ｌで閉塞されている。
下部シリンダ本体１０Ｌの上半部はシリンダ孔１５の下側に連なる嵌合孔１５ａに嵌合されてシール部材１６でシールされている。下部シリンダ本体１０Ｌの下端部と、筒形シリンダ本体部１０ｂの下端部との間に環状隙間１７が形成され、この環状隙間１７にリング部材１９が装着されて筒形シリンダ本体部１０ｂの雌螺子穴１８に螺合され、このリング部材１９により、下部シリンダ本体１０Ｌが上部シリンダ本体１０Ａに固定されている。下部シリンダ本体１０Ｌにはシリンダ孔１５に連通するロッド挿入穴２０であって補助ロッド７が挿入されるロッド挿入穴２０が形成されている。

旋回式クランプ装置１を取り付けるベース部材１３に、筒形シリンダ本体部１０ｂと下部出力本体部１０Ｌ（クランプ本体の下部に相当する）を上方から挿入装着する装着穴２１が形成され、この装着穴２１は下部装着穴２２とこの下部装着穴２２よりも僅かに大径の上部装着穴２３とで構成され、筒形シリンダ本体部１０ｂの下端側約２／５部分（クランプ本体の下端側部分に相当する）とその外周部に装着されたシール部材２４ａが下部装着穴２２に装着される。上部装着穴２３には筒形シリンダ本体部１０ｂの外周側に環状隙間２５が形成される。尚、筒形シリンダ本体部１０ｂの上端部にはシール部材２４ｂが装着されている。

次に、ピストン部材４について説明する。
図２、図４、図５に示すように、ピストン部材４は、シリンダ孔１５内に上下方向に摺動自在に装着されたピストン部５と、このピストン部５から上方へシリンダ本体１０外まで延びる出力ロッド６と、シリンダ本体１０の内部においてピストン部５から下方へ出力ロッド６と反対方向へ設定長さ延びる補助ロッド７とを有する。ピストン部５の外周部にはシール部材２６が装着されている。出力ロッド６の上端にはレンチ挿入用の六角穴６ｂが形成されている。

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

次に、検出用開閉弁機構１１と、エア通路３２（流体通路に相当する）について説明する。この検出用開閉弁機構１１は、シリンダ本体１０の下部シリンダ本体１０Ｂに組み込まれており、この検出用開閉弁機構１１により、シリンダ本体１０に形成されたエア通路３２の途中部が開閉される。エア通路３２は、前記環状隙間２５を弁体収容穴３５の下端部外周に連通させる上流側エア通路３３と、弁体収容穴３５の下端中央部を装着穴２１の底部に連通させる下流側エア通路３４とを有する。加圧エア供給源４０からベース部材１３内のエア通路４２と前記環状隙間２５を介して上流側エア通路３３に加圧エアが供給され、検出用開閉弁機構１１が開弁状態のとき、上記の加圧エアは下流側エア通路３４へ流れ、ベース部材１３内のエア通路４３を通って大気中へ開放される。

前記検出用開閉弁機構１１（第１検出用開閉弁機構）は、弁体収容穴３５（第１弁体収容穴）と、この弁体収容穴３５に可動に収容された弁体３６（第１弁体）と、弁体３６の外周部に形成された環状の係合凹部３７（第１係合凹部）と、この係合凹部３７に係合可能な球体３８（第１球体）と、補助ロッド７に形成され且つ球体３８が係合可能な係合部３９（第１係合部）とを備えている。

弁体収容穴３５は、下部シリンダ本体１０Ｌにシリンダ孔１５の軸心と平行にほぼ円筒形に形成され、弁体収容穴３５はアンクランプ用油圧作動室１２ａに連通している。
弁体収容穴３５の上端側約１／５部分〜１／４部分の内径はその他の部分の内径よりも僅かに大径に形成され、その大径部から滑らかに内径が小さくなっている。

図２、図４、図７、図８に示すように、弁体３６は、弁体収容穴３５に上下方向に可動に収容されてアンクランプ用油圧作動室１２の油圧を受圧可能に構成され、弁体３６の上下長は弁体収容穴３５の上下長とほぼ等しい。弁体３６の上部の外周部には係合凹部３７が形成されている。この係合凹部３７は、その中段部の小径の円筒面３７ａと、この円筒面３７ａの上端から上方へ連なり上方程大径化する上側部分円錐面３７ｂと、円筒面３７ａの下端から下方へ連なり下方程大径化する下側部分円錐面３７ｃとを有する。尚、弁体３６の下部の外周部にはシール部材３６ａが装着されている。

下部シリンダ本体１０Ｌの壁部４４であって、ロッド挿入孔２０と弁体収容穴３５の間の壁部４４には、球体保持穴４５が形成されている。この球体保持穴４５は水平方向向きの小径円筒穴である。球体保持穴４５に球体３８が水平方向へ可動に装着され、係合凹部３７に係合可能に保持されている。尚、球体３８の直径は壁部４４の厚さよりも大きく設定されている。

図２に示すように、補助ロッド７の外周部には、ピストン部材４がアンクランプ位置のときに球体３８の一部が係合する環状溝からなる係合部３９が形成されている。
アンクランプ状態のとき、弁体３６の上端にアンクランプ作動油室１２ａの油圧が作用し、球体３８の一部が係合部３９に係合して球体３８が補助ロッド７側へ移動するため、係合凹部３７の上側部分円錐面３７ｂの下方移動が許容されて弁体３６が下降し、弁体３６の下端面が弁体収容穴３５の底面に当接し、検出用開閉弁機構１１が閉弁状態になる。この閉弁状態は、加圧エア供給系に接続された圧力スイッチ４１又は圧力センサにより検出される。

図４に示すように、ピストン部材４がアンクランプ位置から下方へ移動すると、係合部３９が球体３８よりも下方へ移動し、球体３８は補助ロッド７の外周面で弁体３６側へ押されるため、球体３８が係合凹部３７の上側部分円錐面３７ｂを上方へ押す。そのため、弁体３６が僅かに上方へ移動し、弁体３６の下端面と弁体収容穴３５の底面との間に隙間が形成され、検出用開閉弁機構１１が開弁状態を保持する。

次に、出力ロッド６の進退動作に連動して出力ロッド６をその軸心回りに設定角度旋回させる旋回機構８であって、油圧シリンダ２の補助ロッド７とシリンダ本体１０とに組み込まれた旋回機構８について説明する。
図２、図４、図５、図６に示すように、旋回機構８は、３つの鋼球５０と、これら鋼球５０が夫々係合する３つ係合溝５１とを備えている。下部シリンダ本体１０Ｌのロッド挿入穴２０の外周壁部には、３つの半球状の係合凹部５２が周方向３等分位置に形成されている。

補助ロッド７の外周部には、３つの鋼球５０を夫々係合させる上記の３つの係合溝５１が周方向３等分位置に形成されており、各係合溝５１に鋼球５０の半分が係合する。各係合溝５１の上部約１／３は鉛直向きの直線溝５１ａであり、下部約１／３は平面視にて反時計回り方向へ９０度位相がズレた直線溝５１ｃであり、中段部には上部の直線溝５１ａの下端と下部直線溝５１ｃの上端を連ねる平面視にて９０度に亙る螺旋溝５１ｂが形成されている。各鋼球５０は対応する係合凹部５２と係合溝５１に係合している。

従って、ピストン部材４が上限のアンクランプ位置からクランプ位置へ下降する際には、上記の旋回機構８によりピストン部材４（つまり、出力ロッド６）がその軸心真回りに平面視にて反時計回り方向へ約９０度旋回する。ピストン部材４が下限のクランプ位置からアンクランプ位置へ上昇する際には、ピストン部材４（つまり、出力ロッド６）は上記とは反対に時計回り方向へ約９０度旋回する。

次に、旋回式クランプ装置１の作用、効果について説明する。
図１、図２に示すアンクランプ状態では、アンクランプ用油圧作動室１２ａに油圧が充填されており、このとき、検出用開閉弁機構１１においては、弁体３６の上端にアンクランプ用油圧作動室１２ａの油圧が作用し、かつ補助ロッド７の係合部３９に球体３８の一部が係合して球体３８が弁体３６の係合凹部３７の上側部分円錐面３７ａを押圧しないため、図２、図８に示すように弁体３６が下限位置まで下降して閉弁位置となる。そのため、エア通路３２が遮断され、エア通路４２のエア圧が上昇して圧力スイッチ４１がオンするため、圧力スイッチ４１の検出信号を受信する制御ユニットにおいてクランプ装置１がアンクランプ状態であることを検知することができる。

クランプ対象物をクランプするために、アンクランプ用油圧作動室１２ａの油圧をドレン圧に切換え、クランプ用油圧作動室１２ｂに油圧を供給すると、ピストン部材４がクランプ位置まで下降し、図３に示すように、出力ロッド６が反時計回りに約９０度旋回した状態でクランプ対象物をクランプする。尚、上記のクランプ位置は、一定高さの位置とは限らず、クランプ対象物であるワークの厚さに応じた位置である。

ピストン部材４が下降すると、補助ロッド７の係合部３９も下降し、球体３８は補助ロッド７の外周面で弁体３６側へ押され、その球体３８が弁体３６の係合凹部３７に係合し、その上側部分円錐面３７ａを上方へ押圧するため、弁体３６が僅かに上方へ移動し、図４、図７に示すように、検出用開閉弁機構１１の第１弁体３６が開弁位置になる。そのため、圧力スイッチ４１がオフに復帰するため、アンクランプ状態でなくなったことを検知することができる。

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

検出用開閉弁機構１１をシリンダ本体１０の壁部に組み込んでいるため、油圧シリンダ２の小型化を図ることができる。検出用開閉弁機構１１の弁体３６は、その外周部に係合凹部３７を有し、球体３８を係合部３９に係合させずに、係合凹部３７に係合させて開弁し、球体３８を係合部３９に係合させて閉弁させる構成であるため、簡単な構成でもってピストン部材４に連動させて検出用開閉弁機構１１を開閉させることができる。

前記エア通路３２に供給する加圧エアのエア圧を介して、検出用開閉弁機構１１の閉弁を検知するため、簡単な構成で閉弁を検知できる。
前記係合部３９が補助ロッド７の外周部に環状に形成されているため、仮にピストン部材４がその軸心回りに回転する場合でも、係合部３９の機能を確保できる。

流体圧シリンダ２の補助ロッド７とシリンダ本体１０とに、出力ロッド６の進退動作に連動して出力ロッド６をその軸心回りに設定角度旋回させる旋回機構８を組み込んだ旋回式クランプ装置１であるため、旋回式クランプ装置１のピストン部材４の移動限界位置を加圧エアのエア圧を介して検知できる。

旋回式クランプ装置１を取り付けるベース部材１３に、クランプ本体１０の下部を上方から挿入装着する装着穴２１を、下部装着穴２２と、この下部装着穴２２よりも僅かに大径の上部装着穴２３とで構成し、クランプ本体１０の下端側部分とその外周部に装着されたシール部材２４ａが下部装着穴２２に装着されるため、仮に、上部装着穴２３に連通するエア通路４２が形成され、上部装着穴２３に臨むエア通路４２の終端にバリが残存していても、クランプ本体１０の下端側部分を下部装着穴２２に挿入装着する際に、クランプ本体１０の下端側部分の外周部のシール部材２４ａが前記バリによって損傷することがない。

前記実施例１の旋回式クランプ装置１を部分的に変更する変更例について説明する。
（１）図９に示すように、検出用開閉弁機構１１において、弁体３６の下端部に下端開放穴５４ａを形成すると共に、エア通路３４の上端部の部位で下部シリンダ本体１０Ｌに上端開放穴５４ｂを形成し、これら下端開放穴５４ａと上端開放穴５４ｂとに弁体３６を上方へ開弁側へ付勢する圧縮スプリング５５を装着してもよい。この圧縮スプリング５５を設ける場合には、開弁の作動確実性が向上する。

（２）図１０に示すように、前記環状の係合部３９の代わりに、部分球状の凹部からなる係合部５３を補助ロッド７に形成し、ピストン部材４がアンクランプ位置のとき球体を係合部５３に係合させるように構成してもよい。

（３）図１１に示すように、前記環状の係合凹部３７に代えて、弁体３６に、環状でなく周方向の一部に形成した係合凹部３７Ｍであって球体３８が係合可能な係合凹部３７Ｍを形成してもよい。
（４）エア通路３２に流す加圧エアの流れの方向は、前記実施例の方向に限定されるものではなく、エア通路３４に加圧エア供給源４０を接続し、エア通路３４からエア通路３３に向って流れるように構成してもよい。

（５）前記補助ロッド７に形成した係合部３９は、球体３８を軸心側へ退避させるためのものであるから、係合部３９は球体３８に線接触する必要はなく、球体３８を軸心側へ退避させ得る構造であって図４に示す状態に復帰させる得る構造のものであればよい。

（６）補助ロッド７のうち、図４において球体３８に対応する部分にも係合部３９と同様の係合部を形成すれば、ピストン部材４がアンクランプ位置になったことに加えて、ピストン部材４がクランプ位置に移動したことも検知可能になる。
（７）旋回式クランプ装置１以外の種々のクランプ装置にも本発明の油圧シリンダ２を適用することができる。

本実施例に係る旋回式クランプ装置１Ａは、アンクランプ位置検出用の第１検出用開閉弁機構１１Ａの他に、クランプ位置検出用の第２検出用開閉弁機構６１を設けたものである。実施例１の旋回式クランプ装置１と同じ部材に同一符号を付けると共に同様の部材に同様の符号（文字Ａ付きの符号）を付けて図示し、それらの説明は省略し、旋回式クランプ装置１と異なる構成についてのみ説明する。

この旋回式クランプ装置１Ａは、油圧シリンダ２Ａ（流体圧シリンダに相当する）と、この油圧シリンダ２Ａの出力ロッド６Ａの上端部に固定したクランプアーム３Ａと、出力ロッド６Ａをその軸心回りに設定角度（本実施例では９０度）旋回させる旋回機構８とを備えている。この旋回式クランプ装置１Ａは、前記クランプ装置１と同様に作動するので、その作動の概要の説明は省略する。

最初に、油圧シリンダ２Ａについて説明する。
図１２〜図１５に示すように、この油圧シリンダ２Ａは、シリンダ本体１０Ａと、ピストン部材４Ａと、シリンダ孔１５Ａ、アンクランプ用油圧作動室１２ａと、クランプ用油圧作動室１２ｂと、補助ロッド７Ａと、第１検出用開閉弁機構１１Ａと、第２検出用開閉弁機構６１とを備えている。シリンダ本体１０Ａは、実施例１のシリンダ本体１０と同様のものである。ピストン部材４Ａは、ピストン部５Ａと、出力ロッド６Ａと、ピストン部５Ａから出力ロッド６Ａと反対側へ延びる補助ロッド７Ａとを有する。この油圧シリンダ２Ａは、第２検出用開閉弁機構６１を有する点以外は、前記油圧シリンダ２と同様のものである。

第１検出用開閉弁機構１１Ａは、実施例１の検出用開閉弁機構１１と同様のものであり、クランプ装置１Ａがアンクランプ状態であることを検知する為のものである。
図１３、図１７に示すように、第１検出用開閉弁機構１１Ａは、第１弁体収容穴３５と、この第１弁体収容穴３５に可動に収容された第１弁体３６と、第１弁体３６の外周部に形成された環状の第１係合凹部３７と、この第１係合凹部３７に係合可能な第１球体３８と、補助ロッド７Ａに形成され且つ第１球体３８が係合可能な第１係合部５３Ａとを備えている。
第１弁体３６の下端には上方程大径化するテーパ面からなる弁面３６ｖが形成され、下流側エア通路 の上端側の壁部には弁面３６ｖに対向する環状の弁座４４ｓが形成され、弁面３６ｖが弁座４４ｓに当接すると閉弁状態となる。尚、第１係合部５３Ａは、図１０に示す係合部５３と同様のものである。

図１３、図１７に示すように、ピストン部材４Ａがアンクランプ位置（上限位置）にあるとき、第１検出用開閉弁機構１１Ａが閉弁状態となってエア通路３２Ａを遮断する。また、図１９、図２２に示すように、ピストン部材４Ａがアンクランプ位置（上限位置）から僅かに下降した状態（クランプ位置）にあるときには、第１検出用開閉弁機構１１Ａが開弁状態となってエア通路３２Ａを連通状態にする。

次に、第２検出用開閉弁機構６１について説明する。
この第２検出用開閉弁機構６１は、クランプ装置１Ａがクランプ状態であることを検知する為のものである。図１３、図１６に示すように、第２検出用開閉弁機構６１は、ピストン部材４Ａがアンクランプ位置にあるときには開弁状態となってエア通路６２を連通状態にする。また、図１９、図２１に示すように、ピストン部材４Ａがアンクランプ位置（上限位置）から僅かに下降移動した状態（クランプ位置）にあるときには、閉弁状態となってエア通路６２を遮断する。尚、クランプアーム３とベース部材１３の間に、種々の厚さのワーク（クランプ対象物）をクランプする関係上、上下方向に幅のあるクランプ位置が設定されている。

図１５に示すように、第２検出用開閉弁機構６１は、第１検出用開閉弁機構１１Ａに対して平面視にて例えば時計回り方向へ約１２０度位相の異なる位置で、下部シリンダ本体１０ＬＡに設けられている。
図１３、図１６に示すように、第２検出用開閉弁機構６１は、第２弁体収容穴６５と、この第２弁体収容穴６５に可動に収容された第２弁体６６と、第２弁体６６の外周部に形成された環状の第２係合凹部６７と、この第２係合凹部６７に係合可能な第２球体６８と、補助ロッド７Ａに形成され且つ第２球体６８が係合可能な第２係合部６９（図１４、図１９、図２０参照）と、第２弁体６６を閉弁方向へ弾性付勢する圧縮スプリング７０とを備えている。尚、第２弁体６６の下端近傍部の外周部にはシール部材６６ａが装着されている。

第２弁体収容穴６５は下部シリンダ本体１０ＬＡの上半部にシリンダ孔１５Ａの軸心 と平行に細長く形成され、下部シリンダ本体１０ＬＡの下半部には、第２弁体収容穴６５に連通したロッド孔７１とスプリング収容穴７２が第２弁体収容穴６５と同心状に形成されている。ロッド孔７１とスプリング収容穴７２は、エア通路６２のうちの下流側エア通路６４を兼ねるものである。

第２弁体６６の上端側部分に、第１係合凹部３７と同様の形状の第２係合凹部６７が形成されている。第２弁体収容穴６５とロッド挿入穴２０Ａの間の壁部７６に球体保持穴７７が形成され、この球体保持穴７７に第２球体６８が径方向へ可動に装着され、この第２球体６８が第２係合凹部６７に部分的に係合している。第２弁体６６の下端から下方へ延びる小径ロッド部７３が形成され、この小径ロッド部７３がロッド孔７１を挿通してスプリング収容穴７２内へ延びている。尚、小径ロッド部７３はロッド孔７１よりも小径である。

スプリング収容穴７２内において小径ロッド部７３には圧縮スプリング７０が外装され、この圧縮スプリング７０の上端はスプリング収容穴７２の上端壁で受け止められている。小径ロッド部７３の下部にはスリーブ体７４が外嵌され、スリーブ７４は小径ロッド部７３の下端部に螺合されたナット７５で支持され、圧縮スプリング７０の下端はスリーブ７４で受け止められている。

図１３、図１６に示すように、第２弁体６６の下端部には上方程大径化する部分円錐面からなる弁面６６ｖが形成されている。ロッド孔７１の上端側の壁部には弁面６６ｖに対向する弁座７６ｓが形成されている。弁面６６ｖが弁座７６ｓに当接すると閉弁状態になる。第２検出用開閉弁機構６１で開閉されるエア通路６２は、第２弁体収容穴６５の下端部の外周に連通するようにシリンダ本体１０Ａに形成された上流側エア通路６３と、ロッド孔７１とスプリング収容穴７２とを含む下流側エア通路６４とを有する。

上流側エア通路６３は、ベース部材１３内のエア通路７８を介して加圧エア供給源４０Ａに接続され、そのエア通路７８に圧力スイッチ４１Ｂ又は圧力センサが接続されている。下流側エア通路６４はベース部材１３内のエア通路４３Ａを介して大気開放されている。

図１４に示すように、第２検出用開閉弁機構６１の第２球体６８に対応する周方向位置において、補助ロッド７Ａの外周部には、１本の縦溝状の第２係合部６９が形成されている。第２係合部６９は、補助ロッド７Ａの外周部のうち上端近傍から約２／３の長さ部分に形成され、ピストン部材４Ａがアンクランプ位置（上限位置）から小さな設定距離以上下方へ移動したクランプ状態のとき、第２球体６８が第２係合部６９に部分的に係合するように構成されている。

以上説明した旋回式クランプ装置１Ａの作用、効果について説明する。
クランプ装置１Ａのピストン部材４Ａがアンクランプ位置（上限位置、移動限界位置）にあるときには、実施例１と同様に、図１３、図１７に示すように、第１検出用開閉弁機構１１Ａの第１球体３８が第１係合部３９に係合して、第１検出用開閉弁機構１１Ａが閉弁位置になってエア通路３２を遮断するため、圧力スイッチ４１Ａの検出信号を受信する制御ユニットにおいてアンクランプ状態であることを検知することができる。また、ピストン部材４Ａがアンクランプ位置から下方へ移動した際には、図１９、図２２に示すように、第１球体３８が第１係合部３９に係合せずに、第１係合凹部３７に係合して第１弁体３６を上方へ押し上げるため開弁状態になる。

第２検出用開閉弁機構６１においては、ピストン部材４Ａがアンクランプ位置にあるとき、図１３、図１６に示すように、第２球体６８が第２係合部６９に係合せずに第２係合凹部６７に係合するため、第２球体６８が第２弁体６６を僅かに押し上げて開弁状態に保持する。そのため、圧力スイッチ４１Ｂからの検出信号を受信する制御ユニットにおいてアンクランプ状態であることを検知することができる。

次に、ピストン部材４Ａが上限位置から前記設定距離以上下方へ移動したクランプ位置になると、図１９、図２１に示すように、第２検出用開閉弁機構６１において、第２球体６８が第２係合部６９に係合し、第２球体６８が第２弁体６６の下方移動を許容するため、第２検出用開閉弁機構６１が閉弁状態になる。そのため、圧力スイッチ４１Ｂからの検出信号を受信する制御ユニットにおいてクランプ状態であることを検知することができる。

第２係合部６７が上下方向に長い１本の縦溝に形成されているため、厚さの大きなワークをクランプした場合にも、厚さの小さなワークをクランプした場合にも、そのクランプ状態を第２検出用開閉弁機構６１を介して確実に検知することができる。

第１，第２検出用開閉弁機構１１Ａ，６１をシリンダ本体１０Ａ内に組み込んでいるため、油圧シリンダ２Ａ、クランプ装置１Ａの小型化を図ることができる。
第１，第２係合部３９，６９を補助ロッド７Ａに形成し、第１，第２検出用開閉弁機構１１Ａ，６１を補助ロッド７Ａと連動して開閉する構造にしたので、簡単な構成でもってピストン部材４Ａに連動させて第１，第２検出用開閉弁機構１１Ａ，６１を開閉させることができる。

前記実施例２を部分的に変更する変更例について説明する。
（１）図２３に示すように、前記第２係合部６９に代えて、補助ロッド７Ａの外周部に上下方向に直列的に形成された２本の縦溝６９ａ，６９ｂを形成してもよい。大きな厚さのワークをクランプした場合は、下側の縦溝６９ａに第２球体６８を係合させてクランプ状態を検知する。また、小さな厚さのワークをクランプした場合は、上側の縦溝６９ｂに第２球体６８を係合させてクランプ状態を検知する。縦溝６９ａ，６９ｂの間のランド部６９ｃに第２球体６８が係合して停止し、開弁状態を保持している場合は、クランプ対象外のワークをクランプしたものとしてエラー報知を行うものとする。
尚、前記２本の縦溝６９ａ，６９ｂの代わりに、補助ロッド７Ａの外周部に上下方向に直列的に形成された３本以上の縦溝をを設けてもよい。

（２）実施例１の変更例（１），（３）〜（５）は、第１検出用開閉弁機構１１Ａにも同様に採用可能である。
（３）実施例１の変更例（３）〜（５）は、第２検出用開閉弁機構６１にも同様に採用可能である。
（４）旋回式クランプ装置１Ａ以外の種々のクランプ装置にも本発明の油圧シリンダ２Ａを適用することができる。

１，１Ａ 旋回式クランプ装置
２，２Ａ 油圧シリンダ
４，４Ａ ピストン部材
５，５Ａ ピストン部
６，６Ａ 出力ロッド
７，７Ａ 補助ロッド
８ 旋回機構
１０，１０Ａ シリンダ本体
１１，１１Ａ 第１検出用開閉弁機構
１２ａ アンクランプ用油圧作動室
１２ｂ クランプ用油圧作動室
１３ ベース部材
２１ 装着穴
２２ 下部装着穴
２３ 上部装着穴
３２，３２Ａ 第１エア通路
３５ 第１弁体収容穴
３６ 第１弁体
３７，３７Ｍ 第１係合凹部
３８ 第１球体
３９，５３，５３Ａ 第１係合部
５５ 圧縮スプリング
６１ 第２検出用開閉弁機構
６２ 第２エア通路
６５ 第２弁体収容穴
６６ 第２弁体
６７ 第２係合凹部
６８ 第２球体
６９，６９ａ，６９ｂ 第２係合部
７０ 圧縮スプリング
７３ 小径ロッド部

Claims (10)

1. シリンダ孔を形成したシリンダ本体と、シリンダ孔に可動に収容されたピストン部とこのピストン部からシリンダ本体外まで延びる出力ロッドとを有するピストン部材と、シリンダ孔に形成された流体圧作動室とを備えた流体圧シリンダにおいて、
   前記ピストン部から出力ロッドと反対方向へ延びる補助ロッドと、
   前記シリンダ本体に前記流体圧作動室に連通状に形成され且つ前記補助ロッドが挿入可能なロッド挿入穴と、
   前記シリンダ本体に組み込んだ第１検出用開閉弁機構と、
   前記シリンダ本体に形成され且つ第１検出用開閉弁機構で開閉される第１流体通路とを備え、
   前記第１検出用開閉弁機構は、
   前記シリンダ本体にシリンダ孔の軸心と平行に形成され且つ前記流体圧作動室に連通する第１弁体収容穴と、
   前記第１弁体収容穴に可動に収容され且つ外周部に第１係合凹部を有する第１弁体と、 前記シリンダ本体に可動に装着されて第１係合凹部に係合可能な第１球体と、
   前記補助ロッドに形成され且つ前記第１球体が係合可能な第１係合部とを備え、
   前記流体圧作動室に流体圧が充填されてピストン部材が移動限界位置に達した際に、第１弁体が流体圧作動室の流体圧を受圧すると共に前記第１球体の一部が前記第１係合部に係合して第１弁体が閉弁位置に切換わり、
   ピストン部材が移動限界位置から移動した際には、前記第１球体が前記第１係合部に係合せずに第１係合凹部に係合して第１弁体が開弁位置を保持するように構成されたことを特徴とする流体圧シリンダ。
2. 前記第１流体通路に供給する流体圧を介して、前記第１検出用開閉弁機構の閉弁を検知するように構成したことを特徴とする請求項１に記載の流体圧シリンダ。
3. 前記第１係合部が補助ロッドの外周部に環状に形成されたことを特徴とする請求項１又は２に記載の流体圧シリンダ。
4. 請求項１の流体圧シリンダの補助ロッドとシリンダ本体とに、出力ロッドの進退動作に連動して出力ロッドをその軸心回りに設定角度旋回させる旋回機構を組み込み、前記出力ロッドの先端部分にクランプアームを設けたことを特徴とする旋回式クランプ装置。
5. 前記出力ロッドがピストン部から上方へシリンダ本体外まで延びるように形成され、
   前記流体圧作動室がピストン部の下側に形成され、前記ピストン部材の移動限界位置がピストン部が上限位置に位置するアンクランプ位置であることを特徴とする請求項４に記載の旋回式クランプ装置。
6. 前記シリンダ本体に組み込んだ第２検出用開閉弁機構と、
   前記シリンダ本体に形成され且つ第２検出用開閉弁機構で開閉される第２流体通路とを備え、
   前記第２検出用開閉弁機構は、
   前記シリンダ本体にシリンダ孔の軸心と平行に形成され且つ前記流体圧作動室に連通する第２弁体収容穴と、
   前記第２弁体収容穴に可動に収容され且つ外周部に第２係合凹部を有する第２弁体と、 前記シリンダ本体に可動に装着されて第２係合凹部に係合可能な第２球体と、
   前記補助ロッドに形成され且つ前記第２球体が係合可能な第２係合部と、
   前記第２弁体を閉弁位置の方へ付勢する圧縮スプリングとを備え、
   前記ピストン部材がアンクランプ位置のときには、前記第２球体が前記第２係合部に係合せずに第２係合凹部に係合して第２弁体が開弁位置を保持し、前記ピストン部材をアンクランプ位置よりも下降させたクランプ位置のときには、前記第２球体が前記第２係合部に係合して第２弁体が閉弁位置に切換わるように構成したことを特徴とする請求項５に記載の旋回式クランプ装置。
7. 前記第２係合部が前記補助ロッドの外周部に形成された１本の縦溝からなることを特徴とする請求項６に記載の旋回式クランプ装置。
8. 前記第２係合部が前記補助ロッドの外周部に上下方向に直列的に形成された２本の縦溝からなることを特徴とする請求項６に記載の旋回式クランプ装置。
9. 前記旋回式クランプ装置を取り付けるベース部材に、クランプ本体の下部を上方から挿入装着する装着穴が形成され、この装着穴は下部装着穴とこの下部装着穴よりも僅かに大径の上部装着穴とで構成され、クランプ本体の下端側部分とその外周部に装着されたシール部材が下部装着穴に装着されることを特徴とする請求項４又は５に記載の旋回式クランプ装置。
10. 前記第１弁体を開弁側へ付勢する圧縮スプリングを設けたことを特徴とする請求項９に記載の旋回式クランプ装置。