(57)【要約】【課題】加工性の悪化や消費電力量の増大等を招くことなく、プレス成形と併せて圧縮空気の生成もできるプレス装置を提供する。【解決手段】本発明のプレス装置は、往復動する可動型（１１）と、可動型に対向して配設され可動型との間で被加工材（ｗ）を挟圧して成形する固定型（１２）と、可動型を往復動させる駆動手段（１３）とを備えるプレス装置（１）であって、さらに、可動型に連動して駆動されて圧縮気体を生成する圧縮機（２）を備える。この圧縮機は、例えば、有底筒状のシリンダー（２０）と、シリンダー内を可動型と連動して往復動するピストン（２１）と、シリンダーとピストンにより区画された内空間へ外界からの吸気を許容する吸気弁（２４１）と、圧縮気体の内空間からサージタンク（２５）への吐出を許容する吐出弁（２４２）とを備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
往復動する可動型と、
該可動型に対向して配設され該可動型との間で被加工材を挟圧して成形する固定型と、
該可動型を往復動させる駆動手段とを備えるプレス装置であって、
さらに、前記可動型に連動して駆動されて圧縮気体を生成する圧縮機を備えることを特徴とするプレス装置。
【請求項２】
前記圧縮機は、前記可動型が上死点から下死点に向かうときに圧縮動作をする請求項１に記載のプレス装置。
【請求項３】
前記圧縮機は、有底筒状のシリンダーと、
該シリンダーの開口部側から嵌挿されて該シリンダー内を前記可動型と連動して往復動するピストンと、
該シリンダーと該ピストンにより区画された内空間への吸気を許容する吸気弁と、
前記圧縮気体の該内空間からの吐出を許容する吐出弁と、
を備える請求項１または２に記載のプレス装置。
【請求項４】
さらに、前記圧縮機から吐出された前記圧縮気体を貯蔵するサージタンクを備える請求項１〜３のいずれかに記載のプレス装置。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれかに記載のプレス装置と、
該プレス装置で生成された前記圧縮気体を工場内の他所へ誘導する配管と、
を備えることを特徴とする工場システム。
【請求項６】
往復動する可動型と該可動型に対向して配設され該可動型との間で被加工材を挟圧して成形する固定型と該可動型を往復動させる駆動手段とを備えるプレス装置に取り付けられ、該可動型に連動して駆動されて圧縮気体を生成することを特徴とする圧縮機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プレス装置の可動型に連動して圧縮気体を生成する圧縮機と、その圧縮機を備えたプレス装置と、それらにより得られた圧縮気体を工場内へ供給する工場システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
工場内には多種多様な工作機械が配設されており、これら工作機械は多量の電力を消費しつつ被加工材を所望形状等に加工している。特にプレス装置は、重量の大きな金型を往復道させつつ、下死点近傍で大きな加工力を被加工材に与えて被加工材を所望形状にしている。もっとも、プレス装置の稼働に要するエネルギーに対して、被加工材の加工に要するエネルギーは僅かであり、それらの差分エネルギーは有効に活用されず、その多くが熱エネルギーとして大気中に放熱されている。
【０００３】
このような工作機械に生じる差分エネルギーの少なくとも一部を再利用（回生）することが考えられ、それに関連した提案が、例えば下記の特許文献にある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−１０６１１９号公報
【特許文献２】特開２０１１−８３７８２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１は、移動体の減速時に生じる回生電力を主軸台の冷却に有効利用できる工作機械を提案している。特許文献２は、エネルギー回生可能なリニア駆動装置を備えたプレス機械のダイクッション装置を提案している。
【０００６】
これらの機械や装置は、自身の消費電力抑制を目的として僅かなエネルギーを回生する程度に過ぎず、ましてや工場全体の省エネルギー化に発展するものではない。ちなみに、エネルギー回生を伴う工作機械に関する提案自体がそもそも少ないのが現状である。
【０００７】
本発明はこのような事情に鑑みて為されたものであり、投入エネルギー（消費電力量）を増加させることなく、それを従来よりも有効利用できるプレス装置と、そのプレス装置に取り付けて用いることができる圧縮機と、それらを用いて省エネルギー化を図れる工場システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明者はこの課題を解決すべく鋭意研究し、試行錯誤を重ねた結果、プレス装置の可動型が上死点から下死点に至る過程において、被加工材の加工に殆ど寄与しない大きな余剰エネルギーがあることに着目し、この余剰エネルギーを利用して、加工時に必要となる圧縮空気を生成することを思いついた。この着想を発展させることにより、以降に述べる本発明を完成するに至った。
【０００９】
《プレス装置》
（１）本発明のプレス装置は、往復動する可動型と、該可動型に対向して配設され該可動型との間で被加工材を挟圧して成形する固定型と、該可動型を往復動させる駆動手段とを備えるプレス装置であって、さらに、前記可動型に連動して駆動されて圧縮気体を生成する圧縮機を備えることを特徴とする。
【００１０】
（２）本発明のプレス装置は、可動型に連動して稼働する圧縮機を備えるため、被加工材の加工と併行して圧縮気体（特に圧縮空気）の生成も行うことができる。プレス装置には、通常、大型で大重量の金型（可動型）やその支持体（スライダ等）を駆動するために大きなエネルギーが投入されるが、被加工材の加工に利用されるエネルギーはその投入エネルギーの一部に過ぎない。つまり、投入エネルギーの大部分が余剰エネルギーとなっている。本発明のプレス装置によれば、その余剰エネルギーを有効利用して圧縮機を稼働させるため、実質的に投入エネルギー（消費電力量）の増加を招くことなく、圧縮気体を生成できる。
【００１１】
このような圧縮気体は、そのプレス装置内で消費される他、他の工作機械や加工機械へ供給されたり、配管を利用して工場内の他の作業場所に供給されたりしてもよい。いずれの場合でも、工場の各所へ圧縮気体を供給している専用のコンプレッサへ投入するエネルギー（電力消費量）を削減することができる。
【００１２】
また、プレス装置単位で圧縮気体を生成すると、そのプレス装置またはその周辺にある工作機械や作業箇所へ圧縮気体を供給するための配管を短縮化、簡素化でき、ひいては、工場内に張り巡らされてきたエア配管等の短縮化、簡素化さらには廃止等も可能となり得る。
【００１３】
なお、圧縮機を備えたプレス装置自身がその圧縮機で生成された圧縮気体を消費する場合として、金型（可動型または固定型）の型面や周囲、プレス後の加工品等に付着した切屑、切粉等を気流で除去しつつ（つまり吹き飛ばしつつ）プレス加工する場合などである。
【００１４】
（３）プレス装置は、重量の大きい可動型を下死点から上死点に復帰させる際に大きなエネルギーを消費する。このような下死点→上死点に向かう復帰過程で、さらに圧縮機の駆動負荷を与えることは、却ってプレス装置への投入エネルギー（消費電力量）の増加をもたらすため好ましくない。
【００１５】
一方、可動型が上死点→下死点（直前）に向かう往動過程では、可動型の移動に大きなエネルギーは不要であり、また、被加工材の加工に消費されるエネルギーは下死点近傍に限られる。この往動過程は大きな位置エネルギーが解放される過程であり、可動型と連動させて圧縮機を駆動しても、プレス装置の消費電力等を実質的に増加させることなく、また被加工材の加工性にも殆ど影響を与えることなく、圧縮気体を生成することが可能となる。そこで本発明に係る圧縮機は、可動型が上死点から下死点に向かうときに、相応の駆動力を必要とする圧縮動作を行うものであると好適である。なお、被加工材が実質的に加工される下死点近傍では、圧縮気体が吐出されるため、圧縮室の内圧が過大になって、加工性に悪影響を及ぼすことも殆どない。
【００１６】
本発明に係る圧縮機は、そのタイプを問わない。例えば、ラック・アンド・ピニオン等の歯車列を用いて可動型の往復動を回転動に変換すれば、スクロールタイプの圧縮機も利用できる。また、減速機を介装することにより、適切な回転数やトルク等で圧縮機を運転することもできる。もっとも、圧縮機がレシプロタイプであると、往復動する可動型と簡易に連動させることができ、プレス装置の余剰エネルギーを効率的に回生して圧縮気体を生成できる。そこで本発明に係る圧縮機は、有底筒状のシリンダーと、該シリンダーの開口部側から嵌挿されて該シリンダー内を前記可動型と連動して往復動するピストンと、該シリンダーと該ピストンにより区画された内空間への吸気を許容する吸気弁と、前記圧縮気体の該内空間からの吐出を許容する吐出弁とを備えると好適である。なお、圧縮機から吐出された圧縮気体を貯蔵するサージタンク（貯蔵タンク）を備えると、圧縮気体を安定的に供給できて好適である。
【００１７】
《圧縮機》
本発明は上述したプレス装置としてのみならず、そのプレス装置に取り付けられる圧縮機としても把握できる。すなわち本発明は、往復動する可動型と該可動型に対向して配設され該可動型との間で被加工材を挟圧して成形する固定型と該可動型を往復動させる駆動手段とを備えるプレス装置に取り付けられ、該可動型に連動して駆動されて圧縮気体を生成することを特徴とする圧縮機でもよい。
【００１８】
本発明の圧縮機は、プレス装置に当初から装備されていても良いし、既存のプレス装置に後付けされてもよい。いずれにしても往復動する可動型に連動させればよいだけであるため、取付けは容易である。また、圧縮機の種類、容量等を適宜選択すれば、圧縮気体の生成、圧力等の調整も容易である。
【００１９】
《工場システム》
さらに本発明は、上述したプレス装置と、該プレス装置で生成された前記圧縮気体を工場内の他所へ誘導する配管と、を備えることを特徴とする工場システムとしても把握できる。
【００２０】
本発明の工場システムによれば、プレス装置で生じた圧縮気体を、配管を通じて他の工作機械や他の作業箇所へ供給できる。これにより、工場内におけるエア配管等の短縮化、簡素化等を図れると共に、既存のエアコンプレッサの負荷低減または消費電力量の削減、さらにはその廃止等を可能となり得る。従って、本発明の工場システムによれば、工場内の省エネルギー化のみならず、工場設備（エアコンプレッサや配管等）の簡素化等も可能となり得る。
【００２１】
《その他》
本明細書中でいうプレス装置は、往復動する可動型と固定型により被加工材が成形加工されるものであれば、その種類を問わない。例えば、鍛造機、板金プレス機等の他、可動型であるパンチと固定型であるダイを備える圧縮成形機等でもよい。
【００２２】
プレス装置は、その往復動の方向を問わないが、鉛直方向に載置された縦型プレス装置であると、可動型が上死点→下死点に向かう位置エネルギーを圧縮機の駆動に有効利用できて好ましい。この場合、可動型は上型、固定型は下型と言い換えることができる。
【００２３】
本発明でいう下死点とは、可動型が固定型側へ最大に移動した位置であり、上死点とは可動型が固定型の反対側へ最大に移動した位置である。なお、本発明に係る固定型は、駆動手段により駆動されない型という意味であり、全く移動しない型という意味ではない。例えば、ダイクッションを伴うブランクホルダーのように、可動型に押圧されて移動するものも本発明でいう固定型である。
【００２４】
プレス装置の駆動手段は、その種類をとわず、少なくとも可動型を下死点から上死点へ移動させるものであれば、機械駆動でも油圧駆動でもよい。また、本明細書でいう圧縮気体は、圧縮空気が代表的であるが、工場内における作業の種類等に応じて、空気以外の気体（例えば窒素などの不活性ガス）が圧縮されたものでもよい。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明のプレス装置の一実施形態を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
《構成》
本発明の一実施形態であるプレス装置１の概要を図１に示した。プレス装置１は、基台１０と、基台１０上に固定された下型１２（固定型）と、下型１２（固定型）の上方に対向して配置された上型１１（可動型）と、この上型１１を上下動（往復動）させるスライダ１３（駆動手段）と、上型１１の上下動により駆動されるエアコンプレッサ２（圧縮機）を備える。なお、スライダ１３の往復動は、筐体１４に内蔵された駆動モータと機構部（図略）によりなされる。
【００２７】
エアコンプレッサ２は、基台１０上に固定された有底円筒状のシリンダ２０と、シリンダ２０の開口部２０１側から嵌挿された円板状のピストン２１と、ピストン２１の中央から上方へ延在するコンロッド２２と、一端がコンロッド２２に連結されると共に他端が上型１１の側端部１１１に連結された駆動ステー２３と、シリンダ２０の底部側に取り付けられた吸気弁２４１および吐出弁２４２と、エアタンク２５（サージタンク）とを備える。なお、吸気弁２４１は、シリンダ２０の内圧が大気圧よりも低いときのみに外気（空気）をシリンダ２０内へ吸入するワンウエイバルブである。また吐出弁２４２は、シリンダ２０の内圧がエアタンク２５の内圧より高いときのみにシリンダ２０内の圧縮空気（圧縮気体）をエアタンク２５へ吐出するワンウエイバルブである。
【００２８】
《作用》
作業者がプレス装置１を稼働させると、上型１１は、上死点（上端）から下降し始め、その下死点近傍で、下型１２上に載置されたワークｗ（被加工材）を下型１２と挟圧して所望形状にプレス成形する。この上型１１の下降と同期して駆動ステー２３およびコンロッド２２が下降し、それらに連結されているピストン２１もシリンダ２０内を下降する。これによりシリンダ２０とピストン２１により形成された圧縮室（内空間）内にある空気が圧縮され、この圧縮空気の内圧の上昇に応じて、吐出弁２４２からエアタンク２５へ圧縮空気が吐出される。
【００２９】
上型１１は、下死点に到達してワークｗのプレス成形を完了すると、上死点に向けて上昇を始める。この上型１１の上昇と同期して、駆動ステー２３およびコンロッド２２も上昇し、それらに連結されているピストン２１もシリンダ２０内を上昇する。そしてシリンダ２０内が負圧になると、吸気弁２４１を通じて大気中から空気がシリンダ２０内へ吸入される。その後、上型１１が上死点を通過すると、上述した圧縮動作が再び繰り返される。
【００３０】
このように上型１１が上下動する度に、それに同期してピストン２１がシリンダ２０内を上下動し、空気の吸入、圧縮および吐出が繰り返されて、エアタンク２５に圧縮空気が一時的に貯蔵される。なお、エアタンク２５に接続されたエア配管（図略）を通じて、エアタンク２５内の圧縮空気はプレス装置１の下型１２周辺へ供給され、下型１２周辺やプレス成形品に付着した切粉が圧縮空気によって除去される。
【００３１】
ちなみに、上型１１が下死点近傍でワークｗをプレス成形するとき、シリンダ２０内の圧縮空気は吐出弁２４２からエアタンク２５へ吐出されるため、シリンダ２０の内圧が過大になることはない。従って、エアコンプレッサ２による圧縮空気の生成がプレス装置１の加工性に影響を与えることは実質的にない。換言すれば、エアコンプレッサ２による圧縮空気の生成は、上型１１が加工に関与せず、ほとんど仕事をしていない過程中（上死点から下死点の直前付近）でなされる。従って、本実施例のプレス装置１によれば、加工性の悪化や消費電力等等の増加を招くことなく、圧縮空気を生成できる。そして、この圧縮空気を有効活用すれば、工場に設置されている専用のエアコンプレッサの負荷低減ひいては工場内の消費電力量の低減を図れ、工場全体として大幅な省エネルギー化が可能となる。
【符号の説明】
【００３２】
１      プレス装置
２      エアコンプレッサ（圧縮機）
１１    上型（可動型）
１２    下型（固定型）
２０    シリンダ
２１    ピストン
２５    エアタンク（サージタンク）
【図１】
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