(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
固定部と、該固定部に対して軸方向に直動させられる入力軸と、該入力軸と同軸方向に延び、かつ前記固定部および前記入力軸に対して相対的にスライド可能な出力軸と、該出力軸と前記入力軸を直結させて、前記入力軸を該固定部に対して直動させることにより、前記出力軸を固定部に対して早送りさせる直結機構と、前記入力軸と前記出力軸を流体的に連結させ、かつ前記入力軸を前記出力軸に対して相対的に直動させることにより、前記入力軸の付勢をパスカルの原理により増大させて前記出力軸に伝達する流体圧機構と、前記出力軸と前記入力軸の直結を解除して前記入力軸を直動させることにより作動し、前記入力軸と前記出力軸の流体的な連結を制御する制御機構とを有して構成されることを特徴とする加圧装置。
【請求項２】
前記入力軸は、サーボモータにより、回転-直動変換機構を介して、前記固定部に対して軸方向に直動させられることを特徴とする請求の範囲第１項記載の加圧装置。
【請求項３】
前記回転-直動変換機構はボールネジ-ナット機構であって、前記固定部に回転自在に支持されるボールネジと、前記入力軸に固定されるナットとを有してなることを特徴とする請求の範囲第２項記載の加圧装置。
【請求項４】
前記流体圧機構は、前記入力軸を前記出力軸に対して相対的に直動させることにより前記入力軸により付勢される第１流体室、および該第１流体室より加圧面積が大きく、かつ前記出力軸を付勢する第２流体室とを有し、前記制御機構は、前記第１流体室と前記第２流体室の間の第１流体路を連通させて前記入力軸と前記出力軸を流体的に連結させることを特徴とする請求の範囲第１項ないし請求の範囲第３項記載の加圧装置。
【請求項５】
前記制御機構は、前記第１流体路に配設されて前記第１流体路の連通を遮蔽し、かつ前記入力軸から付与される付勢により上昇した前記第１流体室の圧力によって前記遮蔽が解除される遮蔽機構を有することを特徴とする請求の範囲第４項記載の加圧装置。
【請求項６】
前記第２流体室は、前記第１流体室とは別個に設けられた第３流体室に連通する第２流体路を有しており、該第２流体路は、前記直結機構による早送りが実行されている間は連通されており、前記直結機構による直結が解除された後に前記入力軸の付勢により上昇した前記第１流体室の圧力によって作動する閉止機構により閉止されることを特徴とする請求の範囲第４項または請求の範囲第５項記載の加圧装置。
【請求項７】
前記遮蔽機構による遮蔽が解除される圧力よりも低い圧力で前記第２流体路の連通を閉止する閉止機構を有することを特徴とする請求の範囲第６項記載の加圧装置。
【請求項８】
前記遮蔽機構は、前記第１流体路の遮蔽状態および遮蔽解除状態に対応する各位置に遮蔽部材を保持する磁石を前記制御機構に配設したことを特徴とする請求の範囲第７項記載の加圧装置。
【請求項９】
前記直結機構は、前記入力軸と前記出力軸のいずれか一方に係合部材が配設され、他方に被係合部材が配設されて構成され、前記入力軸が前記出力軸を付勢することにより、前記係合部材と前記被係合部材による前記入力軸と前記出力軸の直結が維持され、前記入力軸による前記出力軸への付勢が減衰されると、前記入力軸と前記出力軸の直結が解除されることを特徴とする請求の範囲第１項ないし請求の範囲第８項記載の加圧装置。
【請求項１０】
前記第１流体室は、前記入力軸の外周部、該外周部に設けられた第１ピストン、および前記出力軸の内部に形成された第１シリンダとによって規定され、前記第２流体室と前記第３流体室は、前記出力軸の外周部、該外周部の軸方向の中間部に設けられた第２ピストン、および前記固定部の内部に形成された第２シリンダとによって規定され、前記出力軸の軸方向で前記第２ピストンを挟んだ両側に配置されていることを特徴とする請求の範囲第４項ないし請求の範囲第９項のいずれかに記載の加圧装置。
【請求項１１】
前記第３流体室は、前記出力軸の付勢により移動して、前記出力軸の付勢を吸収するサブピストンを有することを特徴とする請求の範囲第１０項記載の加圧装置。
【請求項１２】
前記第１流体路は、前記出力軸に形成されて前記出力軸の外周部側と内部側を連通する通路孔により構成され、前記第２流体路は、前記第２ピストンに形成されて前記第２ピストンの軸方向の両外側面を連通する通路孔により構成されていることを特徴とする請求の範囲第１０項または請求の範囲第１１項記載の加圧装置。
【発明の詳細な説明】
技術分野
本発明は、板金プレス加工における金型の加圧や、ダイキャスト鋳造や射出成型における金型の締付けに利用される加圧装置に関する。
背景技術
板金プレス加工等における金型の加圧やダイキャスト鋳造や射出成形における金型の締付けをさせるために、金型に推力を付与する機構としては、主に次の２つの機構がある。１つは、モーターの回転運動をネジ送り機構等の回転運動を直線運動に変換させる機構により直線運動に変換し、その直線運動により出力軸を進退運動させるモーター駆動式加圧機構である。もう一つは、モーターの回転駆動力により油圧ポンプを作動させ、その油圧ポンプから吐出された油により油圧シリンダを直動させ、その油圧シリンダに連結された出力軸を進退運動させる油圧式加圧機構である。
しかし、上記のいずれの機構を用いる場合でも、製作コスト等の事情からモーター容量が小さく限られるため、高速移動と高推力を両立させることは難しい。すなわち、高速移動を得るためには、駆動系の減速比を小さくする等して、送り速度を遅くせざるを得ず、一方、高推力を得るためには、駆動系の減速比を大きくする等して推力を低く抑えざるを得ないという問題がある。
そこで、本発明の目的は、板金プレス加工等における金型の加圧や、ダイキャスト鋳造や射出成型等における金型の締付けに利用される加圧装置に関し、低推力だが高速で出力軸を移動させることが可能な直結機構と、低速だが高推力で出力軸を駆動させることが可能な流体圧機構とを組み合わせることにより、低コストでかつ生産性の高い加圧装置を提供することを目的とする。
発明の開示
請求の範囲第１項に記載された発明は、固定部と、該固定部に対して軸方向に直動させられる入力軸と、該入力軸と同軸方向に延び、かつ前記固定部および前記入力軸に対して相対的にスライド可能な出力軸と、該出力軸と前記入力軸を直結させて、前記入力軸を該固定部に対して直動させることにより、前記出力軸を固定部に対して早送りさせる直結機構と、前記入力軸と前記出力軸を流体的に連結させ、かつ前記入力軸を前記出力軸に対して相対的に直動させることにより、前記入力軸の付勢をパスカルの原理により増大させて前記出力軸に伝達する流体圧機構と、前記出力軸と前記入力軸の直結を解除して前記入力軸を直動させることにより作動し、前記入力軸と前記出力軸の流体的な連結を制御する制御機構とを有して構成されることを特徴とする加圧装置により構成される。
請求の範囲第１項に記載された発明に係る加圧装置は、板金プレス加工における金型の加圧や射出成型における金型の締付け等の工程において、以下のように作動する。本装置は、金型の往移動から復移動への折り返し点付近以外の往復移動行程では、出力軸を入力軸と直結させて早送りさせる。この早送りにより、金型を出力軸とともに高速で移動させることができる。また、本装置は、前記の折り返し点付近の行程では、直結を解除して入力軸を出力軸に対して相対的に直動させる。これにより、制御機構を作動させ、入力軸と出力軸を流体的に連結させる。この流体的な連結により、入力軸の付勢をパスカルの原理により増大させて出力軸を介し金型に伝達させることができる。
したがって、本発明によれば、廉価な低容量モーター（駆動源）を使用しても、金型の高速移動と高推力による金型への加圧を両立する加圧装置を提供することができる。金型を高速で移動させることにより、加工時間を短縮できるため、生産性が向上する。
また、本発明は、入力軸と出力軸との流体的な連結を制御する制御機構を、入力軸から付与される入力軸の付勢により直接作動させる。よって、本発明に係る装置は、制御機構を駆動させるための専用アクチュエータを備える必要がなく、低コストで簡単な構造により構成させることができる。
請求の範囲第２項に記載された発明は、前記入力軸は、サーボモータにより、回転‐直動変換機構を介して、前記固定部に対して軸方向に直動させられることを特徴とする請求の範囲１の加圧装置により構成される。
請求の範囲第２項に記載された発明によれば、請求の範囲第１項に記載された発明の長所に加えて、次のような長所を有する。すなわち、サーボモータは汎用性が高く、正逆回転の切換、切換のタイミング、回転速度等の制御を容易に行えるため、出力軸の直動ストロークや加圧力等の加工条件を複雑な制御装置を用いることなく、速やかに変更することができる。
請求の範囲第３項に記載された発明は、前記回転‐直動変換機構はボールネジ‐ナット機構であって、前記固定部に回転自在に支持されるボールネジと、前記入力軸に固定されるナットとを有してなることを特徴とする請求の範囲第２項の加圧装置により構成される。
請求の範囲第３項に記載された発明によれば、請求の範囲第２項に記載された発明の長所に加えて、次のような長所を有する。ボールネジは、高速でスムーズに回転させることができるため、加工時間をより一層短縮できるとともに、サーボモータの寿命を長く維持することができる。
請求の範囲第４項に記載された発明は、前記流体圧機構が、前記入力軸を前記出力軸に対して相対的に直動させることにより前記入力軸により付勢される第１流体室、および該第１流体室より加圧面積が大きく、かつ前記出力軸を付勢する第２流体室とを有し、前記制御機構は、前記第１流体室と前記第２流体室の間の第１流体路を連通させて前記入力軸と前記出力軸を流体的に連結させることを特徴とする請求の範囲第１項ないし請求の範囲第３項の加圧装置により構成される。
請求の範囲第４項に記載された発明によれば、請求の範囲第１項ないし請求の範囲第３項に記載された発明の長所に加えて、次のような長所を有する。入力軸と出力軸の流体的な連結は、制御機構によって第１流体路を連通させるだけで行えるので、簡単に構成することができる。
請求の範囲第５項に記載された発明は、前記制御機構は、前記第１流体路に配設されて前記第１流体路の連通を遮蔽し、かつ前記入力軸から付与される付勢により上昇した前記第１流体室の圧力によって前記遮蔽が解除される遮蔽機構を有することを特徴とする請求の範囲第４項の加圧装置により構成される。
請求の範囲第５項に記載された発明によれば、請求の範囲第４項に記載された発明の長所に加えて、次のような長所を有する。金型の往移動から復移動への折り返し点付近の行程では、出力軸と入力軸の直結が解除されており、両軸の相対スライドにより、第１流体室の圧力が上昇させられる。この圧力上昇により前記遮蔽機構が作動されて、第１流体路を連通するので、流体圧機構による入力軸から出力軸への推力伝達へ自動的に移行することができる。
請求の範囲第６項に記載された発明は、前記第２流体室が、前記第１流体室とは別個に設けられた第３流体室に連通する第２流体路を有しており、該第２流体路は、前記直結機構による早送りが実行されている間は連通されており、前記直結機構による直結が解除された後に前記入力軸の付勢により上昇した前記第１流体室の圧力によって作動する閉止機構により閉止されることを特徴とする請求の範囲第４項または請求の範囲第５項の加圧装置により構成される。
請求の範囲第６項に記載された発明によれば、請求の範囲第４項または請求の範囲第５項に記載された発明の長所に加えて、次のような長所を有する。早送りによる出力軸の高速移動で、出力軸自体の付勢により第２流体室が急速に容積変化させられるので、その容積変化に応じて内部の流体を出入りさせる第２流体路を設けて第３流体室に連通させておき、早送りが終了した後で第２流体路を閉止させて流体圧機構による入力軸から出力軸への推力伝達へ自動的に移行することができる。
請求の範囲第７項に記載された発明は、前記遮蔽機構による遮蔽が解除される圧力よりも低い圧力で前記第２流体路の連通を閉止する閉止機構を有することを特徴とする請求の範囲第６項の加圧装置により構成される。
請求の範囲第７項に記載された発明によれば、請求の範囲第６項に記載された発明の長所に加えて、次のような長所を有する。早送りが終了した後で、第２流体路の閉止に続いて第１流体路が連通され、早送りから高推力加圧への作動の切換が自動的に行われる。したがって、直結機構と制御機構の作動を同期させる手段を特別に設ける必要がなく、本加圧装置を低コストでかつ簡単な構造により実現させることができる。
請求の範囲第８項に記載された発明は、前記遮蔽機構は、前記第１流体路の遮蔽状態および遮蔽解除状態に対応する各位置に遮蔽部材を保持する磁石を前記制御機構に配設したことを特徴とする請求の範囲第７項の加圧装置により構成される。
請求の範囲第８項に記載された発明は、請求の範囲第７項に記載された発明の長所に加えて、次のような長所を有する。すなわち、新たに圧力検知センサやアクチュエータを設けることなく、第１流体室の内圧が、閉止機構が作動される圧力に上昇するまで、遮蔽機構を遮蔽状態に維持させることができる。また、遮蔽機構による遮蔽が一旦解除された後で、第１流体室と第２流体室の圧力差が消滅しても、遮蔽機構を遮蔽解除状態に維持することができる。これにより、第１流体路の連通を維持することができて、流体圧機構による出力軸の退動をスムーズが行われる。したがって、本発明に係る加圧装置は、低コストでかつ簡単な構造により実現させることができる。また、特に故障の心配がない。
請求の範囲第９項に記載された発明は、前記直結機構は、前記入力軸と前記出力軸のいずれか一方に係合部材が配設され、他方に被係合部材が配設されて構成され、前記入力軸が前記出力軸を付勢することにより、前記係合部材と前記被係合部材による前記入力軸と前記出力軸の直結が維持され、前記入力軸による前記出力軸への付勢が減衰されると、前記入力軸と前記出力軸の直結が解除されることを特徴とする請求の範囲第１項ないし請求の範囲第８項の加圧装置により構成される。
請求の範囲第９項に記載された発明は、請求の範囲第１項ないし請求の範囲第８項に記載された発明の長所に加えて、次のような長所を有する。直結機構は、入力軸の出力軸に対する付勢を制御することによって、入力軸と出力軸の直結の維持および解除がなされるため、直結機構を駆動させるための専用アクチュエータやセンサ類を備える必要がなく、低コストで簡単な構造により構成させることができる。
請求の範囲第１０項に記載された発明は、前記第１流体室は、前記入力軸の外周部、該外周部に設けられた第１ピストン、および前記出力軸の内部に形成された第１シリンダとによって規定され、前記第２流体室と前記第３流体室は、前記出力軸の外周部、該外周部の軸方向の中間部に設けられた第２ピストン、および前記固定部の内部に形成された第２シリンダとによって規定され、前記出力軸の軸方向で前記第２ピストンを挟んだ両側に配置されていることを特徴とする請求の範囲第４項ないし請求の範囲第９項のいずれかの加圧装置により構成される。
請求の範囲第１０項に記載された発明は、請求の範囲第４項ないし請求の範囲第９項に記載された発明の長所に加えて、次のような長所を有する。すなわち、本発明に係る加圧装置は、入力軸を筒状に形成された出力軸の内部に挿入し、その出力軸を固定部に挿入することにより構成される簡単な構造であるから、装置の組立作業を簡単に行うことができる。また、第２流体室および第３流体室を、第２シリンダの内部において、軸方向に並べて配設することにより、装置全体を小型にかつ簡単に構成することができる。
請求の範囲第１１項に記載された発明は、前記第３流体室が、前記出力軸の付勢により移動して前記出力軸の付勢を吸収するサブピストンを有することを特徴とする請求の範囲第１０項の加圧装置により構成される。
請求の範囲第１１項に記載された発明は、請求の範囲第１０項に記載された発明の長所に加えて、次のような長所を有する。すなわち、第３流体室が、出力軸による第３流体室への付勢を吸収するサブピストンを備えたので、出力軸による加圧が阻害されることなく行われる。
請求の範囲第１２項に記載された発明は、前記第１流体路は、前記出力軸に形成されて前記出力軸の外周部側と内部側を連通する通路孔により構成され、前記第２流体路は、前記第２ピストンに形成されて前記第２ピストンの軸方向の両外側面を連通する通路孔により構成されていることを特徴とする請求の範囲第１０項または請求の範囲第１１項の加圧装置により構成される。
請求の範囲第１２項に記載された発明は、請求の範囲第１０項または請求の範囲第１１項に記載された発明の長所に加えて、次のような長所を有する。各流体路を構成する連通孔を、各流体室を仕切る部材に形成したので、構造が簡単で容易に加工することができる。また、装置外部にパイプ等を配索させる場合に比べ、流体の抵抗が少なく、外部への流体の洩れも心配しなくてすむ。
発明を実施するための最良の形態
本発明の好ましい実施の形態について図面を参照しながら、以下に説明する。
ここで、図中の矢印Ａの向きを本発明に係る加圧装置の上方として説明するが、この向きは説明の便宜を図るために定められたものであり、装置の設置姿勢を限定するものではない。本発明に係る加圧装置は、この説明における向きと異なる向き、例えば、横向きに設置されていてもよい。
まず、この実施の形態に係る加圧装置の概要について説明する。第１図〜第３図において、１は入力軸、２は出力軸、３は固定部を示し、４は直結機構、５は制御機構、６は油圧機構（流体圧機構）を示す。
入力軸１は、駆動源の駆動により固定部３に対して入力軸１の軸方向に直動可能に構成されている。入力軸１は、直結機構４により出力軸２と直結された状態で直動して、出力軸２を固定部３に対して早送りさせることができる。直結機構４は、入力軸１の推力が出力軸２に対して付勢されているときは、その付勢により直結状態を維持するが、付勢がなくなると直結状態は解除される。したがって、入力軸１が停止等されると、入力軸１と出力軸２の直結は解除される。
入力軸１と出力軸２の直結が解除された状態で、入力軸１が直動すると、制御機構５が、入力軸１の付勢によって作動させられる。制御機構５は、入力軸１と出力軸２とを、入力軸１と出力軸２の中間に配設された油圧機構６により油を介して流体的に連結させる。さらに入力軸１を出力軸２に対して相対的にスライドさせることにより、油圧機構６がパスカルの原理により入力軸１の推力を増大させて、出力軸２に伝達し、出力軸２は、高推力で加圧される。これによって、出力軸２の高速移動と高推力加圧を両立させることができ、生産性の向上が図られる。
本発明では、直結機構４および制御機構５が、専ら入力軸１の推力により作動するので、高速移動と高推力加圧の切換は、入力軸１の推力、すなわち入力軸１の駆動源を制御するだけで可能となる。したがって、切換のための専用アクチュエータやこれを制御する装置等を特別に設ける必要がなく、本発明に係る加圧装置は、コンパクトに、かつ低コストで製作できるメリットを有する。
次に、この実施形態に係る加圧装置の詳細な構成を説明する。
入力軸１は、上下に延びる柱状の入力軸本体１１と、入力軸本体１１の外周側面に段差状に付加される第１ピストン１２とを有して構成される。さらに具体的には、入力軸本体１１は円柱状に形成されており、第１ピストン１２は、入力軸本体１１の上方の側面全周に、入力軸本体１１と同心の円形リング状の段差部分として形成される。入力軸本体１１を円柱状とし、第１ピストン１１を円形リング状としたのは、構造を簡素化し、製作加工を容易にするためである。なお、出力軸や固定部のスライド部分も同様の理由から断面円形に形成されている。
入力軸本体１１には、その下面から上方に延びる袋穴１３が形成されており、袋穴１３の上方の中実部分に設けられた穴に直動体であるナット７１がキー溝を介して固定されている。ナット７１は、上下に延びる回転体のボールネジ７２と組み合わされて、ボールネジ７２とともに回転‐直動変換機構としてのボールネジ‐ナット機構７を構成する。ボールネジ７２には、その上端側に軸受７３，７３が配設されており、これらの軸受７３，７３が固定部３のアッパプレート３４を上下から挟み込んでいる。これによって、ボールネジ７２は、その上方側が固定部３に対し回転自在に支持され、その下方側が入力軸１の中実部分に固定されたナット７１により支持されている。ナット７１より下方に飛び出したボールネジ７２の先端部分は、袋穴１３内に挿通される。ボールネジ７２は、その上端側に配設されたベルト等の伝動装置を介して、固定部３の側に固定される回転駆動源としてのサーボモータ（図示せず）により回転させられる。ナット７１は、ボールネジ７２の回転に応じてボールネジ７２上を直動する。すなわち、ボールネジ７２を回転させることにより入力軸１は上下方向、すなわち軸方向に直動する。
なお、入力軸１は、その外周が円形に形成されているため、回転力を付与されると、出力軸２に対して相対回転する。この相対回転を防止するため、ナット７１およびボールネジ７２は、入力軸１の軸心からオフセットした位置に固定されている。
この実施の形態では、入力軸１を高速かつスムーズに直動させること、および作動の確実性を重視したため、回転‐直動変換機構としてボールネジ‐ナット機構７を採用したが、回転運動を直線運動に変換する機構として、例えばラックアンドピニオン機構や回転クランク軸機構等、他の組合せを採用することもできる。
出力軸２は、入力軸１を相対スライド可能に収容する筒状の出力軸本体２１と、出力軸本体２１の内周側面に形成され第１ピストンと協働する第１シリンダ２２と、出力軸本体２１の外周側面に段差状に付加される第２ピストン２３とを有して形成される。
出力軸２は、さらに具体的には、以下のように構成される。出力軸本体２１は、有底円筒状の出力軸先端部２４と、その上方に連結固定される円筒状のバルブボディ２５と、さらにその上方に連結固定される円筒状の第１シリンダチューブ２６とを有して、全体として、入力軸１と同軸方向に延びる円筒状に構成される。出力軸本体２１の上部には、出力軸２と固定部３の相対スライドを案内し、かつ出力軸２と固定部３との相互間における回り止めをするためのガイドプレート２７が固定されている。ガイドプレート２７は、その周縁部に、固定部本体３１の上面に設けられるガイドロッド３３と係合させられる複数個のガイド穴２７１を有し、その中央部付近にボールネジ７２を挿通させるための大きめのガイドプレートセンタ穴２７２を有する。
バルブボディ２５の内径は、入力軸本体１１の外径より僅かに大きく設定されている。バルブボディ２５の内周部２５１には、リング状のシール材２５１ａおよび滑り材２５１ｂが配設されており、入力軸本体１１とバルブボディ２５は、シール材２５１ａにより液密に相対スライド可能とされている。滑り材２５１ｂは、入力軸本体１１の外周部とバルブボディ２５の内周部２５１が直接接触することによる傷つき等を防止するためのスペーサである。後述する他の滑り材も同様に相対スライドする部材の直接接触を防止するためのスペーサである。
第１シリンダ２２は第１シリンダチューブ２６の内周面に形成されている。第１シリンダ２２の内径は、第１ピストン１２の外径より僅かに大きく設定されている。第１シリンダ２２は、第１ピストン１２の外周部にはリング状のシール材１２１ａおよび滑り材１２１ｂが配設されており、シール材１２１ａにより第１ピストン１２と液密に相対スライド可能とされている。
入力軸１と出力軸２に間には、入力軸本体１１の外周側面と第１シリンダ２２の内周面によって規定され、第１ピストン１２によって加圧される第１油室（第１流体室）６１が形成されている。したがって、第１油室６１は、入力軸１により付勢される。
なお、出力軸先端部２４の内径は、入力軸本体１１が出力軸先端部２４に挿入された状態で抵抗なく上下に相対移動可能となるよう、入力軸本体１１の外径より十分大きく設定されている。
以上により、入力軸１と出力軸２は相対スライド可能とされている。バルブボディ２５の外径は、出力軸先端部２４および第１シリンダチューブ２６の外径よりも大きく設定されている。これにより、バルブボディ２５は、出力軸先端部２４および第１シリンダチューブ２６との段差部分、すなわち、出力軸本体２１の外周側面に段差状に付加される円形リング状の第２ピストン２３を構成する。出力軸２に高推力を付与するため、第２ピストン２３の加圧面積Ｓ２（段差）は、第１ピストン１２の加圧面積Ｓ１（段差）よりも十分大きく設定されている。
固定部３は、出力軸２が相対スライド可能に挿通される筒状の固定部本体３１と、固定部本体３１の内周側面に形成され第２ピストンと協働する第２シリンダ３２とを有する。
固定部本体３１は、円形の挿通穴３１１ａを有するベースプレート３１１と、その上方に連結固定される円筒状の第２シリンダチューブ３１２と、さらにその上方に連結固定される円形の挿通穴３１３ａを有する中間プレート３１３とを有してなる。以上の挿通穴３１１ａ、３１３ａと第２シリンダチューブ３１２は、軸心を一致させられており、全体として円筒状に構成される。
なお、中間プレート３１３の上面には、ガイドプレート２７のガイド穴２７１に挿通される複数本のガイドロッド３３の一端が固着されている。ガイドロッド３３は上方に延び、その他端がアッパプレート３４に連結されている。アッパプレート３４は、上述のようにボールネジ７２の上端側を回転自在に支持する。
ベースプレート３１１の挿通穴３１１ａの内径は、出力軸先端部２４の外径より僅かに大きく設定されている。挿通穴３１１ａの内周部には、出力軸本体２１が挿通穴３１１ａ内をガタツキなく滑らかにスライド可能となるように、リング状の滑り材３１１ｂが配設されている。ベースプレート３１１の上面側には、補助スプリング６４を介して、リング状のサブピストン６５が配設されている。サブピストン６５は、その内周部および外周部にリング状のシール材６５ａ，６５ｂを有し、出力軸本体２１および第２シリンダ３２と、液密に相対スライド可能とされている。これによって、後述する第３油室６３から外部への油洩れが阻止されている。
第２シリンダチューブ３１２の内径、すなわち第２シリンダ３２の内径は、第２ピストン２３の外径より僅かに大きく設定されている。第２ピストン２３の外周部には、リング状のシール材２３１ａおよび滑り材２３１ｂが配設されており、第２ピストン２３と第２シリンダ３２は、シール材２３１ａにより液密に相対スライド可能とされている。
中間プレート３１３の挿通穴３１３ａの内径は、第１シリンダチューブ２６の外径より僅かに大きく設定されている。挿通穴３１３ａの内周部には、リング状のシール材３１３ｂおよび滑り材３１３ｃが配設されており、第１シリンダチューブ２６と中間プレート３１３は、シール材３１３ｂにより液密に相対スライド可能とされている。
出力軸２と固定部３の間には、出力軸１の外周側面と第２シリンダ２２の内周面によって規定される第２油室（第２流体室）６２および第３油室（第３流体室）６３が形成される。第２油室６２は、第２ピストン２３の上方側に形成されており、第３油室６３は、第２ピストン２３を挟んで下方側に形成されている。
第２油室６２は、第１油室６１と連通され、第３油室６３との連通が閉止された状態において、第１ピストン１２によって第１油室６１に付与される付勢を、第２ピストン２３に伝達する。この伝達時において、連通される第１油室６１と第２油室６２の油圧は同一である。しかし、上述のように第２ピストン２３による第２油室６２の加圧面積Ｓ２は、第１ピストン１２による第１油室６１の加圧面積Ｓ１よりも大きく設定されている。したがって、第１ピストン１２による付勢は、パスカルの原理により、第１油室６１と第２油室６２の上記加圧面積の比率Ｓ２／Ｓ１に応じて増大され、第２ピストン２３に伝達される。
第３油室６３は、第２ピストン２３が出力軸２とともに早送りされて、第２油室６２の容積が増減されるときに、第２油室６２と連通されている。そして、第２油室６２から流出する油を貯蔵する貯油室および第２油室６２へ油を流入させるポンプ室の役割を有する。第２油室６２と第３油室６３は、ともに第２シリンダチューブ内に、かつ上下に直列的に設けられるので、構造が簡単で、装置をコンパクトにすることができる。また、第２油室６２と第３油室６３は、出力軸先端部２４と第１シリンダチューブ２６の外径を合わることにより、横断面積を同一とすることができる。横断面積を同一とすれば、第２油室６２と第３油室６３の容積変化量を同一にすることができ、両油室相互の流体移動がスムーズに行われる。
なお、第２油室６２と第３油室６３の連通が閉止された状態で出力軸２が下降すると、第２ピストン２３を介して、第３油室６３が下方に付勢されることになる。この付勢は、補助スプリング６４により上方に付勢されるサブピストン６５の下降により吸収することができる。
直結機構４は、係合部材を入力軸１の上部に有し、被係合部材を出力軸２の上部に有しており、これらの係合により入力軸１と出力軸２を直結する。係合部材には、上記係合を解除させる付勢部材が作用している。また、係合部材を被係合部材に対して係合可能な状態にセットするセット部材が、固定部３の上部に配設されている。なお、係合部材を出力軸に配設し、被係合部材を入力軸に配設してもよい。
係合部材としてのロックアーム４１は、その一端が入力軸本体１１の上部に軸支されて、他端がガイドプレート２７に形成されたセンタ穴２７２から突出し、ガイドプレートセンタ穴２７２の縁部に形成された、被係合部材としての凹部４２に上方から係合させられる。ロックアーム４１は、凹部４２との係合部に突起４１１を有している。ロックアーム４１  の軸支部には、付勢部材としてのロックアームスプリング４３が配設されており、ロックアーム４１を凹部４２から退避させる向きに付勢する。
セット部材としてのロックアーム戻しローラ４４は、アッパプレート３４から下方に向けて配設され、入力軸１が第１図で示される最上位置にあるときに、ロックアーム４１を、ロックアームスプリング４２の付勢力に抗して、凹部４２に対向する位置に押し付ける。
制御機構５について、第４図〜第７図を参照しながら説明する。制御機構５は、バルブボディ２５に設けられ、第１油室６１と第２油室６２を連通させる第１油路（第１流体路）５１と、第２油室６２と第３油室６３を連通させる第２油路（第２流体路）５２と、第１油路５１の連通を遮蔽および遮蔽を解除させる遮蔽機構５３と、第２油路５２を閉止および閉止を解除させる閉止機構５４とを有して構成される。
第１油路５１は、出力軸２に穿孔され、出力軸２の外周部側と内部側を連通する孔により形成される。第２油路５２は、第２ピストン２３に穿孔され、第２ピストン２３の軸方向の上面側と下面側を連通する孔により形成される。
第１油路５１と第２油路５２は、第２ピストン２３が形成されるバルブボディ２５の周壁部２５１に形成される。周壁部２５１には、その外周面の軸方向の中間部に全周にわたって形成された溝２５ａと、溝２５ａと交差するように周壁部２５１の上面側から下面側に貫通する縦孔２５ｂと、縦孔２５ｂから周壁部２５１の内面側へ連通する横孔２５ｃとが形成される。なお、溝２５ａの上部にある上方周壁部２５１ａは、外径が小さく、第２シリンダ３２と隙間Ｂを有する。縦孔２５ｂは、内径が大きい上部縦孔２５ｂ１と内径が小さい下部縦孔２５ｂ２からなり、溝２５ａを境として上下に分断される。上部縦孔２５ｂ１には、閉止機構５４の弁体としての可動ピン５４１が配設されている。
第１油路５１は、縦孔２５ｂの上部孔２５ｂ１と横孔２５ｃが連結されて形成される。第２油路５２は、縦孔２５ｂの下部２５ｂ２で形成され、溝２５ａおよび隙間Ｂを介してバルブボディ２５の上面側、すなわち第２ピストン２３の上面側に連通される。第１油路５１および第２油路５２は、バルブボディ２５の周壁部２５１に所定間隔をおいて、ともに６個（複数個）設けられている。
遮蔽機構５３は、第１油路５１の連通を制御することにより、入力軸１と出力軸２の流体的な連結を制御する。遮蔽機構５３は、第１油路５１を出力軸２の外周部側の開口５１１を覆うことにより遮蔽する遮蔽部材と、遮蔽プレート５３１の作動をガイドするガイド部材と、遮蔽部材を遮蔽位置または解除位置に保持する保持部材とを有して構成される。遮蔽部材は、入力軸１の付勢により第１油室６１の油圧が上昇すると、その油圧に押されて第１油路５１を連通させる。
遮蔽部材としての遮蔽プレート５３１は、第７図で示すように、リング状に形成されており、バルブボディ２５の周壁部２５１の上面側に重ね合わされることにより、バルブボディ２５の上面側に開口された複数個の第１油路５１を一括して遮蔽する。ガイド部材は、遮蔽プレート５３１の周方向に所定間隔で形成された６個（複数個）の係合孔５３１ａに係合して、遮蔽状態と遮蔽解除状態との間の往復をガイドする６本（複数本）のガイドピン５３２として形成される。ガイドピン５３２は、その基端がバルブボディ２５の上面側に固定され、先端は遮蔽プレート５３１の抜け防止のためのストッパ５３２ａが付加されている。保持部材は、遮蔽プレート５３１を遮蔽状態に保持するためにバルブボディ２５の上面側２に所定間隔をおいて６個（複数個）配設された第１の磁石５３３と、遮蔽プレート５３１を遮蔽解除状態に保持するためにガイドピン５３２の先端に配設された第２の磁石５３４とからなる。遮蔽プレート５３１は鋼製であり、その上面側に突出したリターンピン５３１ｂを有する。リターンピン５３１ｂは、入力軸１が第１図で示される最上位置にあるときに、中間プレート３１３に押されて、遮蔽プレート５３１を遮蔽位置に復帰させる。
閉止機構５４は、第２油室６２と第３油室６３の連通を閉止する弁体としての可動ピン５４１と、可動ピン５４１を上下移動可能に支持する案内部材としてのピンガイド５４２と、可動ピン５４１を閉止状態に支持する弁座５４３とを有して構成される。可動ピン５４１は、第２油路５２の連通を制御する弁体として機能する。すなわち、入力軸１の付勢により第１油室６１の油圧が上昇すると、可動ピン５４１は、その油圧に押されて弁座５４３に接し、第２油路５２を閉止する。第３油室６３の油圧が上昇するか、第１油室６１の油圧が負圧になると、可動ピン５４１は、それにより上方へ移動して第２油路５２を連通させる。ピンガイド５４２は、縦孔２５ｂと一体に形成され、必要に応じて可動ピン５４１を上方に移動させる戻しスプリングが設けられる。弁座５４３は、内径の大きい上部縦孔２５ｂ１と内径の小さい下部縦孔２５ｂ２の段差部に形成される。
なお、可動ピン５４１は、遮蔽プレートによる第１油路５１の遮蔽が解除される際の第１油室６１内の圧力よりも低い圧力で、第２油路５２の連通を閉止させるようになっている。すなわち、第１油室６１の油圧が上昇する過程で、まず閉止機構５４により第２油路５２が閉止され、次に遮蔽機構５３による第１油路５１の遮蔽が解除されることになる。これは、可動ピン５４１の閉止時の移動抵抗よりも、第１の磁石５３３による遮蔽プレート５３１の保持力を強く設定することにより実現できる。
以上のように、制御機構５は、専ら油圧のみによって作動させられるため、駆動源となるアクチュエータやそれを制御するセンサ類を特別に設ける必要がない。したがって、各油路を、バルブボディの周壁部という限られたスペースに数多く配置でき、各油室間の油の移動を速やかに行われる。もちろん、低コストで、構造が簡単、かつ故障の少ない加圧装置の提供に寄与することはもちろんである。
油圧機構６は、入力軸１に形成される第１ピストン１２、第１ピストン１２によって付勢される第１油室６１、第１油室６１と連通され第１油室６１から伝達される付勢を第２ピストン２３に伝達する第２油室６２、および出力軸２に形成される第２ピストンと有して構成される。そして、すでに説明したが、第２ピストン２３の加圧面積は、第１ピストン１２の加圧面積よりも大きく設定されているため、第１ピストン１２による付勢は、パスカルの原理により、第１油室６１と第２油室６２の上記加圧面積の比率に応じて増大され、第２ピストン２３に伝達される。したがって、出力軸に高推力を付与することができる。
ここで、この実施形態に係る加圧装置の作動について詳細に説明する。第１図は、本加圧装置の初期状態を示す。この状態で作動信号が発せられて、不図示のサーボモータが回転し、不図示の減速機構を介してボールネジ７２を正回転させる。ボールネジ７２を正回転させると、ボールネジ７２に組み合わせられたナット７１が下方に直動する。入力軸１はナット７１と直結されているので、ナット７１とともに下降する。入力軸１は、入力軸１に配設されたロックアーム４１の突起４１１を出力軸２に形成された凹部４２に付勢する方向に移動することになる。したがって、ロックアームスプリング４３がロックアーム４１の係合を解除する方向に付勢するにもかかわらず、入力軸１と出力軸２の直結が維持され、出力軸２が入力軸１とともに下降する。したがって、サーボモータからボールネジ７２に回転を伝導する際の減速比を小さく設定しておけば、出力軸２を低推力であるが高速で早送りさせることができる。なお、入力軸１に配設されたロックアーム４１の突起４１１を出力軸２に形成された凹部４２に確実に係合するまで、ロックアーム戻しローラ４４が、ロックアームスプリング４３に抗して、ロックアーム４１を所定の姿勢に維持する。ところで、出力軸２の下降にともなって、出力軸２の中間部に設けられたバルブボディ２５、すなわち第２ピストン２３が下降し、第２油室６２が拡張され、第３油室６３が縮小される。しかし、第２油室６２と第３油室６３は第２油路５２により連通されているため、油が第３油室６３から第２油室６２に大きな抵抗を生じることなく移動し、出力軸２の高速移動が妨げられることはない。
第２図で示すように出力軸２の早送りが終了すると、一旦サーボモータが停止する。そして、入力軸１から出力軸２への付勢力が減衰され、凹部４２に対するロックアーム４１の突起４１１の押し付け力が減衰すると、ロックアームスプリング４３によって、ロックアーム４１による係合が解除される。これにより、入力軸１が、出力軸２と分離されて単独で下降することができるようになる。
第３図で示すように、入力軸１が単独で下降すると、第１ピストン１２が第１油室６１を付勢して、その付勢により第１油室６１の油圧が上昇する。遮蔽プレート５３１は、第１の磁石５３３により吸着されているので、まず、移動抵抗が小さい可動ピン５４１が、第１油室６１の油圧の付勢により第２油路５２を閉止する方向に移動させられる。可動ピン５４１が弁座５４３に当たって移動できなくなると、さらに第１油室６１の油圧が上昇し、その油圧による付勢力が、第１の磁石５３３の吸着力を上回り、遮蔽プレート５２１による第１油路５１の遮蔽を解除する。遮蔽プレート５３１は、付勢によりガイドピン５３２のストッパ５３２ａに当たるまで押し出され、第２の磁石５２４により吸着されて、第１油室６１と第２油室６２の遮蔽解除状態を保持する。これにより、第１ピストン１２による第１油室６１の付勢が、第１油路５１を介して第２油室６２から第２ピストン２３に伝達される。第２油室６２の加圧面積は、第１油室６１の加圧面積より大きく設定されているので、第１ピストン１２の付勢は増大されて第２ピストン２３に伝達される。したがって、第２ピストン２３を有する出力軸２は、高推力で加圧されることになる。なお、この加圧による出力軸２の移動により、第３油室６２が下方に付勢されることになるが、この付勢による移動量は、補助スプリング６４で支持されたサブピストン６５の下方移動により吸収させる。
加圧工程が終了して、サーボモータが一旦停止すると、サブピストン６５が補助スプリング６４に押されて元の位置に戻ろうとする付勢力が可動ピン５４１の閉止を解除する方向に作用する。また、サーボモータが逆回転を開始して、出力軸２が上方に付勢されると、第１油室６１と第２油室６２が負圧になる。これらによって、可動ピン５４１が初期状態の位置に戻され、第２油室６２と第３油室６３が連通される。入力軸１が上昇して、その上端が出力軸２のガイドプレート２７に当たり、出力軸２が上方移動し始めても、第２油室６２と第３油室６３が連通されているので、大きな抵抗は生じない。さらに出力軸２が上昇すると、ロックアームスプリング４３は、ロックアーム戻しローラ４４により、初期状態の位置に戻される。また、遮蔽プレート５３１の上面に設けられたリターンピン５３１ｂが中間プレート３１３に当たって、遮蔽プレート５３１が初期の遮蔽状態に戻される。以上により、本加圧装置の作動が終了する。
産業上の利用可能性
以上のとおりであるから、板金プレス加工等における金型の加圧や、ダイキャスト鋳造や射出成型等における金型の締付けに利用される加圧装置に関し、低推力だが高速で出力軸を移動させることが可能な直結機構と、低速だが高推力で出力軸を駆動させることが可能な流体圧機構とを組み合わせてなることにより、低コストでかつ生産性の高い加圧装置を提供することができる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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