KR100531525B1 - 서보제어가 이루어지는 곡선형 죠를 가진 확장성형기계 - Google Patents

Abstract

곡선형상으로 확장성형이 이루어지는 금속판재의 마주보는 단부들이 마주보는 한쌍의 곡선형 죠들에 의해 고정되는 형태의 확장성형기계가 제공된다. 죠의 곡선일부를 형성하도록 각각의 유압실린더들에 의해 서로에 대해 운동가능한 인접한 그립퍼들의 배열이 각각의 상기 죠들로 형성된다. 본 출원에 설명되는 확장성형기계는 각각의 상기 그립퍼들이 서로에 대해 정해진 위치로 이동시키기 위한 폐루프 서보제어 수단으로 구성되는 특징으로 가진다. 각각의 상기 서보제어수단은 그립퍼들의 정해진 소요위치를 나타내고 저장된 데이터에 응답하여 상기 유압실린더에 대해 유압유체유동을 제어하기 위하여, 상기 한 개의 그립퍼에 구성된 유압실린더에 의해 이동된는 유압실린더 위치제어기로 구성된다. 상기 유압실린더를 이동시키기 위해, 상기 위치제어기에 의해 입력된 데이터에 응답하여 상기 위치제어기를 작동시키기 위한 모터(motor)가 제공된다. 유압 실린더의 위치를 감지하고, 상기 위치제어기에 유압실린더의 위치를 나타내는 신호를 상기 위치제어기에 전달하기 위한 상기 유압실린더상에 위치하는 유압실린더 위치피드백 수단으로 구성된다.

Description

서보제어가 이루어지는 곡선형 죠를 가진 확장성형기계.

본 발명은 마주보는 두 개의 클램핑 죠(jaw)들을 가지며, 폐루프 서보제어 확장형기계에 관련된다. 본 출원에서 "확장형(stretch-forming)"이란 용어가 사용될 때, 본 발명에 있어서 금속 전달되는 형상과 더욱 근사하게 일치하도록 전체적으로 곡선을 형성가능한 다수의 인접한 그립퍼들이 죠들에 구성된다.

전체적으로 오목, 볼록 또는 완만한 S곡선을 형성하도록 힌지구조를 이루는 일련의 그립퍼들로 구성된 클램핑 죠들은 서로에 대해 이동한다. 판재가 항복(yield)상태에서 확장되고 상기 항복상태에서 다이(die)위에서 성형될 때, 금속판재의 마주보는 단부들을 고정하도록 상기 마주보는 죠들이 이용된다. 고정된 판재가 평평하게 적재되고, 다이의 곡선면의 형상내에서 대강의 윤곽을 형성하는 것이 중지되도록, 기계적 정지기구 또는 전기적 정지기구에 대해 각각의 그립퍼들은 유압실린더들에 의해 작동된다. 따라서 직선 죠의 개구부로 부터 곡선다이의 표면들까지의 전이부에 의해 소비될 수도 있는 재료가 확장형기구내의 곡선형 죠들의 사용에 의해 절감된다.

얇은 판재들을 위해, 최종 종방향 성형작업전에, 항복상태에서 다이위에 있을 때 항공기 동체 부품을 "글로빙(gloving)"에 의해 상기 부품들을 형성할 때, 곡선형의 죠들은 중요한 제 2 성형작업이 이루어진다.

유압실린더에 의해 각각의 그립퍼들이 제어되고, 인접한 그립퍼들에 구성된 유압실린더들의 전체적인 누적운동은 죠의 곡선을 형성한다.

여러 가지 형태의 서보피드백제어장치(servo-feedback control device)에 의해 상기 확장형기계의 여러 가지 기능들이 제어된다. 그러나 종래기술을 따르고 곡선형 죠들을 가진 확장형기계들에 있어서, 각각의 그립퍼들에 구성된 유압실린더의 행정은 설정전문기술자에 의해 기계적으로 조정 및 구속된다. 여러 가지 이유로 인해 상기 기계적 조정작용은 불리하다.

우선, 수작업에 의한 기계적 조정은 시간 소모적인 일이고, 시행착오 조정 및 재조정을 하기 쉽다. 다음에, 중량의 기계류 및 고유압기계에 인접하여, 기술자들이 작업해야될 정도로 안전이 보상된다. 다음에 기계작동이 이루어지는 동안 조정하기 위한 정지시간을 필요로 하는 불량조정이 이루어질 수도 있다. 다음에 부정확한 설정(set-up)이 눈에 띄지 않아 시간 및 재료가 손실된다.

상기 원인들에 의해, 더욱 신속하고 더욱 정밀한 기계설정을 제공하며, 기계기술자들에 대한 안전도를 향상시키고, 실제 기계작업동안 실제 그립퍼 및 죠의 위치들에 기초한 일정한 피드백 제어를 제공하도록, 그립퍼들은 서보제어가 이루어지는 것이 바람직하다.

따라서, 본 발명의 목적은 곡선형 죠를 가진 확장형기계의 죠들에 서보제어를 제공하는데 있다.

본 발명의 또다른 목적은 전체적으로 확장형기계의 곡선형 죠를 형성하는 개별 그립퍼들에 서보제어(servo-control)를 제공하는데 있다.

본 발명의 또다른 목적은 기계설정 및 금속성형 작업동안 전체적으로 확장형기계의 곡선형 죠를 형성하는 개별 그립퍼들에 서보제어를 제공하는데 있다.

본 발명의 또다른 목적은 더욱 신속하고 더욱 정밀한 기계설정을 제공하도록 전체적으로 곡선형 죠를 형성하는 개별 그립퍼들에 서보제어를 제공하는데 있다.

본 발명의 또다른 목적은 기계기술자 및 작업자들에 더욱 안전한 작업환경을 제공하도록 전체적으로 곡선형 죠를 형성하는 개별 그립퍼들에 서보제어를 제공하는데 있다.

더욱 효과적이고 정밀한 금속성형이 이루어지도록 전체적으로 곡선형 죠를 형성하는 개별 그립퍼들에 서보제어를 제공하는데 있다.

본 발명을 따르는 상기 목적들 및 다른 목적들이 곡선형상으로 확장성형이 이루어지는 금속판재의 마주보는 단부들이 마주보는 한쌍의 곡선형 죠들에 의해 고정되는 형태의 확장성형기계를 제공하고 하기에 설명되는 선호되는 실시예로 구성된다. 죠의 곡선일부를 형성하도록 각각의 유압실린더들에 의해 서로에 대해 운동가능한 인접한 그립퍼들의 배열이 각각의 상기 죠들로 형성된다. 본 출원에 설명되는 확장성형기계는 각각의 상기 그립퍼들이 서로에 대해 정해진 위치로 이동시키기 위한 폐루프 서보제어 수단으로 구성되는 특징으로 가진다. 각각의 상기 서보제어수단은 그립퍼들의 정해진 소요위치를 나타내고 저장된 데이타에 응답하여 상기 유압실린더에 대해 유압유체유동을 제어하기 위하여, 상기 한 개의 그립퍼에 구성된 유압실린더에 의해 이동되는 유압실린더 위치제어기로 구성된다. 상기 유압실린더를 이동시키기 위해, 상기 위치제어기에 의해 입력된 데이타에 응답하여 상기 위치제어기를 작동시키기 위한 모터(motor)가 제공된다. 유압실린더의 위치를 감지하고, 상기 위치제어기에 유압실린더의 위치를 나타내는 신호를 상기 위치제어기에 전달하기 위한 상기 유압실린더상에 위치하는 유압실린더 위치피드백수단으로 구성된다.

본 발명의 선호되는 실시예에 따르면, 서보제어수단은 상기 한 개의 그립퍼상에 구성된다.

본 발명의 또다른 선호되는 실시예에 따르면, 상기 위치제어기는 그립퍼들중 한 개의 정해진 소요위치를 나타내는 신호 및 상기 위치제어기에 대한 유압실린더의 위치를 나타내는 상기 신호를 합산하고, 상기 유압실린더의 소요위치 및 실제위치사이의 모든 차이를 나타내는 신호를 출력하기 위한 회로수단과 유압유체유동에 의해 상기 유압실린더를 이동시키는 유압실린더의 막힌 측면 및 로드측면과 함께 작동하는 밸브수단으로 구성된다.

본 발명의 목적들이 설명되었다. 첨부된 도면과 관련한 설명에 의해 본 발명의 다른 목적 및 장점들이 분명해진다.

특히 도면들을 참고하면, 본 발명의 실시예들에 해당하는 확장성형기계(10)가 도 1, 2 및 도 3 에 간단히 도시된다. 일반적으로 각각의 빔웨이(beam way)(15, 16)상에 장착되고 각각의 캐리지 실린더(carriage cylinder)(18, 19, 20, 21)에 의해 작동되는 한쌍의 요크(yoke)(12, 13)들이 확장성형기계(10)에 구성된다. 여러개의 축상에서 운동하기 위해 장착되는 각각의 죠(24, 25)들이 요크(12, 13)들에 구성된다.

캐리지 실린더(18, 19)(죠(24)) 및 캐리지 실린더(20, 21)(죠(25))의 비대칭운동에 의해 죠의 각운동(도 1)이 제공된다.

죠(24, 25)들상에 구성된(죠(24)에 대해 도 4B) 진동실린더(26, 27)들에 의해 죠(24, 25)들의 진동운동이 제공된다. 요크(12, 13) 및 각각 죠(24, 25)들을 상호 결합시키고, 씨트의 적재 및 형성동안 요크(12, 13)에 대해 종방향수평축 주위에서 죠(24, 25)들이 회전운동가능한 피봇(36)에 의해 죠의 회전운동이 제공된다. 도 4B 에서 가장 양호하게 도시된 것처럼, 횡방향의 수평피봇조립체(33, 34)들에 의해 상승 및 하강 피봇운동을 위해 요크(12)가 장착된다.

각각의 인장실린더조립체(37, 38)에 의해 요크(12, 13)내부의 죠(24, 25)들을 수축하여 인장력이 금속판에 작용한다.

다이 테이블 실린더(die table cylinder)(42, 44)상에 수직운동을 위해 중앙에 위치한 다이 테이블(die table)(40)이 장착된다. 다이테이블실린더(42, 44)에 의해 다이테이블(40)이 수직상향으로 이동되고 인장실린더 조립체(37, 38)들이 인장상태로 금속판을 고정함에 따라 금속판이 확장된다. 다이테이블 실린더(42, 44)의 수직운동에 의해, 피봇조립체(31, 32, 33, 34)들 주위에서 요크(12, 13)들이 피봇운동한다.

안내포스트(43)가 모든 측면 적재작용에 반응한다.

회전피봇(36) 주위에서 죠(24, 25)들이 회전운동하여, 다이테이블 실린더(42, 44)가 비대칭운동을 하고, 결과적으로 다이테이블(40)이 비대칭운동을 하게 된다.

불도져 조립체(bulldozer assembly)가 다이테이블(40) 상부에 장착되고, 역전곡선(reverse curve)과 같은 형상들을 형성하기 위해 다이 테이블(40)상에서 불도져 플래튼(bulldozer platen)(도시되지 않음)이 수직으로 이동하여 성형다이와 성형접촉상태를 이루거나 성형접촉상태로 부터 벗어나 있게 되며, 상기 작용이 없을 때 드롭해머성형(drop hammer forming)과 같은 별도의 성형작업을 필요로 하게 된다.

도 1 및 도 3 에 가장 양호하게 도시된 것처럼, 각각의 죠(24, 25)들은 인접그립퍼들(50-61)의 배열로 구성되고, 상기 그립퍼들 내부로 성형되는 판재의 반대쪽 변부가 적재된다. 도 4B 및 도 6 에서 가장 양호하게 도시된 것처럼 그립퍼(50-61)들의 배열에 대해 하향 또는 상향확장곡선구조를 이루어 운동의 누적 및 인접그립퍼들에 대한 운동을 허용하도록, 상기 그립퍼들이 피봇들에 의해 상호연결된다.

정상적으로, 그립퍼(50-61)들은 판재의 적재를 위해 직선모양으로 위치하고, 판재가 확장되는 다이(die)의 형상과 일치하는 정해진 곡선 모양으로 유압에 의해 이동된다. 그립퍼들의 운동을 제한하고, 소요곡선의 정도 및 모양을 형성하도록, 종래기술의 장치는 기계적 정지기구 및 다른 장치를 이용한다.

도 5 에 도시된 본 발명의 선호되는 실시예에 따르면, 피봇핀(62)에 의해 서로에 대해 제한된 피봇운동을 위하여 인접한 두 개의 그립퍼(60, 61)들이 장착된다. 그립퍼(60, 61)에 구성된 인접한 측면(60A, 61A)의 간섭각도에 의해 운동이 제한된다. 다음 설명으로 부터 그립퍼(60, 61)들과 관련하여 상기 설명에서와 같이 인접한 그립퍼들은 동일한 상호작용을 한다.

실린더 트러니온(cylinder trunion)(66)에 의해 유압실린더(65)가 피봇회전하도록 장착되는 필로우블록(pillow block)(64)이 그립퍼(60)에 구성된다. 유압실린더(65)의 피스톤로드(67)가 인접 그립퍼(61)위에서 연장구성되고, 기저부(69)상에 피봇회전되도록 장착된 클레비스 핀(clevis pin)(68)에 의해 그립퍼(61)에 피봇회전하도록 연결된다.

유압유체가 유압실린더(65)에 대해 압력을 받도록 펌핑됨에 따라, 유압실린더(65)에 구성된 피스톤로드(67)의 확장 및 수축에 의해, 그립퍼(60, 61)들은 서로에 대해 피봇운동한다.

도 7 을 참고할 때, 유압실린더(65)내에서 포트(port)(71)를 통해 유압실린더(65)의 로드측면에 그리고 포트(72)를 통해 막힌 측면에 유압유체가 공급된다. 포트(71)에 대한 가압유체는 피스톤로드(67)를 수축시키고, 포트(72)에 대한 유체는 피스톤로드(67)를 확장시킨다. 제 5 도에 도시된 것처럼, 피스톤로드(67)의 운동은 그립퍼(60)에 대해 피봇핀(62)주위에서 그립퍼(61)를 하향으로 이동시키고, 피스톤 로드(67)의 수축은 피봇핀(62) 주위에서 그립퍼(61)를 상향으로 이동시킨다. 도 6 을 참고한다. 도 5 에 도시된 위치로 부터 그립퍼(61)가 시계방향으로 이동하면 그립퍼(60)에 대해 그립퍼(61)가 하향으로 곡선운동한다. 동일한 방법으로 다른 그립퍼(50-59)의 운동은, 도 6 에 도시된 것처럼, 곡선을 형성하는 누적운동을 발생시킨다.

도 7 을 다시 참고할 때, 파일롯작동식 체크밸브(pilot-operated check valve)(78, 79) 및 포트(71) 또는 포트(72)에 대해 유체유동을 허용하는 유압펌프(hydraulic pump)(76)로 부터 압력이 서보위치제어기(servo position controller)(75)에 의해 제어된다. 펌프(76)로 부터 압력이 공급되지 않을 때, 체크밸브(78, 79)는 폐쇄되고, 유압실린더(65)는 소요위치에 구속되며 이동하지 못한다.

과압력(excess pressure condition) 상태가 감지될 때, 탱크(tank)(85)에 대한 포트(71, 72)를 개방하여 하중서지(load surge)에 대해 릴리이프 밸브(relief valve)(81, 82)는 유압실린더(65)를 보호한다.

도 7 에 도시되고 도 8 에서 상세히 도시된 것처럼, 매니폴드(manifold)(92)에 의해 유압실린더(65)에 인터페이스(interface)가 이루어지는 유압스풀밸브(hydraulic spool valve)(90)에 의해 포트(71, 72)에 대한 유압유체가 제어된다. 토크모터(torque motor)(94)와 같은 작동드라이버(actuating driver)가 작동위치들 사이의 밸브(90)를 지시한다. 메모리소스(memory source)(95)로 부터의 명령신호는 유압실린더(65)의 소요위치를 나타내고, 상기 명령신호가 합산회로(97)를 포함하는 전자제어기(96)에 전달되고, 모터(94)에 신호를 출력하는 스풀밸브(90)에 전달된다. 펌프(76)가 유압유체를 포트(71) 또는 포트(72)에 공급함에 따라, 모터(94)는 스풀밸브(90)를 소요위치를 향해 이동시킨다. 피스톤로드(67)가 이동함에 따라, 피드백센서(feedback sensor)(98)에 의해 피스톤로드의 위치가 감지되고, 상기 피드백센서(98)는 합산회로(97)에 신호를 출력한다. 제어기(96)에 대한 합산회로(97)에 의한 차동신호출력은 스풀밸브(90)의 운동을 제어하고, 차례로 포트(71, 72)에 대한 유압유체의 유동을 제어한다. 명령신호가 피드백센서(98)로 부터 출력신호에 의해 취소될 때, 펌프(76)의 출력은 균형을 이루고, 모터(94)는 스풀밸브(90)의 운동을 정지시키며, 따라서 유압실린더(65)의 운동은 정지하며, 체크밸브(78, 79)에 의해 그립퍼(60, 61)들은 서로에 대해 정확한 위치내에 구속된다. 따라서 서보기능 "폐루프(closed loop") 기능을 가진다.

상기 서보장치는 확장성형기계(10)의 죠(24, 25)상에서 각각의 그립퍼들을 위해 이중으로 구성된다.

압력, 그립퍼위치 등에 관한 (도면에 도시되지 않은) 주 제어기 또는 작업자에게 전류피드백정보가 상태신호출력(100)에 의해 공급된다. 보조데이타입력(101)에 의해 "가능(enable)신호 및 불가능(diable)신호"들이 전자제어기(96)에 공급된다. 파워입력(power input)(102)은 전류를 모터(94) 및 시스템의 전기동력공급기능에 공급한다.

확장성형 기계를 위한 폐루프 서보 제어수단이 상기에 설명된다. 본 발명의 여러 가지 세부사항들이 본 발명의 범위를 벗어나지 않고, 변경될 수 있다. 또한 본 발명의 선호되는 실시예 및 본 발명을 실시하기 위한 가장 양호한 모드(mode)에 대한 상기 설명은 단지 설명을 위해 제공되고 제한되지 않는다 - 본 발명이 청구항들에 의해 정의된다.

도 1 은 본 발명을 따르고 곡선형 죠 확장형기계(curving jaw stretch-forming machine)의 간략 평면도.

도 2 는 도 1 의 확장형기계의 측면도.

도 3 은 도 1 의 확장형기계의 단부면도.

도 4a 는 명확한 이해를 위해 일부 외측 부품을 제거하고 도 4B와 함께, 본 발명의 실시예를 따르는 확장형기계의 죠를 도시하는 부분상세평면도.

도 4b 는 명확한 이해를 위해 일부 외측부품을 제거하고, 도 4A와 함께, 본 발명의 실시예를 따르는 확장형 기계의 죠를 도시하는 부분상세평면도.

도 5 는 서로에 대해 두 개의 인접한 그립퍼(gripper)의 곡선위치를 제어하기 위한 서로제어시스템(servo-control system)의 측단면도.

도 6 은 죠에 구성된 그립퍼의 상하운동의 범위를 도시하고, 곡선형 죠의 한쪽측면에 대한 간략부분단부도면.

도 7 은 본 발명의 실시예를 따르는 서보제어시스템의 유압선도.

도 8 은 본 발명의 실시예를 따르는 서보제어시스템의 전자 및 유압시스템의 개략도.

부호설명.

10 ... 확장성형기계 15, 16 ... 빔웨이

24, 25 ... 죠(jaw) 26, 27 ... 진동실린더

30, 31 ... 회전실린더 42, 44 ... 다이테이블실린더

43 ... 안내포스트 60, 61 ... 그립퍼

65 ... 유압실린더 67 ... 피스톤로드

71, 72 ... 포트 90 ... 밸브

Claims (5)

1. 곡선형상으로 확장성형이 이루어지는 금속판재의 마주보는 단부들이 마주보는 한쌍의 곡선형 죠들에 의해 고정되고, 죠의 곡선일부를 형성하도록 각각의 유압실린더들에 의해 서로에 대해 운동가능한 인접한 그립퍼들의 배열이 각각의 상기 죠들로 형성되는 확장성형기계에 있어서,

   각각의 상기 그립퍼들이 서로에 대해 정해진 위치로 이동시키기 위한 폐루프 서보제어 수단으로 구성되고,

   각각의 상기 서보제어수단은

   (a) 그립퍼들의 정해진 소요위치를 나타내고 저장된 데이타에 응답하여 상기 유압실린더에 대해 유압유체유동을 제어하기 위하여, 상기 한 개의 그립퍼에 구성된 유압실린더에 의해 이동되는 유압실린더 위치제어기와,

   (b) 상기 유압실린더를 이동시키기 위해, 상기 위치제어기에 의해 입력된 데이타에 응답하여 상기 위치제어기를 작동시키기 위한 작동드라이버 수단과,

   (c) 유압실린더의 위치를 감지하고, 상기 위치제어기에 유압실린더의 위치를 나타내는 신호를 상기 위치제어기에 전달하기 위한 상기 유압실린더상에 위치하는 유압실린더 위치피드백수단으로 구성되는 것을 특징으로 하는 확장성형기계.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 작동드라이버수단은 모터로 구성되는 것을 특징으로 하는 확장성형기계.
3. 제 2 항에 있어서, 상기 모터가 비례식 밸브를 포함하는 것을 특징으로 하는 확장성형기계.
4. 제 1 항에 있어서, 상기 서보제어수단은 상기 한 개의 그립퍼상에 구성되는 것을 특징으로 하는 확장성형기계.
5. 제 1 항에 있어서, 상기 위치제어기는

   (a) 그립퍼들중 한 개의 정해진 소요위치를 나타내는 신호 및 상기 위치제어기에 대한 유압실린더의 위치를 나타내는 상기 신호를 합산하고, 상기 유압실린더의 소요위치 및 실제위치사이의 모든 차이를 나타내는 신호를 출력하기 위한 회로수단과,

   (b) 유압유체 유동에 의해 상기 유압실린더를 이동시키는 유압실린더의 막힌 측면 및 로드측면과 함께 작동하는 밸브수단으로 구성되는 것을 특징으로 하는 확장성형기계.