JP5681688B2 - 発電装置 - Google Patents

Description

本発明は、プレス加工運転中のエネルギーを有効利用して発電を行うプレス装置に関するものである。

近年、波力等の自然エネルギーを利用した発電装置（特許文献１）や、自動車のエンジン等の振動エネルギーを利用した発電装置（特許文献２）が提案されている。このように、従来有効に利用されなかった大きなエネルギー源を発電に利用する開発が盛んである。

運転中に大きなエネルギーを有する装置として、プレス装置が存在する。プレス装置は、例えば板状の被加工物をプレス加工するのに用いられるものであり、被加工物を高速に塑性変形させて所定の形状に加工するため、大きなエネルギーを利用する。プレス装置は、プレス加工に利用するエネルギーを、駆動モータによりフライホイールを回転させ、フライホイールの慣性エネルギーとして十分に蓄積されたエネルギーから得ることにより、被加工物をプレス加工している。

特開平６−２８０２４０号公報 特開平８−３２１６４２号公報

しかしながら、プレス装置は、フライホイールに蓄積された十分な慣性エネルギーの一部をプレス加工に利用しているに過ぎない。また、プレス装置は、プレス加工運転中にかなりの振動を発生するが、プレス加工運転中の振動エネルギーについても特に利用していない。

本発明の目的は、上記事情に鑑み、プレス加工運転中のプレス装置のフライホイールに十分に蓄積された慣性エネルギーとプレス加工運転中の振動エネルギーに着目し、プレス加工運転中のプレス装置が有するエネルギーを有効に利用して発電を行うプレス装置を提供することにある。

以上の課題を解決するために、第１の本発明は、駆動源によりフライホイールの回転を介してプレス成形型を往複動してプレス加工を行うプレス装置本体と、回転駆動されて発電する発電機と、フライホイールの回転に伴って運動する運動部材と発電機と連結して、運動部材の運動により前記発電機を回転駆動する運動伝達機構とを備えていることを特徴とする。

ここで、上記「フライホイールの回転を介して」とは、プレス成形型の往復動がフライホイールの回転の慣性エネルギーを利用して行われることを意味するものである。また、上記「フライホイールの回転に伴って運動する」とは、フライホイールの回転の慣性エネルギーを利用して運動することを意味するものである。

上記運動部材は、プレス装置本体に設けられている、プレス加工運転中に往復動するプレス成形型と反対方向に往復動するバランサ本体とすることができる。

ここで、上記「プレス成形型」とは、一対の成形型により構成されるものであり、一方の成形型が他方の成形型に対して相対的に近接離間するように往復動することにより、一対の成形型の間の被加工物をプレス加工するものである。上記「反対方向に往復動」とは、往復動するプレス成形型の移動する方向と常に反対の方向に往復動することを意味するものである。

上記運動伝達機構は、バランサ本体の往復動を回転運動に変換して発電機に伝達するクランク機構とすることができる。

次に、第２の本発明は、防振機構と、防振機構上に載置されたプレス装置本体と、プレス装置本体のプレス加工によって振動する防振機構の振動部に取り付けられた、振動部と共に振動する押圧手段と、押圧手段の近傍に配置され、押圧手段の振動によって繰り返し押圧されて繰り返し撓むことにより発電する圧電素子とを備えていることを特徴とする。

ここで、上記「繰り返し押圧」とは、必ずしも圧電素子を直接押圧する場合に限定されず、圧電素子が取り付けられた金属体等を押圧する場合も含まれる。

上記押圧手段は、弾性体を介して圧電素子を繰り返し押圧することが望ましい。

ここで、上記「弾性体」は、押圧の衝撃から圧電素子を保護するものであればどのようなものであってもよい。

本発明によれば、プレス加工運転中のプレス装置本体のフライホイールに十分に蓄積された慣性エネルギーとプレス装置本体のプレス加工運転中の振動エネルギーを使用して、発電が可能であり、プレス装置本体がプレス加工運転中に有するエネルギーを有効に利用できる。

第１の本発明の第１実施形態の概略図 第１の本発明の第２実施形態の概略図 第２の本発明の実施形態の概略図

以下、第１の本発明の実施形態について、図面を参照しながら説明する。図１は、第１の本発明の第１実施形態の概略図である。

本プレス装置１は、プレス装置１の接地面Ｂ上に設けられた防振機構４００、防振機構４００の上に載置されたプレス装置本体１００と、プレス装置本体１００の上部に配設された発電機２００と、プレス装置本体１００の一部に取り付けられ、発電機２００を回転駆動させる運動伝達機構３００とから構成されている。

プレス装置本体１００は、フレーム１１０、フレーム１１０に支持されたドライブ機構１２０、ドライブ機構１２０に連結され、プレス加工方向（図中Ｙ方向）にプレス成形型Ｄの上成形型ＵＤを往復運動させるスライド機構１３０、ドライブ機構１２０に連結され、プレス加工方向であって、上成形型ＵＤの移動方向と反対方向にバランサ本体１４２を往復動するバランサ機構１４０から構成される。

フレーム１１０は、支持脚を有する下部フレーム１１１、下部フレーム１１１上に配設され、プレス成形型Ｄの下成形型ＬＤが取り付けられるボルスタ１１２、下部フレーム１１１上に配設され、ボルスタ１１２を囲む門型構造の上部フレーム１１３から構成されている。下部フレーム１１１は、プレス装置１の接地面Ｂに載置された防振機構４００上に４つの支持脚により支持されている。上部フレーム１１３は、両側に左右の左右ガイド溝１１４、左右の左右ガイド溝１１４に装着され、プレス加工方向と垂直な方向（図中Ｘ方向）に滑動自在な滑子１１５、後述する２つのプランジャ１３２がプレス加工方向（図中Ｙ方向）に滑動自在に装着される、左右の上下ガイド溝１１６を有している。フレーム１１０には、図示しない駆動モータが取り付けられており、該駆動モータには図中一点鎖線で示すフライホイール１１７が連結されている。

ドライブ機構１２０は、フライホイール１１７の回転軸と連結されたドライブシャフト１２１、一端がドライブシャフト１２１と回転自在に連結され、他端が左右ガイド溝１１４内の各滑子１１５と連結ピンＰを介して回転自在に連結された２つのコンロッド１２２から構成されている。

スライド機構１３０は、連結ピンＰを介してコンロッド１２２および滑子１１５と回転自在に連結された、２つのスライダリンク１３１、各スライダリンク１３１と回転自在に連結され、各上下ガイド溝１１６に装着された２つのプランジャ１３２、各プランジャ１３２の他端に固定された、上成形型ＵＤが固定されるスライダ１３３から構成されている。

バランサ機構１４０は、連結ピンＰを介して各コンロッド１２２および各滑子１１５と回転自在に連結された、２つのバランサリンク１４１と、各バランサリンク１４１と回転自在に連結されたバランサ本体１４２とから構成されている。

ここで、プレス装置本体１００のプレス加工動作について説明する。図示しない駆動モータにより回転されるフライホイール１１７を介してドライブシャフト１２１が回転する。ドライブシャフト１２１の回転により、各コンロッド１２２が、連結ピンＰで連結された各滑子１１５をプレス加工方向と垂直の方向（図中Ｘ方向）に滑動させると共に、連結ピンＰに接続された、各スライダリンク１３１および各バランサリンク１４１を介して各プランジャ１３２およびバランサ本体１４２をプレス加工方向（図中Ｙ方向）に移動させる。

ここで、バランサ本体１４２と各プランジャ１３２は常に反対方向に移動する。上述したように各プランジャ１３２は、上成形型ＵＤが取り付けられるスライダ１３３に接続しており、上成形型ＵＤがプレス加工方向に往復動することで、下成形型ＬＤとの間の被加工物Ｒをプレス加工する。

発電機２００は、回転軸２０１を有し、回転軸２０１を回転駆動することにより発電をするものである。

運動伝達機構３００は、一端がバランサ本体１４２と回転自在に接続されたリンク３０１、リンク３０１の他端が偏心位置で回転自在に接続されたプーリ３０２によりクランク機構を構成し、プーリ３０２の回転を発電機２００の回転軸２０１に伝達するベルト３０３を有している。ここで、プーリ３０２からの伝達効率を変更するために、発電機２００の回転軸２０１にもプーリを接続する場合もある。

次に、第１実施形態の発電動作について説明する。プレス装置本体１００が、フライホイール１１７の十分に蓄積された慣性エネルギーの一部を利用してプレス加工することにより、バランサ本体１４２がプレス加工方向に往復動し、バランサ本体１４２の往復動が上述のクランク機構により回転運動に変換され、ベルト３０３を介して発電機２００の回転軸２０１が回転される。

ここで、プレス加工運転中のプレス装置本体１００は、被加工物Ｒのプレス加工時にエネルギーを必要とし、それ以外には大したエネルギーは必要としていない。したがって、フライホイール１１７に十分に蓄積されているエネルギーを有効に利用することにより、発電機２００を回転駆動させるための新たな駆動源を用いずに発電機２００が回転駆動されて発電できる。

図２は、第１の本発明の第２実施形態の概略図である。第１実施形態と同一の部材には同一の番号を付し、詳しい説明は省略する。

図２に示すように、第１実施形態のプレス装置１と比較して、第２実施形態のプレス装置１のプレス装置本体１００においては、フレーム１１０は左右ガイド溝１１４を有さず、上下ガイド溝１１６が一つであり、ドライブ機構１２０のコンロッド１２２およびプランジャ１３２も一つであり、バランサ機構１４０も有さない点において相違する。さらに、第２の例のプレス装置１の運動伝達機構３００においては、バランサ機構１４０を有さないことから、運動伝達機構３００は新たにアーム３０４を設けている。アーム３０４は一端をリンク３０１と回転自在に連結され、他端をスライダ１３３に固定されている。

第２実施形態の発電動作について説明する。プレス装置本体１００が、フライホイール１１７の十分に蓄積された慣性エネルギーの一部を利用してプレス加工することにより、スライダ１３３がプレス加工方向に往復動し、スライダ１３３の往復動がアーム３０４を介して上述のクランク機構により回転運動に変換され、ベルト３０３を介して発電機２００の回転軸２０１が回転される。

ここで、プレス加工運転中のプレス装置本体１００は、被加工物Ｒのプレス加工時にエネルギーを必要とし、それ以外には大したエネルギーは必要としていない。したがって、フライホイール１１７に十分に蓄積されているエネルギーを有効に利用することにより、発電機２００を回転駆動させるための新たな駆動源を用いずに発電機２００が回転駆動されて発電できる。

次に、第２の本発明の実施形態について説明する。なお、第２の本発明の実施形態におけるプレス装置本体１００は、第１の本発明の第１あるいは第２実施形態におけるプレス装置本体１００と同一構成であり、説明を省略する。図３は、第２の本発明の実施形態の概略図である。図３は、理解を容易にするため、プレス装置本体１００の支持脚のみを図示している。

第２の本発明のプレス装置１は、プレス装置１の接地面Ｂ上に設けられた防振機構４００、防振機構４００の上に載置された、支持脚のみを図示したプレス装置本体１００、防振機構４００の上部からプレス加工方向と垂直方向（図中Ｘ方向）に延出するように取り付けられた押圧手段５００、押圧手段５００の下方に位置するように設置面Ｂ上に設けられた発電手段６００から構成されている。

防振機構４００は、接地面Ｂ上に設置されるベースプレート４０１を有し、ベースプレート４０１の上面には、ダンパ４０２と、防振スプリング４０３と、ストッパ４０４が設けられている。さらに、防振機構４００は、ベースプレート４０１と並行して、ダンパ４０２を介してベースプレート４０１と接続されるトッププレート４０５を有し、トッププレート４０５の下面には、防振スプリング調整手段４０６と、図示しない貫通穴を有するガイドプレート４０７が設けられている。ガイドプレート４０７の貫通穴には、ストッパ４０４が相対的に移動可能に挿入されており、これによりガイドプレート４０７は、ストッパ４０４に沿ってプレス加工方向（図中Ｙ方向）に振動可能となっている。スプリング調整手段４０６は、防振スプリング４０３の初期撓みを変更できるものである。

プレス装置本体１００の説明は、上述したように省略する。

次に、押圧手段５００について説明する。押圧手段５００は、トッププレート４０５からプレス加工方向と垂直な方向（図中Ｘ方向）に延出した、貫通穴を有する梁５０１、梁５０１に取り付けられた押圧部５１０から構成されている。

押圧部５１０は、スライドシャフト５１２、押圧スプリング５１３、ナット５１４により構成されている。スライドシャフト５１２は、一端に頭部５１２ａを有し、他端の一部にネジ部が形成されている。押圧スプリング５１３に、スライドシャフト５１２をネジ部側の端から挿入する。さらに、このスライドシャフト５１２のネジ部側の端を梁５０１の貫通穴に下方から挿入し、梁５０１から上方に突出したネジ部にナット５１４を螺合させる。これにより、押圧部５１０は、一定の与圧がかけられた状態で、梁５０１に対して相対移動可能となっている。

発電手段６００は、接地面Ｂ上に設けられた支持体６０１、支持体６０１により両端のみ支持された板状の金属体６０２、金属体６０２の表面の両面に取り付けられた圧電素子６０３により構成されている。

上記実施形態の発電動作について説明する。防振機構４００上に載置されたプレス装置本体１００がプレス加工することにより、プレス装置本体１００が振動し、この振動によりトッププレート４０５が上下方向に振動する。トッププレート４０５が上下方向に振動することにより、トッププレート４０５と一体化している梁５０１が上下方向に振動し、梁５０１に取り付けられた押圧部５１０の頭部５１２ａが金属体６０２を下方向に押圧して金属体６０２を撓ませ、金属体６０２の撓みに伴って金属体６０２の表面に取り付けられた圧電素子６０３が撓む。したがって、プレス加工運転中のプレス装置本体１００の振動エネルギーを有効に利用することにより、圧電素子６０３が撓み発電できる。

第１の本発明および第２の本発明により、プレス加工運転中のプレス装置本体１００の、フライホイール１１７に十分に蓄積された慣性エネルギーや振動エネルギーにより発電することで、プレス装置本体１００がプレス加工運転中に有するエネルギーを有効に利用できる。

１ プレス装置
１００ プレス装置本体
１１７ フライホイール
１３３ スライダ
１４２ バランサ本体
２００ 発電機
３００ 運動伝達機構
３０１ リンク
３０２ プーリ
３０４ アーム
４００ 防振機構
４０５ トッププレート
５００ 押圧手段
５１３ 押圧スプリング
６０３ 圧電素子
Ｄ プレス成形型

Claims (1)

1. 防振機構と、
   該防振機構上に載置されたプレス装置本体と、
   該プレス装置本体のプレス加工によって振動する前記防振機構の振動部に取り付けられ、該振動部と共に振動する貫通穴を有する梁と、
   該梁の前記貫通穴に挿入され、該貫通穴の軸方向に相対移動可能となるように、前記梁に支持されたスライドシャフトと、
   該スライドシャフトに取り付けられ、該スライドシャフトの前記梁に対する上方移動を弾性的に規制するスプリングと、
   前記スライドシャフトの前記軸方向下側に両端が支持された状態で配置され、前記梁の振動によって前記スライドシャフトに中央部を繰り返し押圧されて繰り返し撓む金属板と、
   該金属板の前記中央部を挟んで固定された複数の圧電素子とを備えていることを特徴とする発電装置。

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