KR100781914B1

KR100781914B1 - 프레스 성형기

Info

Publication number: KR100781914B1
Application number: KR1020040024334A
Authority: KR
Inventors: 마츠모토다케오; 후타무라쇼지
Original assignee: 가부시끼가이샤 호우덴 세이미쯔 가꼬 겐쿠쇼
Priority date: 2003-04-15
Filing date: 2004-04-09
Publication date: 2007-12-04
Also published as: JP2004314110A; KR20040090438A; WO2004091899A1; CN1774331A; JP4343574B2; TW200426022A; EP1621329A1; CA2522174C; EP1621329A4; US7152444B2; US20060225475A1; CN100340391C; CA2522174A1; HK1091169A1; TWI232167B

Abstract

본 발명은 3개의 복수의 가압점을 각각 가압하는 구동축과 각각의 가압점 근처에서 그 변위를 측정하는 변위 측정 수단을 갖는 프레스 성형기에 관한 것이다. 복수의 구동축들 중 중앙에는 가압판과의 사이에서 다른 구동축의 경우보다도 큰 유극(갭)을 갖는다. 시행적 단계에서의 프레스 성형 동안, 변위 측정 수단에 의해 각각의 가압점 근처의 위치 변위를 측정하여, 가압판 전체가 소망의 변위 위치에 유지되도록 구동축을 구동하는 각각의 구동원에 제어 데이터를 공급하여 가압판을 구동시킨다. 그리고 이 결과에 기초하여 정식 프레스 성형이 행하여진다. 따라서, 중앙의 구동원은 구동축에 있는 유극에 의해 오버 로드를 피할 수 있다.

가압점, 변위 측정 수단, 프레스 성형기, 가압판, 구동원, 제어 데이터

Description

프레스 성형기{Press forming machine}

도 1은 본 발명의 실시예에 의한 프레스 성형기의 정면도로, 그 일부를 단면으로 하여 도시하고 있는 도면.

도 2는 도 1의 프레스 성형기의 평면도로, 상부 지지판의 일부를 제거하여 도시하고 있는 도면.

도 3은 도 1의 주요부를 확대하여 도시하는 정면도로, 일부를 단면으로 하여 도시하고 있는 도면.

도 4는 본 발명의 실시예에 의한 프레스 성형기의 제어 계통도를 도시하는 도면.

도 5a 및 도 5b는 가압판의 가압점 근처의 위치 변화(변위)의 성형 시간에 대한 관계를 도시하는 설명도.

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*

10: 고정판 20: 지주

30: 상부 지지판 40: 가압판

81: 고정 금형 82: 가동 금형

91: 입력 수단 92: 제어 수단

93: 기억 장치

본 발명은 금속판 등의 성형에 사용하는 프레스 성형기, 특히 가동 금형을 설치하고 있는 가압판을 고정 금형에 대해 소망의 위치 관계로 유지할 수 있도록 한 프레스 성형기에 관한 것이다.

펀칭 프레스, 조리개 성형, 형 단조, 사출 성형 등에도 프레스 성형기는 사용된다. 프레스 성형기에서는 한쪽 금형을 고정하고, 다른 한쪽 금형을 가동하는 것이 일반적이며, 세로형 프레스 성형기에 있어서는 하부 고정판과, 하부 고정판으로 지지된 복수의 지주와, 지주에 의해 보유되고 있는 상부 지지판과, 하부 고정판과 상부 지지판 사이에서 지주를 따라 왕복 이동 가능하여 하부 고정판과의 사이에 성형 공간을 갖는 가압판을 갖는다. 성형 공간에서, 하부 고정판상에 고정 금형이, 또한 가압판의 하면에 가동 금형이 설치되어, 고정 금형과 가동 금형 사이에서 공작물이 성형된다. 가압판은 통상 평면형으로 되어, 구동 기구에 의해 상하로 움직인다. 고정 금형에 대해 가동 금형을 소망의 위치 관계를 유지하면서, 예를 들면 가동 금형을 수평으로 유지하면서 움직여 성형하는 것이 바람직하다. 그 때문에, 가압판은 수평으로 유지되면서 움직여지지만, 성형시에 가압판이 기우는 것을 막기 위해 지주를 굵고 강성이 있는 것으로 제조한다. 그러나 경우에 따라서는, 가압판 등에 휘어짐, 슬라이드부의 간극에 의한 경사가 발생하기 때문에, 그것을 보상하기 위해 금형을 수정할 필요도 있었다.

또한, 프레스 성형으로 만들어지는 공작물은 3차원 형상 등의 복잡한 형상을 하고 있기 때문에, 성형시 가압판에 걸리는 힘의 크기가 성형 진행과 함께 변화할 뿐만 아니라, 힘이 걸리는 위치가 성형과 함께 움직인다는 사실이 알려져 있다.

가압판에 작용하는 세로 방향의 합성력이 가압판의 중앙 위치에 걸리면, 가압판에 가압판을 기울게 하는 회전 모멘트를 주지 않지만, 힘이 작용하는 위치가 위에 서술한 바와 같이 이동하기 때문에, 가압판에 가해지는 회전 모멘트의 위치와 크기도 변한다. 그 때문에, 프레스 성형시에 발생하는 프레스 성형기의 지주 신장, 굴곡이나 가압판, 상부 지지판, 고정판의 휘어짐 등 프레스 성형기 각각의 부분에서의 변형이 프레스 진행과 함께 변한다.

가압판에 걸리는 부하, 또한 부하에 의한 프레스 성형기 변형 때문에, 가압판의 진행이 변해 고정 금형과 가동 금형 혹은 가압판과의 위치 관계가 수평이 아니게 되는 경우가 있다. 따라서, 본 발명자들은 가압판을 구동하는 복수의 구동원을 갖는 프레스 성형기를 개량하여, 복수의 구동원을 제어하여 가압판을 수평으로 유지할 수 있는 프레스 성형기를 일본 특개 2002-263900호에 제안하였다. 그와 같은 프레스 성형기에서는, 가압판상에서 진행이 늦은 부분에 근접 설치되어 있는 구동원(서보 모터)에 소정보다도 높은 주파수의 구동 신호를 공급하고, 진행이 지나치게 진행한 부분에 설치되어 있는 구동원에 소정보다도 낮은 주파수의 구동 신호를 공급함으로써, 가압판을 수평으로 유지할 수 있게 된다. 그러나, 가압판 중앙부에 있는 구동원에 과부하가 발생하면, 이러한 조정을 할 수 없게 되는 현상이 발생한다는 사실이이 판명되었다.

상기 제안한 프레스 성형기에서, 가압판상에 3개 이상의 복수의 가압점을 가지고, 그들 가압점 중 주변에 있는 가압점에서 중앙부에 있는 가압점을 둘러싸고 있는 경우에는, 중앙부의 가압점에 설치되어 있는 구동축을 구동하는 구동원은 오버 로드가 되는 경우가 있었다. 가압판과 고정판 사이에 성형 금형을 삽입하여 성형을 하면, 가압판의 중앙부에 주변보다도 큰 부하가 걸린다. 그 때문에, 중앙부의 변위가 가장 늦게 된다. 따라서, 중앙의 구동축을 구동하는 구동원에 의해 많은 구동 신호를 공급하여, 가압판의 중앙과 주변과의 변위를 동일하게 하여 수평을 유지하게 된다. 그러나, 주변에 있는 복수의 구동축 각각에 대해 보다 큰 부하가 가압판의 중앙에 설치된 구동축이 담당하게 되어, 그 합계 부하가 중앙의 구동축에 걸린다. 그 때문에, 중앙의 구동축을 구동하는 구동원이 오버 로드가 되는 것으로 생각할 수 있다.

따라서, 본 발명이 목적으로 하는 것은 복수의 가압점 사이에 혹은 복수의 가압점으로 둘러싸여 설치된 가압점에 설치되어 있는 구동원의 오버 로드를 회피할 수 있음과 동시에, 프레스 성형 진행시에 고정 금형에 대해 가동 금형을 항상 소망의 위치 관계로 유지하도록 각각의 구동원을 개별로 구동할 수 있는 프레스 성형기를 제공하는 것이다.

본 발명의 프레스 성형기는 고정판과,

상기 고정판에 대향하여 왕복 이동을 할 수 있고, 고정판과의 사이에 성형 공간을 갖는 가압판과,

상기 가압판상에 분포한 3개 이상 있는 복수의 가압점 각각에서 가압판과 결합하여 가압판을 가압하는 구동축과,

상기 구동축 각각을 구동하는 구동원과,

상기 각각의 구동원을 독립하여 구동 제어하는 제어 수단과,

상기 가압점 각각의 근방에서 가압판의 위치 변위를 측정하기 위한 변위 측정 수단을 가지며,

상기 가압판상에서, 상기 복수의 가압점 중 적어도 1개의 가압점(이하 「중앙 가압점」이라 한다)은 다른 복수의 가압점 사이에 혹은 다른 복수의 가압점(이하 「주변 가압점」이라 한다)으로 둘러싸여 설치되어 있고,

상기 적어도 1개의 중앙 가압점에서 가압판과 결합하고 있는 구동축은 그의 구동축과 가압판 사이의 유극이 상기 복수의 주변 가압점 각각에에서 가압판과 결합하고 있는 구동축과 가압판 사이의 유극보다도 크게 되어 있음과 동시에,

상기 제어 수단은 성형 조작 동안의 복수의 조작 단계마다 상기 변위 측정 수단을 사용하여 측정한 각각의 가압점 근방의 위치 변위에 따라서, 상기 가압판 전체를 소망의 변위 위치에 유지하도록 각각의 구동원에 공급하는 구동 신호를 조정하고, 조정된 구동 신호를 각각의 단계마다 각각의 구동원에 공급하고, 상기 구동원을 개별로 구동하는 수단을 구비하고 있다.

상기 프레스 성형기에 있어서, 상기 적어도 1개의 중앙 가압점에서 가압판과 결합하고 있는 구동축은 그의 구동축과 가압판 사이의 유극이 0.01 내지 0.2mm인 것이 바람직하다.

상기 프레스 성형기에 있어서, 상기 제어 수단은 성형 조작 동안의 복수의 조작 단계마다 상기 변위 측정 수단을 사용하여 측정한 적어도 상기 복수의 주변 가압점 각각의 근방의 위치 변위에 따라서, 상기 복수의 주변 가압점 근방을 소망의 변위 위치에 유지되도록, 상기 복수의 주변 가압점에 대응한 각각의 구동원에 공급하는 구동 신호를 조정하고, 조정된 구동 신호를 각각의 단계마다 각각의 구동원에 공급하여, 상기 구동원을 개별로 구동하는 수단을 구비하고 있을 수 있다. 복수의 주변 가압점 근방의 상기 소망의 변위 위치는 수평인 것이 바람직하다.

상기 프레스 성형기에 있어서, 상기 제어 수단은 성형 조작 동안의 복수의 조작 단계마다 상기 변위 측정 수단을 사용하여 각각의 가압점 근방 근방의 위치 변위를 측정하고, 상기 복수의 주변 가압점 근방이 소망의 변위 위치에 유지되는 상태 및 상기 적어도 1개의 중앙 가압점 근방이 상기 소망의 변위 위치로부터 소정값 내로 유지하는 상태를 검지하고, 상기 소망의 변위 위치에 유지되는 상기 복수의 주변 가압점에 대응하는 각각의 구동원의 제어 데이터 및 상기 소망의 변위 위치로부터 소정값 내로 유지되는 상기 적어도 1개의 중앙 가압점에 대응하는 각각의 구동원의 제어 데이터를 추출하며, 상기 추출 데이터를 각각의 구동원에 공급하여, 상기 구동원을 개별로 구동하는 수단을 구비하고 있을 수 있다. 복수의 주변 가압점 근방의 상기 소망의 변위 위치는 수평인 것이 바람직하다.

(발명을 실시하기 위한 최선의 형태)

먼저, 도 1, 도 2 및 도 3을 참조하여 본 발명의 실시예에 의한 프레스 성형기를 설명한다. 실시예의 프레스 성형기는 세로형 프레스 성형기이다. 도 1은 본 발명의 실시예에 의한 프레스 성형기의 정면도이고, 도 2는 그 프레스 성형기의 평면도이고, 도 3은 도 1의 일부를 확대하여 도시하는 정면도이다. 도 2에서 상부 지지판을 일부 제거하여 도시하고 있다. 프레스 성형기는 고정판(10)이 바닥면상에 고정되어 있고, 고정판에 세워진 지주(20)에 의해 상부 지지판(30)이 보유되어 있다. 고정판(10)과 상부 지지판(30) 사이에 지주(20)를 따라 왕복 이동할 수 있는 가압판(40)이 설치되어, 가압판과 고정판 사이에 성형 공간이 형성된다. 이 성형 공간에서는, 고정판상에 프레스용 고정 금형(하형; 81)과 가압판의 하면에 고정 금형에 대응하는 가동 금형(상형; 82)이 설치되어, 이들 양 금형 사이에 예를 들면 피성형판을 넣어 성형하도록 되어 있다. 가압판(40)은 그 주변부 4모서리에서 4개의 지주(20) 각각과 슬라이딩하기 위한 슬라이딩부를 갖고 있다.

상부 지지판(30)에는 구동원(60a, 60b, 60c, 60d, 60e)으로서 서보 모터와 감속 기구를 조합한 구동 장치가 5개 설치되어 있다. 각각의 구동원으로부터 아래 방향으로 연장되어 있는 구동축(61a, 61b, 61c, 61d, 61e)은 기준 플레이트(70)에 열린 통과 구멍(71a, 71b ……, 71e)을 통과하여 가압판(40)의 상면에서 각각의 결합부(62a, 62b, ……62e)와 결합하고 있다. 각각의 결합부가 가압판에 가압을 가하는 가압점으로 되어 있다. 구동축에는 예를 들면 볼 나사가 배치되어 회전을 상하 이동으로 변환하도록 되어 있고, 서보 모터의 회전에 의해 가압판을 상하 이동한다. 각각의 구동원과 구동축과 결합부로 구동 장치를 구성하고 있다.

복수의 구동축(61a, 61b, 61c, 61d, 61e)에 의한 가압판으로의 가압 압력이 가압판상에 균등하게 분포하도록 가압점이 가압판상에 배치되는 것이 바람직하다. 3개 이상의 복수의 가압점 중 적어도 1개의 가압점은 다른 가압점의 사이에 있거나 혹은 다른 가압점으로 둘러싸여 설치되어 있다. 적합하게는, 복수의 가압점 중 어느 2개의 가압점 사이도 실질적으로 같은 거리로 되어 있는 것이 바람직하다. 또한, 이들 구동원은 서로 같은 크기의 가압 압력을 발생시키는, 즉 출력이 같은 것이 바람직하다.

각각의 결합부(62a, 62b, 62c, 62d)는 도 2의 평면도로부터 분명한 바와 같이 가압판(40)과 지주와의 슬라이딩부에 가까운 가압판의 주변부에 설치되어, 성형 공간의 성형 영역을 둘러싸고 있다. 따라서, 각각의 결합부(62a, 62b, 62c, 62d)가 주변 가압점으로 되어 있다. 4개의 결합부(62a, 62b, 62c, 62d)로 둘러싸여 있는 결합부(62e)가 성형 영역의 거의 중앙을 가압하도록 가압판의 거의 중앙에 설치되어 있다. 따라서, 결합부(62e)가 중앙 가압점으로 되어 있다. 주위에 있는 4개의 결합부(62a, 62b, 62c, 62d)는 가압판(40)에 고정되어 있고, 구동축과 가압판 사이의 유극은 기계 부품간의 간극으로부터 발생하는 것만으로 극히 작은 것으로 되어 있다. 그러나, 중앙에 설치되어 있는 결합부(62e)는 가압판과의 사이에 가압판의 휘어짐이 없을 때에는 갭을, 바람직하게는 0.01 내지 0.2mm의 갭을 갖는다. 성형이 진행되면 가압판으로의 반력이 커져, 가압판(40)이 위로 구부러지기 때문에, 구동축(61e)의 힘이 가압판에 걸릴 가능성이 있다. 도 3에는 결합부(62e)와 가압판(40)을 확대한 부분도가 도시되어 있다. 이 도면에서, 가압판(40) 상면에 2개의 핀(65)이 설치되며, 핀 위쪽의 반이 가압판으로부터 나와 있다. 결합부(62e)의 블록은, 그곳에 열린 구멍(66)에 핀(65)이 삽입되어, 핀에 대하여 상하 이동할 수 있도록 되어 있다. 구동축(61e)이 가압판(40)을 누르고 있지 않은 상태에서는 결합부(62e)의 바닥면과 가압판(40)의 상면 사이에 0.01 내지 0.2mm의 갭(δ)이 형성된다. 만약 가압판(40)이 휘어지면 갭이 작아지고, 가압판이 더욱 휘어지면 결합부(62e)의 바닥면에 가압판(40)이 닿는다. 이와 같이 상기 갭은 유극으로서 작용한다.

그리고, 각각의 결합부(62a, 62b, 62c, 62d, 62e) 근처에는 각각 변위 측정 수단(50a, 50b, 50c, 50d, 50e)이 설치되어 있다. 변위 측정 수단(50a, 50b, 50c, 50d, 50e)은 자기 눈금이 붙은 자기 스케일과, 그 자기 스케일에 대하여 작은 갭을 갖고 대향 설치된 자기 헤드 등의 자기 센서를 갖는 것을 사용할 수 있다. 자기 스케일에 대하여, 자기 센서를 상대 이동시킴으로써 그의 절대 위치 및 변위 속도 등을 측정할 수 있다. 이러한 변위 측정 수단은 리니어 자기 인코더로서 당업자에게 잘 알려져 있는 것이기 때문에 더 이상의 설명은 생략한다. 변위 측정 수단으로서는 광 혹은 음파에 의해 위치를 측정하는 것을 사용할 수도 있다.

변위 측정 수단(50a, 50b, 50c, 50d, 50e)의 자기 스케일(51a, 51b, ……, 51e)은 기준 플레이트(70)에 설치되고, 변위 측정 수단의 자기 센서(52a, 52b, ……, 52e)는 각각의 결합부(62a, 62b, 62c, 62d, 62e)에 설치된 지주로 지지되어 있다. 여기서 기준 플레이트(70)는 가압판(40)의 위치에 관계 없이 같은 위치에 보유된다. 그 때문에, 가압판(40)이 구동원(60a, 60b, 60c, 60d, 60e)의 작용에 의해 구동될 때, 변위 측정 수단(50a, 50b, 50c, 50d, 50e)에 의해 각각의 결합부의 변위를 측정할 수 있다.

또한, 가압판(40)의 거의 중앙의 결합부(62e)에 설치되어 있는 변위 측정 수단(50e)은 결합부(62e)와 가압판 사이의 유극이 크기 때문에, 가압판의 변위를 측정하는 것이 아니라 결합부(62e)의 변위를 측정하는 것이 된다. 결합부(62e) 근처에 다른 변위 측정 수단(50e')을 도 3에 2점 파선으로 도시하는 바와 같이 가압판(40)상에 설치해 두고, 그 가압점 근처에 있어서의 가압판의 변위를 측정할 수 있다. 이들 2개의 변위 측정 수단(50e와 50e') 사이의 측정치차는 결합부(62e)가 있는 가압점 근처에서 결합부(62e)와 가압판과의 갭이 된다.

기준 플레이트(70)는 도 1에서는 상부 지지판(30) 아래에 갭을 두고 설치되고, 지주(20) 사이에 걸쳐 고정됨과 동시에, 각각의 구동축(61a, 61b, ……, 61e)이 통과되고 있는 부분에는 충분히 여유가 있는 직경을 갖는 통과 구멍(71a, 71b …… 71e)이 제공되어, 구동축 및 가압판의 변형에 의해 기준 플레이트는 영향을 받지 않도록 되어 있다. 이것은 공작물 형태에 따라서, 상부 지지판(30)과 가압판(40)은 성형 진행과 함께 도 1에 2점 파선으로 도시하는 바와 같이 변형을 받는 일이 있지만, 기준 플레이트(70)는 양측 지주(20)로 지지되어 있을 뿐이기 때문에, 기준 플레이트는 가압판 및 상부 지지판의 변형과는 독립하여 기준 위치를 유지하고 있다.

기준 플레이트(70)는 이 실시예에서는 지주(20)로 지지되고 있지만, 지주(20)의 신장 영향을 피할 필요가 있는 경우에는 하부 지지대 혹은 고정판에 다른 지주를 설치하여 그 지주로 기준 플레이트를 지지하도록 할 수 있다.

프레스 성형기의 제어 계통도를 도 4에 도시하고 있다. 성형하기 전에, 미리 입력 수단(91)으로부터 제어 수단(92)에 예를 들면 성형하는 품명이나 성형 압력, 성형 시간 등을 필요에 따라서 입력한다. 제어 수단(92)은 CPU를 가지며, 제어 수단(92)으로부터 인터페이스(94)를 통해 구동 신호가 구동원(60a, 60b, 60c, 60d, 60e)에 보내져, 각각의 구동원을 구동하여 성형한다. 변위 측정 수단(50a, 50b, 50c, 50d, 50e)으로부터 가압판의 변위 신호가 제어 수단(92)에 보내진다.

시행 단계에서의 성형시에, 성형 진행과 함께 가압판에 작용하는 힘이 변화한다. 그 변화에 따라 구동원(60a, 60b, 60c, 60d, 60e)에 대한 부하가 변한다. 각각의 구동원에 대응하는 가동 금형의 각각의 부위와 고정 금형과의 위치 관계가 균일하지 않게 된다. 큰 부하가 작용하는 구동원에서는 프레스 성형기의 변형, 특히 가압판의 휘어짐이나 지주 등에 신장이 생김과 동시에, 서보 모터와 같은 교류 모터에서는 회전자의 회전 지연이 커져 가압판(40)을 밀어내리는 하강 속도가 느려진다. 다른 구동원에서는 상대적으로 하강 속도가 빨라진다. 그 진행과 지연을 변위 측정 수단(50a, 50b, 50c, 50d, 50e, 50e')으로 측정하여 그것들을 제어 수단(92)으로 보내어, 변위 측정 수단{50a, 50b, 50c, 50d, 50e, (50e')}의 변위가 소정값이 되도록, 즉 결합부의 부위에서의 가압판이 예를 들면 수평이 되도록 구동원(60a, 60b, 60c, 60d, 60e)으로의 구동 신호의 주파수를 조정한다.

이와 같이, 어떤 공작물을 성형할 때, 복수의 조작 단계마다 각각의 구동원으로 공급한 구동 신호의 주파수를 포함하는 제어 데이터를 제어 수단으로부터 기억 장치에 저장하도록 한다. 여기서 말하는 복수의 조작 단계로서는, 프레스 성형을 개시하였을 때로부터의 경과 시간, 가압판의 하강 거리 혹은 프레스 성형을 개시하였을 때로부터의 성형 조작 순서 등으로 수행할 수 있다. 예를 들면 가압판을 하강시켜 가동 금형이 피성형판을 가압하기 시작하기까지의 시간 혹은 가압하기 시작하기까지의 이동 거리를 제 1 조작 단계로 하고, 그 후 성형이 시작되면 제어 데이터의 변화가 크기 때문에, 미소한 경과 시간마다 혹은 하강 거리마다(미소 변위마다)를 각각의 성형 조작 단계로 한다.

다음으로, 상기 성형시의 제어를 설명한다. 이 때 각각의 구동원으로 구동 신호가 공급되고, 가압판이 하강하여 성형을 개시한다. 가동 금형(82)이 피성형판을 고정 금형(81)과의 사이에 삽입하여 금형이 가장 나와 있는 부분에 접촉하여 피성형판을 성형하기 시작하면 그 반력이 가압판에 걸려 온다. 각각의 구동원에 공급되어 있는 구동 신호의 주파수를 같다고 할 경우, 반력이 걸리기 시작하면 구동원으로의 부하가 걸리는 상황이 불균일해져 오기 때문에, 부하가 많이 걸려 있는 구동원은 보다 큰 저항을 받아 하강 변위 속도가 지연하려는 경향을 갖는다. 반대로, 부하가 적은 부분에 있는 구동원에 대응하는 가압판의 가압점은 그 하강 변위 속도가 변하지 않거나, 상대적으로 변위가 증가하는 일도 있다. 이러한 변위를 가압판의 각각의 가압점 근처에 있는 변위 측정 수단이 측정하여, 그 측정치를 제어 수단(92)으로 되돌리고, 제어 수단(92)에서는 가압판을 실질상 수평으로 되돌리도록 각각의 구동원에 공급하는 구동 신호의 주파수를 조정한다. 이 조정된 구동 신호를 상기 조작 단계마다의 변위 혹은 시간과 함께 각각의 구동원 대응으로 기억 장치(93)에 기억한다.

도 5에는 가압판의 가압점 근처의 위치 변화를 세로축으로 하고, 성형 시간을 가로축으로 한 설명도를 도시하고 있다. 이 도면에서 도 5a는 주변 가압점으로서 결합부(62b) 근처의 변위를 도시하고, 도 5b는 중앙 가압점으로서 결합부(62e) 근처의 변위를 도시한다. 그리고 성형 개시시를 S로 표시하고, 성형 종료를 F로 표시하고 있다. S와 F를 연결하는 파선은 임의의(이 파선이 직선일 필요는 없고, 임의의 곡선이면 된다.) 성형선(지령값)으로서, 근사적으로 가압판 전체가 하강하는 지령값에 대응하는 성형선이라 생각할 수 있다. 도 5a에 변위 측정 수단(50b)에서의 측정값을 굵은 선으로 도시한다. 부하가 걸리기까지 가압판은 수평으로 하강하여 가기 때문에 S에서 A까지는 예를 들면 직선으로 되어 있다. A 부분으로부터 큰 부하가 걸리기 시작하여, 구동원은 큰 저항을 받아 부하가 걸린 가압점 부근의 가압판이 변형하거나 또는 변위의 시간 지연이 발생하고, 다른 부분보다도 고정 금형과의 거리가 상대적으로 커진다. 그 때문에, 어느 경과 시간당 예정된 이상 성형선으로부터 △ZAb만큼 진행이 늦어진다. 이 변위의 지연을 가압판의 가압점 근처에 있는 변위 측정 수단(50b)이 측정하고, 그 측정값을 제어 수단(92)에 보내어 제어 수단(92)에서는 가압판을 소망의 변위로 하도록 구동원(60b)에 공급하는 구동 신호의 주파수를 다른 구동원으로 보내는 것보다도 높게 한다. 그것을 반복하여, 예를 들면 B에서 가압판 주위에 있는 다른 가압점에서의 변위와 같아지도록 한다.

도 5a에서 B를 지나가면 구동원(60b) 부분에 걸리는 부하가 작아진다. 따라서, 어느 경과 시간당 이상 성형선으로부터 △ZBb만큼 진행이 빨라진다. 따라서, 제어 수단(92)으로부터 가압판을 소망의 변위로 하도록 구동원(60b)에 보내는 구동 신호의 주파수를 그만큼 작게 한다. 이러한 조정을 반복하여 성형 종료(F)까지 진행한다. 가압판 주변에 있는 다른 구동원(60a, 60c, 60d)에 대해서도 같은 제어를 행함으로써, 정식 성형 가공시에 가압판 전체를 소망의 변위 위치에 유지하면서 성형할 수 있다. 그 결과, 성형 동안 가압판에 회전 모멘트가 발생하지 않도록 할 수 있다.

가압판의 중앙 가압점의 변위 시간에 대한 변화를 도 5b에, 도 5a와 동일하게 도시하고 있다. 부하가 걸리기까지는 구동원(60e) 근처의 가압판상의 변위가 주변부에 있는 가압판(60b)에 있어서의 변위와 동일하게 추이한다. 결합부(62e)는 가압판과의 사이에 갭(δ) 즉 유극을 갖고 있기 때문에, 결합부의 변위는 동일 도면상에 S에서 A를 뺀 가는 실선과 같이 가압점의 변위보다도 간격(δ)만큼 위에 있다. 즉 그만큼 변위가 작아진다. 그 후도 부하가 작은 상태가 계속되면 S에서 A를 뺀 가는 실선을 연장한 가는 파선으로 도시될 성형선상을 진행한다. 결합부(62e)의 변위는 결합부(62e)에 설치한 변위 측정 수단(50e)으로 측정한다.

본 도면에서는 가압판상의 변위를 굵은 실선으로 도시하고 있다. 가압판상의 변위는 S'에서 A'까지 진행하며, 그 후에도 부하가 작은 상태가 계속되면 S'에서 A'로의 직선을 연장한 파선으로 도시하고 있는 가압점의 예정된 성형선상을 진행한다. 그러나, A'로부터 큰 부하가 걸린다. 그 부하의 크기는 주변부의 가압점에 걸리는 부하보다도 커지는 일도 있다. 부하 때문에 가압판상의 변위는 A'로부터 지연된다. 가압판의 변위 지연 혹은 중앙 가압점에서의 휜 량이 커져, 그 예정 성형선으로부터의 지연이 δ를 넘으면 가압판이 결합부(62e)의 바닥에 이르기 때문에, A에서 가는 실선과 교차하여 구동원(60e)에 의한 압력이 힘을 발휘하면서 그 이후는 결합부(62e)의 지연과 같은 지연을 가지며, 결합부(62e)에 달라붙은 상태에서 진행한다. 결합부(62e)의 예정 성형선으로부터 어느 경과 시간당 △ZAe만큼의 지연이 생긴다. 이와 같은 지연을 되돌리기 위해 구동원(60e)에 공급되는 구동 신호의 주파수를 높게 한다. 부하가 감소하여 중앙 가압점의 지연 혹은 굴곡량이 작아지면 구동원(60e) 근처의 가압판상의 변위는 상술한 유극량을 유지하게 된다. 이러한 상황을 반복하여 수행한다.

이상에서 서술한 바와 같이, 결합부(62e)의 예정 성형선으로부터의 결합부(62e)의 지연(△ZAe)은 가압판상의 가압점의 이상 성형선으로부터의 결합부(62e)의 지연(△ZAe')보다도 δ만큼 작게 되어 있다.

도 5a에 도시된 도면의 경우, B나 C 사이에서는 결합부(62b)의 부하가 작게 되어 있고, 일반적으로는 도 5b 도시와 같이, 중앙의 결합부(62e)에서는 상술한 δ를 유지하면서 가압판 주변의 다른 결합부(62b, 62c, 62d) 등을 쫓도록 하강하여 간다. 그러나, 경우에 따라서는, C의 최초 시기에 도시하고 있는 바와 같이, 결합부(62b)에서 도 5a에 도시하는 바와 같이 부하가 가벼워져 그 지연(△ZCb)이 작을 때에도 중앙의 결합부(62e)에서 부하가 걸려 상기 유극량보다도 큰 지연(△ZCe)이 생겨, 구동원(60e)이 가압력을 발휘하는 일도 있다.

최하사점인 F에 이른 최초의 위치에서 구동원(60e)에 대응하는 가압점에 가압력이 걸려, 상기 유극량을 0으로 하도록 작용한다.

상술한 유극량(6)이 존재하지 않을 경우에는, 도 5b에 도시된 중앙의 결합부(62e)에서도 도시한 지연(△ZAe')을 보정하는 가압력을 발휘하도록 제어할 필요가 생겨, 중앙의 결합부(62e)에 가압력을 주는 구동원(60e)에서 원하지 않는 오버 로드가 발생하여 전체 제어가 로크하는 일이 발생한다. 그러나, 상술한 바와 같이 유극량(δ)이 주어지면, 도시한 지연(△ZAe)을 보정하는 가압력을 발휘시키는 것 만으로 충분하며, 전체 제어가 로크하여버릴 가능성이 대폭 감소한다.

상기한 실시예에서 결합부(62e)와 가압판(40) 사이의 갭(δ)을 0.01 내지 0.2mm로 하여 설명하였다. 결합부 근처에서 가압판의 변위를 측정하여 그들 수평을 유지하도록 제어하였을 때, 중앙 가압점 부분은 주변 가압점보다도 갭(δ)만큼 위로 구부러지게 된다. 따라서, 이 갭(d)의 크기는 가압판이 휘는 량으로서 허용할 수 있는 값으로 하는 것이 좋다. 프레스 성형기의 각각의 부위에 의한 부적합함이 없고, 공작물의 정밀도도 충분히 나올 수 있는 휘어짐은 통상 0.01 내지 0.2mm이기 때문에 갭(δ)을 그 값으로 하고 있다.

중앙 가압점 부분에서 가압판의 휘는 량이 커져도 문제가 없는 경우에는, 주변 가압점끼리만이 소망의 변위 위치, 예를 들면 수평으로 유지되도록 제어하는 것도 가능하다.

이상과 같은 보정이 반복하여 수행된 결과, 정식 성형 가공을 실행할 수 있는 데이터를 얻을 수 있다.

이러한 정식 성형 가공을 실행할 수 있는 데이터가 각각 복수의 구동원마다 얻어진 후에는, 정식 성형 가공에 있어서 각각의 구동원마다 먼저 얻어지는 데이터(구동원의 주파수를 지시하고 있다)가 공급된다. 그리고 각각의 구동원은 각각 서로 독립되게 상기 데이터에 대응한 가압력을 발생한다. 즉, 도 5a나 도 5b에 도시하는 S에서 F를 향하도록 구동이 행하여져 간다.

다시 말하면, 정식 성형 가공에 있어서는, 「각각의 구동원 상호간의 구동 상황을 체크하여 피드백 제어를 하는」 일 없이 가공이 행하여진다. 또한, 피드백 제어를 할 시간적 여유는 없다.

이상 상세하게 설명한 바와 같이, 본 발명의 프레스 성형기에서는 가장 큰 부하가 걸리는 중앙에 있는 구동원의 오버 로드를 피할 수 있음과 동시에, 프레스 성형 진행시에 가압판(가동 금형)을 고정판(고정 금형)에 대해 항상 소망의 위치 관계로 유지할 수 있다.

Claims

고정판과,

상기 고정판에 대향하여 왕복 동작을 할 수 있고, 고정판과의 사이에 성형 공간을 갖는 가압판과,

상기 가압판상에 분포된 3개 이상의 복수의 가압점 각각에서 가압판과 결합하여 상기 가압판을 가압하는 구동축과,

상기 구동축 각각을 구동하는 구동원과,

상기 각각의 구동원을 독립하여 구동 제어하는 제어 수단과,

상기 가압점 각각의 근방에서 상기 가압판의 위치 변위를 측정하기 위한 변위 측정 수단을 갖는 프레스 성형기로서,

상기 가압판상에서, 상기 복수의 가압점들 중 적어도 1개의 가압점(이하 「중앙 가압점」이라고 한다)은 다른 복수의 가압점들 사이에 또는 다른 복수의 가압점(이하 「주변 가압점」이라고 한다)으로 둘러싸여 설치되고,

상기 적어도 1개의 중앙 가압점에서 상기 가압판과 결합하고 있는 구동축은 그의 구동축과 가압판 사이의 유극이 상기 복수의 주변 가압점 각각에서 상기 가압판과 결합하고 있는 상기 구동축과 상기 가압판 사이의 유극보다 크게 됨과 동시에,

상기 제어 수단은 성형 조작 동안의 복수의 조작 단계마다 상기 변위 측정 수단을 사용하여 측정된 각각의 가압점 근방의 위치 변위에 따라서, 상기 가압판 전체를 소망의 변위 위치에 유지하도록 각각의 구동원에 공급되는 구동 신호를 조정하고, 조정된 구동 신호를 각각의 단계마다 각각의 구동원에 공급하고, 상기 구동원을 개별로 구동하는 수단을 구비하는 프레스 성형기.
제 1 항에 있어서, 상기 적어도 1개의 중앙 가압점에서 가압판과 결합하고 있는 구동축은 그 구동축과 가압판 사이의 유극이 0.01 내지 0.2mm인 것을 특징으로 하는 프레스 성형기.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 제어 수단은 성형 조작 동안의 복수의 조작 단계마다 상기 변위 측정 수단을 사용하여 측정된 적어도 상기 복수의 주변 가압점 각각의 근방의 위치 변위에 따라서, 상기 복수의 주변 가압점 근방을 소망의 변위 위치에 유지하도록 상기 복수의 주변 가압점에 대응하는 각각의 구동원에 공급하는 구동 신호를 조정하고, 조정된 구동 신호를 각각의 단계마다 각각의 구동원에 공급하고, 상기 구동원을 개별로 구동하는 수단을 구비하는 프레스 성형기.
제 3 항에 있어서, 상기 제어 수단은 성형 조작 동안의 복수의 조작 단계마다 상기 변위 측정 수단을 사용하여 측정된 적어도 상기 복수의 주변 가압점 각각의 근방의 위치 변위에 따라서, 상기 복수의 주변 가압점 근방을 서로 수평으로 유지하도록 상기 복수의 주변 가압점에 대응하는 각각의 구동원에 공급하는 구동 신호를 조정하고, 조정한 구동 신호를 각각의 단계마다 각각의 구동원에 공급하고, 상기 구동원을 개별로 구동하는 수단을 구비하고 있는 프레스 성형기.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 제어 수단은 성형 조작 동안의 복수의 조작 단계마다 상기 변위 측정 수단을 사용하여 측정된 각각의 가압점 근방의 위치 변위에 따라서, 상기 복수의 주변 가압점 근방을 소망의 변위 위치에 유지하는 동시에 상기 적어도 1개의 중앙 가압점 근방을 상기 소망의 변위 위치로부터 소정값 내로 유지하도록 각각의 구동원에 공급하는 구동 신호를 조정하고, 조정된 구동 신호를 각각의 단계마다 각각의 구동원에 공급하고, 상기 구동원을 개별로 구동하는 수단을 구비하는 프레스 성형기.
제 5 항에 있어서, 상기 제어 수단은 성형 조작 동안의 복수의 조작 단계마다 상기 변위 측정 수단을 사용하여 측정된 각각의 가압점 근방의 위치 변위에 따라서, 상기 복수의 주변 가압점 근방을 서로 수평의 변위 위치에 유지하는 동시에 상기 적어도 1개의 중앙 가압점 근방을 상기 수평으로 되어 있는 변위 위치로부터 소정값 내로 유지하도록, 각각의 구동원에 공급하는 구동 신호를 조정하고, 조정된 구동 신호를 각각의 단계마다 각각의 구동원에 공급하고, 상기 구동원을 개별로 구동하는 수단을 구비하는 프레스 성형기.