流体圧シリンダ及びクランプ装置
【課題】出力部材が所定の位置に達したことをクランプ本体内のエア通路のエア圧の圧力変化を介して確実に検知可能で信頼性や耐久性に優れ小型化可能な流体圧シリンダ及びクランプ装置を提供する。
【解決手段】油圧シリンダのシリンダ本体内に形成され且つ一端部に加圧エアが供給され他端部が外界に連通したエア通路と、このエア通路を開閉可能な開閉弁機構とを備え、開閉弁機構は、進退可能に装着され且つ先端部が油圧室に突出する弁体と、弁体が当接可能な弁座と、油圧室の油圧によって弁体を出力部材側に進出させた状態に保持する油圧導入室と、油圧室と油圧導入室とを連通させる油圧導入路とを備え、出力部材が所定の位置に達したときに、出力部材により弁体を移動させて開閉弁機構の開閉状態を切り換え、エア通路のエア圧を介して出力部材が所定の位置に達したことを検知可能に構成した。
【解決手段】油圧シリンダのシリンダ本体内に形成され且つ一端部に加圧エアが供給され他端部が外界に連通したエア通路と、このエア通路を開閉可能な開閉弁機構とを備え、開閉弁機構は、進退可能に装着され且つ先端部が油圧室に突出する弁体と、弁体が当接可能な弁座と、油圧室の油圧によって弁体を出力部材側に進出させた状態に保持する油圧導入室と、油圧室と油圧導入室とを連通させる油圧導入路とを備え、出力部材が所定の位置に達したときに、出力部材により弁体を移動させて開閉弁機構の開閉状態を切り換え、エア通路のエア圧を介して出力部材が所定の位置に達したことを検知可能に構成した。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、特に出力部材が前進限界位置や後退限界位置などの所定の位置に達した際に、出力部材の動作に連動させてクランプ本体内のエア通路の連通状態を開閉弁機構により切換えエア圧の変化を介して前記出力部材の位置を検知可能にした流体圧シリンダ及びクランプ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、機械加工に供するワーク等のクランプ対象物をクランプするクランプ装置などに採用される流体圧シリンダは、シリンダ本体と、このシリンダ本体に進退自在に装備された出力部材と、この出力部材を進出側と退入側の少なくとも一方に駆動する為の流体室等を備えている。
【０００３】
ところで、上記流体圧シリンダの出力部材の軸心方向の所定の位置（前進限界位置、後退限界位置、途中位置等）を検出する種々のロッド位置検知技術が実用化されている。
例えば、特許文献１のクランプ装置は、流体圧シリンダに供給した流体圧を検出する圧力センサと、流体圧シリンダのピストン部材から外部に突出させた操作ロッドの下端部の被検出部の上昇位置と下降位置を検出する２つの位置センサとで、ピストンロッドの位置を検出している。
【０００４】
特許文献２のクランプ装置においては、流体圧シリンダの出力ロッドの昇降動作に連動してエア通路を開閉する機構を設け、出力ロッドの上昇位置と下降位置とを検出可能に構成してある。
【０００５】
特許文献３のクランプ装置においては、クランプ対象物を受け止めるワーク受け台が独立に設けられている。ワーク受け台は、エア噴出口が形成されたパット部材と、このパット部材をクランプ対象物側に弾性支持する外筒部材とを備えている。パット部材が突出位置にある場合は、エア噴出口から加圧エアが噴出し、クランプ装置がクランプ駆動されてクランプ対象物によりパット部材が押圧されて退入すると、外筒部材にエア噴出口が塞がれて加圧エアの圧力が上昇してクランプ状態になったことを検出する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００１−８７９９１号公報
【特許文献２】特開２００３−３０５６２６号公報
【特許文献３】特開２００９−１２５８２１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献１のクランプ装置では、流体圧シリンダのピストン部材から操作ロッドを外部に突出させ、その操作ロッドの下端部に設けた被検出部の上昇位置と下降位置を２つの位置センサで検出するため、流体圧シリンダの下側に被検出部の移動と位置センサの設置のための検出スペースが必要となるため、クランプ装置（つまり、流体圧シリンダ）が大型化するという問題がある。
【０００８】
特許文献２のクランプ装置においては、出力ロッドの上昇位置と下降位置とを検出する機構をクランプ本体の外側に構成する。そのため、特許文献１のクランプ装置と同様に、クランプ本体の外部に検出スペースが必要となるから、クランプ装置をコンパクトに構成することができない。しかも、エア通路を開閉する検出具を検出孔に対して摺動自在に移動させる構造であるため、長期間使用した場合にエア通路を閉止する性能が低下する虞がある。
【０００９】
特許文献３のクランプ装置のワーク受け台のエア噴出口は、アンクランプ状態のとき、クランプ装置やクランプ対象物の近傍部に開口しているので、機械加工の切粉やクーラント（切削液）がエア噴出口に侵入して塞いでしまう虞がある。
【００１０】
本発明の目的は、出力部材が所定の位置に達したことをクランプ本体内のエア通路のエア圧の圧力変化を介して確実に検知可能で小型化可能な流体圧シリンダ及びクランプ装置を提供すること、出力部材の所定の位置を検出する信頼性や耐久性を向上し得る流体圧シリンダ及びクランプ装置を提供すること、等である。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
請求項１の流体圧シリンダは、シリンダ本体と、このシリンダ本体に進退可能に装備された出力部材と、この出力部材を進出側と退入側の少なくとも一方に駆動する為の流体室とを有する流体圧シリンダにおいて、前記シリンダ本体内に形成され且つ一端部に加圧エアが供給され他端部が外界に連通したエア通路と、このエア通路を開閉可能な開閉弁機構とを備え、前記開閉弁機構は、前記シリンダ本体に形成した装着孔に進退可能に装着され且つ先端部が前記流体室に突出する弁体と、この弁体が当接可能な弁座と、前記流体室の流体圧によって前記弁体を前記出力部材側に進出させた状態に保持する流体圧導入室と、前記流体室と前記流体圧導入室とを連通させる流体圧導入路とを備え、
前記出力部材が所定の位置に達したときに、前記出力部材により前記弁体を移動させて前記開閉弁機構の開閉状態を切り換え、前記エア通路のエア圧を介して前記出力部材が前記所定の位置に達したことを検知可能に構成したことを特徴としている。
【００１２】
請求項２の流体圧シリンダは、請求項１の発明において、前記流体室に流体圧が供給された状態において、前記開閉弁機構は前記弁体が前記弁座から離隔した開弁状態を維持し、前記流体室の流体圧がドレン圧に切り換えられ且つ前記出力部材が所定の位置に達した時に、前記開閉弁機構は、前記弁体が前記弁座に当接した閉弁状態に切り換えられることを特徴としている。
【００１３】
請求項３の流体圧シリンダは、請求項１の発明において、前記流体室に流体圧が供給されている場合、前記開閉弁機構は前記弁体が前記弁座に当接した閉弁状態を維持し、前記流体室の流体圧がドレン圧に切り換えられ且つ前記出力部材が所定の位置に達した時に、前記開閉弁機構は、前記弁体が前記弁座から離隔した開弁状態に切り換えられることを特徴としている。
【００１４】
請求項４の流体圧シリンダは、請求項２の発明において、前記開閉弁機構は、前記シリンダ本体に形成された前記装着孔に挿入螺合され且つ前記弁体が進退可能に挿入されたキャップ部材を備え、前記キャップ部材に、前記出力部材側端部に前記弁座が形成され、前記キャップ部材と前記弁体との間に前記流体圧導入室が形成されたことを特徴としている。
【００１５】
請求項５の流体圧シリンダは、請求項４の発明において、前記弁体は、弁体本体と、この弁体本体に外嵌状に装着され且つ前記弁座に接近・離隔可能な可動弁体とを備え、前記弁体本体と前記可動弁体との間にシール部材が設けられたことを特徴としている。
請求項６の流体圧シリンダは、請求項１の発明において、前記開閉弁機構の流体圧導入路は、前記弁体に貫通状に形成されたことを特徴としている。
【００１６】
請求項７の流体圧シリンダは、請求項１の発明において、前記開閉弁機構は、前記弁体を前記出力部材側に弾性付勢する弾性部材を有することを特徴としている。
請求項８の流体圧シリンダは、請求項１の発明において、前記所定の位置が、前記出力部材の上限位置、作動中間位置、下限位置のうちの何れかの位置であることを特徴としている。
【００１７】
請求項９のクランプ装置は、前記出力部材からなるクランプロッドを備え、請求項８に記載の流体圧シリンダによりクランプロッドを駆動するように構成したことを特徴としている。
【発明の効果】
【００１８】
請求項１の流体圧シリンダによれば、クランプ本体内のエア通路を開閉する開閉弁機構を設け、この開閉弁機構は、弁体と弁座と流体圧導入室と流体圧導入路とを備え、弁体をクランプ本体に形成した装着孔に組み込むことで、開閉弁機構をクランプ本体内に組み込むことができるため、流体圧シリンダを小型化することができる。
【００１９】
前流体圧シリンダの流体室の流体圧を、開閉弁機構の流体圧動入室に流体圧導入路を介して導入可能に構成し、出力部材が所定の位置に達しない状態では、流体室の流体圧を利用して弁体を流体室側に突出した状態に保持することができ、開閉弁機構の開閉状態を保持することができる。流体室の流体圧を利用して弁体を付勢するため、信頼性と耐久性の面で有利である。
出力部材が所定の位置に達したとき、出力部材により弁体を移動させて開閉弁機構の開閉状態を確実に切り換えるため、前記エア通路のエア圧を介して出力部材の所定の位置を確実に検知可能である。
【００２０】
請求項２のクランプ装置によれば、出力部材が所定の位置に達したことを、エア通路が連通した状態から遮断された状態に変化したエア圧を介して検知することができる。
請求項３のクランプ装置によれば、出力部材が所定の位置に達したことを、エア通路が遮断された状態から連通した状態に変化したエア圧を介して検知することができる。
【００２１】
請求項４のクランプ装置によれば、開閉弁機構をクランプ本体内にコンパクトに組み込むことができる。
請求項５のクランプ装置によれば、本体部が移動するときに、シール部材により本体部と弁部材との間に摩擦力が発生するので、本体部の移動に追従して弁部材を移動させることができる。
【００２２】
請求項６のクランプ装置によれば、流体圧導入路をクランプ本体に形成する必要がなく、開閉弁機構をコンパクトに構成することができる。
請求項７のクランプ装置によれば、流体室の流体圧がドレン圧に切り換えられたとき、出力部材が所定の位置に達するまでは、開閉弁機構の開閉状態を維持することができる。
【００２３】
請求項８のクランプ装置によれば、出力部材が、上限位置、作動途中位置、下限位置のうちの何れかの位置に達したことを確実に検知することができる。
請求項９のクランプ装置によれば、流体圧シリンダによりクランプロッドを駆動する形式のクランプ装置において請求項１と同様の効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の実施例１のクランプ装置（アンクランプ状態）の断面図である。
【図２】図１のａ部の拡大図である。
【図３】図１のｂ部の拡大図である。
【図４】クランプ装置（上昇限界直前位置）の断面図である。
【図５】図４のＶ−Ｖ線断面図である
【図６】図５のＶＩ−ＶＩ線断面図である。
【図７】図４のｃ部の拡大図である。
【図８】実施例１のクランプ装置（クランプ状態）の要部断面図である。
【図９】図８のｄ部の拡大図である。
【図１０】図８のｅ部の拡大図である。
【図１１】実施例２の第２開閉弁機構（開弁状態）の断面図である。
【図１２】図１１の開閉弁機構（閉弁状態）の断面図である。
【図１３】実施例３のシリンダ本体要部と第２開閉弁機構（開弁状態）の断面図である。
【図１４】実施例３のシリンダ本体要部と開閉弁機構（閉弁状態）の断面図である。
【図１５】実施例４のシリンダ本体要部と開閉弁機構（開弁状態）の断面図である。
【図１６】実施例４のシリンダ本体要部と開閉弁機構（閉弁状態）の断面図である。
【図１７】実施例５のクランプ装置（アンクランプ状態）の断面図である。
【図１８】図１７のｆ部の拡大図である。
【図１９】図１７のｇ部の拡大図である。
【図２０】実施例５のクランプ装置（上昇限界直前位置）の断面図である。
【図２１】図２０のｈ部の拡大図である。
【図２２】実施例５のクランプ装置の（クランプ状態）の断面図である。
【図２３】図２２のｉ部の拡大図である。
【図２４】図２２のｊ部の拡大図である。
【図２５】実施例６のクランプ装置（アンクランプ状態）の断面図である。
【図２６】図２５のｋ部の拡大図である。
【図２７】クランプ状態における図２６相当図である。
【図２８】実施例７のクランプ装置（アンクランプ状態）の断面図である。
【図２９】実施例７のクランプ装置（アンクランプ状態）の断面図である。
【図３０】図２８のｍ部の拡大図である。
【図３１】実施例７のクランプ装置（クランプ状態）の断面図である。
【図３２】図３１のｎ部の拡大図である。
【図３３】実施例８のクランプ装置（アンクランプ状態）の断面図である。
【図３４】図３３のｐ部の拡大図である。
【図３５】実施例８のクランプ装置（クランプ状態）の断面図である。
【図３６】図３５のｑ部の拡大図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下、本発明を実施するための形態について、実施例に基づいて説明する。
この実施例は、流体圧シリンダとしての油圧シリンダにより出力部材（クランプロッド）を駆動するように構成したクランプ装置に本発明を適用した場合の例である。
【実施例１】
【００２６】
先ず、クランプ装置の全体構成について説明する。
図１〜図１０に示すように、クランプ装置１は、パレット等のベース部材２に上方へ突出状に組付けられている。クランプ装置１は、ベース部材２の固定面２ａにワーク等のクランプ対象物を固定解除可能に固定するものである。以下、「油圧」（流体圧）は圧縮状態の油を意味する。
【００２７】
クランプ装置１は、鉛直姿勢の油圧シリンダ３（流体圧シリンダ）と、出力部材４と、油圧シリンダ３のシリンダ本体１０に形成され且つ一端部に加圧エアが供給され他端部が外界に連通した第１，第２エア通路２１，２２と、この第１，第２エア通路２１，２２を夫々開閉可能な第１，第２開閉弁機構３０，５０とを有する。
第１開閉弁機構３０は、第１エア通路２１のエア圧を介して、出力部材４が上昇限界位置にあることを検出する為のものである。第２開閉弁機構５０は、第２エア通路２２のエア圧を介して、出力部材４が下降限界位置にあることを検出する為のものである。尚、出力部材４の上昇限界位置は、「出力部材の所定の位置」に相当する。同様に、出力部材４の下降限界位置は、「出力部材の別の所定の位置」に相当する。
【００２８】
次に、シリンダ本体１０について説明する。
図１，図４，図６，図８に示すように、シリンダ本体１０は、シリンダ部材１１と、シリンダ部材１１の上端に固定された上端壁部材１２と、シリンダ部材１１の下端に固定された下端壁部材１３などを備えている。ベース部材２には、上端開放状の取付穴２ｂが形成され、シリンダ本体１０のシリンダ部材１１と下端壁部材１３が取付穴に内嵌されている。上端壁部材１２の下端面の一部が固定面２ａに当接し、上端壁部材１２が複数のボルト孔１２ａに通す複数（例えば、４本）のボルトによりベース部材２に固定されている。
【００２９】
上端壁部材１２には、出力部材４が挿通する挿通孔が形成され、この挿通孔は下部の第１挿通孔１２ｂと、上部の第２挿通孔１２ｃとを有し、第２挿通孔１２ｃは第１挿通孔１２ｂよりも少し小径である。第２挿通孔１２ｃの上端部分には環状のシール取付凹部１２ｄが形成されている。シリンダ部材１１には、第１挿通孔１２ｂの下端に連なり且つ第１挿通孔１２ｂよりも大径のシリンダ孔１１ａが形成されている。上端壁部材１２の下端部の筒状部分１２ｅがシリンダ孔１１ａの上端部に内嵌され、下端壁部材１３の上端部の突出部分１３ａがシリンダ孔１１ａの下端部に内嵌され、上端壁部材１２と下端壁部材１３は、シリンダ部材１１に複数（例えば、６本）のボルトにより夫々固定されている。
【００３０】
次に、出力部材４について説明する。
図１，図４，図６，図８に示すように、出力部材４はクランプ装置１のクランプロッド（つまり、ピストンロッド部材４ａ）である。この出力部材４の上端部には水平姿勢のクランプアーム４ｂの一端部分が固定されている。ピストンロッド部材４ａは、シリンダ本体１０に軸心方向に進退可能に装備されている。ピストンロッド部材４ａは、ピストンロッド部４ｃと、その下端部分に固定されたピストン部４ｐとを有する。
【００３１】
ピストンロッド部４ｃは、第２挿通孔１２ｃを油密に摺動自在に挿通する小径ロッド部４ｄと、この小径ロッド部４ｄの下端に連なり且つ第１挿通孔１２ｂに小さな環状隙間を空けて挿通可能な大径ロッド部４ｅとを有する。ピストン部４ｐは、シリンダ孔１１ａに油密に摺動自在に装着されている。小径ロッド部４ｄの一部がシリンダ本体１０から上方へ突出している。小径ロッド部４ｄの上端部にクランプアーム４ｂがボルトにより固定されている。尚、クランプアーム４ｂとしては、クランプ対象物の厚さに対応するサイズ（特に、上下方向の厚さ）のものが使用される。
【００３２】
ピストンロッド部材４ａが上昇限界位置（アンクランプ位置）（図１参照）に達したとき、ピストン部４ｐが上端壁部材１２の下面に当接し、大径ロッド部４ｅが第１挿通孔１２ｂに挿入状態になる。ピストンロッド部材４ａが下降限界位置（クランプ位置）（図８参照）に達したとき、ピストン部４ｐが下端壁部材１３の上面に当接状態になる。尚、シリンダ本体１０には、油密に封止する為のシール部材１０ａ〜１０ｃが設けられ、ピストン部４ｐの外周部にはシール部材４ｓが装着されている。シール取付凹部１２ｄには、小径ロッド部４ｄの外周面に接触する環状のダストシール１２ｆが装着されている。
【００３３】
シリンダ本体１０内には、ピストン部４ｐの上側の環状のクランプ油室１４と、ピストン部４ｐの下側のアンクランプ油室１５とが設けられ、クランプ油室１４は第１挿通孔１２ｂ内に延びる筒状の油室部分である筒部１４ａを有する。
これらクランプ用油室１４とアンクランプ油室１５とは、図示外の油路により油圧供給源５に接続されている。クランプ油室１４に油圧を供給し、アンクランプ油室１５から油圧を抜くと、ピストンロッド部材４ａは下降方向へクランプ駆動され、下降限界位置においてクランプアーム４ｂがクランプ対象物をベース部材２の固定面２ａに押圧するクランプ状態になる。反対に、アンクランプ油室１５に油圧を供給し、クランプ油室１４から油圧を抜くと、ピストンロッド部材４ａは上昇方向へアンクランプ駆動される。
【００３４】
次に、第１エア通路２１について説明する。
図１，図４，図６，図８に示すように、第１エア通路２１は、上流側エア通路２１ａと、この上流側エア通路２１ａに、後述する第１開閉弁機構３０を介して接続された下流側エア通路２１ｂとを備えている。上流側エア通路２１ａの上流端はベース部材２に形成された第１エア供給路２１ｓに接続され、下流側エア通路２１ｂの下流端はベース部材２に形成された第１エア排出路２１ｅに接続されている。
【００３５】
上流側エア通路２１ａは、シリンダ部材１１と上端壁部材１２の内部に形成された鉛直のエア通路と、上端壁部材１２の内部に形成された水平なエア通路とを備えている。下流側エア通路２１ｂは、シリンダ部材１１と上端壁部材１２の内部に形成されている。
【００３６】
次に、第２エア通路２２について説明する。
図１，図４，図６，図８に示すように、第２エア通路２２の上流端はベース部材２に形成された第２エア供給通路２２ｓに接続され、第２エア通路２２の下流端は前記取付穴２ｂを介してベース部材２に形成された第２エア排出通路２２ｅに接続されている。第２エア通路２２の下流端部には、第２開閉弁機構５０が接続されている。第２エア通路２２は、シリンダ部材１１と下端壁部材１３の内部に形成された鉛直のエア通路と、下端壁部材１３の内部に形成された水平なエア通路とを備えている。
【００３７】
第１，第２エア供給路２１ｓ，２２ｓは、加圧エア供給源２１ｍ，２２ｍに夫々接続され、第１，第２エア供給路２１ｓ，２２ｓの途中部に、第１，第２圧力スイッチ２１ｎ，２２ｎ又は圧力センサが接続されている。第１，第２圧力スイッチ２１ｎ，２２ｎは、エア供給路２１ｓ，２２ｓの加圧エアの圧力が設定圧以上に昇圧したときにｏｆｆからｏｎ（又はｏｎからｏｆｆ）に切換わる。第１，第２エア排出路２１ｅ，２２ｅは外界に開放されている。
【００３８】
次に、第１開閉弁機構３０について説明する。
図２，図７，図９に示すように、第１開閉弁機構３０は、第１挿通孔１２ｂの上端部の外周側付近において上端壁部材１２の壁部の内部に配設され、第１エア通路２１の上流側エア通路２１ａの下流端部を開閉可能に設けられている。第１開閉弁機構３０は、弁体３１と、キャップ部材３２と、弁座３２ａと、油圧導入室３３（流体圧導入室）と、油圧導入路３４（流体圧導入路）と、内部のエア通路３５ａ〜３５ｆとを備え、上端壁部材１２の装着孔３６にキャップ部材３２と環状部材３７を介して組み込まれている。
【００３９】
装着孔３６は、上端壁部材１２に水平に貫通状に形成されている。装着孔３６の途中部に環状部材３７が固定的に装着され、その外周側がシール部材３７ｓによりシールされている。装着孔３６の開放側部分を塞ぐキャップ部材３２が螺合により固定され、シール部材３２ｓによりシールされている。
環状部材３７の円形壁部には装着孔３６の小径孔３６ａと同径の貫通孔３７ａが形成されている。弁体３１は、キャップ部材３２と環状部材３７の内部に形成される収容室と、貫通孔３７ａと、小径孔３６ａに水平方向へ移動可能に装着されている。
【００４０】
弁体３１は、先端部がクランプ用油室１４の筒状部１４ａに部分的に突出可能な弁体本体３８と、この弁体本体３８に可動に外嵌された可動弁体３９とで構成されている。弁体３１は、装着孔３６に対して水平方向に約1.0 〜2.0 ｍｍ程度移動可能である。可動弁体３９は、弁体本体３８に対して水平方向に相対的に約1.0 〜2.0 ｍｍ程度移動可能である。
【００４１】
弁体本体３８は、小径軸部３８ａと大径軸部３８ｂとを一体形成したものである。小径軸部３８ａが小径孔３６ａと貫通孔３７ａに挿通され、大径軸部３８ｂの基端側部分がキャップ部材３２の凹穴３２ｂに摺動自在に内嵌されている。可動弁体３９は、環状部材３７とキャップ部材３２との間の収容室において大径軸部３８ｂに外嵌されている。
小径軸部３８ａの外周側をシールするシール部材４０と、大径軸部３８ｂの外周側をシールするシール部材４１と、弁体本体３８と可動弁体３９との間をシールするシール部材４２も設けられている。
【００４２】
環状部材３７の外周部に上流側エア通路２１ａに連通した環状のエア通路３５ａが形成されている。このエア通路３５ａは環状部材３７の壁部内のエア通路３５ｂに連通されている。環状部材３７と可動弁体３９の間に、キャップ形状のエア通路３５ｃが形成され、キャップ部材３２には上記のエア通路３５ｃに連通可能な水平向きのエア通路３５ｄが形成されている。キャップ部材３２の外周部には、エア通路３５ｄに連通する環状のエア通路３５ｅと、このエア通路３５ｅに連通し且つ下流側エア通路２１ｂの上流端部に連通するエア通路３５ｆが形成されている。
【００４３】
可動弁体３９は小径筒部３９ａとテーパ筒部３９ｂとを有する。テーパ筒部３９ｂは、テーパ外周面を有する。キャップ部材３２の端面には上記のエア通路３５ｃ，３５ｄ間を開閉する為の環状弁座３２ａが形成されている。可動弁体３９のテーパ筒部３９ｂの端面には、環状弁座３２ａに当接・離隔可能な環状弁面３９ｖが形成されている。
【００４４】
小径筒部３９ａの先端内周部には、弁体本体３８側に僅かに突出した環状係合部３９ｃが形成され、弁体本体３８の大径軸部３８ｂの先端に僅かに小径に形成された係合軸部３８ｃに相対移動可能に外嵌されている。
【００４５】
油圧導入室３３が、前記凹穴３２ｂのうちのキャップ部材３２と弁体本体３８との間に形成され、弁体本体３８に貫通状に形成された油圧導入路３４を介して、クランプ油室１４の筒状部１４ａに接続されている。油圧導入路３４の先端部分には複数の分岐油路３４ａが形成されている。クランプ油室１４に油圧が供給されると、油圧導入路３４から油圧導入室３３に油圧が導入され、その油圧が弁体本体３８を進出方向（ピストンロッド部４ｃ側）へ付勢する。
【００４６】
次に、油圧シリンダ３と第１開閉弁機構３０の作用について説明する。
クランプ油室１４に油圧が供給され、ピストンロッド部材４ａが下降途中又は下降限界位置（クランプ状態）のとき、小径ロッド部４ｄが第１開閉弁機構３０に対向する。 そのため、第１開閉弁機構３０においては、図９に示すように、油圧導入室３３に導入された油圧を弁体３１が受圧して弁体本体３８が進出状態になり、弁面３９ｖが弁座３２ａから離隔して閉弁状態から開弁状態に切換わり、エア通路３５ａ〜３５ｆが連通状態となる。このとき、係合軸部３８ｃの段部により環状係合部３９ｃが奥方へ押動されるため、確実に閉弁状態から開弁状態になる。尚、閉弁状態から開弁状態への切換えが、「開閉状態の切換え」に相当する。
【００４７】
これに対して、クランプ装置１のクランプ用油室１４の油圧がドレン圧に切換えられ、アンクランプ油室１５に油圧が供給され、クランプ装置１がアンクランプ状態になったとき、図２に示すように、油圧導入室３３の油圧がドレン圧になり、ピストンロッド部材４ａの大径ロッド部４ｅにより弁体本体３８がキャップ部材３２側へ押動される。そして、弁体本体３８と可動弁体３９との間にはシール部材４０の摩擦力が作用するため、弁体本体３８と共に可動弁体３９も移動し、弁面３９ｖが弁座３２ａに当接して開弁状態から閉弁状態に切換わり、エア通路３５ｃとエア通路３５ｄの間が閉じられる。
【００４８】
この閉弁状態では、可動弁体３９に作用するエア圧によっても可動弁体３９が閉弁側へ付勢される。この閉弁状態への切換えにより、第１開閉弁機構３０よりも上流側において、上流側エア通路２１ａ内のエア圧が上昇するので、圧力スイッチ２１ｎによりピストンロッド部材４ａが上昇限界位置に達したことを検出することができる。尚、開弁状態から閉弁状態に切換えも、「開閉状態の切換え」に相当する。
【００４９】
図２の状態からピストンロッド部材４ａが下降開始したとき、図７示すように、可動弁体３９の位置は変化することなく、大径ロッド部４ｅの上端の環状テーパ面４ｔにより弁体本体３８の僅かの進出移動が許容され、係合軸部３８ｃの段部が環状係合部３９ｃに係合し、その後閉弁状態から図９に示す開弁状態へ切換わる。
【００５０】
次に、第２開閉弁機構５０について説明する。
図１、図３，図８、図１０に示すように、第２開閉弁機構５０は、第１開閉弁機構３０と同様の構造であるため、弁機構の構造については簡単に説明する。
第２開閉弁機構５０は下端壁部材１３の中央部分の装着孔５６に鉛直姿勢に配設され、第２開閉弁機構５０は、第２エア通路２２の下流端部を開閉可能に設けられている。第２開閉弁機構５０は、弁体５１と、キャップ部材５２と、弁座５２ａと、油圧導入室５３（流体圧導入室）と、油圧導入路５４（流体圧導入路）と、内部のエア通路５５ａ〜５５ｄとを備え、下端壁部材１３の鉛直の装着孔５６にキャップ部材５２と環状部材５７を介して組み込まれている
【００５１】
キャップ部材５２は、下端壁部材１３に螺合にて固定され、シール部材５２ｓでシールされている。環状部材５７は装着孔５６の途中部に固定されている。環状部材５７の水平壁には、装着孔５６の小径孔５６ａと同径の貫通孔５７ａが形成されている。
弁体５１は、弁体本体５８と可動弁体５９とを備えている。弁体本体５８は、小径軸部５８ａと、大径軸部５８ｂとを一体形成したものであり、大径軸部５８ｂがキャップ部材５２と環状部材５７とで形成された収容室５２ｂ内に収容され、小径軸部５８ａは小径孔５６ａと貫通孔５７ａを摺動自在に挿通して、下端壁部材１３の上端面から上方へ部分的に突出可能になっている。
【００５２】
大径軸部５８ｂの上端部には少し小径の係合軸部５８ｃが形成されている。可動弁体５９は、小径筒部５９ａと、大径部５９ｂとを有し、小径筒部５９ａの上端近傍部には、上記の係合軸部５８ｃに外嵌された環状係合部５９ｃが形成されている。
尚、小径軸部５８ａの外周側をシールするシール部材６０と、大径軸部５８ｂの外周側をシールシール部材６１と、大径軸部５８ｂと可動弁体５９間をシールするシール部材６２も設けられている。
【００５３】
内部のエア通路として、環状部材５７の外周部には第２エア通路２２の下流端部に連通した環状エア通路５５ａが形成されている。環状部材５７の壁部には環状エア通路５５ａに連通したエア通路５５ｂが形成されている。環状部材５７と可動弁体５９の間には、上記のエア通路５５ｂに連通したキャップ状のエア通路５５ｃが形成されている。キャップ部材５２には上記のエア通路５５ｃに連通可能なエア通路５５ｄが形成されている。キャップ部材５２の上端面には環状弁座５２ａが形成され、可動弁体５９の下面には環状弁座５２ａに当接・離隔可能な環状弁面５９ｖが形成されている。
【００５４】
次に、油圧シリンダ３と第２開閉弁機構５０の作用について説明する。
図１、図３に示すクランプ装置１がアンクランプ状態のとき、アンクランプ油室１５に油圧が充填されているため、油圧導入孔５４から油圧導入室５３へ油圧が導入され、油圧導入室５３の油圧により弁体５１が上方へ付勢されて上方へ移動し、環状係合部５９ｃと小径軸部５８ｃの段部の係合を介して、可動弁体５９も上方へ移動し、環状弁面５９ｖが環状弁座５２ａから離隔して開弁状態を保持する。
【００５５】
クランプ装置１のクランプ油室１４に油圧を供給し且つアンクランプ油室１５の油圧をドレン圧に切換えると、ピストンロッド部材４ａが下降限界位置まで下降し、クランプ装置１がアンクランプ状態からクランプ状態に切換えられ、ピストン部４ｐが下端壁部材１３の上面に当接状態になる。すると、図１０に示すように、弁体本体５８がピストン部４ｐにより下方へ押動され、シール部材６２の摩擦力を介して可動弁体５９も下方へ移動して、環状弁面５９ｖが環状弁座５２ａに当接して開弁状態から閉弁状態に切換えられる。その結果、第２エア通路２２のエア圧が上昇するため、圧力スイッチ２２ｎによりピストンロッド部材４ａが下降限界位置に移動してクランプ状態になったことを確実に検知することができる。
【００５６】
この油圧シリンダ１によれば、クランプ本体１０内のエア通路２１，２２を開閉する第１，第２開閉弁機構３０，５０を、シリンダ本体１０に形成した装着孔３６，５６に組み込むことで、第１，第２開閉弁機構３０，５０をクランプ本体１０内に組み込むことができるため、出力部材４の上昇限界位置と下降限界位置を検出可能な油圧シリンダ１を小型化することができる。
【００５７】
第１開閉弁機構３０では、クランプ油室１４内の油圧を油圧導入室３３に導入し、その油圧を弁体３１に作用させて、弁体３１を出力部材４側へ突出状態に保持できるため、信頼性と耐久性の面で有利である。第２開閉弁機構についても同様である。
出力部材４が所定の位置に達したときに、出力部材４により弁体３１，５１を移動させて第１，第２開閉弁機構３０，５０の開閉状態を切換えるため、エア通路２１，２２のエア圧を介して出力部材４の所定の位置を確実に検知することができる。
【実施例２】
【００５８】
実施例１の第２開閉弁機構５０を部分的に変更した第２開閉弁機構５０Ａについて説明する。但し、変更部分についてのみ説明し、同様の部材に同じ符号を付して説明を省略する。図１１、図１２に示すように、弁体本体５８Ａの下端部分に下端開放の凹穴５８ｄであって油圧導入室５３に開口した凹穴５８ｄが形成され、この凹穴５８ｄと油圧導入室５３に圧縮コイルスプリング５３ａが装着された。弁体本体５８Ａは、油圧導入室５３の油圧によって上方へ付勢されると共に、圧縮コイルスプリング５３ａによって上方へ付勢されている。
【００５９】
圧縮コイルスプリング５３ａを設けたため、アンクランプ状態からクランプ状態へ切換える際に、アンクランプ油室１５に充填される油圧の圧力が立ち上がるまでの過渡時における、弁体５１の作動確実性を高めることができる。尚、第１開閉弁機構３０にも、上記と同様に、圧縮スプリングを組み込んでもよい。その他、実施例１の油圧シリンダと同様の効果が得られる。
【実施例３】
【００６０】
実施例１の第２開閉弁機構５０を部分的に変更した第２開閉弁機構５０Ｂについて説明する。但し、変更部分についてのみ説明し、同様の部材に同じ符号を付して説明を省略する。図１３、図１４に示すように、前記環状部材５７は省略されている。弁体５１Ｂが、弁体本体５８と、この弁体本体５８に可動に外嵌された可動弁体５９Ｂとで構成されている。弁体本体５８は、小径軸部５８ａと大径軸部５８ｂとを一体形成したものである。
【００６１】
内部のエア通路として、可動弁体５９Ｂの外周側に形成され且つ第２エア通路２２の下流端に連通した環状エア通路５５ｇと、キャップ部材５２に縦向きに貫通状に形成され且つ環状エア通路５５ｇに連通可能なエア通路５５ｈとが設けられている。キャップ部材５２の上端面に環状弁座５２ａが形成され、可動弁体５９Ｂの下端面に環状弁面５９ｖが形成されている。図示のように、シール部材６０〜６２が設けられている。
【００６２】
図１３に示すアンクランプ状態のとき、アンクランプ油室１５に油圧が供給されるため、油圧導入室５３に導入される油圧により、弁体本体５８と可動弁体５９Ｂとが上方へ付勢されて上昇限界位置になるため、環状弁面５９ｖが環状弁座５２ａから離隔して開弁状態になる。
【００６３】
上記とは反対に、図１４に示すように、クランプ油室１４に油圧が供給され、アンクランプ油室１５の油圧が抜かれると、ピストンロッド部材４ａが下降限界位置まで下降し、ピストン部４ｐが下端壁部材１３の上面に当接する。その結果、弁体本体５８が下降し、可動弁体５９Ｂがシール部材６２の摩擦力を介して弁体本体５８と一体的に下降し、環状弁面５９ｖが環状弁座５２ａに当接して閉弁状態になる。そのため、第２エア通路２２のエア圧が上昇するので、圧力スイッチ２２ｎによりピストンロッド部材４ａが下降限界位置になったことを検出することができる。その他、実施例１の油圧シリンダと同様の効果が得られる。
【実施例４】
【００６４】
実施例３の第２開閉弁機構５０Ｂを部分的に変更した第２開閉弁機構５０Ｃについて説明する。但し、変更部分についてのみ説明し、同様の部材に同じ符号を付して説明を省略する。図１５、図１６に示すように、前記環状部材５７は省略されている。
弁体５１Ｃは、弁体本体５８と可動弁体５９Ｂとを備えている。キャップ部材５２Ｃの内部にカップ状のカップ部材５２ｃが固定され、弁体本体５８の大径軸部５８ｂがカップ部材５２ｃの収容穴に摺動自在に装着されている。
【００６５】
キャップ部材５２Ｃとカップ部材５２ｃの上端面に環状弁座５２ａが形成され、可動弁体５９Ｂの下端に環状弁面５９ｖが形成されている。内部のエア通路として、可動弁体５９Ｂの外周側の環状エア通路５５ｇと、カップ部材５２ｃとキャップ部材５２Ｃの間の環状エア通路５５ｉと、キャップ部材５２Ｃの底壁に形成され且つ環状エア通路５５ｉに連通したエア通路５５ｊとが形成されている。尚、エア通路５５ｊは第２エア排出路２２ｅを介して外界に開放されいる。
【００６６】
図１５に示すように、アンクランプ状態のときは、アンクランプ油室１５の油圧が油圧導入室５３に導入されるため、第２開閉弁機構５０Ｂと同様に、環状弁面５９ｖが環状弁座５２ａから離隔して開弁状態となる。クランプ状態のときには、第２開閉弁機構５０Ｂと同様に、環状弁面５９ｖが環状弁座５２ａに当接して閉弁状態になる。この第２開閉弁機構５０Ｃでは、部品の精度要求が緩和されるため、製作面で有利である。その他、実施例１の油圧シリンダと同様の効果が得られる。
【実施例５】
【００６７】
このクランプ装置１Ｄにおいては、実施例１の第１開閉弁機構３０の代わりに、第１開閉弁機構３０Ｄが設けられ、実施例１の第２開閉弁機構５０の代わりに、第２開閉弁機構５０Ｄが設けられ、その他の構成は、実施例と同様であるので、同様の部材に同一符号を付して説明を省略する。
【００６８】
前記第１開閉弁機構３０は、出力部材４が上昇限界位置のとき閉弁状態になり、出力部材４が下降限界位置のとき開弁状態になる。しかし、この第１開閉弁機構３０Ｄは、出力部材４が上昇限界位置のとき開弁状態になり、出力部材４が下降限界位置のとき閉弁状態になる。図１７〜図２４に示すように、第１開閉弁機構３０Ｄは、キャップ部材３２と、環状部材３７Ｄと、弁体３１Ｄと、油圧導入室３３と、油圧導入路３４と、内部のエア通路３５ａ、３５ｂ、３５ｇ、３５ｈとを備え、上端壁部材１２に形成した水平向きの装着孔３６に装着したものである。弁体３１Ｄは弁体本体３８のみで構成され、弁体本体３８は、小径軸部３８ａと大径軸部３８ｂとを一体形成したものである。
大径軸部３８ｂはキャップ部材３２と環状部材３７Ｄで形成された収容室３２ｂに可動に収容され、小径軸部３８ａは、環状部材３７の貫通孔３７ａと、装着孔３６の小径孔３６ａとに摺動自在に挿通している。シール部材３２ｓ、４０、４１も設けられている。
【００６９】
内部のエア通路として、上流側エア通路２１ａに連通し且つ環状部材３７の外周部に形成されたエア通路３５ａと、環状部材３７Ｄの壁部に形成されたエア通路３５ｂと、このエア通路３５ｂに連通するように環状部材３７Ｄの内周部に形成された環状のエア通路３５ｇと、キャップ部材３２と環状部材３７の間に形成され且つ下流側エア通路２１ｂの上流端に連通したエア通路３５ｈとが形成されている。弁体本体３８の大径軸部３８ｂの端面には環状弁面３８ｃが形成され、環状部材３７Ｄの端面には環状弁面３８ｃに当接・離隔可能な環状弁座３７ｂが形成されている。
【００７０】
図１８に示すように、クランプ装置１がアンクランプ状態で、ピストンロッド部材４ａが上昇限界位置のとき、ピストンロッド部材４ａの大径ロッド部４ｅで弁体本体３８がキャップ部材３２側へ押動され、環状部材３７Ｄが移動しないため、環状弁面３８ｃが環状弁座３７ｂから離隔して開弁状態になる。その結果、第１エア通路２１の上流側エア通路２１ａ内のエア圧が低下するため、出力部材４が上昇限界位置に達したことを圧力スイッチ２１ｎにより検出することができる。出力部材４が僅かに下降した際にも、図２１に示すように、閉弁状態が維持される。
【００７１】
上記とは反対に、クランプ状態になり、クランプ油圧１４に油圧が供給されると、図２３に示すように、油圧導入路３４から油圧導入室３３に油圧が導入され、弁体本体３８が出力部材４（小径ロッド部４ｄ）側へ進出するため、環状弁面３８ｃが環状弁座３７ｂに当接して閉弁状態になる。その結果、上流側エア通路２１ａのエア圧が上昇するため、出力部材４が圧力スイッチ２１ｎにより上昇限界位置から下降したことを検出することができる。
【００７２】
次に、第２開閉弁機構５０Ｄについて説明する。
図１９に示すように、第２開閉弁機構５０Ｄは、キャップ部材５２と、環状部材５７Ｄと、弁体５１と、油圧導入室５３と、油圧導入路５４と、内部のエア通路５５ａ、５５ｂ、５５ｇ、５５ｈとを備え、下端壁部材１３に形成した鉛直きの装着孔５６に装着されている。弁体５１は弁体本体５８のみで構成され、弁体本体５８は、小径軸部５８ａと大径軸部５８ｂとを一体形成したものである。大径軸部５８ｂはキャップ部材５２と環状部材５７Ｄで形成された収容室５２ｂに可動に収容され、小径軸部５８ａは、環状部材５７Ｄの貫通孔５７ａと、装着孔５６の小径孔５６ａとに摺動自在に挿通している。シール部材５２ｓ、６０、６１も設けられている。
【００７３】
内部のエア通路として、第２エア通路２２に連通するように環状部材５７Ｄの外周部に形成されたエア通路５５ａと、このエア通路５５ａに連通するように環状部材５７Ｄの壁部に形成されたエア通路５５ｂと、このエア通路５５ｂに連通するように環状部材５７Ｄの内周部に形成された環状のエア通路５５ｇと、キャップ部材５２と環状部材５７Ｄ間に形成され且つ前記第２エア排出路２２ｅに連通したエア通路５５ｈとが形成されている。弁体本体５８の大径軸部５８ｂの端面には環状弁面５８ｃが形成され、環状部材５７Ｄの端面には環状弁面５８ｃに当接・離隔可能な環状弁座５７ｂが形成されている。
【００７４】
図１９に示すように、クランプ装置１Ｄがアンクランプ状態で、アンクランプ油室１５に油圧が供給された状態で、ピストンロッド部材４ａが下昇限界位置でないとき、油圧導入路５４から油圧導入室５３に油圧が導入され、弁体本体５８が上方へ僅かに進出移動するため、環状弁面５８ｃが環状弁座５７ｂに当接して閉弁状態になる。その結果、第２エア通路２２のエア圧が上昇するため、出力部材４が下降限界位置から上昇したことを圧力スイッチ２２ｎにより検出する検出することができる。
【００７５】
一方、図２２、図２４に示すように、クランプ油室１４に油圧が供給されてクランプ状態になると、ピストンロッド部材４ａが下降限界位置まで下降し、ピストン部４ｐが下端壁部材１３の上面に当接し、弁体本体５８がキャップ部材５２側へ押動され、環状部材５７Ｄが移動しないため、環状弁面５８ｃが環状弁座５７ｂから離隔し、開弁状態になる。その結果、第２エア通路２２の内のエア圧が低下するため、出力部材４が下降限界位置に達したことを圧力スイッチ２２ｎにより検出することができる。その他、実施例１の油圧シリンダと同様の効果が得られる。
【実施例６】
【００７６】
クランプ装置に適用される油圧シリンダ３Ｅに本発明を適用した場合の例である。
図２５〜図２７に示すように、クランプ装置１Ｅの油圧シリンダ３Ｅは、シリンダ本体７０と、出力部材７３と、クランプ油室７４、アンクランプ油室７５と、開閉弁機構７６と、加圧エアが供給されるエア通路８５ｓと、加圧エアが排出されるエア通路７７などを備えている。尚、図２５はクランプ装置がクランプ状態のときの油圧シリンダ３Ｅを示す。この油圧シリンダ３Ｅは、ワークパレット等のベース部材７８の凹穴７８ａに嵌入した状態で使用される。クランプ油室７４とアンクランプ油室７５は、油圧供給源に接続されている。エア通路８５ｓは、エア供給通路（図示外）を介して加圧エア供給源に接続され、エア供給通路には、圧力スイッチ又は圧力センサが接続されている。エア通路７７は外界に開放されている。
【００７７】
出力部材７３は、ロッド部７３ａと、ピストン部７３ｂとを一体形成したものである。シリンダ本体７０は、シリンダ部材７１と上端壁部材７２とを有する。
開閉弁機構７６は、前記の開閉弁機構５０Ｄと類似の構造のものであるので簡単に説明する。開閉弁機構７６は、ピストン部７３ｂに対向するように上端壁部材７２の鉛直向きの装着孔７２ａに装着されている。開閉弁機構７６は、キャップ部材７９と、弁体８０と、環状部材８１と、油圧導入室８２と、油圧導入路８３と、内部のエア通路８５ａ，８５ｂ，８５ｃなどを備えている。
【００７８】
弁体８０は、小径軸部８０ａと大径軸部８０ｂとを一体形成したものである。大径軸部８０ｂは上端壁部材７２に形成した穴に可動に挿入されてシール部材８４でシールされている。小径軸部８０ａは、環状部材８１の貫通孔８１ａとキャップ部材７９の挿通孔７９ａとに摺動自在に挿通され、上端壁部材７２の下面から突出可能である。小径軸部８０ａとキャップ部材７９間をシールするシール部材８５も設けられている。
【００７９】
内部のエア通路として、エア通路８５ｓに連通した環状のエア通路８５ａと、このエア通路８５ａに連通可能で且つ環状部材８１の内周部に形成された環状のエア通路８５ｂと、このエア通路８５ｂに連通し且つ環状部材８１の壁部に形成されたエア通路８５ｃであって排出用のエア通路７７に連通したエア通路８５ｃとが形成されている。環状部材８１の上面には環状弁座８１ａが形成され、大径軸部８０ｂの下端には環状弁座８１ａに当接・離隔可能な環状弁面８０ｖが形成されている。
【００８０】
アンクランプ油室７５に油圧を供給し、クランプ油室７４の油圧を抜いたアンクランプ状態においては、図２６に示すように、油圧が油圧導入路８３から油圧導入室８２に導入され、その油圧を受圧する弁体８０が下方へ移動し、環状弁面８０ｖが環状弁座８１ａに当接して閉弁状態になる。その結果、エア通路８５ｓ内のエア圧が高くなるから、圧力スイッチ又は圧力センサにより、上昇限界位置から下降したことを検出することができる。
【００８１】
上記とは反対に、クランプ油室７４に油圧を供給し、アンクランプ油室７５から油圧を抜いたクランプ状態においては、図２７に示すように、出力部材７３が上昇限界位置に達し、ピストン部７３ｂで弁体８０が上方へ押動されるため、環状弁面８０ｖが環状弁座８１ａから離隔して開弁状態となり、エア通路７６のエア圧が低下するため、圧力スイッチ又は圧力センサにより、クランプ状態になったことを検出することができる。その他、実施例１の油圧シリンダと同様の効果が得られる。
【実施例７】
【００８２】
この実施例に係るクランプ装置 について、図２８〜図３２に基づいて説明する。
このクランプ装置１Ｆにおいては、出力部材４Ｆが上昇限界位置から下降する下降前期に、出力部材４Ｆが軸心回りに９０°ツイストし、その後ツイストすることなく下降限界位置に移動してクランプ状態となる。また、クランプ状態から出力部材４Ｆが上昇する上昇前期には出力部材がツイストすることなく上昇し、その後上昇の後期に出力部材４Ｆが軸心回りに９０°ツイストしアンクランプ状態になる。
【００８３】
油圧シリンダ３Ｆは、出力部材４Ｆ（クランプロッド、つまり、ピストンロッド部材９０）を有し、出力部材４Ｆの上端部にクランプアーム９１が固定されている。シリンダ本体９２は、シリンダ孔９３を有し、シリンダ本体９２の下端壁部材９４には、ロッド挿入穴９４ａが形成されている。
ピストンロッド部材９０の中段部にはシリンダ孔９３内を摺動するピストン部９０ａが形成され、シリンダ孔９３内において、ピストン部９０ａの上側にはクランプ油室９５が形成され、ピストン部９０ａの下側にはアンクランプ油室９６が形成されている。
【００８４】
ピストンロッド部材９０をツイストさせるツイスト機構１００は、アンクランプ油室９６内においてピストンロッド部材９０の外周部に形成した複数のカム溝１０１と、下端壁部材９４に保持されて複数のカム溝１０１に夫々係合した複数の鋼球１０３とを備えている。カム溝１０１は、その上半部の鉛直向きの直線溝１０１ａと、この直線溝１０１ａの下端に連なる螺旋溝１０１ｂとを有する。
【００８５】
このクランプ装置１Ｆには、ピストンロッド部材９０がアンクランプ状態からクランプ状態に移行する（ピストンロッド部材９０が下降する）際に、ピストンロッド部材９０がツイスト動作を完了したことを検出する為の開閉弁機構５０Ｆが設けられている。
この開閉弁機構５０Ｆは、前記実施例１の第２開閉弁機構５０とほぼ同様の構造であるので、同様の部材に同じ符号を付して簡単に説明する。
【００８６】
この開閉弁機構５０Ｆは、下端壁部材９４に水平方向に向けて形成された装着孔５６と、弁体５１と、キャップ部材５２と、環状部材５７と、油圧導入室５３と、油圧導入路５４とを備えている。弁体５１は、弁体本体５８と可動弁体５９とで構成され、可動弁体５９は環状係合部を有し、弁体本体５８は小径軸部を有する。
下端壁部材９４に形成されたエア通路２３はエア供給路を介してエア供給源に接続され、エア供給路には圧力スイッチ又は圧力センサが接続されている。下端壁部材９４に形成された排出用のエア通路２４は外界に開放されている。
【００８７】
開閉弁機構５０Ｆの内部のエア通路として、エア通路２３に連通するように環状部材５７の外周部に形成された環状エア通路５５ａと、環状部材５７に形成されたエア通路５５ｂと、環状部材５７と可動弁体５９との間に形成されたキャップ状のエア通路５５ｃと、このエア通路５５ｃに連通可能にキャップ部材５２に形成され且つ排出用エア通路２４に連通されたエア通路５５ｄとが形成されている。キャップ部材５２の端面には環状弁座５２ａが形成され、可動弁体５９には環状弁座５２ａに当接・離隔可能な環状弁面５９ｖが形成されている。
【００８８】
アンクランプ油室９６内において、ピストンロッド部材９０の外周部には、前記カム溝１０１と同様の検出用溝１０２であって、開閉弁機構５０Ｆの弁体本体５８の半球状の先端部が係合する検出用溝１０２が形成されている。検出用溝１０２はその上半部の直線溝１０２ａと、この直線溝１０２ａの下端に連なる螺旋溝１０２ｂとを有する。螺旋溝１０２ｂは深く形成され、直線溝１０２ａは螺旋溝１０２ｂの約１／２程度の深さに形成されている。アンクランプ状態のとき、アンクランプ油室９６の油圧が油圧導入路５４から油圧導入室５３に導入されて、弁体本体５８の先端部が螺旋溝１０２ｂへ突出する。そのため、図２９、図３０に示すように、環状弁面５９ｖが環状弁座５２ａから離隔して開弁状態となる。その結果、エア通路２３のエア圧が低下する。
【００８９】
アンクランプ油室９６の油圧を抜きつつ、クランプ油室９５に油圧を供給していくと、ピストンロッド部材９０が下降し、図３１、図３２に示すように、弁体本体５８の先端が直線溝１０２ａに係合した状態になる。すると、弁体本体５８がピストンロッド部材９０でキャップ部材５２側へ押動されるため、環状弁面５９ｖが環状弁座５２ａに当接して閉弁状態になる。その結果、エア通路２３の上流側のエア供給通路のエア圧が上昇するため、圧力スイッチ又は圧力センサで検出することができる。つまり、ピストンロッド部材９０のツイスト動作完了位置を圧力スイッチの信号に基づいて確実に検知することができる。尚、ピストンロッド部材９０のツイスト動作完了位置が、「出力部材の所定の位置」に相当する。その他、実施例１の油圧シリンダと同様の効果が得られる。
【実施例８】
【００９０】
この実施例８に係るクランプ装置１Ｇについて、図３３〜図３６に基づいて説明する。このクランプ装置１Ｇは、実施例７のクランプ装置１Ｆと同様のものであるが、開閉弁機構３０Ｇの構造が相違している。そこで、実施例７のクランプ装置１Ｆと同様の部材に同じ符号を付して説明を省略し、開閉弁機構３０Ｇについて説明する。
この開閉弁機構３０Ｇは、実施例５の第１開閉弁機構３０Ｄと同様のものであるので同様の部材に同じ符号を付して簡単に説明する。前記実施例７の開閉弁機構５０Ｆは、出力部材４Ｆがツイスト動作中にはのとき開弁状態になり、出力部材４Ｆがツイスト動作完了時以降に閉弁状態になる。しかし、この開閉弁機構３０Ｇは、出力部材４Ｆがツイスト動作中には閉弁状態になり、出力部材４Ｆがツイスト動作完了時以降に開弁状態になる。
【００９１】
開閉弁機構３０Ｇは、キャップ部材３２と、環状部材３７Ｄと、弁体３１Ｄと、油圧導入室３３と、油圧導入路３４と、内部のエア通路３５ｉ、３５ｊ、３５ｋ、３５ｍ，３５ｎとを備え、下端壁部材９４に形成した水平向きの装着孔３６に装着したものである。弁体３１Ｄは弁体本体３８のみで構成され、弁体本体３８は、小径軸部３８ａと大径軸部３８ｂとを一体形成したものである。
大径軸部３８ｂはキャップ部材３２と環状部材３７Ｄで形成された収容室に可動に収容され、小径軸部３８ａは、環状部材３７Ｄの貫通孔３７ａと、装着孔３６の小径孔３６ａとに摺動自在に挿通している。
【００９２】
内部のエア通路として、エア通路２３に連通し且つ環状部材３７Ｄの外周部に形成されたエア通路３５ｉと、環状部材３７Ｄの壁部に形成されたエア通路３５ｊと、このエア通路３５ｊに連通するように環状部材３７Ｄの内周部に形成された環状のエア通路３５ｋと、このエア通路３５ｋに連通可能な環状エア通路３５ｍと、このエア通路３５ｍに連通するようにキャップ部材３２内に形成されたエア通路３５ｎであってエア通路２４に連通したエア通路３５ｎとが形成されている。弁体本体３８の大径軸部３８ｂの端面には環状弁座３８ｃが形成され、環状部材３７Ｄの端面には環状弁面３８ｃに当接・離隔可能な環状弁座３７ｂが形成されている。
【００９３】
図３４に示すように、アンクランプ状態からクランプ状態に切換える為、ピストンロッド部材９０が下降するとき、ピストンロッド部材９０がツイスト動作中には、弁体本体３８の先端部が螺旋溝１０２ｂ内へ突出するため、環状弁面３８ｃと環状弁座３７ｂとが当接して閉弁状態になり、エア通路２３に加圧エアを供給するエア供給通路のエア圧が高い圧力に維持される。
【００９４】
これに対して、図３６に示すように、ピストンロッド部材９０がツイスト動作完了以降は、弁体本体３８の先端部が直線溝１０２ａに係合した状態になる。すると、弁体本体３８がキャップ部材３２側へ押動されるため、環状弁面３８ｃが環状弁座３７ｂから離隔した状態になって開弁状態となるため、エア通路２３に加圧エアを供給するエア供給通路のエア圧が低下する。そのため、圧力スイッチからの信号に基づいて、ピストンロッド部材９０のツイスト動作完了位置を確実に検知することができる。その他、実施例１の油圧シリンダと同様の効果が得られる。
【００９５】
前記実施例を部分的に変更する例について説明する
１）複数の開閉弁機構に複数のエア通路に加圧エアを供給する複数のエア供給通路に共通の１つの圧力スイッチ又は圧力センサを設けることも可能である。
【００９６】
２）前記実施例においては、流体圧シリンダとして油圧シリンダを例にして説明したが、流体圧シリンダとしてのエアシリンダに本発明を同様に適用することができる。
【００９７】
３）前記シリンダ本体の構造、前記ピストンロッド部材の構造等は、一例を示すものであり、これらの構造に、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変更を付加して実施可能である。
４）前記の種々の開閉弁機構の構造も例示であって、これらの開閉弁機構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で種々の開閉弁機構を採用することができる。
【産業上の利用可能性】
【００９８】
本発明に係る流体圧シリンダは、クランプ装置やその他の機械装置等に適用する油圧シリンダやエアシリンダに採用することができる。
【符号の説明】
【００９９】
１，１Ｄ，１Ｆ，１Ｇ クランプ装置
１０，７０，９２ シリンダ本体
３，３Ｅ，３Ｆ，３Ｇ 油圧シリンダ
４，４Ｆ，４Ｇ，７３ 出力部材
１４，７４，９５ クランプ油室
１５，７５，９６ アンクランプ油室
２１，２２，２３，２４ エア通路
３０，３０Ｄ，３０Ｇ，５０，５０Ａ 開閉弁機構
５０Ｂ，５０Ｃ，５０Ｄ，５０Ｆ，７６ 開閉弁機構
３１，３１Ｄ， ５１，５１Ｂ，５１Ｃ，８０ 弁体
３２ａ，３７ｂ，５２ａ，５７ｂ，８１ａ 弁座
３３，５３，８２ 油圧導入室
３４，５４，８３ 油圧導入路
３６，７２ａ，５６ 装着孔
３２，５２，５２Ｃ，７９ キャップ部材
４２，６２ シール部材
５３ａ 圧縮コイルスプリング
【技術分野】
【０００１】
本発明は、特に出力部材が前進限界位置や後退限界位置などの所定の位置に達した際に、出力部材の動作に連動させてクランプ本体内のエア通路の連通状態を開閉弁機構により切換えエア圧の変化を介して前記出力部材の位置を検知可能にした流体圧シリンダ及びクランプ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、機械加工に供するワーク等のクランプ対象物をクランプするクランプ装置などに採用される流体圧シリンダは、シリンダ本体と、このシリンダ本体に進退自在に装備された出力部材と、この出力部材を進出側と退入側の少なくとも一方に駆動する為の流体室等を備えている。
【０００３】
ところで、上記流体圧シリンダの出力部材の軸心方向の所定の位置（前進限界位置、後退限界位置、途中位置等）を検出する種々のロッド位置検知技術が実用化されている。
例えば、特許文献１のクランプ装置は、流体圧シリンダに供給した流体圧を検出する圧力センサと、流体圧シリンダのピストン部材から外部に突出させた操作ロッドの下端部の被検出部の上昇位置と下降位置を検出する２つの位置センサとで、ピストンロッドの位置を検出している。
【０００４】
特許文献２のクランプ装置においては、流体圧シリンダの出力ロッドの昇降動作に連動してエア通路を開閉する機構を設け、出力ロッドの上昇位置と下降位置とを検出可能に構成してある。
【０００５】
特許文献３のクランプ装置においては、クランプ対象物を受け止めるワーク受け台が独立に設けられている。ワーク受け台は、エア噴出口が形成されたパット部材と、このパット部材をクランプ対象物側に弾性支持する外筒部材とを備えている。パット部材が突出位置にある場合は、エア噴出口から加圧エアが噴出し、クランプ装置がクランプ駆動されてクランプ対象物によりパット部材が押圧されて退入すると、外筒部材にエア噴出口が塞がれて加圧エアの圧力が上昇してクランプ状態になったことを検出する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００１−８７９９１号公報
【特許文献２】特開２００３−３０５６２６号公報
【特許文献３】特開２００９−１２５８２１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献１のクランプ装置では、流体圧シリンダのピストン部材から操作ロッドを外部に突出させ、その操作ロッドの下端部に設けた被検出部の上昇位置と下降位置を２つの位置センサで検出するため、流体圧シリンダの下側に被検出部の移動と位置センサの設置のための検出スペースが必要となるため、クランプ装置（つまり、流体圧シリンダ）が大型化するという問題がある。
【０００８】
特許文献２のクランプ装置においては、出力ロッドの上昇位置と下降位置とを検出する機構をクランプ本体の外側に構成する。そのため、特許文献１のクランプ装置と同様に、クランプ本体の外部に検出スペースが必要となるから、クランプ装置をコンパクトに構成することができない。しかも、エア通路を開閉する検出具を検出孔に対して摺動自在に移動させる構造であるため、長期間使用した場合にエア通路を閉止する性能が低下する虞がある。
【０００９】
特許文献３のクランプ装置のワーク受け台のエア噴出口は、アンクランプ状態のとき、クランプ装置やクランプ対象物の近傍部に開口しているので、機械加工の切粉やクーラント（切削液）がエア噴出口に侵入して塞いでしまう虞がある。
【００１０】
本発明の目的は、出力部材が所定の位置に達したことをクランプ本体内のエア通路のエア圧の圧力変化を介して確実に検知可能で小型化可能な流体圧シリンダ及びクランプ装置を提供すること、出力部材の所定の位置を検出する信頼性や耐久性を向上し得る流体圧シリンダ及びクランプ装置を提供すること、等である。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
請求項１の流体圧シリンダは、シリンダ本体と、このシリンダ本体に進退可能に装備された出力部材と、この出力部材を進出側と退入側の少なくとも一方に駆動する為の流体室とを有する流体圧シリンダにおいて、前記シリンダ本体内に形成され且つ一端部に加圧エアが供給され他端部が外界に連通したエア通路と、このエア通路を開閉可能な開閉弁機構とを備え、前記開閉弁機構は、前記シリンダ本体に形成した装着孔に進退可能に装着され且つ先端部が前記流体室に突出する弁体と、この弁体が当接可能な弁座と、前記流体室の流体圧によって前記弁体を前記出力部材側に進出させた状態に保持する流体圧導入室と、前記流体室と前記流体圧導入室とを連通させる流体圧導入路とを備え、
前記出力部材が所定の位置に達したときに、前記出力部材により前記弁体を移動させて前記開閉弁機構の開閉状態を切り換え、前記エア通路のエア圧を介して前記出力部材が前記所定の位置に達したことを検知可能に構成したことを特徴としている。
【００１２】
請求項２の流体圧シリンダは、請求項１の発明において、前記流体室に流体圧が供給された状態において、前記開閉弁機構は前記弁体が前記弁座から離隔した開弁状態を維持し、前記流体室の流体圧がドレン圧に切り換えられ且つ前記出力部材が所定の位置に達した時に、前記開閉弁機構は、前記弁体が前記弁座に当接した閉弁状態に切り換えられることを特徴としている。
【００１３】
請求項３の流体圧シリンダは、請求項１の発明において、前記流体室に流体圧が供給されている場合、前記開閉弁機構は前記弁体が前記弁座に当接した閉弁状態を維持し、前記流体室の流体圧がドレン圧に切り換えられ且つ前記出力部材が所定の位置に達した時に、前記開閉弁機構は、前記弁体が前記弁座から離隔した開弁状態に切り換えられることを特徴としている。
【００１４】
請求項４の流体圧シリンダは、請求項２の発明において、前記開閉弁機構は、前記シリンダ本体に形成された前記装着孔に挿入螺合され且つ前記弁体が進退可能に挿入されたキャップ部材を備え、前記キャップ部材に、前記出力部材側端部に前記弁座が形成され、前記キャップ部材と前記弁体との間に前記流体圧導入室が形成されたことを特徴としている。
【００１５】
請求項５の流体圧シリンダは、請求項４の発明において、前記弁体は、弁体本体と、この弁体本体に外嵌状に装着され且つ前記弁座に接近・離隔可能な可動弁体とを備え、前記弁体本体と前記可動弁体との間にシール部材が設けられたことを特徴としている。
請求項６の流体圧シリンダは、請求項１の発明において、前記開閉弁機構の流体圧導入路は、前記弁体に貫通状に形成されたことを特徴としている。
【００１６】
請求項７の流体圧シリンダは、請求項１の発明において、前記開閉弁機構は、前記弁体を前記出力部材側に弾性付勢する弾性部材を有することを特徴としている。
請求項８の流体圧シリンダは、請求項１の発明において、前記所定の位置が、前記出力部材の上限位置、作動中間位置、下限位置のうちの何れかの位置であることを特徴としている。
【００１７】
請求項９のクランプ装置は、前記出力部材からなるクランプロッドを備え、請求項８に記載の流体圧シリンダによりクランプロッドを駆動するように構成したことを特徴としている。
【発明の効果】
【００１８】
請求項１の流体圧シリンダによれば、クランプ本体内のエア通路を開閉する開閉弁機構を設け、この開閉弁機構は、弁体と弁座と流体圧導入室と流体圧導入路とを備え、弁体をクランプ本体に形成した装着孔に組み込むことで、開閉弁機構をクランプ本体内に組み込むことができるため、流体圧シリンダを小型化することができる。
【００１９】
前流体圧シリンダの流体室の流体圧を、開閉弁機構の流体圧動入室に流体圧導入路を介して導入可能に構成し、出力部材が所定の位置に達しない状態では、流体室の流体圧を利用して弁体を流体室側に突出した状態に保持することができ、開閉弁機構の開閉状態を保持することができる。流体室の流体圧を利用して弁体を付勢するため、信頼性と耐久性の面で有利である。
出力部材が所定の位置に達したとき、出力部材により弁体を移動させて開閉弁機構の開閉状態を確実に切り換えるため、前記エア通路のエア圧を介して出力部材の所定の位置を確実に検知可能である。
【００２０】
請求項２のクランプ装置によれば、出力部材が所定の位置に達したことを、エア通路が連通した状態から遮断された状態に変化したエア圧を介して検知することができる。
請求項３のクランプ装置によれば、出力部材が所定の位置に達したことを、エア通路が遮断された状態から連通した状態に変化したエア圧を介して検知することができる。
【００２１】
請求項４のクランプ装置によれば、開閉弁機構をクランプ本体内にコンパクトに組み込むことができる。
請求項５のクランプ装置によれば、本体部が移動するときに、シール部材により本体部と弁部材との間に摩擦力が発生するので、本体部の移動に追従して弁部材を移動させることができる。
【００２２】
請求項６のクランプ装置によれば、流体圧導入路をクランプ本体に形成する必要がなく、開閉弁機構をコンパクトに構成することができる。
請求項７のクランプ装置によれば、流体室の流体圧がドレン圧に切り換えられたとき、出力部材が所定の位置に達するまでは、開閉弁機構の開閉状態を維持することができる。
【００２３】
請求項８のクランプ装置によれば、出力部材が、上限位置、作動途中位置、下限位置のうちの何れかの位置に達したことを確実に検知することができる。
請求項９のクランプ装置によれば、流体圧シリンダによりクランプロッドを駆動する形式のクランプ装置において請求項１と同様の効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の実施例１のクランプ装置（アンクランプ状態）の断面図である。
【図２】図１のａ部の拡大図である。
【図３】図１のｂ部の拡大図である。
【図４】クランプ装置（上昇限界直前位置）の断面図である。
【図５】図４のＶ−Ｖ線断面図である
【図６】図５のＶＩ−ＶＩ線断面図である。
【図７】図４のｃ部の拡大図である。
【図８】実施例１のクランプ装置（クランプ状態）の要部断面図である。
【図９】図８のｄ部の拡大図である。
【図１０】図８のｅ部の拡大図である。
【図１１】実施例２の第２開閉弁機構（開弁状態）の断面図である。
【図１２】図１１の開閉弁機構（閉弁状態）の断面図である。
【図１３】実施例３のシリンダ本体要部と第２開閉弁機構（開弁状態）の断面図である。
【図１４】実施例３のシリンダ本体要部と開閉弁機構（閉弁状態）の断面図である。
【図１５】実施例４のシリンダ本体要部と開閉弁機構（開弁状態）の断面図である。
【図１６】実施例４のシリンダ本体要部と開閉弁機構（閉弁状態）の断面図である。
【図１７】実施例５のクランプ装置（アンクランプ状態）の断面図である。
【図１８】図１７のｆ部の拡大図である。
【図１９】図１７のｇ部の拡大図である。
【図２０】実施例５のクランプ装置（上昇限界直前位置）の断面図である。
【図２１】図２０のｈ部の拡大図である。
【図２２】実施例５のクランプ装置の（クランプ状態）の断面図である。
【図２３】図２２のｉ部の拡大図である。
【図２４】図２２のｊ部の拡大図である。
【図２５】実施例６のクランプ装置（アンクランプ状態）の断面図である。
【図２６】図２５のｋ部の拡大図である。
【図２７】クランプ状態における図２６相当図である。
【図２８】実施例７のクランプ装置（アンクランプ状態）の断面図である。
【図２９】実施例７のクランプ装置（アンクランプ状態）の断面図である。
【図３０】図２８のｍ部の拡大図である。
【図３１】実施例７のクランプ装置（クランプ状態）の断面図である。
【図３２】図３１のｎ部の拡大図である。
【図３３】実施例８のクランプ装置（アンクランプ状態）の断面図である。
【図３４】図３３のｐ部の拡大図である。
【図３５】実施例８のクランプ装置（クランプ状態）の断面図である。
【図３６】図３５のｑ部の拡大図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下、本発明を実施するための形態について、実施例に基づいて説明する。
この実施例は、流体圧シリンダとしての油圧シリンダにより出力部材（クランプロッド）を駆動するように構成したクランプ装置に本発明を適用した場合の例である。
【実施例１】
【００２６】
先ず、クランプ装置の全体構成について説明する。
図１〜図１０に示すように、クランプ装置１は、パレット等のベース部材２に上方へ突出状に組付けられている。クランプ装置１は、ベース部材２の固定面２ａにワーク等のクランプ対象物を固定解除可能に固定するものである。以下、「油圧」（流体圧）は圧縮状態の油を意味する。
【００２７】
クランプ装置１は、鉛直姿勢の油圧シリンダ３（流体圧シリンダ）と、出力部材４と、油圧シリンダ３のシリンダ本体１０に形成され且つ一端部に加圧エアが供給され他端部が外界に連通した第１，第２エア通路２１，２２と、この第１，第２エア通路２１，２２を夫々開閉可能な第１，第２開閉弁機構３０，５０とを有する。
第１開閉弁機構３０は、第１エア通路２１のエア圧を介して、出力部材４が上昇限界位置にあることを検出する為のものである。第２開閉弁機構５０は、第２エア通路２２のエア圧を介して、出力部材４が下降限界位置にあることを検出する為のものである。尚、出力部材４の上昇限界位置は、「出力部材の所定の位置」に相当する。同様に、出力部材４の下降限界位置は、「出力部材の別の所定の位置」に相当する。
【００２８】
次に、シリンダ本体１０について説明する。
図１，図４，図６，図８に示すように、シリンダ本体１０は、シリンダ部材１１と、シリンダ部材１１の上端に固定された上端壁部材１２と、シリンダ部材１１の下端に固定された下端壁部材１３などを備えている。ベース部材２には、上端開放状の取付穴２ｂが形成され、シリンダ本体１０のシリンダ部材１１と下端壁部材１３が取付穴に内嵌されている。上端壁部材１２の下端面の一部が固定面２ａに当接し、上端壁部材１２が複数のボルト孔１２ａに通す複数（例えば、４本）のボルトによりベース部材２に固定されている。
【００２９】
上端壁部材１２には、出力部材４が挿通する挿通孔が形成され、この挿通孔は下部の第１挿通孔１２ｂと、上部の第２挿通孔１２ｃとを有し、第２挿通孔１２ｃは第１挿通孔１２ｂよりも少し小径である。第２挿通孔１２ｃの上端部分には環状のシール取付凹部１２ｄが形成されている。シリンダ部材１１には、第１挿通孔１２ｂの下端に連なり且つ第１挿通孔１２ｂよりも大径のシリンダ孔１１ａが形成されている。上端壁部材１２の下端部の筒状部分１２ｅがシリンダ孔１１ａの上端部に内嵌され、下端壁部材１３の上端部の突出部分１３ａがシリンダ孔１１ａの下端部に内嵌され、上端壁部材１２と下端壁部材１３は、シリンダ部材１１に複数（例えば、６本）のボルトにより夫々固定されている。
【００３０】
次に、出力部材４について説明する。
図１，図４，図６，図８に示すように、出力部材４はクランプ装置１のクランプロッド（つまり、ピストンロッド部材４ａ）である。この出力部材４の上端部には水平姿勢のクランプアーム４ｂの一端部分が固定されている。ピストンロッド部材４ａは、シリンダ本体１０に軸心方向に進退可能に装備されている。ピストンロッド部材４ａは、ピストンロッド部４ｃと、その下端部分に固定されたピストン部４ｐとを有する。
【００３１】
ピストンロッド部４ｃは、第２挿通孔１２ｃを油密に摺動自在に挿通する小径ロッド部４ｄと、この小径ロッド部４ｄの下端に連なり且つ第１挿通孔１２ｂに小さな環状隙間を空けて挿通可能な大径ロッド部４ｅとを有する。ピストン部４ｐは、シリンダ孔１１ａに油密に摺動自在に装着されている。小径ロッド部４ｄの一部がシリンダ本体１０から上方へ突出している。小径ロッド部４ｄの上端部にクランプアーム４ｂがボルトにより固定されている。尚、クランプアーム４ｂとしては、クランプ対象物の厚さに対応するサイズ（特に、上下方向の厚さ）のものが使用される。
【００３２】
ピストンロッド部材４ａが上昇限界位置（アンクランプ位置）（図１参照）に達したとき、ピストン部４ｐが上端壁部材１２の下面に当接し、大径ロッド部４ｅが第１挿通孔１２ｂに挿入状態になる。ピストンロッド部材４ａが下降限界位置（クランプ位置）（図８参照）に達したとき、ピストン部４ｐが下端壁部材１３の上面に当接状態になる。尚、シリンダ本体１０には、油密に封止する為のシール部材１０ａ〜１０ｃが設けられ、ピストン部４ｐの外周部にはシール部材４ｓが装着されている。シール取付凹部１２ｄには、小径ロッド部４ｄの外周面に接触する環状のダストシール１２ｆが装着されている。
【００３３】
シリンダ本体１０内には、ピストン部４ｐの上側の環状のクランプ油室１４と、ピストン部４ｐの下側のアンクランプ油室１５とが設けられ、クランプ油室１４は第１挿通孔１２ｂ内に延びる筒状の油室部分である筒部１４ａを有する。
これらクランプ用油室１４とアンクランプ油室１５とは、図示外の油路により油圧供給源５に接続されている。クランプ油室１４に油圧を供給し、アンクランプ油室１５から油圧を抜くと、ピストンロッド部材４ａは下降方向へクランプ駆動され、下降限界位置においてクランプアーム４ｂがクランプ対象物をベース部材２の固定面２ａに押圧するクランプ状態になる。反対に、アンクランプ油室１５に油圧を供給し、クランプ油室１４から油圧を抜くと、ピストンロッド部材４ａは上昇方向へアンクランプ駆動される。
【００３４】
次に、第１エア通路２１について説明する。
図１，図４，図６，図８に示すように、第１エア通路２１は、上流側エア通路２１ａと、この上流側エア通路２１ａに、後述する第１開閉弁機構３０を介して接続された下流側エア通路２１ｂとを備えている。上流側エア通路２１ａの上流端はベース部材２に形成された第１エア供給路２１ｓに接続され、下流側エア通路２１ｂの下流端はベース部材２に形成された第１エア排出路２１ｅに接続されている。
【００３５】
上流側エア通路２１ａは、シリンダ部材１１と上端壁部材１２の内部に形成された鉛直のエア通路と、上端壁部材１２の内部に形成された水平なエア通路とを備えている。下流側エア通路２１ｂは、シリンダ部材１１と上端壁部材１２の内部に形成されている。
【００３６】
次に、第２エア通路２２について説明する。
図１，図４，図６，図８に示すように、第２エア通路２２の上流端はベース部材２に形成された第２エア供給通路２２ｓに接続され、第２エア通路２２の下流端は前記取付穴２ｂを介してベース部材２に形成された第２エア排出通路２２ｅに接続されている。第２エア通路２２の下流端部には、第２開閉弁機構５０が接続されている。第２エア通路２２は、シリンダ部材１１と下端壁部材１３の内部に形成された鉛直のエア通路と、下端壁部材１３の内部に形成された水平なエア通路とを備えている。
【００３７】
第１，第２エア供給路２１ｓ，２２ｓは、加圧エア供給源２１ｍ，２２ｍに夫々接続され、第１，第２エア供給路２１ｓ，２２ｓの途中部に、第１，第２圧力スイッチ２１ｎ，２２ｎ又は圧力センサが接続されている。第１，第２圧力スイッチ２１ｎ，２２ｎは、エア供給路２１ｓ，２２ｓの加圧エアの圧力が設定圧以上に昇圧したときにｏｆｆからｏｎ（又はｏｎからｏｆｆ）に切換わる。第１，第２エア排出路２１ｅ，２２ｅは外界に開放されている。
【００３８】
次に、第１開閉弁機構３０について説明する。
図２，図７，図９に示すように、第１開閉弁機構３０は、第１挿通孔１２ｂの上端部の外周側付近において上端壁部材１２の壁部の内部に配設され、第１エア通路２１の上流側エア通路２１ａの下流端部を開閉可能に設けられている。第１開閉弁機構３０は、弁体３１と、キャップ部材３２と、弁座３２ａと、油圧導入室３３（流体圧導入室）と、油圧導入路３４（流体圧導入路）と、内部のエア通路３５ａ〜３５ｆとを備え、上端壁部材１２の装着孔３６にキャップ部材３２と環状部材３７を介して組み込まれている。
【００３９】
装着孔３６は、上端壁部材１２に水平に貫通状に形成されている。装着孔３６の途中部に環状部材３７が固定的に装着され、その外周側がシール部材３７ｓによりシールされている。装着孔３６の開放側部分を塞ぐキャップ部材３２が螺合により固定され、シール部材３２ｓによりシールされている。
環状部材３７の円形壁部には装着孔３６の小径孔３６ａと同径の貫通孔３７ａが形成されている。弁体３１は、キャップ部材３２と環状部材３７の内部に形成される収容室と、貫通孔３７ａと、小径孔３６ａに水平方向へ移動可能に装着されている。
【００４０】
弁体３１は、先端部がクランプ用油室１４の筒状部１４ａに部分的に突出可能な弁体本体３８と、この弁体本体３８に可動に外嵌された可動弁体３９とで構成されている。弁体３１は、装着孔３６に対して水平方向に約1.0 〜2.0 ｍｍ程度移動可能である。可動弁体３９は、弁体本体３８に対して水平方向に相対的に約1.0 〜2.0 ｍｍ程度移動可能である。
【００４１】
弁体本体３８は、小径軸部３８ａと大径軸部３８ｂとを一体形成したものである。小径軸部３８ａが小径孔３６ａと貫通孔３７ａに挿通され、大径軸部３８ｂの基端側部分がキャップ部材３２の凹穴３２ｂに摺動自在に内嵌されている。可動弁体３９は、環状部材３７とキャップ部材３２との間の収容室において大径軸部３８ｂに外嵌されている。
小径軸部３８ａの外周側をシールするシール部材４０と、大径軸部３８ｂの外周側をシールするシール部材４１と、弁体本体３８と可動弁体３９との間をシールするシール部材４２も設けられている。
【００４２】
環状部材３７の外周部に上流側エア通路２１ａに連通した環状のエア通路３５ａが形成されている。このエア通路３５ａは環状部材３７の壁部内のエア通路３５ｂに連通されている。環状部材３７と可動弁体３９の間に、キャップ形状のエア通路３５ｃが形成され、キャップ部材３２には上記のエア通路３５ｃに連通可能な水平向きのエア通路３５ｄが形成されている。キャップ部材３２の外周部には、エア通路３５ｄに連通する環状のエア通路３５ｅと、このエア通路３５ｅに連通し且つ下流側エア通路２１ｂの上流端部に連通するエア通路３５ｆが形成されている。
【００４３】
可動弁体３９は小径筒部３９ａとテーパ筒部３９ｂとを有する。テーパ筒部３９ｂは、テーパ外周面を有する。キャップ部材３２の端面には上記のエア通路３５ｃ，３５ｄ間を開閉する為の環状弁座３２ａが形成されている。可動弁体３９のテーパ筒部３９ｂの端面には、環状弁座３２ａに当接・離隔可能な環状弁面３９ｖが形成されている。
【００４４】
小径筒部３９ａの先端内周部には、弁体本体３８側に僅かに突出した環状係合部３９ｃが形成され、弁体本体３８の大径軸部３８ｂの先端に僅かに小径に形成された係合軸部３８ｃに相対移動可能に外嵌されている。
【００４５】
油圧導入室３３が、前記凹穴３２ｂのうちのキャップ部材３２と弁体本体３８との間に形成され、弁体本体３８に貫通状に形成された油圧導入路３４を介して、クランプ油室１４の筒状部１４ａに接続されている。油圧導入路３４の先端部分には複数の分岐油路３４ａが形成されている。クランプ油室１４に油圧が供給されると、油圧導入路３４から油圧導入室３３に油圧が導入され、その油圧が弁体本体３８を進出方向（ピストンロッド部４ｃ側）へ付勢する。
【００４６】
次に、油圧シリンダ３と第１開閉弁機構３０の作用について説明する。
クランプ油室１４に油圧が供給され、ピストンロッド部材４ａが下降途中又は下降限界位置（クランプ状態）のとき、小径ロッド部４ｄが第１開閉弁機構３０に対向する。 そのため、第１開閉弁機構３０においては、図９に示すように、油圧導入室３３に導入された油圧を弁体３１が受圧して弁体本体３８が進出状態になり、弁面３９ｖが弁座３２ａから離隔して閉弁状態から開弁状態に切換わり、エア通路３５ａ〜３５ｆが連通状態となる。このとき、係合軸部３８ｃの段部により環状係合部３９ｃが奥方へ押動されるため、確実に閉弁状態から開弁状態になる。尚、閉弁状態から開弁状態への切換えが、「開閉状態の切換え」に相当する。
【００４７】
これに対して、クランプ装置１のクランプ用油室１４の油圧がドレン圧に切換えられ、アンクランプ油室１５に油圧が供給され、クランプ装置１がアンクランプ状態になったとき、図２に示すように、油圧導入室３３の油圧がドレン圧になり、ピストンロッド部材４ａの大径ロッド部４ｅにより弁体本体３８がキャップ部材３２側へ押動される。そして、弁体本体３８と可動弁体３９との間にはシール部材４０の摩擦力が作用するため、弁体本体３８と共に可動弁体３９も移動し、弁面３９ｖが弁座３２ａに当接して開弁状態から閉弁状態に切換わり、エア通路３５ｃとエア通路３５ｄの間が閉じられる。
【００４８】
この閉弁状態では、可動弁体３９に作用するエア圧によっても可動弁体３９が閉弁側へ付勢される。この閉弁状態への切換えにより、第１開閉弁機構３０よりも上流側において、上流側エア通路２１ａ内のエア圧が上昇するので、圧力スイッチ２１ｎによりピストンロッド部材４ａが上昇限界位置に達したことを検出することができる。尚、開弁状態から閉弁状態に切換えも、「開閉状態の切換え」に相当する。
【００４９】
図２の状態からピストンロッド部材４ａが下降開始したとき、図７示すように、可動弁体３９の位置は変化することなく、大径ロッド部４ｅの上端の環状テーパ面４ｔにより弁体本体３８の僅かの進出移動が許容され、係合軸部３８ｃの段部が環状係合部３９ｃに係合し、その後閉弁状態から図９に示す開弁状態へ切換わる。
【００５０】
次に、第２開閉弁機構５０について説明する。
図１、図３，図８、図１０に示すように、第２開閉弁機構５０は、第１開閉弁機構３０と同様の構造であるため、弁機構の構造については簡単に説明する。
第２開閉弁機構５０は下端壁部材１３の中央部分の装着孔５６に鉛直姿勢に配設され、第２開閉弁機構５０は、第２エア通路２２の下流端部を開閉可能に設けられている。第２開閉弁機構５０は、弁体５１と、キャップ部材５２と、弁座５２ａと、油圧導入室５３（流体圧導入室）と、油圧導入路５４（流体圧導入路）と、内部のエア通路５５ａ〜５５ｄとを備え、下端壁部材１３の鉛直の装着孔５６にキャップ部材５２と環状部材５７を介して組み込まれている
【００５１】
キャップ部材５２は、下端壁部材１３に螺合にて固定され、シール部材５２ｓでシールされている。環状部材５７は装着孔５６の途中部に固定されている。環状部材５７の水平壁には、装着孔５６の小径孔５６ａと同径の貫通孔５７ａが形成されている。
弁体５１は、弁体本体５８と可動弁体５９とを備えている。弁体本体５８は、小径軸部５８ａと、大径軸部５８ｂとを一体形成したものであり、大径軸部５８ｂがキャップ部材５２と環状部材５７とで形成された収容室５２ｂ内に収容され、小径軸部５８ａは小径孔５６ａと貫通孔５７ａを摺動自在に挿通して、下端壁部材１３の上端面から上方へ部分的に突出可能になっている。
【００５２】
大径軸部５８ｂの上端部には少し小径の係合軸部５８ｃが形成されている。可動弁体５９は、小径筒部５９ａと、大径部５９ｂとを有し、小径筒部５９ａの上端近傍部には、上記の係合軸部５８ｃに外嵌された環状係合部５９ｃが形成されている。
尚、小径軸部５８ａの外周側をシールするシール部材６０と、大径軸部５８ｂの外周側をシールシール部材６１と、大径軸部５８ｂと可動弁体５９間をシールするシール部材６２も設けられている。
【００５３】
内部のエア通路として、環状部材５７の外周部には第２エア通路２２の下流端部に連通した環状エア通路５５ａが形成されている。環状部材５７の壁部には環状エア通路５５ａに連通したエア通路５５ｂが形成されている。環状部材５７と可動弁体５９の間には、上記のエア通路５５ｂに連通したキャップ状のエア通路５５ｃが形成されている。キャップ部材５２には上記のエア通路５５ｃに連通可能なエア通路５５ｄが形成されている。キャップ部材５２の上端面には環状弁座５２ａが形成され、可動弁体５９の下面には環状弁座５２ａに当接・離隔可能な環状弁面５９ｖが形成されている。
【００５４】
次に、油圧シリンダ３と第２開閉弁機構５０の作用について説明する。
図１、図３に示すクランプ装置１がアンクランプ状態のとき、アンクランプ油室１５に油圧が充填されているため、油圧導入孔５４から油圧導入室５３へ油圧が導入され、油圧導入室５３の油圧により弁体５１が上方へ付勢されて上方へ移動し、環状係合部５９ｃと小径軸部５８ｃの段部の係合を介して、可動弁体５９も上方へ移動し、環状弁面５９ｖが環状弁座５２ａから離隔して開弁状態を保持する。
【００５５】
クランプ装置１のクランプ油室１４に油圧を供給し且つアンクランプ油室１５の油圧をドレン圧に切換えると、ピストンロッド部材４ａが下降限界位置まで下降し、クランプ装置１がアンクランプ状態からクランプ状態に切換えられ、ピストン部４ｐが下端壁部材１３の上面に当接状態になる。すると、図１０に示すように、弁体本体５８がピストン部４ｐにより下方へ押動され、シール部材６２の摩擦力を介して可動弁体５９も下方へ移動して、環状弁面５９ｖが環状弁座５２ａに当接して開弁状態から閉弁状態に切換えられる。その結果、第２エア通路２２のエア圧が上昇するため、圧力スイッチ２２ｎによりピストンロッド部材４ａが下降限界位置に移動してクランプ状態になったことを確実に検知することができる。
【００５６】
この油圧シリンダ１によれば、クランプ本体１０内のエア通路２１，２２を開閉する第１，第２開閉弁機構３０，５０を、シリンダ本体１０に形成した装着孔３６，５６に組み込むことで、第１，第２開閉弁機構３０，５０をクランプ本体１０内に組み込むことができるため、出力部材４の上昇限界位置と下降限界位置を検出可能な油圧シリンダ１を小型化することができる。
【００５７】
第１開閉弁機構３０では、クランプ油室１４内の油圧を油圧導入室３３に導入し、その油圧を弁体３１に作用させて、弁体３１を出力部材４側へ突出状態に保持できるため、信頼性と耐久性の面で有利である。第２開閉弁機構についても同様である。
出力部材４が所定の位置に達したときに、出力部材４により弁体３１，５１を移動させて第１，第２開閉弁機構３０，５０の開閉状態を切換えるため、エア通路２１，２２のエア圧を介して出力部材４の所定の位置を確実に検知することができる。
【実施例２】
【００５８】
実施例１の第２開閉弁機構５０を部分的に変更した第２開閉弁機構５０Ａについて説明する。但し、変更部分についてのみ説明し、同様の部材に同じ符号を付して説明を省略する。図１１、図１２に示すように、弁体本体５８Ａの下端部分に下端開放の凹穴５８ｄであって油圧導入室５３に開口した凹穴５８ｄが形成され、この凹穴５８ｄと油圧導入室５３に圧縮コイルスプリング５３ａが装着された。弁体本体５８Ａは、油圧導入室５３の油圧によって上方へ付勢されると共に、圧縮コイルスプリング５３ａによって上方へ付勢されている。
【００５９】
圧縮コイルスプリング５３ａを設けたため、アンクランプ状態からクランプ状態へ切換える際に、アンクランプ油室１５に充填される油圧の圧力が立ち上がるまでの過渡時における、弁体５１の作動確実性を高めることができる。尚、第１開閉弁機構３０にも、上記と同様に、圧縮スプリングを組み込んでもよい。その他、実施例１の油圧シリンダと同様の効果が得られる。
【実施例３】
【００６０】
実施例１の第２開閉弁機構５０を部分的に変更した第２開閉弁機構５０Ｂについて説明する。但し、変更部分についてのみ説明し、同様の部材に同じ符号を付して説明を省略する。図１３、図１４に示すように、前記環状部材５７は省略されている。弁体５１Ｂが、弁体本体５８と、この弁体本体５８に可動に外嵌された可動弁体５９Ｂとで構成されている。弁体本体５８は、小径軸部５８ａと大径軸部５８ｂとを一体形成したものである。
【００６１】
内部のエア通路として、可動弁体５９Ｂの外周側に形成され且つ第２エア通路２２の下流端に連通した環状エア通路５５ｇと、キャップ部材５２に縦向きに貫通状に形成され且つ環状エア通路５５ｇに連通可能なエア通路５５ｈとが設けられている。キャップ部材５２の上端面に環状弁座５２ａが形成され、可動弁体５９Ｂの下端面に環状弁面５９ｖが形成されている。図示のように、シール部材６０〜６２が設けられている。
【００６２】
図１３に示すアンクランプ状態のとき、アンクランプ油室１５に油圧が供給されるため、油圧導入室５３に導入される油圧により、弁体本体５８と可動弁体５９Ｂとが上方へ付勢されて上昇限界位置になるため、環状弁面５９ｖが環状弁座５２ａから離隔して開弁状態になる。
【００６３】
上記とは反対に、図１４に示すように、クランプ油室１４に油圧が供給され、アンクランプ油室１５の油圧が抜かれると、ピストンロッド部材４ａが下降限界位置まで下降し、ピストン部４ｐが下端壁部材１３の上面に当接する。その結果、弁体本体５８が下降し、可動弁体５９Ｂがシール部材６２の摩擦力を介して弁体本体５８と一体的に下降し、環状弁面５９ｖが環状弁座５２ａに当接して閉弁状態になる。そのため、第２エア通路２２のエア圧が上昇するので、圧力スイッチ２２ｎによりピストンロッド部材４ａが下降限界位置になったことを検出することができる。その他、実施例１の油圧シリンダと同様の効果が得られる。
【実施例４】
【００６４】
実施例３の第２開閉弁機構５０Ｂを部分的に変更した第２開閉弁機構５０Ｃについて説明する。但し、変更部分についてのみ説明し、同様の部材に同じ符号を付して説明を省略する。図１５、図１６に示すように、前記環状部材５７は省略されている。
弁体５１Ｃは、弁体本体５８と可動弁体５９Ｂとを備えている。キャップ部材５２Ｃの内部にカップ状のカップ部材５２ｃが固定され、弁体本体５８の大径軸部５８ｂがカップ部材５２ｃの収容穴に摺動自在に装着されている。
【００６５】
キャップ部材５２Ｃとカップ部材５２ｃの上端面に環状弁座５２ａが形成され、可動弁体５９Ｂの下端に環状弁面５９ｖが形成されている。内部のエア通路として、可動弁体５９Ｂの外周側の環状エア通路５５ｇと、カップ部材５２ｃとキャップ部材５２Ｃの間の環状エア通路５５ｉと、キャップ部材５２Ｃの底壁に形成され且つ環状エア通路５５ｉに連通したエア通路５５ｊとが形成されている。尚、エア通路５５ｊは第２エア排出路２２ｅを介して外界に開放されいる。
【００６６】
図１５に示すように、アンクランプ状態のときは、アンクランプ油室１５の油圧が油圧導入室５３に導入されるため、第２開閉弁機構５０Ｂと同様に、環状弁面５９ｖが環状弁座５２ａから離隔して開弁状態となる。クランプ状態のときには、第２開閉弁機構５０Ｂと同様に、環状弁面５９ｖが環状弁座５２ａに当接して閉弁状態になる。この第２開閉弁機構５０Ｃでは、部品の精度要求が緩和されるため、製作面で有利である。その他、実施例１の油圧シリンダと同様の効果が得られる。
【実施例５】
【００６７】
このクランプ装置１Ｄにおいては、実施例１の第１開閉弁機構３０の代わりに、第１開閉弁機構３０Ｄが設けられ、実施例１の第２開閉弁機構５０の代わりに、第２開閉弁機構５０Ｄが設けられ、その他の構成は、実施例と同様であるので、同様の部材に同一符号を付して説明を省略する。
【００６８】
前記第１開閉弁機構３０は、出力部材４が上昇限界位置のとき閉弁状態になり、出力部材４が下降限界位置のとき開弁状態になる。しかし、この第１開閉弁機構３０Ｄは、出力部材４が上昇限界位置のとき開弁状態になり、出力部材４が下降限界位置のとき閉弁状態になる。図１７〜図２４に示すように、第１開閉弁機構３０Ｄは、キャップ部材３２と、環状部材３７Ｄと、弁体３１Ｄと、油圧導入室３３と、油圧導入路３４と、内部のエア通路３５ａ、３５ｂ、３５ｇ、３５ｈとを備え、上端壁部材１２に形成した水平向きの装着孔３６に装着したものである。弁体３１Ｄは弁体本体３８のみで構成され、弁体本体３８は、小径軸部３８ａと大径軸部３８ｂとを一体形成したものである。
大径軸部３８ｂはキャップ部材３２と環状部材３７Ｄで形成された収容室３２ｂに可動に収容され、小径軸部３８ａは、環状部材３７の貫通孔３７ａと、装着孔３６の小径孔３６ａとに摺動自在に挿通している。シール部材３２ｓ、４０、４１も設けられている。
【００６９】
内部のエア通路として、上流側エア通路２１ａに連通し且つ環状部材３７の外周部に形成されたエア通路３５ａと、環状部材３７Ｄの壁部に形成されたエア通路３５ｂと、このエア通路３５ｂに連通するように環状部材３７Ｄの内周部に形成された環状のエア通路３５ｇと、キャップ部材３２と環状部材３７の間に形成され且つ下流側エア通路２１ｂの上流端に連通したエア通路３５ｈとが形成されている。弁体本体３８の大径軸部３８ｂの端面には環状弁面３８ｃが形成され、環状部材３７Ｄの端面には環状弁面３８ｃに当接・離隔可能な環状弁座３７ｂが形成されている。
【００７０】
図１８に示すように、クランプ装置１がアンクランプ状態で、ピストンロッド部材４ａが上昇限界位置のとき、ピストンロッド部材４ａの大径ロッド部４ｅで弁体本体３８がキャップ部材３２側へ押動され、環状部材３７Ｄが移動しないため、環状弁面３８ｃが環状弁座３７ｂから離隔して開弁状態になる。その結果、第１エア通路２１の上流側エア通路２１ａ内のエア圧が低下するため、出力部材４が上昇限界位置に達したことを圧力スイッチ２１ｎにより検出することができる。出力部材４が僅かに下降した際にも、図２１に示すように、閉弁状態が維持される。
【００７１】
上記とは反対に、クランプ状態になり、クランプ油圧１４に油圧が供給されると、図２３に示すように、油圧導入路３４から油圧導入室３３に油圧が導入され、弁体本体３８が出力部材４（小径ロッド部４ｄ）側へ進出するため、環状弁面３８ｃが環状弁座３７ｂに当接して閉弁状態になる。その結果、上流側エア通路２１ａのエア圧が上昇するため、出力部材４が圧力スイッチ２１ｎにより上昇限界位置から下降したことを検出することができる。
【００７２】
次に、第２開閉弁機構５０Ｄについて説明する。
図１９に示すように、第２開閉弁機構５０Ｄは、キャップ部材５２と、環状部材５７Ｄと、弁体５１と、油圧導入室５３と、油圧導入路５４と、内部のエア通路５５ａ、５５ｂ、５５ｇ、５５ｈとを備え、下端壁部材１３に形成した鉛直きの装着孔５６に装着されている。弁体５１は弁体本体５８のみで構成され、弁体本体５８は、小径軸部５８ａと大径軸部５８ｂとを一体形成したものである。大径軸部５８ｂはキャップ部材５２と環状部材５７Ｄで形成された収容室５２ｂに可動に収容され、小径軸部５８ａは、環状部材５７Ｄの貫通孔５７ａと、装着孔５６の小径孔５６ａとに摺動自在に挿通している。シール部材５２ｓ、６０、６１も設けられている。
【００７３】
内部のエア通路として、第２エア通路２２に連通するように環状部材５７Ｄの外周部に形成されたエア通路５５ａと、このエア通路５５ａに連通するように環状部材５７Ｄの壁部に形成されたエア通路５５ｂと、このエア通路５５ｂに連通するように環状部材５７Ｄの内周部に形成された環状のエア通路５５ｇと、キャップ部材５２と環状部材５７Ｄ間に形成され且つ前記第２エア排出路２２ｅに連通したエア通路５５ｈとが形成されている。弁体本体５８の大径軸部５８ｂの端面には環状弁面５８ｃが形成され、環状部材５７Ｄの端面には環状弁面５８ｃに当接・離隔可能な環状弁座５７ｂが形成されている。
【００７４】
図１９に示すように、クランプ装置１Ｄがアンクランプ状態で、アンクランプ油室１５に油圧が供給された状態で、ピストンロッド部材４ａが下昇限界位置でないとき、油圧導入路５４から油圧導入室５３に油圧が導入され、弁体本体５８が上方へ僅かに進出移動するため、環状弁面５８ｃが環状弁座５７ｂに当接して閉弁状態になる。その結果、第２エア通路２２のエア圧が上昇するため、出力部材４が下降限界位置から上昇したことを圧力スイッチ２２ｎにより検出する検出することができる。
【００７５】
一方、図２２、図２４に示すように、クランプ油室１４に油圧が供給されてクランプ状態になると、ピストンロッド部材４ａが下降限界位置まで下降し、ピストン部４ｐが下端壁部材１３の上面に当接し、弁体本体５８がキャップ部材５２側へ押動され、環状部材５７Ｄが移動しないため、環状弁面５８ｃが環状弁座５７ｂから離隔し、開弁状態になる。その結果、第２エア通路２２の内のエア圧が低下するため、出力部材４が下降限界位置に達したことを圧力スイッチ２２ｎにより検出することができる。その他、実施例１の油圧シリンダと同様の効果が得られる。
【実施例６】
【００７６】
クランプ装置に適用される油圧シリンダ３Ｅに本発明を適用した場合の例である。
図２５〜図２７に示すように、クランプ装置１Ｅの油圧シリンダ３Ｅは、シリンダ本体７０と、出力部材７３と、クランプ油室７４、アンクランプ油室７５と、開閉弁機構７６と、加圧エアが供給されるエア通路８５ｓと、加圧エアが排出されるエア通路７７などを備えている。尚、図２５はクランプ装置がクランプ状態のときの油圧シリンダ３Ｅを示す。この油圧シリンダ３Ｅは、ワークパレット等のベース部材７８の凹穴７８ａに嵌入した状態で使用される。クランプ油室７４とアンクランプ油室７５は、油圧供給源に接続されている。エア通路８５ｓは、エア供給通路（図示外）を介して加圧エア供給源に接続され、エア供給通路には、圧力スイッチ又は圧力センサが接続されている。エア通路７７は外界に開放されている。
【００７７】
出力部材７３は、ロッド部７３ａと、ピストン部７３ｂとを一体形成したものである。シリンダ本体７０は、シリンダ部材７１と上端壁部材７２とを有する。
開閉弁機構７６は、前記の開閉弁機構５０Ｄと類似の構造のものであるので簡単に説明する。開閉弁機構７６は、ピストン部７３ｂに対向するように上端壁部材７２の鉛直向きの装着孔７２ａに装着されている。開閉弁機構７６は、キャップ部材７９と、弁体８０と、環状部材８１と、油圧導入室８２と、油圧導入路８３と、内部のエア通路８５ａ，８５ｂ，８５ｃなどを備えている。
【００７８】
弁体８０は、小径軸部８０ａと大径軸部８０ｂとを一体形成したものである。大径軸部８０ｂは上端壁部材７２に形成した穴に可動に挿入されてシール部材８４でシールされている。小径軸部８０ａは、環状部材８１の貫通孔８１ａとキャップ部材７９の挿通孔７９ａとに摺動自在に挿通され、上端壁部材７２の下面から突出可能である。小径軸部８０ａとキャップ部材７９間をシールするシール部材８５も設けられている。
【００７９】
内部のエア通路として、エア通路８５ｓに連通した環状のエア通路８５ａと、このエア通路８５ａに連通可能で且つ環状部材８１の内周部に形成された環状のエア通路８５ｂと、このエア通路８５ｂに連通し且つ環状部材８１の壁部に形成されたエア通路８５ｃであって排出用のエア通路７７に連通したエア通路８５ｃとが形成されている。環状部材８１の上面には環状弁座８１ａが形成され、大径軸部８０ｂの下端には環状弁座８１ａに当接・離隔可能な環状弁面８０ｖが形成されている。
【００８０】
アンクランプ油室７５に油圧を供給し、クランプ油室７４の油圧を抜いたアンクランプ状態においては、図２６に示すように、油圧が油圧導入路８３から油圧導入室８２に導入され、その油圧を受圧する弁体８０が下方へ移動し、環状弁面８０ｖが環状弁座８１ａに当接して閉弁状態になる。その結果、エア通路８５ｓ内のエア圧が高くなるから、圧力スイッチ又は圧力センサにより、上昇限界位置から下降したことを検出することができる。
【００８１】
上記とは反対に、クランプ油室７４に油圧を供給し、アンクランプ油室７５から油圧を抜いたクランプ状態においては、図２７に示すように、出力部材７３が上昇限界位置に達し、ピストン部７３ｂで弁体８０が上方へ押動されるため、環状弁面８０ｖが環状弁座８１ａから離隔して開弁状態となり、エア通路７６のエア圧が低下するため、圧力スイッチ又は圧力センサにより、クランプ状態になったことを検出することができる。その他、実施例１の油圧シリンダと同様の効果が得られる。
【実施例７】
【００８２】
この実施例に係るクランプ装置 について、図２８〜図３２に基づいて説明する。
このクランプ装置１Ｆにおいては、出力部材４Ｆが上昇限界位置から下降する下降前期に、出力部材４Ｆが軸心回りに９０°ツイストし、その後ツイストすることなく下降限界位置に移動してクランプ状態となる。また、クランプ状態から出力部材４Ｆが上昇する上昇前期には出力部材がツイストすることなく上昇し、その後上昇の後期に出力部材４Ｆが軸心回りに９０°ツイストしアンクランプ状態になる。
【００８３】
油圧シリンダ３Ｆは、出力部材４Ｆ（クランプロッド、つまり、ピストンロッド部材９０）を有し、出力部材４Ｆの上端部にクランプアーム９１が固定されている。シリンダ本体９２は、シリンダ孔９３を有し、シリンダ本体９２の下端壁部材９４には、ロッド挿入穴９４ａが形成されている。
ピストンロッド部材９０の中段部にはシリンダ孔９３内を摺動するピストン部９０ａが形成され、シリンダ孔９３内において、ピストン部９０ａの上側にはクランプ油室９５が形成され、ピストン部９０ａの下側にはアンクランプ油室９６が形成されている。
【００８４】
ピストンロッド部材９０をツイストさせるツイスト機構１００は、アンクランプ油室９６内においてピストンロッド部材９０の外周部に形成した複数のカム溝１０１と、下端壁部材９４に保持されて複数のカム溝１０１に夫々係合した複数の鋼球１０３とを備えている。カム溝１０１は、その上半部の鉛直向きの直線溝１０１ａと、この直線溝１０１ａの下端に連なる螺旋溝１０１ｂとを有する。
【００８５】
このクランプ装置１Ｆには、ピストンロッド部材９０がアンクランプ状態からクランプ状態に移行する（ピストンロッド部材９０が下降する）際に、ピストンロッド部材９０がツイスト動作を完了したことを検出する為の開閉弁機構５０Ｆが設けられている。
この開閉弁機構５０Ｆは、前記実施例１の第２開閉弁機構５０とほぼ同様の構造であるので、同様の部材に同じ符号を付して簡単に説明する。
【００８６】
この開閉弁機構５０Ｆは、下端壁部材９４に水平方向に向けて形成された装着孔５６と、弁体５１と、キャップ部材５２と、環状部材５７と、油圧導入室５３と、油圧導入路５４とを備えている。弁体５１は、弁体本体５８と可動弁体５９とで構成され、可動弁体５９は環状係合部を有し、弁体本体５８は小径軸部を有する。
下端壁部材９４に形成されたエア通路２３はエア供給路を介してエア供給源に接続され、エア供給路には圧力スイッチ又は圧力センサが接続されている。下端壁部材９４に形成された排出用のエア通路２４は外界に開放されている。
【００８７】
開閉弁機構５０Ｆの内部のエア通路として、エア通路２３に連通するように環状部材５７の外周部に形成された環状エア通路５５ａと、環状部材５７に形成されたエア通路５５ｂと、環状部材５７と可動弁体５９との間に形成されたキャップ状のエア通路５５ｃと、このエア通路５５ｃに連通可能にキャップ部材５２に形成され且つ排出用エア通路２４に連通されたエア通路５５ｄとが形成されている。キャップ部材５２の端面には環状弁座５２ａが形成され、可動弁体５９には環状弁座５２ａに当接・離隔可能な環状弁面５９ｖが形成されている。
【００８８】
アンクランプ油室９６内において、ピストンロッド部材９０の外周部には、前記カム溝１０１と同様の検出用溝１０２であって、開閉弁機構５０Ｆの弁体本体５８の半球状の先端部が係合する検出用溝１０２が形成されている。検出用溝１０２はその上半部の直線溝１０２ａと、この直線溝１０２ａの下端に連なる螺旋溝１０２ｂとを有する。螺旋溝１０２ｂは深く形成され、直線溝１０２ａは螺旋溝１０２ｂの約１／２程度の深さに形成されている。アンクランプ状態のとき、アンクランプ油室９６の油圧が油圧導入路５４から油圧導入室５３に導入されて、弁体本体５８の先端部が螺旋溝１０２ｂへ突出する。そのため、図２９、図３０に示すように、環状弁面５９ｖが環状弁座５２ａから離隔して開弁状態となる。その結果、エア通路２３のエア圧が低下する。
【００８９】
アンクランプ油室９６の油圧を抜きつつ、クランプ油室９５に油圧を供給していくと、ピストンロッド部材９０が下降し、図３１、図３２に示すように、弁体本体５８の先端が直線溝１０２ａに係合した状態になる。すると、弁体本体５８がピストンロッド部材９０でキャップ部材５２側へ押動されるため、環状弁面５９ｖが環状弁座５２ａに当接して閉弁状態になる。その結果、エア通路２３の上流側のエア供給通路のエア圧が上昇するため、圧力スイッチ又は圧力センサで検出することができる。つまり、ピストンロッド部材９０のツイスト動作完了位置を圧力スイッチの信号に基づいて確実に検知することができる。尚、ピストンロッド部材９０のツイスト動作完了位置が、「出力部材の所定の位置」に相当する。その他、実施例１の油圧シリンダと同様の効果が得られる。
【実施例８】
【００９０】
この実施例８に係るクランプ装置１Ｇについて、図３３〜図３６に基づいて説明する。このクランプ装置１Ｇは、実施例７のクランプ装置１Ｆと同様のものであるが、開閉弁機構３０Ｇの構造が相違している。そこで、実施例７のクランプ装置１Ｆと同様の部材に同じ符号を付して説明を省略し、開閉弁機構３０Ｇについて説明する。
この開閉弁機構３０Ｇは、実施例５の第１開閉弁機構３０Ｄと同様のものであるので同様の部材に同じ符号を付して簡単に説明する。前記実施例７の開閉弁機構５０Ｆは、出力部材４Ｆがツイスト動作中にはのとき開弁状態になり、出力部材４Ｆがツイスト動作完了時以降に閉弁状態になる。しかし、この開閉弁機構３０Ｇは、出力部材４Ｆがツイスト動作中には閉弁状態になり、出力部材４Ｆがツイスト動作完了時以降に開弁状態になる。
【００９１】
開閉弁機構３０Ｇは、キャップ部材３２と、環状部材３７Ｄと、弁体３１Ｄと、油圧導入室３３と、油圧導入路３４と、内部のエア通路３５ｉ、３５ｊ、３５ｋ、３５ｍ，３５ｎとを備え、下端壁部材９４に形成した水平向きの装着孔３６に装着したものである。弁体３１Ｄは弁体本体３８のみで構成され、弁体本体３８は、小径軸部３８ａと大径軸部３８ｂとを一体形成したものである。
大径軸部３８ｂはキャップ部材３２と環状部材３７Ｄで形成された収容室に可動に収容され、小径軸部３８ａは、環状部材３７Ｄの貫通孔３７ａと、装着孔３６の小径孔３６ａとに摺動自在に挿通している。
【００９２】
内部のエア通路として、エア通路２３に連通し且つ環状部材３７Ｄの外周部に形成されたエア通路３５ｉと、環状部材３７Ｄの壁部に形成されたエア通路３５ｊと、このエア通路３５ｊに連通するように環状部材３７Ｄの内周部に形成された環状のエア通路３５ｋと、このエア通路３５ｋに連通可能な環状エア通路３５ｍと、このエア通路３５ｍに連通するようにキャップ部材３２内に形成されたエア通路３５ｎであってエア通路２４に連通したエア通路３５ｎとが形成されている。弁体本体３８の大径軸部３８ｂの端面には環状弁座３８ｃが形成され、環状部材３７Ｄの端面には環状弁面３８ｃに当接・離隔可能な環状弁座３７ｂが形成されている。
【００９３】
図３４に示すように、アンクランプ状態からクランプ状態に切換える為、ピストンロッド部材９０が下降するとき、ピストンロッド部材９０がツイスト動作中には、弁体本体３８の先端部が螺旋溝１０２ｂ内へ突出するため、環状弁面３８ｃと環状弁座３７ｂとが当接して閉弁状態になり、エア通路２３に加圧エアを供給するエア供給通路のエア圧が高い圧力に維持される。
【００９４】
これに対して、図３６に示すように、ピストンロッド部材９０がツイスト動作完了以降は、弁体本体３８の先端部が直線溝１０２ａに係合した状態になる。すると、弁体本体３８がキャップ部材３２側へ押動されるため、環状弁面３８ｃが環状弁座３７ｂから離隔した状態になって開弁状態となるため、エア通路２３に加圧エアを供給するエア供給通路のエア圧が低下する。そのため、圧力スイッチからの信号に基づいて、ピストンロッド部材９０のツイスト動作完了位置を確実に検知することができる。その他、実施例１の油圧シリンダと同様の効果が得られる。
【００９５】
前記実施例を部分的に変更する例について説明する
１）複数の開閉弁機構に複数のエア通路に加圧エアを供給する複数のエア供給通路に共通の１つの圧力スイッチ又は圧力センサを設けることも可能である。
【００９６】
２）前記実施例においては、流体圧シリンダとして油圧シリンダを例にして説明したが、流体圧シリンダとしてのエアシリンダに本発明を同様に適用することができる。
【００９７】
３）前記シリンダ本体の構造、前記ピストンロッド部材の構造等は、一例を示すものであり、これらの構造に、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変更を付加して実施可能である。
４）前記の種々の開閉弁機構の構造も例示であって、これらの開閉弁機構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で種々の開閉弁機構を採用することができる。
【産業上の利用可能性】
【００９８】
本発明に係る流体圧シリンダは、クランプ装置やその他の機械装置等に適用する油圧シリンダやエアシリンダに採用することができる。
【符号の説明】
【００９９】
１，１Ｄ，１Ｆ，１Ｇ クランプ装置
１０，７０，９２ シリンダ本体
３，３Ｅ，３Ｆ，３Ｇ 油圧シリンダ
４，４Ｆ，４Ｇ，７３ 出力部材
１４，７４，９５ クランプ油室
１５，７５，９６ アンクランプ油室
２１，２２，２３，２４ エア通路
３０，３０Ｄ，３０Ｇ，５０，５０Ａ 開閉弁機構
５０Ｂ，５０Ｃ，５０Ｄ，５０Ｆ，７６ 開閉弁機構
３１，３１Ｄ， ５１，５１Ｂ，５１Ｃ，８０ 弁体
３２ａ，３７ｂ，５２ａ，５７ｂ，８１ａ 弁座
３３，５３，８２ 油圧導入室
３４，５４，８３ 油圧導入路
３６，７２ａ，５６ 装着孔
３２，５２，５２Ｃ，７９ キャップ部材
４２，６２ シール部材
５３ａ 圧縮コイルスプリング
【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリンダ本体と、このシリンダ本体に進退可能に装備された出力部材と、この出力部材を進出側と退入側の少なくとも一方に駆動する為の流体室とを有する流体圧シリンダにおいて、
前記シリンダ本体内に形成され且つ一端部に加圧エアが供給され他端部が外界に連通したエア通路と、このエア通路を開閉可能な開閉弁機構とを備え、
前記開閉弁機構は、前記シリンダ本体に形成した装着孔に進退可能に装着され且つ先端部が前記流体室に突出する弁体と、この弁体が当接可能な弁座と、前記流体室の流体圧によって前記弁体を前記出力部材側に進出させた状態に保持する流体圧導入室と、前記流体室と前記流体圧導入室とを連通させる流体圧導入路とを備え、
前記出力部材が所定の位置に達したときに、前記出力部材により前記弁体を移動させて前記開閉弁機構の開閉状態を切り換え、前記エア通路のエア圧を介して前記出力部材が前記所定の位置に達したことを検知可能に構成したことを特徴とする流体圧シリンダ。
【請求項２】
前記流体室に流体圧が供給された状態において、前記開閉弁機構は前記弁体が前記弁座から離隔した開弁状態を維持し、
前記流体室の流体圧がドレン圧に切り換えられ且つ前記出力部材が前記所定位置に達した時に、前記開閉弁機構は、前記弁体が前記弁座に当接した閉弁状態に切り換えら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】
前記流体室に流体圧が供給されている場合、前記開閉弁機構は前記弁体が前記弁座に当接した閉弁状態を維持し、
前記流体室の流体圧がドレン圧に切り換えられ且つ前記出力部材が前記所定位置に達した時に、前記開閉弁機構は、前記弁体が前記弁座から離隔した開弁状態に切り換えら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４】
前記開閉弁機構は、前記シリンダ本体に形成された前記装着孔に挿入螺合され且つ前記弁体が進退可能に挿入されたキャップ部材を備え、
前記キャップ部材に、前記出力部材側端部に前記弁座が形成され、前記キャップ部材と前記弁体との間に前記流体圧導入室が形成されたことを特徴とする請求項２に記載の流体圧シリンダ。
【請求項５】
前記弁体は、弁体本体と、この弁体本体に外嵌状に装着され且つ前記弁座に接近・離隔可能な可動弁体とを備え、前記弁体本体と前記可動弁体との間にシール部材が設けられたことを特徴とする請求項４に記載の流体圧シリンダ。
【請求項６】
前記開閉弁機構の流体圧導入路は、前記弁体に貫通状に形成された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７】
前記開閉弁機構は、前記弁体を前記出力部材側に弾性付勢する弾性部材を有す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８】
前記所定の位置が、前記出力部材の上昇限界位置、作動途中位置、下降限界位置のうちの何れかの位置であ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９】
前記出力部材からなるクランプロッドを備え、請求項８に記載の流体圧シリンダによりクランプロッドを駆動するように構成したことを特徴とするクランプ装置。
【請求項１】
シリンダ本体と、このシリンダ本体に進退可能に装備された出力部材と、この出力部材を進出側と退入側の少なくとも一方に駆動する為の流体室とを有する流体圧シリンダにおいて、
前記シリンダ本体内に形成され且つ一端部に加圧エアが供給され他端部が外界に連通したエア通路と、このエア通路を開閉可能な開閉弁機構とを備え、
前記開閉弁機構は、前記シリンダ本体に形成した装着孔に進退可能に装着され且つ先端部が前記流体室に突出する弁体と、この弁体が当接可能な弁座と、前記流体室の流体圧によって前記弁体を前記出力部材側に進出させた状態に保持する流体圧導入室と、前記流体室と前記流体圧導入室とを連通させる流体圧導入路とを備え、
前記出力部材が所定の位置に達したときに、前記出力部材により前記弁体を移動させて前記開閉弁機構の開閉状態を切り換え、前記エア通路のエア圧を介して前記出力部材が前記所定の位置に達したことを検知可能に構成したことを特徴とする流体圧シリンダ。
【請求項２】
前記流体室に流体圧が供給された状態において、前記開閉弁機構は前記弁体が前記弁座から離隔した開弁状態を維持し、
前記流体室の流体圧がドレン圧に切り換えられ且つ前記出力部材が前記所定位置に達した時に、前記開閉弁機構は、前記弁体が前記弁座に当接した閉弁状態に切り換えら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】
前記流体室に流体圧が供給されている場合、前記開閉弁機構は前記弁体が前記弁座に当接した閉弁状態を維持し、
前記流体室の流体圧がドレン圧に切り換えられ且つ前記出力部材が前記所定位置に達した時に、前記開閉弁機構は、前記弁体が前記弁座から離隔した開弁状態に切り換えら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４】
前記開閉弁機構は、前記シリンダ本体に形成された前記装着孔に挿入螺合され且つ前記弁体が進退可能に挿入されたキャップ部材を備え、
前記キャップ部材に、前記出力部材側端部に前記弁座が形成され、前記キャップ部材と前記弁体との間に前記流体圧導入室が形成されたことを特徴とする請求項２に記載の流体圧シリンダ。
【請求項５】
前記弁体は、弁体本体と、この弁体本体に外嵌状に装着され且つ前記弁座に接近・離隔可能な可動弁体とを備え、前記弁体本体と前記可動弁体との間にシール部材が設けられたことを特徴とする請求項４に記載の流体圧シリンダ。
【請求項６】
前記開閉弁機構の流体圧導入路は、前記弁体に貫通状に形成された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７】
前記開閉弁機構は、前記弁体を前記出力部材側に弾性付勢する弾性部材を有す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８】
前記所定の位置が、前記出力部材の上昇限界位置、作動途中位置、下降限界位置のうちの何れかの位置であ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９】
前記出力部材からなるクランプロッドを備え、請求項８に記載の流体圧シリンダによりクランプロッドを駆動するように構成したことを特徴とするクランプ装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２７】
【図２８】
【図２９】
【図３０】
【図３１】
【図３２】
【図３３】
【図３４】
【図３５】
【図３６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２７】
【図２８】
【図２９】
【図３０】
【図３１】
【図３２】
【図３３】
【図３４】
【図３５】
【図３６】
【公開番号】特開２０１３−８２０２５（Ｐ２０１３−８２０２５Ａ）
【公開日】平成２５年５月９日（２０１３．５．９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２２２８４６（Ｐ２０１１−２２２８４６）
【出願日】平成２３年１０月７日（２０１１．１０．７）
【出願人】（５９６０３７１９４）パスカルエンジニアリング株式会社 (106)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年５月９日（２０１３．５．９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１０月７日（２０１１．１０．７）
【出願人】（５９６０３７１９４）パスカルエンジニアリング株式会社 (106)
【Ｆターム（参考）】
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