JPH10153201A - 流体圧シリンダ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 構成が簡単であって低コストであるにもかか
わらずストロークの特定位置での推力変更が可能な流体
圧シリンダを提供すること。 【解決手段】 この流体圧シリンダ３は、シリンダボデ
ィ２１内に収容した移動体としてのピストンロッド３２
を流体圧の作用により駆動させるものであって、受圧面
積変更機構を有する。この機構は、シリンダボディ２１
とピストンロッド３２とがなす圧力作用室Ｒ1 ，Ｒ2 を
ストロークの特定位置まで複数の小空間ｒ1 ，ｒ2 に区
画することで、ピストンロッド３２の端面に非受圧領域
を一定期間確保する区画体３８，３９によって受圧面積
を変更させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、流体圧シリンダに
係り、特にはストロークの途中で推力が変更する流体圧
シリンダに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、スポット溶接装置やクランプ装置
におけるアクチュエータとして、流体圧シリンダを利用
したシリンダシステムが使用されている。この種の装置
では、ストロークの始端からある一定の距離までは低推
力動作であって、ストロークの終端付近に達すると高推
力動作となるような使用方法を望む場合がある。以下、
そのようなシリンダシステムの従来例をいくつか挙げ、
それらを個々に簡単に説明する。

【０００３】図１７に示される第１の従来例のシリンダ
システム１１１は、２系統の圧力を用いたものである。
このシリンダシステム１１１は、流体圧シリンダ１１
２、２位置５方切換弁１１３、２位置３方切換弁１１
４、低圧用減圧弁１１５、高圧用減圧弁１１６等によっ
て構成されている。このシステム１１１では、ピストン
ロッド１１７がストロークの終端付近に達する以前で
は、低圧用減圧弁１１５及び切換弁１１３，１１２を経
由してシリンダ７２に流体が供給される。従って、この
ときシリンダ１１２は低推力動作を行う。そして、ピス
トンロッド１１７がストロークの終端付近に達した後に
は、高圧用減圧弁１１６及び切換弁１１３，１１２を経
由してシリンダ１１２に流体が供給される。従って、こ
のときにはシリンダ１１２は高推力動作を行う。なお、
流体圧シリンダ１１２には、ストローク位置検出用の位
置センサ１１８が設けられている。そして、低推力動作
から高推力動作への切り換えは、切換弁１１３が前記セ
ンサ１１８からの出力信号に基づいて駆動されることに
よって行われる。

【０００４】図１８に示される第２の従来例のシリンダ
システム１２１は、流体のリークによる差圧を利用した
ものである。このシリンダシステム１２１は、流体圧シ
リンダ１１２、２位置５方切換弁１１３、２位置２方切
換弁１２２、複数の速度調整弁１２３，１２４等によっ
て構成されている。２位置２方切換弁１２２は、シリン
ダ１１２に対して並列に接続されている。この切換弁１
２２は、ピストンロッド１１７がストロークの終端付近
に達した後に、一方のポート側に供給された流体の一部
を他方のポート側にリークさせる。その際のリーク量の
調整は、２位置２方切換弁１２２と流体圧シリンダ１１
２の一方のポートとの間に介在された速度調整弁１２３
によってなされる。なお、この流体圧シリンダ１１２に
も、上記のような位置センサ１１８が設けられている。
そして、そのセンサ１１８からの出力信号に基づいて切
換弁１２２が駆動されることで、低推力動作から高推力
動作への切換がなされるようになっている。

【０００５】図１９に示される第３の従来例のシリンダ
システム１３１は、大きさの異なる２つのシリンダ１３
２，１３３を組み合わせてなるタンデムシリンダ１３４
を使用したものである。このシステム１３１は、タンデ
ムシリンダ１３４、２位置５方切換弁１１３、３位置５
方切換弁１３５等によって構成されている。前記タンデ
ムシリンダ１３４は、大きなピストンロッド１３６を備
える大径シリンダ１３２と、小さなピストンロッド１３
７を備える小径シリンダ１３３とを直列に配置したもの
である。なお、両ピストンロッド１３６，１３７は連結
していることから、両者は一体的に移動する。

【０００６】このシステム１３１では、ピストンロッド
１３６，１３７がストロークの終端付近に達する以前に
は、小径シリンダ１３３のみに流体が供給される。従っ
て、このときタンデムシリンダ１３４は低推力動作を行
う。そして、ピストンロッド１３６，１３７がストロー
クの終端付近に達した後には、大径シリンダ１３２にも
流体が供給されるようになる。従って、このときにはタ
ンデムシリンダ１３４は高推力動作を行う。なお、この
タンデムシリンダ１３４にも、上記のような位置センサ
１１８が設けられている。そして、そのセンサ１１８か
らの出力信号に基づいて切換弁１３５が駆動されること
で、低推力動作から高推力動作への切換がなされるよう
になっている。

【０００７】また、これらのシリンダシステム１１１，
１２１，１３１の他にも、例えば特開平８ー６１３０８
号公報に開示されたものがある。同公報では、小径ピス
トンを有する小径シリンダと、大径ピストンを有する大
径シリンダとを軸方向に連結した流体圧シリンダが開示
されている（第４の従来例）。小径ピストンがストロー
クの終端付近に達する前までは、小径ピストンと大径ピ
ストンとは非連結状態となり、小径ピストンのみが駆動
される。このとき、流体圧シリンダは低推力動作を行
う。そして、ストロークの終端付近に達した後は、小径
ピストンが大径ピストンに当接することで、両者が一体
的に移動する。その結果、流体圧シリンダが低推力動作
から高推力動作に切り換わるようになっている。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】ところが、前記第１〜
第４の従来例には以下のような問題があった。即ち、第
１〜第３の従来例では、いずれも位置センサ１１８によ
りピストンロッド１１７，１３６，１３７の位置をセン
シングする必要がある。従って、図示しないコンピュー
タ等の制御手段が必要となることで電気回路が複雑にな
り、それに伴ってシステム１１１，１２１，１３１が高
コストになりやすい。また、減圧弁１１５，１１６や速
度調整弁１２３，１２４等といったシリンダ付帯設備を
いくつか使用する必要があるため、必然的に空圧回路も
複雑になる。このことも高コスト化の原因となってい
た。それゆえ、低コスト化を達成するためにも、シリン
ダ付帯設備の数が少なくてよい流体圧シリンダが望まれ
ていた。

【０００９】第４の従来例は、位置センサ１１８が不要
であるため、電気回路の構成が複雑にならない点におい
て他のものより優れている。しかし、流体圧シリンダ自
身の構成が複雑であるため、やはり高コスト化が避けら
れないという問題があった。なお、第３の従来例におい
てもこれと同様の問題があった。

【００１０】本発明は上記の事情に鑑みてなされたもの
であり、その目的は、構成が簡単であって低コストであ
るにもかかわらずストロークの特定位置での推力変更が
可能な流体圧シリンダを提供することにある。

【００１１】また、本発明の第２の目的は、上記の優れ
た特性を有しかつコンパクトな流体圧シリンダを提供す
ることにある。さらに、本発明の第３の目的は、ストロ
ーク長の変化による影響を受けにくい流体圧シリンダを
提供することにある。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めに、請求項１に記載の発明では、シリンダボディ内に
収容した移動体を流体圧の作用により駆動させる流体圧
シリンダにおいて、前記シリンダボディと前記移動体と
がなす圧力作用室を前記ストロークの特定位置まで複数
の小空間に区画することで前記移動体の端面に非受圧領
域を一定期間確保する区画体によって、受圧面積を変更
させる受圧面積変更機構が設けられていることを特徴と
する流体圧シリンダをその要旨とする。

【００１３】請求項２に記載の発明では、請求項１にお
いて、前記シリンダボディは、前記非受圧領域が属する
小空間への流体の流入を許容しかつ同小空間からの流体
の流出を阻止する逆止弁を備えるとした。

【００１４】請求項３に記載の発明では、請求項１また
は２において、前記区画体は、前記移動体に設けられる
第１の嵌合部と、前記シリンダボディの内端面に設けら
れるとともに前記第１の嵌合部に嵌合可能な第２の嵌合
部とからなり、前記両嵌合部同士はストロークの特定位
置で非嵌合状態となるように構成されているものとし
た。

【００１５】請求項４に記載の発明では、請求項３にお
いて、前記第１の嵌合部は前記移動体の片側端面におい
て開口するロッド嵌合穴であり、前記第２の嵌合部は前
記シリンダボディの内端面に突設されかつ前記ロッド嵌
合穴に対して嵌合可能なガイドロッドであるとした。

【００１６】請求項５に記載の発明では、請求項４にお
いて、前記移動体はピストンロッドであり、前記ロッド
嵌合穴はそれにおけるロッド部に形成されているとし
た。請求項６に記載の発明では、請求項１において、一
方のストロークエンド位置が移動した場合に、それに追
従して前記ストロークの特定位置を対応する量だけ推移
させる特定位置推移機構を備えたものとした。

【００１７】請求項７に記載の発明では、請求項６にお
いて、前記区画体は、前記移動体に設けられる第１の嵌
合部と、前記シリンダボディの内端面に設けられるとと
もに前記第１の嵌合部に嵌合する第２の嵌合部と、両嵌
合部間を一定期間シールするシール部材とからなるとし
た。

【００１８】請求項８に記載の発明では、請求項７にお
いて、前記特定位置推移機構は、シリンダ長手方向に沿
った１方向に前記第２の嵌合部が移動することのみを許
容する片方向ロック手段と、前記第２の嵌合部が移動可
能な方向とは反対の方向に前記第２の嵌合部を付勢する
付勢手段とによって構成されているとした。

【００１９】以下、本発明の「作用」について説明す
る。請求項１〜８に記載の発明によると、受圧面積変更
機構の区画体が圧力作用室をストロークの特定位置まで
複数の小空間に区画するため、移動体の端面に非受圧領
域が一定期間確保される。その結果、ストロークの特定
位置において移動体の受圧面積が変更され、移動体に与
える流体圧の作用もそれに応じて変化する。例えば、移
動体がストロークの特定位置に達する前において、複数
ある小空間のうち非受圧領域の属していない小空間に流
体を給排すれば、移動体の片側端面全体には流体圧が作
用しなくなる。ゆえに、移動体を低推力で動作させるこ
とができる。移動体がストロークの特定位置に達した後
には、非受圧領域がなくなることにより移動体の片側端
面全体に流体圧が作用するようになる。ゆえに、移動体
を高推力で動作させることができる。

【００２０】つまり、上記の受圧面積変更機構によれ
ば、シリンダに給排する流体の流量を変化させることな
く推力を切り換えることができる。従って、流体流量制
御が必要であった従来装置とは異なり、そのためのシリ
ンダ付帯設備（即ち上記の減圧弁や速度調整弁など）も
不要になり、もって低コスト化が達成される。また、区
画体が機能する位置をあらかじめ設定しておけば、位置
検出手段も不要になる。このことも低コスト化に貢献す
る。

【００２１】請求項２に記載の発明によると、非受圧領
域の属する小空間に流体が流入可能であると、移動体の
移動時にその小空間が負圧になることもなく、移動体の
動作がスムーズになる。

【００２２】請求項３に記載の発明によると、移動体が
ストロークの特定位置に到る前においては、第１の嵌合
部と第２の嵌合部とが嵌合することにより、シリンダ内
にある圧力作用室が前記複数の小空間に区画される。移
動体がストロークの特定位置に到った後においては、両
嵌合部同士が非嵌合状態となる結果、前記小空間が消失
する。ゆえに、移動体の片側端面全体に流体圧が作用す
る。

【００２３】請求項４に記載の発明によると、移動体が
ストロークの特定位置に到る前においては、ガイドロッ
ドがロッド嵌合穴に嵌合することにより、シリンダ内に
ある圧力作用室が前記複数の小空間に区画される。移動
体がストロークの特定位置に到った後においては、ガイ
ドロッドがロッド嵌合穴から外れることで小空間が消失
し、移動体の片側端面全体に流体圧が作用する。また、
このような嵌合部であれば機械的構造が比較的簡単なも
のとなり、低コスト化にも貢献する。なお、ガイドロッ
ドの長さ及びロッド嵌合穴の深さを変更すれば、推力が
切り換わる位置をあらかじめ設定することができるた
め、位置検出手段が不要になる。

【００２４】請求項５に記載の発明によると、ピストン
ロッドのロッド部には深い穴を形成しうる程度の長さが
通常はあることから、穴加工用のスペースを確保すべく
ピストンロッドのピストン部を肉厚に形成する必要もな
い。このため、流体圧シリンダをコンパクトにすること
ができる。また、このような構成であると荷重が偏らな
いので、ピストンロッドの動作性も向上する。

【００２５】請求項６に記載の発明によると、特定位置
推移機構によれば、一方のストロークエンド位置が移動
した場合でも、それに追従して前記ストロークの特定位
置を対応する量だけ推移させることができる。従って、
ストローク長の変化による影響を受けにくくなる。

【００２６】請求項７に記載の発明によると、移動体が
ストロークの特定位置に到る前においては、シリンダ内
にある圧力作用室が前記複数の小空間に区画される。移
動体がストロークの特定位置に到った後においては、前
記小空間の消失により非受圧領域がなくなる結果、移動
体の片側端面全体に流体圧が作用する。

【００２７】請求項８に記載の発明によると、第２の嵌
合部に付勢手段の付勢力よりも大きな力が加わった場
合、第２の嵌合部がシリンダ長手方向に沿った１方向に
所定量だけ移動する。そして、第２の嵌合部は、片方向
ロック手段の作用により、前記移動した位置において保
持される。従って、新たなストロークエンドの位置及び
新たな特定位置を確実に設定することができる。

【００２８】

【発明の実施の形態】

［第１の実施の形態］以下、本発明を流体圧シリンダを
利用したスポット溶接装置に具体化した第１の実施形態
を図１〜図６に基づき詳細に説明する。

【００２９】図６（ａ）〜図６（ｃ）には、スポット溶
接装置１が概略的に示されている。スポット溶接装置１
とは、抵抗溶接法の１種であるスポット溶接を行うため
の装置である。スポット溶接装置１を構成する本体２に
は、ストロークの途中において推力が変更する流体圧シ
リンダ３と、電磁弁４としての２位置５方切換弁が収容
されている。この流体圧シリンダ３における移動体とし
てのピストンロッド３２の先端には、屈曲した形状のア
ッパーガンアーム５が下向きに固定されている。このア
ッパーガンアーム５の先端には、電極チップ６が取り付
けられている。アッパーガンアーム５の真下には、所定
距離を隔ててロアガンアーム７が上向きに配置されてい
る。このロアガンアーム７の先端にも、同様に電極チッ
プ８が取り付けられている。なお、相対向する関係にあ
る両電極チップ６，８間のスペースには、被溶接材料９
が重ね合わされた状態で配置される。かかる被溶接材料
９は、溶接時に前記チップ６，８によって両面側から加
圧挟持される。そして、この状態で両電極チップ６，８
間に大電流を短時間通電すると、抵抗による発熱により
被溶接材料９がスポット的に溶融し、被溶接材料９同士
が接合されるようになっている。

【００３０】次に、流体圧シリンダ３と切換弁４とから
なるシリンダシステムについて説明する。本実施形態に
おいて使用される切換弁４は、上記のように２位置切換
タイプである。この切換弁４のＰポート１１は流体供給
源１６に接続されている。この流体供給源からは、流体
圧シリンダ３を駆動するための加圧流体としての加圧エ
アが圧送されてくる。また、この切換弁４は、弁体復帰
手段としてのスプリング１４やソレノイド１５を備えて
いる。図１等には第１の切換状態が示され、図２等には
第２の切換状態が示されている。第１の切換状態におい
ては、Ｐポート１１とＡポート１２とが連通し、Ｐポー
ト１１とＢポート１３とが非連通となる。従って、この
ときにはＡポート１２に加圧エアが供給される。第２の
切換状態においては、Ｐポート１１とＢポート１３とが
連通し、Ｐポート１１とＡポート１２とが非連通とな
る。従って、このときにはＢポート１３に加圧エアが供
給される。

【００３１】次に、流体圧シリンダ３の構成について説
明する。図１等に示されるように、本実施形態の流体圧
シリンダ３を構成するシリンダボディ２１は、筒状のシ
リンダチューブ２２、並びにその両端面を閉塞するロッ
ドカバー２３及びヘッドカバー２４からなる。各部材２
２，２３，２４同士の接合部位には、シール性を向上す
べく環状のパッキン２５が介在されている。そして、こ
れらの部材２２，２３，２４によって内部空間が形成さ
れている。

【００３２】シリンダチューブ２２においてロッドカバ
ー２３により閉塞されている側の端部には、第１のポー
ト２６が設けられている。このポート２６は、配管２７
を介して切換弁４のＡポート１２に接続されている。ま
た、ヘッドカバー２４には第２のポート２８が設けられ
ている。ヘッドカバー２４の側面において開口する第２
のポート２８は、配管２９を介して切換弁４のＢポート
１３に接続されている。第２のポート２８と前記内部空
間とは、連通路３１を介して連通されている。第２のポ
ート２８と連通路３１との境界部分はシリンダ内部に向
かって狭まるテーパになっており、そのテーパ部分には
チェックボール３０が収容されている。従って、シリン
ダ３の内側から外側へのエアの流出のみが許容され、シ
リンダ３の外側から内側へのエアの流入が阻止されるよ
うになっている。つまり、第２のポート２８は逆止弁と
しての機能を備えている。

【００３３】シリンダボディ２１の内部空間には、移動
体としてのピストンロッド３２が往復動可能に収容され
ている。このピストンロッド３２は、円盤状のピストン
部３３と、そのピストン部３３の片側端面中央部から突
出する円柱状のロッド部３４とからなる。前記ピストン
部３３は、大まかにいって内部空間をロッド側圧力作用
室Ｒ1 とヘッド側圧力作用室Ｒ2 とに区画する。ロッド
部３４の自由端は、ロッドカバー２３の中央部に透設さ
れたロッド挿通孔３５を貫通して、シリンダ３の外部に
突出している。この突出した自由端には、前記アッパー
ガンアーム５の基端部が固定されている。従って、ピス
トンロッド３２とアッパーガンアーム５とは一体的に移
動する。なお、ロッド部３４とロッド挿通孔３５との
間、ピストン部３３とシリンダチューブ２２の内壁面と
の間には、それぞれ環状のパッキン３６，３７が介在さ
れている。

【００３４】さて、この流体圧シリンダ３のシリンダボ
ディ２１の内部には、ピストンロッド３２の受圧面積を
ストロークの特定位置において変更させる受圧面積変更
機構が設けられている。以下、この機構について詳細に
説明する。

【００３５】図１等に示されるように、ピストンロッド
３２のロッド部３４には、第１の嵌合部としての断面円
形状のロッド嵌合穴３８がシリンダ軸線方向に沿って形
成されている。このロッド嵌合穴３８は、ピストン部３
３のヘッド側端面の中央部において開口している。一
方、ヘッドカバー２４の内端面中央部には、第２の嵌合
部としての断面円形状のガイドロッド３９がシリンダ軸
線方向に沿って突設されている。このガイドロッド３９
の外径は、前記ロッド嵌合穴３８の内径よりも僅かに小
さくなっている。従って、ガイドロッド３９はロッド嵌
合穴３８に対して嵌合可能となっている。また、ガイド
ロッド３９は中空状になっており、その中空部分は第３
のポート４０とヘッド側圧力作用室Ｒ2 とを連通する連
通路３９ａとなっている。なお、ヘッドカバー２４の中
心部に形成された第３のポート４０は、前記配管２９か
ら分岐する配管２９ａに接続されている。従って、この
ポート４０には切換弁４から加圧エアが供給され、さら
にその加圧エアは連通路３９ａを介してヘッド側圧力作
用室Ｒ2 内に導入されるようになっている。また、ガイ
ドロッド３９の先端は、嵌合を容易にすべくテーパ状に
なっている。ロッド嵌合穴３８の開口部付近の内周面に
形成された凹部には、環状のシール部材としてのＹパッ
キン４１が配設されている。このＹパッキン４１がある
ことにより、ガイドロッド３９とロッド嵌合穴３８との
間がシールされている。なお、本実施形態では、ガイド
ロッド３９とロッド嵌合穴３８とによって区画体が構成
されている。

【００３６】ここで、ガイドロッド３９の長さは、ピス
トンロッド３２のピストン部３３の移動量、即ちストロ
ーク長よりもいくぶん短く設定されている。従って、ピ
ストンロッド３２がロッド側（左側）に移動する場合、
右側ストロークエンドから左側ストロークエンド付近の
特定位置までは、両者３８，３９は嵌合状態を維持する
（図２，図３参照）。そして、前記特定位置から左側ス
トロークエンドまでは、両者３８，３９は非嵌合状態と
なる（図４参照）。なお、逆向きのストロークについて
も同様のことがいえる。本実施形態では、ストローク長
は９０mmに設定されている。前記特定位置から左側スト
ロークエンドまでの長さ、言い換えると高推力動作を行
わせるべき長さは５mmに設定されている。従って、低推
力動作を行わせるべき長さは８５mmとなる。

【００３７】ところで、ガイドロッド３９がロッド嵌合
穴３８に嵌合しているとき、ヘッド側圧力作用室Ｒ2 は
２つの小空間ｒ1 ，ｒ2 に区画される。第１の小空間ｒ
1 は、ガイドロッド３９の外周面とロッド嵌合穴３８の
内周面とがなすものである。第３のポート４０に連通す
るこの小空間ｒ1 には加圧エアが供給され、その際に当
該加圧エアはロッド嵌合穴３８の内底面に作用する。つ
まり、本実施形態ではロッド嵌合穴３８の内底面が、嵌
合時におけるピストンロッド３２の受圧領域となる。一
方、第２の小空間ｒ2 は、シリンダチューブ２２の内周
面、ピストン部３３のヘッド側端面、ヘッドカバー２４
の内端面及びガイドロッド３９の外周面がなすものであ
る。ただし、嵌合時においてこの小空間ｒ2 には加圧エ
アは供給されることはない。このため、同小空間ｒ2 に
属しているピストン部３３のヘッド側端面は、全て非受
圧領域となる。なお、非受圧領域の面積Ｓ2 は、ピスト
ン部３３の軸線方向の投影面積Ｓ−ガイドロッド３９の
軸線方向の投影面積（即ち受圧領域の面積）Ｓ1 にほぼ
等しくなる。なお、Ｓ1 ：Ｓ1 ＋Ｓ2 の比が、低推力動
作時の推力：高推力動作時の推力の比に相当するものと
なる。

【００３８】また、ヘッドカバー２４には、チェックボ
ール３０を有する逆止弁４２が設けられている。この逆
止弁４２は、第２の小空間ｒ2 へのエアの流入のみを許
容し、かつ同小空間ｒ2 からのエアの流出を阻止する役
割を果たしている。従って、ピストンロッド３２が左側
へ移動する際に外部のエアが取り込まれ、第２の小空間
ｒ2 が負圧にならないようになっている。

【００３９】次に、このように構成されたシリンダシス
テムの動作を説明する。図１は、右側方向へのストロー
クが終了した状態を示している。この状態に到った後、
切換弁４を第２の切換状態に切り換える（図２参照）。
すると、切換弁４のＢポート１３が流体供給源１６に連
通することで、配管２９を介して第２のポート２８に加
圧エアが供給され、かつ配管２９ａを介して第３のポー
ト４０に加圧エアが供給される。ただし、逆止弁機能を
有する第２のポート２８からは加圧エアが流入せず、第
３のポート４０のみから加圧エアが流入する。

【００４０】第３のポート４０及び連通路３９ａを介し
て第１の小空間ｒ1 内に流入した加圧エアは、受圧領域
であるロッド嵌合穴３８の内底面に作用する。その結
果、ピストンロッド３２が左側方向に向かって低推力で
ストロークを開始する。なお、このときロッド側圧力作
用室Ｒ1 内に残留しているエアは、第１のポート２６、
配管２７及びＡポート１２を経て大気に速やかに放出さ
れる。そして、このような低推力動作は、ピストン部３
３が左側ストロークエンド付近の特定位置に到るまで維
持される（図３参照）。

【００４１】ピストン部３３が前記特定位置に達して、
ガイドロッド３９がロッド嵌合穴３９から外れると、ヘ
ッド側圧力作用室Ｒ2 内にあった小空間ｒ1 ，ｒ2 が消
失する（図４参照）。よって、ピストン部３３のヘッド
側端面の全体に加圧エアが作用するようになる。その結
果、自動的に低推力動作から高推力動作に切り換わり、
ピストンロッド３２は左側ストロークエンドに到るまで
高推力動作を維持する。なお、ヘッド側圧力作用室Ｒ2
内はこのときシリンダ３の外部環境よりも相対的に高圧
になることから、逆止弁４２からのエア漏れは起こらな
い。

【００４２】ピストン部３３が左側ストロークエンドに
達すると、今度は切換弁４が第１の切換状態に切り換わ
る。すると、切換弁４のＡポート１２が流体供給源１６
に連通することで、配管２７及び第１のポート２６を介
して加圧エアがロッド側圧力作用室Ｒ1 内に流入する。
ロッド側圧力作用室Ｒ1 に流入した加圧エアは、ピスト
ン部３３のロッド側端面に作用する。その結果、ピスト
ンロッド３２が右側方向に向かって一定の推力でストロ
ークを開始する（図５参照）。なお、このときヘッド側
圧力作用室Ｒ2 内に残留しているエアは、主として第２
のポート２８、配管２９及びＢポート１３を経て大気に
速やかに放出される。第３のポート４０からもある程度
残留エアが排出される反面、逆止弁４２からの残留エア
の排出はない。そして、このような一定推力動作は、ピ
ストン部３３が右側ストロークエンドに到るまで維持さ
れる。

【００４３】以下、本実施形態において特徴的な作用効
果を列挙する。 （イ）このシリンダシステムでは、上述したようにガイ
ドロッド３９及びロッド嵌合孔３８からなる区画体を有
する受圧面積変更機構が設けられている。従って、ガイ
ドロッド３９等が圧力作用室Ｒ1 ，Ｒ2 をストロークの
特定位置まで複数の小空間ｒ1 ，ｒ2 に区画する。より
具体的にいうと、ガイドロッド３９等が、ヘッド側圧力
作用室Ｒ2 をストロークの特定位置まで２つの小空間ｒ
1 ，ｒ2に区画し、非受圧領域を一定期間確保する。こ
のため、ストロークの特定位置に達する前においてピス
トン部３３の片側端面全体に加圧エアが作用しなくな
り、ピストンロッド３２を低推力で動作させることがで
きる。そして、その後は非受圧領域がなくなることによ
り、ピストン部３３の片側端面全体に加圧エアが作用す
るようになる。ゆえに、ピストンロッド３２を高推力で
動作させることができる。

【００４４】つまり、上記の受圧面積変更機構によれ
ば、シリンダ３に給排する加圧エアの流量を変化させる
ことなく推力を切り換えることができる。従って、流体
流量制御が必要であった従来装置とは異なり、そのため
のシリンダ付帯設備（即ち上記の減圧弁や速度調整弁な
ど）も不要になる。よって、シリンダシステムの低コス
ト化が達成される。また、区画体が機能する位置をあら
かじめ設定しておけば位置検出手段も不要になるため、
このことによっても低コスト化が達成される。

【００４５】（ロ）本実施形態の流体圧シリンダ３は、
非受圧領域が属する第２の小空間ｒ2 へのエアの流入を
許容しかつ同小空間ｒ2 からのエアの流出を阻止する逆
止弁４２を備えている。このため、ピストンロッド３２
が左側方向に移動する時に第２の小空間ｒ2 が負圧にな
ることもなく、ピストンロッド３２の動作がスムーズに
なる。即ち、シリンダ３の動作性が向上する。

【００４６】（ハ）このシリンダ３では、上述したよう
にガイドロッド３９とロッド嵌合穴３８とからなる区画
体を備えている。このようなものであれば機械的構造が
比較的簡単になり、低コスト化にも貢献する。なお、ガ
イドロッド３９の長さ及びロッド嵌合穴３８の深さを変
更すれば、推力が切り換わる位置をあらかじめ設定する
ことができるため、位置検出手段が不要になる。このこ
とも低コスト化に寄与する。

【００４７】（ニ）このシリンダ３では、ロッド嵌合穴
３８はピストンロッド３２におけるロッド部３４に形成
されていることを特徴とする。通常、このようなロッド
部３４には深い穴を形成しうる程度の長さがある。従っ
て、穴加工用のスペースを確保するために、ピストン部
３３を肉厚に形成するような必要もない。このため、流
体圧シリンダ３をコンパクトにすることができる。ま
た、このような構成であると荷重が偏らないので、ピス
トンロッド３２の動作性も向上する。

【００４８】（ホ）本実施形態ではロッド嵌合穴３８の
内周面に環状のシール部材としてのＹパッキン４１を配
設したことにより、小空間ｒ1 ，ｒ2 同士の間のシール
性を向上させることができる。よって、受圧領域の属す
る第１の小空間ｒ1 から非受圧領域の属する第２の小空
間ｒ2 へ加圧エアが漏れにくくなる。その結果、低推力
動作時における推力を正確に設定することができる。

【００４９】（ヘ）このシリンダ３ではガイドロッド３
９の先端がテーパ状であるため、ガイドロッド３２がロ
ッド嵌合穴３８に対して嵌合しやすくなる。このため、
ピストンロッド３２の動作性が向上する。

【００５０】（ト）本実施形態の流体圧シリンダ３で
は、第２のポート２８、第３のポート４０、逆止弁４２
及びガイドロッド３９を備えるヘッドカバー２４が使用
されている。従って、ガイドロッド３９等に破損が起こ
った場合でも、ヘッドカバー２４のみを取り替えること
により修理をすることが可能である。 ［第２の実施の形態］次に、図７に基づいて第２の実施
形態のスポット溶接装置１に使用される流体圧シリンダ
５１について説明する。なお、ここでは実施形態１と共
通の構成については同じ部材番号を付すのみとし、その
詳細な説明を省略する。勿論、共通の構成については同
等の作用効果を奏しうることはいうまでもない。

【００５１】この流体圧シリンダ５１では、シリンダボ
ディ５４を構成するヘッドカバー５２の構造が前記実施
形態１とは異なっている。このヘッドカバー５２は肉厚
であって、内端面の中央部に第１の嵌合部としてのロッ
ド嵌合穴５３を備えている。一方、ロッド部３４及びピ
ストン部３３を有するピストンロッド５５は、さらに第
２の嵌合部としてサブロッド部３４Ａを備えている。そ
して、このサブロッド部３４Ａは、前記ロッド嵌合穴５
３に対して嵌合可能となっている。具体的にいうと、左
側ストロークエンド付近の特定位置に到るまでは嵌合状
態となり、それ以降は非嵌合状態となる。

【００５２】（イ）このような実施形態２であっても、
構成が簡単であって低コストであるにもかかわらずスト
ロークの特定位置での推力変更が可能、という前記実施
形態１と同様の作用効果を奏する。

【００５３】（ロ）また、本実施形態の構成であると、
シリンダ５１が実施形態１のときほどコンパクトにはな
らない反面、細いロッド部３４への穴加工が不要にな
る。従って、シリンダ５１の製造がより簡単になる。 ［第３の実施の形態］次に、図８に基づいて第３の実施
形態のスポット溶接装置１に使用される流体圧シリンダ
６１について説明する。なお、ここでも実施形態１と共
通の構成については同じ部材番号を付すのみとし、その
詳細な説明を省略する。勿論、共通の構成については同
等の作用効果を奏しうることはいうまでもない。

【００５４】本実施形態の流体圧シリンダ６１では、ヘ
ッドカバー２４とガイドロッド６２とが別体になってい
る。ガイドロッド６２の固定端の外周面にはねじ溝が形
成されており、当該部分はヘッドカバー２４の中央部に
透設されたロッド挿通孔６３に螺着されている。同ガイ
ドロッド６２において外部に突出している部分には、位
置変更用のナット６４が締め付けられている。従って、
ナット６４の締め付け量を変えることにより、シリンダ
６１内におけるガイドロッド６２の突出量が変更可能と
なっている。さらに、ガイドロッド６２の外部突出端に
は第３のポート４０が配置されており、同ポート４０に
は連通路６２ａが接続している。

【００５５】（イ）このような実施形態３であっても、
構成が簡単であって低コストであるにもかかわらずスト
ロークの特定位置での推力変更が可能、という前記実施
形態１と同様の作用効果を奏する。

【００５６】（ロ）また、本実施形態の構成であると、
低推力動作から高推力動作に切り換わる位置を、ナット
６４によって極めて容易に変更することができるという
利点がある。 ［第４の実施の形態］次に、図９〜図１５に基づいて第
４の実施形態のスポット溶接装置１に使用される流体圧
シリンダ７１について説明する。なお、ここでも実施形
態１と共通の構成については同じ部材番号を付すのみと
し、詳細な説明を省略する。

【００５７】図９等に示されるように、この流体圧シリ
ンダ７１のシリンダボディ２１の内部には、ピストンロ
ッド３２の受圧面積をストロークの特定位置において変
更させる受圧面積変更機構が設けられている。また、こ
の流体圧シリンダ７１には、一方のストロークエンド位
置が移動した場合にそれに追従してストロークにおける
特定位置を対応する量だけ推移させる特定位置推移機構
が設けられている。以下、これらの機構について詳細に
説明する。

【００５８】図９等に示されるように、ピストンロッド
３２のロッド部３４には、第１の嵌合部としての断面円
形状のロッド嵌合穴３８がシリンダ軸線方向に沿って形
成されている。このロッド嵌合穴３８は、ピストン部３
３のヘッド側端面の中央部において開口している。この
ロッド嵌合穴３８の開口部分は、穴内部に比べて狭窄し
ている。

【００５９】一方、ヘッドカバー２４の内端面中央部に
は、第２の嵌合部としての断面円形状のガイドロッド７
９を貫設させるための貫通孔７７が形成されている。そ
して、この貫通孔７７には、ガイドロッド７９がシリン
ダ長手方向に沿って移動可能に突設されている。この貫
通孔７７の内壁面には、ガイドロッド７９とヘッドカバ
ー２４との間のシールを図るための環状のパッキン８７
が装着されている。前記貫通孔７７においてパッキン８
７よりも外側の位置には、片方向ロック手段としての公
知の片方向ロック機構８８が組み込まれている。この片
方向ロック機構８８は、シリンダ長手方向に沿った１方
向（ここでは図の左側方向）にのみガイドロッド７９が
移動することを許容する。

【００６０】また、ロッド嵌合穴３８の開口部内周面に
は、シール部材としての環状のＹパッキン４１が装着さ
れている。このＹパッキン４１により、ガイドロッド７
９とロッド嵌合穴３８との間のシールが図られている。
なお、本実施形態では、ガイドロッド７９とロッド嵌合
穴３８とＹパッキン４１とによって、区画体が構成され
ている。

【００６１】本実施形態のガイドロッド７９における第
１の端部（以下、外側突出端という。）は、前記貫通孔
７７を貫通してヘッドカバー２４の外部に突出してい
る。この外側突出端には、階段状構造の大径部８３が形
成されている。この大径部８３の１段めの部分は、ガイ
ドロッド７９のストッパ８３ａとして機能する。大径部
８３の２段めの部分とヘッドカバー２４の外端面との間
には、付勢手段としてのコイルスプリング８９が介在さ
れている。このコイルスプリング８９は、ガイドロッド
７９が移動可能な方向とは反対の方向、即ち本実施形態
では右側方向に同ガイドロッド７９を付勢している。な
お、本実施形態の流体圧シリンダ７１では、このコイル
スプリング８９と前記片方向ロック機構８８とによって
特定位置推移機構が構成されている。

【００６２】ガイドロッド７９における第２の端部（以
下、内側突出端という。）は、シリンダボディ２１の内
部空間の方向に突出し、かつ前記ロッド嵌合穴３８に対
して嵌合している。このような内側突出端には、ストロ
ークエンド位置決定部としての係合フランジ部８４が形
成されている。なお、この係合フランジ部８４は、ピス
トンロッド３２におけるロッド嵌合穴３８の狭窄部分に
対して係合するようになっている。その結果、ピストン
ロッド３２の左側方向への移動が規制されるようになっ
ている。即ち、この位置が左側ストロークエンドとな
る。

【００６３】ガイドロッド７９の外側突出端の端面中央
部には、第３のポート４０が設けられている。この第３
のポート４０は、ガイドロッド７９の長手方向に沿って
透設された連通孔７９ａに連通されている。また、第３
のポート４０は、前記配管２９から分岐する配管２９ａ
に接続されている。従って、このポート４０には切換弁
４から加圧エアが供給され、さらにその加圧エアはヘッ
ド側圧力作用室Ｒ2 内に導入されるようになっている。

【００６４】内側突出端にある係合フランジ部８４の近
傍には、環状溝部８６が形成されている。この環状溝部
８６の片側面はなだらかなテーパ面となっている。ま
た、環状溝部８６の底面には、前記連通路７９ａの開口
８５が放射状に複数個形成されている。なお、環状溝部
８６のある箇所は軸部７９ｂに比べて小径であることか
ら、当該箇所においてＹパッキン４１とガイドロッド７
９との間には隙間ができる。このような隙間があると加
圧エアが流通可能になるため、これによって区画体は非
シール状態となる。そして、この非シール状態となる長
さ（即ち環状溝部８６の長さにほぼ相当する長さ）が、
高推力動作が行われる長さＬ2 となる。従って、図９等
においては前記テーパ面のある位置が、低出力動作から
高出力動作に切り換わる位置、つまりストロークの特定
位置ということになる。ここで、本実施形態において
は、ストローク長Ｌは９０mmに設定されている。前記特
定位置から左側ストロークエンドまでの長さ（高推力動
作が行われる長さ）Ｌ2 は５mmに設定されている。従っ
て、低推力動作が行われる長さＬ1 はＬ−Ｌ2 ＝８５mm
となる。

【００６５】ところで、ピストン部３３が右側ストロー
クエンドから特定位置に到るまでの間、区画体はシール
状態となり、ヘッド側圧力作用室Ｒ2 は２つの小空間ｒ
1 ，ｒ2 に区画される。第１の小空間ｒ1 は、ガイドロ
ッド７９の外周面とロッド嵌合穴３８の内周面とがなす
ものである。第３のポート４０に連通するこの小空間ｒ
1 には加圧エアが供給され、その際に当該加圧エアはロ
ッド嵌合穴３８の内底面に作用する。つまり、本実施形
態ではロッド嵌合穴３８の内底面が、嵌合時におけるピ
ストンロッド３２の受圧領域となる。一方、第２の小空
間ｒ2 は、シリンダチューブ２２の内周面、ピストン部
３３のヘッド側端面、ヘッドカバー２４の内端面及びガ
イドロッド７９の外周面がなすものである。ただし、シ
ール状態においてこの小空間ｒ2 には加圧エアは供給さ
れることはない。このため、同小空間ｒ2 に属している
ピストン部３３のヘッド側端面は、全て非受圧領域とな
る。なお、非受圧領域の面積Ｓ2 は、ピストン部３３の
軸線方向の投影面積Ｓ−ロッド嵌合穴３８の内底面の面
積（即ち受圧領域の面積）Ｓ1 にほぼ等しくなる。な
お、ここではロッド嵌合穴３８開口部の狭窄部分の面積
分は小さいものであることから、それについては計算上
無視している。そして、この場合にはＳ1 ：Ｓ1 ＋Ｓ2
の比が低推力動作時の推力：高推力動作時の推力の比に
相当するものとなる。

【００６６】また、ヘッドカバー２４には、チェックボ
ール３０を有する逆止弁４２が設けられている。この逆
止弁４２は、第２の小空間ｒ2 へのエアの流入のみを許
容し、かつ同小空間ｒ2 からのエアの流出を阻止する役
割を果たしている。従って、ピストンロッド３２が左側
へ移動する際に外部のエアが取り込まれ、第２の小空間
ｒ2 が負圧にならないようになっている。

【００６７】次に、このように構成された実施形態４の
シリンダシステムの動作を説明する。図９は、右側方向
へのストロークが終了し、ピストンロッド３２が右側ス
トロークエンドにある状態を示している。このとき、ス
ポット溶接装置１のアッパーガンアーム５は最上の位置
にあり、電極チップ６，８間の距離はストローク長Ｌに
等しくなる（図１４(a) ，図１５(a) 参照）。また、区
画体はこのときシール状態を維持している。

【００６８】上記のような状態に到った後、切換弁４を
第２の切換状態に切り換える（図１０参照）。すると、
切換弁４のＢポート１３が流体供給源１６に連通するこ
とで、配管２９を介して第２のポート２８に加圧エアが
供給され、かつ配管２９ａを介して第３のポート４０に
加圧エアが供給される。ただし、逆止弁機能を有する第
２のポート２８からは加圧エアが流入せず、第３のポー
ト４０のみから加圧エアが流入する。

【００６９】第３のポート４０及び連通路７９ａを介し
て第１の小空間ｒ1 内に流入した加圧エアは、受圧領域
であるロッド嵌合穴３８の内底面に作用する。その結
果、ピストンロッド３２が左側方向に向かって低推力で
ストロークを開始する。なお、このときロッド側圧力作
用室Ｒ1 内に残留しているエアは、第１のポート２６、
配管２７及びＡポート１２を経て大気に速やかに放出さ
れる。そして、このような低推力動作は、ピストン部３
３が左側ストロークエンド付近の特定位置に到るまで維
持される（図１１参照）。このとき、図１４（ｂ）に示
されるように、電極チップ６は被溶接材料９から５mmの
位置まで下動する。

【００７０】ピストン部３３が前記特定位置に達して、
Ｙパッキン４１とガイドロッド３９の外周面との間に隙
間ができると、ヘッド側圧力作用室Ｒ2 内にあった小空
間ｒ1 ，ｒ2 が消失する（図１２参照）。よって、ピス
トン部３３のヘッド側端面の全体に加圧エアが作用する
ようになる。その結果、自動的に低推力動作から高推力
動作に切り換わり、ピストンロッド３２は左側ストロー
クエンドに到るまで高推力動作を維持する。スポット溶
接装置１の電極チップ６は、図１４（ｃ）に示されるよ
うにこのとき被溶接材料９の上面に圧接する。そして、
両電極チップ６，８間に大電流を短時間通電することに
より、被溶接材料９同士を接合する。なお、ヘッド側圧
力作用室Ｒ2 内はこの過程においてシリンダ７１の外部
環境よりも相対的に高圧になることから、逆止弁４２か
らのエア漏れは起こらない。

【００７１】ピストン部３３が左側ストロークエンドに
達すると、今度は切換弁４が第１の切換状態に切り換わ
る。すると、切換弁４のＡポート１２が流体供給源１６
に連通することで、配管２７及び第１のポート２６を介
して加圧エアがロッド側圧力作用室Ｒ1 内に流入する。
ロッド側圧力作用室Ｒ1 に流入した加圧エアは、ピスト
ン部３３のロッド側端面に作用する。その結果、ピスト
ンロッド３２が右側方向に向かって一定の推力でストロ
ークを開始する。なお、このときヘッド側圧力作用室Ｒ
2 内に残留しているエアは、主として第２のポート２
８、配管２９及びＢポート１３を経て大気に速やかに放
出される。第３のポート４０からもある程度残留エアが
排出される反面、逆止弁４２からの残留エアの排出はな
い。そして、このような一定推力動作は、ピストン部３
３が右側ストロークエンドに到るまで維持される。

【００７２】ここで、従来のシリンダシステムにおいて
改善が望まれていた事項を以下に述べる。ガンアームの
先端に取り付けられた電極チップは、長期間の使用によ
り徐々に摩耗するものであるため、シリンダのストロー
ク長は電極チップの摩耗分だけ長くなる。すると、低推
力動作から高推力動作に切り換わる位置が当初の設定か
ら狂ってしまう。ゆえに、従来では、作業者は位置セン
サの位置を調整する必要があり、使用上極めて不便であ
った。

【００７３】図１３には、本実施形態において電極チッ
プ６Ａが摩耗したときの様子が示されている。電極チッ
プ６Ａが摩耗した場合、その摩耗した長さＬ3 だけスト
ローク長が長くなる。すると、係合フランジ部８４にピ
ストンロッド３２の推力が働くことにより、ガイドロッ
ド３２がコイルスプリング８９の付勢力に抗して左側に
移動する。よって、新たな左側ストロークエンドの位置
及び新たな特定位置が設定される。なお、図１５（ｂ）
は、ストローク長の変化がないと仮定した場合におい
て、摩耗した電極チップ６Ａの移動範囲を示している。
これに対して、図１５（ｃ）は本実施形態の場合におい
て摩耗した電極チップ６Ａの移動範囲を示している。図
１５（ｃ）によると、ストローク長Ｌが長くなった後に
おいても、左側ストロークエンドの位置及び特定位置の
相対的位置関係は前と変わらないこと、即ちＬ2 ＝５mm
であることがわかる。

【００７４】以下、本実施形態において特徴的な作用効
果を列挙する。 （イ）このスポット溶接装置１のシリンダシステムは、
上述したような区画体を有する受圧面積変更機構を備え
ている。このため、ピストンロッド３２の受圧面積が変
更することにより、同ピストンロッド３２に与える加圧
エアの作用もそれに応じて変化する。その結果、左側に
向かうストロークの特定位置において、ピストンロッド
３２の推力が低推力から高推力に変更される。また、か
かる受圧面積変更機構によれば、シリンダ７１に給排す
る加圧エアの流量を変化させることなく推力を切り換え
ることができる。従って、流体流量制御が必要であった
従来装置とは異なり、そのためのシリンダ付帯設備（即
ち上記の減圧弁や速度調整弁など）も不要になり、もっ
て低コスト化が達成される。

【００７５】（ロ）このスポット溶接装置１のシリンダ
システムは、上述したような特定位置推移機構を備えて
いる。従って、左側のストロークエンド位置が移動した
場合でも、それに追従してストロークの特定位置を対応
する量だけ推移させることができる。従って、ストロー
ク長が変化して長くなったとしても、低推力動作から高
推力動作に切り換わる位置が当初の設定から狂ってしま
うようなことがない。よって、位置センサの位置調整が
必要であった従来装置とは異なり、煩わしい調整作業を
しなくてもよくなる。

【００７６】（ハ）本実施形態のシリンダシステムで
は、区画体によって、ヘッド側圧力作用室Ｒ2 をストロ
ークの特定位置まで２つの小空間ｒ1 ，ｒ2 に区画する
ことで非受圧領域を一定期間確保している。従って、非
受圧領域の属していない小空間ｒ1 に加圧エアを供給す
れば、ピストンロッド３２の片側端面全体ではなく一部
のみにエア圧が作用し、ピストンロッド３２を低推力動
作させることができる。ピストンロッド３２がストロー
クの特定位置に達した後には、非受圧領域がなくなるこ
とにより片側端面全体に加圧エアが作用し、ピストンロ
ッド３２を高推力動作させることができる。また、区画
体が機能する位置をあらかじめ設定しておくことができ
るため、位置検出手段も不要である。このこともシリン
ダシステムの低コスト化に貢献している。

【００７７】（ニ）このシリンダシステムの特定位置推
移機構は、片方向ロック手段としての片方向ロック機構
８８と、付勢手段としてのコイルスプリング８９とによ
って構成されている。よって、ガイドロッド７９にコイ
ルスプリング８９の付勢力よりも大きな力が加わった場
合、同ガイドロッド７９は左側方向にのみ所定量だけ移
動し、かつその位置に保持される。従って、新たな左側
ストロークエンドの位置及び新たな特定位置を確実に設
定することができる。

【００７８】（ホ）本実施形態では、ガイドロッド７９
とロッド嵌合穴３８とＹパッキン４１とを用いて区画体
としているため、機械的構造が比較的簡単なものとなっ
ている。そして、このことは低コスト化にも確実に貢献
している。また、ガイドロッド７９における環状溝部８
６の長さを変更すれば、推力が切り換わる位置をあらか
じめ設定することができる。このため、既に述べたよう
に従来必須であった位置検出手段も不要になる。なお、
前記Ｙパッキン４１があると小空間ｒ1 ，ｒ2同士の間
のシール性を向上させることができるため、受圧領域の
属する第１の小空間ｒ1 から非受圧領域の属する第２の
小空間ｒ2 へ加圧エアが漏れにくくなる。その結果、流
体の利用効率も向上する。

【００７９】（ヘ）このシリンダ３では、ロッド嵌合穴
３８はピストンロッド３２におけるロッド部３４に形成
されていることを特徴とする。通常、このようなロッド
部３４には深い穴を形成しうる程度の長さがある。従っ
て、穴加工用のスペースを確保するために、ピストン部
３３を肉厚に形成するような必要もない。このため、流
体圧シリンダ７１をコンパクトにすることができる。ま
た、このような構成であると荷重が偏らないので、ピス
トンロッド３２の動作性も向上する。

【００８０】（ト）本実施形態の流体圧シリンダ７１で
は、第２のポート２８、第３のポート４０、逆止弁４
２、ガイドロッド７９、片方向ロック手段８８及びコイ
ルスプリング８９がヘッドカバー２４に集中するように
して設けられている。従って、前記のいずれかの部分２
８，４０，４２等に破損が起こった場合でも、ヘッドカ
バー２４のみを取り替えることにより修理をすることが
可能である。 ［第５の実施の形態］次に、図１６に基づいて第５の実
施形態のスポット溶接装置１に使用される流体圧シリン
ダ９１について説明する。なお、ここでは実施形態４と
共通の構成については同じ部材番号を付すのみとし、そ
の詳細な説明を省略する。勿論、共通の構成については
同等の作用効果を奏しうることはいうまでもない。

【００８１】この流体圧シリンダ９１では、シリンダボ
ディ９２を構成するヘッドカバー９３が肉厚になってい
る。このような肉厚のヘッドカバー９３の中央部には貫
通孔７７が形成されており、その貫通孔７７には第２の
嵌合部を有するガイドロッド１０１が移動可能に挿通さ
れている。このガイドロッド１０１の軸部１０２の内部
には、第２の嵌合部としてのロッド嵌合穴１０５が形成
されている。このロッド嵌合孔１０５の開口部には係合
ストッパ部１０６が設けられ、それのすぐ内側には環状
溝部１０７が設けられている。また、前記ガイドロッド
１０１の外側突出端は大径部１０３となっており、その
部分には第３のポート４０が形成されている。この第３
のポート４０は、連通路１０４を介してロッド嵌合穴１
０５内の空間に連通している。一方、このピストンロッ
ド９４は、ロッド部３４及びピストン部３３のほかに、
第１の嵌合部としてのサブロッド部９５を備えている。
そして、このサブロッド部９５は、前記ガイドロッド６
１のロッド嵌合穴３８に嵌合している。なお、サブロッ
ド部９５の端部には、係合ストッパ部１０６に係合する
ことで左側ストロークエンドを決定する被係合部９６が
形成されている。

【００８２】（イ）そして、このような実施形態５も、
構成が簡単であって低コストであるにもかかわらずスト
ロークの特定位置での推力変更が可能で、ストローク長
の変化による影響を受けにくい、という実施形態４と同
様の作用効果を奏する。

【００８３】なお、本発明は例えば次のように変更する
ことが可能である。 （１）実施形態１〜５において、第２のポート２８、第
３のポート４０及び逆止弁４２は、シリンダチューブ２
２に形成されてもよい。また、実施形態４，５におい
て、第３のポート４０は、ロッドカバー２４に形成され
てもよい。

【００８４】（２）環状のシール部材としてのＹパッキ
ン４１は、ガイドロッド３９，７９の外周面に設けられ
ていてもよい。また、かかるＹパッキン４１の他にも、
例えばＯリングやいわゆるダルマパッキン等のような断
面Ｙ字状でないパッキンを使用することも可能である。
さらに、前記パッキングは一定の場合には省略されるこ
ともできる。

【００８５】（３）実施形態１〜５において、第１の小
空間ｒ1 側を加圧エアの非供給側とし、第２の小空間ｒ
2 側を加圧エアの供給側としてもよい。即ち、第１の小
空間ｒ1 内に非受圧領域を設けることも許容される。

【００８６】（４）実施形態１〜５において、切換弁４
に例えば消音器を接続することにより、騒音防止対策を
講じてもよい。 （５）実施形態４，５において、付勢手段はコイルスプ
リング８９に限定されることはなく、板ばね等のような
他の形式のばねを使用してもよい。また、ばね以外のも
の、例えばゴム等の弾性体を付勢手段として使用しても
よい。

【００８７】（６）実施形態４，５において、特定位置
推移手段は片方向ロック手段と付勢手段とからなるもの
に限られず、例えば片方向ロック手段のみからなるもの
であってもよい。即ち、付勢手段は一定の場合には省略
されることが可能である。

【００８８】（７）本発明はストロークエンド位置が徐
々に長くなるような場合ばかりでなく、逆にストローク
エンド位置が徐々に短くなるような場合にも有効であ
る。ここで、特許請求の範囲に記載された技術的思想の
ほかに、前述した実施形態によって把握される技術的思
想をその効果とともに以下に列挙する。

【００８９】（１） 請求項１，２において、前記第１
の嵌合部は前記シリンダボディの内端面において開口す
るロッド嵌合穴であり、前記第２の嵌合部は前記移動体
の片側端面に突設されかつ前記ロッド嵌合穴に対して嵌
合可能なサブロッド部であることを特徴とする流体圧シ
リンダ。この構成であると、シリンダの製造がより簡単
になる。

【００９０】（２） 請求項４，５において、前記ガイ
ドロッドは突出量変更可能となるように前記シリンダボ
ディに螺着されていることを特徴とする流体圧シリン
ダ。この構成であると、推力が変化する位置を極めて容
易に変更することができる。

【００９１】（３） 請求項８において、前記第１の嵌
合部はピストンロッドの片側端面において開口するロッ
ド嵌合穴であり、前記第２の嵌合部はヘッドカバーの内
端面に突設されかつ前記ロッド嵌合穴に対して嵌合する
ガイドロッドであり、前記片方向ロック手段は前記ガイ
ドロッドの前記ヘッドカバー内端面方向の移動のみを許
容し、前記付勢手段は前記ガイドロッドを前記ヘッドカ
バー外端面方向に付勢することを特徴とする流体圧シリ
ンダ。この構成によると、ガイドロッドとロッド嵌合穴
とを組み合わせて用いることで機械的構造が比較的簡単
なものとなり、低コスト化にも貢献する。なお、ガイド
ロッドの形状等を変更することにより、推力が切り換わ
る位置をあらかじめ設定することができるため、位置検
出手段が不要になる。

【００９２】（４） 技術的思想３において、前記ガイ
ドロッドの内側突出端には、前記ピストンロッドの所定
部分に対して係合することで同ピストンロッドの移動を
規制するストロークエンド位置決定部が設けられている
ことを特徴とする流体圧シリンダ。この構成によると、
ピストンロッドにガイドロッドのストローク位置決定部
が係合することでピストンロッドの移動が規制され、そ
れによりストロークエンドの位置が決定される。また、
このストローク位置決定部にピストンロッドの推力が働
くことにより、ガイドロッドが付勢手段の付勢力に抗し
てピストンロッドと同じ方向に移動する。よって、新た
なストロークエンドの位置及び新たな特定位置を確実に
設定することができる。

【００９３】（５） 請求項５において、前記ガイドロ
ッドは中空状であり、その中空部分を介して前記シリン
ダボディ内に加圧流体が供給されるようになっているこ
とを特徴とする流体圧シリンダ。この構成によると、ガ
イドロッドの外周面とロッド嵌合穴の内周面とがなす小
空間に、ガイドロッドの中空部分を介して流体が供給さ
れる。しかし、圧力作用室における別の小空間には流体
が供給されないため、流体圧はピストンロッドの端面の
うちロッド嵌合穴にある一部の領域のみに作用する。そ
して、このときにピストンロッドが低推力で動作する。

【００９４】（６） 請求項５、技術的思想５におい
て、前記ガイドロッドの外周面または前記ロッド嵌合穴
の内周面に環状のシール部材を配設したことを特徴とす
る流体圧シリンダ。この構成によると、シール部材の存
在によって小空間同士の間のシール性が向上すること
で、受圧領域の属する小空間から非受圧領域の属する小
空間へ流体が漏れにくくなる。

【００９５】（７） 請求項５、技術的思想５，６にお
いて、前記ガイドロッドの先端はテーパ状であることを
特徴とする流体圧シリンダ。請求項９に記載の発明によ
ると、ガイドロッドの先端がテーパ状であると、ガイド
ロッドがロッド嵌合穴に対して嵌合しやすくなるため、
ピストンロッドの動作性が向上する。

【００９６】（８） 技術的思想３，４において、前記
ガイドロッドは中空であり、かつ外側突出端にストッパ
となる大径部と備え、かつ内側突出端に係合フランジ部
及び環状溝部とを備えることを特徴とする流体圧シリン
ダ。この構成であると、環状溝部の長さをもってストロ
ーク特定位置を確実に設定することができる。

【００９７】なお、本明細書中において使用した技術用
語を次のように定義する。「流体： 窒素、酸素、アル
ゴン、二酸化炭素、水素、それらの混合物である空気等
といった気体をいうほか、例えば水、アルコール、油等
の液体やいわゆる臨界流体等も含む。」

【００９８】

【発明の効果】請求項１〜８に記載の発明によれば、構
成が簡単であって低コストであるにもかかわらず、スト
ロークの特定位置での推力変更が可能な流体圧シリンダ
を提供することができる。

【００９９】請求項２に記載の発明によれば、小空間が
負圧にならないため動作がスムーズになる。請求項４に
記載の発明によれば、位置検出手段が不要になることで
より低コスト化を図ることができる。

【０１００】請求項５に記載の発明によれば、シリンダ
のコンパクト化及び動作性の向上を図ることができる。
請求項６，７に記載の発明によれば、ストローク長の変
化による影響を受けにくい流体圧シリンダを提供するこ
とができる。

【０１０１】請求項８に記載の発明によれば、新たなス
トロークエンドの位置及び新たな特定位置を確実に設定
することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施形態１の流体圧シリンダを示す断面図。

【図２】同流体圧シリンダの動作を説明するための断面
図。

【図３】同流体圧シリンダの動作を説明するための断面
図。

【図４】同流体圧シリンダの動作を説明するための断面
図。

【図５】同流体圧シリンダの動作を説明するための断面
図。

【図６】（ａ）〜（ｃ）は同流体圧シリンダを使用した
スポット溶接装置の動きを示す概略図。

【図７】実施形態２の流体圧シリンダ示す断面図。

【図８】実施形態３の流体圧シリンダを示す断面図。

【図９】実施形態４の流体圧シリンダを示す断面図。

【図１０】同流体圧シリンダの動作を説明するための断
面図。

【図１１】同流体圧シリンダの動作を説明するための断
面図。

【図１２】同流体圧シリンダの動作を説明するための断
面図。

【図１３】同流体圧シリンダの動作を説明するための断
面図。

【図１４】（ａ）〜（ｃ）は同流体圧シリンダを使用し
たスポット溶接装置の動きを示す概略図。

【図１５】（ａ）〜（ｃ）はスポット溶接装置の電極チ
ップの移動範囲を説明するための概略図。

【図１６】実施形態５の流体圧シリンダを示す断面図。

【図１７】従来例のシリンダシステムを示す概略図。

【図１８】従来例のシリンダシステムを示す概略図。

【図１９】従来例のシリンダシステムを示す概略図。

【符号の説明】

３，５１，６１，７１，９１…流体圧シリンダ、２１，
５４，９４…シリンダボディ、２４，５２，９３…ヘッ
ドカバー、３２，５５，９４…移動体としてのピストン
ロッド、３８…区画体を有する受圧面積変更機構を構成
する第１の嵌合部としてのロッド嵌合穴、３９，７９…
区画体を有する受圧面積変更機構を構成する第２の嵌合
部としてのガイドロッド、３４Ａ…区画体を有する受圧
面積変更機構を構成する第２の嵌合部としてのサブロッ
ド部、４１…区画体を有する受圧面積変更機構を構成す
るシール部材としてのＹパッキン、８８…特定位置推移
機構を構成する片方向ロック手段、８９…特定位置推移
機構を構成する付勢手段としてのコイルスプリング、Ｒ
1 ，Ｒ2 …圧力作用室、ｒ1 ，ｒ2 …小空間。

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 ＦＩ Ｆ１６Ｊ 10/02 Ｆ１６Ｊ 10/02 Ａ (72)発明者 柴田 洋一 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自動 車 株式会社内 (72)発明者 宇野 利夫 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自動 車 株式会社内

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】シリンダボディ内に収容した移動体を流体
   圧の作用により駆動させる流体圧シリンダにおいて、 前記シリンダボディと前記移動体とがなす圧力作用室を
   前記ストロークの特定位置まで複数の小空間に区画する
   ことで前記移動体の端面に非受圧領域を一定期間確保す
   る区画体によって、受圧面積を変更させる受圧面積変更
   機構が設けられていることを特徴とする流体圧シリン
   ダ。
2. 【請求項２】前記シリンダボディは、前記非受圧領域が
   属する小空間への流体の流入を許容しかつ同小空間から
   の流体の流出を阻止する逆止弁を備えることを特徴とす
   る請求項１に記載の流体圧シリンダ。
3. 【請求項３】前記区画体は、前記移動体に設けられる第
   １の嵌合部と、前記シリンダボディの内端面に設けられ
   るとともに前記第１の嵌合部に嵌合可能な第２の嵌合部
   とからなり、前記両嵌合部同士はストロークの特定位置
   で非嵌合状態となるように構成されていることを特徴と
   する請求項１または２に記載の流体圧シリンダ。
4. 【請求項４】前記第１の嵌合部は前記移動体の片側端面
   において開口するロッド嵌合穴であり、前記第２の嵌合
   部は前記シリンダボディの内端面に突設されかつ前記ロ
   ッド嵌合穴に対して嵌合可能なガイドロッドであること
   を特徴とする請求項３に記載の流体圧シリンダ。
5. 【請求項５】前記移動体はピストンロッドであり、前記
   ロッド嵌合穴はそれにおけるロッド部に形成されている
   ことを特徴とする請求項４に記載の流体圧シリンダ。
6. 【請求項６】一方のストロークエンド位置が移動した場
   合に、それに追従して前記ストロークの特定位置を対応
   する量だけ推移させる特定位置推移機構を備えたことを
   特徴とする請求項１に記載の流体圧シリンダ。
7. 【請求項７】前記区画体は、前記移動体に設けられる第
   １の嵌合部と、前記シリンダボディの内端面に設けられ
   るとともに前記第１の嵌合部に嵌合する第２の嵌合部
   と、両嵌合部間を一定期間シールするシール部材とから
   なることを特徴とする請求項６に記載の流体圧シリン
   ダ。
8. 【請求項８】前記特定位置推移機構は、シリンダ長手方
   向に沿った１方向に前記第２の嵌合部が移動することの
   みを許容する片方向ロック手段と、前記第２の嵌合部が
   移動可能な方向とは反対の方向に前記第２の嵌合部を付
   勢する付勢手段とによって構成されていることを特徴と
   する請求項７に記載の流体圧シリンダ。