WO2020054320A1 - 流体圧シリンダ - Google Patents

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WO2020054320A1
WO2020054320A1 PCT/JP2019/032233 JP2019032233W WO2020054320A1 WO 2020054320 A1 WO2020054320 A1 WO 2020054320A1 JP 2019032233 W JP2019032233 W JP 2019032233W WO 2020054320 A1 WO2020054320 A1 WO 2020054320A1
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WO
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pressure chamber
pressure
piston
chamber
cylinder
Prior art date
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Ceased
Application number
PCT/JP2019/032233
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English (en)
French (fr)
Inventor
▲高▼田芳行
高桑洋二
門田謙吾
名倉誠一
染谷和孝
風間晶博
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SMC Corp
Original Assignee
SMC Corp
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B15/00—Fluid-actuated devices for displacing a member from one position to another; Gearing associated therewith
    • F15B15/08—Characterised by the construction of the motor unit
    • F15B15/14—Characterised by the construction of the motor unit of the straight-cylinder type

Definitions

  • the present invention relates to a fluid pressure cylinder.
  • a booster piston is provided as a booster mechanism, and the thrust is increased by locking the booster piston to a piston rod during a stroke.
  • a plurality of steel balls are disposed inside a coupling body accommodating chamber formed inside a booster piston, and when the booster piston advances by the action of high-pressure air, the steel balls are engaged with a piston rod.
  • the booster piston is locked to the piston rod by being locked in the stop groove.
  • an object of the present invention is to provide a fluid pressure cylinder capable of increasing the thrust in the latter half of a stroke with a simpler structure.
  • One aspect of the present invention is a cylinder body provided with a working cylinder chamber and a booster cylinder chamber in order from the head side, and is disposed slidably in the working cylinder chamber in the axial direction, and the working cylinder chamber is connected to the head side.
  • An operating piston that partitions the first pressure chamber into a second pressure chamber on the end side, a third pressure chamber disposed on the head side, and slidably disposed in the booster cylinder chamber in the axial direction.
  • An intensifying piston partitioning into an end-side fourth pressure chamber, an opening formed at a predetermined distance from the end side of the working cylinder chamber, and an opening formed in the intensifying cylinder chamber;
  • a communication passage for communicating the cylinder chamber with the third pressure chamber and a connection groove connected to the working piston and connected to the booster piston are formed, and an end is formed through the booster piston.
  • a lock piston provided on the booster piston, and the lock piston is moved by the high-pressure air introduced from the first pressure chamber into the third pressure chamber via the communication passage.
  • a lock mechanism for engaging the booster piston with the piston rod by engaging with a connection groove of the piston rod, wherein after the booster piston is connected to the piston rod, the operating piston and the booster piston have a high pressure.
  • a fluid pressure cylinder for displacing the piston rod to an end side under the action of air.
  • the lock mechanism is driven by the action of the high-pressure air introduced into the third pressure chamber from the first pressure chamber via the communication passage, and the booster piston is connected to the piston rod. . Therefore, the thrust of the piston rod in the latter half of the forward stroke can be increased with a simple device configuration without providing a port for controlling the lock mechanism.
  • FIG. 4A is a fluid circuit diagram of a hydraulic cylinder and a driving device thereof according to the first embodiment, showing a connection state of a switching valve at a first position
  • FIG. 4B is a diagram of a switching valve at a second position of FIG. 4A.
  • FIG. 4 is a fluid circuit diagram showing a connection state of FIG.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view showing an operation in a step of boosting a lock piston of the hydraulic cylinder of FIG. 1.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view illustrating an operation of a return process of the hydraulic cylinder in FIG.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view illustrating a state in which a working piston has returned to a stroke start end position in a return process of the hydraulic cylinder in FIG. 1. It is a top view of the fluid pressure cylinder concerning a 2nd embodiment.
  • 9A is a cross-sectional view along the line IXA-IXA of FIG. 8
  • FIG. 9B is a cross-sectional view along the line IXB-IXB of FIG.
  • FIG. 10A is a fluid circuit diagram of the hydraulic cylinder and its driving device of FIG. 8, showing a connection state of a switching valve at a first position
  • FIG. 10B is a connection state of a switching valve of FIG. 10A at a second position
  • FIG. FIG. 11A is a fluid circuit diagram of a fluid pressure cylinder and a driving device thereof according to a third embodiment, showing a connection state of a switching valve at a first position
  • FIG. 11B is a diagram of a switching valve at a second position of FIG. 11A.
  • FIG. 4 is a fluid circuit diagram showing a connection state of FIG.
  • FIG. 11B is a cross-sectional view showing the operation of the return process of the hydraulic cylinder driven by the driving device of FIG.
  • FIG. 14A is a fluid circuit diagram of the hydraulic cylinder and its driving device of FIG. 13, showing a connection state of a switching valve at a first position
  • FIG. 14B is a connection state of a switching valve of FIG. 14A at a second position
  • FIG. 15A is a fluid circuit diagram of a fluid pressure cylinder and a driving device thereof according to a fifth embodiment, illustrating a connection state of a switching valve at a first position
  • FIG. 15B is a diagram of a switching valve of FIG. 15A at a second position.
  • FIG. 4 is a fluid circuit diagram showing a connection state of FIG. FIG.
  • FIG. 16A is a fluid circuit diagram of a fluid pressure cylinder and a drive device thereof according to a sixth embodiment, showing a connection state of a switching valve at a first position
  • FIG. 16B is a diagram of a switching valve of FIG. 16A at a second position
  • FIG. 4 is a fluid circuit diagram showing a connection state of FIG.
  • the hydraulic cylinder 10 includes a cylinder body 12 that extends in the axial direction.
  • the cylinder body 12 is formed of, for example, a metal material such as an aluminum alloy, and may be, for example, a square shape.
  • the cylinder body 12 includes a head-side main body portion 14 provided on the head side and an end-side main body portion 16 provided on the end side, and is fastened in the axial direction by a plurality of connecting rods or bolts 12c.
  • a working cylinder chamber 14 b having a circular cross section is formed inside the head-side main body section 14, and a booster cylinder chamber 16 b having a circular cross section is formed inside the end-side main body section 16. ing.
  • a head-side port 28 is formed near the head-side end of the head-side main body 14, and an operating-port exhaust port 29 is formed near the end-side end of the head-side main body 14. Are formed. Further, near the end on the end side of the end-side main body 16, a booster portion exhaust port 30 is provided.
  • the hydraulic cylinder 10 supplies high-pressure air (working fluid) from the head-side port 28 and exhausts internal air from the operation part exhaust port 29 and the booster part exhaust port 30, so that the piston rod 18 Are projected.
  • the head-side main body 14 generates a large stroke motion
  • the end-side main body 16 is configured to generate an additional thrust in the latter half of the stroke.
  • the high-pressure air refers to air having a pressure higher than the pressure (for example, the atmospheric pressure) of the atmosphere in which the fluid pressure cylinder 10 is installed.
  • the head-side main body 14 of the cylinder body 12 includes a working cylinder chamber 14 b, a head-side port 28, a head cover 14 c, a flow path 34 b forming a part of a communication passage 34, An exhaust port 29 and a piston unit 21 are provided.
  • the working cylinder chamber 14b is a hollow portion having a circular cross section formed inside the side wall 14a, and extends in the axial direction.
  • a head cover 14c is attached to one end of the working cylinder chamber 14b. The head cover 14c seals the head side of the working cylinder chamber 14b.
  • a head-side port 28 is formed near the head cover 14c so as to penetrate the side wall 14a, and communicates with the working cylinder chamber 14b.
  • the head-side port 28 is formed at a position where it can communicate with the first pressure chamber 38 on the head side of the working piston 20 even when the working piston 20 described later moves to the head-end position on the head side.
  • the flow path 34b is formed to extend in the axial direction inside the side wall 14a on the end side of the head-side main body 14.
  • the flow path 34b extends in the axial direction by a predetermined length from the end side end of the head-side main body 14, bends inward at a substantially right angle, and communicates with the working cylinder chamber 14b at the opening 34a.
  • the opening 34a is arranged at a position separated by a predetermined distance from the end side end of the working cylinder chamber 14b.
  • the opening 34a is configured to be able to communicate with the first pressure chamber 38 on the head side of the working piston 20 when the working piston 20 moves to the end side.
  • the operating section exhaust port 29 is provided on the top, side, or bottom of the head-side main body 14, penetrates the side wall 14a, and communicates with the operating cylinder chamber 14b.
  • the operating unit exhaust port 29 is provided on a side surface of the head-side main body 14.
  • the operating part exhaust port 29 is formed at a position where it can communicate with the second pressure chamber 40 on the end side of the working piston 20 even when the working piston 20 moves to the end position on the end side.
  • a piston unit 21 having an operating piston 20 and a piston rod 18 connected to the operating piston 20 is disposed inside the operating cylinder chamber 14b.
  • the piston unit 21 is accommodated in the working cylinder chamber 14b so as to be slidable in the axial direction, and the inside of the working cylinder chamber 14b is airtightly connected to the first pressure chamber 38 on the head side and the second pressure chamber 40 on the end side. Partitioning.
  • the working piston 20 includes a circular piston body 50 protruding radially outward from the piston rod 18, a wear ring 52 attached to the outer periphery of the piston body 50, and a magnet 56 attached to the outer periphery of the piston body 50. And a circular ring-shaped packing 54 attached to the outer peripheral portion of the piston main body 50, and a sealing portion 58 extending to the end side of the piston main body 50.
  • a wear ring arrangement groove 52a On the outer peripheral surface of the piston main body 50, a wear ring arrangement groove 52a, a packing mounting groove 54a, and a magnet arrangement groove 56a are provided.
  • the wear ring arrangement groove 52a is provided near the base end of the piston main body 50.
  • the packing mounting groove 54a is disposed adjacent to the end of the wear ring mounting groove 52a, and the magnet mounting groove 56a is further disposed on the end side of the packing mounting groove 54a.
  • the wear ring arrangement groove 52a, the packing attachment groove 54a, and the magnet arrangement groove 56a are all formed in a circular ring shape extending over the entire circumference in the circumferential direction.
  • a cylindrical sealing portion 58 formed around the piston rod 18 is formed.
  • the sealing portion 58 has an outer diameter substantially the same as the inner diameter of the communication portion 16d, which will be described later, and is formed to be freely inserted into and removed from the communication portion 16d. When the sealing portion 58 is inserted into the communication portion 16d, it seals the communication portion 16d.
  • the piston body 50 is made of, for example, a metal material such as carbon steel, stainless steel, or an aluminum alloy, or a hard resin.
  • the packing 54 is a ring-shaped seal member (for example, an O-ring) made of an elastic material such as a rubber material or an elastomer material.
  • the packing 54 is slidably in contact with the inner peripheral surface of the working cylinder chamber 14b.
  • the packing 54 seals the gap between the working piston 20 and the inner peripheral surface of the working cylinder chamber 14b, and hermetically partitions the first pressure chamber 38 and the second pressure chamber 40 of the working cylinder chamber 14b.
  • the wear ring 52 is made of, for example, a synthetic resin material having low friction and abrasion resistance, such as tetrafluoroethylene (PTFE), or a metal material (for example, bearing steel).
  • the magnet 56 is made of, for example, a link-shaped ferrite magnet or a rare earth magnet. The magnet 56 may be divided in the circumferential direction.
  • the piston rod 18 is connected to the working piston 20 at a connecting portion 18c provided on the head side.
  • the piston rod 18 extends to the end side through the end side main body 16 and the booster piston 22.
  • a connection groove 18 a for connecting to the booster piston 22 is formed on the outer peripheral portion of the piston rod 18.
  • the connection groove 18a is formed at a position separated from the connection portion of the piston rod 18 with the working piston 20 by a predetermined distance toward the end side, and is formed annularly over the entire circumference of the piston rod 18 in the circumferential direction.
  • An annular packing 18b for preventing air from leaking along the piston rod 18 is mounted on an outer peripheral portion of the piston rod 18 between the connection groove 18a and the working piston 20.
  • the packing 18 b is disposed in a groove formed in an annular shape over the entire circumference of the piston rod 18.
  • the end of the head-side main body 14 on the end side is a flat end face 14d, and the working cylinder chamber 14b and the flow path 34b are open on the end face 14d.
  • the end surface 14d is in contact with the head-side end surface 16i of the end-side main body 16.
  • a circular ring-shaped packing 16h is disposed between the end surface 14d of the head-side main body 14 and the end surface 16i of the end-side main body 16.
  • the packing 16 h hermetically seals the connection between the head-side main body 14 and the end-side main body 16.
  • the end-side main body 16 includes a booster cylinder chamber 16 b, a booster piston 22, a booster exhaust port 30, a lock mechanism 35, and a flow path 34 c forming a part of the communication passage 34.
  • the booster cylinder chamber 16b is a hollow section having a circular cross section, and is formed to penetrate the end-side main body section 16 in the axial direction. An end portion on the end side of the booster cylinder chamber 16b is sealed by a rod cover 16c.
  • the booster cylinder chamber 16b has, in order from the head, a connecting portion 16d, a piston housing portion 16e, a piston sliding portion 16f, and a rod cover mounting portion 16g.
  • the connecting portion 16d is formed to have a larger inner diameter than the piston rod 18, and is configured to form a space in which air can move between the connecting portion 16d and the piston rod 18.
  • a packing mounting groove 16j1 formed over the entire circumference in the circumferential direction is provided on the inner peripheral surface of the connecting portion 16d, and a circular ring-shaped packing 16j is mounted in the packing mounting groove 16j1. .
  • the packing 16j tightly contacts the outer peripheral surface of the sealing portion 58 of the working piston 20 to hermetically seal the working cylinder chamber 14b and the booster cylinder chamber 16b.
  • the piston housing portion 16e has an inner diameter slightly larger than the diameter of the small diameter portion 60b of the booster piston 22, which will be described later, and is configured to accommodate the small diameter portion 60b.
  • the piston sliding portion 16f is a hollow portion formed with substantially the same inner diameter as the sliding portion 60c of the booster piston 22, and has a smooth inner peripheral surface such that the sliding portion 60c can slide in the axial direction. .
  • the rod cover mounting portion 16g is provided on the end side of the booster cylinder chamber 16b, and is formed according to the outer diameter of the rod cover 16c so that the rod cover 16c is mounted.
  • the locking groove 67a is a groove formed for mounting a retaining clip 67 for retaining the rod cover 16c, and is formed in a ring shape over the entire circumference in the circumferential direction.
  • the retaining clip 67 is an annular plate member with a part cut off in the circumferential direction, and the retaining clip 67 inserted into the locking groove 67a engages with the locking groove 67a by elastic restoring force.
  • the retaining clip 67 contacts the end side of the rod cover 16c to prevent the rod cover 16c from falling off.
  • the rod cover 16c is formed in a substantially columnar shape, and has an annular groove 76a formed in an outer peripheral portion thereof.
  • a circular ring-shaped packing 76 is mounted in the annular groove 76a.
  • the packing 76 is disposed between the rod cover 16c and the rod cover mounting portion 16g, and hermetically seals the booster cylinder chamber 16b.
  • a rod hole 71 for inserting the piston rod 18 is formed extending in the axial direction.
  • the rod hole 71 is provided with a rod packing 69 for preventing air from leaking along the piston rod 18.
  • the rod packing 69 is mounted in an annular groove 69 a formed on the inner peripheral surface of the rod hole 71.
  • the booster piston 22 has a cylindrical booster piston main body 60. At the center of the booster piston main body 60, an insertion hole 60a formed of a circular cavity is formed.
  • the insertion hole 60a has a slightly larger inner diameter than the piston rod 18, and is configured to be able to insert the piston rod 18 in the axial direction.
  • a packing mounting groove 68a is formed on the inner peripheral surface of the insertion hole 60a, and a packing 68 for preventing air from leaking along the piston rod 18 is mounted in the packing mounting groove 68a.
  • the booster piston main body 60 has a sliding portion 60c formed with a relatively large outer diameter and a small diameter formed on the head side of the sliding portion 60c with a smaller outer diameter than the sliding portion 60c. And a portion 60b.
  • a wear ring disposing groove 62a and a packing mounting groove 64a are provided on the outer peripheral surface of the sliding portion 60c, and the wear ring 62 and the packing 64 are mounted on each of them.
  • Each of the wear ring disposing groove 62a and the packing mounting groove 64a is formed in a circular ring shape extending over the entire circumference in the circumferential direction.
  • the packing 64 is slidably in contact with the inner peripheral surface of the piston sliding portion 16f of the booster cylinder chamber 16b.
  • the packing 64 seals between the booster piston 22 and the inner peripheral surface of the booster cylinder chamber 16b, and the booster cylinder chamber 16b is airtightly partitioned into the third pressure chamber 42 and the fourth pressure chamber 44.
  • the packing 64 causes the sliding resistance of the booster piston 22, the packing 64 may be configured such that the sliding resistance is larger than the sliding resistance of the working piston 20.
  • an annular mounting groove 66a is formed in the end face 60c1 on the end side of the sliding portion 60c.
  • One end of the position holding means 66 is inserted into the mounting groove 66a.
  • the other end of the position holding means 66 is inserted into a mounting groove 66b formed on the rod cover 16c side.
  • the position holding means 66 is made of, for example, an elastic member such as a coil spring, and urges the booster piston 22 toward the head, and until the booster piston 22 is locked to the piston rod 18, the booster piston 22 starts the stroke on the head side. It is configured to remain in the position.
  • the small diameter portion 60b is formed in a cylindrical shape having an outer diameter smaller than that of the sliding portion 60c, and is accommodated in the piston accommodating portion 16e of the booster cylinder chamber 16b.
  • the small diameter portion 60b is provided with a lock mechanism portion 35 that engages with the connection groove 18a (see FIG. 2) of the piston rod 18 and connects the booster piston 22 to the piston rod 18.
  • the lock mechanism 35 has a through hole 63 penetrating in the radial direction.
  • the through hole 63 has a piston sliding portion 63a formed radially outward and a lock pin insertion portion 63b formed radially inside.
  • the piston sliding portion 63a is open at the outer peripheral portion of the booster piston 22.
  • a communication groove 63h extending in the axial direction is formed in the outer peripheral portion of the booster piston 22 so as to communicate with the piston sliding portion 63a.
  • the piston sliding portion 63a and the third pressure chamber 42 communicate with each other via the communication groove 63h.
  • an air passage 61 extending in the axial direction is formed on a side portion near the lower end of the piston sliding portion 63a.
  • the ventilation passage 61 extends in the axial direction of the booster piston main body 60, and communicates with the fourth pressure chamber 44 at an opening 61b that communicates with the piston sliding portion 63a. That is, the lower end side of the piston sliding portion 63 a communicates with the fourth pressure chamber 44 via the ventilation path 61.
  • a lock pin insertion portion 63b is formed at an inner end (lower end in the figure) of the piston sliding portion 63a.
  • the lock pin insertion portion 63b is a circular cavity formed with an inner diameter smaller than the piston sliding portion 63a, and an inner peripheral end of the piston sliding portion 63a is open to the insertion hole 60a.
  • the lock piston 36 is provided in the through hole 63.
  • the lock piston 36 has a pressure-receiving portion 36a having an outer diameter substantially equal to the inner diameter of the piston sliding portion 63a, and an outer diameter smaller than the pressure-receiving portion 36a, and has substantially the same outer diameter as the inner diameter of the lock pin insertion portion 63b.
  • the pressure receiving portion 36a is arranged so as to be slidable in the direction in which the piston slide portion 63a extends. As shown in FIG.
  • the pressure receiving portion 36 a has a packing 36 e mounted on an outer peripheral portion thereof, and communicates the piston sliding portion 63 a with a first region 63 c that communicates with the third pressure chamber 42 and with the fourth pressure chamber 44. Partition into the second region 63d.
  • the pressure receiving portion 36a generates a thrust for displacing the lock piston 36 toward the piston rod 18 by receiving the pressure of the third pressure chamber 42 on the pressure receiving surface 36c outside the pressure receiving portion 36a.
  • the lock pin 36b extends from the pressure receiving portion 36a toward the center of the booster piston body 60, and has an outer diameter substantially equal to the inner diameter of the lock pin insertion portion 63b.
  • the lock pin 36b is inserted to be insertable into the lock pin insertion portion 63b.
  • a packing 63g is mounted on an inner peripheral portion of the lock pin insertion portion 63b. The packing 63g prevents air leakage along the lock pin 36b by being in close contact with the lock pin 36b.
  • the lock pin 36b is formed to have an outer diameter substantially equal to or smaller than the axial width of the connecting groove 18a so as to be able to engage with the connecting groove 18a of the piston rod 18.
  • a stopper 37 is mounted outside the lock piston 36.
  • the stopper 37 is a clip-shaped member formed of an elastic material that is formed in an annular shape and partially cut out in the circumferential direction.
  • the stopper 37 is engaged with a stopper mounting groove 37a formed on the inner peripheral surface of the piston sliding portion 63a, and regulates the outward movement of the lock piston 36 in the radial direction.
  • An urging member 36g for urging the lock piston 36 radially outward is provided in a gap between the pressure receiving portion 36a of the lock piston 36 and the piston sliding portion 63a.
  • the end-side main body 16 is provided with a flow path 34 c communicating with the flow path 34 b of the head-side main body 14.
  • the flow path 34c extends in the axial direction in the end-side main body 16, and the end on the end side communicates with the head-side end of the booster cylinder chamber 16b at the opening 34e.
  • the position of the opening 34e is not limited to the end of the booster cylinder chamber 16b on the head side, and is provided at a portion that becomes the third pressure chamber 42 when the booster piston 22 is located closest to the head. It should just be. That is, the communication path 34 having the flow path 34b and the flow path 34c is configured to communicate the working cylinder chamber 14b and the third pressure chamber 42.
  • the hydraulic cylinder 10 is configured as described above, and the driving device 120 will be described below.
  • the driving device 120 of the hydraulic cylinder 10 includes a check valve 86, a high-pressure air supply source 104, a throttle valve 88, an exhaust port 106, a switching valve 102, and predetermined piping. It becomes.
  • the driving device 120 supplies high-pressure air to the first pressure chamber 38 of the working cylinder chamber 14b in the operation step, and also transfers a part of the high-pressure air accumulated in the first pressure chamber 38 to the second pressure chamber in the return step. It is configured to supply the pressure toward the pressure chamber 40 and the fourth pressure chamber 44.
  • the switching valve 102 is, for example, a five-port two-position valve having first to fifth ports 102a to 102e, and is switchable between a first position and a second position.
  • the switching valve 102 is switched between a first position and a second position by a pilot pressure from a high-pressure air supply source 104 or an electromagnetic valve.
  • the first port 102 a of the switching valve 102 is connected to the first pressure chamber 38 by a pipe, and is connected to the upstream side of the check valve 86.
  • the second port 102b is connected to the second pressure chamber 40 and the fourth pressure chamber 44 by piping.
  • the third port 102c is connected to a downstream side of the check valve 86 by a pipe.
  • the fourth port 102d is connected to the exhaust port 106 via a throttle valve 88 by a pipe.
  • the fifth port 102e is connected to the high-pressure air supply source 104 by a pipe.
  • the switching valve 102 When the switching valve 102 is at the first position, the first port 102a and the fifth port 102e are connected, and the second port 102b and the fourth port 102d are connected. Further, as shown in FIG. 4B, when the switching valve 102 is at the second position, the first port 102a and the fourth port 102d are connected, and the second port 102b and the third port 102c are connected.
  • the check valve 86 When the check valve 86 is at the second position of the switching valve 102, the check valve 86 allows the flow of air from the first pressure chamber 38 to the second pressure chamber 40 and the fourth pressure chamber 44, and allows the second pressure chamber 40 and the The flow of air from the fourth pressure chamber 44 to the first pressure chamber 38 is blocked.
  • the throttle valve 88 is provided to limit the amount of air exhausted from the exhaust port 106, and is configured as a variable throttle valve having a variable passage area so that the exhaust flow rate can be adjusted.
  • an air tank is provided in the middle of a pipe connecting the second port 102b and the second pressure chamber 40 and the fourth pressure chamber 44 to accumulate air supplied to the second pressure chamber 40 and the fourth pressure chamber 44. You may do so.
  • the air tank By providing the air tank, a sufficient amount of air can be accumulated to fill the second pressure chamber 40 at the time of the return operation, and the return operation can be reliably performed.
  • the capacity of the air tank may be set to, for example, about half of the maximum capacity of the first pressure chamber 38. When the volume of the pipe can be sufficiently secured, the air tank is not required.
  • the fluid pressure cylinder 10 and the drive device 120 are configured as described above, and the operation and operation will be described below.
  • the operation process of the hydraulic cylinder 10 is performed with the switching valve 102 of the driving device 120 as the first position.
  • the high-pressure air from the high-pressure air supply source 104 is supplied to the head-side port 28 via the first port 102a of the switching valve 102.
  • the check valve 86 is connected to the third port 102c, and high-pressure air does not flow to the check valve 86 side.
  • the operating section exhaust port 29 and the booster section exhaust port 30 are connected to the second port 102b of the switching valve 102, and are connected to the exhaust port 106 via the throttle valve 88.
  • the high-pressure air supplied to the head-side port 28 flows into the first pressure chamber 38 of the working cylinder chamber 14b.
  • the second pressure chamber 40 adjacent to the working piston 20 communicates with the third pressure chamber 42 via the communication portion 16d. Further, the second pressure chamber 40 communicates with the exhaust port 106 through the operating section exhaust port 29 and the pipe.
  • a driving force corresponding to the pressure difference between the pressure in the first pressure chamber 38 and the pressure (atmospheric pressure) in the second pressure chamber 40 acts on the working piston 20, and the working piston 20 is pushed toward the stroke end.
  • the piston rod 18 is displaced integrally with the working piston 20 and moves toward the stroke end.
  • the air in the second pressure chamber 40 is exhausted from the exhaust port 106.
  • the third pressure chamber 42 adjacent to the booster piston 22 communicates with the exhaust port 106 (see FIG. 4A) via the second pressure chamber 40, and the fourth pressure chamber 44 communicates with the exhaust port 106 via a pipe. Therefore, there is no pressure difference between the third pressure chamber 42 and the fourth pressure chamber 44 adjacent to the booster piston 22, and the booster piston 22 is held at the head-side end of the booster cylinder chamber 16b by the position holding means 66. You.
  • the boosting step is started when the packing 54 of the working piston 20 moves to the end side from the opening 34 a of the communication passage 34.
  • the packing 54 of the working piston 20 moves to the end side of the opening 34 a through the opening 34 a of the communication passage 34.
  • the sealing portion 58 of the working piston 20 is inserted into the communication portion 16d, and the communication portion 16d is sealed.
  • the second pressure chamber 40 and the third pressure chamber 42 are airtightly partitioned, and the first pressure chamber 38 and the third pressure chamber 42 communicate with each other via the communication passage 34.
  • the high-pressure air in the first pressure chamber 38 flows into the third pressure chamber 42 through the communication path 34, and the pressure in the third pressure chamber 42 increases. Then, due to the pressure difference between the third pressure chamber 42 and the fourth pressure chamber 44, the lock piston 36 of the lock mechanism 35 is pushed out toward the piston rod 18, and the tip of the lock piston 36 is connected to the piston rod 18. It engages with the groove 18a. That is, the booster piston 22 is connected to the piston rod 18.
  • the high-pressure air flowing into the third pressure chamber 42 generates a thrust toward the end side of the booster piston 22. Since the diameter of the boosting piston 22 is larger than the diameter of the working piston 20, the boosting piston 22 generates a larger thrust than the working piston 20. Since the thrust of the boost piston 22 is added to the thrust of the working piston 20, the thrust of the piston rod 18 increases in the latter half of the stroke.
  • the boosting step is performed until the working piston 20 and the boosting piston 22 reach the stroke end. Since the stroke length (also referred to as a stroke range) of the boosting step is shorter than the stroke range of the operating step, the amount of high-pressure air required to drive the booster piston 22 in the boosting step is equal to the amount of air consumed in the operating step. Less than the quantity.
  • the switching valve 102 of the driving device 120 is set to the second position.
  • the first pressure chamber 38 is connected to a throttle valve 88 via a first port 102 a and a fourth port 102 d of the switching valve 102, and high-pressure air in the first pressure chamber 38 is exhausted from an exhaust port 106 via the throttle valve 88. Is done. A part of the high-pressure air in the first pressure chamber 38 is supplied to the second pressure chamber 40 and the fourth pressure chamber 44 via the check valve 86.
  • the internal pressure of the third pressure chamber 42 decreases as the exhaust of the first pressure chamber 38 proceeds.
  • the pressure difference between the third pressure chamber 42 and the fourth pressure chamber 44 decreases, and the lock piston 36 of the lock mechanism 35 retreats into the through hole 63 under the action of the urging member 36g.
  • the connection state between the booster piston 22 and the piston rod 18 is released.
  • the third pressure chamber 42 and the second pressure chamber 40 communicate with each other when the sealing portion 58 of the working piston 20 is removed by passing through the packing 16j of the communication portion 16d.
  • the high-pressure air flowing into the second pressure chamber 40 and the fourth pressure chamber 44 is supplied from a part of the high-pressure air discharged from the head-side port 28. Therefore, it is not necessary to supply high-pressure air from the high-pressure air supply source 104 in the return step.
  • the fluid pressure cylinder 10 according to the present embodiment has the following effects.
  • the lock mechanism 35 is formed so as to penetrate in the radial direction of the booster piston 22, and has an outer side communicating with the third pressure chamber 42 and an inner side opening into an insertion hole 60 a for inserting the piston rod 18.
  • the second region 63d and the fourth pressure chamber 44 communicate with the hole 63, the lock piston 36 inserted into the through hole 63 and dividing the through hole 63 into an outer first region 63c and an inner second region 63d.
  • the lock piston 36 of the lock mechanism 35 protrudes inward of the booster piston 22 due to a pressure difference between the third pressure chamber 42 and the fourth pressure chamber 44 and has a connection groove for the piston rod 18. 18a.
  • the booster piston 22 and the piston rod 18 can be connected with a simple device configuration.
  • the communication passage 34 connects the first pressure chamber 38 and the third pressure chamber 42 to each other, and the high pressure is applied to the third pressure chamber 42. It is configured to introduce air. This makes it possible to operate the lock mechanism 35 and connect the booster piston 22 to the piston rod 18 with a simple device configuration.
  • the booster piston 22 In the hydraulic cylinder 10, the booster piston 22 generates a thrust by the pressure of the high-pressure air introduced into the third pressure chamber 42 through the communication passage 34. That is, an additional thrust can be generated in the booster piston 22 at the same time as the connection between the booster piston 22 and the piston rod 18.
  • the through-hole 63 may be provided with an urging member 36g for urging the lock piston 36 radially outward. Thereby, in the return step, the retracting operation of the lock piston 36 can be reliably performed.
  • the cylinder body 12 may have the operating section exhaust port 29 communicating with the second pressure chamber 40.
  • the air inside the second pressure chamber 40 can be exhausted.
  • a connecting portion 16d formed to have a larger diameter than the piston rod 18 and communicating the second pressure chamber 40 of the working cylinder chamber 14b and the third pressure chamber 42 of the booster cylinder chamber 16b; And a sealing portion 58 which is inserted into the communication portion 16d near the stroke end of the piston rod 18 to prevent communication between the second pressure chamber 40 and the third pressure chamber 42. May be. Thereby, in the boosting step, the high-pressure air is introduced into the third pressure chamber 42, and the booster piston 22 can be reliably operated.
  • high-pressure air may be supplied from the first pressure chamber 38 to the third pressure chamber 42 via the communication passage 34. Good. Thereby, the outflow of the high-pressure air through the third pressure chamber 42 can be prevented, and the usage amount of the high-pressure air can be suppressed.
  • the diameter of the booster piston 22 may be larger than the diameter of the working piston 20. Thereby, the thrust in the latter half of the stroke can be further increased.
  • the stroke length of the booster piston 22 may be shorter than the stroke length of the working piston.
  • the amount of high-pressure air consumed in the boosting step can be reduced.
  • the pressure at which the booster piston 22 starts sliding in the axial direction may be greater than the pressure at which the working piston 20 starts sliding in the axial direction.
  • the movement of the booster piston 22 can be delayed until the lock mechanism 35 operates and the booster piston 22 is connected to the piston rod 18.
  • the reliability of the operation of the hydraulic cylinder 10 can be improved.
  • a position holding unit 66 for urging the booster piston 22 toward the head may be provided in the booster cylinder chamber 16b.
  • the position of the booster piston 22 is maintained at the head side until the booster piston 22 is connected to the piston rod 18, and the thrust from the booster piston 22 can be added to the piston rod 18 before the stroke end. .
  • the fluid pressure cylinder 10 further includes a driving device 120 having a switching valve 102, a high-pressure air supply source 104, a check valve 86, and an exhaust port 106.
  • the first pressure chamber 38 communicates with the high-pressure air supply source 104
  • the second pressure chamber 40 and the fourth pressure chamber 44 communicate with the exhaust port 106.
  • the second pressure chamber 40 and the fourth pressure chamber 44 may be connected to the first pressure chamber 38 via the check valve 86 while communicating with the exhaust port 106.
  • a part of the high-pressure air stored in the first pressure chamber 38 can be supplied to the second pressure chamber 40 and the fourth pressure chamber 44.
  • the supply of the high-pressure air from the high-pressure air supply source 104 is not required in the return step, so that the consumption of the high-pressure air can be suppressed.
  • a throttle valve 88 may be provided between the first pressure chamber 38 and the exhaust port 106 and downstream of the check valve 86.
  • the hydraulic cylinder 10A of the present embodiment is different from the hydraulic cylinder 10 of FIG. 1 in that a check valve 86 and a throttle valve 88A shown in FIGS. 4A and 4B are incorporated in the cylinder body 12.
  • a check valve 86 and a throttle valve 88A shown in FIGS. 4A and 4B are incorporated in the cylinder body 12.
  • the hydraulic cylinder 10A of the present embodiment will be described with reference to FIGS. 8 to 10.
  • the same configuration as the hydraulic cylinder 10 described with reference to FIGS. are denoted by the same reference numerals, and a detailed description thereof will be omitted.
  • the operating portion exhaust port 29A, the head side port 28A, and the exhaust introduction port 27 are arranged concentrated on the head side of the cylinder body 12.
  • the operating section exhaust port 29 ⁇ / b> A communicates with the second pressure chamber 40 at an end on the end side of the operating cylinder chamber 14 b via a flow path 82 formed inside the cylinder body 12. .
  • An exhaust introduction port 27 is provided on the head side of the operating section exhaust port 29A.
  • a check valve 86 is provided inside the exhaust introduction port 27.
  • the exhaust introduction port 27 communicates with the first pressure chamber 38 via a check valve 86.
  • the exhaust introduction port 27 is connected to a third port 102c of the switching valve 102 through a pipe.
  • the passage 82 between the operating section exhaust port 29A and the exhaust introducing port 27 is sealed by a steel ball, and the operating section exhaust port 29A and the exhaust introducing port 27 are isolated.
  • the head-side port 28A communicates with the first pressure chamber 38 via a throttle valve 88A, as shown in FIG. 9B. That is, high pressure air is supplied to the first pressure chamber 38 via the throttle valve 88A.
  • a check valve (not shown) that allows high-pressure air to flow from the head-side port 28A toward the first pressure chamber 38 is built in the throttle valve 88A in parallel. Since the supply can be performed, the delivery speed of the piston rod 18 does not decrease.
  • the fluid pressure cylinder 10A of the present embodiment is driven by a driving device 120A shown in FIGS. 10A and 10B.
  • the driving device 120A has a switching valve 102, a high-pressure air supply source 104, and an exhaust port 106.
  • the head side port 28A is connected to the first port 102a of the switching valve 102 via a pipe.
  • the operating section exhaust port 29A and the booster section exhaust port 30 are connected to the second port 102b via a pipe.
  • the exhaust port 27 is connected to the third port 102c via a pipe.
  • An exhaust port 106 is connected to the fourth port 102d.
  • the high pressure air supply source 104 is connected to the fifth port 102e.
  • the first port 102a and the fifth port 102e are connected, and the high-pressure air supply source 104 and the head-side port 28A are connected. Further, the second port 102b and the fourth port 102d are connected, and the operating unit exhaust port 29A and the booster unit exhaust port 30 communicate with the exhaust port 106.
  • the first port 102a and the fourth port 102d are connected, and the head-side port 28A communicates with the exhaust port 106. Further, the second port 102b and the third port 102c are connected, and the exhaust introduction port 27 communicates with the operating section exhaust port 29A and the booster section exhaust port 30.
  • the hydraulic cylinder 10A of the present embodiment configured as described above operates in the same manner as the hydraulic cylinder 10 of the first embodiment.
  • the hydraulic cylinder 10A has a head-side port 28A, an operating unit exhaust port 29A, and an exhaust introduction port 27 concentrated on the head side of the cylinder body 12, thereby providing piping for installing the hydraulic cylinder 10A. Connection work becomes easy.
  • the throttle valve 88A and the check valve 86 are built in the cylinder body 12, so that the configuration of the driving device 120A can be simplified.
  • the hydraulic cylinder 10 As shown in FIG. 11A, the hydraulic cylinder 10 according to the present embodiment is driven by a driving device 130.
  • the drive device 130 is configured to supply a small amount of high-pressure air to the hydraulic cylinder 10 in a return process in order to ensure the return operation of the hydraulic cylinder 10.
  • the same components as those of the fluid pressure cylinder 10 and the driving device 120 of the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.
  • the drive device 130 includes a check valve 86, a throttle valve 88, a switching valve 102, a high-pressure air supply source 104, an exhaust port 106, a second check valve 112, and a throttle valve 114.
  • the driving device 130 is configured to supply high-pressure air to the first pressure chamber 38 of the operation cylinder chamber 14b in an operation process. Further, as shown in FIG. 11B, the driving device 130 supplies a part of the high-pressure air accumulated in the first pressure chamber 38 toward the second pressure chamber 40, and It is configured to supply high-pressure air from a high-pressure air supply source 104 to 44.
  • the switching valve 102 is, for example, a 5-port 2-position valve, has first to fifth ports 102a to 102e, and switches between a first position (see FIG. 11A) and a second position (see FIG. 11B). It is possible. As shown in FIGS. 11A and 11B, the first port 102a is connected to the first pressure chamber 38 by a pipe. The second port 102b is connected to the fourth pressure chamber 44 and the downstream side of the second check valve 112 by piping. The third port 102c is connected to the exhaust port 106 by a pipe. The fourth port 102d is connected to a high-pressure air supply source 104 by a pipe. The fifth port 102e is connected to the exhaust port 106 via a throttle valve 88 via a pipe, and to the second pressure chamber 40 via a check valve 86.
  • the switching valve 102 when the switching valve 102 is at the first position, the first port 102a and the fourth port 102d are connected, and the second port 102b and the third port 102c are connected.
  • the switching valve 102 when the switching valve 102 is at the second position, the first port 102a and the fifth port 102e are connected, and the second port 102b and the fourth port 102d are connected.
  • the switching valve 102 is switched between a first position and a second position by a pilot pressure from a high-pressure air supply source 104 or an electromagnetic valve.
  • the check valve 86 allows the flow of air from the first pressure chamber 38 to the second pressure chamber 40, and goes from the second pressure chamber 40 to the first pressure chamber 38. Block air flow.
  • the throttle valve 114 is disposed between the second port 102b and the fourth pressure chamber 44 in order to reliably operate the lock mechanism 35 of the booster piston 22.
  • the fourth pressure chamber 44 is open to the atmosphere via the exhaust port 106. Further, an air tank is provided in the middle of the pipe connecting the check valve 86 and the second pressure chamber 40 so that the air supplied from the first pressure chamber 38 to the second pressure chamber 40 is accumulated in the return step. Is also good.
  • the hydraulic cylinder 10 and the driving device 130 of the present embodiment are configured as described above, and the operation and operation will be described below.
  • the operation step and the boosting step of the hydraulic cylinder 10 are performed with the switching valve 102 of the driving device 130 as the first position.
  • the high-pressure air from the high-pressure air supply source 104 is supplied to the first pressure chamber 38 via the first port 102a of the switching valve 102.
  • the air inside the second pressure chamber 40 is exhausted from the exhaust port 106 via the second check valve 112, the second port 102b and the third port 102c of the switching valve 102.
  • the air inside the fourth pressure chamber 44 is exhausted from the exhaust port 106 via the second port 102b and the third port 102c.
  • the return process of the hydraulic cylinder 10 is performed by setting the switching valve 102 of the driving device 130 to the second position.
  • the high-pressure air from the high-pressure air supply source 104 is supplied to the fourth pressure chamber 44 via the second port 102b of the switching valve 102.
  • the high-pressure air from the high-pressure air supply source 104 is blocked by the second check valve 112 and is not supplied to the second pressure chamber 40.
  • the first pressure chamber 38 is connected to the throttle valve 88 via the first port 102 a and the fifth port 102 e of the switching valve 102, and the high-pressure air in the first pressure chamber 38 passes through the exhaust port 106 via the throttle valve 88. It is exhausted from. A part of the high-pressure air in the first pressure chamber 38 is supplied to the second pressure chamber 40 via the check valve 86.
  • the exhaust of the first pressure chamber 38 proceeds, and the working piston 20 moves in the return direction under the action of the air pressure flowing into the second pressure chamber 40. Further, the booster piston 22 moves to the head side by the internal pressure of the fourth pressure chamber 44 and the urging force of the position holding means 66. Through the above operation, the booster piston 22 and the working piston 20 return to the starting position of the stroke, and the return process is completed.
  • the air flowing into the second pressure chamber 40 is supplied from the first pressure chamber 38, so that the supply of high-pressure air is not required when the working piston 20 returns. Further, the booster piston 22 is returned by the high-pressure air from the high-pressure air supply source 104. However, since the capacity of the fourth pressure chamber 44 is smaller than the capacity of the second pressure chamber 40, a small amount of high-pressure air is required for returning the booster piston 22.
  • the hydraulic cylinder 10 and the driving device 130 according to the present embodiment have the following effects.
  • the fluid pressure cylinder 10 may include a driving device 130 having a switching valve 102, a high-pressure air supply source 104, a check valve 86, a second check valve 112, and an exhaust port 106.
  • the driving device 130 connects the first pressure chamber 38 to the high-pressure air supply source 104 at the first position of the switching valve 102 and connects the second pressure chamber 40 to the exhaust port 106 through the second check valve 112.
  • the fourth pressure chamber 44 may be communicated with the exhaust port 106.
  • the first pressure chamber 38 is communicated with the exhaust port 106
  • the second pressure chamber 40 is communicated with the first pressure chamber 38 via the check valve 86.
  • the pressure chamber 44 may communicate with the high-pressure air supply source 104.
  • a throttle valve 88 may be provided between the check valve 86 and the exhaust port 106.
  • the driving device 130 since the high-pressure air from the high-pressure air supply source 104 can be supplied to the fourth pressure chamber 44 in the return step, the connection between the piston rod 18 and the booster piston 22 by the lock mechanism 35 is performed. The release of the state and the return operation of the booster piston 22 can be reliably performed. As a result, the return operation can be stabilized.
  • the fluid pressure cylinder 10B includes position holding means 66A for urging the booster piston 22 toward the head.
  • the configuration other than the position holding means 66A is the same as that of the fluid pressure cylinder 10 shown in FIG.
  • the position holding means 66A is made of an elastic member such as a coil spring, and its urging force is higher than that of the position holding means 66 in FIG. It is preferable that the urging force of the position holding means 66A is set to a magnitude at least capable of overcoming the sliding resistance of the booster piston 22 and displacing the booster piston 22 toward the head.
  • the hydraulic cylinder 10B can be driven by the driving device 140.
  • This driving device 140 is different from the driving device 120 shown in FIGS. 4A and 4B in that the intensifier exhaust port 30 is open to the atmosphere and is not connected to the second port 102b of the switching valve 102. The other points are the same as those of the driving device 120.
  • the fluid pressure cylinder 10B can be driven by the driving device 120.
  • the hydraulic cylinder 10B of the present embodiment configured as described above operates in the same manner as the hydraulic cylinder 10 up to the operation step.
  • the third pressure chamber 42 and the first pressure chamber 38 communicate with each other via the communication passage 34, and when the internal pressure of the third pressure chamber 42 increases, a force pressing the booster piston 22 toward the end acts. .
  • the lock piston 36 operates to connect the booster piston 22 to the piston rod 18.
  • the fluid pressure cylinder 10B can reliably apply the thrust of the booster piston 22 to the piston rod 18.
  • the booster piston 22 has a larger diameter than the working piston 20, and thus starts sliding at a lower pressure. Therefore, depending on conditions, there is a possibility that the booster piston 22 may move before the lock mechanism 35 operates.
  • the booster piston 22 is urged by the position holding means 66A. This makes the pressure at which the booster piston 22 starts sliding equal to or higher than the sliding start pressure of the working piston 20. As a result, it is possible to prevent incompatibility in which the booster piston 22 is displaced toward the end side before being connected to the piston rod 18.
  • the urging force of the position holding means 66A displaces the booster piston 22 to the head-side end when the internal pressure of the first pressure chamber 38 and the third pressure chamber 42 decreases. Let it. Therefore, the booster piston 22 can be returned to the stroke start position without introducing exhaust air or high-pressure air from the booster section exhaust port 30.
  • the lock piston 36 returns to the initial position under the action of the urging member 36g.
  • the fluid pressure cylinder 10B of the present embodiment configured as described above has the following effects.
  • the internal pressure of the third pressure chamber 42 when the booster piston 22 starts to move in the axial direction is equal to or higher than the internal pressure of the first pressure chamber 38 when the working piston 20 starts to move in the axial direction.
  • the fluid pressure cylinder 10B even when the booster unit exhaust port 30 is opened to the atmosphere, the fluid pressure cylinder 10B operates, so that it is not necessary to connect a pipe to the booster unit exhaust port 30, and the apparatus configuration is simplified.
  • the fluid pressure cylinder 10 (see FIG. 2) is driven by the driving device 150.
  • the basic configuration of the driving device 150 is the same as that of the driving device 120 shown in FIG. 4A, except that a second throttle valve 87 and a check valve 87a are provided in a pipe between the booster unit exhaust port 30 and the switching valve 102. Is different.
  • the check valve 87a can flow air only in a direction from the second port 102b of the switching valve 102 to the booster unit exhaust port 30.
  • the check valve 87a is connected in parallel with the second throttle valve 87.
  • the second throttle valve 87 is configured such that the speed of discharging air from the fourth pressure chamber 44 can be adjusted.
  • the operation of the hydraulic cylinder 10 in the operation process is basically the same as that of the first embodiment described with reference to FIGS. 2 and 5. However, this embodiment is different from the first embodiment in that the exhaust air introduced into the fourth pressure chamber 44 in the return step remains due to the operation of the second throttle valve 87.
  • the process is switched to the step of increasing the force.
  • the exhaust air of the fourth pressure chamber 44 remains without being exhausted, and the pressure of the fourth pressure chamber 44 is higher than the atmospheric pressure (back pressure). Maintained high. Therefore, at the time of switching to the boosting step, the boosting piston 22 is biased toward the head under the action of the internal pressure of the fourth pressure chamber 44.
  • the volume of the fourth pressure chamber 44 decreases with the stroke of the booster piston 22 toward the end side, and the air inside the fourth pressure chamber 44 is exhausted near the stroke end.
  • a thrust corresponding to the pressure difference between the fourth pressure chamber 44, the atmospheric pressure (back pressure), and the internal pressure of the third pressure chamber 42 acts on the booster piston 22, and a large thrust is applied. Can be generated.
  • the fluid pressure cylinder 10 includes a driving device 150 having a second throttle valve 87 between the fourth pressure chamber 44 and the exhaust port 106 for regulating the speed of discharging air from the fourth pressure chamber 44. ing. That is, in the hydraulic cylinder 10, the booster piston 22 is urged toward the head by the internal pressure of the air remaining in the fourth pressure chamber 44. Thus, after switching to the boosting step, the displacement of the booster piston 22 can be delayed until the booster piston 22 is connected to the piston rod 18. As a result, the booster piston 22 and the piston rod 18 can be reliably connected, and the operation reliability can be improved.
  • the fluid pressure cylinder 10 and the driving device 150 of the present embodiment when the booster piston 22 strokes to the end side, the air in the fourth pressure chamber 44 that hinders the generation of the thrust of the booster piston 22 escapes. . As a result, the thrust generated at the end of the stroke of the boosting step becomes larger than when the biasing force is increased by the position holding unit 66A.
  • the fluid pressure cylinder 10 (see FIG. 2) is driven by the driving device 160.
  • the driving device 160 is different from the driving device 120 of FIG. 4A in that it does not have a path for introducing a part of the exhaust air exhausted from the first pressure chamber 38 to the second pressure chamber 40 during the return stroke. different.
  • the driving device 160 includes a second throttle valve 87, a switching valve 102, a high-pressure air supply source 104, and an exhaust port 106.
  • the switching valve 102 is a five-port two-position valve and includes a first port 102a to a fifth port 102e.
  • the first port 102a is connected to the first pressure chamber 38 of the hydraulic cylinder 10 by a pipe.
  • the second port 102b is connected to the second pressure chamber 40 of the fluid pressure cylinder 10 and the second throttle valve 87 by a pipe.
  • the third port 102c and the fifth port 102e are connected to the exhaust port 106 by piping.
  • the fourth port 102d is connected to a high-pressure air supply source 104 by a pipe.
  • the switching valve 102 when the switching valve 102 is at the first position, the first port 102a is connected to the fourth port 102d. Further, the second port 102b is connected to the third port 102c. That is, the first pressure chamber 38 of the fluid pressure cylinder 10 communicates with the high-pressure air supply source 104 via the piping and the switching valve 102. Further, the second pressure chamber 40 and the fourth pressure chamber 44 of the fluid pressure cylinder 10 communicate with the exhaust port 106.
  • the switching valve 102 when the switching valve 102 is at the second position, the first port 102a is connected to the fifth port 102e, and the second port 102b is connected to the fourth port 102d. That is, the first pressure chamber 38 of the fluid pressure cylinder 10 communicates with the exhaust port 106 via the piping and the switching valve 102. Further, the second pressure chamber 40 and the fourth pressure chamber 44 of the fluid pressure cylinder 10 communicate with a high-pressure air supply source 104 via a pipe and a switching valve 102.
  • the return step is performed with the switching valve 102 of the driving device 160 as the second position as shown in FIG. 16B.
  • the first pressure chamber 38 is connected to the exhaust port 106, and all the high-pressure air in the first pressure chamber 38 is exhausted from the exhaust port 106.
  • high-pressure air from the high-pressure air supply source 104 is supplied to the fourth pressure chamber 44 via the second throttle valve 87.
  • the lock of the piston rod 18 by the lock mechanism 35 of the booster piston 22 is released, and the booster piston 22 returns to the head side.
  • high-pressure air from the high-pressure air supply source 104 is introduced into the second pressure chamber 40, and the working piston 20 is displaced toward the head side, and the working piston 20 returns to the stroke start position.
  • the second pressure chamber 40 and the fourth pressure chamber 44 are communicated with the high-pressure air supply source 104, so that the return operation can be reliably performed. Can be.
  • the present invention is not limited to this.
  • Some or all of the members constituting the driving devices 120, 120A, 130, 140, 150, and 160 may be built in the cylinder body 12.

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Abstract

作動ピストン（２０）及びピストンロッド（１８）のストロークの後半に、増力ピストン（２２）をピストンロッド（１８）に連結させて推力を増加させる流体圧シリンダ（１０）において、増力ピストン（２２）に径方向に延在し外側が第３圧力室（４２）に連通した貫通孔（６３）を設け、その貫通孔（６３）に第３圧力室（４２）の内圧の増加によってピストンロッド（１８）側に突出してピストンロッド（１８）の連結溝（１８ａ）に係合するロックピストン（３６）を設け、増力ピストン（２２）の作動と同時に増力ピストン（２２）をピストンロッド（１８）に連結させる。

Description

流体圧シリンダ
　本発明は、流体圧シリンダに関する。
　クランプ装置やロック装置等の作業機械において、通常、作業工程の前半にあまり大きな駆動力を必要とせず、作業工程の後半に大きな駆動力を必要とする場合がある。このため、これらの作業機械に使用される流体圧シリンダとして、増力機構によりピストンロッドの前進ストローク後半の推力を増大させるようにした増力機構付きの流体圧シリンダが提案されている。
　例えば、特開２０１８－１７２６９号公報の流体圧シリンダでは、増力機構として、増力用ピストンを設け、ストロークの途中で、ピストンロッドに増力ピストンをロックさせることで推力を増加させる。
　この流体圧シリンダでは、増力ピストンの内部に形成された連結体収容室の内部に複数の鋼球を配設し、高圧エアの作用で増力ピストンが前進するときに、鋼球をピストンロッドの係止溝に係止させることで、増力ピストンをピストンロッドにロックさせる。
　しかし、上記の流体圧シリンダにおいて、鋼球を適切なタイミングで、ピストンロッドに係止させるために、制御用のポートを追加する等の工夫が必要となり、構造が複雑化してしまい、製造コストが高くなるとともに、動作の信頼性が低下するといった問題がある。
　そこで、本発明は、より簡素な構造でストローク後半の推力を増大させることができる流体圧シリンダを提供することを目的とする。
　本発明の一観点は、ヘッド側から順に作動シリンダ室と増力シリンダ室とが設けられたシリンダボディと、前記作動シリンダ室に軸方向に摺動可能に配設され、前記作動シリンダ室をヘッド側の第１圧力室とエンド側の第２圧力室とに仕切る作動ピストンと、前記増力シリンダ室に軸方向に摺動可能に配設され、前記増力シリンダ室をヘッド側の第３圧力室と、エンド側の第４圧力室とに仕切る増力ピストンと、前記作動シリンダ室のエンド側から所定距離離間した位置に形成された開口と、前記増力シリンダ室に形成された開口とを有し、前記作動シリンダ室と前記第３圧力室とを連通させる連通路と、前記作動ピストンと連結されるとともに、前記増力ピストンと連結するための連結溝が形成され、前記増力ピストンを貫通してエンド側に延在するピストンロッドと、前記増力ピストンに設けられたロックピストンを有し、前記第１圧力室から前記連通路を介して前記第３圧力室に導入された高圧エアによって前記ロックピストンを前記ピストンロッドの連結溝に係合させて前記増力ピストンを前記ピストンロッドに連結させるロック機構部と、を備え、前記増力ピストンが前記ピストンロッドに連結された後、前記作動ピストン及び前記増力ピストンが高圧エアの作用下に前記ピストンロッドをエンド側に変位させる、流体圧シリンダにある。
　上記観点の流体圧シリンダによれば、第１圧力室から連通路を介して第３圧力室に導入された高圧エアの作用により、ロック機構部が駆動されて増力ピストンがピストンロッドに連結される。このため、ロック機構部の制御用のポートを設けることなく、簡素な装置構成により、前進ストローク後半のピストンロッドの推力を増大させることができる。
本発明の第１実施形態に係る流体圧シリンダの斜視図である。 図１の流体圧シリンダの断面図である。 図３Ａは、図２のロックピストン付近の拡大断面図であり、ロックピストンが貫通孔に退避した状態を示し、図３Ｂは図２のロックピストン付近の拡大断面図であり、ロックピストンが内側に突出した状態を示す。 図４Ａは、第１実施形態に係る流体圧シリンダ及びその駆動装置の流体回路図であり、切換弁の第１位置での接続状態を示し、図４Ｂは図４Ａの切換弁の第２位置での接続状態を示す流体回路図である。 図１の流体圧シリンダのロックピストンの増力工程の動作を示す断面図である。 図１の流体圧シリンダの復帰工程の動作を示す断面図である。 図１の流体圧シリンダの復帰工程で作動ピストンがストローク始端位置に復帰した状態を示す断面図である。 第２実施形態に係る流体圧シリンダの平面図である。 図９Ａは、図８のＩＸＡ－ＩＸＡ線に沿った断面図であり、図９Ｂは図８のＩＸＢ－ＩＸＢ線に沿った断面図である。 図１０Ａは、図８の流体圧シリンダ及びその駆動装置の流体回路図であり、切換弁の第１位置での接続状態を示し、図１０Ｂは図１０Ａの切換弁の第２位置での接続状態を示す流体回路図である。 図１１Ａは、第３実施形態に係る流体圧シリンダ及びその駆動装置の流体回路図であり、切換弁の第１位置での接続状態を示し、図１１Ｂは図１１Ａの切換弁の第２位置での接続状態を示す流体回路図である。 図１１Ａの駆動装置で駆動される流体圧シリンダの復帰工程の動作を示す断面図である。 第４実施形態に係る流体圧シリンダの断面図である。 図１４Ａは、図１３の流体圧シリンダ及びその駆動装置の流体回路図であり、切換弁の第１位置での接続状態を示し、図１４Ｂは図１４Ａの切換弁の第２位置での接続状態を示す流体回路図である。 図１５Ａは、第５実施形態に係る流体圧シリンダ及びその駆動装置の流体回路図であり、切換弁の第１位置での接続状態を示し、図１５Ｂは図１５Ａの切換弁の第２位置での接続状態を示す流体回路図である。 図１６Ａは、第６実施形態に係る流体圧シリンダ及びその駆動装置の流体回路図であり、切換弁の第１位置での接続状態を示し、図１６Ｂは図１６Ａの切換弁の第２位置での接続状態を示す流体回路図である。
　以下、本発明の好適な実施形態を挙げ、添付の図面を参照して詳細に説明する。なお、図面の寸法比率は、説明の都合上、誇張されて実際の比率とは異なる場合がある。また、本明細書において、ストロークの終端に向かう方向を「エンド方向」又は「エンド側」とよび、そのストロークの始端の方向を「ヘッド方向」又は「ヘッド側」と呼ぶ。また、以下の説明においては、作動流体としてエアを用いる例を示すが、以下の実施形態はこれに限定されるものではなく、エア以外の気体を用いることもできる。
（第１実施形態）
　本実施形態に係る流体圧シリンダ１０は、図１に示すように、軸方向に長く延びたシリンダボディ１２を備えている。シリンダボディ１２は、例えば、アルミニウム合金等の金属材料によって形成され、例えば、角型のものとすることができる。シリンダボディ１２は、ヘッド側に設けられたヘッド側本体部１４とエンド側に設けられたエンド側本体部１６とを備え、複数の連結ロッド又はボルト１２ｃにより軸方向に締結されている。
　図２に示すように、ヘッド側本体部１４の内部には、断面が円形の作動シリンダ室１４ｂが形成され、エンド側本体部１６の内部には、断面が円形の増力シリンダ室１６ｂが形成されている。
　図１に示すように、ヘッド側本体部１４のヘッド側の端部付近には、ヘッド側ポート２８が形成され、ヘッド側本体部１４のエンド側の端部付近には、作動部排気ポート２９が形成されている。また、エンド側本体部１６のエンド側の端部付近には、増力部排気ポート３０が設けられている。
　流体圧シリンダ１０は、作動工程において、ヘッド側ポート２８から高圧エア（作動流体）を供給し、作動部排気ポート２９及び増力部排気ポート３０から内部のエアの排気を行うことにより、ピストンロッド１８を突出させるように構成されている。その際に、ヘッド側本体部１４は、大きなストローク動作を生み出し、エンド側本体部１６はストローク後半において追加の推力を発生させるように構成されている。なお、高圧エアとは、流体圧シリンダ１０が設置される雰囲気の圧力（例えば、大気圧）よりも高い圧力のエアをいうものとする。
　図２に示すように、シリンダボディ１２のヘッド側本体部１４は、作動シリンダ室１４ｂと、ヘッド側ポート２８と、ヘッドカバー１４ｃと、連通路３４の一部を構成する流路３４ｂと、作動部排気ポート２９と、ピストンユニット２１とを備える。作動シリンダ室１４ｂは、側壁１４ａの内方に形成された断面が円形の中空部であり、軸方向に延在している。作動シリンダ室１４ｂの一端には、ヘッドカバー１４ｃが装着されている。ヘッドカバー１４ｃは、作動シリンダ室１４ｂのヘッド側を封じている。
　ヘッドカバー１４ｃの近傍には、ヘッド側ポート２８が側壁１４ａを貫通するように形成され、作動シリンダ室１４ｂと連通している。ヘッド側ポート２８は、後述する作動ピストン２０がヘッド側の始端位置に移動した場合であっても、作動ピストン２０のヘッド側の第１圧力室３８に連通可能な位置に形成されている。
　流路３４ｂは、ヘッド側本体部１４のエンド側の側壁１４ａの内部に軸方向に延びて形成されている。流路３４ｂは、ヘッド側本体部１４のエンド側端部から所定の長さだけ軸方向に延び、内方に略直角に屈曲して開口部３４ａにおいて、作動シリンダ室１４ｂに連通している。開口部３４ａは、作動シリンダ室１４ｂのエンド側端部から所定距離離間した位置に配置されている。開口部３４ａは、作動ピストン２０がエンド側に移動した際に、作動ピストン２０のヘッド側の第１圧力室３８と連通可能に構成されている。
　作動部排気ポート２９は、ヘッド側本体部１４の上面、側面又は底面に設けられ、側壁１４ａを貫通して作動シリンダ室１４ｂに連通している。なお、図示の例では、作動部排気ポート２９はヘッド側本体部１４の側面に設けられている。作動部排気ポート２９は、作動ピストン２０がエンド側の終端位置に移動した場合であっても、作動ピストン２０のエンド側の第２圧力室４０と連通可能な位置に形成されている。
　作動シリンダ室１４ｂの内部には、作動ピストン２０と、作動ピストン２０に連結されたピストンロッド１８と、を備えたピストンユニット２１が配設されている。ピストンユニット２１は、作動シリンダ室１４ｂ内を軸方向に摺動可能に収容され、作動シリンダ室１４ｂの内部を、ヘッド側の第１圧力室３８とエンド側の第２圧力室４０とに気密に仕切っている。
　作動ピストン２０は、ピストンロッド１８から径方向外方に突出した円形のピストン本体５０と、ピストン本体５０の外周部に装着されたウエアリング５２と、ピストン本体５０の外周部に装着されたマグネット５６と、ピストン本体５０の外周部に装着された円形リング状のパッキン５４と、ピストン本体５０のエンド側に延在する封止部５８とを有する。
　ピストン本体５０の外周面には、ウエアリング配置溝５２ａと、パッキン装着溝５４ａと、マグネット配置溝５６ａとが設けられている。ウエアリング配置溝５２ａは、ピストン本体５０の基端付近に設けられている。パッキン装着溝５４ａは、ウエアリング配置溝５２ａのエンド側に隣接して配置され、マグネット配置溝５６ａは、パッキン装着溝５４ａのさらにエンド側に配置されている。ウエアリング配置溝５２ａ、パッキン装着溝５４ａ及びマグネット配置溝５６ａは、いずれも周方向の全周に亘って延在する円形リング状に形成されている。
　ピストン本体５０のエンド側には、ピストンロッド１８の周囲に形成された円筒状の封止部５８が形成されている。封止部５８は、後述する、連絡部１６ｄの内径と略同じ外径に形成されており、連絡部１６ｄ内に挿脱自在に形成されている。封止部５８は、連絡部１６ｄに挿入されると、連絡部１６ｄを封止する。
　ピストン本体５０は、例えば、炭素鋼、ステンレス鋼、アルミニウム合金等の金属材料や、硬質樹脂等により形成されてなる。パッキン５４は、ゴム材やエラストマー材等の弾性材料からなるリング状のシール部材（例えば、Ｏリング）である。パッキン５４は、作動シリンダ室１４ｂの内周面に摺動可能に接触している。パッキン５４により、作動ピストン２０と作動シリンダ室１４ｂの内周面との間がシールされ、作動シリンダ室１４ｂの第１圧力室３８と第２圧力室４０が気密に仕切られる。
　ウエアリング５２は、例えば、四フッ化エチレン（ＰＴＦＥ）のような低摩擦性と耐摩耗性を備えた合成樹脂材料や、金属材料（例えば、軸受鋼）等よりなる。マグネット５６は、例えば、リンク状に形成されたフェライト磁石又は希土類磁石等よりなる。マグネット５６は、周方向に分割されたものを用いてもよい。
　ピストンロッド１８は、ヘッド側に設けられた連結部１８ｃにおいて、作動ピストン２０と連結されている。ピストンロッド１８は、エンド側本体部１６及び増力ピストン２２を貫通してエンド側に延在している。ピストンロッド１８の外周部には、増力ピストン２２と連結するための連結溝１８ａが形成されている。連結溝１８ａは、ピストンロッド１８の作動ピストン２０との連結部分からエンド側に所定距離だけ離間した位置に形成されており、ピストンロッド１８の周方向の全周に亘って環状に形成されている。連結溝１８ａと作動ピストン２０との間のピストンロッド１８の外周部には、ピストンロッド１８に沿ったエアの漏洩を防ぐための環状のパッキン１８ｂが装着されている。パッキン１８ｂは、ピストンロッド１８の全周に亘って環状に形成された溝に配置されている。
　ヘッド側本体部１４のエンド側の端部は、平坦な端面１４ｄとなっており、その端面１４ｄには、作動シリンダ室１４ｂ及び流路３４ｂが開口している。端面１４ｄは、エンド側本体部１６のヘッド側の端面１６ｉに当接している。ヘッド側本体部１４の端面１４ｄとエンド側本体部１６の端面１６ｉとの間には、円形リング状のパッキン１６ｈが配設されている。パッキン１６ｈはヘッド側本体部１４とエンド側本体部１６との接続部を気密に封じる。
　一方、エンド側本体部１６は、増力シリンダ室１６ｂと、増力ピストン２２と、増力部排気ポート３０と、ロック機構部３５と、連通路３４の一部を構成する流路３４ｃと、を備える。
　増力シリンダ室１６ｂは、断面円形の中空部であり、エンド側本体部１６を軸方向に貫通して形成されている。増力シリンダ室１６ｂのエンド側の端部は、ロッドカバー１６ｃにより封じられている。増力シリンダ室１６ｂは、ヘッド側から順に、連絡部１６ｄ、ピストン収容部１６ｅ、ピストン摺動部１６ｆ、及びロッドカバー装着部１６ｇを有している。連絡部１６ｄは、ピストンロッド１８よりも大きな内径に形成されており、ピストンロッド１８との間にエアの移動可能なスペースを形成するように構成されている。
　連絡部１６ｄの内周面には、周方向の全周に亘って形成されたパッキン装着溝１６ｊ１が設けられており、そのパッキン装着溝１６ｊ１には、円形リング状のパッキン１６ｊが装着されている。パッキン１６ｊは、作動ピストン２０の封止部５８の外周面と密着することで、作動シリンダ室１４ｂと、増力シリンダ室１６ｂとを気密に封止する。
　ピストン収容部１６ｅは、後述する増力ピストン２２の小径部６０ｂの径よりも僅かに大きな内径を有しており、小径部６０ｂを収容可能に構成されている。ピストン摺動部１６ｆは、増力ピストン２２の摺動部６０ｃと略同じ内径に形成された空洞部であり、摺動部６０ｃが軸方向に摺動可能に平滑な内周面を有している。
　ロッドカバー装着部１６ｇは、増力シリンダ室１６ｂのエンド側に設けられており、ロッドカバー１６ｃが装着されるようにロッドカバー１６ｃの外径に合わせて形成されている。係止溝６７ａは、ロッドカバー１６ｃの抜け止め用の抜け止めクリップ６７を装着するために形成された溝であり周方向に全周に亘って環状に形成されている。抜け止めクリップ６７は、周方向の一部が切り欠かれた環状の板部材であり、係止溝６７ａに挿入された抜け止めクリップ６７は弾性復元力により係止溝６７ａに係合する。抜け止めクリップ６７は、ロッドカバー１６ｃのエンド側と当接してロッドカバー１６ｃの脱落を阻止する。
[規則91に基づく訂正 13.12.2019]　
　ロッドカバー１６ｃは、略円柱状に形成されており、その外周部には、環状溝７６ａが形成されている。その環状溝７６ａには円形リング状のパッキン７６が装着されている。パッキン７６は、ロッドカバー１６ｃとロッドカバー装着部１６ｇとの間に配置されて、増力シリンダ室１６ｂを気密に封止する。
　ロッドカバー１６ｃの径方向の中心付近には、ピストンロッド１８を挿通するためのロッド孔７１が軸方向に延びて形成されている。ロッド孔７１には、ピストンロッド１８に沿ったエアの漏えいを阻止するロッドパッキン６９が設けられている。ロッドパッキン６９は、ロッド孔７１の内周面に形成された環状溝６９ａに装着される。
　増力ピストン２２は、円筒状の増力ピストン本体部６０を有している。増力ピストン本体部６０の中心部には円形に形成された空洞部よりなる挿通孔６０ａが形成されている。挿通孔６０ａは、ピストンロッド１８よりも僅かに大きい内径を有しており、ピストンロッド１８を軸方向に挿通可能に構成されている。また、挿通孔６０ａの内周面には、パッキン装着溝６８ａが形成されており、そのパッキン装着溝６８ａに、ピストンロッド１８に沿ったエアの漏えいを防ぐためのパッキン６８が装着されている。
[規則91に基づく訂正 13.12.2019]　
　また、増力ピストン本体部６０は、相対的に大きな外径に形成された摺動部６０ｃと、摺動部６０ｃのヘッド側に形成され、摺動部６０ｃよりも小さな外径に形成された小径部６０ｂとを有している。
　摺動部６０ｃの外周面には、ウエアリング配置溝６２ａと、パッキン装着溝６４ａとが設けられ、それぞれにウエアリング６２及びパッキン６４が装着されている。ウエアリング配置溝６２ａ及びパッキン装着溝６４ａいずれも周方向の全周に亘って延在する円形リング状に形成されている。パッキン６４は、増力シリンダ室１６ｂのピストン摺動部１６ｆの内周面に摺動可能に接触している。パッキン６４により、増力ピストン２２と増力シリンダ室１６ｂの内周面との間がシールされ、増力シリンダ室１６ｂが第３圧力室４２と第４圧力室４４とに気密に仕切られる。なお、パッキン６４によって増力ピストン２２の摺動抵抗が生じるが、パッキン６４の摺動抵抗が、作動ピストン２０の摺動抵抗よりも大きくなるように構成してもよい。
　また、摺動部６０ｃのエンド側の端面６０ｃ１には、円環状の装着溝６６ａが形成されている。装着溝６６ａには、位置保持手段６６の一端が挿入される。位置保持手段６６の他端は、ロッドカバー１６ｃ側に形成された装着溝６６ｂに挿入される。位置保持手段６６は、例えばコイルバネ等の弾性部材よりなり、増力ピストン２２をヘッド側に付勢し、増力ピストン２２がピストンロッド１８にロックされるまでの間、増力ピストン２２をヘッド側のストローク始端位置に位置し続けるように構成されている。
　小径部６０ｂは、摺動部６０ｃよりも小さな外径を有する円筒状に形成されており、増力シリンダ室１６ｂのピストン収容部１６ｅに収容されている。小径部６０ｂには、ピストンロッド１８の連結溝１８ａ（図２参照）に係合して増力ピストン２２をピストンロッド１８に連結させるロック機構部３５が設けられている。
　図３Ａに示すように、ロック機構部３５は、径方向に貫通する貫通孔６３を有している。貫通孔６３は、径方向外側に形成されたピストン摺動部６３ａと、径方向内側に形成されたロックピン挿通部６３ｂとを有する。ピストン摺動部６３ａは、増力ピストン２２の外周部で開口している。増力ピストン２２の外周部には、ピストン摺動部６３ａと連通し、軸方向に延在する連通溝６３ｈが形成されている。連通溝６３ｈを介してピストン摺動部６３ａと第３圧力室４２とが連通している。
　また、ピストン摺動部６３ａの下端付近の側部には、軸方向に延在する通気路６１が形成されている。通気路６１は、増力ピストン本体部６０の軸方向に延在しており、ピストン摺動部６３ａと連通する開口部６１ｂにおいて第４圧力室４４と連通している。すなわち、ピストン摺動部６３ａの下端側は、通気路６１を介して第４圧力室４４と連通している。ピストン摺動部６３ａの内側の端部（図の下端部）には、ロックピン挿通部６３ｂが形成されている。ロックピン挿通部６３ｂは、ピストン摺動部６３ａよりも小さな内径に形成された円形の空洞部であり、ピストン摺動部６３ａの内周側の端は挿通孔６０ａに開口している。
[規則91に基づく訂正 13.12.2019]　
　貫通孔６３には、ロックピストン３６が配設されている。ロックピストン３６は、ピストン摺動部６３ａの内径と略同じ外径を有する受圧部３６ａと、受圧部３６ａよりも小さな外径であって、ロックピン挿通部６３ｂの内径と略同じ外径に形成されたロックピン３６ｂとを有している。受圧部３６ａは、ピストン摺動部６３ａ内を、その延在方向に摺動可能に配置されている。図３Ａに示すように、受圧部３６ａは、外周部にパッキン３６ｅが装着されており、ピストン摺動部６３ａを第３圧力室４２に連通する第１領域６３ｃと第４圧力室４４に連通する第２領域６３ｄとに仕切る。受圧部３６ａは、受圧部３６ａの外側の受圧面３６ｃで第３圧力室４２の圧を受けることで、ロックピストン３６をピストンロッド１８側に変位させる推力を発生させる。
　ロックピン３６ｂは、受圧部３６ａから増力ピストン本体部６０の中心方向に向けて長く延び出ており、その外径はロックピン挿通部６３ｂの内径と略同じ内径に形成されている。ロックピン３６ｂは、ロックピン挿通部６３ｂに挿通可能に挿入されている。ロックピン挿通部６３ｂの内周部には、パッキン６３ｇが装着されている。パッキン６３ｇは、ロックピン３６ｂに密着することでロックピン３６ｂに沿ったエアの漏えいを防ぐ。ロックピン３６ｂは、ピストンロッド１８の連結溝１８ａに係合可能とするべく、連結溝１８ａの軸方向の幅と略同じ又はこれよりも小さな外径に形成されている。
　ロックピストン３６の外側には、ストッパ３７が装着されている。ストッパ３７は、円環状に形成されるとともに周方向の一部が切り欠かれた弾性材料よりなるクリップ状の部材である。ストッパ３７は、ピストン摺動部６３ａの内周面に形成されたストッパ装着溝３７ａに係合して、ロックピストン３６の径方向外方への移動を規制する。また、ロックピストン３６の受圧部３６ａと、ピストン摺動部６３ａとの隙間には、ロックピストン３６を径方向外方に付勢する付勢部材３６ｇが設けられている。
　エンド側本体部１６には、ヘッド側本体部１４の流路３４ｂに連通する流路３４ｃが設けられている。流路３４ｃは、エンド側本体部１６内を軸方向に延在しており、そのエンド側の端は、開口部３４ｅにおいて増力シリンダ室１６ｂのヘッド側の端部に連通している。なお、開口部３４ｅの位置は、増力シリンダ室１６ｂのヘッド側の端部に限定されるものではなく、増力ピストン２２が最もヘッド側に位置した際に第３圧力室４２となる部分に設けられていればよい。すなわち、流路３４ｂ及び流路３４ｃを有する連通路３４は、作動シリンダ室１４ｂと第３圧力室４２とを連通させるように構成されている。
　流体圧シリンダ１０は、以上のように構成され、以下その駆動装置１２０について説明する。
　図４Ａに示すように、流体圧シリンダ１０の駆動装置１２０は、チェック弁８６と、高圧エア供給源１０４と、絞り弁８８と、排気口１０６と、切換弁１０２と、所定の配管とを備えてなる。この駆動装置１２０は、作動工程において、作動シリンダ室１４ｂの第１圧力室３８に高圧エアを供給するとともに、復帰工程では、第１圧力室３８に蓄積された高圧エアの一部を、第２圧力室４０及び第４圧力室４４に向けて供給するように構成されている。
　切換弁１０２は、例えば５ポート２位置型のバルブであり、第１ポート１０２ａ～第５ポート１０２ｅを有し、第１位置と第２位置との間で切り替え可能となっている。切換弁１０２は、高圧エア供給源１０４からのパイロット圧又は電磁弁により、第１位置と第２位置とに切り替わる。
　切換弁１０２の第１ポート１０２ａは、配管により第１圧力室３８に接続されるとともに、チェック弁８６の上流側に接続されている。第２ポート１０２ｂは、配管により第２圧力室４０及び第４圧力室４４に接続されている。第３ポート１０２ｃは、配管によりチェック弁８６の下流側に接続されている。第４ポート１０２ｄは、配管により絞り弁８８を介して排気口１０６に接続されている。第５ポート１０２ｅは、配管により高圧エア供給源１０４に接続されている。
　切換弁１０２が第１位置にあるときは、第１ポート１０２ａと第５ポート１０２ｅがつながり、かつ、第２ポート１０２ｂと第４ポート１０２ｄとがつながる。また、図４Ｂに示すように、切換弁１０２が第２位置にあるときは、第１ポート１０２ａと第４ポート１０２ｄとがつながり、かつ、第２ポート１０２ｂと第３ポート１０２ｃとがつながる。
　チェック弁８６は、切換弁１０２の第２位置にあるときは、第１圧力室３８から第２圧力室４０及び第４圧力室４４に向かうエアの流れを許容し、第２圧力室４０及び第４圧力室４４から第１圧力室３８に向かうエアの流れを阻止する。
　絞り弁８８は、排気口１０６から排出されるエアの量を制限するために設けられており、排出流量を調整することができるよう、通路面積を変更可能な可変絞り弁として構成されている。
　なお、第２ポート１０２ｂと第２圧力室４０及び第４圧力室４４とをつなぐ配管の途中に、エアタンクを設けて、第２圧力室４０及び第４圧力室４４に供給されるエアを蓄積するようにしてもよい。エアタンクを設けることにより、復帰動作時に第２圧力室４０を満たすのに十分な量のエアを蓄積することができ、復帰動作を確実に行なうことができる。この場合、エアタンクの容量は、例えば、第１圧力室３８の最大容量の約半分に設定してもよい。なお、配管の容積が十分に確保できる場合には、エアタンクは不要である。
　流体圧シリンダ１０及び駆動装置１２０は以上のように構成されるものであり、以下、その作用及び動作について説明する。
（作動工程）
　図４Ａに示すように、流体圧シリンダ１０の作動工程は、駆動装置１２０の切換弁１０２を第１位置として行う。高圧エア供給源１０４からの高圧エアは、切換弁１０２の第１ポート１０２ａを介して、ヘッド側ポート２８に供給される。チェック弁８６は第３ポート１０２ｃに接続されており、チェック弁８６側には高圧エアは流れない。作動部排気ポート２９及び増力部排気ポート３０は、切換弁１０２の第２ポート１０２ｂに接続されており、絞り弁８８を介して排気口１０６につながっている。
　図２に示すように、ヘッド側ポート２８に供給された高圧エアは、作動シリンダ室１４ｂの第１圧力室３８に流入する。作動ピストン２０に隣接する第２圧力室４０は、連絡部１６ｄを介して第３圧力室４２と連通している。また、第２圧力室４０は、作動部排気ポート２９及び配管を通じて排気口１０６に連通している。作動ピストン２０には、第１圧力室３８の圧力と第２圧力室４０の圧力（大気圧）との圧力差に相応する駆動力が作用し、作動ピストン２０がストロークエンドに向けて押し出される。ピストンロッド１８は、作動ピストン２０と一体的に変位し、ストロークエンドに向けて移動する。第２圧力室４０のエアは排気口１０６から排気される。
　増力ピストン２２に隣接する第３圧力室４２は第２圧力室４０を介して、排気口１０６（図４Ａ参照）に連通し、第４圧力室４４は配管を介して排気口１０６に連通する。そのため、増力ピストン２２に、隣接する第３圧力室４２と第４圧力室４４とに圧力差は生じず、増力ピストン２２は位置保持手段６６によって増力シリンダ室１６ｂのヘッド側の端部に保持される。
（増力工程）
　増力工程は、図５に示すように、作動ピストン２０のパッキン５４が連通路３４の開口部３４ａよりもエンド側に移動すると開始される。増力工程では、作動ピストン２０のパッキン５４が連通路３４の開口部３４ａを通過して開口部３４ａのエンド側に移動する。また、作動ピストン２０の封止部５８が連絡部１６ｄに挿入されて、連絡部１６ｄが封止される。その結果、第２圧力室４０と、第３圧力室４２とが気密に仕切られるとともに、第１圧力室３８と第３圧力室４２とが連通路３４を介して連通する。
　これにより、連通路３４を介して、第３圧力室４２に第１圧力室３８の高圧エアが流入し、第３圧力室４２の圧力が上昇する。そして、第３圧力室４２の圧力と、第４圧力室４４との圧力差により、ロック機構部３５のロックピストン３６がピストンロッド１８側に押し出され、ロックピストン３６の先端がピストンロッド１８の連結溝１８ａに係合する。すなわち、増力ピストン２２がピストンロッド１８に連結される。
　その後、第３圧力室４２に流入した高圧エアにより、増力ピストン２２にエンド側に向かう推力が発生する。増力ピストン２２の径は作動ピストン２０の径よりも大きいため、増力ピストン２２は作動ピストン２０よりもさらに大きな推力を発生させる。この増力ピストン２２の推力が作動ピストン２０の推力に付け加わるため、ストロークの後半において、ピストンロッド１８の推力が増大する。
　増力工程は、作動ピストン２０及び増力ピストン２２がストロークエンドに到達するまで行われる。増力工程のストローク長（ストローク範囲ともいう）は、作動工程のストローク範囲よりも短いため、増力工程において、増力ピストン２２を駆動するために要する高圧エアの量は、作動工程で消費されるエアの量よりも少なくて済む。
（復帰工程）
　図４Ｂに示すように、復帰工程では、駆動装置１２０の切換弁１０２を第２位置にする。第１圧力室３８は切換弁１０２の第１ポート１０２ａ及び第４ポート１０２ｄを介して絞り弁８８とつながっており、第１圧力室３８の高圧エアは絞り弁８８を介して排気口１０６から排気される。また、第１圧力室３８の高圧エアの一部は、チェック弁８６を介して第２圧力室４０及び第４圧力室４４に供給される。
　その結果、図６に示すように、第１圧力室３８の高圧エアが排気されて圧力が低下する一方で、第２圧力室４０及び第４圧力室４４に第１圧力室３８から排気された高圧エアの一部が流れ込む。第１圧力室３８の圧力が低下すると、作動ピストン２０にヘッド側に向かう復帰方向への推力が作用し、作動ピストン２０、ピストンロッド１８及び増力ピストン２２がヘッド側への移動を開始する。
　さらに、第１圧力室３８の排気が進むことで第３圧力室４２の内圧が低下する。その結果、第３圧力室４２と第４圧力室４４との圧力差が減少し、ロック機構部３５のロックピストン３６が付勢部材３６ｇの作用下に、貫通孔６３内に退避する。これにより、増力ピストン２２とピストンロッド１８の連結状態が解除される。その後、図７に示すように、作動ピストン２０の封止部５８が連絡部１６ｄのパッキン１６ｊを通過して外れることで、第３圧力室４２と第２圧力室４０とが連通する。
　また、第２圧力室４０内に流入するエアによって、作動ピストン２０及びピストンロッド１８がヘッド側のストロークの始端位置に復帰して、復帰工程が終了する。
　以上の復帰工程において、第２圧力室４０及び第４圧力室４４に流入する高圧エアは、ヘッド側ポート２８から排出される高圧エアの一部から供給されるものである。したがって、復帰工程において高圧エア供給源１０４からの高圧エアの供給は不要となる。
　本実施形態に係る流体圧シリンダ１０は、以下の効果を奏する。
　流体圧シリンダ１０において、ロック機構部３５は、増力ピストン２２の径方向に貫通して形成され、外側が第３圧力室４２に連通し内側がピストンロッド１８を挿通させる挿通孔６０ａに開口した貫通孔６３と、貫通孔６３に挿入され貫通孔６３を外側の第１領域６３ｃと、内側の第２領域６３ｄとに仕切るロックピストン３６と、第２領域６３ｄと第４圧力室４４とを連通させる通気路６１と、を有し、ロック機構部３５のロックピストン３６が、第３圧力室４２と第４圧力室４４との圧力差により増力ピストン２２の内方に突出してピストンロッド１８の連結溝１８ａに係合する、ように構成されている。これにより、簡素な装置構成で、増力ピストン２２とピストンロッド１８とを連結させることができる。
　流体圧シリンダ１０において、連通路３４は、作動ピストン２０が所定位置よりもエンド側に移動した際に、第１圧力室３８と第３圧力室４２とを連通させて第３圧力室４２に高圧エアを導入するように構成されている。これにより、簡単な装置構成で、ロック機構部３５を作動させて増力ピストン２２をピストンロッド１８に連結させることが可能となる。
　流体圧シリンダ１０において、増力ピストン２２は、連通路３４を介して第３圧力室４２に導入される高圧エアの圧力により推力を生じる。すなわち、増力ピストン２２とピストンロッド１８との連結と同時に、増力ピストン２２に追加の推力を発生させることができる。
　流体圧シリンダ１０において、貫通孔６３にはロックピストン３６を径方向外方に付勢する付勢部材３６ｇが設けられていてもよい。これにより、復帰工程において、ロックピストン３６の退避動作を確実に行うことができる。
　流体圧シリンダ１０において、シリンダボディ１２は、第２圧力室４０に連通する作動部排気ポート２９を有していてもよい。これにより、作動工程において、第２圧力室４０の内部のエアの排気を行うことができる。
　流体圧シリンダ１０において、ピストンロッド１８よりも大きな径に形成され、作動シリンダ室１４ｂの第２圧力室４０と増力シリンダ室１６ｂの第３圧力室４２とを連通させる連絡部１６ｄと、ピストンロッド１８のヘッド側に設けられ、ピストンロッド１８のストロークエンド付近で連絡部１６ｄに挿入されることで第２圧力室４０と第３圧力室４２との連通を阻止する封止部５８と、を有していてもよい。これにより、増力工程においては、第３圧力室４２に高圧エアを導入させて増力ピストン２２を確実に動作させることができる。
　流体圧シリンダ１０において、封止部５８により連絡部１６ｄが封じられた後、連通路３４を介して第３圧力室４２に第１圧力室３８から高圧エアが供給されるように構成してもよい。これにより、第３圧力室４２を介した高圧エアの流出を防ぐことができ、高圧エアの使用量を抑制できる。
[規則91に基づく訂正 13.12.2019]　
　流体圧シリンダ１０において、増力ピストン２２の径を作動ピストン２０の径よりも大きくしてもよい。これにより、ストローク後半の推力をさらに増大させることができる。
　流体圧シリンダ１０において、増力ピストン２２のストローク長さを、作動ピストンのストローク長さよりも短くしてもよい。これにより、増力工程で消費される高圧エアの量を削減できる。
　流体圧シリンダ１０において、増力ピストン２２の軸方向への摺動開始圧力を作動ピストン２０の軸方向への摺動開始圧力よりも大きくしてもよい。これにより、第３圧力室４２に高圧エアが導入された際に、ロック機構部３５が作動して増力ピストン２２がピストンロッド１８に連結されるまで、増力ピストン２２の移動を遅らせることができる。その結果、流体圧シリンダ１０の動作の信頼性を高めることができる。
　流体圧シリンダ１０において、増力シリンダ室１６ｂには、増力ピストン２２をヘッド側に付勢する位置保持手段６６が設けられていてもよい。これにより、増力ピストン２２がピストンロッド１８に連結されるまで、増力ピストン２２の位置をヘッド側に位置した状態に保たれ、ストロークエンドの手前で増力ピストン２２からの推力をピストンロッド１８に追加できる。
　流体圧シリンダ１０において、切換弁１０２と、高圧エア供給源１０４と、チェック弁８６と、排気口１０６とを有する駆動装置１２０をさらに備え、駆動装置１２０は、切換弁１０２の第１位置において、第１圧力室３８を高圧エア供給源１０４に連通させるとともに、第２圧力室４０及び第４圧力室４４を排気口１０６に連通させ、切換弁１０２の第２位置において、第１圧力室３８を排気口１０６に連通させるとともに、チェック弁８６を介して第２圧力室４０及び第４圧力室４４を第１圧力室３８に連通させるように構成してもよい。これにより、復帰工程において、第１圧力室３８に蓄えられた高圧エアの一部を第２圧力室４０及び第４圧力室４４に供給することができる。その結果、復帰工程において高圧エア供給源１０４から高圧エアの供給が不要となるため、高圧エアの消費量を抑制できる。
　流体圧シリンダ１０において、第１圧力室３８と排気口１０６との間であってチェック弁８６の下流側に絞り弁８８が設けられていてもよい。これにより、排気口１０６から排出されるエアの量を制限することができ、排出流量を調整して必要な量のエアを復帰工程に再利用できる。
（第２実施形態）
　本実施形態の流体圧シリンダ１０Ａは、図４Ａ及び図４Ｂに示す、チェック弁８６及び絞り弁８８Ａをシリンダボディ１２に内蔵させた点で、図１の流体圧シリンダ１０と異なる。以下、図８～図１０を参照しつつ、本実施形態の流体圧シリンダ１０Ａについて説明するが、流体圧シリンダ１０Ａにおいて、図１～図７を参照しつつ説明した流体圧シリンダ１０と同様の構成については、同一の符号を付してその詳細な説明は省略する。
　図８に示すように、流体圧シリンダ１０Ａは、作動部排気ポート２９Ａと、ヘッド側ポート２８Ａと、排気導入ポート２７とがシリンダボディ１２のヘッド側に集中して配置されている。図９Ａに示すように、作動部排気ポート２９Ａは、シリンダボディ１２の内部に形成された流路８２を介して作動シリンダ室１４ｂのエンド側の端部で第２圧力室４０に連通している。
　作動部排気ポート２９Ａのヘッド側には、排気導入ポート２７が設けられている。排気導入ポート２７の内部には、チェック弁８６が設けられている。排気導入ポート２７は、チェック弁８６を介して第１圧力室３８に連通している。排気導入ポート２７は、配管を通じて切換弁１０２の第３ポート１０２ｃに接続される。なお、作動部排気ポート２９Ａと排気導入ポート２７との間の流路８２は、鋼球により封じられており、作動部排気ポート２９Ａと排気導入ポート２７とは隔離されている。
　ヘッド側ポート２８Ａは、図９Ｂに示すように、絞り弁８８Ａを介して、第１圧力室３８に連通している。すなわち、第１圧力室３８には、絞り弁８８Ａを介して高圧エアが供給されるように構成されている。なお、絞り弁８８Ａには、ヘッド側ポート２８Ａから第１圧力室３８に向かう方向に高圧エアを流すチェック弁（不図示）が並列に内蔵されており、第１圧力室３８に素早く高圧エアを供給できるため、ピストンロッド１８の送り出し速度が低下することはない。
　本実施形態の流体圧シリンダ１０Ａは、図１０Ａ及び図１０Ｂに示す駆動装置１２０Ａにより駆動される。駆動装置１２０Ａは、切換弁１０２と、高圧エア供給源１０４と、排気口１０６とを有する。
　切換弁１０２の第１ポート１０２ａには、配管を介してヘッド側ポート２８Ａが接続される。第２ポート１０２ｂには、配管を介して作動部排気ポート２９Ａ及び増力部排気ポート３０が接続される。第３ポート１０２ｃには、配管を介して排気導入ポート２７が接続される。第４ポート１０２ｄには、排気口１０６が接続される。第５ポート１０２ｅには、高圧エア供給源１０４が接続される。
　図１０Ａに示すように、切換弁１０２の第１位置では、第１ポート１０２ａと第５ポート１０２ｅとがつながり、高圧エア供給源１０４とヘッド側ポート２８Ａとが連通する。また、第２ポート１０２ｂと第４ポート１０２ｄとがつながり、作動部排気ポート２９Ａ及び増力部排気ポート３０が排気口１０６に連通する。
　図１０Ｂに示すように、切換弁１０２の第２位置では、第１ポート１０２ａと第４ポート１０２ｄとがつながり、ヘッド側ポート２８Ａが排気口１０６に連通する。また、第２ポート１０２ｂと第３ポート１０２ｃとがつながり、排気導入ポート２７が作動部排気ポート２９Ａ及び増力部排気ポート３０に連通する。
　以上のように構成された、本実施形態の流体圧シリンダ１０Ａは、第１実施形態の流体圧シリンダ１０と同様に動作する。
　本実施形態の流体圧シリンダ１０Ａは、ヘッド側ポート２８Ａ、作動部排気ポート２９Ａ及び排気導入ポート２７を、シリンダボディ１２のヘッド側に集中させたことにより、流体圧シリンダ１０Ａの据付の際の配管接続作業が容易となる。
　さらに、本実施形態の流体圧シリンダ１０Ａは、絞り弁８８Ａ及びチェック弁８６をシリンダボディ１２の内部に内蔵させたことにより、駆動装置１２０Ａの構成を簡略化できる。
（第３実施形態）
　図１１Ａに示すように、本実施形態に係る流体圧シリンダ１０は駆動装置１３０により駆動される。駆動装置１３０は、流体圧シリンダ１０の復帰動作を確実にするために、復帰工程において少量の高圧エアを流体圧シリンダ１０に供給するように構成されている。なお、第１実施形態の流体圧シリンダ１０及びその駆動装置１２０と同様の構成については同一の符号を付してその詳細な説明は省略する。
　駆動装置１３０は、チェック弁８６と、絞り弁８８と、切換弁１０２と、高圧エア供給源１０４と、排気口１０６と、第２チェック弁１１２と、絞り弁１１４とを備えている。この駆動装置１３０は、作動工程において、作動シリンダ室１４ｂの第１圧力室３８に高圧エアを供給するように構成されている。また、駆動装置１３０は、図１１Ｂに示すように、復帰工程では、第１圧力室３８に蓄積された高圧エアの一部を、第２圧力室４０に向けて供給するとともに、第４圧力室４４に高圧エア供給源１０４の高圧エアを供給するように構成されている。
　切換弁１０２は、例えば５ポート２位置型のバルブであり、第１ポート１０２ａ～第５ポート１０２ｅを有し、第１位置（図１１Ａ参照）と、第２位置（図１１Ｂ参照）とを切り換え可能となっている。図１１Ａ及び図１１Ｂに示すように、第１ポート１０２ａは、配管により第１圧力室３８に接続される。第２ポート１０２ｂは、配管により第４圧力室４４及び第２チェック弁１１２の下流側に接続される。第３ポート１０２ｃは、配管により排気口１０６に接続されている。第４ポート１０２ｄは、配管により高圧エア供給源１０４に接続されている。第５ポート１０２ｅは、配管により、絞り弁８８を介して排気口１０６に接続されるとともに、チェック弁８６を介して第２圧力室４０に接続されている。
　図１１Ａに示すように、切換弁１０２が第１位置にあるときは、第１ポート１０２ａと第４ポート１０２ｄとがつながり、かつ、第２ポート１０２ｂと第３ポート１０２ｃとがつながる。
　また、図１１Ｂに示すように、切換弁１０２が第２位置にあるときは、第１ポート１０２ａと第５ポート１０２ｅとがつながり、かつ第２ポート１０２ｂと第４ポート１０２ｄとがつながる。切換弁１０２は、高圧エア供給源１０４からのパイロット圧又は電磁弁により、第１位置と第２位置とに切り替わる。
　チェック弁８６は、切換弁１０２が第２位置にあるときは、第１圧力室３８から第２圧力室４０に向かうエアの流れを許容し、第２圧力室４０から第１圧力室３８に向かうエアの流れを阻止する。
　絞り弁１１４は、増力ピストン２２のロック機構部３５を確実に動作させるべく、第２ポート１０２ｂと第４圧力室４４との間に配置されている。
　なお、第４圧力室４４は、排気口１０６を介して大気開放されている。また、チェック弁８６と、第２圧力室４０とをつなぐ配管の途中に、エアタンクを設けて、復帰工程において第１圧力室３８から第２圧力室４０に供給されるエアを蓄積するようにしてもよい。
　本実施形態の流体圧シリンダ１０及び駆動装置１３０は、以上のように構成されるものであり、以下その作用及び動作について説明する。
（作動工程及び増力工程）
　図１１Ａに示すように、流体圧シリンダ１０の作動工程及び増力工程は、駆動装置１３０の切換弁１０２を第１位置として行う。高圧エア供給源１０４からの高圧エアは、切換弁１０２の第１ポート１０２ａを介して第１圧力室３８に供給される。第２圧力室４０の内部のエアは、第２チェック弁１１２、切換弁１０２の第２ポート１０２ｂ及び第３ポート１０２ｃを経由し、排気口１０６から排気される。第４圧力室４４の内部のエアは、第２ポート１０２ｂ及び第３ポート１０２ｃを経由し、排気口１０６から排気される。
　本実施形態の作動工程及び増力工程における流体圧シリンダ１０の動作は、図２及び図５を参照しつつ説明した動作と同様であるため、その説明は省略する。
（復帰工程）
　図１１Ｂに示すように、流体圧シリンダ１０の復帰工程は、駆動装置１３０の切換弁１０２を第２位置として行う。高圧エア供給源１０４からの高圧エアは、切換弁１０２の第２ポート１０２ｂを介して第４圧力室４４に供給される。なお、高圧エア供給源１０４からの高圧エアは、第２チェック弁１１２によって阻止されるため、第２圧力室４０には供給されない。
　一方、第１圧力室３８は切換弁１０２の第１ポート１０２ａ及び第５ポート１０２ｅを介して絞り弁８８とつながっており、第１圧力室３８の高圧エアは絞り弁８８を介して排気口１０６から排気される。また、第１圧力室３８の高圧エアの一部は、チェック弁８６を介して第２圧力室４０に供給される。
　その結果、図１２に示すように、第４圧力室４４には、高圧エア供給源１０４からの高圧エア（矢印Ｂ）が供給され、第４圧力室４４の圧力が上昇する。そして、ロック機構部３５の付勢部材３６ｇの付勢力の作用下にロックピストン３６が貫通孔６３内に退避することで、増力ピストン２２とピストンロッド１８との連結状態が解除される。
　その後、第１圧力室３８の排気が進むとともに、第２圧力室４０に流入したエア圧の作用下に作動ピストン２０が復帰方向に移動する。また、第４圧力室４４の内圧及び位置保持手段６６の付勢力により増力ピストン２２がヘッド側に移動する。以上の動作を通じて、増力ピストン２２及び作動ピストン２０がストロークの始端位置に復帰して復帰工程が完了する。
　以上の復帰工程において、第２圧力室４０に流れ込むエアは、第１圧力室３８から供給されるため、作動ピストン２０の復帰に際して高圧エアの供給が不要となる。また、増力ピストン２２は、高圧エア供給源１０４からの高圧エアにより復帰する。ただし、第４圧力室４４の容積は、第２圧力室４０の容積よりも小さいため、増力ピストン２２の復帰に要する高圧エアは少量で済む。
　本実施形態に係る流体圧シリンダ１０及び駆動装置１３０は、以下の効果を奏する。
　流体圧シリンダ１０において、切換弁１０２と、高圧エア供給源１０４と、チェック弁８６と、第２チェック弁１１２と、排気口１０６と、を有する駆動装置１３０を備えてもよい。この場合、駆動装置１３０は、切換弁１０２の第１位置において、第１圧力室３８を高圧エア供給源１０４に連通させるとともに、第２圧力室４０を第２チェック弁１１２を介して排気口１０６に連通させ、さらに、第４圧力室４４を排気口１０６に連通させてもよい。また、切換弁１０２の第２位置において、第１圧力室３８を排気口１０６に連通させるとともに、第２圧力室４０をチェック弁８６を介して第１圧力室３８に連通させ、さらに、第４圧力室４４を高圧エア供給源１０４に連通させてもよい。この場合、チェック弁８６と排気口１０６との間に絞り弁８８を設けてもよい。
　上記の駆動装置１３０によれば、復帰工程において第４圧力室４４に高圧エア供給源１０４からの高圧エアを供給することができるため、ロック機構部３５によるピストンロッド１８と増力ピストン２２との連結状態の解除と、増力ピストン２２の復帰動作を確実に行うことができる。その結果、復帰動作の安定化を図ることができる。
（第４実施形態）
　本実施形態に係る流体圧シリンダ１０Ｂは、図１３に示すように、増力ピストン２２をヘッド側に付勢する位置保持手段６６Ａを備えている。位置保持手段６６Ａ以外の構成については、図２に示す流体圧シリンダ１０と同様である。位置保持手段６６Ａは、コイルバネ等の弾性部材よりなり、その付勢力を図２の位置保持手段６６より高めたものとなっている。位置保持手段６６Ａの付勢力は、少なくとも、増力ピストン２２の摺動抵抗に打ち勝って増力ピストン２２をヘッド側に変位させることが可能な程度の大きさに設定されることが好ましい。
　図１４Ａに示すように、流体圧シリンダ１０Ｂは、駆動装置１４０により駆動することができる。この駆動装置１４０は、増力部排気ポート３０が大気開放されており、切換弁１０２の第２ポート１０２ｂには接続されていない点で、図４Ａ及び図４Ｂの駆動装置１２０と異なる。その他の点は、駆動装置１２０と同様である。なお、流体圧シリンダ１０Ｂは、駆動装置１２０で駆動させることも可能である。
　以上のように構成された本実施形態の流体圧シリンダ１０Ｂは、作動工程までは、流体圧シリンダ１０と同様に動作する。
　増力工程において、第３圧力室４２と第１圧力室３８とが連通路３４を介して連通し、第３圧力室４２の内圧が上昇すると、増力ピストン２２にエンド側に押圧する力が作用する。その際に、位置保持手段６６Ａ（図１３参照）は、より強い付勢力で増力ピストン２２をヘッド側に押圧しているため、ロックピストン３６が作動して増力ピストン２２とピストンロッド１８とが連結されるまで、増力ピストン２２の変位を防ぐことができる。その結果、流体圧シリンダ１０Ｂは、増力ピストン２２の推力をピストンロッド１８に確実に作用させることができる。
　すなわち、図２の流体圧シリンダ１０においては、増力ピストン２２は、作動ピストン２０よりも大きな径を有するため、より低い圧力で摺動を開始する。そのため、条件によっては、ロック機構部３５が作動する前に増力ピストン２２が移動してしまうおそれがある。これに対し、図１３に示す本実施形態の流体圧シリンダ１０Ｂにおいては、位置保持手段６６Ａにより増力ピストン２２を付勢する。これにより、増力ピストン２２が摺動を開始する圧力を、作動ピストン２０の摺動開始圧力と同等以上にしている。その結果、増力ピストン２２がピストンロッド１８に連結されるより先にエンド側に変位してしまう不適合を防止できる。
　また、復帰工程において、流体圧シリンダ１０Ｂは、第１圧力室３８及び第３圧力室４２の内圧が低下した際に、位置保持手段６６Ａの付勢力が増力ピストン２２をヘッド側の端部に変位させる。そのため、増力部排気ポート３０から、排気エア又は高圧エアを導入しなくても、増力ピストン２２をストローク始端位置に復帰させることができる。なお、復帰工程において、ロックピストン３６は、付勢部材３６ｇの作用下に、初期位置に復帰する。
　以上のように構成された本実施形態の流体圧シリンダ１０Ｂは、以下の効果を奏する。
　流体圧シリンダ１０Ｂは、増力ピストン２２が軸方向に移動し始める際の第３圧力室４２の内圧と、作動ピストン２０が軸方向に移動し始める際の第１圧力室３８の内圧とが同等以上となる力で増力ピストン２２をヘッド側に付勢する位置保持手段６６Ａを備えている。この流体圧シリンダ１０Ｂによれば、増力工程において、増力ピストン２２とピストンロッド１８との連結を確実に行うことができ、動作の信頼性が向上する。
　また、流体圧シリンダ１０Ｂによれば、増力部排気ポート３０を大気開放しても動作するため、増力部排気ポート３０への配管の接続が不要となり、装置構成が簡素化される。
（第５実施形態）
　本実施形態では、図１５Ａに示すように、流体圧シリンダ１０（図２参照）を駆動装置１５０にて駆動させる。駆動装置１５０の基本的な構成は図４Ａに示す駆動装置１２０と同様であるが、増力部排気ポート３０と切換弁１０２との間の配管に、第２絞り弁８７及びチェック弁８７ａが設けられている点で異なる。チェック弁８７ａは、切換弁１０２の第２ポート１０２ｂから増力部排気ポート３０に向かう方向にのみエアを流すことができる。チェック弁８７ａは、第２絞り弁８７と並列に接続されている。第２絞り弁８７は、第４圧力室４４からのエアの排出速度を調整することができるように構成されている。
　以下、上記の駆動装置１５０で駆動される流体圧シリンダ１０の作用及び動作について説明する。
　本実施形態の流体圧シリンダ１０は、復帰工程において、図１５Ｂに示すように、第１圧力室３８から第４圧力室４４に排気エアが導入される。すなわち、排気エアは、チェック弁８７ａを介して第４圧力室４４に流入する。その後、次の作動工程に移行する。図１５Ａに示すように、作動工程において、第４圧力室４４の排気エアは、第２絞り弁８７を介して徐々に排出される。
　作動工程における流体圧シリンダ１０の動作は、基本的には、図２及び図５を参照しつつ説明した第１実施形態と同様となる。ただし、本実施形態においては、復帰工程において第４圧力室４４に導入された排気エアが、第２絞り弁８７の作用により残留している点で、第１実施形態と異なる。
　その後、作動ピストン２０のエンド側への変位にともない、増力工程に切り替わる。本実施形態の流体圧シリンダ１０では、増力工程に切り替わった段階において、第４圧力室４４の排気エアは抜けきらずに残っており、第４圧力室４４の圧力が大気圧（背圧）よりも高い状態に維持される。そのため、増力工程に切り替わった時点において、増力ピストン２２には、第４圧力室４４の内圧の作用の下に、ヘッド側に付勢された状態となっている。
　そのため、連通路３４を介して第３圧力室４２に高圧エアが流入された際に、ロック機構部３５のロックピストン３６がピストンロッド１８と連結する前に増力ピストン２２がエンド側に移動を開始してしまう不適合を防ぐことができる。
　増力工程では、増力ピストン２２のエンド側へのストロークに伴って第４圧力室４４の容積が減少し、ストロークエンドの近傍では、第４圧力室４４の内部のエアが抜けきる。その結果、増力工程の最後には、増力ピストン２２には第４圧力室４４と大気圧（背圧）と第３圧力室４２の内圧との差圧に相応した推力が作用し、大きな推力を発生させることができる。
　以上のように構成された流体圧シリンダ１０及び駆動装置１５０は、以下の効果を奏する。
　本実施形態において、流体圧シリンダ１０は、第４圧力室４４と排気口１０６との間に第４圧力室４４からのエアの排出速度を規制する第２絞り弁８７を有する駆動装置１５０を備えている。すなわち、流体圧シリンダ１０において、第４圧力室４４に残るエアの内圧により増力ピストン２２がヘッド側に付勢される。これにより、増力工程に切り替わった後、増力ピストン２２がピストンロッド１８に連結されるまでの間、増力ピストン２２の変位を遅らせることができる。その結果、確実に増力ピストン２２とピストンロッド１８とを連結させることができ、動作の信頼性を高めることができる。
　また、本実施形態の流体圧シリンダ１０及び駆動装置１５０によれば、増力ピストン２２がエンド側にストロークした際に、増力ピストン２２の推力発生の妨げとなる第４圧力室４４内のエアが抜ける。その結果、増力工程のストロークの最後に発生する推力は、位置保持手段６６Ａで付勢力を大きくした場合よりも、さらに大きくなる。
（第６実施形態）
　本実施形態では、図１６Ａ及び図１６Ｂに示すように、流体圧シリンダ１０（図２参照）を駆動装置１６０にて駆動させる。駆動装置１６０は、復帰ストロークの際に、第１圧力室３８から排気された排気エアの一部を、第２圧力室４０に導入する経路を有していない点で図４Ａの駆動装置１２０と異なる。
　図１６Ａに示すように、駆動装置１６０は、第２絞り弁８７と、切換弁１０２と、高圧エア供給源１０４と、排気口１０６とを備えている。切換弁１０２は、５ポート２位置型のバルブであり、第１ポート１０２ａ～第５ポート１０２ｅを備えている。第１ポート１０２ａは、配管により、流体圧シリンダ１０の第１圧力室３８に接続されている。第２ポート１０２ｂは、配管により、流体圧シリンダ１０の第２圧力室４０及び第２絞り弁８７に接続されている。第３ポート１０２ｃ及び第５ポート１０２ｅは、配管により排気口１０６に接続されている。第４ポート１０２ｄは、配管により高圧エア供給源１０４に接続されている。
　図１６Ａに示すように、切換弁１０２が第１位置にある場合には、第１ポート１０２ａが第４ポート１０２ｄとつながる。また、第２ポート１０２ｂは第３ポート１０２ｃにつながる。すなわち、流体圧シリンダ１０の第１圧力室３８は、配管及び切換弁１０２を介して、高圧エア供給源１０４と連通する。また、流体圧シリンダ１０の第２圧力室４０及び第４圧力室４４は、排気口１０６と連通する。
　図１６Ｂに示すように、切換弁１０２が第２位置にある場合には、第１ポート１０２ａが第５ポート１０２ｅにつながり、第２ポート１０２ｂが第４ポート１０２ｄにつながる。すなわち、流体圧シリンダ１０の第１圧力室３８は、配管及び切換弁１０２を介して、排気口１０６と連通する。また、流体圧シリンダ１０の第２圧力室４０及び第４圧力室４４は、配管及び切換弁１０２を介して高圧エア供給源１０４と連通する。
　以下、上記の駆動装置１６０で駆動される流体圧シリンダ１０の作用及び動作について説明する。
（作動工程及び増力工程）
　流体圧シリンダ１０の作動工程及び増力工程の動作は図４Ａに示す駆動装置１２０による動作と同様であるのでその説明は省略する。
（復帰工程）
　復帰工程は、図１６Ｂに示すように、駆動装置１６０の切換弁１０２を第２位置として行う。本実施形態では、第１圧力室３８が排気口１０６に接続され、第１圧力室３８の高圧エアは、全て排気口１０６から排気される。一方、第４圧力室４４には、第２絞り弁８７を介して高圧エア供給源１０４からの高圧エアが供給される。その結果、増力ピストン２２のロック機構部３５によるピストンロッド１８のロックが解除されるとともに、増力ピストン２２がヘッド側に復帰する。また、第２圧力室４０には、高圧エア供給源１０４からの高圧エアが導入され、作動ピストン２０がヘッド側に変位して作動ピストン２０がストローク始端位置に復帰する。
　以上のような、本実施形態の駆動装置１６０によれば、復帰工程において、第２圧力室４０及び第４圧力室４４を高圧エア供給源１０４に連通させることにより、確実に復帰動作を行うことができる。
　上記において、本発明について好適な実施形態を挙げて説明したが、本発明は前記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において、種々の改変が可能なことは言うまでもない。
　例えば、上記の実施形態では、流体圧シリンダ１０の駆動装置１２０又は駆動装置１３０を、流体圧シリンダ１０の外部に配置する例を示したが、本発明はこれに限定されるものではない。駆動装置１２０、１２０Ａ、１３０、１４０、１５０、１６０を構成する部材の一部又は全部を、シリンダボディ１２内に内蔵させてもよい。

Claims (19)

  1. 　ヘッド側から順に作動シリンダ室（１４ｂ）と増力シリンダ室（１６ｂ）とが設けられたシリンダボディ（１２）と、
    　前記作動シリンダ室に軸方向に摺動可能に配設され、前記作動シリンダ室をヘッド側の第１圧力室（３８）とエンド側の第２圧力室（４０）とに仕切る作動ピストン（２０）と、
    　前記増力シリンダ室に軸方向に摺動可能に配設され、前記増力シリンダ室をヘッド側の第３圧力室（４２）と、エンド側の第４圧力室（４４）とに仕切る増力ピストン（２２）と、
    　前記作動シリンダ室のエンド側から所定距離離間した位置に形成された開口と、前記増力シリンダ室に形成された開口とを有し、前記作動シリンダ室と前記第３圧力室とを連通させる連通路（３４）と、
    　前記作動ピストンと連結されるとともに、前記増力ピストンと連結するための連結溝（１８ａ）が形成され、前記増力ピストンを貫通してエンド側に延在するピストンロッド（１８）と、
    　前記増力ピストンに設けられたロックピストン（３６）を有し、前記第１圧力室から前記連通路を介して前記第３圧力室に導入された高圧エアによって前記ロックピストンを前記ピストンロッドの前記連結溝に係合させて前記増力ピストンを前記ピストンロッドに連結させるロック機構部（３５）と、を備え、
    　前記増力ピストンが前記ピストンロッドに連結された後、前記作動ピストン及び前記増力ピストンが高圧エアの作用下に前記ピストンロッドをエンド側に変位させる、
    　流体圧シリンダ。
  2. 　請求項１記載の流体圧シリンダであって、前記ロック機構部は、
    　前記増力ピストンの径方向に貫通して形成され、外側が前記第３圧力室に連通し内側が前記ピストンロッドを挿通させる挿通孔（６０ａ）に開口した貫通孔（６３）と、
    　前記貫通孔に挿入され前記貫通孔を外側の第１領域（６３ｃ）と、内側の第２領域（６３ｄ）とに仕切るロックピストン（３６）と、
    　前記第２領域と前記第４圧力室とを連通させる通気路（６１）と、を有し、
    　前記ロック機構部の前記ロックピストンが、前記第３圧力室と前記第４圧力室との圧力差により前記増力ピストンの内方に突出して前記ピストンロッドの前記連結溝に係合する、流体圧シリンダ。
  3. 　請求項１記載の流体圧シリンダであって、前記連通路は、前記作動ピストンが所定位置よりもエンド側に移動した際に、前記第１圧力室と前記第３圧力室とを連通させて前記第３圧力室に高圧エアを導入する流体圧シリンダ。
  4. 　請求項１又は２記載の流体圧シリンダであって、前記増力ピストンは、前記連通路を介して前記第３圧力室に導入される高圧エアの圧力により、推力を生じる流体圧シリンダ。
  5. 　請求項２に記載の流体圧シリンダであって、前記貫通孔には前記ロックピストンを径方向外方に付勢する付勢部材（３６ｇ）が設けられている流体圧シリンダ。
  6. 　請求項１～５のいずれか１項に記載の流体圧シリンダであって、前記シリンダボディは、前記第２圧力室に連通する作動部排気ポート（２９）を有する流体圧シリンダ。
  7. 　請求項１～６のいずれか１項に記載の流体圧シリンダであって、前記ピストンロッドよりも大きな径に形成され、前記作動シリンダ室の第２圧力室と前記増力シリンダ室の第３圧力室とを連通させる連絡部（１６ｄ）と、前記ピストンロッドのヘッド側に設けられ、前記ピストンロッドのストロークエンド付近で前記連絡部に挿入されることで前記第２圧力室と前記第３圧力室との連通を阻止する封止部（５８）と、を有する流体圧シリンダ。
  8. 　請求項７記載の流体圧シリンダであって、前記封止部により前記連絡部が封じられた後、前記連通路を介して前記第３圧力室に前記第１圧力室から高圧エアが供給される流体圧シリンダ。
  9. 　請求項１～８のいずれか１項に記載の流体圧シリンダであって、前記増力ピストンの径が前記作動ピストンの径よりも大きい流体圧シリンダ。
  10. 　請求項９記載の流体圧シリンダであって、前記増力ピストンのストローク長さは、前記作動ピストンのストローク長さよりも短い流体圧シリンダ。
  11. 　請求項９記載の流体圧シリンダであって、前記増力ピストンの軸方向への摺動開始圧力が前記作動ピストンの軸方向への摺動開始圧力よりも大きい流体圧シリンダ。
  12. 　請求項９記載の流体圧シリンダであって、前記増力シリンダ室には、前記増力ピストンをヘッド側に付勢する位置保持手段（６６）が設けられている流体圧シリンダ。
  13. 　請求項１２記載の流体圧シリンダであって、前記位置保持手段は、前記増力ピストンが軸方向に移動し始める際の前記第３圧力室の内圧と、前記作動ピストンが軸方向に移動し始める際の前記第１圧力室の内圧と同等以上となる力で前記増力ピストンをヘッド側に付勢する流体圧シリンダ。
  14. 　請求項１～１３のいずれか１項に記載の流体圧シリンダであって、
    　切換弁（１０２）と、高圧エア供給源（１０４）と、チェック弁（８６）と、排気口（１０６）とを有する駆動装置（１２０）をさらに備え、
    　前記駆動装置は、
    　前記切換弁の第１位置において、前記第１圧力室を前記高圧エア供給源に連通させるとともに、前記第２圧力室及び前記第４圧力室を前記排気口に連通させ、
    　前記切換弁の第２位置において、前記第１圧力室を前記排気口に連通させるとともに、前記チェック弁を介して前記第２圧力室及び第４圧力室を前記第１圧力室に連通させる流体圧シリンダ。
  15. 　請求項１４記載の流体圧シリンダであって、前記第１圧力室と前記排気口との間であって前記チェック弁の下流側に絞り弁（８８）が設けられている流体圧シリンダ。
  16. 　請求項１～１３のいずれか１項に記載の流体圧シリンダであって、
    　切換弁（１０２）と、高圧エア供給源（１０４）と、チェック弁（８６）と、第２チェック弁（１１２）と、排気口（１０６）と、を有する駆動装置（１３０）をさらに備え、
    　前記駆動装置は、
    　前記切換弁の第１位置において、前記第１圧力室を前記高圧エア供給源に連通させるとともに、前記第２圧力室を前記第２チェック弁を介して前記排気口に連通させ、さらに、前記第４圧力室を前記排気口に連通させ、
    　前記切換弁の第２位置において、前記第１圧力室を前記排気口に連通させるとともに、前記第２圧力室を前記チェック弁を介して前記第１圧力室に連通させ、さらに、前記第４圧力室を前記高圧エア供給源に連通させる流体圧シリンダ。
  17. 　請求項１６記載の流体圧シリンダであって、前記チェック弁と前記排気口との間に絞り弁（８８）が設けられている流体圧シリンダ。
  18. 　請求項１４又は１６記載の流体圧シリンダであって、前記第４圧力室と前記排気口との間に前記第４圧力室からのエアの排出速度を規制する第２絞り弁（１１４）が設けられている流体圧シリンダ。
  19. 　請求項１８記載の流体圧シリンダであって、前記第４圧力室に残るエアの内圧により前記増力ピストンのヘッド側への変位を阻止する流体圧シリンダ。
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