(57)【要約】【課題】スイッチによる位置検出を行わなくとも、増力ロッド及び駆動ロッドが停止したことを契機にして自発的に出力を増力させること。【解決手段】エアシリンダ１１のシリンダハウジング１４には、増力室２７と、駆動室１７とが形成されている。増力室２７は、第２ピストン３０によって第３シリンダ室３４と第４シリンダ室３５とに仕切られている。駆動室１７は、第１ピストン２２によって第１シリンダ室２４と第２シリンダ室２５とに仕切られている。そして、第３シリンダ室３４には増力ロッド３６が挿入されるとともに、第１シリンダ室２４からの圧力を受けるように構成された第１弁体４８を備えている。第１弁体４８は、第１付勢ばね３９によって付勢されており、第１付勢ばね３９の付勢力よりも大きい圧力を受けた場合、駆動位置となり、受ける圧力が第１付勢ばね３９の付勢力よりも小さい場合、増力位置となる。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１ピストンによって第１シリンダ室及び第２シリンダ室に仕切られた駆動室と、第２ピストンによって第３シリンダ室及び第４シリンダ室に仕切られた増力室と、前記第１シリンダ室に挿入されるとともに前記第１ピストンと一体に連結された駆動ロッドと、前記第３シリンダ室に挿入されるとともに前記第２ピストンと一体に連結された増力ロッドと、を備え、前記駆動ロッドと前記増力ロッドとは、一体移動可能に連結されるとともに前記第１シリンダ室及び前記第２シリンダ室に対するエアの給排によって移動するように構成されたエアシリンダにおいて、
前記第３シリンダ室と前記第４シリンダ室とを連通する連通通路と、
前記第３シリンダ室を大気に開放するための第３シリンダ室開放通路と、
前記第１シリンダ室からの圧力を受けるように構成されるとともに、前記第１シリンダ室から受ける圧力が第３シリンダ室用設定力よりも大きい場合、前記連通通路を開いて前記第３シリンダ室を前記第４シリンダ室に連通させ、なおかつ前記第３シリンダ室開放通路を閉じる駆動位置となり、前記第１シリンダ室から受ける圧力が前記第３シリンダ室用設定力よりも小さい場合、前記連通通路を閉じて前記第３シリンダ室及び前記第４シリンダ室を非連通とし、なおかつ前記第３シリンダ室開放通路を開いて前記第３シリンダ室を大気に開放する増力位置となる第３シリンダ室用切り換え弁体と、
を備えたことを特徴とするエアシリンダ。
【請求項２】
前記第４シリンダ室を大気に開放するための第４シリンダ室開放通路と、
前記第２シリンダ室からの圧力を受けるように構成されるとともに、前記第２シリンダ室から受ける圧力が第４シリンダ室用設定力よりも大きい場合、前記連通通路を開いて前記第４シリンダ室を前記第３シリンダ室に連通させ、なおかつ前記第４シリンダ室開放通路を閉じる駆動位置となり、前記第２シリンダ室から受ける圧力が前記第４シリンダ室用設定力よりも小さい場合、前記連通通路を閉じて前記第３シリンダ室及び前記第４シリンダ室を非連通とし、なおかつ前記第４シリンダ室開放通路を開いて前記第４シリンダ室を大気に開放する増力位置となる第４シリンダ室用切り換え弁体と、を備えた請求項１に記載のエアシリンダ。
【請求項３】
前記駆動室と前記増力室とは、並列に設けられ、
前記駆動ロッドと前記増力ロッドとは、並列に配置され、
前記駆動室から延出した前記駆動ロッドの端部と前記増力室から延出した前記増力ロッドの端部とは、連結プレートによって連結され、
前記駆動ロッドと前記増力ロッドとは、一体移動可能に構成されている請求項１又は請求項２に記載のエアシリンダ。
【請求項４】
第１ピストンによって第１シリンダ室及び第２シリンダ室に仕切られた駆動室と、第２ピストンによって第３シリンダ室及び第４シリンダ室に仕切られた増力室と、前記第１シリンダ室に挿入されるとともに前記第１ピストンと一体に連結された駆動ロッドと、前記第３シリンダ室に挿入されるとともに前記第２ピストンと一体に連結された増力ロッドと、を備え、前記駆動ロッドと前記増力ロッドとは、一体移動可能に連結されるとともに前記第１シリンダ室及び前記第２シリンダ室に対するエアの給排によって移動するように構成されたエアシリンダにおいて、
前記第３シリンダ室と前記第４シリンダ室とを連通する連通通路と、
前記第４シリンダ室を大気に開放するための第４シリンダ室開放通路と、
前記第２シリンダ室からの圧力を受けるように構成されるとともに、前記第２シリンダ室から受ける圧力が第４シリンダ室用設定力よりも大きい場合、前記連通通路を開いて前記第４シリンダ室を前記第３シリンダ室に連通させ、なおかつ前記第４シリンダ室開放通路を閉じる駆動位置となり、前記第２シリンダ室から受ける圧力が前記第４シリンダ室用設定力よりも小さい場合、前記連通通路を閉じて前記第３シリンダ室及び前記第４シリンダ室を非連通とし、なおかつ前記第４シリンダ室開放通路を開いて前記第４シリンダ室を大気に開放する増力位置となる第４シリンダ室用切り換え弁体と、
を備えたことを特徴とするエアシリンダ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、出力を増力可能なエアシリンダに関する。
【背景技術】
【０００２】
例えばクランプ機構や圧縮機構等に使用されるエアシリンダでは、通常、仕事を行わずにロッドが移動するだけのときにはあまり大きな出力を必要としないが、ワークの押し当て等の仕事を行うときには大きな出力を必要とする。このため、クランプ機構や圧縮機構等で使用されるエアシリンダとして、ロッドが前後進の終端付近に達すると、移動開始時や移動最中に比べて大きな出力を出すタイプのものがある。例えば、このようなエアシリンダとして、被加工物に近接或いは退避するための移動ストローク区間と、被加工物に直接を行う作業ストローク区間とを有し、作業ストローク区間の出力が移動ストローク区間の出力よりも大きくなるように設定された空気圧シリンダが提案されている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
特許文献１に記載の空気圧シリンダでは、前進方向において小口径複動シリンダ及び大口径複動シリンダが順に配置され、両シリンダのピストンは径が均一な共通のピストンロッドで連結されている。そして、特許文献１に記載の空気圧シリンダは、ピストンの位置を検出するリードスイッチが大シリンダの外側に設けられており、リードスイッチがＯＮしていない間は、小シリンダへの空気の給排による出力で作動し、リードスイッチがＯＮすると、小シリンダの出力と大シリンダの出力とを加えた出力で作動するように構成されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平８−４２５１０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところが、特許文献１に記載の空気圧シリンダにおいては、ピストンロッドの出力を増力するか否かをリードスイッチがＯＮしたか否かによって切り換えるため、ピストンロッドの出力を増力するタイミングは、リードスイッチの配置によって変わる。そして、仮に、リードスイッチがＯＮする前にピストンロッドが被加工物に当接する場合、ピストンロッドが被加工物に当接しても空気圧シリンダは出力を増力できない。すなわち、ピストンロッドの被加工物に対する当接位置が変わった場合には、当接位置の変更に応じてリードスイッチの位置を設定しなおさない限り、出力を増力させることはできず、この空気圧シリンダが当接位置の変更に対応することはできない。また、空気圧シリンダでは、負荷の大きさが変わってピストンロッドの出力を増力させる必要が生じた場合にも、負荷の変化に対応して出力を増力させることはできない。
【０００６】
本発明は、こうした事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、スイッチによる位置検出を行わなくとも、増力ロッド及び駆動ロッドが停止したことを契機にして自発的に出力を増力させることができるエアシリンダを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記の目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、第１ピストンによって第１シリンダ室及び第２シリンダ室に仕切られた駆動室と、第２ピストンによって第３シリンダ室及び第４シリンダ室に仕切られた増力室と、前記第１シリンダ室に挿入されるとともに前記第１ピストンと一体に連結された駆動ロッドと、前記第３シリンダ室に挿入されるとともに前記第２ピストンと一体に連結された増力ロッドと、を備え、前記駆動ロッドと前記増力ロッドとは、一体移動可能に連結されるとともに前記第１シリンダ室及び前記第２シリンダ室に対するエアの給排によって移動するように構成されたエアシリンダにおいて、前記第３シリンダ室と前記第４シリンダ室とを連通する連通通路と、前記第３シリンダ室を大気に開放するための第３シリンダ室開放通路と、前記第１シリンダ室からの圧力を受けるように構成されるとともに、前記第１シリンダ室から受ける圧力が第３シリンダ室用設定力よりも大きい場合、前記連通通路を開いて前記第３シリンダ室を前記第４シリンダ室に連通させ、なおかつ前記第３シリンダ室開放通路を閉じる駆動位置となり、前記第１シリンダ室から受ける圧力が前記第３シリンダ室用設定力よりも小さい場合、前記連通通路を閉じて前記第３シリンダ室及び前記第４シリンダ室を非連通とし、なおかつ前記第３シリンダ室開放通路を開いて前記第３シリンダ室を大気に開放する増力位置となる第３シリンダ室用切り換え弁体と、を備えたことを要旨とする。
【０００８】
この発明では、第２シリンダ室にエアが供給されると駆動ロッドが移動し、駆動ロッドの移動に伴って増力ロッドも移動し、駆動ロッド及び増力ロッドが前進しつつ第１シリンダ室のエアは排気されていく。そして、駆動ロッド及び増力ロッドが前進している間、第１シリンダ室の圧力は第３シリンダ室用設定力よりも大きくなっており、第３シリンダ室用切り換え弁体は、駆動位置に位置し、第３シリンダ室と第４シリンダ室とは連通する。そのため、駆動ロッド及び増力ロッドが前進している間、第３シリンダ室のエアは連通通路を介して第４シリンダ室に向けて排出される。そして、例えば、エアシリンダがワークを押そうとして駆動ロッド及び増力ロッドの移動が停止すると、第１シリンダ室の圧力は低下していく。そして、第１シリンダ室の圧力が第３シリンダ室用設定力よりも小さくなると、第３シリンダ室用切り換え弁体は増力位置に切り換わる。すると、連通通路が閉じられるとともに第３シリンダ室は大気に開放され、第３シリンダ室と第４シリンダ室との間に圧力差が生じ、その結果、エアシリンダの出力が増力される。したがって、スイッチを設けて駆動ロッド又は増力ロッドの位置を検出しなくとも、駆動ロッド及び増力ロッドが停止したことを契機に自発的にエアシリンダの出力を増力させることができる。
【０００９】
また、請求項４に記載の発明は、第１ピストンによって第１シリンダ室及び第２シリンダ室に仕切られた駆動室と、第２ピストンによって第３シリンダ室及び第４シリンダ室に仕切られた増力室と、前記第１シリンダ室に挿入されるとともに前記第１ピストンと一体に連結された駆動ロッドと、前記第３シリンダ室に挿入されるとともに前記第２ピストンと一体に連結された増力ロッドと、を備え、前記駆動ロッドと前記増力ロッドとは、一体移動可能に連結されるとともに前記第１シリンダ室及び前記第２シリンダ室に対するエアの給排によって移動するように構成されたエアシリンダにおいて、前記第３シリンダ室と前記第４シリンダ室とを連通する連通通路と、前記第４シリンダ室を大気に開放するための第４シリンダ室開放通路と、前記第２シリンダ室からの圧力を受けるように構成されるとともに、前記第２シリンダ室から受ける圧力が第４シリンダ室用設定力よりも大きい場合、前記連通通路を開いて前記第４シリンダ室を前記第３シリンダ室に連通させ、なおかつ前記第４シリンダ室開放通路を閉じる駆動位置となり、前記第２シリンダ室から受ける圧力が前記第４シリンダ室用設定力よりも小さい場合、前記連通通路を閉じて前記第３シリンダ室及び前記第４シリンダ室を非連通とし、なおかつ前記第４シリンダ室開放通路を開いて前記第４シリンダ室を大気に開放する増力位置となる第４シリンダ室用切り換え弁体と、を備えたことを要旨とする。
【００１０】
この発明では、第１シリンダ室にエアが供給されると駆動ロッドが移動し、駆動ロッドの移動に伴って増力ロッドも移動し、駆動ロッド及び増力ロッドが後退しつつ第２シリンダ室のエアは排気されていく。そして、駆動ロッド及び増力ロッドが後退している間、第２シリンダ室の圧力は第４シリンダ室用設定力よりも大きくなっており、第４シリンダ室用切り換え弁体は駆動位置に位置し、第３シリンダ室と第４シリンダ室とは連通する。そのため、増力ロッド及び駆動ロッドが後退している間、第４シリンダ室のエアは連通通路を介して第３シリンダ室に向けて排出される。そして、例えば、エアシリンダによってワークを引き込もうとするときに、第１シリンダ室及び第２シリンダ室に対してのエアの給排による出力だけではエアシリンダの出力が不足することがある。この場合、駆動ロッド及び増力ロッドが停止して、第２シリンダ室の圧力が低下していく。そして、第２シリンダ室の圧力が第４シリンダ室用設定力よりも小さくなると、第４シリンダ室用切り換え弁体は増力位置に切り換わる。すると、連通通路が閉じられるとともに第４シリンダ室は大気に開放され、第３シリンダ室と第４シリンダ室との間に圧力差が生じ、その結果、エアシリンダの出力が増力される。したがって、スイッチを設けて駆動ロッド又は増力ロッドの位置を検出しなくとも、駆動ロッド及び増力ロッドが停止したことを契機に自発的にエアシリンダの出力を増力させることができる。
【００１１】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記第４シリンダ室を大気に開放するための第４シリンダ室開放通路と、前記第２シリンダ室からの圧力を受けるように構成されるとともに、前記第４シリンダ室を大気に開放するための第４シリンダ室開放通路と、前記第２シリンダ室からの圧力を受けるように構成されるとともに、前記第２シリンダ室から受ける圧力が第４シリンダ室用設定力よりも大きい場合、前記連通通路を開いて前記第４シリンダ室を前記第３シリンダ室に連通させ、なおかつ前記第４シリンダ室開放通路を閉じる駆動位置となり、前記第２シリンダ室から受ける圧力が前記第４シリンダ室用設定力よりも小さい場合、前記連通通路を閉じて前記第３シリンダ室及び前記第４シリンダ室を非連通とし、なおかつ前記第４シリンダ室開放通路を開いて前記第４シリンダ室を大気に開放する増力位置となる第４シリンダ室用切り換え弁体と、を備えたことを要旨とする。
【００１２】
この発明では、請求項４に記載の発明と同じ作用、効果を奏する。
請求項３に記載の発明は、請求項１又は請求項２に記載の発明において、前記駆動室と前記増力室とは、並列に設けられ、前記駆動ロッドと前記増力ロッドとは、並列に配置され、前記駆動室から延出した前記駆動ロッドの端部と前記増力室から延出した前記増力ロッドの端部とは、連結プレートによって連結され、前記駆動ロッドと前記増力ロッドとは、一体移動可能に構成されていることを要旨とする。
【００１３】
この発明では、駆動室と増力室とが直列に並べられ、駆動ロッドと増力ロッドとが同軸に配置されたエアシリンダに比べて実用的な構成にすることができる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、スイッチによる位置検出を行わなくとも、駆動ロッド及び増力ロッドが停止したことを契機にして自発的に出力を増力させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】エアシリンダの斜視図。
【図２】エアシリンダの断面図。
【図３】エアシリンダの一部破断部分模式図。
【図４】駆動ロッド及び増力ロッドが前進を開始したときの一部破断部分模式図。
【図５】駆動ロッド及び増力ロッドが前進している途中の一部破断部分模式図。
【図６】駆動ロッド及び増力ロッドが停止したときの一部破断部分模式図。
【図７】エアシリンダの増力時の一部破断部分模式図。
【図８】駆動ロッド及び増力ロッドが後退を開始したときの一部破断部分模式図。
【図９】駆動ロッド及び増力ロッドが後退している途中の一部破断部分模式図。
【図１０】エアシリンダの増力時の一部破断部分模式図。
【図１１】エアシリンダがワークを引き込んだ状態を示す一部破断部分模式図。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明を具体化した一実施形態を図１〜図１１にしたがって説明する。なお、以下では、前後方向を図１の矢印Ｙ１で示し、左右方向を図１の矢印Ｙ２で示し、上下方向を図１の矢印Ｙ３で示す。
【００１７】
図１に示すように、エアシリンダ１１においては、左右両側に配置された一対の駆動シリンダ１２と、一対の駆動シリンダ１２の間に配置された増力シリンダ１３とが一体に構成されている。そして、エアシリンダ１１は、外形が扁平な略直方形状のシリンダハウジング１４を備えている。シリンダハウジング１４には、その上面１４ａに、前方への出力の増力を行うか否かを切り換える第１バルブ装置１５及び後方への出力の増力を行うか否かを切り換える第２バルブ装置１６が取り付けられている。
【００１８】
図２に示すように、駆動シリンダ１２は、シリンダハウジングの内部に形成された駆動室１７を備えている。駆動室１７は、その一方の開口がロッドカバー１８によって封止されるとともに、その他方の開口がヘッドカバー１９によって封止されることで区画されている。ロッドカバー１８及びヘッドカバー１９はそれぞれＣリング２０，２１によってシリンダハウジング１４から抜け止めされている。各駆動室１７は、シリンダハウジング１４の上下方向に沿って摺動可能な第１ピストン２２を収容している。
【００１９】
第１ピストン２２にはその周面にピストンパッキン２３が装着されている。そして、第１ピストン２２は、駆動室１７を、ロッドカバー１８側の第１シリンダ室２４とヘッドカバー１９側の第２シリンダ室２５とに仕切っている。各第１シリンダ室２４には、増力ロッド３６よりも径の小さい駆動ロッド２６が挿入されている。駆動ロッド２６は、第１ピストン２２に一体に結合されるとともに、その一部がロッドカバー１８を貫通してシリンダハウジング１４外へ突出している。そして、ロッドカバー１８の内周面には、駆動ロッド２６とロッドカバー１８との間をシールするロッドパッキンＢ１が設けられている。
【００２０】
一方、増力シリンダ１３は、駆動室１７に対して並設されるようにシリンダハウジング１４の内部に形成された増力室２７を備えている。増力室２７は一対の駆動室１７の間に設けられるとともに、その容積は駆動室１７よりも大きく設定されている。増力室２７は、シリンダハウジング１４の前後方向に延びるとともに、シリンダハウジング１４の前後方向と直交する断面形状が円形状に形成されている。増力室２７は、その一方の開口がロッドカバー２８によって封止されるとともに、その他方の開口がヘッドカバー２９によって封止されている。増力室２７はシリンダハウジング１４、ヘッドカバー２９及びロッドカバー２８によって区画されるとともに、シリンダハウジング１４の上下方向に沿って摺動可能な第２ピストン３０を収容している。ロッドカバー２８及びヘッドカバー２９はそれぞれＣリング３１，３２によってシリンダハウジング１４から抜け止めされている。
【００２１】
第２ピストン３０にはその周面にピストンパッキン３３が装着されている。そして、第２ピストン３０は、増力室２７をロッドカバー２８側の第３シリンダ室３４とヘッドカバー２９側の第４シリンダ室３５（図３参照）とに仕切っている。第３シリンダ室３４には、増力ロッド３６が挿入されている。増力ロッド３６は、第２ピストン３０に一体に結合されるとともに、一部がロッドカバー２８を貫通してシリンダハウジング１４外へ突出している。そして、ロッドカバー２８の内周面には、増力ロッド３６とロッドカバー２８との間をシールするロッドパッキンＢ２が設けられている。
【００２２】
各駆動ロッド２６及び増力ロッド３６は互いに平行に配設されるとともに、シリンダハウジング１４から突出する互いの突出端部２６ａ，３６ａ同士が矩形板状の連結プレート３７によって連結されている。連結プレート３７は、図示しないボルトによって各駆動ロッド２６及び増力ロッド３６の突出端部２６ａ，３６ａにねじ止めされている。したがって、増力ロッド３６及び駆動ロッド２６は、一体移動可能に構成されている。
【００２３】
一方、図３に示すように、第１バルブ装置１５の第１バルブハウジング３８には、第１付勢ばね３９を収容する第１圧力室４０と、隔壁４１を介して第１圧力室４０に隣接する第１中間室４２とが形成されている。また、第１バルブハウジング３８には、第１中間室４２側に隆起する第１弁座部４３と、第１弁座部４３を貫通して第１中間室４２と第１バルブハウジング３８の外部とを連通する第１出入口通路４４とが形成されている。
【００２４】
第１圧力室４０は、シリンダハウジング１４に形成された通路４５を介して第１シリンダ室２４と連通している。また、第１中間室４２は、シリンダハウジング１４に形成された通路４６を介して第３シリンダ室３４と連通している。第１中間室４２は、一端が外部に開口した第１開放通路４７を介して外部と連通している。第１中間室４２と第１圧力室４０とには、その両方に跨るように第３シリンダ室用切り換え弁体としての第１弁体４８が配設されている。
【００２５】
第１弁体４８は、フランジ状の第１端部４９が第１圧力室４０に収容されるとともに、フランジ状の第２端部５０が第１中間室４２に収容されている。さらに、第１弁体４８は、その第１端部４９と第２端部５０との間の棒状部５１が図示しない軸受によって支持されている。第１端部４９の外周部には、第１端部４９の外周部と第１圧力室４０の内壁との間でのエア漏れを抑制する環状のパッキンＰ１が装着されている。また、第２端部５０の外周部には、第１弁体４８が増力位置に位置した状態で、エアが第１中間室４２から第１開放通路４７へ漏れることを抑制する環状のパッキンＰ２が装着されている。第１弁体４８は第１付勢ばね３９によって第１中間室４２側に付勢されるとともに、その第２端部５０は第１弁座部４３に対向している。
【００２６】
一方、第２バルブ装置１６の第２バルブハウジング５２には、第１圧力室４０と同じ構成の第２圧力室５３、及び第１中間室４２と同じ構成の第２中間室５４が形成されている。また、第２バルブハウジング５２には、第２中間室５４側に隆起する第２弁座部５５と、第２弁座部５５を貫通して第２中間室５４と第２バルブハウジング５２の外部とを連通する第２出入口通路５６とが形成されている。第２圧力室５３は第２付勢ばね５７を収容するとともに、シリンダハウジング１４に形成された通路５８を介して第２シリンダ室２５と連通している。
【００２７】
また、第２中間室５４は、シリンダハウジング１４に形成された通路５９を介して第４シリンダ室３５と連通している。第２中間室５４は、一端が外部に開口する第２開放通路６０を介して外部と連通している。そして、第２圧力室５３及び第２中間室５４に跨るように第１弁体４８と同じ構成の第４シリンダ室用切り換え弁体としての第２弁体６１が設けられている。
【００２８】
第２弁体６１は、フランジ状の第１端部６２が第２圧力室５３に収容されるとともに、フランジ状の第２端部６３が第２中間室５４に収容されている。第１端部６２の外周部には、第１端部６２の外周部と第２圧力室５３の内壁との間でのエア漏れを抑制する環状のパッキンＰ３が装着されている。また、第２端部６３の外周部には、第２弁体６１が増力位置に位置した状態で、エアが第２中間室５４から第２開放通路６０へ漏れることを抑制する環状のパッキンＰ４が装着されている。第２弁体６１は、第２付勢ばね５７によって第２中間室５４側に付勢されるとともに、第２圧力室５３の圧力を受けるように構成されている。
【００２９】
そして、第１出入口通路４４と第２出入口通路５６とは、チューブ６４を介して接続されている。また、チューブ６４には、第１コンプレッサ６５が接続されることで、チューブ６４を介して第３シリンダ室３４及び第４シリンダ室３５へ向けてエアを供給可能になっている。そして、通路４６、第１中間室４２、チューブ６４、第２中間室５４、通路５９は、第３シリンダ室３４と第４シリンダ室３５とを連通する連通通路を構成している。第１コンプレッサ６５は、図示しない制御装置により制御される。なお、図３〜図１１においては、説明の都合上、エアシリンダ１１を模式的に図示している。また、図３〜図１１におけるエアシリンダ１１の各部材の寸法比は、図１及び図２で示すエアシリンダ１１の各部材の寸法比とは異なっている。さらに、図３〜図１１において示す通路４６、通路４５、通路５９、通路５８の配設態様は、図１、図２に示す配設態様とは異なっている。
【００３０】
第１弁体４８は、第１圧力室４０において受ける圧力が第１付勢ばね３９の付勢力（第１設定力）よりも大きい場合、第２端部５０が第１弁座部４３から離間する状態となり、第１出入口通路４４を開き、かつ第１開放通路４７を閉じて第１中間室４２と外部との間を遮断する駆動位置となる。また、第１弁体４８は、第１圧力室４０において受ける圧力が第１付勢ばね３９の付勢力よりも小さい場合、第２端部５０が第１弁座部４３に着座する状態となり、第１出入口通路４４を閉じて第１中間室４２と第１出入口通路４４との間を遮断し、かつ第１開放通路４７を開く増力位置となる。第１付勢ばね３９の付勢力は、第１弁体４８を駆動位置及び増力位置のどちらに配置するか決定するための第１設定力を設定しており、少なくとも第１設定力は、駆動ロッド２６及び増力ロッド３６が前進しているときの第２シリンダ室２５の圧力よりも小さく設定される。
【００３１】
第２弁体６１は、第２圧力室５３において受ける圧力が第２付勢ばね５７の付勢力（第２設定力）よりも大きい場合、第２端部６３が第２弁座部５５から離間する状態となり、第２出入口通路５６を開き、かつ第２開放通路６０を閉じて第２中間室５４と外部との間を遮断する駆動位置となる。また、第２弁体６１は、第２圧力室５３において受ける圧力が第２付勢ばね５７の付勢力よりも小さい場合、第２端部６３が第２弁座部５５に着座する状態となり、第２出入口通路５６を閉じて第２中間室５４と第２出入口通路５６との間を遮断し、かつ第２開放通路６０を開く増力位置となる。第２付勢ばね５７の付勢力は、第２弁体６１が駆動位置及び増力位置のどちらに位置するか切り換えるための第２設定力を設定しており、少なくとも第２設定力は、駆動ロッド２６及び増力ロッド３６が後退しているときの第１シリンダ室２４の圧力よりも小さく設定される。
【００３２】
ここで、第１弁体４８が駆動位置に位置し、なおかつ第２弁体６１が駆動位置に位置している場合、第３シリンダ室３４と第４シリンダ室３５とは連通した状態となる。また、エアシリンダ１１の駆動時に第１弁体４８が増力位置に位置している場合、第１出入口通路４４は閉じられて、第３シリンダ室３４は第４シリンダ室３５よりも低圧の外部に開放（大気開放）される。また、エアシリンダ１１の駆動時に第２弁体６１が増力位置に位置している場合、第２出入口通路５６は閉じられて、第４シリンダ室３５は第３シリンダ室３４よりも低圧の外部に開放（大気開放）される。
【００３３】
また、シリンダハウジング１４には、第１給排ポート６６、及び第２給排ポート６７が設けられている。第１給排ポート６６には第１配管６８が接続されている。第１配管６８は２位置５ポート型の切り換え弁６９と接続されている。また、第２給排ポート６７には第２配管７０が接続されている。第２配管７０は切り換え弁６９と接続されている。切り換え弁６９には第２コンプレッサ７１が接続されている。すなわち、エアシリンダ１１と第２コンプレッサ７１とは、切り換え弁６９を介して接続されている。なお、図３〜図１０で示す、第１給排ポート６６及び第２給排ポート６７は、模式的に示している。
【００３４】
切り換え弁６９は図示しない制御装置からの信号によりａ，ｂの２つの状態に切換可能であるとともに、位置切り換えにより駆動ロッド２６及び増力ロッド３６の前進及び後進を切り換える。切り換え弁６９は、ａ位置に配置されると、第２コンプレッサ７１と第１シリンダ室２４とを連通状態にするとともに、第２シリンダ室２５を外部に開放（大気開放）する。また、切り換え弁６９は、ｂ位置に配置されると、第２コンプレッサ７１と第２シリンダ室２５とを連通状態にするとともに、第１シリンダ室２４を外部に開放（大気開放）する。
【００３５】
次に、前記のように構成されたエアシリンダ１１がワークＷの押し当てを行う場合の動作について説明する。
図４に示すように、駆動ロッド２６及び増力ロッド３６が最も後退した状態において、切り換え弁６９がａ位置からｂ位置に切り換えられると、第２配管７０を介して圧縮エアが第２シリンダ室２５内に供給されるようになる。すると、第１ピストン２２はこのエア圧を受け、それによって駆動ロッド２６が前進し、それに伴って、増力ロッド３６も前進する。図５に示すように、増力ロッド３６及び駆動ロッド２６が前進している間、第１弁体４８及び第２弁体６１はそれぞれ駆動位置に位置しており、第３シリンダ室３４から排出されたエアは、第１中間室４２、チューブ６４及び第２中間室５４を経由して、第４シリンダ室３５に流れ込む。そのため、第３シリンダ室３４と第４シリンダ室３５とにおける圧力差は、ほとんどない状態となっており、増力ロッド３６には前進推力が与えられていない。
【００３６】
そして、図６に示すように、連結プレート３７がワークＷに当接すると増力ロッド３６及び駆動ロッド２６の移動が停止する。すると、第１シリンダ室２４の圧力の低下に伴って第１圧力室４０の圧力も低下していき、第１圧力室４０の圧力は、第１付勢ばね３９の付勢力よりも小さくなる。すると、図７に示すように、第１弁体４８は第１付勢ばね３９によって付勢され、第１弁体４８の第２端部５０は第１弁座部４３に着座して第１弁体４８は増力位置に切り換わる。第１弁体４８が増力位置に切り換わると、第２端部５０によって第１出入口通路４４の第１中間室４２側の開口が閉塞され、第３シリンダ室３４と第４シリンダ室３５とは非連通状態になるとともに第３シリンダ室３４は第１中間室４２及び第１開放通路４７を介して大気開放される。したがって、第４シリンダ室３５が大気圧よりも大きい加圧状態のまま第３シリンダ室３４は大気圧となるため、第３シリンダ室３４内の圧力が第４シリンダ室３５内の圧力よりも低くなり増力ロッド３６に前進推力が与えられて、エアシリンダ１１の前方への出力は自発的に増力する。そのため、エアシリンダ１１がワークＷを押す力は大きくなり、ワークＷを所定の対象物に大きな力で押し当てることができる。そして、エアシリンダ１１がワークＷを押し当てた後、駆動ロッド２６及び増力ロッド３６を後退させる場合、制御装置は切り換え弁６９をｂ位置からａ位置に切り換えるとともに、第１コンプレッサ６５はエアシリンダ１１の増力時に排出された分のエアを供給する。したがって、エアシリンダ１１が前方への出力の増力を行った後、第３シリンダ室３４及び第４シリンダ室３５においては、エアシリンダ１１が出力の増力を行う前の圧力状態にまで戻ることができる。
【００３７】
次に、エアシリンダ１１がワークＷを引き込む場合の動作について説明する。
まず、図８に示すように、エアシリンダ１１の駆動ロッド２６及び増力ロッド３６を前進させて、エアシリンダ１１の連結プレート３７をワークＷに当接させたうえで、連結プレート３７にワークＷを固定する。その後、切り換え弁６９が制御装置からの制御信号によりｂ位置からａ位置に切り換えられると、第１シリンダ室２４にエアが供給されるようになる。そして、第１ピストン２２が第１シリンダ室２４のエア圧を受けて駆動ロッド２６は後退し、それに伴って、増力ロッド３６も後退する。図９に示すように、増力ロッド３６及び駆動ロッド２６が後退している間、第１弁体４８及び第２弁体６１は、それぞれ駆動位置に位置しており、第４シリンダ室３５から排出されたエアは第２中間室５４、チューブ６４及び第１中間室４２を経由して、第３シリンダ室３４に流れ込む。
【００３８】
ところが、エアシリンダ１１がワークＷをエアシリンダ１１側に引き込む場合に、ワークＷの重量が重く、第１シリンダ室２４と第２シリンダ室２５との圧力差による出力だけでは、ワークＷを引き込むことができないことがある。その場合、増力ロッド３６及び駆動ロッド２６は一旦停止する。そして、図１０に示すように、増力ロッド３６及び駆動ロッド２６が停止することで第２シリンダ室２５内のエアが切り換え弁６９を介して大気開放されて、第２圧力室５３の圧力は第２付勢ばね５７の付勢力よりも小さくなり、第２弁体６１は増力位置に切り換わる。第２弁体６１が増力位置になると、第３シリンダ室３４と第４シリンダ室３５とは非連通状態になるとともに第４シリンダ室３５は第２中間室５４の第２開放通路６０を介して大気開放される。したがって、第３シリンダ室３４が大気圧よりも大きい加圧状態のまま第４シリンダ室３５は大気圧となるため、第４シリンダ室３５内の圧力が第３シリンダ室３４内の圧力よりも低くなり、増力ロッド３６に後退推力が与えられて、エアシリンダ１１の後方への出力は自発的に増力する。そのため、図１１に示すように、エアシリンダ１１は、重量の重いワークＷをエアシリンダ１１側に引き込む場合であっても、自発的に出力を増力して引き込むことができる。なお、その後、エアシリンダ１１の後方への出力の増力が必要なくなって、第２弁体６１が駆動位置に戻ったとき、第１コンプレッサ６５はエアシリンダ１１の増力時に排出された分のエアを供給する。したがって、エアシリンダ１１の後方への出力の増力を行った後、第３シリンダ室３４及び第４シリンダ室３５においては、エアシリンダ１１が出力の増力を行う前の圧力状態にまで戻ることができる。
【００３９】
この実施形態によれば以下の効果を得ることができる。
（１）エアシリンダ１１においては、増力シリンダ１３と、増力シリンダ１３を間に挟んで左右両側に配置された一対の駆動シリンダ１２とを備えている。増力シリンダ１３は、増力室２７と、増力ロッド３６とを備えている。また、駆動シリンダ１２は、駆動室１７と、駆動ロッド２６とを備えている。さらに、シリンダハウジング１４に取り付けられた第１バルブ装置１５は、第１シリンダ室２４と連通する第１圧力室４０と、第１開放通路４７を有する第１中間室４２と、第１圧力室４０から第１中間室４２に亘って設けられた第１弁体４８と、第１圧力室４０に収容された第１付勢ばね３９とを備えている。第３シリンダ室３４と第４シリンダ室３５とは、第１中間室４２、チューブ６４を介して連通している。そして、第１弁体４８は、第１圧力室４０の圧力が第１付勢ばね３９の付勢力よりも大きい場合、駆動位置となり、第１圧力室４０の圧力が第１付勢ばね３９の付勢力よりも小さい場合、増力位置となる。そして、このエアシリンダ１１は、スイッチを設けて増力ロッド３６又は駆動ロッド２６の位置を検出しなくとも、増力ロッド３６及び駆動ロッド２６の前進が停止したことを契機にエアシリンダ１１の出力を自発的に増力させることができる。
【００４０】
また、ワークＷを押し当てている最中に、例えばワークＷに外力が加えられてワークＷから受ける負荷が大きくなることがある。この場合において、エアシリンダ１１は、第１シリンダ室２４と第２シリンダ室２５との圧力差による出力では不足であれば、増力ロッド３６及び駆動ロッド２６が一旦停止したことを契機として、自発的に出力を増力することができる。
【００４１】
また、駆動ロッド２６及び増力ロッド３６が前進している間、増力室２７のエアは第３シリンダ室３４から第４シリンダ室３５に流れ込む。したがって、増力室２７内から外部に排出するエアの量を低減することができ、エアシリンダ１１のエア消費量を低減することができる。
【００４２】
（２）シリンダハウジング１４に取り付けられた第２バルブ装置１６は、第２シリンダ室２５と連通する第２圧力室５３と、第２開放通路６０を有する第２中間室５４と、第２圧力室５３から第２中間室５４に跨って設けられた第２弁体６１と、第２圧力室５３に収容された第２付勢ばね５７とを備えている。そして、第２弁体６１は、第２圧力室５３の圧力が第２付勢ばね５７の付勢力よりも大きい場合、駆動位置となり、第２圧力室５３の圧力が第２付勢ばね５７の付勢力よりも小さい場合、増力位置となる。したがって、エアシリンダ１１は、ワークＷを引き込む場合においても、駆動ロッド２６及び増力ロッド３６の後退が停止したことを契機に、自発的に増力させることができる。
【００４３】
（３）増力室２７と駆動室１７とは、シリンダハウジング１４に並列に設けられている。そして、駆動ロッド２６と増力ロッド３６とは並列に配置されるとともに、連結プレート３７によって一体に連結されている。したがって、増力室２７と駆動室１７とが直列に並べられ、駆動ロッド２６と増力ロッド３６とが同軸に配置されてなるエアシリンダに比べてエアシリンダ１１を実用的な構成することができる。
【００４４】
（４）エアシリンダ１１は、前方への出力の増力を行うか否かを切り換える第１バルブ装置１５、及び後方への出力の増力を行うか否かを切り換える第２バルブ装置１６を備えている。第１バルブ装置１５及び第２バルブ装置１６は、シリンダハウジング１４に一体的に設けられている。したがって、第３シリンダ室３４及び第４シリンダ室３５に対するエアの給排を行うための空気圧回路をエアシリンダ１１とは別に設けなくとも、出力の増力を行うか否かを切り換え可能な構成にすることができる。
【００４５】
実施形態は、前記に限定されるものではなく、例えば、次のように具体化してもよい。
○  駆動シリンダ１２及び増力シリンダ１３の配置を変更してもよい。例えば、特開平８−４２５１０号公報で記載されたシリンダのように、シリンダを直列に配置してもよい。すなわち、駆動シリンダ１２と増力シリンダ１３とを直列配置した状態で連結し、駆動室１７と増力室２７とは直列に配置するとともに、駆動ロッド２６と増力ロッド３６とを同軸となるように配置したうえで連結してもよい。この場合、駆動ロッド２６は、第４シリンダ室３５及び第１シリンダ室２４の両方に挿入されるとともに、第２ピストン３０及び第１ピストン２２の両方に連結される。そして、駆動室１７及び増力室２７の配置の変更に応じて通路４５，４６，５８，５９の配設態様を変更することで、第３シリンダ室３４と第１中間室４２、第４シリンダ室３５と第２中間室５４、第１シリンダ室２４と第１圧力室４０、第２シリンダ室２５と第２圧力室５３がそれぞれ連通するように構成すればよい。
【００４６】
○  通路４６は、第３シリンダ室３４と第１中間室４２とを連通するのであれば、その配設態様についてはとくに限定しない。第１バルブ装置１５の位置や、エアシリンダ１１の設計の都合に応じて適宜変更してもよい。例えば、第１中間室４２が第３シリンダ室３４の真上となるように第１バルブ装置１５が配設されている場合、通路４６は第３シリンダ室３４から上方に向って延びるように構成してもよい。
【００４７】
○  通路５９は、第４シリンダ室３５と第２中間室５４とを連通するのであれば、その配設態様についてはとくに限定しない。第２バルブ装置１６の位置や、エアシリンダ１１の設計の都合に応じて適宜変更してもよい。例えば、第２中間室５４が第４シリンダ室３５の真上となるように第２バルブ装置１６が配設されている場合、通路５９は第４シリンダ室３５から上方に向って延びるように構成してもよい。
【００４８】
○  通路４５は、第１シリンダ室２４と第１圧力室４０とを連通するのであれば、その配設態様についてはとくに限定しない。第１バルブ装置１５の位置や、エアシリンダ１１の設計の都合に応じて適宜変更してもよい。例えば、第１圧力室４０が第１シリンダ室２４の真上となるように第１バルブ装置１５が配設されている場合、通路４５は第１シリンダ室２４から上方に向って延びるように構成してもよい。
【００４９】
○  通路５８は、第２シリンダ室２５と第２圧力室５３とを連通するのであれば、その配設態様についてはとくに限定しない。第２バルブ装置１６の位置や、エアシリンダ１１の設計の都合に応じて適宜変更してもよい。例えば、第２圧力室５３が第２シリンダ室２５の真上となるように第２バルブ装置１６配設されている場合、通路５８は第２シリンダ室２５から上方に向って延びるように構成してもよい。
【００５０】
○  駆動ロッド２６と増力ロッド３６とを一体移動可能に構成できるのであれば、駆動シリンダ１２と増力シリンダ１３とを別体に構成してもよい。
○  チューブ６４に、チューブ６４内の圧力を調整するためのレギュレータを設けてもよい。エアシリンダ１１では、増力ロッド３６の移動中、第３シリンダ室３４内における増力ロッド３６の進入体積は変動するため、それによって第３シリンダ室３４と第４シリンダ室３５との間では僅かな圧力差変動が生じる。しかし、チューブ６４にレギュレータを設けていれば、増力ロッド３６の進入体積が変動してもチューブ６４内の圧力が一定圧となるように制御することができるため、増力ロッド３６及び駆動ロッド２６の移動時に生じる、第３シリンダ室３４と第４シリンダ室３５との間での僅かな圧力差変動を抑えることができる。
【００５１】
○  第１バルブ装置１５の構成を変更してもよい、第１シリンダ室２４の圧力が第１付勢ばね３９の付勢力よりも大きい場合には、第３シリンダ室３４と第４シリンダ室３５とを連通させ、なおかつ第１開放通路４７を閉じることができ、第１シリンダ室２４の圧力が第１付勢ばね３９よりも小さい場合には、第３シリンダ室３４と第４シリンダ室３５とを非連通とし、なおかつ第２開放通路６０を開くことができる機構になっているのであれば、公知の３方弁を用いて第１バルブ装置１５を構成してもよい。
【００５２】
○  第２バルブ装置１６の構成を変更してもよい。第２シリンダ室２５の圧力が第２付勢ばね５７の付勢力よりも大きい場合には、第３シリンダ室３４と第４シリンダ室３５とを連通させ、なおかつ第２開放通路６０を閉じることができ、第２シリンダ室２５の圧力が第２付勢ばね５７よりも小さい場合には、第３シリンダ室３４と第４シリンダ室３５とを非連通とし、なおかつ第２開放通路６０を開くことができる機構になっているのであれば、公知の３方弁を用いて第２バルブ装置１６を構成してもよい。
【００５３】
○  第２バルブ装置１６を省略してもよい。例えば、エアシリンダ１１によって行われる仕事がワークＷの押し当てのみである場合、第２バルブ装置１６を省略し、チューブ６４、及び通路５９を介して第１中間室４２を第４シリンダ室３５に接続してもよい。そして、この場合、通路５８を省略すれば、エアシリンダ１１は、第１弁体４８が増力位置になることで前方への出力の増力を行い、後方への出力の増力は行わないように構成される。
【００５４】
○  第１バルブ装置１５を省略してもよい。例えば、エアシリンダ１１によって行われる仕事がワークＷの引き込みのみである場合、第１バルブ装置１５を省略し、チューブ６４、及び通路４６を介して第２中間室５４を第３シリンダ室３４に接続してもよい。そして、この場合、通路４５を省略すれば、エアシリンダ１１は、第２弁体６１が増力位置になることで後方への出力の増力を行い、前方への出力の増力は行わないように構成される。
【符号の説明】
【００５５】
１１…エアシリンダ、１７…駆動室、２２…第１ピストン、２４…第１シリンダ室、２５…第２シリンダ室、２６…駆動ロッド、２７…増力室、３０…第２ピストン、３４…第３シリンダ室、３５…第４シリンダ室、３６…増力ロッド、４２…第１中間室、４５…通路、４６…通路、４７…第１開放通路、４８…第３シリンダ室用切り換え弁体としての第１弁体、５４…第２中間室、５８…通路、５９…通路、６０…第２開放通路、６１…第４シリンダ室用切り換え弁体としての第２弁体、６４…チューブ。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2010203500.tif 000009
【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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