(57)【要約】【課題】エアハイドロシリンダを用いたストロークの大きいシリンダ装置を提供する。【解決手段】空圧室２０は、第１ピストン１１を加圧する第１空圧室２１と、第２ピストン１２を加圧する第２空圧室２２から構成されている。第１空圧室２１と第２空圧室２２は連通している。油圧発生部５５は、油圧室３０を内蔵しており、更に、油圧室３０は、第１ピストン１１を介して第１空圧室２１により加圧される第１油圧室３１と、第２ピストン１２を介して第２空圧室２２により加圧される第２油圧室３２から構成されている。油圧発生部５５は、シリンダ２内をスラスト方向に移動できるようになっており、第２油圧室３２は、油圧によって薄肉部１５をラジアル方向に弾性変形させ、移動する油圧発生部５５をシリンダ２内で固定する機能を有している。第１油圧室３１は、固定により高まった第１油圧室３１の油圧を出力ロッド７に出力する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリンダと、
前記シリンダ内の一端側に形成された空圧室と、
前記シリンダ内を前記空圧室の圧力で他端側に移動する油圧室と、
前記空圧室が前記油圧室に与えるスラスト方向の力からラジアル方向の力を発生させ、当該ラジアル方向の力によって前記油圧室を前記シリンダ内に固定する固定手段と、
前記空圧室の前記他端側に設けられ、前記空圧室が前記固定した油圧室に発生させる油圧を増幅する油圧増幅手段と、
前記油圧増幅手段及び前記空圧室を貫通して前記シリンダの前記一端側の外部にまで延設され、前記増幅した油圧を前記一端側で出力する出力ロッドと、
を具備したことを特徴とするシリンダ装置。
【請求項２】
前記油圧室は、前記空圧室が前記油圧室に与える前記他端側方向の力と前記出力ロッドが前記油圧室に与える前記一端側方向の力と、を受けて油圧を発生させることを特徴とする請求項１に記載のシリンダ装置。
【請求項３】
前記油圧室は、前記出力ロッドが設けられた第１油圧室と、前記固定手段が設けられた第２油圧室と、から構成されており、
前記固定手段は、前記第２油圧室の油圧によって前記ラジアル方向の力を発生させて前記第２油圧室と前記第１油圧室を固定し、
前記油圧増幅手段は、前記第１油圧室に発生した油圧を増幅して前記出力ロッドに出力することを特徴とする請求項１、又は請求項２に記載のシリンダ装置。
【請求項４】
前記固定手段は、前記ラジアル方向の力によって弾性変形した前記第２油圧室の側壁を前記シリンダの内壁に押圧することにより前記第２油圧室と前記第１油圧室を固定することを特徴とする請求項３に記載のシリンダ装置。
【請求項５】
前記固定手段は、前記第２油圧室に発生した油圧で、スラスト方向に移動するテーパ部材をクランパに押圧することによりラジアル方向の力を発生させ、当該力によって前記クランパを前記シリンダの内壁に押圧することにより前記第２油圧室と前記第１油圧室を固定することを特徴とする請求項３に記載のシリンダ装置。
【請求項６】
前記第１油圧室は、前記出力ロッドを出力方向に押圧する出力ピストンを備えていることを特徴とする請求項３、請求項４、又は請求項５に記載のシリンダ装置。
【請求項７】
前記第１油圧室の前記出力ピストンは、前記第１油圧室に増幅されて発生した油圧が前記出力ロッドに働いて推力を出力する状態でも移動せず、前記出力ロッドに出力だけを伝達することを特徴とする請求項６に記載のシリンダ装置。
【請求項８】
前記空圧室は、前記第１油圧室を加圧する第１ピストンを備えた第１空圧室と、前記第２油圧室を加圧する第２ピストンを備えた第２空圧室と、前記第１空圧室と前記第２空圧室を連通する連通孔とから構成され、
前記第１空圧室は、第１吸排気口を有すると共に前記第２空圧室の前記一端側に形成されている、
ことを特徴とする請求項３から請求項７までのうちの何れか１の請求項に記載のシリンダ装置。
【請求項９】
前記第１ピストンは、前記第１空圧室の圧力で、前記出力ロッドが押圧対象に当接するまで、又は、前記第１油圧室が移動可能な前記他端側の端部に到達するまで、前記第２空圧室、前記第１油圧室、及び前記第２油圧室を前記他端側に移動する、
ことを特徴とする請求項８に記載のシリンダ装置。
【請求項１０】
前記第２油圧室の前記第２ピストンが前記第２油圧室に増幅した油圧を発生させる際の、前記第２ピストンの移動量が、前記第２ピストンに配設された前記第２油圧室のシール部材の弾性変形量の範囲内である、
ことを特徴とする請求項９に記載のシリンダ装置。
【請求項１１】
前記第１空圧室は、第１吸排気口を有し、
前記第１空圧室と前記第２空圧室を連通する連通孔を具備したことを特徴とする請求項９又は、請求項１０に記載のシリンダ装置。
【請求項１２】
前記第１油圧室は、前記第２油圧室の前記他端側に形成されており、
前記第１ピストンは、前記第２空圧室と前記第２油圧室を貫通して前記第１油圧室まで形成されていることを特徴とする請求項９、請求項１０、又は請求項１１に記載のシリンダ装置。
【請求項１３】
前記シリンダ内の他端側に設けられ、第２吸排気口を有し、前記油圧室を前記一端側に押圧する第３空圧室を具備したことを特徴とする請求項１１、又は請求項１２に記載のシリンダ装置。
【請求項１４】
前記出力ロッドの移動時に、当該出力ロッドの中心軸の周りの回転角度を変化させる回転角度変化手段を具備したことを特徴とする請求項１から請求項１３までのうちの何れか１の請求項に記載のシリンダ装置。
【請求項１５】
前記回転角度変化手段は、
前記出力ロッドと、当該出力ロッドに対面する摺動面のうち、一方の側に形成された突起部材と、他方の側に形成され、当該突起部材と係合すると共に前記出力ロッドの移動方向に形成された溝部と、の摺動機構によって、前記出力ロッドの回転角度を変化させることを特徴とする請求項１４に記載のシリンダ装置。
【請求項１６】
請求項１１に記載のシリンダ装置と、
前記シリンダ装置に対してワークを所定位置に設置するワーク設置手段と、
前記シリンダ装置を駆動して、前記出力ロッドに装着した工具で前記設置したワークをプレスするプレス手段と、
前記プレスしたワークを前記所定位置から離脱する離脱手段と、
を具備したことを特徴とするプレス装置。
【請求項１７】
請求項１３に記載したシリンダ装置と、
前記シリンダ装置に対してワークを所定位置に設置するワーク設置手段と、
前記シリンダ装置を駆動して、前記出力ロッドに装着した工具で前記設置したワークを押圧しクランプする手段と、
前記クランプしたワークを前記所定位置から離脱する離脱手段と、
を具備したことを特徴とするワーククランプ装置。
【請求項１８】
請求項１３のシリンダ装置を動作させるシリンダ装置動作方法であって、
第２吸排気口から第３空圧室を加圧すると共に第１吸排気口から第１空圧室と第２空圧室を減圧することにより第１油圧室と第２油圧室を一端側に移動させて初期状態に設定する第１ステップと、
前記第１吸排気口から前記第１空圧室と前記第２空圧室を加圧すると共に前記第２吸排気口から前記第３空圧室を減圧することにより前記第１空圧室と前記第２空圧室を他端側に移動させて、前記出力ロッドを押圧対象に当接させ、又は、前記第１油圧室が移動可能な前記他端側の端部に到達させる、第２ステップと、
前記第１吸排気口から更に加圧して前記固定手段を動作させ、前記第１油圧室と前記第２油圧室をシリンダに固定する第３ステップと、
前記第１吸排気口から更に加圧して前記油圧増幅手段を動作させ、前記出力ロッドを前記押圧対象に押圧する第４ステップと、
前記第２吸排気口から前記第３空圧室を加圧すると共に前記第１吸排気口を減圧して前記第１油圧室と前記第２油圧室を前記一端側に移動させて初期状態に復帰させる第５ステップと、
を有することを特徴とするシリンダ装置動作方法。
【請求項１９】
請求項１３に記載のシリンダ装置を動作させてワークを所定位置にクランプする方法であって、
ワークを所定位置に設置する第１ステップと、
前記シリンダ装置を駆動して、前記出力ロッドに装着した工具がワークに当接し停止するまで、又は、前記第１油圧室が移動可能な前記他端側の端部に到達し停止するまで、前記第１空圧室の空圧力で移動させる第２ステップと、
空圧力で移動させる第２ステップと、
前記固定手段により前記第１油圧室と前記第２油圧室を固定する第３ステップと、
前記油圧増幅手段により前記第１油圧室の油圧力が増幅される第４ステップと、
第４ステップにより増幅された油圧圧力により前記出力ロッドに装着した工具がワークを油圧力で押圧し所定の位置にクランプする第５ステップと、
を有することを特徴とするワークのクランプ方法。
【請求項２０】
請求項１６に記載のプレス装置を動作させてワークをプレスする方法であって、
前記シリンダ装置を駆動して、前記出力ロッドの位置を初期状態に戻す第１ステップと、
ワークを所定位置に設置する第２ステップと、
前記シリンダ装置を駆動して、前記出力ロッドに装着した工具がワークに当接し停止するまで、又は、前記第１油圧室が移動可能な前記他端側の端部に到達し停止するまで、前記第１空圧室の圧力で移動させる第３ステップと、
前記固定手段により前記第１油圧室と前記第２油圧室を固定する第４ステップと、
前記油圧増幅手段により前記第１油圧室の油圧力が増幅される第５ステップと、
第５ステップにより増幅された油圧力により前記出力ロッドに装着した工具がワークを油圧力で押圧し、ワークをプレスする第６ステップと、
前記シリンダ装置を駆動して、前記出力ロッドと共に前記出力ロッドに装着した工具を空圧力で前記ワークから離脱させる第７ステップと、
プレスが完了したワークを所定の位置から離脱する第８ステップと、
を有することを特徴とするワークのプレス方法。
【請求項２１】
前記空圧室は、前記第１油圧室を加圧する第１ピストンを備えた第１空圧室と、前記第２油圧室を加圧する第２ピストンを備えた第２空圧室とから構成され、
前記第２空圧室は、前記第２油圧室の前記一端側に配設され、
前記第１空圧室は、前記第２油圧室の前記他端側に配設され、
前記第２空圧室を加圧する第１吸排気口と、
前記第２空圧室と前記第２油圧室を貫通して前記第１空圧室を加圧する第３吸排気口と、を備える、
ことを特徴とする請求項３から請求項７までのうちの何れか１の請求項に記載のシリンダ装置。
【請求項２２】
前記出力ロッドは、第２空圧室と前記第２油圧室、及び前記シリンダにおける前記一端側の外部まで貫通し、
前記第３吸排気口は、前記出力ロッドの前記一端側から、前記出力ロッド内の一部を通り、前記第１空圧室を加圧する、
ことを特徴とする請求項２１に記載のシリンダ装置。
【請求項２３】
前記出力ロッドは、前記シリンダの全長における前記一端側の外部から前記他端側の外部まで貫通し、
前記第３吸排気口は、前記出力ロッドの前記他端側から、前記出力ロッド内の一部を通り、前記第１空圧室を加圧する、
ことを特徴とする請求項２１に記載のシリンダ装置。
【請求項２４】
前記第２油圧室を有する入力側ハウジングと、前記第１空圧室及び前記第１油圧室３１を有する出力側ハウジングを備え、
前記入力側ハウジングは、前記出力側ハウジングの前記一端側に固定されている、
ことを特徴とする請求項２１、請求項２２、又は請求項２３に記載のシリンダ装置。
【請求項２５】
前記第２ピストンは、前記入力側ハウジングと前記第２空圧室との間に配設され、前記第２空圧室からの圧力で前記他端側に移動し、当該移動により前記第２油圧室を加圧するロッド部分を備える、
ことを特徴とする請求項２４に記載のシリンダ装置。
【請求項２６】
請求項２５のシリンダ装置を動作させるシリンダ装置動作方法であって、
前記第１吸排気口から前記第２空圧室を加圧することで、前記第２ピストンと、前記入力側ハウジングと前記出力側ハウジングを、前記他端側に移動させる移動ステップと、
前記出力ロッドを押圧対象に当接させることで、前記入力側ハウジングと、前記出力側ハウジングの移動を停止させる移動停止ステップと、
前記第１吸排気口から前記第２空圧室を更に加圧して、前記第２ピストンを前記他端側に移動させることで、前記第２油圧室を前記ロッド部分で加圧して前記固定手段を動作させ、前記入力側ハウジングと前記出力側ハウジングを前記シリンダに固定する固定ステップと、
前記固定の後、前記第３吸排気口から第１空圧室を加圧して前記油圧増幅手段を動作させ、前記出力ロッドの先端から増幅された油圧による推力を発生させる推力発生ステップと、
を有することを特徴とするシリンダ装置動作方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、シリンダ装置、プレス装置、ワーククランプ装置、シリンダ装置動作方法、ワークのクランプ方法、及びワークのプレス方法に関し、例えば、流体圧シリンダを用いたものに関する。
【背景技術】
【０００２】
エア（気体）や油（液体）といった流体を用いた流体圧シリンダが工業の広い分野で利用されている。
これら流体圧シリンダは、流体の圧力でシリンダ内のピストンに推力を発生させることにより、例えば、プレスやアクチュエータの駆動など、様々な機械的な動作の原動となることができる。
【０００３】
ところで、油圧シリンダは、油圧による大きな加圧力により小さなサイズでも大きな推力を得られるという特徴があるが、油圧供給装置などの大がかりな設備が必要であるという点が問題であった。
そのため、特許文献１では、エアシリンダと油圧シリンダを組み合わせたエアハイドロシリンダによってエア圧で油圧を発生させることにより、複雑な油圧系を省略し、低コストで小型化が可能な流体圧シリンダを提案している。
【０００４】
ところが、特許文献１の技術では、エアシリンダのピストンの移動量を油圧シリンダの断面積に対応させて推力を発生させるため、ストロークが短いという問題があった。
例えば、エアハイドロシリンダの出力側にアクチュエータを装着した場合、ストロークを確保するためには、アクチュエータをエアハイドロシリンダごと移動する必要があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第４８９５３４２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、エアハイドロシリンダを用いたストロークの大きいシリンダ装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、前記目的を達成するために、シリンダと、前記シリンダ内の一端側に形成された空圧室と、前記シリンダ内を前記空圧室の圧力で他端側に移動する油圧室と、前記空圧室が前記油圧室に与えるスラスト方向の力からラジアル方向の力を発生させ、当該ラジアル方向の力によって前記油圧室を前記シリンダ内に固定する固定手段と、前記空圧室の前記他端側に設けられ、前記空圧室が前記固定した油圧室に発生させる油圧を増幅する油圧増幅手段と、前記油圧増幅手段及び前記空圧室を貫通して前記シリンダの前記一端側の外部にまで延設され、前記増幅した油圧を前記一端側で出力する出力ロッドと、を具備したことを特徴とするシリンダ装置を提供する。
請求項２に記載の発明では、前記油圧室は、前記空圧室が前記油圧室に与える前記他端側方向の力と前記出力ロッドが前記油圧室に与える前記一端側方向の力と、を受けて油圧を発生させることを特徴とする請求項１に記載のシリンダ装置を提供する。
請求項３に記載の発明では、前記油圧室は、前記出力ロッドが設けられた第１油圧室と、前記固定手段が設けられた第２油圧室と、から構成されており、前記固定手段は、前記第２油圧室の油圧によって前記ラジアル方向の力を発生させて前記第２油圧室と前記第１油圧室を固定し、前記油圧増幅手段は、前記第１油圧室に発生した油圧を増幅して前記出力ロッドに出力することを特徴とする請求項１、又は請求項２に記載のシリンダ装置を提供する。
請求項４に記載の発明では、前記固定手段は、前記ラジアル方向の力によって弾性変形した前記第２油圧室の側壁を前記シリンダの内壁に押圧することにより前記第２油圧室と前記第１油圧室を固定することを特徴とする請求項３に記載のシリンダ装置を提供する。
請求項５に記載の発明では、前記固定手段は、前記第２油圧室に発生した油圧で、スラスト方向に移動するテーパ部材をクランパに押圧することによりラジアル方向の力を発生させ、当該力によって前記クランパを前記シリンダの内壁に押圧することにより前記第２油圧室と前記第１油圧室を固定することを特徴とする請求項３に記載のシリンダ装置を提供する。
請求項６に記載の発明では、前記第１油圧室は、前記出力ロッドを出力方向に押圧する出力ピストンを備えていることを特徴とする請求項３、請求項４、又は請求項５に記載のシリンダ装置を提供する。
請求項７に記載の発明では、前記第１油圧室の前記出力ピストンは、前記第１油圧室に増幅されて発生した油圧が前記出力ロッドに働いて推力を出力する状態でも移動せず、前記出力ロッドに出力だけを伝達することを特徴とする請求項６に記載のシリンダ装置を提供する。
請求項８に記載の発明では、前記空圧室は、前記第１油圧室を加圧する第１ピストンを備えた第１空圧室と、前記第２油圧室を加圧する第２ピストンを備えた第２空圧室と、前記第１空圧室と前記第２空圧室を連通する連通孔とから構成され、前記第１空圧室は、第１吸排気口を有すると共に前記第２空圧室の前記一端側に形成されている、ことを特徴とする請求項３から請求項７までのうちの何れか１の請求項に記載のシリンダ装置を提供する。
請求項９に記載の発明では、前記第１ピストンは、前記第１空圧室の圧力で、前記出力ロッドが押圧対象に当接するまで、又は、前記第１油圧室が移動可能な前記他端側の端部に到達するまで、前記第２空圧室、前記第１油圧室、及び前記第２油圧室を前記他端側に移動する、ことを特徴とする請求項８に記載のシリンダ装置を提供する。
請求項１０に記載の発明では、前記第２油圧室の前記第２ピストンが前記第２油圧室に増幅した油圧を発生させる際の、前記第２ピストンの移動量が、前記第２ピストンに配設された前記第２油圧室のシール部材の弾性変形量の範囲内である、ことを特徴とする請求項９に記載のシリンダ装置を提供する。
請求項１１に記載の発明では、前記第１空圧室は、第１吸排気口を有し、前記第１空圧室と前記第２空圧室を連通する連通孔を具備したことを特徴とする請求項９又は、請求項１０に記載のシリンダ装置を提供する。
請求項１２に記載の発明では、前記第１油圧室は、前記第２油圧室の前記他端側に形成されており、前記第１ピストンは、前記第２空圧室と前記第２油圧室を貫通して前記第１油圧室まで形成されていることを特徴とする請求項９、請求項１０、又は請求項１１に記載のシリンダ装置を提供する。
請求項１３に記載の発明では、前記シリンダ内の他端側に設けられ、第２吸排気口を有し、前記油圧室を前記一端側に押圧する第３空圧室を具備したことを特徴とする請求項１１、又は請求項１２に記載のシリンダ装置を提供する。
請求項１４に記載の発明では、前記出力ロッドの移動時に、当該出力ロッドの中心軸の周りの回転角度を変化させる回転角度変化手段を具備したことを特徴とする請求項１から請求項１３までのうちの何れか１の請求項に記載のシリンダ装置を提供する。
請求項１５に記載の発明では、前記回転角度変化手段は、前記出力ロッドと、当該出力ロッドに対面する摺動面のうち、一方の側に形成された突起部材と、他方の側に形成され、当該突起部材と係合すると共に前記出力ロッドの移動方向に形成された溝部と、の摺動機構によって、前記出力ロッドの回転角度を変化させることを特徴とする請求項１４に記載のシリンダ装置を提供する。
請求項１６に記載の発明では、請求項１１に記載のシリンダ装置と、前記シリンダ装置に対してワークを所定位置に設置するワーク設置手段と、前記シリンダ装置を駆動して、前記出力ロッドに装着した工具で前記設置したワークをプレスするプレス手段と、前記プレスしたワークを前記所定位置から離脱する離脱手段と、を具備したことを特徴とするプレス装置を提供する。
請求項１７に記載の発明では、請求項１３に記載したシリンダ装置と、前記シリンダ装置に対してワークを所定位置に設置するワーク設置手段と、前記シリンダ装置を駆動して、前記出力ロッドに装着した工具で前記設置したワークを押圧しクランプする手段と、前記クランプしたワークを前記所定位置から離脱する離脱手段と、を具備したことを特徴とするワーククランプ装置を提供する。
請求項１８に記載の発明では、請求項１３のシリンダ装置を動作させるシリンダ装置動作方法であって、第２吸排気口から第３空圧室を加圧すると共に第１吸排気口から第１空圧室と第２空圧室を減圧することにより第１油圧室と第２油圧室を一端側に移動させて初期状態に設定する第１ステップと、前記第１吸排気口から前記第１空圧室と前記第２空圧室を加圧すると共に前記第２吸排気口から前記第３空圧室を減圧することにより前記第１空圧室と前記第２空圧室を他端側に移動させて、前記出力ロッドを押圧対象に当接させ、又は、前記第１油圧室が移動可能な前記他端側の端部に到達させる、第２ステップと、前記第１吸排気口から更に加圧して前記固定手段を動作させ、前記第１油圧室と前記第２油圧室をシリンダに固定する第３ステップと、前記第１吸排気口から更に加圧して前記油圧増幅手段を動作させ、前記出力ロッドを前記押圧対象に押圧する第４ステップと、前記第２吸排気口から前記第３空圧室を加圧すると共に前記第１吸排気口を減圧して前記第１油圧室と前記第２油圧室を前記一端側に移動させて初期状態に復帰させる第５ステップと、を有することを特徴とするシリンダ装置動作方法を提供する。
請求項１９に記載の発明では、請求項１３に記載のシリンダ装置を動作させてワークを所定位置にクランプする方法であって、ワークを所定位置に設置する第１ステップと、前記シリンダ装置を駆動して、前記出力ロッドに装着した工具がワークに当接し停止するまで、又は、前記第１油圧室が移動可能な前記他端側の端部に到達し停止するまで、前記第１空圧室の空圧力で移動させる第２ステップと、空圧力で移動させる第２ステップと、前記固定手段により前記第１油圧室と前記第２油圧室を固定する第３ステップと、前記油圧増幅手段により前記第１油圧室の油圧力が増幅される第４ステップと、第４ステップにより増幅された油圧圧力により前記出力ロッドに装着した工具がワークを油圧力で押圧し所定の位置にクランプする第５ステップと、を有することを特徴とするワークのクランプ方法を提供する。
請求項２０に記載の発明では、請求項１６に記載のプレス装置を動作させてワークをプレスする方法であって、前記シリンダ装置を駆動して、前記出力ロッドの位置を初期状態に戻す第１ステップと、ワークを所定位置に設置する第２ステップと、前記シリンダ装置を駆動して、前記出力ロッドに装着した工具がワークに当接し停止するまで、又は、前記第１油圧室が移動可能な前記他端側の端部に到達し停止するまで、前記第１空圧室の圧力で移動させる第３ステップと、前記固定手段により前記第１油圧室と前記第２油圧室を固定する第４ステップと、前記油圧増幅手段により前記第１油圧室の油圧力が増幅される第５ステップと、第５ステップにより増幅された油圧力により前記出力ロッドに装着した工具がワークを油圧力で押圧し、ワークをプレスする第６ステップと、前記シリンダ装置を駆動して、前記出力ロッドと共に前記出力ロッドに装着した工具を空圧力で前記ワークから離脱させる第７ステップと、プレスが完了したワークを所定の位置から離脱する第８ステップと、を有することを特徴とするワークのプレス方法を提供する。
請求項２１に記載の発明では、前記空圧室は、前記第１油圧室を加圧する第１ピストンを備えた第１空圧室と、前記第２油圧室を加圧する第２ピストンを備えた第２空圧室とから構成され、前記第２空圧室は、前記第２油圧室の前記一端側に配設され、前記第１空圧室は、前記第２油圧室の前記他端側に配設され、前記第２空圧室を加圧する第１吸排気口と、前記第２空圧室と前記第２油圧室を貫通して前記第１空圧室を加圧する第３吸排気口と、を備える、ことを特徴とする請求項３から請求項７までのうちの何れか１の請求項に記載のシリンダ装置を提供する。
請求項２２に記載の発明では、前記出力ロッドは、第２空圧室と前記第２油圧室、及び前記シリンダにおける前記一端側の外部まで貫通し、前記第３吸排気口は、前記出力ロッドの前記一端側から、前記出力ロッド内の一部を通り、前記第１空圧室を加圧する、ことを特徴とする請求項２１に記載のシリンダ装置を提供する。
請求項２３に記載の発明では、前記出力ロッドは、前記シリンダの全長における前記一端側の外部から前記他端側の外部まで貫通し、前記第３吸排気口は、前記出力ロッドの前記他端側から、前記出力ロッド内の一部を通り、前記第１空圧室を加圧する、ことを特徴とする請求項２１に記載のシリンダ装置を提供する。
請求項２４に記載の発明では、前記第２油圧室を有する入力側ハウジングと、前記第１空圧室及び前記第１油圧室３１を有する出力側ハウジングを備え、前記入力側ハウジングは、前記出力側ハウジングの前記一端側に固定されている、ことを特徴とする請求項２１、請求項２２、又は請求項２３に記載のシリンダ装置を提供する。
請求項２５に記載の発明では、前記第２ピストンは、前記入力側ハウジングと前記第２空圧室との間に配設され、前記第２空圧室からの圧力で前記他端側に移動し、当該移動により前記第２油圧室を加圧するロッド部分を備える、ことを特徴とする請求項２４に記載のシリンダ装置を提供する。
請求項２６に記載の発明では、請求項２５のシリンダ装置を動作させるシリンダ装置動作方法であって、前記第１吸排気口から前記第２空圧室を加圧することで、前記第２ピストンと、前記入力側ハウジングと前記出力側ハウジングを、前記他端側に移動させる移動ステップと、前記出力ロッドを押圧対象に当接させることで、前記入力側ハウジングと、前記出力側ハウジングの移動を停止させる移動停止ステップと、前記第１吸排気口から前記第２空圧室を更に加圧して、前記第２ピストンを前記他端側に移動させることで、前記第２油圧室を前記ロッド部分で加圧して前記固定手段を動作させ、前記入力側ハウジングと前記出力側ハウジングを前記シリンダに固定する固定ステップと、前記固定の後、前記第３吸排気口から第１空圧室を加圧して前記油圧増幅手段を動作させ、前記出力ロッドの先端から増幅された油圧による推力を発生させる推力発生ステップと、を有することを特徴とするシリンダ装置動作方法を提供する。
【発明の効果】
【０００８】
本発明は、空圧室によって油圧室をシリンダ内で移動させることにより、ストロークの確保と推力の確保を両立させることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】第１実施形態のシリンダ装置を説明するための図である。
【図２】プレス加工を説明するための図である。
【図３】第２実施形態のシリンダ装置を説明するための図である。
【図４】第３実施形態のシリンダ装置を説明するための図である。
【図５】第４実施形態のシリンダ装置を説明するための図である。
【図６】第５実施形態のシリンダ装置を説明するための図である。
【図７】第５実施形態の部品図である。
【図８】第５実施形態の動作状態を表す説明図である。
【図９】第６実施形態のシリンダ装置を説明するための図である。
【図１０】第７実施形態のシリンダ装置を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
（第１実施形態の概要）
従来のエアハイドロシリンダの場合、エアシリンダ部分では、ストロークは大きいが推力が小さいという特徴があり、油圧シリンダ部分では、ストロークは小さいが推力が大きいという特徴がある。
そこで。本実施形態のシリンダ装置１（図１）では、空圧室２０から成る空圧系に、油圧室３０から成る油圧系をシリンダ２内でスラスト方向に移動させる機能と、移動後に油圧室３０を加圧して油圧を発生させる機能を持たせることにより、必要なストロークを確保すると共に必要な推力を発生する。
【００１１】
より詳細には、空圧室２０は、第１ピストン１１を加圧する第１空圧室２１と、第２ピストン１２を加圧する第２空圧室２２から構成されている。
第１空圧室２１と第２空圧室２２は、抜止めボルト１７の内部に形成された貫通孔によって連通している。
【００１２】
一方、油圧発生部５５は、油圧室３０を内蔵しており、更に、油圧室３０は、第１ピストン１１を介して第１空圧室２１により加圧される第１油圧室３１と、第２ピストン１２を介して第２空圧室２２により加圧される第２油圧室３２から構成されている。
油圧発生部５５は、シリンダ２内をスラスト方向に移動できるようになっており、第２油圧室３２は、油圧によって薄肉部１５をラジアル方向に弾性変形させ、移動する油圧発生部５５をシリンダ２内で固定する機能を有している。
第１油圧室３１は、固定により高まった第１油圧室３１の油圧を出力ロッド７に出力する。
【００１３】
シリンダ装置１の動作は、以下の通りである。
まず、第１吸排気口５を開放すると共に第２吸排気口６からエアを注入し、油圧発生部５５を第１吸排気口５の側に寄せて初期状態にセットする。
次に、第２吸排気口６を開放して第１吸排気口５からエアを注入する。
これにより第１空圧室２１が加圧され、第１ピストン１１が押されて油圧発生部５５が第２吸排気口６の側に移動する。これにより出力ロッド７の十分なストロークが得られる。
【００１４】
出力ロッド７が爪７６などの工具を介してワーク１００に当接すると油圧発生部５５の移動が止められる。油圧発生部５５の内部にある第２油圧室３２は、出力側に蓋３４が内壁として構成されており、第２空圧室２２の第２ピストン１２とで内部の油を挟んだ構造をしている。
第１ピストン１１と第２ピストン１２に使用されているシール部材は材質が異なり、第２ピストン１２のシール部材の方が摺動抵抗が小さく、より早く動作を開始し、より早く動作を完了するようになっている。この第１ピストン１１と第２ピストン１２のシール部材の摺動抵抗の違いは、材質の違いによる摩擦抵抗の差に基づくが、形状や、締め代の差に基づくようにしてもよい。
油圧発生部５５の移動が停止して内部隔壁である蓋３４の移動が止まると、入力側から第２ピストン１２により押圧されるので内部圧力が上昇する。同様に油圧発生部５５の内部にある第１油圧室３１は、出力ロッド７と第１空圧室２１の第１ピストン１１で挟まれており、出力側を出力ロッド７で移動が止められると、入力側から第１ピストン１１により押圧されるので内部圧力が上昇する。
この時、摺動抵抗が小さい第２ピストン１２の方が早く動くので、第２油圧室３２による油圧で薄肉部１５が先に弾性変形し、シリンダ２の内周面に当接して、摩擦によって油圧発生部５５がシリンダ２に固定される。
【００１５】
油圧発生部５５が固定されると、第１吸排気口５から供給されるエアにより、第１ピストン１１と第２ピストン１２が第１油圧室３１と第２油圧室３２を更に加圧する。
これにより第２油圧室３２で高まった油圧が更に薄肉部１５をシリンダ２の内周面に押圧し、より固定が堅持される。油圧発生部５５がシリンダ２に固定されると第１油圧室３１の油圧力によって第３ピストン１３を前進させる推力が大きくなるので、さらに高められた第１油圧室３１の油圧力が第３ピストン１３を介して出力ロッド７に出力され、油圧による大きな推力がワーク１００に印加される。
以上のようにして、シリンダ装置１は、エアシリンダ装置による長いストロークと、油圧シリンダによる大きな油圧の両方を兼ね備えることができる。
【００１６】
（第１実施形態の詳細）
図１（ａ）は、第１実施形態に係るシリンダ装置１のスラスト方向（中心線の方向）の断面図を示しており、図１（ｂ）は、部品図を示している。
なお、図１（ａ）では、図面の複雑化を避けるためＯリングを省略してある。省略したＯリングは、エアや油などの流体を封じる空間を構成する部材間に配設されることで、当該空間をシールし、流体の遺漏を防ぐために設置されるもので、図１（ｂ）の部品図では、Ｏリングも図示してある。
【００１７】
シリンダ装置１は、シリンダ２の両開放端を蓋３、４で塞いで構成されており、内部には、第１空圧室２１の第１ピストン１１によってスラスト方向に移動する油圧発生部５５が収納（内蔵）されている。
【００１８】
油圧発生部５５は、ピストンハウジング１４を筐体とし、その内部に収納された第２空圧室２２、第２油圧室３２、及び第１油圧室３１などから構成された油圧発生機能を有するアセンブリである。
油圧発生部５５は、第１空圧室２１の圧力により出力側（第２吸排気口６の側）に移動する。そして、第２油圧室３２は、油圧によって移動した油圧発生部５５をシリンダ２内で固定し、第１油圧室３１は固定されることによって内部で高まった油圧を出力ロッド７の１方向に推進力として出力する。
【００１９】
出力ロッド７は、第２油圧室３２、第２空圧室２２、第１空圧室２１を貫通して入力側（第１吸排気口５の側）に蓋３の外部まで延設され、換言すれば、シリンダ２の一端側の外部まで延設されている。また、出力ロッド７は、先端に設置された爪７６をシリンダ装置１の側に引き寄せることにより、シリンダ２の一端側においてワーク１００をワーク設置台１０１に押圧する。
【００２０】
このように、シリンダ装置１は、シリンダ内を空圧室の圧力で他端側（出力側）に移動する油圧室を備えており、当該油圧室は、出力ロッド７が設けられた第１油圧室３１と、固定手段が設けられた第２油圧室３２から構成されている。
【００２１】
シリンダ装置１を構成する部品の材質は、アルミニウム、ステンレス、鉄などの金属である。
シリンダ装置１の大きさは、一例として、外径が２０ミリ程度、ストローク長さが５０ミリ程度であるが、これよりも大きくても、あるいは、小さくてもよい。以上が、シリンダ装置１の構成の概略である。
【００２２】
以下では、第１吸排気口５が形成された一端側を加圧用のエアが入力される側であるため入力側と呼び、第２吸排気口６が形成された他端側を油圧が出力される側であるため出力側と呼ぶことにする。このため、出力ロッド７は、入力側に形成されている。
また、シリンダ２内の部品が最も入力側に位置する図１（ａ）に示した状態を初期状態と呼ぶことにする。
【００２３】
シリンダ２は、両端面が開放された円筒部材であって、シリンダ装置１の筐体を構成している。
シリンダ２の入力側端部は、円柱状の部材で構成された蓋３によって閉塞されている。
蓋３の出力側には、シリンダ２を挿入する凹部４３が形成されており、シリンダ２の入力側端部の外周に形成された雄ネジと凹部４３の内周面に形成された雌ネジを嵌合させることにより、シリンダ２と蓋３は、ネジ止めされて接合されている。
また、蓋３の中心線上には、出力ロッド７を挿通して蓋３の外部に延出するための貫通孔が形成されている。
【００２４】
シリンダ２内の入力側の端部部分には、シリンダ２の内壁に沿ってスラスト方向に摺動する第１ピストン１１が設けられている。
第１ピストン１１の入力側端面と凹部４３の底面は対面しており、凹部４３の底面には、溝が形成された凸部４４が形成されている。
【００２５】
凸部４４により、第１ピストン１１の入力側への移動範囲が規制されるため、第１ピストン１１が最も入力側に寄った場合でも、凹部４３、第１ピストン１１の端面、及びシリンダ２の内壁で囲まれた空間が形成される。
蓋３の側面には、第１吸排気口５から当該空間に連通する吸排気路が形成されており、これによって、第１吸排気口５からの吸気や排気によって加減圧が可能な第１空圧室２１が当該空間に形成される。
凸部４４に溝が形成されているのは、第１吸排気口５からエアが供給された場合に、第１ピストン１１の端面全体にエアが速やかに行き渡るようにするためである。
【００２６】
第１ピストン１１の出力側端面には、後述の抜止めナット１８、第２空圧室２２、第２ピストン１２、張出部５７、第２油圧室３２、蓋３４を中心線に沿って貫通して第１油圧室３１に至るロッド部分５０がスラスト方向に形成されている。
ロッド部分５０は、円筒形状に形成されており、中心線に沿って第１ピストン１１を貫通して出力ロッド７を摺動可能に挿通する貫通孔が形成されている。
【００２７】
このように、第１油圧室３１は、第２油圧室３２の他端側（出力側）に形成されており、第１ピストン１１は、第２空圧室２２と第２油圧室３２を貫通して第１油圧室３１まで形成されている。
第１ピストン１１は、油圧発生部５５をシリンダ２内で出力側に移動させる機能と、第１油圧室３１を加圧して出力ロッド７に油圧を出力させる機能を有している。
【００２８】
第１ピストン１１の出力側には、油圧発生部５５が配置されている。
油圧発生部５５は、略円筒状の形状を有するピストンハウジング１４を筐体とし、当該筐体内に形成されている第２空圧室２２、第２油圧室３２、第１油圧室３１を駆動して油圧を発生させる油圧発生用のアセンブリである。
【００２９】
ピストンハウジング１４は、入力側から第２空圧室２２、第２油圧室３２、第１油圧室３１を形成する内部形状を有する概略円筒形の部材である。
ピストンハウジング１４の中央部には、シリンダ２の内周面と所定のクリアランスを隔てて摺動する薄肉部１５が外筒部に形成されており、薄肉部１５の両側の部分は、薄肉部１５よりも外径が小さく形成されている。
【００３０】
ピストンハウジング１４の入力側の端部には、ピストンハウジング１４の開口部を閉塞する抜止めナット１８が、ピストンハウジング１４に形成された雌ネジと、抜止めナット１８に形成された雄ネジを嵌合させることによりネジ止めされて固定されている。
第１ピストン１１と抜止めナット１８の間には、両者を離れる方向に付勢するコイルバネ１９が設けられている。
コイルバネ１９は、第１ピストン１１の出力側端面と抜止めナット１８の入力側端面の対応する位置に形成された凹部に設置されている。
【００３１】
また、第１ピストン１１には、抜止めボルト１７を挿通するための貫通孔が形成されており、抜止めナット１８には、抜止めボルト１７を固定するためのネジ孔が貫通して設けられている。
抜止めナット１８の貫通孔は、入力側がザグリ加工されており、第１ピストン１１の貫通孔から当該ザグリ加工された部分まで円筒部材であるカラー１６が挿入されている。
【００３２】
そして、カラー１６には、抜止めボルト１７が挿入され、抜止めボルト１７の先端が抜止めナット１８に形成された雌ネジに嵌合してネジ止めされている。
また、第１ピストン１１の貫通孔の入力側は、ザグリ加工されており、抜止めボルト１７の頭部が当該ザグリ部分に当接することにより、第１ピストン１１の抜けを防止している。
【００３３】
図示しないがカラー１６の外周面と第１ピストン１１の貫通孔の内周面の間にはＯリングが設けられており、第１ピストン１１は、カラー１６に対してスラスト方向に摺動することができる。
このように、第１ピストン１１は、コイルバネ１９によって抜止めナット１８から離れる方向に付勢されると共に、抜止めボルト１７によって、第１ピストン１１が抜止めナット１８から所定距離以上離れないように最大離隔量が規制されている。
【００３４】
この最大離隔量は、第１ピストン１１の出力側端面と抜止めナット１８の入力側端面の間に、第１ピストン１１が抜止めナット１８側に押し込まれるストロークを確保するための間隙５１が形成される量に設定されている。
以上の構成によって、初期状態では、コイルバネ１９によって第１ピストン１１と抜止めナット１８は、抜止めボルト１７によって規制される量だけ離れているが、第１空圧室２１に圧力が加わって、第２油圧室により油圧発生部５５が固定されるか、油圧発生部５５が蓋４と当接し移動できなくなると、第１ピストン１１は、抜止めナット１８に接近できるようになる。
なお、この際に、間隙５１にあった空気は、後述の貫通孔４０からピストンハウジング１４の外周とシリンダ２の内周の間の空間を経由して第３空圧室４１に排出される。
【００３５】
抜止めナット１８の出力側には、凹部が形成されており、ピストンハウジング１４内で抜止めナット１８の出力側に配置された第２ピストン１２の端面と当該凹部が形成する空間により第２空圧室２２が形成される。
また、抜止めナット１８の中心線上には、ロッド部分５０を摺動可能に挿通する貫通孔が形成されている。
抜止めボルト１７には、中心線に沿って貫通孔が形成されており、当該貫通孔を介して第１空圧室２１と第２空圧室２２は、連通している。
【００３６】
このように、シリンダ装置１は、シリンダ内の一端側（入力側）に形成された空圧室（空圧室２０）を備えており、当該空圧室２０は、第１油圧室３１を加圧する第１ピストン１１を備えた第１空圧室２１と、第２油圧室３２を加圧する第２ピストン１２を備えた第２空圧室２２と、から構成されている。
そして、第１空圧室２１は、第２空圧室２２の一端側に設けられており、第１吸排気口５を有している。
更に、第１ピストン１１は、第１空圧室２１と第２空圧室２２を連通する連通孔を有している。
【００３７】
第２ピストン１２の出力側には、第２油圧室３２を形成するために、シリンダ２の内周面から中心線方向に張り出した張出部５７が形成されている。
第２ピストン１２の出力側端面と、張出部５７の入力側端面の間には、張出部５７から離れる方向に第２ピストン１２を付勢するコイルバネ３３が設置されており、コイルバネ３３の中心を第１ピストン１１のロッド部分５０、第２ピストン１２のロッド部分５８、及び出力ロッド７が挿通している。
【００３８】
以上の構成によって、初期状態では、第２ピストン１２の入力側端面は、抜止めナット１８の凹部の縁部分先端に当接し、第２ピストン１２の出力側端面と張出部５７の入力側端面の間には、第２ピストン１２が張出部５７側に押し込まれるストロークを確保するための間隙５２が設けられている。
また、ピストンハウジング１４の間隙５２が形成された部分には、第２ピストン１２が張出部５７の方に移動する際に、間隙５２の空気をピストンハウジング１４とシリンダ２の間の空間に逃がすための貫通孔４０が形成されている。
【００３９】
張出部５７の中心線上には、第２油圧室３２に至る貫通孔が設けられており、第２ピストン１２のロッド部分５８が摺動可能に挿入されている。
更に、ロッド部分５８は、中心線上に第２ピストン１２を貫通する貫通孔が形成されており、第１ピストン１１のロッド部分５０が当該貫通孔を摺動可能に挿通している。
このようにロッド部分５８は、円筒状に形成されており、張出部５７を貫通して第２油圧室３２に露出した端部が第２油圧室３２の油を加圧するピストンとして機能する。
【００４０】
ここで、第１空圧室２１と第２空圧室２２のエアの圧力をＰ１、第２空圧室２２における第２ピストン１２の断面積（エアから圧力を受ける部分をスラスト方向に投影した面積、以下同様）をＳ１、第２油圧室３２におけるロッド部分５８の断面積をＳ２、コイルバネ３３が第２ピストン１２を付勢する力をＦ１とすると、第２油圧室３２の油圧Ｐ２は、Ｐ２＝（Ｐ１・Ｓ１−Ｆ１）／Ｓ２となる。そのため、（Ｐ１・Ｓ１−Ｆ１）／Ｓ２＞Ｐ１なら、第２空圧室２２の圧力が増幅されて第２油圧室３２に伝達される。
油圧発生部５５は、この条件が満たされるように構成されており、第２油圧室３２は、増大した油圧で油圧発生部５５を強固に固定する。
【００４１】
第２油圧室３２は、入力側が張出部５７で仕切られ、外周部分がピストンハウジング１４の薄肉部１５で仕切られ、出力側が蓋３４で仕切られた空間で構成されており、油圧用の油が充填されている。
第２油圧室３２は、第２ピストン１２がスラスト方向の力によって張出部５７の方に押圧されると、ロッド部分５８が第２油圧室３２に挿入されるため、上記の式に従って加圧される。特に出力ロッド７がワーク１００に当接すると（より詳細には、出力ロッド７の先端に取り付けられた爪７６がワーク１００に当接すると）、急激に加圧される。
【００４２】
第２油圧室３２は、第２ピストン１２がスラスト方向の力によって張出部５７の方に押圧されると、ロッド部分５８が第２油圧室３２に挿入されるため、上記の式に従って加圧される。この時、加圧された圧力は周囲の内壁を均等に押圧する。第２油圧室３２の内壁のスラスト方向の断面積は、入力側と出力側を比較すると、出力側よりもロッド部分５８の端面積の分だけ入力側の方が小さい。このため、第２油圧室３２内部の油が内壁を押圧する力は断面積が大きい出力側の方が大きくなるので、第２油圧室３２には出力側へ移動しようとする力が働く。
この時、空圧室２１と空圧室２２には同時にエアが供給されるので、第２ピストン１２と第１ピストン１１は同時に動作を開始する。そのため同時に第１油圧室３１にも油圧力が発生し始める。第１油圧室３１で発生した油圧力は、蓋３４の出力側端面を押圧するので、油圧発生部５５には入力側へ移動しようとする力が発生する。
この出力側と入力側に移動させようとする相反する力の関係において、第２油圧室３２による出力側へ移動しようとする力の方が大きい場合は、油圧発生部５５には第２油圧室３２により出力ロッド７を押圧する方向に力が作用するが、出力ロッド７は移動できないので油圧発生部５５もその場で停止する。
そして第２油圧室３２内部で高まった油圧は、出力ロッド７の停止に伴いスラスト方向に移動できなくなり、剛性が弱い薄肉部１５に圧力が作用し、矢線で示したラジアル方向（中心線から外に向かう方向）に弾性変形して膨張し、薄肉部１５の外周面がシリンダ２の内周面に押圧される。これにより、薄肉部１５とシリンダ２の間に摩擦力が発生し、油圧発生部５５がシリンダ２内でスラスト方向に固定される。
一方、第１油圧室３１による入力側へ移動させる力の方が大きい場合は、第１ピストン１１よりも第２ピストン１２の方がシール部材による摺動抵抗が小さく、より早く動作するので、第１ピストン１１が間隙５１の隙間を動き切る前（第１ピストン１１が抜止めナット１８に当接する前）に第２ピストン１２の動作が完了し、剛性が弱い薄肉部１５に圧力が作用し、外周面がシリンダ２の内周面に押圧して、油圧発生部５５がシリンダ２内でスラスト方向に固定される。
【００４３】
このように、シリンダ装置１は、空圧室が油圧室に与えるスラスト方向の力からラジアル方向の力を発生させ、当該ラジアル方向の力によって油圧室をシリンダ２内に固定する固定手段を備えている。
そして、当該油圧室は、空圧室が油圧室に与える他端側方向（出力側）の力と出力ロッドが油圧室に与える一端側方向（入力側）の力を受けて油圧を発生させている。
より詳細には、当該固定手段（薄肉部１５）は、第２油圧室３２の油圧によってラジアル方向の力を発生させ、当該ラジアル方向の力によって弾性変形した第２油圧室３２の側壁をシリンダ２の内壁に押圧することにより第２油圧室３２と第１油圧室３１を固定している。
【００４４】
蓋３４は、外周面に雄ネジが形成されており、ピストンハウジング１４の出力側端部に形成された雌ネジにねじ込んで固定されている。
蓋３４の中心には、貫通孔が形成されており、当該貫通孔には、第１ピストン１１のロッド部分５０の先端部分が挿入されている。
【００４５】
蓋３４の出力側には、中心線に沿って入力側に出力ロッド７が形成された第３ピストン１３が配置されており、蓋３４の出力側端面、ロッド部分５０の先端部分の端面、第３ピストン１３の入力側端面、後述する給油口栓３８の入力側端面、及びピストンハウジング１４の内周面で空間によって仕切られた第１油圧室３１が形成されている。
このように、第１油圧室３１は、出力ロッド７を出力方向に押圧する出力ピストン（第３ピストン１３）を備えている。
【００４６】
第３ピストン１３には、出力側端面と入力側端面を連通し、第１油圧室３１に至る給油路が形成されており、当該給油路の出力側には、第１油圧室３１に給油してからこれを密閉するための給油口栓３８がネジ機構により固定されている。
【００４７】
出力ロッド７は、第１油圧室３１を貫通し、更に、ロッド部分５０の内部や蓋３の貫通孔を経由することにより第２油圧室３２、第２空圧室２２、第１空圧室２１を貫通して蓋３の外部まで延設されている。
出力ロッド７の先端には、出力ロッド７の軸方向から直角方向に張り出した爪７６が形成されている。
爪７６は、出力ロッド７が出力方向に移動すると蓋３の側に引き寄せられ（引き込まれ）、爪７６の出力側端面がワーク設置台１０１の上に設置されたワーク１００を出力側に押圧する。
【００４８】
当該構成により、第１ピストン１１がピストンハウジング１４に近づくと、ロッド部分５０が第１油圧室３１に挿入されて第１油圧室３１の油が加圧され、出力ロッド７が当該加圧された油圧を受けて出力側に移動する。
ここで、第１空圧室２１と第２空圧室２２のエアの圧力をＰ１、第１空圧室２１における第１ピストン１１の断面積をＳ３、第１油圧室３１の油圧をＰ３、第１油圧室３１における第１ピストン１１の断面積をＳ４とする。
この場合、Ｐ３＝Ｓ３・Ｐ１／Ｓ４となり、Ｓ３＞Ｓ４なら、第１空圧室２１の圧力が増幅されて第１油圧室３１に伝達される。
【００４９】
また、第１油圧室３１における第３ピストン１３の断面積をＳ５とすると、出力ロッド７がワーク１００を押圧する力Ｆは、Ｆ＝Ｐ１・Ｓ３・Ｓ５／Ｓ４となる。
【００５０】
シリンダ装置１の油圧系（油圧室３０）は、第１空圧室２１の圧力がピストン１１のロッド部分５０により第１油圧室３１で増幅されて、ワーク１００の加工に必要な力Ｆ３を出力ロッド７により発揮するように（推力が増大するように）設定されている。
このようにシリンダ装置１は、空圧室２０が第１油圧室３１に発生させる油圧を増幅する油圧増幅手段（ピストン１１、ロッド部分５０）と、油圧増幅手段及び空圧室を貫通してシリンダ２の一端側（入力側）の外部にまで延設され、当該増幅した油圧を一端側で出力する出力ロッド７を備えており、当該油圧増幅手段は、第１油圧室３１に発生した油圧を増幅して出力ロッド７に出力している。
【００５１】
ピストンハウジング１４の出力側の開放端には、ネジ溝が形成されており、中心に出力ロッド７を挿通する貫通孔が形成された抜止めナット３７がネジ止めされている。
第３ピストン１３の出力側端面と、抜止めナット３７の入力側端面の間には、第３ピストン１３が出力方向に移動するストロークを確保するための間隙５４が形成されており、抜止めナット３７の端面には、第３ピストン１３の移動の際に間隙５４の空気を挿通させる貫通孔５３が形成されている。
なお、第３ピストン１３の出力側端面と、抜止めナット３７との間隙５４にバネ（図示しない）を配設するようにしてもよい。このバネは、第３ピストン１３を入力側に押圧する補助として機能する。
【００５２】
蓋４は、円柱状の部材であって、入力側にシリンダ２を挿入するための凹部が形成されている。
当該凹部の内周面には雌ネジが形成されており、これがシリンダ２の対応する外周面に形成された雄ネジと嵌合することにより両者は、ネジ止めされている。
当該凹部の底面には、蓋３の凸部４４と同様に、溝が形成された凸部が形成されている。
【００５３】
更に、蓋４の側面には、第２吸排気口６からシリンダ２の内部に連通する吸排気路が設けられており、シリンダ２内の出力側には第２吸排気口６から吸排気される第３空圧室４１が形成されている。
第３空圧室４１は、第１吸排気口５を開放して第２吸排気口６からエアを供給することにより、油圧発生部５５を入力側に移動して、シリンダ装置１を初期状態に復帰させるのに用いられる。
このように、シリンダ装置１は、シリンダ内の他端側に設けられ、第２吸排気口６を有し、油圧室（油圧室３０）を一端側に押圧する第３空圧室４１を備えている。
【００５４】
以上のように構成されたシリンダ装置１は、次のようにして動作する。
まず、第１吸排気口５を開放して空圧室２０（第１空圧室２１、第２空圧室２２）を減圧しつつ、第２吸排気口６からエアを供給して、空圧室２０、油圧室３０（第１油圧室３１、第２油圧室３２）を初期状態に設定する。
次に、第２吸排気口６を開放して第３空圧室４１を減圧しつつ、第１吸排気口５からエアを供給する。
【００５５】
すると、第１空圧室２１と第２空圧室２２の気圧が上昇し、第１ピストン１１が油圧発生部５５を押圧することにより、出力ロッド７の爪７６がワーク１００に当接するまで油圧発生部５５が出力側にスライドして移動する。
このように、第１ピストン１１は、第１空圧室２１の圧力で、出力ロッド７が押圧対象（ワーク１００）に当接するまで、第２空圧室２２、第１油圧室３１、及び第２油圧室３２を他端側（出力側）に移動している。
【００５６】
油圧発生部５５が移動して出力ロッド７の爪７６がワーク１００に当接すると、第１ピストン１１が第１油圧室３１を圧し、第２ピストン１２が第２油圧室３２を圧するため、第１油圧室３１と第２油圧室３２の油が加圧されてこれらの油圧が上昇する。
この時油圧発生部５５は、第２油圧室３２のスラスト方向の内壁の断面積において、出力側の断面積が入力側の断面積よりもロッド部分５８の端面積部分だけ大きいため、面積差分だけ押圧力が出力ロッド７の方向に発生する。
この時、第１油圧室３１に発生した油圧力は、蓋３４の出力側端面を押圧するので、油圧発生部５５には入力側へ移動しようとする力が発生する。
この出力側と入力側に移動させようとする相反する力の関係において、第２油圧室３２による出力側へ移動しようとする力の方が大きい場合は、出力ロッド７の爪７６がワークに当接して停止しているので、油圧発生装置５５も移動が停止する。
これにより第２油圧室３２内部の油はスラスト方向に移動できないので内部圧が更に上昇し、薄肉部１５をラジアル方向に押圧して弾性変形させ、シリンダ２の内周面に当接させる。これにより油圧発生部５５がシリンダ２内で固定される。
一方、第１油圧室３１による入力側へ移動させる力の方が大きい場合は、第１ピストン１１よりも第２ピストン１２の方が摺動抵抗が小さく、より早く動作するので、第１ピストン１１が間隙５１の隙間を動き切る前に第２ピストン１２の動作が完了し、剛性が弱い薄肉部１５に圧力が作用し、外周面がシリンダ２の内周面に押圧して、油圧発生部５５がシリンダ２内でスラスト方向に固定される。
【００５７】
油圧発生部５５が固定された状態で、空圧室２０にさらにエアが供給されるため、第１油圧室３１、第２油圧室３２の油圧が更に上昇する。これにより薄肉部１５はさらにシリンダ２を押圧し、薄肉部１５の押圧力による把持力が上昇する。薄肉部１５による把持力が高まることにより、油圧発生部５５がスラスト方向に堅持され（油圧発生部５５が薄肉部１５でシリンダ２に固定され）、第１油圧室３１の油圧力が発生するスラスト方向の力を受けても動かなくなる。すると第１油圧室３１の油圧力が出力ロッド７に印加され、爪７６を介してワーク１００を油圧力で押圧する。
この時ワーク１００は、爪７６がワーク１００に当接後、押圧されてその場で固定されるのみで、出力ロッド７から印加される油圧力により移動もしくは変形等が無い場合は、第３ピストン１３が第１油圧室３１室内をスラスト方向に移動することがないので、第１油圧室３１内部の油を第３ピストン１３のＯリング（図１（ｂ）参照）の移動とともに外部に持ち出すことが無い。
また第２油圧室３２は、内部の油が密閉されていて体積が一定であるため、薄肉部１５がラジアル方向に膨らむと、そのラジアル方向の体積増加分だけスラスト方向の体積が減少して短くなり、短くなった分、第２ピストン１２が前進できる。薄肉部１５のラジアル方向の変形量は極わずかであり、そのためそれに伴うスラスト方向の変化量も僅かで、第２ピストン１２が移動する量も小さくほとんど動かない。そのため第２ピストン１２のＯリング（図１（ｂ）参照）が移動して第２油圧室３２内部の油を外部に持ち出すことがほとんど無い。本実施形態では、第２ピストン１２の移動量は、Ｏリング等のシール部材（第２ピストン１２に配設された第２油圧室３２のシール部材）の弾性変形範囲内の量になるよう設定されており、本実施形態では、Ｏリングが全く移動しないので内部油が外部に持ち出されることが無い。
ワーク１００に対する押圧処理が終了すると、第１吸排気口５を開放し、第１空圧室２１と第２空圧室２２を減圧する。
【００５８】
これにより、第１油圧室３１と第２油圧室３２の油圧が低下する。
第２油圧室３２では、薄肉部１５の弾性変形が復元力により戻り、油圧発生部５５の固定が解除される。また、第２ピストン１２は、コイルバネ３３の付勢力により初期状態の位置に戻る。
次に、シリンダ装置１を用いてワーク１００を押圧し、クランプする例を説明する。
シリンダ装置１にはワーク１００を押圧しクランプするのに最適なクランプ用部材が出力ロッド７の先端に組付いているものとする。
そして、シリンダ装置１は、ワーク１００を押圧し、クランプされる部材へのクランプ動作を次の順で行う。
（１）まず、第１吸排気口５を開放して第２吸排気口６にエアを供給することにより、シリンダ装置１を初期状態とし、これによってクランプ部材を後退させて、ワーク１００を所定の位置に設置する。この時ワーク１００は、押圧されても動かないように設置されている。
（２）そして、第２吸排気口６を開放して第１吸排気口５からエアを供給する。すると、エア駆動で出力ロッド７が出力方向に前進し、出力ロッド７の先端に取り付けたクランプ用部材がワーク１００に当接する。
（３）クランプ部材が当接すると、空圧室２０の圧力が高まって、油圧発生部５５がシリンダ２に固定され。出力ロッド７に油圧力による推力が発生する。これにより、強い力でワーク１００を押圧するので、ワーク１００がクランプされる部材に強く押し付けられ、クランプされる。
（４）ワーク１００をクランプされる部材から解放する場合は、第１吸排気口５を開放して第２吸排気口６からエアを供給し、エア駆動によりピストンロッド７を退避させ、次いでワーク１００を所定の位置から離脱させる。
以下、ワーク１００を交換しながら、以上のサイクルを繰り返す。
【００５９】
ここで、シリンダエンドでの油圧力発生について、すなわち、出力側のシリンダエンド（蓋４）に油圧発生部５５が当接した状態で油圧力を発生させる場合について説明する。この動作例は、出力ロッド７がワーク１００に当接しなくても油圧推進力を発生できる事例である。
以下その動作について説明する。
油圧発生部５５が前進し、シリンダエンド（蓋４）に当接すると、第２空圧室２２により第２ピストンが第２油圧室３２を押圧し、同時に第１空圧室２１により第１ピストンが第１油圧室３１を押圧する。油圧発生部５５は前進できないので、第２油圧室３２内部の油は蓋３４と第２ピストン１２とにより狭窄され加圧される。すると薄肉部１５が弾性変形し、シリンダ２の内壁を固定する。この時、第２ピストン１２の摺動抵抗の方が第１ピストン１１よりも小さいので早く動作し、第１ピストン１１が間隙５１の隙間を動き切る前に第２ピストン１２の動作が完了する。
油圧発生部５５がシリンダ２に固定されるとスラスト方向の把持力が上昇し剛性が高まるので、第１油圧室３１で発生するスラスト方向の油圧推力を受け止めることができ、出力ロッド７に油圧推進力が発生する。
これにより、出力ロッド７がワークに当接していない状態においても出力ロッド７に油圧推進力を印加することができる。
【００６０】
図２（ａ）は、シリンダ装置１を用いてプレス加工を行う例を説明するための図である。
図示しないプレス装置は、出力方向を下方にして（即ち、出力ロッド７を上に向けて）シリンダ装置１を固定している。
出力ロッド７に工具として取り付けられた爪７６の出力側には、下から設置台７３、部品７２、ピン７１の順で設置されている。設置台７３は、ワーク設置手段として機能している。
部品７２には、ピン７１を締まり嵌めにて挿入する貫通孔が形成されており、当該貫通孔には予めピン７１が仮挿入されている。
シリンダ装置１は、次の括弧で示した数字の順で仮挿入されたピン７１を圧入する。
【００６１】
（１）まず、第１吸排気口５を開放して第２吸排気口６にエアを供給することにより、シリンダ装置１を初期状態とし、これによって爪７６を上方に後退させて、設置台７３の上にピン７１を仮挿入した部品７２を所定位置に設置する。
（２）次に、第２吸排気口６を開放して第１吸排気口５からエアを供給する。
すると、エアによる駆動で出力ロッド７が出力方向（下方）に前進し、爪７６の端面がピン７１の先端に当接する。
【００６２】
（３）爪７６とピン７１が当接すると、空圧室２０の圧力が高まって、油圧発生部５５がシリンダ２に固定され、出力ロッド７が油圧で駆動される。これにより、強い力で爪７６がピン７１にプレスされて、ピン７１が部品７２の孔に圧入される。このようにプレス装置は、プレス手段を備えている。
（４）圧入が完了すると、第１吸排気口５を開放して第２吸排気口６からエアを供給し、エア駆動により爪７６を引き上げ、次いで部品７２を所定位置から離脱する。このようにプレス装置は、離脱手段を備えている。
【００６３】
（第１実施形態の変形例）
シリンダ装置１では、出力ロッド７、ロッド部分５０、及びロッド部分５８は、同軸に形成されている。これにより、出力ロッド７は、中心軸の周りに回転する自由度を有している。
本変形例は、この自由度を規制し、出力ロッド７が中心軸の周りに回転しないようにするため、出力ロッド７、ロッド部分５０、及びロッド部分５８をシリンダ２の中心線から偏心させて（出力ロッド７、ロッド部分５０、及びロッド部分５８の中心線が、シリンダ２の中心線と一致しないように）形成する。
【００６４】
即ち、第１ピストン１１、第２ピストン１２、第３ピストン１３からは、偏心ピンのように、これらピストンの中心よりオフセットした位置からロッド部分５０、ロッド部分５８、出力ロッド７が形成される。
これに合わせて、蓋３、抜止めナット１８、張出部５７、蓋３４の貫通孔も偏心させる。
【００６５】
これにより、出力ロッド７は、爪７６の角度を一定に保ったままピストン運動することができる。
また、出力ロッド７の中心軸の周りの回転角度を規制する方法としては、後述のカム機構を用いることもできる。
【００６６】
（第２実施形態）
本実施の形態のシリンダ装置１ａでは、カム機構を用いることにより、出力ロッド７のスラスト方向の移動に対応して出力ロッド７の中心軸の周りの回転角度を変化させる。
以下では、第１実施形態と同じ箇所については、説明を簡略化、又は省略し、相違点について説明する。
【００６７】
図３（ａ）は、シリンダ装置１ａのスラスト方向の断面図を示し、図３（ｂ）は部品図を示している。
第３ピストン１３には、中心線に沿って出力側端面から出力ロッド７の中程までめくら孔８１が形成されている。
なお、めくら孔８１を貫通孔ではなく、一端側が閉塞されためくら状態としたのは、第３空圧室４１のエアが当該孔から遺漏するのを防ぐためである。
【００６８】
蓋４の入力端側凹部には、中心線に沿ってカム軸ロッド８２の固定孔が形成されており、当該固定孔の入力側に、カム軸ロッド８２が、例えば、ネジ機構によって固定されている。
これによって、カム軸ロッド８２は、シリンダ２の中心線に沿って蓋４の入力側端部から出力ロッド７の方に延設されている。
【００６９】
カム軸ロッド８２の外径は、抜止めナット３７の貫通孔５３や出力ロッド７のめくら孔８１の内径よりも小さく形成されており、カム軸ロッド８２は、抜止めナット３７の貫通孔５３を貫通して出力ロッド７のめくら孔８１に挿入されている。
【００７０】
カム軸ロッド８２は、蓋４に固定されており、油圧発生部５５は、スラスト方向に移動するため、油圧発生部５５の移動に伴って、めくら孔８１の内周面は、カム軸ロッド８２の外周面を摺動する。
めくら孔８１の長さは、油圧発生部５５が最も出力側に移動した場合でも、めくら孔８１の底面がカム軸ロッド８２の先端に接触しない長さに設定されている。
【００７１】
カム軸ロッド８２の側面には、長手方向にガイド溝８３が形成されており、カム軸ロッド８２は、ガイド溝８３が次に述べるカムピン８０に面するように固定されている。
第３ピストン１３には、第１油圧室３１において側面からめくら孔８１に達する貫通孔が形成されている。当該貫通孔には、カムピン８０が挿入されて、例えば、ネジ機構によって固定されており、カムピン８０の先端部分はガイド溝８３と係合している（即ち、先端部分がカムピン８０に嵌っている）。
なお、カムピン８０の先端の端面とガイド溝８３の底面との間には、所定のクリアランス（間隙）が設定されており、これによって、摺動の際には、カムピン８０の外周側面とガイド溝８３の側面が接触するようになっている。
【００７２】
なおガイド溝８３は、図３で図示したような一直線の場合には、爪７６の直線駆動のガイドとしての役割を果たす。また、ガイド溝８３を途中で爪７６が旋回駆動できるようにその旋回範囲に応じた領域において螺旋状に形成してもよい。
すなわち、ガイド溝８３は、出力ロッド７と爪７６の旋回の開始と終了位置に対応する周方向の位相位置を繋ぐように螺旋溝が形成され、この螺旋溝の出力側の端部から更に出力側（蓋４方向）に向かって軸方向に延びる直線溝部が形成されている。この直線溝部は、爪７６を軸方向に空圧駆動による直線運動を行わせ、直線動作中にワーク１００と爪７６が当接するように形成され、その後ワーク１００を引き込む（押し込む）ように形成されている。
【００７３】
油圧発生部５５がスラスト方向に移動すると、カムピン８０とガイド溝８３が係合しているため、油圧発生部５５は、ガイド溝８３に倣って中心軸の周りを回転する。これにより出力ロッド７もガイド溝８３に倣って回転する。
カム軸ロッド８２とガイド溝８３の長さは、油圧発生部５５が最も入力側に移動した場合でも、カムピン８０がガイド溝８３と係合している長さに設定されている。
【００７４】
図に示した状態は、初期状態であり、カムピン８０がカム軸ロッド８２の最も入力側に位置している状態を表している。
油圧発生部５５が最も出力側に移動したときのカムピン８０の位置は、図の波線で示したカムピン８０ａの位置となる。
この両位置の間のガイド溝８３が出力ロッド７の回転の仕方を規定することになる。
【００７５】
ガイド溝８３がカム軸ロッド８２の軸線にそって直線上に形成されている部分では、出力ロッド７は、角度を一定に保ったまま移動し、ガイド溝８３が螺旋状に捻れている部分では、出力ロッド７は、捻れに沿って回転する。
このため、ガイド溝８３の形状を適当に設定すれば、カムピン８０とガイド溝８３によるカム機構により、出力ロッド７の先端に取り付けられた爪７６を、出力ロッド７の移動に同期して所望の角度に回転させることができる。
【００７６】
例えば、爪７６を入力側に移動してワーク１００をワーク設置台１０１に設置する際には、ワーク１００の設置動作と干渉しない角度に爪７６を回転させ、ワーク１００を設置した後に、爪７６をワーク１００の側に回転させながらワーク１００に当接してこれをプレスする、といった動作をガイド溝８３の形状により規定することができる。
【００７７】
このように当該カム機構は、出力ロッドの移動時に、当該出力ロッドの中心軸の周りの回転角度を変化させる回転角度変化手段として機能しており、当該回転角度変化手段は、出力ロッドと、当該出力ロッドに対面する摺動面のうち、一方の側に形成された突起部材（カムピン８０）と、他方の側に形成された、当該突起部材（カムピン８０）と係合すると共に出力ロッドの移動方向に形成された溝部（ガイド溝８３）と、の摺動機構によって、出力ロッドの回転角度を変化させている。
【００７８】
（第３実施形態）
第２実施形態のシリンダ装置１ａでは、カムピン８０を第１油圧室３１から挿入したため、構造を小型化できるという長所があるが、反面カムピン８０の交換に手間がかかる。
そこで、第３実施形態のシリンダ装置１ｂでは、カムピン８０を交換しやすい位置に設置する。
【００７９】
図４は、シリンダ装置１ｂのスラスト方向の断面図を示している。
シリンダ装置１ｂでは、抜止めナット３７の出力側に凸部８４が形成されており、凸部８４の側面に形成した貫通孔にカムピン８０が固定されている。
波線で示したカムピン８０ａは、カムピン８０が最も出力側に移動したときの位置を示している。他の構成は、シリンダ装置１ａと同様である。
【００８０】
このように、シリンダ装置１ｂでは、カムピン８０が油圧発生部５５の外部に露出しているため、シリンダ装置１ｂの全長は、シリンダ装置１ａよりも長くなるものの、カムピン８０の交換が容易となる。
【００８１】
（第４実施形態）
本実施の形態に係るシリンダ装置１ｃは、クランパ９０によって油圧発生部５５をシリンダ２に固定する。
図５（ａ）は、シリンダ装置１ｃの、クランパ９０周辺における、スラスト方向の断面図を表し、図５（ｄ）は、クランパ９０周辺の部品図を表している。
なお、この図では、全図は示さずに第２空圧室２２と第２油圧室３２付近を切り出して示している。
第２油圧室３２の入力側端面は、ピストンハウジング１４に固定された円柱部材９５の端面と、円柱部材９５の周囲に配置された円環部材９１の端面から構成されている。
円環部材９１は、内周面が円柱部材９５の外周面と接しており、外周面がピストンハウジング１４の内周面と接している。これら接した面はＯリングによってシールされており、気密性を保ったまま円環部材９１は、スラスト方向に移動することができる。
円柱部材９５の入力側には、雌ネジが形成されており、第１実施形態における抜け止めナット１８に相当する部材が組付いている。抜け止めナット１８に相当する部材の入力側外周には雄ネジが形成されており、ナット９７がねじ込まれて固定されている。
【００８２】
ナット９７の出力側端面と、円環部材９１の間には、コイルバネ９６が設置されており、円環部材９１は、第２油圧室３２を構成する空間を確保しつつ（図示しないが、この空間を確保するために円環部材９１の出力側への移動を規制する規制手段が設けられている）、コイルバネ９６によって出力側に付勢されている。
このため、円環部材９１は、第２油圧室３２の油圧が上昇すると、入力側に移動し、油圧が低下すると、出力側に移動して元に戻るようになっている。
【００８３】
図５（ｂ）に示したように、円環部材９１の入力側端部には、入力側（図面左側）に行くほど外径が小さくなるテーパ部９２が形成されている。
そして、円環部材９１のテーパ部９２とナット９７の出力側端面との間に形成された空間には、クランパ９０が配置されている。
クランパ９０は、入力側に行くほど内径が小さくなるテーパ部９３が形成された円環部材であって、テーパ部９３の角度は、テーパ部９２の角度と等しくなっている。
【００８４】
図５（ｃ）に示したようにクランパ９０は、矢線で示したラジアル方向に広がるように４分割されている。
クランパ９０の外周面は、シリンダ２の内周面と平行に形成されており、初期状態では、クランパ９０の外周面とシリンダ２の内周面に所定のクリアランスが形成され、両者の間に摩擦力が生じないようになっている。
【００８５】
更に、クランパ９０の外周面には円周方向に溝が形成されており、当該溝には、Ｏリング９４が設置されている。
一般的にＯリングは、気密性を保つために設置されるが、Ｏリング９４は、ラジアル方向に広がったクランパ９０を引き戻すために設置されている。
そのため、クランパ９０の外周面に形成された溝の高さは、Ｏリング９４の直径よりも大きく設定されており、Ｏリング９４がシリンダ２の内周面に接しないようになっている。
なお、本実施形態では、Ｏリング９４を用いているが、ラジアル方向に広がって内径が大きくなった場合に、元の内径に縮んで戻ろうとする部材であれば、他の部材を用いることができる。例えば、弾力性があるひも状の円環状弾性部材を使用してもよい。また、コイルバネの両端を繋いで円環状にしたものを使用してもよい。
【００８６】
このように構成されたシリンダ装置１ｂにおいて、初期状態では、第２油圧室３２の圧力が低いため、円環部材９１は、コイルバネ９６によって出力側に付勢されており、これによって、ナット９７の出力側端面と円環部材９１のテーパ部９２の間に十分なクリアランスが確保される。
そのため、クランパ９０は、Ｏリング９４の収縮力により中心軸方向に束ねられてクランパ９０とシリンダ２の内周面との間にクリアランスが生じ、油圧発生部５５は、スラスト方向に移動することができる。
【００８７】
一方、第２油圧室３２の圧力が高まると、油圧によってクランパ９０が入力側方向に押されて移動する。
すると、クランパ９０には、ナット９７の出力側端面と円環部材９１のテーパ部９２で挟まれて、図５（ｂ）の矢線で示したように、両端側からスラスト方向の力を受ける。
具体的に説明すると、第２空圧ピストン１２が前進すると、第２油圧室３２の圧力が上昇し、圧力の上昇は連通路３２ａを通り円環部材９１の端面空間の油圧室３２ｂ（第２油圧室）まで達する。
円環部材９１は、Ｏリング９４がクランパ９０を収縮させようとする力よりも、第２油圧室３２の圧力により発生するスラスト方向に移動しようとする力の方が大きくなったとき、クランパ９０を押し広げながら入力側に移動する。この時、第２ピストン１２により押しのけられた第２油圧室３２内部の油が、連通路３２ａを通り端面空間に流入するので円環部材９１がスラスト方向に移動する。
【００８８】
このスラスト方向の力は、円環部材９１のテーパ部９２とクランパ９０のテーパ部９３の当接により、図５（ｂ）の矢線で示したように、ラジアル方向の力に変換され、その結果、クランパ９０は、ラジアル方向に押し出される。
これにより、クランパ９０の外周面とシリンダ２の内周面が当接して摩擦力が発生し、油圧発生部５５は、シリンダ２内で固定される。
第４実施形態で用いたクランパ９０による固定方法は、第１実施形態、第２実施形態、及び第３実施形態で用いることも可能である。
【００８９】
この例では、第２油圧室３２に発生した油圧で、スラスト方向に移動するテーパ部材（円環部材９１）をクランパ９０に押圧することによりラジアル方向の力を発生させ、当該力によってクランパ９０をシリンダの内壁に押圧することにより第２油圧室３２と第１油圧室３１を固定している。
【００９０】
以上に説明した各実施の形態により、次のような効果を得ることができる。
（１）エアピストンと油圧ピストンを巧みに組み合わせてエアハイドロ機構を内蔵することにより、ワーク１００に当接するまではエアピストンとして動作させ、ワーク１００に当接してからは油圧シリンダとして動作させることができ、油圧ポンプ等の個別付帯設備や施工に手間が掛る油圧配管等が必要ないエア供給のみで、エアピストンによる長いストロークの移動と油圧ピストンの特徴である大きな推力の両方を実現することができる。
（２）エアピストンによって必要なストロークを稼いだ後、薄肉部１５の弾性変形やクランパ９０の押し出しなどによってスラスト方向の力をラジアル方向の力に変換して油圧ピストンをシリンダ２内で固定することができる。
（３）ラジアル方向の力を油圧により増大させて油圧ピストンを固定することができるため、強固に固定することができる。
（４）シリンダ２内に固定した油圧シリンダに油圧を発せさることにより大きな力を発生させることができる。
（５）必要なストロークのほとんどをエアピストンでカバーし、必要最小限のストロークを油圧ピストンで行うため、油圧ピストンのストローク量が小さくてすみ、そのため、油の遺漏による損耗を最小限に抑えることができる。
特に出力ロッド７がワーク１００に当接し、その後出力ロッド７の移動を伴わないで油圧力だけをワークに印加する使用方法の場合は、各油圧室内部での各油圧ピストンの移動量が各シール部材の弾性変形の範囲内でしかないので、各油圧室内部の油の遺漏を発生させないことができる。
（６）出力ロッド７への推力の増大方向が、シリンダ１および内部で固定される第２ハウジング６２の位置に対し、離れる方向（外側に押し出す方向）ではなく、近づく方向（内側に引き込む方向）に力を発生させることができるため、ワーク１００の加工に必要な力を確実に伝達することができる。
（７）出力ロッド７を中心軸線周りに旋回させるカム機構を設けたので、ラジアル方向において、第２ハウジング６２が固定される前に爪７６をワーク１００と異なる位相に配置することができる。
【００９１】
次に、第５実施形態から第７実施形態について説明する。
この第５〜第７実施形態では、エア駆動によりピストンハウジング６０を所定位置まで移動させた後にシリンダ２０に固定する移動、固定動作（クランプ動作）と、その後に、エアハイドロ機構により出力ロッド７の先端に増幅された油圧力を発生させる油圧出力動作とを、別々に行うことができるようにしたものである。
【００９２】
（第５実施形態）
以下、第５実施形態について説明する。
この第５実施形態では、固定動作において、ロッド部分５８と第２ピストン１２の動作により、第２油圧室３２にラジアル方向の油圧を発生させることで、薄肉部１５を膨張させピストンハウジング６０の動きをシリンダ２に固定させる。
一方、油圧出力動作では、第１ピストン１１の移動によりロッド部分５０の先端が第１油圧室３１を押すことで第３ピストン１３から出力ロッド７に増幅した油圧力を発生させる。
【００９３】
図６は第５実施形態におけるシリンダ装置１ｄの構成を表したスラスト方向の断面を表したものである。
図７はシリンダ２内に配設される各部品を表したもので、（ａ）は各部品の断面を表し、（ｂ）は第１ハウジング６１の正面図と側面図、及び抜止めリング２９の正面図である。
なお、第１実施形態と同一構造や同一機能の部分については同一の符号を付して適宜その説明を省略する。また、図６では、各部をシールするためのＯリングが表示されているが、その説明は省略する。また、図面を見やすくするため、他の実施形態と同様に、断面を表す表示はせず、図６（ａ）と図６（ｂ）に分けて符号を表示している。そして、図６（ａ）だけエアが存在する領域に斜線を、油が存在する領域にドットを付し、主要部品とエアと油の充填される領域に関連して符号を表示している。
【００９４】
図６、７に示すように、本実施形態のシリンダ装置１ｄでは、第１実施形態におけるピストンハウジング１４（図１参照）に代えて、第１ハウジング６１、第２ハウジング６２、第３ハウジング６３からなるピストンハウジング６０（図示しない）がシリンダ２内に配設されている。
図６に示すように、入力側から順に、第２ピストン１２と連結されたロッド部分５８を収容する第２ハウジング６２、ロッド部分５０が連接された第１ピストン１１を収容する第１ハウジング６１、出力ロッド７が連接された第３ピストン１３を収容する第３ハウジング６３の順に配設されている。
【００９５】
第２ハウジング６２は、両端側が厚肉部に形成され、その間が薄肉部１５を構成し、薄肉部１５の内側が第２油圧室３２となっている。
第２ハウジング６２の両端の厚肉部には、第２油圧室３２に油を充填するための給油孔が形成され、何れか一方から油を注入した後に給油口栓３８１、給油口栓３８２で密閉されている。
第２ハウジング６２における入力側の端部には、周上に配置された複数のボルト３９ａによって、蓋３９が固定されている。この蓋３９は、第１実施形態における張出部５７に対応している。
蓋３９には入力側に円筒形状の凹部３９ｄ（図７（ａ）参照）が形成され、凹部３９ｄの底部には中央にロッド部分５８用の貫通孔が形成され、この貫通孔の径方向の外側には凹部３９ｄの底部を軸方向に貫通する連通孔３９ｃが形成されている。この連通孔３９ｃは、後述する第５空圧室６５と第３空圧室４１とを連通する経路の一部を構成している。
蓋３９の入力側端部には、シリンダ２の内周壁との間にクリアランスを有するフランジ部が形成され、このフランジ部の周面には摺動補助リング２ａが配設されている。摺動補助リング２ａは、他の摺動補助リング２ｂ、２ｃを含め金属以外の材料（例えば樹脂）で形成され、シリンダ２と蓋３９、第１ハウジング６１との金属接触を回避し、シリンダ２の内周面と第２ハウジング６２との摺動を円滑にするために配設されている。
【００９６】
蓋３９の凹部３９ｄと中央の貫通孔を貫通するように、ロッド部分５８が挿通されている。このロッド部分５８の入力側には、第２ピストン１２が連結ネジ１２ａで固定されている。
ロッド部分５８は、出力側から入力側に向かって順に径が太くなる、小径部５８ｄと中径部を備えている。このロッド部分５８が蓋３９内を出力方向に移動することで、第２ハウジング６２内に形成される第２油圧室３２が、小径部５８ｄの先端で加圧され、この油圧によって薄肉部１５がラジアル方向に弾性変形し、ピストンハウジング６０（６１〜６３）がシリンダ２内で固定される。
【００９７】
ロッド部分５８の中径部には、小径部５８ｄの外周に沿った凹部５８ｂが形成されている。ロッド部分５８の小径部５８ｄは、コイルバネ３３に挿通され、コイルバネ３３の一端側が凹部５８ｂに配置され、他端側が蓋３９に形成した凹部３９ｄの底面に当接している。
ロッド部分５８の中径部の出力側端面には径方向に張り出したフランジ部５８ｃが形成されている。
ロッド部分５８は、コイルバネ３３を挿通したロッド部分５８の小径部と中径部を蓋３９に通した状態において、抜止めリング２９が入力側から蓋３９にボルト２９ｃで固定されている。抜止めリング２９の内径は、ロッド部分５８のフランジ部５８ｃの外形よりも小さく形成されているため、コイルバネ３３により入力側に付勢されロッド部分５８が抜けないようになっている。
抜止めリング２９は、図７（ｂ）に示すように、２分割されていて、同一周上にボルト３９ａ（蓋３９の固定用）が貫通する貫通孔２９ａと、ボルト２９ｃで抜止めリング２９を蓋３９に固定するためのボルト穴２９ｂが複数形成されている。また２分割された合わせ目は、蓋３９に組付けても密着せず隙間があり、第５空圧室６５内部のエアと連通孔３９ｃ内部のエアは自由に行き来できる構成となっている。
【００９８】
抜止めリング２９を固定した状態において、ロッド部分５８には、第２ピストン１２が連結ネジ１２ａで固定されている。このように、ロッド部分５８と第２ピストン１２とが分割されているのは、ボルト３９ａによる蓋３９の固定と、ボルト２９ｃによる抜止めリング２９の固定を行うためである。
ロッド部分５８の中央には貫通孔が形成されていて、この貫通孔には後述する出力ロッド７が挿通されている。
【００９９】
第２ピストン１２は、入力側の端面が蓋３とシリンダ２の内周面とともに第２空圧室２２を形成し、出力側の端面が蓋３９とシリンダ２とともに第５空圧室６５を形成している。
【０１００】
第２ハウジング６２の出力側の端部には、蓋３９と対向して蓋３４の一部が挿入されている。蓋３４の出力側にはフランジ部が形成され、このフランジ部が第２ハウジング６２の出力側端部の厚肉部と当接し、ボルト３４ａで固定されている。
蓋３４の中央部は入力側（第２油圧室３２側）に突出しており、この突出部の内側に凹部３４ｄが形成され、この凹部３４ｄの底面には出力ロッド７が挿通する貫通孔が形成されている。
蓋３４の凹部３４ｄの径方向の外側には、蓋３４を軸方向に貫通する連通孔３４ｂが形成されている。この連通孔３４ｂと、蓋３９の連通孔３９ｃとは、第２油圧室３２内に配設されるカラー２８によって連通されている。
蓋３４の出力側端面には、連通孔３４ｂとつながる連通溝３４ｃが径方向に形成されている。
【０１０１】
第１ハウジング６１は、第２ハウジング６２よりも出力側に配設され、入力側の端部には、蓋２７が複数のボルト２７ｅで固定されている。
この蓋２７は、第２ハウジング６２に固定された状態で、第２ハウジング６２の内側からボルト２７ａによって蓋３４に固定されている。これにより、蓋３４に形成された連通溝３４ｃが蓋２７で蓋され、第５空圧室６５からのエア通路を形成している。
蓋２７には、出力側に凹部２７ｆ（図７（ａ）参照）が形成されている。この凹部２７ｆの底面は、第１空圧室２１の入力側端面として機能する。
蓋２７には、凹部２７ｆの底面を貫通し、蓋３４の凹部３４ｄと連通する連通孔２７ｂが形成されると共に、凹部２７ｆの底面には連通孔２７ｂと繋がる連通溝２７ｄが径方向に形成されている。
また、蓋２７の外周面には、蓋３４の連通溝３４ｃと繋がる連通溝２７ｃが軸方向に形成されている。
【０１０２】
蓋２７をボルト２７ａで蓋３４に固定した状態で、第１ハウジング６１内には、中央にロッド部分５０が延設された第１ピストン１１が配設されている。
第１ピストン１１が配設されることで、第１ハウジング６１は第１ピストン１１で仕切られ、入力側に第１空圧室２１が、出力側に第４空圧室６４が形成される。
【０１０３】
図７に示すように、第１ハウジング６１には、両端側に周溝６１ａ、６１ｂが全周に渡って形成されている。この周溝６１ａには、上述したように摺動補助リング２ｂ、２ｃが嵌められ、シリンダ２との摺動を円滑にしている。
また、第１ハウジング６１には、全長に渡って軸方向（長手方向）に連通溝６１ｅが形成されている。連通溝６１ｅの入力側端部は、蓋２７の連通溝２７ｃと繋がっている。
周溝６１ａ、６１ｂと連通溝６１ｅとが交叉する箇所には、周溝６１ａ、６１ｂに嵌められた摺動補助リング２ｂ、２ｃによって連通溝６１ｅが塞がれないようにするために、摺動補助リング２ｂ、２ｃの幅よりも広く、厚さよりも深い凹部６１ｃ、６１ｄが形成されている。この連通溝６１ｅとシリンダ２の内周面との間が、第５空圧室６５からのエアの通路となっている。
【０１０４】
図６に戻り、第１ピストン１１が内側に配置された第１ハウジング６１の出力側の端部には、第３ハウジング６３が周方向に配設された複数のボルト６３ｅで固定されている。
第３ハウジング６３は、ボルト６３ｅによる固定部から見て、入力側と出力側の両方に凸部が形成されている。この出力側凸部はシリンダ２の内径よりも小さく形成され、軸方向の端面から凹部６３ａが形成されている。入力側凸部は、第１ハウジング６１の内径よりも小さく形成され、入力側端部から凹部６３ａの底部まで貫通する貫通孔６３ｂが形成され、この貫通孔６３ｂには、第１ピストン１１のロッド部分５０が挿通されている。
第３ハウジング６３の軸方向の途中にはフランジ部が形成されている。第３ハウジング６３は、フランジ部が周方向の複数箇所においてボルト６３ｅで第２ハウジング６２に固定されている。
このフランジ部の外周面には軸方向の溝６３ｃが形成されている。
また、第３ハウジング６３のフランジ部には、溝６３ｃと繋がる位置から径方向に延び途中から軸方向に曲がった、断面Ｌ字状の連通孔６３ｄが形成されている。
断面Ｌ字状の連通孔６３ｄは、第３ハウジング６３の入力側端面まで貫通することで、第４空圧室６４と繋がっている。
一方、溝６３ｃは、その入力側が第１ハウジング６１の外周に形成した連通溝６１ｅと繋がり、出力側が第３空圧室４１と繋がっている。
【０１０５】
第３ハウジング６３の凹部６３ａには、第３ピストン１３が配置されている。この第３ピストン１３の中央部には、貫通孔６３ｂを通って入力側の蓋３を貫通する出力ロッド７が配設されている。出力ロッド７の出力側の端部は、第３ピストン１３と螺合により固定されている。
出力ロッド７は、第３ハウジング６３の貫通孔６３ｂ、第１ピストン１１とロッド部分５０の中央に形成された軸方向の貫通孔５０ａ（図７参照）、蓋２７の貫通孔、蓋３４の貫通孔、ロッド部分５８の中央に形成された軸方向の貫通孔、及び、蓋３の貫通孔を通り、蓋３の外側まで延びる長さに形成されている。
この出力ロッド７の入力側の先端には、爪７６がボルト７６ａでネジ止めされている。
【０１０６】
また、出力ロッド７の入力側には、入力側先端から凹部３４ｄの位置まで、中央に軸方向延びる吸排気路７ｂが形成されている。この吸排気路７ｂの出力側の端部は、凹部３４ｄの位置において径方向に貫通する貫通孔７ｃと繋がっている。なお、蓋３４の凹部３４ｄの深さ（軸方向の長さ）は、出力ロッド７の軸方向の稼働範囲よりも大きく形成され、これによって貫通孔７ｃは出力ロッド７の位置にかかわらず、常に凹部３４ｄ内に位置するようになっている。
出力ロッド７の入力側端部には、第３吸排気口８が配設されている。この第３吸排気口８から供給されるエアは、吸排気路７ｂと貫通孔７ｃを通り、凹部３４ｄを介して第１空圧室２１に供給されるようになっている。
【０１０７】
第３ハウジング６３の凹部６３ａは、第３ピストン１３が配置されることで仕切られ、入力側に第１油圧室３１が形成される。
第３ピストン１３には、第１油圧室３１に油を充填するための給油孔が形成され、油を注入した後に給油口栓３８で密閉されている。
なお、貫通孔６３ｂの内周面をロッド部分５０が摺動し、このロッド部分５０の貫通孔内周面を出力ロッド７が摺動するように構成されている。この、出力ロッド７と貫通孔６３ｂとの空間にも油が充填されることで、第１油圧室３１の一部を構成している。
また、ロッド部分５０の貫通孔５０ａと出力ロッド７の摺動部の途中には、ここから第１油圧室３１の油が漏れ出ないように不図示のＯリングが配置されている。
ロッド部分５０は、その先端で貫通孔６３ｂ内の油を押すことで第１油圧室３１を加圧する。
【０１０８】
第３ハウジング６３の出力側端部には、抜止めリング３７ａが複数のボルト３７ｂで固定されている。抜止めリング３７ａの固定は、凹部６３ａに第３ピストン１３が配置され、油が充填され給油口栓３８がされた状態で行われる。
第３ピストン１３と抜止めリング３７ａのそれぞれ対向する面には、凹部１３ｂ、凹部３７ｃが形成され、第３ピストン１３を入力側に付勢するコイルバネ３６が配置されている。
【０１０９】
第２ハウジング６２は、蓋３９、蓋３４と共に入力側ハウジングを構成し、第１ハウジング６１と第３ハウジング６３は、蓋２７、抜止めナット３７と共に出力側ハウジングを構成している。
また、蓋３４と蓋２７とがボルト２７ａで固定されることにより、入力側ハウジングが出力側ハウジングの入力側（一端側）に固定されている。
【０１１０】
次に、第５実施形態のシリンダ装置１ｄによる動作について説明する。
図８は、シリンダ装置１ｄによる動作の各状態を表したものである。
この動作では、出力ロッド７の先端に配設した爪７６がワーク１００に当接することでピストンハウジング６０（６１、６２、６３）の固定を行い、その後に任意のタイミングで出力ロッド７の先端から増幅された油圧力を出力する。
【０１１１】
最初に、シリンダ装置１ｄを初期状態にする動作について説明する。
シリンダ装置１ｄの初期状態とは、シリンダ２内のピストンハウジング６０と第２ピストン１２を入力側に移動した状態で、図８（ａ）に示した状態が該当する。
シリンダ装置１ｄを図８（ａ）に示した初期状態にするには、第１吸排気口５と第３吸排気口８を開放した状態で、第２吸排気口６から所定圧力でエアを供給する。第３空圧室４１に供給されたエアは、第３空圧室４１を形成するピストンハウジング部６０の出力側端面を押圧し、ピストンハウジング全体が入力方向に移動を開始する。同時に、第３空圧室４１に供給されたエアは、溝６３ｃ、凹部６１ｄ、連通溝６１ｅ、凹部６１ｃ、連通溝２７ｃ、連通溝３４ｃ、連通孔３４ｂ、カラー２８、連通孔３９ｃを通り、第５空圧室６５に到達する（図６参照）。第５空圧室に供給されたエアは、第２ピストン１２の出力側端面を押圧し入力側に移動する。この時、第１吸排気口５を開放しているので、第２ピストン１２とロッド部分５８は、第２空圧室２２による出力方向の空圧を受けないため、容易に入力方向に移動できる。
また、ロッド部分５８のフランジ部５８ｃはリング２９と係合するのでピストンハウジング６０全体も同時に移動する。ここで、第３空圧室４１に供給されたエアは、ピストンハウジング６０の出力側端面を押圧するのでピストンハウジング６０全体は入力側に移動する。この時、第５空圧室６５に供給されたエアによる内部圧力は、ピストンハウジング６０の入力側端面も同時に押圧しており、且つコイルバネ３３の付勢により第５空圧室６５の空間を保持したまま移動する。
この入力側への動きに伴い、第２空圧室２２内のエアは、第１吸排気口５から排出される。
【０１１２】
また、供給されたエアは第３空圧室４１から溝６３ｃ、連通孔６３ｄを通り第４空圧室６４内の圧力も上昇する。第４空圧室６４からの圧力により第１ピストン１１は、蓋２７に当接するまで入力側に移動する。この際、第１空圧室２１内に存在するエアは、第１ピストン１１に押され、連通溝２７ｄ、連通溝２７ｂ、凹部３４ｄ、貫通孔７ｃ、吸排気路７ｂを通り、第３吸排気口８から放出される。
第１ピストン１１と共にロッド部分５０も入力側に移動することで、第１油圧室３１内の圧力は低下するため、出力ロッド７と第３ピストン１３は、第３空圧室４１の圧力上昇とコイルバネ３６により入力側に付勢され入力側に移動する。
出力ロッド７と第３ピストン１３は、第３ピストン１３が第３ハウジング６３の凹部６３ａの底面に当接するまで移動する。
以上の動きによりシリンダ装置１ｄは、図６に示した初期状態となる。
【０１１３】
図８（ａ）に示した初期状態において、第３吸排気口８を開放したまま、第２吸排気口６を開放すると共に、第１吸排気口５からエアを供給することで、図６に示す状態となる。
すなわち、第１吸排気口５から供給されるエアにより第２空圧室２２の圧力が上昇し、第２ピストン１２を出力側に押し、第２ピストン１２はロッド部分５８を介して第２油圧室３２を押圧する。この時出力側への押圧力の反力がピストンハウジング６０全体に働いていないので、第２油圧室３２の油が狭窄されることが無く、薄肉部１５は弾性変形を生じない。そのためロッド部分５８が第２油圧室３２を押圧することにより、ピストンハウジング６０全体が出力側に移動する。コイルバネ３３はピストンハウジング６０全体を出力方向に押すことを補助している。
なお、第３吸排気口８が開放されているため、第１空圧室２１の空圧は上昇しないので、第１ピストン１１とロッド部分５０は出力方向に移動せず、蓋２７に当接したままである。またロッド部分５０が出力方向に移動しないので、第１油圧室３１内の油圧も上昇せず、第３ピストン１３も第３ハウジング６３に当接したままである。
そして、図６に示すように、第２ピストン１２とピストンハウジング６０の移動と共に、第３ピストン１３が出力方向に移動することで、出力ロッド７も出力方向に移動し、出力ロッド７の先端に配設された爪７６がワーク１００に当接する。
【０１１４】
出力ロッド７の爪７６がワーク１００に当接すると、第３ピストン１３が第３ハウジング６３と当接しているので、ピストンハウジング６０全体の移動が停止する。
この状態で、図８（ｂ）に示すように、更に第１吸排気口５からエアを供給する。すると、ピストンハウジング６０が移動停止しているため、第２空圧室２２内の圧力が更に上昇し、コイルバネ３３による入力方向の付勢力を越え、第２ピストン１２とロッド部分５８が出力方向に移動する。
なお、第２ピストン１２の移動により第５空圧室６５の容積が小さくなるが、第５空圧室６５内のエアは、第３空圧室４１に移動し、第２吸排気口６から排出される。具体的な経路としては、図６に示すように、第５空圧室６５から、凹部３９ｄ、連通孔３９ｃ、カラー２８、連通孔３４ｂ、連通溝３４ｃ、連通溝２７ｃ、連通溝６１ｅ、溝６３ｃ、第３空圧室４１を通り、第２吸排気口６から排出される経路である。
【０１１５】
ロッド部分５８の移動により、第２油圧室３２は、図８（ｂ）において軸方向の矢印で示すようにロッド部分５８の先端部で押圧され、内部圧力が上昇する。この油圧により、径方向の矢印で示すように、薄肉部１５が外向きに弾性変形し、ピストンハウジング６０は、移動が停止しているだけの状態から、シリンダ２に固定された状態となる。
【０１１６】
なお、薄肉部１５で固定されない状態では、ピストンハウジング６０は移動できずに停止しているだけの状態である。
この非固定状態（図６の状態）で、第１吸排気口５からのエア供給を停止し、第３吸排気口８からエアの供給をすると、ピストンハウジング６０全体が逆方向（入力方向）に移動してしまう。すなわち、第１空圧室２１の圧力で第１ピストン１１とロッド部分５０が移動して第１油圧室３１内の油圧が上昇するが、出力ロッド７は爪７６と当接するワーク１００で固定されているため、ワーク１００からの反力によりピストンハウジング６０全体が逆方向（入力方向）に移動してしまう。
そこで、ピストンハウジング６０が薄肉部１５の弾性変形により固定されたか否かについては、シリンダ２の外周部にひずみゲージ（図示しない）を配設し、薄肉部１５によるシリンダ２への押圧力により生じるシリンダ２の変形ひずみを検知し、所定のひずみ量を検知することでピストンハウジング６０の固定を判断する。あるいは第２油圧室３２内の圧力を検出する圧力センサ（図示しない）を配置し、この圧力が所定値（薄肉部１５が弾性変形する値）を超えたか否かにより判断してもよい。なお、圧力センサによる検出対象を第２空圧室２２としてもよい。また、圧力センサに変えて、出力ロッド７や爪７６の移動を検出するセンサを設け、移動が停止してから所定時間（第２油圧室の圧力が上昇し肉薄部１５が弾性変形するまでの時間）経過により、固定されたと判断するようにしてもよい。
【０１１７】
薄肉部１５の弾性変形によりピストンハウジング６０がシリンダ２に固定された図８（ｂ）の状態では、出力ロッド７はワーク１００に当接しているだけで、出力ロッド７の先端からは増幅された推力は出力されない。
そこで、第１吸排気口５からのエア供給を継続し、第２吸排気口６を開放した状態のまま、所望のタイミングにおいて、図８（ｃ）に示すように、第３吸排気口８からエアを供給すると、供給されたエアは、吸排気路７ｂ、貫通孔７ｃ、凹部３４ｄ、連通孔２７ｂ、連通溝２７ｄを通り第１空圧室２１の圧力を上昇させる。
そして第１ピストン１１が第１空圧室２１の圧力を受け、エアハイドロ機構により第１ピストン１１とロッド部分５０が、図８（ｃ）に示すエアハイドロストロークだけ出力方向に移動し、ロッド部分５０の先端が、第１油圧室３１を押圧する。これにより、ロッド部分５０の先端面積と第３ピストン１３の端面積との比に応じて増幅された油圧力を第３ピストン１３が受け、 第３ピストン１３と出力ロッド７及び爪７６が油圧ストロークだけ出力方向に移動する。この移動の際に爪７６からは、第１油圧室３１で増幅された油圧力が第３ピストン１３の入力側の端面積を押圧し、爪７６に増大された大きな推力が出力される。この大きな推力で爪７６がワーク１００を蓋３の方向に引き込むことで、ワーク１００がワーク設置台１０１に押し込まれる。
【０１１８】
以上説明したように、第５実施形態によれば、第２油圧室３２の油圧を上昇させてピストンハウジング６０をシリンダ２に固定するための第１吸排気口５とは別に、出力ロッド７先端の爪７６から推力を発生させるための第３吸排気口８を設けている。
これにより、ピストンハウジング６０の固定動作と、出力ロッド７先端の爪７６からの推力発生動作を独立させることができる。
【０１１９】
（第６実施形態）
以下、第６実施形態について説明する。
第５実施形態では、第３吸排気口８を出力ロッド７の入力側に配設したのに対し、この第６実施形態のシリンダ装置１ｅでは、出力ロッド７の出力側に第３吸排気口８を配設するようにしたものである。
【０１２０】
図９は、第６実施形態におけるシリンダ装置１ｅの構成を表したものである。
この図９に示したシリンダ装置１ｅでは、第５実施形態におけるシリンダ装置１ｄと同一箇所については同一の符号を付してその説明を適宜省略する。
図９に示すように、シリンダ装置１ｅは、出力ロッド７を蓋３側だけでなく蓋４側も貫通するように形成されている。蓋４には、出力ロッド７が摺動する貫通孔が形成されている。
そして出力ロッド７には、第５実施形態と同様に、出力ロッド７の稼働範囲において凹部３４ｄ内となる位置に貫通孔７ｃが形成されている。この貫通孔７ｃから、出力ロッド７の出力側端部まで貫通する吸排気路７ｄが出力ロッド７に形成され、出力ロッド７の出力側の端部に第３吸排気口８が配設されている。
【０１２１】
このシリンダ装置１ｅによる動作は、第３吸排気口８と第１空圧室２１との間を流れるエアが、吸排気路７ｄを通る点を除き、第５実施形態と同じである。
このシリンダ装置１ｅによれば、増幅した推力の作用点である爪７６の近傍に第３吸排気口８がないので、爪７６周辺の自由度を高めることができる。
【０１２２】
（第７実施形態）
以下、第７実施形態について説明する。
第６実施形態では、第３吸排気口８を出力ロッド７の出力側に配設することで爪７６周辺の自由度を高めたのに対し、この第７実施形態では、第２実施形態と同様にカム機構を用い、出力ロッド７の移動に伴い爪７６の中心軸周りの回転角度を変化させることで、ワーク等の着脱時における爪７６とワーク等との干渉を回避するようにしたものである。
【０１２３】
図１０は第７実施形態におけるシリンダ装置１ｆの構成の一部を表したものである。
この図１０に示したシリンダ装置１ｆでは、第６実施形態におけるシリンダ装置１ｄと同一箇所に対して同一の符号を付してその説明を適宜省略する。
なお図３で説明したのと同様に、図９で図示したような一直線状の場合は、爪７６の直線駆動のガイドとしての役割を果たす。また、図示の都合上ガイド溝８３を直線状に表しているが、ガイド溝８３を途中で爪７６が旋回駆動できるように、その旋回範囲に応じた領域において螺旋状に形成してもよい。
【０１２４】
本実施形態のシリンダ装置１ｆは、カム機構の一部を構成し、内側を出力ロッド７が摺動する円筒部８５を備えている。円筒部８５は、入力側にフランジ部が形成され、このフランジ部が周方向の複数箇所においてボルト８５ａで蓋４に固定されている。
円筒部８５の出力側には径方向の貫通孔が形成され、この貫通孔にはカムピン８０が挿入されて、例えば、ネジ機構により固定されている。
出力ロッド７の出力側端部には、カム機構の一部を構成するガイド溝８３が形成されている。このガイド溝８３には、カムピン８０の先端が嵌まって（係合して）いる。
なお、カムピン８０の先端の端面とガイド溝８３の底面との間には、所定のクリアランス（間隙）が設定されており、これによって、摺動の際には、カムピン８０の外周側面とガイド溝８３の側面が接触するようになっている。
【０１２５】
図１０（ｂ）は、ガイド溝８３の形状を示すために、図１０（ａ）の正面図に対応させたガイド溝８３を平面に展開した状態の図である。
ガイド溝８３は、軸方向の動きに対して爪７６を回転させるための螺旋溝８３ｂと、この螺旋溝８３の出力側と入力側の端部のそれぞれと連続して形成された直線溝８３ａ、８３ｃを備えている。
すなわち、ガイド溝８３は、出力ロッド７と爪７６の回転の開始と終了位置に対応する周方向の位相位置を繋ぐように螺旋溝８３ｂが形成され、この螺旋溝８３ｂの入力側の端部から更に入力側（蓋３側、図６参照）に向かって軸方向に延びる直線溝８３ｃと、出力側の端部から更に出力側（第３吸排気口８側）に向かって軸方向に延びる直線溝８３ａが形成されている。この直線溝８３ｃは、爪７６が軸方向にワーク１００を直線的に引き込む（押し込む）ために形成されている。
出力ロッド７と爪７６が初期状態（入力側）から出力側に移動するに従い、カムピン８０は直線溝８０ａから螺旋溝８３ｂ、直線溝８３ｃの順にガイド溝８３を摺動する。
本実施形態のカム機構は、爪７６がワーク等の周辺の物との干渉を回避するために設けられている。このため、初期状態から爪７６が干渉を避けながら直線的に移動する直線部８３ａはできるだけ長く形成され、爪７６がワーク位置まで旋回する螺旋溝８３ｂの長さはできるだけ短いことが好ましい。なお、旋回溝８３ｂの位置については、爪７６が旋回することで他の部品などの干渉しない位置であれば、より入力側であっても、より出力側であってもよい。
ガイド溝８３の螺旋溝８３ｂは、空気圧による出力ロッド７の早送り動作に対応している。直線溝８３ｃは途中まで空気圧による出力ロッド７の早送り動作に対応し、爪７６がワーク１００に当接した後、または抜け止めナット３７が蓋４に当接した後に切り替わる油圧によるエアハイドロストローク前後のストロークに対応している。
このため、シリンダ装置１ｆは、出力ロッド７の早送り部分で爪７６を所定量旋回動作させた後、直線運動に切り替えてワークへの接近と把持、押圧するストロークでは、ワークへの当接と増幅された推力を出力させる。
なお、本実施形態のカム機構により爪７６は９０度だけ旋回するようにガイド溝８３が形成されているが、任意の旋回角度α（例えば、１８０度等）に形成するようにしてもよい。また、異なる旋回角度となるように形成された複数の円筒部８５を用意し、ワークの種類などに応じて適宜円筒部８５を変更するようにしてもよい。
【０１２６】
ガイド溝８３の軸方向の全長は、出力ロッド７の稼働範囲よりも大きく形成し、爪７６がワークと当接する前にガイドピン８０が直線部８３ｃに到達するように形成される。
なお、直線部８３ａは、図８（ａ）で説明した初期状態において、ガイドピンが位置するように形成されるが、直線部８３ａは無くすことも可能である。
【０１２７】
以上、本発明の各実施形態について説明したが、各実施形態で説明した構成については可能な範囲で他の実施形態に適用するようにしてもよい。
例えば、第５実施形態において、シリンダ２の外周部にひずみゲージを配設し、薄肉部１５によるシリンダ２への押圧力により生じるシリンダ２の変形ひずみを検知してピストンハウジング６０の固定を判断したが、第１実施形態から第４実施形態、第６実施形態、及び第７実施形態においても同様に、ひずみゲージを配設してピストンハウジング１４が薄肉部１５の弾性変形により固定されたか否かについて判断してもよい。
【０１２８】
また、説明した第５実施形態〜第７実施形態では、第２ハウジング６２の薄肉部１５でピストンハウジング６０をシリンダ２に固定する場合について説明したが、図５で説明した第３実施形態と同様に、クランパによってピストンハウジング６０をシリンダ２に固定するようにしてもよい。
また、第５実施形態〜第７実施形態においても、図２で説明したのと同様の動作にして、プレス加工による抜き加工や凹部を形成することができる。
なお、段落００９０で説明した第１から第４実施形態の効果については、第５実施形態〜第７実施形態においても得ることができる。
【符号の説明】
【０１２９】
１、１ａ、１ｂ、１ｃ  シリンダ装置
２  シリンダ
２ａ、２ｂ、２ｃ  摺動補助リング
３、４、３４  蓋
５  第１吸排気口
６  第２吸排気口
７  出力ロッド
７ａ  空洞部
７ｄ  吸排気路
８  第３吸排気口
８ａ  吸排気ロッド
８ｂ  吸排気路
８ｄ  連通ロッド
８ｅ、８ｆ  連通路
１１  第１ピストン
１２  第２ピストン
１３  第３ピストン
１４  ピストンハウジング
１５  薄肉部
１６  カラー
１７  抜止めボルト
１８  抜止めナット
１９  コイルバネ
２０  空圧室
２１  第１空圧室
２２  第２空圧室
２７、３４、３９  蓋
３０  油圧室
３１  第１油圧室
３２  第２油圧室
３３  コイルバネ
３７  抜止めナット
３７ａ  抜止めリング
３８  給油口栓
４０、５３  貫通孔
４１  第３空圧室
４３  凹部
４４  凸部
５０、５８  ロッド部分
５１、５２、５４  間隙
５４  逆止弁
５５  油圧発生部
５７  張出部
６０  ピストンハウジング
６１  第１ハウジング
６２  第２ハウジング
６３  第３ハウジング
６４  第４空圧室
６５  第５空圧室
７１  ピン
７２  部品
７３  設置台
７６  爪
８０  カムピン
８１  めくら孔
８２  カム軸ロッド
８３  ガイド溝
８５  円筒部
８５ａ  ボルト
８４  凸部
９０  クランパ
９１  円環部材
９２、９３  テーパ部
９４  Ｏリング
９５  円柱部材
９６  コイルバネ
９７  ナット
１００  ワーク
１０１  ワーク設置台
【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】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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