JPWO2020036060A1 - シリンダ装置 - Google Patents

Abstract

ハウジング（１）に設けられた複数の検出弁（１２・１３）を直列に連通させるエア通路（１４・１５）がハウジング（１）に形成される。複数の検出弁（１２・１３）のうちの一部が、絞り通路（５６ａ）を有する絞り付検出弁（１３）とされる。

Description

本発明は、ピストンの作動状態を検出する検出弁を備えるシリンダ装置に関する。

この種のシリンダ装置として、従来では、下記の特許文献１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。

シリンダ装置に設けられた倍力機構の作動状態を検知する検出弁が、当該シリンダ装置を構成するハウジングに設けられている。上記検出弁は、ハウジングの下端部に２つ設けられており、第１エア供給路、第２エア供給路というように検出弁ごとにエア供給路が併設されている。

特開２０１７−１５２３７号公報

上記の従来技術には次の問題がある。上記の従来技術では、ハウジングにおいて検出弁ごとにエア供給路が設けられているため、２つの（複数の）エア供給口がハウジングに設けられなければならない。また、倍力機構の作動状態を２つの検出弁で検知するには、各エア供給路にそれぞれ圧力スイッチを設ける必要がある。

本発明の目的は、複数の検出弁をハウジングに設けてピストンの作動状態を検出する場合に、エア供給口の数を少なくすることができる構成のシリンダ装置を提供することである。

上記の目的を達成するため、本発明は、例えば、図１から図１９Ｂに示すように、シリンダ装置を次のように構成した。

本発明のシリンダ装置は、ハウジング１と、前記ハウジング１に挿入されたピストン５、５９、１５０であって、ロック側とリリース側とに軸方向へ移動するピストン５、５９、１５０と、前記ハウジング１に設けられた複数の検出弁１２・１３、６４・６５、１２１・１２２であって、前記ピストン５、５９、１５０の作動状態を検出する複数の検出弁１２・１３、６４・６５、１２１・１２２と、前記ハウジング１に形成されたエア通路１４・１５、６６、１２５・１２６であって、前記複数の検出弁１２・１３、６４・６５、１２１・１２２を直列に連通させるエア通路１４・１５、６６、１２５・１２６と、を備える。前記複数の検出弁１２・１３、６４・６５、１２１・１２２のうちの一部が、絞り通路５６ａ、１０６、１０７ａ、１４９を有する絞り付検出弁１３、６５、１２２とされている。

本発明のシリンダ装置は、次のように作用効果を奏する。複数の検出弁がエア通路にて直列に連通されることで、複数の検出弁へのエア供給を共通化することが可能となる。その結果、エア供給口の数を少なくすることができる。なお、複数の検出弁のうちの一部が絞り付検出弁とされることで、ピストンの各作動状態をエア圧の違いで区別でき、圧力スイッチの数も減らすことが可能となる。

本発明のシリンダ装置は、次の構成をさらに備えることが好ましい。

前記絞り付検出弁１３は、前記ハウジング１に形成された弁室４８に進退可能に挿入された弁体４９であって、前記弁室４８に収容された付勢手段５５によって付勢される弁体４９と、前記弁体４９の弁面５３ａに対向する弁座５４ａと、を備え、前記弁体４９のロッド部５０とは反対側の端部中央に前記絞り通路５６ａが設けられている。この構成によると、絞り付検出弁の製作が容易となる。

また、本発明の上記シリンダ装置において、前記弁体４９は、端部に前記ロッド部５０が設けられた弁本体５２と、前記弁本体５２の前記ロッド部５０とは反対側の端部中央に固定された絞り部材５６であって、前記絞り通路としての孔５６ａが形成された絞り部材５６と、を備えることが好ましい。

この構成によると、絞り部材を別部材とすることで、絞り通路の圧損性能検査を絞り部材単独で行うことが可能となる。

本発明のシリンダ装置は、次の構成をさらに備えることが好ましい。

前記絞り付検出弁５７は、前記ハウジング１に形成された弁室４８に進退可能に挿入された弁体４９であって、前記弁室４８に収容された付勢手段５５によって付勢される弁体４９と、前記弁体４９の弁面５３ａに対向する弁座５４ａと、を備え、前記絞り通路としての孔５８が前記弁体４９に形成されている、または前記絞り通路としての溝７０が前記弁面５３ａ若しくは前記弁座５４ａに形成されている。この構成によると、絞り付検出弁の製作が容易となる。

本発明のシリンダ装置は、次の構成をさらに備えることが好ましい。

前記複数の検出弁６４・６５が、前記ハウジング１の下端部に設けられている。この構成によると、シリンダ装置をコンパクトなものとすることができる。

本発明のシリンダ装置は、次の構成をさらに備えることが好ましい。

前記ピストン５、５９、１５０の作動状態がロック状態およびリリース状態のときに、前記複数の検出弁１２・１３、６４・６５、１２１・１２２のうちの少なくとも１つが閉弁している。この構成によると、エアの使用量を抑えることができるので、省エネルギー性に優れるシリンダ装置とすることができる。

本発明によると、複数の検出弁をハウジングに設けてピストンの作動状態を検出する場合に、エア供給口の数を少なくすることができる構成のシリンダ装置を提供することができる。

図１は、本発明の第１実施形態を示し、シリンダ装置のリリース状態における立面視の断面図である。 図２は、上記シリンダ装置の、リリース状態からロック状態へ切り換わる途中の状態における立面視の断面図である。 図３は、上記シリンダ装置のロック状態における立面視の断面図である。 図４Ａは、図１のＡ部拡大図である。 図４Ｂは、図３のＣ部拡大図である。 図５Ａは、図１のＢ部拡大図である。 図５Ｂは、図３のＤ部拡大図である。 図６Ａは、第２検出弁（絞り付検出弁）の変形例を示す、図５Ａに相当する図である。 図６Ｂは、第２検出弁（絞り付検出弁）の変形例を示す、図５Ｂに相当する図である。 図７は、本発明の第２実施形態を示し、シリンダ装置のリリース状態における立面視の断面図である。 図８は、上記シリンダ装置の、リリース状態からロック状態へ切り換わる途中の状態における立面視の断面図である。 図９は、上記シリンダ装置のロック状態における立面視の断面図である。 図１０は、図７のＥ部拡大図である。 図１１は、図８のＦ部拡大図である。 図１２は、図９のＧ部拡大図である。 図１３Ａは、図６Ａ、Ｂに示す第２検出弁（絞り付検出弁）の変形例のさらなる変形例を示す、図５Ａに相当する図である。 図１３Ｂは、図６Ａ、Ｂに示す第２検出弁（絞り付検出弁）の変形例のさらなる変形例を示す、図５Ｂに相当する図である。 絞り通路を外に設けた変形例に係る絞り付検出弁を示す、図１に相当する図である。 図１５は、本発明の第３実施形態を示し、シリンダ装置のリリース状態における立面視の断面図である。 図１６は、上記シリンダ装置の、リリース状態からロック状態へ切り換わる途中の状態における立面視の断面図である。 図１７は、上記シリンダ装置のロック状態における立面視の断面図である。 図１８Ａは、図１５のＨ部拡大図である。 図１８Ｂは、図１７のＪ部拡大図である。 図１９Ａは、図１５のＩ部拡大図である。 図１９Ｂは、図１７のＫ部拡大図である。

図１から図５Ｂは、本発明の第１実施形態を示す。この実施形態は、本発明のシリンダ装置をリンク式クランプに適用した場合を例示してある。図１から図５Ｂによって第１実施形態のシリンダ装置の構成を説明する。

テーブル等の固定台Ｔにハウジング１が取り付けられる。ハウジング１は、ハウジング本体２と、ハウジング本体２の下端部に固定される下端壁３とを有する。ハウジング本体２の内部にシリンダ孔４が形成される。

上記シリンダ孔４にピストン５が上下方向に移動可能で保密状に挿入される。ピストン５は、ピストン本体６と、ピストン本体６から延びる出力ロッド７とを有する。

上記出力ロッド７の上端部にクランプアーム８の左端部が回動可能に連結される。ハウジング本体２の右上部から枢支部２ｂが上方へ突設され、この枢支部２ｂの上端部にリンク部材９の下端部が回動可能に連結されるとともに、リンク部材９の上端部にクランプアーム８の長手方向の中途部が回動可能に連結される。

上記ピストン本体６の下側にロック室１０が形成されるともに、上記ピストン本体６の上側にリリース室１１が形成される。ロック用の圧力流体としての圧油が上記ロック室１０に給排され、リリース用の圧力流体としての圧油が上記リリース室１１に給排される。ロック室１０への圧油の給排路、およびリリース室１１への圧油の給排路の図示は省略されている。

上記ピストン５の作動状態を検出する第１検出弁１２および第２検出弁１３が、それぞれ、ハウジング本体２の側壁の上側、および下端壁３の中央部に設けられる。第１検出弁１２と第２検出弁１３とを直列に連通させるエア通路１４およびエア通路１５が、それぞれ、ハウジング本体２の側壁、および下端壁３に形成される。

第１検出弁１２、第２検出弁１３の順で各検出弁１２，１３に検出用流体としてのエア（圧縮空気）を供給するエア供給路１６が、ハウジング本体２の側壁に形成される。このエア供給路１６のエア供給口１６ａは、固定台Ｔに形成されたエア供給路１７に連通される。また、エア供給路１７から各検出弁１２，１３に供給されたエアを排出するエア排出路１８が下端壁３に形成される。このエア排出路１８のエア排出口１８ａは、固定台Ｔに形成されたエア排出路１９に連通される。

上記の第１検出弁１２は、図４Ａおよび図４Ｂに示すように、次のように構成される。

ハウジング本体２の側壁の上側に第１装着孔２１が横方向に形成される。この第１装着孔２１は、ハウジング本体２の外周面側から順に、雌ネジ部２２ａが設けられた大径孔２２、中径孔２３、および小径孔２４を有する。上記雌ネジ部２２ａと中径孔２３との間の段差部２５に、環状押さえ部材２６が、雌ネジ部２２ａに螺合される第１弁ケース２７によって固定される。この第１弁ケース２７の内部に弁室２８が形成され、この弁室２８にエア供給路１６が連通される。また、上記弁室２８に第１弁体２９が挿入される。この第１弁体２９のロッド部３０が、封止部材３１を介して中径孔２３に進退可能に挿入される。小径孔２４には、上記ロッド部３０の先端を押す操作部材としての係合ボール３２が挿入される。上記第１弁体２９の弁本体３３に設けられた鍔部３４の、ロッド部３０とは反対側の面が弁面３４ａであり、第１弁ケース２７の内側に弁座部材としての環状のシール部材３５が嵌め込まれる。また、弁室２８に前記エア通路１４が連通される。第１弁ケース２７の底面と上記弁本体３３との間に装着された付勢手段としての圧縮バネ３６が、シール部材３５の弁座３５ａから弁面３４ａが離れる方向に第１弁体２９を付勢する。

上記の第２検出弁１３は、図５Ａおよび図５Ｂに示すように、次のように構成される。

ハウジング１の下端壁３の中央部に第２装着孔４１が上下方向に形成される。この第２装着孔４１は、下端壁３の下面側から順に、雌ネジ部４２ａが設けられた大径孔４２、中径孔４３、および小径孔４４を有する。上記雌ネジ部４２ａと中径孔４３との間の段差部４５に、環状押さえ部材４６が、雌ネジ部４２ａに螺合される第２弁ケース４７によって固定される。この第２弁ケース４７の内部に弁室４８が形成され、この弁室４８に前記エア通路１５が連通される。また、上記弁室４８に第２弁体４９が挿入される。この第２弁体４９のロッド部５０が、封止部材５１を介して中径孔４３に進退可能に挿入される。ロッド部５０の先端部は、前記ロック室１０内に突出する。上記第２弁体４９の弁本体５２に設けられた鍔部５３の、ロッド部５０とは反対側の面が弁面５３ａであり、第２弁ケース４７の内側に弁座部材としての環状のシール部材５４が嵌め込まれる。また、弁室４８に前記エア排出路１８が連通される。第２弁ケース４７の底面と上記弁本体５２との間に装着された付勢手段としての圧縮バネ５５が、シール部材５４の弁座５４ａから弁面５３ａが離れる方向に第２弁体４９を付勢する。

また、上記第２検出弁１３は、絞り付検出弁として、さらに次のように構成される。弁本体５２のロッド部５０とは反対側の端部中央に絞り装着孔５２ａが形成され、この装着孔５２ａに絞り部材５６が固定される。この絞り部材５６に、絞り通路としての孔５６ａが形成され、この孔５６ａは、弁本体５２内に形成された絞り連通路５２ｂに連通される。また孔５６ａは、エア通路１５側の弁室４８内に開口し、上記連通路５２ｂは、エア排出路１８側の弁室４８内に開口する。

上記構成のシリンダ装置は次のように動作する。

図１に示すリリース状態では、ロック室１０から圧油が排出されているとともに、リリース室１１に圧油が供給されている。これにより、リリース室１１の圧油によってピストン５が下方へ移動され、ピストン本体６の下端部がハウジング１の下端壁３に下方から受け止められている。

このリリース状態では、第１検出弁１２の圧縮バネ３６が第１弁体２９のロッド部３０を介して係合ボール３２を出力ロッド７側へ移動させている。このため、第１弁体２９の弁面３４ａがシール部材３５の弁座３５ａから離間され、第１検出弁１２は開弁している。

また、ピストン５のピストン本体６が、第２検出弁１３の圧縮バネ５５の付勢力に抗して第２弁体４９のロッド部５０を下方へ移動させている。このため、第２弁体４９の弁面５３ａがシール部材５４の弁座５４ａに封止係合され、第２検出弁１３は閉弁している。このとき、絞り通路としての孔５６ａが形成された絞り部材５６を第２検出弁１３が有するため、絞り通路から漏れ出たエアが、エア供給路１７、エア供給路１６、第１検出弁１２、エア通路１４、エア通路１５、第２検出弁１３、エア排出路１８、エア排出路１９の順で流れる。上流側の第１検出弁１２が閉弁しているときのエア供給路１７の圧力が例えば０．２ＭＰａとすると、第１検出弁１２：開弁、第２検出弁１３：閉弁の上記の場合、エア供給路１７の圧力は、０．２ＭＰａよりも低い例えば０．１５〜０．０５ＭＰａとなる。この圧力が、圧力センサ（不図示）で検出されることで、ピストン５の作動状態がリリース状態であることが検知される。圧力センサが作動する閾値は、例えば０．１５ＭＰａとされる。

図１に示すリリース状態から図３に示すロック状態へ切り換えるときは、リリース室１１から圧油が排出されるとともに、ロック室１０に圧油が供給される。すると、ロック室１０の圧油によってピストン５が上昇を開始し、図２に示すように、ピストン本体６の下端部がハウジング１の下端壁３から離間される。すると、第２検出弁１３の圧縮バネ５５が第２弁体４９を上方へ移動させ、これにより、第２弁体４９の弁面５３ａがシール部材５４の弁座５４ａから離間され、第２検出弁１３は開弁する。その結果、第１検出弁１２：開弁、第２検出弁１３：開弁の状態となり、エア供給路１７の圧力が低下して、その圧力は例えば０ＭＰａとなる。この圧力が、圧力センサ（不図示）で検出されることで、ピストン５の作動状態がリリース状態とロック状態との間の切換途中状態であることが検知される。

ピストン５が上昇していくと、図３に示すように、クランプアーム８の先端部がクランプ対象物Ｗを押圧する。これにより、ピストン５の上昇が停止しロック状態となる。このとき、ピストン本体６から突設される出力ロッド７の大径部７ａが係合ボール３２を介して第１検出弁１２の第１弁体２９を左方へ移動させ、第１弁体２９の弁面３４ａがシール部材３５の弁座３５ａに封止係合されて第１検出弁１２は閉弁する。その結果、第１検出弁１２：閉弁、第２検出弁１３：開弁の状態となり、エア供給路１７からのエアが第１検出弁１２により遮断されて、エア供給路１７の圧力は例えば０．２ＭＰａとなる。この圧力が、圧力センサ（不図示）で検出されることで、ピストン５の作動状態がロック状態であることが検知される。

なお、出力ロッド７は、大径部７ａと小径部７ｂとの間にテーパ面部７ｃを有するので、第１弁体２９の左方への移動がスムーズである。また、上記で例示した０．１５ＭＰａ、０ＭＰａ、０．２ＭＰａという圧力は、複数の閾値を設定可能な圧力センサ１個で自動検知可能である。

なお、上記の実施形態では、１つの圧力センサにおいて２つの閾値（第１の閾値を０．１５ＭＰａとし、第２の閾値を０．２ＭＰａとする。）を設定することにより、ピストン５の作動状態を検出するように構成される。これに代えて、１つの流路に２つの圧力センサを備えて、各圧力センサについて１つの閾値を設定することにより、ピストン５の作動状態を検出するように構成してもよい。

図６Ａおよび図６Ｂは、絞り付の前記第２検出弁１３の変形例を示す。本変形例の第２検出弁５７（絞り付検出弁）と前記第２検出弁１３との相違点は、次のとおりである。

本変形例では、第２弁体４９を上下方向に貫通するように、絞り通路としての孔５８が形成されている。第２弁体４９の弁面５３ａがシール部材５４の弁座５４ａに封止係合されたとき、上記孔５８により、少量のエアが流れる小さな流路が形成される。なお、第２弁体４９に１つの孔５８が形成されてもよいし、複数の孔５８が形成されてもよい。また、これに代えて、図１３Ａおよび図１３Ｂに示すように、第２弁体４９の弁面５３ａに絞り通路としての溝７０を形成してもよい。この場合、上記孔５８の場合と同様、第２弁体４９の弁面５３ａに１つの溝７０が形成されてもよいし、複数の溝７０が形成されてもよい。さらには、図１３Ａおよび図１３Ｂにおいて、弁面５３ａに溝７０が形成されることに代えて、弁座５４ａに溝７０が形成されてもよい。弁座５４ａに形成される溝７０は、弁面５３ａに形成される場合と同様、１つであってもよいし、複数であってもよい。

図７から図１２は、本発明の第２実施形態を示す。

第２実施形態のシリンダ装置を構成するピストン５９は内部にロッド孔５９ａを有し、このロッド孔５９ａにロッド部材６０が挿入される。ピストン５９は、ピストン本体６１と、ピストン本体６１から延びる出力ロッド６２とを有する。上記ロッド孔５９ａの天面とロッド部材６０の中途部に形成された鍔部６０ａとの間に装着された付勢手段としての圧縮バネ６３がロッド部材６０を下方に付勢する。また、ロッド孔５９ａの下端部にロッド部材６０の操作部材としての環状部材８６が嵌め込まれる。

上記ピストン５９の作動状態を検出する第１検出弁６４および第２検出弁６５が、ハウジング１を構成する下端壁３（ハウジング１の下端部）に設けられる。第１検出弁６４と第２検出弁６５とを直列に連通させるエア通路６６が下端壁３に形成される。

第１検出弁６４、第２検出弁６５の順で各検出弁６４，６５に検出用流体としてのエア（圧縮空気）を供給するエア供給路６７およびエア供給路６８が、それぞれ、ハウジング本体２の側壁の下部、および下端壁３に形成される。エア供給路６７のエア供給口６７ａは、固定台Ｔに形成されたエア供給路１７に連通される。また、エア供給路６７，６８から各検出弁６４，６５に供給されたエアを排出するエア排出路６９が下端壁３に形成される。このエア排出路６９のエア排出口６９ａは、固定台Ｔに形成されたエア排出路１９に連通される。

上記の第１検出弁６４は、図１０から図１２に示すように、次のように構成される。

下端壁３に第１装着孔７１が上下方向に形成される。この第１装着孔７１は、下端壁３の下面側から順に、雌ネジ部７２ａが設けられた大径孔７２、中径孔７３、および小径孔７４を有する。筒状押さえ部材７６が第１弁ケース７７に螺合される。上記雌ネジ部７２ａと中径孔７３との間の段差部７５に、筒状押さえ部材７６が、雌ネジ部７２ａに螺合される第１弁ケース７７によって固定される。第１弁ケース７７および筒状押さえ部材７６の内部に弁室７８が形成され、この弁室７８にエア供給路６８が連通される。また、上記弁室７８に第１弁体７９が挿入される。この第１弁体７９のロッド部８０が、封止部材８１を介して中径孔７３に進退可能に挿入される。図１１および図１２に示すように、ロッド部８０の先端部はロック室１０内に突出する。上記第１弁体７９の弁本体８２の外周溝８２ａに嵌め込まれたＯリング８３の外周面が弁面８３ａであり、筒状押さえ部材７６の内周壁に弁座部としての凸部８４が設けられる。また、弁室７８に前記エア通路６６が連通される。第１弁ケース７７の底面と上記弁本体８２との間に装着された付勢手段としての圧縮バネ８５が、凸部８４の弁座８４ａから弁面８３ａが離れる方向に第１弁体７９を付勢する。

上記の第２検出弁６５は、図１０から図１２に示すように、次のように構成される。

下端壁３に第２装着孔９１が上下方向に形成される。この第２装着孔９１は、下端壁３の下面側から順に、雌ネジ部９２ａが設けられた大径孔９２、中径孔９３、および小径孔９４を有する。筒状押さえ部材９６が第１弁ケース９７に螺合される。上記雌ネジ部９２ａと中径孔９３との間の段差部９５に、筒状押さえ部材９６が、雌ネジ部９２ａに螺合される第２弁ケース９７によって固定される。第２弁ケース９７および筒状押さえ部材９６の内部に弁室９８が形成され、この弁室９８にエア通路６６が連通される。また、上記弁室９８に第２弁体９９が挿入される。この第２弁体９９のロッド部１００が、封止部材１０１を介して中径孔９３に進退可能に挿入される。図１２に示すように、ロッド部１００の先端部はロック室１０内に突出する。上記第２弁体９９の弁本体１０２の外周溝１０２ａに嵌め込まれたＯリング１０３の外周面が弁面１０３ａであり、筒状押さえ部材９６の内周壁に弁座部としての凸部１０４が設けられる。また、弁室９８に前記エア排出路６９が連通される。第２弁ケース９７の底面と上記弁本体１０２との間に装着された付勢手段としての圧縮バネ１０５が、凸部１０４の弁座１０４ａに弁面１０３ａが向かう方向に第２弁体９９を付勢する。

また、上記第２検出弁６５は、絞り付検出弁として、さらに次のように構成される。上記筒状押さえ部材９６の凸部１０４の背面側に、エア通路６６と弁室９８とを連通させる絞り通路１０６が形成される。

上記構成のシリンダ装置は次のように動作する。

図７に示すリリース状態では、ロック室１０から圧油が排出されているとともに、リリース室１１に圧油が供給されている。これにより、リリース室１１の圧油によってピストン５９が下方へ移動され、ピストン本体６１の下端部がハウジング１の下端壁３に下方から受け止められている。また、ピストン５９の内部のロッド部材６０は、圧縮バネ６３の付勢力により下端壁３に押し付けられている。

このリリース状態では、ピストン５９のピストン本体６１が、第１検出弁６４の圧縮バネ８５の付勢力に抗して第１弁体７９のロッド部８０を下方へ移動させている。このため、第１弁体７９を構成するＯリング８３の弁面８３ａが、筒状押さえ部材７６の凸部８４の弁座８４ａに封止係合され、第１検出弁６４は閉弁している。また、ロッド部材６０が、第２検出弁６５の圧縮バネ１０５の付勢力に抗して第２弁体９９のロッド部１００を下方へ移動させている。このため、第２弁体９９を構成するＯリング１０３の弁面１０３ａが、筒状押さえ部材９６の凸部１０４の弁座１０４ａから離間され、第２検出弁６５は開弁している。

第１検出弁６４が閉弁していることにより、エア供給路１７からのエアが第１検出弁６４により遮断されて、エア供給路１７の圧力は例えば０．２ＭＰａとなる。この圧力が、圧力センサ（不図示）で検出されることで、ピストン５９の作動状態がリリース状態であることが検知される。

図７に示すリリース状態から図９に示すロック状態へ切り換えるときは、リリース室１１から圧油が排出されるとともに、ロック室１０に圧油が供給される。すると、ロック室１０の圧油によってピストン５９が上昇を開始し、図８に示すように、ピストン本体６１の下端部がハウジング１の下端壁３から離間される。すると、第１検出弁６４の圧縮バネ８５が第１弁体７９を上方へ移動させ、これにより、第１弁体７９を構成するＯリング８３の弁面８３ａが上記弁座８４ａから離間され、第１検出弁６４は開弁する。このとき、ピストン５９の内部のロッド部材６０は、圧縮バネ６３の付勢力により下端壁３に押し付けられている状態のままであるので、第２検出弁６５は開弁している。その結果、第１検出弁６４：開弁、第２検出弁６５：開弁の状態となり、エア供給路１７の圧力が低下して、その圧力は例えば０ＭＰａとなる。この圧力が、圧力センサ（不図示）で検出されることで、ピストン５９の作動状態がリリース状態とロック状態との間の切換途中状態であることが検知される。

ピストン５９が上昇していくと、図８に示すように、ピストン本体６１のロッド孔５９ａの下端部に嵌め込まれている環状部材８６がロッド部材６０の中途部に形成された鍔部６０ａの下面に下方から当たる。ピストン５９がさらに上昇していくと、図９に示すように、クランプアーム８の先端部がクランプ対象物Ｗを押圧する。これにより、ピストン５９の上昇が停止しロック状態となる。このとき、ピストン本体６１が、環状部材８６を介して圧縮バネ６３の付勢力に抗してロッド部材６０を上方へ移動させている。このため、第２検出弁６５の圧縮バネ１０５が第２弁体９９を上方へ移動させ、これにより、第２弁体９９を構成するＯリング１０３の弁面１０３ａが上記弁座１０４ａに封止係合され、第２検出弁６５は閉弁する。第２検出弁６５は絞り通路１０６を有するため、少量のエアが、エア供給路１７、エア供給路６７、エア供給路６８、第１検出弁６４、エア通路６６、第２検出弁６５、エア排出路６９、エア排出路１９の順で流れ、エア供給路１７の圧力は、０．２ＭＰａよりも低い例えば０．１５ＭＰａとなる。この圧力が、圧力センサ（不図示）で検出されることで、ピストン５の作動状態がロック状態であることが検知される。

なお、上記で例示した０．２ＭＰａ、０ＭＰａ、０．１５ＭＰａという圧力は、複数の閾値を設定可能な圧力センサ１個で自動検知可能である。

図１５から図１９Ｂは、本発明の第３実施形態を示す。

この実施形態は、本発明のシリンダ装置を旋回式クランプに適用した場合を例示してある。第３実施形態のシリンダ装置を構成するハウジング１に挿入されたピストン１５０は下部にロッド孔１５０ａを有し、このロッド孔１５０ａにロッド部材１１３が挿入される。ピストン１５０は、ピストン本体１５１と、ピストン本体１５１の筒孔１５１ａに保密状に挿入且つ固定された出力ロッド１０８とを有する。上記ロッド孔１５０ａの天面とロッド部材１１３の中途部に形成された鍔部１１３ａとの間に装着された付勢手段としての圧縮バネ１１４がロッド部材１１３を下方に付勢する。また、ロッド孔１５０ａの下端部に嵌め込まれる環状部材１１５によってロッド部材１１３が持ち上げられるように操作される。

出力ロッド１０８の先端側部分に、クランプアーム１０９がナット１１０で固定される。出力ロッド１０８の下端部は、ハウジング１を構成する下端壁３に形成された支持穴３ａに挿入される。また、ピストン本体１５１の上側に設けられるロック室１１１に、ロック用の圧力流体としての圧油が、ロック通路１１１ａを介して給排される。また、ピストン本体１５１と下端壁３との間に設けられるリリース室１１２に、リリース用の圧力流体としての圧油が、リリース通路１１２ａから給排される。

出力ロッド１０８に形成された鍔部１０８ａの基端側、すなわち出力ロッド１０８の下端部には、出力ロッド旋回機構１１６が設けられる。この出力ロッド旋回機構１１６は次のように構成される。

出力ロッド１０８の外壁に形成される少なくとも１本のガイド溝１１７が、上方から連続して形成される直線状の直進溝１１７ａと螺旋状の旋回溝１１７ｂとを有する。前記支持穴３ａの周壁の上部には少なくとも１つ横孔１１８が形成され、この横孔１１８に挿入された係合ボール１１９がガイド溝１１７に嵌合している。係合ボール１１９の外周にスリーブ１２０が回転自在に外嵌めされる。

上記ピストン１５０の作動状態を検出する第１検出弁１２１および第２検出弁１２２が、それぞれ、ハウジング本体２の側壁の上側、および下端壁３に設けられる。圧縮エアの供給源からの検出用流体のエア（圧縮空気）がエア通路１２３〜１２８を通ってハウジング１の外部（外界）へ排出される。

図１８Ａおよび図１８Ｂに示す第１検出弁１２１は、図１０から図１２に示す第１検出弁６４に類似するものである。第１検出弁１２１は、次のように構成される。

ハウジング本体２に左右方向に形成される第１装着孔１２９の雌ネジ部１２９ａに螺合される第１弁ケース１３１によって、筒状押さえ部材１３０が第１装着孔１２９に固定される。第１弁ケース１３１および筒状押さえ部材１３０の内部に形成される弁室１３２に、第１弁体１３３の弁本体部１３３ａが保密状に挿入される。その弁室１３２にエア通路１２４およびエア通路１２５が連通される。その弁本体部１３３ａから右方へロッド部１３３ｂが突設され、そのロッド部１３３ｂの先端部が、ロック室１１１内に突出する。弁室１３２とロック室１１１とは、封止部材１５２によって隔離されている。第１弁ケース１３１と、第１弁体１３３の左部に形成される装着孔の底面との間に圧縮バネ１３５が装着される。環状押さえ部材１３０内の凸部１３４の弁座１３４ａからシール部材１３６の弁面１３６ａが離れる方向に圧縮バネ１３５が第１弁体１３３を付勢する。

また、第１弁体１３３内に連通路１３７が形成される。この連通路１３７が、ロック室１１１と、第１弁体１３３の左側に形成される第１油圧室１３８とを連通させる。これにより、ロック室１１１に供給される圧油が、連通路１３７を通って第１油圧室１３８に供給される。また、弁本体部１３３ａの受圧面積（当該弁本体部１３３ａの軸心に対して垂直な断面の面積）は、ロッド部１３３ｂの受圧面積（当該ロッド部１３３ｂの軸心に対して垂直な断面の面積）よりも大きく設定されている。その結果、ロック室１１１の圧油が第１弁体１３３を左方へ押動する力と、第１油圧室１３８の圧油が第１弁体１３３を右方へ押動する力との差力によって第１弁体１３３がロック室１１１内へ突出するように移動される。

図１９Ａおよび図１９Ｂに示す第２検出弁１２２は、図１０から図１２に示す第２検出弁６５に類似するものである。第２検出弁１２２は、次のように構成される。

ハウジング１の下端壁３に上下方向に形成される第２装着孔１３９の雌ネジ部１３９ａに螺合される第２弁ケース１４１によって、筒状押さえ部材１４０が第２装着孔１３９に固定される。第２検出弁１２２内の弁室１４２にエア通路１２６およびエア排出路１２７が連通される。また、弁室１４２に第２弁体１４３の弁本体部１４３ａが保密状に挿入される。その弁本体部１４３ａから上方に突設されるロッド部１４３ｂの先端部が、リリース室１１２内に突出する。第２弁ケース１４１の底面と、上記弁本体部１４３ａに形成される装着孔との間に、圧縮バネ１４５が装着される。環状押さえ部材１４０内の凸部１４４の弁座１４４ａからシール部材１４６の弁面１４６ａが離間される方向に圧縮バネ１４５が第２弁体１４３を付勢する。

また、第２弁体１４３内に形成される連通路１４７が、リリース室１１２と、第２弁体１４３の下側に形成される第２油圧室１４８とを連通させる。これにより、リリース室１１２に供給される圧油が、連通路１４７を通って第２油圧室１４８に供給される。また、弁本体部１４３ａの受圧面積（その軸心に対して垂直な断面の面積）は、ロッド部１４３ｂの受圧面積（その軸心に対して垂直な断面の面積）よりも大きく設定されている。その結果、リリース室１１２の圧油が第２弁体１４３を下方へ押動する力と、第２油圧室１４８の圧油が第２弁体１４３を上方へ押動する力との差力によって第２弁体１４３がリリース室１１４内へ突出するように移動される。

また、上記第２検出弁１２２は、絞り付検出弁として、さらに次のように構成される。上記筒状押さえ部材１４０の凸部１４４の背面側に、エア通路１２６とエア通路１２７とを連通させる絞り通路１４９が形成される。

上記構成のシリンダ装置は次のように動作する。

図１５に示すリリース状態から図１７に示すロック状態へ切り換えるときは、リリース室１１２から圧油が排出されると共に、ロック室１１１に圧油が供給される。すると、ロック室１１１の圧油によってピストン本体１５１が出力ロッド１０８を下方に移動させていく。まず、出力ロッド１０８は、前記出力ロッド旋回機構１１６により、時計回りに旋回しながら下降していく。ピストン本体１５１が旋回しながらわずかな距離を下降したときに、ロック室１１１の圧油による左方への押圧力と、第１検出弁１２１の第１油圧室１３８の圧油による右方への押圧力との差力および圧縮バネ１３５の右方への付勢力によって第１弁体１３３が右方へ移動され、第１検出弁１２１が、図１８Ｂに示すように、開弁される。このとき、第２検出弁１２２も、図１９Ａに示すように、開弁されている。このため、圧縮エア源からの圧縮エアは、エア通路１２３からエア通路１２８を通って外界へ排出される。このとき、エア通路１２３等の圧力を検出するスイッチの第１の設定圧力（第１の閾値）に対してエア通路内の圧力が下回っていることが、当該スイッチによって検出される。さらに、出力ロッド１０８が旋回されながら下降していくと、図１６に示すように、クランプアーム１０９の先端部がクランプ対象物Ｗの上方に移動される。このとき、ロッド部材１１３の下端面が第２検出弁１２２の第２弁体１４３の上端面に当接し、または、わずかに隙間を開けて離間されている。次いで、ピストン本体１５１が真っすぐに下降していくと、クランプアーム１０９がクランプ対象物Ｗを上方から押圧する。これにより、出力ロッド１０８の下降が停止しロック状態となる。このとき、ピストン本体１５１がロッド部材１１３を介して第２検出弁１２２の第２弁体１４３を下方へ押動すると共に、そのロッド部材１１３が圧縮バネ１１４の付勢力に抗して出力ロッド１０８のロッド孔１５０ａ内に挿入されていく。これにより、第２検出弁１２２の第２弁面１４６ａが第２弁座１４４ａに当接され、第２検出弁１２２が閉弁される。このため、圧縮エア供給源からの圧縮エアが、エア通路１２３〜１２７と、絞り路１４９とからエア通路１２８を通って外界へ排出される。このとき、エア通路内の圧力が、上記スイッチの第１の設定圧力（第１の閾値）を上回り、第１の設定値よりも高く設定した第２の設定圧力（第２の閾値）に対して下回っていることが、当該スイッチによって検出される。

図１７に示すロック状態から図１５に示すリリース状態へ切り換えるときは、ロック室１１１から圧油が排出されると共に、リリース室１１２に圧油が供給される。すると、リリース室１１２の圧油によってピストン本体１５１が真っすぐ上方へ上昇していくが、出力ロッド１０８が圧縮バネ１１４を介してロッド部材１１３を下方へ押して、ロッド部材１１３を下端位置へ置き残していく。ピストン本体１５１がさらに上昇して、環状部材１１５がロッド部材１１３の鍔部１１３ａに当接すると、出力ロッド１０８が環状部材１１５を介してロッド部材１１３を持ち上げていく。このとき、リリース室１１２の圧油による下方への押圧力と、第２油圧室１４８の圧力による上方への押圧力との差力によって第２弁体１４３が上昇され、第２検出弁１２２が開弁される。次いで、出力ロッド旋回機構１１６により、ピストン１５０が反時計回りに旋回しながら上昇する。ピストン本体１５１が上限位置よりもわずかに下方位置まで移動したときに、そのピストン本体１５１が第１検出弁１２１のロッド部１３３ｂに当接する。その後、ピストン本体１５１が第１弁体１３３を左方へ移動させて第１検出弁１２１が閉弁される。ピストン本体１５１がハウジング１の上壁に受け止められ、出力ロッド１０８の上昇が停止しリリース状態となる。このとき、エア通路１２３内の圧力が、上記スイッチの第２設定圧力を上回ることが、当該スイッチによって検出される。

上記の第１検出弁１２１は、圧縮バネ１３５を備えることにより、第１油圧室１３８の圧油がロック室１１１を通って排出されたときに、圧縮バネ１３５の右方への付勢力が第１弁体１３３をロック室１１１内に突出させた状態を維持する。第２検出弁１２２も圧縮バネ１４５を備えることにより、第１検出弁１２１の場合と同様に、圧縮バネ１４５の上方への付勢力が第２弁体１４３をリリース室１１２内に突出させた状態を維持する。

上記の実施形態は次のように変更可能である。

第１実施形態のシリンダ装置において、第１検出弁１２と第２検出弁１３（絞り付検出弁）とを相互に入れ替えてもよい。すなわち、上流側に第２検出弁１３（絞り付検出弁）を配置し、その下流側に第１検出弁１２を配置してもよい（第３実施形態においても同様）。

第１実施形態のシリンダ装置において、各検出弁１２、１３同士を直列に連通させるエア通路１４，１５のハウジング１内の経路を変更してもよい（第３実施形態においても同様）。

各実施形態において、エアをエア供給路１６、６７、１２４から各検出弁１２・１３、６４・６５、１２１・１２２に供給して、エア排出路１８、６９、１２７へ排出することに代えて、エアをエア排出路１８、６９、１２７側から各検出弁１２・１３、６４・６５、１２１・１２２に供給して、エア供給路１６、６７、１２４側へ排出するようにしてもよい。さらには、第１実施形態の場合を例に説明すると、各実施形態において、エアがエア供給路１６から検出弁１２と検出弁１３を順に通ってエア排出路１８から排出されることに代えて、エアがエア供給路１６から検出弁１３と検出弁１２を順に通ってエア排出路１８から排出されるようにしてもよい。

第１実施形態のシリンダ装置を構成する第２検出弁１３（絞り付検出弁）において、第２弁体４９と絞り部材５６とを一体的に、すなわち１つの素材から形成してもよい。

上記第２検出弁１３（絞り付検出弁）は、当該検出弁１３の中に絞り通路（孔５６ａ）を有する。図１４に示すように、検出弁１３の中に絞り通路を設けることに代えて、検出弁１３の外、例えばハウジング１に検出弁用の絞り部材１０７が装着され、その絞り部材１０７に絞り通路１０７ａが形成されていることで、絞り通路を有する絞り付検出弁とされてもよい。

第１実施形態のシリンダ装置において、係合ボール３２を省略し、出力ロッド７の大径部７ａで、第１検出弁１２の第１弁体２９のロッド部３０を直接押すようにしてもよい。

第１実施形態のシリンダ装置において、第１検出弁１２に代えて、第２実施形態のシリンダ装置を構成する第１検出弁６４を用いてもよい。また、第２実施形態のシリンダ装置において、第１検出弁６４に代えて、第１実施形態のシリンダ装置を構成する第１検出弁１２を用いてもよい。

第２実施形態のシリンダ装置を構成する第２検出弁６５は、外力が作用していないときに閉弁しているノーマルクローズ（ＮＣ）の絞り付検出弁である。この第２検出弁６５を外力が作用していないときに開弁しているノーマルオープン（ＮＯ）の絞り付検出弁に変更し、その変更したノーマルオープン（ＮＯ）の絞り付検出弁を、第１実施形態のシリンダ装置において、第２検出弁１３に代えて用いてもよい。

前記実施形態では、ピストンのロック状態・リリース状態を検出するために、いずれの実施形態においても２つの検出弁が用いられている。ピストンのロック状態・リリース状態の検出に加えて、ピストンのオーバーストロークの検出用に、さらに検出弁を追加してもよい。すなわち、３つ以上の検出弁を備えるシリンダ装置とされてもよい。

第１実施形態および第２実施形態のシリンダ装置を構成する第１検出弁１２（６４）、および第２検出弁１３（６５）（バネ進出式の検出弁）を、第３実施形態のシリンダ装置を構成する第１検出弁１２１、および第２検出弁１２２（油圧進出式の検出弁）にそれぞれ置き換えてもよい。

ロックおよびリリース用の圧力流体は、圧油に代えて、圧縮空気、圧縮窒素ガスなどの圧縮ガスであってもよい。

本発明のシリンダ装置は、リンク式クランプ、および旋回式クランプに限定されるものではなく、他の形式のクランプであってもよい。さらには、クランプに限定されるものでもなく、他のアクチュエータ、例えば電動モータとボールネジ軸や歯車等によって駆動される往復動装置等であってもよい。

以上、本発明の実施形態および変形例について説明した。その他に、当業者が想定できる範囲で種々の変更を行うことは勿論可能である。

１：ハウジング、５：ピストン、１２：第１検出弁（検出弁）、１３：第２検出弁（絞り付検出弁）、１４：エア通路、１５：エア通路、４８：弁室、４９：第２弁体（弁体）、５０：ロッド部、５２：弁本体、５３ａ：弁面、５４ａ：弁座、５５：圧縮バネ（付勢手段）、５６：絞り部材、５６ａ：孔（絞り通路）、５７：第２検出弁（絞り付検出弁）、５８：孔（絞り通路）、５９：ピストン、６４：第１検出弁（検出弁）、６５：第２検出弁（絞り付検出弁）、６６：エア通路、７０：溝（絞り通路）、１０６：絞り通路、１０７：絞り部材、１０７ａ：絞り通路、１２１：第１検出弁（検出弁）、１２２：第２検出弁（絞り付検出弁）、１２５：エア通路、１２６：エア通路、１４９：絞り通路、１５０：ピストン．

Claims (6)

1. ハウジング（１）と、
   前記ハウジング（１）に挿入されたピストン（５、５９、１５０）であって、ロック側とリリース側とに軸方向へ移動するピストン（５、５９、１５０）と、
   前記ハウジング（１）に設けられた複数の検出弁（１２・１３、６４・６５、１２１・１２２）であって、前記ピストン（５、５９、１５０）の作動状態を検出する複数の検出弁（１２・１３、６４・６５、１２１・１２２）と、
   前記ハウジング（１）に形成されたエア通路（１４・１５、６６、１２５・１２６）であって、前記複数の検出弁（１２・１３、６４・６５、１２１・１２２）を直列に連通させるエア通路（１４・１５、６６、１２５・１２６）と、
   を備え、
   前記複数の検出弁（１２・１３、６４・６５、１２１・１２２）のうちの一部が、絞り通路（５６ａ、１０６、１０７ａ、１４９）を有する絞り付検出弁（１３、６５、１２２）とされている、
   シリンダ装置。
2. 請求項１のシリンダ装置において、
   前記絞り付検出弁（１３）は、
   前記ハウジング（１）に形成された弁室（４８）に進退可能に挿入された弁体（４９）であって、前記弁室（４８）に収容された付勢手段（５５）によって付勢される弁体（４９）と、
   前記弁体（４９）の弁面（５３ａ）に対向する弁座（５４ａ）と、
   を備え、
   前記弁体（４９）のロッド部（５０）とは反対側の端部中央に前記絞り通路（５６ａ）が設けられている、
   シリンダ装置。
3. 請求項２のシリンダ装置において、
   前記弁体（４９）は、
   端部に前記ロッド部（５０）が設けられた弁本体（５２）と、
   前記弁本体（５２）の前記ロッド部（５０）とは反対側の端部中央に固定された絞り部材（５６）であって、前記絞り通路としての孔（５６ａ）が形成された絞り部材（５６）と、
   を備える、
   シリンダ装置。
4. 請求項１のシリンダ装置において、
   前記絞り付検出弁（５７）は、
   前記ハウジング（１）に形成された弁室（４８）に進退可能に挿入された弁体（４９）であって、前記弁室（４８）に収容された付勢手段（５５）によって付勢される弁体（４９）と、
   前記弁体（４９）の弁面（５３ａ）に対向する弁座（５４ａ）と、
   を備え、
   前記絞り通路としての孔（５８）が前記弁体（４９）に形成されている、または前記絞り通路としての溝（７０）が前記弁面（５３ａ）若しくは前記弁座（５４ａ）に形成されている、
   シリンダ装置。
5. 請求項１から４のいずれかのシリンダ装置において、
   前記複数の検出弁（６４・６５）が、前記ハウジング（１）の下端部に設けられている、
   シリンダ装置。
6. 請求項１から５のいずれかのシリンダ装置において、
   前記ピストン（５、５９、１５０）の作動状態がロック状態およびリリース状態のときに、前記複数の検出弁（１２・１３、６４・６５、１２１・１２２）のうちの少なくとも１つが閉弁している、
   シリンダ装置。

Images