(57)【要約】  【課題】単一且つ共通のピストンロッドに直列に二つ以上のピストンを備えた多段ピストン型シリンダにおいて、特に長さを大幅に縮小可能として構造を提供する。  【解決手段】第１シリンダ１５と第２シリンダ１８を隔壁ブロック１９を介して直列に配置し、第１ピストン１３はピストンロッド２０に対して固定式とする一方、第２ピストン１６はピストンロック機構３９のフック３７を介してピストンロッド２０に対し係合離脱可能とする。ピストンロッド２０の伸長動作は第１ピストン１３を受圧面とする推力により行い、ストロークエンド直前で第２ピストン１６をピストンロッド２０に係合させて、第２ピストン１６を受圧面をとする推力をピストンロッド２０に上乗せする。  【選択図】図６
2005140250.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに異なるシリンダ室に収容された少なくとも二つのピストンが単一のピストンロッドに直列に配置された多段ピストン型シリンダの構造において、
少なくともいずれか一つのピストンをピストンロッドに一体的に固定して固定式ピストンとするとともに、残りのピストンをピストンロッドに対して係合離脱可能な選択作動式ピストンとし、
選択作動式ピストンの係合時にはその選択作動式ピストンとピストンロッドを一体のものとする一方で、選択作動式ピストンの離脱時にはその選択作動式ピストンとピストンロッドの軸心方向での相対移動を許容するようになっていて、
ストロークの特定の位置でピストンロッドに対して選択作動式ピストンを係合離脱させる手段を備えていることを特徴とする多段ピストン型シリンダ。
【請求項２】
ピストンロッドに対して選択作動式ピストンを係合離脱させる手段として、シリンダ自体の作動流体圧によって少なくともロックもしくはアンロック動作するピストンロック機構が選択作動式ピストンに内蔵されていることを特徴とする請求項１に記載の多段ピストン型シリンダ。
【請求項３】
ピストンロック機構は、ピストンロッド側の被係合部に対して係合離脱可能な可動式のロック爪を有していることを特徴とする請求項２に記載の多段ピストン型シリンダ。
【請求項４】
固定式ピストンよりもロッド側に選択作動式ピストンが配置された片ロッド型で且つ複動式の多段シリンダとして構成されていて、
ピストンロッドの伸長動作に際してそのピストンロッド伸長方向のストロークエンドの直前位置にて選択作動式ピストンがピストンロッドに係合する一方、
ピストンロッドの収縮動作に際してその収縮動作に先行して選択作動式ピストンがピストンロッドから離脱するように設定されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の多段ピストン型シリンダ。
【請求項５】
固定式ピストンが収容配置されたシリンダチューブを主要素とする第１シリンダと、
選択作動式ピストンが収容配置されたシリンダチューブを主要素とする第２シリンダと、
それら第１，第２シリンダの各ピストンが共有する単一のピストンロッドと、
を備えていて、
第１シリンダのロッド側に第２シリンダが二段以上にわたりそれぞれ着脱可能に積層配置されていることを特徴とする請求項４に記載の多段ピストン型シリンダ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、直動型アクチュエータとして用いられるエアシリンダもしくは油圧シリンダの構造に関し、より詳しくは単一且つ共通のピストンロッドに対して二つ以上の複数のピストンが直列に配置された多段ピストン型シリンダの構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば機械的クランプ装置等のアクチュエータとして用いられるエアシリンダにおいては、その出力である推力を高める手段として作動流体圧である空気圧そのものを高めたりシリンダ直径を大きくする方法以外に、例えば特許文献１に記載のような多段ピストン型シリンダが採用されることがある。
【０００３】
この多段ピストン型シリンダは、単一且つ共通のピストンロッドに対して複数例えば二つのピストンが直列に配置された構造を基本としていて、例えば片ロッド型の複動シリンダを二つ直列に配置し、両者のピストンロッド同士が一体のものとなるように互いに連結した構造のものと理解することができる。一般的には、例えば単一のシリンダチューブ内を隔壁等をもって二つのシリンダ室に隔離形成し、それぞれのシリンダ室にピストンを収容した上で単一且つ共通のピストンロッドに各ピストンを連結し、各シリンダ室に同時に空気圧を供給するようにしたものが採用される。
【０００４】
このような多段ピストン型シリンダによれば、ピストンロッドの推力として二つのピストンの面積の総和を総受圧面積とする大きさのものが得られるため、結果的にはシリンダ径の割りにはより大きな出力が得られることになる。
【特許文献１】特開２００１−２７３５３号公報  （図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、従来の多段ピストン型シリンダの構造によれば、単一且つ共通のピストンロッドに対して定位置固定式の複数のピストンが直列に配置された構造を基本としているため、ピストンの増加枚数に応じた大出力化は可能であっても、シリンダそのもののサイズ特に長さの縮小化には限界があり、多段ピストン型でありながら小型のシリンダの実用化が望まれている。特に自動車の車体組立設備のように、例えばエアシリンダをアクチュエータとする多数のクランプ治具を集中配置して使用するような場合には、設備全体の構成が錯綜している故に小型の多段ピストン型シリンダの実用化の要請が強い。
【０００６】
本発明はこのような課題に着目してなされたものであり、とりわけ長さの縮小化を図った多段ピストン型シリンダの構造を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
請求項１に記載の発明は、互いに異なるシリンダ室に収容された少なくとも二つのピストンが単一のピストンロッドに直列に配置された多段ピストン型シリンダの構造すなわち多段ピストン型のエアシリンダもしくは油圧シリンダの構造であることを前提としている。
【０００８】
その上で、少なくともいずれか一つのピストンをピストンロッドに一体的に固定して固定式ピストンとするとともに、残りのピストンをピストンロッドに対して係合離脱可能な選択作動式ピストンとし、選択作動式ピストンの係合時にはその選択作動式ピストンとピストンロッドを一体のものとする一方で、選択作動式ピストンの離脱時にはその選択作動式ピストンとピストンロッドの軸心方向での相対移動を許容するようになっていて、ストロークの特定の位置でピストンロッドに対して選択作動式ピストンを係合離脱させる手段を備えていることを特徴とする。
【０００９】
この場合、請求項２に記載のように、ピストンロッドに対して選択作動式ピストンを係合離脱させる手段として、シリンダ自体の作動流体圧によって少なくともロックもしくはアンロック動作するピストンロック機構が選択作動式ピストンに内蔵されていることが望ましい。さらには、請求項３に記載のように、ピストンロック機構は、ピストンロッド側の被係合部に対して係合離脱可能な可動式のロック爪を有していることが望ましい。
【００１０】
したがって、請求項１に記載の発明では、例えば片ロッド型で且つ複動タイプのシリンダのピストンロッドを伸長動作させる場合を想定すると、選択作動式ピストンがピストンロッドに係合していない状態でそれぞれのシリンダ室に作動流体を導入すると、固定式ピストンを受圧面としてピストンロッドが伸長動作する。この場合、選択作動式ピストンはピストンロッドに対して係合していない故にピストンとしては何ら機能せず、ピストンロッドの伸長動作を許容する。
【００１１】
そして、ピストンロッドが例えば伸長方向のストロークエンドの直前位置に達したならば係合離脱手段を作動させて、選択作動式ピストンを初めてピストンロッドに係合させる。これにより、選択作動式ピストンもまた固定式ピストンと同等の機能を発揮するようになり、ピストンロッドがストークエンドに達した段階では、そのピストンロッドは固定式ピストンと選択作動式ピストンの二つのピストンを受圧面とする大きさの推力を発揮することになる。
【００１２】
一方、ピストンロッドを初期状態に戻すべくそれを収縮動作させる際には、ピストンロッドと選択作動式ピストンとの係合を解除した上で各シリンダ室に作動流体圧を導入すると、選択作動式ピストンはピストンとしては何ら機能せず、固定式ピストンのみを受圧面としてピストンロッドが収縮動作することになる。
【発明の効果】
【００１３】
請求項１に記載の発明によれば、多段ピストン型シリンダの構造として、少なくともいずれか一つのピストンを固定式ピストンとするとともに、残りのピストンをピストンロッドに対して係合離脱可能な選択作動式ピストンとして、ストロークの特定の位置からのみ選択作動式ピストンにピストン本来の機能を発揮させるようにしたことから、同等の機能を有する従来の多段ピストン型シリンダに比べてシリンダのサイズ特にその長さ寸法を大幅に小さくできる効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
図１以下の図面は本発明の好ましい実施の形態を示す図で、特に図１〜３に示すように車体組立設備におけるクランプ治具１のアクチュエータとして用いられる二段ピストン型エアシリンダ（以下、単にエアシリンダという）５の例を示している。なお、ここで例示しているエアシリンダ５は片ロッド型で且つ複動タイプのものである。
【００１５】
図１に示すクランプ治具１は、ポスト２に比較的リーチの大きな固定側クランプアーム３とともに上記のエアシリンダ５をアクチュエータとするクランプユニット６を装着するとともに、クランプユニット６の可動部に固定側クランプアーム３と対をなす可動側クランプアーム４を連結したもので、これらの固定側クランプアーム３と可動側クランプアーム４とによって図示しない車体パネルが強固にクランプされることになる。
【００１６】
図２，３に示すクランプユニット６は、エアシリンダ５をアクチュエータとしてトグル機構を併用しながらクランプレバー７を９０度旋回させるようにしたもので、クランプレバー７に図１に示す可動側クランプアーム４が連結される。そして、エアシリンダ５の伸長状態で固定側クランプアーム４がクランプ状態となる一方、エアシリンダ５の収縮状態で逆にアンクランプ状態となる。
【００１７】
エアシリンダ５には取付ブラケット８が一体的に固定されており、この取付ブラケット８を介してクランプユニット６が図１に示すポスト２に固定される。また、クランプアレバー７にはクレビス１２を介してエアシリンダ５のピストンロッド２０が連結されている一方、取付ブラケット８とクランプレバー７との間ににはトグル機構の主要素であるリンク９がヒンジピン１０，１１とともに介在している。そして、エアシリンダ５が伸長動作した可動側クランプアーム４（クランプレバー７）のクランプ状態においては、リンク９上に設定した双方のヒンジピン１０，１１が鉛直且つ共通の軸線Ｌ上に位置するように設定されている。
【００１８】
図４，５は上記エアシリンダ５の収縮状態および伸長状態での断面図を、図６は図５の要部拡大図をそれぞれ示している。
【００１９】
図４〜６に示すように、エアシリンダ５は大別して、下側の第１ピストン１３が摺動可能に収容されたシリンダチューブ１４を主要素とする第１シリンダ１５と、上側の第２ピストン１６が摺動可能に収容された偏平状もしくは短筒状のシリンダチューブ１７を主要素とする第２シリンダ１８と、これら第１，第２シリンダ１５，１８同士の間に介在している偏平状の隔壁ブロック１９と、双方のピストン１３，１６が共有している単一且つ共通のピストンロッド２０と、第１シリンダ１５の下端を閉塞しているボトムキャップ２１および第２シリンダ１８の上端を閉塞しているロッドカバー２２等から構成される。そして、シリンダチューブ１４、隔壁ブロック１９、シリンダチューブ１７およびロッドカバー２２の四者を積層して図示外のタイロッドで締結して共締めすることにより、隔壁ブロック１９を共有しながら相互に独立した第１シリンダ１５と第２シリンダ１８が直列に且つ一体的に連結されている。これにより、単一のピストンロッド２０を共有しながらも直列の二つのピストン１３，１６が相互に独立した二段ピストン型で且つ二段シリンダの形態となっている。
【００２０】
ここで、図７に示すように第１，第２シリンダ１５，１８のシリンダチューブ１４，１７の内周面のほか第１，第２ピストン１３，１６およびボトムキャップ２１の外形は公知のように円形のものとして形成されていて、ボトムキャップ２１はシリンダチューブ１４の下端に嵌合された上でスナップリング等にて固定される。また、図８に示すように、ピストンロッド２０そのものも円柱状のものとして形成されていて、その先端にはクレビス１２が装着されているとともに、ピストンロッド２０のうち第１ピストン１３と近接する位置には局部的に小径とした被係合部としての係合溝２３が形成されている。
【００２１】
第１，第２ピストン１３，１６のうち下側の第１ピストン１３はねじ結合によりピストンロッド２０に固定されたいわゆる固定式ピストンであるのに対して、上側の第２ピストン１６はピストンロッド２０に対してその脱着すなわち係合離脱が可能ないわゆる選択作動式のものとなっている。そして、後述するようにその第２ピストン１６自体に内蔵されたピストンロック機構３９のロック作動により当該第２ピストン１６をピストンロッド２０に係合させたときには第１ピストン１３と同様にピストン本来の機能を発揮する一方で、ピストンロック機構３９をアンロック作動させたときにはピストンとしての機能を発揮せずに、第２ピストン１６はピストンロッド２０との相対移動を許容するようになっている。
【００２２】
第１シリンダ１５は、そのシリンダチューブ１４内に第１ピストン１３が収容されていることにより、ボトムキャップ２１と第１ピストン１３との間に形成されたヘッド側の室Ｒ１と、第１ピストン１３と隔壁ブロック１９との間に形成されたロッド側の室Ｒ２とに隔離されている。そして、シリンダチューブ１４に形成された給排ポート２４がボトムキャップ２１に形成された通路２５を介してヘッド側の室Ｒ１に開口している。
【００２３】
また、シリンダチューブ１４のうち伸長方向のストロークエンド近傍には通路ブロック２６が装着されていて（図７参照）、この通路ブロック２６とシリンダチューブ１４との間には第１バイパス通路２７が形成されている。一方、第１ピストン１３にはヘッド側の室Ｒ１に開口する連通路２８が円周方向の四等分位置に形成されているほか、その第１ピストン１３とピストンロッド２０にまたがるようにして断面で変形「エ」の字状をなす連通ポート２９が形成されている。
【００２４】
したがって、第１シリンダ１５のヘッド側の室Ｒ１に給排ポート２４から圧縮エア（以下、単にエアという）が導入されたときには、第１ピストン１３がピストンロッドとともに上動してシリンダチューブ１４，１７に対しピストンロッド２０が伸長動作することになる。そして、第１ピストン１３が同伸長方向のストロークエンドの直前位置に達すると、図６に示すように第１バイパス通路２７と第１ピストン１３側の連通路２８および連通ポート２９の位置が互いに合致してそれら三者が相互に連通することになる。これによって、後述するようにピストンロッド２０が伸長方向のストロークエンドの直前位置まで移動したことを条件に、第１シリンダ１５のヘッド側の室Ｒ１の圧力が第１バイパス通路２７や連通ポート２９を介して第２シリンダ１８側にも供給されることになる。
【００２５】
第２シリンダ１８は、シリンダチューブ１７内に第２ピストン１６が収容されていることにより、隔壁ブロック１９と第２ピストン１６との間に形成されたヘッド側の室Ｒ１１と、第２ピストン１６とロッドカバー２２との間に形成されたロッド側の室Ｒ１２とに隔離されている。そして、ロッドカバー２２に形成された給排ポート３０がそのロッド側の室Ｒ１２に開口している。
【００２６】
また、隔壁ブロック１９とシリンダチューブ１７とにまたがるようにして、第１シリンダ１５側の第１バイパス通路２７と同様の第２バイパス通路３２が形成されているとともに、隔壁ブロック１９には第１シリンダ１５のロッド側の室Ｒ２に開口しつつ上記第２バイパス通路３２に常時連通する連通路３３が円周方向の等分位置四箇所に形成されている。
【００２７】
第２シリンダ１８のシリンダチューブ１７は、図６のほか図９に示すようにその平面形状が第１シリンダ１５側のシリンダチューブ１４と同形状のものであって、正八角形の内周面に開口する第２バイパス通路３２の一部が形成されている。他方、隔壁ブロック１９は、図６のほか図１０に示すようにアウタブロック３４に正八角形のインナブロック３５を圧入等により固定したものであり、これらの両ブロック３４，３５をもって第２バイパス通路３２の一部や連通路３３が形成されている。
【００２８】
図６のほか図１１に示すように、上記シリンダチューブ１７に収容されている第２ピストン１６にも第２シリンダ１８のロッド側の室Ｒ１２に開口しつつ上記第２バイパス通路３２に連通可能な連通路３６が円周方向の等分位置四箇所に形成されているとともに、それらの連通路３６と干渉しないように同じく円周方向の等分位置四箇所には、後述するようにピストンロック機構３９のロック爪として機能することになるスライド可能な断面略クランク状の駒のごとき形態のフック３７が放射状に配置されている。各フック３７はピストンロッド２０に対して進退移動可能なように第２ピストン１６に形成された案内溝３８に案内支持されているとともに、案内溝３８の背面側は第２シリンダ１８におけるヘッド側の室Ｒ１１に連通している。
【００２９】
したがって、隔壁ブロック１９と第２ピストン１６との間の室Ｒ１１にエアが導入されると、その圧力はそのまま各フック３７の背面側に作用してフック３７を前進動作させる。前進動作したフック３７はピストンロッド２０に形成されている係合溝２３に係合し、第２ピストン１６はこの状態をもって初めてピストンロッド２０に固定されて第１ピストン１３と同様のピストン本来の機能を発揮することになる。このように、第１ピストン１３がピストンロッド２０に対して常時固定されている固定式ピストンであるのに対して、第２ピストンは必要な時期に選択的にピストン２０に対して固定することができる選択作動式のピストンとして形成されている。同時に、ピストンロッド２０に対して第２ピストン１６を係合もしくは離脱させる役目をするフック３７とそのフック３７を案内支持している案内溝３８は第２ピストン１６のピストンロック機構３９を形成している。
【００３０】
ここで、フック３７がピストンロッド２０側の係合溝２３に係合せずに後退している時には、例えばシリンダチューブ１７の内周面に予め形成してある位置決め溝にフック３７の一部を係合させることでその位置決めを行うことが望ましい。
【００３１】
したがって、このように構成されたエアシリンダ５によれば、図１に示したクランプ治具１をクランプ動作させるべく、エアシリンダ５を図４の状態から図５の状態へと伸長動作させるにあたっては、図４のほか図６に示すように第１シリンダ１５に形成された給排ポート２４からボトムキャップ２１と第１ピストン１３との間に形成された室Ｒ１にエアを導入する。
【００３２】
室Ｒ１にエアを導入すると、第１ピストン１３を受圧面とする推力をもってその第１ピストン１３がピストンロッド２０とともに上動して、ピストンロッド２０が伸長し始める。この時、図４に示すように第２シリンダ１８の第２ピストン１６は隔壁ブロック１９側のストロークエンドに位置していて、しかも第２ピストン１６に内蔵されたピストンロック機構３９のフック３７はピストンロッド２０の係合溝２３に係合していないためにピストンとしては機能しない。したがって、第２ピストン１６がピストンロッド２０に固定されていない故に、ピストンロッド２０と第２ピストン１６は相対移動して、第２ピストン１６はその位置でピストンロッド２０の伸長動作を許容する。
【００３３】
なお、先に説明したように、係合溝２３に係合していないフック３７をシリンダチューブ１７側に形成された位置決め溝等に係合させておくことで、ピストンロッド２０とともに第２ピストン１６が上動してしまうのを確実に防止することができる。
【００３４】
やがて、図６に示すように第１ピストン１３がピストンロッド２０とともに伸長方向のストロークエンドの直前位置に達すると、ピストンロッド２０側の係合溝２３と第２ピストン１６側のフック３７とが位置的に合致するようになるとともに、第１ピストン１３に形成されている連通路２８と連通ポート２９がそれぞれ第１バイパス通路２７の位置と合致し、それら三者が互いに連通するようになる。連通路２８と第１バイパス通路２７および連通ポート２９の三者が連通することによって、第１シリンダ１５のヘッド側の室（ボトムキャップ２１と第１ピストン１３との間に形成された室）Ｒ１と第２シリンダ１８のヘッド側の室（隔壁ブロック１９と第２ピストン１６との間に形成された室）Ｒ１１が相互に連通し、室Ｒ１側のエア（空気圧）が室Ｒ１１側にも導入されるようになる。
【００３５】
第２ピストン１８のヘッド側の室Ｒ１１にエアが導入されると、各フック３７が案内支持されている案内溝３８の背面側にエアが導入されて、それぞれのフック３７がピストンロッド２０に対してわずかに前進動作して係合溝２３に係合し、もってピストンロック機構３９がロック状態となることから、ヘッド側の室Ｒ１１にエアが導入されている限りはその状態を保持することになる。この状態では、それまでピストンロッド２０の伸長動作を許容していた第２ピストン１６がピストンロッド２０に対して初めて機械的に固定されたことになり、これをもって第２ピストン１６は初めてピストンとしての本来の機能を発揮するようになる。なお、係合溝２３はピストンロッド２０の長手方向においてフック３７よりもわずかに長めに形成されていて、フック３７が係合溝２３に係合した以降もピストンロッド２０と第２ピストン１６との相対移動がわずかながら許容される。
【００３６】
すると、第２ピストン１６に隣接しているヘッド側の室Ｒ１１にもエアが導入されているが故に、この時点からは第１ピストン１３を受圧面とする推力に加えて第２ピストン１６を受圧面とする推力がピストンロッド２０に加わるようになり、いわゆる多段ピストン型シリンダとしての機能が発揮される。すなわち、図６に示すようにピストンロック機構３９のフック３７をもって第２ピストン１６がピストンロッド２０に固定された以降は、第１ピストン１３がピストンロッド２０に推力を付与している状態のままで、図５の状態となるまで実質的に第２ピストン１６が単独で上動動作して、その第２ピストン１６を受圧面とする推力をさらにピストンロッド２０に加えることになる。
【００３７】
その結果として、ピストンロッド２０が伸長方向のストロークエンドの直前位置に達するまでは第１ピストン１３のみを受圧面とする推力をもってシリンダ５が伸長動作する一方で、図５に示すようにピストンロッド２０が伸長方向のストロークエンドに達した時点では第１，第２ピストン１３，１６を受圧面とする推力がピストンロッド２０に加わるようになって、エアシリンダ５の出力である推力ひいてはクランプ治具１のクランプ力がストロークエンドで急増することになる。これは、図１に示したクランプ治具における可動側クランプアーム４のクランプ動作中においてはエアシリンダ５の推力としてそれほど大きな力を必要としない一方で、クランプ方向のストローク限位置では車体パネル等のクランプのためにより大きな推力を発揮させてその状態を自己保持したいとするクランプ治具１本来の要求特性とも合致することになる。
【００３８】
ここで、図６に示すように、隔壁フロック１９と第２シリンダ１８側のシリンダチューブ１７とにまたがるようにして形成された第２バイパス通路３２は、ピストンロック機構３９がロック作動するまですなわちフック３７がピストンロッド２０側の係合溝２３に係合するまでは、隔壁ブロック１９および第２ピストン１６側の連通路３３，３６に連通していて、なお且つ一方の連通路３３は第１シリンダ１５のロッド側の室Ｒ２に、他方の連通路３６は第２シリンダ１８のロッド側の室Ｒ１２にそれぞれ連通していることから、少なくともロッド側の室Ｒ２に封入されていたエアはピストンロッド２０の伸長に伴って室Ｒ１２を経由してロッドカバー２２側にて大気開放されている給排ポート３０から排出される。また、第２シリンダ１８のロッド側の室Ｒ１２に封入されていたエアは第２ピストン１６の上動によって同様に給排ポート３０から排出される。
【００３９】
一方、図１に示したクランプ治具１をアンクランプ動作させるべく、図５の状態からエアシリンダ５のピストンロッド２０を収縮動作させる場合には、第２シリンダ１８側の給排ポート３０からエアを導入するのと同時に、第１シリンダ１５側の給排ポート２４を大気開放する。
【００４０】
第２シリンダ１８のロッド側の室Ｒ１２にエアが導入されると、その圧力は室Ｒ１２内において第２ピストン１６を下方に押し戻す方向の力として作用するほか、ピストンロック機構３９の各フック３７を押し戻す方向の力すなわち各フック３７をそれまで係合していたピストンロッド２０側の係合溝２３から離脱させる方向の力としてフック３７の縦壁面３７ａ（図６参照）に作用するようになる。
【００４１】
その結果、図５の状態から図６の状態へと第２ピストン１６が押し戻される過程で、第２ピストン１６側の各フック３７が後退することによりピストンロッド２０側の係合溝２３から離脱して、それまで第２ピストン１６をピストンロッド２０に固定していたピストンロック機構３９がアンロック状態となることから、以降は第２ピストン１６はピストンロッド２０に対して相対移動可能となってピストンとしての機能を発揮しなくなる。
【００４２】
第２ピストン１６が図６の状態に戻ると、その第２ピストン１６側の連通路３６と第２バイパス通路３２が連通することから、第２シリンダ１８のロッド側の室Ｒ１２に導入されているエアが上記の連通路３６と第２バイパス通路３２および隔壁ブロック１９側の連通路３３を通して第１シリンダ１５のロッド側の室Ｒ２にに導入されて、第１ピスト１３ンを下方に押し戻す方向の力として作用するようになる。したがって、以降はピストンロッド２０は第１ピストン１３を受圧面とする推力のみに基づき収縮動作して、最終的には図４の状態に戻ることになる。
【００４３】
このように本実施の形態によれば、単一且つ共通のピストンロッド２０が第１，第２ピストン１３，１６を備えた多段ピストン型シリンダでありながらも、第１ピストン１３は固定式ピストンとするとともに第２ピストン１６は選択作動式ピストンとして、ピストンロッド２０のストローク動作の大部分は第１ピストン１３のみを受圧面として行う一方で、第２ピストン１６はストロークエンドの直前位置でのみピストン本来の機能を発揮するようにしたものであるから、例えば二つのピストンがフルストローク動作する従来の二段ピストン型シリンダと比べた場合に、能力は同等であってもそのサイズ、特に全長を大幅に小さくすることができることになる。
【００４４】
図１２，１３は本発明の第２の実施の形態を示す図で、図４〜６に示した第２シリンダ１８を隔壁ブロック１９とともに１セットとして多段積層可能なモジュール構造とした上で、これらの第２シリンダモジュールを第１シリンダ１５のロッド側にｎ段にわたり積層するようにした多段ピストン型エアシリンダの例を示している。なお、図１２，１３において図４〜６と共通する部分には同一符号を付してある。
【００４５】
図１２は上記の第２シリンダ１８を隔壁ブロック１９とともに第１シリンダ１５のロッド側に二段にわたり積層して、全体として三段の多段ピストン型エアシリンダ４５としたものである。
【００４６】
また、図１３は上記の第２シリンダ１８を隔壁ブロック１９とともに第１シリンダ１５のロッド側に三段にわたり積層して、全体として四段の多段ピストン型エアシリンダ５５としたものである。
【００４７】
このような第２の実施の形態によれば、ピストンロッド２０の伸長方向でのストロークエンドにおいて第２シリンダ１８の積層段数分すなわち第２ピストン１６の段数分の受圧面に基づく推力をピストンロッド２０に上乗せすることができるため、最終的に得たい推力の変更を第２シリンダ１８の積層段数の変更をもってきわめて容易に行える利点がある。
【００４８】
図１４，１５は本発明の第３，第４の実施の形態を示す図で、先に述べた第２ピストン１６に内蔵されるところのピストンロック機構３９の別の例を示している。なお、図１４，１５はいずれも第２ピストン１６の概略平面図を示していて、ピストンロッド２０には被係合部として二面幅形状の係合溝４３が形成されている。
【００４９】
図１４では、案内溝６１に収容された上でロック爪として機能することになる左右一対のスライド式のフック４７の背面側にエアを導入することによりこれを前進動作させて係合溝４３に係合させ、これをもってロック状態とするる点では図４〜６に示した第１の実施の形態のものと同様である。その一方、案内溝６１とフック４７との間にリターンスプリング６２を介装してあり、フック４７を係合溝４３から離脱させてアンロック状態とする際にはエアによらずにそのリターンスプリング６２のばね力によって行わせるようにした点で第１の実施の形態のものと異なっている。
【００５０】
また、図１５では、ロック爪として機能することになる左右一対のフック５７としてピン６３を回転中心とするいわゆるヒンジ回転式のものを採用し、ミニチュアシリンダ６４にエアを導入することによりフック５７を回転動作させて係合溝４３に係合させ、これをもってロック状態とするようになっている。その一方、フック４７にはリターンスプリング６５を付帯させてあり、フック５７を係合溝４３から離脱させてアンロック状態とする際にはエアによらずにそのリターンスプリング６５のばね力によって行わせるようになっている。
【００５１】
この第３，４の実施の形態によれば、アンロック動作である係合溝４３からのフック４７もしくは５７の離脱動作が安定して且つ迅速に行われる利点がある。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】多段ピストン型エアシリンダをアクチュエータとするクランプ治具の一例を示す斜視図。
【図２】図１のクランプ治具の主要素であるクランプユニットのみの拡大斜視図。
【図３】図２に示すクランプユニットの側面図。
【図４】図２，３のクランプユニットのアクチュエータとして用いられている多段ピストン型エアシリンダの収縮状態での断面図。
【図５】図２，３のクランプユニットのアクチュエータとして用いられている多段ピストン型エアシリンダの伸長状態での断面図。
【図６】図５の要部拡大図。
【図７】図６の要部分解斜視図。
【図８】（Ａ）は図６に示す第１ピストン単独での断面図、（Ｂ）は同図（Ａ）の平面図。
【図９】（Ａ）は図６に示す第２シリンダのシリンダチューブ単独での平面図、（Ｂ）は同図（Ａ）の断面図。
【図１０】（Ａ）は図６に示す隔壁ブロック単独での平面図、（Ｂ）は同図（Ａ）の断面図。
【図１１】図６に示す第２ピストン単独での平面図。
【図１２】本発明の第２の実施の形態として第２シリンダの段数を増加した多段ピストン型エアシリンダの断面図。
【図１３】同じく第２シリンダの段数をさらに増加した多段ピストン型エアシリンダの断面図。
【図１４】本発明の第３の実施の形態として第２ピストンに内蔵されるピストンロック機構の別の例を示す作動説明図。
【図１５】本発明の第４の実施の形態として第２ピストンに内蔵されるピストンロック機構のさらに別の例を示す作動説明図。
【符号の説明】
【００５３】
５…多段（二段）ピストン型エアシリンダ
１３…第１ピストン（固定式ピストン）
１４…シリンダチューブ
１５…第１シリンダ
１６…第２ピストン（選択作動式ピストン）
１７…シリンダチューブ
１８…第２シリンダ
１９…隔壁ブロック
２０…ピストンロッド
２３…係合溝（被係合部）
３７…フック（ロック爪）
３８…案内溝
３９…ピストンロック機構
４３…係合溝（被係合部）
４７…フック（ロック爪）
５７…フック（ロック爪）
６１…案内溝
６２…リターンスプリング
６５…リターンスプリング
【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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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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