JP7369460B2 - 保持弁付き空気圧シリンダ装置 - Google Patents

Description

この発明は、保持弁を備える空気圧シリンダ装置に関する。

この種の保持弁を備える流体圧シリンダ装置には、従来では、特許文献１(日本国・実用新案登録第２５２４６８８号公報)に記載された油圧シリンダ装置がある。その従来技術は、次のように構成されている。

ハウジング内にシリンダ孔が形成され、そのシリンダ孔にピストンが移動可能に挿入される。そのピストンの右側にロック室が形成され、そのロック室に圧油を供給および排出させる給排路がハウジング内に設けられる。その給排路の途中部に保持弁が装着され、その保持弁によって給排路が遮断および開放される。上記の油圧シリンダ装置のロック状態で、何らかの原因により、ロック室への圧油供給が停止されたときに、ロック室内の圧油の圧力によって保持弁が閉弁される。

実用新案登録第２５２４６８８号公報

上記の従来技術は次の問題がある。

上記油圧シリンダにおいて、作動室（ロック室）への圧油の供給が停止された状態で、当該油圧シリンダ装置を長時間放置すると、空気の圧縮率に比べて油の圧縮率が小さいので作動室内の圧油が外部へ微量でも漏れ出ると圧力が低下して、クランプ力が低下する。

本発明の目的は、流体圧シリンダ装置の作動室への流体供給が停止された状態で、作動状態を長時間維持できる流体圧シリンダ装置を提供することにある。

上記の目的を達成するため、第１発明は、例えば、図１Ａから図２Ｃ，図３および図４，図５および図６，図７Ａおよび図７Ｂに示すように、空気圧シリンダ装置を次のように構成した。

ハウジング５内に出力部材７が軸方向に移動可能に挿入される。前記出力部材７の前記軸方向の基端側に第１作動室２０が形成される。前記出力部材７の前記軸方向の先端側に第２作動室２１が形成される。前記ハウジング５に形成される第１給排路２４が、前記第１作動室２０に圧縮エアを供給および排出させる。前記ハウジング５に形成される第２給排路２６が、前記第２作動室２１に圧縮エアを供給および排出させる。前記第１給排路２４の途中部に設けられる第１保持弁３０が、当該第１給排路２４を遮断および開放させる。前記第１保持弁３０は、次のように構成される。前記ハウジング５に形成される第１装着孔３１に、前記第１保持弁３０の第１ケーシング３２が装着される。前記第１ケーシング３２内に第１弁孔３３が形成される。前記第１弁孔３３の内周壁に第１弁座３４が形成される。前記第１弁孔３３に移動可能に挿入される第１弁部材３５が、前記第１弁座３４に向けて第１閉弁バネ３８によって付勢される。前記第１弁座３４を挟んで前記第１弁部材３５と反対側の前記第１弁孔３３に、第１操作部材３９が保密状で移動可能に挿入される。その第１操作部材３９が前記第１弁部材３５に当接可能に所定の隙間をあけて対面される。前記第１弁部材３５に対面する前記第１操作部材３９の端面とは反対の端面側に第１受圧室４１が形成される。前記第２作動室２１と前記第１受圧室４１とを第１連通路４４が連通させる。

第１発明は、次の作用効果を奏する。

本発明の空気圧シリンダ装置では、油よりも大きな圧縮率を有する空気（圧縮エア）を駆動流体として利用している。このため、本発明の空気圧シリンダ装置では、第１保持弁によって第１作動室に封止された圧縮エアが、当該第１作動室から外部へ少しずつ漏れ出ても油の場合に比べて圧力低下が少なく、または、圧縮エアが温度低下しても油の場合に比べて圧力低下が少ないので、従来の油圧シリンダ装置に比べて作動状態を長時間維持できる。

また、上記の空気圧シリンダ装置の第１作動室に圧縮エアが供給されている状態で、何らかの原因により、その第１作動室への圧縮エアの供給が停止されたときに、第１作動室内の圧縮エアの圧力と第１閉弁バネの付勢力によって第１保持弁が閉弁される。これにより、第１作動室内の圧縮エアの圧力が確実に維持される。その結果、その第１作動室の圧縮エアの圧力が出力部材を押圧して、圧縮エアの供給が停止したときの空気圧シリンダの作動状態を長時間維持できる。

第１発明は、下記の（１）および（２）の構成を加えることが好ましい。

（１）前記第１作動室２０内であって前記出力部材７と前記ハウジング５の基端壁５ａとの間に保持バネ２２が装着される。

この場合、空気圧シリンダ装置の第１作動室に圧縮エアが供給されている状態で、何らかの原因により、その第１作動室への圧縮エアの供給が停止されたときに、第１作動室内の圧縮エアの圧力と第１閉弁バネの付勢力によって第１保持弁が閉弁される。これにより、第１作動室内の圧縮エアの圧力が確実に維持される。その結果、その第１作動室の圧縮エアの圧力および保持バネの付勢力が出力部材を押圧して、圧縮エアの供給が停止したときの空気圧シリンダの作動状態を長時間維持できる。

（２）例えば、図３および図４に示すように、前記第２給排路２６の途中部に設けられる第２保持弁５０が、当該第２給排路２６を遮断および開放させる。その第２保持弁５０は、下記のように構成される。前記ハウジング５に形成される第２装着孔５１に前記第２保持弁５０の第２ケーシング５２が装着される。前記第２ケーシング５２内に第２弁孔５３が形成される。前記第２弁孔５３の内周壁に第２弁座５４が形成される。前記第２弁孔５３に移動可能に挿入される第２弁部材５５が、前記第２閉弁バネ５８によって前記第２弁座５４に向けて付勢される。前記第２弁座５４を挟んで前記第２弁部材５５と反対側の前記第２弁孔５３に保密状で移動可能に挿入される第２操作部材５９が、前記第２弁部材５５に当接可能に所定の隙間をあけて対面される。前記第２弁部材５５に対面する前記第２操作部材５９の端面とは反対の端面側に第２受圧室６１が形成される。前記第１作動室２０と前記第２受圧室６１とを第２連通路６４が連通させる。

この場合、本発明の空気圧シリンダ装置では、油よりも大きな圧縮率を有する空気（圧縮エア）を駆動流体として利用している。このため、本発明の空気圧シリンダ装置では、第２保持弁によって封止された圧縮エアが、第２作動室から外部へ少しずつ漏れ出ても油の場合に比べて圧力低下が少なく、または、圧縮エアが温度低下しても油の場合に比べて圧力低下が少ないので、従来の油圧シリンダ装置を備えるクランプ装置に比べて作動状態を長時間維持できる。

また、空気圧シリンダ装置の第２作動室に圧縮エアが供給されている状態で、何らかの原因により、その第２作動室への圧縮エアの供給が停止されたときに、第２作動室内の圧縮エアの圧力と第２閉弁バネの付勢力によって第２保持弁が閉弁される。これにより、第２作動室内の圧縮エアの圧力が確実に維持される。その結果、その第２作動室の圧縮エアの圧力が保持バネの付勢力に抗して出力部材を押圧して、圧縮エアの供給が停止したときの空気圧シリンダの作動状態を長時間維持できる。

上記の目的を達成するため、第２発明は、空気圧シリンダ装置を次のように構成した。

ハウジング５内に出力部材７が軸方向に移動可能に挿入される。前記出力部材７の前記軸方向の基端側に第１作動室２０が形成される。前記出力部材７の前記軸方向の先端側に第２作動室２１が形成される。前記ハウジング５に形成される第１給排路２４が、前記第１作動室２０に圧縮エアを供給および排出させる。前記ハウジング５に形成される第２給排路２６が、前記第２作動室２１に圧縮エアを供給および排出させる。前記第２給排路２６の途中部に設けられる第２保持弁５０が、当該第２給排路２６を遮断および開放させる。前記第２保持弁５０は、次のように構成される。前記ハウジング５に形成される第２装着孔５１に、前記第２保持弁５０の第２ケーシング５２が装着される。前記第２ケーシング５２内に第２弁孔５３が形成される。前記第２弁孔５３の内周壁に第２弁座５４が形成される。前記第２弁孔５３に移動可能に挿入される第２弁部材５５が、前記第２弁座５４に向けて第２閉弁バネ５８によって付勢される。前記第２弁座５４を挟んで前記第２弁部材５５と反対側の前記第２弁孔５３に、第２操作部材５９が保密状で移動可能に挿入される。その第２操作部材５９が前記第２弁部材５５に当接可能に所定の隙間をあけて対面される。前記第２弁部材５５に対面する前記第２操作部材５９の端面とは反対の端面側に第２受圧室６１が形成される。前記第１作動室２０と前記第２受圧室６１とを第２連通路６４が連通させる。

この場合、本発明の空気圧シリンダ装置では、油よりも大きな圧縮率を有する空気（圧縮エア）を駆動流体として利用している。このため、第２保持弁によって封止された圧縮エアが、第２作動室から外部へ少しずつ漏れ出ても油の場合に比べて圧力低下が少なく、または、圧縮エアが温度低下しても油の場合に比べて圧力低下が少ないので、従来の油圧シリンダ装置を備えるクランプ装置に比べて作動状態を長時間維持できる。

また、上記の空気圧シリンダ装置の第２作動室に圧縮エアが供給されている状態で、何らかの原因により、その第２作動室への圧縮エアの供給が停止されたときに、第２作動室内の圧縮エアの圧力と第２閉弁バネの付勢力によって第２保持弁が閉弁される。これにより、第２作動室内の圧縮エアの圧力が確実に維持される。その結果、その第２作動室の圧縮エアの圧力が出力部材を押圧して、圧縮エアの供給が停止したときの空気圧シリンダの作動状態を長時間維持できる。

図１Ａは、本発明の第１実施形態を示し、クランプ装置のリリース状態における断面視の模式図である。 図１Ｂは、上記クランプ装置のロック状態における断面視の模式図である。 図２Ａは、図１Ａ中のＡ部分の拡大図であり、上記クランプ装置に備えられる第１保持弁を示す図である。 図２Ｂは、図１Ｂ中のＢ部分の拡大図であり、上記クランプ装置に備えられる第１保持弁を示す図である。 図２Ｃは、図２Ａに類似する図であり、上記のクランプ装置に備える第１保持弁が閉弁された状態を示す図である。 図３は、本発明の第２実施形態を示し、図１Ａに類似する図である。 図４は、図３中のＣ部分の拡大図であり、上記クランプ装置に備えられる第２保持弁を示す図である。 図５は、本発明の第３実施形態を示し、図１Ａに類似する図である。 図６は、図５中のＤ部分の拡大図であり、上記クランプ装置に備えられる第１保持弁を示す図である。 図７Ａは、本発明の第４実施形態を示し、旋回式クランプ装置の断面視の模式図である。 図７Ｂは、図７Ａ中におけるＥ－Ｅ線断面図である。

以下、本発明の第１実施形態を図１Ａから図２Ｃによって説明する。この実施形態では、本発明の空気圧シリンダ装置をクランプ装置に適用した場合を例示してある。

固定台１の上部にＴ溝２が左右方向に形成され、そのＴ溝２に沿って可動部材３が左右方向へ移動可能となっている。その可動部材３が有するＴ脚４が、Ｔ溝２に挿入される。その可動部材３にハウジング５が横向け姿勢で固定される。そのハウジング５の内部にシリンダ孔６が形成され、そのシリンダ孔６内に出力部材７が左右方向（軸方向）に移動可能となるように挿入される。その出力部材７は、右側から順に形成されるピストン８と出力ロッド９とを有する。その出力ロッド９の先端部９ａに装着される楔部材１０が、可動部材３の上部に形成される案内面１１に沿って左右方向へ案内される。可動部材３の上部からピン１４が水平方向へ突設される。クランプアーム１５がピン１４を中心に揺動可能となっている。クランプアーム１５の右下部に半球状の凹部１６が形成される。その凹部１６に半球状の伝達部材１７の球状部分が挿入され、伝達部材１７の平面が楔部材１０の楔面１０ａに係合されている。なお、本実施形態の伝達部材１７が半球状に形成されることに代えて、円柱状などの他の形状の部材であってもよい。

上記の出力部材７のピストン８がシリンダ孔６内に保密状で左右方向へ移動可能に挿入されている。そのシリンダ孔６の内部であってピストン８の右側にロック室（第１作動室）２０が形成される。また、ピストン８の左側にリリース室（第２作動室）２１が形成される。ロック室２０内であってピストン８とハウジング５の右壁（基端壁）５ａとの間に保持バネ２２が装着され、その保持バネ２２がハウジング５に対してピストン８を左方へ付勢している。

上記ハウジング５の右下部に第１給排ポート２３が形成される。その第１給排ポート２３とロック室２０との間を連通させる第１給排路２４が、ハウジング５の右壁（基端壁）５ａ内に形成される。その第１給排路２４によって圧縮エアがロック室２０に供給および排出される。また、ハウジング５の左上部に第２給排ポート２５が形成される。その第２給排ポート２５とリリース室２１との間を連通させる第２給排路２６が、ハウジング５の左壁（先端壁）５ｂ内に形成される。その第２給排路２６によって圧縮エアがリリース室２１に供給および排出される。第１給排路２４の途中部に第１保持弁３０が設けられ、その第１保持弁３０によって当該第１給排路２４が遮断および開放される。

上記の第１保持弁３０は、図２Ａから図２Ｃ（および図１Ａ，図１Ｂ）に示すように、次のように構成される。

上記ハウジング５の右壁５ａに第１装着孔３１が左右方向に形成される。その第１装着孔３１の雌ネジ部に第１保持弁３０の第１ケーシング３２が螺合される。第１ケーシング３２は、筒状のケーシング本体３２ａとそのケーシング本体３２ａの左端部に固定される筒状の先端部材３２ｂとを有する。第１装着孔３１に第１保持弁３０が螺合される前に、筒状のケーシング本体３２ａの筒孔に先端部材３２ｂが圧入され、先端部材３２ｂの外周壁に形成された凹部にケーシング本体３２ａの左端部が嵌り込まれている。これにより先端部材３２ｂがケーシング本体３２ａに固定される。その第１ケーシング３２の内部に第１弁孔３３が左右方向に形成される。その第１弁孔３３は、左側から順に形成される中径孔３３ａと小径孔３３ｂと大径孔３３ｃとを有する。中径孔３３ａと小径孔３３ｂとの間に形成される段差部に第１弁座３４が形成される。その第１弁座３４は、右方へ向かうにつれて先細りするようにテーパ状に形成されている。中径孔３３ａ内に第１弁部材３５が左右方向に移動可能に挿入される。第１弁部材３５の外周壁に溝が周方向に形成され、その溝に封止部材としてのＯリングが装着される。そのＯリングの外周部によって第１弁面３６が構成され、その第１弁面３６が第１弁座３４に当接可能となっている。第１弁部材３５に形成された凹部３７の底面と第１弁孔３３の底面との間に第１閉弁バネ３８が装着され、その第１閉弁バネ３８が第１弁部材３５を第１弁座３４に向けて付勢している。その第１弁部材３５の外周壁に連通溝３５ａが左右方向に形成されると共に、その連通溝３５ａと凹部３７とを連通させるように貫通孔３５ｂが第１弁部材３５に形成される。その第１弁部材３５の右端面に開口される圧抜き孔３５ｃが、前述の第１弁部材３５に周方向に形成される溝の周壁に開口される。その圧抜き孔３５ｃの溝側開口部は、封止部材としてのＯリングに封止されている。

上記の大径孔（第１弁座３４を挟んで第１弁部材３５と反対側の第１弁孔３３）３３ｃ内に第１操作部材３９が左右方向へ移動可能で保密状に挿入される。その第１操作部材３９の本体３９ａから突起部３９ｂが第１弁部材３５に向けて突設される。その突起部３９ｂの左端面が第１弁部材３５の右端面に当接可能となるように所定の隙間をあけて対面される。上記の大径孔３３ｃ内であって第１操作部材３９の左側に第１弁室４０が形成され、第１操作部材３９の右側（第１弁部材３５に対面する第１操作部材３９の端面とは反対の端面側）に第１受圧室４１が形成される。その第１受圧室４１およびリリース室２１が、第１連通路４４と、第１ケーシング３２の周壁に形成される貫通孔４６とによって連通される。

第１ケーシング３２の周壁に貫通孔４５が形成される。その貫通孔４５によって、第１操作部材３９の左側の第１弁室４０と第１給排路２４の圧縮エア源側流路２４ａとが連通される。また、第１給排路２４のロック室側流路２４ｂが、第１弁孔３３の中径孔３３ａに連通されている。なお、本実施形態において、貫通孔４５，第１弁孔３３，連通溝３５ａ，貫通孔３５ｂ，圧抜き孔３５ｃ，凹部３７等は、第１給排路２４の一部を構成している。

上記のクランプ装置は、図１Ａから図２Ｃに示すように、次のように作動する。

図１Ａの初期状態（リリース状態）では、圧縮エア源からの圧縮エアが、第２給排ポート２５と第２給排路２６とを通ってリリース室２１に供給されている。このとき、図２Ａに示すように、第２給排路２６の圧縮エアが第１連通路４４を介して第１保持弁３０の第１受圧室４１にも供給される。すると、第１受圧室４１の圧縮エアが第１操作部材３９を左方へ移動させて、その第１操作部材３９が第１弁部材３５を第１弁座３４から左方へ離間させる。このため、第１保持弁３０が開弁される。従って、ロック室２０から圧縮エアが第１給排路２４を通って排出される。これにより、リリース室２１の圧縮エアが保持バネ２２の左方への付勢力に抗して出力部材７を右側限界位置へ移動させている。

上記のクランプ装置を図１Ａ（および図２Ａ）のリリース状態から図１Ｂ（および図２Ｂ）のロック状態へロック駆動させるときに、リリース室２１の圧縮エアが第２給排路２６を通って第２給排ポート２５から外部へ排出されると共に、圧縮エア源からの圧縮エアが第１給排ポート２３と第１給排路２４とを通って第１保持弁３０の第１弁室４０に供給される。すると、その第１弁室４０内の圧縮エアが第１弁部材３５を左方へ移動させて第１保持弁３０を開弁させる。これにより、圧縮エア源の圧縮エアが第１給排路２４を通ってロック室２０に供給される。すると、ロック室２０の圧縮エアおよび保持バネ２２がピストン８を左方へ移動させていき、そのピストン８が出力ロッド９を介して楔部材１０を左方へ移動させていく。次いで、楔部材１０が伝達部材１７を介してクランプアーム１５をピン１４中心に反時計回りの方向へ回動させていく。そのクランプアーム１５がワークＷを上方から押圧する。これにより、クランプ装置がリリース状態からロック状態へ切換えられる。

上記のクランプ装置を図１Ｂ（および図２Ｂ）のロック状態から図１Ａ（および図２Ａ）のリリース状態へリリース駆動させるときに、圧縮エア源からの圧縮エアは、第２給排路２６を通ってリリース室２１に供給されると共に、第１連通路４４を介して第１保持弁３０の第１受圧室４１に供給される。すると、その第１受圧室４１内の圧縮エアが第１操作部材３９を左方へ移動させて、その第１操作部材３９が第１弁部材３５を第１弁座３４から離間するように左方へ移動させる。これにより、第１保持弁３０が開弁されて、ロック室２０内の圧縮エアが第１給排路２４を通って外部に排出される。ここで、第１操作部材３９が第１弁部材３５を第１弁座３４から離間するように左方へ移動させても、ロック室２０の圧力によってＯリングが半径方向の外方へ膨張して、第１弁部材３５の外周面と第１弁孔３３の中径孔３３ｂとの間に形成された隙間をＯリングが塞いでロック室２０の圧縮エアが外部へ排出できないことがある。この場合に、ロック室２０の圧縮エアは、膨張したＯリングの内周壁と第１弁部材３５の溝との間に形成された隙間と、圧抜き孔３５ｃとを通って外部へ排出される。その結果、そのリリース室２１内の圧縮エアがピストン８と出力ロッド９と楔部材１０とを右方へ移動させていく。次いで、クランプアーム１５がバネの弾性復元力により時計回りの方向へ回動していく。そのクランプアーム１５がワークＷから離間されていく。これにより、クランプ装置がロック状態からリリース状態へ切換えられる。

また、上記のロック状態において、圧縮エア源からロック室２０に供給される圧縮エアが、何らかの原因により、供給停止されることがある。この場合、ロック室２０内の高圧の圧縮エアが、当該ロック室２０よりも低圧の外部へ第１給排路２４を通って流れようとするが、ロック室側給排路２４ｂ内の圧縮エアと第１閉弁バネ３８とが第１弁部材３５を第１弁座３４に向けて右方へ移動させて、第１保持弁３０を閉弁させる。その結果、高圧に保たれたロック室２０内の圧縮エアと保持バネ２２とにより、クランプ装置のロック状態が維持される。

上記の実施形態は次の作用効果を奏する。

上記クランプ装置のロック状態で、何らかの原因により、そのロック室２０への圧縮エアの供給が停止されたときに、ロック室２０内の圧縮エアの圧力と第１閉弁バネ３８の付勢力によって第１保持弁３０が閉弁される。これにより、ロック室２０内の圧縮エアの圧力が確実に維持される。その結果、そのロック室２０の圧縮エアの圧力および保持バネ２２の付勢力が出力部材７のピストン８を左方に押圧して、クランプ装置のロック状態を長時間維持できる。

また、本発明のクランプ装置では、油よりも大きな圧縮率を有する空気（圧縮エア）を駆動流体として利用する空気圧シリンダ装置を備えている。このため、本発明のクランプ装置では、第１保持弁３０によってロック室２０に封止された圧縮エアが当該ロック室２０から外部へ少しずつ漏れ出ても油の場合に比べて圧力低下が少なく、または、圧縮エアが温度低下しても油の場合に比べて圧力低下が少ないので、従来の油圧シリンダ装置を備えるクランプ装置に比べてロック状態を長時間維持できる。

図３および図４，図５および図６，図７Ａおよび図７Ｂは、本発明の第２実施形態から第４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。図３および図４では、第２実施形態の空気圧シリンダ装置を適用したクランプ装置を例示している。

図３および図４の第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。
第２給排路２６の途中部に第２保持弁５０が設けられ、その第２保持弁５０によって当該第２給排路２６が遮断および開放される。

上記の第２保持弁５０は、第１実施形態の第１保持弁３０と同じ構造であり、図３，図４を参照して、その構造を説明する。

上記ハウジング５の左壁５ｂに第２装着孔５１が上下方向に形成される。その第２装着孔５１の雌ネジ部に第２保持弁５０の第２ケーシング５２が螺合される。第２ケーシング５２は、筒状のケーシング本体５２ａとそのケーシング本体５２ａの上端部に固定される筒状の先端部材５２ｂとを有する。第１装着孔３１に第１保持弁３０が螺合される前に、筒状のケーシング本体３２ａの筒孔に先端部材３２ｂが圧入され、先端部材５２ｂの外周壁に形成された凹部にケーシング本体５２ａの上端部が嵌り込まれている。これにより先端部材５２ｂがケーシング本体５２ａに固定される。その第２ケーシング５２の内部に第２弁孔５３が上下方向に形成される。その第２弁孔５３は、上側から順に形成される中径孔５３ａと小径孔５３ｂと大径孔５３ｃとを有する。中径孔５３ａと小径孔５３ｂとの間に形成される段差部に第２弁座５４が形成される。その第２弁座５４は、下方へ向かうにつれて先細りするようにテーパ状に形成されている。中径孔５３ａ内に第２弁部材５５が上下方向に移動可能で挿入される。第２弁部材５５の外周壁に溝が周方向に形成され、その溝に封止部材としてのＯリングが装着される。そのＯリングの外周部によって第２弁面５６が構成され、その第２弁面５６が第２弁座５４に当接可能となっている。第２弁部材５５に形成された凹部５７の底面と第２弁孔５３の底面との間に第２閉弁バネ５８が装着され、その第２閉弁バネ５８が第２弁部材５５を第２弁座５４に向けて付勢している。その第２弁部材５５の外周壁に連通溝５５ａが上下方向に形成されると共に、その連通溝５５ａと凹部５７とを連通させるように貫通孔５５ｂが第２弁部材５５に形成される。その第２弁部材５５の右端面に開口される圧抜き孔５５ｃが、前述の第２弁部材５５に周方向に形成される溝の周壁に開口される。その圧抜き孔５５ｃの溝側の開口部は、封止部材としてのＯリングに封止されている。

上記の大径孔５３ｃ内に第２操作部材５９が上下方向へ移動可能で保密状に挿入される。その第２操作部材５９の本体５９ａから突起部５９ｂが第２弁部材５５に向けて突設される。その突起部５９ａの上端面が第２弁部材５５の下端面に当接可能となるように所定の隙間をあけて対面される。上記の大径孔５３ｃ内であって第２操作部材５９の上側（第２弁部材５５に対面する端面側）に第２弁室６０が形成され、第２操作部材５９の下側（第２弁部材５５に対面する端面と反対の端面側）に第２受圧室６１が形成される。その第２受圧室６１およびロック室２０が、第２連通路６４と、第２ケーシング５２の周壁に形成される貫通孔６６とによって連通されている。

図４に示すように、第２ケーシング５２の周壁に貫通孔６５が形成される。その貫通孔６５によって、第２操作部材５９の上側の第２弁室６０と第２給排路２６の圧縮エア源側給排路２６ａとが連通される。また、第２給排路２６のリリース室側給排路２６ｂが、第２弁孔５３の中径孔５３ａに連通されている。なお、本実施形態において、貫通孔６５，第２弁孔５３，連通溝５５ａ，貫通孔５５ｂ，圧抜き孔５５ｃ，凹部５７等は、第２給排路２６の一部を構成している。

上記のクランプ装置は、図３，図４（および図２Ａから図２Ｃ）を参照して、次のように作動する。

図３の初期状態（リリース状態）では、リリース室２１に圧縮エアが第２給排路２６を通って供給されると共に、第１連通路４４を通って第１保持弁３０の第１受圧室４１にも供給される。すると、第１受圧室４１の圧縮エアが第１操作部材３９を左方へ移動させて、その第１操作部材３９が第１弁部材３５を第１弁座３４から左方へ離間させる。このため、第１保持弁３０が開弁される。従って、ロック室２０から圧縮エアが第１給排路２４を通って排出される。これにより、リリース室２１の圧縮エアが保持バネ２２の左方への付勢力に抗して出力部材７のピストン８を右側限界位置へ移動させている。

上記のクランプ装置を図３（および図４）のリリース状態からロック状態へロック駆動させるときに、圧縮エアが第１給排路２４を通ってロック室２０に供給されると共に、第２連通路６４を通って第２保持弁５０の第２受圧室６１にも供給される。すると、第２受圧室６１の圧縮エアが第２操作部材５９を上方へ移動させて、その第２操作部材５９が第２弁部材５５を第２弁座５４から上方へ離間させる。これにより、第２保持弁５０が開弁されて、リリース室２１から圧縮エアが第２給排路２６を通って排出される。ここで、第２操作部材５９が第２弁部材５５を第２弁座５４から離間するように上方へ移動させても、リリース室２１の圧力によって第２弁部材５５のＯリングが半径方向の外方へ膨張して、第２弁部材５５の外周面と第２弁孔５３の中径孔５３ｂとの間に形成された隙間をそのＯリングが塞いでリリース室２１の圧縮エアが外部へ排出できないことがある。この場合に、リリース室２０の圧縮エアは、膨張したＯリングの内周壁と第２弁部材５５の溝との間に形成された隙間と、圧抜き孔５５ｃとを通って外部へ確実に排出される。その結果、ロック室２０の圧縮エアおよび保持バネ２２がピストン８と出力ロッド９と楔部材１０とを左方へ移動させていく。次いで、楔部材１０が伝達部材１７を介してクランプアーム１５をピン１４中心に反時計回りの方向へ回動させていく。そのクランプアーム１５がワークＷを上方から押圧する。これにより、クランプ装置がリリース状態からロック状態へ切換えられる。

上記のクランプ装置をロック状態から図３（および図４）のリリース状態へリリース駆動させるときに、圧縮エア源からの圧縮エアは、第２給排路２６を通ってリリース室２１に供給されると共に、第１連通路４４を介して第１保持弁３０の第１受圧室４１に供給される。すると、その第１受圧室４１内の圧縮エアが第１操作部材３９を左方へ移動させて、その第１操作部材３９が第１弁部材３５を第１弁座３４から離間するように左方へ移動させる。これにより、第１保持弁３０が開弁されて、ロック室２０内の圧縮エアが第１給排路２４を通って外部に排出される。ここで、第１操作部材３９が第１弁部材３５を第１弁座３４から離間するように左方へ移動させても、ロック室２０の圧力によってＯリングが半径方向の外方へ膨張して、第１弁部材３５の外周面と第１弁孔３３の中径孔３３ｂとの間に形成された隙間をＯリングが塞いでロック室２０の圧縮エアが外部へ排出できないことがある。この場合に、ロック室２０の圧縮エアは、膨張したＯリングの内周壁と第１弁部材３５の溝との間に形成された隙間と、圧抜き孔３５ｃとを通って外部へ排出される。その結果、そのリリース室２１内の圧縮エアがピストン８と出力ロッド９と楔部材１０とを右方へ移動させていく。次いで、クランプアーム１５がバネの弾性復元力により時計回りの方向へ回動していく。そのクランプアーム１５がワークＷから離間されていく。これにより、クランプ装置がロック状態からリリース状態へ切換えられる。

また、上記のロック状態において、圧縮エア源からロック室２０に供給される圧縮エアが、何らかの原因により、ロック室２０への供給が停止されることがある。この場合、ロック室２０内の高圧の圧縮エアが、第１給排路２４を通って、当該ロック室２０の圧力よりも低圧の外部へ排出されようとするが、ロック室側給排路２４ｂ内の圧縮エアの圧力および第１閉弁バネ３８の付勢力が第１弁部材３５を第１弁座３４に向けて移動させて、第１保持弁３０が閉弁される。その結果、高圧に保たれたロック室２０内の圧縮エアと保持バネ２２とにより、クランプ装置のロック状態が維持される。

また、上記のリリース状態において、圧縮エア源からリリース室２１に供給される圧縮エアが、何らかの原因により、リリース室２１への供給が停止されることがある。この場合、リリース室２１内の高圧の圧縮エアが、第２給排路２６を通って、当該リリース室２１の圧力よりも低圧の外部へ排出されようとするが、リリース室側給排路２６ｂ内の圧縮エアの圧力および第２閉弁バネ５８の付勢力が第２弁部材５５を第２弁座５４に向けて移動させて、第２保持弁５０が閉弁される。その結果、高圧に保たれたリリース室２１内の圧縮エアの圧力が、保持バネ２２の左方への付勢力に抗して出力部材７を右方へ押圧することにより、クランプ装置のリリース状態が維持される。

上記の実施形態は次の長所を奏する。

上記クランプ装置のロック状態で、何らかの原因により、そのロック室２０への圧縮エアの供給が停止されたときに、ロック室２０内の圧縮エアの圧力と第１閉弁バネ３８の付勢力によって第１保持弁３０が閉弁される。これにより、ロック室２０内の圧縮エアの圧力が確実に維持される。その結果、そのロック室２０の圧縮エアの圧力および保持バネ２２の付勢力が出力部材７のピストン８を左方に押圧して、クランプ装置のロック状態を長時間維持できる。

また、上記クランプ装置のリリース状態で、何らかの原因により、そのリリース室２１への圧縮エアの供給が停止されたときに、リリース室２１内の圧縮エアの圧力と第２閉弁バネ５８の付勢力によって第２保持弁５０が閉弁される。これにより、リリース室２１内の圧縮エアの圧力が確実に維持される。その結果、そのリリース室の圧縮エアの圧力が保持バネの左方へ付勢力に抗して出力部材７のピストン８を右方に押圧して、クランプ装置のリリース状態を長時間維持できる。

また、本発明のクランプ装置では、油よりも大きな圧縮率を有する空気（圧縮エア）を駆動流体として利用する空気圧シリンダ装置を備えている。このため、本発明のクランプ装置では、第１保持弁３０によってロック室２０に封止された圧縮エアが、当該ロック室２０から外部へ少しずつ漏れ出ても油の場合に比べて圧力低下が少なく、または、圧縮エアが温度低下しても油の場合に比べて圧力低下が少ないので、従来の油圧シリンダ装置を備えるクランプ装置に比べてロック状態を長時間維持できる。また、第２保持弁５０によって封止された圧縮エアが、リリース室２１から外部へ少しずつ漏れ出ても油の場合に比べて圧力低下が少なく、または、圧縮エアが温度低下しても油の場合に比べて圧力低下が少ないので、従来の油圧シリンダ装置を備えるクランプ装置に比べてロック状態を長時間維持できる。

図５および図６では、第３実施形態のクランプ装置を示しており、上記の第１実施形態と異なる点は次の通りである。

上記の第１実施形態のクランプ装置において、ハウジング５の筒状の胴部内に第１連通路４４が形成されている。これに対して、第３実施形態のクランプ装置では、ハウジング５が略矩形の右壁５ａと略矩形の左壁５ｂと円筒状の胴部５ｃとを有している。その胴部５ｃの外周面よりも（シリンダ孔６の半径方向）外方に突設された右壁５ａのフランジ部と左壁５ｂのフランジ部との間に、管部材６６が保密状に装着されている。その筒部材６６の筒孔が、第１連通路４４の一部を構成している。

図６は、図５中のＤを示す部分拡大図である。図６の第１保持弁３０は、第１ケーシング３２が、筒状のケーシング本体３２ａとそのケーシング本体３２ａの左端部に装着される筒状の先端部材３２ｂとを有する。ケーシング本体３２ａの左端側内周壁に雌ネジ部６７が形成され、また、先端部材３２ｂの右側外周壁に雄ネジ部６８が形成されている。そケーシング本体３２ａの雌ネジ部６７に先端部材３２ｂの雄ネジ部６８が螺合されることにより、先端部材３２ｂがケーシング本体３２ａに連結される。

また、上記の第１弁部材３５の左端壁に形成される凹部３７の内周壁に、第１閉弁バネ３８の右端外周部が圧入固定されている。このため、ハウジング５の第１装着孔３１から第１保持弁３０を取り外すときに、第１閉弁バネ３８を第１装着孔３１内に置き残すことなく、第１保持弁３０を第１装着孔３１から一度に取り外すことができる。また、取り外した後に、第１保持弁３０を構成する部材が抜け落ちることを防止できる。

図７Ａおよび７Ｂは、第４実施形態のクランプ装置を示しており、上記の第１実施形態と異なる点は次の通りである。

固定台１に上下方向に形成される装着孔に、クランプ装置のハウジング５がボルト固定される。そのハウジング５の内部にシリンダ孔６が形成され、そのシリンダ孔６内に出力部材７が上下方向（軸方向）に移動可能となるように挿入される。その出力部材７は、下側から順に形成される下ロッド７０とピストン８と出力ロッド９とを有する。その出力ロッド９の先端部９ａにクランプアーム１５が装着される。下ロッド７０は、ハウジング５の下壁５ａの一部を構成する支持筒７１に摺動自在に支持される。

上記の出力部材７のピストン８がシリンダ孔６内に保密状で上下方向へ移動可能に挿入される。そのシリンダ孔６の内部であってピストン８の上側にロック室（第１作動室）２０が形成される。また、ピストン８の下側にリリース室（第２作動室）２１が形成される。

上記ハウジング５の上壁に第１給排ポート２３が形成される。その第１給排ポート２３とロック室２０との間を連通させる第１給排路２４が、ハウジング５内に形成される。その第１給排路２４によって圧縮エアがロック室２０に供給および排出される。また、ハウジング５の上壁５ｂに第２給排ポート２５が形成される。その第２給排ポート２５とリリース室２１との間を連通させる第２給排路２６が、ハウジング５内に形成される。その第２給排路２６によって圧縮エアがリリース室２１に供給および排出される。第１給排路２４の途中部に第１保持弁３０が設けられ、その第１保持弁３０によって当該第１給排路２４が遮断および開放される。

上記の出力部材７の下ロッド７０の外周壁と支持筒７１の内周壁とに跨って旋回機構が設けられる。その旋回機構は次のように構成されている。

上記の下ロッド７０の外周壁にガイド溝７２（本実施形態においては、３つ）が周方向へほぼ等間隔に設けられる。これら各ガイド溝７２は、断面視で弓形の溝からなり、下から順に旋状の旋回溝７３と直進溝７４とを有している。複数の旋回溝７３が相互に平行状に配置されるとともに、複数の直進溝７４も相互に平行状に配置される。

上記の各ガイド溝７２に係合ボール７５が嵌入される。各係合ボール７５が、支持筒７１の内周壁の上部に設けた３つの貫通孔７６に回転自在に支持される。これら３つの係合ボール７５にわたってスリーブ７７が軸心回りに回転自在に外嵌される。

上記の第１保持弁３０を装着する第１装着孔３１が、ハウジング５の上壁５ｂに形成される。その第１装着孔３１の軸心に対して傾斜する第１連通路４４および第１給排路２４の圧縮エア源側流路２４ａが、当該第１装着孔３１の内周面に開口される。その第１連通路４４および第１給排路２４の圧縮エア源側流路２４ａは、ドリル等の刃具を第１装着孔３１に当該第１装着孔３１の軸心に対して傾斜する方向に挿入して加工形成される。つまり、第１装着孔３１の内周面から第１連通路４４および第１給排路２４の圧縮エア源側流路２４ａを加工形成していくため、第１連通路４４および第１給排路２４の圧縮エア源側流路２４ａの第１装着孔３１内における開口位置精度がよい。このため、第１装着孔３１に第１保持弁３０を装着したときに、第１保持弁３０の第１貫通孔４５および第２貫通孔４６に精度よく対面するので、流路内の圧縮エアが漏れるのを防止できる。

上記の各第１から４実施形態は次のように変更可能である。

第１から第３実施形態のシリンダ装置は、出力部材７をハウジング５から進出させる方向へクランプ駆動するクランプ装置に適用することに代えて、第４実施形態のように、出力部材７をハウジング５内に後退させる方向へクランプ駆動するクランプ装置に適用してもよい。

前記の保持バネ２２をロック室２０に装着するのに代えて、リリース室２１に装着してもよい。

第１弁部材３５および第２弁部材５５の溝に装着される封止部材は、Ｏリングに限定されず、例えば、ＸリングやＵパッキン等であってもよい。その封止部材の材質も、ゴムや樹脂に限らず、金属等の他の素材であってもよい。

上記の第２実施形態のクランプ装置において、第１保持弁３０を省略することができる。

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。

５：ハウジング，５ａ：基端壁（右壁），７：出力部材，２０：第１作動室（ロック室），２１：第２作動室（リリース室）， ２２：保持バネ，２４：第１給排路，２６：第２給排路，３０：第１保持弁，３１：第１装着孔，３２：第１ケーシング，３３：第１弁孔，３４：第１弁座，３５：第１弁部材，３８：第１閉弁バネ，３９：第１操作部材，４１：第１受圧室，４４：第１連通路，５０：第２保持弁，５１：第２装着孔，５２：第２ケーシング，５３：第２弁孔，５４：第２弁座，５５：第２弁部材，５８：第２閉弁バネ，５９：第２操作部材，６１：第２受圧室，６４：第２連通路．

Claims (4)

1. ハウジング（５）内に軸方向に移動可能に挿入される出力部材（７）と、
   前記出力部材（７）の前記軸方向の基端側に形成される第１作動室（２０）と、
   前記出力部材（７）の前記軸方向の先端側に形成される第２作動室（２１）と、
   前記ハウジング（５）に形成されると共に、前記第１作動室（２０）に圧縮エアを供給および排出させる第１給排路（２４）と、
   前記ハウジング（５）に形成されると共に、前記第２作動室（２１）に圧縮エアを供給および排出させる第２給排路（２６）と、
   前記第１給排路（２４）の途中部に設けられる第１保持弁（３０）であって、当該第１給排路（２４）を遮断および開放させる第１保持弁（３０）と、を備え、
   前記第１保持弁（３０）は、
   前記ハウジング（５）に形成される第１装着孔（３１）に装着される前記第１保持弁（３０）の第１ケーシング（３２）と、
   前記第１ケーシング（３２）内に形成される第１弁孔（３３）と、
   前記第１弁孔（３３）の内周壁に形成される第１弁座（３４）と、
   前記第１弁孔（３３）に移動可能に挿入される第１弁部材（３５）であって、前記第１弁座（３４）に向けて第１閉弁バネ（３８）によって付勢される第１弁部材（３５）と、
   前記第１弁座（３４）を挟んで前記第１弁部材（３５）と反対側の前記第１弁孔（３３）に保密状で移動可能に挿入される第１操作部材（３９）であって、前記第１弁部材（３５）に当接可能に所定の隙間をあけて対面される第１操作部材（３９）と、
   前記第１弁部材（３５）に対面する前記第１操作部材（３９）の端面とは反対の端面側に形成される第１受圧室（４１）と、
   前記第２作動室（２１）と前記第１受圧室（４１）とを連通させる第１連通路（４４）と、を備える、
   ことを特徴とする空気圧シリンダ装置。
2. 請求項１の空気圧シリンダ装置において、
   前記第１作動室（２０）内であって前記出力部材（７）と前記ハウジング（５）の基端壁（５ａ）との間に保持バネ（２２）が装着される、
   ことを特徴とする空気圧シリンダ装置。
3. 請求項２の空気圧シリンダ装置において、
   前記第２給排路（２６）の途中部に設けられる第２保持弁（５０）であって、当該第２給排路（２６）を遮断および開放させる第２保持弁（５０）と、を備え、
   前記第２保持弁（５０）は、
   前記ハウジング（５）に形成される第２装着孔（５１）に装着される前記第２保持弁（５０）の第２ケーシング（５２）と、
   前記第２ケーシング（５２）内に形成される第２弁孔（５３）と、
   前記第２弁孔（５３）の内周壁に形成される第２弁座（５４）と、
   前記第２弁孔（５３）に移動可能に挿入される第２弁部材（５５）であって、前記第２弁座（５４）に向けて第２閉弁バネ（５８）によって付勢される第２弁部材（５５）と、
   前記第２弁座（５４）を挟んで前記第２弁部材（５５）と反対側の前記第２弁孔（５３）に保密状で移動可能に挿入される第２操作部材（５９）であって、前記第２弁部材（５５）に当接可能に所定の隙間をあけて対面される第２操作部材（５９）と、
   前記第２弁部材（５５）に対面する前記第２操作部材（５９）の端面とは反対の端面側に形成される第２受圧室（６１）と、
   前記第１作動室（２０）と前記第２受圧室（６１）とを連通させる第２連通路（６４）と、を備える、
   ことを特徴とする空気圧シリンダ装置。
4. ハウジング（５）内に軸方向に移動可能に挿入される出力部材（７）と、
   前記出力部材（７）の前記軸方向の基端側に形成される第１作動室（２０）と、
   前記出力部材（７）の前記軸方向の先端側に形成される第２作動室（２１）と、
   前記ハウジング（５）に形成されると共に、前記第１作動室（２０）に圧縮エアを供給および排出させる第１給排路（２４）と、
   前記ハウジング（５）に形成されると共に、前記第２作動室（２１）に圧縮エアを供給および排出させる第２給排路（２６）と、
   前記第２給排路（２６）の途中部に設けられる第２保持弁（５０）であって、当該第２給排路（２６）を遮断および開放させる第２保持弁（５０）と、を備え、
   前記第２保持弁（５０）は、
   前記ハウジング（５）に形成される第２装着孔（５１）に装着される前記第２保持弁（５０）の第２ケーシング（５２）と、
   前記第２ケーシング（５２）内に形成される第２弁孔（５３）と、
   前記第２弁孔（５３）の内周壁に形成される第２弁座（５４）と、
   前記第２弁孔（５３）に移動可能に挿入される第２弁部材（５５）であって、前記第２弁座（５４）に向けて第２閉弁バネ（５８）によって付勢される第２弁部材（５５）と、
   前記第２弁座（５４）を挟んで前記第２弁部材（５５）と反対側の前記第２弁孔（５３）に保密状で移動可能に挿入される第２操作部材（５９）であって、前記第２弁部材（５５）に当接可能に所定の隙間をあけて対面される第２操作部材（５９）と、
   前記第２弁部材（５５）に対面する前記第２操作部材（５９）の端面とは反対の端面側に形成される第２受圧室（６１）と、
   前記第１作動室（２０）と前記第２受圧室（６１）とを連通させる第２連通路（６４）と、を備える、
   ことを特徴とする空気圧シリンダ装置。

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