(57)【要約】【課題】ストロークが大きく大きな推力を、軸方向の両方向に発生させることが可能なエアハイドロシリンダを用いたシリンダ技術を提供する。【解決手段】シリンダ２内に、２つのエアハイドロ機構Ａ、Ｂを、図１の左右対称に形成する。両エアハイドロ機構Ａの空圧室２０ａは、互いに連通する、第１ピストン６を加圧する第１空圧室２１ａと、第２ピストン１２ａを加圧する第２空圧室２２ａから構成されている。油圧発生部５５ａは、第１ピストン６を介して第１空圧室２１ａにより加圧される第１油圧室３１ａと、第２ピストン１２ａを介して第２空圧室２２ａにより加圧される第２油圧室３２ａを有する。第２油圧室３２ａは、油圧によって薄肉部１５ａをラジアル方向に弾性変形させ、移動する油圧発生部５５ａをシリンダ２内で固定する。第１油圧室３１ａは、固定により高まった第１油圧室３１ａの油圧を出力ロッド７ａ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、
前記シリンダの軸方向における両端側のそれぞれに配置された吸排気口と、
前記シリンダ内で前記両吸排気口の間に配設された第１ピストンと、
前記第１ピストンを中心として対称に、前記第１ピストンの両側に形成されたエアハイドロ機構と、を備え、
前記第１ピストンを中心として対称に形成され、それぞれ前記第１ピストンから軸方向で外側の方向に油圧力を出力する２つのエアハイドロ機構と、を備え、
前記両エアハイドロ機構のそれぞれは、
前記第１ピストンよりも外側に配設され、前記第１ピストンの反対側に配設された前記吸排気口から供給されるエアにより加圧される空圧室と、
前記空圧室よりも外側に配設され、前記空圧室の圧力で前記シリンダ内を外側方向に移動する油圧室と、
前記空圧室が前記油圧室に与える軸方向の力から径方向の力を発生させ、当該径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、
前記増幅した油圧を前記第１ピストンから離れる方向に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外側方向の力と、前記出力ロッドが前記油圧室に与える内側方向の力と、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径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、前記径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、軸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径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、前記出力ロッドを外側方向に押圧する第３ピストンを備え、
前記第３ピストンを前記内側方向に付勢する付勢手段を具備した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３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】
前記第２油圧室を加圧する第２ピストンを備え、
前記空圧室は、前記素１ピストンの前記油圧室と対向する側の面と反対側の面側に配置され第１ピストンを外側方向に加圧する第１空圧室と、前記第１空圧室と連通し、前記第２ピストンを外側方向に加圧する第２空圧室と、
を有す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外側方向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ピストンは、軸方向に貫通する貫通孔を備え、
前記第１空圧室と前記第２空圧室とは、その少なくとも一部が前記貫通孔内を通る連通管により連通している、
ことを特徴とする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油圧室よりも外側に形成されており、
前記第１ピストンは、両側に、前記第２空圧室と前記第２油圧室を貫通して前記第１油圧室まで延びる第１ロッドを備え、前記第１空圧室からの圧力を受けて前記第１ロッドの外側方向の端面で前記第１油圧室を加圧する、
ことを特徴とする請求項８から請求項１１のうちのいずれか１の請求項に記載のシリンダ装置。
【請求項１３】
前記両エアハイドロ機構の両外側方向には、対応する側の前記吸排気口から供給されるエアで当該エアハイドロ機構を内側方向に加圧する共通空圧室が配設され、
一方のエアハイドロ機構における第１空圧室は、他方のエアハイドロ機構と前記シリンダとの間に形成された隙間を介して、前記他方のエアハイドロ機構を内側に加圧する共通空圧室と連通している、
ことを特徴とする請求項８から請求項１２に記載のシリンダ装置。
【請求項１４】
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１５】
請求項１３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１６】
請求項１３のシリンダ装置により、前記第１ピストンの両側に形成された２つのエアハイドロ機構のうちの一方のエアハイドロ機構を動作させて外側方向の油圧力を出力するシリンダ装置動作方法であって、
前記一方のエアハイドロ機構側の吸排気口を開放し、前記他方のエアハイドロ機構の側の吸排気口からエアを供給することで、当該他方のエアハイドロ機構と前記シリンダとの間に形成された隙間を介して、前記一方のエアハイドロ機構における第１空圧室と前記第２空圧室を加圧することで、当該第１空圧室と前記第２空圧室を外側方向に移動させ、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１ステップと、
前記他方のエアハイドロ機構側に配置された吸排気口から更に加圧して、前記一方のエアハイドロ機構における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２ステップと、
前記他方のエアハイドロ機構側に配置された吸排気口から更に加圧して、前記一方のエアハイドロ機構における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３ステップと、
前記一方のエアハイドロ機構側の吸排気口からエアを供給し、前記他方のエアハイドロ機構側の吸排気口からエアを供給することで、前記前記第１油圧室と前記第２油圧室、及び前記出力ロッドを内側方向に移動させる第４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１７】
請求項１４のワーククランプ装置を動作させて、前記第１ピストンの両側に形成された２つのエアハイドロ機構のうちの一方のエアハイドロ機構によりワークを所定位置にクランプする方法であって、
前記一方のエアハイドロ機構側の所定位置にワークを設置する第１ステップと、
前記シリンダ装置を駆動して、前記一方のエアハイドロ機構における前記出力ロッド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２ステップと、
前記一方のエアハイドロ機構における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、
前記一方のエアハイドロ機構における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力により、前記一方のエアハイドロ機構における前記出力ロッド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、
前記一方のエアハイドロ機構側の吸排気口からエアを供給し、他方のエアハイドロ機構側の吸排気口からエアを供給することで、前記クランプしたワークを前記所定位置から離脱する第６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１８】
請求項１５のプレス装置を動作させて、前記第１ピストンの両側に形成された２つのエアハイドロ機構のうちの一方のエアハイドロ機構によりワークをプレスする方法であって、
前記一方のエアハイドロ機構側の所定位置にワークを設置する第１ステップと、
前記シリンダ装置を駆動して、前記一方のエアハイドロ機構における前記出力ロッド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２ステップと、
前記一方のエアハイドロ機構における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、
前記一方のエアハイドロ機構における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力により、前記一方のエアハイドロ機構における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５ステップと、
前記一方のエアハイドロ機構側の吸排気口からエアを供給し、他方のエアハイドロ機構側の吸排気口からエアを供給することで、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６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７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。
【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。
例えば、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、複雑で大がかりな油圧系を省略し、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。
【０００３】
しかし、従来のエアハイドロシリンダは、いずれも押圧力を発揮することができる方向が片側（一方向）だけの片側タイプである。
このため、エアハイドロシリンダを使用して両方向に大きな推力を発生させようとする場合、２個の片側タイプを背面合せにする方法が考えられる。
この場合、全体の軸方向の長さが長くなると共に、エアの吸排気口がそれぞれ２個ずつの合計４個必要になり、装置が大型化してしまうという問題があった。
【０００４】
また、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端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、ストロークが大きく大きな推力を、軸方向の両方向に発生させることが可能なエアハイドロシリンダを用いたシリンダ技術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、シリンダと、前記シリンダの軸方向における両端側のそれぞれに配置された吸排気口と、前記シリンダ内で前記両吸排気口の間に配設された第１ピストンと、前記第１ピストンを中心として対称に、前記第１ピストンの両側に形成されたエアハイドロ機構と、を備え、前記第１ピストンを中心として対称に形成され、それぞれ前記第１ピストンから軸方向で外側の方向に油圧力を出力する２つのエアハイドロ機構と、を備え、前記両エアハイドロ機構のそれぞれは、前記第１ピストンよりも外側に配設され、前記第１ピストンの反対側に配設された前記吸排気口から供給されるエアにより加圧される空圧室と、前記空圧室よりも外側に配設され、前記空圧室の圧力で前記シリンダ内を外側方向に移動する油圧室と、前記空圧室が前記油圧室に与える軸方向の力から径方向の力を発生させ、当該径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、前記増幅した油圧を前記第１ピストンから離れる方向に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。
（２）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外側方向の力と、前記出力ロッドが前記油圧室に与える内側方向の力と、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。
（３）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径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。
（４）請求項４に記載の発明では、前記固定手段は、前記径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。
（５）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、軸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径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。
（６）請求項６に記載の発明では、前記第１油圧室は、前記出力ロッドを外側方向に押圧する第３ピストンを備え、前記第３ピストンを前記内側方向に付勢する付勢手段を具備した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。
（７）請求項７に記載の発明では、前記第３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。
（８）請求項８に記載の発明では、前記第２油圧室を加圧する第２ピストンを備え、前記空圧室は、前記素１ピストンの前記油圧室と対向する側の面と反対側の面側に配置され第１ピストンを外側方向に加圧する第１空圧室と、前記第１空圧室と連通し、前記第２ピストンを外側方向に加圧する第２空圧室と、を有す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。
（９）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外側方向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。
（１０）請求項１０に記載の発明では、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。
（１１）請求項１１に記載の発明では、前記第１ピストンは、軸方向に貫通する貫通孔を備え、前記第１空圧室と前記第２空圧室とは、その少なくとも一部が前記貫通孔内を通る連通管により連通している、ことを特徴とする１０に記載のシリンダ装置を提供する。
（１２）請求項１２に記載の発明では、前記第１油圧室は、前記第２油圧室よりも外側に形成されており、前記第１ピストンは、両側に、前記第２空圧室と前記第２油圧室を貫通して前記第１油圧室まで延びる第１ロッドを備え、前記第１空圧室からの圧力を受けて前記第１ロッドの外側方向の端面で前記第１油圧室を加圧する、ことを特徴とする請求項８から請求項１１のうちのいずれか１の請求項に記載のシリンダ装置を提供する。
（１３）請求項１３に記載の発明では、前記両エアハイドロ機構の両外側方向には、対応する側の前記吸排気口から供給されるエアで当該エアハイドロ機構を内側方向に加圧する共通空圧室が配設され、一方のエアハイドロ機構における第１空圧室は、他方のエアハイドロ機構と前記シリンダとの間に形成された隙間を介して、前記他方のエアハイドロ機構を内側に加圧する共通空圧室と連通している、ことを特徴とする請求項８から請求項１２に記載のシリンダ装置を提供する。
（１４）請求項１４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。
（１５）請求項１５に記載の発明では、請求項１３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。
（１６）請求項１６に記載の発明では、請求項１３のシリンダ装置により、前記第１ピストンの両側に形成された２つのエアハイドロ機構のうちの一方のエアハイドロ機構を動作させて外側方向の油圧力を出力するシリンダ装置動作方法であって、前記一方のエアハイドロ機構側の吸排気口を開放し、前記他方のエアハイドロ機構の側の吸排気口からエアを供給することで、当該他方のエアハイドロ機構と前記シリンダとの間に形成された隙間を介して、前記一方のエアハイドロ機構における第１空圧室と前記第２空圧室を加圧することで、当該第１空圧室と前記第２空圧室を外側方向に移動させ、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１ステップと、前記他方のエアハイドロ機構側に配置された吸排気口から更に加圧して、前記一方のエアハイドロ機構における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２ステップと、前記他方のエアハイドロ機構側に配置された吸排気口から更に加圧して、前記一方のエアハイドロ機構における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３ステップと、前記一方のエアハイドロ機構側の吸排気口からエアを供給し、前記他方のエアハイドロ機構側の吸排気口からエアを供給することで、前記前記第１油圧室と前記第２油圧室、及び前記出力ロッドを内側方向に移動させる第４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。
（１７）請求項１７に記載の発明では、請求項１４のワーククランプ装置を動作させて、前記第１ピストンの両側に形成された２つのエアハイドロ機構のうちの一方のエアハイドロ機構によりワークを所定位置にクランプする方法であって、前記一方のエアハイドロ機構側の所定位置にワークを設置する第１ステップと、前記シリンダ装置を駆動して、前記一方のエアハイドロ機構における前記出力ロッド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２ステップと、前記一方のエアハイドロ機構における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、前記一方のエアハイドロ機構における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力により、前記一方のエアハイドロ機構における前記出力ロッド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、前記一方のエアハイドロ機構側の吸排気口からエアを供給し、他方のエアハイドロ機構側の吸排気口からエアを供給することで、前記クランプしたワークを前記所定位置から離脱する第６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。
（１８）請求項１８に記載の発明では、請求項１５のプレス装置を動作させて、前記第１ピストンの両側に形成された２つのエアハイドロ機構のうちの一方のエアハイドロ機構によりワークをプレスする方法であって、前記一方のエアハイドロ機構側の所定位置にワークを設置する第１ステップと、前記シリンダ装置を駆動して、前記一方のエアハイドロ機構における前記出力ロッド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２ステップと、前記一方のエアハイドロ機構における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、前記一方のエアハイドロ機構における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力により、前記一方のエアハイドロ機構における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５ステップと、前記一方のエアハイドロ機構側の吸排気口からエアを供給し、他方のエアハイドロ機構側の吸排気口からエアを供給することで、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６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７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。
【発明の効果】
【０００８】
本発明は、第１ピストンを中心として対称に形成され、それぞれ第１ピストンから軸方向で外側の方向に油圧力を出力する２つのエアハイドロ機構を備え、各エアハイドロ機構は、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ているので、ストロークが大きく大きな推力を、軸方向の両方向に発生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】第１実施形態のシリンダ装置を構成する部品図である。
【図３】第１実施形態のシリンダ装置における動作説明図である。
【図４】第１実施形態のシリンダ装置における他の動作説明図である。
【図５】第１実施形態のシリンダ装置における異なる状態の動作説明図である。
【図６】プレス加工を説明するための図である。
【図７】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。
【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、シリンダ２内に、２つのエアハイドロ機構Ａ、Ｂを、第１ピストン６を中心とし長手方向に対称に（図１に向かって左右対称に）形成する。両エアハイドロ機構Ａ、Ｂ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。
なお、各図では、エアハイドロ機構Ａ、Ｂの各部を表す符号を同一数字で表し、両者を区別するためにａ、ｂを数字に付しているが、構成及び動作は方向の違い以外同じであるため、エアハイドロ機構Ａについて説明する。
【００１１】
より詳細には、空圧室２０ａは、第１ピストン６を加圧する第１空圧室２１ａと、第２ピストン１２ａを加圧する第２空圧室２２ａから構成されている。
第１空圧室２１ａと第２空圧室２２ａは、抜止めボルト１７ａ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５５ａは、油圧室３０ａを内蔵しており、更に、油圧室３０ａは、第１ピストン６を介して第１空圧室２１ａにより加圧される第１油圧室３１ａと、第２ピストン１２ａを介して第２空圧室２２ａにより加圧される第２油圧室３２ａから構成されている。
油圧発生部５５ａ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３２ａは、油圧によって薄肉部１５ａをラジアル方向に弾性変形させ、移動する油圧発生部５５ａ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３１ａは、固定により高まった第１油圧室３１ａの油圧を出力ロッド７ａ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、吸排気口６００と吸排気口５００の開放とエアの注入により、第１ピストン６をシリンダ２の略中央に配置し初期状態にセットする。なお、初期状態としては、何れかのエアハイドロ機構Ａ、Ｂの一方を使用する場合に他方側の端部側に第１ピストン６を寄せた状態を初期状態とするようにしてもよい。
次に、吸排気口６００を開放し、吸排気口５００からエアを注入する。
吸排気口５００から供給されるエアによって共通空圧室５１０が加圧されると共に、エアハイドロ機構Ｂ（他方のエアハイドロ機構に相当）のピストンハウジング１４ｂとシリンダ２の隙間を介して第１空圧室２１ａが加圧され、第１ピストン６が押されて油圧発生部５５ａが吸排気口６００の側に移動する。これにより出力ロッド７ａの十分なストロークが得られる。
【００１４】
出力ロッド７ａがワークに当接して停止すると油圧発生部５５ａの移動が止められる。油圧発生部５５ａの内部にある第２油圧室３２ａは、前進側（図面右側）に蓋３４ａが内壁として構成されており、第２空圧室２２ａの第２ピストン１２ａとで内部の油を挟んだ構造をしている。
油圧発生部５５ａの移動が停止して内部隔壁である蓋３４ａの移動が止まると、後退側（図面左側）から第２ピストン１２ａの第２ロッド５８ａにより押圧されるので内部圧力が上昇を開始する。同時に、油圧発生部５５ａの内部にある第１油圧室３１ａは、第３ピストン１３ａと第１ピストン６の第１ロッド５０ａで挟まれており、前進側の第３ピストン１３ａは出力ロッド７ａで移動が止められた状態で、後退側から第１ロッド５０ａにより押圧されるので内部圧力が上昇を開始する。
次いで、第２油圧室３２ａの油圧圧力が上昇することにより薄肉部１５ａが弾性変形し、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５５ａがシリンダ２に固定される。
【００１５】
油圧発生部５５ａが固定されると、吸排気口５００から供給されるエアにより、第１ピストン６と第２ピストン１２が第１油圧室３１ａと第２油圧室３２ａを更に加圧する。
これにより第２油圧室３２ａで高まった油圧が更に薄肉部１５ａ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５５ａがシリンダ２に固定される力が大きいほど第１油圧室３１ａの油圧力によって第３ピストン１３ａ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３１ａの油圧力が第３ピストン１３ａを介して出力ロッド７ａに出力され、油圧による大きな推力がワークに印加される。
以上がエアハイドロ機構Ａによる動作であるが、エアハイドロ機構Ｂによって逆方向の動作をさせることができる。
【００１６】
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。
また、２つの吸排気口５００、６００を備えたシリンダ２内に、第１ピストン６を中心に左右対称にエアハイドロ機構Ａ、Ｂを配置することで、より簡単な構成により、シリンダ２の長手方向の両方向に対する押圧力を発揮することが可能なシリンダ装置１が提供される。
【００１７】
（第１実施形態の詳細）
図１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２は、シリンダ２内に収容される部品図を示している。
なお、図１では、図面の複雑化を避けるため一部を除き大半の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２の部品図では、Ｏリングも図示してある。
同様に図面の複雑（ａ）を避けるため、また、図１の断面図において断面を表す斜線を省略し、各油圧室に充填されている油部分を灰色で塗りつぶし、各空圧室に存在するエア部分に斜線を付している。各空圧室のエア部分は、吸排気口５００から供給されるエア部分と、吸排気口６００から供給されるエア部分とは、斜線の向きを異なる向きとすることで区別している。
【００１８】
シリンダ装置１では、両エアハイドロ機構Ａ、Ｂの同一動作（方向は逆）によって、シリンダ２の両端部側に対しても出力（押圧力）を得ることができるので、その動作についてはエアハイドロ機構Ａによる動作を中心に説明する。
また、各実施形態の説明では、エアハイドロ機構Ａによる油圧力の出力を中心に説明するため、図１における吸排気口６００が配設された側を一端側（前進側）といい、吸排気口５００が配設された側を他端側（後退側）として説明する。そして、第１ピストン６が一端側に向かう方向を前進側方向（外側方向）、他端側に向かう方向を後退側方向（内側方向）という。
また、第１ピストン６がシリンダ２の軸方向の略中央に位置している図１に示した状態を初期状態と呼ぶことにする。
【００１９】
シリンダ装置１は、シリンダ２を備え、このシリンダ２の両開放端のうち一端側を蓋４ａで、他端側を蓋４ｂで塞いで構成されており、シリンダ２の内部には、軸方向の両方向の動きに対して空気圧を受けることでシリンダ２内を摺動する第１ピストン６が配設されている。この第１ピストン６の軸方向の両側には、軸方向に延びる第１ロッド５０ａと第１ロッド５０ｂが形成されている。
シリンダ装置１は、シリンダ２の軸方向のいずれの側（両側）に対しても、エアハイドロシリンダとしての出力（押圧力）を得ることができるようにするため、第１ピストン６を中心に、一端側にはエアハイドロ機構Ａが、他端側にはエアハイドロ機構Ｂが配置されることで、軸方向（左右）対象に形成されている。なお、第１ピストン６は、エアハイドロ機構Ａ、Ｂの両者の一部として機能している。
以下、エアハイドロ機構Ａとエアハイドロ機構Ｂを構成する同一の部材には同一の符号を付け、両機構ＡとＢを区別するためにａ、ｂを付して説明する。
【００２０】
シリンダ装置１は、シリンダ２の両開放端を蓋４ａ、４ｂで塞いで構成されており、内部には、第１空圧室２１ａの第１ピストン６によってスラスト方向に移動する油圧発生部５５ａが収納（内蔵）されている。
【００２１】
油圧発生部５５ａは、ピストンハウジング１４ａを筐体とし、その内部に収納された第２空圧室２２ａ、第２油圧室３２ａ、及び第１油圧室３１ａ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５５ａは、第１空圧室２１ａの圧力により前進側方向に移動する。そして、第２油圧室３２ａは、油圧によって移動した油圧発生部５５ａをシリンダ２内で固定し、第１油圧室３１ａは、油圧発生部５５ａが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７ａの１方向に推進力として出力する。
なお、図１においてエアハイドロ機構Ａを中心として油圧力を出力する構成と動作においては、吸排気口５００（他端側）から吸排気口６００（一端側）に向かう方向を外側方向、その逆を内側方向という。
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外側方向に移動する油圧室３０ａを備えており、当該油圧室は、出力ロッド７ａが設けられた第１油圧室３１ａと、固定手段（薄肉部１５ａ）が設けられた第２油圧室３２ａから構成されている。
【００２２】
なお、ピストンハウジング１４ａ、１４ｂの最大外径は、シリンダ２の内径よりも小さく形成されている。これにより、エアハイドロ機構として機能していない側のピストンハウジング１４ａ又はピストンハウジング１４ｂと、シリンダ２との隙間、及び薄肉部１５ａ、１５ｂの外周面に形成した軸方向凹部（後述する）は、加圧されたエアの通路となっている。
具体的には、エアハイドロ機構Ａにより前進方向の動作をする場合には、加圧されたエアが後述する共通空圧室５１０からエアハイドロ機構Ｂのピストンハウジング１４ｂの外周側と軸方向凹部を通って、第１空圧室２１ａを加圧する。
一方、エアハイドロ機構Ｂにより後退方向の動作をする場合には、加圧されたエアが後述する共通空圧室６１０からエアハイドロ機構Ａのピストンハウジング１４ａの外周側と軸方向凹部を通って、第１空圧室２１ｂを加圧する。
【００２３】
シリンダ装置１を構成する各部品は、その機能を満たす各種材質により構成される。例えば、シリンダやピストン、ピストンハウジング、ロッド等の部品は、材質にアルミニウム、ステンレス、鉄などの金属が使用され、リングやシール部材等についてはゴムや樹脂が使用される。
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。
【００２４】
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の前進側の端部は、円柱状の部材で構成された蓋４ａによって閉塞されている。
蓋４ａの後退側には、シリンダ２を挿入する凹部４３ａが形成されており、シリンダ２の前進側端部の外周に形成された雄ネジと凹部４３ａの内周面に形成された雌ネジを螺合させることにより、シリンダ２と蓋４ａは、ネジ止めされて接合されている。
【００２５】
蓋４ａの中心線上には、出力ロッド７ａを挿通するための貫通孔が形成されており、出力ロッド７ａは、当該貫通孔を経由して蓋４ａの外部まで延設されている。
蓋４ａの凹部４３ａの底面には、先端に溝（点線で表示）が形成された凸部４４ａが形成されている。エアハイドロ機構Ａのピストンハウジング１４ａ（油圧発生部５５ａ）が前進側方向に移動すると、抜止めナット３７ａが蓋４ａの凸部４４ａと当接する。凸部４４ａ先端の溝は、この当接状態において吸排気口６００から供給又は排出されるエアが、抜止めナット３７ａと出力ロッド７ａの間を通って第３ピストン１３ａの端面全体にエアが速やかに行き渡るように、又は抜けるようにするために形成されている。
【００２６】
更に、蓋４ａの側面には、吸排気口６００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内の前進側には吸排気口６００から吸排気される共通空圧室６１０が形成されている。
共通空圧室６１０は、吸排気口６００からエアを供給することにより、エアハイドロ機構Ｂによる後退側方向への出力を得る場合に用いられる。
一方、エアハイドロ機構Ａによる前進側方向への出力を得る場合には、後退側の吸排気口５００からエアが供給されることで共通空圧室５１０が加圧される。
なお、エアハイドロ機構Ａ、Ｂによる出力を得ている状態において、吸排気口５００、６００を開放することで共通空圧室５１０、６１０の内部のエアが排気されることで初期状態に戻される。
【００２７】
第１ピストン６の前進側端面には、第１ロッド５０ａがスラスト方向に形成されている。この第１ロッド５０ａは、後述の抜止めナット１８ａ、第２空圧室２２ａ、第２ピストン１２ａ、第２油圧室３２ａ、蓋３４ａを中心軸線に沿って貫通して第１油圧室３１ａに至るまで形成されている。
第１ピストン６は、エアハイドロ機構Ａに対し、油圧発生部５５ａをシリンダ２内で前進側に移動させる機能と、第１油圧室３１ａを加圧して出力ロッド７ａに油圧を出力させる機能を有している。
【００２８】
第１ロッド５０ａの先端部分は、径が小さく形成されるとこで段部５０１ａが形成されている。第１油圧室３１ａと第２油圧室３２ａとを仕切る蓋３４ａの貫通孔は、第１ロッド５０ａの先端部分の径と略同じに形成されることで、第１ピストン６及び第１ロッド５０ａは、最大で段部５０１ａが蓋３４ａに当接するまで移動可能になっている。
【００２９】
第１ピストン６の前進側には、油圧発生部５５ａが配置されている。
油圧発生部５５ａは、略円筒状の形状を有するピストンハウジング１４ａを筐体とし、当該筐体内に形成されている第２空圧室２２ａ、第２油圧室３２ａ、第１油圧室３１ａを駆動して油圧を発生させる油圧発生アセンブリである。
【００３０】
ピストンハウジング１４ａは、後退側から第２空圧室２２ａ、第２油圧室３２ａ、第１油圧室３１ａ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１４ａ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１５ａが外筒部に形成されており、薄肉部１５ａの両側の部分は、薄肉部１５ａよりも外径が小さく形成されている。
肉薄部１５ａの外周面には、図示しないが、肉薄部１５ａの軸方向の全長に渉って溝のような小さい凹部（以下、軸方向凹部という）が形成されていて、軸方向凹部の両端は第１空圧室２１ｂ側と共通空圧室６１０側とに開放されている。この軸方向凹部は、第２油圧室３２ａの内部圧力で薄肉部１５ａが膨張してシリンダ２の内周面に押圧された状態において、第１空圧室２１ｂ側と共通空圧室６１０側との連通状態を維持し、空気の移動を可能にするために形成されている。従って、軸方向凹部は、少なくとも１本あれば充分であるが、空気の移動抵抗をよりすくなくするために、軸方向凹部を等間隔に複数本形成することが好ましい。
肉薄部１５ａに軸方向凹部を形成することで、第２油圧室３２ａの内部圧力の増加に対して、薄肉部１５ａが膨張し易くなり、より確実に油圧発生部５５ａをシリンダ２に固定することができる。
【００３１】
ピストンハウジング１４ａの後退側の端部には、ピストンハウジング１４ａの開口部を閉塞する抜止めナット１８ａが、ピストンハウジング１４ａに形成された雌ネジと、抜止めナット１８ａ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。
【００３２】
また、第１ピストン６には、連通管として機能する抜止めボルト１７ａ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１８ａには、抜止めボルト１７ａ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１８ａの貫通孔は、後退側がザグリ加工されており、第１ピストン６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１６ａが挿入されている。
【００３３】
そして、カラー１６ａには、抜止めボルト１７ａが挿入され、抜止めボルト１７ａの先端が抜止めナット１８ａ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６の後退側端面に抜止めボルト１７ａの頭部が当接することにより、第１ピストン６の抜けを防止している。
【００３４】
図２に示すようにカラー１６ａの外周面と第１ピストン６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６は、カラー１６ａ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６は、抜止めボルト１７ａによって、第１ピストン６が抜止めナット１８ａ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。
【００３５】
この最大離隔量は、第１ピストン６の前進側端面と抜止めナット１８ａの後退側端面の間に、第１ピストン６が抜止めナット１８ａ側に押し込まれるストロークを確保するための間隙が形成される量に設定される。この隙間は、エアハイドロ機構Ｂにおける第１空圧室２１ｂを形成している。
一方、エアハイドロ機構Ｂにおける第１ピストン６と抜止めナット１８ｂの間に確保される間隙が、エアハイドロ機構Ａにおける第１空圧２１ａを形成している。
以上の構成によって、初期状態では、第１ピストン６と抜止めナット１８ａは、抜止めボルト１７ａによって規制される量だけ離れているが、第１空圧室２１ａに圧力が加わって、第２油圧室３２ａにより油圧発生部５５ａが固定されるか、又は、油圧発生部５５ａ（抜止めナット３７ａ）が蓋４ａと当接して移動できなくなると、第１ピストン６は、抜止めナット１８ａに接近できるようになる。
なお、この際に、間隙（第１空圧室２１ｂ）にあった空気は、ピストンハウジング１４ａの外周とシリンダ２の内周の間の空間と、油圧発生部５５ａの薄肉部１５ａに形成された軸方向凹部とを経由して共通空圧室６１０に排出される。
【００３６】
なお、第１ピストン６と抜止めナット１８ａの間には、両者を離れる方向に付勢するコイルバネを配設するようにしてもよい。この配設するコイルバネは、第１ピストン６の前進側端面と抜止めナット１８ａの後退側端面の対応する位置に形成された凹部に設置するようにし、この凹部は抜止ボルト１７ａ、１７ｂと干渉しない位置に形成する。
【００３７】
抜止めナット１８ａは、前進側に凹部が形成されており、ピストンハウジング１４ａ内で抜止めナット１８ａの前進側に配置された第２ピストン１２ａの端面と当該凹部が形成する空間により第２空圧室２２ａが形成される。
抜止めボルト１７ａ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２１ａと第２空圧室２２ａは、連通している。
【００３８】
このように、シリンダ装置１のエアハイドロ機構Ａは、シリンダ２内の後退側に形成された空圧室２０ａを備えており、当該空圧室２０ａは、第１油圧室３１ａを加圧する第１ピストン６を備えた第１空圧室２１ａと、第２油圧室３２ａを加圧する第２ピストン１２ａを備えた第２空圧室２２ａと、から構成されている。
そして、第１空圧室２１ａは、第２空圧室２２ａの他端側に設けられており、エアハイドロ機構Ｂのピストンハウジング１４ｂの外周面とシリンダ２の内周面との間に形成された隙間と、薄肉部１５ｂの外周に形成した軸方向凹部を介して、共通空圧室５１０と連通している。このように、エアハイドロ機構Ｂのピストンハウジング１４ｂの外周面とシリンダ２の内周面との間に形成された隙間と、薄肉部１５ｂの外周に形成した軸方向凹部は、「他方のエアハイドロ機構とシリンダとの間に形成された隙間」として機能している。
なお、エアハイドロ機構Ｂの第１空圧室２１ｂは、エアハイドロ機構Ａのピストンハウジング１４ａの外周面とシリンダ２の内周面との間に形成された隙間と、薄肉部１５ａの外周に形成した軸方向凹部を介して、共通空圧室６１０と連通している。そして、エアハイドロ機構Ａのピストンハウジング１４ａの外周面とシリンダ２の内周面との間に形成された隙間と、薄肉部１５ａの外周に形成した軸方向凹部も、「他方のエアハイドロ機構とシリンダとの間に形成された隙間」として機能している。
【００３９】
第２ピストン１２ａの前進側には、第２油圧室３２ａを形成する隔壁５７ａがピストンハウジング１４ａ内に形成されている。
第２ピストン１２ａの前進側端面と、隔壁５７ａの後退側端面の間にはコイルバネ３３ａが設置されており、コイルバネ３３ａは、隔壁５７ａから離れる方向に第２ピストン１２ａを付勢している。
隔壁５７ａの中心線上には、第２油圧室３２ａに至る貫通孔が形成されており、第２ピストン１２ａから前進側に延出する第２ロッド５８ａが摺動可能に挿通されている。
更に、第２ロッド５８ａは、中心線上に第２ピストン１２ａを貫通する貫通孔が形成されており、第１ピストン６の第１ロッド５０ａが当該貫通孔を摺動可能に挿通している。
このように第２ロッド５８ａは、円筒状に形成されており、隔壁５７ａを貫通して第２油圧室３２ａに露出した端部が第２油圧室３２ａの油を加圧するピストンとして機能する。
【００４０】
以上の構成によって、初期状態では、第２ピストン１２ａの後退側端面は、抜止めナット１８ａの凹部の縁部分先端に当接し、第２ピストン１２ａの前進側端面と隔壁５７ａの後退側端面の間には、第２ピストン１２ａが隔壁５７ａ側に押し込まれるストロークを確保するための間隙５２ａが設けられている。
また、ピストンハウジング１４ａの間隙５２ａが形成された部分には、第２ピストン１２ａが隔壁５７ａの方(前進側）に移動する際に、間隙５２ａのエアをピストンハウジング１４ａとシリンダ２の間の空間に逃がすための貫通孔（図示しない）が形成されている。
【００４１】
ここで、第１空圧室２１ａと第２空圧室２２ａのエアの圧力をＰ１、第２空圧室２２ａにおける第２ピストン１２ａの端面積（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３２ａにおける第２ロッド５８ａの端面積をＳ２、コイルバネ３３ａが第２ピストン１２ａを付勢する力をＦ１とすると、第２油圧室３２ａ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２２ａの圧力が増幅されて第２油圧室３２ａに伝達される。
油圧発生部５５ａ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３２ａは、増大した油圧で油圧発生部５５ａを強固に固定する。
【００４２】
第２油圧室３２ａは、後退側が隔壁５７ａで仕切られ、外周部分がピストンハウジング１４ａの薄肉部１５ａで仕切られ、前進側が蓋３４ａ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３２ａは、第２ピストン１２ａがスラスト方向の力によって隔壁５７ａの方（前進側）に押圧されると、第２ロッド５８ａが第２油圧室３２ａ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７ａがワーク１００に当接すると（より詳細には、出力ロッド７ａの先端に取り付けられた工具がワーク１００に当接すると）、急激に加圧される。
【００４３】
この時、第２ロッド５８ａで加圧された第２油圧室３２ａの圧力は、周囲の内壁を均等に押圧する。第２油圧室３２ａの内壁のスラスト方向の端面積は、後退側と前進側を比較すると、前進側よりも第２ロッド５８ａの端面積（正確には、第１ロッド５０ａ先端の段部５０１ａの端面積を加えた面積）の分だけ後退側の方が小さい。このため、第２油圧室３２ａ内部の油が内壁を押圧する力は端面積が大きい前進側の方が大きくなるので、第２油圧室３２ａには前進側へ移動しようとする力が働く。
この時、第１空圧室２１ａと第２空圧室２２ａには同時にエアが供給されるので、第２ピストン１２ａと第１ピストン６は同時に動作を開始する。そのため同時に第１油圧室３１ａにも油圧力が発生し始める。第１油圧室３１ａで発生した油圧力は、蓋３４ａの前進側端面を押圧するので、油圧発生部５５には後退側へ移動しようとする力が発生する。
この後退側と前進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３２ａによる前進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５５ａには第２油圧室３２ａにより出力ロッド７ａを押圧する方向に力が作用するが、ワーク１００に当接している出力ロッド７ａは移動できないので油圧発生部５５ａもその場で停止する。
そして第２油圧室３２ａ内部で高まった油圧は、出力ロッド７ａ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１５ａに作用し、ラジアル方向（中心線から径方向外側に向かう方向）に弾性変形して膨張し、薄肉部１５ａ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１５ａとシリンダ２の間に摩擦力が発生し、油圧発生部５５ａ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３１ａによる後退側へ移動させる力の方が大きい場合は、第１ピストン６よりも第２ピストン１２ａ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６が間隙（第１空圧室２１ｂ）の隙間を動き切る前に第２ピストン１２ａの動作が完了し、剛性が弱い薄肉部１５ａ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５５ａがシリンダ２内でスラスト方向に固定される。第１ピストン６と第２ピストン１２ａ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違いにより生じているが、形状や、締め代による違いにより生じさせても構わない。
なお、薄肉部１５ａの外周には軸方向の全長にわたって軸方向凹部が形成されているので、薄肉部１５ａは、外周面の全体ではなく軸方向凹部を除く部分がシリンダ２と接し摩擦力を発生させることになる。
【００４４】
このように、シリンダ装置１は、第１空圧室２１ａが第２油圧室３２ａ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第２油圧室３２ａ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３２ａは、第１空圧室２１ａが第２油圧室３２ａに与える前進側方向の力（外側方向の力）と出力ロッド７ａが第２油圧室３２ａに与える他端側方向の力（内側方向の力）を受けて油圧を発生させている。
より詳細には、当該固定手段は、第２油圧室３２ａ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３２ａの側壁（薄肉部１５ａ）をシリンダ２の内壁に押圧することにより第２油圧室３２ａと第１油圧室３１ａを固定している。
【００４５】
第１油圧室３１ａと第２油圧室３２ａとの内部隔壁である蓋３４ａ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１４ａの前進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３４ａ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６の第１ロッド５０ａの先端部分が挿入されている。
【００４６】
蓋３４ａの前進側には、第３ピストン１３ａが配置されている。
第３ピストン１３ａの前進側には、中心線に沿って出力ロッド７ａが形成されている。
第３ピストン１３ａには、出力ロッド７ａの外側で、後述するコイルバネ３６ａと干渉しない位置に、給油用の貫通孔が形成されている。この貫通孔の後退側には、第１油圧室３１ａに給油した後にこれを密閉するための給油口栓３８ａがネジ機構により固定されている。
蓋３４ａの前進側端面、第３ピストン１３ａの後退側端面、後述する給油口栓３８ａの後退側端面、及びピストンハウジング１４ａの内周面で仕切られた空間によって第１油圧室３１ａが形成されている。
【００４７】
当該構成により、第１ピストン６がピストンハウジング１４ａに近づくと、第１ロッド５０ａが第１油圧室３１ａに挿入されて第１油圧室３１ａの油が加圧され、出力ロッド７ａが当該加圧された油圧を受けて前進側に移動する。
ここで、第１空圧室２１ａと第２空圧室２２ａのエアの圧力をＰ１、第１空圧室２１ａにおける第１ピストン６の端面積をＳ３、第１油圧室３１ａの油圧をＰ３、第１油圧室３１ａにおける第１ピストン６（第１ロッド５０ａ先端）の端面積をＳ４とする。
この場合、Ｐ３＝Ｓ３・Ｐ１／Ｓ４となり、Ｓ３＞Ｓ４なら、第１空圧室２１ａの圧力が増幅されて第１油圧室３１ａに伝達される。
【００４８】
なお、第３ピストン１３ａは後述するようにコイルバネ３６によって後退側に付勢されているが、これによる力をＦ２とし、第１油圧室３１ａにおける第３ピストン１３ａの端面積をＳ５とすると、出力ロッド７ａがワーク１００を押圧する力Ｆ３は、Ｆ３＝（Ｐ１・Ｓ３・Ｓ５／Ｓ４）−Ｆ２となる。
【００４９】
シリンダ装置１の油圧系（油圧室３０ａ）は、第１空圧室２１ａの圧力が第１ピストン６の第１ロッド５０ａにより第１油圧室３１ａ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７ａ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２０ａが第１油圧室３１ａに発生させる油圧を増幅する油圧増幅手段（第１ピストン６、第１ロッド５０ａ）と、当該増幅した油圧を出力する出力ロッド７ａを備えており、当該油圧増幅手段は、第１油圧室３１ａの油圧圧力を増幅して出力ロッド７ａに出力している。
【００５０】
ピストンハウジング１４ａの前進側の開放端には、ネジ溝が形成されており、中心に出力ロッド７ａを挿通する貫通孔が形成された抜止めナット３７ａがネジ止めされている。
第３ピストン１３ａの前進側端面と、抜止めナット３７ａの後退側端面の間には、両者が離れる方向に付勢するコイルバネ３６ａが設置されている。
このように、第１油圧室３１ａは、出力ロッド７ａを外側方向に押圧する第３ピストン１３ａを備えており、シリンダ装置１は、当該第３ピストン１３ａを内側方向に付勢するコイルバネ３６ａ（付勢手段）を具備している。
【００５１】
コイルバネ３６ａは、空圧室２０ａ（第１空圧室２１ａ、第２空圧室２２ａ）が加圧される際に、第２油圧室３２ａが加圧されて油圧発生部５５ａがシリンダ２にクランプされる前に、出力ロッド７ａが移動してしまうことで、ワークと当接する位置が変動してしまうのを防ぐ機能を有している。
コイルバネ３６ａは、油圧発生部５５ａの内部において、第３ピストン１３ａと出力ロッド７ａを後退側（蓋３４ａの方向）に付勢する機能を有し、出力ロッド７ａの前進側への動作が、空圧室２０ａの加圧と第１油圧室３１ａの加圧以外（例えば、外乱）で生じることを防ぐ機能を有している。この時、図１に示されているようにコイルバネ３６ａにより、第３ピストン１３ａ（出力ロッド７ａ）と、蓋３４ａもしくは油圧発生部５５ａの一部とが当接してもよいし、コイルバネ３６ａが無い場合などで第１油圧室３１ａ内部の油により隔離され当接していなくてもよい。
またコイルバネ３６ａは、出力ロッド７ａが空圧室２０ａの加圧と第１油圧室３１ａの加圧により前進動作を行った後に、第３ピストン１３ａと出力ロッド７ａが元の位置に後退する場合の動作補助の機能を有している。
なお、コイルバネ３６ａを有しない構成も可能である。但し、第３ピストン１３ａの前進側端面と、油圧発生部５５ａ（抜止めナット３７ａ）の後退側端面が終始当接しない状態であることが条件となる。この形態は、出力ロッド７ａの移動量が極端に短く、ほとんど動作しない場合や、逆に極端に長く、最適なコイルバネを設計・製造できない場合に適している。
【００５２】
次に、以上のように構成された第１実施形態におけるシリンダ装置１の動作について説明する。
図３、４はシリンダ装置１による動作の各状態を表したものである。
なお、上述したように本実施形態のシリンダ装置１は、エアハイドロ機構Ａ、Ｂの同一動作（方向は逆）によって、シリンダ２の両端部側に対しても出力（押圧力）を得ることができるので、エアハイドロ機構Ａによる前進方向（図面右方向）への動作について説明する。
図３、図４において、各部に加わる力や各部からの力とその方向を黒塗りの矢印で示している。
動作はどの状態（第１ピストン６の位置）からでも開始可能であるが、例えば図３（ａ）に示すように、第１ピストン６が略中央に位置する初期状態において、後退側の吸排気口５００からエアを供給し、同時に前進側の吸排気口６００からエアを開放する。
【００５３】
吸排気口５００から供給されたエアは、共通空圧室５１０を加圧し、ピストン部全体（エアハイドロ機構Ａ、Ｂの全体）を前進方向に押圧すると同時に、エアハイドロ機構Ｂのピストンハウジング１４ｂとシリンダ２との隙間を通り、エアハイドロ機構Ａの第１空圧室２１ａまで到達し、第１空圧室２１ａを加圧する。
第１空圧室２１ａに供給されたエアは、抜止めボルト１７ａの中央に形成された連通孔を通り、第２空圧室２２ａにも到達する。
【００５４】
吸排気口５００から供給されたエアは、共通空圧室５１０の前進側端面（抜止めナット３７ｂの後退側の端面３７１ｂ）を押圧すると同時に、第１空圧室２１ａの前進側端面（ピストン６の後退側端面）を押圧する。これによりピストン部全体が前進側に移動する。
ピストン部全体がシリンダ２内を前進し、エアハイドロ機構Ａの出力ロッド７ａの先端がワーク１００に当接すると、出力ロッド７ａの前進が停止する。
出力ロッド７ａが停止すると、ピストンハウジング１４ａは一旦停止する。
ピストンハウジング１４ａが停止すると、第１空圧室２１ａと第２空圧室２２ａのエア圧により第１ピストン６とエアハイドロ用ピストンである第２ピストン１２ａと第２ロッド５８が前進し、第１油圧室３１ａと第２油圧室３２ａを加圧する。
このように、第１ピストン６は、第１空圧室２１ａの圧力で、出力ロッド７ａが押圧対象（ワーク１００）に当接するまで、第２空圧室２２ａ、第１油圧室３１ａ、及び第２油圧室３２ａと一緒に一端側（前進側）に移動している。
【００５５】
図４（ｂ）に示すように、油圧発生部５５ａが移動して出力ロッド７ａの先端（より詳細には出力ロッド７ａに取り付けられた工具の先端）がワーク１００に当接すると、第１ピストン６が第１油圧室３１ａを圧し、第２ピストン１２ａが第２油圧室３２ａを圧するため、第１油圧室３１ａと第２油圧室３２ａ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５５ａでは、第２油圧室３２ａのスラスト方向の内壁の端面積において、前進側の端面積が後退側の端面積よりも第１ロッド５０ａ先端の端面積分だけ大きいため、面積差分の前進方向の押圧力が発生する。
同時に第２空圧室２２ａにもエアが供給されるので、第１ピストン６により第１油圧室３１ａにも油圧力が発生し始める。第１油圧室３１ａで発生した油圧力は、蓋３４ａの前進側端面を押圧するので、油圧発生部５５には後退側へ移動しようとする力が発生する。この後退側と前進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３２ａによる前進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５５ａには第２油圧室３２ａにより出力ロッド７ａを押圧する方向に力が作用する。しかしながら出力ロッド７ａはワーク１００に当接していて移動できないので油圧発生部５５ａもその場で停止する。
【００５６】
一方、第１油圧室３１ａによる後退側へ移動させる力の方が大きい場合は、第１ピストン６よりも第２ピストン１２ａ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６が間隙（第１空圧室２１ｂ）の隙間を動き切る前に第２ピストン１２ａの動作が完了し、第２油圧室３２ａの内部圧が高まる。この時間隙５２ａ内部のエアは、ピストンハウジング１４ａとシリンダ２の間の空間に逃がすための貫通孔（図示しない）により第１空圧室２１ｂに排出される。
ピストンハウジング１４ａの外周面とシリンダ２の内壁とには僅かな隙間が形成されているが、薄肉部１５ａが第２油圧室３２ａの内部圧で弾性変形して膨らむことで、薄肉部１５ａ（外周面に形成した軸方向凹部を除く）とシリンダ２とが当接し、薄肉部１５ａがシリンダ２の内壁を押圧する。
このように、ピストンハウジング１４ａの薄肉部１５ａがシリンダ２の内壁を押圧することで、ピストンハウジング１４ａがシリンダ２に固定される。すなわち、薄肉部１５ａによる把持力が高まることにより、油圧発生部５５ａがスラスト方向に堅持され（油圧発生部５５ａが薄肉部１５ａでシリンダ２に固定され）、第１油圧室３１ａ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。
【００５７】
そして図４（ｃ）に示すように、ピストンハウジング１４ａがシリンダ２に固定された状態で、第１空圧室２１ａの空圧により、第１ピストン６の第１ロッド５０ａに外側方向への力が作用し、第１油圧室３１ａをエアハイドロ機構により加圧する。
そして、第１ロッド５０ａにより加圧された第１油圧室３１ａの圧力は、ワーク１００と当接している出力ロッド７ａを増大した油圧力で押圧し、増大した油圧の推力でワーク１００を押圧（クランプ）する。
【００５８】
この時ワーク１００は、出力ロッド７ａ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７ａ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には、第３ピストン１３ａが第１油圧室３１ａ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３１ａ内部の油を第３ピストン１３ａのＯリング（図２参照）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３２ａ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１５ａ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１２ａが前進できる。薄肉部１５ａのラジアル方向の変形量は極僅かであり、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１２ａ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１２ａのＯリング（図２参照）が移動して第２油圧室３２ａ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１２ａの移動量は、Ｏリング等のシール部材（第２ピストン１２ａに配設された第２油圧室３２ａ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の油が外部に持ち出されることが無い。
【００５９】
ワーク１００に対する押圧処理が終了した後は、吸排気口６００の開放状態を維持したまま、吸排気口５００を開放してエアの供給を停止する。これにより各空圧室（共通空圧室５１０、第１空圧室２１ａ、第２空圧室２２ａ）の圧力が下がり、第１油圧室３１ａと第２油圧室３２ａの油圧が低下する。
そして第１油圧室３１ａでは、コイルバネ３６ａの付勢力により第３ピストン１３ａが初期状態の位置まで戻る。
一方、第２空圧室２２ａの圧力が下がることで、第２油圧室３２ａの圧力が下がり、弾性変形していたピストンハウジング１４ａの薄肉部１５ａが復元力により元に戻り、シリンダ２への固定（クランプ）が解除される。また、第２ピストン１２ａは、コイルバネ３３ａの付勢力により初期状態の位置に戻る。
そして、前進側の吸排気口６００からエアを供給すると、ピストン部全体（エアハイドロ機構Ａ、Ｂの全体）が後退する。
【００６０】
次に、シリンダエンドでの油圧力発生について、すなわち、前進側のシリンダエンド（蓋４ａ）に油圧発生部５５ａ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７ａがワーク１００に当接しなくても、ピストン部（エアハイドロ機構Ａ、Ｂ）全体がシリンダエンドまで到達することで、油圧推進力を発生できる事例である。
【００６１】
以下、その動作について図５を参照しながら説明する。
出力ロッド７ａがワーク１００に当接する前の状態では、吸排気口５００（図１参照）からのエアの供給により、ピストン部全体は前進方向に移動する。そして、出力ロッド７ａがワーク１００に当接する前に、ピストン部の端面(抜止めナット３７ａ）がシリンダエンドである蓋４ａの凸部４４ａと当接すると、進行方向の動きが停止する。
ピストン部（エアハイドロ機構Ａ、Ｂ）が停止すると、吸排気口５００からのエアが第２空圧室２２ａに供給されているので、第２油圧室３２ａが加圧される。この時、加圧された第２油圧室３２ａの圧力は、周囲の内壁を均等に押圧する。第２油圧室３２ａの内壁のスラスト方向の端面積は、後退側と前進側を比較すると、前進側よりも第２ロッド５８ａの端面積（正確には、第１ロッド５０ａ先端の段部５０１ａの端面積を加えた面積）の分だけ後退側の方が小さい。このため、第２油圧室３２ａ内部の油が内壁を押圧する力は端面積が大きい前進側の方が大きくなるので、第２油圧室３２ａには前進側へ移動しようとする力が働く。
第１ピストン６も第１空圧室２１ａにより加圧され、第１ピストン６と共に第１ロッド５０ａが前進し、第１油圧室３１ａを加圧する。この時第１油圧室３１は、出力ロッド７ａに外力が加わっていないので圧力は上昇しない。そのため油圧発生部５５ａには第２油圧室３２ａによる前進側への力のみが作用し、抜け止めナット３７ａが蓋４ａを押圧して停止状態となる。
油圧発生部５５ａが停止後、第２油圧室３２ａが加圧されると薄肉部１５ａが外側に弾性変形し、ピストンハウジング１４ａがシリンダ２に固定される。
この時ピストンハウジング１４ａが固定される前に、第１ピストン６の前進により前進する出力ロッド７ａの先端がワークに当接した場合は、図４（ｂ）と同じ状態となる。
なお、第１ピストン６が外側方向に前進することで、第１ピストン６と抜止めナット１８ａとの間隔が狭まるとき第１空圧室２１ｂ内のエアは、薄肉部１５ａの外周面に形成した軸方向凹部を通り、共通空圧室６１０から開放状態の吸排気口６００に抜ける。
【００６２】
第１油圧室３１ａが加圧されても出力ロッド７ａは何も当接していないので、第１ロッド５０ａの動作により押しのけられた油量分だけ第３ピストン１３ａが前進する。これにより、それまでコイルバネ３６ａの付勢力によって蓋３４ａに当接していた第３ピストン１３ａは蓋３４ａから離れる。
このとき出力ロッド７ａに第１油圧室３１ａの推進力と反対方向（後退方向）の力が印加されていない場合は、動作中、油圧力はゼロである。実際には、反対向きの力としてＯリングの摺動抵抗があり、その分だけ第１油圧室３１ａに油圧力が発生する。
一方、出力ロッド７ａが、ワーク１００を含む何かに当接したり、移動方向と反対方向（後退方向）の力が印加された場合は、エアハイドロ機構、すなわち、第１空圧室２１ａの空圧を受けて第１ピストン６の第１ロッド５０ａが第１油圧室３１ａを加圧することによって増幅された推力が出力ロッド７ａに発生する。
これにより、出力ロッド７ａがワークに当接していない状態においても出力ロッド７ａに油圧推進力を印加することができる。
なお第１ロッド５０ａは、その先端には段部５０１ａが形成されているため、この段部５０１ａがピストンハウジング１４ａに組付けられている蓋３４ａに当接するまで前進する。
【００６３】
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７ａ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、吸排気口５００を開放して吸排気口６００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、吸排気口６００を開放して吸排気口５００からエアを供給する。すると、エア駆動で出力ロッド７ａが出力方向に前進し、出力ロッド７ａ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２０ａの圧力が高まって、油圧発生部５５ａがシリンダ２に固定され、出力ロッド７ａ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、吸排気口５００を開放して吸排気口６００からエアを供給し、エア駆動により出力ロッド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。
【００６４】
次に、本実施形態のシリンダ装置１を用いたプレス加工（抜き加工）について説明する。
なお、この動作においても、エアハイドロ機構Ａを中心とした前進側方向（図１の吸排気口５００側から吸排気口６００側に向かう方向）への動作として説明する。
図６（ａ）は、シリンダ装置１を用いてプレス加工の動作例についての説明図である。
図示しないプレス装置は、出力方向を下方にしてシリンダ装置１を固定している。
出力ロッド７ａの先端には、抜き型用の工具であるパンチ７１が出力ロッド７ａと同軸に固定されており、その下方には、下から設置台７３、ワーク１００、治具７２の順で設置されている。これらは、ワーク設置手段として機能している。
【００６５】
パンチ７１は、円柱形状を有しており、金属板で構成されたワーク１００に円形の孔を空ける金型である。
治具７２は、パンチの際に、ワーク１００を設置台７３に押圧してワーク１００を固定する部材であって、パンチ７１を通過させる貫通孔が形成されている。
設置台７３にも、パンチする際にパンチ７１を逃がす貫通孔が形成されている。
【００６６】
以上の構成において、シリンダ装置１は、次の順でプレス加工を行う。
（１）後退
まず、吸排気口５００を開放して吸排気口６００にエアを供給することにより、ピストン部（エアハイドロ機構Ａ、Ｂ）をシリンダ２の長手方向の中央（初期状態の位置）よりも後退側（吸排気口５００側）に移動させ、これによってパンチ７１を後退させて、設置台７３の上にワーク１００と治具７２を所定位置に設置する。
（２）エア駆動
次に、治具７２でワーク１００を設置台７３に押圧して固定する。そして、吸排気口６００を開放して吸排気口５００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７ａが出力方向に前進し、パンチ７１の先端がワーク１００に当接する。
【００６７】
（３）油圧駆動
パンチ７１の先端が当接すると、空圧室２０ａの圧力が高まって、油圧発生部５５ａがシリンダ２に固定され、出力ロッド７ａが油圧で駆動される。これにより、強い力でパンチ７１がワーク１００に押しつけられて、ワーク１００が穿孔される。このようにプレス装置は、プレス手段を備えている。
（４）エア駆動
ワーク１００に孔が空けられると、吸排気口５００を開放して吸排気口６００からエアを供給し、エア駆動によりパンチ７１を引き上げ、次いでワーク１００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。
【００６８】
図６（ｂ）は、シリンダ装置１を用いたプレス加工でワーク１００に凹部を形成する例を説明するための図である。
オス金型７４は、円柱形状を有するオス型の金型であって、先端に凹部を形成するための突起部が形成されており、出力ロッド７ａに同軸に取り付けられている。
メス金型７５は、メス型の金型であって、オス金型７４の突起部を受ける凹部が形成されている。
【００６９】
以上の構成において、シリンダ装置１は、次の順でプレス加工を行う。
（１）後退
まず、吸排気口５００を開放して吸排気口６００にエアを供給することにより、ピストン部（エアハイドロ機構Ａ、Ｂ）をシリンダ２の長手方向の中央（初期状態の位置）よりも後退側（吸排気口５００側）に移動させ、これによってオス金型７４を後退させて、メス金型７５の上にワーク１００と治具７２を設置する。
（２）エア駆動
次に、治具７２でワーク１００をメス金型７５に押圧して固定する。そして、吸排気口６００を開放して吸排気口５００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７ａが出力方向に前進し、オス金型７４の先端がワーク１００に当接する。
【００７０】
（３）油圧駆動
オス金型７４の先端が当接すると、空圧室２０ａの圧力が高まって、油圧発生部５５ａがシリンダ２に固定され、出力ロッド７ａが油圧で駆動される。これにより、強い力でオス金型７４がワーク１００に押しつけられて、ワーク１００に凹部が形成される。
（４）エア駆動
ワーク１００に凹部が形成されると、吸排気口５００を開放して吸排気口６００からエアを供給し、エア駆動によりオス金型７４を引き上げる。
【００７１】
（第２実施形態）
上述した第１実施形態では、油圧発生部５５ａをシリンダ２に固定する機構として、ピストンハウジング１４ａの薄肉部１５ａが第２油圧室３２ａの油圧力によって弾性変形することで油圧発生部５５ａをシリンダ２に固定する場合について説明した。
これに対して、第２実施形態におけるシリンダ装置１０は、クランパによって油圧発生部５５ａをシリンダ２に固定する。
図７（ａ）は、シリンダ装置１０の、クランパ９０ａ周辺における、スラスト方向の断面図を表し、図７（ｄ）は、クランパ９０ａ周辺の部品図を表している。
図７（ａ）に示すように、第２油圧室３２ａの後退側端面は、ピストンハウジング１４ａに固定された円柱部材９５ａの端面と、円柱部材９５ａの周囲に配置された円環部材９１ａの端面から構成されている。
円環部材９１ａは、内周面が円柱部材９５ａの外周面と接しており、外周面がピストンハウジング１４ａ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９１ａは、スラスト方向に移動することができる。
円柱部材９５ａの後退側には、雄ネジが形成されており、ナット９７ａがねじ込まれて固定されている。
【００７２】
ナット９７ａの外周面はシリンダ２の内周面との間には、ピストンハウジング１４ａと同様に、共通空圧室５１０のエアを第１空圧室２１ａ（図１参照）に供給するための隙間が形成されている。
ナット９７ａの前進側端面と、円環部材９１ａの間には、コイルバネ９６ａが設置されており、円環部材９１ａは、油圧室３２２ａを構成する空間を確保しつつ、コイルバネ９６ａによって前進側に付勢されている。
このため、円環部材９１ａは、第２油圧室３２ａの油圧が上昇すると、後退側に移動し、油圧が低下すると、前進側に移動して元に戻るようになっている。
また、図７（ｂ）に示すように、油圧室３２２ａを構成する空間を確保するために、円環部材９１ａの前進側への移動を規制する規制手段９００が円環部材９１ａに設けられている。但し、この規制手段９００は、円柱部材９５ａ又はピストンハウジング１４ａに設けられていてもよい。すなわち、規制手段９００は、円環部材９１ａ、円柱部材９５ａ、及びピストンハウジング１４ａのうちの少なくとも１の部材に設けられていればよい。
【００７３】
図７（ｂ）に示したように、円環部材９１ａの後退側端部には、後退側（図面左側）に行くほど外径が小さくなるテーパ部９２ａが形成されている。
そして、円環部材９１ａのテーパ部９２ａとナット９７ａの前進側端面との間に形成された空間には、固定手段として機能するクランパ９０ａが配置されている。
クランパ９０ａは、後退側に行くほど内径が小さくなるテーパ部９３ａが形成された円環部材であって、テーパ部９３ａの角度は、テーパ部９２ａの角度と等しくなっている。
【００７４】
図７（ｃ）に示したようにクランパ９０ａ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９０ａ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、クランプ前の状態では、クランパ９０ａ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。
なお、油圧発生部５５ａをシリンダ２に固定する機構として各４分割されたクランパ９０ａを使用する場合、４分割された各クランパ９０ａの間が、第１実施形態における軸方向凹部として機能しているため、本実施形態では、クランパ９０ａの外周面に軸方向凹部は形成されていない。
【００７５】
更に、クランパ９０ａ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９４ａ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９４ａは、ラジアル方向に広がったクランパ９０ａを引き戻すために設置されている。
そのため、クランパ９０ａの外周面に形成された溝の高さは、Ｏリング９４ａの直径よりも大きく設定されており、Ｏリング９４ａ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９４ａ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。
【００７６】
このように構成されたシリンダ装置１０において、初期状態では、第２油圧室３２ａの圧力が低いため、円環部材９１ａは、コイルバネ９６ａによって前進側に付勢されており、これによって、ナット９７ａの前進側端面と円環部材９１ａのテーパ部９２ａ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９０ａは、Ｏリング９４ａの収縮力により中心軸方向に束ねられてクランパ９０ａ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５５ａは、スラスト方向に移動することができる。
【００７７】
一方、第２油圧室３２ａの圧力が高まると、油圧によってクランパ９０ａが後退側方向に押されて移動する。
すると、クランパ９０ａには、ナット９７ａの前進側端面と円環部材９１ａのテーパ部９２ａで挟まれて、図７（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ピストン１２ａが前進すると、第２油圧室３２ａの圧力が上昇し、圧力の上昇は径方向に形成された連通路３２１ａを通り円環部材９１ａの端面空間の油圧室３２２ａ（第２油圧室）まで達する。
円環部材９１ａは、Ｏリング９４ａがクランパ９０ａを収縮させようとする力よりも、第２油圧室３２ａ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９０ａを押し広げながら後退側に移動する。この時、第２ピストン１２ａにより押しのけられた第２油圧室３２ａ内部の油が、連通路３２１ａを通り端面空間に流入するので円環部材９１ａがスラスト方向に移動する。
【００７８】
このスラスト方向の力は、円環部材９１ａのテーパ部９２ａとクランパ９０ａのテーパ部９３ａの当接により、図７（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９０ａは、ラジアル方向に押し出される。
これにより、クランパ９０ａ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５５ａは、シリンダ２内で固定される。
【００７９】
この第２実施形態では、第２油圧室３２ａ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９１ａ）をクランパ９０ａに押圧することによりクランパ９０ａに対してラジアル方向の力を発生させ、当該力によってクランパ９０ａをシリンダ２の内壁に押圧することにより第２油圧室３２ａと第１油圧室３１ａを固定している。
【００８０】
以上、各実施形態によるシリンダ装置１の動作について、エアハイドロ機構Ａを中心とした前進方向（図１に向かって右方向）の動作を説明した。上述の通り本実施形態では、右側（前進側）のエアハイドロ機構Ａと左側（後退側）とが第１ピストン６を中心として左右対称に形成されている。
従って、エアハイドロ機構Ｂを中心とした左方向（図１の後退方向）の動きについては、上述した前進方向の動作における各部の符号につけたａとｂ、吸排気口５００と吸排気口６００、共通空圧室５１０と共通空圧室６１０をそれぞれ入れ替えた動作となる。
【００８１】
すなわち、上述したエアハイドロ機構Ａを中心とした動作では、図１の図面における右側方向の出力を得る動作であるため、吸排気口６００が形成された一端側を前進側、吸排気口５００が形成された他端側を後退側として説明した。
これに対して、エアハイドロ機構Ｂを中心とした動きについては、図１の図面における左側方向の出力を得る動作であるため、上述した各説明を、吸排気口５００が形成された側を一端側（前進側）、吸排気口６００が形成された側を他端側（後退側）と読み替えた動作となる。
【００８２】
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）シリンダ２内に、２つのエアハイドロ機構Ａ、Ｂを、第１ピストン６を中心とし長手方向に対称に形成したので、シリンダ両端に配置した２つの吸排気口からのエア供給により、軸方向の両方向の油圧力を発生させることができる。
（２）また、両エアハイドロ機構Ａ、Ｂ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ことができる。
（３）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。
（４）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１５ａの弾性変形やクランパ９０ａ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。
（５）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。
（６）シリンダ２内に固定した油圧シリンダにエアピストンで油圧を発せさることにより油圧力による大きな力を発生させることができる。
（７）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７ａがワーク１００に当接し、その後出力ロッド７ａ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。
【００８３】
以上説明した第１実施形態のシリンダ装置１では、「他方のエアハイドロ機構とシリンダとの間に形成された隙間」として、エアハイドロ機構Ａ、Ｂのピストンハウジング１４ａ、１４ｂの外周面とシリンダ２の内周面との間に隙間を形成すると共に、薄肉部１５ａ、１５ｂの外周に軸方向凹部を形成した。
これに対し、ピストンハウジング１４ａ、１４ｂと外周面とシリンダ２の内周面との間の隙間をほぼゼロ（摺動に必要なだけの隙間）とし、軸方向凹部だけを形成するようにしてもよい。この場合の軸方向凹部は、肉薄部１５ａ、１５ｂを含め、ピストンハウジング１４ａ、１４ｂの全長にわたって形成する。この場合も、ピストンハウジング１４ａ、１４ｂの全体に形成する軸方向凹部は１つとすることも可能であるが、周方向等間隔に複数形成することが好ましい。
【符号の説明】
【００８４】
１、１０  シリンダ装置
２  シリンダ
４ａ、４ｂ  蓋
５００、６００  吸排気口
６  第１ピストン
７ａ、７ｂ  出力ロッド
１２ａ、１２ｂ  第２ピストン
１３ａ、１３ｂ  第３ピストン
１４ａ、１４ｂ  ピストンハウジング
１５ａ、１５ｂ  薄肉部
１６ａ、１６ｂ  カラー
１７ａ、１７ｂ  抜止めボルト
１８ａ、１８ｂ  抜止めナット
２０ａ、２０ｂ  空圧室
２１ａ、２１ｂ  第１空圧室（間隙）
２２ａ、２２ｂ  第２空圧室
３０ａ、３０ｂ  油圧室
３１ａ、３１ｂ  第１油圧室
３２ａ、３２ｂ  第２油圧室
３３ａ、３３ｂ  コイルバネ
３４ａ、３４ｂ  蓋
３６ａ、３６ｂ  コイルバネ
３７ａ、３７ｂ  抜止めナット
３８ａ、３８ｂ  給油口栓
４３ａ、４３ｂ  凹部
４４ａ、４４ｂ  凸部
５０ａ、５０ｂ  第１ロッド
５０１ａ、５０１ｂ  段部
５２ａ、５２ｂ  間隙
５５ａ、５５ｂ  油圧発生部
５７ａ、５７ｂ  隔壁
５８ａ、５８ｂ  第２ロッド
７１  パンチ
７２  治具
７３  設置台
７４  オス金型
７５  メス金型
９０ａ、９０ｂ  クランパ
９１ａ、９１ｂ  円環部材
９２ａ、９２ｂ、９３ａ、９３ｂ  テーパ部
９４ａ、９４ｂ  Ｏリング
９５ａ、９５ｂ  円柱部材
９６ａ、９６ｂ  コイルバネ
９７ａ、９７ｂ  ナット
１００  ワーク
【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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