(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリンダケース（２）内にピストン（４）と出力体（７）とを軸方向移動可能に設け、出力体（７）に前記ピストン（４）と対面する係合体（１０）を軸方向に所定量移動可能に設けるとともに、該係合体（１０）を前記ピストン（４）方向に押圧付勢するばね（８）を設け、前記係合体（１０）を前記ピストン（４）に、軸方向に所定量移動可能に連結し、前記係合体（１０）の外周部に該係合体（１０）がピストン（４）に対して一方向に移動された際に前記シリンダケース（２）の内周面と摩擦係合する係合駒（１４）を設け、前記ピストン（４）に前記係合体（１０）がピストン（４）に対して他方向に移動された際に前記係合駒（１４）のシリンダケース（２）との摩擦係合を解除する解除体（１２）を設け、前記係合駒（１４）を摩擦係合方向に押圧付勢する弾性体（１６）を設けたことを特徴とするクラッチ付きシリンダ。
【請求項２】
前記係合体（１０６）の外周部に該係合体（１０６）がピストン（１０３）に対して一方向に移動された際に前記シリンダケース（１０１）の内周面と摩擦係合する第１係合駒（１１１ａ）と、該係合体（１０６）がピストン（１０３）に対して他方向に移動された際に前記シリンダケース（１０１）の内周面と摩擦係合する第２係合駒（１１１ｂ）とを設け、前記ピストン（１０３）に前記係合体（１０６）がピストン（１０３）に対して他方向に移動された際に前記第１係合駒（１１１ａ）のシリンダケース（１０１）との摩擦係合を解除する第１解除体と、前記係合体（１０６）がピストン（１０３）に対して一方向に移動された際に前記第２係合駒（１１１ｂ）のシリンダケース（１０１）との摩擦係合を解除する第２解除体とを設けたことを特徴とする請求項１記載のクラッチ付きシリンダ。
【請求項３】
前記係合駒（７５）は断面楕円状とし、この係合駒（７５）の長軸面（７５ａ，７５ｂ）を前記係合体（７０）の外周面とシリンダケース（６１）の内周面とに接触させるとともに、該係合駒（７５）と係合体（７０）との接触面位置を、係合駒（７５）とシリンダケース（６１）との接触面位置に対して軸方向に偏倚させたことを特徴とする請求項１又は２記載のクラッチ付きシリンダ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、シリンダの稼動途中で停電あるいはポンプの故障等によってシリンダを作動させる作動体の駆動力が低下した際に、上記稼動途中のシリンダが外部の負荷等によって不用意に作動されるのを阻止するクラッチ付きシリンダに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の技術として、シリンダケースの端部にピストンロッドを挟持するブレーキ装置、あるいはピストンロッドに係合するロックピンを設け、シリンダの稼動途中で停電あるいはポンプの故障等によってピストンを駆動させる力が低下した際に、上記ブレーキ装置あるいはロックピンを作動させて稼動途中のシリンダが外部の負荷等によって不用意に作動されるのを防止するようにしたものがあった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来のものは、シリンダケースの端部に専用のブレーキ装置、あるいはロックピンを設けるようにしていたので、シリンダが長くなるとともに、ロッド径が小さいものには適用し難くなる。また、作動したブレーキ装置、あるいはロックピンの復帰を、電気的に、又はシリンダを作動させる作動流体の圧力を利用して行う場合には、構造が複雑になり、高価かつ大型になるという不具合があった。本発明は、シリンダケース内で摺動するピストンにシリンダケースと係合・離脱可能のクラッチ装置を設けることにより、上記不具合を解消した新規なクラッチ付きシリンダを得ることを目的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記欠点を解消するために以下の如く構成したものである。即ち、請求項１に記載の発明は、シリンダケース内にピストンと出力体とを軸方向移動可能に設け、出力体に前記ピストンと対面する係合体を軸方向に所定量移動可能に設けるとともに、該係合体を前記ピストン方向に押圧付勢するばねを設け、前記係合体を前記ピストンに、軸方向に所定量移動可能に連結し、前記係合体の外周部に該係合体がピストンに対して一方向に移動された際に前記シリンダケースの内周面と摩擦係合する係合駒を設け、前記ピストンに前記係合体がピストンに対して他方向に移動された際に前記係合駒のシリンダケースとの摩擦係合を解除する解除体を設け、前記係合駒を摩擦係合方向に押圧付勢する弾性体を設ける構成にしたものである。
また、請求項２記載の発明は、前記係合体の外周部に該係合体がピストンに対して一方向に移動された際に前記シリンダケースの内周面と摩擦係合する第１係合駒と、該係合体がピストンに対して他方向に移動された際に前記シリンダケースの内周面と摩擦係合する第２係合駒とを設け、前記ピストンに前記係合体がピストンに対して他方向に移動された際に前記第１係合駒のシリンダケースとの摩擦係合を解除する第１解除体と、前記係合体がピストンに対して一方向に移動された際に前記第２係合駒のシリンダケースとの摩擦係合を解除する第２解除体とを設ける構成にしたものである。
また、請求項３記載の発明は、前記係合駒を断面楕円状とし、この係合駒の長軸面を前記係合体の外周面とシリンダケースの内周面とに接触させるとともに、該係合駒と係合体との接触面位置を、係合駒とシリンダケースとの接触面位置に対して軸方向に偏倚させる構成にしたものである。
【０００５】
【発明の実施の形態】
以下本発明の実施例を図面に基いて説明する。図１は本発明の第１実施例を示す短縮作動状態の断面図、図２は図１のII-II 断面図、図３は本発明の第１実施例による伸長作動状態の断面図、図４は本発明の第２実施例を示す短縮作動状態の断面図、図５は図４の底面図、図６は図４のVI-VI 断面図、図７は本発明の第２実施例による伸長作動状態の断面図、図８は本発明の第３実施例を示す断面図、図９は図８のIX-IX 断面図、１０は本発明の第４実施例を示す断面図、図１１は本発明の第５実施例を示す断面図、図１２は図１１のクラッチ部を示す要部拡大断面図、図１３は本発明の第６実施例を示す短縮作動状態の断面図、図１４は図１３のXIV-XIV 断面図、図１５は本発明の第６実施例による伸長作動状態の断面図、図１６は本発明の第７実施例を示す断面図である。
【０００６】
図１において、１はクラッチ付きシリンダ、２はそのシリンダケースであり、内周部に硬質金属製の内筒３が嵌合固定されている。上記シリンダケース３内にピストン４を左右方向（軸方向）に摺動可能に嵌合させ、該ピストン４は左右両端部からシリンダケース３内に供給されるオイル又は空気等の作動流体（作動体）によって左右方向に往復動される。５は右部から作動流体をシリンダケース３内に供給するピストン前進用の前進供給口、６は左部から作動流体をシリンダケース３内に供給するピストン後退用の後退供給口である。
【０００７】
上記ピストン４の左部側に円板状の係合体１０、底辺１２ｂの中心部に通し孔１２ｃを有するキャップ状の解除体１２（リテーナ）を順次配置するとともに、係合体１０を解除体１２内に左右方向に若干移動可能な状態、つまり間隙（ア）を保持して嵌合させ、該解除体１２の筒部１２ｂの右端部を上記ピストン４にねじ止めする。また、上記シリンダケース２内にロッド（出力体）７を左方から摺動可能に嵌合させ、その右端部を解除体１２の通し孔１２ｃを通過させて上記係合体１０の軸心部に連結する。
【０００８】
８はロッド７から係合体１０側に作用する衝撃を吸収する皿ばね、１１は係合体１０に形成した作動流体の流通孔であり、シリンダケース２の左部に供給された作動流体を通過させてピストン４の左面に作用させるためのものである。なお、この流通孔１１は、解除体１２の外径を内筒３の内径よりも所定量小径にし、上記作動流体を解除体１２の外周部から流通させてピストン４の左面に作用させるようにしてもよく、また、解除体１２の外周部に溝を形成し、この溝から上記作動流体を流通させて上記ピストン４の左面に作用させるようにしてもよい。
【０００９】
上記係合体１０とシリンダケース２との間にクラッチ装置Ａを設ける。このクラッチ装置Ａは以下の如くなっている。即ち、上記係合体１０の外周の左部を左方に向かって大径となるカム面１０ａに形成し、該係合体１０の外周面と対面する解除体１２の筒部１２ｂに左右方向に細長い窓孔１３を円周方向に所定ピッチ（図２）で明け、これら各窓孔１３内に鋼球からなる係合駒１４とばね受け１５とを左右に対向させて収容し、各係合駒１４とばね受け１５との間にコイルばねからなる弾性体１６を介在させ、該弾性体１６の反力により係合駒１４を窓孔１３の左面、つまり解除片１３ａに弾圧させ、またばね受け１５を窓孔１３の右面１３ｂに弾圧させる。上記解除片１３ａは、図１に示すように、解除体１２の底辺１２ａから右方に突出させ、係合体１０が解除体１２の底面に当接した際に、上記係合駒１４をカム面１０ａから右方に移動させ、該係合駒１４のシリンダケース２の内筒３の内周面との摩擦係合を解除する。
【００１０】
上記第１実施例によれば、作動流体が前進供給口５から供給され、ピストン４を図１において左方に押圧すると、解除体１２がピストン４と共に左方に移動し、窓孔１３の右面１３ｂがばね受け１５を左方に押圧して弾性体１５を圧縮し、上記ピストン４が係合体１０を左方に押圧し、該係合体１０のカム面１０ａを係合駒１４の緩み方向に移動させる。これにより、係合駒１４はシリンダケース２の内筒３と係合せず、上記ピストン４によって円滑に左方に移動され、図３に示すように、ロッド７がシリンダケース２から左方に突出（伸長作動）し、例えば左方に設けたワークＷを加圧固定することになる。
【００１１】
この状態において、何らかの原因で停電あるいはポンプの故障等により、前進供給口５から供給される作動流体が圧力降下し、係合体１０がワークＷの反力で右方に移動されようとすると、図３に示すように、該係合体１０のカム面１０ａが係合駒１４を半径方向外方に押圧し、該係合駒１４がシリンダケース２の内筒３と強固に摩擦係合することになる。これにより、上記係合体１０は右方（後退方向）への移動が阻止され、上記ワークＷの加圧固定を持続することになる。
【００１２】
次に、上記ワークＷの加圧固定を解除する際には、作動流体を後退供給口６から供給する。さすれば、この作動流体が係合体１０の流通孔１１を通過して上記ピストン４を右方に押圧移動させ、解除体１２がピストン４と共に右方に移動し、その解除片１３ａが係合駒１４を右方に押圧して該係合駒１４を係合体１０のカム面１０ａに対して緩み方向に移動させ、該係合駒１４のシリンダケース２の内筒３との係合を解除する。次いで、上記解除体１２の底辺１２ａが係合体１０を右方に押圧する。これにより、係合駒１４は上記ピストン４によって円滑に右方に移動され、ロッド７が右方に移動（短縮作動）して上記ワークＷの加圧固定を解除することになる。
【００１３】
なお、ロッド７の伸長作動時に作動流体が圧力降下した際に、クラッチ装置Ａを作動させてロッド７の不用意な伸長作動を防止する構造にしたい場合には、係合体１０の外周の右部に、右方に向かって大径となるカム面（１０ａ）を形成し、この部に係合駒（１４）を設け、解除体（１３ａ）はピストン４の左面に設けるようにする。
【００１４】
図４〜図７は本発明の第２実施例を示す。図４において、２０はクラッチ付きシリンダ、２１はそのシリンダケースであり、内周部に硬質金属製の内筒２２が嵌合固定されている。上記シリンダケース２１内にピストン２３を左右方向（軸方向）に摺動可能に嵌合させ、前述と同様に、左右両端部からシリンダケース２１内に供給されるオイル又は空気等の作動流体（作動体）によって左右方向に往復動される。２４は右部から作動流体をシリンダケース２１内に供給するピストン前進用の前進供給口、２５は左部から作動流体をシリンダケース２１内に供給するピストン後退用の後退供給口である。
【００１５】
上記ピストン２３の左面に４本のガイドピン２９を円周方向に等ピッチでネジ止めし、該ガイドピン２９に円板状の係合体３０を左右摺動可能に挿通し、該ガイドピン２９の左端部に中心部に通し孔３３ａを有する円板状の解除体３３を当接させ、ボルト３４により固定する。なお、上記係合体３０は間隙（ア）を保持してガイドピン２９上で左右方向に若干移動可能な状態とする。また、上記シリンダケース２１内にロッド（出力体）２６を左方から摺動可能に嵌合させ、その右端部を解除体３３の通し孔３３ａを通過させて上記係合体３０の軸心部に連結する。２７はロッド２６から係合体３０側に作用する衝撃を吸収する皿ばね、２８は係合体３０に形成した作動流体の流通孔であり、シリンダケース２１の左部に供給された作動流体を通過させてピストン２３の左面に作用させるためのものである。
【００１６】
Ｂは上記シリンダケース２１内に設けたクラッチ装置であり、以下の如くなっている。即ち、上記係合体３０の外周の左部を段状に小径にするとともに、その外周面を左方に向かって大径となるカム面３０ａに形成し、このカム面３０ａに鋼球からなる多数の係合駒３５を、図６に示すように、円周方向に配列する。また、上記カム面３０ａの右部で起立する係合体３０の端部に上記係合駒３５の配列ピッチと等ピッチのばね孔を形成し、該ばね孔にコイルばねからなる弾性体３６を収容し、該弾性体３６により上記各係合駒３５を図４において左方に押圧付勢する。
【００１７】
上記解除体３３の右面外周部に環状の解除片３３ｂを右方に向けて突出形成し、この解除片３３ｂを上記各係合駒３５に対面させる。この解除片３３ｂは、図４に示すように、係合体３０が解除体３３に当接した際に、上記係合駒３５をカム面３０ａから右方に移動させ、該係合駒３５のシリンダケース２１の内筒２２の内周面との摩擦係合を解除する。
【００１８】
上記第２実施例によれば、作動流体が前進供給口２４から供給され、ピストン２３を図４において左方に押圧すると、解除体３３がピストン２３と共に左方に移動して係合体３０から左方に離間し、係合駒３５が弾性体３６によってカム面３０ａの左部（大径側）に移動される。この状態でピストン２３が更に左方に移動して係合体３０を左方に押圧すると、該係合体３０のカム面３０ａが係合駒３５の緩み方向に移動される。これにより、係合駒３５はシリンダケース２１の内筒２２と係合せず、上記係合体３０はピストン２３によって円滑に左方に移動され、図７に示すように、ロッド２６がシリンダケース２１から左方に突出し、例えば左方に設けたワークＷを加圧固定することになる。
【００１９】
この状態において、何らかの原因で前進供給口２４から供給される作動流体が圧力降下し、図７に示すように、係合体３０がワークＷの反力で右方に移動されようとすると、該係合体３０のカム面３０ａが係合駒３５を半径方向外方に押圧し、該係合駒３５がシリンダケース２１の内筒２２と強固に摩擦係合することになる。これにより、前述と同様に、上記係合体３０は右方（後退方向）への移動が阻止され、上記ワークＷの加圧固定を持続することになる。
【００２０】
次に、上記ワークＷの加圧固定を解除する際には、作動流体を後退供給口２５から供給する。さすれば、この作動流体が係合体３０の流通孔２８を通過して上記ピストン２３を右方に押圧移動させ、解除体３３がピストン２３と共に右方に移動し、図４に示すように、その解除片３３ｂが係合駒３５を右方に押圧して該係合駒３５を係合体３０のカム面３０ａに対して緩み方向に移動させ、該係合駒３５のシリンダケース２１の内筒２２との係合を解除する。次いで、上記解除体３３が係合体３０を右方に押圧する。これにより、上記係合体３０は上記ピストン２３によって円滑に右方に移動され、ロッド２６が右方に移動して上記ワークＷの加圧固定を解除することになる。
【００２１】
図８、図９は本発明の第３実施例を示す。図８において、４０は昇降用のクラッチ付きシリンダ、４１はそのシリンダケースであり、このシリンダケース４１は上下方向に細長い箱形に形成してその下端部をチェーンケース４２を介してロボットアームあるいはフレーム４３に固定する。上記シリンダケース４１内に解除体を兼ねる短尺な箱形のピストン４４を上下方向（軸方向）に摺動可能に嵌合させ、該ピストン４４内の下部にナット４５を固定し、このナット４５にねじ軸（ボールねじ）４６を螺合させる。
【００２２】
上記ねじ軸４６はシリンダケース４１の下端壁にベアリング４７を介して回転自在に支持され、その下端部を上記チェーンケース４２内に突出させるとともに、該突出端部に入力ギア４８を取付け、この入力ギア４８を介して正逆回転され、前述したピストン４４を上下方向に移動させる。上記ピストン４３内に角筒状の係合体５０を上下方向に所定の間隙（ア）を保持して上下移動可能に嵌合させ、該係合体５０にロッド（出力体）５１を一体的に連結する。このロッド５１は上記シリンダケース４１から上方に突出させ、その上端にワークＷをつかむチャック５２を取付ける。５３は上記ロッド５１の軸心部に明けたねじ軸挿通用の逃げ孔である。
【００２３】
上記係合体５０とシリンダケース４１との間にクラッチ装置Ｃを設ける。このクラッチ装置Ｃは以下の如くなっている。即ち、上記係合体５０の外周に、上方に向かって半径方向外方に傾斜するカム面５０ａを上下に３個形成し、各カム面５０ａと対面するピストン４４の周壁に窓孔５４を上下に３個形成し、これら各窓孔５４内にローラー（ころ）からなる係合駒５５とコイルばねからなる弾性体５６を介在させ、該弾性体５６の反力により係合駒５５を窓孔５４の上面、つまり解除片５４ａ方向に弾圧付勢する。
【００２４】
上記第３実施例によれば、モーター等によりねじ軸４６が正回転されてピストン４４を図８において上方に押圧すると、ピストン４４に形成した窓孔５４の上面、つまり解除片５４ａが係合体５０に対して上方に移動し、係合駒５５はシリンダケース４１と係合せず、上記ピストン４４は円滑に上方に移動されてロッド５１をシリンダケース４１から上方に突出（伸長作動）させ、ワークＷを上昇させる。この状態において、何らかの原因で停電あるいはモーターの故障等により、上記ねじ軸４６の正回転トルクが低下し、ワークＷの負荷によって上記ねじ軸４６が逆転され、ワークＷが降下しようとすると、係合体５０のカム面５０ａが係合駒５５を半径方向外方に押圧し、該係合駒５５がシリンダケース４１と強固に摩擦係合することになる。これにより、上記ワークＷの不用意な降下は阻止されることになる。
【００２５】
次に、モーター等によりねじ軸４６を逆転させると、ピストン４４が、係合駒５５によって摩擦係合している係合体５０に対して下方に移動し、ピストン４４に設けた解除片５４ａが上記係合体５０を下方に押圧してこれの摩擦係合を解除することになる。これにより、上記ピストン４４は円滑に下方に移動されてロッド５１を短縮作動させ、ワークＷを降下させることになる。
【００２６】
図１０は本発明の第４実施例を示す。図１０において、６０はクラッチ付きシリンダ、６１はそのシリンダケースであり、内周部に硬質金属製の内筒６２が嵌合固定されている。上記シリンダケース６１内にピストン６３を左右方向（軸方向）に摺動可能に嵌合させ、右端部の前進供給口６４及び左端部の後退供給口６５から供給されるオイル又は空気等の作動流体（作動体）によって上記ピストン６３を左右方向に往復動させる。
【００２７】
上記ピストン６３の左面に、前述した第２実施例と同様の６本のガイドピン６９を円周方向に等ピッチでねじ止めし、該ガイドピン６９に円板状の係合体７０を左右摺動可能に挿通し、該ガイドピン６９の左端部に中心部に通し孔７３ａを有する円板状の解除体７３を当接させ、ボルト７４により固定する。なお、上記係合体７０は間隙（ア）を保持してガイドピン６９上で左右方向に若干移動可能な状態とする。また、上記シリンダケース６１内にロッド（出力体）６６を左方から摺動可能に嵌合させ、その右端部を解除体７３の通し孔７３ａを通過させて上記係合体７０の軸心部に連結する。６７は衝撃吸収用の皿ばね、６８は係合体に形成した作動流体の流通孔であり、シリンダケース６１の左部に供給された作動流体を通過させてピストン６３の左面に作用させるためのものである。
【００２８】
上記係合体７０とシリンダケース６１との間にクラッチ装置Ｄを設ける。このクラッチ装置Ｄは以下の如くなっている。即ち、上記係合体７０の外周の左部を段状に小径にするとともに、その小径部に環状の保持溝７１を形成し、この保持溝７１に断面楕円状に形成した多数の鋼材製の係合駒（スプラグ）７５を円周方向に配列して嵌合させる。即ち、長軸面7 ５ａ，7 ５ｂが係合体７０の半径方向に向く如く起立させて内方の長軸面7 ５ａを上記保持溝7 １の底部に接触させ、外方の長軸面7 ５ｂをシリンダケース６１の内筒６２の内周面に接触させるとともに、上記保持溝7 １と接触する内方の長軸面7 ５ａの接触点が上記内筒６２の内周面に接触する外方の長軸面7 ５ｂの接触点に対してピストン６３から離間する方向（左方）に傾斜させる。
【００２９】
また、上記保持溝7 １の右部で起立する係合体７０の端部に上記係合駒７５の配列ピッチと等ピッチのばね孔を形成し、該ばね孔にコイルばねからなる弾性体7 ６を収容し、該弾性体7 ６により上記各係合駒７５を、その外方の長軸面7 ５ｂがピストン６３から離間する方向（左方）に回動押圧付勢する。また、上記解除体７３の右面外周部に環状の解除片７３ｂを右方に向けて突出形成し、この解除片７３ｂを上記各係合駒7 ５に対面させる。この解除片７３ｂは、図１０に示すように、係合体７０が解除体７３に当接した際に、上記係合駒7 ５を、その外方の長軸面7 ５ｂがピストン６３方向に向かう如く回動させ、該係合駒7 ５のシリンダケース６１の内筒６２の内周面との摩擦係合を解除する。
【００３０】
上記第４実施例によれば、作動流体が前進供給口６４から供給され、ピストン６３を図１０において左方に押圧すると、解除体７３がピストン６３と共に左方に移動して係合体７０から左方に離間し、係合駒７５が弾性体7 ６によって係合方向、即ち、外方の長軸面７５ｂがピストン６３方向に向かう方向に回動される。この状態でピストン６３が更に左方に移動して係合体７０を左方に押圧すると、その保持溝７１が上記係合駒７５を解除方向に回動させ、上記係合体７０はピストン６３によって円滑に左方に移動され、前述と同様にロッド６６が伸長作動し、例えばワークを加圧固定することになる。
【００３１】
この状態において、何らかの原因で前進供給口６６から供給される作動流体が圧力降下し、係合体７０がワークの反力で右方に移動されようとすると、該係合体７０の保持溝７１が係合駒７５を係合方向、即ち、内方の長軸面７７ａがピストン６３方向に向かう方向に回動させ、該係合駒７５がシリンダケース６１の内筒６２と強固に摩擦係合することになる。これにより、上記係合体７０は右方（後退方向）への移動が阻止され、上記ワークＷの加圧固定を持続することになる。
【００３２】
次に、上記ワークの加圧固定を解除する際には、作動流体を後退供給口６５から供給する。さすれば、この作動流体が係合体７０の流通孔６８を通過して上記ピストン６３を右方に押圧移動させ、解除体７３がピストン６３と共に右方に移動し、その解除片７３ｂが係合駒7 ５の外方の長軸面７５ｂ部を右方に押圧して該係合駒７５を解除方向に回動させ、係合駒７５のシリンダケース６１の内筒６２との係合を解除する。次いで、上記解除体７３が係合体７０を右方に押圧する。これにより上記係合体７０は上記ピストン６３によって円滑に右方に移動され、ロッド６６が短縮作動し、例えばワークの加圧固定を解除することになる。
【００３３】
図１１は本発明の第５実施例を示す。図１１において、８０、８１はローダーチャックに適用したクラッチ付きシリンダであり、各クラッチ付きシリンダ８０，８１は向きが異なるのみで、共に略同構造となっており、右部のクラッチ付きシリンダ８１を代表して説明する。８２はシリンダケースであり、上下部に同軸の前進用シリンダ室８３，後退用シリンダ室８４を形成し、前進用シリンダ室８３の内周には磨耗防止用の内筒８２ａを嵌合固定する。上記各シリンダ室８３，８４にロッド８５によって一体的に連結された前進用ピストン８６、後退用ピストン８７を摺動可能に嵌合させる。８３ａは前進用シリンダ室８３にオイル又はエア等の作動流体（作動体）を供給する前進用供給口、８４ａは後退用シリンダ室８４に作動流体を供給する後退用供給口である。
【００３４】
上部の前進用ピストン８６の下面側に円板状の係合体８８を上下方向に移動可能に配置し、該係合体８８の下面側にリング状の解除体８９を配置し、この解除体８９を連結ピン６０を介して下部の後退用ピストン８７に固定し、該解除体８９により、上記係合体８８が上部の前進用ピストン８６に対して所定値以上軸方向に移動（上下動）するのを規制する。
【００３５】
上記係合体８８は、上記係合体８８の下部側に出力体９１を配置して上記ロッド８５に摺動可能に嵌合させ、該出力体９１と上記係合体８８との間に緩衝用の皿ばね９２を介装し、また、上記出力体９１と上記係合体８８とを、出力体９１にねじ固定した連結カラー９３により互いに若干接離方向に移動可能に連結する。上記出力体９１にラック９４を形成し、該ラック９４をピニオン９５に噛合させる。このピニオン９５は、図示省略したチャック爪駆動用のカム板を回転させるようになっている。
【００３６】
上記係合体８８とシリンダケース８２との間にクラッチ装置Ｅを設ける。このクラッチ装置Ｅは以下の如くなっている。即ち、図１２に示すように、上記係合体８８の外周の下部を段状に小径にするとともに、この小径面を下方に向かって大径となるカム面９６に形成し、該カム面９６とシリンダケース８２の内筒８２ａの内周面との間に鋼球からなる係合駒９７を円周方向に多数配列し、係合体８８の小径段部の端面部に上記各係合駒９７に対応する多数の弾性体（コイルばね）９８を設け、該各弾性体９８の反力により上記各係合駒９７を下方（カム面９６の大径側）に向けて押圧付勢する。
【００３７】
また、前述した解除体８９の外周部に環状の解除片９９を係合体８８方向（上方）に突出形成する。この解除片９９は、解除体８９が上記係合体８８に接近（当接）した際に、上記解除片９９の端面が各係合駒９７を上方（カム面９６の小径側）に移動させ、該係合駒９７のシリンダケース８２の内周面との摩擦係合を解除するようになっている。
【００３８】
上記第５実施例によれば、作動流体が前進用供給口８３ａから、例えばの右部の前進用シリンダ室８３に供給され、前進用ピストン８６を下方に押圧すると、ロッド８５、後退用ピストン８７、連結ピン９０を介して解除体８９が上記前進用ピストン８６と共に下方に移動し、上記前進用ピストン８６が係合体８８を下方に押圧移動させる。さすれば、係合駒９７がカム面９６の小径側に移動され、上記係合体８８は前進用ピストン８６と共に下方に移動する。これにより、皿ばね９２を介して出力体９１が下方に移動し、ラック９４を介してピニオン９５を図１１において矢印イ方向に回転させ、例えばチャックの爪（図示省略）を挟持方向に移動させてワークをつかむことになる。
【００３９】
この状態において、何らかの原因で上記前進用供給口８３ａからの作動流体圧力が降下し、ワークの負荷により上記爪１９が開かれようとすると、ピニオン９５が図１１において矢印イと逆方向に回転され、出力体９１がラック９４を介して同図において上方に移動し、皿ばね９２を介して係合体８８を上方に移動させようとする。さすれば、係合駒９７がカム面９６の大径側に転動してシリンダケース８２の内筒８２ａと強固に摩擦係合し、上記係合体８８は上方（後退方向）への移動が阻止される。これにより上記爪の拡開が阻止されてワークの離脱を阻止することになる。
【００４０】
次に、上記ワークの挾持を解除するために後退用供給口８４ａから作動流体を供給すると、後退用ピストン８７が上方に移動し、ロッド８５及び連結ピン９０を介して前進用ピストン８６及び解除体８９が共に上方に移動される。上記解除体８９の上方への移動により、該解除体８９に設けた解除片９９が図１２に示すように、係合駒９７を上方、つまりカム面９６の小径側に押圧移動させ、該係合駒９７のシリンダケース８２の内筒３との係合を解除する。これにより、解除体８９、係合体８８を介してピストン８６，８７が上方に移動する。同時に連結カラー９３を介して出力体９１を上方に移動させ、ラック９４を介してピニオン９５を矢印イと反対方向に回転させ、上記爪を拡開させてワークの挟持を解除することになる。
【００４１】
図１３は本発明の第６実施例を示す。図１３において、１００はクラッチ付きシリンダ、１０１は内周部に硬質金属製の内筒１０２を有するシリンダケースであり、内部にピストン１０３を摺動可能に嵌合させ、シリンダケース１０１の右端部の前進供給口１０４及び左端部の後退供給口１０５からオイル又は空気等の作動流体（作動体）を交互に供給することによって上記ピストン１０３を左右方向に往復動させる。
【００４２】
上記ピストン１０３に、左端部に小径の規制壁１０７ｂを有する円筒状の解除体１０７を左方に突出させてねじ止め固定し、該解除体１０７内に短尺な円柱状の係合体１０６を左右方向に若干移動可能な状態、つまり間隙（ア）を保持して嵌合させ、該係合体１０６の軸心部にロッド（出力体）１０８を連結し、その左端部をシリンダケース１０１から左方に突出させる。１０９は上記ロッド７と係合体１０６との軸方向（左右方向）の衝撃を緩和する皿ばね、１１０は係合体１０６に形成した作動流体の流通孔であり、シリンダケース１０１の左部に供給された作動流体を通過させてピストン１０３の左面に作用させるためのものである。
【００４３】
上記係合体１０６とシリンダケース１０１との間にクラッチ装置Ｆを設ける。このクラッチ装置Ｆは以下の如くなっている。即ち、上記係合体１０６の外周の右半部を左方に向かって大径となる第１カム面１０６ａに、上記外周の左半部を左方に向かって小径となる第２カム面１０６ｂに形成する。また、上記第１カム面１０６ａ、第２カム面１０６ｂと対面する解除体１０７の胴部の左右に窓孔（符号省略）をそれぞれ円周方向に多数形成し、右部の窓孔に第１係合駒１１１ａ及びコイルばねからなる第１弾性体１１２ａを、左部の窓孔に第２係合駒１１１ｂ及びコイルばねからなる第２弾性体１１２ｂをそれぞれ嵌合させる。上記第１弾性体１１２ａは第１係合駒１１１ａの右側に配置して該第１弾性体１１２ａを左方（係合方向）に弾圧付勢し、上記第２弾性体１１２ｂは第２係合駒１１１ｂの左側に配置して該第２弾性体１１２ｂを右方（係合方向）に弾圧付勢する。
【００４４】
上記解除体１０７の左右の窓孔の仕切り壁を解除片１０７ａとし、この解除片１０７ａが図１３において係合体１０６に対して左方に移動した際には、該解除片１０７ａの左面（第２解除体）が第２係合駒１１１ｂを左方（解除方向）に移動させ、該解除片１０７ａが図１３において係合体１０６に対して右方に移動した際には、該解除片１０７ａの右面（第１解除体）が第１係合駒１１２ａを右方（解除方向）に移動させる。また、上記解除体１０７の左端部の規制壁１０７ｂに位置決めボール１１３を半径方向に移動可能に嵌合させるとともに、これをばね１１４により軸心方向に突出付勢し、上記規制壁１０７ｂの内周と対面する係合体１０６のボスの外周に位置決め溝１１５を左右に２箇所形成し、係合体１０６がピストン１０３に対して右方又は左方に移動した際に上記位置決めボール１１３を右方又は左方の位置決め溝１１５に係合させる。
【００４５】
上記第６実施例によれば、作動流体が前進供給口１０４から供給され、ピストン１０３を図１３において左方に押圧すると、解除体１０７の解除片１０７ａが第２係合駒１１１ｂを左方に押圧し、該第２係合駒１１１ｂは第２カム面１０６ｂに対して緩み（解除）方向に移動される。また、第１係合駒１１１ａは第１弾性体１１２ａにより左方、つまり第１カム面１０６ａに対して係合方向に押圧されるが、係合体１０６もピストン１０３によって左方に移動されるため、該第１係合駒１１１ａは係合作動しなくなる。これにより、係合駒１４は上記ピストン１０３によって円滑に左方に移動され、図１５に示すように、ロッド１０８が伸長作動し、例えば送り装置を前進させることになる。
【００４６】
また、作動流体が後退供給口１０５から供給され、ピストン１０３を図１３において右方に押圧すると、解除体１０７の解除片１０７ａが第１係合駒１１１ａを右方に押圧し、該第１係合駒１１１ａは第１カム面１０６ａに対して緩み（解除）方向に移動される。また、第２係合駒１１１ｂは第２弾性体１１２ｂにより右方、つまり第２カム面１０６ｂに対して係合方向に押圧されるが、係合体１０６もピストン１０３（解除体１０７の規制壁１０７ｂ）によって右方に移動されるため、該第２係合駒１１１ｂは係合作動しなくなる。これにより、係合駒１４は上記ピストン１０３によって円滑に右方に移動され、図１３に示すように、ロッド１０８が短縮作動し、例えば送り装置を後退させることになる。
【００４７】
ここで、上記ロッド１０８の伸長作動時において、前進供給口１０４からの作動流体の圧力が何らかの原因で低下し、ピストン１０３が停止し、この状態でロッド１０８が外部（送り装置）からの反力により図１５において右方に押圧されると、係合体１０６がピストン１０３に対して右方に移動（接近）し、解除体１０７の解除片１０７ａが第１カム面１０６ａに対して相対的に左方に移動する。これにより第１係合駒１１１ａが第１弾性体１１２ａにより左方に押されて第１カム面１０６ａの大径側に移動し、シリンダケース１０１の内筒１０２と強固に摩擦係合する。これにより、上記ロッド１０８は係合体１０６を介して右方への移動（短縮作動）が阻止されることになる。
【００４８】
また、上記ロッド１０８の短縮作動時において、後退供給口１０５からの作動流体の圧力が何らかの原因で低下し、ピストン１０３が停止し、この状態でロッド１０８が外部（送り装置）からの反力により図１３において左方に押圧されると、係合体１０６がピストン１０３に対して左方に移動（離間）し、解除体１０７の解除片１０７ａが第２カム面１０６ｂに対して相対的に右方に移動する。これにより第２係合駒１１１ｂが第２弾性体１１２ｂにより右方に押されて第２カム面１０６ｂの大径側に移動し、シリンダケース１０１の内筒１０２と強固に摩擦係合する。これにより、上記ロッド１０８は係合体１０６を介して左方への移動（伸長作動）が阻止されることになる。
【００４９】
図１６は第７実施例を示す。このものは、前述した第６実施例（図１３）のピストン１０３をねじ軸（ボールねじ）１２０により左右（軸）方向に移動させるようにしたものである。即ち、ピストン１０３の軸心部に円筒状のボス部１０３ａを右方に向けて突出形成し、このボス部１０３ａにナット１２２をボルト締め固定する。また、シリンダケース１０１の右部軸心部にねじ軸１２０をベアリング１２１を介して回転自在に取付け、該ねじ軸１２０の左部を上記ナット１２２に螺合させる。また、上記ねじ軸１２０の右端部をシリンダケース１０１から右方に突出させ、この突出端部に入力ギア１２３を取付け、この入力ギア１２３をタイミングベルト、あるいはチェーンを介してモーター（図示省略）に連結する。その他は前述した第６実施例と略同様の構造となっている。
【００５０】
上記第７実施例のものは、ねじ軸１２０を正逆回転させてピストン１０３を左右方向に移動させと、第１、第２係合駒１１１ａ，１１１ｂが前述と同様に解除作動され、係合体１０６を介してロッド（出力体）１０８が円滑に左右方向に作動されることになる。また、上記ねじ軸１２０の駆動トルクが何らかの原因で低下し、外部からの負荷によってロッド１０８側からピストン１０３を左右方向に移動させようとする際には、上記第１、第２係合駒１１１ａ，１１１ｂが前述と同様に係合作動して係合体１０６がシリンダケース１０１と係合し、上記ロッド１０８の作動を阻止することになる。
【００５１】
【発明の効果】
以上の説明から明らかな如く、請求項１による発明は、シリンダケース内で摺動するピストン部にクラッチ装置を設けるようにしたので、小型になるとともに、外部の障害物による損傷を防止しながら、稼動途中において外部負荷による不用意な作動を確実に防止することができる。
また、請求項２による発明は、外部負荷による伸長方向及び短縮方向の双方の不用意な作動を確実に防止することができる。
また、請求項３による発明は、係合駒を断面楕円状とし、これを回動させて係脱させるようにしたので、係脱作動時の軸方向の動きを少なくすることができる。等の効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施例を示す短縮作動状態の断面図である。
【図２】図１のII-II 断面図である。
【図３】本発明の第１実施例を示す伸長作動状態の断面図である。
【図４】本発明の第２実施例を示す短縮作動状態の断面図である。
【図５】図４の底面図である。
【図６】図４のVI-VI 断面図である。
【図７】本発明の第２実施例を示す伸長作動状態の断面図である。
【図８】本発明の第３実施例を示す断面図である。
【図９】図８のIX-IX 断面図である。
【図１０】本発明の第４実施例を示す断面図である。
【図１１】本発明の第５実施例を示す断面図である。
【図１２】図１１のクラッチ部を示す要部拡大断面図である。
【図１３】本発明の第６実施例を示す短縮作動状態の断面図である。
【図１４】図１３のXIV-XIV 断面図である。
【図１５】本発明の第６実施例による伸長作動状態の断面図である。
【図１６】本発明の第７実施例を示す断面図である。
【符号の説明】
１（２０，４０，６０，８０）    クラッチ付きシリンダ
２（２１，４１，６１，８２）    シリンダケース
３（２２，４２，６２，８２ａ）  内筒
４（２３，４４，６３，８６）    ピストン
５（２４，６４，８３ａ）        前進供給口
６（２５，６５，８４ａ）        後進供給口
７（２６，５１，６６，９１）    ロッド（出力体）
８（２７，６７，９２）          皿ばね
Ａ（Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅ）            クラッチ装置
１０（３０，５０，７０，８８）    係合体
１０ａ（３０ａ，５０ａ，９６）    カム面
１１（２８，６８）                流通孔
１２（３３，５４ａ，７３）        解除体
１２ａ        底辺
１２ｂ        筒部
１２ｃ（３３ａ，７３ａ）          通し孔
１３（５４）  窓孔
１３ａ（３３ｂ，５４ａ，７３ｂ，９９）  解除片
１３ｂ        右面
１４（３５，５５，７５，９７）          係合駒
１５          ばね受け
１６（３６，５６，７６，９８）          弾性体
２９（６９）  ガイドピン
３４          ボルト
４６，１２０  ねじ軸
７１    保持溝
７５ａ    内方の長軸面
７５ｂ    外方の長軸面
１００    クラッチ付きシリンダ
１０１    シリンダケース
１０２    内筒
１０３    ピストン
１０４    前進供給口
１０５    後進供給口
Ｆ  クラッチ装置
１０６    係合体
１０６ａ  第１カム
１０６ｂ  第２カム
１０７    解除体
１０７ａ  解除片
１０７ｂ  規制壁
１０８    ロッド（出力体）
１０９    皿ばね
１１０    流通孔
１１１ａ  第１係合駒
１１１ｂ  第２係合駒
１１２ａ  第１弾性体
１１２ｂ  第２弾性体
１１３    位置決めボール
１１４    ばね
１１５    位置決め溝
（ア）    間隙
【図１】
0004040195.tif 000002
【図２】
0004040195.tif 000003
【図３】
0004040195.tif 000004
【図４】
0004040195.tif 000005
【図５】
0004040195.tif 000006
【図６】
0004040195.tif 000007
【図７】
0004040195.tif 000008
【図８】
0004040195.tif 000009
【図９】
0004040195.tif 000010
【図１０】
0004040195.tif 000011
【図１１】
0004040195.tif 000012
【図１２】
0004040195.tif 000013
【図１３】
0004040195.tif 000014
【図１４】
0004040195.tif 000015
【図１５】
0004040195.tif 000016
【図１６】
0004040195.tif 000017