JP5787531B2 - ハイブリッド式プレス装置 - Google Patents

Description

本発明は、ラムの昇降手段と加圧手段とを分けたハイブリッド式プレス装置に関する。

プレス装置は、例えばベースに立設したポストにクラウンを支持し、プレス圧力に応じた油圧シリンダのチューブを前記クラウンに固定してシリンダロッドを垂下し、ラムを前記シリンダロッドに吊り下げた構成である。ポストは、ラムの昇降ガイドを兼ねる場合もある。プレス型は、上型を前記ラムの下面に、同下型をベッドの上面に固定し、油圧シリンダのシリンダロッドの伸縮によるラムの昇降によって、上型及び下型を接近又は離反させる。このように、一般的なプレス装置は、油圧シリンダはラムの昇降手段と加圧手段とを兼用する構成が通例であった。これは、ラムの加圧手段として求められ油圧シリンダの大きなプレス圧力が、ラムの昇降手段として過剰能力を有する原因になっていた。

近年、環境保護の観点から、使用する油が少ないほど好ましいとされるようになり、プレス装置においても油の使用量を減らす努力が続けられている。こうした背景事情から、ラムの昇降手段と加圧手段とを分けたハイブリッド式プレス装置が提案されるようになってきている。最も簡易には、昇降手段と加圧手段共に油圧シリンダを用いながら、加圧手段は従来同様のプレス圧力を出力する大きな油圧シリンダを用い、昇降手段はラムの昇降を満足する程度に小さな能力の油圧シリンダを用いる構成を例示できる。この場合、プレス装置全体として油の使用量を減らすことができる。

しかし、ラムを昇降させるだけであれば、別段油圧シリンダを用いる必要がないことから、ハイブリッド式プレス装置は、加圧手段に油圧シリンダを用いながら、昇降手段に電気モータを用いてボールネジ機構を構成する場合が多い（特許文献１）。特許文献１が開示するハイブリッド式プレス装置は、加圧手段の油圧シリンダ（液圧アクチュエータ）と昇降手段の電気モータ（サーボモータ）とをクラウンに設け、電気モータの回転動力を受けて自転する雄ネジ軸（スクリュー、線形アクチュエータ）によりラムを下降させて予備プレスし、油圧シリンダの伸縮するシリンダロッドによりラムを押し下げて本プレスする（特許文献１・［0015］〜［0017］）。四方のポストは、ラムの昇降ガイドである。

特表2004-517733号公報

ハイブリッド式プレス装置は、特にラムの加圧手段をどのように構成するかにより、仕様（全体寸法や重量等）や性能（昇降手段及び加圧手段の切換に要する時間（以下、切換時間）等）が大きく変わる。まず、特許文献１が開示するハイブリッド式プレス装置は、昇降手段である電気モータや加圧手段である油圧シリンダをクラウンに配し、更に加圧手段を作動させてラムにプレス圧を加えるためのブロックを動かす油圧シリンダをラムに搭載している。このため、どうしてもハイブリッド式プレス装置としての全体寸法が大きくなりがちで、特にラムの重量が嵩んでしまう問題があった。

また、特許文献１が開示するハイブリッド式プレス装置は、昇降手段である電気モータを作動させてラムを「最終的縁取りポジションの上方約５mm」にまで下降させた後、加圧手段である油圧シリンダのシリンダロッドを縮ませて一旦上方へ逃がした後、前記シリンダロッド直下のラムの上面にブロックを移動させてきて、再び伸ばしたシリンダロッドにより前記ブロックを押圧してラムにプレス圧を加える（特許文献１・［0015］〜［0017］）ことから、加圧手段を作動させてラムにプレス圧を加える前にブロックを配置する準備が必要であり、昇降手段及び加圧手段の円滑に切り換えできない。特許文献１は、具体的な切換時間を明記していないが、仮に数秒程度掛かるとすれば、プレス作業の回数が増えると、全作業時間に占める切換時間が無視できなくなる。

更に、特許文献１から明らかなように、従来のハイブリッド式プレス装置における昇降手段及び加圧手段の切換は、昇降手段の作動終了時と加圧手段の作動開始時とのタイミングを合わせて、両者の連結及び解除を制御しなければならなかった。近年の制御手段（コンピュータ等、特許文献１・［0009］）の発展により昇降手段及び加圧手段の連結及び解除を制御することは容易であるが、前記昇降手段の作動終了時や加圧手段の作動開始時を感知する感知手段が別途必要になったり、制御手段や制御プログラムが複雑になったりして、プレス装置としての保守管理を難しくする問題が発生する。

このように、ハイブリッド式プレス装置においては、特にラムの加圧手段をどのように構成するかにより、仕様や性能が大きく変わるところ、従来のハイブリッド式プレス装置の仕様や性能が十分でないために、ハイブリッド式プレス装置の普及が進んでいない現状がある。そこで、昇降手段の種類にとらわれず、全体寸法を抑え、特にラムの重量増加を抑制又は防止でき、前記昇降手段により所定位置までラムが下降してくると、間断なく作動してラムにプレス圧を加えると共に、ラムによる加圧後、昇降手段を作動させてそのままラムを上昇させることのできる加圧手段を開発するため、検討した。

検討の結果開発したものが、ラムの昇降手段と加圧手段とを分けたハイブリッド式プレス装置において、加圧手段は、ベッドに対してチューブが位置固定され、上方のラムに向けてシリンダロッドを突出させたシリンダの前記シリンダロッドにシリンダ側連結部を設け、ラムに設けたラム側連結部と前記シリンダ側連結部とを係合解除自在にして構成されることを特徴とするハイブリッド式プレス装置である。本発明のハイブリッド式プレス装置は、昇降手段により下降してきたラムを、ベッドに対して位置固定したシリンダから上方に向けて突出するシリンダロッドを縮めて引き下げることにより、前記ラムにプレス圧を加える。昇降手段は、加圧手段の構成に左右されないため、従来のプレス装置同様、油圧シリンダを用いたり、ボールネジ機構を用いたりしてもよい。

「ベッドに対してチューブが位置固定され」るとは、ベッドを基準としてチューブの位置、特にベッドに対する垂直方向の位置が変わらないように前記チューブが固定されていることを意味し、チューブがベッドに直接固定されているほか、何か介在部材を介して間接的に固定されている場合を含む。シリンダは、シリンダロッドを伸縮できる直動型であれば、油圧シリンダでもエアシリンダでも構わないが、シリンダロッドを縮める力がプレス圧に比例するため、通常油圧シリンダを用いる。シリンダ側連結部は、シリンダロッドのどの部分に設けてもよいが、ラムを貫通してシリンダロッドが突出すると他部材との干渉が問題になる虞があるため、通常シリンダロッド先端に設けることが望ましい。

ラム側連結部とシリンダ側連結部とは、一対の関係にある係合解除手段であり、従来見られる様々な係合関係にある構造を利用しうる。具体的な係合解除手段として、ラム側連結部は、ラムに設けた垂直方向のブロック貫通孔と、前記ブロック貫通孔の中心（水平断面における重心）に向けて進退するラム側係合ブロックとから構成され、シリンダ側連結部は、前記ブロック貫通孔の内側で前進したラム側係合ブロックに係合し、前記ブロック貫通孔の内側で後退したラム側係合ブロックに係合しない水平断面のシリンダ側係合ブロックをシリンダロッド端に設けた構成を例示できる。ラム側係合ブロックの進退は、作業者による手作業でも構わないが、自動化の観点からシリンダ又は電気モータを利用した駆動手段を用いたり、後述するように、前進方向に付勢し、シリンダ側連結部により押しのけるようにしたり、逆に後退方向に付勢し、シリンダ側連結部により引き寄せるようにしたりしてもよい。

より具体的な係合解除手段は、次のとおりである。ラム側連結部は、ラムに設けた垂直方向のブロック貫通孔と、前記ブロック貫通孔の中心に向けて進退自在で、前記進退方向内向きに付勢されたラム側係合ブロックとから構成され、シリンダ側連結部は、前記ブロック貫通孔の内側で前進したラム側係合ブロックに係合し、前記ブロック貫通孔の内側で後退したラム側係合ブロックに係合しない水平断面のシリンダ側係合ブロックをシリンダロッド端に設けて構成され、シリンダ側係合ブロックは、ラム側係合ブロックに対向する側面を含んで垂直方向に延在するガイド面を形成し、ベッドに対して位置固定したカムブロックを、加圧手段の加圧開始点に位置させたときの前記ガイド面に添わせ、カムブロックは、垂直方向に延在し、シリンダ側係合ブロックの側面と面一又は前記側面より突出する中間縁と、前記中間縁上端から上方に向けて徐変に前記側面から引っ込む上傾斜縁と、前記中間縁下端から下方に向けて徐変に前記側面から引っ込む下傾斜縁とを有する。この連結解除手段は、シリンダ側係合ブロックに係合する間隔に閉じたラム側係合ブロックを、カムブロックにより一時的に押し広げ、前記シリンダ側係合ブロック下方に至った時点で、ラム側係合ブロックの間隔を再び狭くする構成である。

シリンダ側連結部は、相対的に下降してくるラムのブロック貫通孔に下方からシリンダ側係合ブロック及びカムブロックを一体に突入させる。ここで、カムブロックが、上傾斜縁をラム側係合ブロックに摺接させて前記ラム側係合ブロックを付勢に抗して後退させ、更に中間縁を前記ラム側係合ブロックに摺接させて前記ラム側係合ブロックの後退を維持させることにより、ラム側係合ブロックに邪魔されることなくシリンダ側係合ブロックをブロック貫通孔に通過させる。そして、カムブロックの下傾斜縁に摺接させて付勢によりラム側係合ブロックが再び前進すると、前記ラム側係合ブロックはシリンダ側係合ブロックの下方に位置することになり、シリンダがシリンダロッドを縮めると前記シリンダ側係合ブロックがラム側係合ブロックに係合して、ラムを引き下げることができる。カムブロックはベッドに対して位置固定しているため、シリンダ側係合ブロックはカムブロックに対して相対的に下降する。

ラムによる加圧後、シリンダがシリンダロッドを伸ばしてシリンダ側係合ブロックをカムブロックに一致する高さ（加圧開始点）まで上昇させてから、昇降手段によりラムを上昇させると、上述とは逆に、ラム側係合ブロックが上傾斜縁、中間縁及び下傾斜縁の順に摺接する過程で押し広げられてシリンダ側係合ブロックを超え、ラムを昇降手段に従って上昇させることができる。このようにして、ラム側連結部とシリンダ側連結部とは、昇降手段の作動終了に続いて加圧手段を作動開始したり、加圧手段の作動終了に続いて昇降手段を作動させたりするだけで、自動的に係合又は解除でき、円滑な昇降手段及び加圧手段の切換ができる。

ラム側係合ブロックは、シリンダ側係合ブロックがブロック貫通孔を通過する間、前記シリンダ側係合ブロックと係合しなければよいので、ブロック貫通孔から完全に後退する必要はない。シリンダ側係合ブロックは、シリンダロッドと共に下降する必要があるが、カムブロックは、昇降手段により下降してきたラムにプレス圧を加え始める加圧開始点より動いてはいけない。このため、シリンダ側係合ブロックは、ラム側係合ブロックに対向する側面を含んで垂直方向に延在するガイド面を形成し、加圧手段の加圧開始点に位置させたときの前記ガイド面に、ベッドに対して位置固定したカムブロックを添わせ、カムブロックの下傾斜縁、中間縁及び上傾斜縁をラム側係合ブロックに摺接させている。ここで、カムブロックを「ベッドに対して位置固定」する意味は、上述したチューブの位置固定と同じ意味である。

また、より具体的な係合解除手段は、次のとおり構成できる。ラム側連結部は、ラムに設けた垂直方向のブロック貫通孔と、前記ブロック貫通孔の中心に向けて進退自在で、前記進退方向外向きに付勢され、前記進退方向内向きに突出する平面視Ｌ字状の係合鉤を有するラム側係合ブロックとから構成され、シリンダ側連結部は、前記ブロック貫通孔の内側で前進したラム側係合ブロックに係合し、前記ブロック貫通孔の内側で後退したラム側係合ブロックに係合しない水平断面のラム側係合ブロックをシリンダロッド端に設けて構成され、ラム側係合ブロックは、ラム側係合ブロックに対向する側面を含んで垂直方向に延在するガイド面を形成し、ベッドに対して位置固定したカムブロックを、加圧手段の加圧開始点に位置させたときの前記ガイド面に添わせ、カムブロックは、垂直方向に延在し、ラム側係合ブロックの側面より控えた係合縁と、前記係合縁上端から上方に向けて徐変に開き、貫通孔から後退したラム側係合ブロックの係合鉤に進退方向外側に上端を突出させたガイド傾斜縁とを有する。この連結解除手段は、シリンダ側係合ブロックが通過する間隔に開いたラム側係合ブロックを、前記シリンダ側係合ブロック下方に至った時点で、カムブロックによりラム側係合ブロックを接近させて間隔を狭くする構成である。

シリンダ側連結部は、相対的に下降してくるラムのブロック貫通孔に下方からシリンダ側係合ブロック及びカムブロックを一体に突入させる。ラム側係合ブロックは、付勢により進退方向外側に後退しており、前記シリンダ側係合ブロックが貫通孔を通過することを妨げない。シリンダ側係合ブロックが貫通孔を通過する途中、カムブロックが、ラム側係合ブロックの係合鉤に進退方向外側からガイド傾斜縁に摺接することにより前記ラム側係合ブロックを付勢に抗して前進させていく。そして、シリンダ側係合ブロックが貫通孔を通過し終えた時点で、係合縁をラム側係合ブロックの係合鉤に進退方向外側から係合させて前記ラム側係合ブロックの後退を禁止し、前記ラム側係合ブロックをシリンダ側係合ブロックの下方に位置させる。これにより、シリンダがシリンダロッドを縮めると前記シリンダ側係合ブロックがラム側係合ブロックに係合して、ラムを引き下げることができる。カムブロックは、ラムを引き下げる間、ラム側係合ブロックを引き寄せておく必要から、係合縁の長さをラムの下降量以上にしておく。

ラムによる加圧後、シリンダがシリンダロッドを伸ばしてシリンダ側係合ブロックをカムブロックに一致する高さ（加圧開始点）まで上昇させてから、昇降手段によりラムを上昇させると、上述とは逆に、係合鉤を係合縁、ガイド傾斜縁の順に摺接させて、ラム側係合ブロックは付勢により押し広げられ、前記係合鉤がガイド傾斜縁から外れる段階に至れば、シリンダ側係合ブロックを超えてラムを昇降手段に従って上昇させることができる。このようにして、ラム側連結部とシリンダ側連結部とは、昇降手段の作動終了に続いて加圧手段を作動開始したり、加圧手段の作動終了に続いて昇降手段を作動させたりするだけで、自動的に係合又は解除でき、円滑な昇降手段及び加圧手段の切換ができる。

ラム側係合ブロックは、シリンダ側係合ブロックがブロック貫通孔を通過する間、前記シリンダ側係合ブロックと係合しなければよいので、ブロック貫通孔から完全に後退する必要はない。シリンダ側係合ブロックは、シリンダロッドと共に下降する必要があるが、カムブロックは、昇降手段により下降してきたラムにプレス圧を加え始める加圧開始点より動いてはいけない。このため、シリンダ側係合ブロックは、ラム側係合ブロックに対向する側面を含んで垂直方向に延在するガイド面を形成し、加圧手段の加圧開始点に位置させたときの前記ガイド面に、ベッドに対して位置固定したカムブロックを添わせ、カムブロックのガイド傾斜縁及び係合縁を、ラム側係合ブロックの係合鉤に進退方向外側から摺接させている。ここで、カムブロックを「ベッドに対して位置固定」する意味は、上述したチューブの位置固定と同じ意味である。

本発明は、ベッドに対してチューブを位置固定したシリンダによりラムを引き下げてプレス圧を発生させる加圧手段を、ハイブリッド式プレス装置に提供する。本発明の加圧手段は、昇降手段の種類にとらわれず、全体寸法を抑え、特にラムの重量増加を抑制又は防止でき、前記昇降手段により所定位置までラムが下降してくると、間断なく作動してラムにプレス圧を加えると共に、ラムによる加圧後、昇降手段を作動させてそのままラムを上昇させることができる。装置としての小型化及び軽量化は、本願発明を適用したハイブリッド式プレス装置の導入を容易にする効果をもたらす。また、昇降手段及び加圧手段の円滑な切換は切換時間の影響を抑えて、ハイブリッド式プレス装置を用いた場合の作業時間を従来同様にまで縮める効果をもたらす。

ブロック貫通孔の中心に向けて進退するラム側係合ブロックからなるラム側連結部と、ブロック貫通孔に通過して前記ラム側係合ブロックに上方から係合するシリンダ側係合ブロックからなるシリンダ側連結部とを組み合わせた場合、ラム側連結部の構成が簡素化され、上述したラムの重量増加を抑制又は防止することに貢献する。ラム側係合ブロックの進退は、作業者によるほか、シリンダや電気モータを用いて自動化することもできるが、前記進退方向内向きに付勢されたラム側係合ブロックを、シリンダ側係合ブロックに添って配置されたカムブロックにより押しのけたり、逆に引き寄せたりするようにすれば、昇降手段及び加圧手段を円滑に切り換えることができるようになる。

本発明を適用したハイブリッド式プレス装置の正面図である。 本例のハイブリッド式プレス装置の要部拡大部分正面図である。 加圧手段を構成するラム連結部及びシリンダ連結部を表す斜視図である。 下降してきたラムがブロック貫通孔にシリンダ側係合ブロック及びカムブロックを突入させた段階を表す図２相当正面図である。 ブロック貫通孔にシリンダ側係合ブロック及びカムブロックが突入した段階におけるラム連結部及びシリンダ連結部を表す部分拡大断面図である。 ブロック貫通孔にシリンダ側係合ブロック及びカムブロックが完全に突入した段階におけるラム連結部及びシリンダ連結部を表す図５相当断面図である。 ブロック貫通孔にシリンダ側係合ブロック及びカムブロックが完全に突入した段階におけるラム連結部及びシリンダ連結部を表す図３相当斜視図である。 シリンダ側係合ブロック及びカムブロックがブロック貫通孔を突き抜けた段階におけるラム連結部及びシリンダ連結部を表す図５相当断面図である。 ラムにプレス圧が加えられている段階を表す図２相当正面図である。 ラムにプレス圧が加えられている段階におけるラム連結部及びシリンダ連結部を表す図５相当断面図である。 ラムにプレス圧が加えられている段階におけるラム連結部及びシリンダ連結部を表す図３相当斜視図である。 ロッド収納部と雌ネジ部との間に空気バネ（緩衝装置）を介装したハイブリッド式プレス装置の図２相当正面図である。 ベッドとロッド収納部との間とロッド収納部と雌ネジ部との間に空気バネ（緩衝装置）を介装したハイブリッド式プレス装置の図２相当正面図である。 別例の加圧手段を構成するラム連結部及びシリンダ連結部を表す斜視図である。 別例の加圧手段を構成するラム連結部及びシリンダ連結部の位置関係を表す部分破断正面図である。 シリンダ側係合ブロック及びカムブロックが係合した段階におけるラム連結部及びシリンダ連結部を表す図14相当斜視図である。 シリンダ側係合ブロック及びカムブロックが係合した段階におけるラム連結部及びシリンダ連結部の位置関係を表す図16相当部分破断正面図である。

以下、本発明を実施するための形態について図を参照しながら説明する。本発明は、ラム１の昇降手段と加圧手段とを分けたハイブリッド式プレス装置に適用される。本例のハイブリッド式プレス装置は、図１及び図２に見られるように、クラウンを省略している。このため、本例のハイブリッド式プレス装置は、上層面及び下層面の二層構造なっているラム１の前記上層面の上面周囲に落下防止柵15を設け、作業足場を構成している。ラム１の下層面の下面に固定したプレス上型11から下方に向けてガイドパイプ111を突出させ、ベッド２の上層面の上面に固定したプレス下型21から上方に向けてガイドロッド211を突出させて、前記ガイドパイプ111に前記ガイドロッド211を挿入して、プレス上型11及びプレス下型21の水平方向の位置ズレをなくす点は、従来通りである。これは、本発明のハイブリッド式プレス装置が既存のプレス型を利用できることを意味する。

本例の昇降手段は、ラム１から下方に向けて降ろした雄ネジ軸４と、ベッド２に対して位置固定された雌ネジ部５とから構成されるボールネジ機構である。雄ネジ軸４は、平面視略正方形であるラム１の四隅にそれぞれ割り当てられ、計４本降ろされている。雌ネジ部５は、前記各雄ネジ軸４に対応した平面視位置関係で、上層面及び下層面の二層構造なっているベッド２の前記上層面の上面から上方に向けて突出する４基のロッド収納部51それぞれの上端面に設けられ、各雄ネジ軸４を常に螺合させている。本例の昇降手段であるボールネジ機構は、雄ネジ軸４が回転動力を受けて自転しない限り、雌ネジ部５に対する螺合量を変化させることができないため、前記雄ネジ軸４が停止している状態ではラム１の高さを安定して維持できる。

雄ネジ軸４は、ラム１の上層面の上面に固定された減速機43に軸支され、ラム１の下層面の下面に設けられた雄ネジ軸貫通部14を貫通して下方に降ろされている。各雄ネジ軸４は、ラム１の上層面の上面中央に設けられた電気モータ41の回転軸に接続される伝達シャフト42及び減速機43を経て伝達される回転動力により、正逆に自転する。例えば雄ネジ軸４が正転（又は右回転）すると、雌ネジ部５に捩じ込んでロッド収納部51内に突出させる長さを伸ばしてラム１を下降させ、逆に雄ネジ軸４が逆転（又は左回転）すると、雌ネジ部５から抜けてロッド収納部51内に突出させる長さを縮めてラム１を上昇させる。ロッド収納部51は、雌ネジ部５から下方に突出する雄ネジ軸４を外部から隠して保護する働きを有する。

雄ネジ軸貫通部14は、雄ネジ軸４と同心で、雄ネジ軸４より半径の大きな円形開口を設けた枠体で、ラム１の上層面から下層面を抜けて下方に向けて延びる雄ネジ軸４を貫通させる開口を前記下層面に設けることにより低下するラム１の強度を補う補強部材であると共に、昇降手段によりラム１が過剰に下降した際、雌ネジ部５を弾支する雌ネジ部支持ブッシュ54に最初に当接し、ラム１の下降を抑制又は防止する安全部材である。雌ネジ部支持ブッシュ54は、雌ネジ部５が上下方向にのみ変位自在としたオイルレスブッシュである。本例のハイブリッド式プレス装置は、後述するように、ロッド収納部51が空気バネ（緩衝装置）52により支持されているため、雄ネジ軸貫通部14及び雌ネジ部支持ブッシュ54が衝突しても、前記衝撃が前記空気バネ52に吸収され、雄ネジ軸貫通部14及び雌ネジ部支持ブッシュ54それぞれが破損しない。

雌ネジ部５は、ベッド２に固定された空気バネ52から上方に向けて突設するパイプ状のロッド収納部51の上端に固定されている。つまり、雌ネジ部５は、空気バネ52及びロッド収納部51を介してベッド２に対して位置固定されている。このため、ラム１が加圧開始点まで下降してきた後、加圧手段により僅かに下降する際、空気バネ52を圧縮させ、雌ネジ部5及びロッド収納部51が一体に下降させて、前記ラム１の微小な下降を吸収する。圧縮手段によるラム１の下降がなくなると、空気バネ52は復元し、雌ネジ部５及びロッド収納部51を元の位置に復帰させる。

円筒状の雌ネジ部支持ブッシュ54は、雌ネジ部５を弾支するように、圧縮手段を構成するシリンダ３のチューブ31を支持するチューブ固定部22の上端面に固定され、前記ラム１の微小な変動に際して雌ネジ部５が下降しても、雌ネジ部５に対して相対的に位置固定されている。これにより、圧縮手段による過剰なラム１の下降が、ラム１の雄ネジ軸貫通部14が雌ネジ部支持ブッシュ54に当接することにより、抑制又は防止される。また、雌ネジ部支持ブッシュ54は、上述したとおり、昇降手段によるラム１の過剰な下降を抑制又は防止する働きも有する。このほか、雌ネジ部支持ブッシュ54は、直接的に雌ネジ部５を外部から保護する働きも有する。

本例の加圧手段は、ベッド２に対してチューブ31が位置固定され、上方のラム１に向けてシリンダロッド32（各図中、シリンダ３が有する本来のロッドに接続した延長部材を指している）を突出させたシリンダ３の前記シリンダロッド32にシリンダ側連結部を設け、ラム１に設けたラム側連結部と前記シリンダ側連結部とを係合解除自在にして構成される。ラム側連結部は、ラム１の下層面に設けられたブロック貫通孔12と、前記ブロック貫通孔12の上方で前記ブロック貫通孔12の中心（水平断面における重心）に向けて進退するラム側係合ブロック13とから構成される。シリンダ側連結部は、シリンダロッド32端に設けたシリンダ側係合ブロック33と、ベッド２に対して位置固定され、前記シリンダ側係合ブロック33に設けたスリ割り溝の対向面であるガイド面331に添わせたカムブロック34とから構成される。ブロック貫通孔12とシリンダ側係合ブロック13とは平面視同形の円形で、中心が一致している。

ラム側連結部を構成するラム側係合ブロック13は、図３に見られるように、、ブロック貫通孔12の水平断面半径方向に対向して一対設けられている。各ラム側係合ブロック13は、ラム１に設けたブロック貫通孔12に等しい円形開口を有する平面視長方形のベース部材136と、断面Ｌ字状のブロックガイド131のフランジ部分に挟まれて保持され、前記ベース部材136を水平断面半径方向に挟んで位置するストッパ部材135に当接するまでの範囲で進退自在としながら、前記ストッパ部材135に固定した付勢ピン132により進退方向内向きに付勢されている。これにより、各ラム側係合ブロック13は、カムブロック34がブロック貫通孔12を通過する前又は後ではブロック貫通孔12の水平断面半径方向内向きに突出してシリンダ側係合ブロック33がブロック貫通孔12を通過することを防ぎ、カムブロック34がブロック貫通孔12を通過する途中では前記進退方向外向きに押し広げられてシリンダ側係合ブロック33がブロック貫通孔12を通過することを許す。

ラム側係合ブロック13の半径方向内側の端縁は、ブロック貫通孔12の内周縁に等しい円弧状であり、カムブロック34の上傾斜縁343、中間縁344及び下傾斜縁345が当接する前記端縁中間位置に、回動面がラム側係合ブロック13の進退方向に一致して上下方向に回動する当接ローラを設けている。これにより、ラム側係合ブロック13は、水平断面円形であるブロック貫通孔12に等しい円盤状であるシリンダ側係合ブロック33に対し、進退方向内側の端縁がどの部分でも同じだけ隙間を形成する。これは、ラム側係合ブロック13が前進すると、前記端縁に続く平面部分がシリンダ側係合ブロック33と同時に係合し、逆にラム側係合ブロック13が後退すると、前記端縁に続く平面部分がシリンダ側係合ブロック33から同時に外れることを意味する。

このほか、本例のラム側連結部は、ラム側係合ブロック13やブロックガイド131が露出して、外部部材との接触等により破損しないように、ベース部材136にブロック保護カバー134を被せてラム側係合ブロック13を前記ブロック保護カバー134で覆っている（図３は、説明の便宜上、ブロック保護カバー134を図示略）。これにより、ラム側連結部を、ブロック保護カバー134、ベース部材136及びストッパ部材135に囲まれた一体のモジュールとして取り扱えるようになり、ラム１に対する取り付けも容易になる。付勢ピン132は、ラム側係合ブロック13の後退規制を担うストッパ部材135に保持され、前記ストッパ部材135の側面から付勢力の調整ノブを突出させている（各図中、突出する調整ノブを指して付勢ピン132としている）。

シリンダ側連結部を構成するシリンダ３は、ベッド２の上層面の上面に設けた枠体状のチューブ固定部22にチューブ31を固定させた両ロッド式の油圧シリンダであり、シリンダロッド32に、シリンダロッド32の進退方向に延びるロッド内貫通孔321を設けている。シリンダ側係合ブロック33は、水平断面がブロック貫通孔12に等しい円形である扁平な円盤状で、シリンダロッド32の上端に設けられている。これにより、シリンダ側係合ブロック33は、ラム側係合ブロック13がブロック貫通孔12から進退方向外側に後退すれば前記ブロック貫通孔12を通過でき、ブロック貫通孔12から進退方向内向きに突出するラム側係合ブロック13に上方（ブロック貫通孔12通過前）又は下方（ブロック貫通孔12通過後）から係合する。

本例のシリンダ側係合ブロック33は、ラム側係合ブロック13に対向する側面を含み、平面視中心を通過する半径方向に延びるスリ割り溝の対向面であるガイド面331を形成し、前記ガイド面331,331の間に差し込まれるように、カムブロック34を添わせている。本例は、シリンダロッド32に従って昇降するシリンダ側係合ブロック33に対し、カムブロック34をベッド２に対して位置固定するため、チューブ31下方でチューブ固定部22に支持させた固定棒342から上方に向けて突出する支持棒341をシリンダロッド32のロッド内貫通孔321に貫通させ、カムブロック34のみを前記支持棒341に支持させている。

カムブロック34は、平面視中心を通る鉛直線に線対称な側面視八角形の細幅な板状のブロックで、シリンダ側係合ブロック33のガイド面331からはみ出す一対の両側縁それぞれが、上から順に上傾斜縁343、中間縁344及び下傾斜縁345を有している。中間縁344は、シリンダ側係合ブロック33の側面より僅かに突出した垂直方向の延在部分である。上傾斜縁343は、中間縁344上端から上方に向けて徐変にシリンダ側係合ブロック33の側面から引っ込む傾斜部分である。下傾斜縁345は、中間縁344下端から下方に向けて徐変にシリンダ側係合ブロック33の側面から引っ込む傾斜部分である。本例のカムブロック34は、上傾斜縁343及び下傾斜縁345を形成した上下部分がシリンダ側係合ブロック33の上端面及び下端面から突出している。

本例のハイブリッド式プレス装置によるプレス加工処理を説明する。処理開始前は、図１及び図２に見られるように、ラム１は上方の待避位置まで上昇しており、圧縮手段を構成するラム側連結部とシリンダ側連結部とは離れ、ラム側係合ブロック13はブロック貫通孔12から進退方向内向きに突出して、対向する端縁の間隔をシリンダ側係合ブロック33より狭めている（図３参照）。ラム１は、昇降手段を構成する４本の雄ネジ軸４のみで支持されている。ラム１は、各雄ネジ軸４が雌ネジ部５と常に螺合しており、それぞれが自転しない限り昇降できないので、安定して上方の待避位置を維持できる。

ラム１は、例えば雄ネジ軸４を正転させ、前記雄ネジ軸４の雌ネジ部５との螺合位置を上方に移動させ、前記雄ネジ軸４がロッド収納部51内に突出させる長さを伸ばして下降させる。本例のハイブリッド式プレス装置は、クラウンがないため、ラム１が下降すると、装置全体の全高が低くなる（図２及び図４を比較対照）。これから、ラム１の上層面の上面を作業足場として作業する場合、ラム１を下降させた状態で前記上面に作業者が乗り、作業させると、安全性を高めることができる。こうしてラム１を加圧開始点近傍まで下降させると、図５に見られるように、シリンダ側連結部を構成するシリンダ側係合ブロック33及びカムブロック34が、下降してくるラム１のブロック貫通孔12に下方から一体に突入する。

ブロック貫通孔12に突入したカムブロック34は、シリンダ側係合ブロック33に先行して、ラム側係合ブロック13の当接ローラ131に上傾斜縁343を当て、前記当接ローラ133を介して各ラム側係合ブロック13を進退方向外向きに後退させていく。そして、ラム１が下降し続けて前記当接ローラ133が中間縁344に達すると、図６及び図７に見られるように、係合ローラ33の側面より進退方向外向きにはみ出した中間縁344が、付勢ピン132による進退方向内向きの付勢に抗してラム側係合ブロック13を完全にブロック貫通孔12から進退方向外側に追いやり、シリンダ側係合ブロック33が前記ブロック貫通孔12を通過できるようにする。中間縁344の垂直方向長さは、シリンダ側係合ブロック33の厚みより長いので、シリンダ側係合ブロック33がブロック貫通孔12を通過している間、ラム側係合ブロック13はブロック貫通孔12からの後退した状態を維持する。

更にラム１が下降して加圧開始点（加圧手段を作動させてラム１にプレス圧を加え始めるラム１の高さ）に達すると、シリンダ側係合ブロック33及びカムブロック34は一体としてブロック貫通孔12を完全に通過し、図８に見られるように、付勢ピン132の付勢により当接ローラ133を下傾斜縁345に沿って転動させながら、ラム側係合ブロック13を再びブロック貫通孔12から進退方向内側に突出させる。このとき、ラム側係合ブロック13は、対向する端縁から続く平面部分をシリンダ側係合ブロック33の直下に位置させる。このように、カムブロック34は、ラム側係合ブロック13を一時的に後退させ、シリンダ側係合ブロック33がブロック貫通孔12を通過できるようにしながら、ブロック貫通孔12を通過したシリンダ側係合ブロック33直下にラム側係合ブロック13を突出させる。

ラム１が加圧開始点に到達した後、雄ネジ軸４の正転を停止し、今度は加圧手段を構成するシリンダ３のシリンダロッド32を縮めて、図９〜図11に見られるように、ラム側係合ブロック13にシリンダ側係合ブロック33を上方から係合させて、ラム１を下降させる。雄ネジ軸４の停止とシリンダ３の作動との連携は、上方の待避位置からラム１が下降を始めてから加圧開始点に達するまでの時間が決まっているので、例えばラム１が加圧開始点まで下降したタイミングで、雄ネジ軸４の停止とシリンダ３の作動とを自動的に制御装置が切り換えるようにするとよい。このほか、ラム１が加圧開始点まで下降したことを、従来公知の各種センサにより検知させ、前記センサがラム１を検知したら、制御装置が雄ネジ軸４の停止とシリンダ３の作動とを切り換えるようにしてもよい。

このように、本発明は、例えば特許文献１が開示するハイブリッド式プレス装置と異なり、ラム１が加圧開始点にまで下降した後、加圧手段を作動させるために必要な前処理が必要なく、ラム１が加圧開始点に達するタイミングさえ分かれば、昇降手段と加圧手段とを円滑に切り換えできる利点がある。これは、プレス加工処理の作業時間から前記前処理に要する時間を省略できることを意味し、作業時間の時短の効果をもたらす。また、圧縮手段に置けるラム側連結部とシリンダ側連結部との係合及び解除が自動的にできる点は、昇降手段と加圧手段との切換作業の省力化と言う利点をもたらす。

本例のハイブリッド式プレス装置は、雌ネジ部５及びロッド収納部51が一体として空気バネ52に支持されているため、シリンダ３の作動によるラム１の下降を前記空気バネ52の圧縮により吸収し、雄ネジ軸４及び雌ネジ部５が一体に下降することで両者の螺合部分に、ラム１の下降による負荷が加わらないようにする（図10中、ロッド収納部51に図示した破線白抜矢印参照）。これは、シリンダ３によるラム１の下降に際し、雄ネジ軸４が突っ張ってラム１を上方に押し上げないこと、つまりシリンダ３の加圧力ほとんどすべてがラム１のプレス圧として利用できることを意味する（シリンダ３の加圧力は一部空気バネ52の圧縮に使われる）。

ラム１にプレス圧を加える際の緩衝装置は、例えば図12に見られるように、ロッド収納部51と雌ネジ部５との間に介装する空気バネ53としても構成できる。この場合、シリンダ３によるラム１の下降を空気バネ53の圧縮により吸収し、雄ネジ軸４及び雌ネジ部５が一体に下降することで両者の螺合部分に、ラム１の下降による負荷が加わらないようにする。空気バネ53は、雌ネジ部４を抜けてロッド収納部51に向けて延びる雄ネジ軸４を貫通させる必要から、平面視ドーナツ状である。更に、図13に見られるように、ロッド収納部51の上端及び下端にそれぞれ空気バネ52,53を配してもよい。

プレス加工処理後のラム１の上昇は、基本的に上述までの手順の逆になる。まず、シリンダ３がシリンダロッド32を伸ばしてシリンダ側係合ブロック33をカムブロック34に一致する加圧開始点まで上昇させる。ラム側係合ブロック13がシリンダ側係合ブロック33を避けるためには、シリンダ側係合ブロック33とカムブロック34とが加圧開始点で高さ方向の位置関係が一致している必要がある。こうして、シリンダ側係合ブロック33とカムブロック34とが同じ加圧開始点に揃ったところで、今度は雄ネジ軸４を逆転させるとラム１が前記雄ネジ軸４の逆転に従って上昇を始めると、上述までと逆に下傾斜縁345、中間縁344及び上傾斜縁343の順に摺接する過程で押し広げられてシリンダ側係合ブロック33を超え、ラム１を上昇させることができる。

シリンダ３によるシリンダロッド32の伸長から雄ネジ軸４の逆転開始までは、予め制御装置により設定したタイミングに従って連続させることができる。すなわち、本例のハイブリッド式プレス装置は、シリンダ３が作動してラム１にプレス圧を加え始めるタイミングから、プレス加工処理を終えてラム１を再び上方の待避位置まで上昇させるタイミングまでが決まっているので、例えばラム１が加圧開始点まで下降したタイミングから計って、シリンダ３の停止と雄ネジ時軸５の逆転とを自動的に制御装置が切り換えるようにするとよい。既述したように、ラム１の下降に際する雄ネジ軸５の停止とシリンダ３の作動との切換もタイミングに従って自動的に切り換えることができるので、本例のハイブリッド式プレス装置は、すべての手順をタイミングに従って円滑に切り換えることができる。

加圧手段は、図14及び図15に見られるように、上記例示と異なる構成にすることもできる。別例の加圧手段は、上記例示同様のラム側連結部とシリンダ側連結部とから構成されるが、ラム側連結部を構成するラム側係合ブロック16が常態として進退方向外向きに付勢されている点が相違する。このため、シリンダ側連結部を構成するカムブロック35は、係合鉤ローラ161に係合して前記ラム側係合ブロック16を進退方向内向きに引き寄せることができるように、前記係合鉤ローラ161を挟み込む一対の突起部を有する正面視U字状になっている（図15参照）。

ラム側連結部は、ラム１に設けた垂直方向のブロック貫通孔12（図14中、ブロック貫通孔12に連通するベース部材164の開口167を図示）と、前記ブロック貫通孔12の中心に向けて進退自在で、離反スプリング162（図15及び図17中図示略）により前記進退方向外向きに付勢された左右一対のラム側係合ブロック16,16とから構成される。ラム側係合ブロック16は、側縁から進退方向内向きに２本のアームを突出した平面視U字状で、各アーム先端に係合鉤ローラ161を設けて、前記係合鉤ローラ161及びアームにより平面視Ｌ字状の係合鉤を構成している。各ラム側係合ブロック16は、側方（図15中紙面直交方向）、上方（図15中紙面上方）及び進退方向背面方向（図15中右方又は左方）への移動を規制する保持部材163に囲まれ、ブロック貫通孔12に等しい平面視形状の開口167を設けたベース部材164に載せられ、互いが接近離反するように左右方向へ進退する。

別例のラム側係合ブロック16は、圧縮状態にある離反スプリング162により連結され、互いが離反する方向、すなわち進退方向外向きに付勢されている。また、離反スプリング162の伸縮に連動して一端から突出する長さを増減させる中心軸に検知板166を取り付け、離反スプリング162の伸縮をラム側係合ブロック16の移動として、前記検知板166を挟む一対の近接センサ165により検知板166を検知できるようにしている。これにより、ラム側係合ブロック16が離れているか、接近しているかを、左右いずれの近接センサ165が信号を出力するかにより容易に知ることができる。

シリンダ側連結部は、シリンダロッド32端に設けたシリンダ側係合ブロック33と、前記シリンダ側係合ブロック33のガイド面331に添わせるカムブロック35とから構成される。シリンダ側係合ブロック33は、シリンダロッド32と同じ水平断面方形であり、シリンダロッド32端に設けたシリンダ側係合ブロック33の前後側面をガイド面331としている。カムブロック35は、ベッド２（図１参照）に固定したチューブ固定部22に対して位置固定し、前記シリンダ側係合ブロック33を加圧手段の加圧開始点に位置させたときの前記ガイド面331に添わせている。ガイド面331を構成するシリンダ側係合ブロック33の前後面は、シリンダロッド32の前後面に連続し、ラム側係合ブロック16に係合するシリンダ側係合ブロック33の部位は、シリンダロッド32の左右側面から張り出して構成されている。

カムブロック35は、シリンダロッド32及びシリンダ側係合ブロック33にわたって連続する前後のガイド面331に摺接する板状ブロックで、左右対称な突起部を有する正面視U字状である。各突起部は、対向する内縁に、垂直方向に延在する係合縁352と、前記係合縁352上端から上方に向けて徐変に開くガイド傾斜縁353とを形成している。ガイド傾斜縁353の上端354は、進退方向に後退したラム側係合ブロック16の係合鉤ローラ161の間隔より広くなっており、ラム１が下降してくると確実に係合鉤ローラ161がガイド傾斜縁353に上方から当接するようにしている。このように、ラム側係合ブロック16の係合鉤ローラ161は、上方からまずガイド傾斜縁353に当接し、前記ガイド傾斜縁353に沿って進退方向内側に移動して係合縁352に係合し、前記進退方向内向きの前進状態が保持される。

別例のラム側連結部及びシリンダ側連結部は、次のように作動する。ラム１が上方に待避している段階では、図14及び図15に見られるように、ラム側係合ブロック16は、離反スプリング162の働きにより、互いが遠ざかるように進退方向外向きに後退している。ここで、ラム側係合ブロック16の対向する前縁の間隔Ｌrは、シリンダ側係合ブロック35の左右方向長さLsに等しくしているため、ラム１が下降してくると、シリンダ側係合ブロック33がブロック貫通孔12を通過する。ラム側係合ブロック16の対向する前縁の間隔Ｌrは、シリンダ側係合ブロック35の左右方向長さLs以上であればよい。

シリンダ側係合ブロック33がブロック貫通孔12を通過すると同時又は直後の段階では、ラム側係合ブロック16の係合鉤ローラ161がカムブロック35のガイド傾斜縁353に当接し、ラム１の下降に合わせて前記ガイド傾斜縁353から係合縁352に移って係合し、図16及び図17に見られるように、ラム側係合ブロック16が離反スプリング162に抗して接近する。この段階に至ると、ラム側係合ブロック16の対向する前縁の間隔Ｌrは、シリンダ側係合ブロック35の左右方向長さLsより小さくなり、シリンダ３がシリンダロッド32を縮めると、シリンダ側係合ブロック33がラム側係合ブロック16に上方から係合できるようなり、ラム１にプレス圧を加えることができる。

このとき、カムブロック35は、取付フランジ351によりチューブ固定部22に固着され、ベッド２に対して位置固定されているので、シリンダ側係合ブロック33に従って下降するラム側係合ブロック16の係合鉤ローラ161に対して相対的に移動しない。このため、前記ラム側係合ブロック16の係合鉤ローラ161の移動を妨げないように、カムブロック35の係合縁352は、シリンダロッド32の伸縮範囲より長くして、前記ラム側係合ブロック16の係合鉤ローラ161が係合縁352に係合したまま昇降できるようにしている。係合鉤ローラ161は、こうした係合縁352に沿った昇降に際して、移動抵抗を小さくする働きを有する。

ラム１による加圧を終えた後、概ね上述までの逆の手順を辿る。シリンダロッド32を伸ばしてシリンダ側係合ブロック33を加圧開始点まで上昇させた後、ラム１を上昇させ始めると、係合鉤ローラ161が係合縁352からガイド傾斜縁353に沿って上昇する過程で、ラム側係合ブロック16は、離反スプリング162の働きにより徐々に進退方向外向きに後退して、ラム側係合ブロック16の対向する前縁の間隔Ｌrを、シリンダ側係合ブロック35の左右方向長さLsに再び等しくし、ブロック貫通孔12を通じてシリンダ側係合ブロック33が下方に抜け出せるようにする。別例では、近接センサ165を利用してラム側係合ブロック16の移動を監視しているので、万一ラム側係合ブロック16が進退方向外向きに後退していない場合は、前記近接センサ165が検知板166を検知して信号を発し、外部に報知することができる。

１ ラム
11 プレス上型
12 ブロック貫通孔
13 ラム側係合ブロック
14 雄ネジ軸貫通部
15 落下防止柵
16 ラム側係合ブロック
２ ベッド
21 プレス下型
22 チューブ固定部
３ シリンダ
31 チューブ
32 シリンダロッド
33 シリンダ側係合ブロック
34 カムブロック
35 カムブロック
４ 雄ネジ軸
41 電気モータ
42 伝達シャフト
43 減速機
５ 雌ネジ部
51 ロッド収納部
52 空気バネ
53 空気バネ
54 雌ネジ部支持ブッシュ

Claims (2)

1. ラムの昇降手段と加圧手段とを分けたハイブリッド式プレス装置において、
   加圧手段は、ベッドに対してチューブが位置固定され、上方のラムに向けてシリンダロッドを突出させたシリンダの前記シリンダロッドにシリンダ側連結部を設け、ラムに設けたラム側連結部と前記シリンダ側連結部とを係合解除自在にしてなり、
   ラム側連結部は、ラムに設けた垂直方向のブロック貫通孔と、前記ブロック貫通孔の中心に向けて進退自在で、前記進退方向内向きに付勢されたラム側係合ブロックとから構成され、
   シリンダ側連結部は、前記ブロック貫通孔の内側で前進したラム側係合ブロックに係合し、前記ブロック貫通孔の内側で後退したラム側係合ブロックに係合しない水平断面のシリンダ側係合ブロックをシリンダロッド端に設けて構成され、
   シリンダ側係合ブロックは、ラム側係合ブロックに対向する側面を含んで垂直方向に延在するガイド面を形成し、ベッドに対して位置固定したカムブロックを、加圧手段の加圧開始点に位置させたときの前記ガイド面に添わせ、
   カムブロックは、垂直方向に延在し、シリンダ側係合ブロックの側面と面一又は前記側面より突出する中間縁と、前記中間縁上端から上方に向けて徐変に前記側面から引っ込む上傾斜縁と、前記中間縁下端から下方に向けて徐変に前記側面から引っ込む下傾斜縁とを有することを特徴とするハイブリッド式プレス装置。
2. ラムの昇降手段と加圧手段とを分けたハイブリッド式プレス装置において、
   加圧手段は、ベッドに対してチューブが位置固定され、上方のラムに向けてシリンダロッドを突出させたシリンダの前記シリンダロッドにシリンダ側連結部を設け、ラムに設けたラム側連結部と前記シリンダ側連結部とを係合解除自在にしてなり、
   ラム側連結部は、ラムに設けた垂直方向のブロック貫通孔と、前記ブロック貫通孔の中心に向けて進退自在で、前記進退方向外向きに付勢され、前記進退方向内向きに突出する平面視Ｌ字状の係合鉤を有するラム側係合ブロックとから構成され、
   シリンダ側連結部は、前記ブロック貫通孔の内側で前進したラム側係合ブロックに係合し、前記ブロック貫通孔の内側で後退したラム側係合ブロックに係合しない水平断面のラム側係合ブロックをシリンダロッド端に設けて構成され、
   ラム側係合ブロックは、ラム側係合ブロックに対向する側面を含んで垂直方向に延在するガイド面を形成し、ベッドに対して位置固定したカムブロックを、加圧手段の加圧開始点に位置させたときの前記ガイド面に添わせ、
   カムブロックは、垂直方向に延在し、ラム側係合ブロックの側面より控えた係合縁と、前記係合縁上端から上方に向けて徐変に開き、貫通孔から後退したラム側係合ブロックの係合鉤に進退方向外側に上端を突出させたガイド傾斜縁とを有することを特徴とするハイブリッド式プレス装置。

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