JP6450585B2 - Cylinder device with booster mechanism - Google Patents

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Description

この発明は、倍力機構付きシリンダ装置に関する。  The present invention relates to a cylinder device with a booster mechanism.

この種の倍力機構付きシリンダ装置には、従来では、特許文献１（日本国・特開２０１３−０４４４３６号公報）に記載されたものがある。その従来技術は、次のように構成されている。
ハウジングに倍力用の環状ピストンが挿入され、その環状ピストンの貫通孔に出力ロッドが挿入される。環状ピストンの貫通孔と出力ロッドの外周部との間に、倍力機構の係合ボールが周方向に所定間隔をあけて配置される。Conventionally, this type of cylinder device with a booster mechanism is described in Patent Document 1 (Japan, JP 2013-044436 A). The prior art is configured as follows.
An annular piston for boosting is inserted into the housing, and an output rod is inserted into the through hole of the annular piston. Between the through hole of the annular piston and the outer periphery of the output rod, the engagement balls of the booster mechanism are arranged at a predetermined interval in the circumferential direction.

特開２０１３−０４４４３６号公報  JP 2013-044436 A

上記の従来技術は、次の点で改良する余地が残されていた。
環状ピストンの貫通孔と出力ロッドの外周部との間に複数の係合ボールが配置されるので、その係合ボールの配置数が環状ピストンの貫通孔の内周寸法によって制限される。その係合ボールに想定外の過負荷が作用した場合には、係合ボール１個あたりに作用する負荷が大きくなり、係合ボールや環状ピストンの貫通孔や出力ロッドの外周部が摩耗したり破損したりするおれがある。その結果、倍力機構付きシリンダ装置の耐久性が低下する。
本発明の目的は、倍力機構付きシリンダ装置の耐久性を向上することにある。The above prior art has room for improvement in the following points.
Since a plurality of engagement balls are disposed between the through hole of the annular piston and the outer peripheral portion of the output rod, the number of engagement balls is limited by the inner peripheral dimension of the through hole of the annular piston. When an unexpected overload acts on the engaging ball, the load acting on each engaging ball increases, and the engaging ball, the through hole of the annular piston, and the outer periphery of the output rod are worn. It may be damaged. As a result, the durability of the cylinder device with a booster mechanism is reduced.
An object of the present invention is to improve the durability of a cylinder device with a booster mechanism.

上記の目的を達成するため、本発明は、例えば、図１から図２Ｄ又は図３に示すように、倍力機構付きシリンダ装置を次のように構成した。
ハウジング１の筒孔６に環状ピストン１０が軸心方向へ保密移動可能に挿入される。その環状ピストン１０の貫通孔１１に、出力部材２０の出力ロッド２１を軸心方向へ保密移動可能に挿入する。前記環状ピストン１０を軸心方向の一端側へ押す力が倍力機構４０によって当該一端側への力に倍力変換され前記出力部材２０に伝達される。その倍力機構４０は、前記筒孔６と前記環状ピストン１０との間に周方向へ所定の間隔をあけて配置された複数の係合ボール５０を有する。前記係合ボール５０は、前記出力部材２０に対して前記環状ピストン１０が前記一端側へ相対移動するのを規制する状態と当該一端側への相対移動を許容して倍力駆動する状態とに切り換え可能に構成される。In order to achieve the above object, for example, as shown in FIG. 1 to FIG. 2D or FIG. 3, the present invention is configured as follows.
An annular piston 10 is inserted into the cylindrical hole 6 of the housing 1 so as to be movable in the axial direction. The output rod 21 of the output member 20 is inserted into the through hole 11 of the annular piston 10 so as to be able to move in the axial direction. A force that pushes the annular piston 10 toward one end in the axial direction is boosted and converted to a force toward the one end by the booster mechanism 40 and transmitted to the output member 20. The booster mechanism 40 includes a plurality of engagement balls 50 disposed between the cylindrical hole 6 and the annular piston 10 at a predetermined interval in the circumferential direction. The engagement ball 50 is in a state of restricting the relative movement of the annular piston 10 to the one end side with respect to the output member 20 and a state of being boosted while allowing the relative movement to the one end side. It is configured to be switchable.

本発明は、次の作用効果を奏する。
ハウジングの筒孔と環状ピストンとの間に複数の係合ボールが周方向に所定間隔をあけて配置される。これにより、従来技術のように、環状ピストンの貫通孔と出力ロッドとの間に複数の係合ボールが配置される場合に比べて、係合ボールの配置数量を増やすことができ、その増加数に応じて当該係合ボール１個あたりに作用される負荷を低減できる。このため、係合ボールやハウジングの筒孔や環状ピストンが摩耗したり破損したりするのを防止できる。その結果、倍力機構付きシリンダ装置の耐久性が向上する。The present invention has the following effects.
A plurality of engagement balls are arranged at predetermined intervals in the circumferential direction between the cylindrical hole of the housing and the annular piston. Thereby, compared with the case where a plurality of engagement balls are arranged between the through hole of the annular piston and the output rod as in the prior art, the number of engagement balls can be increased, and the increase number Accordingly, it is possible to reduce the load applied to each engagement ball. For this reason, it can prevent that an engagement ball | bowl, the cylindrical hole of a housing, or a cyclic | annular piston are worn out or damaged. As a result, the durability of the cylinder device with a booster mechanism is improved.

本発明は、下記（１）から（６）の構成を加えることが好ましい。
（１） 例えば、図１から図２Ｄ又は図３に示すように、前記ハウジング１の前記筒孔６内にロック室３０とリリース室３１とを前記環状ピストン１０及び前記出力ロッド２１によって区画形成する。前記ロック室３０に圧力流体を給排可能に構成すると共に、前記リリース室３１に圧力流体を給排可能に構成した。
この場合、ロック駆動時には、ロック室に供給された圧力流体が、環状ピストンを前記一端側へ強力に進出させることにより、上記シリンダ装置を確実に倍力駆動させることができる。In the present invention, the following configurations (1) to (6) are preferably added.
(1) For example, as shown in FIG. 1 to FIG. 2D or FIG. 3, a lock chamber 30 and a release chamber 31 are defined by the annular piston 10 and the output rod 21 in the cylindrical hole 6 of the housing 1. . The lock chamber 30 is configured to supply and discharge pressure fluid, and the release chamber 31 is configured to supply and discharge pressure fluid.
In this case, at the time of lock driving, the cylinder device can be surely boosted by the pressure fluid supplied to the lock chamber by causing the annular piston to move forward toward the one end side.

（２） 前記ハウジング１の前記筒孔６内に前記環状ピストン１０及び前記出力ロッド２１がロック室３０とリリース室３１とを区画形成する。前記ロック室３０に、前記環状ピストン１０を前記一端側へ付勢するロックバネを装着する。前記リリース室３１に圧力流体を給排可能に構成する。
この場合、前記環状ピストンをロックバネによって前記一端側へ進出させるので、シリンダ装置の構成を簡素にできる。(2) The annular piston 10 and the output rod 21 define a lock chamber 30 and a release chamber 31 in the cylindrical hole 6 of the housing 1. A lock spring that urges the annular piston 10 toward the one end side is attached to the lock chamber 30. The release chamber 31 is configured to be able to supply and discharge pressure fluid.
In this case, since the annular piston is advanced to the one end side by a lock spring, the configuration of the cylinder device can be simplified.

（３） 前記倍力機構４０は、前記軸心方向の前記一端側へ向かうにつれて軸心から遠ざかるように前記筒孔６に形成されたカム面４２ａを有する。前記環状ピストン１０の外周部に、前記一端側へ向かうにつれて軸心に近づくように倍力面４５が形成される。前記出力部材２０の入力リング２２に入力面４７が形成される。そして、前記倍力機構４０の倍力駆動時には、前記カム面４２ａと前記倍力面４５と前記入力面４７とに前記係合ボール５０が係合される。
この場合、簡素な構成の倍力機構によって、前記の主発明と同じ効果を奏する。即ち、係合ボールやカム面や倍力面が摩耗したり破損したりするのを防止できる。その結果、倍力機構付きシリンダ装置の耐久性が向上する。(3) The booster mechanism 40 has a cam surface 42a formed in the cylindrical hole 6 so as to move away from the axial center toward the one end side in the axial direction. A boosting surface 45 is formed on the outer peripheral portion of the annular piston 10 so as to approach the axial center toward the one end side. An input surface 47 is formed on the input ring 22 of the output member 20. When the booster mechanism 40 is driven with a booster, the engagement ball 50 is engaged with the cam surface 42 a, the booster surface 45, and the input surface 47.
In this case, the same effect as the main invention can be obtained by a booster mechanism having a simple configuration. That is, it is possible to prevent the engagement ball, the cam surface, and the boost surface from being worn or damaged. As a result, the durability of the cylinder device with a booster mechanism is improved.

（４） 前記筒孔６の内周で前記カム面４２ａの他端側に、当該カム面４２ａよりも小径のガイド面４１が前記軸心方向へ延びるように形成される。前記の倍力駆動が開始される前の低負荷ストローク時には、前記ガイド面４１が前記係合ボール５０を半径方向の外方から受け止めると共に、前記環状ピストン１０と前記係合ボール５０と前記出力部材２０の前記入力リング２２とが一体になって前記一端側へ移動可能に構成した。
この場合、低負荷ストローク時には、前記環状ピストンと前記係合ボールと前記出力部材の前記入力リングとが前記一端側へ速やかに移動される。(4) A guide surface 41 having a smaller diameter than the cam surface 42a is formed on the inner periphery of the cylindrical hole 6 on the other end side of the cam surface 42a so as to extend in the axial direction. At the time of a low load stroke before the boost driving is started, the guide surface 41 receives the engaging ball 50 from the outside in the radial direction, and the annular piston 10, the engaging ball 50, and the output member. The 20 input rings 22 are integrated to be movable toward the one end side.
In this case, at the time of a low load stroke, the annular piston, the engagement ball, and the input ring of the output member are quickly moved to the one end side.

（５） 前記カム面４２ａは、前記筒孔６の周方向へ連続してもよい。この場合、カム面を容易に加工できる。(5) The cam surface 42 a may be continuous in the circumferential direction of the cylindrical hole 6. In this case, the cam surface can be easily processed.

（６） 前記環状ピストン１０が挿入されるシリンダ孔９を前記ハウジング１の前記筒孔６の一部として構成し、そのシリンダ孔９の内径寸法を前記ガイド面４１の内径寸法よりも大きい値に設定した。
この場合、環状ピストンの受圧面積が広くなるので、その環状ピストンの駆動力が大きい。(6) The cylinder hole 9 into which the annular piston 10 is inserted is configured as a part of the cylindrical hole 6 of the housing 1, and the inner diameter dimension of the cylinder hole 9 is larger than the inner diameter dimension of the guide surface 41. Set.
In this case, since the pressure receiving area of the annular piston is increased, the driving force of the annular piston is large.

図１は、本発明の第１実施形態を示す立面視の断面図である。図１の左半図は、倍力機構付きシリンダ装置のロック状態を示している。図１の右半図は、倍力機構付きシリンダ装置のリリース状態を示している。FIG. 1 is a sectional view as seen from an elevation showing a first embodiment of the present invention. The left half view of FIG. 1 shows a locked state of the cylinder device with a booster mechanism. The right half view of FIG. 1 shows a released state of the cylinder device with a booster mechanism. 図２Ａから図２Ｄは、上記倍力機構付きシリンダ装置の動作説明図である。図２Ａは、図１の２Ａ部分の拡大図であり、リリース状態を示している。図２Ｂは、低負荷ストロークの終期状態を示している。図２Ｃは、倍力駆動の初期状態を示している。図２Ｄは、ロック状態を示している。2A to 2D are operation explanatory views of the cylinder device with a booster mechanism. FIG. 2A is an enlarged view of a portion 2A in FIG. 1 and shows a released state. FIG. 2B shows the final state of the low load stroke. FIG. 2C shows an initial state of boost driving. FIG. 2D shows a locked state. 図３は、本発明の第２実施形態を示し、図１に類似する図である。FIG. 3 shows a second embodiment of the present invention and is similar to FIG.

図１から図２Ｄは、本発明の第１実施形態を示している。まず、リリース状態を示す図１によって倍力機構付きシリンダ装置の構造を説明する。
ハウジング１は、上側（一端側）から下側（他端側）に順に設けられた上ハウジング２と環状部材３と下ハウジング４と下端壁１ｂとを有する。これらの上ハウジング２と環状部材３と下ハウジング４と下端壁１ｂとが複数のボルト５によって固定されている。なお、ここでは、１本のボルト５だけを示している。
その上ハウジング２の内周孔と環状部材３の内周孔と下ハウジング４の内周孔とによって、ハウジング１の筒孔６が構成される。1 to 2D show a first embodiment of the present invention. First, the structure of the cylinder device with a booster mechanism will be described with reference to FIG.
The housing 1 includes an upper housing 2, an annular member 3, a lower housing 4, and a lower end wall 1b provided in this order from the upper side (one end side) to the lower side (the other end side). The upper housing 2, the annular member 3, the lower housing 4, and the lower end wall 1b are fixed by a plurality of bolts 5. Here, only one bolt 5 is shown.
In addition, a cylindrical hole 6 of the housing 1 is constituted by the inner peripheral hole of the upper housing 2, the inner peripheral hole of the annular member 3, and the inner peripheral hole of the lower housing 4.

上記の下ハウジング４の内周孔によってシリンダ孔９が構成され、そのシリンダ孔９に環状ピストン１０が上下方向へ移動可能で保密状に挿入される。その環状ピストン１０は、シリンダ孔９に挿入される大径部分１２と、その大径部分１２から上方へ突設される小径部分１３とを有する。  A cylinder hole 9 is formed by the inner peripheral hole of the lower housing 4, and the annular piston 10 is inserted into the cylinder hole 9 in a tightly-tight manner so as to move in the vertical direction. The annular piston 10 has a large-diameter portion 12 that is inserted into the cylinder hole 9 and a small-diameter portion 13 that protrudes upward from the large-diameter portion 12.

上記の環状ピストン１０の貫通孔１１に、出力部材２０の出力ロッド２１を上下移動可能で保密状に挿入する。その出力ロッド２１は、ハウジング１の上端壁１ａ（上ハウジング２の上部プレート）の貫通孔に保密状に挿入されると共に、その上端壁１ａよりも上方へ突出される。その出力ロッド２１の途中高さ部から環状のフランジ部２１ａが半径方向の外方へ突設される。そのフランジ部２１ａの下側で出力ロッド２１に入力リング２２が外嵌めされている。その入力リング２２と上ハウジング２との間に直進ガイド手段（図示せず）が設けられている。その直進ガイド手段は、入力リング２２を上下方向に真っ直ぐに案内すると共に、その入力リング２２が軸心回りに回転するのを防止する。
上記の出力ロッド２１の下部に、当該出力ロッド２１よりも大径のナット２４がネジ止めされ、そのナット２４の上部に係止部２５が形成される。なお、上記出力部材２０は、上記の出力ロッド２１と入力リング２２とナット２４とによって構成される。The output rod 21 of the output member 20 is inserted into the through-hole 11 of the annular piston 10 so as to be movable up and down in a tight manner. The output rod 21 is inserted into the through hole of the upper end wall 1a of the housing 1 (the upper plate of the upper housing 2) in a close-tight manner and protrudes upward from the upper end wall 1a. An annular flange portion 21a is projected from the midway height portion of the output rod 21 outward in the radial direction. An input ring 22 is externally fitted to the output rod 21 below the flange portion 21a. A straight guide means (not shown) is provided between the input ring 22 and the upper housing 2. The rectilinear guide means guides the input ring 22 straight in the vertical direction and prevents the input ring 22 from rotating about the axis.
A nut 24 having a diameter larger than that of the output rod 21 is screwed to the lower portion of the output rod 21, and a locking portion 25 is formed on the upper portion of the nut 24. The output member 20 includes the output rod 21, the input ring 22, and the nut 24.

上記環状ピストン１０と出力部材２０とが、ハウジング１の内部空間を、下側のロック室３０と上側のリリース室３１とに区画形成する。
ハウジング１の下端壁１ｂと環状ピストン１０との間に装着された保持用のバネ３２が、環状ピストン１０を上方に付勢する。前記ロック室３０に連通されるロックポート３５が下端壁１ｂに形成される。
前記リリース室３１は、入力リング２２の下側に形成された第１リリース室３１ａと、入力リング２２の上側に形成された第２リリース室３１ｂと、その第１リリース室３１ａおよび第２リリース室３１ｂを連通する貫通路３１ｃとを有する。その第２リリース室３１ｂに連通されるリリースポート３６がハウジング１の上端壁１ａに形成される。The annular piston 10 and the output member 20 define the internal space of the housing 1 into a lower lock chamber 30 and an upper release chamber 31.
A holding spring 32 mounted between the lower end wall 1b of the housing 1 and the annular piston 10 urges the annular piston 10 upward. A lock port 35 communicating with the lock chamber 30 is formed in the lower end wall 1b.
The release chamber 31 includes a first release chamber 31a formed below the input ring 22, a second release chamber 31b formed above the input ring 22, and the first release chamber 31a and the second release chamber. And a through passage 31c communicating with 31b. A release port 36 communicating with the second release chamber 31 b is formed in the upper end wall 1 a of the housing 1.

前記第１リリース室３１ａに倍力機構４０が配置される。その倍力機構４０は次のように構成される。
前記出力部材２０の入力リング２２の下部に、複数の溝４６が周方向に所定間隔をあけて形成され、各溝４６の底部に入力面４７が形成される。
前記環状ピストン１０の小径部分１３の外周部に、複数の溝４３が、周方向に所定間隔をあけて形成されると共に上方に向かうにつれて軸心に近づくように形成される。各溝４３の底部に、押部４４と倍力面４５とが下方へ順に形成される。また、本実施例において、上記押部４４の傾斜角度が倍力面４５の傾斜角度よりも大きくなるように設定されている。
前記環状部材３の内周孔にガイド面４１が上下方向へストレートに形成される。そのガイド面４１の上側で環状部材３の内周孔に、複数の溝４２が周方向に所定間隔をあけて形成されると共に、上方に向かうにつれて軸心から遠ざかるように形成される。その溝４２の底部によってカム面４２ａが構成される。
図１の右半図に示すリリース状態では、環状ピストン１０の押部４４と環状部材３のガイド面４１と入力リング２２の入力面４７とに係合ボール５０が接当可能に構成される。
また、図１の左半図に示すロック状態では、環状ピストン１０の倍力面４５と環状部材３のカム面４２ａと入力リング２２の入力面４７とに係合ボール５０が係合している。A booster mechanism 40 is disposed in the first release chamber 31a. The booster mechanism 40 is configured as follows.
A plurality of grooves 46 are formed at predetermined intervals in the circumferential direction below the input ring 22 of the output member 20, and an input surface 47 is formed at the bottom of each groove 46.
A plurality of grooves 43 are formed at predetermined intervals in the circumferential direction on the outer peripheral portion of the small-diameter portion 13 of the annular piston 10 and are formed so as to approach the axial center as it goes upward. At the bottom of each groove 43, a pressing portion 44 and a boosting surface 45 are sequentially formed downward. In the present embodiment, the inclination angle of the pressing portion 44 is set to be larger than the inclination angle of the booster surface 45.
A guide surface 41 is straightly formed in the inner peripheral hole of the annular member 3 in the vertical direction. A plurality of grooves 42 are formed at predetermined intervals in the circumferential direction in the inner circumferential hole of the annular member 3 on the upper side of the guide surface 41, and are formed so as to move away from the axial center as going upward. A cam surface 42 a is formed by the bottom of the groove 42.
In the release state shown in the right half view of FIG. 1, the engaging ball 50 is configured to be able to contact the pressing portion 44 of the annular piston 10, the guide surface 41 of the annular member 3, and the input surface 47 of the input ring 22.
In the locked state shown in the left half view of FIG. 1, the engagement ball 50 is engaged with the boost surface 45 of the annular piston 10, the cam surface 42 a of the annular member 3, and the input surface 47 of the input ring 22. .

上記のシリンダ装置は、図１及び図２Ａから図２Ｄに示すように、次のように作動する。
図１の右半図及び図２Ａのリリース状態では、ロック室３０の圧縮空気（圧力流体）が排出されると共にリリース室３１に圧縮空気が供給されている。これにより、リリース室３１の圧縮空気が環状ピストン１０を下降させると共に出力ロッド２１を下降させている。また、環状部材３のガイド面４１によって係合ボール５０が半径方向の内方へ移動されている。The cylinder device operates as follows, as shown in FIGS. 1 and 2A to 2D.
In the release state of the right half view of FIG. 1 and FIG. 2A, the compressed air (pressure fluid) in the lock chamber 30 is discharged and the compressed air is supplied to the release chamber 31. Thereby, the compressed air in the release chamber 31 lowers the annular piston 10 and lowers the output rod 21. Further, the engagement ball 50 is moved inward in the radial direction by the guide surface 41 of the annular member 3.

上記シリンダ装置をロック駆動するときには、図２Ａのリリース状態において、リリース室３１の圧縮空気を排出すると共にロック室３０に圧縮空気を供給する。すると、ロック室３０の圧力と保持用のバネ３２の付勢力とが環状ピストン１０を上方へ移動させていき、図２Ｂ（低負荷ストロークの終期状態）に示すように、その環状ピストン１０が係合ボール５０を環状部材３のガイド面４１に沿って上昇させると共に、その係合ボール５０が入力リング２２を介して出力ロッド２１を上昇させていく。  When the cylinder device is locked, the compressed air in the release chamber 31 is discharged and the compressed air is supplied to the lock chamber 30 in the release state of FIG. 2A. Then, the pressure of the lock chamber 30 and the urging force of the holding spring 32 move the annular piston 10 upward, and the annular piston 10 is engaged as shown in FIG. 2B (the final state of the low load stroke). The ball 50 is raised along the guide surface 41 of the annular member 3, and the engagement ball 50 raises the output rod 21 through the input ring 22.

上記出力ロッド２１が所定ストロークだけ上昇すると、図２Ｃ（倍力駆動の初期状態）に示すように、倍力面４５が係合ボール５０をカム面４２ａ側（半径方向の外方）へ押出し、上記シリンダ装置の倍力駆動が開始される。  When the output rod 21 rises by a predetermined stroke, as shown in FIG. 2C (initial state of boost driving), the boost surface 45 pushes the engagement ball 50 toward the cam surface 42a (radially outward), Boost driving of the cylinder device is started.

引き続いて、環状ピストン１０および出力ロッド２１が上昇していくと、図１の左半図および図２Ｄのロック状態に示すように、出力ロッド２１の上端部がワークＷの下面を強力に押圧する。このロック状態では、出力ロッド２１のフランジ部２１ａの上側には余裕ストロークが残されている。
なお、上記ロック状態において、何らかの原因で前記ロック室３０の圧力が低下もしくは消失した場合であっても、保持用のバネ３２の付勢力が倍力機構４０の楔作用を介してロック状態を機械的に保持するので、そのロック状態が確実に維持される。Subsequently, when the annular piston 10 and the output rod 21 rise, the upper end of the output rod 21 strongly presses the lower surface of the workpiece W as shown in the left half of FIG. 1 and the locked state of FIG. 2D. . In this locked state, a surplus stroke is left above the flange portion 21a of the output rod 21.
Even when the pressure in the lock chamber 30 is lowered or disappears for some reason in the locked state, the urging force of the holding spring 32 is changed to the locked state through the wedge action of the booster mechanism 40. Therefore, the locked state is reliably maintained.

図２Ｄのロック状態から図２Ａのリリース状態に切換えるときには、その図２Ｄの状態において、ロック室３０から圧縮空気を排出すると共に、リリース室３１に圧力空気を供給する。すると、図２Ｃの状態を経て図２Ｂの状態に示すように、リリース室３１の圧縮空気が環状ピストン１０を保持用のバネ３２の付勢力に抗して下降させていき、これにより、係合ボール５０がカム面４２に沿って半径方向の内方へ移動することが許容される。引き続いて、図２Ｂの状態から図２Ａの様態へ至るまでに、環状ピストン１０の上部が、出力ロッド２１の係止部２５に当接して当該出力ロッド２１を下降させていくと共に、その出力ロッド２１のフランジ部２１ａが入力リング２２を介して係合ボール５０を環状部材３のガイド面４１に沿って下方へ移動させていく。その後、図１の右半図及び図２Ａに示すように、出力部材２０の入力リング２２が環状部材３に受け止められると共に、環状ピストン１０がハウジング１の下端壁１ｂに受け止められる。  When switching from the locked state of FIG. 2D to the released state of FIG. 2A, compressed air is discharged from the lock chamber 30 and pressurized air is supplied to the release chamber 31 in the state of FIG. 2D. Then, as shown in the state of FIG. 2B through the state of FIG. 2C, the compressed air in the release chamber 31 lowers the annular piston 10 against the urging force of the holding spring 32, thereby engaging. The ball 50 is allowed to move radially inward along the cam surface 42. Subsequently, from the state shown in FIG. 2B to the state shown in FIG. 2A, the upper portion of the annular piston 10 abuts on the engaging portion 25 of the output rod 21 to lower the output rod 21, and the output rod The flange portion 21 a of 21 moves the engaging ball 50 downward along the guide surface 41 of the annular member 3 through the input ring 22. Thereafter, as shown in the right half view of FIG. 1 and FIG. 2A, the input ring 22 of the output member 20 is received by the annular member 3, and the annular piston 10 is received by the lower end wall 1 b of the housing 1.

上記第１実施形態は次の長所を奏する。
環状部材３のカム面４２ａと環状ピストン１０の倍力面４５との間に係合ボール５０が周方向に所定間隔をあけて配置される。これにより、従来技術のように、環状ピストンの貫通孔と出力ロッドの外周部との間に係合ボールが配置される場合に比べて、係合ボール５０の配置数量を増やすことができ、その増加数に応じて当該係合ボール５０（１個あたり）に作用される負荷を低減できる。これにより、係合ボール５０やカム面４２ａや倍力面４５が摩耗したり破損したりするのを防止できる。その結果、上記シリンダ装置の耐久性が向上する。The first embodiment has the following advantages.
An engagement ball 50 is disposed between the cam surface 42a of the annular member 3 and the boosting surface 45 of the annular piston 10 at a predetermined interval in the circumferential direction. Thereby, compared with the case where an engagement ball is arrange | positioned between the through-hole of an annular piston and the outer peripheral part of an output rod like the prior art, the arrangement | positioning quantity of the engagement ball 50 can be increased. The load acting on the engagement balls 50 (per one) can be reduced according to the increase number. Thereby, it can prevent that the engagement ball | bowl 50, the cam surface 42a, and the booster surface 45 are worn out or damaged. As a result, the durability of the cylinder device is improved.

図３は、本発明の第２実施形態を示している。この第２実施形態においては、上記の第１実施形態の構成部材と同じ部材（または類似する部材）には原則として同一の参照数字を付けて説明する。
前記出力部材２０の出力ロッド２１がハウジング１の下端壁１ｂに形成された貫通孔に上下移動可能で保密状に挿入され、その下端壁１ｂよりも下方へ突設される。
また、環状ピストン１０の外周部に押部４４と倍力面４５とが下方に順に形成され、その押部４４と倍力面４５とがテーパ面に形成されている。なお、押部４４と倍力面４５とは、例示のテーパ面に形成される構成に代えて、曲面に形成されてもよい。
また、保持用のバネ３２は、環状ピストン１０と出力ロッド２１との間に装着される。より詳しくいえば、出力ロッド２１は、その上端部から下方へ順に形成されるフランジ部２１ａと小径部２１ｂと中径部２１ｃと大径部２１ｄとを有している。上記保持用のバネ３２は、中径部２１ｃおよび大径部２１ｄの間に形成された段差部と、環状ピストン１０の下面との間に装着される。その保持用のバネ３２は、環状ピストン１０を上方へ押圧すると共に、出力ロッド２１を下方へ押圧する。FIG. 3 shows a second embodiment of the present invention. In the second embodiment, the same members (or similar members) as the constituent members of the first embodiment will be described with the same reference numerals in principle.
An output rod 21 of the output member 20 is inserted into a through hole formed in the lower end wall 1b of the housing 1 so as to be vertically movable and tightly inserted, and protrudes downward from the lower end wall 1b.
Further, a pressing portion 44 and a boosting surface 45 are sequentially formed downward on the outer peripheral portion of the annular piston 10, and the pressing portion 44 and the boosting surface 45 are formed on a tapered surface. Note that the pressing portion 44 and the booster surface 45 may be formed in a curved surface instead of the configuration formed in the illustrated tapered surface.
The holding spring 32 is attached between the annular piston 10 and the output rod 21. More specifically, the output rod 21 has a flange portion 21a, a small-diameter portion 21b, a medium-diameter portion 21c, and a large-diameter portion 21d that are sequentially formed downward from the upper end portion thereof. The holding spring 32 is mounted between a step portion formed between the medium diameter portion 21 c and the large diameter portion 21 d and the lower surface of the annular piston 10. The holding spring 32 presses the annular piston 10 upward and presses the output rod 21 downward.

第２実施形態は第１実施形態と同様に作動する。即ち、図３の右半図のリリース状態では、リリース室３１の圧縮空気が環状ピストン１０を下降させ、その環状ピストン１０の上部が出力ロッド２１を下降させている。そのリリース状態のシリンダ装置をロック駆動させるときには、リリース室３１の圧縮空気の圧力が排出されると共にロック室３０に圧縮空気が供給される。すると、まず、ロック室３０の圧力が環状ピストン１０を上方へ移動させていき、その環状ピストン１０の押部４４が係合ボール５０を介して入力リング２２及び出力ロッド２１を所定ストロークだけ上昇させる。次に、環状ピストン１０の倍力面４５が係合ボール５０を環状部材３のカム面４２ａに沿って上昇させ、その係合ボール５０が入力リング２２を介して出力ロッド２１を上方に倍力駆動させる。この倍力駆動時には、前記バネ３２が環状ピストン１０を上方へ押圧する力は、倍力機構４０を介して出力ロッド２１を上方へ倍力駆動させるので、バネ３２が出力ロッド２１を下方へ押す力よりも大きい。このため、ロック状態において、何らかの原因でロック室３０の圧力が低下もしくは消失した場合であっても、バネ３２の付勢力が倍力機構４０を介して出力ロッド２１を上方へ押すので、上記ロック状態が維持される。なお、図３の左半図は、フランジ部２１ａが上端壁１ａに当接したフルストローク状態を示している。  The second embodiment operates in the same manner as the first embodiment. That is, in the release state of the right half view of FIG. 3, the compressed air in the release chamber 31 lowers the annular piston 10, and the upper portion of the annular piston 10 lowers the output rod 21. When the cylinder device in the released state is driven to be locked, the pressure of the compressed air in the release chamber 31 is discharged and the compressed air is supplied to the lock chamber 30. Then, first, the pressure in the lock chamber 30 moves the annular piston 10 upward, and the pushing portion 44 of the annular piston 10 raises the input ring 22 and the output rod 21 through the engagement ball 50 by a predetermined stroke. . Next, the boosting surface 45 of the annular piston 10 raises the engagement ball 50 along the cam surface 42 a of the annular member 3, and the engagement ball 50 boosts the output rod 21 upward via the input ring 22. Drive. During this boost driving, the force with which the spring 32 presses the annular piston 10 upward drives the output rod 21 upward via the boost mechanism 40, so the spring 32 presses the output rod 21 downward. Greater than power. For this reason, even when the pressure in the lock chamber 30 drops or disappears for some reason in the locked state, the urging force of the spring 32 pushes the output rod 21 upward via the booster mechanism 40. State is maintained. In addition, the left half figure of FIG. 3 has shown the full stroke state which the flange part 21a contact | abutted to the upper end wall 1a.

上記の各実施形態は次のように変更可能である。
圧力流体は、例示した圧縮空気に代えて、他の気体または圧油等の液体であってもよい。
前記ハウジング１は、例示の上ハウジング２と環状部材３と下ハウジング４と下端壁１ｂによって構成されるのに代えて、一体に形成するようにしてもよい。
前記環状ピストン１０は、前記ロック室３０および前記リリース室３１に給排される圧力流体によって往復駆動される構成に代えて、前記ロック室３０に装着したロックバネによってロック駆動されると共に前記リリース室３１に給排される圧力流体によってリリース駆動される構成であってもよい。
前記カム面４２ａは、環状部材３の溝４２の底部に形成される構成に代えて、環状部材３の内周孔に周方向へ連続するように形成されたテーパ面又は曲面によって構成されてもよい。
前記環状ピストン１０の小径部分１３の外周面に押部４４および倍力面４５が形成される構成に代えて、小径部分１３の外周面に倍力面４５のみが形成される構成であってもよい。
その他に、当業者が想定できる範囲で種々の変更を行えることは勿論である。Each of the above embodiments can be modified as follows.
The pressure fluid may be other gas or liquid such as pressurized oil instead of the exemplified compressed air.
The housing 1 may be integrally formed instead of the upper housing 2, the annular member 3, the lower housing 4, and the lower end wall 1b.
The annular piston 10 is driven to lock by a lock spring mounted on the lock chamber 30 instead of being configured to reciprocate by the pressure fluid supplied to and discharged from the lock chamber 30 and the release chamber 31, and the release chamber 31. It may be configured to be driven to release by the pressure fluid supplied to and discharged from.
The cam surface 42a may be configured by a tapered surface or a curved surface formed to be continuous with the inner peripheral hole of the annular member 3 in the circumferential direction instead of the configuration formed at the bottom of the groove 42 of the annular member 3. Good.
Instead of the configuration in which the pressing portion 44 and the boosting surface 45 are formed on the outer peripheral surface of the small-diameter portion 13 of the annular piston 10, only the boosting surface 45 may be formed on the outer peripheral surface of the small-diameter portion 13. Good.
In addition, it is needless to say that various modifications can be made within a range that can be assumed by those skilled in the art.

１：ハウジング，６：筒孔，９：シリンダ孔，１０：環状ピストン，１１：貫通孔，２０：出力部材，２１：出力ロッド，２２：入力リング，３０：ロック室，３１：リリース室，４０：倍力機構，４１：ガイド面，４２ａ：カム面，４５：倍力面，４７：入力面，５０：係合ボール．  1: housing, 6: cylinder hole, 9: cylinder hole, 10: annular piston, 11: through hole, 20: output member, 21: output rod, 22: input ring, 30: lock chamber, 31: release chamber, 40 : Boosting mechanism, 41: Guide surface, 42a: Cam surface, 45: Boost surface, 47: Input surface, 50: Engaging ball.

Claims (6)

ハウジング（１）の筒孔（６）に軸心方向へ保密移動可能に挿入された環状ピストン（１０）であって、軸心方向へ延びる貫通孔（１１）を有する環状ピストン（１０）と、
前記貫通孔（１１）に軸心方向へ保密移動可能に挿入された出力ロッド（２１）を有する出力部材（２０）と、
前記環状ピストン（１０）を軸心方向の一端側へ押す力を当該一端側への力に倍力変換して前記出力部材（２０）に伝達する倍力機構（４０）と、を備え、
前記倍力機構（４０）は、前記軸心方向の前記一端側へ向かうにつれて軸心から遠ざかるように前記筒孔（６）に形成されたカム面（４２ａ）と、当該一端側へ向かうにつれて軸心に近づくように前記環状ピストン（１０）の外周部に形成された倍力面（４５）と、前記出力部材（２０）の入力リング（２２）に形成された入力面（４７）と、前記筒孔（６）と前記環状ピストン（１０）との間に周方向へ所定の間隔をあけて配置された複数の係合ボール（５０）と、を備え、
前記係合ボール（５０）は、前記出力部材（２０）に対して前記環状ピストン（１０）が前記一端側へ相対移動するのを規制する状態と当該一端側への相対移動を許容して倍力駆動する状態とに切り換え可能に構成され、
前記倍力機構（４０）の倍力駆動時には、前記カム面（４２ａ）と前記倍力面（４５）と前記入力面（４７）とに前記係合ボール（５０）が係合される、
ことを特徴とする倍力機構付きシリンダ装置。 An annular piston (10) inserted into the cylindrical hole (6) of the housing (1) so as to be able to move in the axial direction, and having a through hole (11) extending in the axial direction;
An output member (20) having an output rod (21) inserted into the through-hole (11) so as to move in a concentric manner in the axial direction;
A booster mechanism (40 ) for converting the force pushing the annular piston (10) toward one end in the axial direction into a force toward the one end and transmitting it to the output member (20);
The booster mechanism (40) includes a cam surface (42a) formed in the cylindrical hole (6) so as to move away from the axial center toward the one end side in the axial direction, and a shaft extending toward the one end side. A boost surface (45) formed on the outer periphery of the annular piston (10) so as to approach the center, an input surface (47) formed on the input ring (22) of the output member (20), and A plurality of engagement balls (50) disposed at predetermined intervals in the circumferential direction between the cylindrical hole (6) and the annular piston (10),
The engagement ball (50) is doubled by allowing the annular piston (10) to move relative to the one end side relative to the output member (20) and allowing the relative movement toward the one end side. It is configured to be switchable to a force driven state ,
At the time of boost driving of the booster mechanism (40), the engagement ball (50) is engaged with the cam surface (42a), the booster surface (45), and the input surface (47).
A cylinder device with a booster mechanism. 請求項１の倍力機構付きシリンダ装置において、
前記ハウジング（１）の前記筒孔（６）内にロック室（３０）とリリース室（３１）とを前記環状ピストン（１０）及び前記出力ロッド（２１）によって区画形成し、前記ロック室（３０）に圧力流体を給排可能に構成すると共に、前記リリース室（３１）に圧力流体を給排可能に構成した、
ことを特徴とする倍力機構付きシリンダ装置。 The cylinder device with a booster mechanism according to claim 1,
A lock chamber (30) and a release chamber (31) are defined by the annular piston (10) and the output rod (21) in the cylindrical hole (6) of the housing (1), and the lock chamber (30 The pressure fluid can be supplied and discharged to the release chamber (31), and the pressure fluid can be supplied and discharged to the release chamber (31).
A cylinder device with a booster mechanism. 請求項１の倍力機構付きシリンダ装置において、
前記ハウジング（１）の前記筒孔（６）内にロック室（３０）とリリース室（３１）とを前記環状ピストン（１０）及び前記出力ロッド（２１）によって区画形成し、前記ロック室（３０）に、前記環状ピストン（１０）を前記一端側へ付勢するロックバネを装着し、前記リリース室（３１）に圧力流体を給排可能に構成した、
ことを特徴とする倍力機構付きシリンダ装置。 The cylinder device with a booster mechanism according to claim 1,
A lock chamber (30) and a release chamber (31) are defined by the annular piston (10) and the output rod (21) in the cylindrical hole (6) of the housing (1), and the lock chamber (30 ), A lock spring that urges the annular piston (10) toward the one end side is mounted, and the release fluid (31) can be supplied and discharged with pressure fluid.
A cylinder device with a booster mechanism. 請求項１の倍力機構付きシリンダ装置において、
前記筒孔（６）の内周で前記カム面（４２ａ）の他端側に、当該カム面（４２ａ）よりも小径のガイド面（４１）を前記軸心方向へ延びるように形成し、
前記の倍力駆動が開始される前の低負荷ストローク時には、前記ガイド面（４１）が前記係合ボール（５０）を半径方向の外方から受け止めると共に、前記環状ピストン（１０）と前記係合ボール（５０）と前記出力部材（２０）の前記入力リング（２２）とが一体になって前記一端側へ移動可能に構成した、
ことを特徴とする倍力機構付きシリンダ装置。 The cylinder device with a booster mechanism according to claim 1 ,
A guide surface (41) having a smaller diameter than the cam surface (42a) is formed on the inner periphery of the cylindrical hole (6) on the other end side of the cam surface (42a) so as to extend in the axial direction.
At the time of a low load stroke before the boost drive is started, the guide surface (41) receives the engagement ball (50) from the outside in the radial direction and engages with the annular piston (10). The ball (50) and the input ring (22) of the output member (20) are integrated and configured to be movable toward the one end side.
A cylinder device with a booster mechanism. 請求項１の倍力機構付きシリンダ装置において、
前記カム面（４２ａ）は、前記筒孔（６）の周方向へ連続して形成される、ことを特徴とする倍力機構付きシリンダ装置。 The cylinder device with a booster mechanism according to claim 1 ,
The cylinder device with a booster mechanism, wherein the cam surface (42a) is continuously formed in a circumferential direction of the cylindrical hole (6). 請求項４の倍力機構付きシリンダ装置において、
前記環状ピストン（１０）が挿入されるシリンダ孔（９）を前記ハウジング（１）の前記筒孔（６）の一部として構成し、そのシリンダ孔（９）の内径寸法を前記ガイド面（４１）の内径寸法よりも大きい値に設定した、ことを特徴とする倍力機構付きシリンダ装置。 The cylinder device with a booster mechanism according to claim 4 ,
A cylinder hole (9) into which the annular piston (10) is inserted is configured as a part of the cylindrical hole (6) of the housing (1), and the inner diameter of the cylinder hole (9) is set to the guide surface (41). A cylinder device with a booster mechanism, characterized in that it is set to a value larger than the inner diameter dimension of
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