(57)【要約】  作動ピストン（２０）と増力ピストン（２２）とが隔壁（２６）を隔ててタンデムに設けられた流体圧シリンダ（１０）において、軸方向に隣接する２つの圧力室に高圧流体を封入する。作動工程では高圧流体が封入された圧力室間において、高圧流体を導通可能としておく。そして、作動ピストン（２０）がエンド側に移動した際に増力切換機構（３３）により、２つの圧力室間の流体の導通を阻止し、一方の圧力室の高圧流体を排気する。
2020054322.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸方向に延在する摺動孔（１２ａ）が形成されたシリンダボディ（１２）と、
前記摺動孔をヘッド側の作動シリンダ室（１４ａ）と、エンド側の増力シリンダ室（１６ａ）とに隔てる隔壁（２６）と、
前記作動シリンダ室に配置され、前記作動シリンダ室をヘッド側の第１圧力室（３８）とエンド側の第２圧力室（４０）とに仕切る作動ピストン（２０）と、
前記増力シリンダ室に配置され、前記増力シリンダ室をヘッド側の第３圧力室（４２）とエンド側の第４圧力室（４４）とに仕切る増力ピストン（２２）と、
前記作動ピストン及び前記増力ピストンに接続されるとともに、前記隔壁を貫通してエンド側に伸び出たピストンロッド（１８）と、を備え、
前記第１圧力室、前記第２圧力室、前記第３圧力室及び前記第４圧力室のうち、隣接する２つの圧力室に高圧流体が封入されるとともに、
前記作動ピストンが所定位置よりもヘッド側に位置する間は、前記２つの圧力室の間で高圧流体の導通を許容する一方で、前記作動ピストンが所定位置よりもエンド側に移動した際に、前記２つの圧力室の間での高圧流体の導通を阻止し、かつ、前記２つの圧力室の一方の圧力室の高圧流体を排気させる増力切換機構（３３）を備えた、
流体圧シリンダ。
【請求項２】
請求項１記載の流体圧シリンダであって、前記第２圧力室と前記第３圧力室とに高圧流体が封入され、
前記増力切換機構は、
前記第２圧力室と前記第３圧力室とに連通した連通路（３４）と、
前記第２圧力室に連通した排気路（３６）と、
前記作動ピストンが所定位置よりもヘッド側に位置する間は、前記連通路を開くとともに、前記作動ピストンが所定位置よりもエンド側に移動した際に前記連通路を閉じる導通切換弁（３５）と、
前記作動ピストンが所定位置よりもヘッド側に位置する間は、前記排気路を閉じるとともに、前記作動ピストンが所定位置よりもエンド側に移動した際に前記排気路を開いて前記第２圧力室の高圧流体の排気を行う排気切換弁（３７）と、
を有する流体圧シリンダ。
【請求項３】
請求項２記載の流体圧シリンダであって、前記連通路、前記排気路、前記導通切換弁及び前記排気切換弁は前記隔壁に設けられている流体圧シリンダ。
【請求項４】
請求項１記載の流体圧シリンダであって、前記第３圧力室と前記第４圧力室とに高圧流体が封入され、
前記増力切換機構は、
前記第３圧力室と前記第４圧力室とに連通した連通路（３５ｅ）と、
前記第４圧力室に連通した排気路と、
前記作動ピストンが所定位置よりもヘッド側に位置する間は、前記連通路を開くとともに、前記作動ピストンが所定位置よりもエンド側に移動した際に前記連通路を閉じる導通切換弁と、
前記作動ピストンが所定位置よりもヘッド側に位置する間は、前記排気路を閉じるとともに、前記作動ピストンが所定位置よりもエンド側に移動した際に前記排気路を開いて前記第４圧力室の高圧流体の排気を行う排気切換弁と、
を有する流体圧シリンダ。
【請求項５】
請求項４記載の流体圧シリンダであって、前記増力ピストンに前記連通路及び前記導通切換弁が設けられている流体圧シリンダ。
【請求項６】
請求項５記載の流体圧シリンダであって、前記第４圧力室のエンド側の端部を封止するロッドカバー（４８）を備え、前記ロッドカバーは、前記排気路と、前記排気切換弁を備える流体圧シリンダ。
【請求項７】
請求項２又は４記載の流体圧シリンダであって、前記シリンダボディは、前記排気路に連通する調整ポート（３２）を有し、前記排気路は前記調整ポートを介して高圧流体を排気する流体圧シリンダ。
【請求項８】
請求項２又は４記載の流体圧シリンダであって、前記増力切換機構は、前記導通切換弁が前記連通路を閉じた後に、前記排気切換弁が前記排気路を開く流体圧シリンダ。
【請求項９】
請求項２〜８のいずれか１項に記載の流体圧シリンダであって、前記導通切換弁は、一端が前記２つの圧力室のいずれか一方に向けて突出し他端が前記連通路に挿入された導通切換ピン（３５ａ）を有し、前記導通切換ピンが前記作動ピストンの変位に伴って軸方向に押圧されることにより、前記連通路を閉塞する流体圧シリンダ。
【請求項１０】
請求項２〜８のいずれか１項に記載の流体圧シリンダであって、前記排気切換弁は、基端部が前記排気路に挿入されて前記排気路を封止するとともに、先端部がヘッド側に突出した検知ピン（３７ａ）を有し、前記検知ピンが前記作動ピストン又は前記増力ピストンに押圧されてエンド側に変位することにより、前記排気路の封止が解除される流体圧シリンダ。
【請求項１１】
請求項２又は３記載の流体圧シリンダであって、前記排気路には、排出される向きにのみ流体を通過させ、その逆向きの流体を阻止する第１チェック弁（５２）が設けられている流体圧シリンダ。
【請求項１２】
請求項２又は３記載の流体圧シリンダであって、前記第２圧力室に連通する補充流路（７８）をさらに有し、前記補充流路には、前記第２圧力室に向かう流体を通過させる第２チェック弁（５４）が設けられている流体圧シリンダ。
【請求項１３】
請求項７記載の流体圧シリンダであって、さらに前記第４圧力室と前記調整ポートとに連通する補助流路（７６）を有し、前記補助流路には、前記第４圧力室から前記調整ポートに向かう方向の流体のみを通過させ、その逆向きの流体を阻止する第３チェック弁（５６）が設けられている流体圧シリンダ。
【請求項１４】
請求項２記載の流体圧シリンダであって、前記第１圧力室、前記第２圧力室及び前記第４圧力室に接続される駆動装置（１２０）をさらに備え、
前記駆動装置は、切換弁（１０２）と、高圧流体供給源（１０４）と、排気口（１０６）と、第４チェック弁（８６）とを有し、
前記切換弁の第１位置において、前記第１圧力室が前記高圧流体供給源に連通するとともに、前記第４圧力室及び前記増力切換機構が前記排気口に連通し、
前記切換弁の第２位置において、前記第１圧力室が前記第４チェック弁を介して前記第４圧力室に連通するとともに前記第１圧力室が前記排気口に連通し、かつ、前記第２圧力室が前記高圧流体供給源に連通する、
流体圧シリンダ。
【請求項１５】
請求項４記載の流体圧シリンダであって、前記第１圧力室、前記第２圧力室及び前記第４圧力室に接続される駆動装置（１２０Ａ）をさらに備え、
前記駆動装置は、切換弁と、高圧流体供給源と、排気口と、第４チェック弁とを有し、
前記切換弁の第１位置において、前記第１圧力室が前記高圧流体供給源に連通するとともに、前記第４圧力室及び前記第２圧力室が前記排気口に連通し、
前記切換弁の第２位置において、前記第１圧力室が前記第４チェック弁を介して前記第２圧力室に連通するとともに前記第１圧力室が前記排気口に連通し、かつ、前記第４圧力室が前記高圧流体供給源に連通する、
流体圧シリンダ。
【請求項１６】
請求項１４又は１５記載の流体圧シリンダであって、前記第１圧力室と前記排気口との間に絞り弁（８８）が設けられた流体圧シリンダ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、流体圧シリンダに関する。
【背景技術】
【０００２】
クランプ装置やロック装置などの作業機械において、通常、作業工程の前半にあまり大きな駆動力を必要とせず、作業工程の後半に大きな駆動力を必要とする場合がある。このため、これらの作業機械に使用される流体圧シリンダとして、増力機構によりピストンロッドの前進ストローク後半の推力を増大させるようにした増力機構付きの流体圧シリンダが提案されている。【０００３】
例えば、特開２０１８−１７２６９号公報の流体圧シリンダでは、増力機構として、増力用ピストンを設け、ストロークの途中で、ピストンロッドに増力用ピストンをロックさせることで推力を増加させている。
【発明の概要】
【０００４】
増力機構付きの流体圧シリンダにおいて、エネルギー消費量を減らすべく、さらなる作動流体の消費量の削減が求められている。
【０００５】
そこで、本発明は、構造を複雑化することなく、作動流体の消費量を削減できる増力機能付の流体圧シリンダを提供することを目的とする。
【０００６】
本発明の一観点は、軸方向に延在する摺動孔が形成されたシリンダボディと、前記摺動孔をヘッド側の作動シリンダ室と、エンド側の増力シリンダ室とに隔てる隔壁と、前記作動シリンダ室に配置され、前記作動シリンダ室をヘッド側の第１圧力室とエンド側の第２圧力室とに区画する作動ピストンと、前記増力シリンダ室に配置され、前記増力シリンダ室をヘッド側の第３圧力室とエンド側の第４圧力室とに区画する増力ピストンと、前記作動ピストン及び増力ピストンに接続されるとともに、前記隔壁を貫通してエンド側に伸び出たピストンロッドと、を備え、前記第１圧力室、第２圧力室、第３圧力室及び第４圧力室のうち、隣接する２つの圧力室に高圧流体が封入されるとともに、前記作動ピストンが所定位置よりもヘッド側に位置する間は、前記２つの圧力室の間で高圧流体の導通を許容する一方で、前記作動ピストンが所定位置よりもエンド側に移動した際に、前記２つの圧力室の間での高圧流体の導通を阻止し、かつ、前記２つの圧力室の一方の圧力室の高圧流体を排気させる増力切換機構を備えた、流体圧シリンダにある。
【０００７】
本発明に係る流体圧シリンダによれば、第１〜第４圧力室のうち、隣接する２つの圧力室に高圧流体が封入される。作動ピストンが所定位置よりもヘッド側に位置する場合には、隣接する２つの圧力室の間で高圧流体の導通を許容する。この場合には、隣接する２つの圧力室間で圧力差は生じず、推力は増加しない。一方、作動ピストンがストロークの終端付近に移動した場合には、隣接する２つの圧力室の間の導通を阻止し、一方の圧力室の高圧流体を排気させる。これにより、隣接する２つの圧力室間の圧力差に相応する推力が発生し、ストロークエンド付近でピストンロッドの推力を増加させることができる。高圧流体の排気はストロークのエンド側で行われるため、推力の増加に使用される流体量を抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】第１実施形態に係る流体圧シリンダの断面図である。なお、図中の部分拡大図は、第３チェック弁５６を拡大した断面図である。
【図２】図１の流体圧シリンダのエンド側の側面図である。
【図３】図３Ａは、図１の流体圧シリンダの隔壁付近の拡大断面図であり、図３Ｂは図３Ａの隔壁付近に作動ピストンが接近した状態における拡大断面図である。
【図４】図４Ａは、実施形態に係る流体圧シリンダの作動工程での接続状態を示す流体回路図であり、図４Ｂは図４Ａの流体圧シリンダの復帰工程での接続状態を示す流体回路図である。
【図５】図１の流体圧シリンダの作動工程における断面図である。
【図６】図１の流体圧シリンダの増力工程における断面図である。
【図７】図１の流体圧シリンダの復帰工程における断面図（その１）である。
【図８】図１の流体圧シリンダの復帰工程における断面図（その２）である。
【図９】図９Ａは、第２実施形態に係る流体圧シリンダの平面図であり、図９Ｂは図９Ａの流体圧シリンダの側面図である。
【図１０】図１０は、図９Ａの流体圧シリンダのストローク始端位置での断面図である。
【図１１】図１１Ａは、図９Ａの流体圧シリンダの駆動装置の流体回路図であり、切換弁の第１位置での接続状態を示し、図１１Ｂは、図１１Ａの駆動装置の切換弁の第２位置での接続状態を示す流体回路図である。
【図１２】図１２は、図９Ａの流体圧シリンダの増力工程での断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明の好適な実施形態を挙げ、添付の図面を参照して詳細に説明する。なお、図面の寸法比率は、説明の都合上、誇張されて実際の比率とは異なる場合がある。なお、本明細書において、ストロークの終端に向かう方向を「エンド方向」又は「エンド側」と呼び、そのストロークの始端の方向を「ヘッド方向」又は「ヘッド側」と呼ぶものとする。また、本明細書においては「エア」とは気体状の作動流体を意味し、特に空気に限定されるものではない。
【００１０】
（第１実施形態）
本実施形態に係る流体圧シリンダ１０は、図４Ａ及び図４Ｂに示すように、シリンダボディ１２と、駆動装置１２０とを備える。
【００１１】
流体圧シリンダ１０は、図１に示すように、軸方向に長く伸びたシリンダボディ１２を備えている。図２に示すように、シリンダボディ１２は、角型のものとすることができ、例えば、アルミニウム合金などの金属材料によって形成されている。
【００１２】
図１に示すように、シリンダボディ１２の内部には、軸方向に延在する円形の摺動孔１２ａ（シリンダ室）が形成されている。シリンダボディ１２は、ヘッド側に設けられたヘッド側本体部１４と、エンド側に設けられたエンド側本体部１６と、ヘッド側本体部１４及びエンド側本体部１６との間に設けられた隔壁２６と、を備える。ヘッド側本体部１４と、隔壁２６と、エンド側本体部１６とは、図２に示すように、連結ロッド又はボルト１６ｂにより、軸方向に締結されている。
【００１３】
図１に示すように、ヘッド側本体部１４の内部には、円形の作動シリンダ室１４ａが形成され、エンド側本体部１６の内部には、円形の増力シリンダ室１６ａが形成されている。作動シリンダ室１４ａと増力シリンダ室１６ａとは同一の内径に形成されており、シリンダボディ１２の摺動孔１２ａを構成する。作動シリンダ室１４ａと増力シリンダ室１６ａとは、隔壁２６により隔てられている。
【００１４】
作動シリンダ室１４ａには、作動ピストン２０が配設され、増力シリンダ室１６ａには増力ピストン２２が配設されている。作動ピストン２０及び増力ピストン２２は、隔壁２６及びシリンダボディ１２をエンド側に貫通して伸びたピストンロッド１８に連結されている。
【００１５】
ヘッド側本体部１４には、ヘッド側ポート２８と、ヘッドカバー４６と、作動ピストン２０とが設けられている。ヘッドカバー４６は作動シリンダ室１４ａのヘッド側の端部に装着されており、このヘッドカバー４６により作動シリンダ室１４ａのヘッド側が封じられている。
【００１６】
ヘッドカバー４６の近傍には、ヘッド側ポート２８が形成されている。ヘッド側ポート２８は、ヘッド側本体部１４を貫通して形成されている。ヘッド側ポート２８は、作動シリンダ室１４ａのヘッド側端部の近傍に設けられ開口２８ａを介して作動シリンダ室１４ａ（第１圧力室３８）に連通している。
【００１７】
作動ピストン２０は、作動シリンダ室１４ａ内を軸方向に摺動可能に収容されている。作動ピストン２０の外周面には、環状のパッキン装着溝２１ａが形成されており、そのパッキン装着溝２１ａにはパッキン２１が装着されている。パッキン２１は、作動シリンダ室１４ａの内周面に弾性変形しながら密着することで、作動シリンダ室１４ａを第１圧力室３８と第２圧力室４０とに気密に区画する。第１圧力室３８は、作動ピストン２０とヘッドカバー４６との間に形成される空室であり作動ピストン２０よりもヘッド側に形成される。また、第２圧力室４０は作動ピストン２０と隔壁２６との間に形成される空室であり、作動ピストン２０よりもエンド側に形成される。第１圧力室３８は、開口２８ａを介してヘッド側ポート２８と連通している。
【００１８】
作動ピストン２０は、ピストンロッド１８のヘッド側連結部１８ａにおいてピストンロッド１８と連結されており、ピストンロッド１８と一体的に変位するように構成されている。
【００１９】
一方、エンド側本体部１６には、増力ピストン２２と、ロッドカバー４８と、エンド側ポート３０と、補助流路７６とが設けられている。
【００２０】
増力ピストン２２は、エンド側本体部１６の増力シリンダ室１６ａ内に、軸方向に摺動可能に配設されている。増力ピストン２２の外周面には、環状のパッキン装着溝２３ａと、環状のマグネット装着溝２４ａと、が設けられている。パッキン装着溝２３ａには、ゴムなどの弾性材料よりなる円環状のパッキン２３が装着されている。また、マグネット装着溝２４ａには、円形リング状のマグネット２４が装着される。また、マグネット２４の外周部には、不図示のウエアリングが装着される。
【００２１】
増力ピストン２２は、パッキン２３を介して増力シリンダ室１６ａを第３圧力室４２と第４圧力室４４とに気密に区画する。第３圧力室４２は、増力ピストン２２のヘッド側の空室であり、増力ピストン２２と隔壁２６との間に形成される。また、第４圧力室４４は、増力ピストン２２のエンド側の空室であり、増力ピストン２２とロッドカバー４８との間に形成される。第４圧力室４４は、エンド側ポート３０と連通している。
【００２２】
また、増力ピストン２２のヘッド側の端面には円環状のダンパ装着溝２５ａが形成されており、そのダンパ装着溝２５ａにダンパ２５が装着されている。ダンパ２５は、ゴムなどの弾性材料よりなり、増力ピストン２２と隔壁２６との衝突を防ぐように構成されている。増力ピストン２２は、ピストンロッド１８の中央部に設けられたピストン装着部１８ｂに連結され、ピストンロッド１８と軸方向に一体的に変位するように構成されている。
【００２３】
ロッドカバー４８は、増力シリンダ室１６ａのエンド側に装着されている。ロッドカバー４８は、円板状に形成されており、その外周部には、環状のパッキン装着溝４８ｄが形成されている。パッキン装着溝４８ｄには、円形リング状のパッキン４８ｃが装着されている。パッキン４８ｃは、パッキン装着溝４８ｄを気密に封止する。
【００２４】
ロッドカバー４８の径方向の中心付近には、ピストンロッド１８を挿通するための挿通孔４８ａが軸方向に延びて形成されている。挿通孔４８ａには、ピストンロッド１８に沿ったエアの漏えいを防止するロッドパッキン４８ｂが設けられている。また、ロッドカバー４８のヘッド側の端面には、円環状のダンパ装着溝４７ａが形成されており、そのダンパ装着溝４７ａにダンパ４７が装着されている。ダンパ４７は、円形リング状に形成された弾性部材よりなり、増力シリンダ室１６ａ側に突出することで、増力ピストン２２とロッドカバー４８との衝突を防止する。
【００２５】
また、ロッドカバー４８のエンド側には、ロッドカバー４８を固定する抜け止めクリップ４９が取り付けられている。抜け止めクリップ４９は、エンド側本体部１６の内周面に沿って形成された係合溝４９ａに係合された板部材である。抜け止めクリップ４９は、周方向の一部が切り欠かれた円環状の板部材であり、弾性復元力により係合溝４９ａに係合し、ロッドカバー４８のエンド側の端面と当接してロッドカバー４８の脱落を阻止する。
【００２６】
エンド側ポート３０は、エンド側本体部１６のエンド側の端部付近に形成されている。エンド側ポート３０は、エンド側本体部１６の外周から増力シリンダ室１６ａに向けて貫通して形成されており、増力シリンダ室１６ａのエンド側の端部において、第４圧力室４４と連通している。
【００２７】
補助流路７６は、エンド側本体部１６の内部に形成された流路であり、軸方向に延在している。補助流路７６は、その一端がエンド側ポート３０に連通し、他端が後述する隔壁２６の調整ポート３２に連通している。
【００２８】
第３チェック弁５６は、補助流路７６の途中に設けられている。第３チェック弁５６は、補助流路７６よりも大きな径の空洞部５６ａと、その空洞部５６ａに挿入された弁体５６ｂとを有している。有底円筒状のカップ状に形成された部材であり、エアの流れを阻止する方向の下流側に底５６ｃが配置される。弁体５６ｂの底５６ｃには、空洞部５６ａの端面と当接して、空洞部５６ａに連通する補助流路７６を閉塞する環状突起部５６ｄが形成されている。
【００２９】
また、弁体５６ｂの側部には、エアを通すための切欠部５６ｅが形成されている。底５６ｃ側から流れるエアに対しては、弁体５６ｂの環状突起部５６ｄが空洞部５６ａの端面から離間し、切欠部５６ｅを介してエアを通過させるように構成されている。また、その逆向きのエアに対しては、弁体５６ｂの底５６ｃの部分がそのエアの圧力を受け、環状突起部５６ｄが空洞部５６ａの端面に当接して、補助流路７６を閉塞して、エアの流れを阻止するように構成されている。
【００３０】
なお、第３チェック弁５６の作動をスムースにするべく、弁体５６ｂの環状突起部５６ｄを空洞部５６ａの端面に当接する方向に付勢するバネ等の付勢部材５６ｆを空洞部５６ａ内に設けてもよい。また、後述する、第１チェック弁５２及び第２チェック弁５４も第３チェック弁５６と同様の構造となっている。
【００３１】
隔壁２６は、図３Ａに示すように、板状の本体６０を備えている。本体６０には、ヘッド側に突出して作動シリンダ室１４ａに挿入される第１接続部６３と、エンド側に突出して増力シリンダ室１６ａに挿入される第２接続部６４とが形成されている。第１接続部６３は、作動シリンダ室１４ａの内径と略同じ外径の円柱状に形成されおており、その外周部にはパッキン６３ａが装着されている。また、第２接続部６４は、増力シリンダ室１６ａの内径と略同じ外径の円柱状に形成されており、その外周部にはパッキン６４ａが装着されている。パッキン６３ａは、作動シリンダ室１４ａと第１接続部６３との隙間を封止し、パッキン６４ａは増力シリンダ室１６ａと第２接続部６４との隙間を封止する。
【００３２】
隔壁２６の径方向の中心付近には、ピストンロッド１８を挿通するための貫通部６１が軸方向に延びて形成されている。貫通部６１には、ピストンロッド１８に沿ったエアの漏えいを防止するパッキン６２が設けられている。
【００３３】
また、隔壁２６は、増力切換機構３３を構成する、連通路３４と、連通路３４に設けられた導通切換弁３５と、排気路３６と、排気路３６に設けられた排気切換弁３７と、を有する。
【００３４】
連通路３４は、第２圧力室４０と第３圧力室４２との間でエアを流通させる流路であり、隔壁２６を軸方向に貫通する貫通孔６５と、その貫通孔６５に挿入された導通切換ピン３５ａの内部流路３５ｅと、ストッパ６６の孔部６６ｂとで構成される。
【００３５】
貫通孔６５は、隔壁２６を軸方向に貫通して形成されており、ヘッド側に形成された大径部６５ａと、軸方向の中央に形成された小径部６５ｂと、エンド側に形成されたストッパ挿入孔６５ｃとを有している。大径部６５ａ及びストッパ挿入孔６５ｃは、小径部６５ｂよりも大きな内径に形成されている。大径部６５ａ及び小径部６５ｂには、導通切換ピン３５ａが挿入される。ストッパ挿入孔６５ｃには、ストッパ６６が挿入される。ストッパ６６は、導通切換弁３５の導通切換ピン３５ａのエンド側に連結されており、導通切換ピン３５ａと一体的に変位する。また、ストッパ６６が、ストッパ挿入孔６５ｃ内で停止することで、導通切換ピン３５ａのヘッド側への移動が規制される。
【００３６】
導通切換弁３５は、導通切換ピン３５ａを備えて構成される。導通切換ピン３５ａは、ヘッド側に形成された閉塞部３５ｃと、エンド側に向けて軸方向に延在するロッド部３５ｄとを有する。ロッド部３５ｄは、貫通孔６５の小径部６５ｂの内径と略同じ径に形成されており、小径部６５ｂに軸方向に摺動可能に挿入されている。閉塞部３５ｃは、貫通孔６５の大径部６５ａの内径と略同じ径に形成され、大径部６５ａに挿入可能に構成されている。閉塞部３５ｃの外周部には、リング状のパッキン３５ｂが装着されている。パッキン３５ｂは、閉塞部３５ｃが大径部６５ａ内に押し込まれた際に、大径部６５ａに密着して連通路３４を封止するように構成されている。
【００３７】
また、導通切換ピン３５ａの閉塞部３５ｃのエンド側には、付勢部材３５ｆが装着されている。付勢部材３５ｆは、例えばバネ等よりなり、大径部６５ａと導通切換ピン３５ａとの隙間に挿入されている。付勢部材３５ｆは、導通切換ピン３５ａをヘッド側に付勢し、閉塞部３５ｃを貫通孔６５から離間させて第２圧力室４０側に突出させる。すなわち、導通切換弁３５は、導通切換ピン３５ａが作動ピストン２０によって、ヘッド側に押圧されない状態において、連通路３４の導通を妨げないように構成されている。
【００３８】
一方、排気路３６は、隔壁２６の第１接続部６３側の端面に開口し、軸方向に延びた検知ピン収容孔６７と、検知ピン収容孔６７と調整ポート３２とに連通した接続流路７１とを有している。このうち、検知ピン収容孔６７は、ヘッド側に形成された大径部６７ａと、大径部６７ａのエンド側に形成された小径部６７ｂとストッパ挿入孔６７ｃとを有している。ストッパ挿入孔６７ｃには、ストッパ６８が挿入される。ストッパ６８は、検知ピン３７ａと連結されており、検知ピン３７ａと一体的に変位する。ストッパ６８は、小径部６７ｂのエンド側の端部で停止することで、検知ピン３７ａのヘッド側への移動範囲を規制する。
【００３９】
接続流路７１は、小径部６７ｂの側部に形成された開口部７１ａにおいて検知ピン収容孔６７と連通している。小径部６７ｂは、開口部７１ａの周囲の所定範囲が拡径されており、排気切換弁３７との間に間隙を形成している。
【００４０】
接続流路７１には、開口部７１ａから調整ポート３２への方向にのみエアを通過させる第１チェック弁５２が設けられている。第１チェック弁５２は、第２圧力室４０からのエアの排気を許容する向きに配置されている。
【００４１】
排気切換弁３７は、検知ピン３７ａを備える。検知ピン３７ａは、軸方向に円柱状に延びたピン本体部３７ｂとピン本体部３７ｂのヘッド側端部において径方向外方に伸び出たフランジ部３７ｃとを備える。フランジ部３７ｃは、大径部６７ａの内径よりも僅かに小さい径に形成されており、大径部６７ａ内に挿入可能に構成されている。大径部６７ａには、バネ等よりなる付勢部材３７ｆが装着されている。付勢部材３７ｆは、フランジ部３７ｃと当接し、検知ピン３７ａをヘッド側に付勢することで、フランジ部３７ｃを第２圧力室４０側に突出させるように構成されている。
【００４２】
ピン本体部３７ｂは、小径部６７ｂの内径よりも僅かに小さな直径に形成されており、小径部６７ｂに沿って軸方向に摺動可能に構成されている。ピン本体部３７ｂの外周部にはパッキン３７ｄとパッキン３７ｅが軸方向に間隔を開けて配置されている。パッキン３７ｄ及びパッキン３７ｅは、検知ピン３７ａが作動ピストン２０に押圧されない状態において、小径部６７ｂと密着して、検知ピン収容孔６７と、接続流路７１の連通を阻止する位置に配設されている。すなわち、排気切換弁３７は、作動ピストン２０に押圧されない状態において、排気路３６の連通を阻止している。
【００４３】
調整ポート３２の近傍のヘッド側本体部１４には、補充流路７８と、第２チェック弁５４が設けられている。補充流路７８は、調整ポート３２と第２圧力室４０とに連通している。補充流路７８には、第２チェック弁５４が設けられている。第２チェック弁５４の一端は、補充流路７８を介して調整ポート３２に連通する。また、第２チェック弁５４の他端は、補充流路７８を介して第２圧力室４０に連通する。第２チェック弁５４は、調整ポート３２から第２圧力室４０へ向かう方向にのみエアの通過を許容し、その反対方向のエアの通過を阻止する。すなわち、第２チェック弁５４は、第２圧力室４０に補充されるエアの流通を許容し、その逆向きのエアを阻止するように構成されている。
【００４４】
本実施形態の流体圧シリンダ１０は以上のように構成され、図４Ａに示すように、駆動装置１２０によって駆動される。
【００４５】
駆動装置１２０は、第４チェック弁８６と、絞り弁８８と、切換弁１０２と、高圧エア供給源（高圧流体供給源）１０４と、排気口１０６と、を備えている。この駆動装置１２０は、作動工程において、作動シリンダ室１４ａの第１圧力室３８に高圧エアを供給するように構成されている。また駆動装置１２０は、図４Ｂに示すように、復帰工程では、第１圧力室３８に蓄積されたエアの一部を、第４圧力室４４に向けて供給するとともに、第２圧力室４０に高圧エアを供給するように構成されている。
【００４６】
切換弁１０２は、例えば５ポート２位置型のバルブであり、第１ポート１０２ａ〜第５ポート１０２ｅを有し、第１位置（図４Ａ参照）と、第２位置（図４Ｂ参照）とを切り換え可能となっている。図４Ａ及び図４Ｂに示すように、第１ポート１０２ａは、配管によりヘッド側ポート２８に接続される。第２ポート１０２ｂは、配管により調整ポート３２に接続される。第３ポート１０２ｃは、配管により排気口１０６に接続されている。第４ポート１０２ｄは、配管により高圧エア供給源１０４に接続されている。第５ポート１０２ｅは、配管により、絞り弁８８を介して排気口１０６に接続されるとともに、第４チェック弁８６を介してエンド側ポート３０に接続されている。
【００４７】
図４Ａに示すように、切換弁１０２が第１位置にあるときは、第１ポート１０２ａと第４ポート１０２ｄとがつながり、かつ、第２ポート１０２ｂと第３ポート１０２ｃとがつながる。
【００４８】
また、図４Ｂに示すように、切換弁１０２が第２位置にあるときは、第１ポート１０２ａと第５ポート１０２ｅとがつながり、かつ第２ポート１０２ｂと第４ポート１０２ｄとがつながる。切換弁１０２は、高圧エア供給源１０４からのパイロット圧又は電磁弁により、第１位置と第２位置とに切り替わる。
【００４９】
第４チェック弁８６は、切換弁１０２が第２位置にあるときは、ヘッド側ポート２８からエンド側ポート３０に向かうエアの流れを許容し、エンド側ポート３０からヘッド側ポート２８に向かうエアの流れを阻止する。
【００５０】
絞り弁８８は、排気口１０６から排気される第１圧力室３８のエアの量を制限するために設けられており、排気流量を調整することができるよう、通路面積を変更可能な可変絞り弁として構成されている。
【００５１】
なお、第４チェック弁８６と、第４圧力室４４とをつなぐ配管の途中に、エアタンクを設けて、復帰工程においてヘッド側ポート２８からエンド側ポート３０に供給されるエアを蓄積するようにしてもよい。エアタンクを設けることにより、復帰動作時に第４圧力室４４を満たすのに十分な量のエアを蓄積することができ、復帰動作を安定化させることができる。この場合、エアタンクの容量は、例えば、第１圧力室３８の最大容量の約半分に設定してもよい。配管の容量が十分に確保できる場合には、エアタンクは不要である。
【００５２】
流体圧シリンダ１０及び駆動装置１２０は、以上のように構成されるものであり、以下その作用及び動作について説明する。
【００５３】
（起動工程）
起動工程は、流体圧シリンダ１０の使用開始に先立って、第２圧力室４０及び第３圧力室４２に高圧エアを充填する。なお、高圧エアとは、大気圧よりも高い圧力のエアのである。ここでは、流体圧シリンダ１０を、図１に示すようにストロークの始端位置に設定する。また駆動装置１２０の切換弁１０２を第２位置（図４Ｂ参照）とする。これにより、高圧エア供給源１０４が、調整ポート３２に接続される。図４Ｂに示すように、高圧エア供給源１０４の高圧エアは、第２チェック弁５４を介して第２圧力室４０に導入される。また、第２圧力室４０に導入された高圧エアは、連通路３４を介して、第３圧力室４２にも導入される。これにより、第２圧力室４０及び第３圧力室４２に高圧エアが充填された状態となる。起動工程は、流体圧シリンダ１０の最初のストロークの前に１度だけ行えばよい。
【００５４】
（作動工程）
図４Ａに示すように、流体圧シリンダ１０の作動工程は、駆動装置１２０の切換弁１０２を第１位置として行う。高圧エア供給源１０４からの高圧エアは、切換弁１０２の第１ポート１０２ａを介してヘッド側ポート２８に供給される。第４チェック弁８６は、第５ポート１０２ｅ側に接続されており、第４チェック弁８６側には高圧エアは流れない。第４圧力室４４は、第３チェック弁５６、調整ポート３２、第２ポート１０２ｂを介して排気口１０６に接続されている。
【００５５】
図５に示すように、作動工程において、高圧エア供給源１０４からの高圧エアは、矢印Ｂに示すように、第１圧力室３８に流れ込む。第２圧力室４０の高圧エアにより作動ピストンに作用する力と、第３圧力室４２に充填された高圧エアにより増力ピストン２２に作用する力は同じ大きさで逆向きにバランスするため、推力には寄与しない。従って、ピストンロッド１８には、作動ピストン２０に隣接する第１圧力室３８と増力ピストン２２に隣接する第４圧力室４４との圧力差に相応する推力が発生し、ピストンロッド１８がエンド側に向けてストロークする。
【００５６】
作動ピストン２０のストロークに伴い、流体圧シリンダ１０には、第１圧力室３８の容積に等しい量の高圧エアが、高圧エア供給源１０４（図４Ａ参照）から供給される。作動ピストン２０及び増力ピストン２２のストロークにともなって、第２圧力室４０内の高圧エアが連通路３４を通じて第３圧力室４２に移動する。作動工程の間、第２圧力室４０及び第３圧力室４２に蓄えられた高圧エアの圧力は一定に保たれる。また、第４圧力室４４のエアは、増力ピストン２２のストロークに伴って第４圧力室４４から排気される。この場合、第４圧力室４４のエアは、第３チェック弁５６及び補助流路７６を経て調整ポート３２を通り、図４Ａに示すように、切換弁１０２の第２ポート１０２ｂを通じて、排気口１０６から排気される。
【００５７】
（増力工程）
図６に示すように、作動ピストン２０のストロークに伴って、導通切換弁３５の導通切換ピン３５ａ（図３Ｂ参照）がエンド側に押圧されるとともに、排気切換弁３７の検知ピン３７ａ（図３Ｂ参照）もエンド側に押圧される。
【００５８】
その結果、図３Ｂに示すように、導通切換ピン３５ａの閉塞部３５ｃが貫通孔６５の大径部６５ａに挿入される。そして、閉塞部３５ｃのパッキン３５ｂが大径部６５ａと閉塞部３５ｃの隙間を封止することにより、連通路３４を閉塞する。すなわち、導通切換弁３５により、連通路３４を通じた第２圧力室４０と第３圧力室４２との間のエアの流通が阻止される。
【００５９】
また、排気切換弁３７の検知ピン３７ａが、エンド側に変位することにより、検知ピン３７ａと検知ピン収容孔６７との隙間を封止していたパッキン３７ｄが凹状に窪んだ開口部７１ａに移動する。これにより、排気路３６が開通し、調整ポート３２と、第２圧力室４０とが排気路３６を通じて連通する。第２圧力室４０に蓄えられた高圧エアは、第１チェック弁５２、調整ポート３２を介して排気口１０６から排気される。その結果、第２圧力室４０の内圧が下がり、作動ピストン２０には第２圧力室４０と第１圧力室３８との内圧の差に応じた推力が発生する。
【００６０】
また、増力ピストン２２では、第３圧力室４２に蓄えられた高圧エアの圧力と、第４圧力室４４の圧力差に応じた推力が発生する。これにより、流体圧シリンダ１０は、ストロークエンド付近において、推力を増大させることができる。流体圧シリンダ１０における、推力の増大は、導通切換弁３５及び排気切換弁３７が作動する範囲での第２圧力室４０の高圧エアの排気によって生み出される。
【００６１】
（復帰工程）
図４Ｂに示すように、流体圧シリンダ１０の復帰工程は、駆動装置１２０の切換弁１０２を第２位置として行う。高圧エア供給源１０４からの高圧エアは、切換弁１０２の第２ポート１０２ｂを介して調整ポート３２に供給される。切換弁１０２の第１ポート１０２ａは第５ポート１０２ｅにつながり、ヘッド側ポート２８が第４チェック弁８６を介してエンド側ポート３０につながる。またヘッド側ポート２８は、絞り弁８８を介して排気口１０６につながる。その結果、第１圧力室３８に蓄えられたエアの一部は、第４チェック弁８６側を介して、第４圧力室４４に供給される。また、第１圧力室３８に蓄えられたエアの残りの一部は、排気口１０６から排気される。
【００６２】
図７に示すように、復帰工程では、流体圧シリンダ１０の調整ポート３２には、矢印Ｂに示すように、高圧エア供給源１０４からの高圧エアが供給される。調整ポート３２に供給された高圧エアは、補充流路７８及び第２チェック弁５４を経て、第２圧力室４０に流入する。第２圧力室４０に供給される高圧エアの容量は、増力工程において第２圧力室４０から排気された高圧エアの量に等しい。すなわち、増力工程に要する高圧エアが復帰工程で補充されたことになる。その際に供給される高圧エアの量は、作動ピストン２０のストロークに要する高圧エアの量に比べて僅かであり、少ない高圧エアの追加のみでよい。
【００６３】
復帰工程では、第２圧力室４０の内圧が第３圧力室４２の内圧と等しくなるため、第２圧力室４０が作動ピストン２０に及ぼす力と、第３圧力室４２が増力ピストン２２に及ぼす力とがバランスして打ち消し合う。
【００６４】
一方、第４圧力室４４には、矢印Ａに示すように、第１圧力室３８から排気された高圧エアの一部が流入する。第１圧力室３８のエアの排気が進むにつれて、第４圧力室４４と第１圧力室３８との圧力差が増大し、作動ピストン２０、増力ピストン２２及びピストンロッド１８が、ヘッド側に移動を開始する。それに伴って、導通切換弁３５が元の位置に復帰し、連通路３４を通じて第２圧力室４０と第３圧力室４２とが連通する。また、排気切換弁３７は、排気路３６を封止して調整ポート３２と第２圧力室４０との連通を阻止する。
【００６５】
その後、図８に示すように、第４圧力室４４にエアが流入しつつ、第１圧力室３８の排気が進み、作動ピストン２０及び増力ピストン２２がストロークの始端位置に復帰して、復帰工程が完了する。
【００６６】
本実施形態に係る流体圧シリンダ１０は、以下の効果を奏する。
【００６７】
流体圧シリンダ１０は、流体圧シリンダ１０において、増力切換機構３３として、第２圧力室４０と第３圧力室４２とに連通した連通路３４と、第２圧力室４０に連通した排気路３６と、作動ピストン２０が所定位置よりもヘッド側に位置する間は、連通路３４を開くとともに、作動ピストン２０が所定位置よりもエンド側に移動した際に連通路３４を閉じる導通切換弁３５と、作動ピストン２０が所定位置よりもヘッド側に位置する間は、排気路３６を閉じるとともに、作動ピストン２０が所定位置よりもエンド側に移動した際に排気路３６を開いて第２圧力室４０の高圧流体の排気を行う排気切換弁３７と、を有する。これにより、ストロークエンド付近において、第２圧力室４０と第３圧力室４２とが分離され、第３圧力室４２の高圧エアを維持しつつも、第２圧力室４０の高圧エアを排気できる。これにより、作動ピストン２０の推力に加えて、増力ピストン２２の推力が加算され、ストローク後半で推力を増加させることができる。
【００６８】
流体圧シリンダ１０において、隔壁２６は、調整ポート３２を有し、排気路３６は調整ポート３２を介して第２圧力室４０の高圧流体を排気するようにしてもよい。
【００６９】
流体圧シリンダ１０において、増力切換機構３３は、導通切換弁３５が連通路３４を閉じた後に、排気切換弁３７が排気路３６を開くようにしてもよい。これにより、第２圧力室４０を介した第３圧力室４２の高圧エアの流出を防ぐことができ、高圧エアの使用量を抑制できる。
【００７０】
流体圧シリンダ１０において、導通切換弁３５は、一端が第２圧力室４０側に突出し他端が連通路３４に挿入された導通切換ピン３５ａを有し、導通切換ピン３５ａが作動ピストン２０に押圧されてエンド側に変位することにより、連通路３４を閉塞するようにしてもよい。これにより、作動ピストン２０のストローク動作を利用して導通切換弁３５を作動させることができ、装置構成を簡略化できる。
【００７１】
流体圧シリンダ１０において、排気切換弁３７は、排気路３６を封止するとともに、一端が第２圧力室４０に突出した検知ピン３７ａを有し、検知ピン３７ａが作動ピストン２０に押圧されてエンド側に変位することにより、排気路３６の封止が解除されるように構成してもよい。これにより、作動ピストン２０のストローク動作を利用して、排気路３６を介した第２圧力室４０の排気を行うことができ、装置構成が簡素化される。
【００７２】
流体圧シリンダ１０において、排気路３６には、第２圧力室４０から調整ポート３２に向かう方向にのみエアを通過させ、その逆向きのエアを阻止する第１チェック弁５２が設けられていてもよい。これにより、復帰工程において、排気切換弁３７の誤動作を防止できる。
【００７３】
流体圧シリンダ１０において、調整ポート３２と第２圧力室４０とに連通する補充流路７８をさらに有し、補充流路７８には、調整ポート３２から第２圧力室４０に向かう方向にのみエアを通過させ、その逆向きのエアを阻止する第２チェック弁５４が設けられていてもよい。第２チェック弁５４を設けることにより、復帰工程において、第２圧力室４０への過剰な高圧エアの流入を抑制できる。
【００７４】
上記の流体圧シリンダ１０において、さらに第４圧力室４４と調整ポート３２とに連通する補助流路７６を有してもよい。これにより、作動工程及び増力工程において、調整ポート３２を通じて第４圧力室４４のエアの排気を行うことができる。
【００７５】
上記の流体圧シリンダ１０において、補助流路７６には、第４圧力室４４から調整ポート３２に向かう方向のエアのみを通過させ、その逆向きのエアを阻止する第３チェック弁５６が設けられていてもよい。これにより、復帰工程において、調整ポート３２に高圧エアを供給した際に、第４圧力室４４に高圧エアが流れ込むのを防いで、高圧エアの消費量を抑制できる。
【００７６】
流体圧シリンダ１０において、流体圧シリンダ１０の第１圧力室３８、第２圧力室４０及び第４圧力室４４に接続される駆動装置１２０をさらに備え、駆動装置１２０は、切換弁１０２と、高圧エア供給源１０４と、排気口１０６と、第４チェック弁８６とを有し、切換弁１０２の第１位置において、第１圧力室３８が高圧エア供給源１０４に連通するとともに、第４圧力室４４及び調整ポート３２（増力切換機構３３）が排気口１０６に連通し、切換弁１０２の第２位置において、第１圧力室３８が第４チェック弁８６を介して第４圧力室４４に連通するとともに第１圧力室３８が排気口１０６に連通し、かつ、第２圧力室４０が調整ポート３２を介して高圧エア供給源１０４に連通するように構成してもよい。これにより、復帰工程において、第４圧力室４４に第１圧力室３８に蓄積されたエアを供給することができるので、高圧エアの消費量を抑制できる。
【００７７】
上記の流体圧シリンダ１０において、第１圧力室３８と排気口１０６との間に絞り弁８８を設けてもよい。これにより、第４圧力室４４に供給するエアの量を適切に調節できる。
【００７８】
（第２実施形態）
本実施形態の流体圧シリンダ１０Ａは、図９Ａに示すように、ヘッド側本体部１４Ａとエンド側本体部１６Ａとを有する。本実施形態では、エンド側本体部１６Ａに高圧流体を封入している。また、ストロークエンドでの推力をさらに増加させるべく、エンド側本体部１６Ａのサイズ（幅及び高さ）をヘッド側本体部１４Ａのサイズよりも大きくしている。
【００７９】
図９Ｂに示すように、ヘッド側本体部１４Ａ及びエンド側本体部１６Ａは、断面が角型に形成されている。ヘッド側本体部１４Ａ及びエンド側本体部１６Ａは、連結ロッド又はボルトにより軸方向に連結されている。
【００８０】
図１０に示すように、流体圧シリンダ１０Ａのシリンダボディ１２Ａは、ヘッド側本体部１４Ａとエンド側本体部１６Ａとを備え、両者が隔壁部１２６を介して軸方向に連結されている。ヘッド側本体部１４Ａには、ヘッド側ポート２８Ａとエンド側ポート３０Ａが設けられている。エンド側本体部１６Ａには、エンド側の端部付近に調整ポート３２Ａが設けられている。
【００８１】
また、隔壁部１２６の外周付近には、増力シリンダ室１１６ａに封入された高圧エアを排出するための貯蓄エア排気ポート１６２が形成されている。貯蓄エア排気ポート１６２は、調整弁１６０を介して第３圧力室４２に連通している。貯蓄エア排気ポート１６２は、流体圧シリンダ１０Ａのメンテナンス等の際に増力シリンダ室１１６ａ内に貯蓄された高圧エアを排出したり、起動する際に、増力シリンダ室１１６ａに高圧エアを導入したりするために用いられる。
【００８２】
隔壁部１２６の中央部には、ピストンロッド１８Ａを摺動自在に挿通させる挿通孔１２６ｃが形成されている。挿通孔１２６ｃには、軸方向への流体の漏えいを防ぐためのパッキン１１８が設けられている。隔壁部１２６には、ヘッド側に延び出て作動シリンダ室１４ａ内に挿入されるヘッド側接続部１２６ａが設けられている。また、隔壁部１２６のエンド側には、増力シリンダ室１１６ａに挿入されるエンド側接続部１２６ｂが設けられている。エンド側接続部１２６ｂには、増力ピストン２２Ａとの衝突を避けための円環状の緩衝部材１２４が装着されている。
【００８３】
エンド側本体部１６Ａは本体部１１６を有する。その本体部１１６の内方には、円形の空洞部よりなる増力シリンダ室１１６ａが形成されている。増力シリンダ室１１６ａは軸方向に延在している。その増力シリンダ室１１６ａの内部には、増力ピストン２２Ａが軸方向に摺動自在に配設されている。増力ピストン２２Ａは、ピストンロッド１８Ａに連結されている。増力ピストン２２Ａの外周部には、マグネット２４及びパッキン２３が装着されている。増力ピストン２２Ａは、増力シリンダ室１１６ａをヘッド側の第３圧力室４２と、エンド側の第４圧力室４４とに仕切る。
【００８４】
また、増力ピストン２２Ａには、軸方向に隣接する第３圧力室４２と、第４圧力室４４との間での高圧流体の導通状態を切り替える導通切換弁３５Ａが設けられている。導通切換弁３５Ａは、増力ピストン２２Ａを軸方向に貫通する貫通孔１２２と、貫通孔１２２に挿入された導通切換ピン３５ａとを備えている。
【００８５】
貫通孔１２２は、エンド側拡径部１２２ａと、縮径部１２２ｂとヘッド側拡径部１２２ｃとを有している。導通切換弁３５Ａの導通切換ピン３５ａは、図３Ａを参照しつつ説明した導通切換ピン３５ａと同様である。縮径部１２２ｂには、導通切換ピン３５ａのロッド部３５ｄが挿入される。また、エンド側拡径部１２２ａ側には、導通切換ピン３５ａの閉塞部３５ｃが配置される。導通切換ピン３５ａは、付勢部材３５ｆの付勢力により、エンド側に突出する。
【００８６】
そして、貫通孔１２２及び導通切換ピン３５ａの内部流路３５ｅを介して、第３圧力室４２と第４圧力室４４との間の高圧エアの導通を可能とするように構成されている。すなわち、本実施形態では、貫通孔１２２及び内部流路３５ｅにより連通路が構成されている。また、導通切換ピン３５ａは、増力ピストン２２Ａがエンド側へ移動すると、ロッドカバー４８Ａに押圧されて、閉塞部３５ｃ及びその外周部のパッキン３５ｂが貫通孔１２２に挿入され、貫通孔１２２を塞いで、第３圧力室４２と第４圧力室４４との導通を阻止する。
【００８７】
ロッドカバー４８Ａは、エンド側本体部１６Ａのエンド側の端部付近に設けられており、増力シリンダ室１１６ａのエンド側の端を封じている。ロッドカバー４８Ａには、第４圧力室４４の高圧エアの排気を切り替える排気切換弁３７Ａが設けられている。排気切換弁３７Ａは、ロッドカバー４８Ａを軸方向に貫通する貫通孔１３９と、貫通孔１３９に挿入された検知ピン１３７とを備える。
【００８８】
貫通孔１３９は、エンド側の端部が蓋部材１５０により封じられており、その蓋部材１５０のヘッド側に検知ピン１３７が配設されている。検知ピン１３７は、蓋部材１５０と検知ピン１３７との間に配置されたバネ等の付勢部材１４０により、ヘッド側に付勢されている。そのため、検知ピン１３７のヘッド側の先端部は、第４圧力室４４内に突出している。
【００８９】
検知ピン１３７の基端部１３８の外周部には、環状のパッキン１４１及びパッキン１４２が軸方向に離間して装着されている。パッキン１４１及びパッキン１４２は、貫通孔１３９と検知ピン１３７との間の隙間を封止する。パッキン１４１及びパッキン１４２の間には、流路１４３が設けられている。流路１４３は、内側が貫通孔１３９に連通し、外側が通気溝１４４に連通している。通気溝１４４は、ロッドカバー４８Ａの外周部の周方向の全域に亘って形成された環状の溝であり、調整ポート３２Ａと連通している。通気溝１４４のヘッド側にはパッキン１４６が設けられ、エンド側はパッキン１４８が設けられている。これらのパッキン１４６、１４８により、通気溝１４４が気密に保たれる。調整ポート３２Ａは、通気溝１４４、流路１４３及び貫通孔１３９を介して第４圧力室４４と連通可能となっている。すなわち、本実施形態では、貫通孔１３９、流路１４３、及び通気溝１４４が排気路を構成する。
【００９０】
検知ピン１３７が、ヘッド側に移動した状態では、貫通孔１３９がパッキン１４１、１４２によって塞がれており、第４圧力室４４の高圧流体は排気されることはない。一方、増力ピストン２２Ａがエンド側に移動すると、検知ピン１３７がエンド側に押圧されて、パッキン１４１、１４２が流路１４３よりもエンド側に移動するように構成されている。パッキン１４１、１４２が流路１４３よりもエンド側に移動すると、第４圧力室４４と調整ポート３２Ａとが連通する。
【００９１】
以上のように構成された本実施形態の流体圧シリンダ１０Ａは、図１１Ａ及び図１１Ｂに示す駆動装置１２０Ａにより駆動される。
【００９２】
図１１Ａに示すように、駆動装置１２０Ａは、第４チェック弁８６と、絞り弁８８と、切換弁１０２と、高圧エア供給源１０４と、排気口１０６と、第５チェック弁１０８とを備えている。この駆動装置１２０Ａは、作動工程において、作動シリンダ室１４ａの第１圧力室３８に高圧エアを供給するように構成されている。また駆動装置１２０Ａは、図１１Ｂに示すように、復帰工程では、第１圧力室３８に蓄積されたエアの一部を、第２圧力室４０に向けて供給するとともに、第４圧力室４４に高圧エアを供給するように構成されている。
【００９３】
切換弁１０２は、例えば５ポート２位置型のバルブであり、第１ポート１０２ａ〜第５ポート１０２ｅを有し、第１位置（図１１Ａ参照）と、第２位置（図１１Ｂ参照）とを切り換え可能となっている。図１１Ａ及び図１１Ｂに示すように、第１ポート１０２ａは、配管によりヘッド側ポート２８Ａに接続される。第２ポート１０２ｂは、配管により調整ポート３２Ａ及び第５チェック弁１０８の下流側に接続される。第３ポート１０２ｃは、配管により排気口１０６に接続されている。第４ポート１０２ｄは、配管により高圧エア供給源１０４に接続されている。第５ポート１０２ｅは、配管により、絞り弁８８を介して排気口１０６に接続されるとともに、第４チェック弁８６を介してエンド側ポート３０Ａ及び第５チェック弁１０８の上流側に接続されている。
【００９４】
図１１Ａに示すように、切換弁１０２が第１位置にあるときは、第１ポート１０２ａと第４ポート１０２ｄとがつながり、かつ、第２ポート１０２ｂと第３ポート１０２ｃとがつながる。
【００９５】
また、図１１Ｂに示すように、切換弁１０２が第２位置にあるときは、第１ポート１０２ａと第５ポート１０２ｅとがつながり、かつ第２ポート１０２ｂと第４ポート１０２ｄとがつながる。切換弁１０２は、高圧エア供給源１０４からのパイロット圧又は電磁弁により、第１位置と第２位置とに切り替わる。
【００９６】
第４チェック弁８６は、切換弁１０２が第２位置にあるときは、ヘッド側ポート２８Ａからエンド側ポート３０Ａに向かうエアの流れを許容し、エンド側ポート３０Ａからヘッド側ポート２８Ａに向かうエアの流れを阻止する。また、第５チェック弁１０８は、切換弁１０２が第２位置にあるときは、第２ポート１０２ｂからエンド側ポート３０Ａに向かう高圧エアの流れを阻止する。
【００９７】
本実施形態に係る流体圧シリンダ１０Ａ及びその駆動装置１２０Ａは以上のように構成され、以下その作用について、動作とともに説明する。
【００９８】
（作動工程）
図１１Ａに示すように、流体圧シリンダ１０Ａの作動工程は、駆動装置１２０Ａの切換弁１０２を第１位置として行う。高圧エア供給源１０４からの高圧エアは、切換弁１０２の第１ポート１０２ａを介してヘッド側ポート２８に供給される。第４チェック弁８６は、第５ポート１０２ｅ側に接続されており、第４チェック弁８６側には高圧エアは流れない。第２圧力室４０は、エンド側ポート３０Ａ及び第５チェック弁１０８を介して排気口１０６に接続される。また、調整ポート３２Ａは、排気口１０６に接続される。
【００９９】
図１０に示すように、作動工程において、高圧エア供給源１０４からの高圧エアは、ヘッド側ポート２８Ａから第１圧力室３８に流れ込む。これにより、作動ピストン２０にエンド側に向かう推力が発生する。その結果、ピストンロッド１８Ａがエンド側に向けてストロークする。なお、第３圧力室４２及び第４圧力室４４に封入された高圧エアは、導通切換弁３５Ａを通じて導通するため、増力ピストン２２Ａには、推力は発生しない。
【０１００】
作動ピストン２０のストロークに伴い、流体圧シリンダ１０Ａには、第１圧力室３８の容積分の高圧エアが、高圧エア供給源１０４（図１１Ａ参照）から供給される。作動工程の間、第２圧力室４０及び第３圧力室４２に蓄えられた高圧エアの圧力は一定に保たれる。また、第２圧力室４０のエアは、作動ピストン２０のストロークに伴って第２圧力室４０から排気される。この場合、第２圧力室４０のエアは、図１１Ａに示すように、エンド側ポート３０Ａ及び第５チェック弁１０８を通って排気口１０６から排気される。
【０１０１】
（増力工程）
図１２に示すように、増力ピストン２２Ａのストロークに伴って、導通切換弁３５Ａの導通切換ピン３５ａがヘッド側に押圧されるとともに、排気切換弁３７Ａの検知ピン３７ａがエンド側に押圧される。
【０１０２】
その結果、導通切換ピン３５ａの閉塞部３５ｃが貫通孔１２２に挿入されて貫通孔１２２を閉塞する。これにより、第３圧力室４２と第４圧力室４４との間の高圧エアの導通が阻止される。
【０１０３】
また、排気切換弁３７Ａの検知ピン３７ａが、エンド側に変位することにより、検知ピン３７ａと貫通孔１３９との隙間を封止していたパッキン１４１、１４２が流路１４３から外れて、調整ポート３２Ａと第４圧力室４４とが連通する。その結果、第４圧力室４４に蓄えられた高圧エアは、排気口１０６から排気される。すなわち、第３圧力室４２に高圧エアが貯留された状態に保たれる一方で、第４圧力室４４の内圧が下がる。これにより、増力ピストン２２Ａには第４圧力室４４と第３圧力室４２との内圧の差に応じた推力が発生する。この推力が、作動ピストン２０の推力に加わるため、ストロークエンド付近において、流体圧シリンダ１０Ａの推力が増大する。このように、流体圧シリンダ１０Ａの推力の増大は、導通切換弁３５Ａ及び排気切換弁３７Ａが作動する範囲での第４圧力室４４の高圧エアが排気されることによって生み出される。
【０１０４】
（復帰工程）
図１１Ｂに示すように、流体圧シリンダ１０Ａの復帰工程は、駆動装置１２０Ａの切換弁１０２を第２位置として行う。高圧エア供給源１０４からの高圧エアは、切換弁１０２の第２ポート１０２ｂを介して調整ポート３２Ａに供給される。切換弁１０２の第１ポート１０２ａは第５ポート１０２ｅにつながり、ヘッド側ポート２８Ａが第４チェック弁８６を介してエンド側ポート３０Ａにつながる。またヘッド側ポート２８Ａは、絞り弁８８を介して排気口１０６につながる。その結果、第１圧力室３８に蓄えられたエアの一部は、第４チェック弁８６側を介して、第４圧力室４４に供給される。また、第１圧力室３８に蓄えられたエアの残りの一部は、排気口１０６から排気される。
【０１０５】
復帰工程では、流体圧シリンダ１０Ａの調整ポート３２Ａに高圧エア供給源１０４からの高圧エアが供給される。調整ポート３２Ａに供給された高圧エアは、第４圧力室４４に流入する。これにより、増力工程において排気された高圧エアの補充が行われる。その際に補充される高圧エアの量は、作動ピストンのストロークに要する高圧エアの量に比べて僅かであり、少ない高圧エアの追加のみでよい。
【０１０６】
一方、第２圧力室４０には、第１圧力室３８から排気された高圧エアの一部が流入する。第１圧力室３８のエアの排気が進むにつれて、第４圧力室４４と第１圧力室３８との圧力差が増大し、作動ピストン２０がヘッド側に移動する。そして、作動ピストン２０及び増力ピストン２２Ａがストロークの始端位置に復帰して、復帰工程が完了する。このように、作動ピストン２０の復帰に要するエアは第１圧力室３８から供給されるため、第２圧力室４０に高圧エアを供給する必要がない。
【０１０７】
本実施形態に係る流体圧シリンダ１０Ａは、以下の効果を奏する。
【０１０８】
本実施形態の流体圧シリンダ１０Ａは、第３圧力室４２と第４圧力室４４とに高圧流体が封入され、増力切換機構３３Ａは、増力ピストン２２Ａに設けられた導通切換弁３５Ａと、ロッドカバー４８Ａに設けられた排気切換弁３７Ａとを備えている。この流体圧シリンダ１０Ａによれば、複雑なロック機構を設けることなく、ストロークエンドで推力を増大させることができる。また、ピストンとピストンロッドを連結させる機械的なロック機構が不要であるため、軸方向の衝撃に対して不適合を起こしにくくなり、信頼性に優れる。
【０１０９】
また、本実施形態の流体圧シリンダ１０Ａは、増力ピストン２２Ａの径を作動ピストン２０の径よりも大きくすることができる。そのため、増力ピストン２２Ａの径を大きくすることでストロークエンドの推力を維持しつつ、作動ピストン２０の径を小型化でき、高圧エアの消費量をさらに削減できる。
【０１１０】
上記において、本発明について好適な実施形態を挙げて説明したが、本発明は前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、種々の改変が可能なことは言うまでもない。
【０１１１】
すなわち、上記の実施形態では、流体圧シリンダ１０、１０Ａの駆動装置１２０、１２０Ａを、流体圧シリンダ１０、１０Ａの外部に配置する例を示したが、本発明はこれに限定されるものではない。駆動装置１２０、１２０Ａを構成する部材の一部又は全部を、シリンダボディ１２内に内蔵させてもよい。
【０１１２】
また、流体圧シリンダ１０の第１圧力室３８及び第２圧力室４０に高圧流体を封入し、増力ピストン２２で作動ストロークを行い、増力工程において作動ピストン２０から追加の推力を発生させるように構成してもよい。
【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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【国際調査報告】
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