(57)【要約】【課題】ハンドプレスのハンドルの操作角度を小さくすると共に、小さい力によって大きい押圧力を発生させる。【解決手段】ハンドルレバー９（ハンドル）によってスクリュー軸１１を僅かに回転させて、それに螺合するバルブ軸１２をＮ方向に移動させると、バルブハウジング１３に対する位置がずれるので、ポートＡ及びＢが開いて油圧シリンダ６の上部の作動室６ａへ高圧ポートＰの作動油が供給され、同時に下部の作動室６ｂから作動油が押し出されて、ピストン７とそれに連結されたラック３が降下する。ラック３の移動によってピニオン４が回転し、その回転角度が減速機１５によって小さく変換されて、キー２０等を介してバルブ軸１２へ伝達される。バルブ軸１２は、回転することによって螺子部１１ａの作用によりＳ方向へ移動して図示の中立位置へ復帰するので、各ポートが閉じてラック３が停止する。【選択図】      図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
人手によって操作されるハンドルと、
一部に螺子部を備えていると共に、前記ハンドルに連結されて軸線の回りに回転され得るが、軸線方向の移動は阻止されるスクリュー軸と、
円柱形の外面に複数本の環状溝を形成されていると共に、一部に前記スクリュー軸の螺子部に対して螺合する螺子部を備えているバルブ軸と、
円筒形の内面に複数本の環状溝を形成されていると共に、前記スクリュー軸を軸線方向の移動及び回転が可能な状態で受け入れるバルブハウジングと、
前記バルブ軸及びバルブハウジングによって構成されるサーボバルブに接続される一対の作動室をピストンの両側に形成された油圧シリンダと、
出力端部を備えると共に、前記ピストンに連結された歯付きラックと、
該ラックに形成された歯に噛み合うピニオンと、
該ピニオンの回転角度を小さく変換する減速機と、
該減速機の出力する回転角度を前記バルブ軸に伝達する手段と
を備えていることを特徴とするハンドプレス。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、卓上型等として人力によって簡便に作動させ得る小型のプレス機械であるハンドプレスに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来のハンドプレスは大抵人力のみによって作動させるものであるから、人力によってプレス加工力としての大きな押圧力を発生させるために、梃子の原理を利用した増力機構を設けているものが多い。その中でも、増力機構としてラックピニオン機構を使用するものが一般的である。この場合は作業員の手の力によってピニオンを回転させるために、ハンドルレバーの回転軸に直結されている円形の歯車であるピニオンと、ピニオンに噛み合う棒状の歯付きラックとによってラックピニオン機構を構成し、ピニオンの半径とハンドルレバーの長さとの比をレバー比とする梃子によって増力された押圧力を、ラックの下端部等から取り出すようになっている。
【０００３】
この方式では、ピニオンを小径のものとすると共にハンドルレバーの長さを大きくしてレバー比を大きくとると、大きな押圧力を発生させることができるが、それによって、ハンドルレバーの１回の揺動によって生じるラックの直線的なストロークが小さくなるので、必要な大きさのストロークを得るために、ピニオンの回転軸に多数のハンドルレバーを放射状に設けるか、或いは円環状のハンドルを用いて、それら多数のハンドルレバー、或いは円環状のハンドルの円周上の一部を次々と手で持ち換えながら力を加えることにより、ピニオンが１回転以上、必要な回転角度だけ回転するように操作する。そのような場合には、回転したハンドルの位置を確保するために、ピニオンの回転軸にラチェット機構のような逆転防止機構を設けることも必要になる。
【０００４】
また、通常のハンドプレスは人力によって作動させるものであるから、当然のこととしてその押圧力には限界があるので、ハンドプレスによってきわめて大きい押圧力を発生させることはできない。また、ハンドプレスを操作する作業員に要求される筋力の強さや、作業によって生じる作業員の疲労の程度が、ハンドプレスの押圧力を大きくするほど大きくなることは言うまでもない。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、従来のハンドプレスにおける前述のような問題に鑑み、新規な手段によってそれらの問題を解消して、ハンドルレバーのようなハンドルの揺動角度が１回転以下の例えば６０度のように小さな値であっても、ラックのストロークの大きさを自由に大きくとることができると共に、ハンドルに対して、例えば指一本の力というようなきわめて小さな力を加えただけでも、ラックにプレス加工力として十分に大きい押圧力を発生させることができるような、新規な構成を有するハンドプレスを提供することを目的としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、この課題を解決するための手段として、特許請求の範囲の請求項１に記載されたハンドプレスを提供する。
【０００７】
本発明のハンドプレスは、人手によって操作されるハンドルと、一部に螺子部を備えていると共にハンドルに連結されて軸線の回りに回転され得るが軸線方向の移動は阻止されるスクリュー軸と、円柱形の外面に複数本の環状溝を形成されていると共に一部にスクリュー軸の螺子部に対して螺合する螺子部を備えているバルブ軸と、円筒形の内面に複数本の環状溝を形成されていると共にスクリュー軸を軸線方向の移動及び回転が可能な状態で受け入れるバルブハウジングと、バルブ軸及びバルブハウジングによって構成されるサーボバルブに接続される一対の作動室をピストンの両側に形成された油圧シリンダと、出力端部を備えると共にピストンに連結された歯付きラックと、ラックに形成された歯に噛み合うピニオンと、ピニオンの回転角度を小さく変換する減速機と、減速機の出力する回転角度をバルブ軸に伝達する手段とを備えている。
【０００８】
従って、作業員がハンドルを僅かな角度だけ回転（揺動）させると、スクリュー軸が同じ角度だけ回転して、その状態では回転しないバルブ軸の螺子部に対する螺合位置が変化する。それによってバルブ軸がその軸線方向に移動するので、静止しているバルブハウジングに対する軸線方向の位置が変化し、バルブ軸とバルブハウジングによって構成されるサーボバルブの各ポートが開いて、油圧シリンダのピストン上部の作動室へ高圧の作動油が供給される。それと同時に、ピストン下部の作動室にあった作動油がサーボバルブを通ってタンクへ排出される。その結果、油圧シリンダのピストンとそれに連結された歯付きラックが下降し、ラックに取り付けられている金型や工具等に押圧力を与えてプレス加工が行なわれる。
【０００９】
ラックが下降すると、その歯に噛み合っているピニオンが回転する。この回転は減速機によってより小さい回転角度に変換され、キーのような回転のみの伝達手段を介してバルブ軸に伝えられる。この回転角度が、作業員が先にハンドルに与えた回転角度と実質的に同じ大きさになるように設定しておくと、バルブ軸がピニオンの回転角度だけ回転した時に、バルブ軸とスクリュー軸の螺合している螺子部の作用によってバルブ軸が軸線方向の逆方向に移動して中立位置へ戻るため、サーボバルブの各ポートが閉じると共に、油圧シリンダの作動油の出入りが止まってラックの下降が停止する。
【００１０】
ラックを上昇させる時は、ハンドルを小さい角度だけ逆転させるだけで前述の作動が逆方向に生じて、ラックが油圧によって上昇する。このように、作業員が操作するハンドルは単にサーボバルブのバルブ軸をスクリュー軸によって軸線方向に移動させるだけであって、ラックは油圧によって降下及び上昇するので、作業員が大きな力を出す必要はなく、ハンドプレスと同等の外観及び体格でありながら、油圧プレスと同等の強力な押圧力を発生することができる。しかも、減速機の減速比やスクリュー軸等の螺子部の螺子ピッチを選択することによって、ハンドルの回転角度が小さくても、ラックのストロークを任意の大きさとすることができるので、作業員がハンドルを何回転もさせる必要がない。
【００１１】
【発明の実施の形態】
次に、添付の各図面を参照しながら、本発明のハンドプレスの好適な実施例について詳細に説明する。図１は本発明の実施例としてのハンドプレスの外観を、構造の一部を省略することによって簡素化して示したもので、このハンドプレスの主要部の断面構造が図２に示されている。また、図３には、図２の一部を更に拡大して細部まで詳細に示している。図２及び図３は、後述のサーボバルブのバルブ軸が中立位置にあって、サーボバルブの各ポートが閉じている状態を示している。
【００１２】
全体としてＣの字形の形状を有するフレーム１の上部には、上下一対のラック軸受２が取り付けられている。８は取り付け用のボルトを示す。それらのラック軸受２によって、１本の歯付きラック３が上下方向に摺動可能に支持される。ラック３には１個のピニオン（歯車）４が噛み合っている。ピニオン４は後述の構造によって、フレーム１上の一定の位置において回転可能に支持されている。なお、ラック３の下端部はこのハンドプレスの出力端となるもので、図示していないが、この下端部にプレス加工のための金型や工具等が取り付けられる。
【００１３】
ラック３を油圧によって強力に駆動するために、フレーム１の上部に設けられた台３２の上には複動式の油圧シリンダ６が支持されている。油圧シリンダ６の内部にはピストン７が摺動自由に挿入されていて、そのピストン７の上下に一対の作動室６ａ，６ｂが形成される。ピストン７と一体のピストンロッド７ａは垂下して、前述のラック３の上端部に螺着等の方法によって連結されている。
【００１４】
フレーム１の内部空間１４の一側には筒状のホルダー２１がボルト２２によって取り付けられている。ホルダー２１の内部にはベアリング２３が設けられて、スクリュー軸１１を回転可能に支持している。２４は押さえプレートで、２５は取り付け用のボルトである。スクリュー軸１１の一端には、止めリング１０を介して、棒状のハンドルレバー９が取り付けられる。このハンドルレバー９は、一般的には人手によって操作される「ハンドル」と言うべきものである。図示実施例におけるハンドルレバー９は、リセット状態において垂直に立っている１本の棒である。ハンドルレバー９の上端には球形のハンドグリップ５が取り付けられていると共に、下端にはハンドグリップ５等と釣り合うバランスウェイト３５が取り付けられている。また、スクリュー軸１１の他端には、この場合は雄螺子である螺子部１１ａが形成されている。螺子部１１ａは左螺子である。
【００１５】
１２は円柱形のバルブ軸（或いはバルブスプール）であって、その一端には雌螺子部が形成されていて、前述のスクリュー軸１１の螺子部１１ａと螺合している。なお、図示実施例とは逆にスクリュー軸１１の螺子部１１ａを雌螺子とすると共に、バルブ軸１２の側を雄螺子としてもよい。バルブ軸１２をその中心軸線の回りに回転可能に、且つ軸線方向に摺動も可能に受け入れる円筒形のバルブハウジング１３が、図示しない手段によって前述のホルダー２１に連結され、ホルダー２１を介してフレーム１によって固定的に支持されている。
【００１６】
図３に拡大して示したように、バルブハウジング１３の円筒形の内面には環状溝として４つのポートが形成されている。軸線方向において両端側の２つはいずれも作動油のタンクに通じるドレンポートＴである。中央に近い２つのうちで右側のポートＡは、図２に示すように、配管３７によって油圧シリンダ６内の上部の作動室６ａに通じている。また、中央に近い左側のポートＢは配管３８によって油圧シリンダ６内の下部の作動室６ｂに通じている。
【００１７】
更に、バルブハウジング１３の内面における軸線方向の中央部分には単に１個の開口として高圧ポートＰが形成されている。通常の油圧システムの場合と同様に、高圧ポートＰは図示されていない油圧調整弁を介して油圧ポンプに接続されており、油圧ポンプはフィルターを通してタンクから吸い上げた作動油を加圧して、配管と高圧ポートＰを介してバルブハウジング１３内へ供給する。油圧調整弁は高圧ポートＰの油圧を常に一定値に維持し、過剰な作動油をタンクへ戻す。なお、フレーム１を概ね密閉の容器として形成する場合には、フレーム１の内部空間１４の下部の一部を作動油のタンクとして利用することができる。
【００１８】
高圧ポートＰはバルブ軸１２の軸線方向の中央に形成された環状溝に常に連通している。従って、バルブ軸１２が軸線方向に右側へ移動すると、高圧ポートＰがバルブハウジング１３のポートＡに連通して、配管３７を介して油圧シリンダ６の上部の作動室６ａへ高圧の作動油が送られる。それと反対にバルブ軸１２が軸線方向に左側へ移動すると、高圧ポートＰがバルブハウジング１３のポートＢに連通して、配管３８を介して油圧シリンダ６の下部の作動室６ｂへ高圧の作動油が送られる。このようにして作動室６ａ，６ｂのいずれか一方が高圧となる時には、他方の作動室にあった作動油が、バルブ軸１２の軸線方向における端部寄りに形成された２つの環状溝のいずれか一方と、その時にその環状溝に連通する左右いずれかのドレンポートＴを通ってタンクへ放出される。
【００１９】
スクリュー軸１１とバルブ軸１２の中心軸線の延長線上において、小型の減速機１５が円筒形のホルダーリング３３と、その端部に取り付けられた円環状のスペースリング３４とを介して、バルブハウジング１３の他端部に取り付けられている。減速機１５は歯車の組み合わせからなる市販のものでよい。減速機１５の低速側の出力軸であるアウター軸１６には、スクリュー軸１１等と同一の軸線上において有底円筒形のホルダー１７が螺着される。そのためのナットが参照符号１８によって示されている。ホルダー１７の開口端部はリング１９によって閉じられると共に、リング１９の中心穴に対して、キー２０を有するバルブ軸１２の他端部の軸が係合している。そのために、リング１９の中心穴は単なる円形ではなく、キー２０が軸線方向に摺動することができる切り欠きを有する。
【００２０】
従って、バルブ軸１２は回転及び軸線方向の移動をすることができるが、ホルダー１７及び減速機１５等が軸線方向に移動することはなく、減速機１５のアウター軸１６とホルダー１７は、バルブ軸１２に対して同じ位相の回転のみを伝達することができる。なお、キー２０は図示しないスプライン等の均等手段によって置き換えることができる。
【００２１】
減速機１５の高速側の入力軸となるシャフト２６は、キー２７によって前述のピニオン４に連結されている。シャフト２６は、チューブ状の間座（スペーサ）２８の両端に設けられたベアリング３６を介して、鍔付き円筒状のホルダー２９によって回転可能に支持されている。なお、参照符号３０はシャフト２６の端部に螺着されてベアリング３６の抜け止めとなるナットを示していると共に、３１はホルダー２９の鍔部をフレーム１の開口部分に取り付けるためのボルトを示している。
【００２２】
図示実施例のハンドプレスはこのように構成されているから、ラック３の下端部に取り付けられる金型や工具等によって何らかのプレス加工を行う場合に、作業員がハンドルレバー９のハンドグリップ５を手で掴んで軽くＬ方向に引き下げることにより、ハンドルレバー９を下方へ例えば６０度ほど揺動させる。それによって、ハンドルレバー９に取り付けられたスクリュー軸１１の雄螺子部１１ａがバルブ軸１２の雌螺子部の中へハンドルレバー９の揺動角度（例えば６０度）に応じた分だけ螺入される。しかし、スクリュー軸１１はベアリング２３によって軸線方向の移動を阻止されているから、その代わりにバルブ軸１２がスクリュー軸１１の方へ引き寄せられて、図２及び図３において右方向（Ｎ方向）へ移動することになる。この場合は、スクリュー軸１１の雄螺子部１１ａと、それに螺合しているバルブ軸１２の雌螺子部に左螺子を採用する。
【００２３】
この際に、バルブ軸１２が回転をしないで単に軸線方向にのみ移動するのは、ホルダー１７が減速機１５のアウター軸１６によって回転を阻止されている状態においては、バルブ軸１２の端部がホルダー１７と一体のリング１９の中心穴に対してキー２０によって軸線方向に摺動可能に係合していることにより、バルブ軸１２の回転も阻止されるためである。そして、このキー２０が設けられていることによって、後述のように回転をすることが可能であっても軸線方向に移動することはできないホルダー１７とリング１９に対して、バルブ軸１２が軸線方向には自由に移動することが可能になる。
【００２４】
作業員がハンドルレバー９のハンドグリップ５を引き下げることにより、バルブ軸１２がスクリュー軸１１の方へ引き寄せられると、バルブ軸１２の周囲に３本形成されている環状溝のうちの１本、即ち、高圧ポートＰに常時連通している中央の環状溝がバルブハウジング１３の内面に形成されたポートＡに連通する。その結果、ポートＡから配管３７を介して油圧シリンダ６の上部の作動室６ａへ高圧の作動油が供給される。それと同時に、バルブハウジング１３のポートＢがバルブ軸１２の左端側の環状溝と連通し、更に、この環状溝がドレンポートＴと連通するから、油圧シリンダ６の下部の作動室６ｂが配管３８を介してフレーム１の内部空間１４の一部等に設けられているタンクと連通し、下部の作動室６ｂ内の作動油がタンク内へ放出される。
【００２５】
このように高圧の作動油が上部の作動室６ａへ供給されると共に、下部の作動室６ｂから作動油が排出される時にはピストン７が下降（Ｖ方向に移動）する。ピストン７が下降すると、それに連結されたラック３も一体となって下降するので、ラック３に噛み合っているピニオン４が回転する。ピニオン４の回転角度はシャフト２６によって減速機１５へ入力され、減速機１５において所定の減速比によって小さい回転角度に変換されて、アウター軸１６とホルダー１７及びリング１９へ取り出される。小さくなった回転角度はキー２０を介してバルブ軸１２にも伝達されるので、バルブ軸１２が、先にハンドルレバー９に加えられた揺動角度と同じ角度（例えば６０度）だけ回転する。この時は作業員がハンドルレバー９のハンドグリップ５を握っていて、スクリュー軸１１は回転をしていないから、バルブ軸１２がスクリュー軸１１に対して相対的に回転することにより、スクリュー軸１１から遠ざかる方向（Ｓ方向）に移動する。
【００２６】
それによって、バルブ軸１２が図２及び図３に示された中立位置へ戻ると、作業員がハンドルレバー９を操作する前の最初の状態と同じになって、高圧ポートＰとポートＡとの連通状態と、ポートＢとドレンポートＴとの連通状態が同時に遮断される。従って、油圧シリンダ６の上部の作動室６ａへの作動油の流入と、下部の作動室６ｂからの作動油の流出が停止するので、ピストン７及びラック３のＶ方向への移動と、ピニオン４の回転と、バルブ軸１２の回転及び軸線方向の移動も停止する。
【００２７】
ラック３を下降させる力は油圧シリンダ６が発生するものであるから、ハンドルレバー９を操作する作業員の力が小さくても、スクリュー軸１１によってバルブ軸１２を軸線方向に移動させ得る程度の大きさであれば、ラック３の下端部に取り付けられた金型や工具には油圧によって任意の大きさの押圧力が得られる。それによって、小型のハンドプレスと同様な外観と体格でありながら、油圧プレスのようにきわめて大きいプレス加工力を発生させることができる。
【００２８】
また、ハンドルレバー９の揺動角度も、例えば６０度のように、作業員が操作をしやすい任意の小さい角度とすることができるので、作業員がハンドルレバー９を何回も回転させる必要がない。従って、逆転防止のためにハンドルレバー９の回転軸にラチェット機構等を設ける必要もない。更に、ハンドルレバー９の揺動角度は減速機１５の減速比を変更することによって、或いは螺子部１１ａの螺子のピッチを変更することによって自由に変化させることができる
【００２９】
なお、作業員がハンドルレバー９のハンドグリップ５を掴んでＵ方向に軽く引き上げた時には、前述の作動が逆方向に生じて、ラック３がＷ方向に上昇する。このことから明らかなように、ラック３はハンドルレバー９の回転角度の変化に確実に追従して移動することが分かる。従って、バルブ軸１２とバルブハウジング１３及びスクリュー軸１１は、１つの油圧サーボバルブを構成しているものと言うことができる。
【００３０】
また、油圧の助けを受けていても、このハンドプレスは、外見上はラック３が作業員の操作するハンドルレバー９の動きに追従して作業員の意のままに動くように見える。更に、労力の面においても、作業員はハンドルレバー９によってスクリュー軸１１を回転させるだけの力を必要とされるだけであるから、プレス作業が軽作業の一つになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例のハンドプレスの外観を示す側面図である。
【図２】実施例のハンドプレスの内部構造を示す縦断面図である。
【図３】図２の一部を拡大して示す縦断面図である。
【符号の説明】
３…ラック
４…ピニオン
６…油圧シリンダ
９…ハンドルレバー
１１…スクリュー軸
１２…バルブ軸
１３…バルブハウジング
１５…減速機
２０…キー
【図１】
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【図２】
2004337897.tif 000004
【図３】
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