KR100188297B1 - 프레스 기계 - Google Patents

Abstract

[목적]

벌지가공 등에서 금형을 가공물의 붙이고 떼기 위하여 크게 개폐하고, 금형을 닫아 큰 힘으로 가압할 필요가 있는 벌지가공 등에서, 이 가압력을 얻기 위해서는 종래 유압력에 의한 것이 많으나, 이것을 기계 기구적 수단으로 유압력에 의한 것과 같은 성능의 것을 얻는 것을 목적으로 하고 있다.

[구성]

프레스베드(5)에 고정한 하형(10), 프레임(1)에 고정한 상형(9)은 프레스베드(5)와 하부프레임(3) 사이에 설치된 프레임 실린더(4)로서 프레스프레임을 상하 이동시켜 가공물을 붙이고 뗀다. 도면의 프레임 실린더(4)의 피스톤로드(4a)를 신장시킨 상태에서 프레스베드(5)에 고정된 미끄럼 이동부재(7)와 하부프레임(3)에 가이드 스페이서(11)를 통하여 고정한 미끄럼 이동부재(6) 사이로 좌우에서 쐐기(8),(8)를 밀어 넣어, 상형(9), 하형(10) 사이에 큰 가압력을 얻는다. 소형이고 값도 싸며, 동작이 빠른 특징이 있다.

Description

프레스 기계

제1도는 본 발명의 실시예의 정면도.

제2도는 제1도의 A-A선 단면도.

제3도는 금형가압장치를 상세하게 나타낸 정면도.

제4도는 제1도의 B-B선 단면도로 나타낸 금형에 장착하는 벌지 가공장치부의 도면이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 프레임 2 : 컬럼

2a : 플랜지부 3 : 하부프레임

4 : 프레임 실린더 4a : 피스톤로드

5 : 프레스베드 5a : 고정부

6,7 : 미끄럼 이동부재 6a,7a : 미끄럼 이동면

8 : 쐐기 9 : 상형

10 : 하형 11 : 가이드 스페이서

12 : 너트 15,16 : 슬라이드

17 : 축 18,19 : 벨크랭크

21,22 : 링크 23,24 : 부착보스

25 : 핀 27 : 왕복구동링크

28 : 실린더 28a : 피스톤로드

31 : 끝단 원통형부 32 : 원통형부

33 : 작용체 33a : 통로

34 : 파이프 가압장치 35 : 가변속 전동기

36 : 이송나사 36R : 오른나사

36L : 왼나사 37 : 축받이

38 : 이동자 39 : 직선안내부

41 : 서보밸브 41a : 유입로

42 : 스풀(spool) 43 : 유체압 실린더

43a : 피스톤 43F,43R : 실린더실

본 발명은 프레스 기계, 특히 벌지(bulge) 가공에 적합한 프레스 기계에 관한 것이다.

예를들어, 파이프의 도중을 부풀게 하는 가공을 실시할 경우에는 일반적으로 내부에서 압력을 가한다. 이 가압은 내부에 우레탄을 충전해 놓고 파이프와 밀착시켜 형틀을 밀어넣거나, 파이프의 양 끝단을 가압하면서, 파이프 내부에 액압을 가하거나, 롤, 금형을 이용하여 확대한다. 어떠한 방법을 채택하는 경우에도, 파이프를 하형과 상형에 끼워 지지하고, 그 후 파이프 내부에 압력을 가한다. 그 때문에 프레스 기계에서는 가공물을 상하 형틀 사이에 장착하기 위해, 혹은 가공물을 상하 형틀에서 꺼낼 수 있도록 간격을 크게 떨어뜨리고, 또 파이프 내부를 가압할 때에는 상하 형틀을 견고하게 누를 필요가 있다. 그 때문에 벌지가공에는 액압 프레스를 이용하는 경우가 많다.

액압 프레스를 이용하면 큰 가압력을 얻을 수 있으나, 이 가압력을 얻기 위한 액압 프레스는 만약 같은 가압력을 얻는 기계 프레스에 비교하여 가격이 매우 높다. 또 보수에 노력이 필요하고 작업속도가 늦다. 액압 프레스에서는 최대 압력이 50,000톤 정도이지만 기계 프레스는 5~8,000톤이며, 이 비교에서 보더라도 액압 프레스는 큰 가압력을 얻는데 적합하나 상술한 바와 같이 가격, 보수, 작업속도에 문제가 있다. 벌지가공의 내압은 예를들어 액압인 경우에 압력의 강도는 2,000㎏/㎠를 가하지만, 이 가압력은 파이프를 금형 내면을 향해 변형시킬 뿐만 아니라, 금형 내면에 파이프를 밀착시키기 위해서도 작용하고, 따라서 파이프의 소성변형에 요하는 응력에 의거한 저항력 이상으로, 상형, 하형에는 강대한 힘이 가해진다. 이와 같이 상형, 하형을 열려고 하는 힘에 저항하여 상형을 하형으로 누르는데 대하여, 기계 프레스에서 싼값으로 가압력을 얻기 위해서는 어떻게 할 것인가 하는 과제가 생긴다. 예를들면 크랭크 프레스를 사용하면 압력 스트로크 곡선에 있어서 하사점 부근에서 이론상은 무한대의 가압력이 생기는 것이 된다. 그렇지만 크랭크 프레스에서는 크랭크를 축받이로 지지하고, 크랭크와 상형을 가압하는 상하방향으로 이동하는 슬라이드는 연결로드에 의해 연결되어 있다. 크랭크의 하사점 부근에서 발생하는 큰 가압력에 대하여, 연결로드, 크랭크가 변형되지 않도록 강성(剛性)을 크게 할 필요가 있다.

그런데, 크랭크는 금형을 열고 닫기 위하여 크랭크 아암길이가 길어지므로 강성이 낮고, 이것을 크게 하기 위해서는 기계 전체를 매우 크게 해야 한다. 소재 파이프의 금형으로의 장착 및 가공완료제품의 금형으로부터의 이탈을 위해 힘은 작아도 되지만 큰 행정의 필요한 기능을 다하는 부분에 대해서 까지, 상형, 하형을 강대한 힘으로 가압하기 위해 구비한 크랭크 기구가 사용되는 불합리함이 있다.

본 발명은 프레스 금형을 크게 열고 닫을 경우의 금형 개폐용 구동장치를 구비하고, 프레스 금형에 강대한 가압력을 유지하는 금형가압장치에 쐐기를 이용함으로써, 상기 과제를 해결한 프레스 기계를 제공하는 것을 목적으로 하고 있다.

본 발명은 고정설치된 프레스베드상에 하형을 놓고, 이 하형에 대하여 상형을 누르는 프레스 기계에 있어서, 상형과 하형을 크게 접근 이탈시키는 금형 개폐용 구동장치와, 상형과 하형이 근접후에 상형과 하형에 큰 가압력을 가할 수 있는 금형가압장치를 가지며, 상기 금형가압장치는 상형을 지지하여, 상형을 하형에 대하여 전진후퇴시키는 가동 프레스프레임과, 프레스베드의 하형부착면과 반대쪽의 면 사이에 끼워지고, 가동 프레스프레임을 전진후퇴하는 방향에 대하여 교차방향에서 프레스 기계 중심을 향해서 간격이 좁아지도록 설치한 안내면이 대향하는 좌우 한쌍의 안내부재와, 이 안내부재의 안내면에 접촉하여 가동 프레스프레임을 전진후퇴하는 방향에 대하여 각각의 방향으로 전진후퇴하는 쐐기를 가지며, 이 쇄기를 안내부재의 내외에 걸쳐서 이동시키는 왕복운동 구동장치를 구비한 것을 특징으로 하는 프레스 기계이다.

본 발명에 의하면 금형 개폐용 구동장치로서 금형을 크게 열고닫을 수 있으며, 금형가압용 구동장치로서 큰 가압력이 금형에 주어진다. 그리하여 금형 개폐용 구동장치는 작은 힘을 출력할 수 있으면 되고, 금형가압장치는 큰 가압력과 작은 행정을 쐐기에 의해 발생시킬 수 있으면 되기 때문에, 장치 전체가 작고 큰 액압 프레스에 필적할 만한 능력을 얻을 수 있다.

[실시예]

이하, 본 발명의 실시예를 도면을 따라서 설명한다.

[실시예 1]

제1도는 일부를 단면으로 나타낸 정면도이다. 일부를 나타낸 프레스베드(5)는 공장의 바닥위에 설치되어 있다. 프레스베드(5)를 상하로 이동이 자유롭게 끼워서 통하는 4개의 컬럼(2)은 위끝단이 프레임(1)에 고정되고, 아래끝단이 하부프레임(3)에 고정되어 있다. 이 4개의 컬럼(2)은 평면에서 보아 사각형의 모서리부에 배치되어 있다. 컬럼(2)의 프레임(1) 및 하부프레임(3)으로의 고정방법은 동일하며, 컬럼(2)의 양 끝단부 가까이에 설치한 플랜지부(2a)를 각각 프레임(1), 하부프레임(3)의 대향면에 설치하여 상기 플랜지부(2a)를 각각 도시하지 않은 볼트로서 프레임(1), 하부프레임(3)에 끼워맞춰 관통시키고, 컬럼(2)의 양 끝단에는 각각 너트(12)를 체결한 것이다.

따라서, 프레임(1), 컬럼(2), 하부프레임(3)은 일체적으로, 가동 프레스프레임을 구성하고 있다. 프레스베드(5)의 아래면에 고정된 상하방향의 복수의 유체압 실린더, 예를들면 유압실린더의 프레임 실린더(4)는 동일한 구조의 것이며, 프레임 중심(c)에 대하여 대칭위치에 배치되고 그 피스톤로드(4a)는 하부프레임(3)에 고정되어 있다.

이 유압실린더(4)는 금형 개폐용 구동장치로서, 큰 힘의 출력은 필요 없으나 큰 행정, 즉 프레임(1)에 고정된 금형의 한쪽인 상형(9), 프레스베드(5)에 고정된 금형의 다른 쪽이고 상형(9)과 쌍으로 되어 있는 하형(10) 사이로 가공물을 넣고 빼낼 수 있을 때까지 열리는 행정을 필요로 한다.

프레스베드(5)와 하부프레임(3) 사이에는 금형가압장치(14)가 배설된다. 금형가압장치(14)의 출력부는 가동프레스 프레임의 이동방향에 대하여 도면의 좌우방향으로 교차하는 미끄럼 이동면(6a),(7a)을 가진 미끄럼 이동부재(6),(7)와, 이 미끄럼 이동부재(6),(7)와 미끄럼 동작하여 도면의 양쪽에서 프레스 센터(c)로 향해 전진후퇴하는 쐐기(8),(8)를 구비하고 있다. 위쪽의 미끄럼 이동부재(7)는 프레스베드(5)의 아래면에 고정되고, 아래쪽의 미끄럼 이동부재(6)는 가이드 스페이서(11)를 통하여 하부프레임(3)에 고정되어 있다. 미끄럼 이동면(7a)은 가동 프레스프레임의 이동방향으로 직교하는 평면을 가지고 있다. 미끄럼 이동면(6a)은 도면의 좌우측에서 프레스 중심(c)으로 향해 미끄럼 이동면(6a),(7a) 사이의 간격이 좁아지도록 경사져 있다. 따라서 쐐기(8),(8)의 아래면도 경사면으로 되어 있다.

제3도는 금형가압장치(14)를 제1도와 같은 방향에서 본 정면도이다. 쐐기(8),(8)는 슬라이드(15),(16)에 고정되어 있다. 슬라이드(15),(16)는 프레스베드(5)의 아래면에 형성된 좌우방향의 직선안내부(13)에 미끄럼 안내되도록 되어 있다. 이 직선안내부(13)는 더브테일 등의 미끄럼 이동안내, 안티 프리쿠션의 리니어 가이드웨이 등을 사용한다. 프레스베드(5)의 좌우에 일체적으로 설치된 고정부(5a)에 축(17)으로 벨크랭크(18),(19)가 고정되어 있다. 벨크랭크(18),(19)의 한쪽 끝단부는 링크(21),(22)에 의해 각각 슬라이드(15),(16)에 연결되어 있다. 벨크랭크(18),(19)의 다른 끝단은 부착보스(23),(24)에 핀(25)으로 결합되어 있다. 부착보스(23),(24)는 왕복구동링크(27)의 일부로서, 일체적으로 로드부재에 고정되어 있다. 부착보스(24)는 유체압으로 구동되는 실린더(28)의 피스톤로드(28a)에 연결되어 있다. 실린더(28)는 프레스베드(5)의 다리부에 부착되어 있다.

제4도는 제1도의 B-B선 단면을 나타내며, 벌지가공의 가압장치의 수평 단면도이다.

좌우대칭으로 상ㆍ하형(9),(10)의 사이에는 소재인 파이프(W)를 파지하는 끝단 원통형부(31)의 중간에 소재의 파이프(W)의 중간부를 부풀어지게 하는 부분에 해당하는 원통형부(32)가 형성되어 있다. 끝단 원통형부(31)에는 작용체(33)가 긴밀하게 미끄럼 맞춤되고, 작용체(33)중의 통로(33a)를 통하여, 압력(P)=2,000㎏/㎠의 압력유체가 공급되어, 파이프(W)의 중간부를 부풀게 함과 동시에 작용체(33)를 좌우에서 금형으로 파이프 가압장치(34)에 의해 밀어 넣는다. 파이프 가압장치(34)는 가변속 전동기(35)에 연결되어 이송나사(36)를 축받이(37)로 하여 축방향으로 이동하지 않도록 지지되어 있다. 이송나사(36)에는 오른나사(36R), 왼나사(36L)가 설치되고, 이 나사에 각각 나사맞춤된 이동자(38)가 직선안내부(39)로 안내되고 있다. 이동자(38)는 서보밸브(41)의 스풀(42)에 연결되어 있다. 서보밸브(41)는 작용체(33)에 고정되어 있다. 작용체(33)는 프레스베드(5)에 고정된 유체압 실린더(43)의 일체형 피스톤로드(43a)에 연결되어 있다. 유체압 실린더(43)는 서보밸브(41)의 출력쪽으로 배관이 되어 있고, 이 배관은 스풀(42)과 피스톤로드(43a)의 운동방향이 같은 방향이 되도록 연결되어 있다.

상기 구성에서의 본 발명의 실시예의 작용에 대해서 기술한다. 가공물인 파이프(W)를 부착하기 전에 금형가압장치(14)의 실린더(28)가 피스톤로드(28a)를 밀어냄으로써, 벨크랭크(18),(19)가 축(17)을 중심으로 제3도에서 반시계방향으로 회전하고, 각각 링크(21),(22)를 통하여 슬라이드(15),(16)가 직선안내부(13)를 따라 후퇴하여, 쐐기(8),(8)는 미끄럼 이동부재(6),(7) 사이에서 좌우로 떨어져 있다. 프레임 실린더(4)는 피스톤로드(4a)를 끌어들이고, 프레스프레임은 상승하여 상형(9), 하형(10) 사이로 파이프(W)를 삽입할 수 있도록 열려있다. 또 제4도에서 유체압 실린더(43)의 피스톤(43a)은 후퇴끝단에 있고, 따라서 작용체(43)도 후퇴끝단에 있다.

파이프(W)를 금형에 끼워넣고, 프레임 실린더(4)를 피스톤로드(4a)가 신장하는 방향으로 힘을 가하면 프레스프레임을 하강하고, 하형(10)과 상형(9) 사이에 파이프(W)가 밀착됨과 동시에 미끄럼 이동부재(6),(7) 사이가 열린다(제1도의 화살표 A). 여기서 제3도의 금형가압장치(14)의 실린더(28)를 그 피스톤로드(28a)를 끌어들이는 방향으로 힘을 더하여 왕복구동링크(27)는 좌측으로 행하고, 벨크랭크(18),(19)는 축(17)을 중심으로 하여 시계방향으로 회전하며, 링크(21),(22)를 통하여 슬라이드(15),(16)를 프레스 중심(c)을 향해서 전진시키고, 쐐기(8),(8)는 미끄럼 이동부재(6),(7) 사이로 들어가 전진하여, 미끄럼 이동면(6a),(7a)과 접한다. 이 상태에서는 링크(21),(22)와 벨크랭크(18),(19)의 링크(21),(22)와의 연결쪽 아암(18a),(19a)은 일직선으로 되는 방향으로 접근하여, 링크(21),(22)와 벨크랭크(18),(19)의 링크(21),(22)와의 연결쪽 아암(18a),(19a)이 이루는 각도(α1,α2)는 점차로 커지게 되어, 토글(toggle) 기구로서 슬라이드(15),(16)를 각각 밀고, 쐐기(8),(8)는 미끄럼 이동부재(6),(7) 사이로 밀어 넣어져, 미끄럼 이동부재(6)를 눌러서 아래로 내리고, 가이드 스페이서(11)를 통하여 프레스프레임을 강력한 힘으로 눌러 아래로 내려, 상형(9)과 하형(10)을 강한 힘으로 누른다(제1도의 화살표 B). 여기서 미끄럼 이동면(6a)에서의 각도를 적당히 선택하면, 상ㆍ하형(9),(10) 사이를 열려고 하여 프레스프레임을 밀어 올리고 미끄럼 이동부재(6)를 밀어 올리려고 해도 쐐기(8),(8)가 후퇴하는 일은 없다.

이어서, 파이프 가압장치(34)의 가변속 전동기(35)가 힘이 가해짐과 동시에 작용체(33)의 통로(33a)로부터 압력(P)을 가진 오일이 공급되어 파이프(W) 안쪽에서 가압된다. 가변속 전동기(35)에 의해 이송나사(36)는 회전되고 이동자(38),(38)는 서로 접근하는 방향으로 이동한다. 이동자(38),(38)의 프레스 중심(c)으로 향한 이동에 의해, 스풀(42)은 같은 방향으로 이동함으로써, 압력(P1)의 오일을 서보밸브(41)의 유입로(41a)를 지나, 열림밸브쪽의 포트(G1)를 통하여 유체압 실린더(43)의 실린더실(43F)로 공급되고, 피스톤로드(43a)는 프레스 중심(c) 쪽으로 향해 작용체(33)와 함께 이동하여 작용체(33)는 파이프(W)를 긴쪽방향으로 누른다. 실린더실(43R)의 무압상태의 오일은 서보밸브(41)의 포트(G2)를 지나, 리턴포트(D2)로부터 압력오일원으로 되돌려진다. 따라서 이송나사(36)에 의해 이동하는 이송자(38)와 스풀(42)의 이동에 추종하여 피스톤로드(43a)는 이동한다. 이에 따라 파이프(W)를 긴쪽방향으로부터 알맞는 속도로 누르면서, 작용체(33)를 통하여 파이프(W) 내로 고압액체를 공급하기 때문에 파이프(W)는 중간부가 부풀어져 원통형부(32)에 눌려 접한다. 이때 상형(9), 하형(10)을 갈라 놓으려는 강대한 힘이 작용하지만, 금형가압장치(14)의 쐐기작용에 의해 상ㆍ하형(9),(10) 사이를 열려고 하면 쐐기(8),(8)가 밀려 들어가서 열지 못한다. 실린더(28)의 피스톤로드(28a)를 밀어내면 가압력(B)이 소실되어, 쐐기(8),(8)는 미끄럼 이동부재(6),(7)에서 후퇴하고, 프레임 실린더(4)는 피스톤로드(4a)를 끌어들여, 금형(9),(10) 사이가 열린다. 상기와 동시에 가변속 전동기(35)가 역회전하여 작용체(33)를 후퇴시킨다.

실시예는 금형가압장치에 벨크랭크를 왕복구동링크로 연결구동하고, 벨크랭크와 쐐기와 연결한 슬라이드 사이에 토글(toggle)기구를 사용하고 있으므로, 한 쌍의 쐐기는 거의 같은 속도로 밀어 넣어져, 거의 같은 가압력을 발생시킬 수 있다. 또 파이프 가압장치는 유체압 실린더를 나사이송으로 연결구동하는 서보밸브로써 동조기구를 사용하였기 때문에, 같은 속도와 같은 가압력으로 파이프의 양 끝단을 누를 수 있다.

파이프 가압장치는 실시예에 한정되지 않고, 예를들면 금형가압장치에 사용한 벨크랭크를 왕복운동링크로서 연결구동하고, 벨크랭크와 작용체 사이에 토글기구를 설치하여도 된다. 또 주지의 동조장치를 구비한 유체압 실린더에 의해 파이프 양 끝단을 가압하도록 하는 것도 할 수 있다.

금형가압장치는 쐐기의 추진에 벨크랭크를 왕복운동링크로서 연결구동시키고, 벨크랭크와 쐐기를 연결한 슬라이드 사이에 토글기구를 설치하였으나, 파이프 가압장치에 사용한 서보밸브를 나사이송으로 보내어 유체압 실린더의 동조를 취하고, 유체압 실린더로서 슬라이드를 구동하도록 하여도 되고, 또 주지의 동조장치를 구비한 유체압 실린더에 의해 슬라이드를 구동시켜도 좋다.

실시예는 쐐기(8),(8)의 안내부재로서 미끄럼 이동부재(6),(7)를 사용하였으나, 쐐기(8),(8)의 안내부재로서는 미끄럼 이동부재(6),(7)의 미끄럼 이동면(6a),(7a)을 궤도면으로 하여 쐐기(8),(8)와의 사이에 니들롤러를 병렬로 끼운 슬라이드 가이드로 하여도 좋다.

본 발명은 금형 개폐용 구동장치[프레임 실린더(4)]로 금형 사이를 닫은 상태에서, 프레스베드와 상형을 지지하고 상형을 하형에 대하여 전진후퇴시키는 프레스프레임의 각각에 안내부재[미끄럼 이동부재(6),(7)]를 설치하고, 안내부재 사이에 쐐기를 왕복운동 구동장치로서 밀어 넣도록 하였으므로, 상형과 하형 사이를 큰 힘으로 가압할 수 있고, 예를들어 벌지가공과 같이 상ㆍ하형을 여는 큰 힘이 발생할 경우에도 용이하게 큰 대항력으로 상ㆍ하형 사이를 누를 수 있다. 쐐기를 사용하기 때문에 운동이 비가역이며, 상형, 하형 사이가 열리지 않는다. 금형의 가압에 종래와 같이 유압을 사용하지 않기 때문에, 큰 압력, 큰 용량의 유압장치를 필요로 하지 않는다. 그 때문에 프레스 기계를 싼 값으로 할 수 있다. 금형가압장치의 왕복구동장치에 유압장치를 사용한 경우라도, 작은 용량의 유압장치로 해결되고, 보수점검이 용이하다. 기계 전체를 작게 할 수 있고, 설치 바닥의 면적이 작아도 된다.

Claims (1)

1. 고정설치된 프레스베드(5) 상에 하형(10)을 놓고, 이 하형(10)에 대하여 상형(9)을 누르는 프레스 기계에 있어서, 상형(9)과 하형(10)을 크게 접근 이탈시키는 금형 개폐용 구동장치와, 상형(9)과 하형(10)이 근접후에 상형(9)과 하형(10)에 큰 가압력을 가할 수 있는 금형가압장치를 가지며, 상기 금형가압장치는 상형(9)을 지지하고, 상형(9)을 하형(10)에 대하여 전진후퇴시키는 가동 프레스프레임과 프레스베드(5)의 하형 부착면과 반대쪽 면의 사이에 끼워서, 가동 프레스프레임을 전진후퇴하는 방향에 대하여 교차방향에서 프레스 기계 중심을 향해서 간격이 좁아지도록 설치한 안내면이 대향하는 좌우 한쌍의 안내부재와, 이 안내부재의 안내면에 접촉하여 가동 프레스프레임을 전진후퇴하는 방향에 대하여 직각방향으로 전진후퇴하는 쐐기를 가지며, 이 쐐기를 안내부재의 내외에 걸쳐서 이동시키는 왕복운동 구동장치를 구비한 것을 특징으로 하는 프레스 기계.