KR100712973B1 - 기계프레스의 교정데이타 입수방법 및 장치 및기계프레스의 부하표시장치 - Google Patents

기계프레스의 교정데이타 입수방법 및 장치 및기계프레스의 부하표시장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 기계프레스의 부하표시용 교정데이타를 용이하게 입수하기 위한 방법 및 장치 및 기계프레스의 부하표시장치에 관한 것으로서 그 작용구성은 다음과 같다.
기계프레스의 슬라이드 내부에 과부하흡수용의 유압실을 설치하고, 그 유압실의 압력을 압력센서에 의해 검출한다. 교정데이타를 입수할 때에는, 우선, 상기 기계프레스의 부하(F)가 최소부하치(Fa)와 최대부하치(Ff)가 되는 기준다이높이위치(a)(f)를 찾아낸다. 다음에, 이들 기준다이높이위치(a)(f) 사이에서 복수의 중간다이높이위치(b...e)를 선정한다. 계속해서, 상기 다이높이위치(a...f)마다 상기 기계프레스에 부하를 걸고, 각 다이높이위치(a...f)에 대응하는 피크유압(Pa...Pf)을 검출한다. 그 후, 상기 복수의 다이높이위치(a...f)에 대응하는 부하치(Fa...Ff)와 상기 피크유압(Pa...Pf)의 상관관계를 특성곡선(B)로서 구한다.
기계프레스, 다이높이, 부하표시장치, 슬라이드, 연산장치

Description

기계프레스의 교정데이타 입수방법 및 장치 및 기계프레스의 부하표시장치{METHOD AND DEVICE FOR OBTAINING CALIBRATION DATA OF MECHANICAL PRESS, AND LOAD DISPLAY DEVICE FOR MECHANICAL PRESS}
도 1은 본 발명의 일실시형태를 나타내는 것으로서, 기계프레스의 부하표시장치의 계통도이고,
도 2는 부하표시장치에 설치한 마이크로 컴퓨터의 기능에 따른 블록도이고,
도 3은 상기 부하표시장치의 순서도이고,
도 4(A)는 상기 기계프레스의 부하와 다이높이와의 관계를 나타내는 그래프이고,
도 4(B)는 상기 부하와 유압과의 관계를 나타내는 그래프이다.
<도면부호의 설명>
1... 기계프레스 4... 슬라이드(slide)
13,.. 유압실 20... 다이높이 조절기구
31... 데이타 입력수단 33... 유압검출수단(압력센서)
35... 연산장치(마이크로 컴퓨터) 36... 표시기
40... 교정데이타 기억수단 44... 최소유압 기억수단
45... 최대유압 기억수단 46... 프로그램 지령수단
47... 프리로드(preload)압력 비교수단 48... 보정수단
49... 연산수단 a,b,c,d,e,f... 다이높이위치
F... 부하 Fa, Fb, Fc, Fd, Fe, Ff... 부하치
H... 다이높이 PMAX... 최대유압
PMIN... 최소유압(프리로드압력) FP... 교정데이타(특성곡선 B)
Pa, Pb, Pc, Pd, Pe, Pf... 스트레인 대응치(피크유압)
본 발명은, 기계프레스의 부하표시용 교정데이타를 입수하는 방법 및 장치와, 그 입수한 교정데이타에 기초하여 기계프레스의 부하를 산출하여 그 산출치를 표시하는 장치에 관한 것이다.
기계프레스의 가공작업에 있어서는, 적정한 가공조건을 정하기 위해 프레스가공시의 부하를 정확히 측정하는 것이 바람직하다. 그 부하를 측정하기 위해, 종래에는, 상기 기계프레스의 프레임이나 연결봉 등의 압력을 받는 구조부분에 스트레인게이지(strain gauge)를 첩부하여, 그 압력을 받는 구조부분의 스트레인을 검출하고, 그 검출한 스트레인을 부하로 환산하고 있다.
그러나, 상기 종래기술에서는, 스트레인게이지의 첩부(貼付) 구역에 따라 스트레인의 측정치에 차이가 생기기 때문에, 그 스트레인게이지의 적절한 첩부구역을 탐색한다든지 측정치를 교정한다든지 할 필요가 있다. 이 때문에, 기계프레스의 부하의 측정에 수고스러움이 있을 뿐 아니라 측정오차도 컸었다.
그 문제점을 해소하기 위해, 본 발명자는, 본 발명에 앞서, 상기 기계프레스에 설치한 과부하흡수용 유압실을 이용하여 부하를 측정하는 방법을 제안하였다(일본국ㆍ특원평11-121756호를 참조).
그 선(先)제안예는, 상기 기계프레스의 부하와 상기 유압실의 유압과의 대응관계를 부하표시용 교정데이타로서 미리 마이크로컴퓨터(micro-computer)dp 입력하여 두고, 프레스가공시에 상기 유압실의 최대유압을 검출하여, 그 최대유압과 상기 교정데이타에 기초하여 프레스 가공시의 부하를 측정하는 것이다.
한편, 상기 교정데이타를 입수하는데는 다음의 방법이 고려된다. 그 방법은, 무부하로부터 최대부하까지의 다수 부하를 기계프레스에 실제로 걸어서, 각 부하의 크기를 로드셀(load cell)이나 계측용 유압실린더 등에 의해 측정함과 동시에 상기 각 부하를 걸 때의 상기 유압실의 피크(peak) 압력을 측정함으로써, 상기 부하와 상기 유압과의 상관관계를 구하는 것이다.
그러나, 상기의 방법에서는, 로드셀이나 계측용 유압실린더 등의 특수한 부하측정기를 준비할 필요가 있을 뿐 아니라, 그 부하측정기를 취급하기 위해서는 고도의 전문지식과 장기간의 경험이 필요하고, 더욱이, 측정한 데이타에 대하여 번거로운 교정작업을 가하는 것도 요구된다. 이 때문에, 기계프레스마다 고유의 교정데이타를 입수하는데 상당한 수고스러움이 있다는 점에서 개선의 여지가 남아 있었다.
본 발명의 첫째 목적은, 기계프레스마다 고유의 교정데이타를 용이하게 입수할 수 있는 방법을 제공하는 데 있다. 또, 본 발명의 둘째 목적은, 상기 교정데이타를 용이하게 입수할 수 있는 장치를 제공하는 데 있다. 더욱이, 본 발명의 셋째 목적은, 상기 입수한 교정데이타에 기초하여 기계프레스의 부하를 고정밀도로 표시할 수 있는 장치를 제공하는 데 있다.
청구항 1의 발명은, 상기 첫째 목적을 달성하기 위해, 예컨대, 도 1 내지 도 3과 도 4(A) 및 도 4(B)에 나타낸 바와 같이, 기계프레스의 교정데이타의 입수방법을 다음과 같이 구성한 것이다.
기계프레스(1)의 부하(F)가, 그 기계프레스(1)의 스트레인과 다이(die)높이 조절기구(20)에 의해 설정한 다이높이(H)에 비례하는 것을 이용하여 부하표시용 교정데이타를 입수하는 방법에 있어서,
상기 부하(F)가 소(小) 부하치(Fa)와 대(大) 부하치(Ff)로 되는 적어도 2개의 기준다이높이위치(a)(f)를 찾는 단계와,
상기 소 부하치(Fa)와 상기 대 부하치(Ff) 사이의 복수의 중간부하치(Fb, Fc, Fd, Fe)에 대응하는 중간다이높이위치(b, c, d, e)를 선정하는 단계와,
상기 다이높이위치(a, b, c, d, e, f)마다 상기 기계프레스(1)에 부하를 가하여, 상기 각 다이높이위치(a, b, c, d, e, f)에 대응하는 스트레인 대응치(Pa, Pb, Pc, Pd, Pe, Pf)를 검출하는 단계와,
상기 복수의 다이높이위치(a, b, c, d, e, f)에 대응하는 상기 부하치(Fa, Fb, Fc, Fd, Fe, Ff)와 상기 검출된 스트레인 대응치(Pa, Pb, Pc, Pd, Pe, Pf)의 상관관계를 부하표시용 교정데이타(FP)로서 구하는 단계로 구성되어 있다.
상기 청구항 1의 발명은, 예컨대, 도 1 내지 도 3과 도 4(A) 및 도 4(B)에 나타낸 바와 같이, 다음과 같이 작용한다.
도 4(B) 중의 특성곡선(B)에 상당(相當)하는 교정데이타를 입수할 때에는, 우선, 상기 다이높이 조절기구(20)를 조절하여 상기 기계프레스(1)에 부하(F)를 걸고, 그 부하(F)가 소 부하치(여기서는 최소 부하치)(Fa)로 되는 기준다이높이위치(a)와 상기 부하(F)가 대 부하치(여기서는 최대 부하치)(Ff)로 되는 기준다이높이위치(f)를 찾아낸다.
다음, 상기 기준다이높이위치(aㆍf) 사이의 복수의 중간다이높이위치 (b...e)를 소정의 간격을 두고 선정한다. 이 경우, 도 4(A)중의 직선(A)에 나타낸 바와 같이, 기계프레스(1)의 부하(F)가 상기 다이높이 조절기구(20)에 의해 설정한 다이높이(H)와 비례하고 있으므로, 상기 소 부하치(Fa)와 상기 대 부하치(Ff) 사이의 복수의 중간부하치(Fb...Fe)도 상기 선정한 중간다이높이위치(b...e)와 선형(linear)으로 대응하고 있다. 이 때문에, 상기 중간부하치(Fb...Fe)는, 상기 중간다이높이위치(b...e)와 상기 직선(A)에 기초하여 산출할 수 있어, 실측할 필요가 없다.
이어서, 상기 다이높이위치(a...f)마다 상기 기계프레스(1)에 부하를 걸어서, 상기 각 다이높이위치(a...f)에 대응하는 스트레인 대응치(여기서는 유압)(Pa...Pf)를 검출수단(33)에 의해 검출한다. 그 후, 상기 복수의 다이높이위치(a...f)에 대응하는 상기 부하치(Fa...Ff)와 상기 검출되는 스트레인 대응치(Pa...Pf)와의 상관관계를 상기 특성곡선(B)(교정데이타 FP)로서 구한다.
상술한 바와 같이, 청구항 1의 발명은, 교정데이타를 입수할 때에 전술한 로드셀이나 계측용 유압실린더 등의 특수한 부하측정기를 사용할 필요가 없기 때문에, 고도의 전문지식이나 장기간의 경험이 불필요하게 될 뿐 아니라 번거로운 교정작업도 불필요하다.
더욱이, 상기 소 부하치와 대 부하치 사이의 복수의 중간부하치는, 중간다이높이위치와 선형으로 대응하는 것에 기초하여 산출되고, 실제로 측정할 필요가 없다. 이 때문에, 이들 복수의 중간부하치의 측정작업을 생략할 수 있다.
이상에 의해, 기계프레스마다 고유의 교정데이타를 용이하게 입수할 수 있다.
청구항 2의 발명은, 상기 청구항 1의 발명에 있어서, 상기 다이높이위치(a, b, c, d, e, f)마다 상기 기계프레스(1)에 부하를 걸어, 그 기계프레스(1)에 설치한 과부하흡수용 유압실(13)의 피크유압을 유압검출수단(33)에 의해 검출하고, 그 검출한 피크유압(Pa, Pb, Pc, Pd, Pe, Pf)을 상기 스트레인 대응치로 하는 것이다.
상기 청구항 2의 발명은, 기계프레스에 설치한 과부하흡수용 유압실을 이용하여 교정데이타를 입수할 수 있기 때문에, 그 교정데이타를 입수하기 위한 전용장치를 새로이 설치할 필요가 없다. 따라서, 상기 교정데이타를 간소한 구성으로 용이하게 입수할 수 있다.
청구항 3의 발명은, 상기 청구항 2의 발명에 있어서, 상기 기준다이높이위치(a)(f)를 구해냄에 있어서, 상기 소 부하치(Fa)와 상기 대 부하치(Ff)에 대응하는 기준피크유압(Pa)(Pf)의 값을 미리 구해 놓고, 상기 기계프레스(1)에 부하를 걸어 상기 유압검출수단(33)이 상기의 기준피크유압(Pa)(Pf)을 검출한 때의 다이높이위치를 상기 기준다이위치(a)(f)로 하는 것이다.
상기 청구항 3의 발명은, 기계프레스에 설치한 과부하흡수용 유압실의 유압검출수단을 이용하여 2개의 기준다이높이위치를 구할 수 있으므로, 이들의 위치를 간소한 구성으로 용이하게 구할 수 있다.
청구항 4의 발명은, 상기 둘째 목적을 달성하기 위해, 예컨대, 도 1 내지 도 3과 도 4(A) 및 도 4(B)에 나타낸 바와 같이, 기계프레스의 교정데이타의 입수장치를 다음과 같이 구성한 것이다.
기계프레스(1)의 부하(F)가, 그 기계프레스(1)의 스트레인과 다이높이 조절기구(20)에 의해 설정한 다이높이(H)에 비례하는 것을 이용하여 부하표시용의 교정데이타를 입수하는 장치에 있어서,
상기 부하(F)가 소 부하치(Fa)와 대 부하치(Ff)로 되는 적어도 2개의 기준다이높이위치(a)(f)를 구하는 동시에, 상기 소 부하치(Fa)와 상기 대 부하치(Ff) 사이의 복수의 중간부하치(Fb, Fc, Fd, Fe)에 대응하는 중간다이높이위치(b, c, d, e)를 선정하도록 구성하고,
상기 복수의 다이높이위치(a, b, c, d, e, f)에 대응하는 스트레인 대응치(Pa, Pb, Pc, Pd, Pe, Pf)를 검출하는 검출수단(33)과, 데이타 입수수단(31) 과, 교정데이타 기억수단(40)을 설치하며,
그 교정데이타 기억수단(40)은, 상기 복수의 다이높이위치(a, b, c, d, e, f)에 대응하는 상기 부하치(Fa, Fb, Fc, Fd, Fe, Ff)와 상기 검출된 스트레인 대응치(Pa, Pb, Pc, Pd, Pe, Pf)의 상관관계를 부하표시용 교정데이타로서 기억하는 것이다.
상기 청구항 4의 발명은, 상기 청구항 1의 교정데이타 입수방법을 구체화한 장치로서, 그 청구항 1과 실질적으로 동일한 작용효과를 나타낸다.
즉, 교정데이타를 입수할 때에 상술한 로드셀이나 계측용 유압실린더 등의 특수한 부하측정기를 사용할 필요가 없기 때문에, 고도의 전문지식이나 장기간의 경험이 불필요하게 될 뿐 아니라 번거로운 교정작업도 불필요하다.
더욱이, 상기 소 부하치와 대 부하치 사이의 복수의 중간 부하치는, 중간다이높이위치와 선형으로 대응하는 것에 기초하여 산출되어, 실제로 측정할 필요는 없다. 이 때문에, 이들 복수의 중간 부하치의 측정작업을 생략할 수 있다.
이상에 의해, 기계프레스마다 고유의 교정데이타를 용이하게 입수할 수 있다.
청구항 5의 발명은, 상기 청구항 4의 발명에 있어서, 상기 다이높이위치(a, b, c, d, e, f)마다 상기 기계프레스(1)에 부하를 걸어, 그 기계프레스(1)에 설치한 과부하흡수용 유압실(13)의 피크유압을 상기 검출수단(33)에 의해 검출하여, 그 검출한 피크유압(Pa, Pb, Pc, Pd, Pe, Pf)을 상기 스트레인 대응치로 하는 것이다.
상기 청구항 5의 발명은, 기계프레스에 설치한 과부하흡수용 유압실을 이용 하여 교정데이타를 입수할 수 있으므로, 그 교정데이타를 입수하기 위한 전용장치를 새로이 설치할 필요가 없다. 따라서, 상기 교정데이타를 간소한 구성으로 용이하게 입수할 수 있다.
청구항 6의 발명은, 상기 셋째 목적을 달성하기 위해, 예컨대, 도 1 내지 도 3과 도 4(A) 및 도 4(B)에 나타낸 바와 같이, 기계프레스의 부하표시장치를 다음과 같이 구성한 것이다.
기계프레스(1)의 슬라이드(4) 내부로 과부하흡수용 유압실(13)을 설치하는 동시에, 그 슬라이드(4)에 다이높이 조절기구(20)를 설치하고, 상기 유압실(13)에 유압검출수단(33)을 접속하며,
상기 기계프레스(1)의 부하(F)가 상기 유압실(13)의 압력(P)과 상기 다이높이 조절기구(20)에 의해 설정한 다이높이(H)에 비례하는 것을 이용하여, 상기 부하(F)와 상기 유압실(13)의 압력(P)과의 상관관계를 부하표시용 교정데이타(FP)로서 입수하여, 그 교정데이타(FP)를 미리 연산장치(35)에 입력하여 두고,
프레스 가공시에 상기 유압검출수단(33)이 검출한 최대유압(PMAX)과 상기 교정데이타(FP)에 기초하여 상기 기계프레스(1)의 부하(F)를 상기 연산장치(35)에 의해 연산하여 표시기(36)에 표시하도록 구성하며,
상기 연산장치(35)는, 상기 교정데이타(FP)를 기억하는 교정데이타 기억수단(40)과, 상기 유압검출수단(33)에서 검출한 최소유압(PMIN) 및 상기 최대유압(PMAX)을 기억하는 기억수단(44)(45)과, 미리 정한 수순에 따라 보정연산과 부하연 산을 지령하는 프로그램 지령수단(46)과, 상기 최소유압(PMIN)의 변동을 감시하는 프리로드(preload) 압력비교수단(47)과, 그 변동에 따라 상기 교정데이타(FP)를 보정하는 보정수단(48)과, 그 보정 후의 교정데이타(FP)와 상기 최대유압(PMAX)에 의해 상기 부하(F)를 산출하는 연산수단(49)을 구비하는 것이다.
상기 청구항 6의 발명은, 유압실 내부의 최소유압의 변동에 따라 교정데이타를 보정하기 때문에, 그 보정 후의 교정데이타에 의해 프레스가공시의 실제 부하를 정확히 산출할 수 있다. 그 결과, 프레스가공시의 실제 부하를 고정밀도로 표시할 수 있다.
이하, 본 발명의 일실시형태를 도 1 내지 도 4과 도 4(A) 및 도 4(B)에 의해 설명한다. 우선, 도 1에 기초하여, 본 발명에 관한 크랭크식 기계프레스의 전체 구성을 설명한다.
상기 기계프레스(1)는, 프레임(frame, 2)의 하부에 고정된 볼스터(bolster, 3)와, 그 볼스터(3)의 상측에 승강이 자유롭게 설치된 슬라이드(4)와, 그 슬라이드(4)의 상측에 회전이 자유롭게 설치되어 도시되지 않은 주전동기에 의해 구동되는 플라이휠(flywheel, 5)과, 그 플라이휠(5)의 편심축(6)에 연결되어 상기 슬라이드(4)를 승강하는 연결봉(7)과, 상기 볼스터(3)의 상면(上面)과 상기 슬라이드(4)의 하면(下面)에 각각 고정한 하형(下型, 8a) 및 상형(上型, 8b)과, 과부하 방지장치(10)와, 상기 연결봉(7)을 신축함으로써 다이높이를 조절하는 다이높이 조절기구(20)와, 프레스가공시의 부하를 표시하는 부하표시장치(30)를 구비한다.
상기의 과부하 방지장치(10)는, 상기 슬라이드(4) 내부에 형성한 실린더홀(cylinder hole, 11)과, 그 실린더홀(11)에 삽입한 피스톤(12)과, 그 피스톤(12)의 하측에 형성한 과부하흡수용 유압실(13)과, , 그 유압실(13)에 유로(14)를 통해 접속된 공유압식 부스터펌프(booster pump, 15)와, 그 부스터펌프(15)에 대하여 병렬로 설치된 과부하 방지밸브(16)와, 도시되지 않은 압력보상밸브와, 기름탱크(18)를 구비하고 있다. 상기 유압실(13)에는, 상기 부스터펌프(15)에 의해 설정충진압력(예컨대, 약 10MPa 정도의 압력)의 압력유가 공급되고 있다.
그리고, 상기 연결봉(7)에 작용하는 프레스힘을, 상기 유압실(13) 내부의 압력유와 상기 슬라이드(4)의 저부(底部)를 통해, 상기 하형(8a)과 상기 상형(8b) 사이에 공급된 피공작물(미도시)에 전달함으로써, 그 피공작물을 프레스가공하게 되어 있다.
그 프레스가공시에, 어떠한 원인으로 상기 슬라이드(4)에 과부하가 작용하여 상기 유압실(13)의 압력이 설정 오버로드(overload) 압력(예컨대, 약23MPa의 압력)을 초과한 때에는, 상기 과부하 방지밸브(16)가 릴리프작동(relief operation)을 하여, 그 유압실(13)의 압력유가 상기 기름탱크(18)로 배출됨으로써, 과부하를 방지할 수 있다.
또, 상기 유압실(13) 내부의 압력이 느린 속도로 상승하여 설정보상압력(상기 설정충진압력보다 약간 높은 압력으로서, 예컨대 약12MPa정도의 압력)을 초과할 때에는, 상기 압력보상밸브(도시되지 않음)가 릴리프작용하여, 그 느린 속도의 상승압력에 상당하는 압력유를 상기 기름탱크(18)로 배출한다. 이에 의해, 상기 유 압실(13) 내부의 압력이 소정범위 내에 유지되는 동시에, 상기 과부하 방지밸브(16)의 오작동이 방지된다.
상기 다이높이 조절기구(20)는, 상기 슬라이드(4)에 설치한 정역전이 가능한 전동기(액츄에이터, 21)와, 그 전동기(21)에 의해 구동되는 기어전동기구(22)와, 상기 전동기(21)를 제어하는 구동회로(23)을 구비한다. 상기 전동기(21)에 의해 상기 기어전동기구(22)를 통해 상기 연결봉(7)을 신축시킴으로써, 다이높이가 조절된다. 또, 상기 연결봉(7)은, 상반부분(上半部分, 7a)에 하반부분(下半部分, 7b)을 나사끼워맞춤시킨다.
상기 부하표시장치(30)는, 각종 데이타를 입력하기 위한 데이타입력수단(31)과, 상기 기계프레스(1)의 크랭크각도를 검출하기 위한 각도센서(32)와, 상기 유로(14)에 접속한 스트레인게이지식의 압력센서(유압검출수단, 33)와, 그 압력센서(33)의 유압신호를 A/D 변환하는 변환기(34)와, 상기 데이타입력수단(31)에 의해 입력한 각종 데이타 및 상기 센서(32ㆍ33)의 입력신호에 기초하여 기계프레스(1)의 부하 등을 연산하는 연산장치(35)와, 그 연산결과를 표시하는 표시기(36)로 구성되어 있다.
또, 상기 연산장치(35)는, 마이크로 컴퓨터로 구성되고, 상기 압력센서(33)에 의해 검출한 유압(P)이나 후술하는 교정데이타 등을 기억하는 RAM(37)과, 후술하는 보정연산이나 부하연산을 실행하기 위한 프로그램을 기억하는 ROM(38)과, 상기 프로그램에 기초하여 각종 연산처리를 실행하는 CPU(39)를 구비하고, 데이타베이스(DB)를 통해 각종 신호를 주고 받을 수 있게 되어 있다.
다음, 상기 연산장치(35)가 구비한 기능을 도 2에 의해 설명한다. 그 도 2는, 상기 연산장치(35)가 구비한 각종 기능을 각각 수단으로서 표시한 기능에 따른 흐름도다.
상기 연산장치(35)는, 입력수단(31)에 의해 입력한 교정데이타를 기억하는 교정데이타 기억수단(40)과, 상기 크랭크각도가 상사점의 근방으로 된 때에 상기 압력센서(33)에 의해 검출된 프리로드압력(압력유를 충진한 때의 최소유압, PMIN)을 일시적으로 기억하는 최소유압 기억수단(44)과, 상기 압력센서(33)에 의해 검출된 프레스가공시의 최대유압(PMAX)을 일시적으로 기억하는 최대유압 기억수단(45)과, 미리 정한 수순에 따라 후술하는 보정연산과 부하연산을 지령하는 프로그램 지령수단(46)과, 상기 프리로드압력(PMIN)의 변동을 감시하는 프리로드압력 비교수단(47)과, 그 변동과 함께 상기 교정데이타를 보정하는 보정수단(48)과, 그 보정 후의 교정데이타와 상기 최대유압(PMAX)에 의해 프레스가공시의 부하를 산출하는 연산수단(49)을 구비하고, 그 부하(F)를 하나하나 고정밀도로 상기 표시기(36)에 표시하게 구성되어 있다.
상기 교정데이타 기억수단(40)은, 상기 다이높이 조절기구(20)에 의해 설정한 다이높이위치(a...f)에 대응하는 부하치(Fa...Ff)를 기억하는 부하기억수단(41)과, 상기 다이높이위치(a...f)를 기억하는 다이높이위치 기억수단(42)과, 상기 각 다이높이위치(a...f)에 대응하는 피크유압(스트레인 대응치, Pa...Pf)을 기억하는 계측치 기억수단(43)으로 구성되고, 후술하는 교정데이타를 데이타맵으로 기억하도 록 구성되어 있다.
또, 상기 다이높이위치 기억수단(42)은, 필수 구성요건은 아니고, 생략가능하다.
상기 교정데이타를 입수하는 방법에 관해서, 상기 도 1과 도 2를 참조하면서 도 3과 도 4(A) 및 도 4(B)에 의해 설명한다. 그 도 3은, 기계프레스(1)의 교정데이타를 입수하는 순서와 그 입수한 교정데이타에 기초하여 프레스가공시의 부하를 구하는 순서를 나타내는 순서도이다. 도 4(A)는, 기계프레스(1)의 부하(F)와 다이높이(H)와의 관계를 나타내는 그래프이다. 도 4(B)는, 상기 부하(F)와 상기 유압(P)과의 상관관계를 나타내는 그래프이다.
또, 상기 도 4(A)에서는, 다이높이위치(a)로부터 다이높이위치(f)로 향해 감에 따라 다이높이(H)의 값이 작아지게 표시되어 있다.
일반적으로, 상기 기계프레스(1)에 부하(다시말하면, 프레스힘의 반력)가, 작용한 때에는, 그 기계프레스(1)의 상기 프레임(2)이 무부하에서 최대부하 사이에서 거의 선형으로 변형(strain)한다. 그 스트레인이, 상기 다이높이 조절기구(20)에 의해 설정한 다이높이위치(a...f)와 선형으로 대응하고 있다. 본 발명은, 이를 이용하여 부하표시용 교정데이타를 입수하는 것이다.
간략히 설명하면, 우선, 도 3 중의 단계 S1에서 단계 S5에 의해 상기 기계프레스(1)의 부하(ton수, F)와 다이높이(H)와의 대응관계 구한다. 이어서, 그 도 3 중의 단계 S6에 의해, 상기 다이높이위치(a...f)에 대응하는 부하치(Fa...Ff)와 상 기 유압(P)의 상관관계를 교정데이타(FP)로서 구한다.
보다 상세하게 말하면, 단계 S1에서는, 기계프레스(1)의 볼스터(3)와 슬라이드(4)와의 사이에 용이하게 변형하지 않는 블록(9)을 장착한다(도 1 참조).
단계 S2에서는, 상기 입력수단(31)의 모드(mode) 선택키(31a)에 의해 데이타 입력모드를 선택한다.
단계 S3에서는, 기계프레스(1)의 부하(F)가 거의 0%의 최소 부하치(소 부하치, Fa)가 되도록 상기 다이높이 조절기구(20)를 조절하여, 그 때의 다이높이위치(a)를 기록한다.
구체적으로는, 상기 기계프레스(1)에 가볍게 부하를 걸어 상기 압력센서(33)에 의해 검출한 피크압력이 프리로드압력보다 약간 상승하도록 상기 다이높이 조절기구(20)를 조절하여, 그 때의 다이높이위치(a)를 기록한다. 또, 상기 압력상승치는, 예컨대, 0.3에서 0.5MPa 정도의 값이다.
단계 S4에서는, 상기 기계프레스(1)의 부하(F)가 100%의 최대 부하치(대 부하치, Ff)가 되도록 다이높이 조절기구(20)를 조절하여, 그 때의 다이높이위치(f)를 기록한다.
구체적으로는, 상기 기계프레스(1)의 부하(F)가 100%일 때의 상기 유압실(13) 내부의 기준유압(Pf)을 입수에 의한 계산에 의해 미리 구해 놓는다. 보다 상세하게 말하면, 그 기준유압(Pf)=기계프레스(1)의 공칭능력(공칭톤수)÷상기 실린더홀(11)의 단면적이다. 또, 상기 기준유압(Pf)은, 입수에 의한 계산 대신 에, 상기 기계프레스(1)의 공칭톤수와 상기 실린더홀(11)의 직경을 상기 연산장치(35)에 입력하여 자동적으로 산출하는 것도 가능하다.
그리고, 기계프레스(1)에 부하를 걸 때에 상기 압력센서(33)에 의해 검출한 피크압력이 상기 기준피크압력(Pf)의 값과 같아지도록 상기 다이높이 조절기구(20)를 조절하여, 그 때의 다이높이위치(f)를 기록한다.
단계 S6에서는, 상기 2개의 기준다이높이위치(aㆍf) 사이에 복수의 중간다이높이위치(b...e)를 선정한다.
구체적으로 말하면, 손으로 기록한 그래프에 의해 상기 선정을 행한 경우에는, 우선, 도 4(A)에 나타낸 바와 같이, 상기 부하(F)가 최소 부하치(Fa)에서 상기 다이높이(H)가 기준다이높이위치(a)인 제1포인트(S)와, 상기 부하(F)가 최대 부하치(Ff)에서 상기 다이높이(H)가 기준다이높이위치(f)인 제2포인트(R)을 그리고, 이들 포인트(SㆍR)를 직선(A)으로 연결한다. 이어서, 상기 2개의 기준다이높이위치(aㆍf) 사이에, 원하는 피치(pitch)로 복수의 중간다이높이위치(b...e)를 선정한다. 이 예에서는, 상기 최소 부하치(Fa)와 최대 부하치(Ff) 사이의 복수의 중간 부하치(Fb...Fe)가 20% 씩의 피치가 되도록, 상기 중간다이높이위치(b...e)를 선정하고 있다.
또, 상기 중간다이높이위치(b...e)는, 상술한 입수에 의한 선정 대신에, 상기 연산수단(49)을 이용하여 자동적으로 산출하는 것도 가능하다.
단계 S6에서는, 상기 부하(F)와 상기 유압(P)과의 상관관계를 교정데이타(FP)로서 상기 교정데이타 기억수단(40)에 기억시킨다.
보다 상세하게 말하면, 우선, 상기 모드선택키(31a)를 설정모드로 절환하고, 그 상태에서 상기 각 다이높이위치(a...f)에 대응하는 측정포인트를 조작키(31b)에 의해 차례로 설정한다. 이어서, 상기 다이높이 조절기구(20)를 조절하여, 상기 다이높이(H)를, 상기 측정포인트에 대응하는 각 다이높이위치(a...f)에 맞추고, 각 다이높이위치(a...f)마다 상기 기계프레스(1)에 부하를 걸어, 그 때의 각 피크유압(Pa...Pf)을 상기 압력센서(33)에 의해 검출한다. 그 검출시마다, 상기 입력수단(31)의 입력키(31c)를 눌러서, 각 다이높이위치(a...f)를 상기 다이높이위치 기억수단(42)에 기억시키는 동시에 상기 각 다이높이위치(a...f)에 대응하는 상기 피크유압(Pa...Pf)을 상기 계측치 기억수단(43)에 기억시킨다.
덧붙여서, 상기 부하(F)와 상기 유압(P)와의 상관관계를 나타내는 교정데이타(FP)는, 도 4(B) 중의 특성곡선(B)과 같이 되는 것으로 예상된다.
실제로 프레스가공을 행할 때에는, 상기 블록(9) 대신에 상기 하형(8a)과 상형(8b)를 상기 기계프레스(1)에 장착한다. 그리고, 상기 교정데이타 기억수단(40)에 기억시킨 상기 교정데이타(FP)와 프레스가공시에 검출된 최대유압(PMAX)에 기초하여 상기 기계프레스(1)의 부하(F)를 산출한다. 그 수순을 상기 도 1과 도 2를 참조하면서 상기 도 3에 의해 설명한다.
단계 S7에 나타낸 바와 같이, 상기 모드선택키(31a)를 연산모드로 절환하여, 기계프레스(1)에 의해 프레스가공을 행한다.
단계 S8에서는, 상기 압력센서(33)에 의해 검출한 최소유압인 상기 프리로드압력(PMIN)과 프레스가공시의 최대유압(PMAX)을 읽어 들여서, 각각, 상기 최소유압 기억수단(44)과 최대유압 기억수단(45)에 기억시킨다.
한편, 상기 유압실(13) 내부의 상기 프리로드압력(PMIN)은, 분위기온도의 변화나 프레스가공에 따른 기름온도의 상승 등에 의해, 상기 기계프레스(1)의 행정(stroke) 마다 미소하게 변동한다. 이 때문에, 상기 부하(F)의 크기가 동일하더라고 상기 최대유압(PMAX)이 변화하게 된다. 따라서, 상기 프리로드압력(PMIN)의 변동을 고려하여 상기 교정데이타(FP)를 보정할 필요가 있다.
그 때, 단계 S9에서는, 상기 프리로드압력(PMIN)의 변동을 감시하기 위해, 실제로 검출된 프리로드압력(PMIN)과 상기 교정데이타(FP) 중의 상기 최소 피크유압(Pa)를 비교하여, 그 차이의 절대치가 설정치(Q) 이상이면, 단계 S10에서 상기 교정데이타(FP)를 보정하고, 그 차이의 절대치가 상기 설정치(Q) 미만이면 단계 S11로 진행한다. 또, 상기 단계 S10에 있어서의 상기 교정데이타(FP)의 보정연산은, 도 4(B) 중의 특성곡선(B)의 형상에 기초하여 이루어진다.
단계 S11에서는, 프레스가공시에 검출된 최대유압(PMAX)과 상기 교정데이타(보정 후의 교정데이타를 포함)(FP)에 의해, 그 기계프레스(1)의 부하(F)를 산출한다. 보다 구체적으로 말하면, 도 4(B)에 나타낸 바와 같이, 상기 검출된 최대유압(PMAX) 이 P1인 때에는 상기 부하(F)가 F1로서 산출된다.
또, 상기 교정데이타(FP)는 불연속 데이타맵(data map)이므로, 단계 S11에서 상기 기계프레스(1)의 부하(F)를 산출함에 있어서, 최소자승법(least square method)이나 각종 보간법 등이 이용된다.
단계 S12에서는, 상기 산출결과인 프레스가공시의 부하(F)를 표시기(36)에 표시한다.
상기 실시형태는 다음과 같이 변경가능하다.
도 4(A)중의 직선 A에 상당하는 부하데이타를 구할 때에, 상기 실시형태에서는, 기준이 되는 소 부하치(Fa) 및 대 부하치(Ff)에 대응하는 2개의 기준다이높이위치(aㆍf)를 구했으나, 이들 기준이 되는 부하치 및 다이높이위치는 2개에 한정되는 것은 아니고, 3개 이상이라도 좋다. 또, 상기 기준이 되는 소 부하치(Fa) 및 대 부하치(Ff)는, 0% 및 100%에 한정되는 것은 아니고, 예컨대 10% 및 90%라도 지장이 없다. 더욱이, 상기 기준이 되는 소 부하치(Fa) 및 대 부하치(Ff)를 구하는 수단으로서는, 상기 압력센서(33)를 대신해서 로드셀이나 스트레인센서를 이용하여도 지장이 없다.
또, 도 4(B)중의 특성곡선(B)에 상당하는 교정데이타(FP)를 구할 때에는, 상기 부하(F)와 유압(P)와의 상관관계를 구하는 대신에, 그 부하(F)와 상기 프레임(2)의 스트레인(또는 연결봉(7)등의 스트레인)과의 상관관계를 구해도 좋다. 이 경우, 상기 검출수단으로는, 예시한 압력센서(33) 대신에 로드셀이나 스트레인 게이지 등을 이용하면 좋다.
또, 상기 교정데이타(FP)(특성곡선 B)는, 예시한 1개에 한정되는 것은 아니고, 소정의 프리로드압력마다 복수 설치하는 것이 바람직하다.
또, 입력된 교정데이타(FP)에 기초하여 부하(F)를 표시할 때에는, 최소자승법에 한정되지 않고, 각종의 보간방법이나 데이타테이블을 이용하도록 해도 지장이 없다.
상기 도 3중의 단계 S3와 단계 S4는, 측정정밀도를 유지하기 위해서는 예시한 순번의 방향이 바람직하지만, 반대 순번이라도 지장이 없다. 보다 상세하게 말하면, 상술한 실시형태에서는, 상기 최소 부하치(Fa)에 대응하는 상기 기준다이높이위치(a)를 찾은 후에 상기 최대 부하치(Ff)에 대응하는 상기 기준다이높이위치(f)를 찾는 것으로 했지만, 이 대신, 그 최대 부하치(Ff)에 대응하는 기준다이높이위치(f)를 찾은 후에 상기 최소 부하치(Fa)에 대응하는 기준다이높이위치(a)를 찾아도 좋다.
상기 기계프레스(1)의 상기 크랭크각도를 검출하는 수단은, 예시한 각도센서(32) 대신에, 리미트스위치(limit switch)나 근접스위치 등이라도 좋다.
상기 유압실(13)의 압력유의 압력을 검출하는 수단은, 예시한 스트레인게이지식의 압력센서(33) 대신에, 정전용량식의 압력센서나 전자유도식의 압력센서 등이라도 좋다.
상기 다이높이 조절기구(20)의 상기 액츄에이터는, 예시한 전동기(21) 대신 에, 유압 또는 공압 등의 액츄에이터라도 좋다.
또, 본 발명이 적용되는 기계프레스(1)는, 예시한 크랭크식 대신에, 너클식(knuckle式)이나 링크식(link式) 등이라도 좋다.
상기한 바와 같은 구성의 본 발명에 따르면,
교정데이타를 입수할 때에 로드셀이나 계측용 유압실린더 등의 특수한 부하측정기를 사용할 필요가 없기 때문에, 고도의 전문지식이나 장기간의 경험이 불필요하게 될 뿐 아니라 번거로운 교정작업도 불필요하고, 더욱이, 소 부하치와 대 부하치 사이의 복수의 중간부하치의 측정작업을 생략할 수 있기 때문에, 기계프레스마다 고유의 교정데이타를 용이하게 입수할 수 있다는 이점이 있다.
또, 기계프레스에 설치한 과부하흡수용 유압실을 이용하여 교정데이타를 입수할 수 있기 때문에 그 교정데이타를 입수하기 위한 전용장치를 새로이 설치할 필요가 없어, 상기 교정데이타를 간소한 구성으로 용이하게 입수할 수 있고, 기계프레스에 설치한 과부하흡수용 유압실의 유압검출수단을 이용하여 2개의 기준다이높이위치를 구할 수 있으므로, 이들의 위치를 간소한 구성으로 용이하게 구할 수 있다는 다른 이점이 있다.
또, 유압실 내부의 최소유압의 변동에 따라 교정데이타를 보정하기 때문에, 그 보정 후의 교정데이타에 의해 프레스가공시의 실제 부하를 정확히 산출할 수 있으므로, 프레스가공시의 실제 부하를 고정밀도로 표시할 수 있다는 또 다른 효과를 도모할 수 있다.

Claims (6)

  1. 기계프레스(1)의 부하(F)가, 그 기계프레스(1)의 스트레인(strain)과 다이높이 조절기구(20)에 의해 설정한 다이높이(H)에 비례하는 것을 이용하여 부하표시용 교정데이타를 입수하는 방법에 있어서,
    상기 부하(F)가 소 부하치(Fa)와 대 부하치(Ff)로 되는 적어도 2개의 기준 다이높이위치(a)(f)를 찾는 단계와,
    상기 소 부하치(Fa)와 상기 대 부하치(Ff) 사이의 복수의 중간부하치(Fb, Fc, Fd, Fe)에 대응하는 중간다이높이위치(b, c, d, e)를 선정하는 단계와,
    상기 다이높이위치(a, b, c, d, e, f)마다 상기 기계프레스(1)에 부하를 가하여, 상기 각 다이높이위치(a, b, c, d, e, f)에 대응하는 스트레인 대응치(Pa, Pb, Pc, Pd, Pe, Pf)를 검출하는 단계와,
    상기 복수의 다이높이위치(a, b, c, d, e, f)에 대응하는 상기 부하치(Fa, Fb, Fc, Fd, Fe, Ff)와 상기 검출된 스트레인 대응치(Pa, Pb, Pc, Pd, Pe, Pf)의 상관관계를 부하표시용 교정데이타(FP)로서 구하는 단계로 구성되는 것을 특징으로 하는 기계프레스의 교정데이타 입수방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 다이높이위치(a, b, c, d, e, f)마다 상기 기계프레스(1)에 부하를 가할 때에, 그 기계프레스(1)에 설치한 과부하흡수용 유압실(13)의 피크(peak) 유압 을 유압검출수단(33)에 의해 검출하여, 그 검출한 피크유압(Pa, Pb, Pc, Pd, Pe, Pf)을 상기 스트레인 대응치로 하는 것을 특징으로 하는 기계프레스의 교정데이타 입수방법.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 기준다이높이위치(a)(f)를 찾아냄에 있어서, 상기 소 부하치(Fa)와 상기 대 부하치(Ff)에 대응하는 기준피크유압(Pa)(Pf)의 값을 미리 구해 놓고, 상기 기계프레스(1)에 부하를 가해 상기 유압검출수단(33)이 상기 기준피크유압(Pa)(Pf)을 검출할 때의 다이높이위치를 상기 기준다이위치(a)(f)로 하는 것을 특징으로 하는 기계프레스의 교정데이타 입수방법.
  4. 프레스(1)의 부하(F)가, 그 기계프레스(1)의 스트레인과 다이높이 조절기구(20)에 의해 설정한 다이높이(H)에 비례하는 것을 이용하여 부하표시용의 교정데이타를 입수하는 장치에 있어서,
    상기 부하(F)가 소 부하치(Fa)와 대 부하치(Ff)로 되는 적어도 2개의 기준다이높이위치(a)(f)를 구하는 동시에, 상기 소 부하치(Fa)와 상기 대 부하치(Ff) 사이의 복수의 중간부하치(Fb, Fc, Fd, Fe)에 대응하는 중간다이높이위치(b, c, d, e)를 선정하도록 구성하고,
    상기 복수의 다이높이위치(a, b, c, d, e, f)에 대응하는 스트레인 대응치(Pa, Pb, Pc, Pd, Pe, Pf)를 검출하는 검출수단(33)과, 데이타 입수수단(31) 과, 교정데이타 기억수단(40)을 설치하며,
    그 교정데이타 기억수단(40)은, 상기 복수의 다이높이위치(a, b, c, d, e, f)에 대응하는 상기 부하치(Fa, Fb, Fc, Fd, Fe, Ff)와 상기 검출된 스트레인 대응치(Pa, Pb, Pc, Pd, Pe, Pf)의 상관관계를 부하표시용 교정데이타(FP)로서 기억하는 것을 특징으로 하는 기계프레스의 교정데이타 입수장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 다이높이위치(a, b, c, d, e, f)마다 상기 기계프레스(1)에 부하를 가한 때에, 그 기계프레스(1)에 설치한 과부하흡수용 유압실(13)의 피크유압을 상기 검출수단(33)에 의해 검출하여, 그 검출한 피크유압(Pa, Pb, Pc, Pd, Pe, Pf)을 상기 스트레인 대응치로 하는 것을 특징으로 하는 기계프레스의 교정데이타 입수장치.
  6. 기계프레스(1)의 슬라이드(slide, 4) 내부로 과부하흡수용 유압실(13)을 설치하는 동시에, 그 슬라이드(4)에 다이높이 조절기구(20)를 설치하고, 상기 유압실(13)에 유압검출수단(33)을 접속하며,
    상기 기계프레스(1)의 부하(F)가 상기 유압실(13)의 압력(P)과 상기 다이높이 조절기구(20)에 의해 설정한 다이높이(H)에 비례하는 것을 이용하여, 상기 부하(F)와 상기 유압실(13)의 압력(P)과의 상관관계를 부하표시용 교정데이타(FP)로서 입수하여, 그 교정데이타(FP)를 미리 연산장치(35)에 입력하여 두고,
    프레스 가공시에 상기 유압검출수단(33)이 검출한 최대유압(PMAX)과 상기 교정데이타(FP)에 기초하여 상기 기계프레스(1)의 부하(F)를 상기 연산장치(35)에 의해 연산하여 표시기(36)에 표시하도록 구성하며,
    상기 연산장치(35)는, 상기 교정데이타(FP)를 기억하는 교정데이타 기억수단(40)과, 상기 유압검출수단(33)에서 검출한 최소유압(PMIN) 및 상기 최대유압(PMAX)을 기억하는 기억수단(44)(45)과, 미리 정한 수순에 따라 보정연산과 부하연산을 지령하는 프로그램 지령수단(46)과, 상기 최소유압(PMIN)의 변동을 감시하는 프리로드(preload) 압력비교수단(47)과, 그 변동에 따라 상기 교정데이타(FP)를 보정하는 보정수단(48)과, 그 보정 후의 교정데이타(FP)와 상기 최대유압(PMAX)에 의해 상기 부하(F)를 산출하는 연산수단(49)을 구비하는 것을 특징으로 하는 기계프레스의 부하표시장치.
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