KR101468868B1 - 다공정 프레스 시스템 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 다공정 프레스머신에 시트를 연속적으로 로딩하면서 1회의 행정에 의하여 복수의 워크스테이션들 각각에 놓여 있는 복수의 소재들을 동시에 가공하는 다공정 프레스 시스템을 개시한다. 본 발명은 프레스머신, 복수의 프레스 다이세트들, 시트 로딩 시스템과 트랜스퍼 피더로 구성되어 있다. 프레스머신은 X축, Y축과 Z축 방향, X축 방향과 정렬되어 있는 프레스 라인을 갖는 프레스 프레임과, 프레스 프레임에 설치되어 있으며 시트를 블랭크 소재를 거쳐 완제품으로 프레스 가공하기 위한 복수의 워크스테이션들이 프레스 라인을 따라 직렬로 제공되어 있는 볼스터와, 볼스터의 상방에 Z축 방향을 따라 직선왕복운동할 수 있도록 설치되어 있는 램을 갖는다. 프레스 다이세트들은 프레스머신의 워크스테이션들 각각에서 프레스 가공을 위하여 볼스터에 설치되어 있는 로워다이와 램에 설치되는 어퍼다이를 갖는다. 시트 로딩 시스템은 프레스머신의 상류에 설치되어 있고, 복수의 워크스테인션들 중 첫 번째 워크스테이션에 시트를 로딩한다. 트랜스퍼 피더는 프레스머신의 볼스터와 램 사이에 설치되어 있으며, 프레스머신의 워크스테이션들 각각에 놓여있는 블랭크 소재를 동시에 언로딩한다. 본 발명에 의하면, 시트 로딩 시스템에 의하여 프레스머신의 워크스테이션들에 시트를 연속적이면서도 안정적으로 로딩하고, 로딩되는 시트를 1회의 행정에 의하여 순차적으로 프레스 가공하여 생산성을 향상시킬 수 있으며, 생산비를 크게 감소시킬 수 있다. 또한, 시트의 로딩과 프레스 가공을 효율적이고 체계적으로 실시할 수 있는 유용한 효과가 있다.

Description

다공정 프레스 시스템{MULTI-STEP PROCESS PRESS SYSTEM}
본 발명은 다공정 프레스 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 다공정 프레스머신(Multi-process press machine)에 시트(Sheet)를 연속적으로 로딩(Loading)하면서 1회의 행정에 의하여 복수의 워크스테이션(Workstation)들 각각에 놓여 있는 복수의 소재들을 동시에 가공하는 다공정 프레스 시스템에 관한 것이다.
프레스머신은 금속, 플라스틱, 섬유 등과 같은 다양한 소재를 전단가공(Shearing work), 성형가공(Forming work), 압착가공(Squeezing work)하여 제품으로 제조하는 기계이며, 대량생산에 적합하여 산업분야 전반에 광범위하게 사용되고 있다. 프레스머신에는 소재의 절단(Cutting), 펀칭(Punching), 블랭킹(Blanking), 피어싱(Piercing), 벤딩(Bending), 드로잉(Drawing), 엠보싱(Embossing) 등을 위하여 다양한 구조의 프레스 다이세트(Press die set)가 사용되고 있다. 프레스 다이세트는 프레스머신의 램(Ram)에 설치되는 어퍼다이(Upper die)와 프레스머신의 볼스터(Bolster)에 설치되는 로워다이(Lower die)로 구성되어 있다. 램(Ram)은 슬라이드라 부르고 있으며, 볼스터는 테이블(Table)이라 부르고도 있다. 프레스 다이세트는 그 기능에 따라 펀치(Punch), 커터(Cutter) 등으로 부르고도 있다.
한국 등록특허 제10-0715422호의 "다공정 프레스 시스템"은 1회의 행정에 의하여 복수의 워크스테이션(Workstation)들 각각에 놓여 있는 복수의 소재들을 동시에 가공하며, 소재를 워크스테이션들에 순차적으로 로딩하여 최종적으로 완성된 제품으로 제조한다. 다공정 프레스 시스템은 다공정 프레스머신, 복수의 프레스 다이세트들, 트랜스퍼 피더(Transfer feeder), 디스태커(Destacker)와 수치제어 레벨러 피더(Numerical control leveller feeder)로 구성되어 있다.
트랜스퍼 피더는 다공정 프레스머신의 워크스테이션들 각각에 놓여 있는 블랭크 소재(Blank workpiece)들을 동시에 순차적으로 로딩한다. 디스태커는 프레스머신의 한쪽에 설치되어 다량의 블랭크 소재들을 스태커(Stacker)에 수용하고, 프레스머신의 워크스테이션에 순차적으로 로딩한다. 수치제어 레벨러 피더는 프레스머신의 다른 쪽에 설치되어 롤(Roll)형의 코일 소재(Coil workpiece)를 프레스머신의 워크스테이션에 순차적으로 로딩한다. 수치제어 레벨러 피더는 코일 소재를 장착하여 풀어내는 언코일러(Uncoiler)와, 언코일러로부터 풀려나는 코일 소재를 직선으로 가공하는 레벨러(Leveller)로 구성되어 있다.
상기한 바와 같은 종래의 다공정 프레스 시스템은 블랭크 소재 또는 코일 소재를 다공정 프레스머신에 연속적으로 로딩하면서 프레스 가공하도록 구성되어 있기 때문에 소재로 시트를 가공하는데 적용하기 어려운 문제가 많이 있다. 즉, 프레스머신의 효율적인 가공을 위해서는 시트를 연속적이면서도 안정적으로 로딩시켜야만 하나, 시트의 로딩을 위한 시트 피더(Sheet feeder)의 구성이 복잡해지는 문제가 있다. 또한, 시트의 로딩에 많은 낭비 시간(Dead time)이 발생하여 가공 속도가 크게 떨어지므로, 생산성이 저하되고, 생산비가 상승되는 문제가 있다.
본 발명은 상기와 같은 종래 다공정 프레스 시스템의 여러 가지 문제점들을 해결하기 위한 것이다. 본 발명의 목적은, 다공정 프레스머신에 시트를 연속적이면서도 안정적으로 로딩할 수 있는 새로운 다공정 프레스 시스템을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은, 로딩되는 시트를 복수의 워크스테이션들에서 1회의 행정에 의하여 순차적으로 프레스 가공하여 생산성을 향상시킬 수 있으며, 생산비를 크게 감소시킬 수 있는 다공정 프레스 시스템을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은, 시트의 로딩과 프레스 가공을 효율적이고 체계적으로 실시할 수 있는 다공정 프레스 시스템을 제공하는 것이다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 다공정 프레스 시스템이 제공된다. 본 발명에 따른 다공정 프레스 시스템은, X축, Y축과 Z축 방향, X축 방향과 정렬되어 있는 프레스 라인을 갖는 프레스 프레임과, 프레스 프레임에 설치되어 있으며 시트를 블랭크 소재를 거쳐 완제품으로 프레스 가공하기 위한 복수의 워크스테이션들이 프레스 라인을 따라 직렬로 제공되어 있는 볼스터와, 볼스터의 상방에 Z축 방향을 따라 직선왕복운동할 수 있도록 설치되어 있는 램을 갖는 프레스머신과; 프레스머신의 워크스테이션들 각각에서 프레스 가공을 위하여 볼스터에 설치되어 있는 로워다이와 램에 설치되는 어퍼다이를 갖는 복수의 프레스 다이세트들과; 프레스머신의 상류에 설치되어 있고, 복수의 워크스테인션들 중 첫 번째 워크스테이션에 시트를 로딩하는 시트 로딩 수단과; 프레스머신의 볼스터와 램 사이에 설치되어 있으며, 프레스머신의 워크스테이션들 각각에 놓여있는 블랭크 소재를 동시에 언로딩하여 복수의 워크스테이션들 각각의 하류로 로딩하는 트랜스퍼 피더를 포함한다.
본 발명에 따른 다공정 프레스 시스템은, 시트 로딩 시스템에 의하여 프레스머신의 워크스테이션들에 시트를 연속적이면서도 안정적으로 로딩하고, 로딩되는 시트를 1회의 행정에 의하여 순차적으로 프레스 가공하여 생산성을 향상시킬 수 있으며, 생산비를 크게 감소시킬 수 있다. 또한, 시트의 로딩과 프레스 가공을 효율적이고 체계적으로 실시할 수 있는 유용한 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 따른 다공정 프레스 시스템의 구성을 나타낸 평면도이다.
도 2는 본 발명에 따른 다공정 프레스 시스템의 구성을 나타낸 정면도이다.
도 3은 본 발명에 따른 다공정 프레스 시스템에서 프레스머신의 워크스테이션들과 트랜스퍼 피더의 구성을 나타낸 평면도이다.
도 4와 도 5는 도 3에서 트랜스퍼 피더의 작동을 설명하기 위하여 나타낸 평면도들이다.
도 6은 본 발명에 따른 다공정 프레스 시스템에서 컨베이어와 시트 로더의 구성을 나타낸 평면도이다.
도 7은 본 발명에 따른 다공정 프레스 시스템에서 시트 로더의 작동을 설명하기 위하여 나타낸 정면도이다.
도 8은 본 발명에 따른 다공정 프레스 시스템에서 제1 및 제2 시트 트랜스퍼 피더의 구성을 나타낸 평면도이다.
도 9는 도 8에서 제1 및 제2 시트 트랜스퍼 피더의 작동을 설명하기 위하여 나타낸 평면도이다.
도 10은 본 발명에 따른 다공정 프레스 시스템에서 제1 시트 트랜스퍼 피더의 구성을 나타낸 정면도이다.
도 11은 본 발명에 따른 다공정 프레스 시스템에서 제2 시트 트랜스퍼 피더의 구성을 나타낸 정면도이다.
도 12와 도 13은 본 발명에 따른 다공정 프레스 시스템에서 제2 시트 트랜스퍼 피더의 클램핑유닛의 작동을 설명하기 위하여 나타낸 정면도들이다.
본 발명의 그 밖의 목적, 특정한 장점들과 신규한 특징들은 첨부된 도면들과 연관되어지는 이하의 상세한 설명과 바람직한 실시예들로부터 더욱 분명해질 것이다.
이하, 본 발명에 따른 다공정 프레스 시스템에 대한 바람직한 실시예들을 첨부된 도면들에 의거하여 상세하게 설명한다.
먼저, 도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명에 따른 다공정 프레스 시스템은 1회의 행정에 의하여 소재로 시트(10), 예를 들면 금속시트(Metal sheet)를 순차적으로 프레스 가공(Press work)하는 프레스머신(20)을 구비한다. 프레스머신(20)의 외관을 구성하는 프레스 프레임(22)은 X축 방향, X축 방향에 대하여 직교하는 Y축 방향, X축 및 Z축 방향에 대하여 수직하게 직교하는 Z축 방향을 갖는다. 시트(10)는 프레스머신(20)의 프레스 라인(Press line: L)을 따라 로딩된 후, 블랭크 소재(Blank workpiece: 12)를 거쳐 완제품(14)으로 순차적으로 프레스 가공된다. 시트(10)와 블랭크 소재(12)의 이송이 이루어지는 프레스 라인(L)은 X축 방향을 따라 정렬되어 있다. 다른 실시예에서 프레스 라인(L)은 Y축 방향을 따라 정렬될 수도 있다.
프레스머신(20)은 프레스 프레임(22)에 설치되어 있는 볼스터(24)와 볼스터(24)의 상부에 Z축 방향을 따라 직선왕복운동할 수 있도록 프레스 프레임(22)에 설치되어 있는 램(26)으로 구성되어 있다. 프레스머신(20)은 램(26)의 Z축 직선왕복운동을 유압에 의하여 실시하는 공지의 유압프레스로 구성될 수 있다. 또한, 램(26)의 Z축 직선왕복운동은 크랭크(Crank), 편심기(Eccentric), 토글(Toggle), 링크(Link), 캠(Cam) 등의 메커니즘에 의하여 구동하는 공지의 메커니컬 프레스(Mechanical press)로 구성될 수도 있다.
복수의 워크스테이션(28-1~28-5)들이 시트(10)를 완제품(14)으로 프레스 가공하기 위하여 볼스터(24)와 램(26) 사이에 X축 방향을 따라 서로 간격을 두고 직렬로 제공되어 있다. 복수의 워크스테이션(28-1~28-5)들 중 첫 번째 워크스테이션(28-1)에서는 시트(10)가 블랭킹되어 블랭크 소재(12)로 가공된다. 도 1에 워크스테이션(28-1~28-5)들은 5개가 마련되어 있는 것이 도시되어 있으나, 워크스테이션(28-1~28-5)들의 개수는 프레스 가공의 형태에 따라 적절하게 증감될 수 있다.
도 1 내지 도 5를 참조하면, 본 발명에 따른 다공정 프레스 시스템은 프레스머신(20)의 워크스테이션(28-1~28-5)들 각각에 설치되어 있는 복수의 프레스 다이세트(30-1~30-5)들을 구비한다. 프레스 다이세트(30-1~30-5)들 각각은 볼스터(24)의 상면에 장착되어 있는 로워다이(Lower die: 32)와 램(26)의 하면에 로워다이(32)와 정합되도록 장착되어 있는 어퍼다이(Upper die: 34)로 구성되어 있다. 어퍼다이(34)는 램(24)의 작동에 의하여 다이개방위치(Die open position)와 다이폐쇄위치(Die close position) 사이를 승강한다. 다른 실시예에서 프레스머신(20)은 복수의 프레스머신들이 직렬로 배열되어 있는 탠덤 프레스(Tandem press)로 구성될 수 있다. 이 경우, 프레스 다이세트들 각각은 탠덤 프레스를 구성하는 프레스머신들 각각에 설치된다.
본 발명의 다공정 프레스 시스템은 시트(10)를 프레스 다이세트(30-1~30-5)들 각각의 로워다이(32)에 놓여있는 블랭크 소재(12)들을 동시에 순차적으로 언로딩(Unloading)하는 트랜스퍼 피더(Transfer feeder: 40)를 구비한다. 또한, 트랜스퍼 피더(40)는 마지막 번째 워크스테이션(28-5)의 로워다이(32)에 놓여있는 완제품(14)을 마지막 번째 워크스테이션(28-5)으로부터 언로딩한다.
트랜스퍼 피더(40)는 프레스머신(20)의 볼스터(24)와 램(26) 사이에 X축 방향, 즉 블랭크 소재(12)들의 로딩 방향과 Z축 방향을 따라 운동할 수 있도록 설치되어 있으며 시트(10)와 워크스테이션(28-1~28-5)들에 놓여있는 블랭크 소재(12)들을 동시에 흡착하는 버큠패드유닛(42)과, 버큠패드유닛(42)을 X축 방향을 따라 운동시킬 수 있도록 설치되어 있는 X축 리니어 액추에이터(X-axis linear actuator: 44)와, X축 리니어 액추에이터(44)를 Z축 방향을 따라 운동시킬 수 있도록 설치되어 있는 Z축 리니어 액추에이터(Z-axis linear actuator: 46)로 구성되어 있다.
버큠패드유닛(42)은 프레스머신(20)의 X축 방향을 따라 운동할 수 있도록 장착되어 있는 아암(42a)과, 프레스 다이세트(30-1~30-5)들 각각의 로워다이(32)에 놓여있는 블랭크 소재(12)들을 동시에 흡착할 수 있도록 아암(42a)에 장착되어 있는 복수의 버큠패드(42b)들로 구성되어 있다. 버큠패드(42b)들은 공기를 흡입하는 공기흡입장치로 잘 알려진 버큠펌프(Vacuum pump)나 에어컴프레서(Air compressor)와 파이프라인(Pipeline)을 통하여 연결되어 있다.
X축 리니어 액추에이터(44)는 X축 방향을 따라 설치되어 있고, 버큠패드유닛(42)의 아암(42a)을 X축 방향을 따라 운동시킬 수 있도록 아암(42a)과 결합되어 있다. Z축 리니어 액추에이터(46)는 Z축 방향을 따라 설치되어 있으며, Z축 방향을 따라 X축 리니어 액추에이터(44)를 운동시킬 수 있도록 X축 리니어 액추에이터(44)와 결합되어 있다. X축 및 Z축 리니어 액추에이터(44, 46) 각각은 구동력을 제공하는 서보모터(Servo motor)와, 서보모터의 구동력에 의하여 회전하는 리드스크루(Lead screw)와, 리드스크루를 따라 나사운동하도록 체결되어 있는 너트블록(Nut block)과, 너트블록에 고정되어 있는 캐리지(Carriage)와, 캐리지의 직선운동을 안내하는 가이드레일(Guide rail)로 구성되어 있다. 리드스크루는 볼스크루(Ball screw)로 구성되고, 너트블록은 볼너트블록(Ball nut block)으로 구성될 수 있다. 가이드레일은 모노레일 타입 대신에 가이드바(Guide bar)로 구성될 수 있다.
한편, 몇몇 실시예에 있어서 X축 및 Z축 리니어 액추에이터(44, 46) 각각은 타이밍벨트(Timing belt)에 의하여 캐리지가 직선운동되는 벨트 드리븐 리니어 액추에이터(Belt driven linear actuator)로 구성될 수 있다. 또한, X축 및 Z축 리니어 액추에이터(44, 46)는 에어실린더, 캐리지와 리니어가이드(Linear guide)로 구성되거나 서보모터, 랙과 피니언(Rack and pinion), 캐리지와 리니어가이드로 구성될 수도 있다.
도 1, 도 2와 도 6을 참조하면, 본 발명에 따른 다공정 프레스 시스템은 복수의 워크스테이션(28-1~28-5)들 중 첫 번째 워크스테이션(28-1)에 시트(10)를 연속적으로 로딩하기 위하여 프레스머신(20)의 상류에 설치되어 있는 시트 로딩 시스템(Sheet loading system: 50)을 구비한다. 시트 로딩 시스템(50)의 컨베이어(Conveyor: 52)는 프레스머신(20)과 이웃하도록 Y축 방향을 따라 프레스머신(20)의 상류에 설치되어 있다.
시트(10)는 전단기(Shearing machine: 16) 또는 절단기(Cutting machine)에 의하여 전단 또는 절단되어 컨베이어(52)에 인계된다. 전단기(16)는 컨베이어(52)의 상류에 설치되어 있고, 롤형의 금속 코일을 전단하여 컨베이어(52)의 상류에 로딩한다. 컨베이어(52)는 전단기(16)로부터 시트(10)를 인수하여 프레스머신(20)의 상류로 이송한다. 컨베이어(52)는 프레스 라인(L)과 전단기(16) 사이를 연결하도록 프레스 라인(L)과 전단기(16) 사이에 Y축 방향을 따라 설치되어 있다. 컨베이어(52)는 롤러컨베이어(Roller conveyor: 54)로 구성되어 있다. 본 실시예에 있어서, 롤러컨베이어(54)는 벨트컨베이어로 구성될 수 있다.
도 1에 도시되어 있는 바와 같이, 센터링 장치(Centering device: 56)가 롤러컨베이어(54)를 따라 이송되는 시트(10)의 센터링을 위하여 롤러컨베이어(54) 위에 장착되어 있다. 센터링 장치(56)는 한 쌍의 액추에이터(56a)들과 한 쌍의 푸셔(Pusher: 56b)들로 구성되어 있다. 액추에이터(56a)들은 롤러컨베이어(54)의 폭 방향을 따라 서로 간격을 두고 마주하도록 장착되어 있다. 푸셔(56b)들 각각은 액추에이터(56a)들의 작동에 의하여 서로에 대하여 접근 또는 이격되면서 시트(10)의 양단을 지지하여 시트(10)의 센터링을 실시한다. 액추에이터(56a)들은 에어실린더로 구성될 수 있다. 롤러컨베이어(54)의 선단과 이웃하는 위치에 스토핑유닛(Stoping unit: 58)이 장착되어 있다. 시트(10)는 스토핑유닛(58)에 걸려 롤러컨베이어(54) 위의 정해진 위치에 정지된다.
도 1, 도 2, 도 6과 도 7을 참조하면, 본 발명에 따른 다공정 프레스 시스템의 시트 로딩 시스템(50)은 컨베이어(52)로부터 시트(10)를 인수하여 프레스 라인(L)에 로딩하는 시트 로더(Sheet loader: 60)를 구비한다. 시트 로더(60)는 프레스머신(20)과 컨베이어(52) 사이에 설치되어 있다. 시트 로더(60)는 로더 프레임(Loader frame: 62), Y축 리니어 액추에이터(Y-axis linear actuator: 64)와 슬라이드 플레이트(Slide plate: 66)로 구성되어 있다. 로더 프레임(62)의 오버헤드 플레이트(Overhead plate: 62a)는 컨베이어(52)의 상방에 Y축 방향을 따라 프레스 라인(L)과 컨베이어(52)를 가로지르도록 배치되어 있다.
Y축 리니어 액추에이터(64)는 오버헤드 플레이트(62a)의 하면에 Y축 방향을 따라 장착되어 있다. Y축 리니어 액추에이터(64)는 구동력을 제공하는 서보모터와, 서보모터의 구동력에 의하여 회전하는 리드스크루와, 리드스크루를 따라 나사운동하도록 체결되어 있는 너트블록과, 너트블록에 고정되어 있는 캐리지를 구비하는 스크루 드리븐 액추에이터(Screw driven linear actuator)로 구성될 수 있다. 몇몇 실시예에 있어서 Y축 리니어 액추에이터(64)는 벨트 드리븐 리니어 액추에이터, 에어실린더 등으로 구성될 수 있다. 또한, Y축 리니어 액추에이터(64)는 에어실린더, 캐리지와 리니어가이드로 구성되거나 서보모터, 랙과 피니언, 캐리지와 리니어가이드로 구성될 수도 있다.
슬라이드 플레이트(66)는 Y축 방향을 따라 직선운동되도록 Y축 리니어 액추에이터(64)에 연결되어 있다. 한 쌍의 리니어가이드(68)들이 슬라이드 플레이트(66)의 직선운동을 안내하도록 오버헤드 플레이트(62a)와 슬라이드 플레이트(66) 사이의 양쪽에 장착되어 있다. 리니어가이드(68)들은 Y축 방향을 따라 오버헤드 플레이트(62a)에 장착되어 있는 가이드레일(68a)과, 가이드레일(68a)을 따라 슬라이딩되도록 장착되어 있고 슬라이드 플레이트(66)에 결합되어 있는 복수의 슬라이드(68b)들로 구성되어 있다.
시트 로더(60)는 시트(10)를 승강시키기 위한 리프팅유닛(Lifting unit: 70)을 구비한다. 리프팅유닛(70)은 마운팅 플레이트(Mounting plate: 72), 리프팅 플레이트(Lifting plate: 74)와 리프팅실린더(Lifting cylinder: 76)로 구성되어 있다. 마운팅 플레이트(72)는 슬라이드 플레이트(66)의 하방에 배치되어 있고, 복수의 서포트 파이프(Support pipe: 78)들에 의하여 슬라이드 플레이트(66)에 결합되어 있다.
리프팅 플레이트(74)는 마운팅 플레이트(72)의 하방에 Z축 방향을 따라 승강할 수 있도록 배치되어 있다. 복수의 가이드바(80)들의 하단이 리프팅 플레이트(74)의 상면에 고정되어 있다. 가이드바(80)들은 서포트 파이프(78)에 끼워져 리프팅 플레이트(74)의 승강을 안내한다. 리프팅실린더(76)는 마운팅 플레이트(72)의 상면 중앙에 장착되어 있다. 리프팅실린더(76)의 실린더로드(76a)는 마운팅 플레이트(72)를 관통하여 리프팅 플레이트(74)의 상면에 결합되어 있다.
시트 로드(60)는 리프팅 플레이트(74)에 장착되어 시트(10)를 흡착하는 복수의 버큠패드유닛(90)들을 구비한다. 버큠패드유닛(90)들은 가이드부시(Guide bush: 92), 로드(Rod: 94), 버큠패드(96)와 스프링(98)으로 구성되어 있다. 가이드부시(92)는 리프팅 플레이트(74)에 장착되어 있다. 로드(94)는 가이드부시(92)를 따라 승강할 수 있도록 가이드부시(92)에 끼워져 있다. 버큠패드(96)는 로드(94)의 하단에 장착되어 있다. 스프링(98)은 로드(94)에 장착되어 버큠패드(96)에 작용되는 하중을 완충시킨다. 버큠패드(96)는 공기를 흡입하는 공기흡입장치로 잘 알려진 버큠펌프나 에어컴프레서와 파이프라인에 의하여 연결되어 있다. 버큠패드(96)가 시트(10)의 표면에 밀착되어 있는 상태에서 버큠펌프가 작동되어 버큠패드(96) 안으로부터 공기가 배출되면, 버큠패드(96)가 시트(10)를 흡착하게 된다.
도 1, 도 2와 도 8 내지 도 11을 참조하면, 본 발명에 따른 다공정 프레스 시스템의 시트 로딩 시스템(50)은 피더 프레임(Feeder frame: 100), 프레스 라인(L)을 따라 첫 번째 워크스테이션(28-1)으로 이송되는 시트(10)를 안내하기 위한 복수의 가이드레일(110), 제1 시트 트랜스퍼 피더(Sheet feeder: 120)와 제2 시트 트랜스퍼 피더(130)를 구비한다.
피더 프레임(100)은 프레스머신(20)과 시트 로더(60) 사이에 X축 방향을 따라 설치되어 있다. 시트(10)의 이송을 안내하는 복수의 가이드레일(110)들이 피더 프레임(100)의 상면에 프레스 라인(L)과 평행하도록 설치되어 있다. 시트(10)는 가이드레일(110)들을 따라 슬라이딩되면서 이송된다. 가이드레일(110)들은 프레스머신(20)으로부터 원거리에 배치되어 있는 제1 위치(P1)와, 첫 번째 워크스테이션(28-1)과 제1 위치(P2) 사이에 배치되어 있는 제2 위치(P2)를 제공한다. 제2 위치(P2)는 제1 위치(P1)를 기점으로 가이드레일(110)의 대략 2/3 지점으로 설정되어 있다. 다른 실시예에서 제2 위치(P2)는 제1 위치(P1)를 기점으로 가이드레일(110)의 대략 1/2 지점으로 설정될 수 있다.
시트 로더(60)는 컨베이어(52)로부터 시트(10)를 인수하여 제1 위치(P1)에서 가이드레일(110)들 위에 올려놓는다. 제1 시트 트랜스퍼 피더(120)는 프레스머신(20)과 시트 로더(60) 사이에 X축 방향을 따라 설치되어 있고, 가이드 레일(110)을 따라 제1 위치(P1)로부터 제2 위치(P2)로 시트(10)를 이송한다. 제2 시트 트랜스퍼 피더(130)는 프레스머신(20)과 제1 시트 트랜스퍼 피더(120) 사이에 설치되어 있으며, 제1 시트 트랜스퍼 피더(120)로부터 시트(10)를 넘겨받아 첫 번째 워크스테이션(28-1)로 이송한다.
제1 및 제2 시트 트랜스퍼 피더(120, 130)는 가이드레일(110)들의 양쪽에 서로 대향되도록 X축 방향을 따라 설치되어 있다. 제1 및 제2 시트 트랜스퍼 피더(120, 130) 각각의 리니어 액추에이터(122, 132)는 가이드(122a, 132a), 캐리지(122b, 132b), 서보모터(122c, 132c)와 벨트전동장치(124, 134)로 구성되어 있다. 가이드(122a, 132a)는 가이드레일(110)들과 평행하도록 장착되어 있다. 캐리지(122b, 132b)는 가이드(122a, 132a)을 따라 이송되도록 가이드(122a, 132a)의 한쪽에 장착되어 있다. 서보모터(122c, 132c)는 가이드(122a, 132a)의 한쪽에 장착되어 캐리지(122b, 132b)의 이송을 위한 구동력을 제공한다. 벨트전동장치(124, 134)는 서보모터(122c, 132c)와 연결되어 서보모터(122c, 132c)의 구동에 의하여 회전되는 원동풀리(124a, 134a)와, 가이드(122a, 132a)의 한쪽에 회전할 수 있도록 장착되어 있는 종동풀리(124b, 134b)와, 원동풀리(124a, 134a)와 종동풀리(124b, 134b)에 감아 걸려 있는 벨트(124c, 134c)로 구성되어 있다. 벨트전동장치(124, 134)는 타이밍벨트전동장치(Timing belt drive)로 구성될 수 있다. 벨트(124c, 134c)의 일부분은 캐리지(122b, 132b)에 결합되어 있다. 캐리지(122b, 132b)는 벨트(124c, 134c)의 주행에 의하여 가이드(122a, 132a)를 따라 직선운동한다. 본 실시예에 있어서, 리니어 액추에이터(122, 132) 각각은 벨트 드리븐 리니어 액추에이터로 구성되어 있는 것이 도시되고 설명되었으나, 리니어 액추에이터(122, 132) 각각은 스크루 드리븐 액추에이터, 랙과 피니언 리니어 액추에이터(Rack and pinion driven linear actuator) 등으로 다양하게 구성될 수 있다.
제1 및 제2 시트 트랜스퍼 피더(120, 130) 각각의 클램핑유닛(Clamping unit: 126, 136)은 시트(10)를 클램핑할 수 있도록 캐리지(122b, 132b)에 장착되어 있다. 클램핑유닛(126, 136)은 캐리지(122b, 132b)의 한쪽에 장착되어 있는 액추에이터(126a, 136a)와, 액추에이터(126a, 136a)의 작동에 의하여 시트(10)를 클램핑하는 한 쌍의 조(Jaw: 126b, 136b)들로 구성되어 있다. 본 실시예에 있어서, 클램핑유닛(126, 136)은 전자석을 구비하여 시트(10)를 클램핑할 수 있도록 구성될 수 있다. 제2 시트 트랜스퍼 피더(130)는 클램핑유닛(136)을 승강시키는 업다운 액추에이터(Up down actuator: 138)를 구비한다. 업다운 액추에이터(138)는 캐리지(132b)에 장착되어 있다. 클램핑유닛(136)은 업다운 액추에이터(138)에 장착되어 있다. 업다운 액추에이터(138)는 에어실린더로 구성되어 있다.
본 발명에 따른 다공정 프레스 시스템은 프레스머신(20)으로부터 완제품(14)을 배출할 수 있도록 프레스머신(20)의 다른 쪽에 설치되어 있는 언로더(Unloader: 140)를 구비한다. 언로더(140)는 벨트컨베이어(Belt conveyor: 142)로 구성되어 있다. 트랜스퍼 피더(40)는 프레스 다이세트(30-1~30-5)들 중 마지막 번째 프레스 다이세트(30-5)의 로워다이(32)에 놓여 있는 완제품(14)을 버큠패드(42b)에 의하여 흡착하여 벨트컨베이어(142) 위에 옮겨 놓는다. 벨트컨베이어(142)의 작동에 의하여 완제품(14)은 프레스머신(20)으로부터 옮겨진다.
도 1에 도시되어 있는 바와 같이, 본 발명에 따른 다공정 프레스 시스템은 프레스머신(20), 트랜스퍼 피더(40), 컨베이어(52), 시트 로더(60), 제1 및 제2 시트 트랜스퍼 피더(120, 130)와 언로더(140)의 작동을 제어하는 컨트롤러(Controller: 150)를 구비한다. 컨트롤러(150)는 프레스머신(20), 트랜스퍼 피더(40), 컨베이어(52), 시트 로더(60), 제1 및 제2 시트 트랜스퍼 피더(120, 130)와 언로더(140)의 작동을 시퀀스제어(Sequence control)한다. 컨트롤러(150)는 모드의 설정을 위한 입력장치(152)와 연결되어 있다. 입력장치(152)는 키보드(Key board), 터치패널(Touch panel), 복수의 버튼들 및 스위치들 등으로 구성되어 있다.
지금부터는, 이와 같은 구성을 갖는 본 발명에 따른 다공정 프레스 시스템에 대한 작용을 설명한다.
도 1과 도 6을 참조하면, 시트(10)는 전단기(16)에 의하여 전단되어 롤러컨베이어(54) 위에 올려놓여진다. 롤러컨베이어(54)의 작동에 의하여 시트(10)는 전단기(16) 쪽에서 프레스 라인(L) 쪽으로 이송된다. 센터링 장치(56)의 액추에이터(56a)들이 작동되면, 푸셔(56b)들이 서로에 대하여 접근되면서 롤러컨베이어(54)를 따라 이송되는 시트(10)의 양단을 지지한다. 따라서 시트(10)는 푸셔(56b)들 사이를 지나면서 센터링된다. 롤러컨베이어(54)의 작동에 의하여 이송되던 시트(10)는 스토핑유닛(58)에 걸려 롤러컨베이어(54) 위의 정해진 위치에 정지된다. 시트(10)의 이송이 완료되면, 롤러컨베이어(54)는 정지되고, 푸셔(56b)들은 액추에이터(56a)들의 작동에 의하여 복귀된다.
도 1, 도 2, 도 6과 도 7을 참조하면, 시트 로더(60)의 리프팅실린더(76)가 작동되면, 실린더로드(76a)가 전진되고, 리프팅 플레이트(74)가 하강된다. 리프팅 플레이트(74)의 하강에 의하여 버큠패드유닛(90)들의 버큠패드(96)가 롤러컨베이어(54) 위에 놓여있는 시트(10)를 흡착하게 된다. 리프팅실린더(76)가 작동되어 실린더로드(76a)가 후퇴되면, 리프팅 플레이트(74)가 상승된다.
다음으로, 리프팅 플레이트(74)가 상승된 후 정지되면, Y축 리니어 액추에이터(64)가 작동되어 슬라이드 플레이트(66)를 프레스 라인(L)으로 이송시킨다. 버큠패드유닛(90)들에 흡착되어 있는 시트(10)가 프레스 라인(L)에 정렬되면, Y축 리니어 액추에이터(64)가 정지된다.
리프팅실린더(76)가 작동되어 실린더로드(76a)가 전진되면, 리프팅 플레이트(74)가 하강된다. 리프팅 플레이트(74)가 하강되어 시트(10)가 가이드레일(110)들 위에 지지되면, 버큠패드(96)의 진공이 해소되고, 시트(10)는 버큠패드(96)로부터 분리되어 가이드레일(110)들 위에 놓여진다. 리프팅실린더(76)가 작동되어 실린더로드(76a)가 후퇴되고, 리프팅 플레이트(74)가 상승된다. Y축 리니어 액추에이터(64)는 앞에서 설명한 것과 반대 방향으로 슬라이드 플레이트(66)를 전단기(16) 쪽으로 복귀시킨 후 정지된다.
도 1, 도 2과 도 8 내지 도 11을 참조하면, 시트(10)가 가이드레일(110)들 위에 놓이면, 제1 시트 트랜스퍼 피더(120)의 클램핑유닛(126)이 작동된다. 액추에이터(126a)의 작동에 의하여 한 쌍의 클램프(124)들이 닫히면서 시트(10)를 클램핑하게 된다. 클램핑유닛(126)이 시트(10)를 클램핑하게 되면, 서보모터(122c)가 한쪽 방향으로 구동되어 벨트전동장치(124)의 벨트(124c)를 주행시키게 된다. 캐리지(122b)는 벨트(124c)의 주행에 의하여 가이드(122a)를 따라 제1 위치(P1)로부터 제2 위치(P2)로 이송된다. 캐리지(122b)가 제2 위치(P2)에 이송되면, 서보모터(122c)는 정지된다.
도 11 내지 도 13을 참조하면, 제1 시트 트랜스퍼 피더(120)의 캐리지(122b)가 제1 위치(P1)로부터 제2 위치(P2)로 이송 시 업다운 액추에이터(138)가 작동되어 제2 시트 트랜스퍼 피더(130)의 클램핑 유닛(136)을 상승시킨다. 클램핑 유닛(136)의 상승에 의하여 제1 시트 트랜스퍼 피더(120)의 작동에 의하여 이송되는 시트(10)의 피딩 라인(Feeding line), 즉 프레스 라인(L)으로부터 클램핑 유닛(136)이 회피되어 있게 된다. 따라서 시트(10)와 클램핑 유닛(136)의 충돌 없이 원활하게 시트(10)를 이송할 수 있다.
도 8 내지 도 11을 참조하면, 제1 시트 트랜스퍼 피더(120)가 첫 번째로 시트(10)를 제2 위치(P1)에 이송하고 나면, 제1 시트 트랜스퍼 피더(120)의 서보모터(122c)는 앞에서 설명한 것과 반대 방향으로 구동되어 캐리지(122c)를 제2 위치(P2)로부터 제1 위치(P1)로 복귀시키게 된다. 제1 시트 트랜스퍼 피더(120)의 캐리지(122c)가 복귀되면, 업다운 액추에이터(138)가 작동되어 클램핑 유닛(136)을 하강시키게 된다.
계속해서, 제2 시트 트랜스퍼 피더(130)의 클램핑 유닛(136)이 시트(10)를 클램핑하게 되고, 액추에이터(126a)의 작동에 의하여 조(126b)들이 열려 시트(10)의 클램핑을 해제하게 된다. 제2 시트 트랜스퍼 피더(130)는 제2 위치(P2)에서 제1 시트 트랜스퍼 피더(120)로부터 넘겨받은 시트(10)를 첫 번째 워크스테이션(28-1)으로 이송한다. 조(126b)들에 의하여 클램핑되어 있던 시트(10)는 첫 번째 워크스테이션(28-1)의 로워다이(32) 위에 놓여진다. 시트(10)가 첫 번째 워크스테이션(28-1)의 로워다이(32) 위에 놓이면, 서보모터(132c)는 정지된다.
제2 시트 트랜스퍼 피더(130)의 작동에 의하여 시트(10)가 첫 번째 워크스테이션(28-1)에 놓이면, 램(26)이 하강된다. 램(26)이 하강되면, 첫 번째 워크스테이션(28-1)에서는 첫 번째 프레스 다이세트(30-1)의 로워다이(32)와 어퍼다이(34)에 의하여 시트(10)가 블랭크 소재(12)로 블랭킹된다. 시트(10)의 프레스 가공이 완료되면, 제2 시트 트랜스퍼 피더(130)의 캐리지(132c)는 복귀되고, 제1 시트 트랜스퍼 피더(120)는 가이드레일(110)들 위에 두 번째로 놓여있는 시트(10)를 제1 위치(P1)에서 클램핑하여 제2 위치(P2)로 이송하게 된다.
도 1 내지 도 5를 참조하면, 램(26)이 상승되어 복귀되면, 트랜스퍼 피더(40)의 X축 및 Z축 리니어 액추에이터(44, 46)가 작동되어 버큠패드(42b)를 첫 번째 프레스 다이세트(30-1)의 로워다이(32)에 놓여있는 블랭크 소재(12)에 밀착시킨다. 버큠패드(42b)가 블랭크 소재(12)를 흡착하게 되면, X축 및 Z축 리니어 액추에이터(44, 46)가 작동되어 블랭크 소재(12)를 두 번째 프레스 다이세트(30-2)의 로워다이(32) 위에 로딩하게 된다.
제1 및 제2 시트 트랜스퍼 피더(120, 130)의 작동에 의한 시트(10)의 로딩, 트랜스퍼 피더(40)의 작동에 의한 블랭크 소재(12)의 언로딩과 프레스머신(20)의 작동에 의한 프레스 가공이 순차적으로 실시되어 시트(10)를 완제품(14)으로 완성하게 된다. 워크스테이션(28-1~28-5)들 중 마지막 워크스테이션(28-5)에서 최종적으로 완제품(14)이 완성되면, 이 완제품(14)은 트랜스퍼 피더(40)의 작동에 의하여 마지막 워크스테이션(28-5)으로부터 벨트컨베이어(142)에 로딩된다. 벨트컨베이어(142)의 작동에 의하여 완제품(14)은 언로딩된다. 이와 같이 본 발명의 다공정 프레스 시스템은 시트 로더(60), 제1 및 제2 시트 트랜스퍼 피더(130)의 작동에 의하여 시트(10)를 프레스머신(20)에 순차적으로 정확하고 원활하게 로딩한 후 동시에 프레스 가공함으로써, 생산성을 향상시키고, 생산비를 절감할 수 있다.
이상에서 설명된 실시예는 본 발명의 바람직한 실시예를 설명한 것에 불과하고, 본 발명의 권리범위는 설명된 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술적 사상과 특허청구범위 내에서 이 분야의 당업자에 의하여 다양한 변경, 변형 또는 치환이 가능할 것이며, 그와 같은 실시예들은 본 발명의 범위에 속하는 것으로 이해되어야 한다.
10: 시트 20: 프레스머신
28-1~28-5: 워크스테이션 30-1~30-5: 프레스 다이세트
40: 트랜스퍼 피더 50: 시트 로딩 시스템
52: 컨베이어 60: 시트 로더
70: 리프팅유닛 90: 버큠패드유닛
110: 가이드레일 120: 제1 시트 트랜스퍼 피더
126: 클램핑유닛 130: 제2 시트 트랜스퍼 피더
136: 클램핑유닛 140: 언로더

Claims (6)

  1. X축, Y축과 Z축 방향, 상기 X축 방향과 정렬되어 있는 프레스 라인을 갖는 프레스 프레임과, 상기 프레스 프레임에 설치되어 있으며 시트를 블랭크 소재를 거쳐 완제품으로 프레스 가공하기 위한 복수의 워크스테이션들이 상기 프레스 라인을 따라 직렬로 제공되어 있는 볼스터와, 상기 볼스터의 상방에 상기 Z축 방향을 따라 직선왕복운동할 수 있도록 설치되어 있는 램을 갖는 프레스머신과;
    상기 프레스머신의 워크스테이션들 각각에서 프레스 가공을 위하여 상기 볼스터에 설치되어 있는 로워다이와 상기 램에 설치되는 어퍼다이를 갖는 복수의 프레스 다이세트들과;
    상기 프레스머신의 상류에 설치되어 있고, 상기 복수의 워크스테인션들 중 첫 번째 워크스테이션에 상기 시트를 로딩하는 시트 로딩 수단과;
    상기 프레스머신의 볼스터와 램 사이에 설치되어 있으며, 상기 프레스머신의 워크스테이션들 각각에 놓여있는 상기 블랭크 소재를 동시에 언로딩하여 상기 복수의 워크스테이션들 각각의 하류로 로딩하는 트랜스퍼 피더;를 포함하며
    상기 시트 로딩 수단은
    상기 프레스머신과 이웃하도록 상기 Y축 방향을 따라 상기 프레스머신의 상류에 설치되어 있고, 상기 시트를 이송하는 컨베이어와;
    상기 컨베이어와 이웃하도록 상기 Y축 방향을 따라 설치되어 있으며, 상기 컨베이어로부터 상기 시트를 넘겨받아 상기 프레스 라인으로 이송하는 시트 로더와;
    상기 프레스머신과 상기 시트 로더 사이에 설치되어 있고, 상기 시트 로더로부터 상기 시트를 넘겨받아 상기 첫 번째 워크스테이션을 향하여 이송하는 제1 시트 트랜스퍼 피더와;
    상기 프레스머신과 상기 제1 시트 트랜스퍼 피더 사이에 설치되어 있으며, 상기 제1 시트 트랜스퍼 피더로부터 상기 시트를 넘겨받아 상기 첫 번째 워크스테이션으로 이송하는 제2 시트 트랜스퍼 피더로 이루어지는 다공정 프레스 시스템.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 시트 로더는,
    상기 컨베이어의 상방에 배치되어 있는 오버헤드 플레이트를 갖는 로더 프레임과;
    상기 오버헤드 플레이트에 상기 Y축 방향을 따라 장착되어 있는 Y축 리니어 액추에이터와;
    상기 Y축 리니어 액추에이터의 작동에 의하여 상기 Y축 방향을 따라 이송될 수 있도록 상기 Y축 리니어 액추에이터에 연결되어 있고, 상기 Z축 방향을 따라 승강되는 리프팅 플레이트를 갖는 Z축 리니어 액추에이터와;
    상기 리프팅 플레이트에 장착되어 있으며, 상기 시트를 흡착하는 복수의 버큠패드들을 갖는 버큠패드유닛으로 이루어지는 다공정 프레스 시스템.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 프레스머신과 상기 시트 로더 사이에 상기 X축 방향을 따라 설치되어 있는 피더 프레임과, 상기 시트의 이송을 안내할 수 있도록 상기 피더 프레임의 상면에 상기 프레스 라인과 평행하도록 설치되어 있는 복수의 가이드레일들을 더 포함하는 다공정 프레스 시스템.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 제1 시트 트랜스퍼 피더는,
    상기 피더 프레임에 상기 복수의 가이드레일들과 평행하도록 설치되어 있고, 상기 X축 방향을 따라 이송되는 캐리지를 갖는 리니어 액추에이터와;
    상기 시트를 클램핑할 수 있도록 상기 캐리지에 장착되어 있는 클램핑유닛으로 이루어지는 다공정 프레스 시스템.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 제2 시트 트랜스퍼 피더는,
    상기 피더 프레임에 상기 복수의 가이드레일들과 평행하도록 설치되어 있고, 상기 X축 방향을 따라 이송되는 캐리지를 갖는 리니어 액추에이터와;
    상기 시트를 클램핑할 수 있도록 상기 캐리지에 장착되어 있는 클램핑유닛과;
    상기 클램핑유닛의 승강을 위하여 상기 캐리지에 장착되어 있는 업다운 액추에이터로 이루어지는 다공정 프레스 시스템.
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