KR101458359B1

KR101458359B1 - Servo press apparatus

Info

Publication number: KR101458359B1
Application number: KR1020120117359A
Authority: KR
Inventors: 이상준; 박정환; 이명광
Original assignee: (주)코메카
Priority date: 2012-10-22
Filing date: 2012-10-22
Publication date: 2014-11-05
Also published as: KR20140050934A

Abstract

본 발명은 프레스의 정밀도를 높이기 위해 서보 모터를 적용하여 압입력과 압입깊이를 모니터링하면서 프레스 작업을 수행하는 서보 프레스 장치에 관한 것이다.
본 발명은 로드셀과 베어링 하우징을 일체형으로 설계함으로써, 하중에 예민한 변화를 로드셀이 감지할 수 있게 됨은 물론, 조립구조 또한 매우 간단해지고, 부품수를 줄일 수 있으며, 1개 부품으로 구성됨에 따른 정밀도 확보로 고속회전에 유리한 이점이 있는 한편, 하중을 받는 쪽인 하부에만 스러스트 베어링을 적용하고 하중을 받지 않는 반대쪽은 앵글러 베어링을 적용하여, 축방향의 힘과 원주방향으로 작용하는 모멘트를 이 베어링들이 모두 커버링할 수 있도록 함으로써, 축중심에 맞춰 축력을 받는데 매우 유리한 구조를 가지는 서보 프레스 장치를 제공한다. BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001] The present invention relates to a servo press apparatus in which a servomotor is applied to increase the precision of a press to perform a pressing operation while monitoring the press-in and press-in depths.
In the present invention, the load cell and the bearing housing are integrally designed so that the load cell can detect a change sensitive to the load, and the assembly structure can be simplified, the number of parts can be reduced, and the precision While the thrust bearing is applied only to the lower side which receives the load and the angular bearing which is not subjected to the load is applied so that the moment acting in the axial direction and the circumferential direction Provided is a servo press apparatus having a structure which is very advantageous for receiving an axial force in conformity with the center of a shaft.

Description

[0001] Servo press apparatus [0002]

본 발명은 서보 프레스 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 프레스의 정밀도를 높이기 위해 서보 모터를 적용하여 압입력과 압입깊이를 모니터링하면서 프레스 작업을 수행하는 서보 프레스 장치에 관한 것이다.
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a servo press apparatus, and more particularly, to a servo press apparatus in which a servomotor is applied to increase the precision of a press to perform a pressing operation while monitoring a press-in and a press-in depth.

일반적으로 프레스 작업에는 작업대상이나 사용되는 가공의 종류에 따라 다양한 종류의 프레스 장치가 선택적으로 사용되며, 이러한 프레스 장치는 그 구동방식에 따라 크게 기계식 프레스 장치와 유압식 프레스 장치로 구분된다. Generally, various kinds of press apparatuses are selectively used in the press work depending on the object to be worked or the kind of the used work. Such a press apparatus can be largely classified into a mechanical press apparatus and a hydraulic press apparatus according to the driving method thereof.

상기 기계식 프레스 장치는 크랭크, 캠, 나사, 래크, 링크 같은 기구를 사용하는 것으로서, 나사나 링크 등의 동력전달기구를 구비한 소형의 프레스 장치가 주로 이용된다. The mechanical press apparatus uses a mechanism such as a crank, a cam, a screw, a rack, and a link, and a small press apparatus equipped with a power transmission mechanism such as a screw or a link is mainly used.

상기 유압식 프레스 장치는 유압펌프, 유압실린더, 이들을 연결하는 유압배관 및 다양한 종류의 제어밸브를 사용하는 것으로서, 큰 가압력을 발생시키기에 유리하여 중ㆍ대형의 프레스 장치가 큰 힘을 필요로 하는 작업에 주로 이용된다. The hydraulic press apparatus uses a hydraulic pump, a hydraulic cylinder, a hydraulic piping connecting them, and various kinds of control valves. It is advantageous to generate a large pressing force, so that a press apparatus of medium or large size requires a large force It is mainly used.

최근에는 보다 정밀한 압입작업이 요구됨과 더불어 작업시간의 단축이 요구되고, 또 생산방식이 소품종 대량생산 방식에서 다품종 소량생산 방식으로 변화되어가는 추세에 따라 유사한 종류의 다양한 공정을 수행할 수 있는 유연성이 요구되며, 또 작업장의 환경을 개선하고자 하는 요구 등에 따라 정밀한 위치 제어와 가압력 제어가 용이한 서보 모터와 볼스크류를 사용하는 서보 프레스 장치가 많이 사용되고 있다. In recent years, there is a demand for a more precise press-in operation and shortening of the working time. Further, as the production method is changed from the small-volume small-volume production method to the multi-kind small-volume production method, flexibility And a servo press apparatus using a ball screw and a servo motor which are easy to precisely control the position and the pressing force according to demands to improve the environment of the workplace are widely used.

이러한 서보 프레스 장치는 한국 공개특허 10-2011-0045475호, 한국 등록특허 10-0750708호, 한국 등록특허 10-0496672호 등에 다양한 형태의 것들이 개시되어 있다. Such servo press apparatuses are disclosed in Korean Patent Laid-Open Nos. 10-2011-0045475, 10-0750708 and 10-0496672, and the like.

보통 서보 프레스 장치는 서보 모터를 구동원으로 하고 볼스크류와 너트의 조합을 작동 매체로 하는 프레스의 일종으로서, 저소음과 제어의 용이함으로 인해 고정도의 프레스 작업뿐만 아니라, ABS 밸브 조립, 솔레노이드 밸브 커링작업, 서모스탯 엘리먼트 커링작업, FPR 커링작업 등과 같이 정밀작업이 요구되는 분야에서 널리 사용되고 있다. In general, the servo press machine is a type of press that uses servo motor as the driving source and a combination of ball screw and nut as working medium. It is not only high precision press work due to low noise and easy control, but also ABS valve assembly, solenoid valve curling operation, Thermostat element curling operation, FPR curling operation, and the like.

도 1은 종래의 서보 프레스 장치를 나타내는 단면도이고, 도 2는 도 1의 "A" 부 확대도이다. Fig. 1 is a cross-sectional view showing a conventional servo press apparatus, and Fig. 2 is an enlarged view of an "A"

도 1에 도시한 바와 같이, 상기 서보 프레스 장치는 구동수단 및 전동수단으로서의 서보 모터(10)와 타이밍 풀리(11a,11b) 및 타이밍 벨트(12)와, 프레스 작업을 수행하는 피스톤(13)과, 지지체 역할을 하는 실린더(14) 및 서포트 플레이트(15)와, 모터측 회전력을 피스톤(13)의 상승 및 하강 운동으로 전환시켜주는 볼 스크류(16) 및 볼 너트(17) 등을 포함한다. 1, the servo press apparatus includes a servo motor 10, timing pulleys 11a and 11b and a timing belt 12 as drive means and transmission means, a piston 13 for performing a press work, A cylinder 14 serving as a support and a support plate 15 and a ball screw 16 and a ball nut 17 for switching the motor side rotational force to the upward and downward movement of the piston 13.

도 2에 도시한 바와 같이, 상기 실린더(14)의 상단부에는 볼 스크류(16)의 지지를 위한 수단으로 다수의 베어링(18)을 가지면서 스크류 둘레에 배치되는 윗쪽의 제1베어링 하우징(19) 및 아래쪽의 제2베어링 하우징(20)이 설치되고, 상기 제1베어링 하우징(19)과 서포트 플레이트(15) 사이에는 로드셀(21)이 개재된다. 2, the upper end of the cylinder 14 is provided with a first bearing housing 19 disposed on the upper side of the screw and having a plurality of bearings 18 as a means for supporting the ball screw 16, And a load cell 21 is interposed between the first bearing housing 19 and the support plate 15. The second bearing housing 20 and the second bearing housing 20 are disposed below the first bearing housing 19 and the support plate 15,

그리고, 상기 베어링(18)으로는 제2베어링 하우징(20)의 위아래에 배치되는 스러스트 베어링(18a), 제2베어링 하우징(20)의 내측에서 볼 스크류 표면에 접하는 니들 베어링(18b)이 적용된다. As the bearing 18, a thrust bearing 18a disposed above and below the second bearing housing 20 and a needle bearing 18b contacting the surface of the ball screw inside the second bearing housing 20 are applied .

여기서, 미설명 부호 22는 보스이고, 23은 커버이고, 24는 고정 너트를 나타낸다. Here, reference numeral 22 denotes a boss, reference numeral 23 denotes a cover, and reference numeral 24 denotes a fixed nut.

따라서, 상기 서보 모터(10)의 가동시 타이밍 풀리(11a,11b) 및 타이밍 벨트(12)의 전동이 이루어지게 되면, 상기 피스톤(13)은 볼 너트(17)에 결합되어 볼 스크류(16)의 정/역회전에 의해 볼 너트(17)가 상승 또는 하강함에 따라 이와 함께 상승 또는 하강하게 된다. When the timing pulleys 11a and 11b and the timing belt 12 are driven when the servomotor 10 is operated, the piston 13 is coupled to the ball nut 17 to rotate the ball screw 16, The ball nut 17 moves upward or downward together with the upward or downward movement of the ball nut 17 by the forward / reverse rotation of the ball nut 17.

이때, 상기 볼 너트(17)는 실린더(14)의 내벽에 구속되어 자체 회전이 차단되면서 피스톤(13)과 함께 상하 직선 왕복운동만 수행하게 된다. At this time, the ball nut 17 is restrained by the inner wall of the cylinder 14, and its own rotation is interrupted, so that the ball nut 17 performs only a vertical reciprocating motion together with the piston 13.

그리고, 상기 피스톤(13)의 단부에는 작업이 요구되는 작업도구가 장착되어, 피스톤 하강시 작업도구에 의해 작업대상물에 가압력이 작용하게 되면서 프레스 작업이 이루어지게 된다. A working tool required for the work is mounted on the end of the piston 13, and a pressing force is applied to the workpiece by the working tool when the piston descends.

그러나, 종래의 서보 프레스 장치는 다음과 같은 여러 단점을 가지고 있다. However, the conventional servo press apparatus has various drawbacks as follows.

첫째, 로드셀과 베어링 하우징이 별도로 구성되어 있고, 서보 프레스 작동시 베어링은 수직 하중과 원주방향의 모멘트를 동시에 받기 때문에 조립구조가 매우 복합하고, 부품수 증대 및 조립성이 떨어지는 단점이 있다. First, since the load cell and the bearing housing are separately formed and the bearing receives both the vertical load and the moment in the circumferential direction at the time of operating the servo press, there is a disadvantage that the assembly structure is very complex and the number of parts is increased and assemblability is poor.

둘째, 여러 개의 부품(로드셀, 세부분의 결합형으로 이루어진 베어링 하우징)을 조립한 구조이면서 스러스트 베어링이 상부와 하부에 각각 장착되어 있고, 회전방향으로는 니들 베어링을 적용한 방식이기 때문에, 위아래 2개의 스러스트 베어링을 적용함으로 인해 부득이하게 니들 베어링을 적용할 수 밖에 없는 방식이기 때문에 하중에 취약한 면을 보일 뿐만 아니라, 고속 회전시 불리하고 축중심 유지가 취약하여 회전중심점이 흔들리는 단점이 있다. Second, since the thrust bearings are mounted on the upper and lower parts and the needle bearing is applied in the rotating direction, respectively, in a structure in which a plurality of parts (a bearing housing made of a combination of three parts of a load cell) Since the thrust bearings are inevitably required to apply the needle bearings, they are not only vulnerable to load but also disadvantageous in high-speed rotation and weak in shaft centering, which causes shaking of the center of rotation.

그리고, 윗쪽에 배치되는 스러스트 베어링의 경우 단지 볼 스크류를 잡고 있는 역할만 수행함에도 불구하고 불필요하게 적용함으로 인해 비효율적인 단점이 있다. In addition, although the thrust bearing disposed at the upper side only plays the role of holding the ball screw, it is ineffective because it is unnecessarily applied.

셋째, 볼 스크류의 경우 니들 베어링 자리의 확보를 위해 고주파 열처리되어 있는 표면을 깍아낸 상태에서 니들 베어링과 조립되고, 결국 고주파 열처리가 않된 볼 스크류 표면이 니들 베어링과 직접 접촉하면서 마모를 일으키게 되어, 치명적인 고장의 원인을 초래할 수 있는 단점이 있다. Third, in the case of the ball screw, in order to secure the seat of the needle bearing, the surface of the ball screw which is not subjected to high-frequency heat treatment is directly contacted with the needle bearing, There is a disadvantage that it may cause a failure.

즉, 볼 스크류는 표면이 고주파 열처리로 되어 있어서 베어링 자리를 위하여 한번 더 스크류 외경을 가공하게 되면, 결국 표면 열처리된 면이 제거되면서 이 부분이 베어링과의 접촉에 의해 마모되는 문제가 있다(가공 후 깍아낸 부분을 한번 더 열처리하게 되면 축 변형이 올 수 있어서 열처리가 않된 상태로 조립이 이루어질 수 밖에 없다). That is, when the ball screw is subjected to a high-frequency heat treatment so that the screw outer diameter is once again machined for the bearing seat, there is a problem that the surface subjected to the heat treatment is removed, and this portion is worn by contact with the bearing If the shattered part is heat-treated once more, the shaft deformation may occur, and the assembly can not be performed without heat treatment).

따라서, 본 발명은 이와 같은 점을 감안하여 안출한 것으로서, 로드셀과 베어링 하우징을 일체형으로 설계함으로써, 하중에 예민한 변화를 로드셀이 감지할 수 있게 됨은 물론, 조립구조 또한 매우 간단해지고, 부품수를 줄일 수 있으며, 1개 부품으로 구성됨에 따른 정밀도 확보로 고속회전에 유리한 이점이 있는 한편, 하중을 받는 쪽인 하부에만 스러스트 베어링을 적용하고 하중을 받지 않는 반대쪽은 앵글러 베어링을 적용하여, 축방향의 힘과 원주방향으로 작용하는 모멘트를 이 베어링들이 모두 커버링할 수 있도록 함으로써, 축중심에 맞춰 축력을 받는데 매우 유리한 구조를 가지는 서보 프레스 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, the present invention has been made in view of the above circumstances, and it is an object of the present invention to provide a load cell and a bearing housing which are integrated with each other, In addition, there is an advantage in high-speed rotation by securing the precision according to the constitution of one part, while a thrust bearing is applied only to the lower side which receives the load, and an angular bearing is applied to the opposite side which is not subjected to the load, And to provide a servo press apparatus having a structure that is very advantageous for receiving an axial force in conformity with the center of a shaft by allowing the bearings to cover all moments acting in the circumferential direction.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명에서 제공하는 서보 프레스 장치는 다음과 같은 특징이 있다. To achieve the above object, the servo press apparatus of the present invention has the following features.

상기 서보 프레스 장치는 기본적으로 서보 모터와, 상기 서보 모터의 축과 볼 스크류의 상단부에 장착되는 타이밍 풀리 및 이 타이밍 풀리 사이에 연결되는 타이밍 벨트와, 볼 너트에 결합되어 상승 및 하강 운동하면서 프레스 작업을 수행하는 피스톤과, 상기 서보 모터로부터 회전력을 제공받아 피스톤의 상승 및 하강시켜주는 볼 스크류 및 볼 너트와, 지지체 역할을 하는 실린더 및 서포트 플레이트를 포함하는 구조로 이루어진다. The servo press apparatus basically includes a servo motor, a timing pulley mounted on an upper end of the ball screw and a shaft of the servo motor, a timing belt connected between the timing pulley and the ball nut, A ball screw and a ball nut which are provided with a rotational force from the servo motor to move the piston up and down, and a cylinder and a support plate serving as a support.

특히, 상기 서보 프레스 장치는 실린더의 상단에 지지되면서 볼 스크류의 상단부분 둘레에 배치되는 것으로서 내부에는 스크류 외주면을 밀착 지지하는 복수의 베어링이 설치되어 있으며 베어링을 수용하는 하우징 부분과 로드셀 기능을 하는 로드셀 부분의 일체형으로 이루어지는 하우징 일체형 로드셀을 더 포함할 수 있다.In particular, the servo press apparatus is mounted on an upper end of a ball screw while being supported at an upper end of a cylinder, and a plurality of bearings for closely supporting an outer circumferential surface of the screw are installed inside the housing. Integrated unit type load cell comprising an integral part of the housing.

따라서, 상기 서보 프레스 장치는 구조가 매우 간단하고, 부품수를 줄일 수 있으며, 축중심에 맞게 축력을 받기에 매우 용이할 뿐만 아니라 고속 회전에 유리한 구조를 가질 수 있는 특징이 있다. Therefore, the servo press apparatus is very simple in structure, can reduce the number of parts, is very easy to receive axial force in conformity with the shaft center, and has a structure favorable for high-speed rotation.

여기서, 상기 하우징 일체형 로드셀의 내부에 설치되는 베어링은 볼 스크류의 둘레에 동심원상으로 배치되는 동시에 축선방향을 따라 밀착 적층되는 복수의 앵글러 베어링으로 구성하고, 또 하우징 일체형 로드셀은 볼 스크류의 플랜지에 놓여져 있는 스러스트 베어링의 상면에 그 저면부가 얹혀지면서 지지되도록 하는 것이 바람직하다. The bearing integrated in the housing integrated type load cell is composed of a plurality of angular bearings arranged concentrically around the ball screw and closely stacked along the axial direction, and the housing integrated type load cell is mounted on the flange of the ball screw And the bottom surface of the thrust bearing is placed on the upper surface of the thrust bearing.

그리고, 상기 서보 프레스 장치는 하우징 일체형 로드셀의 상면에는 로드셀 플레이트가 설치되고, 상기 로드셀 플레이트의 상면에 놓여지는 서포트 플레이트의 단부에는 브라켓에 관통되는 동시에 로드셀 플레이트의 측면에 체결되는 조정볼트가 설치되어, 상기 조정볼트의 조작에 따라 서보모터 및 타이밍 풀리를 포함하는 서포트 플레이트 전체가 움직이면서 벨트 장력이 조절될 수 있도록 하는 벨트장력조절수단을 더 포함할 수 있다.
In the servo press apparatus, a load cell plate is disposed on the upper surface of the housing integrated type load cell, and an adjustment bolt, which passes through the bracket and is fastened to the side surface of the load cell plate, is provided at an end portion of the support plate, And a belt tension adjusting means for adjusting the belt tension as the entire support plate including the servo motor and the timing pulley moves according to the operation of the adjustment bolt.

본 발명에서 제공하는 서보 프레스 장치는 다음과 같은 장점이 있다. The servo press apparatus provided in the present invention has the following advantages.

첫째, 베어링 하우징과 로드셀을 통합한 하우징 일체형의 로드셀을 적용함으로써, 구조가 간단하고 부품수를 줄일 수 있으며 조립성을 향상시킬 수 있는 장점이 있다. First, by adopting a housing-integrated load cell that integrates a bearing housing and a load cell, it is simple in structure, can reduce the number of parts, and has an advantage of improving assembling performance.

둘째, 하중을 받는 하부의 스러스트 베어링과 원주방향의 모멘트가 작용하는 둘레의 앵글러 베어링을 조합한 베어링 세트를 적용함으로써, 고속회전에 유리할 뿐만 아니라 축중심에 맞게 축력을 용이하게 받을 수 있는 등 전체적으로 작동의 안정성을 확보하면서 기능성 향상을 도모할 수 있는 장점이 있다.
Second, by applying a bearing set combining a thrust bearing at the bottom under load and an angular bearing at the circumference in the circumferential direction, it is not only advantageous for high-speed rotation but also can easily receive axial force in accordance with the shaft center. There is an advantage that the functionality can be improved while ensuring the stability of operation.

도 1은 종래의 서보 프레스 장치를 나타내는 단면도
도 2는 도 1의 "A" 부 확대도
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 서보 프레스 장치를 나타내는 단면도
도 4는 도 3의 "B" 부 확대도
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 서보 프레스 장치에서 하우징 일체형 로드셀을 나타내는 사시도
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 서보 프레스 장치에서 하우징 일체형 로드셀에 구비되어 있는 베어링의 작용을 나타내는 확대도1 is a cross-sectional view showing a conventional servo press apparatus
Fig. 2 is an enlarged view of the "A &
3 is a cross-sectional view showing a servo press apparatus according to an embodiment of the present invention
Fig. 4 is an enlarged view of "B &
5 is a perspective view illustrating a housing integrated type load cell in a servo press apparatus according to an embodiment of the present invention.
6 is an enlarged view showing the operation of a bearing provided in a housing integrated type load cell in a servo press apparatus according to an embodiment of the present invention.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명하면 다음과 같다. Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 3과 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 서보 프레스 장치를 나타내는 단면도와 확대도이고, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 서보 프레스 장치에서 하우징 일체형 로드셀을 나타내는 사시도이다. 3 and 4 are a sectional view and an enlarged view showing a servo press apparatus according to an embodiment of the present invention, and FIG. 5 is a perspective view showing a housing integrated type load cell in a servo press apparatus according to an embodiment of the present invention.

도 3 내지 도 5에 도시한 바와 같이, 상기 서보 프레스 장치는 베어링 하우징과 서모스탯을 일체형으로 구성하고, 또 베어링의 조합형태를 새롭게 개선하여, 구조 단순화는 물론 기능성 향상을 도모할 수 있도록 한 것이다. As shown in Figs. 3 to 5, the servo press apparatus is constructed such that the bearing housing and the thermostat are integrally formed, and the combination form of the bearings is newly improved, thereby simplifying the structure and improving the functionality .

이를 위하여, 상기 서보 프레스 장치는 기본적으로 구동수단으로서의 서보 모터(10), 전동수단으로서 서보 모터(10)의 축과 볼 스크류(16)의 상단부에 장착되는 타이밍 풀리(11a,11b) 및 양쪽의 타이밍 풀리(11a,11b) 사이에 연결되는 타이밍 벨트(12), 상승 및 하강 운동하면서 실질적으로 프레스 작업을 수행하는 피스톤(13), 상기 피스톤(13)의 상승 및 하강 작동을 위한 볼 스크류(16) 및 볼 너트(17) 등을 포함한다. To this end, the servo press apparatus basically comprises a servo motor 10 as a drive means, timing pulleys 11a and 11b mounted on the shaft of the servo motor 10 and the upper end of the ball screw 16 as transmission means, A timing belt 12 connected between the timing pulleys 11a and 11b, a piston 13 for performing a substantially pressing operation while moving up and down, a ball screw 16 for raising and lowering the piston 13 And a ball nut 17 and the like.

이를 좀더 상세히 설명하면, 윗쪽으로는 수평으로 길게 배치되는 서포트 플레이트(15)가 마련되고, 상기 서포트 플레이트(15)의 한쪽 저부로는 수직의 실린더(14)가 설치된다. To be more specific, the support plate 15 is arranged horizontally and the vertical cylinder 14 is installed at the bottom of the support plate 15.

여기서, 상기 실린더(14)는 하단부의 볼트 체결구조를 통해 설비 프레임(미도시)측에 수직자세로 세워져 고정될 수 있으며, 상기 서포트 플레이트(15)는 후술하는 로드셀 플레이트(28)상에 역시 볼트 체결구조로 고정되어 지지될 수 있게 된다. The support plate 15 may be fixed on the load cell plate 28, which will be described later, by a bolt (not shown) So that it can be fixedly supported by the fastening structure.

이때, 상기 서포트 플레이트(15)의 볼트 체결부위는 길다란 장공(미도시)으로 되어 있어서, 벨트 장력조절시 서포트 플레이트(15)의 이동이 가능하게 된다. At this time, the bolt fastening portion of the support plate 15 has a long slot (not shown), so that the support plate 15 can be moved when the belt tension is adjusted.

그리고, 상기 서포트 플레이트(15)의 일측에는 서보 모터(10)가 수직 설치되고, 상기 실린더(14)의 내부에는 볼 스크류(16) 및 볼 너트(17)가 동심원상으로 배치되면서 후술하는 보스(22), 하우징 일체형 로드셀(25) 등에 의해 지지되는 구조로 설치된다. A servo motor 10 is vertically installed on one side of the support plate 15 and a ball screw 16 and a ball nut 17 are concentrically arranged in the cylinder 14 so that a boss 22, a housing integral type load cell 25, and the like.

이때, 상기 서보 모터(10)의 축과 볼 스크류(16)의 상단부에는 각각 타이밍 풀리(11a,11b)가 장착되고, 양쪽의 타이밍 풀리(11a,11b) 사이에는 타이밍 벨트(17)가 연결된다. At this time, timing pulleys 11a and 11b are mounted on the shaft of the servo motor 10 and upper ends of the ball screw 16, respectively, and a timing belt 17 is connected between the timing pulleys 11a and 11b .

이에 따라, 상기 서보 모터(10)의 작동과 타이밍 풀리(11a,11b) 및 타이밍 벨트(12)의 전동에 의해 볼 스크류(16)가 회전될 수 있게 되고, 결국 볼 너트(17)의 상하 직선운동이 이루어질 수 있게 된다. Accordingly, the ball screw 16 can be rotated by the operation of the servomotor 10, the timing pulleys 11a, 11b and the timing belt 12. As a result, Movement can be made.

그리고, 상기 서포트 플레이트(15)에는 보스(22)가 설치되고, 이때의 보스(22)에 볼 스크류(16)의 상단부가 삽입 결합되면서 지지될 수 있게 된다. The support plate 15 is provided with a boss 22 so that the upper end of the ball screw 16 can be inserted into and coupled to the boss 22 at this time.

또한, 상기 볼 너트(17)에는 실질적으로 프레스 작업을 수행하는 피스톤(13)의 상단부가 볼트 체결구조로 결합되어, 상하로 움직이는 볼 너트(17)와 함께 상승 및 하강하면서 프레스 작업을 수행할 수 있게 되며, 이때의 피스톤(13)의 상단 플랜지 부분의 일부는 실린더(14)의 내벽을 따라 형성되어 있는 가이드 홈(30) 내에 슬라이드 결속되므로서, 볼 너트(17)와 피스톤(13)은 회전구속을 받으면서 상하로 움직일 수 있게 된다. The upper end of the piston 13 which performs the pressing operation is coupled to the ball nut 17 by a bolt fastening structure so that the ball nut 17 can move up and down together with the ball nut 17, A part of the upper flange portion of the piston 13 at this time is engaged in the guide groove 30 formed along the inner wall of the cylinder 14 so that the ball nut 17 and the piston 13 are rotated You will be able to move up and down while being constrained.

여기서, 상기 볼 스크류 및 너트의 작동에 의해 피스톤이 상승 및 하강하면서 프레스 작업을 수행하는 방식은 보통의 서보 플레스 장치와 동일하므로 그 구체적인 설명을 생략하기로 한다. Here, the manner in which the piston is moved upward and downward by the action of the ball screw and the nut to perform the press work is the same as that of a normal servo press apparatus, and a detailed description thereof will be omitted.

특히, 본 발명에서는 베어링 하우징과 로드셀을 하나의 일체형으로 조합시킨 형태의 하우징 일체형 로드셀(25)을 제공한다. In particular, the present invention provides a housing integrated type load cell (25) in which a bearing housing and a load cell are integrally combined.

상기 하우징 일체형 로드셀(25)은 베어링(18)을 수용하는 원통 형태의 하우징 부분(25a)과 로드셀 기능을 하는 플랜지 형태의 로드셀 부분(25b)의 일체형으로 이루어지고, 볼 스크류(16)의 둘레에 동심원상으로 배치되면서, 다시 말해 볼 스크류(16)를 내측으로 수용하면서 로드셀 부분(25b)을 이용하여 실린더(14)의 상단부에 얹혀져 볼트로 체결되는 구조로 설치된다. The housing integral type load cell 25 is integrally formed with a cylindrical housing part 25a for receiving the bearing 18 and a flange-shaped load cell part 25b serving as a load cell, And is mounted on the upper end of the cylinder 14 using a load cell portion 25b while being accommodated in a concentric circle, that is, inside the ball screw 16, and is fastened with a bolt.

그리고, 상기 하우징 일체형 로드셀(25)의 하우징 부분(25a) 내부에는 복수의 베어링(18)이 개재되며, 이때의 베어링(18)은 내륜을 통해 볼 스크류(16)의 외주면에 밀착되면서 볼 스크류(16)의 회전에 따른 하중, 즉 원주방향으로 작용하는 모멘트를 받아내는 역할을 하게 된다. A plurality of bearings 18 are interposed in the housing portion 25a of the housing integrated type load cell 25. The bearings 18 are in close contact with the outer circumferential surface of the ball screw 16 through the inner ring, 16, that is, a moment acting in the circumferential direction.

여기서, 상기 베어링 조합 형태에 대한 일 예로서, 상기 베어링(18)은 볼 스크류(176)의 둘레에 동심원상으로 배치되는 동시에 축선방향을 따라 밀착 적층되는 복수의 앵글러 베어링(18c)을 조합한 형태를 적용할 수 있게 된다. Here, as an example of the bearing combination, the bearing 18 includes a plurality of angular bearings 18c arranged concentrically around the ball screw 176 and closely stacked along the axial direction It is possible to apply the shape.

이러한 앵글러 베어링(18c)들은 하우징 부분(25a)의 내부에 차례로 적층 배치된 후에 하우징 부분(25a)에 체결되는 락 너트(29a)나 실부재, 스냅링 등에 의해 빠지지 않도록 고정될 수 있게 된다. The angular bearings 18c are stacked in order in the housing part 25a and can be fixed by a lock nut 29a fastened to the housing part 25a, a seal member, a snap ring, or the like so as not to be dislodged.

이와 같이, 하우징 일체형 로드셀(25)의 단일 부품 내에서 베어링(18)을 조합한 구조를 이용하여 축, 즉 볼 스크류(16)의 회전을 지지함으로써, 축 중심을 잡기가 매우 용이하고, 결국 축 중심에 맞춰 축력을 받는데 매우 유리하며, 단일 부품을 통한 축 지지구조이므로 조립 등의 정밀도 향상에 따라 고속회전에 매우 유리한 점이 있다. Thus, by supporting the rotation of the shaft, that is, the ball screw 16, by using the structure in which the bearings 18 are combined in the single component of the housing integrated type load cell 25, it is very easy to center the shaft, It is very advantageous to receive the axial force in accordance with the center, and since it has a shaft support structure through a single part, it is very advantageous for high-speed rotation as the precision of assembling is improved.

또한, 상기 볼 스크류(16)의 길이 중간쯤되는 위치, 예를 들면 축 부분과 스크류 부분을 경계짓는 위치에는 플랜지(26)가 형성되고, 이때의 플랜지(26)의 상면에는 스러스트 베어링(18a)이 설치되며, 이에 따라 상기 하우징 일체형 로드셀(25)은 볼 스크류(16)의 플랜지(26)에 놓여져 있는 스러스트 베어링(18a)의 상면에 그 저면부가 얹혀지면서 지지될 수 있게 된다. A flange 26 is formed at a position intermediate the length of the ball screw 16, for example, at a position between the shaft portion and the screw portion. A thrust bearing 18a is provided on the upper surface of the flange 26, So that the housing integrated type load cell 25 can be supported on the top surface of the thrust bearing 18a placed on the flange 26 of the ball screw 16 while being placed on the bottom surface thereof.

이때, 상기 스러스트 베어링(18a)은 베어링 일체형 로드셀(25)에 체결되는 락 너트(29b)에 의해 고정될 수 있게 된다. At this time, the thrust bearing 18a can be fixed by the lock nut 29b fastened to the bearing integrated type load cell 25.

여기서, 상기 스러스트 베어링(18a)은 하중을 받는 아래쪽, 즉 베어링 일체형 로드셀(25)의 하부에 설치되어, 효율적으로 축방향의 하중을 받을 수 있게 된다. Here, the thrust bearing 18a is installed at a lower portion under the load, that is, the lower portion of the bearing integrated type load cell 25, so that it is possible to efficiently receive an axial load.

또한, 상기 하우징 일체형 로드셀(25)의 로드셀 부분(25b)에는 하중 감지를 위한 수단으로 로드셀 센서(33)가 장착된다. In addition, a load cell sensor 33 is mounted on the load cell portion 25b of the housing integrated type load cell 25 as a means for sensing a load.

즉, 하우징 일체형 로드셀(25)에서 직접적으로 힘을 받는 부위의 내부에 하중을 감지하는 로드셀 센서(33)가 내장되어 있어서, 볼스크류 작동시 축방향으로 작용하는 힘의 반대 방향으로 힘이 작용하여 플랜지(26) 및 스러스트 베어링(18a) 쪽으로 작용하는 하중을 감지할 수 있게 된다. In other words, a load cell sensor 33 for sensing a load is built in a portion directly receiving a force from the housing integrated type load cell 25, so that a force acts in a direction opposite to a force acting in an axial direction during ball screw operation The load acting on the flange 26 and the thrust bearing 18a can be sensed.

그리고, 상기 타이밍 풀리(11a,11b) 간에 연결되어 있는 벨트(12)의 장력을 조절할 수 있는 벨트 장력조절수단이 마련된다. A belt tension adjusting means is provided to adjust the tension of the belt 12 connected between the timing pulleys 11a and 11b.

이를 위하여, 조작수단인 조정볼트(27)는 서포트 플레이트(15)의 저면에 형성되어 있는 브라켓(31)에 수평으로 관통 삽입되는 동시에 그 선단부분을 통해 로드셀 플레이트(28)의 측면으로 체결되고, 로드셀 플레이트(28)의 볼트 체결부위 측면에는 조정볼트(27)에 체결되는 조정너트(32)가 위치된다. To this end, the adjustment bolt 27 as an operating means is horizontally inserted into the bracket 31 formed on the bottom surface of the support plate 15 and is fastened to the side surface of the load cell plate 28 through the tip portion thereof, On the side of the bolt fastening portion of the load cell plate 28, an adjusting nut 32 fastened to the adjusting bolt 27 is positioned.

이에 따라, 서포트 플레이트(15)와 로드셀 플레이트(28) 간에 체결되어 있는 볼트(미도시)를 약간 풀어놓는 선(先) 조치 후, 상기 조정너트(32)를 약간 푼 상태에서 조정볼트(27)를 조작하면, 서보모터(10) 및 타이밍 풀리(11a)를 포함하는 서포트 플레이트(15) 전체가 도 3에서의 좌우방향으로 움직이게 되므로, 벨트 장력이 조절될 수 있게 된다. The fixing bolt 27 is slightly loosened after the bolt (not shown) fastened between the support plate 15 and the load cell plate 28 is slightly released, The entire support plate 15 including the servo motor 10 and the timing pulley 11a moves in the left and right direction in Fig. 3, so that the belt tension can be adjusted.

물론, 벨트 장력 조절 후에는 조정너트(32)를 다시 잠그고, 또 서포트 플레이트(15)와 로드셀 플레이트(28) 간의 볼트를 재차 체결하면 벨트 장력 조절상태가 유지될 수 있게 된다. Of course, after adjusting the belt tension, the adjusting nut 32 is again locked, and when the bolt between the support plate 15 and the load cell plate 28 is tightened again, the belt tension adjusting state can be maintained.

따라서, 이와 같이 구성되는 서보 프레스 장치의 작동상태를 살펴보면 다음과 같다. Accordingly, the operating state of the servo press apparatus thus constructed will be described below.

도 3 내지 도 6을 참조하면, 상기 서보 모터(10)가 정방향으로 작동하게 되면, 이때의 동력은 타이밍 풀리(11a,11b) 및 타이밍 벨트(12)에 의해 전달되어 볼 스크류(16)가 회전하게 된다. 3 to 6, when the servo motor 10 is operated in the normal direction, the power at this time is transmitted by the timing pulleys 11a and 11b and the timing belt 12 so that the ball screw 16 rotates .

상기 볼 스크류(16)가 회전하게 되면, 볼 너트(17)가 하강하게 되면서 이와 결합되어 있는 피스톤(13)도 함께 하강하게 된다. When the ball screw 16 is rotated, the ball nut 17 is lowered and the piston 13 coupled to the ball nut 17 is also lowered.

이렇게 피스톤(13)이 하강하게 되면, 피스톤 단부의 작업도구(미도시)에 의해 작업대상물(미도시)에 가압력이 작용하게 되면서 프레스 작업이 이루어지게 된다. When the piston 13 descends in this manner, a pressing force acts on the workpiece (not shown) by the work tool (not shown) at the end of the piston, thereby performing the pressing work.

1회 프레스 작업 후, 서보 모터(10)의 역방향 작동에 의해 피스톤(13)은 원래의 위치(높이)로 상승하여 복귀된다. After the press work once, the piston 13 is raised to the original position (height) by the reverse operation of the servo motor 10 and returned.

여기서, 도 6에 도시한 바와 같이, 고속으로 회전하는 볼 스크류(16)를 지지하고 있는 베어링(18)의 경우, 하중을 받는 쪽은 하부에만 스러스트 베어링(18a)을 적용하고, 하중을 받지 않는 반대쪽은 앵귤러 베어링(18c)를 적용함으로써, 축방향의 힘과 원주방향으로 작용하는 모멘트를 스러스트 베어링과 앵귤러 베어링들이 모두 커버링할 수 있게 된다. Here, as shown in Fig. 6, in the case of the bearing 18 supporting the ball screw 16 rotating at a high speed, the thrust bearing 18a is applied only to the lower portion to receive the load, By applying the angular bearing 18c on the opposite side, both the axial force and the moment acting in the circumferential direction can be covered by both the thrust bearing and the angular bearing.

따라서, 베어링의 효율적인 조합을 통해 서보 프레스 장치의 전체적인 구조를 단순화할 수 있고, 중심 유지 및 고속회전 등 기능성을 향상시킬 수 있다.
Therefore, the overall structure of the servo press apparatus can be simplified through efficient combination of bearings, and the functionality such as centering and high-speed rotation can be improved.

10 : 서보 모터 11a,11b : 타이밍 풀리
12 : 타이밍 벨트 13 : 피스톤
14 : 실린더 15 : 서포트 플레이트
16 : 볼 스크류 17 : 볼 너트
18 : 베어링 18a : 스러스트 베어링
18b : 니들 베어링 18c : 앵글러 베어링
19 : 제1베어링 하우징 20 : 제2베어링 하우징
21 : 로드셀 22 : 보스
23 : 커버 24 : 고정 너트
25 : 하우징 일체형 로드셀 25a : 하우징 부분
25b : 로드셀 부분 26 : 플랜지
27 : 조정볼트 28 : 로드셀 플레이트
29a,29b : 락 너트 30 : 가이드 홈
31 : 브라켓 32 : 조정너트
33 : 로드셀 센서10: Servo motor 11a, 11b: Timing pulley
12: timing belt 13: piston
14: cylinder 15: support plate
16: ball screw 17: ball nut
18: Bearing 18a: Thrust bearing
18b: Needle bearing 18c: Angular bearing
19: first bearing housing 20: second bearing housing
21: load cell 22: boss
23: Cover 24: Fixing nut
25: housing integrated type load cell 25a: housing part
25b: load cell portion 26: flange
27: adjusting bolt 28: load cell plate
29a, 29b: lock nut 30: guide groove
31: Bracket 32: Adjusting nut
33: Load cell sensor

Claims

A timing pulley 11a and 11b mounted on an upper end of the shaft of the servomotor 10 and the ball screw 16 and a timing belt 12 connected between the timing pulleys 11a and 11b A piston 13 which is coupled to the ball nut 17 and performs a press operation while moving up and down and a ball screw 16 which is provided with a rotational force from the servo motor 10 to move the piston 13 up and down, (16) and a ball nut (17), a cylinder (14) serving as a support, and a support plate (15)
A plurality of bearings (18) are mounted on the upper end of the cylinder (14) and disposed around an upper end portion of the ball screw (16). The bearings (18) (25) integrally formed with a load cell section (25a) serving as a load cell and a load cell section (25b) serving as a load cell,
Wherein the housing integral type load cell (25) is supported on a top surface of a thrust bearing (18a) placed on a flange (26) of a ball screw (16) while its bottom surface is placed on the top surface.

The method according to claim 1,
The bearing 18 provided inside the housing integrated type load cell 25 is composed of a plurality of angular bearings 18c arranged concentrically around the ball screw 16 and closely stacked along the axial direction .

delete

The method according to claim 1,
A load cell plate 28 is provided on the upper surface of the housing integrated type load cell 25 and the end of the support plate 15 placed on the upper surface of the load cell plate 28 is passed through a bracket 31, And the entire support plate 15 including the servo motor 10 and the timing pulley 11b is moved according to the operation of the adjustment bolt 27 so that the belt tension Wherein the servo press apparatus comprises: