(57)【要約】【課題】供給する流体による大きな移動量とともに、供給する流体による推力よりも大きな推力を得る。【解決手段】第１流体室３２の一方の壁面を形成する第１油圧ピストン３１と、第２流体室４２と第３流体室４３との間に配設され、両流体室４２、４３を繋ぐ連通孔５１が形成された第１板状部５０と、第１油圧ピストン３１と第１板状部５０の間に配設されたコイルバネ７０と、第１板状部５０に配設され、シリンダ本体１０の外部に延出する出力ロッド５２と、第３流体室４３の一方の壁面を形成するとともに、出力ロッド５２が貫通する摺動孔６１が形成された第２板状部６０を備える。これにより、第１板状部５０と第２板状部６０が当接するまでは油ＯＬが連通孔５１を移動するので、出力ロッド５２は、空気圧ピストン２１に同期して大きな移動量を、当接した後は連通孔５１が塞がれて油圧力を受けるので大きな推力を得ることができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
筺体と、
前記筺体内に設けられた第１流体室、第２流体室、及び第３流体室と、
前記第１流体室、前記第２流体室および前記第３流体室に満たされた内部流体と、
所定方向に移動可能に設けられ、前記第１流体室の一方の壁面を形成する第１ピストンと、
前記所定方向に移動可能に設けられ、前記第２流体室と第３流体室との間に配設され、前記第２流体室と第３流体室内を繋ぐ連通部が形成された第１板状部と、
前記第１ピストンと前記第１板状部の間に配設されたバネと、
前記第１板状部に配設され、前記筐体の外部に延出する出力ロッドと、
前記所定方向に移動可能に設けられ、前記第３流体室の一方の壁面を形成するとともに、前記出力ロッドが貫通する摺動孔が形成された第２板状部と、
前記第２板状部は、前記内部流体と接する面における前記所定方向に対する垂直面への投影面積が、前記第１ピストンの前記内部流体と接する面における前記所定方向に対する垂直面への投影面積より大きく形成され、
前記第１ピストンに外部から供給された供給流体の圧力が加えられることにより、前記第１板状部と前記出力ロッドが駆動される流体圧シリンダ。
【請求項２】
前記筺体に設けられた第４流体室と、
前記所定方向に移動可能に前記第４流体室内に配設され、外部から供給された供給流体の圧力を前記第１ピストンに加える第３ピストンと、
を備えることを特徴とする請求項１に記載の流体圧シリンダ。
【請求項３】
前記第２板状部には、当該第２板状部を前記第１板状部方向に向けて付勢する付勢部材を備えている、
ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の流体圧シリンダ。
【請求項４】
前記第１ピストンと前記第１板状部との距離を所定距離以下に制限する制限機構を備える、
ことを特徴とする請求項１、請求項２又は請求項３に記載の流体圧シリンダ。
【請求項５】
前記制限機構は、
前記第１板状部と前記出力ロッドに形成された貫通孔及び当該貫通孔の途中に形成された段差部と、
前記第１ピストンに連結され前記貫通孔内を摺動するガイドロッド及び当該ガイドロッドに配設され前記段差部に掛止する掛止部材と、
から構成されていることを特徴とする請求項４に記載の流体圧シリンダ。
【請求項６】
前記連通部は複数の連通孔で構成されている、
ことを特徴とする請求項１から請求項５のうちのいずれか１の請求項に記載の流体圧シリンダ。
【請求項７】
前記連通孔の少なくとも１部には、孔の内径を変更する内径調整部材が配設されている、
ことを特徴とする請求項６に記載の流体圧シリンダ。
【請求項８】
前記第２板状部には、前記複数の連通孔の一部に対応する位置に、当該連通孔内に挿入される所定長さの突起部が形成されている、
ことを特徴とする請求項６又は請求項７に記載の流体圧シリンダ。
【請求項９】
前記内部流体が非圧縮性流体である、
ことを特徴とする請求項１から請求項８のうちのいずれか１の請求項に記載の流体圧シリンダ。
【請求項１０】
前記内部流体が圧縮性流体である、
ことを特徴とする請求項１から請求項８のうちのいずれか１の請求項に記載の流体圧シリンダ。
【請求項１１】
前記第３ピストンは、前記供給流体と接する面における前記所定方向に対する垂直面への投影面積が、前記第１ピストンにおける前記投影面積より大きく形成されている、
ことを特徴とする請求項１から請求項１０のうちのいずれか１の請求項に記載の流体圧シリンダ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、流体供給により推力を発生させる流体圧シリンダに関る。
【背景技術】
【０００２】
流体を供給することで所望の推力を発生させる「押す」「持ち上げる」「つかむ」「運ぶ」「はさみつける」などの各種動きを実現するために、油圧シリンダや空気圧シリンダなどの流体シリンダが広く使用されている。
例えば、比較的小型のシリンダにおいて大きな推力を得る場合には油圧シリンダを選択することが多いが、加圧された油を供給する油圧装置などの付帯装置を必要とし、コスト、スペースともに不利であった。
一方、空気圧シリンダは、シンプルな構造で取り扱いが簡単であるが、供給するエアの圧力の限界や、圧縮性があることから大きな推力を得ることはできなかった。
【０００３】
そこで、エア供給で油圧供給の場合と同等の推力を発生させることができるエアハイドロ式シリンダが特許文献１で提案されている。
このエアハイドロ式シリンダは、空気圧ピストンの移動量を、内蔵された油を使用して油圧シリンダの断面積に変化させることで油圧ピストンから大きな推力を得るようになっている。
【０００４】
しかし、特許文献１記載技術では、空気圧ピストンと油圧ピストンは動作方向において直接連接されていないため、空気圧ピストンの移動量にくらべ、推力の出力対象である油圧ピストンに対して得られる移動量が小さいという問題があった。各ピストン径の選択値にもよるが、例えば、空気圧ピストンの全ストローク１５ｍｍに対して、油圧ピストンを２．５ｍｍしか移動させることができない。
このため、例えば、先端に取り付けた治具でワークを掴んだり押したりするアクチュエータとして使用する場合、治具の稼働範囲が狭いため、ワークに対してアクチュエータ全体を移動させる必要があった。
【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、供給する流体による大きな移動量とともに、供給する流体による推力よりも大きな推力を得ることが可能な流体圧シリンダ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】
（１）請求項１に記載の発明では、筺体と、前記筺体内に設けられた第１流体室、第２流体室、及び第３流体室と、前記第１流体室、前記第２流体室および前記第３流体室に満たされた内部流体と、所定方向に移動可能に設けられ、前記第１流体室の一方の壁面を形成する第１ピストンと、前記所定方向に移動可能に設けられ、前記第２流体室と第３流体室との間に配設され、前記第２流体室と第３流体室内を繋ぐ連通部が形成された第１板状部と、前記第１ピストンと前記第１板状部の間に配設されたバネと、前記第１板状部に配設され、前記筐体の外部に延出する出力ロッドと、前記所定方向に移動可能に設けられ、前記第３流体室の一方の壁面を形成するとともに、前記出力ロッドが貫通する摺動孔が形成された第２板状部と、前記第２板状部は、前記内部流体と接する面における前記所定方向に対する垂直面への投影面積が、前記第１ピストンの前記内部流体と接する面における前記所定方向に対する垂直面への投影面積より大きく形成され、前記第１ピストンに外部から供給された供給流体の圧力が加えられることにより、前記第１板状部と前記出力ロッドが駆動される流体圧シリンダを提供する。
（２）請求項２に記載の発明では、前記筺体に設けられた第４流体室と、前記所定方向に移動可能に前記第４流体室内に配設され、外部から供給された供給流体の圧力を前記第１ピストンに加える第３ピストンと、を備えることを特徴とする請求項１に記載の流体圧シリンダを提供する。
（３）請求項３に記載の発明では、前記第２板状部には、当該第２板状部を前記第１板状部方向に向けて付勢する付勢部材を備えている、ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の流体圧シリンダを提供する。
（４）請求項４に記載の発明では、前記第１ピストンと前記第１板状部との距離を所定距離以下に制限する制限機構を備える、ことを特徴とする請求項１、請求項２又は請求項３に記載の流体圧シリンダを提供する。
（５）請求項５に記載の発明では、前記制限機構は、前記第１板状部と前記出力ロッドに形成された貫通孔及び当該貫通孔の途中に形成された段差部と、前記第１ピストンに連結され前記貫通孔内を摺動するガイドロッド及び当該ガイドロッドに配設され前記段差部に掛止する掛止部材と、から構成されていることを特徴とする請求項４に記載の流体圧シリンダを提供する。
（６）請求項６に記載の発明では、前記連通部は複数の連通孔で構成されている、ことを特徴とする請求項１から請求項５のうちのいずれか１の請求項に記載の流体圧シリンダを提供する。
（７）請求項７に記載の発明では、前記連通孔の少なくとも１部には、孔の内径を変更する内径調整部材が配設されている、ことを特徴とする請求項６に記載の流体圧シリンダ。
（８）請求項８に記載の発明では、前記第２板状部には、前記複数の連通孔の一部に対応する位置に、当該連通孔内に挿入される所定長さの突起部が形成されている、ことを特徴とする請求項６又は請求項７に記載の流体圧シリンダを提供する。
（９）請求項９に記載の発明では、前記内部流体が非圧縮性流体である、ことを特徴とする請求項１から請求項８のうちのいずれか１の請求項に記載の流体圧シリンダを提供する。
（１０）請求項１０に記載の発明では、前記内部流体が圧縮性流体である、ことを特徴とする請求項１から請求項８のうちのいずれか１の請求項に記載の流体圧シリンダ。
（１１）請求項１１に記載の発明では、前記第３ピストンは、前記供給流体と接する面における前記所定方向に対する垂直面への投影面積が、前記第１ピストンにおける前記投影面積より大きく形成されている、ことを特徴とする請求項１から請求項１０のうちのいずれか１の請求項に記載の流体圧シリンダを提供する。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、第１板状部と第２板状部が当接するまでは内部流体が連通部を移動するので、出力ロッドは、外部から供給された供給流体の圧力により大きな移動量を得ることができ、当接した後は連通部が塞がれて内部流体の圧力を受けるので供給流体による推力よりも大きな推力を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】第１実施形態におけるエアハイドロ式シリンダの全体構成を表した断面図である。
【図２】第１実施形態における空気圧ピストンの移動に伴う各部の移動状態を表した説明図である。
【図３】空気圧ピストンの出力方向の移動に伴う、各部相互の状態と、出力ロッドに作用する力を表した説明図である。
【図４】第２実施形態におけるエアハイドロ式シリンダの全体構成を表した断面図である。
【図５】第２実施形態におけるエアハイドロ式シリンダの断面斜視図である。
【図６】第２実施形態における空気圧ピストンの移動に伴う各部の移動状態を表した説明図である。
【図７】第３実施形態における調節機構周辺の断面拡大図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明の流体圧シリンダをエアハイドロ式シリンダに適用した好適な実施の形態について、図１から図７を参照して詳細に説明する。
（１）実施形態の概要
本実施形態のエアハイドロ式シリンダでは、空気圧室からの空気圧を受ける空気圧ピストン２１と、空気圧ピストン２１と直結された第１油圧ピストン３１と、第２油圧ピストン４１を備えている。第２油圧ピストン４１は、油圧室を第２油圧室４２と第３油圧室４３に仕切る第１板状部５０と、第１板状部５０と一定形成された出力ロッド５２と、出力ロッド５２が中央を摺動する摺動孔６１を有している。第１板状部５０は、その厚さ方向に連通孔５１が形成され、ここを油ＯＬが移動することで油圧力を受けずに左右に移動する。第２板状部６０は第１板状部５０と当接することで連通孔５１を塞ぐ閉鎖手段として機能する。
【００１１】
第１板状部５０は、コイルバネ７０と掛止部材５９に挟まれ、コイルバネ７０を介して空気圧ピストン２１の出力方向の移動に同期して、第２板状部６０に当接するまで移動する。この空気圧ピストン２１に同期した移動中において、第１板状部５０は、連通孔５１を油ＯＬが移動することで油圧を受けずに、低推進力（空圧）で大きく移動する。
第２板状部６０に当接すると連通孔５１が塞がれるので、第１板状部５０が第２油圧室４２の端面を構成し、油圧力を受けた移動となる。この間において第１板状部５０は、第２板状部６０とともに、終端の短いストロークを高推進力（油圧力）で移動する。
全ストロークを移動した状態の空気圧ピストン２１が退避方向に戻ると、第２油圧室４２の油圧が低下し、第２板状部６０はコイルバネ６４の付勢力で当接位置まで戻る。当接位置以降は、第１板状部５０が掛止部材５９と連接されて空気圧ピストン２１と同期しながら元の移動開始位置まで退避移動する。
【００１２】
本実施形態によれば、出力ロッド５２で駆動させるものの動作範囲を大きくすることができる。そして、大きな駆動部分は空気圧により駆動し、ストロークの終端付近の短いストロークを油圧により駆動することができる。これにより、空気圧による駆動部分を早送り、油圧による駆動部分を微小送りにすることができる。
第１板状部５０と出力ロッド５２は当接位置までコイルバネ７０を介して移動するので、動作途中で何かに衝突してもコイルバネ７０のたわみにより、衝撃を吸収することができる。
【００１３】
（２）実施形態の詳細
以下、本発明の流体圧シリンダをエアハイドロ式シリンダに適用した第１実施形態について説明する。
図１は、本実施形態に係るエアハイドロ式シリンダの全体構成を表した断面図である。なお、以下の各断面図では、符号の引出線との区別が付きにくくなるため各部の断面を表す斜線については省略している。ただし、全体構成を表した図１と後述の図４では、各部の区別を明確にするため、各シリンダ内の供給エア（空気）ＡＲと油ＯＬが存在している空間についてはそれぞれ密度が異なる網点で区別している。
エアハイドロ式シリンダ（流体圧シリンダ）１は、図１に示すように、シリンダ本体（筺体）１０と、シリンダ本体１０の両端に配置された蓋１１、１３とを備えている。
【００１４】
シリンダ本体１０の内部には、シリンダ本体１０の中心軸線（所定方向）Ｃと中心軸線を共通にする空気圧シリンダ２０と、第１油圧シリンダ３０と、第２油圧シリンダ４０とが直列に形成されている。
本実施形態のシリンダ本体１０では、空気圧シリンダ２０の内径が５０ｍｍ、第１油圧シリンダ３０の内径が１６ｍｍ、第２油圧シリンダ４０の内径が６０ｍｍに形成されている。
空気圧シリンダ２０は、シリンダ本体１０の一方の端面（図面左側）に開放されて形成され、当該開放部は蓋１１により塞がれている。蓋１１は複数のネジ１２でシリンダ本体１０に固定されている。
第１油圧シリンダ３０は、一方の側が空気圧シリンダ２０に対して開放されて形成されるとともに、他方の側が第２油圧シリンダ４０に対して開放されて形成されている。即ち、第１油圧シリンダ３０は、空気圧シリンダ２０と第２油圧シリンダ４０とを連通させている。
第２油圧シリンダ４０は、一方の側が第１油圧シリンダ３０と連通し、他方の側がシリンダ本体１０の他方の端面に開放されて形成されている。第２油圧シリンダ４０は、その内径が２つとなるように、すなわち、第１油圧シリンダ３０側の内径よりも開放部側の方が大きな内径に形成されることで、両径が異なる部分に段差部４４が形成されている。この第２油圧シリンダ４０による開放部は、シリンダ本体１０に蓋１３が複数のネジ１４で固定されることによって塞がれている。
【００１５】
シリンダ本体１０には、中心軸線Ｃ方向に沿って往復移動可能に、略板状の空気圧ピストン（第３ピストン）２１が空気圧シリンダ２０内に、略板状の第１油圧ピストン（第１ピストン）３１が第１油圧シリンダ３０内に、互いに平行に対向配置された同径の第１板状部５０と第２板状部６０を備える第２油圧ピストン（第２ピストン）４１が第２油圧シリンダ４０内に、それぞれ配置されている。
なお、以下の明細書では、中心軸線Ｃ方向のうち、第１油圧ピストン３１から第２油圧ピストン４１の方向を「出力方向」といい、第１油圧ピストン３１から空気圧ピストン２１の方向を「退避方向」というものとする。
空気圧シリンダ２０の内径は、第１油圧シリンダ３０の内径よりも大きく形成されている。一方、第２油圧シリンダ４０の油ＯＬが充填されている箇所の内径は、第１油圧シリンダ３０の内径よりも大きく形成されている。
すなわち、空気圧ピストン２１が作動室２３Ａで供給エアＡＲと接する面における中心軸線Ｃ方向に対する垂直面への投影面積をＳａ、第１油圧ピストン３１の油と接する面における同垂直面への投影面積をＳ１、第１板状部５０が第２油圧室で油ＯＬと接する面の同垂直面への投影面積をＳ２１、第２板状部６０が第３油圧室で油ＯＬと接する面の同垂直面への投影面積をＳ２２とした場合、各面積は次の関係となるように形成されている。
Ｓａ＞Ｓ１
Ｓ１＜Ｓ２２＜Ｓ２１
なお、本実施形態では、Ｓａ＜Ｓ２２に形成されているが、両投影面積についてはＳａ≧Ｓ２２であってもよい。
【００１６】
第１油圧シリンダ３０内に配置された第１油圧ピストン３１は、第１油圧シリンダ３０とともに、第１油圧室（第１流体室）３２を形成する。この第１油圧室３２の内部には、油（内部流体）ＯＬが満たされている。
第１油圧ピストン３１の円周面（外周面部）には円環状のシール部材３５が設けられ、第１油圧室３２内の油ＯＬが空気圧シリンダ２０側に流出することを防止している。
なお、シール部材３５としては、後述する他のシール部材を含め、円環状に形成されたゴムリングなど、公知の各種部材を用いることができ、特に限定するものではない。
第１油圧ピストン３１は、第１油圧室３２側と反対側の面に、外部から供給された供給流体の圧力が直接的に、又は間接的に加えられるようになっている。本実施形態では、外部から供給された供給エアＡＲの圧力が、空気圧ピストン２１と後述のピストンロッド２６を介して間接的に第１油圧ピストン３１に加えられる。
【００１７】
第２油圧シリンダ４０内には、第２油圧ピストン４１が配置され、第２油圧ピストン４１は、互いに平行に対向配置された第１板状部５０と第２板状部６０を備えている。
第２油圧ピストン４１は、第２油圧シリンダ４０と第１板状部５０により第２油圧室（第２流体室）４２を形成し、また、第１板状部５０と第２板状部６０の両対向面と第２油圧シリンダ４０により第３油圧室（第３流体室）４３を形成する。
第２油圧室４２と第３油圧室４３の内部には油ＯＬが満たされている。
【００１８】
第１板状部５０には、その円周面に円環状のシール部材５３が設けられている。
また第１板状部５０には、第２油圧室４２と第３油圧室４３とを繋ぎ、油ＯＬが第２油圧室４２と第３油圧室４３の間を流通可能とする連通孔５１が形成されている。本実施形態の連通孔５１は、同心円上の複数箇所（例えば４箇所）に形成されているが、少なくとも１つ以上形成されていればよい。また、複数形成する場合には、必ずしも同心円上にでなくてもよい。
連通孔５１は、第２流体室４２と第３流体室内４３を繋ぐ連通部として機能する。
【００１９】
第１板状部５０の中央には、蓋１３側へ凸状に延びる出力ロッド５２が配設されている。出力ロッド５２は、第２板状部６０の中央に形成された摺動孔６１を摺動状態で貫通すると共に、蓋１３の中央に形成された孔１５を貫通して蓋１３の外側まで形成されている。
なお本実施形態の出力ロッド５２は、第１板状部５０と一体形成されているが、螺合等の各種方法によって第１板状部５０に固定されるようにしてもよい。
【００２０】
第２板状部６０には、第２板状部６０を貫通する給油孔６２が形成されている。この給油孔６２は、第３油圧室４３、第１板状部５０の連通孔５１、第２油圧室４２、及び、第１油圧室３２を満たす油ＯＬを供給するためのものである。油供給孔６２には、第３油圧室４３から油ＯＬが流出することを防止するための封止ネジ６３が配置されている。
また、第２板状部６０には、その円周面に円環状のシール部材６５が設けられると共に、摺動孔６１の内周面に円環状のシール部材６６が設けられることで、第３油圧室４３内の油ＯＬが、蓋１３側に流出することを防止している。
なお、本実施形態では給油孔６２から各油圧室３２、４２、４３と連通孔５１に充填する流体として油ＯＬを使用するが、充填する流体としては油ＯＬに限られるものではなく流体であればよいが、非圧縮性流体の方が好ましい。非圧縮性流体の油を用いることで、推力の一部が流体の圧縮に消費されることを防止できるため、効率よく出力ロッド５２に大きな推力を発生させることができる。但し、空気圧シリンダ２０だけでなく、両シリンダ３０、４０も空気圧シリンダとしてもよい。この場合には空気圧シリンダ全体の出力（推力）を向上させることができるので、一般的なシリンダよりも出力が大きい空圧シリンダとすることができる。
【００２１】
封止ネジ６３には、各油圧室３２、４２、４３内の油圧を測定するための圧力センサ（図示しない）を配設するようにしてもよい。この場合、圧力センサの配管を外部に取り出すための配管孔が蓋１３又はシリンダ本体１０に形成される。
なお、本実施形態では、給油孔６２を第２板状部６０に形成したが、第１油圧室３２、第２油圧室４２、又は、第３油圧室４３の何れかと貫通するようにシリンダ本体１０給油孔を設け、当該給油孔から供給した油ＯＬが流出することを防止するために封止ネジで封止するようにしてもよい。この場合の給油孔は、第１油圧ピストン３１や第１板状部５０のストロークの範囲外に設ける。
なお、封止ネジに圧力センサを配設する場合には、第１油圧室３２か第２油圧室４２部分に設けることが好ましい。これは、後述するように、第１板状部５０と第２板状部６０とが当接することで、第３油圧室４３の容積が実質ゼロとなる場合があり、油圧の検出ができなくなるためである。
【００２２】
第２板状部６０と蓋１３との間には複数のコイルバネ（第１付勢部材）６４、中心軸線Ｃを中心とした円周上に等間隔に配置されている。第２板状部６０と蓋１３の両対向面には、コイルバネ６４の配置位置に応じて、コイルバネ６４の端部を収容するための凹部が形成されている。
この複数のコイルバネ６４は圧縮状態で配設されている。これにより第１板状部５０と第２板状部６０と当接している場合には両者が、離れている場合には第２板状部６０が、退避方向（蓋１３から離れる方向）に付勢される。
第２板状部６０は、蓋１３側の面に係止手段として機能するフランジ６７が形成されている。フランジ６７は、第２油圧シリンダ４０の小径部分（段差部４４よりも蓋１１側）の内径よりも大きく、大径部分（段差部４４よりも開口端側）よりも小さく形成され、大径部分を移動する。
コイルバネ６４によって退避方向に付勢されている第２板状部６０は、そのフランジ６７が第２油圧シリンダ４０の段差部４４と当接することで係止する。
【００２３】
なお、段差部４４とフランジ６７は、コイルバネ６４により付勢される第２板状部６０を所定位置で係止する機能を実現するための構成であるため、当該機能を実現することが可能であれば他の構成とすることも可能である。
例えば、段差部４４とフランジ６７に代えて、第２油圧シリンダ４０の開放端から段差部４４に対応する位置まで、第２油圧シリンダの内周面に中心線Ｃ方向に沿った凹部（溝部）を複数形成すると共に、当該凹部と嵌合する径方向の凸部を第２板状部６０の外周面に複数形成する。これにより、コイルバネ６４で付勢される第２板状部６０は、第２板状部６０の凸部が、第２油圧シリンダ４０の凹部（溝）内を中心線Ｃ方向に摺動し、凹部（溝）の終端面（当該終端面が段差部として機能する）と当接することで係止する。
【００２４】
第１板状部５０は、第２油圧室４２を形成する蓋１１側の面に円形の凹部５４が形成されている。
この凹部５４に連続して、出力ロッド５２の先端まで貫通する貫通孔が形成されている。すなわち、凹部５４よりも小径のガイド孔５５が、第１板状部５０と出力ロッド５２内に形成され、ガイド孔５５に連続して、ガイド孔５５よりも大径の掛止孔５６が、出力ロッド５２内にその端面まで形成されている。
凹部５４、ガイド孔５５、及び、掛止孔５６は、中心軸線Ｃと同軸に形成され、それぞれが互いに連通することで第１板状部５０と出力ロッド５２を軸方向に貫通している。
出力ロッド５２の、ガイド孔５５と掛止孔５６は径が異なることでその境界には段差部５７が形成されている。
【００２５】
第１油圧ピストン３１には、蓋１３側に延びるガイドロッド（ガイド部材）３３が設けられている。ガイドロッド３３は、第２油圧ピストン４１の第１板状部５０と出力ロッド５２に形成されたガイド孔５５内に、中心軸線Ｃ方向に対して相対移動可能に挿通されている。
このようにガイドロッド３３がガイド孔５５に挿通されることで、第１板状部５０と出力ロッド５２は、中心軸線Ｃに対する姿勢を保持したまま、中心軸線Ｃ方向に移動することができる。
第１板状部５０には、ガイド孔５５の内周面に円環状のシール部材５８が設けられ、第２油圧室４２の油ＯＬがガイド孔５５と掛止孔５６から外部に流出することを防止している。
【００２６】
ガイドロッド３３の端部には、掛止部材５９が配設されている。本実施形態の掛止部材５９は、ボルトが使用され、ガイドロッド３３の端部に形成された雌ねじに螺合することで固定されている。掛止部材（ボルト）５９の頭部は、出力ロッド５２に形成されたガイド孔５５の内径よりも大きく、掛止孔５６よりも小さく形成されたものが使用される。これにより、頭部が段差部５７と当接するようになっている。
ガイドロッド３３の外周には、ガイドロッド３３の径よりも大きなコイル内径を有するコイルバネ（第２付勢手段）７０が圧縮状態で配設されている。その結果、コイルバネ７０の一端が第１油圧ピストン３１と当接し、他端が第１板状部５０に形成された凹部５４の底面と当接している。
なお、コイルバネ７０は、そのバネ定数が、複数のコイルバネ６４全体を合成した場合のバネ定数よりも小さくなるように形成されている。
【００２７】
コイルバネ７０は、圧縮状態で配設されることで、第１油圧ピストン３１に対して、第１板状部５０を出力方向（離れる方向）に押している。その一方で、第１油圧ピストン３１に固定されたガイドロッド３３の先端には掛止部材５９が固定されている。
このため、図１に示すように、第１板状部５０と第２板状部６０とが当接していない状態において、第１板状部５０と出力ロッド５２は、段差部５７が掛止部材５９と当接し、コイルバネ７０により出力方向に押された状態となる。すなわち、第１板状部５０と出力ロッド５２は、掛止部材５９とコイルバネ７０とに挟まれた状態となっている。
そして、第１油圧ピストン３１が出力方向に移動すると、第１板状部５０と出力ロッド５２は、第１板状部５０と第２板状部６０とが当接するまでの間、同じ距離だけ出力方向に一体的に移動する。一方、第１板状部５０が第２板状部６０に当接した後は、第１油圧ピストン３１の移動に対し、当接していた掛止部材５９が段差部５７から離れ、ガイドロッド３３単独で出力方向に移動する。
【００２８】
空気圧シリンダ２０は、蓋１１とともに空気圧室（第４流体室）２２を形成している。この空気圧室２２は、空気圧シリンダ２０内に配置された空気圧ピストン２１により、２つの作動室（小部屋）２３Ａ、２３Ｂに区切られている。シリンダ本体１０には、作動室２３Ａ、２３Ｂに対してそれぞれ外部と連通する流通孔（開口部）２４Ａ、２４Ｂが形成されている。
作動室２３Ａ、２３Ｂには、外部から流通孔２４Ａ、２４Ｂを通じて所定圧力に加圧された供給エアＡＲ（供給流体）ＡＲが流入したり、作動室２３Ａ、２３Ｂ内から供給エアＡＲが流出したりするように構成されている。
【００２９】
空気圧ピストン２１は、ピストンロッド２６により第１油圧ピストン３１と連結され、第１油圧ピストン３１とともに中心軸線Ｃ方向に移動するように構成されている。すなわち、流通孔２４Ａ、２４Ｂから流入する供給エアＡＲにより空気圧ピストン２１が中心軸線Ｃ方向に往復移動し、この空気圧ピストン２１の往復移動と一体的にピストンロッド２６と第１油圧ピストン３１が往復移動する。
なお、空気圧ピストン２１の円周面には円環状のシール部材２５が設けられ、作動室２３Ａ、２３Ｂ間の空気の流通を防止している。
【００３０】
次に、上記の通り構成された本実施形態のエアハイドロ式シリンダ１における動作について説明する。
以下の動作説明において、空気圧ピストン２１が移動し、第１板状部５０と第２板状部６０が当接した位置を「当接位置」として説明する。
図２は、エアハイドロ式シリンダ１における空気圧ピストン２１の移動に伴う各部（出力ロッド５２等）の移動状態を表したもので、（ａ）は図１と同じ移動前の状態（最も後退した状態）、（ｂ）当接位置の状態、（ｃ）は最も前進した状態を表したものである。
以下、空気圧ピストン２１が最も後退した状態（図１、図２（ａ）の状態）における、各部の位置を開始位置という。
図３は、空気圧ピストン２１の出力方向の移動に伴う、第１板状部５０と第２板状部６０、段差部４４とフランジ６７、段差部５７と掛止部材５９の状態と、出力ロッド５２に作用する力を表したものである。
図３（ａ）、（ｂ）、（ｃ）が、図２（ａ）〜（ｃ）に対応している。
【００３１】
図１に示したエアハイドロ式シリンダ１では、出力ロッド５２が開始位置（最も蓋１１側に移動した状態）にあり、まず、この状態から第２油圧ピストン４１が前進する際の動作を説明する。
この出力ロッド５２が最も後退した開始位置では、図１、図２（ａ）、図３（ａ）に示すように、第１板状部５０と第２板状部６０は離れた状態で第３油圧室４３が形成され（容積≠０）、段差部４４とフランジ６７及び段差部５７と掛止部材５９が互いに当接した状態となっている。
【００３２】
第２油圧ピストン４１を出力方向に前進させる場合、まず、供給エアＡＲを流通孔２４Ａから作動室２３Ａに供給するとともに、流通孔２４Ｂから作動室２３Ｂ内の供給エアＡＲを外部に流出させる。
作動室２３Ａに供給エアＡＲが供給されると、空気圧ピストン２１は、供給エアＡＲ圧に押されて出力方向に移動する。
空気圧ピストン２１が移動すると、ピストンロッド２６により連結された第１油圧ピストン３１も、空気圧ピストン２１と一体的に出力方向に移動する。
このように、本実施形態では、第１油圧ピストン３１は、空気圧ピストン２１とピストンロッド２６を介して、外部から供給された供給流体（供給エアＡＲ）の圧力が加えられ、この圧力により後述するように第２油圧ピストン４１が駆動される。
【００３３】
第１油圧ピストン３１が出力方向に移動すると、第１板状部５０と出力ロッド５２も、コイルバネ７０に押されながら出力方向に移動する。そして、当接位置よりも手前において、ガイドロッド３３端部の掛止部材５９と段差部５７とが当接した状態のまま、第１板状部５０と出力ロッド５２は、掛止部材５９とコイルバネ７０とに挟まれた状態で出力方向に移動する。
すなわち、第１板状部５０と出力ロッド５２は、第１油圧ピストン３１、空気圧ピストン２１の移動距離と同じ距離だけ出力方向に移動する。
【００３４】
また、第１油圧ピストン３１が出力方向に移動することにより、第１油圧シリンダ３０と第２油圧シリンダ４０内（第１油圧室３２、第２油圧室４２、連通孔５１、及び、第３油圧室４３内）の油ＯＬは第１油圧ピストン３１によって加圧される。加圧された油ＯＬの圧力は第２板状部６０を押圧し、第２板状部６０が出力方向に移動する。これにより、第２板状部６０のフランジ６７は段差部４４から離れる。
この第２板状部６０の移動は油圧による移動であり、第１油圧ピストン３１の投影面積Ｓ１＜第２板状部６０の投影面積Ｓ２２であることから、第１油圧ピストン３１と同量だけ移動する第１板状部５０の移動距離に比べて、第２板状部６０の移動距離は小さく、第１油圧ピストン３１の移動量のＳ１／Ｓ２２である。
【００３５】
このように、空気圧ピストン２１が移動を開始してから当接位置までの間では、図３（ａ２）で示すように、第１板状部５０と第２板状部６０は離れた状態、段差部４４とフランジ６７は離れた状態、段差部５７と掛止部材５９が互いに当接した状態である。
ここで、空気圧ピストン２１は速度Ｖａで出力方向に移動するものとし、第１板状部５０の出力方向の移動速度をＶ２１、第２板状部６０の出力方向の移動速度をＶ２２とする。そうすると、段差部４４とフランジ６７は、速度Ｖ２２＝Ｖａ×（Ｓ１／Ｓ２２）でゆっくりと離れていく。
また、当接位置までの第１板状部５０の移動速度はＶ２１＝Ｖａなので、第１板状部５０は、速度（Ｖａ−Ｖ２２）で第２板状部６０に近づく。
【００３６】
そして、図２（ｂ）、図３（ｂ）に示すように、空気圧ピストン２１が移動して、第１板状部５０と第２板状部６０とが当接した状態（当接位置）では、段差部４４とフランジ６７は離れた状態であり、段差部５７と掛止部材５９が互いに当接した状態（離れる直前）である。
なお、当接位置において、第１板状部５０と第２板状部６０は当接状態にあるため、第３油圧室４３の容積はゼロになっている。このため、第２板状部６０は第１板状部５０を介して第２油圧室４２の圧力を受ける。
【００３７】
次に、図３（ｂ２）に示すように、空気圧ピストン２１が当接位置から更に出力方向に移動した場合について説明する。
空気圧ピストン２１、ピストンロッド２６、第１油圧ピストン３１、ガイドロッド３３、及び、掛止部材５９は常に一体的に移動する。従って、ガイドロッド３３、掛止部材５９は、空気圧ピストン２１と同じ速度Ｖａで移動する。
一方、当接以後の第１板状部５０と第２板状部６０及び出力ロッド５２は、第１板状部５０が第２油圧室４２で受ける油圧によって、速度Ｖ２１＝Ｖａ×（Ｓ１／Ｓ２１）で移動する。このため、空気圧ピストン２１（第１油圧ピストン３１）の更なる移動に対し、出力ロッド５２の段差部５７から掛止部材５９が離れる。この際、ガイドロッド３３は、ガイド孔５５を出力方向に摺動しながら移動する。
なお、投影面積Ｓ２１＞Ｓ２２（面積（Ｓ２１−Ｓ２２）＝出力ロッド５２の断面積）なので、第２板状部６０は、当接前に比べて移動速度が僅かに遅くなり、第１板状部５０を介して受ける油圧は僅かに大きくなる。
【００３８】
そして、空気圧ピストン２１の更なる移動に対し、第１板状部５０と第２板状部６０、段差部４４とフランジ６７、段差部５７と掛止部材５９は、図３（ｂ２）の状態のまま最前進位置（最大位置）まで移動する（同（ｃ）参照）。
この間、空気圧ピストン２１、ピストンロッド２６、第１油圧ピストン３１、ガイドロッド３３、及び掛止部材５９は、供給エアＡＲの空気圧により速度Ｖａで移動し、第１板状部５０、第２板状部６０、及び出力ロッド５２は第２油圧室４２の油圧により速度Ｖ２１で移動する。
【００３９】
以上の通り、空気圧ピストン２１の出力方向の移動に伴い、出力ロッド５２は、途中まで空気圧とコイルバネ７０により大きな距離を素早く移動し、途中からは自動的に油圧に切り替わり、終端までの短い距離をゆっくりと移動する。
すなわち、第１板状部５０が第２板状部６０に当接するまでの間、出力ロッド５２は、コイルバネ７０に押されながら、第１油圧ピストン３１と一体的に、素早く大きな移動をする。
一方、第１板状部５０が第２板状部６０に当接した後から、第１板状部５０と出力ロッド５２は、ガイドロッド３３との一体的移動から切り離され、第２板状部６０と一体的に（最終出力地点までの）短い距離をゆっくりと移動する。
このように、本実施形態によれば、エアハイドロ式シリンダ１（出力ロッド５２）のストロークを長くすることができる。
【００４０】
次に、第２油圧ピストン４１と出力ロッド５２が後退する際の動作について説明する。
出力ロッド５２等の後退に伴う各部同士の接・離状態については、空気圧ピストン２１の退避方向への移動に伴い、図２と図３に示した（ｃ）から（ａ）の状態に移行する。
なお、空気圧ピストン２１は、一定の退避速度ｖａで退避方向に移動（退避）するものとし、第１板状部５０の退避速度をｖ１、第２板状部６０の退避速度をｖ２とする。
【００４１】
まず、エアハイドロ式シリンダ１が複動型シリンダの場合について説明する。
第２油圧ピストン４１を、図２（ｃ）に示した状態から後退させる場合には、まず、供給エアＡＲを流通孔２４Ｂから作動室２３Ｂに供給するとともに、流通孔２４Ａから作動室２３Ａ内の供給エアＡＲを外部に流出させる。
作動室２３Ｂに供給エアＡＲが供給されると、空気圧ピストン２１は、作動室２３Ａ、２３Ｂ内の供給エアＡＲの差圧により退避方向（図１における左方向）に押されて移動する。
空気圧ピストン２１が移動すると、ピストンロッド２６で連結された第１油圧ピストン３１も一体的に退避方向へ移動する。
【００４２】
第１油圧ピストン３１が退避方向に移動すると、同時に第１油圧室３２の容積が増加する。第１油圧室３２には、第２油圧室４２から油ＯＬが流入する。
一方、第２油圧室４２は、油ＯＬが流出したことにより容積が減少し、第２油圧ピストン４１は、第１板状部５０と第２板状部６０とが当接した状態のまま、第１油圧ピストン３１の移動量のＳ１／Ｓ２１だけ退避方向へ強制的に後退させられる。
この際、コイルバネ６４による退避方向の付勢力が、第１板状部５０と第２板状部６０を退避方向へ後退させる際の補助の役目を果たす。
なお、第１油圧ピストン３１（ガイドロッド３３）の退避速度ｖａよりも、第２油圧ピストン４１の退避速度ｖ１＝ｖ２＝ｖａ×（Ｓ１／Ｓ２１）のほうが遅い。このため、ガイドロッド３３は、第１板状部５０のガイド孔５５を相対的に退避方向に移動し、隔離状態にある掛止部材５９は段差部５７に徐々に接近する。
【００４３】
そして、第１板状部５０と第２板状部６０が当接位置に移動すると、隔離状態にあった掛止部材５９は段差部５７とが当接し、第１板状部５０と出力ロッド５２がコイルバネ７０と掛止部材５９とに挟まれた状態になる。なお、この当接位置では第１板状部５０と第２板状部６０は隔離する直前の状態である。
その後、第１板状部５０と出力ロッド５２は、ガイドロッド３３の移動に伴い、段差部５７が掛止部材５９に引っかかった状態（当接した状態）で退避方向に引っ張られながら移動する。
従って、第１板状部５０と出力ロッド５２は、当接位置以前においてｖ１＝ｖ２＝ｖａ×（Ｓ１／Ｓ２１）でゆっくりと退避するのに対し、当接位置を過ぎると空気圧ピストン２１の退避速度ｖａと同じ速度で退避する。
このため第１板状部５０は第２板状部６０から離れ、第２油圧室４２内の油ＯＬが連通孔５１を通して第３油圧室４３に流れ込む。
【００４４】
一方、第２板状部６０は、当接位置の前後において油ＯＬによる油圧を受け続ける。すなわち、当接位置以前は第２油圧室４２内の油圧を第１板状部５０を介して受けながら、当接位置を過ぎてからは第３油圧室４３の油圧を直接受けながら、退避速度ｖ２＝ｖａ×（Ｓ１／Ｓ２２）でゆっくりと退避する。
そして図１に示すように、空気圧ピストン２１が開始位置（最も後退した状態の位置）まで退避すると、第２板状部６０は第３油圧室４３における油圧を受けなくなり、フランジ６７が段差部４４に当接する。
【００４５】
次に、エアハイドロ式シリンダ１が単動型シリンダの場合について説明する。
第２油圧ピストン４１を、図２（ｃ）に示した状態から後退させる場合には、まず、流通孔２４Ａから作動室２３Ａ内への供給エアＡＲの供給を停止し、作動室２３Ａ内の供給エアＡＲ圧力を外部に開放する。すると、作動室２３Ａ内の空気圧低下に伴い、第１油圧室３２および第２油圧室４２内の油ＯＬの圧力が低下し、油ＯＬが第２油圧ピストン４１を押していた力も減少する。
上述の油ＯＬが第２油圧ピストン４１を押す力が、コイルバネ６４が第２油圧ピストン４１を押す力よりも小さくなると、第２油圧ピストン４１はコイルバネ６４により退避方向に押され、フランジ６７が段差部４４に当接するまで後退する。
【００４６】
第１油圧ピストン３１は、第１油圧室３２の油圧よりも空気圧ピストン２１から受ける空気圧の方が小さくなるため、第１油圧室３２の油圧とコイルバネ７０の押す力によって、図１に示す最後退位置まで後退する。
この過程において、第１板状部５０と出力ロッド５２は、当接位置までコイルバネ６４により第２板状部６０を介して退避する。そして当接位置を過ぎると、第１板状部５０が第２板状部６０から離れ、段差部５７に当接した掛止部材５９が第１板状部５０と出力ロッド５２を退避方向に引っ張ることで第１油圧ピストン３１、ガイドロッド３３と共に最後退位置まで後退する。
【００４７】
なお、単動型シリンダの場合、空気圧ピストン２１に作動室２３Ｂからの空気圧が作用しないので、複動型シリンダの場合の退避速度ｖａに比べ、かなり遅い退避速度となる。
このため、素早い退避動作が必要となる場合には、上述した複動型シリンダとするか、第１板状部５０に対して退避方向の力が作用する退避用コイルバネを配置することが好ましい。
退避用コイルバネを使用する場合としては、第２油圧室４２を形成する第１板状部５０の面と、この面に対向する第２油圧シリンダ４０の面との間に、引っ張りバネを配置する。または、第１板状部５０と第２板状部６０の対向する面にそれぞれ凹部を形成し、第１板状部５０と第２板状部６０とが当接した際に両側の凹部内に収まる圧縮バネを配置するようにしてもよい。
【００４８】
また、後退動作を補助するために、作動室２３Ｂ内に１又は複数のコイルバネを配設するようにしてもよい。
この場合のコイルバネは、作動室２３ｂを構成する両端面（中心線Ｃ方向）のうち、一方の端面である空気圧ピストン２１にコイルバネの長さ方向の一端が当接し、他方の端面であるシリンダ本体１０で形成される端面にコイルバネの他端が当接する。
なお、コイルバネが１つの場合、コイル内径がピストンロッド２６よりも大きいコイルバネを使用し、内側にピストンロッド２６を配設する。また、コイルバネが複数の場合、空気圧ピストン２１と第１油圧ピストン３１との外径差の１／２よりも小さいコイル外径のコイルバネを使用し、中心線Ｃを中心とする同心円上にピストンロッド２６を囲むように配設する。
【００４９】
次に、エアハイドロ式シリンダ１における第２油圧ピストン４１の推力の発生について説明する。
まず、作動室２３Ａに供給される供給エアＡＲの圧力をＰａとすると、この圧力Ｐａは、空気圧ピストン２１の投影面積Ｓａの全面に作用するので、空気圧ピストン２１が受ける推力Ｆａは、次の式（１）により表される。
Ｆａ＝Ｐａ×Ｓａ  …（１）
【００５０】
一方、空気圧ピストン２１と第１油圧ピストン３１とは、ピストンロッド２６により連結されているため、同じ推力Ｆａが第１油圧ピストン３１にも作用する。
そして、第１油圧ピストン３１の油ＯＬと接する側の投影面積Ｓ１と、第１油圧室３２内の油圧Ｐ１は、次の式（２）により表される。
Ｐ１＝Ｆａ／Ｓ１  …（２）
【００５１】
従って、（１）式と（２）式とから、第１油圧室３２内の油圧Ｐ１は、次の式（３）で表される。
Ｐ１＝Ｆａ／Ｓ１＝Ｐａ×Ｓａ／Ｓ１  …（３）
ここで、空気圧ピストン２１の投影面積Ｓａは、第１油圧ピストン３１の投影面積Ｓ１より大きいため、Ｓａ／Ｓ１＞１である。従って、（３）式から第１油圧室３２内の油圧Ｐ１は、供給エアＡＲの圧力Ｐａより高くなることが示される。つまり、空気圧ピストン２１が受けた供給エアＡＲの圧力Ｐａを、第１油圧室３２内の油ＯＬに増幅して伝達することができる。
【００５２】
第２油圧室４２内の油圧Ｐ２、第３油圧室４３の油圧Ｐ３は、パスカルの原理により、第１油圧室３２内の油圧Ｐ１と同じであり、次の式（４）が成立している。
Ｐ２＝Ｐ３＝Ｐ１＝Ｐａ×Ｓａ／Ｓ１（＝Ｆａ／Ｓ１）  …（４）
【００５３】
当接位置までの間では、コイルバネ７０を介して第１油圧ピストン３１に押されている第１板状部５０と出力ロッド５２の出力方向の力（推力）Ｆ２は、空気圧ピストン２１の推力Ｆａと略同じである。なお推力Ｆ２は、正確にはＦａに、コイルバネ７０の力と、第２油圧室４２と第３油圧室４３から受ける力の差（投影面積の差＝ガイドロッド３３の断面積）を加えたものであるが、これらの力は省略して説明する。
また、第１板状部５０が第２板状部６０に当接する前は、第１板状部５０の第２油圧室側端面と第３油圧室側端面に発生する推力の方向が正反対であるため、第１板状部５０の出力は相殺されている。
【００５４】
一方、当接位置以降では、第２油圧室４２内の油圧Ｐ２を第１板状部５０の投影面積Ｓ２１全体で受けるので、第１板状部５０と出力ロッド５２に働く出力方向への力（推力）Ｆ２は、次の式（５）で表される。
Ｆ２＝Ｐ２×Ｓ２１  …（５）
ここで、式（４）と式（５）とから、第１板状部５０と出力ロッド５２に働く推力Ｆ２は、次の式（６）で表される。
Ｆ２＝Ｆａ×（Ｓ２１／Ｓ１）…（６）
【００５５】
第２油圧室４２の油圧を受ける第１板状部５０の投影面積Ｓ２１は、第１油圧ピストン３１の投影面積Ｓ１より大きいため、Ｓ２１／Ｓ１＞１である。
従って、（６）式から、出力ロッド５２に働く推力Ｆ２は、当接位置より前のＦａよりも、当接位置以降ではＳ２１／Ｓ１倍に大きくなっていることが示されている。
【００５６】
上記の構成によれば、第１板状部５０と第２板状部６０とが当接する前において、出力ロッド５２の推力Ｆ２は、第１油圧ピストン３１に加えられた供給エアＡＲに係る推力Ｆａとほぼ同じであるが、この間は空気圧ピストン２１と一体となって（コイルバネ７０を介して）、大きく、かつ早く移動することができる。
一方、そして第１板状部５０と第２板状部６０とが当接した以降においては、第１板状部５０の投影面積Ｓ２１が、第１油圧ピストン３１の投影面積Ｓ１より大きく形成されているとともに、第１油圧室３２と第２油圧室４２に油ＯＬが満たされているため、第１板状部５０と出力ロッド５２に、第１油圧ピストン３１に加えられた供給エアＡＲに係る力Ｆａに、第１油圧ピストン３１と第１板状部５０の投影面積比（Ｓｙ２／Ｓｙ１）を乗じた大きな推力Ｆ２を発生させることができる。
【００５７】
例えば、図２に示すように、空気圧ピストン２１の全ストロークが１５ｍｍで、このうち１０ｍｍ移動すると第１板状部５０と第２板状部６０が当接するものとする。
この場合、当接位置まで空気圧ピストン２１が出力方向に１０ｍｍ移動すると、出力ロッド５２も一体となって同じストロークの１０ｍｍ移動する。この間、第２板状部６０は、１．５ｍｍだけ移動する（エア駆動ストローク）。
一方、当接した後、空気圧ピストン２１が更に最前位置まで５ｍｍ移動する間、出力ロッド５２は、第２油圧室４２の油圧によって、第１板状部５０、第２板状部６０と共に１ｍｍだけ移動する（油圧駆動ストローク）。この間の出力ロッド５２の移動量は１ｍｍと小さいが、Ｆａよりも大きな推力Ｆ２（Ｓｙ２／Ｓｙ１倍）を発生させることができる。
【００５８】
比較のため、特許文献１のエアハイドロ式シリンダを本実施形態と同サイズで形成した場合、空気圧ピストン１５が実施形態と同じ全ストローク分の１５ｍｍ移動したとしても、第２油圧ピストンの突出部３９（本実施形態の出力ロッド５２に相当）は２．５ｍｍの移動である。この全区間において突出部３９は、油圧により移動するのでＦ２の強い推力で移動する。
【００５９】
本実施形態では、第１板状部５０が開始位置から当接位置までの距離Ｌ（エア駆動ストローク）を所望値に設定することで、第１油圧ピストン３１に作用する力Ｆａで、出力ロッド５２を所望の距離Ｌだけ素早く移動させることができる。
その一方で、第１油圧ピストン３１の投影面積Ｓ１と第１板状部５０の投影面積Ｓ２１の比を所定の値に設定することにより、第１油圧ピストン３１に作用する力Ｆａの大きさに関わらず、第２油圧ピストン４１に発生する推力Ｆ２の大きさを所定の値にすることができる。
具体的には、エアハイドロ式シリンダ１にエアのみを供給した場合であっても、当接位置までは出力ロッド５２を早く大きく移動させ、当接位置以後はゆっくりと短い距離を大きな推力（油圧供給のシリンダと同等の推力）を発生させて移動することができる。つまり、供給エアＡＲだけで駆動するため、油圧装置などの付帯装置を必要とせずに、最初に大きく動き、その後（当接位置以後）に大きな推力で出力ロッド５２を動かすことができるため、設置スペースの削減や、設置コストの削減を図ることができる。
【００６０】
（３）第２実施形態
次に第２実施形態について説明する。
図４は第２実施形態における、エアハイドロ式シリンダ１の全体構成を表した断面図である。
図５は第２実施形態におけるエアハイドロ式シリンダ１の断面斜視図である。
この第２実施形態では、第１実施形態にくらべ全体の径を細くしたものである。このため、図４では、第１実施形態と同一の箇所については同一の符合を付して適宜その説明を省略し、以下、異なる部分を中心に説明することとする。
【００６１】
第２実施形態のエアハイドロ式シリンダ１では、図４に示すように、シリンダ本体１０内に形成された各シリンダの内径が、空気圧シリンダ２０が１６ｍｍ、第１油圧シリンダ３０が６ｍｍ、第２油圧シリンダ４０が１４ｍｍに形成されている。
このように第２実施形態では、全体の径が小さく（細く）なるように形成されているため、シリンダ本体１０の両端部外周に雄ねじが形成されると共に、蓋１１ａ側に雌ねじ１２ａ、蓋１３ａ側に雌ねじ１４ａが形成されることで螺合されている。なお、この螺合部が振動等により回転することを防止するため、周方向から止めネジ１２ｂ、１４ｂで止められている。
【００６２】
そして第１実施形態では、空気圧室２２に対して供給エアＡＲが空気圧シリンダ２０の周面から供給されるように流通孔２４Ａ、２４Ｂが中心軸線Ｃと直角方向に形成されている。
これに対し第２実施形態では、空気圧シリンダ２０の中心軸線Ｃ方向の両端側から供給エアＡＲが供給されるようになっている。その他、流通孔２４Ａは蓋１１ａに形成され、流通孔２４Ｂはシリンダ本体１０における第１油圧シリンダ３０の外側に形成されている。そして両流通孔２４Ａ、２４Ｂは、蓋１１に設けられた径方向の径方向穴と、この径方向穴から連続する中心軸線Ｃ方向の軸方向穴で形成されている。
なお、図１では表示していないが、各流通孔２４Ａ、２４Ｂにはエア配管継手１６Ａ、１６Ｂが接続される。
【００６３】
第１実施形態では、同心円状に配設した圧縮状態の複数のコイルバネ６４が配設されているのに対し、第２実施形態では内径が出力ロッド５２よりも大きなコイルバネ６４ａが１つ配置されている。このコイルバネ６４ａは、出力ロッド５２が挿通され、圧縮された状態でその両端が蓋１３ａと第２板状部６０に当接することで、第２板状部６０を退避方向に付勢している。
【００６４】
一方、第１板状部５０を出力方向に付勢するコイルバネ７０ａは、第１実施形態と同様にガイドロッド３３が内側に挿通される。コイルバネ７０ａの退避方向側の一端は、第１油圧シリンダ３０ではなく、第２油圧室４２の退避方向側の端面、すなわち、第１油圧室３２よりも大きな内径に形成された第２油圧室４２の退避方向側の端面に当接している。
コイルバネ７０ａの出力方向側の他端は、第１板状部５０に当接している。コイルバネ７０ａの外径が第２油圧室４２と略同径に形成され、直接第１板状部５０に当接しており、第１板状部５０に凹部５４は形成されていない。
なお、コイルバネ７０ａのバネ定数は、コイルバネ６４ａのバネ定数よりも小さいバネが使用される。一例として、コイルバネ７０ａのバネ定数が０．２１ｋｇｆ／ｍｍであり、コイルバネ６４ａのバネ定数が０．９ｋｇｆ／ｍｍのバネが使用される。
【００６５】
第２油圧室４２を形成する第２油圧シリンダ４０の内径は、空気圧ピストン２１が最後退位置にある状態におけるコイルバネ７０ａの略全体が位置する範囲の内径よりも第１板状部５０の全移動範囲での内径の方が大きく形成されている。
【００６６】
第１実施形態における第１板状部５０の円周面には、第１板状部５０の外周側からの油ＯＬの移動を防止するためにシール部材５３が設けられている。これに対し第２実施形態の第１板状部５０にシール部材５３は設けられておらず、第１板状部５０の外周面と第２油圧シリンダ４０の内周面とには僅かに隙間が存在している。
なお、第２油圧シリンダ４０の内径よりも第１板状部５０の外径を小さくすることで、両者間に形成される隙間を、第２油圧室４２と第３油圧室４３との油ＯＬの通路とするようにしてもよい。この場合、連通孔５１を省略することも可能である。この点、第１実施形態の第１板状部５０も同様に形成する（シール部材５３を無くし、第１板状部５０の外形を小さくする）ことが可能である。
【００６７】
第１実施形態では、空気圧シリンダ２０の内径よりも、第３油圧室４３部分における第２油圧シリンダ４０の内径の方が大きく形成されているが、第２実施形態では前者よりも後者の方が小さく形成されている。
また、第１実施形態ではガイドロッド３３の蓋１３側の端部に配設された掛止部材５９（ボルト）の頭部が出力ロッド５２の段差部５７と当接するように構成されている。これに対し第２実施形態では、ガイドロッド３３の端部にはガイドロッド３３よりも外径が大きく、掛止孔５６の内径よりも小さい外径の掛止ナット５９ａが螺合されている。この掛止ナット５９ｂのガイドロッド３３と反対側にはボルト５９ｂが螺合されている。
【００６８】
また第１実施形態では、給油孔６２と封止ネジ６３を第２板状部６０に配設する場合と、シリンダ本体１０に配設する場合について説明し、さらに、封止ネジ６３に圧力センサを配設する場合の変形について説明した。
第２実施形態では、シリンダ本体１０の径が小さいため、図４に示すように、シリンダ本体１０の周面に給油孔６２ａと封止ネジ６３ａを形成し、これと別に油圧を計測用の貫通孔１７を設けている。貫通孔１７には、接続ネジ１８ａにより圧力センサ１８が接続されている。
なお、第１実施形態で説明したように、給油孔６２を利用して圧力を計測することも可能である。
【００６９】
図６は、第２実施形態における空気圧ピストン２１の移動に伴う各部の移動状態を表した説明図である。
図６（ａ）〜（ｃ）の各々は、図２（ａ）〜（ｃ）に対応した状態を表している。
第２実施形態において、第１板状部５０と第２板状部６０、段差部４４とフランジ６７、段差部５７と掛止部材５９の状態と、出力ロッド５２に作用する力は第１実施形態と同様に図３で示され、図３（ａ）、（ｂ）、（ｃ）が、図６（ａ）〜（ｃ）に対応している。
第２実施形態において、空気圧ピストン２１の移動に伴う各部の移動状態は第１実施形態と同様である。
そこで、第１実施形態と異なる点である、第２実施形態における空気圧ピストン２１の移動量とその移動に伴う各部の移動量の違いについて説明する。この違いは、第２実施形態と第１実施形態との各部のサイズが異なることによる。
【００７０】
この図６（ａ）に示すように、空気圧ピストン２１が開始位置にある状態では、第２油圧室４２の中心軸線Ｃ方向の長さ、即ち、第１油圧室３２と第２油圧室４２の境界面から第１板状部５０までの距離が１３ｍｍである。なお、図６では単位表記を省略しているが、各長さの単位はｍｍである。
一方、同状態における第３油圧室４３の中心軸線Ｃ方向の長さ、即ち、第１板状部５０と第２板状部６０の対向面間の距離が１０ｍｍである。
そして、空気圧ピストン２１が空気圧シリンダ２０内を移動する最大ストロークは１９ｍｍである。この空気圧ピストン２１の全ストロークだけ出力方向に移動した場合に、出力ロッド５２が移動する全ストロークは１２．７ｍｍである。
【００７１】
図６（ｂ）は、空気圧ピストン２１が出力方向に移動して、第１板状部５０と第２板状部６０とが当接した状態を表したものである。
空気圧ピストン２１が出力方向に１１．７ｍｍ移動すると、第１板状部５０と第２板状部６０とが当接する。
この当接状態において、当初１３ｍｍであった第２油圧室４２の長さが２４．７ｍｍとなる。すなわち、当接状態において、第１板状部５０は、出力方向に１１．７ｍｍだけ移動する。
従って、第１板状部５０と一体形成された出力ロッド５２も１１．７ｍｍだけ出力方向に移動する。すなわち、出力ロッド５２は、当接状態となるまでの間に、その全ストローク１２．７ｍｍのうち１１．７ｍｍ移動し、残りのストロークは僅かに１ｍｍ残すだけである。但し、この間の出力ロッド５２の移動は、空圧（バネ）による移動であり（空圧駆動ストローク）、その端面での推力は増幅されてはいない。
【００７２】
一方、空気圧ピストン２１が１１．７ｍｍだけ移動することにより第１油圧ピストン３１も同量だけ移動する。
そして、第１油圧ピストン３１が１１．７ｍｍ移動することによって、第２板状部６０は、第３油圧室４３からの油圧を受けて１．７ｍｍだけ移動する。
【００７３】
図６（ｃ）は空気圧ピストン２１が全ストロークである１９ｍｍだけ移動した状態（最前進位置での状態）を表したものである。
開始位置から１１．７ｍｍ移動して当接状態にあった空気圧ピストン２１が、残りのストローク分である７．３ｍｍだけ更に移動した状態である。この間の空気圧ピストン２１の移動は、出力ロッド５２に対して油圧を発生させるストローク（油圧発生ストローク）である。
すなわち当接位置以降において、第１板状部５０と出力ロッド５２は、ボルト５９ｂ、掛止ナット５９ａから離れると共に、第２板状部６０と一体となった状態（当接した状態）で、第２油圧室４２からの油圧を受けて移動する。
この間の出力ロッド５２の移動は油圧出力ストロークであり、その移動量は１ｍｍである。
この出力ロッド５２と一体に第１板状部５０と第２板状部６０が移動するので、図６（ｂ）の当接状態から同図（ｃ）の状態までに、第２油圧室４２の長さも２４．７ｍｍから２５．７ｍｍまで１ｍｍ移動し、第２板状部６０も１．７ｍｍから２．７ｍｍまで１ｍｍ移動する。
【００７４】
次に第３実施形態について説明する。
この第３実施形態では、空気圧ピストン２１が当所位置から当接位置まで移動する間における、第２油圧室４２と第３油圧室４３の間を移動する油ＯＬの移動量（流量）を調節する調節機構を設けたものである。この調節機構により、当接位置までの各部の移動速度が調節される。
【００７５】
図７は、第３実施形態における調節機構周辺の断面拡大図である。
この図７では、第２実施形態のエアハイドロ式シリンダ１に調節機構を設ける場合について表しているが、本実施形態の調節機構については、同様に第１実施形態に適用することが可能である。なお、調節機構以外の各部については第２実施形態と同じであるため、同一符号を付して説明を適宜省略する。
図７に示すように調節機構として、第１板状部５０には流量調節プラグ５１１が設けられ、第２板状部６０には速度切替ピン６０１が設けられている。なお、流量調節プラグ５１１と速度切替ピン６０１の両者を設ける必要はなく、いずれか一方を採用するようにしてもよい。
【００７６】
第１板状部５０には他の実施形態と同様に油ＯＬが移動する連通孔５１が複数設けられているが、本実施形態では、そのうちの一部又は全部の連通孔５１の内周面に雌ねじが形成されている。この雌ねじは、連通孔５１の第２油圧室４２側に形成されているが、全長にわたって形成するようにしてもよい。
流量調節プラグ５１１の外周面には全長にわたって雄ねじが形成され、連通孔５１の雌ねじと螺合することで、螺着、取り外しが可能になっている。
流量調節プラグ５１１には、その中心軸にそって流量調整用オリフィスとして機能する貫通孔５１２が形成されている。
この流量調節プラグ５１１、貫通孔５１２の径が異なる複数種類が用意されている。このため、使用する流量調節プラグ５１１の数や貫通孔５１２を適宜選択、変更することで、第２油圧室４２と第３油圧室４３の間を油ＯＬが移動可能な全連通面積（中心軸線Ｃ方向に対する垂直面への投影面積）の調整が可能になる。そして、全連通面積を調整することで、第２油圧室４２と第３油圧室４３間を移動する単位時間当たりの流量が変わるため、第１板状部５０と出力ロッド５２の移動速度を選択、調整することが可能になる。
第１板状部５０と出力ロッド５２の移動速度は、流量調節プラグ５１１を取付けない場合が移動速度Ｖ２１であるのに対し、流量調節プラグ５１１を取り付けることで速度を下げて調整することができる。以下、流量調節プラグ５１１で調整した移動速度を調整初期速度Ｖ２１ｆという。調整初期速度Ｖ２１ｆは、全連通孔５１の数とその内径、流量調節プラグ５１１の配設数とその貫通孔５１２の内径とによって決まる速度である。
【００７７】
速度切替ピン６０１は、第２板状部６０の第１板状部５０に対向する側で、連通孔５１の中心軸と同軸となる位置に設けられている。速度切替ピン６０１の外径は、連通孔５１内を摺動可能なサイズに形成される。このため、速度切替ピン６０１は連通孔５１を塞いだ状態で内部を摺動するので、連通孔５１内を移動する油ＯＬはほぼゼロである。
本実施形態の速度切替ピン６０１は第２板状部６０に設けられた凹部への圧入により固定されているが、第２板状部６０に螺合することで固定されるようにしてもよい。螺合による固定とすることで、速度切替ピン６０１の取り付け数を変更し、全連通面積の変化量を変更することができる。
速度切替ピン６０１は、第２板状部６０の端面からＹｍｍ（例えば、２．５ｍｍ）だけ突出している場合には、当接位置のＹｍｍだけ手前で連通孔５１を塞ぐことになる。
【００７８】
第１板状部５０における第３油圧室４３側の面と、速度切替ピン６０１における第３油圧室４３側の先端面とが同一平面上になる位置で、第１板状部５０の連通孔５１が速度切替ピン６０１で塞がれる。以下、この位置を流量変化位置という。本実施形態では、開始位置から流用変化位置までの第１板状部５０の移動距離は９ｍｍである。
第１板状部５０と出力ロッド５２は、開始位置から流量変化位置までの間、調整初期速度Ｖ２１ｆで移動する。なお、空気圧ピストン２１の速度ＶａもＶａ＝Ｖ２１ｆである。
そして、流量変化位置から当接位置まで移動する間、当該塞がれた連通孔５１分の流量が減少するので、第１板状部５０と出力ロッド５２の移動速度が遅くなる。以下、速度切替ピン６０１が連通孔５１を塞いでから当接位置までの移動速度を緩衝速度Ｖ２１ｓという。
【００７９】
第１板状部５０と出力ロッド５２は、開始位置から流量変化位置まで調整初期速度Ｖ２１ｆで移動し、流量変化位置から当接位置まで緩衝速度Ｖ２１ｓ（＜Ｖ２１ｆ）で移動する。当接位置以降は、他の実施形態で説明したように、第１板状部５０と出力ロッド５２は第２板状部６０と一体となり、油圧駆動による移動速度Ｖ２２（≪Ｖ２１ｓ）で移動する。
【００８０】
以上説明したように、第３実施形態によれば、流量調節プラグ５１１の配設数や、配設する流量調節プラグ５１１の貫通孔５１２の内径を適宜選択することにより、開始位置からの調整初期速度Ｖ２１ｆを調節することができる。
また、速度切替ピン６０１を配設することで、調整初期速度Ｖ２１ｆから緩衝速度Ｖ２１ｓ、緩衝速度Ｖ２１ｓから当接位置以後の移動速度Ｖ２２と速度が変化するので、移動速度の急激な変化を和らげ、速度変化による衝撃を緩和することができる。緩衝速度Ｖ２１ｓについては、速度切替ピン６０１の配設数を変更することで調節が可能である。この調節を容易にするためにも速度切替ピン６０１の固定は螺合によることが好ましい。
【００８１】
なお、緩衝速度Ｖ２１ｓの調整については、速度切替ピン６０１の配設数によるだけでなく、配設する全部又は一部の速度切替ピン６０１の径を連通孔５１の内径よりも小さくすることによってもよい。速度切替ピン６０１の径を小さくすることで、連通孔５１を塞ぐことなく、油ＯＬの連通孔５１を通過する際の通過面積を小さくできる。
また、速度切替ピン６０１の長さ（第２板状部６０の端面から凸出した部分の長さ）を変更することにより、調整初期速度Ｖ２１ｆから緩衝速度Ｖ２１ｓに切り替わる流量変化位置を、すなわち、緩衝速度Ｖ２１ｓでの移動距離を調整することができる。
さらに、それぞれの長さが異なる速度切替ピン６０１を第２板状部６０に取り付けることで、それぞれの速度切替ピン６０１が対応する連通孔５１を塞ぎ始める位置が異なる位置となるため、当接位置までの間で多段階の速度調節する（多段階で速度が低下する）ことができる。
また、速度切替ピン６０１が円筒状である必要がなく、第２板状部６０から凸出している部分の全体又は一部が、先端方向に向って径が小さくなる円錐形状や円錐台形状にしてもよい。円錐部分が連通孔５１内を移動する間、徐々に連通面積が小さくなることで段階的な速度変化ではなく、徐々に速度変化させることができる。
【００８２】
以上説明した各実施形態によれば、供給される推力を受ける空気圧ピストン２１の全ストロークに対して、推力を出力する出力ロッド５２のストロークを長くすることができる。出力ロッド５２のストロークを、空気圧ピストン２１のストロークの５０％以上とすることができる。
これにより、出力ロッド５２に取り付けられる作動部の動作範囲を大きくすることができるため、対象となるワークやその処理、操作等の内容によっては、アクチュエータ全体を接近させたり退避させたりする必要がなくなる。
【００８３】
また、出力ロッド５２が大きく移動する部分については空気圧シリンダ２０で駆動し、全ストロークの終端付近の短いストロークを大きな推力の油圧シリンダで駆動することができる。これにより、空気圧シリンダ部分を早送り、油圧シリンダ部分を微小送りとすることができる。
空気圧シリンダ駆動時はコイルバネ７０を介して出力ロッド５２が移動するので、出力ロッド５２や作動部が動作途中で何かに衝突したとしても、コイルバネ７０のたわみによって衝撃を吸収することができる。
さらに、調節機構の採用により、出力ロッド５２の移動速度を調整し、また、移動途中で変化させることができる。
【００８４】
なお、本発明の技術範囲は上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変更を加えることが可能である。
例えば、上記の実施の形態においては、空気を供給することにより駆動されるエアハイドロ式シリンダに適用して説明したが、圧縮性流体である空気により駆動されるエアハイドロ式シリンダに限られることなく、非圧縮性流体等、その他各種の流体により駆動されるシリンダに適用することができるものである。
非圧縮性流体により駆動されるシリンダの場合には、空気などの圧縮性流体により駆動される場合と比較すると、より大きな推力を第２油圧ピストンに発生させることができる。
【００８５】
また、上記実施形態においては、空気圧ピストン２１と第１油圧ピストン３１とをピストンロッド２６により接続する構成に適用して説明したが、この構成に限定されることなく、例えば、空気圧ピストン２１と第１油圧ピストン３１とを一体に形成したものなど、その他各種の構成に適用することができるものである。
【００８６】
説明した各実施形態では、開始位置において圧縮状態にあるコイルバネ７０を配設したが、無負荷状態で第１油圧ピストン３１と第１板状部５０に連結した状態で取り付けるようにしてもよい。
これにより、空気圧ピストン２１が出力方向に移動する場合には、第１油圧ピストン３１と第１板状部５０との距離が僅かに短くなった状態の付勢力によって、コイルバネ７０が同距離を維持しながら第１板状部５０を押すことで出力方向に移動させる。
一方、空気圧ピストン２１が退避方向に移動する場合、開始位置における無負荷状態よりも僅かに長くなった状態でコイルバネ７０が連結する第１板状部５０を引っ張り移動させる。
このように、開始位置において無負荷状態に取り付けることでコイルバネ７０は、第１板状部５０を出力方向に押すと共に、第１板状部５０を退避方向に引っ張ることができる。
このため、ガイドロッド３３、ガイド孔５５、シール部材５８、掛止孔５６、掛止部材５９は省略することが可能である。
【符号の説明】
【００８７】
１  エアハイドロ式シリンダ（流体圧シリンダ）
１０  シリンダ本体（筺体）
１１、１３  蓋
２０  空気圧シリンダ
２１  空気圧ピストン（第３ピストン）
２２  空気圧室（第４流体室）
２３Ａ、２３Ｂ  作動室（小部屋）
２６  ピストンロッド
３０  第１油圧シリンダ
３１  第１油圧ピストン（第１ピストン）
３２  第１油圧室（第１流体室）
３３  ガイドロッド（ガイド部材）
４０  第２油圧シリンダ
４１  第２油圧ピストン（第２ピストン）
４２  第２油圧室（第２流体室）
４３  第３油圧室（第３流体室）
４４  段差部
５０  第１板状部
５１  連通孔
５１１  流量調節プラグ
５１２  貫通孔（流量調整用オリフィス）
５２  出力ロッド
５５  ガイド孔（貫通孔）
５７  段差部
５９  掛止部
６０  第２板状部
６０１  速度切替ピン
６１  摺動孔
６２  給油孔
６４  コイルバネ（第１付勢部材）
６７  フランジ
７０  コイルバネ（第２付勢部材）
Ｃ  中心軸線（所定方向）
ＡＲ  供給エアＡＲ（供給流体）
ＯＬ  油（内部流体）
【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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