JP2008304034A

JP2008304034A - シリンダ装置および鍛造プレスにおけるノックアウト装置

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Publication number: JP2008304034A
Application number: JP2007154308A
Authority: JP
Inventors: Masashi Tawatari; 正史田渡
Original assignee: Sumitomo Heavy Industries Techno Fort Co Ltd
Current assignee: Sumitomo Heavy Industries Techno Fort Co Ltd
Priority date: 2007-06-11
Filing date: 2007-06-11
Publication date: 2008-12-18
Anticipated expiration: 2027-06-11
Also published as: JP4813422B2

Abstract

【課題】ノックアウトピンの作動をフレキシブルに制御することができ、設備の大型化等を防ぐことができる鍛造プレスにおけるノックアウト装置およびかかるノックアウト装置に利用しうるシリンダ装置を提供する。
【解決手段】作動流体により作動する両ロッドシリンダ１１と、両ロッドシリンダ１１の一方のロッド１４を、その軸方向から押して移動させうる押圧機構２０とからなり、押圧機構２０が、一方のロッド１４に対して非固定であって、一方のロッド１４の端部を他方のロッド１３に向かって押しうる押圧部材２４と、押圧部材２４を、ネジナット機構によって一方のロッド１４の軸方向に沿って進退させる移動手段とからなる。両ロッドシリンダ１１を駆動する駆動源を選択すれば、使用する状況に合わせて、両ロッドシリンダ１１を最適な状態で作動させることができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、シリンダ装置および鍛造プレスにおけるノックアウト装置に関する。

従来から、プレスにおけるノックアウト装置には、エキセン軸に固定されたカムを利用してノックアウトピンを作動させる機構が採用されている。かかる機構は、カムとノックアウトピンが機械的に連結されており、ノックアウトピンの駆動力としてエキセン軸の回転力を使用するので、大きなノックアウト力を発生させることができるという利点がある。
しかし、カム機構を採用しているため、ノックアウトのタイミング等を変更するにはカムを交換する必要があり、タイミング等の変更作業が非常に大変である。また、鍛造される鍛造素材にあわせて最適なタイミング等でノックアウトを行うには、ワーク毎にカムを用意しなければならなくなるため、経済的にも問題がある。

かかるカム機構を利用したノックアウト装置の問題点を解決する装置として、油圧シリンダやサーボモータを採用したノックアウト装置が開発されている（例えば、特許文献１，２）。

特許文献１には、油圧シリンダによってノックアウトピンを作動させるノックアウト装置が開示されている。
図３に示すように、かかる装置では、ノックアウトピン123に連結されたノックアウトブロック122がノックアウトレバー121を介して油圧シリンダ120に連結されているから、油圧シリンダ120を伸縮させれば、ノックアウトピン123を昇降させることができる。
そして、油圧シリンダ120によってノックアウトピン123を作動させているから、サーボバルブなどの油圧機器を使用して油圧シリンダ120に供給する油量を制御することによって、ノックアウトのタイミング等をある程度自由に変更することができる。

また、特許文献２には、サーボモータによって作動されるボールネジ機構を利用してノックアウトピンを作動させるノックアウト装置が開示されている。
図４に示すように、かかる装置では、サーボモータ130の主軸にボールネジ131が連結されており、このボールネジ131に螺合したナットホルダ132に駆動アーム133の一端が連結されている。この駆動アーム133の他端は、ノックアウトピン134に連結されているから、サーボモータ130を作動させれば、ナットホルダ132がボールネジ131に沿って移動し、このナットホルダ132の移動と連動してノックアウトピン134を昇降させることができる。
そして、ナットホルダ132の移動によってノックアウトピン134を作動させている、言い換えれば、サーボモータ130の回転によってノックアウトピン134を作動させているから、ノックアウトのタイミング等をある程度自由に変更することができる。

ところで、熱間鍛造プレスの場合、鍛造素材と金型との接触時間が長くなると、鍛造素材の熱が金型に伝達され、その熱によって金型が軟化して金型寿命が短くなるという問題が生じるので、ノックアウト動作には高速性が要求される。
一方、ノックアウト動作が高速化すると、ノックアウトピンの移動速度や移動加速度も大きくなるので、ノックアウトされた鍛造素材の飛び跳ね現象が生じやすくなる。この飛び跳ね現象が発生すると、ノックアウト後金型からリフトされた鍛造素材を所定の位置に配置できなくなるので、鍛造素材を自動搬送することが困難となる。
したがって、熱間鍛造プレスのノックアウト装置には、ノックアウトピンの高速移動に加えて、高速ノックアウトを行っても飛び跳ね現象を生じさせないようにノックアウトピンの移動速度等を制御する機能が要求される。

油圧シリンダを利用したノックアウト装置の場合は、離型時に高速かつ大きなノックアウト力を発揮させることができる。しかし、油圧制御ゆえカム機構に比べて応答性が低いので、離型後のノックアウトピンの移動速度等を正確に制御することが難しく、高速ノックアウト動作を行う場合に飛び跳ね現象等を防ぐことは難しい。とくに、大きなノックアウト力を発生させるために大型の油圧シリンダを採用した場合には、高速応答させることはさらに難しくなる。
一方、サーボモータによって作動されるボールネジ機構を利用したノックアウト装置は応答性が高いので、高速ノックアウト動作を行っても、離型後のノックアウトピンの移動速度等を正確に制御できる。しかし、サーボモータは離型時に大きなノックアウト力を発揮させることが難しい。たしかに、大型のサーボモータを採用すれば大きなノックアウト力を発生させることも可能ではあるが、装置が大型化するし非常に高価であるため設備費が高騰する。

特開２０００−２８８６６６号特開平１１−１３８２２６号

本発明は上記事情に鑑み、ノックアウトピンの作動をフレキシブルに制御することができ、設備の大型化等を防ぐことができる鍛造プレスにおけるノックアウト装置およびかかるノックアウト装置に利用しうるシリンダ装置を提供することを目的とする。

第１発明のシリンダ装置は、作動流体により作動する両ロッドシリンダと、該両ロッドシリンダの一方のロッドを、その軸方向から押して移動させうる押圧機構とからなり、前記押圧機構が、前記一方のロッドに対して非固定であって、該一方のロッドの端部を他方のロッドに向かって押しうる押圧部材と、前記押圧部材を、ネジナット機構によって前記一方のロッドの軸方向に沿って進退させる移動手段とからなることを特徴とする。
第２発明のシリンダ装置は、第１発明において、前記移動手段のネジナット機構は、前記両ロッドシリンダのピストンが作動流体によって他方のロッド側に向かって移動するときに、前記押圧部材が、前記一方のロッドの端部と接触した状態で移動するように制御されていることを特徴とする。
第３発明のシリンダ装置は、第１または第２発明において、前記両ロッドシリンダには、そのピストンを挟む一対の流体室を連通する連通通路と、該連通通路に設けられ前記一対の流体室間の連通遮断を切り換える切換弁とを備えた回路が接続されており、該両ロッドシリンダのピストンは、前記一方のロッド側における受圧面積が、前記他方のロッド側における受圧面積よりも小さいものであることを特徴とする。
第４発明の鍛造プレスにおけるノックアウト装置は、上下一対の金型によって鍛造素材を成型する鍛造プレスに設けられ、上端部が前記下金型の底面から出没自在に設けられたノックアウトピンと、該ノックアウトピンをその軸方向に沿って昇降させる昇降機構とからなるノックアウト装置において、前記昇降機構は、請求項１、２または３記載のシリンダ装置を有し、該シリンダ装置における両ロッドシリンダの他方のロッドの突出量が増加すると、前記ノックアウトピンが前記下金型の底面から突出するように構成されていることを特徴とする。

第１発明によれば、作動流体によって両ロッドシリンダを作動させれば、他方のロッドから大きな出力を外部に供給することができる。また、押圧機構の押圧部材によって他方のロッドに向けて一方のロッドを押せば、出力が小さくても他方ロッドの移動を正確かつフレキシブルに調整することができる。つまり、両ロッドシリンダを駆動する駆動源を選択すれば、使用する状況に合わせて、他方のロッドを最適な状態で移動させることができる。そして、押圧部材が一方のロッドに対して非固定であるから、駆動機構を切り替えるときや作動流体によって両ロッドシリンダを移動させているときに、押圧部材に対して大きな負荷が加わることを防ぐことができる。
第２発明によれば、押圧部材が常に一方のロッドの端部に接しているから、作動流体による駆動からネジナット機構による駆動に切り換える時に、ロッドの移動にタイムラグが生じることを防ぐことができる。
第３発明によれば、切換弁によって一方のロッド側の流体室と他方のロッド側の流体室とを連通させれば、受圧面積の差に応じて、ピストンを一方のロッド側に向かって移動させる力（以下、差動圧力という）が発生する。このため、一方のロッドを押圧部材に押し付けた状態とすることができるので、押圧機構によってロッドが移動するときに、押圧部材と同じ移動速度、同じ移動加速度でロッドを移動させることができる。また、押圧部材の移動を固定すれば、差動圧力によってロッドが押圧部材に押し付けられているので、ピストンの移動を固定しておくことができる。さらに、押圧部材を一方のロッドから離間するように後退させれば、差動圧力によって他方のロッドは押圧部材に向かって移動するので、他方のロッドの突出量も減少する。つまり、他方のロッドの突出量も減少させるための特別な回路を設けなくてもよくなるから、回路を簡単な構成とすることができる。そして、ピストンに対して差動圧力が加わっているので押圧部材の移動とロッドの移動にタイムラグが生じることを防ぐことができる。
第４発明によれば、ノックアウトピンの初動時には作動流体によってピストンを作動させれば、大きなノックアウト力を発生させることができるから、鍛造素材を確実に離型することができる。一方、鍛造素材の離型後、押圧機構の押圧部材によって他方のロッドに向けて一方のロッドを押せば、押圧部材の移動によりノックアウトピンの突出量を増加させることができる。しかも、押圧部材の移動がネジナット機構によって制御されているから、ノックアウトピンの移動速度や移動加速度を微調整することができる。したがって、鍛造素材を確実に離型させることができ、しかも、鍛造素材の飛び跳ねも防止することができるからストローク端における鍛造素材の姿勢も安定した状態に保つことができる。そして、押圧部材が一方のロッドに対して非固定であるから、駆動機構を切り替えるときや作動流体によって両ロッドシリンダを移動させているときに、押圧部材に対して大きな負荷が加わることを防ぐことができる。

つぎに、本発明の実施形態を図面に基づき説明する。
図１はシリンダ装置１０の概略説明図である。同図に示すように、シリンダ装置１０は、作動流体により作動する両ロッドシリンダ１１と、両ロッドシリンダ１１の一方のロッド１４を他方のロッド１３に向かって（図１では下方に向かって）押して移動させ得る押圧機構２０とを備えている。つまり、シリンダ装置１０は作動流体と押圧機構２０によって作動されるように構成されているのである。

なお、以下では、便宜上、一方のロッド１４を上方のロッド１４といい、他方のロッド１３を下方のロッド１３といい、両ロッドシリンダ１１における一方のロッド１４側を上方、他方のロッド１３側を下方として説明する。

まず、両ロッドシリンダ１１と、この両ロッドシリンダ１１に対する作動流体の供給排出を制御する回路３０について説明する。
図１に示すように、両ロッドシリンダ１１は、内部にピストン12pを有するシリンダボディ１２を備えている。このシリンダボディ１２内のピストン12pの上面および下面には、それぞれロッド１３，１４が立設されており、各ロッド１３，１４の先端がシリンダボディ１２から突出している。
なお、上方のロッド１４は、下方のロッド１３よりもその軸径が太くなっているので、両ロッドシリンダ１１のピストン12pが作動流体の圧力を受ける面積（以下、受圧面積という）は、上方のロッド１４側の受圧面積が下方のロッド１３側の受圧面積よりも小さくなっている。

図１に示すように、両ロッドシリンダ１１のシリンダボディ１２内において、ピストン12pによって区切られた流体室12a,12b（以下、単に上方流体室12a、下方流体室12bという）は、回路３０に連通されている。
この回路３０は、シリンダボディ１２の上方流体室12aと作動流体供給手段３１とを連通する配管31pを備えている。作動流体供給手段３１は、所定の圧力に調整された作動油等の作動流体を両ロッドシリンダ１１に供給するものであり、例えばポンプ等を使用することができる。なお、配管31pには、上方流体室12aから作動流体供給手段３１に向かって作動流体が流れることを防止するために逆止弁が設けられている。
また、回路３０は、シリンダボディ１２の下方流体室12bとタンク３２とを連通する配管32pを備えており、この配管32pには、タンク３２と下方流体室12bとの間の連通遮断を切り換える切換弁３３が介装されている。
そして、回路３０は、配管31pと配管32pとを連通する連通配管35pも備えており、この配管35pには、配管31pと配管32pとの間の連通遮断を切り換える切換弁３５が介装されている。

両ロッドシリンダ１１および回路３０が以上のごとき構成を有しているので、切換弁３５によって両配管31p,32p間を遮断しておき、かつ切換弁３３によって下方流体室12bとタンク３２の間を連通しておけば、所定の圧力の作動流体を作動流体供給手段３１から上方流体室12aに供給することによって、ピストン12pを下方に移動させることができる。すると、ピストン12pとともに下方のロッド１３が下方に移動するから、下方のロッド１３のシリンダボディ１２からの突出量を増加させることができる。

一方、ピストン12pが上方に移動できる状態としておき、その状態で切換弁３３により下方流体室12bとタンク３２の間を遮断し、かつ、切換弁３５によって両配管31p,32p間を連通すれば、ピストン12pを上方に移動させることができる。すると、ピストン12pとともに下方のロッド１３が上方に移動するから、下方のロッド１３のシリンダボディ１２からの突出量を減少させることができる。

両配管31p,32p間を連通するだけでピストン12pを上方に移動させることができる理由は以下のとおりである。
切換弁３３によって下方流体室12bとタンク３２の間を遮断しかつ切換弁３５によって両配管31p,32p間を連通すれば、両ロッドシリンダ１１における上方流体室12a内の作動流体の圧力と下方流体室12b内の作動流体の圧力とを同じ圧力にすることができる。すると、ピストン12pは上方のロッド１４側の受圧面積が下方のロッド１３側の受圧面積よりも小さくなっているので、両空間12a,12b内の作動流体の圧力が同じであっても、受圧面積の差に応じてピストン12pには上向きの力（以下、差動圧力という）が発生する。そして、上方流体室12aと下方流体室12bとの間を作動流体が自由に流動することができるから、ピストン12pに差動圧力が加わると作動流体が上方流体室12aから下方流体室12bに向かって移動し、ピストン12pが上方に移動するのである。

つぎに、押圧機構２０を説明する。
図１に示すように、両ロッドシリンダ１１の上方のロッド１４よりも上方には、サーボモータ２１が設けられている。このサーボモータ２１は、その主軸を上方のロッド１４に向けかつ主軸と上方のロッド１４とが同軸となるように配設されており、ステー21aを介して両ロッドシリンダ１１のシリンダボディ１２に固定されている。

このサーボモータ２１の主軸には、減速機２２ａおよびカップリング２２ｂを介してネジ軸２３の基端が連結されている。このネジ軸２３は、サーボモータ２１の主軸と同軸、つまり、上方のロッド１４と同軸となるように配設されている。
このネジ軸２３の先端部分は、上方のロッド１４に形成された軸挿入空間14h内に挿入されている。この軸挿入空間14hは、上方のロッド１４の上端面から軸方向に沿って形成されており、作動流体によってピストン12pが上方に移動されてもネジ軸２３の先端がその内底面に接触しない程度の深さに形成されている。
そして、ネジ軸２３において、上方のロッド１４の上端面とカップリング２２ｂとの間の部分には、ナット部材２４が螺合している。

このため、サーボモータ２１を作動してネジ軸２３を回転させれば、ナット部材２４がネジ軸２３に沿って上下に移動する。よって、ナット部材２４を下方、つまり両ロッドシリンダ１１の上方のロッド１４に向けて移動させれば、ナット部材２４を上方のロッド１４の上端面に接触させることができるから、上方のロッド１４をその軸方向から押して移動させることができ、下方のロッド１３のシリンダボディ１２からの突出量を増加させることができる。

以上のごとき構成を有するシリンダ装置１０は、以下のごとき作用効果を奏する。
まず、シリンダ装置１０は、回路３０を介して供給される作動流体、および、押圧機構２０によって両ロッドシリンダ１１を作動させることができるが、作動流体によって両ロッドシリンダ１１を作動させれば、下方のロッド１３から大きな出力を外部に供給することができる。一方、押圧機構２０によって両ロッドシリンダ１１を作動させれば、出力が小さくても他方ロッドの移動を正確かつフレキシブルに調整することができる。
つまり、シリンダ装置１０は、両ロッドシリンダ１１を駆動する駆動源を選択すれば、使用する状況に合わせて、下方のロッド１３を最適な状態で移動させることができる。

また、作動流体によって両ロッドシリンダ１１が作動されているときに、サーボモータ２１は、ナット部材２４の下面が上方のロッド１４における上端面と接した状態で移動するように制御されている。
このため、両ロッドシリンダ１１に駆動力を供給する駆動源が作動流体から押圧機構２０のサーボモータ２１に切り換わった時に、下方のロッド１３の移動、つまり、ノックアウトピン２の移動にタイムラグが生じることを防ぐことができる。

ところで、ナット部材２４と上方のロッド１４が常に接した状態で移動させるのであれば、両者を固定する構成とすることもできるが、両者が固定されている場合、駆動機構切換時のショック等によりネジ軸２３やナット部材２４が損傷する可能性がある。
なぜなら、サーボモータ２１に設定されているナット部材２４の移動速度や移動加速度と、作動流体による上方のロッド１４の移動速度や移動加速度とを完全に一致させることは事実上困難だからである。すると、駆動機構を作動流体駆動から押圧機構２０に切り換えるときに、作動流体による上方のロッド１４の移動速度等がサーボモータ２１に設定されているナット部材２４の移動速度等よりも速い場合には、上方のロッド１４とナット部材２４とを固定している部分に両者を離間させようとする力が加わり、その固定部分が破損してしまうとともに、ナット部材２４やネジ軸２３等も損傷する可能性がある。
しかし、本実施形態のシリンダ装置１０では、押圧機構２０のナット部材２４が上方のロッド１４と別体でありかつ上方のロッド１４に対して接近離間可能、言い換えれば、ナット部材２４が上方のロッド１４に非固定である。すると、駆動機構切換時において、作動流体による上方のロッド１４の移動速度等がサーボモータ２１に設定されているナット部材２４の移動速度等よりも速くてもナット部材２４には何も力が加わらないから、駆動機構切換時のショック等によりナット部材２４やネジ軸２３等が損傷することを防ぐことができる。

さらに、押圧機構２０によって両ロッドシリンダ１１を駆動する時には、両空間12a,12b内の作動流体の圧力を同じ圧力としておけば、差動圧力によって上方のロッド１４における上端面がナット部材２４に押し付けられた状態となる。
すると、ナット部材２４と上方のロッド１４を同じ移動速度および移動加速度で移動させることできるし、ナット部材２４の移動を固定すれば、ピストン12pの移動を固定しておくことができる。

そして、ナット部材２４を上方のロッド１４から離間するように後退させれば、差動圧力によって下方のロッド１３をナット部材２４に向かって移動させることができ、下方のロッド１３の突出量も減少させることができる。つまり、下方のロッド１３の突出量も減少させるための特別な回路が必要ないから、回路３０を簡単な構成とすることができる。
しかも、ピストン12pに対して差動圧力が加わっているので、ナット部材２４が上方のロッド１４から離間するように移動すると、上方のロッド１４はナット部材２４に追従するように移動する。よって、ナット部材２４を上方のロッド１４から離間させたときに、ナット部材２４の移動するタイミングと両ロッドシリンダ１１が作動するタイミングとの間にタイムラグが生じることを防ぐことができる。

上記のナット部材２４が特許請求の範囲にいう押圧部材である。また、サーボモータ２１、減速機２２ａ、カップリング２２ｂおよびネジ軸２３が特許請求の範囲に言う移動手段を構成している。

なお、サーボモータ２１の主軸やネジ軸２３は、ナット部材２４によって上方のロッド１４をその軸方向に沿って押して移動させることができるように構成されていればよく、必ずしも上方のロッド１４と同軸となるように配設する必要はない。
さらになお、ネジ軸２３を回転させる装置はサーボモータに限られず、ネジ軸２３の回転量や回転速度等を正確に制御できるものであれば、ステッピングモータやインバータモータ等でもよい。

つぎに、上記のシリンダ装置１０を、ノックアウトピン２を昇降させる昇降機構の駆動源として採用した鍛造プレスのノックアウト装置１を説明する。

図２はシリンダ装置１０を採用したノックアウト装置１の概略説明図である。同図において、符号Ｂは鍛造プレスのベッドを示しており、符号ＭはベッドＢの上面に設けられた下金型を示している。このベッドＢ、下金型Ｍには、その上下方向を貫通する貫通孔ｈが形成されており、この貫通孔ｈ内に、ノックアウトピン２の上端部が昇降可能に配置されている。

このノックアウトピン２の下方には、揺動アーム３が設けられている。この揺動アーム３は、その先端部の上面上にノックアウトピン２の下端が載せられた状態となるように配設されており、その基端部が軸４に固定されている。

一方、図２に示すように、ベッドＢの側方には、上述したシリンダ装置１０が設けられている。シリンダ装置１０は、その軸方向が上下方向、つまり、ノックアウトピン２の昇降方向と平行であって、その下端から下方のロッド１３の先端が突出した状態となるように配設されている。
この下方のロッド１３の先端は連結アーム５の先端に連結されており、この連結アーム５の基端が前記軸４に固定されている。

以上のごとき構成であるから、シリンダ装置１０を作動させて下方のロッド１３の突出量を変化させれば、連結アーム５の先端を上下動させることができる。すると、連結アーム５の基端が固定された軸４はその中心軸周りに回転するから、軸４の回転に伴って揺動アーム３が揺動し、揺動アーム３の先端部が上下動する。すると、揺動アーム３の先端部の上面に載せられているノックアウトピン２は揺動アーム３の先端部の上下動に合わせて昇降するので、ノックアウトピン２の先端を下金型Ｍから出没させることができ、下金型Ｍ上の鍛造素材をノックアウトすることができるのである。

なお、上記の揺動アーム３、軸４、連結アーム５およびシリンダ装置１０が特許請求の範囲にいうノックアウト装置１の昇降機構であるが、ノックアウトピン２とシリンダ装置１０とを連結する構成はとくに限定されず、シリンダ装置１０における下方のロッド１３の突出量が増減したときにノックアウトピン２が昇降するように構成されていればよい。
そして、シリンダ装置１０において、図１におけるロッド１３の突出量が増減したときにノックアウトピン２が昇降するように構成されているのであれば、ロッド１３の向き、つまり、シリンダ装置１０の配置はとくに限定されない。

つぎに、本実施形態のノックアウト装置１によるノックアウト作業を説明する。
以下では説明を簡単にするために、切換弁３３によって下方流体室12bとタンク３２の間を連通することを切換弁３３をＯＮするといい、両者の間を遮断することを切換弁３３をＯＦＦするという。同様に、切換弁３５によって配管31p,32p間を連通することを切換弁３５をＯＮするといい、両者の間を遮断することを切換弁３５をＯＦＦするという。

まず、ノックアウト開始時、つまり、高速短ストロークかつ高荷重が要求される状態では、切換弁３３をＯＮ、切換弁３５をＯＦＦとし、作動流体供給手段３１から所定の圧力・流量の作動流体を両ロッドシリンダ１１の上方流体室12a内に供給する。すると、作動流体の圧力・流量に応じて、下方のロッド１３が下方に移動し、その突出量が増加するから、ノックアウトピン２が所定のノックアウト荷重かつ所定のノックアウト速度で上昇し、鍛造素材が下金型Ｍから離型される。
このとき、両ロッドシリンダ１１の駆動力（ノックアウトピン２の駆動力）は作動流体から供給されているので、下方のロッド１３からの得られる出力が大きくなる。すると、ノックアウトピン２のノックアウト力を大きくすることができるから、鍛造素材を下金型Ｍから確実に分離することができる。
なお、作動流体によって両ロッドシリンダ１１が作動されているときには、押圧機構２０のサーボモータ２１は、ナット部材２４の下面が常に上方のロッド１４における上端面と接した状態で移動するようにその作動が制御されている。

鍛造素材が下金型Ｍから離型すると、両切換弁３３,３５が切り換えられ、切換弁３３がＯＦＦ、切換弁３５がＯＮの状態になり、上方流体室12aから下方流体室12bが連通された状態となる。この状態でナット部材２４の下方への移動速度を上昇させると、ナット部材２４から加わる力によって上方のロッド１４とともにピストン12pが下方に移動され、下方のロッド１３が移動されるようになる。つまり、両ロッドシリンダ１１の駆動力（ノックアウトピン２の駆動力）が、押圧機構２０から供給されるようになるのである。

なお、ナット部材２４はその下面が常に上方のロッド１４における上端面に接するように下方に移動されているので、ノックアウトピン２に駆動力を供給する駆動源が作動流体から押圧機構２０のサーボモータ２１に切り換わった時に、下方のロッド１３の移動、つまり、ノックアウトピン２の移動にタイムラグは生じない。

サーボモータ２１によってナット部材２４を下方に移動させているときには、両ロッドシリンダ１１のピストン12pには上向きの差動圧力が加わっており、上方のロッド１４の上端面がナット部材２４に接触した状態で移動する。つまり、両ロッドシリンダ１１のピストン12pおよび下方のロッド１３がナット部材２４と同じ移動速度および移動加速度で下降する。
ノックアウトピン２の移動速度および移動加速度は、揺動アーム３の長さと連結アーム５の長さの割合に応じて下方のロッド１３の移動速度および移動加速度に対して一定の割合で変化するので、ナット部材２４の移動速度や移動加速度を微調整すれば、ノックアウトピン２の移動速度や移動加速度も微調整できる。
よって、押圧機構２０によって両ロッドシリンダ１１を駆動すれば、飛び跳ね等を生じさせることなくノックアウトピン２によって鍛造素材を上昇させることができる。

鍛造素材が所定の高さまで上昇すると、サーボモータ２１の作動を停止してナット部材２４の移動を停止させる。すると、差動圧力によって上方のロッド１４の上端面がナット部材２４に押し付けられた状態となるから、ピストン12pおよび下方のロッド１３の移動が停止しかつその移動が固定される。しかも、差動圧力によってピストン12pの移動が固定されるから、ノックアウトピン２の移動も固定され、鍛造素材を所定の高さにおいて安定した状態で保持できる。

そして、ノックアウトピン２上から鍛造素材が搬送されると、サーボモータ２１が逆回転され、ナット部材２４は上方に移動される。このとき両ロッドシリンダ１１のピストン12pには上向きの差動圧力が加わっているので、上方のロッド１４の上端面がナット部材２４を追従するように移動して、その突出量が減少する。すると、ピストン12pおよび下方のロッド１３が上昇するから、ノックアウトピン２は下降し、ノックアウト作業が終了する。

以上のごとく、本実施形態のノックアウト装置１では、ノックアウトピン２の初動時には作動流体によってピストン12pを作動させるので、鍛造素材を金型から離型することができる。
一方、鍛造素材の離型後は、押圧機構２０によってノックアウトピン２を作動させるので、ノックアウトピン２を高速で移動させることができ、素早く鍛造素材を金型から遠ざけることができる。よって、鍛造素材と金型との接触時間が長くなることによる弊害が生じることを防ぐことができる。
しかも、押圧機構２０によってノックアウトピン２を作動させるときには、両ロッドシリンダ１１のピストン12pに上向きの差動圧力が加わるように回路３０が制御される。すると、押圧機構２０のナット部材２４の移動速度や移動加速度と下方のロッド１３の移動速度や移動加速度を同じにすることができるので、ノックアウトピン２の移動速度や移動加速度を微調整することができる。よって、鍛造素材の飛び跳ね等を防ぐことができるし、ノックアウトピン２のストローク端における鍛造素材の姿勢を安定した状態に保つこともできる。

また、ピストン12pに上向きの差動圧力が加わる状態としたまま、ナット部材２４を上昇させれば、ピストン12pを差動圧力によって上昇させることができ、ノックアウトピン２も下降させることができる。つまり、ピストン12pを上昇させるため、言い換えれば、ノックアウトピン２を下降させるための特別な回路を設けなくてもよくなるから、回路３０を簡単な構成とすることができる。
しかも、ピストン12pに対して差動圧力が加わっているので、ナット部材２４が上方のロッド１４から離間するように移動すると、上方のロッド１４はナット部材２４に追従するように移動する。よって、ナット部材２４を上方のロッド１４から離間するタイミングとノックアウトピン２が下降するタイミングとの間にタイムラグが生じることを防ぐことができる。

なお、回路３０の配管31pにアキュムレータ３６を連通しておいてもよい。この場合には、高速短ストロークかつ高荷重が要求されるノックアウト初期において、作動流体供給手段３１から両ロッドシリンダ１１に供給する作動流体の一部をアキュムレータ３６に負担させることができる。すると、実際のノックアウト作業に必要な作動流体の流量に比べて、作動流体供給手段３１が両ロッドシリンダ１１に供給する作動流体の流量を抑えることができるから、作動流体供給手段３１等が大型化することを防ぐことができる。

また、上述したシリンダ装置１０は、上述したようなプレスのノックアウト装置１に限られず、様々な装置において使用することができる。例えば、高出力が必要とされる状況と、高速かつ高精度なロッドの移動が要求される状況とを切り換えて使用することが必要な装置に適している。例えば、複数のシリンダを高出力で精度良く制御（例えば、同期）させる必要がある装置（例えば、閉塞鍛造装置等）における金型を駆動するもの等に適している。

本発明のシリンダ装置は、高出力作動後高精度の位置決めが必要な場合や、複数個のシリンダを高出力で精度良く制御（例えば、同調）することが必要な場合における駆動源に適している。
また、本発明のプレスにおけるノックアウト装置は、上型の昇降動作によりコイニング、トリミング、絞り、鍛造などの成形が行われるプレスにおけるノックアウト装置として適している。

本実施形態のシリンダ装置１０の概略説明図である。シリンダ装置１０を採用したノックアウト装置１の概略説明図である。駆動源として油圧シリンダを採用したノックアウト装置の概略説明図である。駆動源としてサーボモータを採用したノックアウト装置の概略説明図である。

符号の説明

１ノックアウト装置
２ノックアウトピン
１０シリンダ装置
１１両ロッドシリンダ
１３下方のロッド
１４上方のロッド
２０押圧機構
２１サーボモータ
２３ネジ軸
２４ナット部材
３０回路
Ｍ下金型

Claims

作動流体により作動する両ロッドシリンダと、
該両ロッドシリンダの一方のロッドを、その軸方向から押して移動させうる押圧機構とからなり、
前記押圧機構が、
前記一方のロッドに対して非固定であって、該一方のロッドの端部を他方のロッドに向かって押しうる押圧部材と、
前記押圧部材を、ネジナット機構によって前記一方のロッドの軸方向に沿って進退させる移動手段とからなる
ことを特徴とするシリンダ装置。
前記移動手段のネジナット機構は、
前記両ロッドシリンダが作動流体によって前記他方のロッドの突出量が増加するように作動されるときに、前記押圧部材が、前記一方のロッドの端部と接触した状態で移動するように制御されている
ことを特徴とする請求項１記載のシリンダ装置。
前記両ロッドシリンダには、
そのピストンを挟む一対の流体室を連通する連通通路と、該連通通路に設けられ前記一対の流体室間の連通遮断を切り換える切換弁とを備えた回路が接続されており、
該両ロッドシリンダのピストンは、
前記一方のロッド側における受圧面積が、前記他方のロッド側における受圧面積よりも小さいものである
ことを特徴とする請求項１または２記載のシリンダ装置。
上下一対の金型によって鍛造素材を成型する鍛造プレスに設けられ、上端部が前記下金型の底面から出没自在に設けられたノックアウトピンと、該ノックアウトピンをその軸方向に沿って昇降させる昇降機構とからなるノックアウト装置において、
前記昇降機構は、
請求項１、２または３記載のシリンダ装置を有し、該シリンダ装置における両ロッドシリンダの他方のロッドの突出量が増加すると、前記ノックアウトピンが前記下金型の底面から突出するように構成されている
ことを特徴とする鍛造プレスにおけるノックアウト装置。