JP5506963B1 - 鍛造プレス機のノックアウト装置及びそれを備えた鍛造プレス機 - Google Patents

Abstract

【課題】簡単な制御でノックアウトピンの強制上昇から上限保持に切り替わる際の慣性による浮き上がりを確実に防止する。
【解決手段】シリンダロッド２２ａを、機械式駆動機構がノックアウトピンを上昇させると強制的に伸長されるようにする。エアシリンダ２２の下降側流体室２２ｄ側を、大気圧よりも高い第１規定圧力Ｐ１に保つ押付減圧弁３５と、上昇側流体室２２ｃ側をＰ１よりも高い第２規定圧力Ｐ２に保つ保持減圧弁３２とを設け、下降側流体室２２ｄにＰ１の圧力流体を送り込んだ状態で、ノックアウトピンを保持位置に保持する際に上昇側流体室２２ｃにもＰ２の圧力流体を送り込む空圧回路３０を設ける。
【選択図】図５

Description

本発明は、鍛造プレス機の下金型内のワークを持ち上げるノックアウトピンを有する鍛造プレス機のノックアウト装置及びそれを備える鍛造プレス機に関するものである。

従来より、例えば、特許文献１のように、クランク軸に固着された上カムと、この上カムに追従する上カムレバーと、上カムレバーの片端にロッドを介して連結された下レバーと、下レバーの軸に固着された下カムと、下カムに追従するノックアウトレバーと、ノックアウトレバーに固着されたノックアウトピンとを有するボトムノックアウト装置が知られている。このボトムノックアウト装置では、ノックアウトレバーの先端に両ロッド油圧シリンダのピストンロッドを連結し、油圧シリンダのシリンダ室と電磁切換弁とを接続する往復配管に、それぞれシリンダ室側への圧油の流入を許容するようにパイロットチェック弁を介装するとともに、往復配管間を互いに接続するバイパス管路に、それぞれが隣接する往路配管又は復路配管からの圧油の流出を阻止するようにチェック弁とパイロットチェック弁を直列に介装し、さらに、往路又は復路のいずれか一方の配管に設けたパイロットチェック弁のパイロットポートをパイロット管路を介して他方の配管に接続するとともに、該往路又は復路の他方の配管に設けたパイロットチェック弁とバイパス管路に設けたパイロットチェック弁のパイロットポートを電磁切換弁を介してパイロット圧源に接続している。このような構成により、スクリューロック用シリンダによりスライドが下レバーに固定された状態で鍛造プレスのピストンの上下動作に連動した上カムの揺動に追従して、上レバー、ロッド、下レバーが揺動し、カム軸を介して下カムの揺動によりノックアウトピンが型底部に出入し、鍛造品のノックアウト動作を行うようになっている。ノックアウト動作時にノックアウトレバーが上昇すると、これに連結された油圧シリンダのピストンロッドが強制的に上昇される。このとき電磁切換弁を切り換えることにより、上シリンダ室から復路配管に戻された圧油はバイパス管路及びパイロットチェック弁を通って往路配管を経由して下シリンダ室に還流するようになっている。

また、特許文献２のように、鍛造プレスの下金型内のワークを突き上げるノックアウトピンを、鍛造プレスのスライド駆動軸に連動して揺動する揺動軸に取り付けられた揺動レバーで上昇させる機械式突き上げ機構と、ノックアウトピンを油圧シリンダを用いて上昇させる油圧式突き上げ機構とを備えた鍛造プレスのノックアウト装置において、揺動軸に、下方から揺動レバーで蹴り上げられ、ノックアウトピンを受ける受け部が設けられた回動レバーを回動自在に枢着し、この回動レバーのノックアウトピンの受け部と反対側に油圧式突き上げ機構の油圧シリンダを設けるものが知られている。

特許第２５８５０４６号公報 特許第４８２４６０５号公報

上記特許文献１のボトムノックアウト装置では、図７に実線でノックアウト特性を示すように、クランク軸の回転により強制的にノックアウトピンが持ち上げられる強制上昇、上限位置でワークを保持する上限保持及び元の位置へ下降する下降の各動作において油圧シリンダのストロークが変化する。

しかし、特許文献２のような回動レバーを揺動レバーで突き上げる構成において、特許文献１のような油圧シリンダがノックアウトレバーに連結された構造を適用すると、上シリンダ室の流体が下シリンダ室に環流するだけなので、揺動レバーが上昇限界位置の前に減速すると、慣性力の影響で太い破線のようにノックアウトピンが浮き上がってしまう。そうすると、ワーク自体は上昇限界位置での急な停止により、飛び跳ねてしまうという問題がある。

さらには、特許文献２のように、油圧シリンダが連結アームに連結されないものでは、図８に示すように、ノックアウトピンが浮き上がるだけでなく、一点鎖線で示すように、強制上昇から上限保持に切り替わるタイミングに合わせて油圧シリンダを伸長させて連結アームに当接させてノックアウトピンを保持させなければならず、このタイミングを合わせる制御が困難である。

本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、簡単な制御でノックアウトピンの強制上昇から上限保持に切り替わる際の慣性による浮き上がりを確実に防止することにある。

上記の目的を達成するために、この発明では、流体圧シリンダの２つの流体室に異なる圧力の流体を供給するようにした。

具体的には、第１の発明では、鍛造プレス機における該下金型内のワークを持ち上げるノックアウトピンと、
上記鍛造プレス機のスライドを上下動させるクランク軸と連動して上記ノックアウトピンを上昇及び下降させる機械式駆動機構と、
上記機械式駆動機構と上記ノックアウトピンとの間にあって、上記機械式駆動機構によって上昇したノックアウトピンが上昇限界位置で保持されるように、上記機械式駆動機構が下降しても上昇状態で上記ノックアウトピンを支持する流体圧シリンダ式駆動機構とを備えた鍛造プレス機のノックアウト装置を前提とする。

そして、上記流体圧シリンダ式駆動機構のシリンダロッドは、上記機械式駆動機構が上記ノックアウトピンを上昇させると強制的に伸長され、又は縮小されるようになっており、
上記流体圧シリンダ式駆動機構のシリンダにおける上記ノックアウトピンを下降させる側の下降側流体室側を、大気圧よりも高い第１規定圧力に保つ下降側圧力保持手段と、
上記流体圧シリンダ式駆動機構のシリンダにおける上記ノックアウトピンを上昇させる側の上昇側流体室側を、上記第１規定圧力よりも高い第２規定圧力に保つ上昇側圧力保持手段とを備え、
上記下降側流体室に上記第１規定圧力で圧力流体を送り込んだ状態で、上記ノックアウトピンを保持位置に保持する際に上記上昇側流体室にも上記第２規定圧力の圧力流体を送り込む流体圧回路を備えている。

上記の構成によると、流体圧シリンダが機械式駆動機構と連動しているので、ノックアウトピンが機械式駆動機構により強制的に持ち上げられる強制上昇から、ワークを保持する上限保持への切換のタイミングに流体圧シリンダを伸ばすタイミングを合わせる必要はない。また、流体圧シリンダを機械式駆動機構と連動するように構成しても、下降側流体室に大気圧よりも高い第１規定圧力で圧力流体を送り込んだ状態に保つことにより、機械式駆動機構が減速した場合でも慣性力で浮き上がることがない。そして、ワークを上昇位置で保つためには、第１規定圧力よりも高い第２規定圧力の流体を供給すれば、シリンダロッドが伸びた状態で保持される。

第２の発明では、第１の発明において、
上記機械式駆動機構は、揺動軸を中心に揺動する機械式アーム部を有し、
上記流体圧シリンダ式駆動機構は、上記機械式アーム部の揺動軸と同軸又は該揺動軸と平行の軸を中心に揺動するシリンダアーム部を有し、
上記機械式アーム部の上に上記シリンダアーム部が離反可能に乗り、該シリンダアーム部の上に上記ノックアウトピンが乗せられている。

上記の構成によると、機械式アーム部が上昇限界位置で減速しても、シリンダアーム部が下降側流体室に第１規定圧力をかけられた流体圧シリンダにより押さえつけられているので、慣性力でノックアウトピンと共に浮き上がることはない。

第３の発明では、第１又は第２の発明の鍛造プレス機のノックアウト装置を備えた鍛造プレス機において、
回転エネルギーを蓄積可能なフライホイールと、
上記フライホイールにより回転されるクランク軸と、
上記クランク軸に連動して上側の待機位置と下側のプレス位置との間で往復昇降運動し、下面に上金型を取付可能なスライドと備え、
上記下金型と上金型との間にワークを挟み込んで成型するように構成されており、
上記流体圧シリンダ式駆動機構のシリンダは、空圧式シリンダである。

上記の構成によると、空気圧シリンダのように油圧シリンダに比べてシリンダロッドが動きやすいものであっても、下降側流体室に第１規定圧力をかけておくことにより、確実にノックアウトピンの蹴り上げが防止される。また、このような制御が容易でワークの交換を簡単に行える鍛造プレス機が得られる。

以上説明したように、本発明によれば、下降側流体室に大気圧よりも高い第１規定圧力で圧力流体を送り込んだ状態で、ノックアウトピンを保持位置に保持する際に上昇側流体室にも第２規定圧力の圧力流体を送り込むようにしたことにより、簡単な制御でノックアウトピンの強制上昇から上限保持に切り替わる際の慣性による浮き上がりを確実に防止することができる。

本発明の実施形態にかかる鍛造プレス機のノックアウト装置の主要部を示す斜視図である。 ノックアウト装置の主要部を示す正面図である。 ノックアウト装置の主要部を示す分解斜視図である。 鍛造プレス機を示す概要図である。 空圧回路を示す図である。 実施形態のノックアウト特性を示すグラフである。 従来技術のノックアウト特性を示すグラフである。 別の従来技術のノックアウト特性を示すグラフである。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。

図１〜図３は、本発明の実施形態の鍛造プレス機のノックアウト装置９を示し、図４は、鍛造プレス機１の概要を示す。詳しくは図示しないが、鍛造プレス機１は、制御装置２により制御され、フライホイールによりクランク軸３を回転させ、そのクランク軸３にコンロッドを介して連結されたスライドを上下させ、このスライド下面に設けた上金型と、ボルスタ４に設けた下金型５との間にワークＷを挟み込んでプレス作業を行うように構成されている。

そして、鍛造プレス機１には、下金型５内のワークＷを持ち上げるノックアウトピン１０が上下運動可能に設けられている。本実施形態では、例えば２本のノックアウトピン１０が並列されている。ノックアウトピン１０は、クランク軸３と連動する機械式駆動機構１１によって上下運動されるようになっている。具体的には、この機械式駆動機構１１は、クランク軸３に設けたカム３ａと、このカム３ａ外周に当接したローラ３ｂとを有し、一端を軸支された上レバー１２と、この上レバー１２の他端に揺動自在に接続された上下動する連結棒１３とを備えている。また、機械式駆動機構１１は、ボルスタ４の下方に水平に配置された揺動軸１４と、この揺動軸１４の一端に上下方向揺動自在に連結された下レバー１５とを備えている。この下レバー１５の一端と上記連結棒１３の下端とが連結ピン１５ａを介して回動自在に連結されている。この揺動軸１４の他端側には、押上部材１６が揺動一体に固定されている。図３にも示すように、この押上部材１６は、円筒の一部から機械式アーム部１６ａが伸び、その上側に平坦な当接部１６ｂが形成されている。この機械式アーム部１６ａを挟み込むように、揺動軸１４に対して揺動可能にノックアウトレバー１７が挿入されている。すなわち、ノックアウトレバー１７は、所定の間隔を開けて設けられて揺動軸１４に対して回転可能に挿入される一対のリング部１７ａと、この一対のリング部１７ａを連結すると共に、上記機械式アーム部１６ａに押し上げられるシリンダアーム部１７ｂを備えている。シリンダアーム部１７ｂは、当接部１６ｂに対して結合されておらず、離反可能に乗るだけとなっている。この構成により、ノックアウトレバー１７のシリンダアーム部１７ｂが下レバー１５に連動して持ち上げられるように構成されている。このシリンダアーム部１７ｂの上側から膨出するピン当接部１７ｃにノックアウトピン１０が当接している。なお、図４に示すように、ノックアウトピン１０は、ワークＷに当接する上部ノックアウトピン１０ａと、シリンダアーム部１７ｂに当接する下部ノックアウトピン１０ｂとを備え、上部ノックアウトピン１０ａが下部ノックアウトピン１０ｂに乗っかるようにほぼ鉛直にフレーム１ａの下部を貫通するように設けられている。

また、機械式駆動機構１１によって上昇したノックアウトピン１０が上昇限界位置で保持されるように、機械式駆動機構１１が下降しても上昇状態でノックアウトピン１０を支持する流体圧シリンダ式駆動機構２０が設けられている。具体的には、流体圧シリンダ式駆動機構２０は、一対のリング部１７ａのシリンダアーム部１７ｂと反対側に、これら一対のリング部１７ａを連結すると共に、一端にボス部２１ａを有するシリンダ連結部２１が設けられている。このボス部２１ａには、流体圧シリンダとしてのエアシリンダ２２のシリンダロッド２２ａの先端がシリンダ連結ピン２１ｂによって揺動可能に連結されている。エアシリンダ２２のチューブ２２ｂは、取付ブラケット２３の支持ピン２３ａを中心に回動可能に連結されており、この取付ブラケット２３が鍛造プレス機１のフレーム１ａの下部に固定されている。

また、流体圧シリンダ式駆動機構２０のシリンダロッド２２ａは、機械式駆動機構１１がノックアウトピン１０を上昇させると強制的に引っ張られて伸長されるようになっている。

エアシリンダ２２は、図５に示す空圧回路３０に接続されている。この空圧回路３０は、空圧源であるコンプレッサ３１を有し、このコンプレッサ３１からエアシリンダ２２の上昇側流体室２２ｃ又は下降側流体室２２ｄへ圧縮空気を送り込むようになっている。例えば、保持減圧弁３２、保持バルブ３３及び保持側チェック弁付絞り弁３４を経て上昇側流体室２２ｃ側へ圧縮空気が送り込まれ、押付減圧弁３５、押付バルブ３６、押付側チェック弁付絞り弁３７及びエアタンク３８を経て下降側流体室２２ｄ側へ圧縮空気が送り込まれるようになっている。

例えば、保持減圧弁３２及び押付減圧弁３５は、圧力計付減圧弁よりなり、圧力計を見ながら所望の圧力に手動で設定可能となっている。また、保持側チェック弁付絞り弁３４及び押付側チェック弁付絞り弁３７により流量制御可能となっている。保持バルブ３３及び押付バルブ３６は、例えば電磁弁として制御装置２によって制御することが可能であり、例えばクランク軸３の回転角度等を検出するセンサの検知結果を基に操作可能となっている。一方、これら保持バルブ３３及び押付バルブ３６を例えば制御装置２に設けた手動スイッチにより切換可能としてもよい。

押付減圧弁３５は、下降側流体室２２ｄ側を、大気圧よりも高い第１規定圧力Ｐ１に保つ下降側圧力保持手段の役割を果たし、保持減圧弁３２は、上昇側流体室２２ｃ側を、第１規定圧力よりも高い第２規定圧力に保つ上昇側圧力保持手段の果たすようになっている。例えば、例えばＰ１を大気圧０．１ＭＰａよりも高い０．３ＭＰａと設定し、Ｐ２を０．５ＭＰａと設定すればよい。

−ノックアウト装置の作動−
次に、本実施形態にかかるノックアウト装置９の作動について説明する。

（１）自動運転
まず、上述したように、押付減圧弁３５のＰ１を０．３ＭＰａと設定し、保持減圧弁３２のＰ２を０．５ＭＰａと設定しておく。また、押付バルブ３６は、常時ＭＶ−３をＯＮとしておく。押付減圧弁３５は、ＭＶ−２の位置にある。

クランク軸３の回転に合わせてカム３ａによって連結棒１３が揺動して上昇すると、下レバー１５が上向きに揺動される。それに合わせて機械式アーム部１６ａが押し上げられ、その上に乗ったシリンダアーム部１７ｂも上昇する。これにより、ノックアウトピン１０が上昇し、ワークＷが持ち上げられる。このとき、Ｐ１が０．３ＭＰａに保たれているが、それよりも強い力でシリンダロッド２２ａが引っ張られる。

次いで、ノックアウトピン１０が上昇限界位置（ＭＡＸ）に達するとカム３ａにより、連結棒１３が下降し始め、機械式アーム部１６ａも下降する。このとき、従来であれば、図７に示すように、ほぼ一定速度で揺動してきた機械式アーム部１６ａのスピードが、上昇限界位置の手前で徐々に遅くなる一方、慣性により、シリンダアーム部１７ｂが機械式アーム部１６ａから離反するので、太い破線で示すように、ノックアウトピン１０が浮き上がる。しかし、本実施形態では、０．３ＭＰａの空気が下降側流体室２２ｄに常時送り込まれているので、シリンダアーム部１７ｂが押し付けられ、慣性により上昇することはない。このため、図６になめらかな曲線を描くように、ノックアウトピン１０が浮き上がらない。そして、連結棒１３が下降し始めるのに合わせて保持バルブ３３が自動でＭＶ−１に切り換わり、上昇側流体室２２ｃに０．５ＭＰａの空気が送り込まれるので、０．２ＭＰａの圧力差でシリンダロッド２２ａが最長の状態で伸びたまま保持される。

この上昇限界位置にあるノックアウトピン１０により、ワークＷが浮かんだ状態で保持されるので、その間に図示しないロボットがプレス後のワークＷを運び出し、次のワークＷをノックアウトピン１０の上端に載置する。本実施形態では、２つのワークＷをそれぞれ交換する。

次いで、所定時間後に制御装置２により信号が送られ、保持バルブ３３がＭＶ−２に切り換えられる。すると、上昇側流体室２２ｃの空気は逃げ、下降側流体室２２ｄの高圧空気に押されてシリンダロッド２２ａが縮小する。これにより、ノックアウトピン１０が下降を始める。

次いで、図示しないスライドが下降して上金型と下金型との間でワークＷが成型され、再びスライドが上昇する。

上記サイクルが繰り返されるたびにワークＷを交換し、鍛造プレス作業が繰り返される。シリンダロッド２２ａの先端がボス部２１ａに連結されているので、図８に示す従来技術のようにシリンダロッド２２ａの当接のタイミングを厳密に合わせるように制御する必要がない。

（２）手動運転
本実施形態では、自動運転を行わない場合、手動運転を行えるようになっている。

ノックアウトピン１０を上昇させるには、例えば制御装置２の図示しないスイッチを操作することで、保持バルブ３３をＭＶ−１とし、押付バルブ３６をＭＶ−４とする。すると、上昇側流体室２２ｃに０．５ＭＰａの空気が送り込まれ、下降側流体室２２ｄの空気は逃げるので、シリンダロッド２２ａが伸びてノックアウトピン１０が上昇する。なお、この上昇時には、Ｐ１とＰ２との差が０．２ＭＰａしかないので、下降側流体室２２ｄの空気を抜けやすくするとよい。

逆にノックアウトピン１０を下降させるときには、保持バルブ３３をＭＶ−２とし、押付バルブ３６をＭＶ−３とする。すると、下降側流体室２２ｄに０．３ＭＰａの空気が送り込まれ、上昇側流体室２２ｃの空気は逃げるので、シリンダロッド２２ａが縮んでノックアウトピン１０が下降する。

したがって、本実施形態にかかる鍛造プレスのノックアウト装置９によると、簡単な制御でノックアウトピン１０の強制上昇から上限保持に切り替わる際の慣性による浮き上がりを確実に防止することができる。

（その他の実施形態）
本発明は、上記実施形態について、以下のような構成としてもよい。

すなわち、上記実施形態では、流体圧シリンダ式駆動機構２０のシリンダロッド２２ａは、機械式駆動機構１１がノックアウトピン１０を上昇させると強制的に伸長されるようにしているが、逆に縮小されるように構成してもよい。その場合は、シリンダロッド２２ａをシリンダ連結部２１の下面側に連結したりするなど上記実施形態と異なる構成とすればよい。

上記実施形態では、機械式アーム部１６ａとシリンダアーム部１７ｂとを同じ揺動軸１４に同軸上に設けているが、それぞれの揺動軸を例えば平行に設けてもよい。

上記実施形態では、エアシリンダ２２は、エアシリンダとしたが、油圧シリンダとしてもよい。この場合には、上記実施形態の空圧回路に相当する油圧回路を設ければよい。但し、空気圧シリンダは、油圧シリンダに比べてシリンダロッドが動きやすいので、跳ね上がり防止の効果が大きく、また発火しにくいので有利である。

なお、以上の実施形態は、本質的に好ましい例示であって、本発明、その適用物や用途の範囲を制限することを意図するものではない。

１ 鍛造プレス機
１ａ フレーム
２ 制御装置
３ クランク軸
３ａ カム
３ｂ ローラ
４ ボルスタ
５ 下金型
９ ノックアウト装置
１０ ノックアウトピン
１０ａ 上部ノックアウトピン
１０ｂ 下部ノックアウトピン
１１ 機械式駆動機構
１２ 上レバー
１３ 連結棒
１４ 揺動軸
１５ 下レバー
１５ａ 連結ピン
１６ 押上部材
１６ａ 機械式アーム部
１６ｂ 当接部
１７ ノックアウトレバー
１７ａ リング部
１７ｂ シリンダアーム部
２０ 流体圧シリンダ式駆動機構
２１ シリンダ連結部
２１ａ ボス部
２１ｂ シリンダ連結ピン
２２ エアシリンダ
２２ａ シリンダロッド
２２ｂ チューブ
２２ｃ 上昇側流体室
２２ｄ 下降側流体室
２３ 取付ブラケット
２３ａ 支持ピン
３０ 空圧回路
３１ コンプレッサ
３２ 保持減圧弁（上昇側圧力保持手段）
３３ 保持バルブ
３４ 保持側チェック弁付絞り弁
３５ 押付減圧弁（下降側圧力保持手段）
３６ 押付バルブ
３７ 押付側チェック弁付絞り弁
３８ エアタンク

Claims (3)

1. 鍛造プレス機における該下金型内のワークを持ち上げるノックアウトピンと、
   上記鍛造プレス機のスライドを上下動させるクランク軸と連動して上記ノックアウトピンを上昇及び下降させる機械式駆動機構と、
   上記機械式駆動機構と上記ノックアウトピンとの間にあって、上記機械式駆動機構によって上昇したノックアウトピンが上昇限界位置で保持されるように、上記機械式駆動機構が下降しても上昇状態で上記ノックアウトピンを支持する流体圧シリンダ式駆動機構とを備えた鍛造プレス機のノックアウト装置であって、
   上記流体圧シリンダ式駆動機構のシリンダロッドは、上記機械式駆動機構が上記ノックアウトピンを上昇させると強制的に伸長され、又は縮小されるようになっており、
   上記流体圧シリンダ式駆動機構のシリンダにおける上記ノックアウトピンを下降させる側の下降側流体室側を、大気圧よりも高い第１規定圧力に保つ下降側圧力保持手段と、
   上記流体圧シリンダ式駆動機構のシリンダにおける上記ノックアウトピンを上昇させる側の上昇側流体室側を、上記第１規定圧力よりも高い第２規定圧力に保つ上昇側圧力保持手段とを備え、
   上記下降側流体室に上記第１規定圧力で圧力流体を送り込んだ状態で、上記ノックアウトピンを保持位置に保持する際に上記上昇側流体室にも上記第２規定圧力の圧力流体を送り込む流体圧回路を備えている
   ことを特徴とする鍛造プレス機のノックアウト装置。
2. 請求項１に記載の鍛造プレス機のノックアウト装置において、
   上記機械式駆動機構は、揺動軸を中心に揺動する機械式アーム部を有し、
   上記流体圧シリンダ式駆動機構は、上記機械式アーム部の揺動軸と同軸又は該揺動軸と平行の軸を中心に揺動するシリンダアーム部を有し、
   上記機械式アーム部の上に上記シリンダアーム部が離反可能に乗り、該シリンダアーム部の上に上記ノックアウトピンが乗せられている
   ことを特徴とする鍛造プレス機のノックアウト装置。
3. 請求項１又は２に記載の鍛造プレス機のノックアウト装置を備えた鍛造プレス機であって、
   回転エネルギーを蓄積可能なフライホイールと、
   上記フライホイールにより回転されるクランク軸と、
   上記クランク軸に連動して上側の待機位置と下側のプレス位置との間で往復昇降運動し、下面に上金型を取付可能なスライドと備え、
   上記下金型と上金型との間にワークを挟み込んで成型するように構成されており、
   上記流体圧シリンダ式駆動機構のシリンダは、空圧式シリンダである
   ことを特徴とする鍛造プレス機。

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