JP7495320B2 - 油圧バランサー及び成型装置 - Google Patents

Description

本発明は、油圧バランサー及び成型装置に関する。

成型装置としてのプレス装置は、上金型を上下動させるスライドと、下金型を固定保持するボルスタと、偏心部を有するエキセン軸と、エキセン軸の回転駆動を行う駆動機構と、エキセン軸の偏心部に一端部が連結されるコネクティングロッドと、コネクティングロッドの他端部をスライドに揺動可能に連結する連結ピンとを備えている。
そして、駆動機構がエキセン軸の回転駆動を行うと、エキセン軸の偏心部に連結されたコネクティングロッドは、他端部側の連結ピンを揺動支軸として一端部が周回運動を行う。その結果、コネクティングロッドの一端部側の周回運動における上下方向の変位が他端部側に伝達され、スライドが上下方向に沿った往復動作を行う。この上下方向に沿った往復動作における下死点位置において、上金型が下金型内のワークを加圧し、プレス加工を行っている。

プレス装置において、スライドに上下方向に沿った往復動作を伝えるエキセン軸、コネクティングロッド、連結ピン等の各部材は、部材間の隙間を生じうる。例えば、エキセン軸とコネクティングロッド間に隙間が存在する場合、スライドが上死点に位置する状態では隙間が下側に生じ、スライドが下死点方向に移動し負荷が作用する状態では隙間が上側に生じ得る。
このような場合、スライドは下死点近傍において、隙間位置が下側から上側に移行し、その際に部材間での衝突を生じて騒音や衝撃が発生していた。
これを回避するために、スライドに対して上方への圧力を付与する油圧シリンダ装置や作動油を一時的に貯留するアキュムレータ等を有するバランサーを搭載するプレス装置が知られている。バランサーは、例えば、油圧を利用してスライドに上方への支持圧を付与することで、部材を上方に寄せて、部材間での衝突による騒音や衝撃を抑制する（例えば、特許文献１参照）。

特許第４３４３７９９号公報

上記プレス装置では、バランサーがスライドに対して常に圧力が付与される。バランサーの支持圧に抗してスライドの下降動作を行われるため、プレス装置のエネルギー効率の悪化の原因となっていた。

また、スライドの上下ストロークが大きい場合やスライドのプレス動作が高速の場合、スライドの下死点におけるバランサーに作用する負荷が増大化する。例えば、大容量の特殊なアキュムレータを用いたバランサーにより支持圧を大きくしたプレス装置が知られている。しかし、大容量のアキュムレータは設計が難しく、調達が難しかった。

本発明は、成型装置のエネルギー効率の向上を図ることを目的とする。

本発明に係る油圧バランサーは、
成型装置のスライドにストローク方向の移動に抗する圧力を付与する油圧バランサーであって、シリンダと、前記シリンダ内でストローク方向に移動可能に格納されたピストンと、前記シリンダ内における、前記ピストンの前記ストローク方向の少なくとも一方の領域に充填され、前記領域に対して流出入可能とする作動油とを備え、前記ピストンが前記ストローク方向における第１可動範囲に位置するときに単位圧力当たりの前記作動油の流出入量が第１流量となり、前記ピストンが前記ストローク方向における前記第１可動範囲よりも死点に近い第２可動範囲に位置するときに単位圧力当たりの前記作動油の流出入量が前記第１流量よりも小さい第２流量となるように前記シリンダと前記ピストンとが構成されている。

また、本発明にかかる成型装置は、上記構成の油圧バランサーを備える構成となっている。

本発明によれば、成型装置のエネルギー効率の向上を図ることが可能となる。

本発明の第１実施形態に係るプレス装置のスライドの周辺の構成を示す図２のＩ－Ｉ線に沿った断面図である。 プレス装置のスライドの周辺の構成を示す平面図である。 油圧回路を含む油圧バランサーの全体構成図である。 横軸を時間、縦軸をスライドのストローク、プレス時にスライドに加わる負荷、油圧バランサーがスライドに加える圧力の各々の変化を示した線図である。 第２の実施形態に係る油圧バランサーの油圧回路を含む全体構成図である。 第３の実施形態に係る油圧バランサーの油圧回路を含む全体構成図である。 第４の実施形態に係る油圧バランサーの油圧回路を含む全体構成図である。

［第１の実施形態］
以下、本発明の第１の実施形態について図面を参照して詳細に説明する。
図１は本発明の第１の実施形態に係る油圧バランサー１３を搭載したプレス装置１０のスライド４の周辺の構成を示す図２のＩ－Ｉ線に沿った断面図、図２はプレス装置１０のスライド４の周辺の構成を示す平面図である。

［プレス装置：全体概略］
図１及び図２に示すように、成型装置としてのプレス装置１０は、装置の全体構成を支持するフレーム２と、フレーム２の上部に位置するクラウン１と、上金型を保持して上下往復動作を行うスライド４と、スライド４の下方で下金型を保持するボルスタ及びベッド（いずれも図示略）とを備えている。
プレス装置１０は、モータからクラッチ機構及びフライホィール（いずれも図示略）を介して回転駆動を行うクランク軸６を備え、当該クランク軸６には偏心部６１が設けられている。このクランク軸６の偏心部６１には、コネクティングロッド７の上端部が回転可能に連結され、当該コネクティングロッド７の下端部は、スライド４に設けられたスライドリストピン８に回転（揺動）可能に連結されている。

これにより、クランク軸６が回転駆動を行うと、コネクティングロッド７の上端部は、偏心部６１により周回運動を行う。一方、コネクティングロッド７は、下端部がスライドリストピン８を支軸として揺動可能であるため、コネクティングロッド７の上端部の周回運動における左右方向の変位はスライド４に伝達されず、周回運動の上下方向の変位のみがスライド４に伝達される。
従って、スライド４は、偏心部６１の偏心量の二倍と等しいストロークで上下方向に沿った往復動作を行う。スライド４は、上下方向に沿った１ストロークの往復動作における下死点を通過する際に、上金型が下金型に最も近接して、上金型と下金型との間でワークのプレス加工を行う。

スライド４の四隅には、四つのスライドギブ１１がボルト等で、それぞれ固定されている。この四つのスライドギブ１１には側方に突出した取付ボス１２がそれぞれ形成されている。
一方、フレーム２の四隅には、四基の油圧バランサー１３のシリンダ１４が適宜の手段で固定されている。油圧バランサー１３は、シリンダ１４内にピストン１５を擁し、ピストン１５から下方に延出されたピストンロッド１５４の下端部がスライド４のスライドギブ１１の取付ボス１２に対して上方から連結されている。
また、各シリンダ１４から流出する作動油を給排する油給排部としてのアキュムレータ２０も取付バンド２１等の適宜の手段で、フレーム２に取り付けられている。

プレス装置１０は、プレス動作の制御を行う制御装置９０を備えている。プレス動作の際には、制御装置９０は、スライド４の上死点近傍から下降動作を開始し、１ストロークの往復上下動を行って、プレス動作を行うように、モータ又はクラッチ機構に対して動作制御を行う。
このとき、制御装置９０は、スライド４が１ストローク分の往復上下動を行った後に、上死点近傍でスライド４を停止させる。

［油圧バランサー：全体概略］
図３は油圧回路１６を含む油圧バランサー１３の全体構成図であり、シリンダ１４を断面で図示している。
油圧バランサー１３は、前述したように、フレーム２の四隅のそれぞれに設けられている。
各油圧バランサー１３は、シリンダ１４と、当該シリンダ１４内にストローク方向（上下方向）に移動可能に格納されたピストン１５と、シリンダ１４内における、ピストン１５のストローク方向の両側となる下側領域Ｒｄ及び上側領域Ｒｕに充填され、各領域Ｒｄ，Ｒｕに対して流出入可能とする作動油と、下側領域Ｒｄと上側領域Ｒｕの間の作動油の流通を行う油圧回路１６とを備えている。

［油圧バランサー：シリンダ及びピストン］
シリンダ１４は、その中心線を鉛直上下方向（以下、上下方向という）に向けた状態で前述したフレーム２に固定された略円筒体であり、上端部側は閉塞され、下端部側は開口されている。
ピストン１５は、シリンダ１４内部において、上下方向をストローク方向として往復可能に格納されている。ピストン１５は、外周にオイルシールが設けられ、シリンダ１４の内壁に対して高いシール性を維持しており、ピストン１５とシリンダ１４の隙間から下側領域Ｒｄと上側領域Ｒｕとの間の作動油の流通が行われないようになっている。

シリンダ１４の内部は、上端部から上下方向全長のおおむね三分の二程度の範囲までが内径が大きな拡径領域１４１となっており、それより下側は内径が小さな縮径領域１４２となっている（拡径領域１４１の内径ｒｌ＞縮径領域１４２の内径ｒｓ）。ピストン１５は、拡径領域１４１及び縮径領域１４２内を上下に移動可能に配置され、拡径領域１４１及び縮径領域１４２を前述した上側領域Ｒｕと下側領域Ｒｄとに区画する。
また、縮径領域１４２の開放端部（下端部）近傍には、後述するピストンロッド１５４に対するシール用のスリーブ１４３が設けられ、シリンダ１４の下端部からの作動油の漏出が防止されている。

ピストン１５は、拡径領域１４１の内径に略等しい外径を有する大径部１５１と、大径部１５１の下側に設けられた縮径領域１４２の内径に略等しい外径を有する小径部１５２と、小径部１５２の下端部から下方に向かって外径が漸減的に縮小するテーパ部１５３と、テーパ部１５３の下側に設けられたテーパ部１５３よりさらに小径なピストンロッド１５４とを備え、これらが同心且つ一体的に構成されている。
ピストンロッド１５４は、縮径領域１４２の開放端部からシリンダ１４の外部下方に延出されており、その下端部はスライド４に設けられた取付ボス１２に固定的に連結されている。このため、スライド４とピストン１５とは、同一のストローク方向に沿って連動してストローク動作を行う。

シリンダ１４には、縮径領域１４２の下端部内周からシリンダ１４の外部に通じる作動油の第一の流通口１４４と、拡径領域１４１の下端部内周からシリンダ１４の外部に通じる作動油の第二の流通口１４５と、拡径領域１４１の上端部からシリンダ１４の外部に通じる作動油の第三の流通口１４６とが設けられている。

［油圧バランサー：油圧回路］
以下、油圧回路１６の各構成について説明する。
上記第一の流通口１４４は、そのシリンダ１４の外部出口が第一の油圧経路１６１に接続されており、第二の流通口１４５は、そのシリンダ１４の外部出口が第二の油圧経路１６２に接続されており、第三の流通口１４６は、そのシリンダ１４の外部出口が第三の油圧経路１６３に接続されている。
第一～第三の油圧経路１６１，１６２，１６３は、前述したシリンダ１４内における上側領域Ｒｕと下側領域Ｒｄの間の作動油の流通を行うための経路を構成する。

第三の油圧経路１６３は、油圧供給源１６４に接続されており、当該油圧供給源１６４から第三の流通口１４６に到るまでの間に、切替弁１６５、逆止弁１６６、安全弁１６７、圧力計１６８、シャットオフバルブ１６９、アキュムレータ２０が順番に設けられている。
以下、第三の油圧経路１６３において、油圧供給源１６４側を「上流側」、第三の流通口１４６側を「下流側」という。

第一の油圧経路１６１は、逆止弁１６６よりも下流側であって安全弁１６７と同位置で第三の油圧経路１６３に接続されている。
第二の油圧経路１６２は、第一の油圧経路１６１よりも下流側であって圧力計１６８と同位置で第三の油圧経路１６３に接続されている。また、第二の油圧経路１６２は、第三の油圧経路１６３に至るまでの途中区間が二又に分岐しており、一方の分岐経路には逆止弁１７０、他方の分岐経路には絞り弁１７１が設けられている。

油圧供給源１６４は、作動油の貯留部と油圧ポンプなどで構成されており、当該油圧供給源１６４は、四基の油圧バランサー１３で共用することができる。
逆止弁１６６は、第三の油圧経路１６３において、油圧供給源１６４側への作動油の逆流を防止する。
圧力計１６８は、第三の油圧経路１６３内の作動油の圧力を検出し、前述した制御装置９０に入力する。切替弁１６５は、常閉式であり、制御装置９０が圧力計１６８によって第三の油圧経路１６３内の圧力が目標圧力を維持するように、必要時に切替弁１６５を開いて油圧供給源１６４から経路内へ作動油を供給する。
安全弁１６７は、常閉式であって、第三の油圧経路１６３内で予め定められた異常値となる高圧状態に至ると開放され、第三の油圧経路１６３内の作動油を図示しない貯留部に戻す。

シャットオフバルブ１６９は、遮断部として機能し、手動操作に応じて作動油の流通と制止を切り替えることができる。前述したように、第一～第三の油圧経路１６１，１６２，１６３は、シリンダ１４内の上側領域Ｒｕと下側領域Ｒｄの間の作動油の流通を行うが、シャットオフバルブ１６９が閉じられると、作動油の流通が阻止され、ピストン１５をストローク方向について固定することができる。

アキュムレータ２０は、第三の油圧経路１６３内において作動油が規定の圧力を超えると作動油の受け入れを行い、規定の圧力より低下すると受け入れた作動油を第三の油圧経路１６３に戻す働きを行う。
ピストン１５は、ストローク動作を行うと、ストローク方向の位置によっては、上側領域Ｒｕの作動油の流入出量と下側領域Ｒｄの作動油の流入出量とが一致しない場合があり、そのような場合に、第三の油圧経路１６３内で過剰となる作動油を受け入れ、或いは、第三の油圧経路１６３内で不足となる作動油を戻す。

第二の油圧経路１６２の逆止弁１７０は、第三の油圧経路１６３から第二の流通口１４５への作動油の流通を可能とし、逆方向の流通を阻止する。
第二の油圧経路１６２の絞り弁１７１は、第三の油圧経路１６３と第二の流通口１４５との間の作動油の流通に対して所定の流動抵抗を付与する。
つまり、第三の油圧経路１６３から第二の流通口１４５へ作動油が流通する場合には、逆止弁１７０を通じて抵抗なく作動油が移動し、第二の流通口１４５から第三の油圧経路１６３へ作動油が流通する場合には、絞り弁１７１を介して流動抵抗を受けながら作動油が移動する。

［油圧バランサー：ピストンのストローク方向の位置と油圧回路の働きについて］
油圧バランサー１３は、図３のように、スライド４から下方の荷重Ｗを受けており、ピストン１５の小径部１５２の下端部がシリンダ１４の縮径領域１４２の上端部に達していない状態で下降している場合には、下側領域Ｒｄ内の作動油は、主に、第一の油圧経路１６１から第三の油圧経路１６３を通じて上側領域Ｒｕに移動する。この場合のシリンダ１４内の作動油が受ける単位圧力当たりの流量を「第１流量」とする。

この段階では、下側領域Ｒｄ内でピストン１５は、大径部１５１の断面積（ストローク方向に垂直な断面積）からピストンロッド１５４の断面積を減じた面積に比例した流出量で作動油を下側領域Ｒｄから排出し、大径部１５１の断面積に比例した流出量で作動油を上側領域Ｒｕ内に吸引するので、アキュムレータ２０から足りない作動油が排出される。

一方、油圧バランサー１３において、図３の二点鎖線のように、ピストン１５の小径部１５２の下端部がシリンダ１４の縮径領域１４２の上端部に達してからは、大径部１５１の下側の拡径領域１４１内の作動油は縮径領域１４２側に移動することが困難で、第二の油圧経路１６２から第三の油圧経路１６３を通じて上側領域Ｒｕに移動する。また、小径部１５２の下側の縮径領域１４２内の作動油は、第一の油圧経路１６１から第三の油圧経路１６３を通じて上側領域Ｒｕに移動する。
このとき、拡径領域１４１内の作動油は、第二の油圧経路１６２の絞り弁１７１を通じて流通するので、作動油はシリンダ１４内で受ける単位圧力当たりの流量が前述した「第１流量」よりも小さい「第２流量」となる。

なお、「第１流量」及び「第２流量」における「単位圧力」とは、特定の圧力値を示すものではなく、「第１流量」及び「第２流量」において、同じ圧力を受けている場合の流量であることを示すものに過ぎない。

「第２流量」で作動油が流通する場合、ピストン１５に連結されたスライド４には、「第１流量」で作動油を排出していた場合よりも、下降動作に抗する上方への大きな圧力が付与される。
なお、この時、スライド４に付与される下降動作に抗する上方への圧力の大きさは、絞り弁１７１の単位圧力当たりの通過可能な流量によって決まる。

また、「第２流量」で作動油が流通する場合には、下側領域Ｒｄ内でピストン１５は、大径部１５１の断面積からピストンロッド１５４の断面積を減じた面積に比例した流出量で作動油を下側領域Ｒｄから排出し、大径部１５１の断面積に比例した流出量で作動油を上側領域Ｒｕ内に吸引するので、アキュムレータ２０から足りない作動油が排出される。

油圧バランサー１３は、スライド４がストローク範囲の下死点近傍に至る際の、コネクティングロッド７、クランク軸６、スライドリストピン８、スライド４等の間に生じ得る隙間等に起因して発生する部材間の衝突による騒音や衝撃を抑制するために設けられている。
このため、油圧バランサー１３は、スライド４の下死点の手前の所定の範囲から下死点までの間に、下降動作に抗する上方への圧力を付与する。

従って、スライド４が上死点に位置する場合に、ピストン１５の大径部１５１の上端部がシリンダ１４の拡径領域１４１の上端部よりも低位置となり、スライド４の下死点の手前の所定位置において、ピストン１５の小径部１５２の下端部がシリンダ１４の縮径領域１４２の上端部にストローク方向について合致し、スライド４の下死点において、ピストン１５の大径部１５１の下端部がシリンダ１４の第二の流通口１４５よりも高位置となるように設定されている。
なお、以下の説明では、ピストン１５の小径部１５２の下端部がシリンダ１４の縮径領域１４２の上端部に合致する位置を「転換点Ｔ」とする。
また、上記「スライド４の下死点の手前の所定位置」は、例えば、スライド４の下死点より手前であって、スライド４のストローク幅の３分の１以下の範囲内となる位置とすることが好ましい。

また、スライド４が下死点を通過して上昇に転じると、油圧バランサー１３では、ピストン１５も上昇に転じる。この場合、転換点Ｔに達するまでは、第三の油圧経路１６３から第一の油圧経路１６１及び第二の油圧経路１６２を通じて下側領域Ｒｄ内に作動油が流入する。
このとき、第二の油圧経路１６２では、逆止弁１７０が設けられた経路から作動油が流通するので抵抗を受けず、第一の油圧経路１６１及び第二の油圧経路１６２により、「第１流量」にほぼ等しい流量で下側領域Ｒｄ内に作動油が流入する。
従って、スライド４は、油圧バランサー１３から殆ど上昇に抗する圧力を受けることなく上昇を行う。

また、この段階では、下側領域Ｒｄ内でピストン１５は、大径部１５１の断面積（ストローク方向に垂直な断面積）からピストンロッド１５４の断面積を減じた面積に比例した流入量で作動油が下側領域Ｒｄに流入し、大径部１５１の断面積に比例した流出量で作動油が上側領域Ｒｕから排出されるので、第三の油圧経路１６３において過剰となる作動油がアキュムレータ２０に蓄積される。

油圧バランサー１３は、上述したシリンダ１４及びピストン１５の構造により、ピストン１５がストローク方向における第１可動範囲（上死点（スライド４の上死点と一致）から転換点Ｔまでの範囲）に位置するときに規定圧力当たりの作動油の流出入量が第１流量となり、ピストン１５のストローク方向における第１可動範囲よりも下死点側に近い第２可動範囲（転換点Ｔから下死点（スライド４の下死点と一致）までの範囲）に位置するときに規定圧力当たりの作動油の流出入量が第１流量よりも小さい第２流量となるように構成されている。

［プレス装置の動作］
プレス装置１０のプレス加工時の動作を図１～図４に基づいて説明する。図４は横軸を時間、縦軸をスライド４のストローク、プレス時にスライド４に加わる負荷、油圧バランサー１３がスライド４に加える圧力の各々の変化を示した線図である。

制御装置９０は、モータ又はクラッチ機構を制御して、スライド４を上死点又は上死点を幾分通過した位置を起点として、スライド４のストローク動作を行う。一回のプレス動作につき、スライド４は、起点から下死点を通過して起点に戻るまでの一往復のストローク動作が行われる。
即ち、制御装置９０は、スライド４が上死点より手前の位置で停止しないで上死点又は上死点を幾分通過した位置で停止するように制御を行っている。

スライド４とその他の部材の隙間に起因する衝突による騒音や衝撃は、スライド４の負荷が増加する下死点又は下死点の手前の位置で生じる。
油圧バランサー１３の転換点Ｔは、ピストン１５の形状に応じて調整可能であり、スライド４の負荷の上昇が開始される位置かそれよりも幾分手前側に設定されており、図４の線図に示すように、スライド４の負荷の上昇よりも幾分早い時点で、油圧バランサー１３による上方への圧力がスライド４に付与される。
油圧バランサー１３によるスライド４に対する上方への圧力は、スライド４の下死点到達まで継続する。
そして、スライド４が下死点を通過すると、油圧バランサー１３によるスライド４に対する圧力が減少する。
これにより、スライド４とその他の部材の隙間に起因する衝突が抑制され、騒音や衝撃も低減することができる。

図４において、従来の油圧バランサーによるスライド４に対する圧力も線図で示している。この従来の油圧バランサーでは、アキュムレータにより作動油の排出圧力を利用して、スライド４に対する上方への圧力を付与している。このため、従来の油圧バランサーは、スライド４のストロークの全範囲でスライド４に対する上方への圧力が付与される構成となっている。従って、スライド４の下降開始から下死点近傍までのスライド４等の隙間に起因する衝突が生じない区間でも、スライド４に対する上方への圧力が駆動源に対して負荷となり、エネルギー効率を低下させている。

これに対して、油圧バランサー１３の場合には、転換点Ｔを適正に設定することで、スライド４等の隙間に起因する衝突が生じ得る区間に限定してスライド４に対する圧力を付与することができるので、不要な区間でスライド４に圧力を付与することを回避でき、スライド４の駆動源に対する負荷を低減し、エネルギー効率を向上させている。

また、前述したように、制御装置９０は、一回のプレス動作において、スライド４を上死点又は上死点を幾分通過した位置で停止し、次回のプレス動作を同位置から開始するように動作制御を行っている。
従来の油圧バランサーは、ストローク範囲の全体でスライド４に上方の圧力を付与するが、油圧バランサー１３は、下死点周辺に限定してスライド４に圧力を付与している。
このため、スライド４を上死点又は上死点を幾分通過した位置でプレス動作を開始するように制御すると、従来の油圧バランサーは、スライド４の下降に抗する圧力を付与するため、駆動源の出力が大きい。一方、油圧バランサー１３は、上死点又は上死点を幾分通過した位置では圧力を付与しないので、駆動源の出力を小さくすることが可能である。

［第１の実施形態の技術的効果］
以上のように、プレス装置１０の油圧バランサー１３は、ピストン１５が上死点から下死点に向かうストローク方向における第１可動範囲に位置するときに単位圧力当たりの作動油の流出入量が第１流量となり、ピストン１５の上死点から下死点に向かうストローク方向における第１可動範囲よりも下死点に近い第２可動範囲に位置するときに単位圧力当たりの作動油の流出入量が前記第１流量よりも小さい第２流量となるようにシリンダ１４とピストン１５とが構成されている。

このため、下死点側の第２可動範囲に限定してスライド４に上方への圧力を付与することができ、スライド４とその他の部材の衝突による騒音や衝撃を低減しつつ不要な範囲での圧力付与を回避することができるので、スライド４の駆動源に対する負荷を低減し、エネルギー効率を向上することが可能となる。
また、油圧バランサー１３は、従来の油圧バランサーと異なり、駆動源の出力を小さくすることができるので、駆動源そのものの小型化を図ることが可能となる。

また、油圧バランサー１３は、従来の油圧バランサーと異なり、アキュムレータの排出圧力によりスライド４に対する上方への圧力を付与する構成ではなく、シリンダ１４内の作動油の移動によって生じる圧力を付与する構成であるため、スライドの上下ストロークの拡大やスライドのプレス動作の高速化等の要求がある場合でも、大型のアキュムレータを不要とし、より簡易且つ製造が容易な構成からなる油圧バランサーを提供することが可能である。

また、油圧バランサー１３は、第２可動範囲（転換点Ｔから下死点までの範囲）が、ピストン１５のストローク幅の下死点を含む３分の１以下の範囲としている。従って、スライド４とその他の部材の衝突を生じ得るスライド４のストローク範囲の区間を網羅しつつ、スライド４に対する圧力付与を行う範囲の適正化を図ることが可能である。

また、油圧バランサー１３は、シリンダ１４内における、ピストン１５のストローク方向の下側領域Ｒｄ（一方の領域）と上側領域Ｒｕ（他方の領域）とを結ぶ作動油の第一～第三の油圧経路１６１，１６２，１６３を備えているので、下側領域Ｒｄと上側領域Ｒｕとの間で作動油を循環させることができ、アキュムレータ２０側への作動油の流通量を低減することができ、小型のアキュムレータ２０を使用することが可能である。

また、油圧バランサー１３は、ピストン１５の上側領域Ｒｕ及び下側領域Ｒｄに対して作動油の流出入を遮断した状態に切り替え可能なシャットオフバルブ１６９を備えているので、メンテナンスや金型等の部材の交換等の作業の際に、スライド４を任意の位置で固定することができる。
また、図１に示す符号２４のように、スライド４の下側に配置して、スライド４の下降移動を規制する移動止めを設けてもよい。この移動止め２４は。スライド４の下側のいずれかの位置に置いて下降を規制可能な強度を有するものであれば構造については限定されない。移動止め２４は、アクチュエーターを用いてスライド４の下降を規制可能な位置と下降を妨げない位置とに位置切り替え可能としても良いし、作業者が所定の位置に設置又は除去する構成としても良い。

また、油圧バランサー１３は、シリンダ１４から流出する作動油を給排するアキュムレータ２０を備えるので、シリンダ１４内の上側領域Ｒｕの作動油の流入出量と下側領域Ｒｄの作動油の流入出量とが異なる場合でも、作動油を吸収して安定した動作を維持することが可能である。

また、プレス装置１０は、スライド４を上死点又は上死点を幾分通過した位置にオーバーランさせて停止させる制御装置９０を備えている。従来の油圧バランサーでは上死点手前で停止させるのも許容しているため、仮に上死点手前で停止した場合、この位置から起動させると一旦スライドを上昇させた後、上死点を通過させて下降することになる。従って、最も加速度の大きい上死点を通過することになると共にバランサー力に抗して作動させるため、加振力が大きくなる。一方、油圧バランサー１３を設けるプレス装置１０の場合には、上死点又は上死点を幾分通過した位置で停止させると共に同位置で起動するため、起動時に加速度の最も大きい上死点を通過せず、更にスライド４の移動に抗する圧力が付与されないので、プレスに作用する加振力を小さくすることが可能である。

［第２の実施形態］
以下、本発明の第２の実施形態について図面を参照して詳細に説明する。
図５は本発明の第２の実施形態に係る油圧バランサー１３Ａの油圧回路１６Ａを含む全体構成図である。
以下の説明では、油圧バランサー１３Ａについて、油圧バランサー１３と異なる点について主に説明し、実質的に同一の構成については同符号を付して重複する説明は省略する。

油圧バランサー１３Ａは、スライド４の取付ボス１２を下側から支えて、下降するスライド４に抗して上方への圧力を付与する構成となっている。
即ち、油圧バランサー１３Ａは、ピストン１５Ａの上端部がシリンダ１４Ａから外部（上方）に突出し、当該ピストン１５Ａの上端部が取付ボス１２の下側から固定的に連結され、圧力付与を行う。このため、シリンダ１４内には作動油が流入出する上側領域Ｒｕが存在せず、下側領域Ｒｄのみに対して作動油の流入出が行われる。

上記シリンダ１４Ａは、中心軸が鉛直上下方向に平行な状態でプレス装置のフレームに固定支持され、シリンダ１４Ａの上端が開放され、下端が閉塞されている。シリンダ１４Ａは、内部に拡径領域１４１と縮径領域１４２とを備え、拡径領域１４１の上端部は開放され、縮径領域１４２の下端部は閉塞されている。
また、拡径領域１４１の開放端部近傍には、ピストン１５Ａに対するシール用のスリーブ１４３Ａが設けられ、シリンダ１４Ａの上端部からの作動油の漏出が防止されている。

ピストン１５Ａは、大径部１５１と小径部１５２とテーパ部１５３とを有し、テーパ部１５３の下端部にピストンロッドは設けられていない。
シリンダ１４Ａには、縮径領域１４２の下端部内周からシリンダ１４の外部に通じる作動油の第一の流通口１４４と、拡径領域１４１の下端部内周からシリンダ１４の外部に通じる作動油の第二の流通口１４５とが設けられている。

油圧回路１６Ａは、前述した油圧回路１６と比較した場合、第三の油圧経路１６３Ａがアキュムレータ２０を終端としている点のみが異なっている。

上記油圧バランサー１３Ａでは、スライド４が上死点に位置する場合に、ピストン１５Ａの大径部１５１の下端部がシリンダ１４Ａの拡径領域１４１の下端部よりも高位置となり、転換点Ｔにおいてピストン１５Ａの小径部１５２の下端部がシリンダ１４Ａの縮径領域１４２の上端部にストローク方向について合致し、スライド４の下死点において、ピストン１５Ａの大径部１５１の下端部がシリンダ１４Ａの第二の流通口１４５よりも高位置となるように設定されている。

この油圧バランサー１３Ａは、プレス動作時において、スライド４が上死点を幾分通過した起点から下降を開始すると、第一の油圧経路１６１から下側領域Ｒｄ内の作動油が外部に排出され、第三の油圧経路１６３Ａを通じてアキュムレータ２０内に流入する。
そして、スライド４の下降に伴い、ピストン１５Ａが転換点Ｔに到達すると、縮径領域１４２内の作動油は第一の油圧経路１６１から排出されるが、拡径領域１４１内であって下側領域Ｒｄ内の作動油は第二の油圧経路１６２から排出される。従って、絞り弁１７１により大きな流動抵抗が生じ、下降するスライド４に抗する圧力が付与される。
さらに、スライド４が下死点を通過すると、アキュムレータ２０内に蓄積された作動油がシリンダ１４Ａ内に戻される。この場合には、絞り弁１７１を介さずに第一の油圧経路１６１及び第二の油圧経路１６２を作動油が通過するので、スライド４に圧力が付与されず、円滑に上昇させることができる。

この油圧バランサー１３Ａも、ピストン１５Ａが上死点から下死点に向かうストローク方向における第１可動範囲に位置するときに単位圧力当たりの作動油の流出入量が第１流量となり、ピストン１５Ａの上死点から下死点に向かうストローク方向における第１可動範囲よりも下死点に近い第２可動範囲に位置するときに単位圧力当たりの作動油の流出入量が前記第１流量よりも小さい第２流量となるようにシリンダ１４Ａとピストン１５Ａとが構成されている。
このため、油圧バランサー１３Ａは、前述した油圧バランサー１３と同一の技術的効果を得ることが可能である。

なお、この油圧バランサー１３Ａは、スライド４の下降当初からアキュムレータ２０に作動油が流入するので、アキュムレータ２０の排出圧がスライド４に作用している。しかし、油圧バランサー１３Ａは、スライド４の下死点近傍で付与する圧力は、専ら、絞り弁１７１を通過する作動油から得る構造なので、アキュムレータ２０は、排出圧力が小さいものを使用することが出来るため、スライド４のストローク範囲の全域における下方への圧力付与によるエネルギー損失を最小限に抑えることができる。

［第３の実施形態］
以下、本発明の第３の実施形態について図面を参照して詳細に説明する。
図６は本発明の第３の実施形態に係る油圧バランサー１３Ｂの油圧回路１６Ｂを含む全体構成図である。
以下の説明では、油圧バランサー１３Ｂについて、油圧バランサー１３と異なる点について主に説明し、実質的に同一の構成については同符号を付して重複する説明は省略する。

油圧バランサー１３Ｂは、ピストンロッド１５４，１５４Ｂが上下に延出されているので、スライド４の取付ボス１２を上側と下側のいずれから支えることも可能となっている。
なお、ピストンロッド１５４，１５４Ｂは、いずれか一方のみを設ける構成としても良い。

上記油圧バランサー１３Ｂのシリンダ１４Ｂは、中心軸が鉛直上下方向に平行な状態でプレス装置のフレームに固定支持され、シリンダ１４Ｂの上端と下端がそれぞれ開放されている。シリンダ１４Ｂは、内部に中央に拡径領域１４１を備え、その下側と上側とに縮径領域１４２，１４２Ｂを備えている。
縮径領域１４２の下端部と縮径領域１４２Ｂの上端部は開放されている。
また、縮径領域１４２の下端部側の開放端部と縮径領域１４２Ｂの上端部側の開放端部とには、それぞれシール用のスリーブ１４３，１４３Ｂが設けられている。

ピストン１５Ｂは、大径部１５１の下側に小径部１５２とテーパ部１５３とピストンロッド１５４とを有し、さらに、大径部１５１の上側に小径部１５２Ｂ、その上側にテーパ部１５３Ｂ、その上側にピストンロッド１５４Ｂとを有しており、これらが同心且つ一体的に形成されている。
なお、小径部１５２Ｂの外径は、小径部１５２と等しく、縮径領域１４２Ｂの内径に略等しくなっている。
また、テーパ部１５３Ｂは、テーパ部１５３と外径が等しく且つ上方に向かって縮径している。
ピストンロッド１５４Ｂは、ピストンロッド１５４と外径が等しくなっている。
なお、小径部１５２Ｂと小径部１５２、テーパ部１５３Ｂとテーパ部１５３、ピストンロッド１５４Ｂとピストンロッド１５４は、いずれも外径が等しいことは必須ではないので、各々の外径は異なっていても良い。

シリンダ１４Ｂには、縮径領域１４２の下端部内周からシリンダ１４の外部に通じる作動油の第一の流通口１４４、拡径領域１４１の下端部内周からシリンダ１４の外部に通じる作動油の第二の流通口１４５、拡径領域１４１の上端部内周からシリンダ１４の外部に通じる作動油の第三の流通口１４６、縮径領域１４２Ｂの上端部内周からシリンダ１４の外部に通じる作動油の第四の流通口１４７Ｂが設けられている。

油圧回路１６Ｂは、前述した油圧回路１６と比較した場合、第三の流通口１４６に接続される第三の油圧経路１６３Ｂは、第三の流通口１４６の手前で途中区間が二又に分岐しており、一方の分岐経路には逆止弁１７３Ｂ、他方の分岐経路には絞り弁１７４Ｂが設けられている。
また、第四の流通口１４７Ｂと第三の油圧経路１６３Ｂとを接続する第四の油圧経路１７２Ｂが設けられている。

上記油圧バランサー１３Ｂでは、スライド４が上死点を幾分通過する位置から下降を開始し、下死点を通過するまでの動作は、油圧バランサー１３と同一である。
そして、スライド４が上昇を開始すると、上側領域Ｒｕ内の作動油は、第四の油圧経路１７２Ｂから排出される。ピストン１５Ｂは、大径部１５１の上側と下側とで断面積がほぼ等しいので、下側領域Ｒｄからの作動油の流入出量と上側領域Ｒｕからの作動油の流入出量とがほぼ一致し、アキュムレータ２０には殆ど流入出されないので、より容量が小さいものを使用することができる。

そして、スライド４が上死点近傍に達して、小径部１５２Ｂの上端部が上側の縮径領域１４２Ｂの下端部とストローク方向について合致した高さに至ると、縮径領域１４２Ｂ内の作動油は、第四の油圧経路１７２Ｂから排出されるが、拡径領域１４１内であって上側領域Ｒｕ内の作動油は、第三の油圧経路１６３Ｂの絞り弁１７４Ｂを通じて排出される。このため、スライド４の上死点近傍において、上昇に抗して圧力が付与される。

上記油圧バランサー１３Ｂは、上昇するスライドのストローク方向について、上死点側にも、小径部１５２Ｂの上端部が上側の縮径領域１４２Ｂの下端部とストローク方向について合致した高さに至る位置から上死点までの間にも第２可動範囲が設けられ、当該第２可動範囲では、絞り弁１７４Ｂにより作動油の流入出量が第１流量よりも小さい第２流量となるように構成されている。
このため、スライド４の上死点近傍において、上昇に抗して圧力が付与され、スライド４のブレーキを補助して、適正な目標位置にスライド４を停止させることが可能となる。

［第４の実施形態］
以下、本発明の第４の実施形態について図面を参照して詳細に説明する。
図７は本発明の第４の実施形態に係る油圧バランサー１３Ｃの油圧回路１６Ｃを含む全体構成図である。
以下の説明では、油圧バランサー１３Ｃについて、油圧バランサー１３と異なる点について主に説明し、実質的に同一の構成については同符号を付して重複する説明は省略する。

上記油圧バランサー１３Ｃのシリンダ１４Ｃは、拡径領域１４１と縮径領域１４２とを備え、さらに、拡径領域１４１の底面部に有底円形穴状の補助領域１４８Ｃが形成されている。この補助領域１４８Ｃの上端部は開放されており、鉛直上下方向に沿って形成されている。

ピストン１５Ｃは、大径部１５１、小径部１５２、テーパ部１５３、ピストンロッド１５４を有し、さらに、大径部１５１の下面に丸棒状の補助ピストン１５５Ｃを有している。補助ピストン１５５Ｃは、小径部１５２よりもストローク方向の長さが短くなっている。
補助ピストン１５５Ｃと補助領域１４８Ｃは、平面視で配置が一致しており、補助ピストン１５５Ｃの外径と補助領域１４８Ｃの内径とが略等しく、補助ピストン１５５Ｃを補助領域１４８Ｃに挿入可能となっている。
シリンダ１４Ｃには、補助領域１４８Ｃの下端部からシリンダ１４の外部に通じる作動油の第五の流通口１４９Ｃが設けられている。

油圧回路１６Ｃは、前述した油圧回路１６と比較した場合、第五の流通口１４９Ｃに接続される第五の油圧経路１７５Ｃが設けられている。当該第五の油圧経路１７５Ｃは、途中区間が二又に分岐しており、一方の分岐経路には逆止弁１７６Ｃ、他方の分岐経路には絞り弁１７７Ｃが設けられている。

上記油圧バランサー１３Ｃでは、スライド４が上死点を幾分通過する位置から下降を開始し、下死点手前の転換点Ｔにおいて、ピストン１５Ｃの小径部１５２の下端部が縮径領域１４２の上端部に達してスライド４の下降動作に抗する圧力が付与される。
さらに、スライド４が下降すると第二転換点Ｔ２において、補助ピストン１５５Ｃの下端部が補助領域１４８Ｃの上端部に挿入され、補助領域１４８Ｃ内の作動油が絞り弁１７７Ｃを通じて排出され、スライド４の下降動作に抗するさらなる圧力が付与される。
その後、下死点を通過したスライド４は、逆止弁１７０，１７６Ｃを通じて作動油がシリンダ１４Ｃ内に流入するので、上昇するスライド４に抗する圧力が生じることなく上昇する。

上記油圧バランサー１３Ｃは、補助ピストン１５５Ｃと補助領域１４８Ｃを設けることで、下降するスライド４に対して、下死点に到達するまでに二段階で下降するスライド４に抗して圧力を付与することが可能となる。
これにより、漸増的にスライド４に抗して圧力を付与することで、スライド４の勢いを漸減的に減少させて、スライド４とその他の部材の衝突をより効果的に回避し、騒音や衝撃をさらに低減することが可能となる。

なお、油圧バランサー１３Ｃでは、補助ピストン１５５Ｃを小径部１５２よりも短くして、小径部１５２に遅れて補助領域１４８Ｃに挿入させる構成を例示したが、補助ピストン１５５Ｃを小径部１５２よりも長くして、小径部１５２よりも先に補助領域１４８Ｃに挿入させる構成としても良い。
また、長さが異なる複数の補助ピストン１５５Ｃ及び補助領域１４８Ｃを設け、さらに、多段階的にスライド４に抗する圧力を付与する構成としても良い。

［その他］
上記各実施形態では、スライド４のストローク方向が上下方向に平行である場合を例示したが、ストローク方向については任意に変更可能である。その場合、スライド４の下死点とは、一対の金型を互いに接近させる方の死点を示すものとする。
なお、上記実施形態では、各油圧バランサーをプレス装置に適用した例を示したが、これに限定されない。例えば、上記各油圧バランサーは、スライドが往復動作を行う射出成型装置等の他の成型装置にも適用可能である。このような成型装置の場合には、スライドの死点到達時に金型が閉じた状態で成型が行われるが、拘束での金型の衝突を回避し、金型の保護を図ることが可能である。

２ フレーム
４ スライド
６ クランク軸
７ コネクティングロッド
８ スライドリストピン
１０ プレス装置（成型装置）
１１ スライドギブ
１２ 取付ボス
１３，１３Ａ，１３Ｂ，１３Ｃ 油圧バランサー
１４，１４Ａ，１４Ｂ，１４Ｃ シリンダ
１４１ 拡径領域
１４２，１４２Ｂ 縮径領域
１４４ 第一の流通口
１４５ 第二の流通口
１４６ 第三の流通口
１４７Ｂ 第四の流通口
１４８Ｃ 補助領域
１４９Ｃ 第五の流通口
１５，１５Ａ，１５Ｂ，１５Ｃ ピストン
１６，１６Ａ，１６Ｂ，１６Ｃ 油圧回路
２０ アキュムレータ（油給排部）
６１ 偏心部
９０ 制御装置
１５１ 大径部
１５２，１５２Ｂ 小径部
１５４，１５４Ｂ ピストンロッド
１５５Ｃ 補助ピストン
１６１ 第一の油圧経路
１６２ 第二の油圧経路
１６３，１６３Ａ，１６３Ｂ 第三の油圧経路
１６４ 油圧供給源
１６５ 切替弁
１６６ 逆止弁
１６７ 安全弁
１６８ 圧力計
１６９ シャットオフバルブ（遮断部）
１７０，１７６Ｃ 逆止弁
１７１ 絞り弁
１７２Ｂ 第四の油圧経路
１７３Ｂ 逆止弁
１７４Ｂ 絞り弁
１７５Ｃ 第五の油圧経路
１７６Ｃ 逆止弁
１７７Ｃ 絞り弁
Ｒｄ 下側領域
Ｒｕ 上側領域
Ｔ 転換点
Ｔ２ 第二転換点

Claims (10)

1. 成型装置のスライドにストローク方向の移動に抗する圧力を付与する油圧バランサーであって、
   シリンダと、
   前記シリンダ内で前記ストローク方向に移動可能に格納されたピストンと、
   前記シリンダ内における、前記ピストンの前記ストローク方向の少なくとも一方の領域に充填され、前記領域に対して流出入可能とする作動油とを備え、
   前記ピストンが前記ストローク方向における第１可動範囲に位置するときに単位圧力当たりの前記作動油の流出入量が第１流量となり、
   前記ピストンが前記ストローク方向における前記第１可動範囲よりも死点に近い第２可動範囲に位置するときに単位圧力当たりの前記作動油の流出入量が前記第１流量よりも小さい第２流量となるように前記シリンダと前記ピストンとが構成された油圧バランサー。
2. 前記第２可動範囲は、前記第１可動範囲に対して前記成型装置の前記スライドにおける下死点側に位置する請求項１記載の油圧バランサー。
3. 前記第２可動範囲は、前記第１可動範囲に対して前記成型装置の前記スライドにおける下死点側と上死点側とにそれぞれ位置する請求項１記載の油圧バランサー。
4. 前記第２可動範囲は、前記死点を含み、当該死点より手前の、前記スライドのストローク幅の３分の１以下の範囲とする請求項１から３のいずれか一項に記載の油圧バランサー。
5. 前記シリンダ内における、前記ピストンの前記ストローク方向の一方の領域と他方の領域とを結ぶ前記作動油の油圧経路を備える請求項１から４のいずれか一項に記載の油圧バランサー。
6. 前記ピストンの前記ストローク方向の少なくとも一方の領域に対して前記作動油の流出入を遮断した状態に切り替え可能な遮断部を備える請求項１から５のいずれか一項に記載の油圧バランサー。
7. 前記シリンダから流出する前記作動油を給排する油給排部を備える請求項１から６のいずれか一項に記載の油圧バランサー。
8. 請求項１から７のいずれか一項に記載の油圧バランサーを備える成型装置。
9. 前記スライドの移動止めを有する請求項８に記載の成型装置。
10. 前記スライドを上死点よりオーバーランさせて停止させる制御装置を備える請求項８又は９に記載の成型装置。

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