(57)【要約】【課題】機械装置や構造物の振動を減衰させる際に廃棄される振動エネルギーを電気エネルギーとして再利用することができる節電可能な発電装置を得ること。【解決手段】本発明に係る発電装置は、第１の部材１０に対して固定され、第２の部材２０を振動可能に支持する弾性支持手段１１０ａ、１１０ｂと、該第２の部材２０に与えられた振動エネルギーを電気エネルギーに変換する発電機構１２０とを備える。前記発電機構１２０は、前記第２の部材２０に与えられた振動エネルギーを電磁誘導により電気エネルギーに変換する。【選択図】図１
2018107902.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の部材に対して固定され、第２の部材を振動可能に支持する弾性支持手段と、
該第２の部材に与えられた振動エネルギーを電気エネルギーに変換する発電機構と
を備えた発電装置。
【請求項２】
前記発電機構は、
前記第２の部材に与えられた振動エネルギーを電磁誘導により電気エネルギーに変換する、請求項１に記載の発電装置。
【請求項３】
前記発電機構は、
前記第１の部材および前記第２の部材の一方に対して固定された電磁誘導コイルと、
該第１の部材および該第２の部材の他方に対して固定された磁石と
を有する、請求項２に記載の発電装置。
【請求項４】
請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の発電装置を含む、被処理物を鍛造により成形する鍛造装置。
【請求項５】
被処理物を鍛造により成形する鍛造装置であって、
該鍛造装置の設置用基礎に固定される装置基体と、
該装置基体上に配置される装置本体と、
該装置基体に取り付けられ、該装置本体を振動可能に支持する支持機構と
を有し、
該支持機構は、請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の発電装置を含み、
前記第１の部材は該装置基体であり、
前記第２の部材は該装置本体である、鍛造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発電装置、およびこの発電装置を備えた鍛造装置に関し、特に、鍛造装置などの機械加工装置の運転に伴う振動エネルギーを電気エネルギー（電力）に変換することにより振動を減衰させるとともに節電可能な発電装置、およびこの発電装置を備えた鍛造装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
被処理物の成形を行う機械加工装置では、被処理物の成形には大きなエネルギーが必要となる。
【０００３】
特許文献１には、このような機械加工装置の一例として鍛造装置が開示されている。この特許文献１に開示の鍛造装置は、筐体に支持された下型と、下型の上方にばねにより支持された上型とを有し、ハンマーの振り下ろしにより上型を下型上に配置された被処理物に打ち付けて、上型の内面と下型の内面とにより形成される形状に被処理物を成形するものである。鍛造装置は、被処理物の成形に、特に多くの電気エネルギー（電力）が必要であり、例えば、衝撃エネルギー３０ｋＪのハンマーを用いる場合には、約５５ｋＷ／台、７００ｋＪのハンマーを用いる場合には約１５００ｋＷ／台のコンプレッサーが用いられている。
【０００４】
ところで、鍛造装置では、ハンマーの振り下ろしにより上型を下型上の被処理物に打付けたときの衝撃がすべて被処理物の変形により吸収されることはなく、衝撃の一部は鍛造装置の筐体に作用することとなる。そのため、鍛造装置には、鍛造装置の筐体に作用する衝撃を和らげる緩衝機構が設けられている。
【０００５】
例えば、特許文献１に記載の鍛造装置では、鍛造装置本体とその下側の基礎との間に、コイルばねとダンパー装置とを含む緩衝機構が設けられている。この緩衝機構は、ハンマーが振り下ろされたときの衝撃のエネルギーが、コイルばねにより鍛造装置本体の振動エネルギーに変換され、さらに、その振動エネルギーがダンパー装置で熱エネルギーに変換されて廃棄されることにより衝撃が吸収されるように構成されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００１−２７６９５２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところが、鍛造装置では、ハンマーの駆動のためにハンマー駆動装置に供給した電気エネルギー（電力）の多くが、鍛造装置本体の振動エネルギーとなり、その結果、振動を吸収するダンパー装置でさらに熱エネルギーに変換されて廃棄されてしまうという問題がある。
【０００８】
本発明は、機械装置や構造物の振動を減衰させる際に廃棄される振動エネルギーを電気エネルギーとして再利用することができる節電可能な発電装置、およびこのような発電装置を備えた鍛造装置を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の発電装置は、第１の部材に対して固定され、第２の部材を振動可能に支持する弾性支持手段と、該第２の部材に与えられた振動エネルギーを電気エネルギーに変換する発電機構とを備えている。
【００１０】
本発明の１つの実施形態では、前記発電機構は、前記第２の部材に与えられた振動エネルギーを電磁誘導により電気エネルギーに変換する。
【００１１】
本発明の１つの実施形態では、前記発電機構は、前記第１の部材および前記第２の部材の一方に対して固定された電磁誘導コイルと、該第１の部材および該第２の部材の他方に対して固定された磁石とを有している。
【００１２】
本発明の鍛造装置は、請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の発電装置を含み、被処理物を鍛造により成形する。
【００１３】
本発明の鍛造装置は、被処理物を鍛造により成形する鍛造装置であって、該鍛造装置の設置用基礎に固定される装置基体と、該装置基体上に配置される装置本体と、該装置基体に取り付けられ、該装置本体を振動可能に支持する支持機構とを有し、該支持機構は、請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の発電装置を含み、前記第１の部材は該装置基体であり、前記第２の部材は該装置本体である。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、機械装置や構造物の衝撃や振動を減衰させる際に廃棄される振動エネルギーを電気エネルギーとして再利用することができる節電可能な発電装置、およびこのような発電装置を備えた鍛造装置を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】図１は、本発明の実施形態１による発電装置１００を説明するための図であり、図１（ａ）は、発電装置１００の利用形態を模式的に示し、図１（ｂ）は、発電装置１００に含まれる支持ばね部材１１０ａ、１１０ｂおよび発電機構１２０を模式的に示し、図１（ｃ）は、発電機構１２０の外観を模式的に示す。
【図２】図２は、実施形態１の変形例１による発電装置２００を説明するための図であり、図２（ａ）は、発電装置２００の利用形態を模式的に示し、図２（ｂ）は、発電装置２００に含まれる支持ばね部材１１０ａ、１１０ｂおよび発電機構２２０を模式的に示し、図２（ｃ）は、発電機構２２０の外観を模式的に示す。
【図３】図３は、実施形態１の変形例２による発電装置３００を説明するための図であり、図３（ａ）は、発電装置３００の利用形態を模式的に示し、図３（ｂ）は、発電装置３００に含まれる支持ばね部材１１０ａ、１１０ｂおよび発電機構３２０を模式的に示し、図３（ｃ）は、発電機構３２０の外観を模式的に示す。
【図４】図４は、本発明の実施形態２による鍛造装置１０００を説明するための図であり、図４（ａ）は、鍛造装置１０００の構造を示し、図４（ｂ）は、図４（ａ）のＡ１部分の外観を立体的に示し、図４（ｃ）は、図４（ａ）のＢ部分（発電装置１１００ｃ）の構造を模式的に示す。
【図５】図５は、図４に示す鍛造装置１０００による鍛造のメカニズムを説明するための図であり、図５（ａ）は、ハンマーを打ち下ろした直後の鍛造装置１０００の状態を示し、図５（ｂ）は、図５（ａ）のＡ２部分の外観を立体的に示す。
【図６】図６は、図４に示す鍛造装置１０００の動作を説明するための図であり、図６（ａ）は、ハンマー１２１０を打ち下ろす直前の鍛造装置１０００の状態を示し、図６（ｂ）は、ハンマー１２１０を打ち下ろした直後の鍛造装置１０００の状態を示す。
【図７】図７は、図４に示す鍛造装置１０００の動作を説明するための図であり、図７（ａ）〜図７（ｃ）は、鍛造装置１０００が、ハンマー１２１０を打ち下ろした衝撃により振動する様子を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、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。
【００１７】
図１は、本発明の実施形態１による発電装置１００を説明するための図であり、図１（ａ）は、発電装置１００の利用形態を模式的に示し、図１（ｂ）は、発電装置１００に含まれる支持ばね部材１１０ａ、１１０ｂおよび発電機構１２０を模式的に示し、図１（ｃ）は、発電機構１２０の外観を模式的に示す。
【００１８】
この発電装置１００は、図１（ａ）に示すように、設置用基礎に固定される第１の部材１０とその上側に設けられる第２の部材２０との間に配置され、第１の部材１０に対する第２の部材２０の振動や衝撃により発生する振動エネルギーを電気エネルギー（電力）に変換するとともに振動を減衰させるのに用いられるものである。
【００１９】
ここで、第１の部材１０は、例えば、装置の設置用基礎に固定される装置基体であり、第２の部材２０は、例えば、装置基体上に配置される装置本体である。ここで、装置は、機械の分野で用いられる、機械を構成するもの、あるいは建築の分野で用いられる、建築物を構成するものを含む。
【００２０】
発電装置１００は、図１（ｂ）に示すように、第２の部材２０に与えられた振動や衝撃により発生する振動エネルギーを電気エネルギーに変換するとともに振動を減衰させる発電機構１２０（ダンバー装置）と、第２の部材２０の振動を吸収するとともに、第２の部材２０を支持する支持ばね部材（弾性支持手段）１１０ａ、１１０ｂとを有する。
【００２１】
発電装置１００は、発電装置１００の上に第２の部材２０が配置されたとき、第２の部材２０の重量と釣り合うばね力を支持ばね部材１１０ａ、１１０ｂが発生するまで支持ばね部材１１０ａ、１１０ｂが圧縮されるように構成されている。
【００２２】
支持ばね部材１１０ａ、１１０ｂは任意のばね部材であり得る。本発明の実施形態においては、スプリングばね（螺旋ばね）である場合で説明しているが、本発明はこれに限定されない。例えば、板ばねであってもよいし、皿バネであってもよいし、空気ばねであってもよい。
【００２３】
なお、この発電装置１００では、支持ばね部材１１０ａ、１１０ｂの弾性力により第２の部材２０が第１の部材１０上で支持されることとなるので、発電装置１００は、第２の部材２０に外部から働く振動や衝撃を支持ばね部材１１０ａ、１１０ｂにより緩める緩衝機能も有している。
【００２４】
このように、発電装置１００は、支持ばね部材１１０ａ、１１０ｂにより支持された第２の部材２０が振動する状態で、発電機構１２０が第２の部材２０の振動エネルギーを電気エネルギーに変換することにより第２の部材２０の振動を減衰させるように構成されている。
【００２５】
以下、発電装置１００についてより具体的に説明する。
【００２６】
図１（ａ）に示すように、発電装置１００は、第１の部材１０に取り付けられる第１の筐体１０１と、第２の部材２０に取り付けられる第２の筐体１０２とを有する。第１の筐体１０１と第２の筐体１０２とは、鉛直方向（紙面上下方向）にスライド可能に嵌合するように構成されており、これらの筐体の嵌合により発電装置１００の１つの筐体が構成されるようになっている。
【００２７】
ここで、発電装置１００の筐体内に設けられる支持ばね部材は、２つに限定されるものではなく、１つでも、３つでも４つでも、それ以上でもよい。２つ以上支持ばね部材が設けられる場合は、安定性を高めるために発電機構１２０の周りに均等に配置されることが望ましいが、本発明はこれに限定されない。
【００２８】
第１の筐体１０１には、支持ばね部材１１０ａ、１１０ｂの一端（下端）がそれぞれ固定器具１１１ａ、１１１ｂにより固定されており、第２の筐体１０２には、支持ばね部材１１０ａ、１１０ｂの他端（上端）がそれぞれ固定器具１１２ａ、１１２ｂにより固定されている。
【００２９】
さらに、発電装置１００を構成する発電機構１２０は、図１（ｃ）に示すように、ソレノイドコイル１２１と永久磁石１２２とを有し、ソレノイドコイル１２１は、第１の筐体１０１に固定器具１２１ａにより固定され、永久磁石１２２は、第２の筐体１０２に固定器具１２２ａにより固定されている。
【００３０】
発電機構１２０は、第１の筐体１０１に対する第２の筐体１０２の上下方向の移動により、ソレノイドコイル１２１内に永久磁石１２２が挿入された状態で、ソレノイドコイル１２１と永久磁石１２２とが相対的に移動するように構成されている。
【００３１】
このような構成の発電装置１００では、第２の部材２０が外部からの振動や衝撃により上下方向に振動すると、第１の筐体１０１に対する第２の筐体１０２の上下方向の移動によりソレノイドコイル１２１と永久磁石１２２とが相対的に移動することとなって、ソレノイドコイル１２１の両端に電圧が発生する。この電圧によりソレノイドコイル１２１に接続されている一対の電源線１２３から電流が負荷に出力されることにより、ソレノイドコイル１２１と永久磁石１２２との相対移動を止めようとする電磁力が働き、第１の筐体１０１に対する第２の筐体１０２の振動が抑制される。これにより、第２の部材２０が外部からの振動や衝撃により第１の部材１０に対して上下方向に振動しても、第２の部材２０の振動エネルギーが発電機構１２０で電気エネルギーに変換されることにより振動が減衰することとなる。
【００３２】
発電装置１００により、第２の部材２０の振動エネルギーを電気エネルギーに変換し、得られた電気エネルギーを再利用可能することで、節電（省エネ）を達成することが可能となる。
【００３３】
このことは、特に第２の部材に加わる振動や衝撃が大きい（例えば、衝撃エネルギーが約３０ｋＪ以上）場合や、第２の部材に加わる振動または衝撃の繰り返しが高速（例えば、衝撃が約０．５〜５秒以内に１回）で加わる場合に特に有利であり得る。第２の部材に加わる振動や衝撃が大きい場合や繰り返しが高速で加わる場合には、再利用可能な第２の部材の振動エネルギーが非常に大きいからである。本発明の発電装置１００が特に有利であり得る第２の部材の典型的な例は、鍛造装置の装置本体である。その場合、第１の部材は、鍛造装置の装置基部であり、装置基部は、鍛造装置の装置本体の下側に配置される。
【００３４】
具体的な実施形態において、第２の部材に加わる衝撃は、約３０ｋＪ以上、約３５ｋＪ以上、約４５ｋＪ以上、約５５ｋＪ以上、約６０ｋＪ以上、約７０ｋＪ以上、約８０ｋＪ以上、約９５ｋＪ以上、約１００ｋＪ以上、約１３０ｋＪ以上、約１５０ｋＪ以上、約１８０ｋＪ以上、約２２０ｋＪ以上、約２６０ｋＪ以上、約２８０ｋＪ以上、約３００ｋＪ以上、約４００ｋＪ以上、約５００ｋＪ以上、約６００ｋＪ以上、または約７００ｋＪ以上であり得る。
【００３５】
具体的な実施形態において、第２の部材に加わる衝撃は、約５秒以内に１回以上、約４秒以内に１回以上、約３秒以内に１回以上、約２秒以内に１回以上、約１秒以内に１回以上、または約０．５秒以内に１回以上であり得る。
【００３６】
なお、上記実施形態１では、発電機構１２０は、第１の筐体１０１と第２の筐体１０２との直線的な相対運動による振動のエネルギーを直接電気エネルギーに変換するものを示したが、本発明の発電機構はこれに限定されるものではない。振動エネルギーを最終的に電気エネルギーに変換可能であれば任意の発電機構であり得る。
【００３７】
例えば、発電装置１００の第１の筐体１０１と第２の筐体１０２との直線的な相対運動を回転運動に変換して発電機を回すようにしてもよいし、さらには、このような直線的な相対運動により流体の流れを発生させ、その流れをスクリューの回転運動に変換して発電機を回すようにしてもよい。
【００３８】
以下これらの構成を実施形態１の変形例として具体的に説明する。
【００３９】
（実施形態１の変形例１）
図２は、実施形態１の変形例１による発電装置２００を説明するための図であり、図２（ａ）は、発電装置２００の利用形態を模式的に示し、図２（ｂ）は、発電装置２００に含まれる支持ばね部材１１０ａ、１１０ｂおよび発電機構２２０を模式的に示し、図２（ｃ）は、発電機構２２０の外観を模式的に示す。
【００４０】
この実施形態１の変形例１による発電装置２００は、実施形態１の発電装置１００において、発電機構１２０に代えて、第１の筐体１０１に対する第２の筐体１０２の直線的な運動を回転運動に変換するギア機構２２０ａを備えた発電機構２２０を備えたものである。従って、変形例１の発電装置２００における発電機構２２０以外の構成は、実施形態１の発電装置１００におけるものと同一である。
【００４１】
この発電機構２２０は、直線運動を回転運動に変換するギア機構２２０ａと、ギア機構２２０ａにより変換された回転運動により発電を行う発電機２２０ｂとを備えている。ここで、発電機２２０ｂは、固定器具２２１ｂにより第１の筐体１０１に固定されている。ギア機構２２０ａは、ラックギア２２２とピニオンギア２２１とを有し、ラッグギア２２２は固定器具２２２ａにより第２の筐体１０２に固定され、ピニオンギア２２１は発電機２２０ｂの回転軸２２１ａに取り付けられている。
【００４２】
このような構成の発電装置２００では、第２の部材２０が外部からの衝撃や振動により上下方向に振動すると、第１の筐体１０１に対して第２の筐体１０２が上下運動することとなり、これにより、ラッグギア２２２がピニオンギア２２１の回転軸に対して上下動することとなってピニオンギア２２１が回転する。ピニオンギア２２１の回転により発電機２２０ｂの回転軸２２１ａが回転し、発電機２２０ｂでは電力が生成される。発電機２２０ｂで発電された電力が一対の電源線２２３から負荷に出力されることにより、発電機２２０ｂの回転軸２２１ａに回転負荷がかかることとなり、ラッグギア２２２の上下運動に制動がかかり、その結果、第２の部材２０の振動は減衰し最終的に停止する。
【００４３】
（実施形態１の変形例２）
図３は、実施形態１の変形例２による発電装置３００を説明するための図であり、図３（ａ）は、発電装置３００の利用形態を模式的に示し、図３（ｂ）は、発電装置３００に含まれる支持ばね部材１１０ａ、１１０ｂおよび発電機構３２０を模式的に示し、図３（ｃ）は、発電機構３２０の外観を模式的に示す。
【００４４】
この実施形態１の変形例２による発電装置３００は、実施形態１の発電装置１００において、発電機構１２０に代えて、第１の筐体１０１に対する第２の筐体１０２の直線的な往復運動を流体の流れに変換する機能を有する発電機構３２０を備えたものである。従って、変形例２の発電装置３００における発電機構３２０以外の構成は、実施形態１の発電装置１００におけるものと同一である。
【００４５】
この発電機構３２０は、第１の筐体１０１に対する第２の筐体１０２の振動により流体の流れを発生させる流体流発生手段３２０ａと、流体の流れをスクリュー部材３２２ｄの回転運動に変換する変換手段３２０ｂと、スクリュー部材３２２ｄの回転により発電する発電機３４０とを有する。
【００４６】
ここで、流体流発生手段３２０ａは、第１の筐体１０１に対する第２の筐体１０２の振動を流体の流れに変換して流体流を発生させるための流体流発生通路３２１を有する。流体流発生通路３２１は１つのシリンダを構成しており、流体流発生通路３２１にはピストン３２１ｃが設けられており、そのピストンロッド３２１ｄの先端が固定器具３２１ｂを介して第２の筐体１０２に取り付けられている。
【００４７】
変換手段３２０ｂは、流体の流速を高める流体流加速通路３２２を有する。流体流加速通路３２２の断面積は、流体流発生通路３２１より狭い。さらに、変換手段３２０ｂは、流体流発生通路３２１の一端と流体流加速通路３２２の一端とを連結する第１の連結通路３２３ａと、流体流発生通路３２１の他端と流体流加速通路３２２の他端とを連結する第２の連結通路３２３ｂとを有する。
【００４８】
流体流加速通路３２２は、第１の連結通路３２３ａに繋がる第１の小径部分３２２ａと、第２の連結通路３２３ｂに繋がる第２の小径部分３２２ｂと、これらの小径部分３２２ａ、３２２ｂとの間に設けられた大径部分３２２ｃとを有する。大径部分３２２ｃの内部には、スクリュー部材３２２ｄが回転可能となるように回転軸３２２ｅに取り付けられている。回転軸３２２ｅの一端は、第１の小径部分３２２ａの上端に軸受け３２２ｆを介して取付られ、回転軸３２２ｅの他端は、第２の小径部分３２２ｂの下端に軸受け３２２ｇを介して取付られている。スクリュー部材３２２ｄの回転軸３３２ｅは、発電機３４０の回転軸に連結されている。
【００４９】
このような構成の発電装置３００では、第２の部材２０が外部からの振動や衝撃により上下方向に振動すると、第１の筐体１０１に対して第２の筐体１０２が上下運動することとなり、これにより、ピストンロッド３２１ｄがシリンダとしての流体流発生通路３２１に対して矢印で示すように上下動することとなって、流体流発生通路３２１内で流体流が発生する。これにより、断面積の大きい流体流発生通路３２１から第１の連結通路３２３ａおよび第２の連結通路３２３ｂを介して断面積の小さい流体流加速通路３２２に流体が流れ込むこととなる。流体流加速通路３２２では流体流が加速され、流体流加速通路３２２の大径部分３２２ｃに配置されているスクリュー３２２ｄが勢いよく回転する。スクリュー３２２ｄの回転が回転軸３２２ｅを介して発電機３４０の回転軸に伝わると、発電機３４０では発電が行われる。電力が電源線３４１を介して負荷へ供給されると、発電機３４０の回転軸３４１に回転負荷がかかることとなり、ピストンロッド３２１ｄの上下運動に制動がかかり、その結果、第２の部材２０の振動は減衰し最終的に停止する。
【００５０】
なお、実施形態１およびその変形例では、発電装置として、部材の振動エネルギーを電磁誘導により電気エネルギーに変換するものを示したが、発電装置は、部材の振動エネルギーを、圧電素子などを用いて電磁誘導によらずに電気エネルギーに変換するものでもよい。
【００５１】
実施形態１の変形例１における発電装置２００も、変形例２における発電装置３００も、実施形態１の発電装置１００と同様の効果が得られるもので、第２の部材の振動エネルギーを電気エネルギー（電力）に変換し、得られた電気エネルギー（電力）を再利用可能することで、節電（省エネ）を達成することが可能である。
【００５２】
（実施形態２）
図４は、本発明の実施形態２による鍛造装置１０００を説明するための図であり、図４（ａ）は、鍛造装置１０００の構造を示し、図４（ｂ）は、図４（ａ）のＡ１部分の外観を立体的に示し、図４（ｃ）は、図４（ａ）のＢ部分（発電装置１１００ｃ）の構造を模式的に示す。
【００５３】
図４（ａ）に示す鍛造装置１０００は、重量が大きいため、補強された基礎の上に設置されている。ここでは、鍛造装置１０００は、工場などの敷地に形成された設置用ピットＰ内に設置されており、設置用ピットＰの側壁Ｐｗに囲まれた底部（設置用基礎）は、コンクリートで固めた下部基礎Ｂ１上に、さらにコンクリートで固めた上部基礎Ｂ２を配置することにより補強された構造となっている。
【００５４】
鍛造装置１０００は、下型１１２０が取り付けられるハンマー受部１１００と、ハンマー１２１０により上型１２２０を下型１１２０に打ち込むハンマー打込み部１２００とを有する。
【００５５】
〔ハンマー受部１１００〕
ハンマー受部１１００は、下型１１２０を固定する下型固定台１１１０を有する下部筐体１１００ａを有する。下部筐体１１００ａには、部材を固定するための部材固定孔１１０１が形成されている。さらに、ハンマー受部１１００は、上部基礎Ｂ２に固定された固定部材（装置基部）１１００ｂと、下部筐体１１００ａと固定部材１１００ｂとの間に配置される発電装置１１００ｃとを有する。なお、鍛造装置１０００における固定部材（装置基部）１１００ｂおよび発電装置１１００ｃ以外の部分は、装置本体を構成している。
【００５６】
発電装置１１００ｃは、下部筐体１１００ａの振動を減衰させる防振機構と、発電機構とを有する。本実施形態では、発電装置１１００ｃは、実施形態１で説明した発電装置１００と同一の構成を有する。つまり、この発電装置１１００ｃは、図１に示す発電装置１００と同様に、第１の筐体１０１、第２の筐体１０２、支持ばね部材１１０ａ、１１０ｂ、および発電機構１２０とを有しているが、本発明はこれに限定されない。本実施形態では、防振機構は、発電機構１２０が担うが、防振機構は種々の構成が公知であり、図示される具体的な構成に限定されない。発電装置１１００ｃは、装置本体の振動エネルギーを電気エネルギー（電力）に変換可能な任意の発電機構を備え得る。この発電機構は、例えば、図２に示す発電装置２００と同じ構成であってもよいし、図３に示す発電装置３００と同じ構成であってもよい。発電装置１１００ｃは、公知の防振機構に、発電機構を後から取り付けることによって製造されてもよいし、防振機構と発電機構とが一体になった装置として製造されてもよい。
【００５７】
この実施形態２の発電装置１１００ｃでは、支持ばね部材１１０ａ、１１０ｂは、圧縮されることにより、発電装置１１００ｃの上に配置される装置本体の重量と釣り合うばね力を発生するように構成されている。また、第１の筐体１０１は、固定部材１１００ｂに取り付けられ、第２の筐体１０２は下部筐体１１００ａに取り付けられている。
【００５８】
〔ハンマー打込み部１２００〕
ハンマー打込み部１２００は、下部筐体１１００ａ上に配置される上部筐体１２００ａを有し、上部筐体１２００ａは、下型１１２０上に配置された被処理物Ｗに上型１２２０を打ち付ける打付け手段１２００ｂを有する。打付け手段１２００ｂは、上型１２２０が取り付けられるハンマー１２１０と、上下方向に移動するように上部筐体１２００ａに取り付けられた駆動ロッド１２３０と、駆動ロッド１２３０を空気圧により駆動する駆動シリンダ１２５０とを有し、駆動ロッド１２３０の下端部にハンマー１２１０が取り付けられている。上部筐体１２００ａには、ハンマー１２１０の上下移動をガイドするガイド部材１２４０が取り付けられている。
【００５９】
上部筐体１２００ａには供給口１２５１および排気口１２５２が設けられており、空気供給源からの空気が供給口１２５１を通って駆動シリンダ１２５０へ供給され、駆動シリンダ１２５０内の空気が排気口１２５２から駆動シリンダ１２５０の外部に排出されるようになっている。
【００６０】
図４に示す実施形態においては、打付け手段１２００ｂとして圧縮空気を駆動源とするエアハンマーを用いる場合について説明しているが、本発明はこれに限定されない。任意の打付け手段を用いることができる。例えば、電動モータを駆動源とするスプリングハンマーであってもよいし、蒸気圧を駆動源とする蒸気ハンマーであってもよいし、油圧を駆動源とする油圧ハンマーであってもよい。
【００６１】
〔押圧固定機構１３００〕
さらに、鍛造装置１０００は、上部筐体１２００ａを下部筐体１１００ａに押し付けて固定する押圧固定機構１３００を有する。
【００６２】
この押圧固定機構１３００は、ボルト１３１０と、第１のナット（締付ナット）１３０１ａおよび第２のナット（緩止めナット）１３０１ｂと、ばね部材１３００ｂとを有する。ボルト１３１０の軸部は、下部筐体１１００ａの一部および上部筐体１２００ａの一部を貫通している。ボルト１３１０の軸部の一端（下部筐体１１００ａ側の端）には、固定ピンなど（図示せず）によりボルト頭部１３１１が取り付けられる。
【００６３】
また、ボルト１３１０の軸部の他端側は、上部筐体１２００ａに形成された部材固定突出部１２０１から突出しており、部材固定突出部１２０１には、付勢ばね部材１３００ｂを介して第１のナット１３０１ａおよび第２のナット１３０１ｂが配置され、ボルト１３１０の軸部に装着されている。
【００６４】
このように取り付けられた付勢ばね部材１３００ｂの付勢力により下部筐体１１００ａに対して上部筐体１２００ａを固定することにより、下部筐体１１００ａに支持されている下型１１２０上に配置された被処理物Ｗに上型１２２０がハンマー１２１０により打付けられたときに下部筐体１１００ａに振動や衝撃が作用しても、下部筐体１１００ａと上部筐体１２００ａとは付勢ばね部材１３００ｂの付勢力により固定されているため、下部筐体１１００ａと上部筐体１２００ａとが分断されるような破損が生ずることはない。
【００６５】
〔鍛造のメカニズム〕
図５は、図４に示す鍛造装置１０００による鍛造のメカニズムを説明するための図であり、図５（ａ）は、ハンマーを打ち下ろした直後の鍛造装置１０００の状態を示し、図５（ｂ）は、図５（ａ）のＡ２部分の外観を立体的に示す。
【００６６】
鍛造装置１０００にて、ハンマー１２１０の打ち下ろしにより上型１２２０が下型１１２０上の被処理物Ｗに打ち込まれると、被処理物Ｗは、上型１２２０と下型１１２０とにより叩き付けられて、上型１２２０の内面と下型１１２０の内面とにより形成される形状に成形される。
【００６７】
鍛造による成形は、１つの非処理物Ｗの成形において、ハンマーを複数回打ち下ろしするもので、変形速度が速く、複雑な形状に成形できる点で、成形に要する打ち下ろし回数が少なく、変形速度は遅いが変形量が大きく生産速度が速いプレス成形とは異なる。
【００６８】
鍛造処理では、このようなハンマー１２１０の打ち下ろしが一工程の中で繰り返し行われることとなり、ハンマー１２１０の打ち下ろしのたびに下型１１２０を支える下部筐体１１００ａは大きな振動や衝撃を受けることとなるが、この振動や衝撃は、発電装置１１００ｃにより下部筐体１１００ａおよび上部筐体１２００ａの上下方向の振動に変換され、さらに、この振動エネルギーは、発電装置１１００ｃに搭載されている発電機構１２０により電気エネルギー（電力）に変換されて回生電力として電力供給源に戻される。
【００６９】
鍛造処理におけるハンマーの打ち下ろしの繰り返し回数は、求められる鍛造条件に応じて任意の回数であり得る。好ましい実施形態において、１工程で約２〜３０回行われるが、本発明はこれに限定されない。また、鍛造処理におけるハンマーの打ち下ろしの繰り返し速度は、求められる鍛造条件に応じて任意の速度であり得る。好ましい実施形態において、約０．５〜５秒毎（一日８時間稼働で約１５０００回程度）にハンマーが打ち下ろされるが、本発明はこれに限定されない。
【００７０】
鍛造処理におけるハンマーの打ち下ろし速度（打撃速度）は、求められる鍛造条件に応じて任意の速度であり得る。好ましい実施形態において、打ち下ろし速度（打撃速度）は、約６〜８ｍ／ｓであるが、本発明はこれに限定されない。
【００７１】
鍛造装置の能力は、落下部分（ハンマーと上型と駆動ロッドとから構成される部分）の重量および／または落下部分の衝撃エネルギーで一般的に表されるが、本発明の鍛造装置に用いられる落下物の重量および衝撃エネルギーは任意の値をとり得る。好ましい実施形態において、例えば、落下物の重量は約０．５〜２０トン、衝撃エネルギーは約３０〜７００ｋＪであるが、本発明はこれに限定されない。
【００７２】
〔鍛造装置の動作〕
次に鍛造装置１０００の動作について説明する。
【００７３】
図６および図７は、図４に示す鍛造装置１０００の動作を説明するための図であり、図６（ａ）は、ハンマーを打ち下ろす直前の鍛造装置１０００の状態を示し、図６（ｂ）は、ハンマーを打ち下ろした直後の鍛造装置１０００の状態を示す。図７（ａ）〜図７（ｃ）は、鍛造装置１０００が、ハンマー１２１０を打ち下ろした衝撃により振動する様子を示す。
【００７４】
まず、図６（ａ）に示すように、ハンマー１２１０に支持された上型１２２０が下型１１２０の上方で保持されている状態で、図４（ｂ）に示すように、下型１１２０上に被処理物Ｗを配置する。その後、オペレーターがハンマー１２１０を駆動するための駆動スイッチ（図示せず）を操作すると、駆動シリンダ１２５０が外部からの空気の供給により駆動ロッド１２３０が下方に延びて図６（ｂ）に示すようにハンマー１２１０が下降する。これにより、下型１１２０上の被処理物Ｗが、ハンマー１２１０に取り付けられている上型１２２０により叩き付けられ、図５（ｂ）に示すように被処理物Ｗの鍛造が行われる。なお、鍛造により成形された被処理物Ｗは、上型１２２０を下型１１２０から引き離した後に下型１１２０から取り出される。
【００７５】
上型１２２０がハンマー１２１０により下型１１２０に打ち込まれたときの衝撃の一部は、図７（ａ）に示すように、発電装置１００の支持ばね部材１１０ａ、１１０ｂが縮んで、その上に配置されている下部筐体１１００ａが沈み込むことにより、下部筐体１１００ａおよび上部筐体１２００ａの振動エネルギーに変換される。その振動エネルギーは、発電装置１１００ｃの発電機構１２０により電気エネルギーに変換される。すなわち、この実施形態２の鍛造装置１０００では、発電機構１２０は、振動エネルギーを電気エネルギーに変換することにより振動を吸収するダンパー装置の機能を果たす。
【００７６】
また、上部筐体１２００ａは、下部筐体１１００ａに対して押圧固定機構１３００のばね部材１３００ｂの付勢力により固定されているので、上型１２２０がハンマー１２１０により下型１１２０に打ち込まれたときに、下型１１２０を支持する下部筐体１１００ａでこの下部筐体１１００ａが沈み込む方向に大きな加速度が発生しても、慣性によりその位置に止まろうとする上部筐体１２００ａと、下方に加速する下部筐体１１００ａとの間で応力が発生することはない。
【００７７】
なぜなら、上部筐体１２００ａと下部筐体１１００ａとは構造上固定されたものではなく、これらは、ばね部材１３００ｂの付勢力により密着固定された状態であり、ばね部材１３００ｂのばね力より大きい力に相当する加速度が下部筐体１１００ａに発生した場合には、下部筐体１１００ａは上部筐体１２００ａから分離するからである。
【００７８】
従って、ハンマー１２１０の打ち込みの衝撃を下部筐体１１００ａが受けても、上部筐体１２００ａと下部筐体１１００ａとの間に生ずる応力により鍛造装置１０００の筐体が疲労するのを回避することができる。
【００７９】
下部筐体１１００ａはハンマー１２１０の打ち込みの衝撃を受けて、基準位置Ｓｐから衝撃の大きさに応じた下方位置Ｌｐまで沈み込んだ後は、図７（ｂ）に示すように、発電装置１００における支持ばね部材１１０ａ、１１０ｂのばね力（弾性力）により、下部筐体１１００ａが上部筐体１２００ａとともに上方位置Ｈｐまで持ち上げられ、その後、図７（ｃ）に示すように下部筐体１１００ａが上部筐体１２００ａとともに沈み込むという動作を繰り返すうちに、発電機構１２０が有するダンバーの機能により振動が吸収されていき下部筐体１１００ａおよび上部筐体１２００ａの振動は最終的に停止する。このように振動が停止するまで、発電機構１２０では発電が行われ、発生した電力が回生電力として電力供給源に戻される。
【００８０】
電力供給源に戻された電力は、再度鍛造装置の電力として供給してもよいし、工場のその他の電気設備などに供給してもよい。このように鍛造装置で発生した振動を有効に利用して得た電力を鍛造装置あるいは工場の他の電気設備に供給することにより、電力の再利用が図れ、節電（省エネ）に大きく寄与することが可能となる。また、このことが、発電機構と組み合わせて使用される防振機構の設置を促進するため、鍛造装置に使用される部品の振動や衝撃による故障の低減、オペレーターの作業環境の改善、工場近隣への振動問題の解消に大きく寄与することが可能となる。
【００８１】
以上のように、本発明の好ましい実施形態を用いて本発明を例示してきたが、本発明は、この実施形態に限定して解釈されるべきものではない。本発明は、特許請求の範囲によってのみその範囲が解釈されるべきであることが理解される。当業者は、本発明の具体的な好ましい実施形態の記載から、本発明の記載および技術常識に基づいて等価な範囲を実施することができることが理解される。本明細書において引用した文献は、その内容自体が具体的に本明細書に記載されているのと同様にその内容が本明細書に対する参考として援用されるべきであることが理解される。
【産業上の利用可能性】
【００８２】
本発明は、振動減衰機構および鍛造装置の分野において、機械装置や構造物の振動を減衰させる際に廃棄される振動エネルギーを再利用することができる節電可能な発電装置、およびこの発電装置を備えた鍛造装置を実現できるものとして有用である。
【符号の説明】
【００８３】
１０  第１の部材
２０  第２の部材
１００、２００、３００、１１１０ｃ  発電装置
１０１  第１の筐体
１０２  第２の筐体
１１０ａ、１１０ｂ  支持ばね部材（弾性支持手段）
１１１ａ、１１１ｂ、１１２ａ、１１２ｂ、１２１ａ、１２２ａ、２２１ｂ、２２２ａ、３２１ａ、３２１ｂ  固定器具
１２０、２２０、３２０  発電機構（ダンパー装置）
２２０ａ  ギア機構
２２０ｂ  発電機
２２１  ピニオンギア
２２１ａ、３２２ｅ  回転軸
２２２  ラックギア
３２０ａ  流体流発生手段
３２１  流体流発生通路
３２１ｃ  ピストン
３２１ｄ  ピストンロッド
３２２  流体流加速通路
３２２ａ  第１の小径部分
３２２ｂ  第２の小径部分
３２２ｃ  大径部分
３２２ｄ  スクリュー部材
３２２ｆ、３２２ｇ  軸受け
３２３ａ  第１の連結通路
３２３ｂ  第２の連結通路
１０００  鍛造装置
１１００  ハンマー受部
１１００ａ  下部筐体
１１００ｂ  装置基部
１１０１  部材固定孔
１１１０  下型固定台
１１２０  下型
１２００  ハンマー打込み部
１２００ａ  上部筐体
１２００ｂ  打付け手段
１２０１  部材固定突出部
１２１０  ハンマー
１２２０  上型
１２３０  駆動ロッド
１２４０  ガイド部材
１２５０  駆動シリンダ
１２５１  給気口
１２５２  排気口
１３００  押圧連結機構
１３００ｂ  ばね部材
１３０１ａ  第１のナット（締結ナット）
１３０１ｂ  第２のナット（緩止めナット）
１３１０  ボルト
Ｂ１  下部基礎
Ｂ２  上部基礎
Ｐ  設置用ピット
Ｐｗ  ピット側壁
Ｗ  被処理物
【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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