(57)【要約】【課題】軸心方向のスペースを小さくすることができ、また、油圧ポンプを必要とせず、さらに、ロッドの速度や加圧力も簡単に制御できるリニアーシリンダー装置を提供する。【解決手段】第１のピストン１６を備えた第１のシリンダー１６ａと、第１のピストン１６の進退機構２０とを備えたリニアーシリンダー装置１０であって、進退機構２０は、第１のピストン１６を貫通して配置され、回転駆動源に連結可能な断面円形の回転ロッド１２と、回転ロッド１２の外周に、それぞれ一定の旋回角度αでその内輪２３、２４の内側に形成された突出リング２５の一部が内接して配置される複数の転がり軸受２１、２２と、転がり軸受２１、２２の外輪４９、４９ａを支持して配置される支持フレーム３２とを有し、回転ロッド１２の回転によって第１のピストン１６が回転ロッド１２に沿って直線移動する。【選択図】        図１
2004225760.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
摺動移動可能な第１のピストンを備えた第１のシリンダーと、前記第１のピストンの進退機構とを備えたリニアーシリンダー装置であって、
前記進退機構は、前記第１のピストンを貫通して配置され、回転駆動源に連結可能な断面円形の回転ロッドと、該回転ロッドの外周の複数の位置に、それぞれ一定の旋回角度でその内輪の内側に形成された突出リングの一部が内接して配置される複数の転がり軸受と、該転がり軸受の外輪を支持して前記第１のピストン内に配置される支持フレームとを有し、
前記回転ロッドの回転によって前記第１のピストンが前記回転ロッドに沿って直線移動することを特徴とするリニアーシリンダー装置。
【請求項２】
請求項１記載のリニアーシリンダー装置において、前記複数の転がり軸受の突出リングは、前記回転ロッドの円周に実質的に均等押圧されていることを特徴とするリニアーシリンダー装置。
【請求項３】
請求項１及び２のいずれか１項に記載のリニアーシリンダー装置において、前記第１のピストンは、前記第１のシリンダーに対して回り止めがなされていることを特徴とするリニアーシリンダー装置。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項に記載のリニアーシリンダー装置において、前記第１のシリンダーの前側には、該第１のシリンダーの内径よりその内径が大きな第２のシリンダーが設けられ、該第２のシリンダーを第２のピストンによって区分する後部液圧室に、前記第１のシリンダーによって加圧された液体が供給され、しかも、前記第２のピストンの前側は出力軸と一体になって形成され、前記出力軸と一体となった前記第２のピストンの内部には前記後部液圧室に繋がる内側液圧室を備え、前記内側液圧室に、前記第１のピストンに連結され、前記第１のシリンダーを突出して前記第２のシリンダー内に入る進退ロッドが嵌入していることを特徴とするリニアーシリンダー装置。
【請求項５】
請求項４記載のリニアーシリンダー装置において、前記第２のピストンが無負荷又は軽負荷の場合で、前記第１のピストンの前進時には、前記第１のシリンダーによって加圧された液体は逆止弁を通じて前記後部液圧室に供給され、前記第１のピストンの後退時には、前記第１のシリンダーによって加圧された液体は、前記第２のピストンによって前記第２のシリンダーを区分する前部液圧室に供給されることを特徴とするリニアーシリンダー装置。
【請求項６】
請求項４及び５のいずれか１項に記載のリニアーシリンダー装置において、前記第２のシリンダーの後部液圧室が一定の圧力以上になったことを検知して、前記第１のシリンダーの前部液圧室を開放し、前記第２のシリンダーの後部液圧室に前記進退ロッドを進入させて、前記後部液圧室の加圧を行って前記第２のピストンの加圧力を増大させることを特徴とするリニアーシリンダー装置。
【請求項７】
回転ロッドを中央にして配置された被駆動体と、該被駆動体の進退機構とを備えたリニアーシリンダー装置であって、
前記進退機構は、円形で回転駆動可能な前記回転ロッドと、該回転ロッドの外周の複数の位置に、それぞれ一定の旋回角度でその内輪の内側に形成された突出リングの一部が内接して配置される複数の転がり軸受と、該転がり軸受の外輪を固定支持する支持フレームとを有し、
前記回転ロッドの回転によって前記被駆動体が前記回転ロッドに沿って直線移動することを特徴とするリニアーシリンダー装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、回転ロッドの回転によって被駆動体を回転ロッドに沿って直線移動するリニアーシリンダー装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、被加工物を強圧して塑性加工を行うプレス機において、大きな推力又は加圧力を発生する加圧手段として、通常、リニアーシリンダー装置の一例である油圧シリンダー及び油圧シリンダーを駆動するための油圧発生源としての油圧ポンプを利用している。例えば、油圧シリンダーのロッドにプレス用のパンチを取付け、油圧シリンダーのピストンのヘッド側に、電動モータにより油圧ポンプを駆動して発生した高圧の作動油を供給してパンチを被加工物に押圧して加工し、加工が終われば、油圧シリンダーのピストンのロッド側に油圧ポンプから低圧の作動油を供給してパンチを被加工物から後退させている。さらに、必要に応じて、被加工物の装着や取り出し工程の短縮化を図るために、無負荷の前進時には、低圧でロッドの速度を高速とし、被加工物を加圧する時にはロッドの速度を低速とし、かつ作動油を高圧とし、一方、後退のときは低圧でロッドの速度を高速とすることも行われている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】
特開２００２−１７８２００号公報（図１）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記従来のプレス機に用いる油圧シリンダーにおいては、未だ解決すべき以下のような問題があった。
作動油を油圧シリンダーに供給してピストンを進退させ、ピストンに連結されたロッドを進退させるように構成されているので、油圧シリンダーの軸心方向に長くなるスペースが必要となった。
また、油圧シリンダーに供給する作動油を加圧する油圧ポンプを必要とするため、油圧ユニットが複雑化し、これにより装置が高価となり、また保守、点検等を多く要した。
さらに、被加工物を加圧する時はロッドの速度を低速とし、かつ作動油を高圧とし、一方、無負荷時の前進、後退のときは低圧でロッドの速度を高速とする等、作動油の圧力を制御する制御弁や複雑な制御システムが必要であった。
【０００５】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、軸心方向のスペースを小さくすることができ、また、油圧ポンプを必要とせず、さらに、ロッドの速度や加圧力も簡単に制御できるリニアーシリンダー装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
前記目的に沿う第１の発明に係るリニアーシリンダー装置は、摺動移動可能な第１のピストンを備えた第１のシリンダーと、第１のピストンの進退機構とを備えたリニアーシリンダー装置であって、進退機構は、第１のピストンを貫通して配置され、回転駆動源に連結可能な断面円形の回転ロッドと、回転ロッドの外周の複数の位置に、それぞれ一定の旋回角度（以下、傾斜角度ということもある）でその内輪の内側に形成された突出リングの一部が内接して配置される複数の転がり軸受と、転がり軸受の外輪を支持して第１のピストン内に配置される支持フレームとを有し、回転ロッドの回転によって第１のピストンが回転ロッドに沿って直線移動する。これによって、第１のピストンの進退機構により、回転ロッドを回転駆動源により回転すると、回転ロッドの外周の複数の位置に、それぞれ一定の旋回角度でその内輪の内側に形成された突出リングの一部が内接して配置される複数の転がり軸受の外輪を支持する支持フレームが移動し、これにより第１のピストンを、回転ロッドに沿って直線移動することができる。
【０００７】
第２の発明に係るリニアーシリンダー装置は、第１の発明に係るリニアーシリンダー装置において、複数の転がり軸受の突出リングは、回転ロッドの円周に実質的に均等押圧されるようにしている。これによって、第１のピストン及び回転ロッドに作用する力のバランスが取れる。
第３の発明に係るリニアーシリンダー装置は、第１及び第の２の発明に係るリニアーシリンダー装置において、第１のピストンは、第１のシリンダーに対して回り止めがなされている。これによって、第１のピストンを回転させることなく、移動できる。
【０００８】
第４の発明に係るリニアーシリンダー装置は、第１〜第３の発明に係るリニアーシリンダー装置において、第１のシリンダーの前側には、第１のシリンダーの内径よりその内径が大きな第２のシリンダーが設けられ、第２のシリンダーを第２のピストンによって区分する後部液圧室に、第１のシリンダーによって加圧された液体が供給され、しかも、第２のピストンの前側は出力軸と一体になって形成され、出力軸と一体となった第２のピストンの内部には後部液圧室に繋がる内側液圧室を備え、内側液圧室に、第１のピストンに連結され、第１のシリンダーを突出して第２のシリンダー内に入る進退ロッドが嵌入している。これによって、全長を短くできると共に、最初、第１のシリンダーの第１のピストンによって加圧された液体を第２のシリンダーの後部液圧室に供給して、第２のピストンを低圧で多流量の液体で高速に前進させることができる。
【０００９】
第５の発明に係るリニアーシリンダー装置は、第４の発明に係るリニアーシリンダー装置において、第２のピストンが無負荷又は軽負荷の場合で、第１のピストンの前進時には、第１のシリンダーによって加圧された液体は逆止弁を通じて後部液圧室に供給され、第１のピストンの後退時には、第１のシリンダーによって加圧された液体は、第２のピストンによって第２のシリンダーを区分する前部液圧室に供給される。
第６の発明に係るリニアーシリンダー装置は、第４及び第５の発明に係るリニアーシリンダー装置において、第２のシリンダーの後部液圧室が一定の圧力以上になったことを検知して、第１のシリンダーの前部液圧室を開放し、第２のシリンダーの後部液圧室に進退ロッドを進入させて、後部液圧室の加圧を行って第２のピストンの加圧力を増大させる。
【００１０】
前記目的に沿う第７の発明に係るリニアーシリンダー装置は、回転ロッドを中央にして配置された被駆動体と、被駆動体の進退機構とを備えたリニアーシリンダー装置であって、進退機構は、円形で回転駆動可能な回転ロッドと、回転ロッドの外周の複数の位置に、それぞれ一定の旋回角度でその内輪の内側に形成された突出リングの一部が内接して配置される複数の転がり軸受と、転がり軸受の外輪を固定支持する支持フレームとを有し、回転ロッドの回転によって被駆動体が回転ロッドに沿って直線移動する。これによって、円形で回転駆動可能な回転ロッドの外周の複数の位置に、複数の転がり軸受の内輪に設けた突出リングの一部が一定の旋回角度で内接して配置されるので、回転ロッドを回転すると、被駆動体は回転ロッドに沿って直線移動することができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
続いて、添付した図面を参照しつつ、本発明を具体化した実施の形態につき説明し、本発明の理解に供する。
ここに、図１は本発明の一実施の形態に係るリニアーシリンダー装置を用いたリニアー高圧プレス機の全体構成図、図２は同リニアーシリンダー装置の要部拡大断面図、図３は図２の矢視Ａ−Ａ断面を模式的に表した説明図、図４は本発明の一実施の形態に係るリニアーシリンダー装置の第１のピストン及び進退機構に使用する１組の転がり軸受と回転ロッドとの関係図、図５は同リニアーシリンダー装置の進退機構に使用する端部用ディスタンスピースの正断面図、図６は同リニアーシリンダー装置の第１のピストン及び進退機構に使用する中間位置用ディスタンスピースの正断面図、図７は同リニアーシリンダー装置の第１のピストン及び進退機構に使用する端部用及び中間位置用ディスタンスピースの側面図、図８（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）は同リニアーシリンダー装置を用いたリニアー高圧プレス機のプレス工程を示す説明図、図９は同リニアーシリンダー装置の第１のピストン及び進退機構に使用する変形例の転がり軸受である。
【００１２】
図１に示すように、本発明の一実施の形態に係るリニアーシリンダー装置１０は、リニアー高圧プレス機１１において用いられており、出力軸３０を前側に備えた第２のピストン３１の前進駆動は、油圧ポンプを使用することなく、後部に配置された回転ロッド１２の後端部１２ａを回転駆動源（図示せず）を介して回転させて、被駆動体の一例である第１のピストン１６を介して進退ロッド１８を前進させると共に、第１のシリンダー１６ａの前部液圧室Ａの作動油を、第１のシリンダー１６ａの前側に設けられた第２のシリンダー３１ａの後部液圧室Ｂに供給するようにした構成となっている。なお、第１のピストン１６及び第２のピストン３１の移動方向を前後方向と定義する。
【００１３】
図１に示すように、第１のシリンダー１６ａは、前側及び後側に設けられた円板状の前側ブロック１３及び後側ブロック１４と、前側ブロック１３及び後側ブロック１４それぞれの内側端部に両端部がねじ締結により連結されたパイプ状の筒体１５と、筒体１５内を前後方向に摺動する第１のピストン１６と、第１のピストン１６の中央部を貫通して配置された回転ロッド１２とを備えている。また、前側ブロック１３の中央部には円形の摺動孔１７が形成されており、第１のピストン１６の前側には前側ブロック１３の摺動孔１７内側を前後方向に摺動する進退ロッド１８が設けられている。
【００１４】
さらに、図１及び図２に示すように、第１のピストン１６を進退可能な進退機構２０は、第１のピストン１６を貫通して配置され、図示しない回転駆動源に連結可能な断面円形の回転ロッド１２と、回転ロッド１２の外周の複数（本実施の形態では４箇所）の位置に、それぞれ一定の傾斜角度（旋回角度）αでその内輪２３、２４の内側に形成された突出リング２５の一部が内接して配置される複数（本実施の形態では４個）の転がり軸受２１、２２と、転がり軸受２１、２２の外輪４９、４９ａを固定支持して第１のピストン１６内に配置される支持フレーム３２とを有して構成されている。
【００１５】
即ち、前後方向に移動しない回転ロッド１２の両端部は、進退ロッド１８及び後側ブロック１４にそれぞれ前側軸受１９及び後側軸受１９ａを介して回転自在に設けられており、２個の転がり軸受２１及び２個の転がり軸受２２が回転ロッド１２の軸線に直交する方向に対して一定の傾斜角度（リード角）α（一例として、α＝５°、７．５°）を有して装着されており、かつ、図３で詳細に示すように、転がり軸受２１（２２も同じ）の内輪２３（２４も同じ）の内周部に形成された突出リング２５の一部が回転ロッド１２の外周面２０ａに押し付けられた状態で内接するように構成されている。
【００１６】
図１に示すように、第１のシリンダー１６ａの前側に設けられた第２のシリンダー３１ａは、第１のシリンダー１６ａと兼用する前側ブロック１３と、前側ブロック１３の前側に設けられ、筒体１５の内径ｄより大きい内径Ｌを有し、かつ筒体１５より短尺な大径筒体２６と、大径筒体２６の前側に設けられ、中央部に円形の摺動孔２７が形成された摺動用前側ブロック２８とを備えている。また、第２のピストン３１の前側は出力軸３０と一体になって形成され、出力軸３０と一体となった第２のピストン３１の内部には後部液圧室Ｂに繋がる内側液圧室Ｅを備えており、内側液圧室Ｅに進退ロッド１８の前側が嵌入している。
【００１７】
即ち、第２のピストン３１は、大径筒体２６内を摺動する、後部に形成されたピストン部２９と、ピストン部２９の前端に一体的に形成され、摺動用前側ブロック２８の摺動孔２７を摺動する出力軸３０とからなっており、しかも、第２のピストン３１の中央部には進退ロッド１８の前部が挿入可能な挿入穴３１ｂ（内側液圧室Ｅに相当）が形成されている。以下、これらについて詳細に説明する。
【００１８】
図２〜図７に示すように、第１のピストン１６は、転がり軸受２１、２２の外輪４９、４９ａを固定支持可能な支持フレーム３２を有しており、支持フレーム３２の軸方向の両端部には対向して配置され、ねじ締結により連結された円板状の前側摺動ブロック３３及び後側摺動ブロック３４が設けられている。前側摺動ブロック３３と転がり軸受２１との間には端部用ディスタンスピース３５が嵌装され、次いで、転がり軸受２１と転がり軸受２２との間には中間位置用ディスタンスピース３６が嵌装され、さらに、転がり軸受２２と後側摺動ブロック３４との間には端部用ディスタンスピース３７（端部用ディスタンスピース３５と同じ）が嵌装されている。
【００１９】
図２に示すように、転がり軸受２１、２２を回転ロッド１２の軸線に直交する方向に対して一定の傾斜角度αに保持するために、図５に示すように、端部用ディスタンスピース３５（３７も同じ）では片側面が傾斜角度αに、また、図６に示すように、中間位置用ディスタンスピース３６では両側面が傾斜角度αに形成されている。しかも、支持フレーム３２に端部用ディスタンスピース３５、３７及び中間位置用ディスタンスピース３６を固定するために、図３に示すように、内径Ｎを有する内周部の対向する２箇所には、キー溝３８、３８ａが形成されている。
【００２０】
図５〜図７に示すように、支持フレーム３２の内周面に嵌入する端部用ディスタンスピース３５、３７及び中間位置用ディスタンスピース３６（外径はＮ）の対向する外周部の２箇所には、それぞれキー溝３９、３９ａ及び４０、４０ａが形成されている。支持フレーム３２のキー溝３８、３８ａと、端部用ディスタンスピース３５、３７のキー溝３９、３９ａ及び中間位置用ディスタンスピース３６のキー溝４０、４０ａには、図２、図３及び図７に示すように、平行キー４１、４１ａが設けられ、平行キー４１、４１ａはねじ締結により支持フレーム３２に固定されている。
【００２１】
図２に示すように、支持フレーム３２の前側摺動ブロック３３及び後側摺動ブロック３４の中心部にはそれぞれ、回転ロッド１２の外周面２０ａを摺動する円形の摺動孔４２、４３が形成されており、摺動孔４２、４３の内周部にはパッキン等のシール材４４が設けられている。筒体１５の内周面４５を摺動する前側摺動ブロック３３及び後側摺動ブロック３４の外周面４６、４７にもパッキン等のシール材４８が設けられている。
【００２２】
図４に示すように、２個の転がり軸受２１（２個の転がり軸受２２の場合も同じ）は、玉軸受からなっており、内輪２３は市販のものから斜線で示す部分を全周にわたって除去した形状となっている。即ち、内輪２３の内周部の幅方向の中央部には断面円弧状の突出リング２５が形成されており、突出リング２５の内径は回転ロッド１２の外径Ｊよりβだけ大きく形成されている。例えば、Ｊ＝５０ｍｍの場合では、β＝２ｍｍとし、突出リング２５の内径は、（Ｊ＋β）＝５２ｍｍとなる。なお、この寸法では、外径が５０ｍｍの円に、内径が５２ｍｍの円が点Ｏで内接しているので、内接位置から９０°ずれた位置では隙間が約１ｍｍ足らずとなり、内接位置（点Ｏ）から１８０°ずれた位置（紙面上で点Ｏに重なる位置）では、隙間が約２ｍｍ足らずとなる。
【００２３】
図３は図２の矢視Ａ−Ａ断面を模式的に表しており、転がり軸受２１の突出リング２５と回転ロッド１２との接触位置（当接位置）は円周方向に９０°ずれた左側の側部（点Ｏ）であり、一方、転がり軸受２２の突出リング２５と回転ロッド１２との接触位置（当接位置）は、点Ｏから円周方向に１８０°ずれた対向する右側の側部（点Ｐ）であることを表している。これらの接触位置を設定できるように、図２〜図４に示すように、支持フレーム３２の円周方向の両側部には、２個の転がり軸受２１及び２個の転がり軸受２２それぞれの外輪４９、４９ａの外周面５０を押圧可能なセットボルト５１、５２を装着するするための雌ねじ部５３、５４が形成されている。
【００２４】
かかる構成、即ち、転がり軸受２１及び転がり軸受２２が回転ロッド１２の軸線に直交する方向に対して一定の傾斜角度αをそれぞれ有して装着され、かつ内輪２３、２４の内周部に形成された突出リング２５の一部（接触部位）が回転ロッド１２に押し付けられた状態で内接する構成によって、回転ロッド１２の回転により、転がり軸受２１及び転がり軸受２２の内輪２３、２４が回転ロッド１２の回りを旋回しながら転動する。この転がり軸受２１及び転がり軸受２２の内輪２３、２４は回転ロッド１２の軸心方向には、摩擦力によって支持されているので、所定の推進力を有して移動することができる。
【００２５】
これによって、内輪２３、２４と外輪４９、４９ａとの間に嵌装された鋼球４９ｂを介して、しかも、第１のピストン１６は第１のシリンダー１６ａに対して回り止めがなされているため、第１のピストン１６を軸線方向に沿って移動させることができる。回り止めとして、例えば、後側ブロック１４に固定された回転防止ガイドロッドによって支持フレーム３２が前後方向にガイドされるようにし、かつ支持フレーム３２に外輪４９、４９ａを固定することができる。このようにして、外輪４９、４９ａを内蔵した（固定支持した）支持フレーム３２を含む第１のピストン１６を回転させることなく、回転ロッド１２の軸線方向に直線移動することができ、これにより、第１のピストン１６の前側に取付けられた進退ロッド１８も共に直線移動することができる。
【００２６】
図１に示すように、進退ロッド１８は第１のピストン１６の前側摺動ブロック３３にフランジ部をねじ締結により連結されており、前端部には栓部１８ａを備え、栓部１８ａの後端から後側は長尺の中空部５５が形成されている。中空部５５内には回転ロッド１２が配置され、回転ロッド１２の後端部１２ａは後側ブロック１４に設けられた後側軸受１９ａに回転支持され、一方、回転ロッド１２の前端部１２ｂは前後進する進退ロッド１８との間に設けられ、外輪が進退ロッド１８に対して軸方向にスライド可能な前側軸受１９に回転支持されている。なお、後側軸受１９ａは回転ロッド１２の軸方向のスラスト力を受ける構造となっている。進退ロッド１８の後退位置において、進退ロッド１８の栓部１８ａの先端部が第２のピストン３１の挿入穴３１ｂに挿入されており、前側ブロック１３の摺動孔１７を摺動する部分の外径はＳである。
【００２７】
図１に示すように、前側ブロック１３には、筒体１５内で第１のピストン１６の前側に形成される前部液圧室Ａと、大径筒体２６内で第２のピストン３１の後側に形成される後部液圧室Ｂとを連通し、液体の一例である作動油の流路５６が設けられており、流路５６には後部液圧室Ｂ内の圧油が前部液圧室Ａ内に逆流するのを防止する逆止弁５７が設けられている。
第２のピストン３１の挿入穴３１ｂの内径Ｍは、進退ロッド１８の外径Ｓより少し大きく形成されており、リニアー高圧プレス機１１の成形部位（押圧部位）となる押圧部３０ａが一体的に設けられ、摺動用前側ブロック２８の摺動孔２７を摺動する出力軸３０の外径はＧとなっている。
【００２８】
図１に示すように、筒体１５内の第１のピストン１６の前後両側には、作動油が流入、流出する前部液圧室Ａ及び後部液圧室Ｃが形成されており、また、大径筒体２６内の第２のピストン３１の前後両側にも、作動油が流入、流出する前部液圧室Ｄ及び後部液圧室Ｂが形成されている。
前側ブロック１３には、前部液圧室Ａ及び後部液圧室Ｂに連通して油圧配管５８、５９にそれぞれ接続する作動油の流路６０、６１が形成されている。後側ブロック１４には、後部液圧室Ｃに連通して油圧配管６２に接続する作動油の流路６３が形成されており、また、摺動用前側ブロック２８には、前部液圧室Ｄに連通して油圧配管６４に接続する作動油の流路６５が形成されている。
【００２９】
図１中の符号６６は油タンクを、符号６７、６８は圧力計を、符号６９〜７１はパイロット逆止弁を、符号７２はアンロード弁を、符号７３はリリーフ弁を、符号７４は逆止弁を表しており、これらの部品は、上述の油圧配管５８、５９、６２、６４、又は油圧配管５８、５９、６２、６４に接続された油圧配管（符号を付けていない）に取付けられている。また、符号７５は後側軸受１９ａを後側ブロック１４にセットするための押え板を表している。
【００３０】
かかる構成によって、図８（Ａ）に示す後退位置にある第１のピストン１６は、回転ロッド１２の回転により、例えば、図８（Ｂ）に示す位置まで前進する。この過程で第１のピストン１６が前進すると、第１のピストン１６の移動ストロークに応じて、小さい内径ｄの前部液圧室Ａ内の作動油は逆止弁５７を経由して、内径ｄより大きい内径Ｌの後部液圧室Ｂ内に流入し、この結果、第１のピストン１６のストロークＳ１  に対して、第２のピストン３１のストロークはストロークＳ１  より短いストロークＦ１  （（ｄ／Ｌ）×Ｓ１  ）となる。なお、本実施の形態では、前部液圧室Ａの受圧面積：後部液圧室Ｂの受圧面積＝１：２としているので、ストロークＳ１  ：ストロークＦ１  ＝２：１となり、作動油の圧力は負荷がなければ低圧であり、しかも第２のピストン３１は全速で前進する。
【００３１】
しかし、図８（Ｂ）に示す推進力限界圧力（例えば、重負荷開始位置）に達した場合には、アンロード弁７２が開き、前部液圧室Ａの作動油の全部又は一部が排出されて油タンク６６に戻るか後部液圧室Ｃに吸引される。また、前部液圧室Ｄが後部液圧室Ｃに繋がって、パイロット逆止弁７１が作動して、後部液圧室Ｂが閉じて、進退ロッド１８の前進によって、第２のピストン３１の押圧部（リニアー）３０ａが作動する。この場合、第２のピストン３１は低速で、かつ、高圧力で前進することになる。図８（Ｂ）の状態から図８（Ｃ）（前進位置）の状態では、第１のピストン１６のストロークＳ２  に対して、第２のピストン３１がストロークＦ２  となる。なお、本実施の形態では、進退ロッド１８（外径Ｓ）の断面積：後部液圧室Ｂの断面積＝１：１０としているので、ストロークＳ２  ：ストロークＦ２  ＝１０：１であり、しかも第２のピストン３１は約（１／１０）の低速で前進しながら被加工物を強圧してプレス加工することができる。
【００３２】
プレス加工後、回転ロッド１２を逆回転にすると、第１のピストン１６は回転ロッド１２の軸線に沿って後退し、その際、基本的には、後部液圧室Ｃの作動油は、所定の油圧配管を経由して前部液圧室Ｄに供給されると共に、後部液圧室Ｂの作動油は所定の油圧配管を経由して前部液圧室Ａへ移動し、第１のピストン１６及び第２のピストン３１も共に原点（後退位置）まで低圧の作動油により、高速で後退する。なお、本実施の形態では、後部液圧室Ｃの受圧面積：前部液圧室Ｄの受圧面積＝１：１．３としている。
【００３３】
次いで、本発明の一実施の形態に係るリニアーシリンダー装置１０を用いたリニアー高圧プレス機１１の作動について、図１及び図８（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）を参照しながら説明する。
（１）図８（Ａ）に示す第２のピストン３１が後退位置にある状態で、回転駆動源を駆動して、回転ロッド１２を回転する。
（２）回転ロッド１２の回転により第１のピストン１６が前進し、前部液圧室Ａ内の作動油の圧力が上昇すると、作動油は逆止弁５７及びパイロット逆止弁７１を開き、後部液圧室Ｂへ流入し、この結果、第１のピストン１６による低圧の作動油で加圧された第２のピストン３１は、無負荷、全速で図８（Ｂ）に示す位置まで前進することができる。
【００３４】
（３）図８（Ａ）の状態から図８（Ｂ）の状態までの間、後部液圧室Ｃ内には、前部液圧室Ｄ内の作動油が油圧配管６４、６２等を経由して流入するが、後部液圧室Ｃ内に流入する油量が不足する場合は、後部液圧室Ｂ内の作動油の圧力上昇によりパイロット逆止弁６９が開き、油タンク６６から作動油を吸入することができる。
（４）例えば、図８（Ｂ）で示す位置で第２のピストン３１に負荷がかかり、後部液圧室Ｂ内の作動油の圧力が推進力限界圧力（第２のピストン３１を推進できない圧力）に達すると、アンロード弁７２が開き、前部液圧室Ａ内の作動油は油圧配管５８に排出されて油タンク６６へ戻るか、また、後部液圧室Ｃ内に吸引されて第１のピストン１６は無負荷の状態になり、進退ロッド１８が第２のピストン３１の内側液圧室Ｅを相対的に前進することにより、内側液圧室Ｅを含む後部液圧室Ｂ内の作動油を高圧に圧縮する。この高圧により、負荷を受けながら第２のピストン３１は低速で前進を続けることができ、所定のプレス加工を行うことができる。
【００３５】
（５）第２のピストン３１が前進限に達してプレス加工が終了した後、回転ロッド１２を逆方向に回転させて第１のピストン１６を後退させる場合、後部液圧室Ｃ内の作動油は油圧配管６２、６４等を経由して前部液圧室Ｄ内に移動し、前部液圧室Ｄ内の作動油の圧力上昇によりパイロット逆止弁７０、７１が開き、後部液圧室Ｂ内の作動油は前部液圧室Ａ内へ移動し、余剰の作動油は油タンク６６に戻る。また、前部液圧室Ａ内の作動油が不足する場合は、油タンク６６より吸入し、後部液圧室Ｃ内の余剰の作動油は後部液圧室Ｃ内の圧力上昇によりリリーフ弁７３を開き、油タンク６６に戻す。
【００３６】
本発明は前記した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を変更しない範囲での変更は可能であり、例えば、前記したそれぞれの実施の形態や変形例の一部又は全部を組み合わせて本発明のリニアーシリンダー装置を構成する場合も本発明の権利範囲に含まれる。
前記実施の形態においては、複数の転がり軸受２１、２２の突出リング２５を回転ロッド１２に対して円周方向に１８０°ずらして内接させることによって、回転ロッド１２の円周に実質的に均等押圧したが、これに限定されず、必要に応じて、実質的に均等押圧しなくても構わない。即ち、転がり軸受２１と回転ロッド１２との内接位置と、転がり軸受２２と回転ロッド１２との内接位置とを１８０°未満又は１８０°を超えて配置しても構わない。
【００３７】
第１のピストン１６には２列の転がり軸受２１（２２）を回転ロッド１２に配置したが、これに限定されず、必要に応じて、１列又は３列以上の転がり軸受とすることもできる。また、２列の転がり軸受２１及び２列の転がり軸受２２を回転ロッド１２に２組、「ハ」字状に配置したが、これに限定されず、２列の転がり軸受を回転ロッドに１組又は３組以上配置することもできる。
転がり軸受２１（２２も同じ）の内輪２３の内周部には一条の突出リング２５を形成したが、これに限定されず、状況に応じて、図９に示すように、転がり軸受２１ａの内輪２３ａの幅方向に２条の突出リング２５ａを形成することもできる。図４の場合と同様、図９に示す２条の突出リング２５ａが回転ロッド１２と内接する点Ｏは図の通りとなる。なお、図９に示す斜線部は内輪２３ａの内周部の除去した部分を示す。
【００３８】
第１のピストン１６に、回転防止ガイドロッドを設けて第１のシリンダー１６ａに対して回り止めをしたが、これに限定されず、必要に応じて、回り止めを省略することもできる。また、回り止めとして、回転防止ガイドロッドの他にも、例えば、第１のシリンダー１６ａの筒体１５の断面形状を楕円としたり、第１のシリンダー１６ａの筒体１５に対して第１のピストン１６を偏心させたり、シール用のＯリング等の摩擦抵抗を利用することもできる。
【００３９】
第１のピストン１６の全速前進時（無負荷時）に、第１のシリンダー１６ａによって加圧された液体を逆止弁５７、７１を通じて後部液圧室Ｂに供給し、第１のピストン１６の後退時に、第１のシリンダー１６ａによって加圧された液体を第２のピストン３１によって区分される前部液圧室Ｄに供給して第２のピストン３１を作動するように構成したが、これに限定されず、別の方法で第２のピストン３１を作動させることもできる。
液体として作動油を用いたが、これに限定されず、必要に応じて、その他の流体、例えば、水、空気等を用いることもできる。
【００４０】
筒体１５内を摺動する第１のピストン１６、大径筒体２６内を摺動するピストン部２９、及び摺動用前側ブロック２８の摺動孔２７を摺動する出力軸３０の断面形状はいずれも円形としたが、これに限定されず、その他の形状、例えば、楕円状又は矩形状とすることもできる。
回転ロッド１２の回転によって被駆動体の一例である第１のピストン１６を筒体１５内を摺動させたが、これに限定されず、必要に応じて、筒体を省略し、回転ロッド１２の回転によって  第１のピストン及び第１のピストンに固定された進退ロッドを直動させるように構成することもできる。
【００４１】
【発明の効果】
請求項１〜６記載のリニアーシリンダー装置においては、回転ロッドを回転駆動源により回転するだけで、第１のピストンを回転ロッドに沿って直線移動することができるので、油圧シリンダーを使用する場合と比較して、軸心方向のスペースを小さくすることができ、これにより装置をコンパクトにできる。
特に、請求項２記載のリニアーシリンダー装置においては、複数の転がり軸受の突出リングを回転ロッドの円周に実質的に均等押圧することによって、第１のピストン及び回転ロッドに作用する力のバランスが取れるので、第１のピストンの作動が安定し、リニアーシリンダー装置の耐用性が向上する。
請求項３記載のリニアーシリンダー装置においては、第１のピストンに対して回り止めをしているので、第１のピストンを回転させることなく、移動でき、これにより、第１のピストンの直線移動が円滑になると共に、摺動部の耐用性が向上する。
【００４２】
請求項４記載のリニアーシリンダー装置は、第１のシリンダーの前側には、第１のシリンダーの内径よりその内径が大きな第２のシリンダーが設けられ、第２のシリンダーを第２のピストンによって区分する後部液圧室に、第１のシリンダーによって加圧された液体が供給され、しかも、第２のピストンの前側は出力軸と一体になって形成され、出力軸と一体となった第２のピストンの内部には後部液圧室に繋がる内側液圧室を備え、内側液圧室に、第１のピストンに連結され、第１のシリンダーを突出して第２のシリンダー内に入る進退ロッドが嵌入しているので、全長を短くできる。
請求項５記載のリニアーシリンダー装置において、第２のピストンが無負荷又は軽負荷の場合で、第１のピストンの前進時には、第１のシリンダーによって加圧された液体は逆止弁を通じて後部液圧室に供給され、第１のピストンの後退時には、第１のシリンダーによって加圧された液体は、第２のピストンによって区分される前部液圧室に供給されているので、第２のピストンの送りを負荷時に比べて速くできる。
請求項６記載のリニアーシリンダー装置においては、第２のシリンダーの後部液圧室が一定の圧力以上になったことを検知して、第１のシリンダーの前部液圧室を開放し、第２のシリンダーの後部液圧室に進退ロッドを進入させて、後部液圧室の加圧を行って第２のピストンの加圧力を増大させるので、負荷時（重負荷時）により大きな推進力を得ることができる。
【００４３】
請求項７記載のリニアーシリンダー装置においては、円形で回転駆動可能な回転ロッドの外周の複数の位置に、複数の転がり軸受の内輪に設けた突出リングの一部が一定の旋回角度で内接して配置されるので、回転ロッドを回転すると、被駆動体は回転ロッドに沿って直線移動することができるため、ピストンとロッドとが一体となったシリンダー装置に較べて、軸心方向のスペースを小さくすることができ、これにより装置をコンパクトにできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態に係るリニアーシリンダー装置を用いたリニアー高圧プレス機の全体構成図である。
【図２】同リニアーシリンダー装置の要部拡大断面図である。
【図３】図２の矢視Ａ−Ａ断面を模式的に表した説明図である。
【図４】本発明の一実施の形態に係るリニアーシリンダー装置の第１のピストン及び進退機構に使用する１組の転がり軸受と回転ロッドとの関係図である。
【図５】同リニアーシリンダー装置の第１のピストン及び進退機構に使用する端部用ディスタンスピースの正断面図である。
【図６】同リニアーシリンダー装置の第１のピストン及び進退機構に使用する中間位置用ディスタンスピースの正断面図である。
【図７】同リニアーシリンダー装置の第１のピストン及び進退機構に使用する端部用及び中間位置用ディスタンスピースの側面図である。
【図８】（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）は同リニアーシリンダー装置を用いたリニアー高圧プレス機のプレス工程を示す説明図である。
【図９】同リニアーシリンダー装置の第１のピストン及び進退機構に使用する変形例の転がり軸受である。
【符号の説明】
１０：リニアーシリンダー装置、１１：リニアー高圧プレス機、１２：回転ロッド、１２ａ：後端部、１２ｂ：前端部、１３：前側ブロック、１４：後側ブロック、１５：筒体、１６：第１のピストン（被駆動体）、１６ａ：第１のシリンダー、１７：摺動孔、１８：進退ロッド、１８ａ：栓部、１９：前側軸受、１９ａ：後側軸受、２０：進退機構、２０ａ：外周面、２１、２１ａ：転がり軸受、２２：転がり軸受、２３、２３ａ：内輪、２４：内輪、２５、２５ａ：突出リング、２６：大径筒体、２７：摺動孔、２８：摺動用前側ブロック、２９：ピストン部、３０：出力軸、３０ａ：押圧部、３０ｂ：摺動部、３１：第２のピストン、３１ａ：第２のシリンダー、３１ｂ：挿入穴、３２：支持フレーム、３３：前側摺動ブロック、３４：後側摺動ブロック、３５：端部用ディスタンスピース、３６：中間位置用ディスタンスピース、３７：端部用ディスタンスピース、３８、３８ａ：キー溝、３９、３９ａ：キー溝、４０、４０ａ：キー溝、４１、４１ａ：平行キー、４２、４３：摺動孔、４４：シール材、４５：内周面、４６、４７：外周面、４８：シール材、４９、４９ａ：外輪、４９ｂ：鋼球、５０：外周面、５１、５２：セットボルト、５３、５４：雌ねじ部、５５：中空部、５６：流路、５７：逆止弁、５８、５９：油圧配管、６０、６１：流路、６２：油圧配管、６３：流路、６４：油圧配管、６５：流路、６６：油タンク、６７、６８：圧力計、６９〜７１：パイロット逆止弁、７２：アンロード弁、７３：リリーフ弁、７４：逆止弁、７５：押え板
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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