KR100856120B1 - 프레스 컨트롤러 - Google Patents

Abstract

본 발명은 프레스의 작동을 제어하는 컨트롤러에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 금형의 상형이 하강하여 금형의 하형을 가압하는 힘인 유압관에 흐르는 오일의 유압을 감지하는 로드셀과, 로드셀에서 감지된 유압을 연산하여 톤수로 변환하는 연산부와, 연산부에서 연산된 톤수를 사용자가 인지할 수 있도록 표시하는 톤수표시부를 구비한 컨트롤러에 관한 것이고, 또한, 거리감지센서에 의해 금형의 상형이 최대로 하강한 하사점을 검출하는 하사점검출부를 구비한 컨트롤러에 관한 것이다.

본 발명의 프레스 컨트롤러는 오일이 흐르는 유압관에 설치되어 금형의 상형이 하강함에 따라 실린더에서 상기 유압관으로 토출되어 흐르는 오일의 유압변화를 감지하는 로드셀; 금형의 상형이 하강하여 금형의 하형을 가압하는 힘을 톤수로 표시하는 톤수표시부; 상기 로드셀에서 전송되는 유압을 연산하여 톤수로 변환하는 연산부; 외부명령 입력을 위한 다수의 버튼으로 구성된 명령입력부; 상기 명령입력부로부터 입력되는 명령신호에 따라 프레스를 구동시키고, 상기 연산부로부터 입력되는 톤수를 상기 톤수표시부에 표시하고, 이 톤수가 일정범위를 벗어나는 경우 프레스의 구동을 중지시키는 마이컴;을 포함하여 이루어진다.

프레스, 유압, 톤수, 마이컴, 연산부, 하사점

Description

프레스 컨트롤러{CONTROLLER FOR PRESS DEVICE}

도 1 은 프레스의 요부 단면도.

도 2 는 본 발명에 따른 컨트롤러의 블록도.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

10 : 마이컴 21 : 로드셀

22 : AD컨버터 23 : 계산부

24 : 연산부 25 : 메모리

31 : 거리감지센서 32 : 하사점검출부

41 : 터치센서 42 : 미스피드검출부

51 : 명령입력부 52 : 설정부

61 : 톤수표시부 62 : 에러표시부

64 : 하사점표시부 65 : 작업횟수표시부

본 발명은 프레스의 작동을 제어하는 컨트롤러에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 금형의 상형이 하강하여 금형의 하형을 가압하는 힘인 유압관에 흐르는 오일의 유압을 감지하는 로드셀과, 로드셀에서 감지된 유압을 연산하여 톤수로 변환하는 연산부와, 연산부에서 연산된 톤수를 사용자가 인지할 수 있도록 표시하는 톤수표시부를 구비한 컨트롤러에 관한 것이고,

또한, 거리감지센서에 의해 금형의 상형이 최대로 하강한 하사점을 검출하는 하사점검출부를 구비한 컨트롤러에 관한 것이다.

프레스 기계는 모터의 구동력을 전달받아 승하강되는 슬라이드에 결합되어 있는 금형의 상형이 하강하여 금형의 하형 상부에 투입되어 있는 자재를 가압하여 희망하는 모양과 치수로 자재를 압축절곡 및 절단시키는 장치이다.

이러한 프레스는 금형의 상형을 하강시키는 힘의 조절이 중요하다. 상형이 하강되는 힘이 약하면 자재가 희망하는 모양과 치수로 성형되지 아니하고, 상형이 하강되는 힘이 강하면 자재가 오버되어 성형될 뿐만 아니라 금형(상형 및 하형)이 파손되고 그 힘이 지나치면 슬라이드 및 모터에 손상이 발생되기도 한다.

이러한 문제를 해결하기 위해 프레스에는 통상 컨트롤러가 구비되어 상형이 하형을 가압하는 힘이 일정범위를 벗어나지 않도록 제어한다. 이에 대한 종래기술로 등록특허 제473127호 "프레스 기계"가 공지되어 있다.

상기 종래기술은 오일이 흐르는 유압관의 단부에 구비되어 오일의 흐름에 의해 움직이는 레버와, 상기 레버의 움직임에 의해 유압을 감지하는 압력감지센서와, 상기 압력감지센서로부터 전해지는 압력이 기준치보다 크면 프레스의 구동을 중지시키고 조작부를 통해 에러표시를 하는 마이크로컴퓨터를 포함하여 이루어진다.

상기 종래기술은 유압관에 흐르는 오일의 유압측정이 오일의 흐름에 의해 이송되는 레버와, 이송된 레버가 가압판을 가압하는 힘에 유압을 측정하는 압력감지센서에 의해 이루어지므로, 측정된 유압값의 정확도가 떨어진다. 다시 말해 유압관에 흐르는 유압을 직접 측정하는 것이 아니라 레버를 통해 간접적으로 측정하므로 정확도가 떨어진다.

그리고 상기 종래기술은 작업 중에는 금형 상형이 적정한 힘으로 하형을 가압하는지 알 수가 없다. 즉, 상형이 하강하여 하형을 가압하는 힘을 표시하는 표시수단이 없으므로 작업자는 가압하는 힘이 약하여 덜 가공된 자재가 배출되거나, 가압하는 힘이 강해 프레스가 강제로 중지되어야만 알 수 있게 된다.

그리고 상기 종래기술은 금형의 상형이 하형을 가압하는 힘의 크기를 직접적으로 알 수 없으므로 가공하는 품목이 교체되는 경우에 그 때마다 가압하는 힘의 적정범위(상한치와 하한치)를 설정하기 위해 자재를 상형과 하형 사이에 투입하여 성형하는 테스트를 수십 수백 번 수행해야 하는 불편이 있다.

그리고 가공된 자재의 불량률을 감소시키고, 금형, 슬라이드, 모터 등의 파손을 방지하기 위하여는,

상형이 하형을 가압하는 힘이 적정범위 내이어야 할 뿐만 아니라,

상형이 최대로 하강하는 지점, 즉 하사점이 일정하게 유지되어야 한다.

이와 같이 상형이 최초 설정된 하사점을 벗어나는지 여부를 검출하는 종래기술로 등록특허 제473127호 "프레스 기계", 공개특허 제2006-117547호 "프레스 기계의 슬라이드 제어장치"가 공개되었다.

상기 종래기술은 모터와 슬라이드를 연결하는 크랭크축(구동축)의 회전각도를 검출하여 상형이 최대로 하강한 지점(즉, 상형과 하형의 최소간격)을 측정하고 있다.

상기 종래기술은 크랭크축이 회전한 각도는 상형이 승하강되어 이동된 거리에 비례함을 이용하여 상형의 위치를 측정하는데,

이 방식은 프레스의 반복적인 구동에 의해 상형 또는 하형이 마모되거나, 크랭크축이 모터축에 결합된 위치가 약간씩 변경되는 일이 발생되어 금형의 상형과 하형간의 최소 간격이 지속적으로 정확히 측정되지 않는다.

본 발명은 상기한 종래의 제반 문제점을 해소하기 위해 안출된 것으로서, 상형이 하형을 가압하는 힘을 대표하는 유압관에 흐르는 오일의 유압을 로드셀을 이용하여 직접적으로 측정하여 정확도를 높이고, 측정되는 유압을 톤수로 변환하여 사용자에게 표시하고, 초기에 측정되는 유압과 톤수의 관계를 메모리에 저장하여 둠으로서 가공하는 품목이 변경되어도 그때마다 가압하는 적정범위를 설정하기 위 해 테스트를 해야하는 번거로움이 없고,

상형의 하사점, 즉 상형과 하형의 최소 간격을 거리감지센서를 이용하여 직접적으로 검출하여 정확도를 높이고,

가공성형되는 제품의 불량률을 줄이고, 금형과 모터 등의 파손을 방지할 수 있는 프레스 컨트롤러를 제공함을 목적으로 한다.

이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 프레스 컨트롤러는

오일이 흐르는 유압관에 설치되어 금형의 상형이 하강함에 따라 실린더에서 상기 유압관으로 토출되어 흐르는 오일의 유압변화를 감지하는 로드셀;

금형의 상형이 하강하여 금형의 하형을 가압하는 힘을 톤수로 표시하는 톤수표시부;

상기 로드셀에서 전송되는 유압을 연산하여 톤수로 변환하는 연산부;

외부명령 입력을 위한 다수의 버튼으로 구성된 명령입력부;

상기 명령입력부로부터 입력되는 명령신호에 따라 프레스를 구동시키고, 상기 연산부로부터 입력되는 톤수를 상기 톤수표시부에 표시하고, 이 톤수가 일정범위를 벗어나는 경우 프레스의 구동을 중지시키는 마이컴;을 포함하여 이루어진다.

그리고 프레스의 이상(error) 유무를 표시하는 에러표시부;를 더 포함하고,

상기 마이컴은 프레스를 구성하는 각종 구성요소로부터 신호를 받아 이상 유 무를 판단하고, 이상이 있는 것으로 판단되는 경우 상기 에러표시부를 통해 이상 상태를 코드로 표시하고, 프레스의 구동을 중지시키는 것을 특징으로 하고,

금형의 하형에 장착되어 금형의 상형과 하형의 간격을 감지하는 거리감지센서;

상기 거리감지센서에서 전송되는 신호에 의해 하강하는 금형 상형의 하사점을 검출하여 상기 마이컴으로 전송하는 하사점검출부;

상기 마이컴으로부터 하사점을 전송받아 표시하는 하사점표시부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하고,

상기 연산부에는 유압을 톤수로 변환하는 기준값이 되는 유압-톤수 관계값이 저장되는 메모리가 연결되어 있고,

상기 로드셀은 상기 유압관을 흐르는 오일의 유압크기 변화에 따라 변하는 전류를 출력하고,

상기 연산부는 상기 로드셀로부터 입력되는 아날로그의 전류값을 디지털의 전압값으로 변환하는 AD컨버터와, 상기 AD컨버터로부터 입력되는 전압값 중 최고값 및 상기 메모리에 저장되어 있는 유압-톤수 관계값을 기설정되어 있는 연산식에 대입하여 톤수를 계산하는 계산부를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.

이하 첨부된 도면을 참고하여 본 발명을 상세히 설명하도록 한다.

도1은 프레스에서 로드셀 및 거리감지센서가 장착된 위치를 설명하기 위한 프레스의 요부 다면도로서,

도면에서 보는 바와 같이 금형의 하형(1)이 프레임(F)의 하부측에 고정되어 있고, 금형의 상형(2)은 하형(1)의 상부에 배치되어 있으며 슬라이드(3)에 결합되어 상하로 승하강된다.

그리고 오일이 채워져 있는 실린더(4)는 상형(2)이 하강하여 하형(1)을 가압하면 오일을 유압관(5)으로 토출시키게 된다.

상기 로드셀(21)은 오일이 토출되어 흐르는 유압관(5) 상에 장착되어 오일의 유압변화를 감지한다. 보다 구체적으로는 유압관(5)에 흐르는 오일의 속도(유압에 비례)에 따라 저항값이 변하고, 저항값에 따라 흐르는 전류의 세기가 변하여 오일의 유압을 감지한다.

상기 거리감지센서(31)는 하형(1)의 상부 또는 측면에 장착되어 상형(2)과 하형(1)의 간격을 감지한다. 상기 거리감지센서(31)의 예로는,

상형(2)이 하강하여 하형(1)에 가까워짐에 따라 주파수의 크기가 작아지는(또는 커지는) 전류가 발생되고, 이 전류의 주파수를 검출하여 상형(2)과 하형(1)의 간격을 검출하는 센서나,

빛을 발산하고 발산되어 상형(2)에서 반사되는 빛을 수광함으로서 상형(2)과 하형(1)의 간격을 감지하는 광센서가 있다.

거리감지센서(31)는 우발적인 외부충격에 파손되는 것을 방지하기 위해 돌출 되지 않도록 하형(1) 상부에 매립되고, 하형(1)에 투입되는 자재에 의해 차단되지 않도록 하형(1)의 테두리에 장착되거나, 하형(1)의 측면에 장착된다.

도2는 본 발명에 따른 프레스 컨트롤러의 블록구성도로서,

우선, 컨트롤러를 전체적으로 제어하는 마이컴(10)이 있고, 상기 마이컴(10)에는 사용자 조작을 위한 명령입력부(51)와 설정부(52)가 연결된다.

상기 명령입력부(51)는 사용자가 프레스를 구동시키기 위한 다수의 버튼으로 이루어진다. 그 예로는 전원을 공급 또는 차단하는 전원버튼, 프레스를 구동시키는 스타트버튼, 프레스 구동을 중지시키는 스탑버튼 등이다.

상기 설정부(52)는 프레스 구동과 관련된 각종 수치나 조건을 설정하기 위한 것으로서, 숫자버튼, 메뉴버튼, 선택버튼 등으로 구성되며, 사용자가 설정조건을 확인할 수 있는 표시창(53)과 연계되어 있다.

설정부(52)를 통해 설정되는 수치(조건)의 예로는 자재 가공횟수(작업횟수), 금형 상형의 가압톤수, 금형 상형의 가압 톤수의 허용범위(상한치 및 하한치), 상형의 하사점, 하사점의 허용범위, 에러코드 등이다.

상기 연산부(24)는 로드셀(21)로부터 전송받은 유압관에 흐르는 오일의 유압을 연산하여 톤수로 변환하여 마이컴(10)으로 전송한다. 그리고 마이컴(10)은 전송받은 톤수를 톤수표시부(61)에 표시하여 사용자가 직접 상형이 하형을 가압하는 힘을 확인할 수 있도록 한다. 그리고 톤수표시부(61)에 표시되는 톤수는 최근 수회 (예, 5회)를 함께 표시하여 작업자가 톤수가 일정하게 유지되고 있는지를 확인할 수 있도록 하는 것이 바람직하다.

상기 연산부(24)는 로드셀(21)로부터 받은 아날로그의 전류값(유압관에 흐르는 오일의 유압변화)을 디지털의 전압값으로 변환하는 AD컨버터(22)와, 상기 AD컨버터(22)에서 전송되는 전압값 중 최고치와 메모리(25)에 저장되어 있는 유압-톤수 기준값을 가지고 기설정되어 있는 연산식에 대입하여 톤수를 계산하는 계산부(23)로 구성된다.

여기서, 상기 메모리(25)에 저장되어 있는 유압-톤수 기준값은 2개 이상이고, 초기에 사용자가 설정부(52)를 통해 메모리(25)에 저장된다.

사용자는 초기에 상기 기준값을 구하기 위해 별도의 테스트장비를 가지고 수회 반복 실험을 수행한 후 그 평균치를 기준값으로 메모리(25)에 입력한다.

이를 보다 구체적으로 설명하면, 사용자는 프레스를 일정한 힘(상형이 하형을 가압하는 힘)으로 수회 구동시키고, 각 회마다 테스트장비로 상형이 하형을 가압하는 톤수를 추출하고, 각 회마다 연산부(24)의 AD컨버터(22)에서 검출되는 최고치의 전압값을 추출한 후에,

테스트 장비에서 추출되는 톤수의 평균값과, AD컨버터(22)에서 추출되는 전??값의 평균치를 유압-톤수 기준값으로 메모리(25)에 저장한다.

그리고 다시 프레스의 힘을 다르게 하여 수회 구동시켜 또 다른 유압-톤수 기준값을 메모리(25)에 저장한다.

상기 하사점검출부(32)는 거리감지센서(31)로부터 신호를 전송받아 상형과 하형의 간격을 계산하여 마이컴(10)으로 전송한다. 상기 마이컴(10)은 전송받은 하사점을 하사점표시부(64)에 표시하여 사용자가 확인할 수 있도록 하고, 하사점표시부(64) 역시 하사점을 수회 표시하여 사용자가 하사점이 매회 일정하게 유지되는지 확인할 수 있도록 한다.

상기 하사점검출부(32)는 상형의 승하강에 의한 상형과 하형의 간격을 연속하여 감지하고, 상형이 승하강하는 매회 상형과 하형의 간격이 최소화될 때 이를 하사점으로 검출한다.

그리고 상기 마이컴(10)에는 자재의 투입과 배출이 정상적으로 수해되는지를 검출하기 위한 미스피드검출부(42)가 연결되고, 상기 미스피드검출부(42)는 터치센서(41)와 연결된다.

상기 터치센서(41)는 금형의 하형 상부에 투입되는 미가공된 자재의 투입과, 상형이 하강되어 가공된 자재의 하형에서의 배출을 감지하고,

상기 미스피드검출부(42)는 상기 터치센서(41)가 전송하는 신호로부터 자재의 피스피드 여부를 감지한다.

상기 터치센서(41)는 금형의 자재 투입구측에 두개가 일정거리 이격되어 나란히 배치되고, 배출구측에는 하나가 배치된다.

투입구측에 배치된 터치센서는 자재의 휨에나 자재에 이물질이 묻어 있는지 여부를 감지한다. 즉 평행하게 일정거리 이결되어 있는 두 터치센서를 자재가 건드리면 자재는 휘어졌거나 이물질이 묻어 있는 것이다.

배출구측에 배치된 터치센서는 금형에서 가공된 자재가 배출되었는지 여부를 감지한다. 즉, 터치센서를 자재가 건드리지 아니하면 자재는 아직 금형에서 배출되지 않은 것이다.

그리고 상기 마이컴(10)에는 사용자가 설정한 작업횟수와, 상형이 승하강되어 실제 수행된 작업횟수를 표시하는 작업횟수표시부(65)가 연결되어 있고,

프레스의 이상유무를 표시하는 에러표시부(62)가 연결되어 있으며,

프레스에 이상이 발생한 경우 이를 사용자에게 램프나 스피커 등을 통해 사용자에게 알리는 경보수단(63)이 연결되어 있다.

그리고 상기 마이컴(10)은 프레스를 구성하는 각종 구성요소(예; 모터, 휠, 클러치판, 브레이크 등)로부터 신호를 받아 이상유무를 판단하고, 이상이 있는 것으로 판단되면 상기 에러표시부(62)를 통해 이상 상태를 코드별로 표시함과 동시에 프레스의 구동을 중지시킨다.

미스피드검출부(42)로부터 수신되는 신호에 의해 미스피드로 판단되면 에러표시부(62)에 코드 '1'을 표시하고 프레스의 구동을 중지시키고,

연산부(24)로부터 수신되는 신호에 의해 상형이 하형을 가압하는 톤수가 상한치 또는 하한치를 벗어나는 것으로 판단되면 에러표시부(62)에 코드'2'를 표시하 고, 프레스의 구동을 중지시키고,

모터로부터 수신되는 신호에 의해 모터에 과부하가 걸린 것으로 판단되면 에러표시부(62)에 코드 '3'을 표시하고, 프레스의 구동을 중지시킨다. 그리고 프레스의 구동을 중지시킴과 동시에 경수단을 통해 사용자에게 이상이 발생되었음을 알린다.

이상에서 본 발명을 설명함에 있어 첨부된 도면을 참조하여 특정 형상과 구조를 갖는 프레스 컨트롤러에 대해 설명하였으나 본 발명은 당업자에 의하여 다양한 변형 및 변경이 가능하고, 이러한 변형 및 변경은 본 발명의 보호범위에 속하는 것으로 해석되어야 한다.

상기한 바와 같이 본 발명은 유압관에 설치된 로드셀을 이용하여 유압을 정확히 측정하고, 로드셀에서 측정된 유압을 톤수로 변환하고 변환된 톤수를 톤수표시부를 통해 작업자가 인지할 수 있도록 표시하며, 초기에 한번 메모리에 유업-톤수 기준값을 설정한 후에는 가공하는 제품의 변경되더라도 다시 유압-톤수 기준값을 재설정할 필요가 없는 등 작업의 편리성이 증진된 컨트롤러이고,

상형이 하형을 가압하는 톤수를 정확히 측정하고 측정된 톤수가 일정범위를 벗어나는 경우 프레스의 구동을 중지시키고, 거리감지센서를 이용하여 상형의 하사 점을 정확히 측정하고 측정된 하사점이 일정범위를 벗어나는 경우 프레스의 구동을 중지시킴으로서, 프레스의 의해 가공되는 제품의 불량률을 줄이고, 금형, 슬라이더 등의 파손을 예방할 수 있는 컨트롤러이다.

Claims (6)

1. 삭제
2. 삭제
3. 삭제
4. 삭제
5. 삭제
6. 오일이 흐르는 유압관에 설치되어 금형의 상형이 하강함에 따라 실린더에서 상기 유압관으로 토출되어 흐르는 오일의 유압변화를 감지하는 로드셀;

   금형의 상형이 하강하여 금형의 하형을 가압하는 힘을 톤수로 표시하는 톤수표시부;

   상기 로드셀에서 전송되는 유압을 연산하여 톤수로 변환하는 연산부;

   외부명령 입력을 위한 다수의 버튼으로 구성된 명령입력부;

   상기 명령입력부로부터 입력되는 명령신호에 따라 프레스를 구동시키고, 상기 연산부로부터 입력되는 톤수를 상기 톤수표시부에 표시하고, 이 톤수가 일정범위를 벗어나는 경우 프레스의 구동을 중지시키는 마이컴;

   프레스의 이상(error) 유무를 표시하는 에러표시부;

   금형의 하형에 장착되어 금형의 상형과 하형의 간격을 감지하는 거리감지센서;

   상기 거리감지센서에서 전송되는 신호에 의해 하강하는 금형 상형의 하사점을 검출하여 상기 마이컴으로 전송하는 하사점검출부;

   상기 마이컴으로부터 하사점을 전송받아 표시하는 하사점표시부;

   상기 마이컴에 연결되어 있고, 설정된 작업횟수 및 수행된 작업횟수를 표시하는 작업횟수표시부;

   금형의 하형 상부에 투입되는 미가공된 자재의 투입과, 상형이 하강되어 가공된 자재의 배출을 감지하는 터치센서;

   상기 마이컴에 연결되어 있고, 상기 터치센서로부터 전송되는 신호로부터 자재의 미스피드 여부를 감지하는 미스피드검출부;를 포함하여 이루어지되,

   상기 마이컴은 프레스를 구성하는 각종 구성요소로부터 신호를 받아 이상 유무를 판단하고, 이상이 있는 것으로 판단되는 경우 상기 에러표시부를 통해 이상 상태를 코드로 표시하고, 프레스의 구동을 중지시키고,

   상기 거리감지센서는 발산되어 금형의 상형에서 반사되는 빛을 수광하여 금형의 상형과 하형의 간격을 감지하는 광센서로서, 우발적인 외부충격에 파손되지 않도록 하형의 상부에 매립되어 장착되고, 하형에 투입되는 자재에 의해 발산하고 수광하는 빛이 차단되지 않도록 하형의 테두리에 배치되어 있고,

   상기 톤수표시부는 작업자가 톤수가 일정하게 유지되고 있는지를 확인할 수 있도록 최근 수회에 기록된 톤수를 함께 표시하고,

   상기 터치센서는 금형의 자재 투입구측에는 두 개가 일정거리 이격되어 나란히 배치되고, 배출구측에는 하나가 배치되어 있고,

   상기 연산부에는 유압을 톤수로 변환하는 기준값이 되는 유압-톤수 관계값이 저장되는 메모리가 연결되어 있고,

   상기 로드셀은 상기 유압관을 흐르는 오일의 유압크기 변화에 따라 변하는 전류를 출력하고,

   상기 연산부는 상기 로드셀로부터 입력되는 아날로그의 전류값을 디지털의 전압값으로 변환하는 AD컨버터와, 상기 AD컨버터로부터 입력되는 전압값 중 최고치 및 상기 메모리에 저장되어 있는 유압-톤수 기준값을 기설정되어 있는 연산식에 대입하여 톤수를 계산하는 계산부를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 프레스 컨트롤러.

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