倍力機構付きシリンダ装置
【課題】 倍力機構付きシリンダ装置をコンパクトかつ省エネルギーに構成する。
【解決手段】 ハウジング（２０）の上部にピストン（２２）が上下移動可能に挿入され、そのピストン（２２）から下方へ突出させた押ロッド（２４）の下部に押面（２７）が設けられる。ハウジング（２０）の下部に出力ロッド（３６）が上下移動可能に挿入され、その出力ロッド（３６）の上部に受面（３８）が設けられる。ハウジング（２０）内に形成した倍力室（５０）に３つのアーム（５２）が周方向へ間隔をあけて配置される。上記アーム（５２）が上下方向へ揺動可能なように、当該アーム（５２）の半径方向の外方の上部が支点ピン（５４）によって回転可能に支持される。また、アーム（５２）の半径方向の内方の上部に回転可能に支持した入力ローラ（５７）が上記押面（２７）に接当され、アーム（５２）の半径方向の内方の下部に回転可能に支持した出力ローラ（６０）が上記受面（３８）に接当される。
【解決手段】 ハウジング（２０）の上部にピストン（２２）が上下移動可能に挿入され、そのピストン（２２）から下方へ突出させた押ロッド（２４）の下部に押面（２７）が設けられる。ハウジング（２０）の下部に出力ロッド（３６）が上下移動可能に挿入され、その出力ロッド（３６）の上部に受面（３８）が設けられる。ハウジング（２０）内に形成した倍力室（５０）に３つのアーム（５２）が周方向へ間隔をあけて配置される。上記アーム（５２）が上下方向へ揺動可能なように、当該アーム（５２）の半径方向の外方の上部が支点ピン（５４）によって回転可能に支持される。また、アーム（５２）の半径方向の内方の上部に回転可能に支持した入力ローラ（５７）が上記押面（２７）に接当され、アーム（５２）の半径方向の内方の下部に回転可能に支持した出力ローラ（６０）が上記受面（３８）に接当される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、機械式の倍力機構を設けたシリンダ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
倍力機構付きシリンダ装置としては、従来では、特許文献１（日本国・特開平４−１９４１３号公報）に記載されたものがある。
上記特許文献１のシリンダ装置は、空油圧式のブースタであって、次のように構成されている。
空圧ピストンによってプランジャを下方へロック駆動すると、そのプランジャの下端部が油圧シリンダ室に突入し、その油圧シリンダ室内を、上記空圧ピストンと上記プランジャとの断面積比に相当する圧力にまで増圧させる。これにより、油圧シリンダ室に挿入した油圧ピストンが出力ロッドを強力に下降させる。
【０００３】
また、特許文献２（日本国・特開２００７−２６８６２５号公報）には、機械式の倍力機構を設けたシリンダ装置が記載されており、そのシリンダ装置は次のように構成されている。
進出用の第１ピストンを収容する第１シリンダ室と倍力用の第２ピストンを収容する第２シリンダ室とカム室とを上下方向へ直列に配置し、ロック駆動時には、まず、第１ピストンがクランプロッド（出力ロッド）を速やかに移動させ、その後、第２ピストンに固定したテーパースリーブが、カム室に配置したカム状の爪部を介して上記クランプロッド（出力ロッド）を強力に下降させる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】 特開平４−１９４１３号公報（第１図〜第３図と第７図を参照）
【特許文献２】 特開２００７−２６８６２５号公報（図２と図３を参照）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記特許文献１の装置は、次の点で改良の余地が残されていた。即ち、油圧シリンダ室に充填されたオイルを補給するためのタンクを設ける必要があるので、装置全体が大形にならざるを得ない。また、ロック駆動時には、油圧シリンダ室の圧油からプランジャに作用する反力に抗して空圧ピストンを全負荷で全ストロークにわたって駆動する必要があるので、エネルギーの消費量が多い。
また、上記特許文献２の装置は、２つのシリンダ室とカム室とを上下方向へ直列に配置しているので、背丈が高くならざるを得ない。
本発明の目的は、倍力機構付きシリンダ装置をコンパクトかつ省エネルギーに構成できるようにすることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記の目的を達成するため、本発明は、例えば、図１から図７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２０の一端側に形成されたシリンダ孔２１に軸心方向へ移動可能で保密状に挿入されたピストン２２と、上記ピストン２２から他端方向へ突出された押ロッド２４であって、その他端面に押面２７を設けた押ロッド２４と、上記ハウジング２０の他端側に形成された支持孔３５に軸心方向へ移動可能に挿入された出力ロッド３６であって、他端方向へ向かうにつれて軸心Ｘから遠ざかるように形成された受面３８を一端側に設けた出力ロッド３６と、上記シリンダ孔２１と上記支持孔３５との間で上記ハウジング２０内に形成された倍力室５０と、上記倍力室５０内に周方向へ所定の間隔をあけて配置された複数のアーム５２と、上記アーム５２が軸心方向へ揺動可能なように当該アーム５２の半径方向の外方部かつ軸心方向の一端部を回転可能に支持する支点部５４と、上記アーム５２の半径方向の内方部かつ軸心方向の一端部に回転可能に支持されると共に上記押面２７に接当される入力ローラ５７と、上記アーム５２の半径方向の内方部かつ軸心方向の他端部に回転可能に支持されると共に上記受面３８に接当される出力ローラ６０と、上記出力ロッド３６を一端方向へ移動させるための戻し手段４３と、を備えるように構成した。
【０００７】
本発明は、次の作用効果を奏する。
本発明は、前述した特許文献１（特開平４−１９４１３号公報）に記載されたオイル補給タンクを省略でき、また、特許文献２（特開２００７−２６８６２５号公報）の倍力用の第２シリンダ室を省略できるので、シリンダ装置をコンパクトに造れる。
また、本発明では、出力ロッドに加わる負荷の増加に合わせてピストンを駆動すればよいので、空圧ピストンを全負荷で全ストロークにわたって駆動する必要がある特許文献１と比べて、消費エネルギーを低減できる。
【０００８】
また、本発明においては、前記アーム５２を周方向へ所定の間隔をあけて３つ配置することが好ましい。
この場合、複数の入力ローラの内端部同士および出力ローラの内端部同士が互いに干渉するのを防止できるので、倍力室の直径を小さくしてシリンダ装置をさらにコンパクトに造れる。
【０００９】
さらに、本発明においては、前記入力ローラ５７の軸心Ｄを前記の出力ローラ６０の軸心Ｅよりも半径方向の内方に配置することが好ましい。
この場合、押ロッドの直径を小さくできるので、その押ロッドをコンパクトに造れる。
【００１０】
本発明においては、前記受面３８を他端方向に凹ませることが好ましい。
この場合、上記受面と出力ローラとの面圧を小さくできるので、倍力機構の寿命が長くなる。
【００１１】
また、本発明においては、前記受面３８は、半径方向の内方に配置された内円弧面４０と、半径方向の外方に配置された外円弧面４１とを有し、その外円弧面４１の半径Ｋを上記内円弧面４０の半径Ｊよりも大きい値に設定することが好ましい。
この場合、ロック駆動の終期に大きい推力を伝達するときに、内円弧面よりも半径が大きい外円弧面を前記出力ローラが押圧することになるので、その押圧時の面圧が小さい。このため、倍力機構の寿命がさらに長くなる。
【００１２】
前記内円弧面４０と前記外円弧面４１との間には、これら内円弧面４０と外円弧面４１とを接続する接続面４２を設けることが好ましい。
この場合、上記の内円弧面と外円弧面とを上記接続面によって滑らかに接続できる。なお、上記接続面としては、傾斜面や楕円面や円弧面などを少なくとも１つ設けることが考えられる。
【００１３】
本発明においては、前記押面２７を、前記軸心Ｘに直交する平面によって構成することが好ましい。
この場合、その押面を設けた押ロッドを簡素かつコンパクトに造れる。
【００１４】
また、本発明は、工作機械１の主軸４に挿入したドローバー８のアンクランプ用の被駆動部８ａに所定の隙間をあけて前記出力ロッド３６の出力部３６ａを対面させることが好ましい。
この場合、工作機械のツールホルダをアンクランプするために好適な倍力装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】 図１は、本発明のシリンダ装置を設けた立形マシニングセンタの立面図である。
【図２】 図２は、図１中のＩＩ−ＩＩ線の矢視断面図である。
【図３】 図３Ａは、上記シリンダ装置のリリース状態の立面視の断面図であって、図３Ｂ中の３Ａ−３Ａの折線矢視に相当する図である。図３Ｂは、上記シリンダ装置のハウジングの上半部分を省略した状態の平面図であって、図３Ａ中の３Ｂ−３Ｂ線の矢視に相当する断面図である。
【図４】 図４は、上記シリンダ装置のピストン及び出力ロッドをロック側へフルストロークした状態を示し、上記の図３Ａに類似する図である。
【図５】 図５Ａは、前記の図３Ａの主要部の拡大図である。図５Ｂは、前記の図４の主要部の拡大図である。
【図６】 図６Ａは、上記の図５Ａに相当する模式図である。図６Ｂは、上記の図５Ｂに相当する模式図である。
【図７】 図７は、前記出力ロッドのストロークと力との関係を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の一実施形態を図１から図７によって説明する。
この実施形態では、本発明の倍力機構付きシリンダ装置をマシニングセンタ用ツール脱着装置に適用した場合を例示してある。まず、図１と図２により、上記ツール脱着装置の全体構成を説明する。
【００１７】
立形マシニングセンタ１の主軸頭２にケーシング３が固定される。そのケーシング３内には、主軸４が、複数のベアリング５を介して回転自在に支承されると共にモータ６によって回転駆動される。上記主軸４にはドローバー８が上下摺動自在に内嵌され、そのドローバー８の下部にコレット９が連結されている。
【００１８】
主軸４にツールホルダ１０をクランプする時には、その主軸４に対してドローバー８をクランプバネ（ここでは多数の皿バネ）１１によって上方へ付勢すると共にコレット９を縮径上昇させ、上記ツールホルダ１０をプルボルト１２を介して主軸４の下部のホルダ受け面４ａに押圧固定する。そのツールホルダ１０にツール１３が固定されている。
【００１９】
上記ツールホルダ１０のアンクランプ時には、上記主軸４の上側に配置された倍力機構付きシリンダ装置１５の出力ロッド３６（後述の図３Ａを参照）を下降させる。すると、その出力ロッド３６に固定したアタッチメント（出力部）３６ａが、クランプバネ１１の付勢力に抗してドローバー８を下降駆動し、これにより、前記コレット９が拡径され、当該コレット９と前記プルボルト１２との係合が解除される。引き続いて、上記ドローバー８の下端部がプルボルト１２の上部を下方へ強力に押圧して、前記ホルダ受け面４ａとツールホルダ１０との緊密なテーパ係合を解除する。これにより、上記ツールホルダ１０の抜き取りが許容される。
【００２０】
なお、上記アタッチメント（出力部）３６ａは、上記ドローバー８の上端に設けたアンクランプ用の被駆動部８ａに所定の隙間をあけて対面されている。また、上記ドローバー８にはエアーブロー用流路８ｂが貫通されており、その流路８ｂの上端部が上記出力ロッド３６のエアー供給孔４６に連通可能になっている（後述の図３Ａを参照）。
【００２１】
以下、上記のシリンダ装置１５の構造を、図３〜図７によって説明する。
ハウジング２０の一端側としての上部にシリンダ孔２１が形成され、そのシリンダ孔２１にピストン２２が軸心方向へ移動可能で保密状に挿入される。上記ピストン２２から押ロッド２４が下方（他端方向）へ突出される。その押ロッド２４が、ハウジング２０の途中高さ部に設けた隔壁２５の挿入孔２６に嵌合される。上記押ロッド２４の下端面（他端面）に押面２７が設けられる。その押面２７は、軸心にほぼ直交する平面によって構成されている。また、上記ピストン２２の上側に形成した空圧室２９には圧縮空気の給排口３０が連通される。上記ピストン２２は復帰バネ３１によって上方へ付勢されている。
【００２２】
上記ハウジング２０の他端側としての下部に支持孔３５が形成され、その支持孔３５に出力ロッド３６が軸心方向へ移動可能に挿入される。その出力ロッド３６の上部（一端側）に円錐台状のブロック３７が設けられ、そのブロック３７の上面に受面３８が形成される。その受面３８は、下方（他端方向）へ向かうにつれて、ハウジング２０の軸心Ｘ（図６Ａ及び図６Ｂを参照）から遠ざかるように形成されている。この実施形態では、その軸心Ｘは、前記シリンダ孔２１の軸心と後述する倍力室５０の軸心と同軸になっている。
【００２３】
また、この実施形態では、上記受面３８は、下方（他端方向）に凹むように形成されており、図６Ａ及び図６Ｂの模式図に示すように、半径方向の内方（図中の右方）に配置された内円弧面４０と、半径方向の外方（図中の左方）に配置された外円弧面４１と、これら内円弧面４０と外円弧面４１とを接続する傾斜面（接続面）４２とを有する。その外円弧面４１の半径Ｋは、内円弧面４０の半径Ｊよりも大きい値に設定されている。
【００２４】
上記出力ロッド３６は、戻しバネ（戻し手段）４３によって上方（一端方向）へ付勢されている。また、その出力ロッド３６の前記ブロック３７に設けた縦溝４４に回り止めピン４５が嵌合されている。
上記出力ロッド３６の下半部分には、前記エアー供給孔４６が逆Ｌ字状に形成され、そのエアー供給孔４６がエアーブロー用の供給口４７に連通されている。
なお、上記のようなエアーブロー手段を設けることに代えて、又は、これに加えて、切削油の供給手段を設けることも可能である。
【００２５】
上記シリンダ孔２１と上記支持孔３５との間で前記隔壁２５の下側に倍力室５０が形成され、その倍力室５０に倍力機構５１が装着される。その倍力機構５１は次のように構成されている。
【００２６】
倍力室５０内に３つのアーム５２が周方向へ所定の間隔をあけて配置される。上記の各アーム５２の半径方向の外方部かつ軸心方向の上端部（一端部）がニードルベアリング５３を介して支点ピン（支点部）５４に回転可能に支持されている。これにより、上記アーム５２は、支点ピン５４の軸心Ｃ（図６Ａ及び図６Ｂの模式図を参照）を中心として、ハウジング２０の軸心Ｘを含む平面内で上下方向へ揺動可能になっている。
なお、上記支点ピン５４は、複数のボルト５５によって前記隔壁２５の下部に固定されている。
【００２７】
また、上記アーム５２の半径方向の内方部かつ軸心方向の上端部（一端部）に入力ローラ５７がスベリ軸受５８を介して回転可能に支持され、その入力ローラ５７が前記押面２７に接当される。さらに、上記アーム５２の半径方向の内方部かつ軸心方向の下端部（他端部）に出力ローラ６０が別のニードルベアリング６１を介して回転可能に支持され、その出力ローラ６０が前記受面３８に接当される。
図６Ａ及び図６Ｂの模式図に示すように、上記入力ローラ５７の軸心Ｄは、出力ローラ６０の軸心Ｅよりも半径方向の内方に配置されている。即ち、上記入力ローラ５７の軸心Ｄは、出力ローラ６０の軸心Ｅよりも前記軸心Ｘに近い位置に配置されている。
【００２８】
上記シリンダ装置１５は次のように作動する。
図３Ａと図５Ａのリリース状態では、前記空圧室２９の圧縮空気が排出され、復帰バネ３１がピストン２２を上昇させると共に、戻しバネ４３が出力ロッド３６と出力ローラ６０とを介して前記アーム５２を支点ピン５４を中心として上方へ揺動させている。
ロック駆動時には、上記空圧室２９に圧縮空気を供給する。すると、上記ピストン２２が下降され、押ロッド２４の押面２７が入力ローラ５７を介して上記アーム５２を支点ピン５４を中心として下方へ揺動させていき、出力ローラ６０が受面３８を介して出力ロッド３６を下方へ倍力駆動していく。図４と図５Ｂは、上記ピストン２２が前記隔壁２５の上面に接当し、当該ピストン２２がフルストロークした状態を示している。
【００２９】
図７は、上記出力ロッド３６のストロークＳと力Ｆとの関係の一例を示している。
その図中の破線は、前記ドローバー８（前記図２を参照）をアンクランプ駆動するときの負荷Ｌの変動を示している。この負荷Ｌの変動は、上記図７と前記図２を参照して説明すると、次のとおりである。
【００３０】
上記アンクランプ駆動時には、まず、出力ロッド３６が約１ｍｍ下降したときに前記アタッチメント（出力部）３６ａの下部がドローバー８の被駆動部８ａに接当する。次いで、上記出力ロッド３６は、下方へ約１ｍｍ〜約８．８ｍｍ下降するときに、前記クランプバネ１１を圧縮しながらドローバー８を下降駆動する。これにより、前記コレット９が拡径され、そのコレット９と前記プルボルト１２との係合が解除される。引き続いて、上記出力ロッド３６が上記の約８．８ｍｍを越えて下降するときに、上記ドローバー８の下端部がプルボルト１２の上部を下方へ強力に押圧して、前記ホルダ受け面４ａとツールホルダ１０との緊密なテーパ係合を解除する。
【００３１】
ここで、前記ピストン２２の推力Ｎは、図７中の二点鎖線に示すように、約６ｋＮであり、ほぼ一定の値ある。そして、この実施形態の倍力機構５１は、上記ピストン２２の推力Ｎによって、出力ロッド３６の推力Ｍ（図７中の実線を参照）が負荷Ｌの変動値よりも少し大きくなるように構成されている。
なお、図７中の一点鎖線は、前述した特許文献１（特開平４−１９４１３号公報）に記載された空油圧ブースタにおける出力ロッド（及び油圧ピストン）の推力Ｐを示し、その推力Ｐは、前記負荷Ｌのピーク値（約３３ｋＮ）よりも大きい値に設定される。
【００３２】
上記倍力機構５１の推力について、図５Ａから図６Ｂを参照して説明する。
図５Ａに示すように、支点ピン５４と入力ローラ５７と出力ローラ６０はアーム５２に連結されているので、そのアーム５２が揺動しても、これらの部材５４，５７，６０の相互の距離は変化しない。即ち、図６Ａ及び図６Ｂにおいて、支点ピン５４の軸心Ｃと入力ローラ５７の軸心Ｄとの間の距離ａと、上記軸心Ｃと出力ローラ６０の軸心Ｅとの間の距離ｂと、上記軸心Ｄと上記軸心Ｅとの間の距離ｃは、一定のままで変化しない。なお、上記出力ローラ６０が接触する内円弧面４０の半径Ｊの中心はＲ１である。
【００３３】
ここで、上記図６Ａ（及び図５Ａ）のリリース状態からロック駆動を開始したときに、ピストン２２（及び押ロッド２４）の推力をＮとし、出力ローラ６０から内円弧面４０に作用する法線力をＶ１とし、出力ロッド３６の推力をＭ１とし、水平線に対する線分ＣＤの傾斜角度をα１とし、上記法線力Ｖ１と推力Ｍ１との間の角度をβ１とし、上記法線力Ｖ１の方向線と上記軸心Ｃを通る垂線との交点をＧ１とし、その交点Ｇ１と軸心Ｃとの間の腕長さをｅ１とする。
この場合、Ｎ・ａ・ｃｏｓα１＝Ｖ１・ｅ１であり、Ｍ１＝Ｖ１・ｃｏｓβ１である。
従って、出力ロッド３６の推力は、Ｍ１＝（Ｎ・ａ・ｃｏｓα１・ｃｏｓβ１）／ｅ１となる。
【００３４】
そして、上記ロック駆動時の初期から終期の直前まで（前記図７中のストロークＳが０から約８．８ｍｍまで）は、アーム５２の下方への揺動に伴って、出力ローラ６０の軸心Ｅは、前記軸心Ｃを中心として、図６Ａ中の二点鎖線の軌跡Ｗ１のように移動しようとする。即ち、その出力ローラ６０は、上記受面３８の内円弧面４０を押し下げなから半径方向の外方（図６Ａ中の左方）へ移動していく。そして、上記アーム５２が下方へ揺動していくときに、角度α１の変化率と比べて角度β１の減少率および腕長さｅ１の減少率を大きくしているので、出力ロッド３６の推力Ｍ１が漸増していく（図７中の実線図の推力Ｍを参照）。
【００３５】
上記ロック駆動時の終期（前記図７中のストロークＳが約８．８ｍｍを越えたとき）には、図６Ｂに示すように、上記出力ローラ６０が外円弧面４１に接触しており、その外円弧面４１の半径Ｋの中心はＲ２になっている。そして、上記外円弧面４１の半径Ｋは、前記内円弧面４０の半径Ｊよりも大きい値に設定してある。
ここで、出力ローラ６０から外円弧面４１に作用する法線力がＶ２となり、出力ロッド３６の推力がＭ２となり、水平線に対する線分ＣＤの傾斜角度がα２となり、上記法線力Ｖ２と推力Ｍ２との間の角度がβ２となり、上記法線力Ｖ２の方向線と上記軸心Ｃを通る垂線との交点がＧ２となり、その交点Ｇ２と軸心Ｃとの間の腕長さがｅ２となっている。
この場合、出力ロッド３６の推力Ｍ２は、前記図６Ａの説明と同様に、Ｍ２＝（Ｎ・ａ・ｃｏｓα２・ｃｏｓβ２）／ｅ２となる。
【００３６】
上記ロック駆動時の終期には、図６Ｂ中の上記腕長さｅ２が図６Ａ中の前記腕長さｅ１よりも大幅に小さくなっていくので、出力ロッド３６の推力Ｍ２が急増していく。
即ち、アーム５２の下方への揺動に伴って、出力ローラ６０の軸心Ｅは、前記軸心Ｃを中心として、図６Ｂ中の二点鎖線の軌跡Ｗ２のように移動していき、上記出力ローラ６０が外円弧面４１を押し下げなから半径方向の外方（図６Ｂ中の左方）へ移動していく。これにつれて、前記の腕長さｅ２が小さくなり、出力ロッド３６の推力Ｍ２が急増して、上記の推力Ｍ２がピーク推力（約３８ｋＮ）に到達する（図７中の実線図の推力Ｍを参照）。
【００３７】
上記の実施形態に記載された発明は次の長所を奏する。
本実施形態の発明は、前述した特許文献１（特開平４−１９４１３号公報）に記載されたオイル補給タンクを省略でき、また、特許文献２（特開２００７−２６８６２５号公報）の倍力用の第２シリンダ室を省略できるので、シリンダ装置１５をコンパクトに造れる。
また、図３Ｂに示すように、前記アーム５２を周方向へ３つ配置したので、３つの入力ローラ５７の内端部同士および３つの出力ローラ６０の内端部同士が互いに干渉するのを防止できる。このため、倍力室５０の直径を小さくしてシリンダ装置１５をさらにコンパクトに造れる。
【００３８】
また、前記図７に示すように、上記の特許文献１（特開平４−１９４１３号公報）の出力ロッド（及び油圧ピストン）の推力Ｐは、出力ロッドの全ストロークにわたって負荷Ｌのピーク値よりも大きい値になっている。ここで、上記推力Ｐを示す一点鎖線の下側の面積が消費エネルギーに相当する。
これに対して、本実施形態では、前記受け面３８を下方へ凹状に形成したので、出力ロッド３６の推力Ｍを、負荷Ｌよりも少し大きい値で当該負荷Ｌの変動に追従させることが可能である。ここで、本実施形態の消費エネルギーは、出力ロッド３６の推力Ｍを示す実線の下側の面積に相当する。
従って、本実施形態は、特許文献１の従来技術と比べて、消費エネルギーをほぼ半減できる。
【００３９】
前記入力ローラ５７の軸心Ｄを前記の出力ローラ６０の軸心Ｅよりも半径方向の内方に配置したので、押ロッド２４の直径を小さくして、その押ロッド２４をコンパクトに造れる。
出力ローラ６０は、上記入力ローラ５７よりも大径に形成され、しかも、ロック駆動の終期に大きい推力を伝達するときに、内円弧面４０の半径Ｊよりも大きい半径Ｋを有する外円弧面４１を押圧するように構成したので、その押圧時の面圧が小さい。このため、倍力機構５１の寿命が長くなる。
【００４０】
上記の実施形態は次のように変更可能である。
押ロッド２４に設けた押面２７は、例示した水平面に限定されるものではなく、傾斜面や曲面などであってもよく、また、これらの水平面・傾斜面・曲面などの少なくとも２つの面を組み合わせたものであってもよい。
出力ロッド３６に設けた受面３８は、２つの円弧面４０，４１と傾斜面４２によって構成することに代えて、多数の傾斜面を多角形状に接続したものであってもよく、１つの円弧面や楕円状の面や傾斜面であってよい。また、上記受面３８は、円弧面・楕円状の面・傾斜面などの形状の異なる面のうちの少なくとも２つの面を適宜に組み合わせたものであってもよい。なお、上記受面３８は、下方へ凹ませることに代えて、上方へ凸になるように形成することも可能である。
【００４１】
アーム５２は、例示したように３つ配置することが好ましいが、これに代えて、２つ又は４つ配置してもよく、５つ以上配置することも可能である。
前記ピストン２２を上昇させる手段は、例示した復帰バネ３１に代えて、圧縮空気等の圧力流体を利用可能である。
出力ロッド３６及びアーム５２を上方へ押すための戻し手段である前記戻しバネ４３の付勢力を強力にした場合には、上復帰バネ３１を省略可能である。
その戻し手段は、例示した戻しバネ４３に代えて、圧縮空気等の圧力流体を利用してもよい。
前記出力ローラ６０の外周面における幅方向の形状（ローラの厚さ方向の形状）は、真っ直ぐに形成する場合や凹状に形成する場合や凸状に形成する場合などが考えられる。
【００４２】
本発明のシリンダ装置は、例示した縦向き姿勢に限定されるものではなく、上下逆の姿勢や横向き姿勢や斜め向き姿勢に配置してもよい。
また、上記シリンダ装置に使用される圧力流体は、圧縮空気に代えて、圧油等の液体であってもよい。
本発明は、例示したツール脱着装置に適用することが好ましいが、これ限定されるものではなく、種々の用途に利用可能である。
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。
【符号の説明】
【００４３】
１：工作機械（マシニングセンタ），４：主軸，８：ドローバー，８ａ：被駆動部，２０：ハウジング，２１：シリンダ孔，２２：ピストン，２４：押ロッド，２７：押面，３５：支持孔，３６：出力ロッド，３６ａ：出力部（アタッチメント），３８：受面，４０：内円弧面，４１：外円弧面，４２：接続面（傾斜面），４３：戻し手段（戻しバネ），５０：倍力室，５２：アーム，５４：支点部（支点ピン），５７：入力ローラ，６０：出力ローラ，Ｄ：入力ローラ５７の軸心，Ｅ：出力ローラ６０の軸心，Ｊ：内円弧面４０の半径，Ｋ：外円弧面４１の半径，Ｘ：軸心．
【技術分野】
【０００１】
この発明は、機械式の倍力機構を設けたシリンダ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
倍力機構付きシリンダ装置としては、従来では、特許文献１（日本国・特開平４−１９４１３号公報）に記載されたものがある。
上記特許文献１のシリンダ装置は、空油圧式のブースタであって、次のように構成されている。
空圧ピストンによってプランジャを下方へロック駆動すると、そのプランジャの下端部が油圧シリンダ室に突入し、その油圧シリンダ室内を、上記空圧ピストンと上記プランジャとの断面積比に相当する圧力にまで増圧させる。これにより、油圧シリンダ室に挿入した油圧ピストンが出力ロッドを強力に下降させる。
【０００３】
また、特許文献２（日本国・特開２００７−２６８６２５号公報）には、機械式の倍力機構を設けたシリンダ装置が記載されており、そのシリンダ装置は次のように構成されている。
進出用の第１ピストンを収容する第１シリンダ室と倍力用の第２ピストンを収容する第２シリンダ室とカム室とを上下方向へ直列に配置し、ロック駆動時には、まず、第１ピストンがクランプロッド（出力ロッド）を速やかに移動させ、その後、第２ピストンに固定したテーパースリーブが、カム室に配置したカム状の爪部を介して上記クランプロッド（出力ロッド）を強力に下降させる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】 特開平４−１９４１３号公報（第１図〜第３図と第７図を参照）
【特許文献２】 特開２００７−２６８６２５号公報（図２と図３を参照）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記特許文献１の装置は、次の点で改良の余地が残されていた。即ち、油圧シリンダ室に充填されたオイルを補給するためのタンクを設ける必要があるので、装置全体が大形にならざるを得ない。また、ロック駆動時には、油圧シリンダ室の圧油からプランジャに作用する反力に抗して空圧ピストンを全負荷で全ストロークにわたって駆動する必要があるので、エネルギーの消費量が多い。
また、上記特許文献２の装置は、２つのシリンダ室とカム室とを上下方向へ直列に配置しているので、背丈が高くならざるを得ない。
本発明の目的は、倍力機構付きシリンダ装置をコンパクトかつ省エネルギーに構成できるようにすることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記の目的を達成するため、本発明は、例えば、図１から図７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２０の一端側に形成されたシリンダ孔２１に軸心方向へ移動可能で保密状に挿入されたピストン２２と、上記ピストン２２から他端方向へ突出された押ロッド２４であって、その他端面に押面２７を設けた押ロッド２４と、上記ハウジング２０の他端側に形成された支持孔３５に軸心方向へ移動可能に挿入された出力ロッド３６であって、他端方向へ向かうにつれて軸心Ｘから遠ざかるように形成された受面３８を一端側に設けた出力ロッド３６と、上記シリンダ孔２１と上記支持孔３５との間で上記ハウジング２０内に形成された倍力室５０と、上記倍力室５０内に周方向へ所定の間隔をあけて配置された複数のアーム５２と、上記アーム５２が軸心方向へ揺動可能なように当該アーム５２の半径方向の外方部かつ軸心方向の一端部を回転可能に支持する支点部５４と、上記アーム５２の半径方向の内方部かつ軸心方向の一端部に回転可能に支持されると共に上記押面２７に接当される入力ローラ５７と、上記アーム５２の半径方向の内方部かつ軸心方向の他端部に回転可能に支持されると共に上記受面３８に接当される出力ローラ６０と、上記出力ロッド３６を一端方向へ移動させるための戻し手段４３と、を備えるように構成した。
【０００７】
本発明は、次の作用効果を奏する。
本発明は、前述した特許文献１（特開平４−１９４１３号公報）に記載されたオイル補給タンクを省略でき、また、特許文献２（特開２００７−２６８６２５号公報）の倍力用の第２シリンダ室を省略できるので、シリンダ装置をコンパクトに造れる。
また、本発明では、出力ロッドに加わる負荷の増加に合わせてピストンを駆動すればよいので、空圧ピストンを全負荷で全ストロークにわたって駆動する必要がある特許文献１と比べて、消費エネルギーを低減できる。
【０００８】
また、本発明においては、前記アーム５２を周方向へ所定の間隔をあけて３つ配置することが好ましい。
この場合、複数の入力ローラの内端部同士および出力ローラの内端部同士が互いに干渉するのを防止できるので、倍力室の直径を小さくしてシリンダ装置をさらにコンパクトに造れる。
【０００９】
さらに、本発明においては、前記入力ローラ５７の軸心Ｄを前記の出力ローラ６０の軸心Ｅよりも半径方向の内方に配置することが好ましい。
この場合、押ロッドの直径を小さくできるので、その押ロッドをコンパクトに造れる。
【００１０】
本発明においては、前記受面３８を他端方向に凹ませることが好ましい。
この場合、上記受面と出力ローラとの面圧を小さくできるので、倍力機構の寿命が長くなる。
【００１１】
また、本発明においては、前記受面３８は、半径方向の内方に配置された内円弧面４０と、半径方向の外方に配置された外円弧面４１とを有し、その外円弧面４１の半径Ｋを上記内円弧面４０の半径Ｊよりも大きい値に設定することが好ましい。
この場合、ロック駆動の終期に大きい推力を伝達するときに、内円弧面よりも半径が大きい外円弧面を前記出力ローラが押圧することになるので、その押圧時の面圧が小さい。このため、倍力機構の寿命がさらに長くなる。
【００１２】
前記内円弧面４０と前記外円弧面４１との間には、これら内円弧面４０と外円弧面４１とを接続する接続面４２を設けることが好ましい。
この場合、上記の内円弧面と外円弧面とを上記接続面によって滑らかに接続できる。なお、上記接続面としては、傾斜面や楕円面や円弧面などを少なくとも１つ設けることが考えられる。
【００１３】
本発明においては、前記押面２７を、前記軸心Ｘに直交する平面によって構成することが好ましい。
この場合、その押面を設けた押ロッドを簡素かつコンパクトに造れる。
【００１４】
また、本発明は、工作機械１の主軸４に挿入したドローバー８のアンクランプ用の被駆動部８ａに所定の隙間をあけて前記出力ロッド３６の出力部３６ａを対面させることが好ましい。
この場合、工作機械のツールホルダをアンクランプするために好適な倍力装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】 図１は、本発明のシリンダ装置を設けた立形マシニングセンタの立面図である。
【図２】 図２は、図１中のＩＩ−ＩＩ線の矢視断面図である。
【図３】 図３Ａは、上記シリンダ装置のリリース状態の立面視の断面図であって、図３Ｂ中の３Ａ−３Ａの折線矢視に相当する図である。図３Ｂは、上記シリンダ装置のハウジングの上半部分を省略した状態の平面図であって、図３Ａ中の３Ｂ−３Ｂ線の矢視に相当する断面図である。
【図４】 図４は、上記シリンダ装置のピストン及び出力ロッドをロック側へフルストロークした状態を示し、上記の図３Ａに類似する図である。
【図５】 図５Ａは、前記の図３Ａの主要部の拡大図である。図５Ｂは、前記の図４の主要部の拡大図である。
【図６】 図６Ａは、上記の図５Ａに相当する模式図である。図６Ｂは、上記の図５Ｂに相当する模式図である。
【図７】 図７は、前記出力ロッドのストロークと力との関係を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の一実施形態を図１から図７によって説明する。
この実施形態では、本発明の倍力機構付きシリンダ装置をマシニングセンタ用ツール脱着装置に適用した場合を例示してある。まず、図１と図２により、上記ツール脱着装置の全体構成を説明する。
【００１７】
立形マシニングセンタ１の主軸頭２にケーシング３が固定される。そのケーシング３内には、主軸４が、複数のベアリング５を介して回転自在に支承されると共にモータ６によって回転駆動される。上記主軸４にはドローバー８が上下摺動自在に内嵌され、そのドローバー８の下部にコレット９が連結されている。
【００１８】
主軸４にツールホルダ１０をクランプする時には、その主軸４に対してドローバー８をクランプバネ（ここでは多数の皿バネ）１１によって上方へ付勢すると共にコレット９を縮径上昇させ、上記ツールホルダ１０をプルボルト１２を介して主軸４の下部のホルダ受け面４ａに押圧固定する。そのツールホルダ１０にツール１３が固定されている。
【００１９】
上記ツールホルダ１０のアンクランプ時には、上記主軸４の上側に配置された倍力機構付きシリンダ装置１５の出力ロッド３６（後述の図３Ａを参照）を下降させる。すると、その出力ロッド３６に固定したアタッチメント（出力部）３６ａが、クランプバネ１１の付勢力に抗してドローバー８を下降駆動し、これにより、前記コレット９が拡径され、当該コレット９と前記プルボルト１２との係合が解除される。引き続いて、上記ドローバー８の下端部がプルボルト１２の上部を下方へ強力に押圧して、前記ホルダ受け面４ａとツールホルダ１０との緊密なテーパ係合を解除する。これにより、上記ツールホルダ１０の抜き取りが許容される。
【００２０】
なお、上記アタッチメント（出力部）３６ａは、上記ドローバー８の上端に設けたアンクランプ用の被駆動部８ａに所定の隙間をあけて対面されている。また、上記ドローバー８にはエアーブロー用流路８ｂが貫通されており、その流路８ｂの上端部が上記出力ロッド３６のエアー供給孔４６に連通可能になっている（後述の図３Ａを参照）。
【００２１】
以下、上記のシリンダ装置１５の構造を、図３〜図７によって説明する。
ハウジング２０の一端側としての上部にシリンダ孔２１が形成され、そのシリンダ孔２１にピストン２２が軸心方向へ移動可能で保密状に挿入される。上記ピストン２２から押ロッド２４が下方（他端方向）へ突出される。その押ロッド２４が、ハウジング２０の途中高さ部に設けた隔壁２５の挿入孔２６に嵌合される。上記押ロッド２４の下端面（他端面）に押面２７が設けられる。その押面２７は、軸心にほぼ直交する平面によって構成されている。また、上記ピストン２２の上側に形成した空圧室２９には圧縮空気の給排口３０が連通される。上記ピストン２２は復帰バネ３１によって上方へ付勢されている。
【００２２】
上記ハウジング２０の他端側としての下部に支持孔３５が形成され、その支持孔３５に出力ロッド３６が軸心方向へ移動可能に挿入される。その出力ロッド３６の上部（一端側）に円錐台状のブロック３７が設けられ、そのブロック３７の上面に受面３８が形成される。その受面３８は、下方（他端方向）へ向かうにつれて、ハウジング２０の軸心Ｘ（図６Ａ及び図６Ｂを参照）から遠ざかるように形成されている。この実施形態では、その軸心Ｘは、前記シリンダ孔２１の軸心と後述する倍力室５０の軸心と同軸になっている。
【００２３】
また、この実施形態では、上記受面３８は、下方（他端方向）に凹むように形成されており、図６Ａ及び図６Ｂの模式図に示すように、半径方向の内方（図中の右方）に配置された内円弧面４０と、半径方向の外方（図中の左方）に配置された外円弧面４１と、これら内円弧面４０と外円弧面４１とを接続する傾斜面（接続面）４２とを有する。その外円弧面４１の半径Ｋは、内円弧面４０の半径Ｊよりも大きい値に設定されている。
【００２４】
上記出力ロッド３６は、戻しバネ（戻し手段）４３によって上方（一端方向）へ付勢されている。また、その出力ロッド３６の前記ブロック３７に設けた縦溝４４に回り止めピン４５が嵌合されている。
上記出力ロッド３６の下半部分には、前記エアー供給孔４６が逆Ｌ字状に形成され、そのエアー供給孔４６がエアーブロー用の供給口４７に連通されている。
なお、上記のようなエアーブロー手段を設けることに代えて、又は、これに加えて、切削油の供給手段を設けることも可能である。
【００２５】
上記シリンダ孔２１と上記支持孔３５との間で前記隔壁２５の下側に倍力室５０が形成され、その倍力室５０に倍力機構５１が装着される。その倍力機構５１は次のように構成されている。
【００２６】
倍力室５０内に３つのアーム５２が周方向へ所定の間隔をあけて配置される。上記の各アーム５２の半径方向の外方部かつ軸心方向の上端部（一端部）がニードルベアリング５３を介して支点ピン（支点部）５４に回転可能に支持されている。これにより、上記アーム５２は、支点ピン５４の軸心Ｃ（図６Ａ及び図６Ｂの模式図を参照）を中心として、ハウジング２０の軸心Ｘを含む平面内で上下方向へ揺動可能になっている。
なお、上記支点ピン５４は、複数のボルト５５によって前記隔壁２５の下部に固定されている。
【００２７】
また、上記アーム５２の半径方向の内方部かつ軸心方向の上端部（一端部）に入力ローラ５７がスベリ軸受５８を介して回転可能に支持され、その入力ローラ５７が前記押面２７に接当される。さらに、上記アーム５２の半径方向の内方部かつ軸心方向の下端部（他端部）に出力ローラ６０が別のニードルベアリング６１を介して回転可能に支持され、その出力ローラ６０が前記受面３８に接当される。
図６Ａ及び図６Ｂの模式図に示すように、上記入力ローラ５７の軸心Ｄは、出力ローラ６０の軸心Ｅよりも半径方向の内方に配置されている。即ち、上記入力ローラ５７の軸心Ｄは、出力ローラ６０の軸心Ｅよりも前記軸心Ｘに近い位置に配置されている。
【００２８】
上記シリンダ装置１５は次のように作動する。
図３Ａと図５Ａのリリース状態では、前記空圧室２９の圧縮空気が排出され、復帰バネ３１がピストン２２を上昇させると共に、戻しバネ４３が出力ロッド３６と出力ローラ６０とを介して前記アーム５２を支点ピン５４を中心として上方へ揺動させている。
ロック駆動時には、上記空圧室２９に圧縮空気を供給する。すると、上記ピストン２２が下降され、押ロッド２４の押面２７が入力ローラ５７を介して上記アーム５２を支点ピン５４を中心として下方へ揺動させていき、出力ローラ６０が受面３８を介して出力ロッド３６を下方へ倍力駆動していく。図４と図５Ｂは、上記ピストン２２が前記隔壁２５の上面に接当し、当該ピストン２２がフルストロークした状態を示している。
【００２９】
図７は、上記出力ロッド３６のストロークＳと力Ｆとの関係の一例を示している。
その図中の破線は、前記ドローバー８（前記図２を参照）をアンクランプ駆動するときの負荷Ｌの変動を示している。この負荷Ｌの変動は、上記図７と前記図２を参照して説明すると、次のとおりである。
【００３０】
上記アンクランプ駆動時には、まず、出力ロッド３６が約１ｍｍ下降したときに前記アタッチメント（出力部）３６ａの下部がドローバー８の被駆動部８ａに接当する。次いで、上記出力ロッド３６は、下方へ約１ｍｍ〜約８．８ｍｍ下降するときに、前記クランプバネ１１を圧縮しながらドローバー８を下降駆動する。これにより、前記コレット９が拡径され、そのコレット９と前記プルボルト１２との係合が解除される。引き続いて、上記出力ロッド３６が上記の約８．８ｍｍを越えて下降するときに、上記ドローバー８の下端部がプルボルト１２の上部を下方へ強力に押圧して、前記ホルダ受け面４ａとツールホルダ１０との緊密なテーパ係合を解除する。
【００３１】
ここで、前記ピストン２２の推力Ｎは、図７中の二点鎖線に示すように、約６ｋＮであり、ほぼ一定の値ある。そして、この実施形態の倍力機構５１は、上記ピストン２２の推力Ｎによって、出力ロッド３６の推力Ｍ（図７中の実線を参照）が負荷Ｌの変動値よりも少し大きくなるように構成されている。
なお、図７中の一点鎖線は、前述した特許文献１（特開平４−１９４１３号公報）に記載された空油圧ブースタにおける出力ロッド（及び油圧ピストン）の推力Ｐを示し、その推力Ｐは、前記負荷Ｌのピーク値（約３３ｋＮ）よりも大きい値に設定される。
【００３２】
上記倍力機構５１の推力について、図５Ａから図６Ｂを参照して説明する。
図５Ａに示すように、支点ピン５４と入力ローラ５７と出力ローラ６０はアーム５２に連結されているので、そのアーム５２が揺動しても、これらの部材５４，５７，６０の相互の距離は変化しない。即ち、図６Ａ及び図６Ｂにおいて、支点ピン５４の軸心Ｃと入力ローラ５７の軸心Ｄとの間の距離ａと、上記軸心Ｃと出力ローラ６０の軸心Ｅとの間の距離ｂと、上記軸心Ｄと上記軸心Ｅとの間の距離ｃは、一定のままで変化しない。なお、上記出力ローラ６０が接触する内円弧面４０の半径Ｊの中心はＲ１である。
【００３３】
ここで、上記図６Ａ（及び図５Ａ）のリリース状態からロック駆動を開始したときに、ピストン２２（及び押ロッド２４）の推力をＮとし、出力ローラ６０から内円弧面４０に作用する法線力をＶ１とし、出力ロッド３６の推力をＭ１とし、水平線に対する線分ＣＤの傾斜角度をα１とし、上記法線力Ｖ１と推力Ｍ１との間の角度をβ１とし、上記法線力Ｖ１の方向線と上記軸心Ｃを通る垂線との交点をＧ１とし、その交点Ｇ１と軸心Ｃとの間の腕長さをｅ１とする。
この場合、Ｎ・ａ・ｃｏｓα１＝Ｖ１・ｅ１であり、Ｍ１＝Ｖ１・ｃｏｓβ１である。
従って、出力ロッド３６の推力は、Ｍ１＝（Ｎ・ａ・ｃｏｓα１・ｃｏｓβ１）／ｅ１となる。
【００３４】
そして、上記ロック駆動時の初期から終期の直前まで（前記図７中のストロークＳが０から約８．８ｍｍまで）は、アーム５２の下方への揺動に伴って、出力ローラ６０の軸心Ｅは、前記軸心Ｃを中心として、図６Ａ中の二点鎖線の軌跡Ｗ１のように移動しようとする。即ち、その出力ローラ６０は、上記受面３８の内円弧面４０を押し下げなから半径方向の外方（図６Ａ中の左方）へ移動していく。そして、上記アーム５２が下方へ揺動していくときに、角度α１の変化率と比べて角度β１の減少率および腕長さｅ１の減少率を大きくしているので、出力ロッド３６の推力Ｍ１が漸増していく（図７中の実線図の推力Ｍを参照）。
【００３５】
上記ロック駆動時の終期（前記図７中のストロークＳが約８．８ｍｍを越えたとき）には、図６Ｂに示すように、上記出力ローラ６０が外円弧面４１に接触しており、その外円弧面４１の半径Ｋの中心はＲ２になっている。そして、上記外円弧面４１の半径Ｋは、前記内円弧面４０の半径Ｊよりも大きい値に設定してある。
ここで、出力ローラ６０から外円弧面４１に作用する法線力がＶ２となり、出力ロッド３６の推力がＭ２となり、水平線に対する線分ＣＤの傾斜角度がα２となり、上記法線力Ｖ２と推力Ｍ２との間の角度がβ２となり、上記法線力Ｖ２の方向線と上記軸心Ｃを通る垂線との交点がＧ２となり、その交点Ｇ２と軸心Ｃとの間の腕長さがｅ２となっている。
この場合、出力ロッド３６の推力Ｍ２は、前記図６Ａの説明と同様に、Ｍ２＝（Ｎ・ａ・ｃｏｓα２・ｃｏｓβ２）／ｅ２となる。
【００３６】
上記ロック駆動時の終期には、図６Ｂ中の上記腕長さｅ２が図６Ａ中の前記腕長さｅ１よりも大幅に小さくなっていくので、出力ロッド３６の推力Ｍ２が急増していく。
即ち、アーム５２の下方への揺動に伴って、出力ローラ６０の軸心Ｅは、前記軸心Ｃを中心として、図６Ｂ中の二点鎖線の軌跡Ｗ２のように移動していき、上記出力ローラ６０が外円弧面４１を押し下げなから半径方向の外方（図６Ｂ中の左方）へ移動していく。これにつれて、前記の腕長さｅ２が小さくなり、出力ロッド３６の推力Ｍ２が急増して、上記の推力Ｍ２がピーク推力（約３８ｋＮ）に到達する（図７中の実線図の推力Ｍを参照）。
【００３７】
上記の実施形態に記載された発明は次の長所を奏する。
本実施形態の発明は、前述した特許文献１（特開平４−１９４１３号公報）に記載されたオイル補給タンクを省略でき、また、特許文献２（特開２００７−２６８６２５号公報）の倍力用の第２シリンダ室を省略できるので、シリンダ装置１５をコンパクトに造れる。
また、図３Ｂに示すように、前記アーム５２を周方向へ３つ配置したので、３つの入力ローラ５７の内端部同士および３つの出力ローラ６０の内端部同士が互いに干渉するのを防止できる。このため、倍力室５０の直径を小さくしてシリンダ装置１５をさらにコンパクトに造れる。
【００３８】
また、前記図７に示すように、上記の特許文献１（特開平４−１９４１３号公報）の出力ロッド（及び油圧ピストン）の推力Ｐは、出力ロッドの全ストロークにわたって負荷Ｌのピーク値よりも大きい値になっている。ここで、上記推力Ｐを示す一点鎖線の下側の面積が消費エネルギーに相当する。
これに対して、本実施形態では、前記受け面３８を下方へ凹状に形成したので、出力ロッド３６の推力Ｍを、負荷Ｌよりも少し大きい値で当該負荷Ｌの変動に追従させることが可能である。ここで、本実施形態の消費エネルギーは、出力ロッド３６の推力Ｍを示す実線の下側の面積に相当する。
従って、本実施形態は、特許文献１の従来技術と比べて、消費エネルギーをほぼ半減できる。
【００３９】
前記入力ローラ５７の軸心Ｄを前記の出力ローラ６０の軸心Ｅよりも半径方向の内方に配置したので、押ロッド２４の直径を小さくして、その押ロッド２４をコンパクトに造れる。
出力ローラ６０は、上記入力ローラ５７よりも大径に形成され、しかも、ロック駆動の終期に大きい推力を伝達するときに、内円弧面４０の半径Ｊよりも大きい半径Ｋを有する外円弧面４１を押圧するように構成したので、その押圧時の面圧が小さい。このため、倍力機構５１の寿命が長くなる。
【００４０】
上記の実施形態は次のように変更可能である。
押ロッド２４に設けた押面２７は、例示した水平面に限定されるものではなく、傾斜面や曲面などであってもよく、また、これらの水平面・傾斜面・曲面などの少なくとも２つの面を組み合わせたものであってもよい。
出力ロッド３６に設けた受面３８は、２つの円弧面４０，４１と傾斜面４２によって構成することに代えて、多数の傾斜面を多角形状に接続したものであってもよく、１つの円弧面や楕円状の面や傾斜面であってよい。また、上記受面３８は、円弧面・楕円状の面・傾斜面などの形状の異なる面のうちの少なくとも２つの面を適宜に組み合わせたものであってもよい。なお、上記受面３８は、下方へ凹ませることに代えて、上方へ凸になるように形成することも可能である。
【００４１】
アーム５２は、例示したように３つ配置することが好ましいが、これに代えて、２つ又は４つ配置してもよく、５つ以上配置することも可能である。
前記ピストン２２を上昇させる手段は、例示した復帰バネ３１に代えて、圧縮空気等の圧力流体を利用可能である。
出力ロッド３６及びアーム５２を上方へ押すための戻し手段である前記戻しバネ４３の付勢力を強力にした場合には、上復帰バネ３１を省略可能である。
その戻し手段は、例示した戻しバネ４３に代えて、圧縮空気等の圧力流体を利用してもよい。
前記出力ローラ６０の外周面における幅方向の形状（ローラの厚さ方向の形状）は、真っ直ぐに形成する場合や凹状に形成する場合や凸状に形成する場合などが考えられる。
【００４２】
本発明のシリンダ装置は、例示した縦向き姿勢に限定されるものではなく、上下逆の姿勢や横向き姿勢や斜め向き姿勢に配置してもよい。
また、上記シリンダ装置に使用される圧力流体は、圧縮空気に代えて、圧油等の液体であってもよい。
本発明は、例示したツール脱着装置に適用することが好ましいが、これ限定されるものではなく、種々の用途に利用可能である。
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。
【符号の説明】
【００４３】
１：工作機械（マシニングセンタ），４：主軸，８：ドローバー，８ａ：被駆動部，２０：ハウジング，２１：シリンダ孔，２２：ピストン，２４：押ロッド，２７：押面，３５：支持孔，３６：出力ロッド，３６ａ：出力部（アタッチメント），３８：受面，４０：内円弧面，４１：外円弧面，４２：接続面（傾斜面），４３：戻し手段（戻しバネ），５０：倍力室，５２：アーム，５４：支点部（支点ピン），５７：入力ローラ，６０：出力ローラ，Ｄ：入力ローラ５７の軸心，Ｅ：出力ローラ６０の軸心，Ｊ：内円弧面４０の半径，Ｋ：外円弧面４１の半径，Ｘ：軸心．
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ハウジング（２０）の一端側に形成されたシリンダ孔（２１）に軸心方向へ移動可能で保密状に挿入されたピストン（２２）と、
上記ピストン（２２）から他端方向へ突出された押ロッド（２４）であって、その他端面に押面（２７）を設けた押ロッド（２４）と、
上記ハウジング（２０）の他端側に形成された支持孔（３５）に軸心方向へ移動可能に挿入された出力ロッド（３６）であって、他端方向へ向かうにつれて軸心（Ｘ）から遠ざかるように形成された受面（３８）を一端側に設けた出力ロッド（３６）と、
上記シリンダ孔（２１）と上記支持孔（３５）との間で上記ハウジング（２０）内に形成された倍力室（５０）と、
上記倍力室（５０）内に周方向へ所定の間隔をあけて配置された複数のアーム（５２）と、
上記アーム（５２）が軸心方向へ揺動可能なように当該アーム（５２）の半径方向の外方部かつ軸心方向の一端部を回転可能に支持する支点部（５４）と、
上記アーム（５２）の半径方向の内方部かつ軸心方向の一端部に回転可能に支持されると共に上記押面（２７）に接当される入力ローラ（５７）と、
上記アーム（５２）の半径方向の内方部かつ軸心方向の他端部に回転可能に支持されると共に上記受面（３８）に接当される出力ローラ（６０）と、
上記出力ロッド（３６）を一端方向へ移動させるための戻し手段（４３）と、
を備える、ことを特徴とする倍力機構付きシリンダ装置。
【請求項２】
請求項１の倍力機構付きシリンダ装置において、
前記アーム（５２）を周方向へ所定の間隔をあけて３つ配置した、ことを特徴とする倍力機構付きシリンダ装置。
【請求項３】
請求項１の倍力機構付きシリンダ装置において、
前記入力ローラ（５７）の軸心（Ｄ）を、前記の出力ローラ（６０）の軸心（Ｅ）よりも半径方向の内方に配置した、ことを特徴とする倍力機構付きシリンダ装置。
【請求項４】
請求項１の倍力機構付きシリンダ装置において、
前記受面（３８）を他端方向に凹ませた、ことを特徴とする倍力機構付きシリンダ装置。
【請求項５】
請求項４の倍力機構付きシリンダ装置において、
前記受面（３８）は、半径方向の内方に配置された内円弧面（４０）と、半径方向の外方に配置された外円弧面（４１）とを有し、その外円弧面（４１）の半径（Ｋ）を上記内円弧面（４０）の半径（Ｊ）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。
【請求項６】
請求項５の倍力機構付きシリンダ装置において、
前記内円弧面（４０）と前記外円弧面（４１）との間に、これら内円弧面（４０）と外円弧面（４１）とを接続する接続面（４２）を設けた、ことを特徴とする倍力機構付きシリンダ装置。
【請求項７】
請求項１のから６のいずれかの倍力機構付きシリンダ装置において、
前記押面（２７）を、前記軸心（Ｘ）に直交する平面によって構成した、ことを特徴とする倍力機構付きシリンダ装置。
【請求項８】
請求項１から６のいずれかの倍力機構付きシリンダ装置において、
工作機械（１）の主軸（４）に挿入したドローバー（８）のアンクランプ用の被駆動部（８ａ）に所定の隙間をあけて前記出力ロッド（３６）の出力部（３６ａ）を対面させた、ことを特徴とする倍力機構付きシリンダ装置。
【請求項１】
ハウジング（２０）の一端側に形成されたシリンダ孔（２１）に軸心方向へ移動可能で保密状に挿入されたピストン（２２）と、
上記ピストン（２２）から他端方向へ突出された押ロッド（２４）であって、その他端面に押面（２７）を設けた押ロッド（２４）と、
上記ハウジング（２０）の他端側に形成された支持孔（３５）に軸心方向へ移動可能に挿入された出力ロッド（３６）であって、他端方向へ向かうにつれて軸心（Ｘ）から遠ざかるように形成された受面（３８）を一端側に設けた出力ロッド（３６）と、
上記シリンダ孔（２１）と上記支持孔（３５）との間で上記ハウジング（２０）内に形成された倍力室（５０）と、
上記倍力室（５０）内に周方向へ所定の間隔をあけて配置された複数のアーム（５２）と、
上記アーム（５２）が軸心方向へ揺動可能なように当該アーム（５２）の半径方向の外方部かつ軸心方向の一端部を回転可能に支持する支点部（５４）と、
上記アーム（５２）の半径方向の内方部かつ軸心方向の一端部に回転可能に支持されると共に上記押面（２７）に接当される入力ローラ（５７）と、
上記アーム（５２）の半径方向の内方部かつ軸心方向の他端部に回転可能に支持されると共に上記受面（３８）に接当される出力ローラ（６０）と、
上記出力ロッド（３６）を一端方向へ移動させるための戻し手段（４３）と、
を備える、ことを特徴とする倍力機構付きシリンダ装置。
【請求項２】
請求項１の倍力機構付きシリンダ装置において、
前記アーム（５２）を周方向へ所定の間隔をあけて３つ配置した、ことを特徴とする倍力機構付きシリンダ装置。
【請求項３】
請求項１の倍力機構付きシリンダ装置において、
前記入力ローラ（５７）の軸心（Ｄ）を、前記の出力ローラ（６０）の軸心（Ｅ）よりも半径方向の内方に配置した、ことを特徴とする倍力機構付きシリンダ装置。
【請求項４】
請求項１の倍力機構付きシリンダ装置において、
前記受面（３８）を他端方向に凹ませた、ことを特徴とする倍力機構付きシリンダ装置。
【請求項５】
請求項４の倍力機構付きシリンダ装置において、
前記受面（３８）は、半径方向の内方に配置された内円弧面（４０）と、半径方向の外方に配置された外円弧面（４１）とを有し、その外円弧面（４１）の半径（Ｋ）を上記内円弧面（４０）の半径（Ｊ）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。
【請求項６】
請求項５の倍力機構付きシリンダ装置において、
前記内円弧面（４０）と前記外円弧面（４１）との間に、これら内円弧面（４０）と外円弧面（４１）とを接続する接続面（４２）を設けた、ことを特徴とする倍力機構付きシリンダ装置。
【請求項７】
請求項１のから６のいずれかの倍力機構付きシリンダ装置において、
前記押面（２７）を、前記軸心（Ｘ）に直交する平面によって構成した、ことを特徴とする倍力機構付きシリンダ装置。
【請求項８】
請求項１から６のいずれかの倍力機構付きシリンダ装置において、
工作機械（１）の主軸（４）に挿入したドローバー（８）のアンクランプ用の被駆動部（８ａ）に所定の隙間をあけて前記出力ロッド（３６）の出力部（３６ａ）を対面させた、ことを特徴とする倍力機構付きシリンダ装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１２−２１１６８２（Ｐ２０１２−２１１６８２Ａ）
【公開日】平成２４年１１月１日（２０１２．１１．１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−９２４６４（Ｐ２０１１−９２４６４）
【出願日】平成２３年３月３０日（２０１１．３．３０）
【出願人】（３９１００３９８９）株式会社コスメック (45)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１１月１日（２０１２．１１．１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年３月３０日（２０１１．３．３０）
【出願人】（３９１００３９８９）株式会社コスメック (45)
【Ｆターム（参考）】
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