JP2016025672A - プレス装置 - Google Patents

Abstract

【課題】運転中の装置が持つ余剰のエネルギーを用いて発電機を駆動し発電する発電機能を備える装置を提供することである。
【解決手段】発電機能を備える装置は、スライド１２を備えるプレス装置１と、スライド１２の動きと連動するラック２と、ラック２と歯合するピニオン３と、入力軸がピニオン３に結合され、出力軸が歯車５に結合されたワンウエイクラッチ４と、歯車５から回転運動を伝達される発電機６と、を備える。スライド１２が上昇するとピニオン３が正回転の回転運動をする。この正回転の回転運動はワンウエイクラッチ４が空回りすることにより発電機６に伝達されない。逆に、スライド１２が下降するとピニオン３が逆回転の回転運動をする。この逆回転の回転運動はワンウエイクラッチ４によって歯車５及び発電機６に伝達され発電する。
【選択図】図１

Description

本発明は、発電機能を備える装置に関する。

従来有効に活用されていなかったエネルギーを有効に活用する研究が行われている。

例えば、プレス装置などの往復動する動作機構を備えた装置において、運転中の装置の持つ運動エネルギーを利用して発電する発電機構が考案されている。例えば、特許文献１のプレス装置は、停電時に惰性回転するフライホイールの持つ運動エネルギーを用いて駆動モーターの駆動軸を回転させて発電する。特許文献２のプレス装置は、停電時に上金型が下降する際の運動エネルギーを用いて駆動モーターの駆動軸を回転させて発電する。

特開平５−３２４０２７号公報 特開平６−１０６２７１号公報

特許文献１及び２のプレス装置が発電した電力は、停電時にこれらのプレス装置のワークフィーダーなどを駆動するためにのみ使用され、一時的にプレス装置を駆動させることができる。

しかしながら、特許文献１及び２のプレス装置は、停電時以外では運転中のプレス装置の持つエネルギーを用いて発電し、電力を供給することができない。

本発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、運転中の装置が持つ余剰のエネルギーを用いて発電機を駆動し発電する発電機能を備える装置を提供することを目的とする。

前記課題を解決するために、本発明の発電機能を備える装置は、
往復動する動作機構を有し、発電機能を備える装置であって、
前記動作機構の往復運動を回転運動に変換する変換機構と、
入力軸に前記回転運動が入力され、出力軸に入力軸の回転運動のうち１方向の回転運動を出力するクラッチ機構と、
前記出力軸から回転運動が伝達される従動子と、
前記従動子の動きを、発電機に伝達する伝達機構と、を含む。

本発明の発電機能を備える装置は上記構成を有することで、前記動作機構が往復動する動作の一方向の動きを発電機に伝達し、発電することができる。これにより、例えば、前記発電機能を備える装置が往復動するスライドを含む動作機構を有するプレス装置である場合、前記スライドが上昇する方向にスライドするときは重力に逆らってスライドを持ち上げる力が必要であるが、逆に前記スライドが下降する方向にスライドするときは重力により下方向に力が加わるため余力がある。本発明の発電機能を備える装置は、前記スライドが下降するときの動きを発電機に伝達することで、前記プレス装置の余力を用いて発電することができる。また、上昇する方向の動力は前記発電機に伝達されないため、プレス装置の動作は妨げられない。

前記装置が、往復動するスライドを有するプレス装置、往復動する杵を有する食品加工機、若しくは往復動する人又は貨物を載せる箱を有する昇降装置であるとよい。

また、前記変換機構が、前記動作機構と連動するラックと、該ラックと歯合した状態で回転可能に軸支されたピニオンとから構成されるとよい。前記変換機構にラックとピニオンとを用いることで、前記動力装置の動きが前記ラックから前記ピニオンに伝達され、前記動力装置の動きを効率的に前記従動子に伝達することができる。

さらに、前記クラッチ機構が、ワンウエイクラッチから構成されるとよい。前記クラッチ機構がワンウエイクラッチであることで、前記動作機構の往復動のうち一方向の動きを発電機に効率的に伝達することができる。

本発明によれば、往復動する動作機構を有する装置の動作機構の往復動のうち一方向の動きを発電機に伝達し発電することができる。このため、運転中の装置が持つ余剰のエネルギーを用いて発電機を駆動し発電する発電機能を備える装置を提供できる。

本発明の第１実施形態の発電機能を備える装置の側面図である。 本発明の第１実施形態の発電機能を備える装置の上面図である。 本発明の第１実施形態の発電機能を備える装置の動作を示す側面図（その１）である。 本発明の第１実施形態の発電機能を備える装置の動作を示す側面図（その２）である。 本発明の第１実施形態の発電機能を備える装置の動作を示す側面図（その３）である。 本発明の第１実施形態の発電機能を備える装置の変形例１の側面図である。 本発明の第１実施形態の発電機能を備える装置の変形例２の上面図である。 本発明の第２実施形態の発電機能を備える装置の側面図である。 本発明の第３実施形態の発電機能を備える装置の側面図である。 本発明の第４実施形態の発電機能を備える装置の側面図である。 本発明の第４実施形態の発電機能を備える装置の動作を示す側面図である。 本発明の第５実施形態の発電機能を備える装置の側面図である。 本発明の第６実施形態の発電機能を備える装置の側面図である。 （ａ）は本発明の第７実施形態の発電機能を備える装置の側面図であり、（ｂ）は発電機能を有する部分の拡大側面図である。

以下、本発明の第１実施形態の発電機能を備える装置１００について、図１及び図２を参照しながら説明する。

（第１実施形態）
第１実施形態の発電機能を備える装置１００は、プレス装置１と、スライド１２の往復動を回転運動に変換するラック２及びピニオン３と、ピニオン３の回転運動のうち一方向の回転運動を歯車５に伝達するワンウエイクラッチ４と、歯車５から回転運動が伝達される発電機６と、から構成される。プレス装置１は、フレーム１１と、フレーム１１に上昇下降するように配設されているスライド１２と、駆動モーターによって回転させられるフライホイール１３、フライホイール１３の回転運動をスライド１２の往復動に変換するクランク１４及びコネクションロッド１５と、プレス成形するための金型である上金型１６ａ及び下金型１６ｂと、下金型１６ｂの台座であるテーブル１７と、を備える。

フレーム１１は、プレス装置１の外枠である。フレーム１１は、矩形のベースと該矩形のベースの四隅に鉛直上向きに接合した４本の支柱と該支柱の上端に接合した天板とから構成されている。

スライド１２は、フレーム１１の支柱に設けられたガイド溝に沿って鉛直上向きと鉛直下向きとにスライドするように配設されている。

フライホイール１３は、図示しない駆動モーターで回転させられ、該駆動モーターの回転運動を安定させるものである。フライホイール１３は、フレーム１１のスライド１２の往復する範囲より上の位置に回転自在に配設されている。

クランク１４は、フライホイール１３の回転運動をスライド１２の往復運動に変換する機構である。クランク１４の回転軸はフライホイール１３の回転軸に結合され、クランク１４の偏心軸はコネクションロッド１５と連結される。

コネクションロッド１５は、両端に穴を有する棒状の形状を有し、スライド１２とクランク１４とを連結する部材である。コネクションロッド１５の一端はクランク１４の偏心軸と回転自在に連結され、コネクションロッド１５の他端はスライド１２の上部に設けられた連結部と回転自在に連結されている。

上金型１６ａ及び下金型１６ｂは、被成形物Ｒをプレス成形するための型である。上金型１６ａは、スライド１２の下面に固定されている。下金型１６ｂは、フレーム１１のベースの上に配設されたテーブル１７の上面に固定されている。

作動竿２１は、ラック２をスライド１２の動きに連動して動くように固定するための棒状の部材である。作動竿２１がスライド１２のスライドの動きに連動して上下に往復運動するように、作動竿２１の一端はスライド１２の上面に固定され、他端はフレーム１１の天板に設けられた穴を挿通し天板から突出している。

ラック２は、歯車の外周を直線にした棒状の形状を有する。ラック２は、ラック２の長手方向と作動竿２１の往復運動の方向とが同じ向きなるように、作動竿２１のフレーム１１の天板に設けられた穴から突出している部分に固定されている。

ピニオン３は、円形の歯車であり、ピニオン３の歯とラック２の歯とが歯合するようにフレーム１１の天板の上に回転自在に配設されている。

ワンウエイクラッチ４は、入力軸と出力軸とを有し、入力軸に入力された回転運動のうち一方向の回転運動を出力軸に出力する。本実施形態の発電機能を備える装置１００では、入力軸から正回転の回転運動が入力されると出力軸が空回りし、入力軸から逆回転の回転運動が入力されると出力軸に回転運動が出力されるワンウエイクラッチ４を用いる。ワンウエイクラッチ４の入力軸はピニオン３に結合され、ワンウエイクラッチ４の出力軸は歯車５に結合されている。ピニオン３、ワンウエイクラッチ４及び歯車５は、同軸の回転軸を有するように、フレーム１１の天板の上に回転自在に配設されている。

歯車５は、ワンウエイクラッチ４から伝達された回転運動を変速歯車２４及び２５を介して発電機６に伝達する歯車である。変速歯車２４及び２５は、歯車５の回転数を発電機６が発電するために適した回転数に変換する歯車である。変速歯車２４及び２５は、それぞれ、第１の歯車と第２の歯車と回転軸とを有し、回転軸の両端に第１の歯車と第２の歯車とを結合したものである。変速歯車２４は、変速歯車２４の第２の歯車が歯車５と歯合するように回転自在にフレーム１１の天板の上に配設されている。変速歯車２５は、変速歯車２５の第２の歯車が変速歯車２４の第１の歯車と歯合するように回転自在にフレーム１１の天板の上に配設されている。

発電機６は、交流発電機であり、歯車５から伝達された回転運動により発電する。発電機６は、歯車２２及びシャフト２３を有し、歯車２２はシャフト２３に結合している。発電機６は、歯車２２が変速歯車２５の第１の歯車と歯合するようにフレーム１１の天板の上面に配設されている。発電機６は、発電した交流電流を直流電流に変換する整流器１０１に接続されている。整流器１０１は、直流電力を蓄える蓄電池１０２に接続されている。蓄電池１０２は、直流の電力を交流の電力に変換するパワーコンディショナー１０３に接続されている。

発電機６で発電した電力は、整流器１０１で直流の電力に変換される。この直流の電力は、蓄電池１０２に蓄えられる。この蓄電池に蓄えられた電力は、パワーコンディショナー１０３によって、例えば、６０Ｈｚ又は５０Ｈｚの１００Ｖの交流電力に変換される。発電機６は、交流発電機に限らず直流発電機を用いることもできる。発電機６が直流発電機である場合、発電された電力は、直接発電機から蓄電池に電力を蓄える。

プレス装置１の動作を説明する。フライホイール１３は、図示していない駆動モーターにより回転する。クランク１４は、フライホイール１３の回転に伴いクランク１４の回転軸を中心に回転する。回転運動するクランク１４は、クランク１４の偏心軸に連結されているコネクションロッド１５を介してスライド１２及び上金型１６ａを上昇する方向及び下降する方向に交互にスライドさせる。

つぎに、図面を参照しながらプレス装置１が被加工物Ｒを成形する動作を説明する。被成形物Ｒがプレスされる前は、スライド１２は図１に示す位置にある。次に、図３に示すようにスライド１２が下降する方向にスライドし、被成形物Ｒはプレス成形される。その後、図４に示すようにスライド１２が上昇する方向にスライドする。最後に、図５に示すようにさらにスライド１２が上昇し、プレス成形された被成形物Ｒが取り出され、新たな被成形物Ｒが下金型１６ｂの上にセットされる。

さらに、発電機能を備える装置１００がスライド１２の動作を利用して発電するプロセスを説明する。スライド１２が下降する方向にスライドすると、スライド１２に固定したラック２は下降する方向にスライドする。ラック２が下降する方向にスライドすると、ピニオン３は逆回転の回転運動をする。ピニオン３が逆回転の回転運動をすると、ピニオン３に結合したワンウエイクラッチ４の入力軸が逆回転し、ピニオン３の回転運動は、ワンウエイクラッチ４の出力軸に結合した歯車５に伝達される。歯車５の回転運動は、変速歯車２４に伝達される。変速歯車２４の回転運動は、変速歯車２５に伝達される。変速歯車２５の回転運動は歯車２２を介して発電機６のシャフト２３を回転させる。この結果、発電機６は、発電する。

逆に、スライド１２が上昇する方向にスライドすると、ラック２は上昇する方向にスライドする。ラック２が上昇する方向にスライドすると、ピニオン３は正回転する。ピニオン３が正回転すると、ワンウエイクラッチ４の入力軸が正回転し、ワンウエイクラッチ４の出力軸が空回りする。このため、ピニオン３の回転運動は、歯車５に伝達されない。この結果、スライド１２が上向きにスライドした場合、スライド１２の動力は発電機６に伝達されず、スライド１２は発電機６による負荷を受けない。

この結果、第１実施形態の発電機能を備える装置１００は、スライド１２が下降する方向にスライドするとき、回転運動を発電機６に伝達し発電でき、スライド１２及び上金型１６ａが重力によって与えられる運動エネルギー及びプレス装置１が有する余剰の力を有効に活用することができる。逆に、スライド１２が上昇する方向にスライドするとき、プレス装置１は、質量の大きいスライド１２と上金型１６ａを上方向に持ち上げる必要がある。この場合、スライド１２から発電機６に動力が伝達されないため、スライド１２は発電機６の抵抗を受けず、プレス装置１の動作は妨げられない。

第１実施形態の発電機能を備える装置１００は、スライド１２が下昇する向きにスライドする際、ラック２から発電機６まで動力が伝達され、発電機６は回生ブレーキの役割をし、下昇する方向にスライドするスライド１２にブレーキをかける。プレス装置１が第１実施形態の発電機能を備える装置１００を採用していない場合、駆動モーターが受けるトルクは、スライド１２の上昇するときと下降するときとで異なる。駆動モーターが受けるトルクが異なることで、駆動モーターは負荷を受ける。第１実施形態の発電機能を備える装置１００は、スライド１２が下降するとき回生ブレーキをかけることで駆動モーターにかかるトルクを一定させ負荷を低減するという効果がある。

変速歯車２４及び２５は、歯車５の回転数を発電に適した回転数に変換して、発電機６のシャフト２３に動力を伝達する。発電に適した回転数の回転運動の動力が発電機６に伝達されることで、発電機６は効率よく発電できる。ここで、本発明の発電機能を備える装置１００は、変速歯車２４及び２５を用いず歯車５の回転運動を発電機６に直接伝達してもよく、変速歯車２４及び２５に変えて、ローラーチェーン及びスプロケットなどを組み合わせて回転数を調整するものなどを用いてもよい。

歯車５は、スライド１２が下降する場合は伝達された回転運動により回転するが、逆にスライド１２が上昇する場合は惰性で回転している。このため、歯車５は、加速減速を繰り返し回転運動が一定しない虞がある。この歯車５の回転運動を用いて発電機６を駆動すると、発電機６で発電される電力も不安定となると考えられる。そこで、第１実施形態の発電機能を備える装置１００は、フライホイールをさらに有するとよい。前記フライホイールは、歯車５から動力が伝達される。前記フライホイールは伝達された動力を運動エネルギーとして蓄積する。この運動エネルギーを蓄積した前記フライホイールの動力は発電機６に伝達される。この結果、発電機６は安定した電力を発電することができる。

ここで、第１実施形態の発電機能を備える装置１００を用いて発電できる電力を計算する。例えば、プレス装置１は、Ｐ（ｋＮ）のプレス能力を有し、ストローク長さはｈ（ｍ）、ストローク数はｔ（回／ｓ）、スライド１２及び上金型１６ａの合計質量はｍ（ｋｇ）とする。また、重力加速度ｇは９．８ｍ／ｓ^２とする。

第１実施形態の発電機能を備える装置１００は、スライド１２及び上金型１６ａの合計質量ｍが持つ位置エネルギーＥ１を発電に用いることができると考えられる。この場合、位置エネルギーはＥ１＝ｍｇｈで表される。位置エネルギーＥ１をすべて電気エネルギーに変換できるとすると、１ストロークあたり発電できる電力量は、Ｅ１＝ｍｇｈ（Ｗ・ｓ）である。得られる電力は、１秒あたりの電力量であるのでＥ１にストローク数ｔを掛け、ｍｇｈＷ・ｓ×ｔ（回／ｓ）＝ｍｇｈｔ（Ｗ）である。例えば、ｍ＝１０００ｋｇ、ｈ＝０．２ｍ、ｔ＝０．５回／ｓとすると、１ストロークあたりの発電量は、Ｅ１＝１０００ｋｇ×９．８ｍ／ｓ^２×０．２ｍ＝１９６０Ｗ・ｓである。得られる電力はＥ１にストローク数ｔを掛け、１９６０Ｗ・ｓ×０．５回／ｓ＝９８０Ｗ≒１ｋＷである。第１実施形態の発電機能を備える装置１００は、スライド１２及び上金型１６ａの合計質量ｍが持つ位置エネルギーＥ１を用いて発電できるため、プレス装置１の動作を妨げず、上記発電量の電力を得ることができる。

また、プレス装置１は、Ｐ（ｋＮ）のプレス能力を有しているとしても、プレスする力は、通常０．６×Ｐ（ｋＮ）程度あればプレス作業を行うことができる。プレス装置１は、プレスする力に余剰の力があり、この余剰の力を用いて発電することも可能である。例えば、余剰の力ｐを用いて発電すると仮定すると、発電できる１ストロークあたりの電力量はＥ２＝ｐｈで表される。得られる電力は、１秒あたりの電力量であるので前記Ｅ２に前記ストローク数ｔを掛け、ｐｈ（Ｗ・ｓ）×ｔ（回／ｓ）＝ｐｈｔ（Ｗ）である。例えば、Ｐ＝５００ｋＮ、ｈ＝０．２ｍ、ｔ＝０．５回／ｓの場合、余剰の力ｐを１０ｋＮ用いて発電すると仮定すると、１ストロークあたりの電力量はＥ２＝１０ｋＮ×０．２ｍ＝２ｋＷ・ｓである。得られる電力は、前記Ｅ２に前記ストローク数ｔを掛け、２ｋＷ・ｓ×０．５回／ｓ＝１ｋＷである。第１実施例の発電機能を備える装置１００は、プレス装置１の余力を用いて発電できるため、プレス装置１の動作を妨げず、上記発電量の電力を得ることができる。

発電機６は、プレス装置１から取り出せるエネルギーに適した発電能力を持つものを選択するとよい。このことにより、第１実施形態の発電機能を備える装置１００は、プレス装置１から効率よくエネルギーを取り出し発電できる。

（第１実施形態の変形例１）
つぎに、本発明の第１実施形態の変形例１について図面を参照しながら説明する。なお、第１実施形態と同一の部材には同一番号を付し、詳しい説明は省略する。第１実施例の発電機能を備える装置１００は、ラック２、ピニオン３、ワンウエイクラッチ４、歯車５及び発電機６はプレス装置１の天板の上に配設されていたが、第１実施例の発電機能を備える装置１００の変形例１は、図６に示すように、ラック２、ピニオン３、ワンウエイクラッチ４、歯車５及び発電機６はプレス装置１の横の位置に配設されている。第１実施形態の発電機能を備える装置１００と比較して、第１実施形態の変形例１の発電機能を備える装置１００は、作動竿２１を有さない。この代わりに、第１実施形態の変形例１の発電機能を備える装置１００は、作動棒２６及び連結棒２７、台座２８を有する。

作動棒２６は、上昇する方向及び下降する方向に平行移動できるようにフレーム１１の支柱に配設され、連結棒２７によってスライド１２に連結されている。スライド１２が上昇する方向又は下降する方向にスライドすると、作動棒２６は同じ方向に平行移動する。ラック２は、作動棒２６に固定されている。

ピニオン３はラック２と歯合するようプレス装置１の横の位置に固定された台座２８の上に回転自在に配設されている。ワンウエイクラッチ４、歯車５及び発電機６は、台座２８の上に第１実施形態と同様の配置になるよう配設されている。

第１実施形態の発電機能を備える装置１００は、ラック２、ピニオン３、ワンウエイクラッチ４、歯車５及び発電機６がフレーム１１の天板の上に配設される場合に限定されず、プレス装置１の横の位置の台座２８の上にも配設されることが可能であり、また、プレス装置１から離れた場所などいずれの場所であっても配設されることが可能である。

（第１実施形態の変形例２）
つぎに、本発明の第１実施形態の変形例２について図面を参照しながら説明する。なお、第１実施形態と同一の部材には同一番号を付し、詳しい説明は省略する。第１実施例の発電機能を備える装置１００の変形例２は、図７に示すように電磁クラッチをさらに備えたワンウエイクラッチ４’を用い、電磁クラッチを制御する記憶装置１０４、入力装置１０５、演算装置１０６及びクラッチ制御装置１０７を備える。

ワンウエイクラッチ４’は、電磁クラッチがつながっているときは、通常のワンウエイクラッチとして動作するものであり、電磁クラッチが切れているときは、ワンウエイクラッチ４’の入力軸に回転運動が伝達されたとしても、出力軸に該回転運動が伝達されないものである。

記憶装置１０４は、プレス装置１の最大プレス圧力Ｘと、発電に必要な余剰のプレス圧力Ｙとを記憶している。入力装置１０５は、プレス作業に必要なプレス圧力Ｚを演算装置１０６に入力する装置である。

演算装置１０６は、記憶装置１０４に記憶されているＸ及びＹ、並びに入力装置１０５に入力されたＺが入力される入力部と、Ｘ−Ｚを計算し、Ｘ−Ｚ＜ＹであるかＸ−Ｚ≧Ｙであるか判定する判定部と、Ｘ−Ｚ＜Ｙである場合Ｙｅｓの信号、Ｘ−Ｚ≧Ｙである場合Ｎｏの信号をクラッチ制御装置１０７に出力する出力部を備える装置である。

クラッチ制御装置１０７は、前記電磁クラッチを制御する装置であり、演算装置１０６から信号を入力される入力部と、入力された上記信号がＹｅｓの場合、ワンウエイクラッチ４’の電磁クラッチをつなぐ信号を出力し、上記信号がＮｏの場合、ワンウエイクラッチ４’の電磁クラッチを切る信号を出力する出力部を備える。

ワンウエイクラッチ４’は、上記信号がＹｅｓの場合、第１実施例の発電機能を備える装置１００と同様にスライド１２の動きを発電機６に伝達することができる。ワンウエイクラッチ４’は、上記信号がＮｏの場合、スライド１２の動きを発電機６に伝達しない。プレス作業に必要なプレス圧力ＺがＺ≦Ｘ−Ｙである場合、スライド１２の動きが発電機６に伝達されないことで、プレス装置１の動作を妨げない。

（第２実施形態）
つぎに、本発明の第２実施形態の発電機能を備える装置２００について図面を参照しながら説明する。なお、第１実施形態の発電機能を備える装置１００と同一の部材には同一番号を付し、詳しい説明は省略する。

図８に示すように、第１実施形態の発電機能を備える装置１００と比較して、第２実施形態の発電機能を備える装置２００は、ラック２、ピニオン３及び作動竿２１を有さない。この代わりに、第２実施形態の発電機能を備える装置２００は、新たにローラーチェーン７、スプロケット８、おもり３１、固定部３２、貫通穴３３及び３４を有している。

スプロケット８は、ローラーチェーン７の動作をワンウエイクラッチ４の入力軸に伝達するための歯車であり、フレーム１１の天板の上に回転軸を水平にして回転できるように配設されている。スプロケット８の回転軸は、ワンウエイクラッチ４の入力軸と結合している。

ローラーチェーン７は、スライド１２からスプロケット８に動作を伝達するチェーンである。ローラーチェーン７は、スプロケット８に上から掛けられ、ローラーチェーン７の一端はフレーム１１の天板に設けられた貫通穴３３を挿通しスライド１２に設けられた固定部３２に固定されている。ローラーチェーン７の他端はフレーム１１の天板に設けられた貫通穴３４に挿通しおもり３１を取り付けられている。

ここで、ローラーチェーン７及びスプロケット８の動作を説明する。スライド１２が下降する方向にスライドすると、ローラーチェーン７はローラーチェーン７の一端が下に引っ張られ、スプロケット８は正回転し、ローラーチェーン７の他端に取り付けられたおもり３１は上に引き上げられる。逆に、スライド１２が上方向にスライドすると、ローラーチェーン７の他端に取り付けられたおもり３１によってローラーチェーン７の他端は下に引き下げられ、スプロケット８は逆回転する。

次に、第２実施形態の発電機能を備える装置２００がプレス装置１のスライド１２の動作を利用して発電するプロセスを説明する。スライド１２が下向きにスライドすると、スプロケット８は逆回転する。スプロケット８が逆回転すると、ワンウエイクラッチ４の入力軸は逆回転する。スプロケット８の回転運動は、ワンウエイクラッチ４の出力軸から歯車５に伝達される。歯車５の回転運動は、変速歯車２４及び２５を介して発電機６に伝達される。発電機６に回転運動が伝達されると、発電機６は発電する。逆に、スライド１２が上向きにスライドすると、スプロケット８は正回転する。スプロケット８が正回転すると、ワンウエイクラッチ４の入力軸は正回転し、ワンウエイクラッチ４は空回りする。このため、スプロケット８の回転運動は歯車５には伝達されない。

第２実施形態の発電機能を備える装置２００は、第１実施形態の発電機能を備える装置１００と同様の効果が得られる。第２実施形態の発電機能を備える装置２００により発電できる電力は、第１実施形態と同様である。

（第３実施形態）
つぎに、本発明の第３実施形態の発電機能を備える装置３００について図面を参照しながら説明する。なお、第１実施形態と同一の部材には同一番号を付し、詳しい説明は省略する。

図９に示すように、第１実施形態の発電機能を備える装置１００と比較して、第３実施形態の発電機能を備える装置３００は、フライホイール１３、クランク１４及びコネクションロッド１５を有するプレス装置１を備えない。この代わりに、第３実施形態の発電機能を備える装置３００は、新たにシリンダー４１及びピストンロッド４２を有するプレス装置４０を備える。

プレス装置４０は、プレス装置１と異なり、スライド１２は、ピストンロッド４２及びシリンダー４１が油圧により伸縮することで上昇する方向及び下方する方向にスライドする。

シリンダー４１は、一端が閉じられ他端が開放された略円筒の形状を有する。ピストンロッド４２は、略円柱の形状を有し、シリンダー４１にピストンロッド４２を挿入したときなめらかにスライドできる直径を有する。ピストンロッド４２の一端は、シリンダー４１の他端からシリンダー４１に挿入されている。

シリンダー４１の一端は、フレーム１１の天板に結合されている。ピストンロッド４２の他端は、スライド１２の上面に結合されている。

次にプレス装置４０の動作について説明する。図示しない油圧ポンプから油圧がシリンダー４１に供給されると、ピストンロッド４２がシリンダー４１から押し出される。シリンダー４１が押し出されると、スライド１２はピストンロッド４２によって下向きに力が加えられ下方向にスライドする。スライド１２が下方向にスライドすると、上金型１６ａと下金型１６ｂとの間に置かれた被成形物Ｒは成形される。

第３実施形態の発電機能を備える装置３００がプレス装置４０のスライド１２の動作を利用して発電するプロセスは、第１実施形態の発電機能を備える装置１００と同様である。

上金型１６ａが被成形物Ｒに接触する位置までスライド１２がスライドする間は、スライド１２は下向きの余力を持っていると考えられる。また、スライド１２は、重力により下向きの力を受けている。第３実施形態の発電機能を備える装置３００は、この余力及び重力によりスライド１２が受ける下向きの力を用いて発電することができる。第３実施形態の発電機能を備える装置３００により発電できる電力は、第１実施形態と同様である。

（第４実施形態）
本発明の第４実施形態の発電機能を備える装置４００について図面を参照しながら説明する。なお、第１実施形態と同一の部材には同一番号を付し、詳しい説明は省略する。

図１０に示すように、第４実施形態の発電機能を備える装置４００は、第１実施形態の発電機能を備える装置１００と比較して、装置１を備えない代わりに、新たにプレス装置５０を備える。ラック２、ピニオン３、ワンウエイクラッチ４及び発電機６は、プレス装置５０の横の台座２８の上に配設されている。

プレス装置５０は、被破砕物を破砕するためのプレス装置であり、フレーム５１と、油圧により伸縮するシリンダー５３及びピストンロッド５４と、被破砕物を破砕するための固定刃５５及び揺動刃５６とを備える。

固定刃５５は、フレーム５１の一方側に、破砕するための凸状の刃が設けられている面をフレーム５１の内側に向けて固定されている。揺動刃５６は、破砕するための凸状の刃が設けられている面を固定刃５５と対峙するように配設されている。揺動刃５６の上端が略水平方向に往復動するように、揺動刃５６の下端は、フレーム５１に設けられた枢軸５７に揺動自在に取り付けられている。

シリンダー５３の形状は、一端が閉じられた筒状である。シリンダー５３の一端は、フレーム５１の他方側に連結されている。ピストンロッド５４の形状は、円柱状である。ピストンロッド５４の一端は、シリンダー５３の他端側から挿入されている。ピストンロッド５４の他端は、揺動刃５６の上部に連結されている。

作動竿５２は、長手方向に往復動できるように、かつ長手方向が水平になるようにフレーム５１に配設されている。作動竿５２の一端は、揺動刃５６の動きを捉え、作動竿５２が長手方向に往復動できるように揺動刃５６の上端に連結されている。

ラック２は、作動竿５２の他端に取り付けられている。ピニオン３は、ラック２に歯合し回転自在に台座２８の上に配設されている。

プレス装置５０は、ピストンロッド５４が収縮した状態では、図１０に示すように揺動刃５６の上端と固定刃５５の上端が開いた状態になる。この状態で、揺動刃５６と固定刃５５との間に被破砕物を投入する。被破砕物を投入した後、シリンダー５３に油圧を供給し、ピストンロッド５４を伸張させると、図１１に示すように揺動刃５６の上端が固定刃５５に押しつけられる。揺動刃５６が固定刃５５に押しつけられると、投入された被破砕物が破砕される。

つぎに、第４実施形態の発電機能を備える装置４００の発電プロセスについて説明する。ここで、ピストンロッド５４が伸張するときの揺動刃５６の上端の動きを前進運動とし、ピストンロッド５４が収縮するときの揺動刃５６の上端の動きを後退運動とする。揺動刃５６が前進運動すると、作動竿５２及びラック２は前進運動する。ラック２が前進運動すると、ピニオン３は正回転の回転運動をする。ピニオン３が正回転の回転運動をすると、ワンウエイクラッチ４が空回りし、ピニオン３の回転運動は歯車５に伝達されない。また、揺動刃５６が後退運動すると、作動竿５２及びラック２は後退運動する。ラック２が後退運動すると、ピニオン３は逆回転の回転運動をする。ピニオン３が逆回転の回転運動をすると、ワンウエイクラッチ４が空回りし、ピニオン３の回転運動は歯車５に伝達される。歯車５の回転運動は発電機６に伝達され、発電する。第４実施例の発電機能を備える装置４００は、ピストンロッド５４が収縮する方向の動きを前進方向としているが、これとは逆にピストンロッド５４が伸張する方向の動きを前進方向としてもよい。

（第５実施形態）
つぎに、本発明の第５実施形態の発電機能を備える装置５００について図面を参照しながら説明する。なお、第１実施形態と同一の部材には同一番号を付し、詳しい説明は省略する。

図１２に示すように、第１実施形態の発電機能を備える装置１００と比較して、第５実施形態の発電機能を備える装置５００は、プレス装置１を備えない。この代わりに、第５実施形態の発電機能を備える装置５００は、新たに食品加工機６０を備える。

食品加工機６０は、矩形の台座、矩形の台座の四隅から垂直に伸びる支柱、支柱の上端に固定された天板を有するフレーム６１と、餅をつく杵６４及び臼６５と、杵６４を上昇下降させる動作機構であるピストンロッド６３及びシリンダー６２とを備える。

シリンダー６２は、一端が閉じられ他端が開放された略円筒の形状を有する。ピストンロッド６３は、略円柱の形状を有し、シリンダー６２にピストンロッド６３を挿入したときなめらかにスライドできる直径を有する。ピストンロッド６３の一端は、シリンダー６２の他端から挿入されている。

シリンダー６２の一端は、フレーム６１の天板に結合されている。ピストンロッド６３の他端は、杵６４の上端に結合されている。

次に食品加工機６０の動作について説明する。図示しない油圧ポンプから油圧がシリンダー６２に供給されると、ピストンロッド６３が押し出される。ピストンロッド６３が押し出されると、杵６４はピストンロッド６３によって下向きに力が加えられ下方向に移動する。杵６４が下方向に移動すると、杵６４が臼６５の凹み部に入っている餅Ｓがつかれる。

第５実施形態の発電機能を備える装置５００が食品加工機６０の杵６４の動作を利用して発電するプロセスは、第１実施形態の発電機能を備える装置１００と同様である。また、食品加工機６０は、餅つき機以外として、穀物の脱穀や籾すりをする食品加工機であってもよい。

（第６実施形態）
つぎに、本発明の第６実施形態の発電機能を備える装置６００について図面を参照しながら説明する。なお、第１実施形態と同一の部材には同一番号を付し、詳しい説明は省略する。

図１３に示すように、第１実施形態の発電機能を備える装置１００と比較して、第６実施形態の発電機能を備える装置６００は、プレス装置１、ラック２、ピニオン３を備えない。この代わりに、第６実施形態の発電機能を備える装置６００は、新たに昇降装置７０及びプーリー７４を備える。

昇降装置７０は、エレベーターであり、中空の角柱形状の側壁７２と、側壁７２の上端に固定された天井板７１と、側壁７２内を上昇下降し人又は貨物を載せる箱７７、箱７７に配設された扉７８、動作機構である駆動モーター７５及び巻き取りリール７６と、一端が箱７７に他端が巻き取りリール７６に連結されたワイヤー７３を備える。プーリー７４は、ワンウエイクラッチ４の入力軸に連結されている。

駆動モーター７５は、天井板７１の上に配設されている。巻き取りリール７６は、駆動モーター７５の駆動軸に連結されている。ワイヤー７３は、他端が巻き取りリール７６に連結され、巻き取りリール７６からプーリー７４にかけられ、プーリー７４から鉛直下向きに垂らされている。プーリー７４から鉛直下向きに垂らされたワイヤー７３は、箱７７の上端に連結されている。

次に昇降装置７０の動作について説明する。駆動モーター７５がワイヤー７３を巻き取る向きに巻き取りリール７６を回転させると、ワイヤー７３が巻き取られる。ワイヤー７３が巻き取られると、プーリー７４が正回転し、箱７７が上昇する。プーリー７４が正回転するとワンウエイクラッチ４の入力軸が正回転する。駆動モーター７５がワイヤー７３を繰り出す方向に巻き取りリール７６を回転させると、ワイヤー７３が繰り出される。ワイヤー７３が繰り出されると、プーリー７４が逆回転し、箱７７が下降する。プーリー７４が逆回転するとワンウエイクラッチ４の入力軸が逆回転する。

第６実施形態の発電機能を備える装置６００が昇降装置７０の箱７７の動作を利用して発電するプロセスは、第１実施形態の発電機能を備える装置１００と同様である。

第６実施形態の発電機能を備える装置６００は、昇降装置としてエレベーターを用いた場合を説明しているが、エレベーターに限定されず、クレーン、フォークリフト等を用いることができる。

（第７実施形態）
つぎに、本発明の第７実施形態の発電機能を備える装置７００について図面を参照しながら説明する。なお、第１実施形態と同一の部材には同一番号を付し、詳しい説明は省略する。

図１４（ａ）及び（ｂ）に示すように、第１実施形態の発電機能を備える装置１００と比較して、第７実施形態の発電機能を備える装置７００は、プレス装置１を備えない。この代わりに、第７実施形態の発電機能を備える装置７００は、新たに運搬装置８０を備える。

運搬装置８０は、貨物などを箱８２に入れて水平方向に運搬するものである。運搬装置８０は、取付部８１ｂによって天井に水平方向に固定されているレール８１ａと、荷物を入れる箱８２と、レールに沿って往復動するローラー部８３ａと、箱８２とローラー部８３ａとを連結するアーム軸８３ｂと、一端がアーム軸８３ｂの下端に連結されている挺子梁８４と、支持棒８５の上部に設けられ挺子梁８４を軸止する支点ピン８６と、水平方向に設けられている鞘管８８、鞘管に挿入され一端がピン８７によって挺子梁８４の他端に連結されている駆動棒８９と、を備える。

レール８１ａは、Ｈを横倒した断面形状を有し、左右に溝が形成されている。ローラー部８３ａは、前記左右の溝に引っかかり、図示しない駆動モーターによって駆動され、レール８１ａの上に水平方向に往復動できるように配設されている。箱８２は、ローラー部８３ａに連結されているアーム軸８３ｂによってつり下げられている。

挺子梁８４は、支持棒８５の上部に設けられたピン８７を中心に往復運動できるように配設されている。挺子梁８４の一端は、アーム軸８３ｂの下端に連結されている。挺子梁８４は、ピン８７と他端との間に長孔８４ｒが設けられている。

鞘管８８は、中空の角柱状の形状を有し、軸がレール８１ａと平行かつ水平方向に固定され、側面に長孔８８ｒが設けられている。駆動棒８９は、鞘管８８に挿入され、摺動できるように配設されている。ピン８７は、一端が駆動棒８９に固定され、長孔８８ｒと長孔８４ｒとを貫通し、他端に頭が取り付けられている。駆動棒８９は、ピニオン３と歯合するようにラック２が取り付けられている。

箱８２が矢印ｘの方向に運動すると、挺子梁８４は、支点ピン８６を中心として時計回りに回転運動する。挺子梁８４が時計回りに回転運動すると、ピン８７は長孔８４ｒと長孔８８ｒとの交点に位置するように矢印ｘの逆方向に運動する。ピン８７が矢印ｘ逆方向に運動すると、駆動棒８９は矢印ｘの逆方向に運動する。駆動棒８９が矢印ｘの逆方向に運動すると、ラック２は矢印ｘの逆方向に運動する。ラック２が矢印ｘの逆方向に運動すると、ラック２と歯合しているピニオン３は逆回転の回転運動をする。

箱８２が矢印ｘの逆方向に運動すると、挺子梁８４は支点ピン８６を中心として反時計回りに回転運動する。挺子梁８４が反時計回りに回転運動すると、ピン８７は長孔８４ｒと長孔８８ｒとの交点に位置するように矢印ｘの方向に運動する。ピン８７が矢印ｘの方向に運動すると、駆動棒８９は矢印ｘの方向に運動する。駆動棒８９が矢印ｘの方向に運動すると、ラック２は矢印ｘの方向に運動する。ラック２が矢印ｘの方向に運動すると、ラック２と歯合しているピニオン３は正回転の回転運動をする。

第７実施形態の発電機能を備える装置７００が、運搬装置８０の箱８２の動作を利用して発電するプロセスは、第１実施形態の発電機能を備える装置１００と同様である。

第１〜７の実施形態の発電機能を備える装置は、プレス装置、食品加工機、昇降装置及び運搬装置について説明したが、これら以外の装置を用いることもできる。往復動する動作機構としては、クランクとコネクションロッドとを含むもの、油圧シリンダーとピストンロッドとを含むもの等について説明したが、これら以外のものであってもよい。変換機構として、ラックピニオン、スプロケット及びローラーチェーン等を用いた場合を説明しているが、これら以外のものを用いてもよい。また、クラッチ機構としてワンウエイクラッチを用いた場合を説明しているが、ワンウエイクラッチ以外の電磁クラッチなどのクラッチ機構を用いてもよい。従動子として歯車を用いた場合を説明しているが、従動子は歯車に限定されず、歯車以外のものを用いてもよい。

１００、２００、３００、４００、５００、６００、７００ 装置
１、４０、５０ プレス装置
２ ラック
３ ピニオン
４、４’ ワンウエイクラッチ
５ 歯車
６ 発電機
７ ローラーチェーン
８ スプロケット
１１、５１、６１ フレーム
１２ スライド
１３ フライホイール
１４ クランク
１５ コネクションロッド
１６ａ 上金型
１６ｂ 下金型
１７ テーブル
２１、５２ 作動竿
２２ 歯車
２３ シャフト
２４、２５ 変速歯車
２６ 作動棒
２７ 連結棒
２８ 台座
３１ おもり
３２ 固定部
３３、３４ 貫通穴
４１、５３、６２ シリンダー
４２、５４、６３ ピストンロッド
５５ 固定刃
５６ 揺動刃
５７ 枢軸
６０ 食品加工機
６４ 杵
６５ 臼
７０ 昇降装置
７１ 天井板
７２ 側壁
７３ ワイヤー
７４ プーリー
７５ 駆動モーター
７６ 巻き取りリール
７７ 箱
７８ 扉
８０ 運搬装置
８１ａ レール
８１ｂ 取付部
８２ 箱
８３ａ ローラー部
８３ｂ アーム軸
８４ 挺子梁
８４ｒ、８８ｒ 長孔
８５ 支持棒
８６ 支点ピン
８７ ピン
８８ 鞘管
８９ 駆動棒
１０１ 整流器
１０２ 蓄電池
１０３ パワーコンディショナー
１０４ 記憶装置
１０５ 入力装置
１０６ 演算装置
１０７ クラッチ制御装置

本発明は、発電機能を備えるプレス装置に関する。

本発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、運転中の装置が持つ余剰のエネルギーを用いて発電機を駆動し発電する発電機能を備えるプレス装置を提供することを目的とする。

前記目的を達成するために、本発明の発電機能を備えるプレス装置は、
往復動するスライドを有し、発電機能を備えるプレス装置であって、
前記スライドの往復運動を回転運動に変換する変換機構と、
入力軸に前記回転運動が入力され、出力軸に入力軸の回転運動のうち１方向の回転運動を出力するクラッチ機構と、
前記出力軸から回転運動が伝達される従動子と、
前記従動子の動きを、発電機に伝達する伝達機構と、を備え、
前記変換機構が、作動竿に固定されたラックと、該ラックと噛合した状態で回転可能に軸支されたピニオンとから構成され、
前記作動竿を前記スライドに固定し、前記スライドが下降する方向にスライドするときは重力により下方向に力が加わるため、前記スライドの有する余力と前記スライドにかかる重力とを前記従動子に伝達する、発電機能を備える。

本発明によれば、スライドが下降する方向にスライドするときは重力により下方向に力が加わるため、スライドの有する余力とスライドにかかる重力とを発電機に伝達し発電することができる。このため、運転中のプレス装置が持つ余剰のエネルギーを用いて発電機を駆動し発電する発電機能を備えるプレス装置を提供できる。

運搬装置８０は、貨物などを箱８２に入れて水平方向に運搬するものである。運搬装置８０は、取付部８１ｂによって天井に水平方向に固定されているレール８１ａと、荷物を入れる箱８２と、レールに沿って往復動するローラー部８３ａと、箱８２とローラー部８３ａとを連結するアーム軸８３ｂと、一端がアーム軸８３ｂの下端に連結されている挺子梁８４と、支持棒８５の上部に設けられ挺子梁８４を軸止する支点ピン８６と、水平方向に設けられている鞘管８８、鞘管８８に挿入され一端がピン８７によって挺子梁８４の他端に連結されている駆動棒８９と、を備える。

Claims (4)

1. 往復動する動作機構を有し、発電機能を備える装置であって、
   前記動作機構の往復運動を回転運動に変換する変換機構と、
   入力軸に前記回転運動が入力され、出力軸に入力軸の回転運動のうち１方向の回転運動を出力するクラッチ機構と、
   前記出力軸から回転運動が伝達される従動子と、
   前記従動子の動きを、発電機に伝達する伝達機構と、を含む発電機能を備える装置。
2. 前記装置が、往復動するスライドを有するプレス装置、往復動する杵を有する食品加工機、若しくは往復動する人又は貨物を載せる箱を有する昇降装置である請求項１に記載の装置。
3. 前記変換機構が、前記動作機構と連動するラックと、該ラックと歯合した状態で回転可能に軸支されたピニオンとから構成される請求項１又は請求項２に記載の装置。
4. 前記クラッチ機構が、ワンウエイクラッチから構成される請求項１乃至請求項３の何れか１項に記載の装置。