(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１ピストン室と、該第１ピストン室と平行な第２ピストン室と、該第２ピストン室と直列に第３ピストン室とが設けられたシリンダボディと、
前記第１ピストン室に配置された第１ピストンと、
前記第１ピストンに対し一体移動可能に連結され、第１ピストン室からシリンダボディの外部まで延出された第１ピストンロッドと、
前記第２ピストン室に配置された第２ピストンと、
前記第２ピストンが当接可能に設けられ、第２ピストン室からシリンダボディの外部まで延出されるとともに第１ピストンロッドに対し一体移動可能に連結された第２ピストンロッドと、
前記第３ピストン室に配置された第３ピストンと、
前記第３ピストンに対し一体移動可能に連結され、第３ピストン室から第２ピストン室まで延出される第３ピストンロッドと
を備え、前記第２ピストンを第２ピストンロッドに当接させた状態で第２ピストン室で第２ピストンロッド側の移動端に位置させたときに、第１ピストンが第１ピストン室における両移動端の中間位置に位置し、前記第３ピストンロッドを第２ピストンを介して第２ピストンロッドに当接させた状態で前記第３ピストンを前記第３ピストン室で第３ピストンロッド側の移動端まで移動させたときに、第１ピストンが第１ピストン室における第１ピストン側の移動端と前記中間位置との中間位置まで移動することを特徴とする流体圧シリンダ。
【請求項２】
前記第２ピストンが、前記第２ピストンロッドに当接する状態で移動する移動範囲は、前記第１ピストンの第１ピストン室での移動範囲に含まれることを特徴とする請求項１に記載の流体圧シリンダ。
【請求項３】
前記第１ピストンの第１ピストンロッド側の受圧面積は、前記第２ピストンの第２ピストンロッドと反対側の受圧面積及び前記第３ピストンの第３ピストンロッドと反対側の受圧面積よりも小さいことを特徴とする請求項１又は２に記載の流体圧シリンダ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、４位置以上に位置決めすることができる流体圧シリンダに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
上記のような流体圧シリンダとしては、特開平６−２７２５０１号公報に開示された多段シリンダ装置がある。このシリンダ装置では、図１１に示すように、１つのシリンダボディ８０に、第１ピストン室８１と第２ピストン室８２とが平行に設けられ、第１ピストン室８１に配置された第１ピストン８３と、第２ピストン室８２に配置された第２ピストン８４とがそれぞれのピストン室８１，８２で位置制御される。そして、各ピストン８３，８４が位置制御されることによって、第１ピストン８３と一体移動する第１ピストンロッド８５と、第２ピストン８４と相対移動可能な第２ピストンロッド８６とを一体移動可能に連結する連結体８７の位置が３位置で位置決めされる。
【０００３】
先ず、第１ピストン室８１の左室８１ａにのみ作動流体を供給すると、図１２（ａ）に示すように、第１ピストン８３が第１ピストン室８１の右端に配置される。このとき、第２ピストン８４は、その内部に設けられたコイルスプリング８８によって第２ピストンロッド８６に対する位置関係が弾性的に固定されている。そして、第２ピストン８４は、第２ピストン室８２の右端に配置される。この状態のとき、両ピストンロッド８５，８６を連結する連結体８７は第１位置Ｐ１に位置決めされる。
【０００４】
次に、第２ピストン室８２の右室８２ａにのみ作動流体を供給すると、図１２（ｂ）に示すように、第２ピストン８４が第２ピストン室８２を右端から左端まで移動して停止する。このとき、第２ピストンロッド８６は、コイルスプリング８８の付勢によって第２ピストン８４との位置関係が固定されたままで左向きに移動する。そして、第１ピストン８３は、第１ピストン室８１を右端から左端の手前の中間位置まで移動する。この状態のとき、連結体８７は、第２ピストン８４の移動距離だけ第１位置Ｐ１から移動した第２位置Ｐ２に位置決めされる。
【０００５】
次に、第１ピストン室８１の右室８１ｂにのみ作動流体を供給すると、第１ピストン８３が中間位置から左端まで移動して停止する。このとき、第２ピストン８４は、第２ピストン室８２の左端に配置されたままとなり、コイルスプリング８８が圧縮変形して第２ピストンロッド８６が第２ピストン８４に対して相対移動する。この状態のとき、連結体８７は、第１ピストン８３の全移動距離から第２ピストン８４の全移動距離を差し引いた差分距離だけ第２位置Ｐ２から移動した第３位置Ｐ３に位置決めされる。
【０００６】
従って、このシリンダ装置では、第１及び第２ピストン８３，８４がそれぞれ位置決めされることで、両ピストンロッド８５，８６を連結する連結体８７が３位置に位置決めされる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記シリンダ装置では、第２ピストン８４に対して第２ピストンロッド８６を相対移動可能に連結するためのコイルスプリング８８を、第２ピストン８４の内部に設けなければならず、構造が複雑となっていた。特開平６−２７２５０１号公報には、４位置に位置決め可能なシリンダ装置も開示されているが、このシリンダ装置も上記シリンダ装置と基本的に同じ技術思想であり、同じようにコイルスプリング８８を用いているため構造が複雑となっている。
【０００８】
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであって、その目的は、より簡単な構造で４位置以上の位置決めを行うことができる流体圧シリンダを提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、請求項１に記載の発明は、第１ピストン室と、該第１ピストン室と平行な第２ピストン室と、該第２ピストン室と直列に第３ピストン室とが設けられたシリンダボディと、前記第１ピストン室に配置された第１ピストンと、前記第１ピストンに対し一体移動可能に連結され、第１ピストン室からシリンダボディの外部まで延出された第１ピストンロッドと、前記第２ピストン室に配置された第２ピストンと、前記第２ピストンが当接可能に設けられ、第２ピストン室からシリンダボディの外部まで延出されるとともに第１ピストンロッドに対し一体移動可能に連結された第２ピストンロッドと、前記第３ピストン室に配置された第３ピストンと、前記第３ピストンに対し一体移動可能に連結され、第３ピストン室から第２ピストン室まで延出される第３ピストンロッドとを備え、前記第２ピストンを第２ピストンロッドに当接させた状態で第２ピストン室で第２ピストンロッド側の移動端に位置させたときに、第１ピストンが第１ピストン室における両移動端の中間位置に位置し、前記第３ピストンロッドを第２ピストンを介して第２ピストンロッドに当接させた状態で前記第３ピストンを前記第３ピストン室で第３ピストンロッド側の移動端まで移動させたときに、第１ピストンが第１ピストン室における第１ピストン側の移動端と前記中間位置との中間位置まで移動することを特徴とする。
【００１２】
請求項１に記載の発明によれば、第１ピストン室において第１ピストンを第１ピストン側の移動端に位置させると、第２ピストンロッドが第２ピストンを第２ピストン室の第２ピストン側の移動端、又は、この移動端に近い位置に移動させる。このため、両ピストンロッドがシリンダボディに最大限没入した状態に位置決めされる。この状態から第２ピストン室において第２ピストンを第２ピストンロッド側に移動させると、第２ピストンが第２ピストンロッドに当接して移動させる。このため、第１及び第２ピストンロッドがシリンダボディから延出する。
このとき、第１ピストンロッドと共に第１ピストンが第１ピストン室を同じ方向に移動する。そして、第２ピストンが第２ピストンロッド側の移動端まで移動して停止すると、第１及び第２ピストンロッドの延出が停止する。このため、両ピストンロッドは、第２ピストンロッドの移動距離だけ移動した新たな位置に位置決めされる。このとき、第１ピストンは、両移動端間の中間位置に配置される。
次に、第１ピストン室において第１ピストンをそのときの中間位置から第１ピストンロッド側に移動させると、第２ピストンロッドが第２ピストンから離れ、第１ピストンロッドと共にシリンダボディからさらに延出する。そして、第１ピストンがその移動端まで移動して停止すると、両ピストンロッドの延出が停止する。このため、両ピストンロッドは、第１ピストンの移動距離から第２ピストンロッドの移動距離を差し引いた距離だけ移動した新たな位置に位置決めされる。従って、ピストンの内部に設けたコイルスプリングによってピストンに対するピストンロッドの位置関係を切り換える必要がない。
また、第１及び第２ピストンロッドがシリンダボディに最大限没入し、第３ピストン室において第３ピストンが第３ピストンロッドと反対側の移動端に位置する状態から第３ピストンロッド側に移動させると、第３ピストンロッドが第２ピストン室に延出し、第２ピストンに当接して第２ピストンロッドをシリンダボディの外部に延出させる。このとき、第１ピストン室において第１ピストンが第１ピストンロッド側に移動する。そして、第３ピストンが第３ピストンロッド側の移動端まで移動して停止すると、第１及び第２ピストンロッドの延出が停止する。このため、両ピストンロッドは、第３ピストンによって第２ピストンロッドが移動された距離だけ移動した新たな位置に位置決めされる。このとき、第１ピストンは第１ピストン室の両移動端の中間位置に配置され、第２ピストンは第２ピストン室の両移動端の中間位置に配置される。次に、第２ピストンをこのときの中間位置から第２ピストンロッド側に移動させると、第１及び第２ピストンロッドがシリンダボディからさらに延出する。そして、第２ピストンが第２ピストンロッド側の移動端まで移動して停止すると、第１及び第２ピストンロッドの延出が停止する。このため、両ピストンロッドは、第２ピストンが当接して第２ピストンロッドが移動する距離から、第３ピストンによって第２ピストンロッドが移動する距離を差し引いた距離だけ移動した新たな位置に位置決めされる。その結果、軸線方向の投影面積がほぼシリンダ２組分の流体圧シリンダで、４位置に位置決めすることができる。
【００１３】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記第２ピストンが、前記第２ピストンロッドに当接する状態で移動する移動範囲は、前記第１ピストンの第１ピストン室での移動範囲に含まれることを特徴とする。
【００１４】
請求項２に記載の発明によれば、請求項１に記載の発明の作用に加えて、第２ピストンが第２ピストンロッドに当接する状態で第２ピストン室を移動する移動範囲が、第１ピストンが第１ピストン室で移動する移動範囲に含まれるので、第２ピストン室を第１ピストン室に重なるように設けることができる。このため、シリンダボディの全長が第１ピストン室の長さによってほぼ決定される。従って、シリンダボディの全長をより短くすることができる。
【００１５】
請求項３に記載の発明は、請求項１又は請求項２に記載の発明において、前記第１ピストンの第１ピストンロッド側の受圧面積は、前記第２ピストンの第２ピストンロッドと反対側の受圧面積及び前記第３ピストンの第３ピストンロッドと反対側の受圧面積よりも小さいことを特徴とする。
【００１６】
請求項３に記載の発明によれば、請求項１又は請求項２に記載の発明の作用に加えて、第１ピストンの第１ピストンロッド側の受圧面積が、第２ピストンの第２ピストンロッドと反対側の受圧面積よりも小さいので、第２ピストンを第２ピストンロッド側に移動させるために第２ピストン室に供給する気体の圧力と、第１ピストン室の第１ピストンロッド側に供給する気体の圧力が同じであっても、第２ピストンが第２ピストンロッド側に移動する。このとき、第１ピストンに気体から加わる力によって、第２ピストンロッドが第２ピストンに当接する状態が維持される。このため、第２ピストンが第２ピストン室の移動端まで移動して停止しても、第２ピストンロッドが慣性によって引き続き移動することなく停止する。従って、１つの気体供給源から供給される気体だけを用いながら、両ピストンロッドをより確実に位置決めすることができる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
（第１実施形態）
以下、本発明をエアシリンダに具体化した第１実施形態を図１〜図６に従って説明する。
【００２０】
図１に示すように、流体圧シリンダとしてのエアシリンダ１０は、シリンダボディ１１、第１ピストン１２、第１ピストンロッド１３、第２ピストン１４、第２ピストンロッド１５、第３ピストン１６、第３ピストンロッド１７、エンドプレート１８等から構成されている。本実施形態では、第２ピストン１４及び第３ピストン１６がそれぞれ第ｉピストンであり、第２ピストンロッド１５及び第３ピストンロッド１７がそれぞれ第ｉピストンロッドである。
【００２１】
シリンダボディ１１は、第１ボディブロック１９と第２ボディブロック２０とを合体させることで形成されている。シリンダボディ１１には、その長手方向に貫通する第１貫通孔２１と第２貫通孔２２とが、その各中心軸線を平行にして設けられている。第１貫通孔２１と第２貫通孔２２とは同じ内径を備えている。
【００２２】
第１貫通孔２１の右中央部には、その左端側を閉塞するカバー２３と、右端部に設けられたブッシュ２４等によって第１ピストン室２５が形成されている。
第１ピストン室２５には、前記第１ピストン１２が配設されるとともに、前記第１ピストンロッド１３がブッシュ２４を挿通して第１ピストン１２に連結されている。第１ピストン１２は、カバー２３に当接して移動が規制される左移動端と、ブッシュ２４等に当接して移動が規制される右移動端との間を移動する。本実施形態では、第１ピストン室２５の左移動端から右移動端まで第１ピストン１２が移動する移動距離Ｌ１は、Ｌ１＝３５ｍｍとなっている。また、第１ピストン１２の移動範囲Ｒ１は、移動距離Ｌ１に第１ピストン１２の厚さを加えた長さを有する。第１ピストンロッド１３は、第１貫通孔２１の右開口からシリンダボディ１１の外部に延出されている。また、第１ピストン室２５は第１ピストン１２によって右室２５ａ及び左室２５ｂに区画され、右室２５ａには第１給排ポート２６を介して、また、左室２５ｂには第２給排ポート２７を介してそれぞれエアが給排される。
【００２３】
第２貫通孔２２の右中央部には、その左端部に設けられたロッドメタル２８と、右端部に設けられたブッシュ２９等によって第２ピストン室３０が形成されている。
【００２４】
第２ピストン室３０には、前記第２ピストン１４が配設されるとともに、前記第２ピストンロッド１５がブッシュ２９に支持されてその左端側が配置されている。第２ピストン１４は、ロッドメタル２８に当接して移動が規制される左移動端と、ブッシュ２９等に当接して移動が規制される右移動端との間を移動可能である。本実施形態では、第２ピストン室３０の左端から右端まで第２ピストン１４が移動する移動距離Ｌ２は、Ｌ２＝２５ｍｍとなっている。そして、第２ピストン１４の移動範囲Ｒ２は、移動距離Ｌ２に第２ピストン１４の厚さを加えた長さを有する。第２ピストン室３０は、第２ピストン１４の移動範囲Ｒ２が、第１ピストン１２の移動範囲Ｒ１に含まれるように設けられている。第２ピストンロッド１５は、第２貫通孔２２の右開口部からシリンダボディ１１の外部に延出されている。
【００２５】
また、第２ピストン室３０は第２ピストン１４によって右室３０ａ及び左室３０ｂに区画され、右室３０ａは第１排気ポート３１を介して大気に常時連通され、左室３０ｂには第３給排ポート３２を介してエアが給排される。
【００２６】
第２ピストン１４は、第１ボディ３３及び第２ボディ３４が連結ボルト３５によって一体化されたものである。第２ピストン１４は、第２ピストンロッド１５に連結されておらず、単独で第２ピストン室３０を移動可能である。
【００２７】
第２ピストンロッド１５は、シリンダボディ１１の外部に延出するその先端が、エンドプレート１８によって第１ピストンロッド１３の先端と連結され、第１ピストンロッド１３と一体移動する。図１に示すように、第２ピストンロッド１５は、第２ピストン１４が第２ピストン室３０の左移動端に位置する状態で第２ピストン１４に当接可能であり、この状態において第１ピストン１２を第１ピストン室２５の左移動端に配置する。また、図３に示すように、第２ピストンロッド１５は、第２ピストン１４が第２ピストン室３０を左移動端から右移動端まで移動したとき、第１ピストン１２を第１ピストン室２５の左移動端から移動距離Ｌ２だけ右移動端側に移動させる。
【００２８】
第２貫通孔２２の左部には、その左端側を閉塞するカバー３６と、右端部に設けられたロッドメタル３７とによって第３ピストン室３８が形成されている。
第３ピストン室３８には前記第３ピストン１６が配設されるとともに、前記第３ピストンロッド１７がロッドメタル３７とロッドメタル２８を挿通して第３ピストン１６に連結されている。第３ピストン１６は、カバー３６に当接して移動が規制される左移動端と、ロッドメタル３７に当接して移動が規制される右移動端との間を移動可能である。本実施形態では、第３ピストン室３８の左移動端から右移動端まで第３ピストン１６が移動する移動距離Ｌ３は、Ｌ３＝１５ｍｍとなっている。図１に示すように、第３ピストンロッド１７は、第３ピストン１６が第３ピストン室３８の左移動端に位置するときには第２ピストン室３０に延出せず、第２ピストン室３０の左移動端に第２ピストン１４が位置することを許容する。また、図２に示すように、第３ピストンロッド１７は、第３ピストン１６が同じく右移動端に位置するときには第２ピストン室３０に最大限延出し、第２ピストン１４を移動距離Ｌ３分だけ左移動端から右移動端側に移動させる。
【００２９】
また、第３ピストン室３８は第３ピストン１６によって右室３８ａ及び左室３８ｂに区画され、右室３８ａは第２排気ポート３９を介して大気に常時連通され、左室３８ｂには第４給排ポート４０を介してエアが給排される。本実施形態では、第２ピストン室３０及び第３ピストン室３８がそれぞれ第ｉピストン室である。
【００３０】
次に、以上のように構成された本実施形態の作用について説明する。
本実施形態のエアシリンダは、例えば、図５に示すように、３つの２位置５ポート電磁切換弁、すなわち、第１電磁弁５０、第２電磁弁５１及び第３電磁弁５２によって制御される。第１電磁弁５０は、第１給排ポート２６及び第２給排ポート２７に対し、エア供給源５３と大気との接続を切り換える。第２電磁弁５１は、第４給排ポート４０に対し、エア供給源５３又は大気を接続する。第３電磁弁５２は、第３給排ポート３２に対し、エア供給源５３又は大気を接続する。各電磁弁５０〜５２は、一対の電磁ソレノイドを交互に動作させることで位置切り換えを行うものであって、各電磁ソレノイドには切換時にのみ通電する。このため、長時間の通電が不要である。
【００３１】
先ず、第１電磁弁５０に通電して第１給排ポート２６から第１ピストン室２５の右室２５ａにエアを供給するとともに第２給排ポート２７を通じて左室２５ｂを大気に連通させる。また、第３電磁弁５２に通電して第３給排ポート３２を通じて第２ピストン室３０の左室３０ｂを大気に連通させ、第２電磁弁５１に通電して第４給排ポート４０を通じて第３ピストン室３８の左室３８ｂを大気に連通させる。すると、図１及び図６（ａ）に示すように、第１ピストン１２が第１ピストン室２５の左移動端に配置される。そして、第２ピストンロッド１５を介して第２ピストン１４が第２ピストン室３０の左移動端に配置されるとともに、第２ピストン１４に当接する第３ピストンロッド１７によって第３ピストン１６が第３ピストン室３８の左移動端に配置される。その結果、エンドプレート１８は、両ピストンロッド１３，１５が最大限シリンダボディ１１内に没入した第１位置Ｐ１に位置決めされる。
【００３２】
次に、第１ピストン室２５の右室２５ａにエアを供給するとともに左室２５ｂを大気に連通させ、また、第２ピストン室３０の左室３０ｂを大気に連通させたままで、第３ピストン室３８の左室３８ｂにエアを供給する。すると、第３ピストン１６が第３ピストン室３８を左移動端から右移動端側に移動する。これは、第１ピストン１２の右室２５ａ側の受圧面積が、第３ピストン１６の左室３８ｂ側の受圧面積よりも第１ピストンロッド１３の断面積分だけ小さく、第１ピストン１２を左方向に移動させる力が、第３ピストン１６を右方向に移動させる力よりも小さいためである。そして、第３ピストンロッド１７に当接されている第２ピストン１４が第２ピストン室３０を左移動端から右方向に移動配置される。このとき、第１ピストン室２５の右室２５ａに供給されているエアから第１ピストン１２に加わる勢力によって、第２ピストンロッド１５が第２ピストン１４に当接する状態が維持される。このため、第２ピストンロッド１５は第２ピストン１４と共に移動し、第２ピストン室３０からシリンダボディ１１の外部に延出する。そして、第２ピストンロッド１５と共に第１ピストンロッド１３が右方向に延出し、第１ピストン１２が第１ピストン室２５を左移動端から右移動端側に移動する。
【００３３】
図２及び図６（ｂ）に示すように、第３ピストン１６が右移動端まで移動して停止すると、第２ピストン１４が第２ピストン室３０の中間位置で停止するとともに第１ピストン１２が第１ピストン室２５の中間位置で停止する。そして、第２ピストン１４と共に移動する第２ピストンロッド１５の延出が停止する。その結果、エンドプレート１８は、第３ピストン６１の移動距離Ｌ３だけ第１位置Ｐ１から右方向に移動した第２位置Ｐ２に位置決めされる。
【００３４】
次に、第１ピストン室２５の右室２５ａにエアを供給するとともに左室２５ｂを大気に連通させたままで、第２ピストン室３０の左室３０ｂにエアを供給し、また、第３ピストン室３８の左室３８ｂを大気に連通させる。すると、第２ピストン１４が第２ピストン室３０の中間位置から右移動端側に移動配置され、第２ピストン１４に当接されている第２ピストンロッド１５がシリンダボディ１１の外部にさらに延出する。そして、第２ピストンロッド１５と共に第１ピストンロッド１３がさらに延出し、第１ピストン１２が第１ピストン室２５の中間位置から右移動端側にさらに移動する。
【００３５】
図３及び図６（ｃ）に示すように、第２ピストン１４が右移動端まで移動して停止すると、第２ピストンロッド１５の延出が停止するとともに第１ピストン１２が第１ピストン室２５のより右移動端側の中間位置に停止する。その結果、エンドプレート１８は、第２ピストン１４の移動距離Ｌ２から移動距離Ｌ３を差し引いた差分距離ΔＬ１（＝Ｌ２−Ｌ３）だけ第２位置Ｐ２から右方向に移動した第３位置Ｐ３に位置決めされる。
【００３６】
次に、第３ピストン室３８の左室３８ｂを大気に連通させたままで、第１ピストン室２５の右室２５ａを大気に連通させるとともに左室２５ｂにエアを供給し、また、第２ピストン室３０の左室３０ｂを大気に連通させる。すると、第１ピストン１２が第１ピストン室２５の中間位置からさらに右移動端側に移動配置され、第１ピストンロッド１３及び第２ピストンロッド１５がシリンダボディ１１の外部にさらに延出される。このとき、第２ピストン１４は右移動端に配置されたままとなる。
【００３７】
図４及び図６（ｄ）に示すように、第１ピストン１２が右移動端まで移動して停止すると、両ピストンロッド１３，１５の延出が停止する。その結果、エンドプレート１８は、第１ピストン１２の移動距離Ｌ１から移動距離Ｌ２を差し引いた差分距離ΔＬ２（＝Ｌ１−Ｌ２）だけ第３位置Ｐ３から右方向に移動した第４位置Ｐ４に位置決めされる。
【００３８】
反対に、エンドプレート１８を、第４位置Ｐ４から、第３位置Ｐ３、第２位置Ｐ２さらに第１位置Ｐ１に位置決めするには、上記と逆の手順で各ピストン１２，１４，１６を位置制御すればよい。
【００３９】
以上詳述した本実施形態のエアシリンダ１０は、以下に記載する各効果を有する。
（１）  第１ピストンロッド１３と一体移動する第１ピストン１２が第１ピストン室２５で位置制御されることで、エンドプレート１８が第１位置Ｐ１及び第４位置Ｐ４に位置決めされる。そして、第２ピストンロッド１５と分離された第２ピストン１４が第２ピストン室３０で位置制御されることで、エンドプレート１８が第１位置Ｐ１及び第４位置Ｐ４の間で第３位置Ｐ３に位置決めされる。
【００４０】
従って、従来のシリンダ装置のように、第２ピストン８４に対して第２ピストンロッド８６を相対移動可能に弾性的に連結するためのコイルスプリング８８を必要としない。その結果、より簡単な構造で４位置以上の位置決めを行うことができる。
【００４１】
（２）  第２ピストン１４が第２ピストンロッド１５に当接する状態で第２ピストン室３０を移動する移動範囲Ｒ２が、第１ピストン１２が第１ピストン室２５を移動する移動範囲Ｒ１に含まれるように、第２ピストン室３０が第１ピストン室２５に重なるように設けられている。このため、第３ピストン室３８部分を除くシリンダボディ１１の全長が、第１ピストン室２５の長さによってほぼ決定される。従って、シリンダボディ１１の全長をより短くすることができる。
【００４２】
（３）  第１、第２及び第３ピストン室２５，３０，３８の内径を同一にしたので、第２及び第３ピストン１４，１６の左室側の受圧面積よりも、第１ピストン１２の右室２５ａ側の受圧面積が小さくなる。このため、第３ピストン室３８の左室３８ｂにエアを供給して第３ピストン１６を左移動端から右移動端まで移動させて、エンドプレート１８を第１位置Ｐ１から第２位置Ｐ２まで移動させるときに、第１ピストン室２５の右室２５ａに同圧力のエアを供給しておくことにより、各ピストンロッド１３，１５，１７及びエンドプレート１８が慣性によってシリンダボディ１１から飛び出さないようにすることができる。また、第２ピストン室３０の左室３０ｂにエアを供給して第２ピストン１４を中間位置から右移動端まで移動させるときにも飛び出すことがない。
【００４３】
従って、１つのエア供給源５３だけを用いながら、エンドプレート１８を第２位置Ｐ２及び第３位置Ｐ３により確実に位置決めすることができる。
（４）  第２ピストン室３０と直列に設けた第３ピストン室３８で位置制御される第３ピストン１６が、第３ピストンロッド１７によって第２ピストン１４を位置制御する。このため、エンドプレート１８は、第１位置Ｐ１及び第３位置Ｐ３の中間で第２位置Ｐ２に位置決めされる。従って、軸線方向の投影面積が２つのシリンダ分だけのエアシリンダ１０で、４位置の位置決めを行うことができる。
【００４４】
（第２実施形態）
次に、本発明をエアシリンダに具体化した第２実施形態を図７〜図１０に従って説明する。尚、本実施形態は、前記第１実施形態における第３ピストン１６、第３ピストンロッド１７及び第３ピストン室３８に換えて、第３ピストン６１、第３ピストンロッド６２及び第３ピストン室６３を設けたことのみが第１実施形態と基本的に異なる。従って、第１実施形態と同じ構成については、符号を同じにしてその説明を省略し、第３ピストン６１、第３ピストンロッド６２及び第３ピストン室６３のみについて詳述する。
【００４５】
図７に示すように、流体圧シリンダとしてのエアシリンダ６０は、シリンダボディ１１、第１ピストン１２、第１ピストンロッド１３、第２ピストン１４、第２ピストンロッド１５、第３ピストン６１、第３ピストンロッド６２、エンドプレート１８等から構成されている。本実施形態では、第２ピストン１４及び第３ピストン６１がそれぞれ第ｉピストンであり、第２ピストンロッド１５及び第３ピストンロッド６２がそれぞれ第ｉピストンロッドである。
【００４６】
シリンダボディ１１には、第１ピストン室２５及び第２ピストン室３０と平行並列に第３ピストン室６３が設けられている。
第３ピストン室６３には、第３ピストン６１が配設されるとともに、第３ピストンロッド６２の左端部が配置されている。本実施形態において、第３ピストン室６３の左移動端から右移動端まで第３ピストン６１が移動する移動距離Ｌ３は、Ｌ３＝１５ｍｍとなっている。また、第３ピストン６１の移動範囲Ｒ３は、移動距離Ｌ３に第３ピストン６１の厚さを加えた長さを有する。第３ピストンロッド６２は、第３ピストン室６３からシリンダボディ１１の外部に延出されている。第３ピストン室６３は、第３ピストン６１によって右室６３ａ及び左室６３ｂに区画され、右室６３ａは図示しない排気ポートを介して大気に常時連通され、左室６３ｂには図示しない給排ポートを介してエアが給排される。
【００４７】
本実施形態では、第２ピストン室３０及び第３ピストン室６３がそれぞれ第ｉピストン室である。
第３ピストン６１は、第２ピストン１４と同じ構成であり、第３ピストンロッド６２には連結されておらず、単独で第３ピストン室６３を移動可能である。
【００４８】
第３ピストンロッド６２は、シリンダボディ１１の外部に延出されたその先端が、エンドプレート１８によって第１及び第２ピストンロッド１３，１５の各先端と連結され、第１及び第２ピストンロッド１３，１５と一体移動する。図７に示すように、第３ピストンロッド６２は、第３ピストン６１が第３ピストン室６３の左移動端に位置する状態で当接可能であり、この状態で第２ピストン１４を第２ピストン室３０の左移動端に配置するとともに、第１ピストン１２を第１ピストン室２５の左移動端に配置する。また、図８に示すように、第３ピストンロッド６２は、第３ピストン６１が第３ピストン室６３を左移動端から右移動端まで移動したとき、第２ピストンロッド１５を右向きに移動距離Ｌ３だけ移動させるとともに、第１ピストン１２を第１ピストン室２５の左移動端から移動距離Ｌ３だけ右移動端側に移動させる。
【００４９】
以上のように構成された本実施形態のエアシリンダ６０は、次のように動作する。
先ず、第１ピストン室２５の右室２５ａにエアを供給するとともに左室２５ｂを大気に連通させ、また、第２ピストン室３０の左室３０ｂと、第３ピストン室６３の左室６３ｂとを大気に連通させる。すると、図７に示すように、第１ピストン１２が第１ピストン室２５の左移動端に配置され、第２ピストンロッド１５を介して第２ピストン１４が第２ピストン室３０の左移動端に配置されるとともに第３ピストンロッド６２を介して第３ピストン６１が第３ピストン室６３の左移動端に配置される。その結果、エンドプレート１８は、各ピストンロッド１３，１５，６２が最大限シリンダボディ１１内に没入した第１位置Ｐ１に位置決めされる。
【００５０】
次に、第１ピストン室２５の右室２５ａにエアを供給するとともに左室２５ｂを大気に連通させ、また、第２ピストン室３０の左室３０ｂを大気に連通させたままで、第３ピストン室６３の左室６３ｂにエアを供給する。すると、第３ピストン６１が第３ピストン室６３を左移動端から右移動端側に移動する。このとき、第１ピストン室２５の右室２５ａに供給されているエアから第１ピストン１２に加わる付勢力によって、第３ピストンロッド６２が第３ピストン６１に当接する状態が維持される。このため、第３ピストンロッド６２は第３ピストン６１と共に移動し、第３ピストン室６３からシリンダボディ１１の外部に延出する。同時に、第１及び第２ピストンロッド１３，１５が右向きに移動してシリンダボディ１１の外部に延出するとともに第１ピストン１２が第１ピストン室２５を左移動端から右移動端側に移動する。一方、第２ピストン１４は第２ピストン室３０の左移動端に留まる。
【００５１】
図８に示すように、第３ピストン６１が右移動端まで移動して停止すると、第２ピストンロッド１５が第２ピストン室３０の中間位置で停止するとともに第１ピストン１２が第１ピストン室２５の中間位置で停止する。そして、第３ピストン６１と共に移動する第３ピストンロッド６２の延出が停止する。その結果、エンドプレート１８は、第３ピストン６１の移動距離Ｌ３だけ第１位置Ｐ１から移動した第２位置Ｐ２に位置決めされる。
【００５２】
次に、第１ピストン室２５の右室２５ａにエアを供給するとともに左室２５ｂを大気に連通させたままで、第２ピストン室３０の左室３０ｂにエアを供給し、また、第３ピストン室６３の左室６３ｂを大気に連通させる。すると、第２ピストン１４が第２ピストン室３０の左移動端から右方向に移動して第２ピストンロッド１５の左端に当接し、第２ピストンロッド１５を右方向に移動させる。このため、各ピストンロッド１３，１５，６２がシリンダボディ１１の外部にさらに延出し、エンドプレート１８がさらに右方向に移動配置される。このとき、第１ピストン１２は、第１ピストン室２５の中間位置から右移動端側にさらに移動配置される。
【００５３】
図９に示すように、第２ピストン１４が第２ピストン室３０の右移動端まで移動して停止すると、各ピストンロッド１３，１５，６２の延出が停止し、第１ピストン１２が第１ピストン室２５のより右移動端側の中間位置に配置される。その結果、エンドプレート１８は、移動距離Ｌ２から移動距離Ｌ３を差し引いた差分距離ΔＬ１だけ第２位置Ｐ２から離れた第３位置Ｐ３に位置決めされる。
【００５４】
次に、第１ピストン室２５の右室２５ａを大気に連通させるとともに左室２５ｂにエアを供給すると、第１ピストン１２が第１ピストン室２５の中間位置から右移動端側にさらに移動配置される。このため、第１、第２及び第３ピストンロッド６２がさらに右方向に移動してシリンダボディ１１の外部にさらに延出する。このとき、第２ピストン１４は右移動端に留まる。
【００５５】
図１０に示すように、第１ピストン１２が第１ピストン室２５の右移動端まで移動して停止すると、各ピストンロッド１３，１５，６２のシリンダボディ１１の外部への延出が停止する。その結果、エンドプレート１８は、移動距離Ｌ１から移動距離Ｌ２を差し引いた差分距離ΔＬ２だけ第３位置Ｐ３から移動した第４位置Ｐ４に位置決めされる。
【００５６】
エンドプレート１８を、第４位置Ｐ４から第３位置Ｐ３、第２位置Ｐ２さらに第１位置Ｐ１に位置決めするには、上記と逆の手順で各ピストン１２，１４，６１を位置制御すればよい。
【００５７】
以上詳述した本実施形態のエアシリンダ６０は、前記第１実施形態が有する各効果（１）〜（３）に加えて、以下に記載する効果を有する。
（５）  第１ピストン室２５と平行に設けられた第３ピストン室で、第３ピストンが位置制御されることで、エンドプレート１８が第１位置Ｐ１及び第３位置Ｐ３の中間で第２位置Ｐ２に位置決めされる。従って、より簡単な構造で４位置に位置決めすることができる。
【００５８】
（６）  第３ピストン６１が第３ピストンロッド６２に当接する状態で第３ピストン室６３を移動する移動範囲Ｒ３が、第１ピストン１２が第１ピストン室２５を移動する移動範囲Ｒ１に含まれるように、第３ピストン室６３が軸線方向で第１ピストン室２５に重なるように設けられている。このため、シリンダボディ１１の全長が、第１ピストン室２５の長さによって決定される。従って、第１実施形態のエアシリンダ１０よりもシリンダボディ１１の全長をより短くすることができる。
【００５９】
次に、上記各実施形態以外の実施形態を箇条書きする。
・  前記第１実施形態で、第３ピストン１６の左室３８ｂ側の受圧面積と、第２ピストン１４の左室３０ｂ側の受圧面積とが、第１ピストン１２の右室２５ａ側の受圧面積以下となるように各ピストン１２，１４，１６及び各ピストン室２５，３０，３８が形成されている構成とする。この場合には、第１ピストン室２５に給排するエア圧力よりも高い圧力のエアを第３ピストン室３８及び第２ピストン室３０に供給することで、同様に動作させることができる。このような実施形態も、第１実施形態の（１），（２），（４）に記載した各効果を有する。
【００６０】
・  前記第１実施形態で、第２ピストン室３０が、第２ピストン１４の移動範囲Ｒ２の一部又は全部が、第１ピストン１２の移動範囲Ｒ１に重ならないように第２ピストン室３０及び第３ピストン室３８が設けられた構成とする。このような実施形態は、第１実施形態の（１），（３），（４）の各効果を有する。
【００６１】
・  前記第１実施形態で、第３ピストン１６が第３ピストン室３８の左移動端から右移動端まで移動する移動距離Ｌ３が、第３ピストンロッド１７が第２ピストン１４を第２ピストン室３０の左移動端から右方向に移動させる距離より短くてもよい。すなわち、第３ピストン１６の移動によってエンドプレート１８が移動しない範囲が第３ピストン室３８にあってもよい。
【００６２】
さらに、第３ピストンロッド１７によって第２ピストン１４が第２ピストン室３０の左移動端から右方向に移動するときに、第２ピストン１４が第２ピストンロッド１５に当接しない範囲があってもよい。すなわち、第２ピストン１４の移動によってエンドプレート１８が移動しない範囲が第２ピストン室３０にあってもよい。
【００６３】
同様に、第２実施形態において、第３ピストン６１の移動によってエンドプレート１８が移動しない範囲が第３ピストン室６３にあってもよい。
・  前記第１実施形態で、第３ピストン室３８、第３ピストン１６及び第３ピストンロッド１７をなくし、第２ピストン室３０に配置された第２ピストン１４と、第１ピストン室２５に配置された第１ピストン１２とでエンドプレート１８を３位置に位置決めする構成とする。このような実施形態は、第１実施形態の（１）〜（３）に記載した各効果を有する。
【００６４】
・  前記第１実施形態で、第３ピストン室３８が第１貫通孔２１の左部に設けられ、第３ピストン室３８での第３ピストン１６の移動によって第３ピストンロッド１７が第１ピストン１２を移動距離Ｌ３だけ右方向に移動させる構成とする。このような実施形態も、第１実施形態の（１）〜（４）に記載した各効果を有する。
【００６５】
・  前記第２実施形態で、第３ピストン室６３と並列となるように第４ピストン室が設けられ、第４ピストン室に配置された第４ピストンが、エンドプレート１８に連結されるとともに第４ピストン室に一端が導入された第４ピストンロッドに当接して第１ピストンを第１ピストン室の左移動端から移動距離Ｌ３よりも短い移動距離だけ移動させる構成とする。このような実施形態によれば、第１実施形態の（１）〜（３）に記載した各効果に加えて、５位置に位置決めすることができる。
【００６６】
同様に、第１ピストン室２５と並列なピストン室を単数又は複数新たに設けることにより、シリンダボディの長さを長くすることなく、ピストン室の数よりも１つ多い複数の位置に位置決めすることができる。
【００６７】
・  前記第１及び第２実施形態で、第２ピストンの一部が第２ピストンロッド側に延出され、第２ピストンが第２ピストン室の右移動端まで移動したときに、その延出部がブッシュ２９の一部に入り込む構成であってもよい。このような実施形態も、第１及び第２実施形態の各効果を有する。
【００６８】
・  流体圧シリンダはエアシリンダ以外の気体圧シリンダであってもよく、また、例えば油圧シリンダ等の液体圧シリンダであってもよい。
以下、前述した各実施形態から把握される技術的思想をその効果とともに記載する。
【００６９】
（１）  前記シリンダボディには、前記第１ピストン室と平行に第３ピストン室（６３）が設けられ、前記第３ピストン室に配置された第３ピストン（６１）と、前記第３ピストンが当接可能に設けられ、第３ピストン室からシリンダボディの外部まで延出されるとともに第１ピストンロッドに対し一体移動可能に連結された第３ピストンロッド（６２）とを備え、前記第３ピストンを第３ピストンロッドに当接させて第３ピストン室で第３ピストンロッド側の移動端まで移動させたときに、第１ピストンが第１ピストン室で両移動端の中間位置に配置されるとともに、第２ピストンロッドが第２ピストンが両移動端の中間位置で当接可能な位置に配置されることを特徴とする流体圧シリンダ。このような構成によれば、より簡単な構造で４位置に位置決めすることができる。
【００７０】
（２）  上記技術的思想（１）に記載の発明において、第３ピストンが第３ピストンロッドに当接する状態で移動する移動範囲（Ｒ３）は、前記第１ピストンの移動範囲（Ｒ１）に含まれることを特徴とする流体圧シリンダ。このような構成によれば、シリンダボディの全長をより短くすることができる。
【００７１】
（３）  前記第ｉピストン（第２ピストン１４、第３ピストン１６、第３ピストン６１）が、前記第ｉピストンロッド（第２ピストンロッド１５、第３ピストンロッド１７、第３ピストンロッド６３）に当接する状態で移動する移動範囲（Ｒ２，Ｒ３）は、前記第１ピストンの第１ピストン室での移動範囲（Ｒ１）に含まれることを特徴とする流体圧シリンダ。このような構成によれば、シリンダボディの全長をより短くすることができる。
【００７２】
（４）  上記技術的思想（３）に記載の発明において、前記第１ピストンの第１ピストンロッド側の受圧面積は、前記第ｉピストンの第ｉピストンロッドと反対側の受圧面積よりも小さいことを特徴とする流体圧シリンダ。このような構成によれば、１つの気体供給源から供給する気体を用いて各ピストンロッドをより確実に位置決めすることができる。
【００７３】
【発明の効果】
請求項１〜請求項３に記載の発明によれば、ピストンに対してピストンロッドを相対移動可能に弾性的に連結するためのコイルスプリングを必要としないので、より簡単な構造で４位置以上の位置決めを行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本実施形態のエアシリンダを示す模式断面図。
【図２】  同じく模式断面図。
【図３】  同じく模式断面図。
【図４】  同じく模式断面図。
【図５】  エアシリンダの使用状態を示す模式図。
【図６】  （ａ）〜（ｄ）はエアシリンダの動作状態を示す模式図。
【図７】  他の実施形態のエアシリンダを示す模式断面図。
【図８】  同じく模式断面図。
【図９】  同じく模式断面図。
【図１０】  同じく模式断面図。
【図１１】  従来のシリンダ装置を示す模式断面図。
【図１２】  （ａ）〜（ｃ）はシリンダ装置の動作状態を示す模式図。
【符号の説明】
１０…流体圧シリンダとしてのエアシリンダ、１１…シリンダボディ、１２…第１ピストン、１３…第１ピストンロッド、１４…第ｉピストンとしての第２ピストン、１５…第ｉピストンロッドとしての第２ピストンロッド、１６…第ｉとしての第３ピストン、１７…第ｉピストンロッドとしての第３ピストンロッド、２５…第１ピストン室、３０…第ｉピストン室としての第２ピストン室、３８…同じく第３ピストン室、６０…流体圧シリンダとしてのエアシリンダ、６１…第ｉピストンとしての第３ピストン、６２…第ｉピストンロッドとしての第３ピストンロッド、６３…第ｉピストン室としての第３ピストン室、Ｒ１…（第１ピストンの）移動範囲、Ｒ２…（第２ピストンの）移動範囲、Ｒ３…（第３ピストンの）移動範囲。
【図１】
0003813853.tif 000002
【図２】
0003813853.tif 000003
【図３】
0003813853.tif 000004
【図４】
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【図５】
0003813853.tif 000006
【図６】
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【図７】
0003813853.tif 000008
【図８】
0003813853.tif 000009
【図９】
0003813853.tif 000010
【図１０】
0003813853.tif 000011
【図１１】
0003813853.tif 000012
【図１２】
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