KR100247366B1 - 유압프레스의 슬라이드 제어방법 - Google Patents

Abstract

유압 실린더에 의해 슬라이드를 승강하는 유압 프레스에 있어서, 슬라이드 위치 검출수단이 검출한 위치 신호를 기초로 슬라이드를 위치 제어하부면서 하강영역에서 성형영역으로 하강시켜, 상기 성형영역에서 슬라이드에 가해진 압력을 검출하는 가압력 검출수단으로부터 출력된 가압신호와, 예정된 가공조건에 따라서 설정된 설정능력을 비교하여, 가해진 압력이 상기 설정능력에 도달하지 않는 경우는, 계속해서 위치 제어하면서 하사점까지 슬라이드를 하강시켜 설정시간동안 그 위치를 유지하여, 또한 상기 성형영역에서 가압력이 설정능력에 도달하면 위치 제어로부터 압력 제어로 바뀌는 상기 설정시간동안 그 압력을 유지하는 것을 특징으로 하는 유압프레스의 슬라이드 제어방법이다.

Description

유압프레스의 슬라이드 제어방법

종래의 프레스기계는, 크랭크 메카니즘이나 링크 메카니즘에 의해 슬라이드를 승강시키는 기계프레스와, 유압에 의해 슬라이드를 승강시키는 유압프레스로 분류되며, 상기 유압프레스는 가압 조건에 따라서 슬라이드의 운동을 자유롭게 변화시킬 수 있다는 장점을 가지고 있다.

그리고 유압프레스의 슬라이드 제어방법으로서, 종래부터 여러가지의 방법이나 장치가 제안되고 있다. 예를 들면, 일본 실용공고평3-53829호 공보에서는, 가압공정에 관한 장치가 제안되었으며, 슬라이드의 하강 속도가 지정된 슬라이드 정지 판별용 기준속도 이하로 되었는지의 여부를 판정하여, 슬라이드의 하강속도가 기준 속도 이하로 되었다고 판정된 시점에서 지정된 가압상승시간을 시계수단에 의해서 계시함과 동시에, 슬라이드 정지 판별용 기준속도를 거의 영에 가까운 값으로 설정하여, 가압 상승 시간은 슬라이드의 하강속도가 거의 영이 된 시점에서 가압력이 설정압력으로 될 때까지 요구되는 시간으로 설정함으로서, 가공 공정이 완료한 것을 정확하게 검출할 수 있는 유압프레스의 가압공정 완료 검출장치가 제안되고 있다.

또한, 특개평1-192500호 공보에서는, 가공물의 가입개시까지의 유압실린더의 이동속도를 제어하고, 가압개시후는 유압프레스에 가해진 압력을 제어하도록 한 유압프레스의 제어방법이 제안되고 있다.

또한, 특공평4-2360호 공보에서는, 압축실린더에서 가동반을 고정반에 압착시켜, 상기 고정반과 가동반의 사이에 설치된 압축판 사이에서, 주어진 가공물을 지정된 프로그램에 따라서 압축제어하도록 하는 유압 프레스 장치가 제안되었으며, 상기 압축실린더의 작동 유체의 유압을 검출하는 유압센서를 가지고, 상기 센서에 의한 검출유압에 근거하여, 상기 가동반이 소정의 압축개시위치에 도달한 것을 감지하는 감지수단과; 상기 압축실린더에의 작동 유체 공급통로에 접속된 전자 릴리프 밸브에 의해 구성되고, 설정된 면압제어 패턴에 따라서 상기 압축실린더로 공급되는 작동 유체의 유압을 제어하여, 상기 가공물에 대하여 작용하여 면압을 제어하는 면압제어 수단과; 상기 압축실린더의 작동 유체 공급통로에 접속된 전자 유량 제어밸브에 의해 구성되어, 설정된 판두께 제어 패턴에 따라서 상기 압축실린더에 대한 작동 유체의 유입량을 제어하여, 상기 압축판 사이의 거리를 제어하는 거리제어수단을 포함하며; 상기 감지수단으로서 상기 가동반이 상기 압축개시 위치에 도달한 것을 감지하여 상기 압축제어를 시작하도록 하는 한편, 상기 면압제어 수단 및 거리제어수단중의 어느 한쪽은 다른쪽의 리미터로서 기능을 함에 따라, 상기 가공물에 대하여 작용되는 면압 또는 상기 압축판 사이의 거리에 일정하게 제한된 간격을 유지하면서, 상기 면압제어 수단 및 거리제어수단중 어떤 다른쪽에 의해서, 상기 압축판 사이의 거리 또는 상기 면압을 제어함에 의해, 압축제어를 하도록 한 유압프레스장치가 제안되고 있다.

그러나, 일본 실용공고평3-53829호 공보의 기재와 같이, 하사점 부근에서 슬라이드의 속도가 거의 0이 되는 것을 검출하여, 일정시간 경과후 가공 공정이 완료한 것을 검출하도록 한 장치에서는 하사점에서 소정의 가압력을 얻을 수가 없기 때문에, 가공물의 판두께 등의 격차가 있으면, 슬라이드의 하사점 위치나 가압력을 온전히 제어하지 않고, 슬라이드의 하사점 정밀도가 확보될 수 없을 뿐 아니라, 따라서, 정밀도의 높은 성형을 할 수 없다는 등의 불편함이 있다.

또, 특개평1-192500호 공보의 기재의 것도, 하사점으로 소정의 가압력을 얻을 수 없는 것이 있기 때문에, 하사점 부근에서 슬라이드 속도가 거의 0이 되는 것을 검출하여, 슬라이드를 속도제어에서 압력제어로 바뀌어, 가공물의 판두께 등에 불균형이 있는 경우, 슬라이드의 하사점제어가 확보할 수 없을뿐 아니라, 정밀도 높은 성형을 얻을 수 없다는 불편함이 있다.

또한, 특공평4-2360호 공보 기재의 것에서는, 슬라이드의 위치제어는 위치센서와 전자 유량 제어밸브로 제어하고, 압력제어는 압력센서와 전자 릴리프 밸브로 제어하는 등, 슬라이드의 위치 제어와 압력제어를 모두 독립한 기구에 의해 행하고 있으므로, 구성이 복잡하고, 또한 비용이 비싸게 드는 등의 불편함이 있다.

본 발명은, 유압에 의해 슬라이드를 승강시키는 유압프레스의 슬라이드를 제어하는 방법에 관한 것이다.

본 발명은, 다음의 상세한 설명 및 본 발명의 실시예를 나타내는 첨부도면에 의해 보다 잘 이해될 것이다. 또, 첨부도면에 나타내는 실시예는, 발명을 특정한 것을 의도하는 것이 아니라, 단지 설명 및 이해를 용이하게 하기 위해 도입된 것이다.

제1도는, 본 발명에 따른 슬라이드 제어방법에 대한 1 실시예를 도시한, 유압프레스의 유압 회로도.

제2도는, 제1도에 나타낸 유압프레스의 컨트롤러의 내부를 도시한 블록도.

제3도는, 본 발명에 따른 실시예의 순서를 나타내는 순서도.

제4도는, 본 발명에 따른 실시예에 의한 유압프레스의 슬라이드 운동을 나타내는 선도.

본 발명은 이러한 종래의 불편함을 극복하기 위해서 이루어진 수단으로, 슬라이드의 운동을 위치제어모드와 압력제어모드 두개의 모드에 의하여 제어함으로써, 정밀도 높은 성형을 가능하게 하는 유압프레스의 슬라이드 제어방법을 제공하는 것을 목적으로 하는 것이다.

상기의 목적을 달성하기 위해서, 본 발명의 하나의 상태에 의하면, 유압실린더에 의해 슬라이드를 승강시키는 유압프레스에 있어서, 슬라이드 위치검출수단이 검출한 위치신호를 기초로 하여, 슬라이드를 위치 제어하면서 상기 슬라이드를 하강영역에서 성형영역으로 하강시켜, 상기 성형영역에서 슬라이드의 가압력을 검출하는 가압력 검출수단으로부터의 가압 신호와, 예정된 가공 조건에 따라서 설정된 설정능력을 비교하여, 가압력이 상기 설정능력에 도달하지 않는 경우는, 계속해서 위치제어하면서 하사점까지 슬라이드를 하강시켜 설정시간동안 그 위치를 유지하고, 또한 상기 성형영역에서 가압력이 설정능력에 도달하면 위치제어에서 압력제어로 바뀌어 상기 설정시간동안 그 압력을 유지하는 것을 특징으로 하는 유압프레스의 슬라이드 제어방법이 제공된다.

또한, 본 발명의 다른 실시예에 의하면, 유압실린더에 의해 슬라이드를 승강하는 유압프레스에 있어서, 슬라이드 위치검출수단이 검출한 위치신호를 기초로 하여, 슬라이드를 위치제어하면서 하강영역에서 성형영역으로 하강시키고, 상기 성형영역에서 슬라이드의 가압력을 검출하는 가압력 검출수단으로부터의 가압신호와, 예정된 가공조건에 따라서 설정된 설정능력을 비교하여, 가압력이 상기 설정능력에 도달하지 않는 경우는, 계속해서 위치제어하면서 하사점까지 슬라이드를 하강시켜 설정시간동안 위치를 유지하고, 또 상기 성형영역에서 가압력이 설정능력에 도달하면 위치제어에서 압력제어로 바뀌어 상기 설정시간동안 그 압력을 유지하는 것과 동시에, 압력제어중 가압력이 설정능력보다 저하하면 다시 위치제어로 바꾸는 동작을 성형영역에서 반복하는 것을 특징으로 하는 유압프레스의 슬라이드 제어방법이 제공된다.

상기 구성에 의해, 성형영역에서 슬라이드의 가압력이 설정능력에 도달하지 않는 경우에는 위치제어에 의해 슬라이드가 하사점까지 하강되기 때문에, 슬라이드의 하사점 정밀도가 향상한다.

또, 성형영역에서 가압력이 설정능력에 도달하면, 위치제어에서 압력제어로 바뀌고 그 압력을 설정시간 동안 유지하기 때문에, 드로잉성형시 등에 있어서, 가공물의 판두께가 필요 이상으로 얇게 되는 것을 방지할 수 있다.

이하, 본 발명의 적합한 실시예에 따른 유압프레스의 슬라이드 제어방법을 첨부도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.

본 발명의 1 실시예를 도면을 참조하여 상술한다.

도1은 유압프레스의 유압회로를 나타내는 회로도이고, 도2는 컨트롤러 내부의 블록도이다.

도1에 있어서, 부호1은 슬라이드(2)를 승강시키는 유압실린더이고, 상기 유압실린더는 직경이 큰 제1실린더(3)와, 상기 제1실린더(3)상에 동축으로 설치된 직경이 작은 제2실린더(4)로 구성되어 있다. 그리고, 제1실린더(3)내에 수용된 피스톤(3a)의 상하부면에, 피스톤로드(3b,3c)가 돌출되어 연장된다.

피스톤(3a)의 상부면에 돌출되어 연장된 피스톤로드(3b)는, 하부면에 돌출되어 연장된 피스톤로드(3c)보다 작은 직경으로 되어 있고, 상단측은 제2실린더(4)내로 돌출되고, 선단부에 제2실린더(4)내에 설치된 피스톤(4a)이 부착되어 있는 동시에, 상기 피스톤(3a)의 하부면에 돌출되어 연장된 직경이 큰 피스톤로드(3b)의 하단에 상기 슬라이드(2)가 설치되어 있다.

또한, 도1에서, 부호5는 전자 유량 제어밸브로서, 이것은 유압펌프(6)의 방출압력을 상기 제1실린더(3) 및 제2실린더(4)로 공급하는 도관(7)의 도중에 설치된 서보밸브(8)와, 상기 서보밸브(8)를 파일럿 제어하기 위한 전자제어밸브(9)와, 상기 전자제어밸브(9)와 서보밸브(8) 사이를 접속하는 파일럿회로(10)의 중간에 설치된 온·오프밸브(11)로 구성되어 있다.

그리고, 상기 서보밸브(8)와 제1실린더(3)의 사이를 접속하기 위한 도관 어셈블리(7)는, 제1실린더(3)의 상부 챔버(3₁)측면에 접속된 제1도관(7₁)과 제1실린더(3)의 하부 챔버(3₂)와의 사이에 위치한 전자밸브(13)에 의하여 개폐가 자유로운 2개의 논리밸브(14,15)를 거쳐 접속되고, 또한 한쪽의 논리밸브(15)와 제2실린더(4)의 하부 챔버(42)에 접속된 도관(7₂) 사이는 전자밸브(16)에 의해 개폐가 자유로운 논리밸브(17)를 통해 접속되고, 또한 제2실린더(4)의 상부 챔버(41)는 대기중으로 개방되어 있다.

한편, 상기 제1실린더(3)의 상부 챔버(3₁)와 하부 챔버(3₂)에는, 각 챔버(3₁,3₂)내의 각각의 압력에 의해 가압력(P)을 각각 검출하는 압력센서로부터 이루어지는 가압력 검출수단(19,20)이 설치되어 있다. 또한 슬라이드(2)의 부근에는 슬라이드(2)의 위치를 검출하는 슬라이드 위치검출수단(21)이 설치되어 있다. 그리고, 상기 검출수단(19,20,21)에 의해 각각 검출된 압력신호 및 위치신호는 컨트롤러(22)에 입력된다.

상기 컨트롤러(22)는, 도2에 나타낸 바와 같이, CPU(30)와, 제어 프로그램이 예비 기억된 ROM(31)과 제어데이터를 기억하는 RAM(32)과 운동데이터를 기억하는 E²PROM(33)으로 구성되는 기억수단(23)과, 가압력 검출수단(19,20)이 검출한 신호를 A/D 변환하여 CPU(30)에 입력하는 A/D 변환기로 이루어지는 인터페이스(25)와, 데이터입력용의 시트스위치(37)의 신호를 CPU(30)에 입력하기 위한 입력 인터페이스(38)와, 위치 센서 등의 슬라이드 위치 검출 수단(21)이 검출한 신호를 CPU(30)에 입력하기 위한 입력논리로 이루어지는 인터페이스(25)와, CPU(30)로부터 출력되는 제어신호를 D/A 변환하여 상기 전자 유량제어밸브(5)로 출력하기 위한 D/A 변환기(26)와, 제어의 상태를 액정 컨트롤러(34)를 통해 표시하는 액정표시수단(27)과, CPU(30)의 처리시간을 감시하여, 그것이 통상의 처리시간을 초과하였을 때 CPU(30)가 고장이라고 판단하는 워치도그 타이머(39) 등으로 구성되어 있다.

다음에, 상기 컨트롤러(22)에 의한 슬라이드 운동의 제어에 대하여, 도 3 및 도 4에 근거하여 설명한다.

먼저, 가공물을 프레스성형하는데 있어서, 슬라이드의 운동에 관한 설정 파라미터의 위치데이터 Z00~Z30, 속도데이터 V00~V30, 가압능력데이터(P20), 가압유지 시간데이터(T20) 등을 가공 조건에 따라서 설정하여(도 4 참조), 시트스위치(37)을 사용하여 입력한다.

다음에, 유압프레스의 운전을 개시하면, 운전버튼(도시않음)으로부터 기동신호가 입력되고 전자 유량제어밸브(5)가 전환되는 동시에 전자밸브(13)에 의해 논리밸브(14,15)가 개방되기 때문에, 유압펌프(6)의 방출 압력 유체는 서보 밸브(8)로 부터 도관(7₁) 및 논리 밸브(14,15)를 거쳐서 제1실린더(3)의 상부챔버(3₁)에 도달하는 동시에, 제1실린더(3)의 하부챔버(3₂)의 기름은 논리밸브(15)로 유압 펌프(6)의 방출압력유체와 합류되어 제1실린더(3)의 상부챔버(3₁)로 이송되기 때문에, 상부챔버(3₁)와 하부챔버(3₂)의 수압면적의 차이에 의하여 피스톤(3a)이 아랫쪽으로 눌려, 도4에 나타낸 바와 같이 슬라이드(2)는 미리 설정된 고속(V10)으로 상사점 Z00으로부터 하강하기 시작한다(도 3에 나타내는 순서도의 스텝(S1)).

또, 슬라이드(2)의 하강영역에서의, 제1실린더(3)의 상부챔버(3₁) 및 하부챔버(3₂)의 압력은 가압력 검출 수단(19,20)이고, 그리고 슬라이드(2)의 위치는 슬라이드 위치 검출수단(21)에서 검출되어 컨트롤러(22)에 입력된다.

그후, 슬라이드(2)가 성형영역개시점(Z10)까지 하강하여 가공물의 성형영역에 도달한다(스텝(S2))과, 그후는 전자 유량제어밸브(5)에 의해 위치 우선모드와 압력우선모드에 의해 다음과 같이 슬라이드 운동이 제어된다.

즉, 슬라이드(2)가 하강하여, 성형 영역개시점(Z10)에 도달하여 성형영역으로 들어가면, 컨트롤러(22)는 슬라이드 위치 검출수단(21)으로부터 입력되는 위치 신호에 따라서 전자 유량제어밸브(5)가 개방되는 정도를 제어함으로써, 슬라이드(2)를 위치 제어하면서 미리 설정된 속도(V20)로 하사점 위치(Z20)까지 하강시킨다(스텝 S3).

그동안, 컨트롤러(22)는 스텝(S4)에서 압력 검출수단(19,20)으로부터 이송되어 오는 검출 압력의 압력차(PH-PL)가 미리 설정된 가압력데이터(P20)에 도달하였는가를 판정하여, 슬라이드(2)가 하사점 위치(Z20)에 도달할 때까지 검출압력이 설정치(P20)에 도달하지 않은 경우는, 스텝(S5)에서 슬라이드(2)를 하사점 위치(Z20)에 설정시간(T20)을 유지한다.

즉, 성형 영역 시작점(Z10)으로부터 하사점(Z20)까지의 사이, 슬라이드(2)는 위치제어되면서 미리 설정된 하강속도(V20)로 하사점(Z20)에 도달하여, 다음 스텝(S8)으로 진행하여 상승영역으로 이행된다.

한편, 성형영역 시작점(Z10)으로부터 하사점(Z20) 사이의 성형영역중에 가압력 검출 수단(19,20)이 검출한 가압력(P)이 설정 능력(P20)에 도달한 경우는, 스텝(S4)에서 스텝(S6)으로 진행, 제어모드가 위치제어에서 압력제어로 바뀐다.

구체적으로는, 컨트롤러(20)가 가압력(P)=설정능력(P20)을 검출하면, 제어모드를 위치제어모드에서 압력제어모드로 바뀌어, P=P20를 미리 설정된 가압유지시간(T20)동안 계속하도록 전자 유량제어밸브(5)가 개방되는 정도를 제어한다(스텝 S7).

이것에 의해서, 슬라이드(2)는, 도 4의 가상선(X)에 나타낸 바와 같이 하강 위치(Zx)에서 상기 시간(T20)동안 유지된 후 스텝(S8)으로 진행하여 상승영역으로 이행된다.

스텝(S8)의 상승 영역에서는, 그때까지의 제어모드가 위치제어 모드 및 압력제어모드의 어느 경우에 있어서도, 위치제어에 의하여 상승 위치(Z30)까지 미리 설정된 V30의 늦은 속도로 슬라이드(2)가 상승되어, 그후 V00의 빠른 속도로 상사점(Z00)까지 상승하여 1공정이 종료된다.

상기와 같이 성형영역에서, 슬라이드(2)의 가압력(P)이 설정능력(P20)에 도달하지 않는 경우는, 슬라이드(2)를 하사점까지 위치제어하여 가공물의 성형을 행하기 때문에, 각인가공과 같이 높은 하사점 정밀도가 요구되는 성형에서 효과가 있는 동시에, 하사점 설정치가 리미터로서 작용하기 때문에, 필요 이상으로 금형에 압축을 가하지 않고, 이것에 의해서 금형을 파손하는 등의 우려도 없다.

또, 성형영역에 있어서, 슬라이드(2)의 가압력(P)이 설정능력(P20)에 도달하면, 압력제어모드로 바뀌어 슬라이드(2)의 가압력을 제어하기 때문에, 드로잉가공등인 경우, 가공물의 판두께가 필요이상으로 얇게 되는 것을 방지할 수 있는 동시에, 치수정밀도의 개선도 도모할 수 있다.

또한 상기 실시예에서는 성형영역중에 가압력(P)이 설정능력(P20)에 도달한 경우, 위치제어모드에서 압력제어모드로 바뀌어 성형을 행하도록 하였지만, 압력제어모드중에 가압력(P)이 설정능력(P20)보다 저하된 경우, 다시 위치제어모드로 바뀌어 위치제어를 행하도록 하여도 된다. 또한, 위치제어모드와 압력제어모드를 수회반복하도록 하여도 물론 좋다.

이 발명은 이상 상술한 바와 같이, 위치 제어에 의해 하강영역에서 성형영역으로 하강된 슬라이드의 가압력을 가압력 검출수단으로 검출하여 얻어진 가압력과 예비 가공조건에 따라서 설정된 설정능력과 비교하여, 가압력이 설정능력에 도달하지 않는 경우는 계속해서 위치 제어하면서 슬라이드를 하사점까지 하강시켜 성형을 행하는 동시에, 상기 성형영역중 가압력이 설정능력에 도달하면 위치 제어 모드에서 압력 제어모드로 바뀌어 슬라이드 운동을 제어하도록 한 것이기 때문에, 위치 제어에 의한 성형으로서는 정밀도가 높은 하사점 정밀도가 얻어지므로, 각인가공등의 경우, 깊이가 일정한 가공이 가능하게 되는 동시에, 하사점 설정치가 리미터로서 기능하여, 필요 이상으로 금형에 압축을 가하여 금형을 파손하는 등의 불편한 상태를 해소할 수 있다. 또한, 압력 제어에 의한 성형에서는, 성형중 가압력이 적극적으로 제어되기 때문에, 드로잉성형 등의 경우, 가공물의 판두께가 필요 이상으로 얇게 되지 않는 동시에, 성형품의 치수 정밀도가 향상되므로, 품질이 양호한 성형품을 얻을 수 있게 된다.

또, 본 발명은 예시적인 실시예에 대하여 설명하였지만, 개시한 실시예에 관하여, 본 발명의 요지 및 범위를 벗어나지 않고, 여러가지 변경, 생략 및 추가가 가능한 것은, 당업자에 있어 자명하다. 따라서, 본 발명은 상기의 실시예에 한정 되는 것은 아니고, 청구범위에 기재된 요소에 의해서 규정되는 범위 및 그 균등범위를 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

Claims (2)

1. 유압실린더에 의해 슬라이드를 승강하는 유압 프레스의 슬라이드 제어방법에 있어서, 슬라이드 위치 검출수단이 검출한 위치신호를 기초로 하여 상기 슬라이드를 위치 제어하면서 상기 슬라이드를 하강영역에서 성형영역으로 하강시키고, 상기 성형영역에서 슬라이드의 가압력을 검출하는 가압력 검출수단으로부터 출력된 가압신호와, 예정된 가공조건에 따라서 설정된 설정능력을 비교하여, 가압력이 상기 설정능력에 도달하지 않는 경우는, 계속해서 위치 제어하면서 하사점까지 슬라이드를 하강시켜 설정시간동안 그 위치를 유지하고, 또한 상기 성형영역에서 가압력이 설정능력에 도달하면 위치 제어로부터 압력 제어로 바뀌어 상기 설정시간동안 그 압력을 유지하는 것을 특징으로 하는 유압프레스의 슬라이드 제어방법.
2. 유압 실린더에 의해 슬라이드를 승강하는 유압 프레스의 슬라이드 제어방법에 있어서, 슬라이드 위치 검출수단이 검출한 위치 신호를 기초로 하여 슬라이드를 위치 제어하면서 상기 슬라이드를 하강영역에서 성형영역으로 하강시키고, 상기 성형 영역에서 슬라이드의 가압력을 검출하는 가압력 검출수단으로부터 출력된 가압신호와, 예정된 가공조건에 따라서 설정된 설정능력을 비교하여, 가압력이 상기 설정능력에 도달하지 않는 경우는, 계속 위치 제어하면서 하사점까지 슬라이드를 하강시켜 설정시간 동안 그 위치를 유지하고, 또한 상기 성형영역에서 가압력이 설정능력에 도달하면 위치 제어로부터 압력 제어로 바뀌어 상기 설정시간동안 그 압력을 유지함과 동시에, 압력제어중 가압력이 설정능력으로부터 저하하면 다시 위치 제어로 바뀌는 동작을 성형 영역에서 반복하는 것을 특징으로 하는 유압프레스의 슬라이드 제어방법.