JP6906240B2 - 倍力機構付きシリンダ装置 - Google Patents

Description

この発明は、倍力機構付き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では、特許文献(日本国・特開２０１４−１９６８２８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。
ハウジング内に環状の第１ピストンが上下方向へ移動可能に挿入される。その第１ピストンの筒孔に第２ピストンが上下方向に移動可能に挿入される。第２ピストンから出力部材が上方に突設される。第１ピストンに作用された上方へ押す力を倍力機構によって倍力変換して第２ピストンに伝達する。上記のシリンダ装置を倍力駆動する行程の途中で、出力部材がワーク（押圧対象物）に当接する。

日本国公開特許公報「特開２０１４−１９６８２８号公報（図１を参照）（２０１４年１０月１６日公開）」

上記の従来技術は次の点で改良の余地が残されていた。
上記の出力部材とワークとが当接するときに、その当接部分に衝撃が発生する点で改良の余地があった。
本発明の目的は、倍力機構付きシリンダ装置の出力部材が押圧対象物に与える衝撃を緩和することにある。

上記の目的を達成するため、第１の発明は、例えば、図１から図２Ｂ,図３Ａおよび図３Ｂ,図４Ａから図５Ｂに示すように、倍力機構付きシリンダ装置を次のように構成した。
ハウジング１に第１ピストン５が軸方向へ移動可能に挿入される。その第１ピストン５が、軸方向へ形成された筒孔６を有する。前記筒孔６に第２ピストン８が軸方向へ移動可能に挿入される。倍力機構２０が、前記第１ピストン５と前記第２ピストン８との間に周方向へ所定の間隔をあけて配置された複数の係合部材（係合ボール２２）を有する。前記第１ピストン５を軸方向へ押す力が倍力機構２０によって倍力変換され前記第２ピストン８に伝達される。前記第２ピストン８に出力部材２９が軸方向へ移動可能に連結される。その出力部材２９が前記第２ピストン８に軸方向に所定の間隔Ｌをあけて当接可能に対面される。前記第２ピストン８と前記出力部材２９との間に装着される付勢手段（圧縮バネ４１）が、前記第２ピストン８と前記出力部材２９とを離間させる方向へ作用する。

第１の発明は、次の作用効果を奏する。
上記の倍力機構の倍力駆動が開始される前に、第２ピストンが付勢手段と出力部材とを介して押圧対象物に当接される。このため、前述の従来技術のように、倍力機構の倍力駆動行程の途中で、第２ピストンが出力部材を介して押圧対象物に当接される場合に比べて、本発明のシリンダ装置では、出力部材が押圧対象物に与える衝撃を緩和できる。

第１の発明は、下記の（１）および（４）の構成を加えることが好ましい。
（１）前記ハウジング１の先端壁１ａからガイド筒３が基端側へ突設される。前記倍力機構２０は、支持筒２１と係合部材（係合ボール２２）とカム面２４と押圧面２７とを備える。前記ガイド筒３の筒壁３ａに支持孔２１が周方向へ所定の間隔をあけて半径方向へ貫通される。前記支持孔２１に前記係合部材（係合ボール２２）が挿入される。前記係合部材（係合ボール２２）にカム面２４が係合可能となっており、そのカム面２４が前記第２ピストン８の外周に基端側へ向かうにつれて軸心に近づくように形成される。前記係合部材（係合ボール２２）に押圧面２７が係合可能となっており、その押圧面２７が前記第１ピストン５の前記筒孔６に基端側へ向かうにつれて軸心に近づくように形成される。
この場合、上記の倍力機構の倍力駆動時に、第１ピストンを先端側へ押す力が、押圧面と係合部材とカム面を介して倍力変換され第２ピストンに確実に伝達される。

（２）前記第１ピストン５及び前記第２ピストン８によって前記ハウジング１内がロック室１５とリリース室１６とに軸方向に区画される。前記ロック室１５及び前記リリース室１６に圧力流体が給排される。前記ロック室１５に装着される保持バネ１９が、前記第１ピストン５を先端側に付勢する。
この場合、上記の倍力機構の倍力駆動時に、ロック室の圧力流体の圧力に相当する押圧力と保持バネの押圧力との合力が、第１ピストンと倍力機構と第２ピストンと出力部材とを介して押圧対象物とを先端側に強力に押圧する。

（３）前記第２ピストン８の先端部に先端側に向けて開口される装着孔１０ａに、前記出力部材２９の基端部が挿入される。前記装着孔１０ａに前記付勢手段（圧縮バネ４１）が装着される。
この場合、第２ピストンに対して付勢手段が出力部材を先端側に確実に付勢する。

（４）前記第２ピストン８が環状に形成される。前記第２ピストン８の筒孔５１に前記出力部材２９が軸方向に移動可能に挿入される。前記出力部材２９の基端部が前記ハウジング１の基端壁１ｂに受け止め可能に対面される。
この場合、シリンダ装置のリリース状態で、出力部材がハウジングの基端壁に確実に受け止められる。

第２の発明は、例えば、図３Ａおよび図３Ｂ,図４Ａから図５Ｂに示すように、倍力機構付きシリンダ装置を次のように構成した。
ハウジング１に第１ピストン５が軸方向へ移動可能に挿入される。その第１ピストン５は、軸方向へ形成された筒孔６を有する。前記筒孔６に環状の第２ピストン８が軸方向へ移動可能に挿入される。前記第１ピストン５を軸方向へ押す力が倍力機構２０によって倍力変換されて前記第２ピストン８に伝達される。その倍力機構２０は、前記第１ピストン５と前記第２ピストン８との間に周方向へ所定の間隔をあけて配置された複数の係合部材（係合ボール２２）を有する。前記第２ピストン８の筒孔５１に軸方向へ移動可能に挿入される出力部材２９が、前記第２ピストン８に軸方向に所定の間隔Ｌをあけて当接可能に対面される。前記ハウジング１の基端壁１ｂと前記出力部材２９との間に設けられる付勢手段５６によって、前記出力部材２９が先端側へ移動される。

第２の発明は、次の作用効果を奏する。
上記の倍力機構の倍力駆動が開始される前に、第２ピストンが付勢手段と出力部材とを介して押圧対象物に当接される。このため、前述の従来技術のように、倍力機構の倍力駆動行程の途中で、第２ピストンが出力部材を介して押圧対象物に当接される場合に比べて、本発明のシリンダ装置では、出力部材が押圧対象物に与える衝撃を緩和できる。

第２の発明は、下記の（５）から（７）の構成を加えることが好ましい。
（５）前記出力部材２９の基端部が前記ハウジング１の基端壁１ｂに受け止め可能に対面される。
この場合、シリンダ装置のリリース状態で、出力部材がハウジングの基端壁に確実に受け止められる。

（６）前記出力部材２９が前記第２ピストン８を介して前記ハウジング１の基端壁１ｂに受け止め可能となるように構成される。
この場合、シリンダ装置のリリース状態で、出力部材が前記第２ピストンを介してハウジングの基端壁に確実に受け止められる。

（７）前記第２ピストン８と前記出力部材２９との間に付勢手段（圧縮バネ４１）が装着され、前記付勢手段（圧縮バネ４１）によって前記第２ピストン８と前記出力部材２９とが離間されるように付勢される。
この場合、ハウジングの基端壁と出力部材との間に設けられる付勢手段と、第２ピストンと出力部材との間に装着される付勢手段とによって、前記第２ピストンと前記出力部材とが離間されるように確実に付勢される。
（８）前記第１ピストン（５）、前記第２ピストン（８）、及び前記出力部材（２９）によって前記ハウジング（１）内がロック室（１５）とリリース室（１６）とに軸方向に区画され、前記ロック室（１５）及び前記リリース室（１６）に圧力流体が給排され、前記出力部材（２９）の受圧面積（Ｓ１）が、前記第２ピストン（８）の環状の受圧部分の受圧面積（Ｓ２）よりも広く設定される。
この場合、ロック室の圧縮空気が出力部材を上方へ移動させる押力は、ロック室の圧縮空気が第２ピストンを上方へ押す力よりも大きくなる。従って、ロック室の圧縮空気が出力部材を第２ピストンよりも上方へ先行させて押動させる。

図１は、本発明の第１実施形態を示し、倍力機構付きシリンダ装置のリリース状態を示す立面視の断面図である。 図２Ａおよび図２Ｂは、上記シリンダ装置の作動説明図であり、前記の図１に類似する図である。 図３Ａおよび図３Ｂは、本発明の第２実施形態を示す。図３Ａは、前記の図１に類似する図である。図３Ｂは、前記の図２Ｂに類似する図である。 図４Ａは、本発明の第３実施形態を示し、前記の図１に類似する図であり、図４Ｂは、図４Ａに示される面４Ｂに沿った断面図である。 図５Ａおよび図５Ｂは、上記シリンダ装置の作動説明図であり、前記の図４に類似する図である。

図１から図２Ｂは、本発明の第１実施形態を示している。この第１実施形態は、ワーク（押圧対象物）Ｗを下方から押し上げる倍力機構付きシリンダ装置を例示してある。まず、図１により、倍力機構付きシリンダ装置の構造を説明する。

上記の倍力機構付きシリンダ装置のハウジング１が、複数のボルト（図示せず）によって、固定台としてのテーブルＴに固定されている。そのハウジング１が上端壁（先端壁）１ａと下端壁（基端壁）１ｂと胴部１ｃとを有する。

上記ハウジング１内にシリンダ孔２が上下方向（軸方向）に形成される。そのシリンダ孔２内で上端壁１ａからガイド筒３が下方へ突設される。シリンダ孔２に倍力用の第１ピストン５が上下方向へ移動可能で保密状に挿入される。第１ピストン５に筒孔６が上下方向へ貫通され、その筒孔６に第２ピストン８が上下方向へ移動可能で保密状に挿入される。

上記の第２ピストン８は、第１ピストン５の筒孔６に挿入されるピストン本体９と、そのピストン本体９から上方へ一体的に突設されたピストンロッド１０とを有する。そのピストンロッド１０の外周部に設けたガイド面１１が、ガイド筒３の筒孔１２に挿入される。ピストンロッド１０の外周部からピン１３が半径方向の外方へ突設される。そのピン１３が、ガイド筒３の筒壁３ａに上下方向に形成された案内溝１４に挿入される。これにより、ハウジング１のガイド筒３に対して第２ピストン８が上下方向へ案内されると共に、回り止めされる。

上記の第１ピストン５及び第２ピストン８によってハウジング１の内部空間が２つの室に区画される。第１ピストン５及び第２ピストン８の下側にロック室１５が形成されると共に、第１ピストン５及び第２ピストン８の上側にリリース室１６が形成される。ロック室１５に圧縮空気（圧力流体）を供給および排出する給排路１７がハウジング１の上端壁１ａおよび胴部１ｃに形成されると共に、リリース室１６に圧縮空気（圧力流体）を供給および排出する別の給排路１８がハウジング１の上端壁１ａに形成される。また、ロック室１５に保持バネ１９が装着され、その保持バネ１９が第１ピストン５を上方へ付勢している。

上記リリース室１６内に倍力機構２０が配置される。その倍力機構２０は、ロック室１５の圧縮空気が第１ピストン５を上方（リリース室１６側）へ押す力を倍力変換して第２ピストン８に伝達するように構成される。

上記倍力機構２０は、次のように構成される。
上記ガイド筒３の筒壁３ａの下部に支持孔２１が周方向へ所定の間隔をあけて半径方向へ貫通される。支持孔２１に係合ボール（係合部材）２２が半径方向に移動可能に挿入される。上記係合ボール２２に対応させるようにピストンロッド１０の外周部にカム溝２３が形成される。そのカム溝２３の底壁に形成されるカム面２４が、下方へ向かうにつれて軸心に近づくように（小径になるように）形成されている。そのカム面２４に係合ボール２２が当接可能になっている。また、第１ピストン５の筒孔６の上半部分に押圧面２７が下方へ向かうにつれて軸心に近づくように形成される。その押圧面２７に係合ボール２２が当接可能になっている。

上記の押圧面２７の上側で筒孔６に押部２８がロック室１５側へ向かうにつれて軸心に近づくように形成される。これにより、倍力機構２０の倍力駆動の開始時に、押部２８が係合ボール２２を半径方向の内方へ押し出す。また、シリンダ装置のロック駆動の開始時から倍力機構２０の倍力駆動の開始直前までのロック駆動工程で、押部２８が係合ボール２２をピストンロッド１０のガイド面１１へ向けて半径方向の内方へ押す。なお、押部２８が係合ボール２２を半径方向の内方へ押す力は、押圧面２７が係合ボール２２を半径方向の内方へ押す力よりも小さくなるように設定されている。

上記ピストンロッド１０に出力部材２９が上下方向に移動可能に連結される。ここで、本実施形態において、出力部材２９がクランプロッド３０によって構成される。そのピストンロッド１０の上面に装着孔１０ａが上方に向けて開口され、その装着孔１０ａにクランプロッド３０の小径部３０ａが上下方向に移動可能に挿入される。クランプロッド３０の小径部３０ａの上側に大径部３０ｂが形成される。その大径部３０ｂがガイド筒３の筒孔１２に保密状に挿入される。ピストンロッド１０の上面に係合部３３が形成される。その係合部３３に当接可能な係止部３４がクランプロッド３０の大径部３０ｂの下端面に形成される。ピストンロッド１０の装着孔１０ａの周壁からピン３７が半径方向の内方へ突設される。そのピン３７が、クランプロッド３０の小径部３０ａに上下方向に形成された長穴３８に挿入される。また、クランプロッド３０の上端面に形成された押圧部４０が、ワーク（押圧対象物）Ｗの下面に当接可能となっている。

上記ピストンロッド１０の装着孔１０ａ内に圧縮バネ（付勢手段）４１が装着される。その圧縮バネ４１がピストンロッド１０に対してクランプロッド３０を上方に付勢し、クランプロッド３０の長穴３８の下端面がピストンロッド１０のピン３７に受け止められている。これにより、ピストンロッド１０の係合部３３がクランプロッド３０の係止部３４に所定の間隔Ｌをあけて当接可能に対面される。

上記第１実施形態に示すシリンダ装置は、図１から図２Ｂに示すように、次のように作動する。
図１のリリース状態では、ロック室１５から圧縮空気が排出されると共に、リリース室１６に圧縮空気が供給されている。これにより、リリース室１６の圧縮空気が第１ピストン５および第２ピストン８を下限位置に下降させている。
上記リリース状態でクランプロッド３０の上方にワークＷが搬入され、そのワークＷが、テーブルＴから上方に突設される支持ピン４２上に載置される。

上記シリンダ装置を図１のリリース状態から図２Ｂのロック状態にロック駆動するときに、リリース室１６から圧縮空気が排出されると共に、ロック室１５に圧縮空気が供給される。すると、ロック室１５の圧縮空気が第２ピストン８を上方に移動させていく。この状態では、ピストンロッド１０のガイド面１１が係合ボール２２の半径方向の内方への移動を阻止して、第１ピストン５の押部２８が係合ボール２２を介してガイド筒３の支持孔２１の上壁に受け止められる（即ち、第１ピストン５が係合ボール２２を介してガイド筒３に連結される）ので、第１ピストン５の上昇が阻止されている。また、図２Ａに示すように、第２ピストン８は、第１ピストン５を置き残して低負荷で所定ストロークだけ上昇する。すると、第２ピストン８が圧縮バネ４１を介してクランプロッド３０を上昇させる。これにより、クランプロッド３０の押圧部４０がワークＷの下面に当接される。その結果、クランプロッド３０がワークＷに受け止められるが、第２ピストン８が圧縮バネ４１の付勢力に抗して上昇されていく。

引き続いて、第２ピストン８が上方に移動されて、第２ピストン８のカム面２４が係合ボール２２の高さ位置まで上昇する。すると、係合ボール２２が半径方向の内方へ移動することが許容される。次いで、ロック室１５の圧縮空気の圧力に相当する押圧力および保持バネ１９の付勢力の合力が、第１ピストン５の押部２８を介して係合ボール２２を半径方向の内方へ移動させ、係合ボール２２がカム面２４を押圧する。これにより、第１ピストン５とガイド筒３（ハウジング１）との連結が解除されると共に、第１ピストン５が係合ボール２２を介して第２ピストン８とが連結される。引き続いて、第１ピストン５が、押圧面２７と係合ボール２２とカム面２４とを介して第２ピストン８を前記の圧縮バネ４１の付勢力に抗して上方へ移動させる。すると、図２Ｂに示すように、ピストンロッド１０の係合部３３がクランプロッド３０の係止部３４当接される。これにより、第２ピストン８がクランプロッド３０を介してワークＷを下方から押圧して支持する。その結果、シリンダ装置がリリース状態からロック状態に切り換えられる。

上記ロック状態において、何らかの原因でロック室１５の圧力が低下または消失した場合であっても、保持バネ１９の上方への付勢力が倍力機構２０（押圧面２７，係合ボール２２，カム面２４）の楔作用を介してロック状態を機械的に保持するので、そのロック状態が確実に維持される。

上記シリンダ装置を図２Ｂのロック状態から図１のリリース状態へ切り換えるときには、その図２Ｂのロック状態で、ロック室１５から圧縮空気が排出されると共に、リリース室１６に圧縮空気が供給されると、リリース室１６の圧縮空気が第１ピストン５を下降させていく。すると、係合ボール２２の半径方向の外方への移動が許容される。次いで、リリース室１６の圧縮空気が第２ピストン８を下降させ、その第２ピストン８のカム面２４が係合ボール２２を半径方向の外方へ押動させていく。すると、第１ピストン５が下端壁１ｂによって下方から受け止められ、これとほぼ同時に、上記ピストンロッド１０のガイド面１１が係合ボール２２の半径方向の内方への移動を阻止する。このため、第１ピストン５と第２ピストン８との連結状態が解除されると共に、上記第１ピストン５が係合ボール２２を介してガイド筒３の支持孔２１の周壁に受け止められ、その第１ピストン５の上昇が阻止される。その後、上下方向への移動が阻止された第１ピストン５に対して第２ピストン８がさらに下降される。すると、ピストンロッド１０のピン３７がクランプロッド３０の長穴３８の下端壁に当接されることにより、第２ピストン８がクランプロッド３０を下方に移動させていく。引き続いて、その第２ピストン８の下端面がハウジング１の下端壁１ｂに受け止められる。これにより、シリンダ装置がロック状態からリリース状態に切り換えられる。

第１実施形態は次の長所を奏する。
上記の第１実施形態では、倍力機構２０の倍力駆動が開始される前に、第２ピストン８が圧縮バネ４１とクランプロッド３０とを介してワークＷに当接される。このため、前述の従来技術のように、倍力機構の倍力駆動行程の途中で、クランプロッドがワークに当接される場合に比べて、本実施形態のシリンダ装置では、クランプロッド３０がワークＷに与える衝撃を緩和できる。

図３Ａおよび図３Ｂまたは図４Ａから図５Ｂは、本発明の第２実施形態または第３実施形態を示し、上記の第１実施形態の構成部材と同じ部材(または類似する部材)には原則として同一の参照数字を付けて説明する。この第２実施形態の倍力機構付きシリンダ装置を適用したリンク式クランプ装置を例示している。

図３Ａおよび図３Ｂに示す第２実施形態が上記の第１実施形態と異なる点は次の通りである。
前記クランプロッド３０の上端部に挿通孔が水平方向に形成される共に、クランプアーム４４の左端部に挿通孔が水平方向に形成される。そのクランプロッド３０の挿通孔とクランプアーム４４の挿通孔とに連結ピンが挿入される。これにより、クランプロッド３０の上端部にクランプアーム４４の左端部が垂直面内で揺動可能に連結される。また、クランプロッド３０の右側でハウジング１の上端壁１ａに枢支部４５が上方へ突設される。その枢支部４５にリンク部材４６の下端部が揺動可能に連結される。そのクランプアーム４４の長手方向の途中部にリンク部材４６の上端部が揺動可能に連結される。クランプアーム４４の右端部に押圧具４８が装着される。その押圧具４８の下端部に押圧部４８ａが形成され、その押圧部４８ａがワークＷに当接可能となっている。
なお、本実施形態では、クランプロッド３０とクランプアーム４４とによって出力部材２９が構成される。

図３Ａに示すように、第２ピストン８が環状に形成され、その第２ピストン８の筒孔５１にクランプロッド３０が上下方向に移動可能で保密状に挿入される。そのクランプロッド３０の下端面がハウジング１の下端壁１ｂに当接可能となっている。これにより、リリース状態では、リリース室１６の圧縮空気が第２ピストン８を介してクランプロッド３０の下ロッド５３を下限位置に押動させ、その下ロッド５３の下端面がハウジング１の下端壁１ｂに受け止められる。その結果、リリース状態で、クランプロッド３０は、上下方向への移動が阻止され、リリース状態が確実に維持される。

第２実施形態は次の長所を奏する。
上記の第２実施形態では、倍力機構２０の倍力駆動が開始される前に、第２ピストン８が圧縮バネ４１と出力部材２９（クランプロッド３０とクランプアーム４４）とを介してワークＷに当接される。このため、前述の従来技術のように、倍力機構の倍力駆動行程の途中で、クランプロッドがワークに当接される場合に比べて、本実施形態のシリンダ装置では、出力部材２９がワークＷに与える衝撃を緩和できる。

図４Ａから図５Ｂは、本発明の第３実施形態を示し、その第３実施形態が上記の第１実施形態および第２実施形態と異なる点は次の通りである。
本実施形態のシリンダ装置は、図４Ａに示すように、第１ピストン５の筒孔６に筒状の第２ピストン８が上下方向に移動可能で保密状に挿入される。その第２ピストン８に上下方向に筒孔５１が貫通される。その筒孔５１に出力部材２９のクランプロッド３０が上下方向に移動可能で保密状に挿入される。第２ピストン８の下端面がハウジング１の下端壁１ｂに当接可能となっている。また、前記の筒孔５１の一部を構成する装着孔１０ａに、圧縮バネ（付勢手段）４１が装着される。

上記クランプロッド３０がガイド筒３の筒孔１２に挿入される。その筒孔１２の内周壁に形成された凹部に、ボール５４が半径方向の内方へ突設されるように装着される。そのボール５４が、ピストンロッド１０の外周壁に上下方向に形成された案内溝５５に挿入される。これにより、第２ピストン８がハウジング１のガイド筒３に対して上下方向へ移動可能に回り止めされる。

上記の第１ピストン５と第２ピストン８とクランプロッド３０とによってシリンダ孔２が上下に２つの室に区画される。第１ピストン５と第２ピストン８とクランプロッド３０との下側にロック室１５が形成されると共に、第１ピストン５と第２ピストン８とクランプロッド３０との上側にリリース室１６が形成される。

上記クランプロッド３０は、ガイド筒３の筒孔１２に挿入されるロッド本体５２と、ロッド本体５２よりも大径となるように当該ロッド本体５２の下側に形成された下ロッド５３とを有する。上記ロック室１５又はリリース室１６の圧縮空気の圧力が下ロッド５３に作用し、その下ロッド５３の受圧部分の受圧面積Ｓ１は、第２ピストン８の環状の受圧部分の受圧面積Ｓ２よりも広く設定される。このため、ロック室１５の圧縮空気がクランプロッド３０を上方へ移動させる押力は、ロック室１５の圧縮空気が第２ピストン８を上方へ押す力よりも大きくなる。従って、ロック室１５（又はリリース室１６）の圧縮空気がクランプロッド３０を第２ピストン８よりも上方へ（下方へ）先行させて押動させる。本実施形態において、クランプロッド３０を第２ピストン８に対して上方へ移動させる付勢手段５６が、ロック室１５と当該ロック室１５に供給される圧縮空気によって構成される。
ここで、付勢手段５６は、ロック室１５等によって構成されることに代えて、クランプロッド３０の下端面とハウジング１の下端壁１ｂとの間に装着される圧縮バネであってもよい。

また、上記の第３実施形態のシリンダ装置では、上記の圧縮バネ４１を省略してもよい。この場合、付勢手段５６としてのロック室１５に圧縮空気が供給されることにより、その圧縮空気の圧力に相当する押力が、クランプロッド３０を第２ピストン８よりも先行させて上方へ移動させるように当該クランプロッド３０に作用する。

上記第３実施形態に示すシリンダ装置は、図４Ａから図５Ｂに示すように、次のように作動する。
図４Ａのリリース状態では、ロック室１５から圧縮空気が排出されると共に、リリース室１６に圧縮空気が供給されている。これにより、リリース室１６の圧縮空気が第１ピストン５と第２ピストン８とクランプロッド３０とを下限位置に移動させている。
上記リリース状態でクランプロッド３０の上方から搬送機構（図示しない）によってワークＷが搬入され、そのワークＷがテーブルＴ上に載置される。

上記シリンダ装置を図４Ａのリリース状態から図５Ｂのロック状態にロック駆動させるときに、リリース室１６から圧縮空気が排出されると共に、ロック室１５に圧縮空気が供給される。すると、ロック室１５の圧縮空気がクランプロッド３０と第１ピストン５と第２ピストン８とを上方に押圧する。この状態では、ピストンロッド１０のガイド面１１が係合ボール２２の半径方向の内方への移動を阻止して、第１ピストン５の押部２８が係合ボール２２を介してガイド筒３の支持孔２１の上壁に受け止められる（即ち、第１ピストン５が係合ボール２２を介してガイド筒３に連結される）ので、第１ピストン５の上昇が阻止されている。また、第１ピストン５が係合ボール２２を介してピストンロッド１０のガイド面１１を押圧しているので、第２ピストン８は、係合ボール２２とガイド面１１と間に生じる摩擦力に抗して上昇していく。すると、ロック室１５の圧縮空気の圧力に相当する押圧力と圧縮バネ４１の付勢力とによってクランプロッド３０が第２ピストン８よりも先行して上方へ移動される。次いで、図５Ａに示すように、クランプロッド３０の下ロッド５３の上面５３ａが筒孔５１の大径孔の天井壁５１ａに当接されると、クランプロッド３０と第２ピストン８とが一体となって上方へ移動されていく。すると、クランプアーム４４の押圧部４４ａがワークＷの上面に当接される。引き続いて、第２ピストン８が圧縮バネ４１の付勢力に抗して上昇されていく。

引き続いて、第２ピストン８のカム面２４が係合ボール２２に対面する高さ位置まで上昇されると、係合ボール２２が半径方向の内方へ移動することが許容される。次いで、ロック室１５の圧縮空気の圧力に相当する押圧力および保持バネ１９の付勢力の合力が、第１ピストン５を上昇させていき、その第１ピストン５が押部２８を介して係合ボール２２を半径方向の内方へ移動させ、さらに、係合ボール２２がカム面２４を押圧する。これにより、第１ピストン５が係合ボール２２を介してガイド筒３（ハウジング１）に連結された状態が解除されると共に、第１ピストン５が係合ボール２２を介して第２ピストン８に連結される。これにより、第１ピストン５が係合ボール２２を介して第２ピストン８を上方へ移動させていく。すると、図５Ｂに示すように、ピストンロッド１０の係合部３３がクランプロッド３０の係止部３４に当接される。これにより、第２ピストン８が倍力機構２０とクランプロッド３０とクランプアーム４４とを介してワークＷを上方から押圧する。その結果、シリンダ装置がリリース状態からロック状態に切り換えられる。

上記ロック状態において、何らかの原因でロック室１５の圧力が低下または消失した場合であっても、保持バネ１９の上方への付勢力が倍力機構２０（押圧面２７，係合ボール２２，カム面２４）の楔作用を介してロック状態を機械的に保持するので、そのロック状態が確実に維持される。

上記シリンダ装置を図５Ｂのロック状態から図４Ａのリリース状態へ切り換えるときには、その図５Ｂのロック状態で、ロック室１５から圧縮空気が排出されると共に、リリース室１６に圧縮空気が供給されると、リリース室１６の圧縮空気が保持バネ１９の上方への付勢力に抗して第１ピストン５を下降させていく。すると、係合ボール２２の半径方向の外方への移動が許容される。次いで、リリース室１６の圧縮空気が第２ピストン８を下降させ、その第２ピストン８のカム面２４が係合ボール２２を半径方向の外方へ押動させていく。このとき、第２ピストン８に対して圧縮バネ４１がクランプロッド３０を上方へ付勢しているので、クランプロッド３０が上限位置に置き残される。引き続いて、筒孔５１の大径孔の天井壁５１ａがクランプロッド３０の下ロッド５３の上面５３ａに当接されると、第２ピストン８とクランプロッド３０とが一体となって下方へ移動されていく。次いで、第１ピストン５が下端壁１ｂに下方から受け止められ、これとほぼ同時に、上記ピストンロッド１０のガイド面１１が係合ボール２２を半径方向の外方へ押し出す。このため、第１ピストン５と第２ピストン８との連結状態が解除されると共に、上記第１ピストン５が係合ボール２２を介してガイド筒３の支持孔２１の周壁に受け止められる。これにより、その第１ピストン５の上昇が阻止される。その後、第２ピストン８とクランプロッド３０とがさらに下降されていくと、第２ピストン８の下端面がハウジング１の下端壁１ｂに下方から受け止められる。さらに、クランプロッド３０が圧縮バネ４１を距離Ｌだけ押し縮めて、クランプロッド３０の係合部３３がピストンロッド１０の係止部３４に下方から受け止められる。これにより、シリンダ装置がロック状態からリリース状態に切り換えられる。

ところで、上記の第１,２実施形態のシリンダ装置では、クランプロッド３０が下限位置へ移動されたリリース状態において、第２ピストン８とクランプロッド３０とが圧縮バネ４１によって所定の距離Ｌだけ離間されている。
これに対して、上記の第３実施形態のシリンダ装置では、リリース状態で、クランプロッド３０が圧縮バネ４１を距離Ｌだけ押し縮めて、第２ピストン８に当接されている。このため、リリース状態におけるシリンダ装置の高さ寸法が、第１,２実施形態のシリンダ装置の高さ寸法に比べて、少なくとも距離Ｌだけ短くすることができる。

上記の各実施形態は、次のように変更可能である。
上記シリンダ装置の設置姿勢は、例示した姿勢とは上下逆の姿勢であってもよく、また、横向き姿勢で、又は斜め向き姿勢で設置してもよい。
上記の第２ピストン８は、ピストン本体９とピストンロッド１０とによって構成されることに限らず、ピストンロッドを省略してもよい。この場合、カム溝２３およびカム面がピストン本体９の外周面に形成されると共に、装着孔１０ａがピストン本体９の上端部に形成される。
上記の係合ボール２２の設置数量は、３つ又は４つが好ましいが、２つ又は５つ以上であってもよい。
上記の係合ボール２２が挿入される支持孔２１は、ガイド筒３の筒壁３ａに水平方向へ貫通させることに代えて、斜め方向へ貫通させてもよい。
上記の係合部材は、例示した係合ボール２２に限られず、例えば、円柱形のコロ等の他の形状の部材であってもよい。
本発明のシリンダ装置に使用される圧力流体は、例示した圧縮空気に代えて、他の圧縮気体や圧油等の液体であってもよい。
上記の付勢手段は、例示した圧縮バネ４１に代えて、ゴムや樹脂などの弾性部材や、ガススプリングであってもよい。
その他に、当業者が想定できる範囲で種々の変更を行えることは勿論である。

Ｗ：ワーク（押圧対象物）,１：ハウジング,１ａ：上端壁（先端壁），１ｂ：下端壁（基端壁），３：ガイド筒,３ａ：筒壁，５：第１ピストン，６：筒孔，８：第２ピストン，１０ａ：装着孔，１５：ロック室，１６：リリース室，１９：保持バネ,２０：倍力機構，２１：支持孔，２２：係合ボール（係合部材），２４：カム面，２７：押圧面,２９：出力部材,４０：押圧部（出力部），４１：圧縮バネ（付勢手段）．

Claims (5)

1. ハウジング（１）に軸方向へ移動可能に挿入されると共に、軸方向へ形成された筒孔（６）を有する第１ピストン（５）と、
   前記筒孔（６）に軸方向へ移動可能に挿入される環状の第２ピストン（８）と、
   前記第１ピストン（５）と前記第２ピストン（８）との間に周方向へ所定の間隔をあけて配置された複数の係合部材（２２）を有する倍力機構（２０）であって、前記第１ピストン（５）を軸方向へ押す力を倍力変換して前記第２ピストン（８）に伝達する倍力機構（２０）と、
   前記第２ピストン（８）の筒孔（５１）に軸方向へ移動可能に挿入されると共に、前記第２ピストン（８）に軸方向に所定の間隔（Ｌ）をあけて当接可能に対面される出力部材（２９）と、
   前記ハウジング（１）の基端壁（１ｂ）と前記出力部材（２９）との間に設けられる付勢手段（５６）であって、前記出力部材（２９）を前記第２ピストン（８）に対して先端側へ移動させる付勢手段（５６）と、を備える、
   ことを特徴とする倍力機構付きシリンダ装置。
2. 請求項１の倍力機構付きシリンダ装置において、
   前記出力部材（２９）の基端部が前記ハウジング（１）の基端壁（１ｂ）に受け止め可能に対面される、
   ことを特徴とする倍力機構付きシリンダ装置。
3. 請求項１の倍力機構付きシリンダ装置において、
   前記出力部材（２９）が前記第２ピストン（８）を介して前記ハウジング（１）の基端壁（１ｂ）に受け止め可能となるように構成される、
   ことを特徴とする倍力機構付きシリンダ装置。
4. 請求項１の倍力機構付きシリンダ装置において、
   前記第２ピストン（８）と前記出力部材（２９）との間に付勢手段（４１）が装着され、前記付勢手段（４１）によって前記第２ピストン（８）と前記出力部材（２９）とが離間されるように付勢される、
   ことを特徴とする倍力機構付きシリンダ装置。
5. 請求項１の倍力機構付きシリンダ装置において、
   前記第１ピストン（５）、前記第２ピストン（８）、及び前記出力部材（２９）によって前記ハウジング（１）内がロック室（１５）とリリース室（１６）とに軸方向に区画され、前記ロック室（１５）及び前記リリース室（１６）に圧力流体が給排され、
   前記出力部材（２９）の受圧面積（Ｓ１）が、前記第２ピストン（８）の環状の受圧部分の受圧面積（Ｓ２）よりも広く設定される、
   ことを特徴とする倍力機構付きシリンダ装置。

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