(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
両端にヘッド側端壁とロッド側端壁とを有する中空のシリンダ本体；
上記シリンダ本体の内部に軸線方向に摺動自在なるように配設され、ピストンロッドが取り付けられているロッド側受圧面と反対側のヘッド側受圧面との受圧面積が異なる主ピストン；
上記主ピストンの両側に形成されたヘッド側圧力室及びロッド側圧力室；
上記シリンダ本体の内部の上記主ピストンよりもロッド側の位置に、該主ピストンとは独立して軸線方向に移動自在なるように配設され、上記主ピストンより短いストロークを持ち、かつ、該主ピストンをストローク端から中間停止位置まで押し戻す手段と中間停止位置に停止させる手段とを兼ねるプッシャー；
上記プッシャーを主ピストンの中間停止位置まで変位させる押圧手段；
を有するシリンダにおいて、
上記押圧手段はスプリングであり、
上記プッシャーは、中空のスリーブ状をなし、シリンダ本体に設けられた環状のガイド部に外周を支持された状態に設置されていて、このプッシャーの内部を上記ピストンロッドが貫通しており、該プッシャーの先端は上記ロッド側圧力室内に突出し、後端部に前進端で上記ガイド部に係止するストッパを有し、後端部は上記スプリングに当接している、
ことを特徴とする３位置停止シリンダ。
【請求項２】
両端にヘッド側端壁とロッド側端壁とを有する中空のシリンダ本体；
上記シリンダ本体の内部に軸線方向に摺動自在なるように配設され、ピストンロッドが取り付けられているロッド側受圧面と反対側のヘッド側受圧面との受圧面積が異なる主ピストン；
上記主ピストンの両側に形成されたヘッド側圧力室及びロッド側圧力室；
上記シリンダ本体の内部の上記主ピストンよりもヘッド側の位置に、該主ピストンとは独立して軸線方向に移動自在なるように配設され、上記主ピストンより短いストロークを持ち、かつ、該主ピストンをストローク端から中間停止位置まで押し戻す手段と中間停止位置に停止させる手段とを兼ねるプッシャー；
上記プッシャーを主ピストンの中間停止位置まで変位させる押圧手段；
を有するシリンダにおいて、
上記押圧手段はスプリングであり、
上記プッシャーは、短軸状をなし、シリンダ本体の内部の上記主ピストンよりもヘッド側端壁寄りの位置にある収容室内に設置されると共に、上記スプリングによって主ピストン側に向けて弾発され、
上記主ピストンは、ヘッド側の端面から上記収容室内にシール状態に延出してプッシャーに当接する軸部を有し、この軸部が上記ピストンロッドより大径であり、
上記スプリングの弾発力が、上記主ピストンのロッド側とヘッド側の受圧面積の差による流体圧作用力よりも大きく、主ピストンのロッド側に作用させる流体圧の作用力よりも小さく設定されている、
ことを特徴とする３位置停止シリンダ。
【請求項３】
両端にヘッド側端壁とロッド側端壁とを有する中空のシリンダ本体；
上記シリンダ本体の内部に軸線方向に摺動自在なるように配設され、ピストンロッドが取り付けられているロッド側受圧面と反対側のヘッド側受圧面との受圧面積が異なる主ピストン；
上記主ピストンの両側に形成されたヘッド側圧力室及びロッド側圧力室；
上記シリンダ本体の内部の上記主ピストンよりもヘッド側の位置に、該主ピストンとは独立して軸線方向に移動自在なるように配設され、上記主ピストンより短いストロークを持ち、かつ、該主ピストンをストローク端から中間停止位置まで押し戻す手段と中間停止位置に停止させる手段とを兼ねるプッシャー；
上記プッシャーを主ピストンの中間停止位置まで変位させる押圧手段；
を有するシリンダにおいて、
上記押圧手段がプッシャーを押圧する圧力流体であり、
上記シリンダ本体が、ヘッド側圧力室と隣接する位置に形成された補助ピストン室と、これらのヘッド側圧力室と補助ピストン室とを結ぶ摺動孔とを有し、
上記プッシャーはピストン状をなしていて、上記補助ピストン室内にシール状態で摺動自在なるように設置され、該プッシャーの一側には、上記主ピストンに向けて延出し、該プッシャーの前進ストローク端で上記摺動孔にシール状態で嵌合するロッド部が設けられ、該プッシャーの他側には、上記押圧手段である圧力流体が供給される補助圧力室が形成され、
上記主ピストンは、ヘッド側の端面に上記ロッド部に対向する軸部を有し、この軸部が、上記ピストンロッドより大径であると共に、主ピストンが後退ストローク端から中間停止位置までのストローク範囲にある間だけ上記摺動孔内にシール状態で嵌合可能な長さを有する、
ことを特徴とする３位置停止シリンダ。
【請求項４】
請求項１または２に記載された３位置停止シリンダを、単一の３位置プレッシャセンター形切換弁を介して共通の圧力流体源に接続することにより構成され、上記切換弁は、両側の第１切換位置及び第２切換位置と中間の第３切換位置とを有していて、上記第１及び第２の切換位置では上記シリンダのヘッド側圧力室とロッド側圧力室とを圧力流体源に選択的に接続し、中間の第３切換位置では上記両圧力室を同時に圧力流体源に接続するように構成されていることを特徴とする３位置停止シリンダ装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、前進ストローク端と後退ストローク端の間に中間停止位置を有する３位置停止シリンダに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
この種の３位置停止シリンダは、例えば特開２００１−２４２８６１０号公報に開示されているように、半導体ウエハの製造工程で使用されるロードポートにおいて、ラッチキーの回転駆動などに使用されている。
【０００３】
上記３位置停止シリンダは、図１４に示すように構成されている。即ち、シリンダチューブ１の内部を前後進自在のピストン２及びピストンロッド３と、このピストンロッド３上に移動自在に取り付けられたばね受け部材４と、このばね受け部材４の一方向の移動を制限するストッパ５及びシリンダカバー６と、上記ばね受け部材４とピストン２との間に設けられた第１のばね７と、上記ピストンロッド３の一端に形成された凹部３ａと、この凹部３ａに係止する方向に第２ばね８で弾発されたストップピン９とを有している。
【０００４】
そして、上記第１ポート１１を高圧にすると共に、第２ポート１２を低圧にすると、上記ピストン２が後退ストローク端に移動し、ばね受け部材４がシリンダカバー６に当接して第１のばね７が圧縮される。この状態で第１ポート１１を低圧にすると、上記第１のばね７によりピストンロッド３は前進させられ、ストップピン９が凹部３ａに係合する中間位置で停止する。さらにこの状態で第２ポート１２を高圧にすると、流体圧力によりストップピン９が後退して凹部３ａから外れるため、ピストンロッド３は前進ストローク端に移動する。
【０００５】
このような従来の３位置停止シリンダは、ピストンロッド３を中間位置に停止させるため、シリンダチューブ１側に第２のばね８で弾発されたストップピン９を設けると共に、ピストンロッド３側に凹部３ａを設けているため、構造が複雑で、シリンダが軸線方向にも径方向にも大形化することが避けられない。
また、上記ピストンロッド３を中間停止位置から前進させる場合に、ストップピン９の係止を確実に解除するため一旦両ポート１１，１２を加圧しなければならず、これら両ポートの加圧と排気とを行う必要がある。このため、３位置弁１つでは対応することができず、２位置３ポート弁が２つ必要になる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の技術的課題は、従来のようなストップピンや凹部を設けることなく、簡単な機構によってピストンロッドを中間位置に停止させることができる、３位置停止シリンダを提供することにある。
【０００７】
本発明の他の技術的課題は、上記３位置停止シリンダを単一の切換弁を使用して３位置に停止可能なるように構成した３位置停止シリンダ装置を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明によれば、両端にヘッド側端壁とロッド側端壁とを有する中空のシリンダ本体；上記シリンダ本体の内部に軸線方向に摺動自在なるように配設され、ピストンロッドが取り付けられているロッド側受圧面と反対側のヘッド側受圧面との受圧面積が異なる主ピストン；上記主ピストンの両側に形成されたヘッド側圧力室及びロッド側圧力室；上記シリンダ本体の内部の上記主ピストンよりもヘッド側またはロッド側の位置に、該主ピストンとは独立して軸線方向に移動自在なるように配設され、上記主ピストンより短いストロークを持ち、かつ、該主ピストンをストローク端から中間停止位置まで押し戻す手段と中間停止位置に停止させる手段とを兼ねるプッシャー；上記プッシャーを主ピストンの中間停止位置まで変位させる押圧手段；を有する基本構成を備えたシリンダにおいて、上記押圧手段はスプリングであり、上記プッシャーは、中空のスリーブ状をなし、シリンダ本体に設けられた環状のガイド部に外周を支持された状態に設置されていて、このプッシャーの内部を上記ピストンロッドが貫通しており、該プッシャーの先端は上記ロッド側圧力室内に突出し、後端部に前進端で上記ガイド部に係止するストッパを有し、後端部は上記スプリングに当接していることを特徴とする３位置停止シリンダが提供される。
【０００９】
上記構成を有する３位置停止シリンダは、ヘッド側及びロッド側の両圧力室に圧力流体を交互に供給することにより、上記ピストンが前後進する。そして、該ピストンが上記プッシャーを設置した側のストローク端に停止しているときに、上記両圧力室に同圧の圧力流体を同時に供給すると、上記ピストンは、流体圧作用力とプッシャーによる作用力との合成力が反対側の受圧面に作用する流体圧作用力より大きいため、中間停止位置に向けて移動する。ピストンがこの中間停止位置まで移動すると、上記プッシャーはその位置に停止するため、このプッシャーによる作用力がピストンに加わらなくなり、該ピストンには、両側の受圧面に作用する流体圧作用力のみが加わるようになる。このためピストンは、両側の受圧面の面積差に基づく流体圧作用力の差によって上記プッシャーに押し付けられた状態となり、その中間停止位置に停止する。
【００１０】
かくして本発明によれば、ピストン両面の受圧面積差とプッシャーとによる簡単な機構によって、シリンダを３位置に停止させることができ、従来のようなストップピンや凹部を設ける必要がない。
【００１１】
また、本発明によれば、上記基本構成を備えたシリンダにおいて、上記押圧手段はスプリングであり、上記プッシャーは、短軸状をなし、シリンダ本体の内部の上記主ピストンよりもヘッド側端壁寄りの位置にある収容室内に設置されると共に、上記スプリングによって主ピストン側に向けて弾発され、上記主ピストンは、ヘッド側の端面から上記収容室内にシール状態に延出してプッシャーに当接する軸部を有し、この軸部が上記ピストンロッドより大径であり、上記スプリングの弾発力が、上記主ピストンのロッド側とヘッド側の受圧面積の差による流体圧作用力よりも大きく、主ピストンのロッド側に作用させる流体圧の作用力よりも小さく設定されていることを特徴とする３位置停止シリンダが提供される。
【００１４】
本発明の３位置停止シリンダの更に他の構成態様においては、上記基本構成を備えたシリンダにおいて、上記押圧手段がプッシャーを押圧する圧力流体であり、上記シリンダ本体が、ヘッド側圧力室と隣接する位置に形成された補助ピストン室と、これらのヘッド側圧力室と補助ピストン室とを結ぶ摺動孔とを有し、上記プッシャーはピストン状をなしていて、上記補助ピストン室内にシール状態で摺動自在なるように設置され、該プッシャーの一側には、上記主ピストンに向けて延出し、該プッシャーの前進ストローク端で上記摺動孔にシール状態で嵌合するロッド部が設けられ、該プッシャーの他側には、上記押圧手段である圧力流体が供給される補助圧力室が形成され、 上記主ピストンは、ヘッド側の端面に上記ロッド部に対向する軸部を有し、この軸部が、上記ピストンロッドより大径であると共に、主ピストンが後退ストローク端から中間停止位置までのストローク範囲にある間だけ上記摺動孔内にシール状態で嵌合可能な長さを有している。
【００１８】
また、本発明によれば、上述した３位置停止シリンダを、単一の３位置プレッシャセンター形切換弁を介して共通の圧力流体源に接続することにより、３位置停止シリンダ装置が構成される。
【００１９】
【発明の実施の形態】
図１は本発明に係る３位置停止シリンダ装置の第１実施例を示すもので、このシリンダ装置２０Ａは、３位置停止シリンダ２１Ａを、単一の３位置プレッシャセンター形切換弁２２を介して共通の圧力流体源２３に接続することにより、構成されている。
【００２０】
上記３位置停止シリンダ２１Ａは、両端がヘッド側端壁２５ａとロッド側端壁２５ｂとで塞がれた中空のシリンダ本体２５と、該シリンダ本体２５の内部に軸線方向に摺動自在なるように配設された主ピストン２６と、この主ピストン２６の一端側からロッド側端壁２５ｂをシール状態に貫通して外部に延出するピストンロッド２７と、上記主ピストン２６の両側に形成されたヘッド側圧力室２８ａ及びロッド側圧力室２８ｂと、これらの圧力室２８ａ，２８ｂに個別に通じる二つのポート２９ａ，２９ｂとを有している。上記主ピストン２６は、ヘッド側の受圧面２６ａとロッド側の受圧面２６ｂとの受圧面積Ｈ，Ｒが異なっていて、ヘッド側の受圧面積Ｈがロッド側の受圧面積Ｒより大きく形成されている。図中の符号３０はシール部材である。
【００２１】
上記シリンダ本体２５の内部の上記主ピストン２６よりもロッド側端壁２５ｂ寄りの位置には、この主ピストン２６をストローク端から中間停止位置まで押し戻すための手段と中間停止位置に停止させるための手段とを兼ねるプッシャー３３が設けられると共に、このプッシャー３３を中間停止位置まで変位させるための押圧手段３４が設けられている。上記プッシャー３３は、中空のスリーブ状をしていて、ロッド側圧力室２８ｂと隣接する位置に形成された環状のガイド部３５によって外周面を支持されることにより、シリンダ本体２５の軸線方向に主ピストン２６とは独立して移動自在となっており、その内部を上記ピストンロッド２７が貫通している。このプッシャー３３の先端部は上記ロッド側圧力室２８ｂ内に突出し、後端部はばね室３６内に位置し、この後端部に、上記押圧手段３４を構成するスプリング３４ａが当接している。また、該プッシャー３３の後端部には、前進端の位置で上記ガイド部３５に係止するストッパ３３ａが設けられ、このストッパ３３ａによって、該プッシャー３３のストロークが、上記主ピストン２６より短く設定されている。
【００２２】
上記スプリング３４ａの弾発力Ｆと、主ピストン２６のヘッド側及びロッド側の受圧面２６ａ，２６ｂに作用する流体圧作用力ＨＰ，ＲＰとは、（Ｈ−Ｒ）Ｐ＜Ｆ＜ＨＰとなるように関係付けられている。
【００２３】
上記切換弁２２は、両側の第１切換位置及び第２切換位置と、中間の第３切換位置とを有していて、上記第１及び第２の切換位置では上記シリンダ２１Ａのヘッド側圧力室２８ａとロッド側圧力室２８ｂとを圧力流体源２３に選択的に接続し、中間の第３切換位置では、上記両圧力室２８ａ，２８ｂを同時に圧力流体源２３に接続するものである。
【００２４】
上記構成を有するシリンダ装置２０Ａにおいて、図１に示すように、切換弁２２を左側の第１切換位置に切り換えて、３位置停止シリンダ２１Ａのヘッド側圧力室２８ａを大気に開放すると共に、ロッド側圧力室２８ｂに圧力流体を供給すると、主ピストン２６及びピストンロッド２７はヘッド側のストローク端まで後退する。このとき上記プッシャー３３は、スプリング３４ａに押されて前進し、先端がロッド側圧力室２８ｂ内に突出しかつ後端のストッパ３３ａが上記ガイド部３５に係止する前進端の位置を占めている。
【００２５】
上述の状態から、図２（Ａ）に示すように、上記切換弁２２を右側の第２切換位置に切り換えて、ロッド側圧力室２８ｂを大気に開放すると共に、ヘッド側圧力室２８ａに圧力流体を供給すると、上記主ピストン２６及びピストンロッド２７はロッド側のストローク端まで前進する。このとき上記プッシャー３３は、上記主ピストン２６に押されて後退し、スプリング３４ａを圧縮している。
【００２６】
この状態で、図２（Ｂ）に示すように、上記切換弁２２を中間の第３切換位置に切り換えて、ロッド側圧力室２８ｂとヘッド側圧力室２８ａの両方に同圧の圧力流体を同時に供給すると、上記主ピストン２６のロッド側受圧面２６ｂに作用する流体圧作用力ＲＰと、プッシャー３３を押圧するスプリング３４ａの弾発力Ｆとの合成力が、ヘッド側受圧面２６ａに作用する流体圧作用力ＨＰより大きいため、上記主ピストン２６及びプッシャー３３はヘッド側に向けて移動する。そして、中間停止位置まで移動すると、プッシャー３３のストッパ３３ａがガイド部３５に係止することによって該プッシャー３３がその位置に停止するため、このプッシャー３３による作用力Ｆが主ピストン２６に加わらなくなり、この主ピストン２６には、両側の受圧面２６ａ，２６ｂに作用する流体圧作用力ＨＰとＲＰとが加わるようになる。このため主ピストン２６は、受圧面積差に基づく流体圧作用力の差によってロッド側に押され、上記プッシャー３３に押し付けられた状態でその位置に停止する。このときプッシャー３３は、上記主ピストン２６を中間停止位置に停止させるための手段として機能することになる。
上述したようにピストンロッド２７を３つの位置に切り換える順番は、シリンダ装置の用途によって自由に決めることができる。
【００２７】
かくして本発明によれば、主ピストン２６の両面の受圧面積差とプッシャー３３の押圧力とを利用した簡単な機構によって、ピストンロッド２７を３位置に停止させることができ、従来のようなストップピンや凹部を設ける必要がない。
【００２８】
図３は本発明に係るシリンダ装置の第２実施例を示すもので、このシリンダ装置２０Ｂは、３位置停止シリンダ２１Ｂにおけるプッシャー３３がシリンダ本体２５のヘッド側に設けられている点で、上記第１実施例と相違している。
【００２９】
即ち、上記シリンダ本体２５の内部の上記主ピストン２６よりもヘッド側端壁２５ａ寄りの位置には、ヘッド側圧力室２８ａに隣接する位置に隔壁４１を介して収容室４０が形成され、この収容室４０内に上記プッシャー３３が収容されている。このプッシャー３３は短軸状をしていて、その前面中央部に凹部３３ｂを有し、背面側からスプリング３４ａによって主ピストン２６側に向けて弾発されている。
【００３０】
また、上記主ピストン２６には、そのヘッド側の端面に軸部４３が設けられ、この軸部４３が、上記隔壁４１をシール状態で摺動自在なるように貫通して上記収容室４０内に延出し、その先端が上記プッシャー３３に凹部３３ｂ内において当接している。この軸部４３は上記ピストンロッド２７より大径に形成され、それによって主ピストン２６のヘッド側受圧面２６ａの受圧面積Ｈが、ロッド側受圧面２６ｂの受圧面積Ｒより小さく設定されている。上記収容室４０は、その小径部４０ａからシリンダ本体２５に設けた通孔４４を通じて外部に開放されることにより、上記プッシャー３３及び軸部４３の移動の妨げにならないように構成されている。
【００３１】
上記スプリング３４ａの弾発力Ｆと、主ピストン２６のヘッド側及びロッド側の受圧面２６ａ，２６ｂに作用する流体圧作用力ＨＰ，ＲＰとは、（Ｒ−Ｈ）Ｐ＜Ｆ＜ＲＰとなるように関係付けられている。
上記３位置停止シリンダ２１Ｂの上記以外の構成については、実質的に第１実施例における３位置停止シリンダ２１Ａと同じであるから、それらの主要な同一構成部分に第１実施例と同じ符号を付してその説明は省略する。
【００３２】
上記構成を有するシリンダ装置２０Ｂにおいて、図３に示すように、切換弁２２を左側の第１切換位置に切り換えて、３位置停止シリンダ２１Ｂのヘッド側圧力室２８ａを大気に開放すると共に、ロッド側圧力室２８ｂに圧力流体を供給すると、主ピストン２６及びピストンロッド２７はヘッド側のストローク端まで後退する。このとき上記プッシャー３３は、軸部４３に押されて後退し、スプリング３４ａを圧縮している。
【００３３】
この状態から図４（Ａ）に示すように、上記切換弁２２を中間の第３切換位置に切り換えて、ロッド側圧力室２８ｂとヘッド側圧力室２８ａの両方に同圧の圧力流体を同時に供給すると、上記主ピストン２６は、ヘッド側の受圧面２６ａに作用する流体圧作用力ＨＰと、プッシャー３３を押圧するスプリング３４ａの弾発力Ｆとの合成力が、ロッド側の受圧面２６ｂに作用する流体圧作用力ＲＰより大きいため、ロッド側に向けて前進する。そして、主ピストン２６が中間停止位置まで前進すると、プッシャー３３が前進端で停止し、このプッシャー３３による押圧力が該主ピストン２６に加わらなくなるため、該主ピストン２６には、両側の受圧面２６ａ，２６ｂに作用する流体圧作用力ＨＰ，ＲＰのみが加わるようになる。このため上記主ピストン２６は、受圧面積差に基づく流体圧作用力の差によってヘッド側に押され、軸部４３が上記プッシャー３３に押し付けられた状態でその位置に停止する。
【００３４】
上述の状態から、図４（Ｂ）に示すように、上記切換弁２２を右側の第２切換位置に切り換えて、ロッド側圧力室２８ｂを大気に開放すると共に、ヘッド側圧力室２８ａに圧力流体を供給すると、上記主ピストン２６及びピストンロッド２７はロッド側のストローク端まで前進する。
【００３５】
図５は本発明に係るシリンダ装置の第３実施例を示すもので、このシリンダ装置２０Ｃは、３位置停止シリンダ２１Ｃにおけるプッシャー３３がピストン状をなし、押圧手段３４が圧力流体である点で上記第１実施例と相違している。
【００３６】
即ち、上記プッシャー３３は、環状の補助ピストン部３３ｉと、この補助ピストン部３３ｉから延出する中空の補助ロッド部３３ｃとを有している。これに対して上記シリンダ本体２５には、ロッド側圧力室２８ｂに隣接する位置に、隔壁５１を介して補助ピストン室５０が形成され、この補助ピストン室５０内に、上記補助ピストン部３３ｉが、シール部材５４ａを介して摺動自在なるように収容され、上記補助ロッド部３３ｃは、上記隔壁５１をシール部材５４ｂを介して摺動自在なるように貫通し、ロッド側圧力室２８ｂに突出している。そして、これらの補助ピストン部３３ｉと補助ロッド部３３ｃとの内部を、上記ピストンロッド２７が、シール部材５４ｃを介して摺動自在なるように貫通している。また、上記プッシャー３３の背面側には、補助圧力室５２が形成され、この補助圧力室５２が、シリンダ本体２５に設けた補助ポート５３に連通している。
【００３７】
上記主ピストン２６のヘッド側及びロッド側の各受圧面２６ａ，２６ｂの受圧面積Ｈ，Ｒと、プッシャー３３における補助ピストン部３３ｉの背面の受圧面３３ｄの受圧面積Ｄ、及び補助ロッド部３３ｃの先端の受圧面３３ｅの受圧面積Ｅとは、（Ｈ−Ｒ）＜（Ｄ−Ｅ）であるように関係付けられている。
上記３位置停止シリンダ２１Ｃの上記以外の構成については、実質的に第１実施例における３位置停止シリンダ２１Ａと同じであるから、それらの主要な同一構成部分に第１実施例と同じ符号を付してその説明は省略する。
【００３８】
上記３位置停止シリンダ２１Ｃは、ロッド側圧力室２８ｂと補助圧力室５２とを外部配管からなる通路５５により相互に連通させた状態で、切換弁２２に接続されている。そして図５に示すように、上記切換弁２２を左側の第１切換位置に切り換えて、ヘッド側圧力室２８ａを大気に開放すると共に、ロッド側圧力室２８ｂと補助圧力室５２とに圧力流体を供給すると、主ピストン２６及びピストンロッド２７はヘッド側のストローク端まで後退し、上記プッシャー３３は前進端の位置まで移動する。
【００３９】
この状態から、図６（Ａ）に示すように、上記切換弁２２を第２切換位置に切り換えて、ロッド側圧力室２８ｂと補助圧力室５２とを大気に開放すると共に、ヘッド側圧力室２８ａに圧力流体を供給すると、上記主ピストン２６及びピストンロッド２７はロッド側のストローク端まで前進する。
【００４０】
そして、上述の状態から、図６（Ｂ）に示すように、ロッド側圧力室２８ｂ及び補助圧力室５２とヘッド側圧力室２８ａとの両方に同圧の圧力流体を同時に供給すると、上記主ピストン２６のロッド側受圧面２６ｂに作用する流体圧作用力ＲＰと、プッシャー３３の受圧面３３ｄに作用する流体圧作用力ＤＰとの合成力が、ヘッド側受圧面２６ａに作用する流体圧作用力ＨＰより大きいため、この主ピストン２６及びプッシャー３３はヘッド側に向けて後退する。そして、中間停止位置まで移動すると、上記プッシャー３３が前進端で停止し、このプッシャー３３による押圧力が主ピストン２６に加わらなくなるため、該主ピストン２６には、その両側の受圧面２６ａ，２６ｂに作用する流体圧作用力ＨＰ，ＲＰのみが加わるようになる。このため主ピストン２６は、受圧面積差に基づく流体圧作用力の差によってロッド側に押され、上記プッシャー３３の補助ロッド部３３ｃに押し付けられた状態でその位置に停止する。
【００４１】
図７及び図８（Ａ），（Ｂ）は本発明に係るシリンダ装置の第４実施例を示すもので、このシリンダ装置２０Ｄが上記第３実施例のシリンダ装置２０Ｃと相違する点は、第３実施例においては、プッシャー３３とピストンロッド２７との間にシール部材５４ｃを設けることにより、ロッド側圧力室２８ｂと補助圧力室５２とを流体的に完全に遮断した状態にし、それらを外部配管によって相互に連通しているが、この第４実施例のシリンダ装置２０Ｄにおいては、ロッド側圧力室２８ｂと補助圧力室５２とを、３位置停止シリンダ２１Ｄの内部に設けた通路５５を通じて相互に連通しているという点である。即ち、上記プッシャー３３の内周とピストンロッド２７の外周との間に、第３実施例のようなシール部材５４ｃを設けることなく、それらの間に隙間からなる通路５５を形成し、この通路５５を通じて上記ロッド側圧力室２８ｂと補助圧力室５２とを相互に連通している。従って、これらのロッド側圧力室２８ｂと補助圧力室５２とにそれぞれポートを個別に設ける必要がなく、その何れか一方、例えば補助圧力室５２だけにポート５３を設ければ良い。
【００４２】
なお、上記シリンダ装置２０Ｄの上記以外の構成及び作用については、第３実施例のシリンダ装置２０Ｃと実質的に同じであるから、同一構成部分に同一符号を付してその説明は省略する。
【００４３】
図９は上記第４実施例のシリンダ装置２０Ｄにおける３位置停止シリンダ２１Ｄの具体的な構造例を示すものである。このシリンダ２１Ｄのシリンダ本体２５は２つの筒状部材２４ａ，２４ｂからなっていて、これらの筒状部材２４ａ，２４ｂが円筒形をした隔壁５１の両端部にそれぞれ取り付けられ、このシリンダ本体２５の両端部に、ヘッド側端壁２５ａとロッド側端壁２５ｂとがそれぞれ嵌め付けられている。また、上記ピストン２６は、円環状をした第１部材２６ｃと第２部材２６ｄとをピストンロッド２７の先端部にねじ付けることにより形成されていて、該ピストン２６の前後両端部には、ストローク端での衝撃を緩和するためのクッション材３１が設けられ、上記両部材２６ｃ，２６ｄの間には、位置検出用の被検体となる永久磁石３２が取り付けられている。このシリンダ２１Ｄのその他の構成は図７と同じである。
【００４４】
図１０は本発明に係るシリンダ装置の第５実施例を示すもので、このシリンダ装置２０Ｅは、３位置停止シリンダ２１Ｅにおけるプッシャー３３がシリンダ本体２５のヘッド側に設けられている点で、上記第３実施例と相違している。
【００４５】
即ち、上記シリンダ本体２５の内部には、ヘッド側圧力室２８ａに隣接する位置に隔壁５７を介して補助ピストン室５６が形成され、この補助ピストン室５６内に上記ピストン状のプッシャー３３が、シール状態で摺動自在なるように収容されている。このプッシャー３３の背面には補助圧力室５８が形成され、この補助圧力室５８が、シリンダ本体２５に設けた補助ポート５９に連通している。
【００４６】
また、上記主ピストン２６には、そのヘッド側の端面に軸部６０が設けられ、この軸部６０が、上記隔壁５７をシール状態で摺動自在なるように貫通して、上記補助ピストン室５６に通じる小径の空間部５６ａに延出し、その先端が上記プッシャー３３の小径部３３ｆの前面に当接している。この軸部６０は上記ピストンロッド２７より大径に形成され、それによって主ピストン２６のヘッド側受圧面２６ａの受圧面積Ｈが、ロッド側受圧面２６ｂの受圧面積Ｒより小さく設定されている。上記空間部５６ａは、シリンダ本体２５に設けた通孔６１を通じて外部に開放されることにより、上記プッシャー３３及び軸部６０の移動の妨げにならないように構成されている。
【００４７】
上記主ピストン２６のヘッド側及びロッド側の受圧面２６ａ，２６ｂの受圧面積Ｈ，Ｒと、プッシャー３３の受圧面３３ｇの受圧面積Ｇとは、（Ｒ−Ｈ）＜Ｇであるように関係付けられている。
上記３位置停止シリンダ２１Ｅの上記以外の構成については、実質的に第３実施例における３位置停止シリンダ２１Ｃと同じであるから、それらの主要な同一構成部分に第１実施例と同じ符号を付してその説明は省略する。
【００４８】
上記構成を有するシリンダ装置２０Ｅにおいて、図１０に示すように、切換弁２２を左側の第１切換位置に切り換えて、上記３位置停止シリンダ２１Ｅのヘッド側圧力室２８ａと補助圧力室５８とを大気に開放すると共に、ロッド側圧力室２８ｂに圧力流体を供給すると、主ピストン２６及びピストンロッド２７はヘッド側のストローク端まで後退し、上記プッシャー３３も軸部６０に押されて後退する。
【００４９】
この状態から、図１１（Ａ）に示すように、上記切換弁２２を中間の第３切換位置に切り換えて、ヘッド側圧力室２８ａ及び補助圧力室５８とロッド側圧力室２８ｂとに同圧の圧力流体を同時に供給すると、上記主ピストン２６のヘッド側受圧面２６ａに作用する流体圧作用力ＨＰとプッシャー３３の受圧面３３ｇに作用する流体圧作用力ＧＰとの合成力が、ロッド側受圧面２６ｂに作用する流体圧作用力ＲＰより大きいため、該主ピストン２６及びプッシャー３３はロッド側に向けて前進する。そして、中間停止位置まで移動すると、上記プッシャー３３が前進端で停止し、このプッシャー３３による押圧力が主ピストン２６に加わらなくなるため、該主ピストン２６には、その両側の受圧面２６ａ，２６ｂに作用する流体圧作用力ＨＰ，ＲＰのみが加わるようになる。このため上記主ピストン２６は、受圧面積差に基づく流体圧作用力の差によってヘッド側に押され、上記プッシャー３３に押し付けられた状態でその位置に停止する。
【００５０】
上述の状態から、図１１（Ｂ）に示すように、上記切換弁２２を右側の第２切換位置に切り換えて、ロッド側圧力室２８ｂを大気に開放すると共に、ヘッド側圧力室２８ａ及び補助圧力室５８に圧力流体を供給すると、上記主ピストン２６及びピストンロッド２７はロッド側のストローク端まで前進する。
【００５１】
図１２は本発明に係るシリンダ装置の第５実施例を示すもので、このシリンダ装置２０Ｆが上記第４実施例と相違する点は、３位置停止シリンダ２１Ｆにおける軸部６０が短く形成されることにより、該シリンダの軸方向長さが短縮されている点である。即ち、上記シリンダ本体２５には、ヘッド側圧力室２８ａと隣接する位置に小径の摺動孔６５を介して補助ピストン室５６が形成され、この補助ピストン室５６内に上記プッシャー３３がシール状態で摺動自在なるように設置されている。このプッシャー３３の一側には、上記主ピストン２６側に向けて延出する小径のロッド部３３ｈが、該プッシャー３３の前進ストローク端の位置で上記摺動孔６５にシール状態で嵌合するように設けられ、該プッシャー３３の他側には補助圧力室５８が形成されている。
【００５２】
また、上記主ピストン２６は、ヘッド側の端面に上記ロッド部３３ｈに対向する上記軸部６０を有していて、この軸部６０が、上記ピストンロッド２７より大径であると共に、上記主ピストン２６が後退ストローク端から中間停止位置までのストローク範囲にある間は、上記摺動孔６５内にシール状態で嵌合し得るような長さに形成されている。図中の符号６８は、プッシャー３３のロッド部３３ｈ側の室６７を外部に開放する呼吸孔である。
【００５３】
上記主ピストン２６のヘッド側及びロッド側の受圧面２６ａ，２６ｂの受圧面積Ｈ，Ｒと、プッシャー３３の受圧面３３ｇの受圧面積Ｇとは、（Ｒ−Ｈ）＜Ｇであるように関係付けられている。
上記３位置停止シリンダ２１Ｅの上記以外の構成については、実質的に第４実施例における３位置停止シリンダ２１Ｅと同じであるから、それらの主要な同一構成部分に第１実施例と同じ符号を付してその説明は省略する。
【００５４】
上記構成を有するシリンダ装置２０Ｅにおいて、図１２に示すように、切換弁２２を左側の第１切換位置に切り換えて、３位置停止シリンダ２１Ｆのヘッド側圧力室２８ａと補助圧力室５８とを大気に開放すると共に、ロッド側圧力室２８ｂに圧力流体を供給すると、主ピストン２６及びピストンロッド２７はヘッド側のストローク端まで後退し、プッシャー３３も軸部６０に押されて後退する。このとき、主ピストン２６の軸部６０は、上記摺動孔６５内にシール状態で嵌合しているが、プッシャー３３のロッド部３３ｈは、シール部材３０が該摺動孔６５から外れることにより非シール状態となっている。
【００５５】
この状態から、図１３（Ａ）に示すように、上記切換弁２２を中間の第３切換位置に切り換えて、ヘッド側圧力室２８ａ及び補助圧力室５８とロッド側圧力室２８ｂとに同圧の圧力流体を同時に供給すると、上記主ピストン２６のヘッド側受圧面２６ａに作用する流体圧作用力ＨＰとプッシャー３３の受圧面３３ｇに作用する流体圧作用力ＧＰとの合成力が、ロッド側受圧面２６ｂに作用する流体圧作用力ＲＰより大きいため、主ピストン２６及びプッシャー３３はロッド側に向けて前進する。そして、中間停止位置まで移動すると、上記プッシャー３３が前進端で停止し、このプッシャー３３による押圧力が主ピストン２６に作用しなくなるため、該主ピストン２６には、その両側の受圧面２６ａ，２６ｂに作用する流体圧作用力ＨＰ，ＲＰのみが加わるようになる。このため主ピストン２６は、受圧面積差に基づく流体圧作用力の差によってヘッド側に押され、上記プッシャー３３に押し付けられた状態でその位置に停止する。このとき、上記軸部６０とプッシャー３３のロッド部３３ｈとは、シール部材が摺動孔６５内に嵌合することによってシール状態となっている。
【００５６】
上述の状態から、図１３（Ｂ）に示すように、上記切換弁２２を右側の第２切換位置に切り換えて、ロッド側圧力室２８ｂを大気に開放すると共に、ヘッド側圧力室２８ａ及び補助圧力室５８に圧力流体を供給すると、上記ピストン２６及びピストンロッド２７はロッド側のストローク端まで前進し、それに伴って短寸の軸部６０は、上記摺動孔６５から抜け出すことになる。
【００５７】
このように軸部６０が摺動孔６５から抜け出すと、この軸部６０の端面にも流体圧が作用するため、ピストン２６のヘッド側の受圧面積は実質的に大きくなるが、この時点で受圧面積が変化してもピストンの移動に支承はない。要するに、上記ピストンロッド２７が、プッシャー３３を設置した側のストローク端から中間停止位置までのストローク範囲にある間に、上記ピストン２６の両側の受圧面２６ａ，２６ｂのうち上記プッシャー３３が設けられた側の受圧面２６ａの受圧面積Ｈが、その反対側の受圧面２６ｂの受圧面積Ｒより小さく保たれていれば良く、これによってピストンロッド２７の中間位置での停止が可能になる。因みに上記第１〜第４実施例においては、このような受圧面積の大小関係が常に保たれるように構成されている。
【００５８】
なお、上記第６実施例において、上記中間停止位置の状態からの軸部６０の移動を容易にするため、図１３（Ａ）に示すように、上記摺動孔６５内において該軸部６０とロッド部３３ｈとの間に形成される空間部６９に、外部から該空間部６９内へのエアの流入のみを許容するチェック弁７０を接続しておくことが望ましい。
また、上記第３，第５，第６実施例では、プッシャーを設けた側の圧力室と補助圧力室とを外部配管で相互に接続しているが、シリンダ本体の肉厚内に設けた通孔によって接続しても良い。
【００５９】
更に、上記３位置停止シリンダは、それを単独で使用することもできるが、例えば公知のデュアルロッド形シリンダのように、一つのシリンダ本体の内部に２組の３位置停止シリンダ機構を並列に組み込み、対応する圧力室同士を相互に連通させると共に、２本のピストンロッドを互いに連結して同期的に動作させて使用することもできる。
【００６０】
【発明の効果】
以上に詳述したように、本発明によれば、ピストン両面の受圧面積差とプッシャーとを利用した簡単な機構で３位置に停止させることができる３位置停止シリンダと、それを用いた３位置停止シリンダ装置とを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施例を示す断面図である。
【図２】（Ａ），（Ｂ）は図１とは異なる動作状態を示す断面図である。
【図３】本発明の第２実施例を示す断面図である。
【図４】（Ａ），（Ｂ）は図３とは異なる動作状態を示す断面図である。
【図５】本発明の第３実施例を示す断面図である。
【図６】（Ａ），（Ｂ）は図５とは異なる動作状態を示す断面図である。
【図７】本発明の第４実施例を示す断面図である。
【図８】（Ａ），（Ｂ）は図７とは異なる動作状態を示す断面図である。
【図９】第４実施例における３位置停止シリンダの具体的構成を示す断面図である。
【図１０】本発明の第５実施例を示す断面図である。
【図１１】（Ａ），（Ｂ）は図９とは異なる動作状態を示す断面図である。
【図１２】本発明の第６実施例を示す断面図である。
【図１３】（Ａ），（Ｂ）は図１１とは異なる動作状態を示す断面図である。
【図１４】従来例の断面図である。
【符号の説明】
２０Ａ〜２０Ｆ      シリンダ装置
２１Ａ〜２１Ｆ      ３位置停止シリンダ
２２      切換弁
２３      圧力流体源
２５      シリンダ本体
２６      主ピストン
２６ａ      ヘッド側受圧面
２６ｂ      ロッド側受圧面
２７      ピストンロッド
２８ａ      ヘッド側圧力室
２８ｂ      ロッド側圧力室
３３      プッシャー
３３ａ      ストッパ
３３ｃ      補助ロッド部
３３ｈ      ロッド部
３３ｉ      補助ピストン部
３４      押圧手段
３４ａ      スプリング
３５      ガイド部
４０      収容室
４３，６０      軸部
５０，５６      補助ピストン室
５１      隔壁
５２，５８      補助圧力室
５５      通路
６５      摺動孔
【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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