KR100548982B1 - 프레스기 - Google Patents

Abstract

프레스기에는, 슬라이드판과 기준 플레이트와의 사이의 변위를 측정하는 변위 측정수단이 설치되어 있다. 제어수단은, 성형 조작 동안의 복수의 조작 단계마다, 변위 측정수단으로 구동원마다의 위치 변화를 측정하여, 슬라이드판 전체의 소망의 변위 위치를 검지하고, 슬라이드판 전체를 그 소망의 변위 위치로 유지하기 위해 각 구동원에 대한 부하의 변화에 대응한 보정량을 포함한 제어 데이터를 각 구동원 대응으로 추출하여 기억장치에 저장하여 두고, 그 제어 데이터를 각 구동원에 공급하여 개별적으로 구동한다. 시행 성형시에 작성한 제어 데이터를 사용하여, 본 성형을 행할 수 있기 때문에, 본 성형의 사이클 타임을 짧게 할 수 있다.

프레스기, 슬라이드판, 기준 플레이트, 변위 측정수단, 제어수단, 구동원, 기억장치, 시행 성형, 본 성형, 사이클 타임

Description

프레스기{Press}

본 발명은 금속판 등의 성형에 사용하는 프레스기, 특히 가동 금형을 설치하고 있는 슬라이드판을 고정 금형에 대하여 소망의 위치관계로 유지할 수 있도록 한 프레스기에 관한 것이다.

천공 프레스, 드로잉, 형단조(型鍛造), 사출 성형 등에도 프레스기는 사용된다. 프레스기에서는 한쪽의 금형을 고정으로 하고, 다른쪽의 금형을 가동으로 한 것이 일반적이고, 종형(縱型) 프레스기에 있어서는, 하부 지지대와, 하부 지지대로 지지된 복수의 지주와, 지주에 의해서 유지되어 있는 상부 지지판과, 하부 지지대와 상부 지지판 사이에서 지주를 따라 왕복 운동할 수 있고 하부 지지대와의 사이에 성형 공간을 갖는 슬라이드판을 갖고 있다. 성형 공간에서, 하부 지지대상에 고정 금형이, 또한 슬라이드판의 하면에 가동 금형이 설치되어 있고, 고정 금형과 가동 금형 사이에서 가공품이 성형된다. 슬라이드판은 통상 평면형으로 되어 있고, 구동기구에 의해서 상하로 움직인다. 고정 금형에 대하여 가동 금형을 소망의 위치관계를 유지하면서, 예를 들면 가동 금형을 수평으로 유지하면서 움직여 성형하는 것이 바람직하다. 그 때문에, 슬라이드판은 수평으로 유지되면서 움직여지지만, 성형시에 슬라이드판이 기우는 것을 방지하기 위해서 지주를 굵게 하여 강성이 있도 록 만들어져 있다. 그러나 경우에 따라서는, 슬라이드판 등에 휘어짐, 슬라이드부의 클리어런스(clearance)에 의한 경사의 발생이 생기기 때문에, 그것을 보상하기 위해서 금형을 수정할 필요도 있었다.

구동기구는 상부 지지판에 설치되어 있고, 거기로부터 구동축이 나와 있으며 그 선단이 슬라이드판과 결합하도록 되어 있다. 구동기구의 구동원으로서는 서보모터나 유압 실린더가 사용되고 있다. 모터의 경우, 모터의 회전이 크랭크축이나 캠에 의해서 상하 동작으로 변환되거나, 축의 회전을 볼 나사에 의해서 상하 동작으로 변환되거나 하고 있다.

프레스 성형되는 가공품의 형상에 의해서는 금형에 편하중이 생겨, 고정 금형과 가동 금형 또는 슬라이드판과의 위치관계가 수평하지 않게 되는 경우가 있다. 슬라이드판을 구동하는 복수의 구동원을 갖고 있는 경우에는, 복수의 구동원간의 동기를 유지하도록 구동원을 제어하여 슬라이드판의 수평을 유지하는 것이 제안되어 있다.

그런데, 프레스 성형으로 만들어지는 가공품은 삼차원 형상 등의 복잡한 형상을 하고 있기 때문에, 성형시 슬라이드판에 가해지는 힘의 크기가 성형의 진행과 함께 변화할 뿐만 아니라, 힘이 가해지는 위치가 성형과 함께 움직이는 것을 알 수 있다.

예를 들면, 자동차용 오일팬을 드로잉하는 경우의 슬라이드판에 가해지는 반력(反力)의 양태를 모식적으로 도 9a, 9b, 9c에 도시하고 있다. 이들의 도면에서 슬라이드판(40)을 xy 좌표로서 도시하고 있다. 예를 들면 성형이 개시되면, 우선 상형이 오일팬의 드레인부에 도달하여, 드레인부를 성형하기 때문에 그 부분에서 발생한 힘이 xy 좌표의 제 4 사분면에 가해진다. 성형이 진행되면 오일 접시부를 성형하게 되기 때문에, 좌표의 제 2 사분면과 제 3 사분면으로부터의 큰 힘 w2와 w3을 받는다. 그 때에는 당초부터 있던 w1의 힘은 작아지고, 제 1 사분면의 큰 힘 w4도 가해지기 때문에, 이것들의 합성력 W가 제 3 사분면에 가해지게 된다. 더욱 성형이 진행되면 w2 내지 w4의 힘은 작아지고 w5의 힘이 가해져, 합성력은 거의 x축상에 있고 y축보다도 오른쪽으로 작용한다.

여기서 설명한 힘 및 합성력이 가해지는 위치, 크기, 그 변화는 가공품의 형상이나 금형이 진행되는 속도에 따라서 변하지만, 슬라이드판에 작용하는 합성력의 위치와 그 크기는 프레스의 진행과 함께 변한다는 것은 일반적으로 말할 수 있는 것이다.

위의 설명에서도 분명한 바와 같이 합성력이 가해지는 위치는 직선방향으로 움직일 뿐만이 아니라, 삼차원 형상을 한 가공품을 성형할 때는 2축 방향으로 즉 평면상을 움직인다.

슬라이드판에 작용하는 세로방향의 합성력이 슬라이드판의 중앙 위치에 가해지면 슬라이드판에 슬라이드판을 기울게 하는 회전 모멘트를 주지 않지만, 힘이 작용하는 위치가 위에서 설명한 바와 같이 이동하기 때문에, 슬라이드판에 가해지는 회전 모멘트의 위치, 크기도 변한다. 그 때문에, 프레스 성형시에 생기는 프레스기의 지주의 신장, 굴곡이나 슬라이드판, 상부 지지판, 고정 지지판의 휘어짐 등 프레스기 각 부분에서의 변형이 프레스의 진행과 함께 변하게 된다.

이와 같이 하중이 가해지는 쪽이 프레스 성형의 진행과 함께 변화하여, 프레스기 각부의 신장, 변형이 변화한다.

종래에 있어서는, 이러한 프레스기 각부의 신장, 변형을 극히 작게 하기 위해서, 즉, 예를 들면 슬라이드판의 경사나 휘어짐을 작게 하기 위해서, 슬라이드판의 두께를 크게 하여 강성을 주고, 또한 지주를 굵게 하며 또한 슬라이드판과 지주의 간극을 작게 하도록 하였다. 그리고, 복수의 구동원을 사용하여 해당 슬라이드판을 가압하는데 있어서는, 말하자면 메인 구동원을 소망의 제어 양태에 따른 형태로 구동시켜 슬라이드판을 하강시켜 가도록 하고, 달리 말하자면 슬레이브(slave) 구동원은 해당 메인 구동원의 하강에 추종하도록 제어하면서 구동시키고 있다.

이 메인 구동원과 슬레이브 구동원을 갖는 제어방식은, 슬라이드판의 강성을 충분히 크게 하여 두고 해당 슬라이드판 전체를 일정하게(강제적으로 예를 들면 수평을 유지하면서) 가압해 가는 방식으로, 대형 프레스기에 있어서는 유효하다.

그러나, 슬라이드판 및 기계 각부의 휘어짐을 고려하지 않을 수 없는 경우에는, 메인 구동원에 추종시키는 형태로 슬레이브 구동원을 제어하면서 구동하는 방식에서는, 상기한 휘어짐을 고려하여 해당 휘어짐을 없애도록 각 슬레이브 구동원을 메인 구동원에 추종시키는 것이 지극히 곤란해졌다. 또한 가능해졌다고 해도, 메인 구동원이나 각 슬레이브 구동원을 제어하는데 있어서, 컴퓨터에 의한 제어를 고려하면, 컴퓨터의 처리량이 지극히 커져, 고속의 컴퓨터를 탑재하지 않을 수 없게 된다.

그래서 본 발명이 목적으로 하는 바는, 프레스 성형의 진행시에 고정 금형에 대하여 가동 금형을 항상 소망의 위치로 유지하도록 각 구동원을 개별적으로, 말하자면 독립하여 구동할 수 있는 프레스기를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은, 반복하여 동일한 품종의 가공품을 프레스 성형하는 경우, 복수의 조작 단계마다 각 구동원 대응의 제어 데이터를 미리 제어수단의 기억장치에 저장하여 두고, 본 프레스 성형시에 각 구동원이 그 저장되어 있는 제어 데이터를 따라서, 각 구동원이 서로 독립된 형태로 비동기로 구동되어 소망의 성형을 행할 수 있는 프레스기를 제공하는 것이다.

그 결과로서, 반복하여 성형하는 경우의 성형 시간의 단축이 시도됨과 동시에, 제어수단의 CPU의 처리 속도가 비교적 느린 것이어도 각 구동원을 제어하는 처리를 가능하게 하여, 결과적으로 성형 시간을 단축할 수 있는 것이다.

본 발명의 프레스기는, 하부 지지대와,

하부 지지대로 지지된 복수의 지주에 의해서 유지되어 있는 상부 지지판과,

하부 지지대와 상부 지지판 사이에서 왕복 운동할 수 있고, 하부 지지대와의 사이에 성형 공간을 갖는 슬라이드판과,

복수의 구동원과,

각 구동원을 각각 구동 제어하는 제어수단을 갖고,

각 구동원의 구동축이 상기 슬라이드판의 상면과 결합하여 상기 슬라이드판을 변위시키는 것이다. 그 제어수단은, 성형 조작 동안의 복수의 조작 단계마다, 각 구동원마다의 위치 변화를 주는 것이며, 또한 각 구동원에 대응하는 부하의 변 화에 대응한 보정량을 포함한 제어 데이터를 각 구동원 대응으로 저장하는 기억장치를 구비하고,

상기 각 구동원에 대응하여 상기 기억장치에 저장하고 있는 제어 데이터를 공급하고, 각 구동원을 개별적으로 구동하는 수단을 구비하고 있다. 그 보정량은, 각 구동원에 대한 부하가 변화하는 시점 이전 또는 변화하는 시점으로부터 소정 기간 각 구동원에 공급되는 것이 바람직하다.

상기 복수의 구동원에 의한 가압력이, 슬라이드판상에 균등하게 분포하도록 이들 구동원이 배치되어 있는 것이 바람직하다. 또한 단위 제어 데이터당 동일한 크기의 가압력을 발생시킬 수 있는 구동원이 사용되고 있는 것이 바람직하다. 각각의 구동원에 동일한 수의 구동 신호 펄스가 입력되었을 때, 동일한 추진력이 나는, 즉 동일한 사양의 구동원이 사용되고 있는 것이 바람직한 것이다.

또는, 그 프레스기는, 각 구동원에 대응하는 결합부가 슬라이드판상에 설치되어 있고, 슬라이드판의 위치 변화에 따라서 변위를 측정하는 변위 측정수단이 각 결합부의 근처에 배치되어 있는 동시에, 구동원을 구동 제어하는 제어수단을 갖고 있다. 제어수단은, 성형 조작 동안의 복수의 조작 단계마다, 상기 변위 측정수단을 사용하여 각 구동원마다의 위치 변화를 측정하고, 또한 각 구동원에 대한 부하의 변화에 대응한 각 구동원마다의 위치 변화를 측정하여, 상기 슬라이드판 전체의 소망의 변위 위치를 검지하고, 상기 슬라이드판 전체를 해당 소망의 변위 위치에 유지하기 위한 각 구동원 대응의 제어 데이터를 추출하거나 만들어내어 상기 기억장치에 저장하여 두고, 해당 제어 데이터가 상기 각 구동원에 공급되어, 해당 각 구 동원을 개별적으로 구동하는 수단을 구비하고 있는 것이 바람직하다. 슬라이드판의 수평을 유지하면서 슬라이드판을 구동시키는 것이 바람직한 경우에는, 슬라이드판 전체의 소망의 변위 위치로서 각 단계에서 슬라이드판이 수평이 되도록 각 구동원에 대응한 제어 데이터가 추출 작성된다.

시행(試行) 성형 후에, 본(本番) 성형을 반복하는 경우에는, 그 제어수단은, 시행 성형 조작 동안의 복수의 조작 단계마다, 상기 슬라이드판 전체를 소망의 위치관계로 유지되도록 하여 얻은 각 구동원 대응의 제어 데이터를, 본 성형 조작 동안의 상기 복수의 조작 단계에 대응하여 상기 각 구동원에 공급하여, 해당 각 구동원을 개별적으로 구동하는 수단을 구비한 것으로 할 수 있다.

그 제어수단은, 상기 시행 성형 조작 동안의 복수의 조작 단계마다, 상기 변위 측정수단을 사용하여, 상기 슬라이드판 전체의 소망의 변위 위치를 검지하고, 상기 슬라이드판 전체를 해당 소망의 변위 위치로 유지하기 위한 각 구동원 대응의 상기 제어 데이터를 추출하는 수단을 갖는 것이 바람직하다.

도 1은 본 발명에 사용할 수 있는 프레스기의 일례의 정면도.

도 2는 도 1의 프레스기의 평면도이고, 그 상부 지지판을 일부 제거하여 도시하는 도면.

도 3은 본 발명의 프레스기의 제어 계통도.

도 4는 프레스기의 슬라이드판의 변위를 시간에 대하여 도시하는 그래프.

도 5a 내지 도 5d는 구동원에 의해서 성형 조작을 행하는 동안에, 구동원에 인가되는 부하가 변화하는 상황을, 가로축을 시간으로 하여 도시하고 있는 그래프.

도 6은 도 1의 프레스기에서 변위 측정수단을 바꾼 것의 평면도.

도 7은 다른 실시예 구성의 프레스기의 정면도.

도 8은 도 7에 도시하는 프레스기에서의 기준 플레이트를 상세하게 도시하는 것으로서, 도 8a는 도 7에 도시하는 프레스기의 화살표 8A-8A에서의 평면도이고, 도 8b는 도 8a의 화살표 8B-8B에서의 기준 플레이트의 측면도.

도 9a 내지 도 9c는 프레스기의 슬라이드판에 가해지는 반력을 시간의 경과와 함께 모식적으로 도시하는 도면.

우선 도 1, 도 2를 참조하여 본 발명에 사용할 수 있는 프레스기의 일례를 설명한다. 도 1은 프레스기의 정면도이고, 도 2는 그 프레스기의 평면도이다. 도 2에 있어서 상부 지지판을 일부 제거하여 도시하고 있다. 프레스기는 하부 지지대(10)가 바닥면상에 고정되어 있고, 하부 지지대에 세워진 지주(20)에 의해서 상부 지지판(30)이 유지되어 있다. 하부 지지대(10)와 상부 지지판(30) 사이에 지주(20)를 따라 왕복 운동할 수 있는 슬라이드판(40)이 설치되어 있고, 슬라이드판과 하부 지지대 사이에 성형 공간이 있다. 이 성형 공간에서는, 하부 지지대상에 프레스용 고정 금형(81; 하형), 슬라이드판의 하면에 고정 금형에 대응하는 가동 금형(82; 상형)이 설치되어 있고, 이들 양 금형 사이에 예를 들면 피성형판을 넣어 성형하도록 되어 있다. 하부 지지대(10)에 대한 슬라이드판(40)의 위치를 측정하기 위해서 변위 측정수단(50j)이 슬라이드판과 하부 지지대 사이에 설치되어 있다. 도 면에서는 변위 측정수단(50j)을 1개만 도시하고 있지만, 복수개 설치할 수 있다. 변위 측정수단으로서는 자기(磁氣)눈금이 붙여진 자기 스케일(51j)과, 그 자기 스케일에 대하여 작은 간극을 갖고 대향하여 설치된 자기헤드 등의 자기 센서(52j)를 갖는 것을 사용할 수 있다. 고정된 자기 스케일(51j)에 대하여, 자기 센서(52j)를 상대 이동시킴으로써, 그 절대 위치 및 변위 속도 등을 측정할 수 있다. 이러한 변위 측정수단은 리니어(linear) 자기 인코더(encoder)로서 당업자에게 잘 알려져 있는 것이기 때문에 더 이상의 설명은 생략한다. 변위 측정수단으로서는, 광 또는 음파에 의해서 위치를 측정하는 것을 사용할 수도 있다.

상부 지지판(30)에는 구동원(60a, 60b, 60c, 60d, 60e)으로서 서보모터와 감속기구를 조합한 것이 5개 설치되어 있다. 각 구동원으로부터 아래 방향으로 연장되어 있는 구동축(61a, 61b, 61c, 61d, 61e)은 기준 플레이트(70)에 개방된 통과 구멍(71a, 71b……, 71e)을 통과하여 슬라이드판(40)의 상면에서 각 결합부(62a, 62b, …… 62e)와 결합하고 있다. 구동축의 부분에 예를 들면 볼 나사가 부착되어 있고, 회전을 상하 동작으로 변환하도록 되어 있고, 서보모터의 회전에 의해서 슬라이드판을 상하 동작한다. 각 구동원과 구동축과 결합부로 구동기구를 구성하고 있다.

복수의 구동원(60a, 60b, 60c, 60d, 60e)에 의한 슬라이드판에 대한 가압력이, 슬라이드판상에 균등하게 분포하도록 이들 구동원이 배치되어 있는 것이 바람직하다. 또한, 이들 구동원은 서로 동일한 크기의 가압력을 발생시키는, 즉 출력이 동일한 것이 바람직하다.

각 결합부(62a, 62b, 62c, 62d)는 도 2의 평면도로부터 분명한 바와 같이 성형 공간의 성형영역을 둘러싸고 있는 동시에, 결합부(62e)가 성형영역의 예를 들면 중앙에 설치되어 있다. 그리고 각 결합부(62a, 62b, 62c, 62d, 62e)의 근처에는 각 변위 측정수단(50a, 50b, 50c, 50d, 50e)이 설치되어 있다. 변위 측정수단(50a, 50b, 50c, 50d, 50e)은 프레스기의 오른쪽에 붙어 있는 변위 측정수단(50j)과 같은 것을 사용할 수 있다. 변위 측정수단(50a, 50b, 50c, 50d, 50e)의 자기 스케일(51a, 51b, ……, 51e)은 기준 플레이트(70)에 설치되어 있고, 변위 측정수단의 자기 센서(52a, 52b, ……, 52e)는 각 결합부(62a, 62b, 62c, 62d, 62e)에 설치된 지주로 지지되어 있다. 여기서 기준 플레이트(70)는 슬라이드판(40)의 위치에 무관하게 동일한 위치에 유지되어 있다. 그 때문에, 슬라이드판(40)이 구동원(60a, 60b, 60c, 60d, 60e)의 기능에 의해서 구동되었을 때에, 변위 측정수단(50a, 50b, 50c, 50d, 50e)에 의해서 각 결합부의 변위를 측정할 수 있다.

기준 플레이트(70)는 도 1에서는 상부 지지판(30)의 아래에 간극을 두고 설치되고, 지주(20)간에 걸쳐 고정되어 있는 동시에, 각 구동축(61a, 61b, ……, 61e)이 통과되어 있는 부분에는 충분히 여유가 있는 직경을 한 통과 구멍(71a, 71b, ……, 71e)을 갖고 있고, 구동축 및 슬라이드판의 변형에 의해서 기준 플레이트는 영향을 받지 않도록 되어 있다. 이것은, 가공품의 형태에 따라서는, 상부 지지판(30)과 슬라이드판(40)은 성형의 진행과 함께, 도 1에 2점 쇄선으로 도시하는 바와 같이 변형을 받는 경우가 있지만, 기준 플레이트(70)가 양측의 지주(20)로 지지되어 있을 뿐이기 때문에, 기준 플레이트는 슬라이드판 및 상부 지지판의 변형과 는 독립하여 기준 위치를 유지하고 있다.

프레스기의 제어 계통도를 도 3에 도시하고 있다. 성형하기 전에, 미리 입력수단(91)으로부터 제어수단(92)에 예를 들면 성형하는 품명이나, 성형 압력, 성형 시간 등을 필요에 따라서 입력한다. 제어수단(92)은 CPU를 갖고 있고, 제어수단(92)으로부터 인터페이스(94)를 통해서 구동 펄스 신호가 구동원(60a, 60b, 60c, 60d, 60e)에 보내지고, 각 구동원을 구동하여 성형한다. 변위 측정수단(50a, 50b, 50c, 50d, 50e, 50j)으로부터 슬라이드판의 변위 신호가 제어수단(92)에 보내진다.

성형의 진행과 함께, 앞서 설명한 도 9와 같이 슬라이드판에 작용하는 힘이 변화한다. 그 변화에 따라 구동원(60a, 60b, 60c, 60d, 60e)에 대한 부하가 변한다. 각 구동원에 대응하는 가동 금형의 각 부위와 고정 금형의 위치관계가 균일하지 않게 된다. 그 중 어느 것은 슬라이드판(40)을 빨리 밀어 내리게 되고, 또한 어떤 것은 슬라이드판(40)을 밀어 내리는 하강이 느리게 된다. 그 진행과 지연을 변위 측정수단(50a, 50b, 50c, 50d, 50e, 50j)으로 측정하고, 그것들을 제어수단(92)에 보내어, 변위 측정수단(50a, 50b, 50c, 50d, 50e, 50j)의 변위가 소망의 값이 되도록, 즉 결합부의 부위에서의 슬라이드판이 예를 들면 수평이 되도록 구동원(60a, 60b, 60c, 60d, 60e)에의 구동 펄스 신호를 조정한다.

이렇게 하여, 어떤 가공품을 성형할 때, 복수의 조작 단계마다, 각 구동원에 공급한 구동 펄스 신호를 포함하는 제어 데이터를 제어수단으로부터 기억장치에 저장하도록 한다. 여기서 설명하는 복수의 조작 단계로서, 프레스 성형을 개시하였을 때로부터의 경과 시간, 슬라이드판의 하강 거리 또는 프레스 성형을 개시하였을 때로부터의 성형 조작 순서 등으로 할 수 있다. 예를 들면 슬라이드판을 하강하여, 가동 금형이 피성형판의 가압을 개시하기까지의 시간, 또는 가압을 개시하기까지의 이동 거리를 제 1 조작 단계로 하고, 그 후 성형이 시작되면 제어 데이터의 변화가 크기 때문에, 미소한 경과 시간마다, 또는 하강 거리마다(미소 변위마다)를 성형의 각 조작 단계로 한다.

다음에 성형시의 제어를 설명한다. 이 때, 각 구동원에 구동 펄스 신호가 공급되어, 슬라이드판이 하강하며, 성형을 개시한다. 가동 금형(82)이 피성형판을 고정 금형(81)과의 사이에 두고 금형의 가장 나와 있는 부분에 접촉하여 피성형판을 성형하기 시작하면 그 반력이 슬라이드판에 가해진다. 각 구동원에 공급되어 있는 구동 펄스 신호는 같지만, 반력이 가해지기 시작하면, 구동원으로 부하가 가해지는 양상이 불균일해지기 때문에, 부하의 대부분이 가해지고 있는 구동원은 더욱 큰 저항을 받아 하강 변위 속도가 늦어진다. 반대로, 부하가 적은 부분에 있는 구동원에 대응하는 슬라이드판의 부위는 그 하강 변위 속도는 변하지 않거나, 상대적으로 변위가 증가하는 경우도 있다. 이러한 변위를 슬라이드판의 각 부위의 근처에 있는 변위 측정수단이 측정하고, 그 측정치를 제어수단(92)에 복귀시키고, 제어수단(92)에서는 슬라이드판을 실질적으로 수평으로 되돌리도록 각 구동원에 공급하는 구동 펄스 신호를 조정한다. 이 조정한 구동 펄스 신호를 상기 조작 단계마다의 변위, 또는 시간과 함께 각 구동원 대응으로 기억장치(93)에 기억한다.

도 4에, 슬라이드판의 위치, 예를 들면 각 구동원 근처의 위치 변화를 세로 축으로 하고, 성형 시간을 가로축으로 한 설명도를 도시하고 있다. 이 도면에서 성형 개시시를 S로 하고, 성형 종료를 F로 하고 있다. S와 F를 연결하는 점선이 이상적인 성형선(지령치)이고, 근사적으로 슬라이드판 전체가 하강하는 지령치에 대응하는 진행선으로 생각할 수 있다. 지금 이 위에 구동원(60b)의 근처에서의 변위 측정수단(50b)에서의 측정치를 굵은 선으로 도시한다. 부하가 가해지기까지 슬라이드판은 수평으로 하강하기 때문에 S에서 A까지는 직선으로 되어 있다. A의 부분부터 큰 부하가 가해지기 시작하고, 구동원은 큰 저항을 받아 프레스기의 부하가 가해지는 부근이 변형되고, 및 변위의 시간 지연이 생기며, 다른 부분보다도 고정 금형과의 거리가 상대적으로 커진다. 그 때문에, 임의의 경과 시간당 평균 진행선으로부터 ΔZb만큼 진행이 지연된다. 이 변위의 지연을 슬라이드판의 그 부위의 근처에 있는 변위 측정수단(50b)이 측정하여, 그 측정치를 제어수단(92)에 보내고, 제어수단(92)에서는 슬라이드판을 소망의 변위로 하도록 구동원(60b)에 구동 펄스 신호를 다른 구동원에 보내는 것보다 많이 출력한다. 그것을 반복하여, 예를 들면 B위치에서 다른 것과 같아지도록 한다.

도 4의 B위치를 지나면, 구동원(60b)의 부분에 가해지는 부하가 작아진다. 그래서, 어떤 경과 시간당 평균 진행선으로부터 ΔZb만큼 진행이 빨라진다. 그래서 제어수단(92)으로부터 슬라이드판을 소망의 변위로 하도록 구동원(60b)에 보내는 구동 펄스 신호를 그만큼 적게 한다. 이러한 조정을 반복하여, 성형 종료(F)까지 간다. 다른 구동원에 대해서도 동일한 제어를 행함으로써, 슬라이드판 전체를 소망의 변위 위치로 유지하면서 성형할 수 있다. 그 결과, 성형하는 동안 슬라이드판에 회전 모멘트가 생기지 않도록 할 수 있다.

이 구동 펄스 신호를 표로 나타낸 것이 표 1이다. 표 1의 시간란에는 도 4의 성형 시간에 대응하여 도시되어 있고, 소정 펄스는 그 각 성형 시간에 필요로 하는 평균 펄스수를 나타낸다. 그래서 구동원(60b)은, 0에서 tA까지의 시간에 n0개의 구동 펄스를 받아 A까지 진행한다. 다른 구동원에 대해서도 동일하다. 구동원(60b)은 tA에서 tB까지의 시간에 nA개의 구동 펄스 신호를 받지만, 소정 시간마다 ΔZb만큼 지연되기 때문에 ΔnAb의 구동 펄스 신호를 추가하여 받을 필요가 있다. 다음에 tB에서 tC까지의 사이에 구동원(60b)은 소정량의 펄스 nB보다도 ΔnBb만큼 적은 펄스수이어도 좋다. 또한 tC에서 tF까지의 사이에는 소정량 nC보다도 ΔnCb만큼 많이 필요로 하는 것을 도시하고 있다.

시간	소정 펄스수	구동원60a	구동원60b	……	구동원60e
0 ~ tA	n0	n0	n0	……	n0
tA ~ tB	nA	nA - ΔnAa	nA + ΔnAb	……	nA + ΔnAe
tB ~ tC	nB	nB - ΔnBa	nB - ΔnBb	……	nB + ΔnBe
tC ~ tF	nC	nC + ΔnCa	nC + ΔnCb	……	nC - ΔnCe

상기한 설명으로 분명한 바와 같이, 이러한 첫회 또는 복수회의 시행 성형시에, 조작 단계마다 각 구동원에 대응한 변위 측정수단으로 각 구동원(또는 각 구동원이 결합하고 있는 근방의 슬라이드판의 부분)의 변위를 측정하고, 각 구동원에 공급하는 구동 펄스 신호를 제어하고, 변위 측정수단에서의 측정치가 소망의 변위 위치관계로 유지되도록 하고 있다. 이 시행의 가공품 성형시에, 조작 단계 각각에 대해서 각 구동원에 공급한 구동 펄스 신호를 제어 데이터 테이블로서 기억장치에 구축함으로써, 표 1에 도시하는 바와 같은 제어 데이터 테이블이 저장되게 된다.

상술한 제어로 기본적으로는 충분하지만, 더욱 엄밀한 제어를 행하도록 하고자 하면 실제로는, 도 5에 도시하는 바와 같은 문제가 생기는 것을 알았다. 도 5는 구동원에 의해서 성형 조작을 행하는 동안에, 구동원에 인가되는 부하가 변화하는 상황에 대해서 가로축을 시간으로 하여 도시하고 있다. 도 5a는 부하 P의 변화를 도시하고, 도 5b는 구동원에 대한 제어의 지연에 의해서 생기는 하강 속도의 변동을 도시하고 있다. 성형 조작의 각 단계로 분할한 도 4에 도시한 타이밍으로, 슬라이드판이 소망의 변위(1)로 되도록 각 구동원에 공급되는 구동량을 제어하여도, 도 5a에 도시한 부하 P의 변화가 생기는 타이밍(t1, t2, …)은 일반적으로는 도 4에 도시한 타이밍(tA, tB, tC, tF)과는 합치하지 않는다. 이를 위해, 속도나 위치의 원하지 않는 변동을 없애는 것은, 타이밍 tA와 tB의 간격, 타이밍 tB와 tC의 간격, 타이밍 tC와 tF의 간격을 작게 선택하여 치밀한 제어를 행하는 것만으로는 해결되지 않는다.

그래서 구동원에 대한 부하의 변화에 대응한 각 구동원의 위치 변화를 측정하고, 그 부하 변화의 타이밍 t1의 전후로부터 소정의 기간만, 도 5에 도시하는 바와 같이, 구동원(60b)에 대한 구동량을 도 4에 관련하여 설명한 본래의 양보다도 크게 하고, 타이밍 t2의 전후로부터 소정의 기간만 구동원(60b)에 대한 구동량을 마찬가지로 크게 하고, 타이밍 t3의 전후로부터 소정의 기간만 마찬가지로 작게 하는 보정을 가하는 것이 요구된다. 도 5c는 도 5b에 도시한 속도의 변동을 보정하는 속도 보정 필요량을 도시하고, 도 5d는 도 5b에 도시한 속도의 변동에 대응하여 생기는 위치의 변동을 보정하는 위치 보정 필요량을 도시하고 있다. 현실에는, 도 5c 에 도시한 속도 보정 필요량 또는 도 5d에 도시한 위치 보정 필요량 중 어느 한쪽을 보정하도록 하면 충분하다.

이상의 점을 고려하여, 상술한 시행 조작 동안에 도 5a에 도시하는 바와 같은 부하 P가 변화하는 타이밍(t1, t2, t3, …)을 검지하여 두고, 해당 타이밍 t1의 약간 이전의 시점 또는 타이밍 t1의 시점에서, 소정 기간만, 예를 들면 구동원(60b)에 대하여, 도 4에 관련하여 설명한 본래의 구동량보다도 큰 구동량(예를 들면 구동 펄스수를 크게 하여), 또는 본래의 구동량보다도 작은 구동량(예를 들면 구동 펄스수를 작게 하여)을 인가하도록 한다. 성형 조작의 조작 단계마다, 각 구동원에 공급해야 할 구동량에 관한 보정량과, 그 보정량을 공급해야 할 타이밍을 표 1에 도시한 제어 데이터 테이블에 포함하여 기억장치에 구축시킨다. 또, 구동량을 크게 또는 작게 하는 수법으로서는, 구동 펄스의 펄스 간격을 변화시키도록 하거나, 또한 도시하지 않은 수단에 의해 공급하는 펄스의 수를 증가시키거나 감소시켜도 좋다. 이와 같이 함으로써, 도 5에 관련하여 설명한 제어의 지연에 의한 오차는 해소된다.

프레스기로 가공품을 성형할 때에는 통상 동일한 종류의 가공품을 반복하여 성형한다. 그래서 동일한 종류의 가공품을 본 성형할 때는, 가공품의 종류를 입력수단(91) 등으로부터 특정함으로써 기억장치에 저장되어 있는 제어 데이터 테이블의 내용을 불러낸다. 제어수단(92)이 인터페이스(94)를 통해 제어 데이터 테이블의 내용에 따라 각 구동원(60a, ……, 60e)을 작용시키는 것으로, 슬라이드판을 소망의 변위 위치에 유지하면서 가공품 성형을 실행할 수 있다.

반복하여 동일한 종류의 가공품을 성형할 때에는, 시행의 가공품 성형으로 제어 데이터 테이블을 작성하였을 때보다도, 사이클 타임을 단축할 수 있다. 예를 들면, 시행의 가공품 성형의 사이클 타임이 10초이었던 것을, 점차로 짧게 하여, 수회의 시행을 한 후에 본 성형을 할 때에는 대단히 짧은 사이클 타임 예를 들면 1초로 할 수도 있다. 사이클 타임을 단축하기 위해서는, 구동 펄스의 시간 간격을 짧게 하거나, 임의의 조작 단계와 그것에 계속되는 조작 단계의 간격을 없애거나, 또는 제어 데이터에 의한 직접 제어로 하는 등에 의해서 행할 수 있다.

시행의 가공품 성형에 의해서 제어 데이터 테이블을 작성할 때에는, 될 수 있는 한 천천히 구동원을 움직여 슬라이드판, 가동 금형을 천천히 움직이는 것이 바람직하다. 성형시의 충격에 의해서 진동이 생기거나, 또는 성형시의 하중 때문에 프레스기에 변형이 생김에 따라 진동이 있기 때문에, 그 진동이 허용 범위 내로 감소하기까지의 시간을 두고 구동시키는 것이 바람직하다. 느리게 하는 것으로 변위 측정수단에 의한 변위 측정의 정확함을 유지, 향상시킬 수 있다. 또한, 제어수단에 있는 CPU로서 비교적 처리 속도가 느린 것을 사용하고 있어도, 제어 데이터를 작성할 수 있게 된다.

제어 데이터 테이블에 따라서 본 가공품 성형을 할 때는, 사이클 타임을 짧게 하는 것이 바람직하기 때문에, 시행 성형시에 순차 구동 펄스의 시간 간격을 짧게 하여, 사이클 타임을 짧게 한다. 순차 짧은 간격의 구동 펄스를 사용하여 시행 성형할 때에, 각 변위 측정수단에 의해서 슬라이드판이 소망의 위치관계로 유지되어 있는 것을 확인한다. 필요에 따라, 구동 펄스의 수를 수정하여 표 1의 제어 데 이터 테이블을 만들어낸다.

이 시행 성형을 수회 행하는 것으로, 사이클 타임을 짧게 한 제어 데이터 테이블이 만들어진다. 그래서 본 성형을 수정한 제어 데이터 테이블에 따라서 행하는 것으로, 가동 금형과 고정 금형을 소망의 위치관계로 유지하면서 단시간에 성형할 수 있게 된다. 이 본 성형은 제어 데이터에 의해서 각 구동원을 움직이기 때문에, 일일이 변위 측정수단에서의 측정은 행할 필요가 없다. 변위 측정수단이 설치되어 있는 위치에 따라서는, 실제 작업시에 가공품 취급 조작과 간섭하는 것이 있기 때문에, 간섭할 우려가 있는 변위 측정수단을 제거하여 프레스 작업을 할 수도 있다.

또한, 프레스기의 치수는, 주위 온도 및 프레스기의 발열에 의한 승온에도 관계하는 것이 있기 때문에, 반복하여 성형할 때에는, 매일 적어도 한번, 또는 수백개의 성형마다 시행 성형을 행하고 그 때에는 변위 측정수단을 사용하여 슬라이드판의 위치를 측정하면서 제어 데이터 테이블의 내용을 확인 또는, 수정할 수도 있다.

이상의 설명에서 가동 금형을 고정 금형에 대하여 수평으로 유지하는 것을 중심으로 하여 설명하였지만, 가공품의 종류, 프레스의 종류에 따라서는 비스듬하게 유지하여 둘 필요가 있는 경우도 있다. 그래서 「소망의 변위 위치」로 하고 있다.

이상에 있어서, 시행의 프레스 성형시에 성형 진행의 복수의 조작 단계마다 고정 금형에 대하여 슬라이드판, 즉 가동 금형을 소망의 위치관계로 유지하도록 각 구동원의 구동량, 예를 들면 제어 펄스 신호수를 추출하고, 그것을 기억장치에 저 장하여, 제어 데이터 테이블로서 구축하여 두고, 본 성형에 있어서는 그 제어 데이터 테이블에 따라 각 구동원을 구동시키는 것을 설명하였다. 이러한 본 발명의 컨셉을 다음과 같이 변경하는 것이 가능하다. 예를 들면, 비슷한 타입의 프레스기가 복수대 있고, 그러한 프레스기들로 동일한 타입의 제품을 동일한 타입의 금형을 사용하여 성형하는 경우에는, 그 중 1대의 프레스기로 시작(試作) 성형을 행하여 제어 데이터 테이블을 작성하여 둔다. 그리고, 그 제어 데이터 테이블을 그것들의 프레스기 중 다른 프레스기로 이용하여, 본 성형할 수 있다. 또 다른 경우로서는, 제어 데이터 테이블을 예를 들면 데이터 처리 시스템 등에 의한 가상적인 프레스 성형에 의해서 얻어 두고, 그 제어 데이터 테이블을 실제의 프레스기에 이용하여 성형을 할 수도 있다.

또, 도 1, 도 2에 도시한 프레스기에서는 변위 측정수단(50a, ……, 50e)이 각각의 구동원(60a, ……, 60e)의 근처에 설치되어 있고, 기준 플레이트(70)에 대한 변위를 측정하도록 되어 있다. 변위 측정수단(50j)만이, 하부 지지대(10)에 대한 슬라이드판(40)의 변위를 측정하도록 되어 있다. 성형시에 지주(20)의 신장이 작거나 거의 없는 경우에는, 지주(20)에 설치한 기준 플레이트(70)에 대한 변위 위치를 측정하는 것으로 충분하다.

그러나, 더욱 정확하게 변위를 측정할 필요가 있는 경우나 지주(20)의 신장에 의한 오차를 피하기 위해서는 도 6에 도시하는 바와 같이, 각 변위 측정수단(50a', ……, 50e', 50j')을 프레스기의 외부에 설치하여 두고, 광학적으로 위치를 측정하는 것이 더욱 바람직하다.

도 7과 도 8은 도 1과 도 2에 도시한 프레스기 구성의 변형예를 도시한다. 도 7은 프레스기의 정면도이고, 도 8a는 도 7에 도시하는 화살표 8A-8A에 의한 프레스기의 평면도를 도시하며, 도 8b는 도 8a의 화살표 8B-8B에서의 기준 플레이트의 측면도를 도시한다.

도 1과 도 2에 도시하는 프레스기에 있어서는, 기준 플레이트(70)가 상부 지지판(30)의 아래에 간극을 두고 설치되고, 지주(20)간에 걸쳐 고정되어 있는 동시에, 각 구동축(61a, 61b, …, 61e)이 통과되어 있는 부분에는 충분히 여유가 있는 직경을 한 통과 구멍(71a, 71b, …, 71e)을 갖고 있고, 구동축 및 슬라이드판의 변형에 의해서 기준 플레이트에 영향을 주지 않도록 되어 있다. 그러나, 더욱 바람직하게는, 기준 플레이트(70)가 상부 지지판(30)의 약간의 변형 등에 의해서도 전혀 영향을 받지 않도록 하는 것이 요구된다.

이 점을 해결하기 위해서, 도 7과 도 8에 있어서는, 기준 플레이트(70')를 하부 지지대(10)에 의해서 지지 고정하도록 하고 있다. 또, 도 7에 있어서는, 변위 측정수단(50a', 50b', ……, 50e') 등의 세부를 생략하여 도시하고 있고, 예를 들면 도 8b에 도시하는 바와 같이 예를 들면 광 빔을 사용한 측정수단을 사용한다.

기준 플레이트(70')는, 도 8a에 도시하는 바와 같이, 구동축(61a, 61b, 61c, 61d, 61e)이나 지주(20)에 방해가 되지 않도록 한 형태의, 예를 들면 H 형의 티타늄제의 프레임체로 구성된다. 그리고, 해당 프레임상에, 상술한 변위 측정수단(50a', 50b', 50c', 50d', 50e')이 설치되어 있다. 또한 기준 플레이트(70')는, 도 7과 도 8a에 도시하는 바와 같이 검출용 지주(100)와 접속 바 아(102)로 하부 지지대(10)에 지지 고정되고, 기준 플레이트(70')와 검출용 지주(100)의 사이에는 도 8a와 도 8b에 도시하는 바와 같이, 검출용 지주(100)로 지지된 접속 바아(102)의 위에 방진 플레이트(101)를 개재하여 기준 플레이트(70')가 설치되는 것이 좋다. 또, 검출용 지주(100)와 접속 바아(102)에는 열 영향이 적은 인바(invar) 등의 재질을 사용하는 것이 좋다. 이상의 구성에 의해서, 기준 플레이트(70')는, 하부 지지대(10)에 지지 고정되어 있고, 상부 지지판(30)의 변형으로부터 완전히 독립되게 된다.

이상 상세하게 설명한 바와 같이, 본 발명의 프레스기에서는 프레스 성형의 진행시에 슬라이드판 또는 고정 금형에 대하여 가동 금형을 항상 소망의 위치관계로 유지할 수 있고, 또한 성형 진행시에 회전 모멘트가 생기지 않도록 할 수 있다. 또한, 반복하여 성형하는 경우의 성형 시간의 단축을 도모할 수 있다.

Claims (8)

1. 하부 지지대와,

   하부 지지대로 지지된 복수의 지주에 의해 유지되어 있는 상부 지지판과,

   하부 지지대와 상부 지지판의 사이에서 왕복 운동할 수 있고, 하부 지지대와의 사이에 성형 공간을 갖는 슬라이드판과,

   복수의 구동원과,

   각 구동원을 구동 제어하는 제어수단을 갖고,

   각 구동원의 구동축이 상기 슬라이드판의 상면과 결합하여 상기 슬라이드판을 변위시키는 프레스기에 있어서,

   해당 제어수단은,

   성형 조작 동안의 복수의 조작 단계마다, 각 구동원마다의 위치 변화를 주는 것이며, 또한 각 구동원에 대한 부하의 변화에 대응한 보정량을 포함한 제어 데이터를 각 구동원 대응으로 저장하는 기억장치를 구비하고,

   상기 각 구동원에 대응하여 상기 기억장치에 저장하고 있는 제어 데이터를 공급하여, 각 구동원을 개별적으로 구동하는 수단을 구비한 것을 특징으로 하는 프레스기.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 보정량은, 각 구동원에 대한 부하가 변화하는 시점 이전 또는 변화하는 시점으로부터의 소정 기간 공급되는 것을 특징으로 하는 프레 스기.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 슬라이드판의 상면과 결합하고 있는 결합부가 각 구동원에 대응하여 슬라이드판상에 설치되어 있고, 각 구동원의 구동축이 각 결합부를 가압하여 상기 슬라이드판을 변위시키는 동시에,

   슬라이드판의 위치 변화에 따라 변위를 측정하는 변위 측정수단이 각 결합부의 근처에 배치되고,

   해당 제어수단은,

   성형 조작 동안의 복수의 조작 단계마다, 상기 변위 측정수단을 사용하여 각 구동원마다의 위치 변화를 측정하고, 또한 각 구동원에 대한 부하의 변화에 대응한 각 구동원마다의 위치 변화를 측정하여, 상기 슬라이드판 전체의 소망의 변위 위치를 검지하고, 상기 슬라이드판 전체를 해당 소망의 변위 위치로 유지하기 위한 각 구동원 대응의 제어 데이터를 추출하여 상기 기억장치에 저장하여 두고, 해당 제어 데이터가 상기 각 구동원에 공급되어, 해당 각 구동원을 개별적으로 구동하는 수단을 구비한 것을 특징으로 하는 프레스기.
4. 제 3 항에 있어서, 해당 제어수단은,

   시행(試行) 성형 조작 동안의 복수의 조작 단계마다, 상기 슬라이드판 전체가 소망의 위치관계로 유지되도록 하여 얻은 각 구동원 대응의 제어 데이터를, 본(本番) 성형 조작 동안의 상기 복수의 조작 단계에 대응하여 상기 각 구동원에 공급 하여, 해당 각 구동원을 개별적으로 구동하는 수단을 구비한 것을 특징으로 하는 프레스기.
5. 제 3 항에 있어서, 해당 제어수단은,

   성형 조작 동안의 복수의 조작 단계마다, 상기 변위 측정수단을 사용하여 각 구동원마다의 위치 변화를 측정하고, 또한 각 구동원에 대한 부하의 변화에 대응한 각 구동원마다의 위치 변화를 측정하여, 상기 슬라이드판 전체를 수평으로 유지하기 위한 각 구동원 대응의 제어 데이터를 추출하여 상기 기억장치에 저장하여 두고, 해당 제어 데이터가 상기 각 구동원에 공급되어, 해당 각 구동원을 개별적으로 구동하는 수단을 구비한 것을 특징으로 하는 프레스기.
6. 제 3 항에 있어서, 상기 변위 측정수단은, 슬라이드판과 하부 지지대에 지지 고정된 기준 플레이트와의 사이의 변위를 측정하는 것을 특징으로 하는 프레스기.
7. 제 1 항에 있어서, 상기 복수의 구동원에 의한 가압력이 슬라이드판상에 분포하도록, 상기 복수의 구동원이 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 프레스기.
8. 제 7 항에 있어서, 상기 복수의 구동원은 서로 단위 제어 데이터당 동일한 가압력을 발생시키는 것을 특징으로 하는 프레스기.

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