KR100189677B1 - 블랭크파지력을 제어하기 위해 차압이 조절될 수 있는 두개의 실을 각각 갖는 다수의 완충실린더들을 구비한 압착기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 프레스 장치에 관한 것으로서, 완충 실린더에 의해 발생된 블랭크 유지력을 완충 핀을 통해서 압력 부재로 전달하여 가압 작업 중에 다이와 펀치에 의해서 블랭크를 유지하고, 완충 핀이 하강할 때 체적이 각각 증가하고 감소하는 각 완충 실린더의 두 개의 압력실 내부의 유압간의 차이를 제어하여 최적의 제어패턴에 따라서 압력 조절 장치에 의해서 제어한다.

Description

블랭크 유지력을 제어하기 위해 압력 차이를 조절하는 두 개의 실을 각각 갖는 다수의 완충 실린더를 구비한 프레스 장치

제 1 도는 본 발명의 제 1 실시예에 따라 구성된 프레스 장치의 개략 단면도.

제 2 도는 제 1 도의 프레스 장치에 제공된 완충 실린더에 의해 발생되고 유압(Po)에 의존하여 제어되는 힘(f)을 도시한 그래프.

제 3 도는 완충 실린더의 힘(f)을 분석하기 위하여 제 1 도의 프레스 장치에 제공된 다수의 실린더의 피스톤 변위량과 압력 수용 면적을 도시한 도면.

제 4 도는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 프레스 장치의 단면을 도시한 개략 단면도.

제 5 도는 제 4 도의 프레스 장치의 작동을 도시한 순서도.

제 6 도는 다이 세트 대신에 제 4 도의 프레스 장치에 장착된 하중 측정 장치를 도시한 정면도.

제 7 도는 제 6 도의 하중 측정 장치를 이용하여 완충 실린더의 압력 수용 면적 So와 Sg를 얻기 위한 작업을 도시한 순서도.

제 8 도는 본 발명의 제 3 실시예에 따른 프레스 장치의 작동을 도시한 것으로서 제 5 도와 유사한 순서도.

제 9 도는 본 발명의 제 4 실시예에 따른 프레스 장치의 작동을 도시한 것으로서 제 5 도와 유사한 순서도.

제 10 도는 본 발명의 제 5 실시예에 따라 구성된 프레스 장치의 정면도.

제 11 도는 블랭크의 가압 사이클에 앞서 수행된 제 10 도의 프레스 장치의 작동을 도시한 순서도.

제 12 도는 본 발명의 제 6 실시예에 따라 압력 링의 다양한 면적에 대응하는 다수의 독립군으로 분류되는 완충 실린더의 구성예를 도시한 도면.

제 13 도는 본 발명의 제 7 실시예에 따라 완충 실린더에 추가하여 가스 실린더의 구성을 도시한 도면.

제 14 도는 본 발명의 제 8 실시예에 따른 가스 실린더의 또 다른 구성을 도시한 도면.

제 15 도는 완충 실린더 내로의 오일 유동이 동기되지 않았을 때의 제 1 도의 프레스 장치를 도시한 도면.

제 16 도는 본 발명의 제 9 실시예에 따라 완충 실린더에서 완충 핀이 분리된 상태의 제 1 도의 프레스 장치의 변형예를 도시한 도면.

제 17 도는 본 발명의 제 10 실시예에 따라 제 1 도의 실시예 및 다른 실시예에서의 완충 실린더 대신에 사용된 완충 실린더 중의 하나를 도시한 정면도.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

24,132 : 완충 핀 26,134 : 유공압 실린더

28,120 : 압력 링 32,156 : 제 1 압력실

34,150 : 제 2 압력실 38 : 압력 조절 실린더

44 : 압력 조정실 62 : 압력 조절 장치

76 : 제어기 68,74 : 차단 밸브

70 : 오일 유동 측정기

[발명의 배경]

(발명 분야)

본 발명은 블랭크에 압연 작업을 시행하기에 적합한 프레스 장치(a press)에 관한 것이며, 특히 압연 작업 중에 블랭크를 유지하기 위한 압력 부재와 작동적으로 연결된 완충 장치의 개선에 관한 것이다.

(관련 기술의 설명)

공지된 형태의 프레스 장치는 (a) 수직 방향으로 왕복 운동할 수 있는 이동 다이와, (b) 그러한 이동 다이의 아래에 구성되어 있는 고정 펀치와, (c) 수직 방향으로 이동할 수 있도록 펀치의 주변의 안쪽에 구성된 압력 링의 형태인 압력 부재를 포함한다. 압력 링은 다이와 협력해서 블랭크의 주변, 즉, 바깥 부분을 유지하고, 그 상태에서 다이가 하강하게 될 때에 블랭크상의 압연 작업이 다이와 펀치의 사이에서 실행된다. 이러한 종류의 프레스 장치에서 압력 링은 완충 장치에 의해 지지되며, 완충 장치는 예를 들어 (x) 완충 공기 실린더에 의해 위쪽으로 편향된 완충 패드와, (y) 이 완충 패드 상에 구성되어 있고 서로 통하는 각각의 오일실(oil chambers)을 갖는 다수의 평형 유압 실린더 및 (z) 각각의 평형 유압 실린더의 피스톤과 연결된 하부 단부를 갖고 상부 단부에서 압력 링을 지지하는 다수의 완충 핀을 포함한다. 그러한 완충 장치의 예로는 일본 실용 신안 등록 출원 공개 제 60-108429 호(1985년 공개)에 기재된 것이 있다. 이에 기재된 완충 장치에서 블랭크에 작용하는 전체 블랭크 유지력은 완충 공기 실린더 내의 압력에 의해 결정되고, 이러한 블랭크 유지력은 완충 패드와 평형 유압 실린더 및 완충 핀을 통해 압력 링으로 전달되어 유압 실린더가 완충 핀에 대해 거의 균등한 블랭크 유지력을 분배하게 하고, 그에 따라 완충 핀과 완충 장치의 다른 구성 성분 및 연관된 구성요소의 치수 오차나 형태 변화와는 무관하게 블랭크의 지지부의 전체 영역에 걸쳐서 블랭크 유지력의 분포가 실질적으로 균일 또는 균등하게 된다. 보다 상세하게 말하자면, 유압 실린더의 압력은 완충 공기 실린더에 의해 발생된 블랭크 유지력의 크기에 따라서 적당한 식 또는 시험 압착 결과에 의거하여 결정하여, 압연 작업 중에 완충 핀에 의해 아래로 눌리고 있는 유압 실린더의 피스톤이 상사점과 하사점의 사이에 유지되게, 즉 완충 핀의 길이가 공칭값과 약간의 변이를 나타내거나 완충 패드가 수평면에 대해 약간 경사져 있더라도 압연 작업 중에 바닥에 닿는 것이 방지한다.

일본 실용 신안 등록 출원 공개 제 61-190316호(1986년 공개)에 또 다른 종류의 완충 장치가 개시되었다. 상기 완충 장치는 공기 실린더와 유압 실린더를 포함하며, 피스톤은 서로 일체적으로 직렬로 연결된다. 상기 완충 장치에서 블랭크 유지력은 공기 실린더에서 압축된 공기의 압력 및 유압 실린더에 연결된 릴리프 밸브의 릴리프 압력(relief pressure)에 의해 발생된다. 압연 작업 중에 블랭크에 작용하는 블랭크 유지력은 릴리프 밸브(relief valve; 안전판)의 릴리프 압력을 변화시켜서 조절할 수 있다. 따라서 블랭크 유지력은 다이가 하강할 때 또는 압연작업이 진행됨에 따라 복잡하게 제어될 수 있다. 이 완충 장치에는 여러 가지 장점이 있다. 예를 들어, 압력 링과 다이의 충돌시에 완충 장치의 진동이 감소될 수 있고, 그럼으로써, 그 내향 운동에 기인한 블랭크의 주름 발생을 방지하여 제품의 표면질감을 개선할 수 있다. 또한, 가압 사이클 중의 블랭크 유지력을 감소시켜서 블랭크의 파괴를 방지할 수 있다. 이러한 파괴 방지는 비교적 낮은 강도의 블랭크를 이용할 수 있도록, 즉 비교적 저렴한 재료를 블랭크로 이용할 수 있게 한다.

그러나, 이와 같은 종래의 완충 장치는 블랭크 유지력을 생성하도록 상향으로 완충 패드를 편향시키는 완충 공기 실린더를 제공하고, 블랭크 유지력을 균등하게 분포시키기 위해서 완충 패드에 구성되는 다수의 균형 유압 실린더를 제공하기 때문에 크기가 커지고 비용이 증가하게 된다. 이러한 완충 장치의 또 다른 결점은 가압 사이클 중에 블랭크 유지력을 변화시키기 위해 완충 공기 실린더 내의 압력을 변화시킴으로써 바람직하지 못하게도 유압 실린더 내의 최적 압력이 변한다는 것이다. 즉, 가압 사이클 중에 블랭크 유지력이 변하게 되면 평형 유압 실린더의 압력이 블랭크 유지력의 균등한 분포를 보장하는 최적 수준에서 이탈될 수도 있다. 유압 실린더에서 오일을 방출함으로써 가압 사이클 중에 블랭크 유지력이 일시적으로 변하는 상태에서는 오일을 방출하여 블랭크 유지력의 균등한 분포를 유지하기 위해적절한 패턴에 따라서 블랭크 유지력을 변화시키기가 용이하지 않다. 유압 실린더를 서로 다른 그룹으로 분류하고 서로에 대해 독립적으로 오일의 누설을 제어하여 국부적인 블랭크 유지력을 변경하는 것 또한 용이한 것은 아니다.

한편, 후자의 완충 장치는 가압 사이클 중에 원하는 패턴에 따라서 블랭크 유지력을 상대적으로 용이하게 변화시킬 수 있다. 그러나, 관련된 구성 요소의 치수 및 다른 오차 또는 변이에 의해서 블랭크 유지력이 불균등하게 분포될 수 있고, 제품의 품질 열화를 초래한다. 또한, 상기 완충 장치는 압력 링에 대응하는 영역에 따라서 국부적인 블랭크 유지력을 변경시키지는 못한다.

[발명의 상세한 설명]

본 발명은 상술한 종래 기술을 고려하여 개발된 것이다. 따라서 본 발명의 목적은 가압 사이클 중에 원하는 패턴에 따라서 블랭크 유지력을 변경할 수 있고, 관련된 구성 요소의 치수 및 다른 오차 또는 변이와는 무관하게 블랭크 유지력을 적절하게 분포(예를 들면, 균일한 분포 또는 소정의 비균일 분포)시킬 수 있는 간단하고, 저렴한 프레스 장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 원리에 따르면, (a) 수직 방향으로 왕복 운동할 수 있는 다이와, (b) 다이의 아래에 구성된 고정 펀치 및, (c) 펀치에 대해 수직 방향으로 상대 이동할 수 있도록 펀치에 인접하게 구성된 압력 부재를 가지며, 상기 다이와 펀치는 서로 협력하여 블랭크가 다이와 압력 부재의 사이에 유지된 상태에서 다이가 펀치에 대해 하강하게 될 때 압력 부재에 구성된 블랭크에 가압 작업을 수행하게 하는 프레스 장치에 있어서, (d) 상부 단부에서 압력 링을 지지하고 있는 다수의 완충핀과; (e) 완충 핀의 하단부와 연결되어 있고 가압 작업 중에 압력 링의 작동 행정보다 큰 거리에 걸쳐 이동할 수 있는 피스톤을 가지는 다수의 완충 실린더 및, (f) 가압 작업 중에 압력 링이 하강하게 될 때 블랭크 유지력을 소정의 최적 패턴대로 제 1 유압과 제 2 유압 중의 최소한 하나를 제어하기 위한 압력 조절 수단을 포함하며, 상기 각각의 완충 실린더는 완충 핀이 하강하게 될 때 체적이 각각 감소되고 증가되는 제 1 압력실과 제 2 압력실을 가지며, 상기 제 1 압력실의 압력이 상기 제 1 유압이고 상기 제 2 압력실의 압력이 상기 제 2 유압이며, 상기 완충 실린더는 상기 제 1 유압과 상기 제 2 유압 사이의 차이에 따라 변하는 블랭크 유지력을 발생시키고, 상기 블랭크 유지력은 상기 완충 핀을 통해 상기 압력 링에 전달되어 상기 블랭크를 유지하는 프레스 장치가 제공된다.

상술한 바와 같이 구성된 본 발명의 프레스 장치는 가압 사이클 중에 압력부재의 작동 행정 보다 큰 거리에 걸쳐 이동할 수 있는 피스톤을 갖는 완충 실린더가 압력 부재를 지지하는 상기 완충 핀 아래에 구성되고 완충 핀과 연결되어 있기때문에, 완충 실린더의 제 1 압력실과 제 2 압력실의 유압 차이의 함수로서 발생되는 블랭크 유지력을 압력 부재로 전달하여 블랭크를 유지한다. 제 1 압력실의 제 1 유압 및/또는 제 2 압력실의 제 2 유압을, 유압 차이를 제어하기 위해서 소정의 패턴에 따라서 압력 조절 수단에 의해 제어하고 압력 부재가 가압 사이클 중에 하강하게 될 때 블랭크 유지력을 최적의 패턴대로 제어한다. 압력 조절 수단은 압력링이 하강함에 따른 소정의 최적 변화 패턴을 따라서 블랭크 유지력을 변화시키도록 구성할 수도 있다. 대안으로 압력 조절 수단은 압력 부재의 전체 이동에 걸쳐서 블랭크 유지력을 소정의 일정한 값으로 유지하도록 구성할 수도 있다. 블랭크 유지력이 압력 부재의 하향 이동에 따라 변하는 경우, 압력 조절 수단은 가압 작업과 동기시켜서, 즉 다이의 왕복 운동에 필요한 구동 장치의 크랭크축의 회전각을 검출하기 위한 로터리 인코더 또는 다이의 소정 위치를 직접 검출하기 위한 리미트 스위치나 근접 스위치 등과 같은 적합한 위치 검출 수단에 의해 검출된 다이나 압력 부재의 위치에 따라서 작동되어야 한다.

완충 실린더의 제 1 압력실이 서로 통하면서 한편으로 완충 실린더의 제 2 압력실이 서로 통하는 경우에, 완충 실린더는 제 1 유압과 제 2 유압의 차이가 동일하며 완충 핀은 완충 실린더에서 동일한 힘을 받으며, 여기에서 예를 들어 완충 핀의 길이 변동으로 인해 완충 실린더의 피스톤 위치가 서로 다를지라도 압력 부재의 모든 영역에 걸쳐 블랭크 유지력이 균등하게 분포된다. 그러나, 완충 실린더가 서로에 대해 독립적이고 압력 조절 수단에 의해 서로 독립적으로 제어되더라도 블랭크 유지력을 균등하게 분포시킬 수 있다. 후자의 경우에 완충 실린더는 동일한 패턴에 따라서 제어되어야 한다. 또한, 압력 링의 서로 다른 영역마다 또는 서로 다른 완충 실린더마다 블랭크 유지력을 실제적으로 다르게 할 수도 있다. 더 자세하게 설명하자면, 완충 실린더는 프레스 장치로 제조될 제품의 특정 형태 등과 같은 가압 작업의 특정 조건에 따라서 압력 부재의 서로 다른 구역에 대응하는 두 개이상의 그룹으로 분류된다. 동일 그룹의 완충 실린더의 블랭크 유지력은 압력 조절 수단에 의해 동일한 제어 패턴에 따라서 제어되지만, 서로 다른 그룹에 속한 실린더의 블랭크 유지력은 서로 다른 제어 패턴에 따라서 제어된다. 유사하게, 압력부재의 서로 다른 국소 위치에 대응하는 서로 다른 완충 실린더를, 압력 부재의 국소 위치에서의 가압 조건에 따라 상이하게 제어할 수도 있다. 압력 부재나 블랭크에서의 블랭크 유지력의 분포는 개별적인 완충 실린더에 의해서 뿐만 아니라 완충 실린더의 숫자와 압력 부재에 대한 완충 실린더의 위치에 의해서도 영향을 받는다.

완충 핀이 하강하게 될 때 체적이 각각 감소되고 증가되는 각각의 완충 실린더의 제 1 압력실과 제 2 압력실의 제 1 유압과 제 2 유압의 양자를 제어하도록 압력 조절 수단을 설계할 수도 있지만, 각각의 완충 실린더에 의해 발생하고 대응하는 완충 핀에 작용하는 힘을, 각 완충 실린더의 제 1 유압과 제 2 유압 증의 하나를 제어함으로써 제어할 수도 있다. 이 경우에, 유압이 비제어 압력실은 개방되거나, 대기에 노출될 수도 있고 완전히 폐쇄될 수도 있다. 비제어 압력실이 폐쇄된 경우에 이와 같은 압력실의 유압은 완충 핀의 이동에 따라 변하므로, 압력 조절 수단은 비제어 압력실 내의 유압을 염두에 두고 다른 또는 제어 압력실 내의 유압을 제어하도록 구성되는 것이 바람직하다. 비제어 압력실은 축압기(accumulator)에, 또는 체적이 변화하는 체적 보상 실린더에 연결시켜 압력 부재가 이동할 때 제어압력실의 체적 변화를 상쇄시킬 수도 있다. 비제어 압력실이 체적 탄성 계수가 큰 오일 또는 기타 액체로 채워진 경우, 특히 비제어 압력실은 그러한 축압기, 즉, 체적 보상용 실린더에 연결될 필요가 있다. 압력 제어 수단에 의해 제어 압력실의 체적이 압력 부재의 이동에 따라 변하므로, 제어 압력실을 유사한 체적 보상 실린더에 연결시키거나, 체적의 변화에 의한 제어 압력실의 유압 변경을 제어 압력실의 압력을 제어할 때 고려해야 한다. 완충 실린더는 피스톤이 고정 실린더 하우징에 대해 이동되도록 구성되거나 실린더 하우징이 고정 피스톤에 대해 이동되도록 구성 할 수도 있다.

개별적인 완충 실린더를 서로 독립적으로 제어하고 완충 실린더의 비제어 압력실이 완전히 폐쇄된 경우에, 비제어 압력실은 완충 핀의 거리 변화에 의해 가압 작업 중에 서로 다른 피스톤 위치로 인해 유압이 서로 다르다. 그러므로, 완충 실린더는 제어 압력실의 유압이 서로에 대해 동등하게 제어된다고 할지라도 서로 다른 힘을 발생시킨다. 그러나, 비제어 압력실이 작은 체적 탄성 계수를 갖는 가스로 채워지는 경우에는 서로 다른 피스톤 위치로 인한 비제어 압력실의 유압의 변화량은 작고, 완충 실린더는 상술한 일본 실용 신안 등록 출원 제 60-108429 호에 기재된 완충 장치의 완충 패드에 장착된 평형 유압 실린더에서 보다 생성된 완충력의 변화가 현저히 작다. 본 발명은 비제어 압력실이 가스상 유체로 채워진 상기 형태로 구체적으로 실현된다.

압력 조절 수단은 완충 실린더의 제어 압력실과 통하는 유체 충전 공간을 한정하는 수단과, 유체 충전 공간으로 유체를 공급하여 유체 충전 공간의 유압을 증가시키고 이에 의해서 제어 압력실 내의 유압을 증가시키기 위한 펌프와, 유체 충전 공간에서 유체를 방출하도록 개방되어 유체 충전 공간 내의 유압을 감소시키고 이에 의해서 제어 압력실 내의 유압을 감소시키기 위한 차단 밸브를 포함한다. 대안으로 압력 조절 수단은 상술한 유체 충전 공간과, 그러한 유체 충전 공간의 유압의 변화에 따라서 완충 실린더의 제어 압력실의 유압을 변화시키기 위해 유체 충전 공간의 체적을 변화시키는 수단을 포함할 수도 있다.

상술한 바와 같이, 본 발명의 프레스 장치는 블랭크 유지력이 소정의 패턴에 따라서 가압 사이클 중에 블랭크 유지력을 제어하여, 치수 또는 다른 오차 또는 연관된 구성 요소의 오차와 무관하게 블랭크 유지력을 균등하게 분포시키거나, 압력부재 또는 블랭크의 서로 다른 부분에 대해서 불균등하게 분포시킬 수 있다. 따라서, 가압 작업의 결과로 얻어진 제품의 품질이 개선되며, 블랭크 재료로 저렴한 재질의 재료를 이용할 수 있다. 또한, 본 발명의 프레스 장치에서의 블랭크 유지력을 발생시키고 제어하기 위한 완충 메카니즘은 완충 핀에 대응하는 다수의 완충 실린더와, 그러한 완충 실린더의 두 개의 압력실의 유압 차이를 제어하기 위한 압력조절 실린더만으로 구성된다. 그러므로, 완충 메카니즘은 상술한 바와 같이 공기 실린더에서 분리된 완충 공기 실린더와 균형 유압 실린더를 사용하는 종래 기술의 완충 메카니즘과 비교하여 구조상 간단해지고 비용이 낮아진다.

본 발명의 양호한 실시예 중의 하나에서 완충 실린더의 최소한 두 개의 실린더의 제 1 압력실이 서로 통하고, 한편으로 완충 실린더의 최소한 두 개의 실린더의 제 2 압력실이 서로 통한다.

선택된 완충 실린더의 제 1 압력실이 서로 통하고 한편 선택된 완충 실린더의 제 2 압력실이 서로 통하는 상술한 바와 같은 형태에서, 압력 조절 수단은 그와같은 선택된 완충 실린더를 포함하는 유체 회로에 연결된다. 본 발명의 이러한 형태에서 선택된 완충 실린더는 유압 차이가 동일하며, 따라서 이와 같은 완충 실린더는 완충 핀의 길이 변화 또는 다른 치수나 위치 오차 또는 관련된 구성 요소의 변화 등에 기인하여 가압 사이클 중에 서로 다른 피스톤 위치를 가진다고 하더라도 대응하는 완충 핀에 작용하는 힘을 동일하게 발생시킨다. 그러므로 이러한 구조는 개별적인 완충 실린더의 압력 차이가 압력 조절 수단에 의해 서로 독립적으로 제어되는 구조 보다 선택된 또는 서로 통하는 완충 실린더에 대응하는 압력 부재의 전체 영역에 걸쳐서 더욱 더 높은 정도로 균등한 블랭크 유지력의 분포를 보장한다.

또한, 단일한 압력 조절 수단이 필요하므로 완충 메카니즘은 간단해지고 더욱 저렴 해진다.

모든 완충 실린더의 압력실이 서로 통하는 경우에, 압력 부재의 전체 영역에 걸쳐서 블랭크 유지력을 완전히 균등하게 분포시킬 수 있다. 그러나, 블랭크 유지력은 완충 실린더를 다수의 그룹으로 적절히 분류하거나 블랭크 유지력을 서로 다른 제어 패턴에 따라 완충 실린더를 서로 다른 그룹의 완충 실린더를 제어하여 명백하게 또는 의도적으로 비균등하게 할 수도 있다. 좀더 상세하게 말하자면, 완충 실린더는 예를 들어 제조될 제품의 형태와 같은 가압 조건에 따라서 그룹으로 분류되며, 동일한 그룹의 완충 실린더는 서로 통한다. 서로 다른 그룹에 속하는 완충 실린더는 서로에 대해서 독립적으로 제어되기 때문에, 서로 다른 그룹은 압력 부재의 국부 영역에 대응하는 서로 다른 국부적인 블랭크 유지력을 생성한다. 이 경우에, 각 완충 실린더 그룹은 다수의 압력 조절 수단 중 대응하는 하나에 연결된다. 즉, 압력 조절 수단의 숫자는 완충 실린더 그룹의 숫자와 동일하다.

본 발명의 제 2 실시예에서, 완충 실린더의 제 1 압력실은 가스로 채워지고, 한편 완충 실린더의 제 2 압력실은 오일로 채워지며, 압력 조절 수단은 제 2 유압으로서 제 2 압력실의 유압을 제어한다.

본 발명의 상술한 실시예에서는 완충 핀이 하강하게 될 때 체적이 감소하는 완충 실린더의 제 1 압력실은 질소 가스등의 가스로 채워진다. 한편, 완충 핀의 하향 이동에 따라 체적이 감소하는 제 2 압력실은 오일로 채워진다. 압력 조절 수단은 각 완충 실린더의 제 2 압력실의 유압을 제어하고, 이에 의해서 제 1 압력실과 제 2 압력실의 가스압과 유압과의 차이를 제어하며, 여기에서 개별적인 완충 핀에 작용하는 힘은 소정의 최적 제어 패턴에 따라서 제어된다. 이 경우에 블랭크 유지력은 완충 핀이 하강하게 될 때 체적이 감소함에 따라 증가하는 제 1 압력실의 가스압에 의존한다. 압력 조절 수단은 제 1 압력실과 제 2 압력실의 압력 차이를 제어하기 위하여 제 2 압력실의 유압을 제어하기 때문에, 가압 작업이 비교적 빠른 속도로 수행되는 경우에는 블랭크 유지력을 조절하기 위해 제어되는 비교적 낮은 체적 탄성 계수를 가지는 가스압을 제어하는 경우에 비해서 더 높은 정밀도로 소정의 패턴에 따라서 블랭크 유지력을 제어할 수 있다. 또한, 블랭크 유지력이 적절하게 제어되고, 제어될 유압이 비교적 낮은 수준의 범위 내에서 유지되는 상태에서는 오일 누설을 염려하지 않고도 유압을 용이하게 제어할 수 있다. 제 2 유압실의 유압을 제어하기 위해서 오일은 제 2 유압실로 공급되고 아울러 제 2 유압실에서 방출될 수 있어야 한다. 이를 위해서, 압력 조절 수단은 예를 들어, 제 2 유압실에 연결된 적절한 실린더를 이용할 수도 있다. 다이가 하강하게 될 때에 완충 실린더의 피스톤은 완충 핀에 의해 강제로 하강하게 되고 그러한 피스톤이 하강하게되어 체적이 증가함에 따라 제 2 압력실로 오일이 공급된다. 다이가 상승하게 될때에는 피스톤은 그러한 피스톤의 하향 이동에 따라 증가된 제 1 실린더의 가스압에 의해 충분히 고속으로 상승하게 되며, 이 때 오일은 제 2 압력실의 체적이 감소됨에 따라 제 2 압력실에서 방출된다. 따라서, 가압 작업은 압력 부재의 신속한 왕복 운동과 동시에 비교적 고속으로 수행된다.

블랭크 유지력이 완충 실린더의 제 1 압력실 내의 가스압에 의해서 생성되는 본 발명의 상기 실시예의 유리한 구성 중의 하나에서, 각각의 완충 실린더는 (e-1)축 방향으로 구성된 다수의 피스톤 실을 가지는 실린더 하우징과, (e-2) 각각의 실린더 실로 미끄럼 가능하게 수용되고 서로 연결되어 피스톤 로드에 의해 축방향으로 하나의 장치로서 이동되는 다수의 피스톤을 구비한다. 상기 구성은 피스톤의 전체 압력 수용 면적을 증가시키면서도 비교적 작은 직경의 실린더 하우징을 가진채로 큰 블랭크 유지력을 제공한다. 따라서, 각각의 완충 실린더의 설치에 필요한 공간을 감소시키면서도 소정의 전체 블랭크 유지력을 확보할 수 있게 하고, 설치공간의 감소로 다수의 완충 실린더를 설치하여 블랭크 유지력의 분포를 복잡하게 제어할 수 있다.

각 가스 실린더의 제 1 압력실과 제 2 압력실이 상술한 본 발명의 제 2 실시예에 따라 가스와 오일로 채워진 것 이외에도 완충 실린더는 다음의 표 1에 나타내듯이 다른 형태를 가질 수도 있다.

[표 1]

상기 표에서 개방은 압력실이 대기로 개방되어 있음을 의미한다. 형식 번호 1 내지 3에서는 가스 한 종류만이 사용되며, 압력 조절 수단에 의한 압력 조절반응이 비교적 느리고, 따라서 가압 속도가 제한된다. 형식 변호 4 내지 6에서는, 제 1 압력실이 오일로 채워지며, 다이가 상사점을 향해 상승할 때 오일을 제 1 압력실로 공급하기 위해서 유압 회로가 필요하다. 형식 번호 3과 7에서는, 제 1 압력실은 대기로 개방되어 있으며, 여기에서 제 2 압력실의 저압, 즉, 부압(negative pressure; 즉, 대기압보다 낮은 압력)에 의해 블랭크 유지력이 생성된다. 그러므로, 완충 실린더의 블랭크 유지력이 불충분해지고 제 2 압력실로 공기가 유입되기 쉽다. 블랭크 유지력은 제 1 압력실이 유체로 채워져 있다고 할지라도 제 2 압력실의 부압에 의해 얻을 수도 있다.

본 발명의 제 3의 양호한 실시예에서는 상기 압력 조절 수단은 (f-1) 피스톤과, 피스톤에 의해 부분적으로 한정되어 있고 소정의 제어 패턴대로 제어되는 상술한 제 1 유압과 제 2 유압 중 최소한 하나에 대응하여 제 1 압력실과 제 2 압력실중의 최소한 하나와 통하는 압력 조정실을 갖는 압력 조절 실린더와, (f-2) 가압 작업 중에 블랭크 유지력을 검출하는 하중 검출 수단과, (f-3) 상기 하중 검출 수단에 의해 검출된 블랭크 유지력과 소정의 최적 제어 패턴에 의해 주어지는 최적값 사이의 차이를 알아내고 그렇게 얻어진 차이와 동등한 양만큼 블랭크 유지력을 변화시키기 위해 필요한 압력 조정실의 체적 변화량을 연산하기 위한 연산 수단 및, (f-4) 그러한 연산 수단에 의해 연산된 체적 변화량만큼 압력 조정실의 체적을 변화시키기 위해 압력 조절 실린더의 피스톤을 이동시키는 피스톤 구동 수단을 포함한다.

상기 본 발명의 제 3의 양호한 실시예에서, 압력 조절 실린더의 압력 조정실이 소정의 제어 패턴대로 제어되는 제 1 유압과 제 2 유압 중의 적어도 하나에 대응하는 완충 실린더의 제 1 압력실과 제 2 압력실 중의 적어도 하나와 통한다. 또한, 상기 연산 수단은 하중 검출 수단에 의해 검출된 실제 블랭크 유지력과 블랭크 유지력을 제어하기 위한 소정의 제어 패턴에 의해 주어지는 최적값 사이의 차이와 동등한 양만큼 블랭크 유지력을 변화시키기 위해 필요한 압력 조정실의 체적의 변화량을 연산한다. 압력 조절 실린더의 피스톤은 연산 수단에 의해 연산된 체적 변화량만큼 압력 조정실의 체적을 변화시키기 위해 필요한 거리만큼 피스톤 구동 수단에 의해 이동된다. 결과적으로, 하중 검출 수단에 의해 검출된 실제의 블랭크 유지력은 소정의 제어 패턴에 따르는 최적값과 거의 동등하게 제어된다. 그럼으로써, 실제의 블랭크 유지력과 최적의 블랭크 유지력과의 차이는 압력 조정실의 체적변화량으로 전환되어 압력 조절 실린더의 피스톤이 이동하여 그렇게 얻어진 변화량만큼 압력 조정실의 체적을 변화시키고, 그럼으로써, 완충 실린더의 제 1 유압이나 제 2 유압 또는 양자 모두를 제어하게 된다. 이러한 구성은 완충 실린더의 유압 또는 압력 조절 실린더의 피스톤의 위치가 피드백 방식으로 제어되어 실제의 블랭크 유지력과 최적의 블랭크 유지력 값과의 차이를 영(zero; 0)으로 하는 구성에서 보다 더욱 고도의 반응성과 실제의 블랭크 유지력의 제어 정밀도를 보장한다. 제어되는 완충 실린더 내의 유체가 오일 또는 기타 액체인 경우에, 압력 조절 실린더의 피스톤의 작은 이동만으로도 완충 실린더 내의 비교적 대량이고 비교적 고속인 유압 변화를 일으킨다.

하중 검출 수단은 다이를 왕복 운동시키기 위한 플런저에 또는 완충 핀에 부착된 스트레인 게이지(a strain gage; 변형 게이지) 등과 같은 하중 센서를 포함할 수도 있으며, 상기 하중 센서는 블랭크 유지력으로서 완충 핀 또는 플런저에 작용하는 하중을 직접 검출한다. 그러나, 하중 검출 수단은, 예를 들어 제 1 압력실의 제 1 유압과 제 2 압력실의 제 2 유압을 검출하기 위한 압력 센서와 각각 제 1 유압실 및 제 2 유압실의 압력 수용 면적에 의해 검출된 제 1 유압과 제 2 유압을 곱하여 하중값을 연산하고, 제 1 유압실의 하중값에서 제 2 유압실의 하중값을 빼서 블랭크 유지력을 연산하는 수단을 포함할 수도 있다.

압력 조절 수단의 연산 수단이 기본적으로 실제의 블랭크 유지력 값과 최적의 블랭크 유지력 값과의 차이에 대응하는 압력 조정실의 체적 변화량을 얻기 위한 것이지만, 상기 연산 수단은, 피스톤 구동 수단이 압력 조절 실린더의 피스톤을 축방향으로 직접 이동시키기 위한 선형 모터나 이송 나사 메카니즘 등과 같은 메카니즘을 포함하는 경우에는 얻어진 체적 변화량을 압력 조정실의 단면적으로 나누어 압력 조절 실린더의 피스톤의 변위량 또는 이동량을 얻도록 구성될 수도 있다.

상기한 본 발명의 제 3의 양호한 실시예에서 압력 조절 실린더의 피스톤을 이동시켜 검출된 실제 블랭크 유지력을 소정의 블랭크 유지력의 변화 패턴과 일치시킨다고 하더라도, 피스톤을 소정의 블랭크 유지력의 최적 변화 패턴에 대응하는 소정의 패턴에 따라서 제어되는 캠 또는 선형 구동 수단으로 이동시킬 수도 있다.

본 발명의 제 3의 양호한 실시예의 제 1 구성에서, 완충 실린더의 제 1 압력실은 가스로 채워지는 한편 완충 실린더의 제 2 압력실은 오일로 채워지며, 압력 조절 수단은 제 2 유압으로서의 제 2 압력실의 유압을 제어한다. 상기 구성에서 하중 검출 수단(f-2)은 제 1 압력실의 가스압(Pg)을 검출하기 위한 가스압 센서(f-2-1)와 제 2 압력실의 유압(Po)을 검출하기 위한 유압 센서(f-2-2)를 포함하고, 압력 조절 수단은 또한 가스압을 수용하는 각 완충 실린더의 피스톤의 제 1 압력 수용 면적(Sg)과, 유압을 수용하는 각 완충 실린더의 피스톤의 제 2 압력 수용 면적(So)을 결정하기 위한 압력 수용 면적 결정 수단(f-5)을 추가로 포함한다. 압력 수용 면적 결정 수단은 시험 가압 작업 중에 프레스 장치에 작용하는 하중을 검출하기 위한 하중 센서를 포함하며, 시험 가압 작업 중에 하중 센서에 의해 검출된 하중과 시험 가압 작업 중에 가스압 센서 및 유압 센서에 의해 감지된 가스압과 유압의 사이의 소정의 관계에 따라 제 1 압력 수용 면적과 제 2 압력 수용 면적을 결정한다. 이렇게 결정된 제 1 압력 수용 면적과 제 2 압력 수용 면적을 적당한 메모리에 저장한다. 하중 검출 수단은 블랭크에 대한 가압 작업 중에 검출된 가스압과 유압, 및 메모리에 저장된 제 1 압력 수용 면적과 제 2 압력 수용 면적에 기초하여 블랭크 유지력을 연산한다.

상기 구성에서, 완충 실린더의 제 1 압력실과 제 2 압력실은 각각 가스와 오일로 채워지며, 제 2 압력실의 유압(Po)은 압력 조절 수단에 의해 제어된다. 하중 검출 수단은 각각 가스압 센서 및 유압 센서에 의해 검출된 가스압(Pg)과 유압(Po)에 기초하고, 시험 가압 작업 중에 하중 센서에 의해 검출된 하중과 시험 가압 작업 중에 검출된 가스압 및 유압 사이의 소정의 관계에 따라 압력 수용 면적 검출 수단에 의해 검출되는 완충 실린더의 피스톤의 소정의 제 1 압력 수용 면적(Sg)과 제 2 압력 수용 면적(So)에 기초하여 블랭크 유지력을 연산한다. 압력 수용 면적을 결정하기 위해 이용되는 하중과. 가스압 및 유압이 시험 가압 작업 중에 검출되므로, 블랭크에 대한 실제 가압 작업 중에 블랭크 유지력을 연산하기 위해 이용되는 제 1 압력 수용 면적과 제 2 압력 수용 면적은, 누설 및/또는 오차가 있음을 검출한 경우에 완충 실린더에서의 가스 누설 및/또는 오일 누설과 가스압 센서와 유압 센서의 오차 검출을 반영한다. 이 구성은 공칭 설계값이나 실제로 검출된 압력 수용 면적값을 이용하는 구성보다 검출이 훨씬 더 정확하거나 하중 검출 수단에 의한 블랭크 유지력의 연산을 보장한다.

완충 실린더의 압력 수용 면적(Sg, So)을 결정하기 위한 시험 가압 작업은 블랭크에 대한 실제의 가압 작업 이전에 행해진다. 이 경우에, 프레스 장치에 작용하는 하중은 압력 부재 대신에 설치된 적절한 하중 측정 블록에 부착된 하중 센서에 의해 검출되어 하중 검출 블록이 완충 핀에 의해 지지되도록 한다. 시험 가압 작업 중에 프레스 슬라이드는 각 완충 실린더의 피스톤을 이동시키기 위해 왕복 운동을 하며, 하중은 하중 센서의 출력에 기초하여 검출된다. 하중 센서는 양호하게는 적절한 하중 수용 부재의 변형을 하중값으로 전환시키도록 구성된 스트레인 게이지를 이용할 수도 있다.

본 발명의 제 3의 양호한 실시예의 제 2 구성에서는 완충 실린더의 제 1 압력실은 가스로 채워지는 한편 완충 실린더의 제 2 압력실은 오일로 채워지며, 압력 조절 수단은 제 2 유압으로서 제 2 압력실의 유압을 제어한다. 이러한 구성에서, 압력 조절 수단의 압력 조절 실린더는 오일로 채워져 있고 피스톤에 의해 부분적으로 한정되어 있고 피스톤에 의해 압력 조정실에서 분리되어 있는 조정실(pilot chamber)을 가지며, 피스톤 구동 수단은 조정실로의 오일 유입과 조정실에서의 오일 누설을 제어하기 위한 압력 조절 장치를 포함하여, 압력 조정실의 체적을 변화시키기 위해 피스톤을 이동시킨다. 상기 본 구성에 따르면, 프레스 장치는 또한 (g) 조정실 또는 압력 조정실의 유압을 검출하기 위한 유압 센서와, (h) 블랭크에 대한 가압 작업에 앞서 압력 조절 장치를 조절하여 유압 센서에 의해 검출된 유압이 소정의 최적값과 동등해지도록 하기 위한 초기 압력 조절 수단과, (i) 압력 조절 실린더의 피스톤 위치를 검출하기 위한 피스톤 위치 센서 및, (j) 피스톤 위치 센서에 의해 검출되는 피스톤의 위치가 소정의 초기 위치와 실질적으로 일치하는지를 결정하고, 한편으로 유압 센서에 의해서 검출된 유압을 초기 압력 조절 수단에 의해 소정의 최적값으로 조정하는, 완충 실린더의 제 2 압력실을 포함하는 유압 회로에서의 오일의 누설을 검출하기 위한 오일 누설 검출 수단을 또한 포함한다.

상기 제 2 구성에서 완충 실린더의 제 1 압력실과 제 2 압력실은 각각 가스와 오일로 채워지고 제 2 압력실의 유압은 제 1 구성에서와 마찬가지로 압력 조절 수단에 의해 제어된다. 이러한 제 2 구성에서, 압력 조절 실린더는 피스톤에 의해 압력 조정실에서 분리된 조정실을 또한 가진다. 피스톤 구동 수단의 압력 조절 장치는 압력 조절 수단의 압력 조절 실린더의 조정실로의 오일 유입과 및 조정실에서 의 오일 누설을 제어하여, 압력 조절 실린더의 피스톤이 이동하여 압력 조정실의 체적을 변화시키고 이에 의해서 제 2 압력실의 유압을 제어한다. 블랭크에 대한 가압 작업에 앞서, 조정실이나 압력 조정실의 유압은 유압 센서에 의해 검출되고, 초기 압력 조절 수단에 의해 압력 조절 장치를 제어하여 유압 센서에 의해 검출된 유압이 소정의 초기값과 같아지도록 한다. 이런 조건에서 오일 누설 검출 수단을 작동시켜서 압력 조절 실린더의 피스톤이 실질적으로 초기 위치에 있는지의 여부를 결정함으로써 완충 실린더의 제 2 압력실에 연결된 유압 회로에서 오일 누설이 있는지를 검사한다. 이러한 관점에서 압력 조절 실린더의 피스톤을 이동시켜서 조정실의 유압에 의한 추력이 압력 조정실의 유압에 의한 추력과 평형을 이루도록 한다. 그러므로, 압력 조절 장치가 초기 압력 조절 수단에 의해 제어된 후에 압력 조절 실린더의 피스톤은 완충 실린더의 제 2 압력실과 연결된 유압 회로에서의 오일 누설이 없는 상태에서 초기 위치에 구성되어야 한다. 압력 조절 실린더의 피스톤이 초기 위치에 구성되어 있지 않다면, 유압 회로에서 오일의 누설이 있다는 표시이다. 오일 누설이 있는 경우에는 유압 회로의 오일의 초기 체적이 공칭값과 다르고 체적의 변화량과 압력 조절 실린더의 유압과의 관계가 공칭적인 관계와도 다르게 되며, 따라서 블랭크 유지력은 압력 조정실의 체적이 상술한 연산 수단에 의해 연산된 변화량만큼 변화되더라도 압력 조절 수단에 의해 소정의 최적 패턴대로 적절히 제어될 수 없다.

상술한 결점에 비추어 보면, 본 발명의 제 3의 양호한 실시예의 제 2 구성은 프레스 장치의 생산 가동에 앞서서 유압 실린더의 오일 누설을 검출하기 위해 완충 실린더의 제 2 압력실을 포함하는 유압 회로를 진단하기 위해 오일 누실 검출 수단을 이용한다. 이러한 구성은 유압 회로 내의 오일의 초기 체적의 변화로 인한 블랭크 유지력을 잘못 조절하지 않도록 하는데 효과적이다.

상기 제 2 구성에서, 오일 누설 검출 수단은 유압 회로에서의 오일 누설이 있음을 표시하기 위한 경고등이나 프레스 장치의 작업을 자동적으로 정지시키는 수단과 같은 적절한 수단을 포함할 수도 있다. 그러나, 보조 오일 저장조와 폄프를 포함하는 적절한 오일 공급 수단을 제공하여, 오일의 누설을 탐지하였을 때 압력 조절 실린더의 압력 조정실 도는 완충 실린더의 제 2 압력실로 오일을 공급하여 압력 조절 실린더의 피스톤이 소정의 초기 위치에 오도록 할 수도 있다. 상기 구성에 따르면, 유압 회로의 초기 체적과 유압을 각각의 가압 작업에 앞서 소정의 초기값으로 조절하고, 유압 회로의 유압은 소정의 관계에 따라 오일 체적의 변화에 동반하여 변화한다. 따라서 실제의 블랭크 유지력은 압력 조절 수단의 연산 수단에 의해 연산된 변화량만큼 압력 조절 실린더의 압력 조정실의 체적을 변화 시켜서 소정의 최적 패턴대로 매우 정확하게 제어될 수 있다.

압력 조절 실린더의 피스톤은 완충 실린더의 제 2 압력실과 통하는 압력 조정실의 유압에 의한 추력과 압력 조절 장치와 통하는 조정실의 유압에 의한 추력사이에서 평형을 이루도록 구성된다. 따라서 압력 조절 실린더의 압력 조정실의 유압과 조정실의 유압은 그러한 실(압력 조정실, 조정실)을 부분적으로 한정하는 피스톤의 압력 수용 면적의 비율에 의해 결정되는 소정의 관계를 가진다. 그러므로, 유압 센서는 압력 조정실의 유압 또는 조정실의 유압 중의 어느 것이든지 검출하도록 구성될 수 있다.

상술한 오일 공급 수단은 피스톤 위치 센서에 의해 검출된 압력 조절 실린더의 피스톤이 초기 위치와 일치할 때까지 유압 회로에 오일을 공급하도록 구성될 수도 있다. 대안으로, 오일 공급 수단은 피스톤의 초기 위치와 실제 위치 사이의 거리를 알아내고, 그렇게 얻어진 거리를 압력 조정실의 단면적으로 곱함으로써 유압회로로의 최적의 오일 유입량을 연산하고, 그렇게 연산된 최적 오일 유입량에 의해, 즉 적절한 오일 유동 측정기에 의해 검출된 실제의 오일 유동량이 연산된 최적의 오일 유입량과 일치할 때까지 유압 회로로 오일을 공급하도록 구성될 수 있다.

압력 조절 실린더의 피스톤을 구동하기 위해 피스톤 구동 수단으로 선형 모터(linear motor)와 같은 선형 구동 수단을 이용하는 경우에, 오일 공급 수단은 완층 실린더의 제 2 압력실의 유압이나 압력 조절 실린더의 압력 조정실의 유압이 소정의 초기값과 일치할 때까지 피스톤을 소정의 초기 위치로 보낸 뒤에 유압 회로에 오일을 공급하도록 구성할 수도 있다.

본 발명의 제 4의 양호한 실시예에서, 프레스 장치는 압력 부재의 아래에서 완충 실린더와 평행하게 구성되는 탄성 부재를 또한 포함한다. 탄성 부재는 압력 링의 하향 이동 중에 탄성적으로 수축되고, 압력 부재의 하향 이동에 저항하여 압력 부재가 블랭크와 밀접한 접촉을 유지하면서 하강할 수 있도록 하는 한편 압력 부재가 다이와 평행을 유지하고 있다.

본 발명의 상기 실시예에서, 탄성 부재는 블랭크와 접촉을 유지하고 다이와 평행하게 압력 부재를 하강시켜서 다이에 대한 압력 부재의 경사짐으로 인한 결점없이 압력 부재의 전체 표면적에 걸쳐서 블랭크를 양호하게 유지하도록 한다. 완충 실린더의 압력실이 오일과 같은 액체로 채워진 상태에서 그러한 액체는 압력실로 공급되거나 압력실로부터 방출된다. 따라서, 압력실이 서로 통하는 경우에는, 서로 다른 완충 실린더의 압력실로 들어가는 액체 유동비가 서로 다를 수 있으며, 이는 압력 부재의 경사짐을 초래하는 완충 실린더의 피스톤의 변위량을 변동시킨다. 본 발명의 구성에서는 그러한 결점을 해소한다. 탄성 부재에 의해 제공되는 편향력은 블랭크 유지력이 완충 실린더에 의해 발생되지 않을지라도 압력 부재를 지지하기에 충분하도록 선택된다. 탄성 부재는 압축 코일 스프링 또는 압축 가스로 채워진 가스 실린더와 같은 스프링 부재로 구성되어도 좋다.

본 발명의 상기 목적 및 기타의 목적과, 특성과 장점 및 기술적 중요성은 첨부된 도면과 관련해서 살펴보면서 주어진 양호한 실시예를 읽음으로써 좀더 양호하게 이해될 것이다.

(양호한 실시예의 설명)

제 1 도를 보면, 저기에는 펀치(12)가 장착된 받침대(14)가 프레스 장치 캐리어(16)를 경유하여 기부(18)에 고정적으로 구성되어 있는 프레스 장치(10)가 도시되어 있으며, 다이(20)가 고정적으로 구비되어 있는 프레스 슬라이드(22)가 전동기에 의해 회전되는 크랭크축과 그러한 크랭크축에 대해 연결된 링크를 포함하는 구동 장치(도시하지 않음)에 의해 수직 방향으로 왕복 운동한다. 펀치(12)와 받침대(14)는 각각의 완충 핀(24)이 통과하여 연장되는 다수의 관통 구멍을 갖는다.

상기 완충 핀(24)은 받침대(14)의 아래에 구성되어 있는 완충 실린더인 유공압 실린더(26)의 형태로 완충 실린더의 피스톤 로드로서 기능한다. 유공압 실린더(26)는 기부(18)에 부착된다. 완충 핀(24)은 펀치(12) 내에 구성된 압력 부재인 압력 링(28)의 형태로 압력 부재를 상단부에서 지지한다. 압력 링(28)은 수직으로 왕복 운동할 수 있는 다이(20)와 협력해서 다이(20)가 프레스 슬라이드(22)와 함께 하강하게 될 때에 그 사이에서 블랭크(30)를 유지하며, 펀치(12)와 협력하여 블랭크(30)에 대한 압연 작업을 수행한다. 압력 링(28)은 블랭크(30)의 반경 방향의 바깥 부분과 접촉하는 형태로 구성된다.

블랭크(30)를 유지하기 위한 힘, 즉 블랭크 유지력은 유공압 실린더(26)에 의해 발생된다. 압력 링(28)과 다이(20)의 사이에서 및 압력 링(28)과 다이(20)에 의해 상기 블랭크 유지력으로 블랭크(30)가 유지된 상태에서 블랭크(30)는 다이(20)가 하강함에 따라 다이(20)와 펀치(12)에 의해 압연된다. 펀치(12)와 다이(20)와 압력 링(28)은 블랭크(30)에 대응하는 다이 세트를 이룬다. 유공압 실린더(26)의 숫자와 위치는 블랭크(30)나 압력 링(28)의 특정한 외형(크기와 형태)에 따라 필요한 대로 결정된다. 예를 들어, 유공압 실린더(26)는 블랭크(30)의 반경 방향의 바깥 부분, 즉 블랭크(30)가 유지되는 부분의 전체 표면적을 덮고 있는 매트릭스 또는 격자 모양의 구성도 선택된 위치에 설치된다. 받침대(14)와 펀치(12)를 관통하여 형성된 관통 구멍은 각각의 유공압 실린더(26)와 정렬되어 구성된다.

선택적으로 받침대(14)는 상술한 바와 같이 블랭크(30)의 반경 방향의 바깥 부분을 덮는 배기 밸브(a cutout)를 가진다.

각각의 유공압 실린더(26)는 피스톤이 가압 또는 압연 사이클 중에 압력 링(28)의 작동 행정 보다 긴 거리를 이동할 수 있도록 설계된다. 실린더(26)는 대응하는 완충 핀(24)의 하향 이동에 따라서 체적이 감소하는 제 1 압력실(32)과 그러한 완충 핀(24)의 하향 이동에 따라서 체적이 증가되는 제 2 압력실(34)을 가진다.

모든 실린더(26)의 제 1 압력실(32)은 통로(33)를 통해 서로 통하는 한편, 실린더(26)의 제 2 압력실(34)은 또 다른 통로(35)를 통해 서로 통한다. 제 1 압력실(32)은 가스 질소 등과 같은 가스 상태의 유체로 채워지며, 이 때 제 2 압력실(34)은 오일 형태의 유체로 채워진다. 각각의 실린더(26)의 제 1 압력실(32)의 압력과 제 2 압력실(34)의 압력간의 차이에 대응하는 힘이 해당하는 완충 핀(24)을 통해 압력 링(28)으로 전달된다. 상세히 설명하면, 각각의 유공압 실린더(26)에 의해 발생되고 완충 핀(24)에 작용하는 힘(f)은 다음 식(1)으로 표현된다.

f = Pg · Sg - Po · So .............(1)

여기에서, Pg: 제 1 압력실(32)의 가스압,

Po: 제 2 압력실(34)속의 유압,

Sg: 제 1 압력실(32)을 부분적으로 한정하는 실린더(26)의 피스톤의 압력 수용 면적,

So: 제 2 압력실(34)을 부분적으로 한정하는 실린더(26)의 피스톤의 압력 수용 면적을 가리킨다.

가압 사이클에 앞서, 가스압(Pg)과 유압(Po)의 초기값(Pgo, Poo)을 결정하여 실린더(26)의 압력 수용 면적(Sg, So)에 따라 소정의 블랭크 유지력을 제공하도록 설정된다. 각각의 완충 핀(24)을 통해 블랭크(30)에 실제로 작용하는 블랭크 유지력은 힘(f)에서 완충 핀(24)의 무게와 완충 핀(24)이 지탱하도록 할당된 압력 링(28)의 무게의 일부를 뺀 것과 같다.

모든 실린더(26)의 제 1 압력실(32) 및 제 2 압력실(34)이 각각의 연통 라인(33,35)를 통해 제각기 서로 통하므로, 모든 실린더(26)의 제 1 압력실(32)은 동일한 가스압(Pg)을 갖고 모든 실린더(26)의 제 2 압력실(34)은 동일한 유압(Po)을 가져서, 실린더(26) 완충 핀(24)의 길이 변화와 부품의 치수 오차 및 기타의 오차로 인해 가압 사이클 중에 피스톤 위치가 서로 달라질지라도 모든 완충 핀(24)에 작용하는 힘(f)이 거의 동일하도록 한다. 그에 따라, 예를 들어 실린더(26)가 압력 링(28)의 각각의 균등 분배된 구역에 대응하게 제공된다면, 실린더(26)가 압력 링(28)의 면적에 대해 균일하게 구성될 경우에는 완충 핀(24)을 통한 블랭크 유지력이 압력 링(28)의 전체 면적에 걸쳐 균등하게 분포된다.

유공압 실린더(26)의 제 2 압력실(34)에는 체적 보상 실린더(36)와 압력 조절 실린더(38)가 연결된다. 체적 보상 실린더(36)의 압력실의 횡단면적, 즉 실린더(36)의 피스톤의 압력 수용 면적은 모든 실린더(26)의 피스톤의 압력 수용 면적(So)의 합인 n·So와 같으며, 여기에서, n은 실린더(26)의 숫자를 나타낸다. 체적 보상 실린더(36)의 피스톤은 피스톤 로드(40)에 연결되어 있고, 다이(20)가 압력 링(28)상에 구성된 블랭크(30)와 맞대기 접촉(abutting contact)되는 순간에 그 상단부가 다이(20)상에 형성된 결합부(42)에 맞대어질 수 있다. 이러한 구성에서, 체적 보상 실린더(36) 내의 작동 오일은 다이(20)가 가압 사이클에서 하강되어 체적 보상 실린더(36)의 피스톤과 모든 실린더(26)의 피스톤을 하강시킬 때에 실린더(26)의 제 2 압력실(34)로 공급된다. 그 결과, 제 2 압력실(34)의 유압(Po)은 각각의 실린더(26)의 제 2 압력실(34)의 체적이 그 피스톤의 하향 이동 거리에 따라 증가할지라도 거의 일정한 수준(오일의 유동 저항을 무시한다면)으로 유지된다.

다이(20)에 형성된 결합부(42)는 결합부의 길이가 다이 세트(12, 20, 28)와 블랭크(30)의 크기에 따라 조절될 수 있는 프레스 슬라이드(22)에 제공된 결합부에 의해 대체되어 다이(20)가 압력 링(28)상의 블랭크(30)에 맞닿을 때에 프레스 슬라이드(22)의 결합부가 체적 보상 실린더(36)의 피스톤 로드(40)의 상단부에 맞닿을 수도 있다. 단일의 체적 보상 실린더(36)는 피스톤의 전체 압력 수용 면적이 n·So인 두 개 이상의 압력 유지 실린더에 의해 대체될 수도 있다.

압력 조절 실린더(38)는 유공압 실린더(26)의 제 2 압력실(34)과 통하는 압력 조정실(44)을 갖는다. 압력 조정실(44)은 캠(46)이 회전함에 따라 수직 방향으로 왕복 운동하는 피스톤(48)에 의해 일부가 한정된다. 다시 말해서, 캠(46)의 회전 운동은 압력 조정실(44)의 체적을 증가시키거나 감소시키며, 따라서 제 2 압력실(34)의 유압(Po)을 변화시킨다. 예를 들어, 캠(46)은 프레스 슬라이드(22)를 왕복 운동시키기 위한 구동 장치의 크랭크축의 회전과 동기하여 회전된다. 캠(46)은 압력 링(28)이 하강되는 가압 사이클 중에 블랭크 유지력의 소정의 변화 패턴에 대응하는 패턴에 따라 유압(Po)을 변화시키기 위한 윤곽을 가지는 캠면(50: 외주면)을 갖는다. 가스압(Pg)에 의해 발생되는 상향력(Pg·Sg)은 압력 링(28)이 왕복 운동함에 따라 제 1 압력실(32)의 체적의 변화와 함께 예를 들어 제 2 도의 그래프에 도시한 바와 같이 변화한다. 그러나, 완충 핀(24)에 작용하는 힘 f(= Pg·Sg)는 제 2 도에 보이듯이 유압(Po)에 의한 하향력(Po·So)을 변화시킴으로써 거의 일정하게 유지할 수 있다.

상향력(Pg·Sg)이 압력 링(28)의 하향 이동 중에 제 1 압력실(32)의 체적이 감소함에 따라 증가할 때에, 압력 조절 실린더(38)의 피스톤(48)은 제 2 압력실(34)의 유압(Po)을 증가시키도록 압력 조정실(44)의 체적을 감소시키기 위해 하강된다. 제 2 도에서 St1은 프레스 슬라이드(22)의 하향 이동 중에 다이(20)가 블랭크(30)와 접촉하는 프레스 슬라이드(22)의 위치를 나타내고, St2는 프레스 슬라이드(22)의 하사점을 나타내며, St3은 프레스 슬라이드(22)의 상향 운동 중에 블랭크(30)에서 다이(20)가 분리되는 프레스 슬라이드(22)의 위치를 나타낸다.

본 발명의 양호한 실시예에서는 체적 보상 실린더(36)와, 압력 조절 실린더(38)와, 피스톤 로드(40)와, 결합부(42)와 캠(46)이 협력하여 제 1 도에 전체적으로 인용 부호(52)로 나타낸 압력 조절 수단을 구성하며, 그것은 블랭크(30)에 대한 가압 사이클 내내 힘(f)을 거의 일정한 값으로 유지하도록 각각의 유공압 실린더(36)의 제 2 압력실(34)의 유압(Po)을 제어하도록 구성된다. 만일, 캠(46)이 적절한 형태를 갖고 압력 조절 실린더(38)의 압력 수용 면적이 적절히 결정되어 가압 사이클 중에 실린더(26)의 제 2 압력실(34)의 체적의 변화를 보상하도록 한다면 체적 보상 실린더(36)는 제거될 수도 있다.

제 3 도를 보면, 압력 조절 실린더(38)의 피스톤의 변위량과 각각의 완충 핀(24)에 작용하는 힘(f)과의 관계가 기술되어 있다. 즉, 유공압 실린더(26)의 피스톤이 변위된 후의 가스압(Pg)은 식(2)에서 변환하여 얻어지는 다음의 식(3)으로 표현된다.

Pgo·Vg = Pg(Vg - n·Xl·Sg) .....(2)

Pg == Pgo·Vg/(Vg-nXl·Sg) .....(3)

여기에서, X1 = X2

S1 = n ·So

X1: 프레스 슬라이드(22)의 하향 이동에 따른 실린더(26)의 피스톤 변위

X2: 프레스 슬라이드(22)의 하향 이동에 따른 실린더(36)의 피스톤 변위

X3: 캠(46)에 의한 실린더(38)의 피스톤 변위

S1: 실린더(36)의 압력 수용 면적

S2: 실린더(38)의 압력 수용 면적

Pgo: 피스톤 변위 이전의 실린더(26)의 초기 가스압

Vg: 제 1 압력실(32)과 통로(33)의 초기의 전체 가스 체적.

마찬가지로, 압력 조절 실린더(38)의 피스톤(48)이 변위된 후의 유압(Po)은 다음의 식(5)으로 표현되고, 그것은 다음의 식(4)을 변환하여 얻어진다.

K = -ΔP/(ΔVo/Vo) = -(Poo - Po)/(X3·S2/V0) .........(4)

Po = Poo + X3·S2·K/Vo .............................................(5)

여기에서, Poo: 실린더(38)의 피스톤 변위 전의 실린더(26)의 초기 유압

Vo: 압력실(34)과 통하는 유압 회로의 초기의 전체 오일 체적

K: 오일의 체적 신축 계수

다음의 식(6)은 식(1)에서의 Pg와 Po 값을 식(3)과 식(5)의 우측항으로 치환함으로써 식(1)과 식(3) 및 식(5)에서 얻는다.

f = Sg·Pgo·Vg/(Vg-n·X1·Sg)-So(Poo + X3·S2·K/Vo) (6)

식(6)은 변수(X1과 X3)를 사용하여 힘(f)이 변하는 것을 나타낸다. 캠(46)의 캠면(50)은 각각의 유공압 실린더(26)에 의해 발생된 힘(f)이 소정의 패턴대로 변화하도록 식(6)을 따라 형성된다. 식(6)은 작동 오일의 유동 저항을 인자로서 포함하지 않는 반면에, 힘(f)은 오일 유동로(예를 들어 통로 35)의 단면적과 가압속도(프레스 슬라이드 22의 왕복 운동속도)를 고려함으로써 결정될 수도 있을 것이다.

본 발명의 제 1 실시예에 따라 구성된 프레스 장치(10)에서는 가압 사이클 중의 블랭크 유지력[실린더(26)에 의해 발생된 힘(f)에 의해 결정됨]이 소정의 패턴에 따라 변화되고 부속품들의 치수 오차나 기타의 오차에 무관하게 압력 링(28)의 모든 영역에 거쳐 균등하게 구성된다. 그에 따라 그러한 프레스 장치(10)는 블랭크(30)를 압연함으로써 얻어진 제품의 품질이 개선되게 하고 압력 링(28)을 통한 블랭크(30)의 국부적 영역에서 블랭크 유지력이 균등하게 분포되지 않는다면 균열되기 쉬운 비교적 저렴한 물질인 저질의 물질을 블랭크로서 이용할 수 있게 한다.

또한, 이 프레스 장치(10)에서 이용되는 완충 장치는 유공압 실린더(26)내의 유압(Po)을 조절하기 위한 압력 조절 수단(52)과 완충 핀(24)들에 대응하는 유공압 실린더(26)들을 간단히 제공함으로써 블랭크 유지력을 변화시킬 수 있다. 그에 따라, 이 완충 장치는 구조가 좀더 간단해지고 공기 실린더로부터 분리된 평형유압 실린더들과 블랭크 유지력을 제공하기 위해 완충공기 실린더를 이용하는 종래의 완층 장치보다 비용이 낮게 얻어질 수 있다.

본 실시예에서는 모든 유공압 실린더(26)들의 제 1 압력실(32)은 통로(33)를 통해 서로 통하고, 그러한 실린더(26)의 제 2 압력실(34)은 통로(35)를 통해 서로 통하여 모든 유공압 실린더(26)들의 가스압(Pg)과 유압(Po)이 동일한 수준들로 제어되게 한다. 이러한 구성은 개별적인 실린더(26)들에서의 압력값(Po, Pg)들이 서로 독립적으로 제어되는 구성에서보다 블랭크 유지력의 분포가 좀더 균등해지게 한다.

단일의 즉, 공통의 압력 조절 수단(52)이 완충 실린더들로서의 모든 유공압 실린더(26)들을 위해 이용되므로 완충 장치가 좀더 단순해지고 제조비용이 좀더 감소된다.

원칙적으로, 블랭크 유지력은 완충 핀(24)들이 하강함에 따라 체적이 감소하는 제 1 압력실(32)을 채운 가스압(Pg)에 의해 발생되고, 그렇게 발생된 힘은 제 2 압력실(34)들 속의 유압(Po)을 변화시킴으로써 조절된다. 그러므로, 블랭크 유지력은 체적신축계수가 상당히 작은 가스압(Pg)을 변화시킴으로써 조절되는 것이 아니다. 그러므로, 블랭크 유지력은 그러한 블랭크 유지력을 조절하기 위해 가스압(Pg)이 변화되는 구성에서보다 이 구성에서 응답성이 좀더 높게 변화, 즉, 조절될 수 있다. 이는 블랭크 유지력이 가압 속도가 상당히 클지라도 소정의 변화 패턴에 따라 고정밀도로 제어될 수 있다.

또한, 유압(Po)은 제어될 제 2 압력실(34)들 속의 유압(Po)이 일반적으로 낮으므로 오일 누설의 우려가 없이 용이하게 제어될 수 있다. 또한, 유압-공기 실린더(26)들의 제 2 압력실(34)들과 통하는 체적을 제공함으로써 압력사이클이 비교적 고속으로 수행될 수 있게 한다. 좀더 자세히 말하면, 실린더(26)들의 피스톤들의 하향 이동을 유발하는 가압 사이클 중의 다이(20)의 하향 이동도 체적 보상 실린더(36)속의 압력실의 체적의 감소를 유발하고, 그럼으로써, 그러한 압력실(34)의 체적이 실린더(26)들의 피스톤의 하향 이동으로 인해 증가함에 따라 실린더(36)로부터 제 2 압력실(34)로 오일이 흐르게 한다.

제 2 압력실(34)속으로의 이러한 오일 유동은 프레스 슬라이드(22)의 하향 이동을 편리하게 한다. 한편, 다이(20)의 상향 이동은 제 1 압력실속의 증가된 가스압(Pg)에 의해 실린더(26)들의 위치들이 상향 이동하게 하며, 동시에, 실린더(36)의 피스톤이 제 2 압력실(34)들로부터 실린더(36)속으로의 오일 유동에 따라 상향 이동하게 한다. 이러한 관점에서, 체적 보상 실린더(36)의 피스톤 로드(40)는 다이(20)의 하강시에 다이(20)의 결합부(42)에 의해 능동적으로 하강되어 오일이 실린더(36)의 밖으로 및 실린더(26)들의 제 2 압력실(34)속으로 억지로 흐르게 한다.

압력 조절 실린더(38)의 피스톤(48)은 압력 조정실(44)의 체적을 변화시키고, 그럼으로써, 유공압 실린더(26)들의 제 2 압력실(34)들속의 유압(Po)을 변화시키도록 캠(46)에 의해 구동된다. 이러한 구성은 유압(Po)이 펌프와 차단 밸브에 의해 변화되는 구성에서보다 프레스 슬라이드(22)의 위치변화에 대한 유압(Po)의 반응이 좀더 커지게 한다. 즉, 피스톤(48)의 비교적 작은 이동거리로 인해 유압(Po)이 비교적 대량으로 및 비교적 고속으로 변화하게 할 수도 있을 것이다. 그렇게 해서, 블랭크 유지력은 캠면(50)의 형태에 의해 결정된 소정의 패턴에 따라 고도로 정확하게 제어될 수 있다. 본 실시예에서는 압력 조절 실린더(38)에 부가하여 체적 보상 실린더(36)가 제공되어 완충 핀(24)의 하향 이동중에 각각의 유공압 실린더(26)의 제 2 압력실(34)의 체적의 변화가 실린더(36)로부터 제 2 압력실(24)속으로의 오일 유동에 의해 보상되게 한다. 이는 압력 조절 실린더(38)가 유압(Po)을 변화시키기 위한 목적만으로 이용될 수 있고 캠(46)은 제 2 압력실(34)의 체적변화를 위한 유압을 보상하게 설계되지 않는다. 그에 따라 캠(46)은 비교적 용이하게 설계될 수 있고 피스톤(48)의 요구작동행정이 비교적 작아질 수 있다.

이제, 제 4 도를 보면서, 본 발명의 제 2 실시예에 따라 구성된 프레스 장치(60)를 설명하겠다. 제 4 도에서 사용된 인용부호 중에서 제 1 도에서 사용된 것과 동일한 것은 기능적 대응부품을 나타내고, 그 것은 간략과 단순의 목적상 설명하지 않겠다.

본 프레스 장치(60)에서는 제 1 실시예에서 사용된 캠(46)의 대신에 압력 조절 장치(62)가 이용된다. 압력 조절 장치는 압력 조절 실린더(38)의 조정실(64)에 대해 연결된다.

조정실(64)은 피스톤의 압력 조정실(44)로부터 원격핀쪽에 제공된다. 피스톤(48)이 압력 조절 장치(62)에 의한 조정실(64)속으로의 오일 유입 및 조정실(64)로부터의 오일 누설에 의해 이동된다. 압력 조절 장치(62)로부터 오일이 공급될 때에 압력 조정실(44)의 체적은 감소되어 유압(Po)을 증가시킨다.

압력 조절 장치(62)에 의해 조정실(64)로부터 오일이 방출될 때에 피스톤(48)은 압력 조정실(44)속의 유압(Po)에 의해 위로 이동되고, 그럼으로써, 압력 조정실(44)의 체적은 증가되고 유압(Po)이 하강된다. 압력 조절 장치(62)는 펌프(66)와 오일 공급차단 밸브(68)와 공급 유량 측정기(70)와 방출 유량 측정기(72) 및 오일방출차단 밸브(74)를 포함한다. 펌프(66)와 차단 밸브(68,74)는 제어기(76)에 의해 제어되고 오일 유량 측정기(70,72)들의 출력신호가 제어기(76)로 공급된다.

제어기(76)는 중앙처리장치(CPU)와 무작위 접근 메모리(RAM) 및 판독 전용 메모리(ROM)를 포함하는 마이크로 컴퓨터를 포함한다. 중앙처리장치는 RAM의 일시적인 데이터 저장 기능을 이용하면서 ROM에 저장된 제어프로그램에 따라 프레스 장치(60)와 압력 조절 장치(62)를 제어하기 위한 작동을 한다. 제어기(76)는 가압 사이클중에 가스압(Pg)을 검출하기 위한 가스압 센서(78)와, 유압(Po)을 검출하기 위한 유압 센서(80) 및 프레스 슬라이드의 예정된 위치들을 검출하기 위한 다수의 리미트스 위치(82)들을 수용하고 있다.

제 5 도의 순서도를 보면서 압력 조절 장치(62)를 제어하기 위해 제어기(76)에 의해 실행되는 루틴을 설명하겠다.

루틴은 각각의 가압 사이클중의 가압하중의 최적의 변화 패턴(Fr)을 결정하고 설정하기 위한 단계인 단계 S1으로부터 시작되며, 그 것은 특정한 다이세트(12, 20, 28)에 따라 변화한다.

최적의 하중 변화 패턴(Fr)은 다이 세트[예를 들어, 펀치(12)에 부착됨]에 대해 부착된 적절한 기억 매체에 저장되고 적절한 전송기와 수신기를 통해 제어기(76)로 전달될 수 있을 것이다. 선택적으로는 최적의 하중 변화 패턴(Fr)은 키보드 등과 같은 적절한 데이터 입력 수단을 통해 프레스 장치(60)의 이용자에 의해 입력될 수도 있을 것이다. 최적의 하중 변화 패턴(Fr)은 프레스 슬라이드(22)가 리미트 스위치(82)에 의해 검출된 각각의 위치들에 구성되어 있을 때에 프레스 장치(60)의 최적 하중값(Fri ; 최적 가압력의 크기)로 이루어진다. 본 실시예에서는 최적 하중값(Fri)이 유공압 실린더(26)에 의해 발생된 최적 가압력의 크기로서 표현된다. 그러나, 최적의 하중 변화 패턴(Fr)은 모든 유공압 실린더(26)에 의해 발생된 힘의 크기(f)의 총합인 전체 가압력 ∑f = f·n로서 표현될 수 있을 것이다.

또한, 최적의 하중 변화 패턴(Fr)은 블랭크(30)상에 작용하는 순수한 블랭크 유지력으로서 표현될 수 있을 것이다. 이러한 순수한 블랭크 유지력은 전체 가압력(f·n)에서 완충 핀(24)들과 압력 링(28)의 무게를 뺀 것과 동등하다.

단계 S1은 슬라이드 위치 신호(a SLIDE POSITION signal)가 리미트 스위치(82) 중의 하나로부터 발생되었는지를 결정하기 위한 단계인 단계 S2에 의해 이어진다. 이러한 신호는 프레스 슬라이드(22)의 소정의 위치 중의 어느 하나가 해당하는 리미트 스위치(82)에 의해 검출될 때에 발생된다. 단계 2에서 긍정 판정(예)이 얻어지면 제어 흐름은 단계 3으로 진행해서 유압 센서(80)의 출력신호에 의해 표현되는 유압(Po)과 가스압 센서(78)의 출력신호에 의해 표현된 가스압(Pg)을 판독한다. 그리고, 제어 흐름은 단계 S4로 진행해서 식(1)에 따라 유압(Po)과 가스압(Pg)을 연산한다. 유압 센서(80)와 가스압 센서(78) 및 실행단계 S3과 S4에 대해 할당된 제어기(76)의 부분운 힘(f)의 형태로 가압 하중을 검출하기 위한 하중 검출 수단을 이룬다.

힘(f)을 연산하기 위한 식(1)에서 이용되는 압력 수용 면적(So, Sg)은 제어기(76)의 RAM에 저장된다. 그러한 압력 수용 면적(So, Sg)은 가압생산가동전에 제 6 도에 도시된 하중측정장치(84)를 이용하여 시험가압 사이클 또는 시험가압 작업(a trial pressing cycle or test pressing operation)을 수행함으로써 검출되거나 결정된다. 이러한 하중측정장치(84)는 다이세트(12,20,28)의 대신에 프레스 장치(60)상에 설치된다. 하중측정장치(84)는 받침대(14 : bolster)상에 구성된 구성부재(88 : a positioning member)와 수직 방향으로 이동할 수 있게 완충 핀(24)들에 의해 지지되어 구성부재(88)내에 구성된 측정 블록(86)을 포함한다. 측정 블록(86)은 각각의 완충 핀(24)들의 상단부들과 접촉하게 유지된 다수의 하향연장보스(a plurality of downwardly extending bosses)들을 갖는다. 각각의 이러한 보스는 그 것에 작용하는 하중 F들을 측정하기 위한 변형률측정기(90)를 갖는다. 제어기(76)는 제 7 도의 순서도에 도시된 루틴에 따라 유공압 실린더(26)들의 압력 수용 면적(So, Sg)들을 연산하기 위해 프레스 장치(60)상에서 수행되는 시험 가압 사이클중의 하중값(F)을 나타내는 변형률측정기(90)들의 출력신호들을 수용한다. 측정 블록(86)은 또한 다수의 상향 연장하는 맞대기 보스(89)들을 가져서 가압슬라이드(22)가 시험가압 사이클중에 보스(89)들 위에 맞닿게 한다.

제 7 도의 루틴은 슬라이드 위치신호가 리미트스 위치(82)들 중의 어느 하나로부터 발생되었는지를 결정하기 위한 단계 SS1로부터 시작된다. 단계 SS1에서 긍정 판정(예)이 얻어지면 제어 흐름은 센서(80,78)들의 출력신호들에 의해 표현된 유압(Po)과 가스압(Pg)과 변형률측정기(90)들의 출력신호들에 의해 표현된 하중값(F)들을 판독하기 위해 단계 SS2로 진행한다.

단계 SS2는 시험가압 사이클이 1 회의 왕복 운동으로 완료되었는지를 결정하는 단계 SS3에 의해 이어진다. 이러한 결정은 슬라이드 위치신호가 그 하사점으로 부터의 프레스 슬라이드(22)의 상향 이동중에 최상의 리미트스 위치(82)로부터 발생되었는지에 따라 이루어질 수 있다. 선택사양적으로는 그러한 결정이 프레스 슬라이드(22)를 왕복 운동시키기 위한 구동장치의 크랭크축의 검출된 회전각에 의해 이루어질 수도 있을 것이다. 단계 SS1과 SS2및 SS3은 단계 SS3에서 긍정 판정(예)이 얻어질 때까지 반복적으로 실행된다. 그렇게 해서, 유압(Po)과 가스압(Pg) 및 하중값(F)들이 슬라이드 위치신호가 수신될 때마다 판독된다. 단계 SS3에서 긍정 판정(예)이 얻어질 때에 제어 흐름은 다음의 식(7)에 따라 압력 수용 면적(So, Sg)들을 연산하고 제어기(76)의 RAM에 그렇게 연산된 값(So, Sg)들을 저장하기 위한 단계인 단개 SS4로 진행한다.

∑F = n(f-Wp) = n(Sg·Pg-So·Po-Wp) .....(7)

여기에서, ∑F: 하중값(F)의 총합

n: 유공압 실린더(26)들의 수효

Wp: 완충 핀(24)들의 전체 중량

n값과 Wp값은 알려져 있으므로 인자 ∑F와 Pg및 Po의 각각을 위해 두 개 이상의 값들이 얻어져 있다면 Sg와 So는 식(7)에 의해 연산될 수 있다. 인자 ∑F 와 Pg 및 Po의 각각을 위해 3개 이상의 값이 얻어져 있다면 중량(Wp)이 연산될 수 있다.

실행단계 SS1 내지 SS4에 대해 할당되어 있는 제어기(76)의 부분은 유공압 실린더(26)들의 압력 수용 면적(Sg, So)들을 결정하기 위한 수단을 구성하기 위해 변형률측정기(90)들을 포함하는 하중측정장치(84)와 협력한다. 압력 수용 면적(Sg, So)은 완충 핀(24)들 중의 임의의 하나와 접촉하는 측정 블록(86)상에 제공된 신호변형률측정기(90)에 의해 표현된 하중값 F들에 의해 얻어질 수 있을 것이다.

제 5 도의 순서도를 다시 보면 단계 S4는 현재 수신된 슬라이드 위치신호에 의해 검출된 프레스 슬라이드(22)의 위치에 대응하는 최적의 가압력(Fri)에 대해 단계 S4에서 연산된 가압력(f)을 비교함으로써 오차, 즉, 차이 e = f - Fri를 연산 하기 위한 단계 S5에 의해 이어진다. 단계 S5는 오차(e)의 절대값이 예정된 공차 α보다 작은지를 결정하기 위한 단계인 단계 S6에 의해 이어진다.

만일, 단계 S6에서 긍정 판정(예)이 얻어진다면 제어 흐름은 단계 S7로 진행한다. 단계 S6에서 부정 판정(아니오)이 얻어진다면 제어 흐름은 단계 S8로 진행해서 오차(e)에 의한 최적의 오일 누설량(△Vn)을 연산한다. 최적의 오일 누설량(△Vn)은 압력 조절 실린더(38)의 조정실(64)속으로의 오일 유입량이나 조정실(64)로부터의 오일 누설량이고, 그러한 양은 실제로 검출된 힘(f)을 최적 하중값(Fri)과 일치시키기 위해 필요하다. 즉, 조정실(64)의 체적변화량은 오차 e에 의해 연산된다.

압력 조정실(44)의 체적의 변화량(△Vm)에 의해 발생하는 힘(f)의 변화량(△f)는 식(6)에서 S2·X3의 대신에(S2·X3 + △Vm)로 치환함으로써 얻어진 힘(f)의 변화량이다. 그러므로, 변화량(△f)은 다음의 식(8)에 의해 표현된다.

f = So·ΔVm·K/Vo ...............(8)

위의 식(8)은 다음의 식(9)로 변환될 수 있다.

Vm = Vo·△f/So·K ................(9)

압력 조절 실린더(38)의 피스톤(48)의 변위량은 조정실(64)과 압력 조정실(44)에 대해 동일하므로 압력 조정실(44)의 체적의 변화량(△Vm)과 그에 해당하는 최적의 오일 유동량[△Vn : 조정실(64)의 체적의 변화량]은 △Vm/S2 = △Vn/S3의 관계를 가지며, 여기에서, S3은 조정실(64) 쪽에서의 실린더(38)의 압력 수용 면적을 나타낸다. 그러므로, 식(9)은 다음의 식(10)으로 변환될 수 있을 것이다.

△Vn=Vo·△f·S3/So·K·S2 .....(10)

그에 따라, 최적의 하중값(Fri)에 대한 실제의 힘(f)을 변화시키기 위해 필요한 최적의 오일 유량(△Vn)은 식(10)에서 힘의 변화량(△f)의 대신에 오차(e)로 치환함으로써 연산될 수 있다. 단계 S8은 오차(e)에 의해 최적 오일 유량(△Vn)을 연산하기 위한 것이고, 이러한 단계 S8은 압력 조정실(44)의 체적의 최적의 변화량(△Vm)을 연산하는 단계로서 간주될 수도 있을 것이다. 오차(e)를 연산하기 위한 단계 S5에 할당된 제어기(76)의 부분과 최적오일 유량(Vn)을 연산하기 위한 단계 S8은 압력 조절밸브(38)의 압력 조정실(44)의 최적의 체적 변화량(△Vm) 연산하기 위한 수단을 이룬다. 식(8)과 식(9) 및 식(10)에서 △f와 △Vm 및 △Vn의 값은 절대값들이며 그러한 값들의 변화의 방향(감소 또는 증가)은 나타내지 않는다.

다음에, 단계 S9는 오차(e)가 양의 값(a positive value)인지를 결정하기 위한 것이다. 오차(e)가 제로보다 크다면, 즉, 실제로 검출된 힘(f ; 단계 S5에서 연산됨)가 최적 하중값(Fri)보다 크다면, 단계 S10에서 오일 공급차단 밸브(68)를 개방시키고 오일이 단계 S8에서 연산된 최적의 오일 유량(△Vn)만큼 조정실(64)속에 공급되기까지 개방상태를 유지하기 위해 실행된다. 이러한 오일 유량(△Vn)은 공급 유동 측정기(70)에 의해 검출, 즉, 측정된다. 결과적으로, 압력 조정실(44)의 체적은 최적의 체적 변화량(Vm)만큼 감소되고 유압(Po)은 그에 따라 증가되며, 그럼으로써, 각각의 실린더(26)에 의해 발생된 힘(f)은 △f나 오차 e만큼 강하되어 힘(f)이 최적값(Fri)과 동등해지게 한다. 오차(e)가 제로와 같거나 작으면, 즉, 실제로 검출된 힘(f)가 최적의 하중값(Fri) 보다 작으면, 제어 흐름은 단계 S11로 진행해서 오일방출차단 밸브(74)를 개방시키고 오일이 그렇게 연산된 최적의 오일 유량(△Vn)만큼 조정실(64)로부터 방출되기까지, 즉, 방출 유동 측정기(72)가 방출 유량(△Vn)을 측정하기까지 그러한 오일방출차단 밸브(74)를 개방상태로 유지한다.

결과적으로, 압력 조정실(44)의 체적은 최적의 체적 변화량(Vm)만큼 증가되고 유압(Po)은 그에 따라 강하되며, 그럼으로써, 힘(f)은 △f 또는 오차 e만큼 증가되어 가압력(f)가 최적값(Fri)과 동등해지게 한다.

실행단계 S10과 S11에 할당된 제어기(76)의 부분은 압력 조절 장치(62)와 협력해서 소정의 패턴에 따른 힘(f)을 변화시키기 위한 유압(Po)을 조절, 즉, 변화시키기 위해 압력 조절 실린더(38)의 피스톤(48)을 이동시키는 피스톤 구동 수단을 구성한다.

앞서의 실시예는 차단 밸브(68,74)들이 그렇게 연산된 조정실(64)속으로나 조정실(64)로부터의 최적의 오일 유량(△Vn)이 적절한 오일 유동측정기(70)에 의해 검출되기까지 개방상태로 유지되지만 그러한 차단 밸브(68,74)들이 개방상태로 유지되는 동안의 밸브개방시간을 측정하기 위해 타이머 등과 같은 적절한 시간측정수단이 이용될 수도 있을 것이다. 밸브개방시간은 펌프(66)의 공칭 방출률(the nominal delivery rate of the pump)을 최적의 오일 유량(△Vn)으로 나눔으로써 얻어질 수 있다. 식(8)내지 식(10)이 조정실(64)속으로나 조정실(64)로 부터의 오일 유동중에 프레스 슬라이드(22)의 하향 이동거리에 따른 가스압(Pg)의 변화를 나타내는 인자를 포함하지 않을지라도 가스압(Pg)의 변화량은 힘(f)을 f = e만큼 변화시키기 위해 필요한 최적의 오일 유량(△Vn)이나 밸브개방시간을 결정함에 있어서 고려될 수도 있을 것이다. 이러한 경우에는 오일이 예정된 속도로 조정실(64)로부터 방출되거나 조정실(64)속으로 공급될 때의 힘(f)의 변화량(△f)은 프레스 슬라이드(22)의 예정된 각각의 위치들이 리미트스 위치(82)에 의해 검출될 때에 압력조정실(44)의 체적변화의 결과로서의 유압(Po)의 변화량에 의하고 제 1 압력실(32)의 체적변화의 결과로서의 가스압(Pg)의 변화량에 의하여 오일 유량[압력 조정실(44)의 체적 변화량(△Vm)]이나 시간에 의해 표현된다. 앞서 설명한 오일 유동량이나 시간은 가스압(Pg)의 변화량을 나타내는 인자로서 이용될 수 있다. 시간이 인자로서 이용될 경우에는 최적의 오일 유량(△Vn)은 함수[g(t)]로서 표현되고, 공칭값으로부터의 변위(X1)의 변화량은 함수[h(t)]로서 표현되며, 식(6)에서의 X1과 S2·X3은 {X1 +h(t)}와 {S2·X3 +g(t)}로 대체된다. 결과적으로, 힘(f)의 변화량(△f)은 시간(t)을 인자로서 포함하는 다음의 식(11)에 의해 표현될 수 있다.

제 5도의 루틴을 다시 참조하면, 단계 S6에서 긍정 판정(예)이 얻어지면 실행되는 단계 S7은 현재의 가압 사이클이 프레스 슬라이드(22)의 1회 왕복 운동으로 완료되었는지를 결정하기 위한 것이다. 이러한 단계 S7은 제 7 도의 루틴에서 단계 S3과 같다. 단계 S7에서 부정 판정(아니오)이 얻어지면 제어 흐름은 단계 S2로 되돌아간다. 그렇게 해서 현재의 가압 사이클이 완료되기까지 단계 S2내지 S11이 반복적으로 실행된다. 결과적으로, 각각의 유공압 실린더(26)에 의해 발생된 힘(f)은 예정된 최적의 하중 변화 패턴(Fr)에 따라 조절되거나 변화된다. 단계 S7에서 긍정 판정(예)이 얻어지면 제어 흐름은 단계 S12로 진행해서 의도된 가압 작업이 완료되었는지, 즉, 예를 들어 예정된 회수의 가압 사이클이 완료되었는지를 결정한다. 그렇게 해서, 단계 S2내지 S11이 반복적으로 실행되면서 힘(f)이 최적의 하중 변화 패턴(Fr)을 따라 각각의 사이클에서 제어되는 동안에 가압 사이클들이 수행된다. 프레스 슬라이드(22)가 각각의 가압 사이클의 끝에서 상사점에 복귀될 때에 압력 조절 장치(62)는 피스톤(48)의 예정된 초기 위치가 적절한 위치 검출 수단에 의해 검출되거나 가스압(Pg)과 유압(Po)에 의해 연산된 힘(f)가 예정된 초기값과 동일해질 때까지 압력 조절 실린더(38)의 피스톤(48)을 이동시키게 작동된다.

상술한 바와 같이 본 발명의 제 2 실시예에 따른 프레스 장치(60)는 프레스 슬라이드(22)의 예정된 위치 각각에서 실제 블랭크 유지력을 나타내는 힘(f)과 예정된 최적의 하중 변화 패턴(Fr)의 대응값(Fri) 사이의 차이 또는 오차(e)를 알아내고 그렇게 얻어낸 오차(e)만큼 힘(f)을 변화시키기 위해 필요한 오일 유량(△Vn)을 연산하여 오일이 그렇게 연산된 오일 유량(△Vn)만큼 압력 조절 실린더(38)의 조정실(64)로부터 방출되거나 공급되게 하고, 그럼으로써, 힘(f)이 예정된 하중 변화 패턴(Fr)의 최적값(Fri)과 같아지도록 구성된다. 이러한 구성은 조정실(64)속으로 및 조정실(64)로부터의 오일 유량이 오차(e)를 제로로 하도록 피드백 방식으로 제어되는 구성에서보다 더 높은 정도의 작동 반응성과 더 높은 수준의 정확도로 최적의 하중 변화 패턴(Fr)를 따라 힘(f)을 제어할 수 있게 한다. 특히, 유압(Po)이 힘(f)을 제어하기 위해 조절되므로, 피스톤(48)의 이동거리가 짧아도 비교적 고속에서 유압의 변화량이 비교적 크게 할 수 있고, 그에 따라, 피스톤(48) 위치의 변화에 대한 힘(f)의 제어반응이 좀더 개선되게 할 수 있다.

체적 보상 실린더(36)와 압력 조절 실린더(38)와 압력조정 장치(62)와 제어기(76)와 가스압 센서(78)와 유압 센서(80)와 리미트스 위치(82)들 및 하중 측정장치(84)는 제 4 도에서 전체적으로 참조 부호 92 로 나타낸 압력 조절 수단을 구성한다.

힘(f)은 가스압 센서(78)와 유압 센서(80)에 의해 검출된 가스압(Pg)과 유압(Po)에 의거하고 예정된 압력 수용 면적(Sg, So)들에 의거하여 연산된다. 압력 수용 면적(Sg, So)이 스트레인 게이지(90)에 의해 실제로 검출된 하중값(F)과 압력(Pg, Po)들에 의해 식(7)로 정의된 예정된 관계에 따라 연산되므로, 예정되거나 연산된 압력 수용 면적(Sg, So)은 가스 누설과 오일 누설 및 가스압 센서(78)와 유압 센서(80)의 측정 오차들과 같은 프레스 장치(60)의 실제조건을 반영한다. 이러한 구성은 압력 수용 면적(Sg, So)들의 공칭 설계값이나 실제 측정값을 이용하는 구성보다 높은 정확도를 갖고 힘(f)로 표시된 블랭크 유지력을 제어할 수 있다.

본 발명의 제 3 의 실시예에서는 제 8 도의 순서도에 도시된 루틴은 제 4 도의 프레스 장치(60)의 압력 조절 장치(62)를 제어하기 위해 제 5 도의 루틴 대신에 이용된다. 그러나, 가스압 센서(78)는 본 실시예에서는 제거될 수도 있을 것이다.

제 8 도의 루틴은 제 5 도의 단계 S1 에서와 마찬가지로 최적의 가압 하중변화 패턴(Fr)을 설정하기 위한 단계인 단계 R1에서 시작된다. 단계 R1은 최적의 가압 하중 변화 패턴(Fr)에 의해 최적의 유압 변화 패턴(Pr)을 설정하기 위한 단계인 단계 R2에 의해 이어진다. 상세히 설명하면, 힘(f)은 하기 식(12)을 따라 연산되며, 그 것은 상기 식(1)과 식(3)으로부터 얻어진다.

f = Sg·Pgo·Vg/(Vg-n·X1Sg)-So·Po .....(12)

상세히 설명하면, 최적의 프레스 하중 변화 패턴(Fr)은 각각의 유공압 실린더(26)의 피스톤의 변위(X1)의 상이한 양들에 대응하는 프레스 슬라이드(22)의 예정된 위치에 대응하는 최적의 하중값(Fri)으로 구성된다. 프레스 슬라이드(22)의 예정된 위치에 대응하는 유압(Po)은 식(12)에서의 값(X1)과 같이 프레스 슬라이드(22)의 예정된 위치에 대응하는 변위량을 이용하는 식(12)에서의 힘(f)의 대신에 최적의 하중값(Fri)을 대체함으로써 얻어진다. 그런데, 최적의 유압 패턴(Pr)의 최적값(Pri)은 프레스 슬라이드(22)의 상이한 위치들에 대응하는 유압(Po)에 의해 얻어진다. 최적 유압 패턴(Pr)은 최적의 압력 하중 변화 패턴(Fr)을 이용하지 않고 식(12)로부터 직접 얻어질 수 있을 것이다. 즉, 단계 R1은 제거될 수 있을 것이다. 이러한 경우에는, 최적의 유압 패턴(Pr)는 최적의 압력 하중 변화 패턴과 거의 동일한 것이다.

그 후에, 제어 흐름은 제 5 도의 단계 S2와 동일한 단계인 단계 R3으로 진행해서 슬라이드 위치 신호가 리미트스 위치(82)들에 의해 발생되었는지를 결정한다.

단계 R3에서 긍정 판정(예)이 얻어지면 단계 R4는 유압 센서(80)의 출력 신호에 의해 표시된 유압(Po)을 판독하도록 실행된다. 단계 R4는 슬라이드 위치 신호에 의해 표시된 프레스 슬라이드(22)의 위치에 대응하는 최적의 유압값(Pri)을 검출된 유압(Po)과 비교함으로써 차이 또는 오차(e)를 연산하기 위한 단계 R5에 의해 이어진다. 그 후에 제어 흐름은 제 5 도의 단계 S6에서 처럼 오차의 절대값이 예정된 공차 α보다 작은지를 결정하기 위한 단계 R6으로 진행한다. 단계 R6은 압력 조절 실린더(38)의 조정실(64)속으로 및 조정실(64)로부터의 오일 유량을 제어하기 위해 제 2 실시예의 제 5 도의 단계 S8 내지 S12와 유사한 단계로 진행하므로, 유압(Po)이 최적의 유압 변화 패턴(Pr)에서 변화한다. 이러한 경우에는 실린더(38)의 피스톤(48)의 이동에 따른 힘(f)의 변화량(△f)은 유압(Po)의 변화량(△Po)에 주로 의존한다. 즉, Wf = △Po·So 이다. 결과적으로, 상기 식(8)과 식(10)을 각각 다음의 식(13)과 식(14)로 변환할 수 있다.

ΔPo = ΔVm·K/Vo .......................(13)

ΔVn = ΔVo·ΔPo·S3/K·S2 ......(14)

그렇게 해서, 최적의 오일 유량(△Vn)은 식(14)에서 변화량(△Po) 대신에 오차 e를 대체함으로써 얻을 수 있다. 최적의 오일 유량(△Vn)은 조정실(64)속으로 일정기간 오일 유량중의 프레스 슬라이드(22)의 하향 이동중에 발생하는 가스압(Pg)의 변화량을 나타내는 적절한 인자를 고려함으로써 결정될 수 있을 것이다.

제 3 실시예는 제 2 실시예와 거의 같은 것이며, 압력 조정실(44)의 체적은 최적값으로부터 블랭크 유지력의 오차에 따라 변화된다. 이러한 제 3 실시예에서 단계 R4를 수행하기 위해 지정된 제어기(76) 부분은 하중 검출 수단을 구성하기 위해 유압 센서(80)와 협력하고, 단자 R5 및 오차(e)에 의해 최적의 오일 유량(△Vn)을 연산하기 위한 단계(도시생략)를 수행하기 위해 지정된 제어기(76) 부분은 최적의 오일 유량(△Vn)을 연산하기 위한 수단을 구성한다. 식(5)로부터 명료하듯이 유압(Po)은 압력 조절 실린더(38)의 피스톤(48) 변위량(X3)에 따라 변화한다. 그러므로, 최적의 유압 변화 패턴(Pr)은 블랭크 유지력 대신에 변위량(X3)의 최적의 변화 패턴으로 대체될 수도 있을 것이다.

제 9 도의 순서도를 참조하면, 제 5 도의 루틴 대신에 이용되는 루틴이 도시된다. 제 9 도의 루틴은 단계 10과 단계 11이 단계 7에 의해 이어지기 보다는 단계 3에 의해 이어진다는 것이 제 5 도의 루틴과 상이한 것이다. 이러한 구성은 최적의 프레스 하중 변화 패턴(Fr)의 최적의 하중값(Fri)들과 정확히 일치시키기 위한 힘(f)의 피드백 제어를 가능하게 한다. 피드백 제어는 제 8 도의 제 3 실시예에 적용할 수 있다. 제 5 도와 제 8 도 및 제 9 도의 실시예에서 이용된 최적의 하중값(Fri)들과 최적의 유압값(Pri)은 시간의 함수로서의 가스압(Pg)의 변화량에 의존하여 보상될 수 있을 것이다.

이제, 본 발명의 제 5 실시예에 따라 구성된 프레스 장치(100)가 설명될 것이며, 그러한 프레스 장치(100)는 압력 조절 실린더(38)의 피스톤(48) 위치(Xp)를 검출하기 위한 피스톤 위치 센서(102)와, 조정실(64)에서 유압(Pn)을 검출하기 위한 제 2 유압 센서인 유압 센서(100)와, 오일을 저장하기 위한 오일 저장조(106) 및 오일저장조(106)로부터 체적 보상 실린더(36)속으로 오일을 공급하기 위한 펌프(108)를 구비하고 있다는 점에서 제 4 도의 프레스 장치(60)와 다르다. 제 5 실시예에서, 압력 조절 장치(62)와 펌프(108)는 프레스 장치(100)가 그 초기 위치, 즉, 다이(20)가 블랭크로부터 위쪽으로 이격되게 하는 위치에 있고 실린더(26,36)의 피스톤들이 그 상사점에 배치될 때에 제 11 도의 순서도에 도시된 루틴에 따라 유압(Pn)과 피스톤 위치(Xp)를 초기화하기 위해 제어된다.

제 11 도의 루틴은 유압 센서(104)의 출력 신호에 의해 표시된 유압(Pn)을 판독하기 위한 단계 Q1에서 시작된다. 그리고, 단계 Q2는 유압 Pn이 예정된 초기값(Pno)과 거의 동등한지, 즉, 검출된 초기 유압(Pn)이 한계 범위 내에 유지되는지를 검출하도록 실행된다. 초기값(Pno)은 식 Pno·S3 = Poo·S2에 의해 표현되는 유압(Po)의 초기값(Poo)과의 관계를 갖도록 결정된다. 그러나, 유압 센서(104)에 의해 검출된 유압(Pn)은 상술한 유압 센서(80)에 의해 검출된 유압(Po)로 대체될 수 있다. 이러한 경우에는 그렇게 검출된 유압(Po)이 초기값(Poo)과 비교된다. 단계 Q2에서 부정 판정(아니오)이 얻어지면, 즉, 검출된 유압(Pn)이 예정된 초기값(Pno)과 다르면 제어 흐름을 단계 Q3으로 진행시켜서 조정실(64)속으로 오일을 공급하거나 조정실(64)로부터 오일을 방출하도록 차단 벨브(68,74)를 개방시킨다. 조정실(64) 속으로나 조정실(64)로부터의 오일 유량은 오차(Pn-Pno)의 함수로서 결정될 수 있을 것이다. 그러나, 오일은 예정된 일정한 양만큼 공급되게 방출된다. 단계 Q1 내지 단계 Q3은 검출된 유압(Pn)이 예정된 초기값(Pno)과 거의 동등해질 때까지, 즉, 단계 Q2에서 긍정 판정(예)이 얻어질 때까지 반복적으로 실행된다. 단계 Q1 내지 단계 Q3을 수행하기 위해 지정된 제어기(76) 부분은 조정실(64)속의 초기 유압(Pno)을 조절하기 위한 수단을 구성한다.

단계 Q2에서 긍정 판정(예)이 얻어지면 제어 흐름은 단계 Q4로 진행해서 피스톤 위치 센서(102)의 출력신호에 의해 표시된 실린더(38)의 피스톤 위치(Xp)를 판독한다. 단계 Q4는 단계 Q5에 의해 이어져서 피스톤 위치(Xp)가 예정된 초기 위치(Xpo)와 거의 동등한지를, 즉, 피스톤(48)의 초기 위치(Xp)가 오차한계 범위내에 있는지를 결정한다. 이러한 단계 Q5는 제 2 압력실(34)과 연통하는 유압 회로로부터의 오일 누설이 존재하는지를 점검하기 위해 제공되어 있으며, 그것은 초기의 전체 오일 체적 Vo에서의 변화를 일으킨다. 단계 Q4와 단계 Q5를 실행하기 위해 지정된 제어기(76) 부분은 유공압 실린더(26)들의 제 2 압력실(34)과 관련한 오일 누설을 검출하기 위한 수단을 구성한다.

피스톤(48)의 초기 위치(Xp)가 허용 한계 범위내에 있다면, 즉, 단계 Q5에서 긍정 판정(예)이 얻어진다면 제 11 도 루틴의 1 사이클의 실행이 종료된다. 단계 Q5에서 부정 판정(아니오)이 얻어지면 제어 흐름은 단계 Q6으로 진행해서 오일 저장조(106)로부터 체적 보상 실린더(36)속으로 오일을 공급하기 위해 예정된 시간동안 펌프(108)를 작동시키며, 그러한 루틴이 다시 실행된다. 단계 Q6은 피스톤(48)의 압력 수용 면적 S2에 의해 피스톤 위치(Xp)의 오차(Xpo-Xp)를 곱함으로써 체적보상 실린더(36)속으로 공급될 오일량을 먼저 연산하고, 그런 다음 연산된 오일량이 적절한 유량계에 의해 측정될 때까치 펌프(108)를 작동시킨다. 프레스 장치는 오차(Xpo-Xp)가 예정된 상한값보다 클 때에 작동되는 경고등과 같은 적절한 경고수단이 구비될 수도 있을 것이다.

제 5 실시예에서, 제 11 도의 초기화 루틴은 프레스 장치(100)의 생산 공정전에 수행되고, 예정된 초기값(Pno)으로 유압(Pn)을 제어하기 위해 조정실(64)로부터 오일을 방출하거나 또는 조정실(64)속으로 오일을 공급하며, 유압 회로로부터의 오일 누설시에 예정된 초기 위치(Xpo)로 피스톤(48)을 이동시키기 위해 실린더(38)의 피스톤 위치(Xp)가 체적 보상 실린더(36)에 오일을 공급하기 위한 예정된 초기 위치(Xpo)와 거의 같은지를 점검함으로써 유압 회로(제 2 압력실(34)과 관련됨)에 대해 오일의 누설여부를 진단한다. 그렇게 해서, 유압 시스템으로부터 약간의 오일 누설이 있더라도 제 2 압력실(34)과 실린더(36,38)들을 포함하는 유압 회로의 초기 전체 오일 체적(Vo)과 초기 유압(Poo)은 예정된 최적값으로 유지된다. 그러므로, 블랭크 유지력을 결정하는 힘(f)은 그러한 힘(f)이 상기 식(6)에 따른 피스톤 변위(X1, X3)에 따라 변화하고 유압(Po)의 변화량(△Po)과 힘(f)의 변화량(△f)이 상기 식(1) 또는 식(13)에 따라 연산되는 최적의 오일 유량(△Vn)에 의존하도록 예정된 최적의 압력 하중 변화 패턴(Fr)에 따라 정확히 제어될 수 있다.

제 12 도 내지 제 14 도를 참조하면, 본 발명의 제 6 실시예와 제 7 실시예 및 제 8 실시예에 따른 유공압 실린더(26) 형태인 완충 실린더들의 상이한 구성이 도시되어 있다. 이들 도면에서 참조 부호 120은 다이(20)로부터 펀치(12)를 향하는 방향으로 본 압력 부재인 압력 링을 지시한다. 이들 도면은 압력 링(120)의 평면과 평행한 평면에서 보아 유공압 실린더(26)의 위치를 도시한다.

제 12 도의 구성에서 압력 링(120)의 블랭크 유지면은 제조될 제품의 형상과 같은 가압조건에 따라 다수의 구역들로 분할된다. 이러한 예에서, 압력 링(120)은 4 개의 구역들로 분할되고 유공압 실린더(26)는 압력 링(120)의 4 개의 구역들에 대응하는 4 개의 그룹으로 구성된다. 이들 압력 조정 장치(52,92)는 실린더(26)의 4 그룹 각각을 위해 제공된다. 각각의 그룹에서 실린더[26 : 압력실(32,34)]는 연통 라인(33,35)을 통해서 서로 연통하지만 다른 그룹에선 실린더(26)와는 서로 연통하지 않는다. 실린더(26)들의 상이한 그룹들을 위한 압력 조정 장치(52,92)는 블랭크 유지력이 압력 링(120)의 각 구역의 전체 영역에 걸쳐 균등하게 분포 되도록 서로 독립적으로 제어된다. 이러한 구성은 제품의 특정한 형태에 따라 압력 링(120)의 상이한 구역들에서 국부적인 블랭크 유지력들의 독립적이고 복잡한 조절을 가능하게 하고, 그러므로써, 압력 링(120)의 한 구역에서 작용하는 블랭크 유지력이 다른 구역에서 작용하는 블랭크 유지력들과 달라질 수도 있을 것이다. 그에 따라, 제품의 품질이 개선될 수 있고 비교적 저렴한 재료가 블랭크(30)로서 이용될 수도 있을 것이다.

제 13 도의 구성에서, 서로 연통하는 조절가능한 유공압 실린더(26)의 그룹들은 압력 링(120)의 좌측 부분과 정렬관계로 제공된다. 이러한 실린더(26)는 블랭크 유지력을 제어하기 위한 압력 조정 장치(52,92)에 대해 연결된다. 또한, 다수의 조절 불가능한 가스 실린더(122)들이 압력 링(120)의 다른 부분들에 대응하게 제공된다. 이러한 가스 실린더(26)는 압력 조정 장치(52,92)에 대해 연결되어 있지 않다. 예를 들어, 압력 링(120)의 좌측 부분은 자동차의 전방 부분에 압연에 의해 형성된 보닛의 전방 부분이나 발판에 대응한다.

제 14 도의 구성에서, 압력 링(120)의 블랭크 유지면은 다수의 구역들로 분할되고, 이들을 위해 조절가능한 유공압 실린더(26)의 각 그룹이 제공된다. 동일 그룹의 실린더(20)는 제 12 도의 구성에서처럼 서로 연통한다. 또한, 다수의 조절 불가능한 가스 실린더(122)는 제 14 도에 도시된 바와 같이 압력 링(120)의 블랭크 유치면 전체에 걸쳐 균등하게 구성된다. 이러한 조절 불가능한 가스 실린더(122)는 조절가능한 유공압 실린더(26)들과 동일한 구조이지만 그러한 실린더(26)들과 기능과 작동은 다르다. 즉, 가스 실린더(122)의 제 2 압력실(34)은 압력 조정 장치(52,92)에 대해 연결되어 있지 않지만, 제 1 압력실(32)의 가스압만이 블랭크 유지력의 발생에 기여한다. 따라서 가스 실린더(122)에 의해 발생된 블랭크 유지력은 조절될 수 없다. 가스 실린더(122)와 대응하는 완충 핀(24)은 유공압 실린더(26)들에 의해 발생된 힘이 제로(zero)일 때에도 압력 링(120)을 지지하게 된다. 가스 실린더(122)의 수는 각 실린더(122)의 힘 발생 능력에 따라 결정된다.

본 발명의 제 7 실시예와 제 8 실시예에 따른 제 13 도와 제 14 도에서, 압력 링(120)은 가스 실린더(122)의 편향력하에서 블랭크(30)와 밀접해하게 접촉한 다이(20)와 함께 하강되어 압력 링(120)이 다이(20)와 평행하게 유지되게 한다. 이는 제 15 도에 도시된 바와 같이 압력 링의 정확한 기능을 방해할 수도 있는 압력 링(120)의 경사 없이 압력 링(120)의 전체 영역에 걸쳐 블랭크(30)를 양호하게 유지하게 한다. 예를 들어 제 1 도의 프레스 장치(10)의 가압링(28)은 피스톤 로드(40)가 프레스 슬라이드(22)의 하향 이동의 결과로서 하강될 때에 체적 보상 실린더(36)로부터 상이한 유공압 실린더(26)의 제 2 압력실(34)내로 상이한 오일 유동의 다른 속도에 기인하여 경사질 수도 있을 것이다. 즉, 체적 보상 실린더(36)에 가장 가까운 유공압 실린더(26)의 제 2 압력실(34)속으로의 오일 유동 속도는 다른 유공압 실린더(26)의 속도보다 더 빠르다. 제 13 도와 제 14 도의 실시예에서 처럼 조절 불가능한 가스 실린더(122)의 구성은 압력 링(120)의 그러한 경사를 방지하는 작용한다. 이러한 실시예들에서, 가스 실린더(122)는 압력 링(28)의 하향 이동중에 탄성적으로 수축되는 탄성 부재로서 작용하고 압력 링(120)의 하향 이동에 대한 저항성을 제공하므로, 압력 링(120)이 다이(20)와 평행하고 블랭크(30)와 접속하여 하강한다. 가스 실린더(122) 내의 가스가 유압 실린더에서 이용되는 액체보다 더 낮은 체적 탄성 계수를 가지므로, 대응하는 완충 핀들의 길이 변화로 인한 상이한 가스 실린더(122)들에 의해 발생된 힘의 변화는 비교적 작다. 가스 실린더(122)의 가스실이 서로 연통하여 가스 실린더(122)에 의해 발생된 힘은 완충 핀의 길이 변화가 있을지라도 일정하게 유지되게 하는 것이 바람직하다.

제 16 도를 참조하면, 본 발명의 제 9 실시예에 따라 구성된 압축기(130)가 도시되어 있으며, 그 것은 프레스 장치(136)에 사용되는 완충 핀(132)들이 유공압 실린더(26)의 피스톤 로드로부터 분리된다는 점에서 제 1 도의 프레스 장치(10)와 상이하다. 이러한 실시예에서, 유공압 실린더(26)는 충분히 넓은 면적을 덮도록 기부(18)상의 예정된 위치들에 배치되며, 완충 핀(132)은 유공압 실린더(26) 중에서 임의의 것들의 피스톤 로드와 인접 접촉상태로 설치된다. 완충 핀(132)이 설치되는 실린더(26)는 압력 링(28)의 특정한 크기와 형태에 따라 선택된다. 식(6)에 따라 연산된 힘 f가 설치될 실린더(26) 수(n)에 따라 변화하므로, 상이한 형태들을 갖는 상이한 캠(46)은 최적의 프레스 하중 변화 패턴 Fr을 수행하는 소정 패턴에 따라 압력 조절 실린더(38)의 피스톤(48) 위치를 제어하기 위해 이용되어야 한다. 캠(46)중 적절한 것은 특정한 압력 링(28)을 위해 설치된 실린더(26)의 수(n)에 따라 선택된다. 완충 핀(132)은 제 4 도의 실시예와 같이 다른 실시예들에서 이용될 수도 있을 것이다.

제 17 도는 유공압 실린더(26)들 대신에 이용될 수 있는 완충 실린더인 유공압 실린더(134) 형태의 완충 실린더를 도시한다. 실린더(134)는 3개의 피스톤실(138)과 그러한 각각의 피스톤실(138)속에서 미끄러질 수 있게 수용되어 있는 3 개의 피스톤(142) 및 그러한 3개의 피스톤(142)에 대해 연결된 하나의 피스톤 로드(146)를 갖는 실린더 하우징(140)을 구비한다. 실린더 하우징(140)의 내부공간은 두 개의 격벽(136; two partition walls)들에 의해 3개의 피스톤실(138)로 분할되고 그러한 3개의 피스톤실(138)은 실린더 하우징(140)의 축방향으로 배열되어 있다. 피스톤 로드(146)는 하우징(140)의 상부벽(144)과 두 개의 격벽(142)들을 통해 연장되고, 피스톤(142)과 일체식 부재로서 함께 측방향으로 이동될 수 있다. 피스톤 로드(146)는 제 1 도와 제 4 도 및 제 10 도의 실시예에서처럼 완충 핀(24)과 일체적으로 형성될 수도 있거나 또는 제 16 도의 실시예에서처럼 완충 핀(132)으로부터 분리된 부재로 형성될 수도 있을 것이다. 각각의 피스톤실(138)은 피스톤(142)에 의해 하부의 제 1 압력실(156)과 상부의 제 2 압력실(150)로 분할된다. 실린더 하우징(140)은 각각의 피스톤실(138)들의 제 2 압력실(150)들과 연통하고 실린더(36,38)에 대해 연결된 오일 연통 라인(35)에 연결된다. 한편, 피스톤 로드(146)는 한쪽 단부에서 최하부 피스톤실(138)의 제 1 압력실(156)에 대해 개방되는 축방향 중심 구멍(152)을 갖는다. 피스톤 로드(146)는 최상부 피스톤실(138)과 중간 피스톤실(138)의 제 1 압력실(156)과 축방향 중심 구멍(152)과 연통하는 두 개의 반경 방향 통로 구멍(154)을 갖는다. 그렇게 해서, 3개의 피스톤실(138)의 제 1 압력실(156)은 중심 구멍(152) 및 반경 방향 통로 구멍(154)을 통해 서로 연통한다. 실린더 하우징(140)은 최하부 피스톤실(138)의 제 1 압력실(156)과 연통하는 포트(160)를 갖는 측벽(158)을 갖는다. 포트(160)는 가스 연통 라인(33)에 연결된다.

유공압 실린더(134)에서, 전체 압력 수용 면적(Sg)은 3 x SP1 이고, 여기에서 SP1을 제 1 압력실(156)쪽에서 각각의 피스톤(142) 압력 수용 면적을 나타낸다. 그에 따라, 전체 압력 수용 면적(Sg)은 충분히 큰 블랭크 유지력을 제공하기에 충분히 크게 만들어질 수 있고, 동시에 실린더(134)의 직경은 실린더(134)의 필요한 설치 공간을 감소시키도록 비교적 작아질 수 있다. 실린더(134)는 블랭크 유지력의 복잡한 분포 제어를 보장한다. 유공압 실린더(134)는 제 2 압력실(150)이 관통 구멍(148)을 통해 대기에 대해 노출된다면 가스 실린더(122)로서 이용될 수있다.

본 발명에 대한 설명이 단지 예시적 목적을 위해 도면을 참조하면서 양호한 실시예로 설명하였지만, 본 발명은 상기 기술에 비추어 보면 본 기술 분야에 숙련된 자가 각종 변경과 수정 및 변화를 용이하게 행할 수 있음을 이해해야 한다.

Claims (7)

1. (정정) 수직방향으로 왕복 이동가능한 다이(20)와, 상기 다이 아래에 배치된 고정 펀치(12) 및 상기 펀치에 인집하게 배치되고 상기 펀치에 대해 수직방향으로 이동가능한 압력 부재(28, 120; 압력 링)를 가지며, 상기 다이와 상기 펀치는 상기 다이가 상기 펀치에 대해 하강할때에 상기 다이와 상기 압력 부재에 의해 유지되고 상기 다이와 상기 압력 부재 사이에 유지되도록 상기 압력 부재상에 배치된 블랭크(30)상에서 가압 작업을 수행하도록 서로 협력하는 프레스 장치에 있어서, 상기 압력 부재를 그 상단부에서 지지하는 다수의 완충 핀(24,132)과, 상기 완충 핀의 하단부와 연결뒤어 있고 상기 가압 작업 중에 상기 압력 부재의 작업 행정 보다 긴 거리에 걸쳐 이동할 수 있는 피스톤을 갖는 다수의 완충 실린더(26,134) 및, 상기 가압 작업 중에 상기 압력 부재가 하강할 때 블랭크 유지력의 소정의 최적 제어 패턴에 따라 제 1 유압과 제 2 유압 중 최소한 하나를 제어하기 위한 압력 조정 수단(52,92)을 포함하며; 상기 완충 실린더 각각은 상기 완충 핀이 하강할 때 각각 체적이 증가하거나 감소하는 제 1 유압과 제 2 유압을 갖는 각각 제 1 압력실(32,156)과 제 2 압력실(34,150)을 가지고, 상기 완충 실린더는 상기 제 1 유압과 제 2 유압 사이의 차이에 따라서 변화하는 블랭크 유지력을 생성하며, 상기 블랭크 유지력은 상기 블랭크를 유지하기 위해 상기 완충 핀을 통해서 상기 압력 부재에 전달되는 것을 특징으로 하는 프레스 장치.
2. (정정) 제 1 항에 있어서, 상기 완충 실린더(26,134) 중에서 적어도 두 개 이상의 실린더의 상기 제 1 압력실(32,156)은 서로 연통하고, 상기 완충 실린더 중에서 적어도 두 개 이상의 실린더의 상기 제 2 압력실(34,150)은 서로 연통하는 것을 특징으로 하는 프레스장치.
3. (정정) 제 1 항에 있어서, 상기 완충 실린더의 상기 제 1 압력실(32,156) 각각은 가스로 충진되어 있고, 상기 완충 실린더의 상기 제 2 압력실(34,150)은 오일로 충진되어 있으며, 상기 압력 조정 수단(52,92)은 상기 제 2 유압으로서 상기 제 2 압력실의 상기 유압을 제어하는 것을 특징으로 하는 프레스 장치.
4. (정정) 제 1 항에 있어서, 상기 압력 조정 수단은 피스톤(48)과, 상기 피스톤에 의해 부분적으로 한정되고 상기 소정 제어 패턴에 따라 제어되는 상기 제 1 및 제 2 유압 중에서 최소한 하나에 대응하는 상기 제 1 및 제 2 압력실(32,34,156,150) 중에 최소한 하나와 연통하는 압력 조정실(44)을 갖는 압력 조절 실린더(38)와, 상기 가압 작업 중에 상기 블랭크 유지력을 검출하기 위한 하중 검출 수단(76, 78, 80)과, 상기 하중 검출 수단에 의해 검출된 블랭크 유지력과 상기 소정의 최적 제어 패턴에 의해 표시된 최적값 사이의 차이를 구하고 이렇게 구한 차이와 동등한 양만큼 상기 블랭크 유지력을 변화시키기 위해 필요한 상기 압력 조정실의 체적의 변화량을 연산하는 연산 수단(76) 및, 상기 연산 수단에 의해 연산된 체적의 변화량 만큼 상기 압력 조정실(44)의 체적을 변화시키도록 상기 압력 조절 실린더의 상기 피스톤을 이동시키는 피스톤 구동 수단(62,76)을 포함하는 것을 특징으로 하는 프레스 장치.
5. (정정) 제 4 항에 있어서, 상기 완충 실린더의 상기 제 1 압력실(32,156)은 가스로 채워져 있고, 상기 완충 실린더의 상기 제 2 압력실은 오일로 채워져 있으며, 상기 압력 조정 수단(52,92)은 상기 제 2 유압으로서 상기 제 2 압력실의 상기 유압을 제어하고, 상기 하중 검출 수단은 상기 제 1 압력실(32,156)의 가스압(Pg)을 검출하기 위한 가스압 센서(78)와 상기 제 2 압력실(34,150)의 유압(Po)을 검출하기 위한 유압 센서(80)를 포함하며, 상기 압력 조정 수단(52, 92, 76, 78, 80, 84)은 상기 가스압을 수용하는 상기 각 완충 실린더(26,134)의 피스톤의 제 1 압력 수용 면적(Sg)과 상기 유압을 수용하는 상기 각 완충 실린더의 상기 피스톤의 제 2 압력 수용 면적(So)을 결정하기 위한 압력 수용 면적 결정 수단(76, 90)을 부가적으로 포함하고, 상기 압력 수용 면적 결정 수단은 시험 가압 작업 중에 프레스 장치에서 작용하는 하중을 검출하는 하중 센서(90)를 포함하며, 상기 압력 수용 면적 결정 수단은 상기 시험 가압 작업 중에 상기 하중 센서에 의해 검출된 하중과 상기 시험 가압 작업 중에 상기 가스압 센서(78)에 의해 검출된 상기 가스압 및 상기 유압 센서(78, 80)에 의해 검출된 가스압 및 유압(Pg, Po) 사이의 소정의 관계에 따라 상기 제 1 및 제 2 압력 수용 면적(Sg, So)을 결정하고, 상기 압력 조정 수단은 상기 압력 수용 면적 결정 수단에 의해 결정된 상기 제 1 및 상기 제 2 압력 수용 면적을 메모리에 저장하며, 상기 하중 검출 수단은 상기 블랭크(30)상에서 가압 작업 중에 검출된 상기 가스압과 유압(Pg, Po) 및 상기 메모리에 저장된 상기 제 1 및 제 2 압력 수용 면적(Sg, So)에 의거하여 상기 블랭크 유지력을 연산하는 것을 특징으로 하는 프레스장치.
6. (정정) 제 4 항에 있어서, 상기 완충 실린더의 상기 제 1 압력실(32, 156)은 가스로 채워져 있고, 상기 완충 실린더의 상기 제 2 압력실(34, 150)은 오일로 채워져 있으며, 상기 압력 조정 수단(52,92)은 상기 제 2 유압으로서 상기 제 2 압력실의 상기 유압을 제어하고, 상기 압력 조정 수단의 상기 압력 조절 실린더(38)는 상기 피스톤(48)에 의해 부분적으로 한정되고 상기 피스톤에 의해 상기 압력 조정실(44)로부터 분리되는 조정실(64)을 가지며, 상기 조정실은 오일로 채워져 있고, 상기 피스톤 구동 수단(62, 76)은 상기 조정실로의 오일 유입량과 상기 조정실로부터의 오일 누설량을 제어하고 상기 압력 조정실의 체적을 변화시키기 위해 상기 피스톤을 이동시키기 위한 압력 조절 장치(62)를 포함하며, 상기 프레스 장치는 상기 조정실(64)이나 상기 압력 조정실(44)의 유압을 검출하기 위한 유압 센서(80, 104)와, 상기 블랭크(30)상에서 가압 작업 전에 상기 압력 조절 장치(62)를 조절하여 상기 유압 센서에 의해 검출된 유압이 소정의 최적값과 같아지도록 하는 초기압 조정 수단(76)과, 상기 압력 조절 실린더(38)의 상기 피스톤 위치를 검출하기 위한 피스톤 위치 센서(102)와, 상기 유압 센서에 의해 검출된 유압이 상기 초기압 조정 수단에 의해 상기 소정의 최적값으로 조절되는 한편, 상기 피스톤 위치 센서에 의해 검출된 상기 피스톤의 위치가 소정의 초기 위치와 거의 일치하는지의 여부를 결정함으로써 상기 완충 실린더(26, 134)의 상기 제 2 압력실(34,150)을 포함하는 유압 회로에서의 오일의 누설을 검출하기 위한 오일 누설 검출 수단(76)을 부가적으로 포함하는 것을 특징으로 하는 프레스 장치.
7. (정정) 제 1 항에 있어서, 상기 완충 실린더(26, 134)에 대해 평행하고 상기 압력 부재(28)의 아래에 배치된 탄성 부재(122)를 부가적으로 포함하고, 상기 탄성 부재는 상기 압력 부재의 하향 이동 중에 탄성적으로 수축되어 상기 압력 부재가 상기 다이(20)와 평행하게 유지되면서 상기 압력 부재가 상기 블랭크(30)와 접촉하도록 하강시키기 위해 상기 압력 부재의 하향 이동에 대해 저항하는 것을 특징으로 하는 프레스 장치.