KR101510457B1 - 전기 유압 액츄에이터를 활용한 서보 프레스 - Google Patents

Abstract

본 발명은 전기 유압 액츄에이터를 활용한 서보 프레스를 제공한다. 본 발명에 따른 전기 유압 액츄에이터를 활용한 서보 프레스(1)는 서보 프레스에 있어서, 프레스를 적용하는 사물을 올려놓는 베이스를 포함하여 상기 베이스의 일단에 수직방향으로 중간부를 가지며 상기 중간부 상측으로 상기 베이스의 윗면방향으로 돌출된 넓은 내부를 구비하는 탑으로 형성된 서보 프레스 바디부; 와 상기 중간부와 탑의 내부에 설치되는 전기 유압 액츄에이터; 및 상기 탑에 동작상태를 도시하는 디스플레이와 작동버튼을 포함하도록 설치되어 상기 전기 유압 액츄에이터를 조절하는 컨트롤부;를 포함하고, 상기 전기 유압 액츄에이터는 상기 중간부에 설치되는 회전력을 제공하는 서보모터; 와 상기 서보모터로 구동되며 상기 탑에서 편로드로 구성된 유압실린더; 및 상기 유압실린더의 압력조절을 하며 상기 서보모터와 메인블럭을 통해 연결된 저유기를 포함하며, 상기 저유기는 내부에 수축 및 팽창하는 블레이더를 포함하되, 상기 블레이더는 상기 유압실린더의 로드측 부피와 헤드측 부피의 차이를 작동유의 유량의 차이로 흡수하여 상기 유압실린더의 압력과 상기 저유기의 압력이 평형을 이루도록 부족량을 보상하도록 한다.

Description

전기 유압 액츄에이터를 활용한 서보 프레스{USING ELECTRIC HYDRAULIC ACTUATOR SERVO PRESS}

본 발명은 전기 유압 액츄에이터를 활용한 서보 프레스에 관한 것으로, 좀 더 구체적으로는 협소한 공간에서도 설치가 용이하며 유압실린더의 압력과 저유기의 압력이 평형을 이루도록 부족량을 보상하는 전기 유압 액츄에이터를 활용한 소형 서보 프레스에 관한 것이다.

일반적으로 프레스를 동력원에 따라서 분류하면 크게 기계식, 유압식, 서보 프레스로 분류하며, 특히 서보모터를 활용하는 서보 프레스는 기계식 프레스의 생산성, 정도 향상과 유압식 프레스의 성형성을 실현시키기 위해 고안되 프레스로 이산화탄소 절감, 에너지 절감, 유지비, 운용비 측면등의 경제성을 지니며 난성형재에 대한 저진동, 저소음 고정도 디지털 제어가 가능하다는 우위성을 지니고 있다.

이와 같은 서보 프레스에 전기 유압 액츄에이터(Eletric hydraulic actuator:EHA)를 활용한 서보프레스는 기존 유압 시스템에서 사용되는 배관 및 밸브의 배제로 인한 에너지 효율의 향상, 폐루프 방식으로 인한 탱크용량의 획기적인 감소에 따른 소형화 및 작동유 사용량 절감, 독립 제어 방식에 의한 개별 점검이 용이한 구조를 갖는다.

이와 같은 전기 유압 액츄에이터를 활용한 서보프레스는 실린더의 전후진시에 용적의 차이가 발생함으로 이를 보안하는 기술을 보면, 일본 공표특허공보 특표2002-520222 "유체반력 및 선택적인 자동 증압을 갖춘 개량된 마스터 실린더" 와 일본 특허공표 특허제4248069호 "브레이크용 마스터 실린더" 에서 반동 피스톤과 다이어프램을 사용하여 보완하려 하고 있다. 반동 피스톤은 반력에 의해 조절되며 이와 같은 장치는 구조가 복잡한 문제점이 있으며, 다이어프램의 경우 수축하며 작동유의 흐름을 도모하나 다이어프램의 내부의 압력을 별개로 조절하기 어려운 문제점이 있다.

이외에도 도 1을 참조하면, 기존의 로드부피의 보상방법을 도시한 도 1(a)는 피스톤 형태로 저유기내의 압력을 스프링 상수 k값과 볼트의 조임과 풀림 양에 의해 조절함으로써, 구조가 복잡하며 씰링, 가공편차 등의 문제점으로 누유의 위험성을 하고 있다. 또한, 문제가 발생하였을 시에 분해 및 조립이 어려운 문제점이 있다.

도 1(b)는 도넛 형태로 주사기를 이용하여 도넛형태의 블레이더 내의 압력을 조절하여야 하며 매번 압력의 설정시 마다 전기 유압 액츄에이터 기구부를 분해하여야 하는 번거로움이 있다. 또한 블레이더 내의 압력을 수치적으로 측정하지 못하여 시행착오를 통해 압력을 설정하여야 하며 분해 및 조립 시 마다 발생하는 기름주유량의 차이가 제어에 영향을 미치는 문제점이 있다.

도 1(c)는 에어브리저 형태로 공기의 유출입이 가능한 에이어브리저가 저유기의 상부에 구비되어있는 형태로 외부공기의 오염시 문제가 발생할 수 있으며 에어브리저가 저유기의 상부에 있으므로 기구부를 세로형으로 설치하기 어려운 문제점이 있다.

따라서, 본 발명은 이와 같은 종래기술의 문제점을 해고하기 위해 제안된 것으로, 전기 유압 액츄에이터가 편로드 실린더 일때, 로드의 부피로 인해 로드측 부피와 헤드측 부피의 차이가 발생하며 이때, 전기 유압 액츄에이터 내의 작동유의 양은 한정이 되어 있으므로 전기 유압 액츄에이터의 유압실린더의 압력과 저유기의 압력이 평형을 이루도록 부족량을 보상하는 블레이더를 수축 및 팽창함으로써 부피차이를 보상하는 것을 목적으로 한다.

또한, 컴팩트한 구조와 정비가 용이한 구조를 제공하여 블레이더의 압력 또한 손쉽게 조절할 수 있는것을 목적으로 한다.

상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 의하면, 서보 프레스에 있어서, 프레스를 적용하는 사물을 올려놓는 베이스를 포함하여 상기 베이스의 일단에 수직방향으로 중간부를 가지며 상기 중간부 상측으로 상기 베이스의 윗면방향으로 돌출된 넓은 내부를 구비하는 탑으로 형성된 서보 프레스 바디부; 와 상기 중간부와 탑의 내부에 설치되는 전기 유압 액츄에이터;및 상기 탑에 동작상태를 도시하는 디스플레이와 작동버튼을 포함하도록 설치되어 상기 전기 유압 액츄에이터를 조절하는 컨트롤부;를 포함하고, 상기 전기 유압 액츄에이터는 상기 중간부에 설치되는 회전력을 제공하는 서보모터; 와 상기 서보모터로 구동되며 상기 탑에서 편로드로 구성된 유압실린더; 및 상기 유압실린더의 압력조절을 하며 상기 서보모터와 메인블럭을 통해 연결된 저유기를 포함하며, 상기 저유기는 내부에 수축 및 팽창하는 블레이더를 포함하되, 상기 블레이더는 상기 유압실린더의 로드측 부피와 헤드측 부피의 차이를 작동유의 유량의 차이로 흡수하여 상기 유압실린더의 압력과 상기 저유기의 압력이 평형을 이루도록 부족량을 보상할 수 있다.

이와 같은 전기 유압 액츄에이터를 활용한 서보 프레스는 상기 유압실린더의 전진상태에서는 상기 로드측의 상기 작동유가 상기 헤드측으로 이동하고 상기 블레이드가 팽창하여 상기 저유기 내의 상기 작동유가 헤드측으로 이동하여 상기 유압실린더의 압력과 상기 저유기의 압력이 평형을 이루도록 부족량을 보상할 수 있다.

이와 같은 전기 유압 액츄에이터를 활용한 서보 프레스는 상기 유압실린더의 후진상태에서는 상기 헤드측의 상기 작동유가 상기 로드측으로 이동하고 상기 블레이드가 수축하여 상기 로드측 부피만큼 상기 작동유가 상기 저유기로 유입되어 상기 유압실린더의 압력과 상기 저유기의 압력이 평형을 이루도록 부족량을 보상할 수 있다.

이와 같은 본 발명에 따른 전기 유압 액츄에이터를 활용한 서보 프레스에 따르면, 전기 유압 액츄에이터의 저유기 내부에 수축 및 팽창하는 블레이더를 포함하되, 블레이더가 유압실린더의 로드측 부피와 헤드측 부피의 차이를 작동유의 유량의 차이로 흡수하여 유압실린더의 압력과 저유기의 압력이 평형을 이루도록 부족량을 보상할 수 있다.

또한, 컴팩트한 구조와 정비가 용이한 구조를 제공하여 블레이더의 압력 또한 손쉽게 조절할 수 있도록하여 로드부피의 차이를 용이하게 보상할 수 있다.

도 1은 종래기술인 전기 유압 액츄에이터의 로드부피 보상 방법을 도시한 도시한 도면;
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 서보프레스를 도시한 도면;
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 전기 유압 액츄에이터를 도시한 도면;
도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 전기 유압 액츄에이터의 블레이더의 수축 및 팽창을 통해 부피차이를 보상하는 것을 도시한 도면;
도 5는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 전기 유압 액츄에이터의 전진 및 후진시 작동유의 흐름을 도시한 도면;
도 6은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 유압실린더와 저유기내의 압력에 따른 작동유의 흐름을 도시한 도면이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면 2 내지 5에 의거하여 상세히 설명한다. 한편 각 도면에서 서보 프레스의 바디를 제작하는 기술, 서보 프레스의 컨트롤부를 통하여 작동하는 제어기술, 전기 유압 액츄에이터를 제어하는 기술 등 통상 본 발명에 적용되는 분야의 종사자들 및 그들이 관련분야의 종사자들을 통해 통상적으로 알 수 있는 부분들의 도시 및 상세한 설명은 생략하고, 본 발명과 관련된 부분들을 중심으로 도시 및 설명 하였다.

도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 서보프레스를 도시한 도면이다.

도 2를 참조하면, 서보 프레스(1)는 베이스, 중간부, 탑(베이스,중간부, 탑:미도시) 부분으로 형성되며, 베이스는 프레스를 적용하는 사물을 올려놓을 수 있으며 베이스와 함께 비상시 사용할 수 있는 비상버튼이 구비되며 베이스의 일단에 수직방향으로 중간부를 가진다. 다시 중간부의 상측으로 베이스의 윗면방향으로 돌출된 넓은 내부를 구비하는 탑으로 형성된 서보 프레스 바디부(5)를 가진다.

바디부(5)의 중간부 및 탑의 내부는 전기 유압 액츄에이터(10)가 수용되며 탑에 동작상태를 도시하는 디스플레이와 작동버튼을 포함하도록 설치되어 상기 전기 유압 액츄에이터를 조절하는 컨트롤부(3)를 구비한다. 이와 같은 컨트롤부(3)는 통상의 제어관련 기술자가 기계를 제어하는 기술에 따라 구비될 수 있으므로 상세한 설명을 생략한다.

이와 같은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 서보 프레스(1)는 유압시스템을 구성하는 각종 기기의 일체화와 제어용 밸브가 필요하지 않은 콤팩트한 구조를 가짐으로써 효율적인 품질과 비용을 도모할 수 있으며, 경량화로 이동 및 휴대성이 용이하고 전기 유압 액츄에이터의 손쉬운 탈부착 기능을 갖춤으로써 정비성을 향상시키는 장점이 있다.

도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 전기 유압 액츄에이터를 도시한 도면이다.

도 3을 참조하면, 전기 유압 액츄에이터(10)는 서보모터(13), 유압실린더(15), 메인블럭(11), 저유기(20), 블레이더(21), 펌프(23) 및 압력조절부(25)를 구비하여 형성한다.

본 발명의 바람직한 실시예에 따른 전기 유압 액츄에이터(10)는 바디부(5)의 중간부와 탑에 걸쳐 설치되며 회전력을 제공하는 서보모터(13)는 중간부에 위치하며 탑에서 편로드로 구성된 유압실린더가 구비되어 베이스를 향해 유압실린더가 압력을 가하도록 한다.

서보모터(13)와 저유기(20)는 메인블럭과 함께 연결되어 있으며 저유기(20)의 내부에는 수축 및 팽창하는 블레이더(21)를 포함하고 작동유를 이동시키는 펌프(23)를 구비한다.

이와 같은 블레이더(21)는 유압실린더의 로드측 부피와 헤드측 부피의 차이를 작동유의 유량의 차이로 흡수하여 상기 유압실린더의 압력과 상기 저유기의 압력이 평형을 이루도록 부족량을 보상하기 위해 압력조절부(25)를 통해 블레이더(21)의 압력을 손쉽게 조절하도록 한다.

이와 같은 블레이더(21)는 저유기(20)의 일단에 설치되어 수축 및 팽창이 가능한 재질로 제작되고 공기나 가스를 수용하며 본 실시예에서는 차징 유니트(Charging unit)를 이용하여 일단의 단부에 설치된 커버제거 후 바로 연결하여 질소를 주입하도록 하며 설정 압력을 수동으로 조절 하도록한다.

도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 전기 유압 액츄에이터의 블레이더의 수축 및 팽창을 통해 부피차이를 보상하는 것을 도시한 도면이다.

도 4(a)를 참조하면, 유압실린더의 전진상태를 도시한 도면이다. 이와 같은 전진상태의 유압실린더의 내부 헤드측 부피(V2)와 저유기의 내부 압력(V3)을 도시하고 있다.

또한, 도 4 (b)를 참조하면 후진상태의 유압실린더로 로드측 부피(V1)과 저유기의 내부 압력(V3)을 도시하고 있다.

이와 같이 전기 유압 액츄에이터는 편로드 실린더일 때, 로드의 부피로 인해 로드측 부피(V1)와 헤드측 부피(V2)의 차이가 발생하며 블레이더(21)의 수축 및 팽탕을 통해 로드측 부피(V1)와 헤드측 부피(V2)의 부피차이를 보상한다.

도 5는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 전기 유압 액츄에이터의 전진 및 후진시 작동유의 흐름을 도시한 도면이다.

도 5(a)를 참조하면, 좌측 도면은 전진시에 서보모터(13)가 구동되면 로드측의 작동유가 펌프(23)를 통해 해드측으로 이동하며, 우측 도면은 작동유가 헤드측으로 이동하는 동시에 로드측 파일롯체크밸브(17-1:우측)을 해제하여 저유기(20) 내의 작동유가 펌프를 통해 헤드측으로 이동한다. 이와 같은 방법으로 저유기(20)와 로드측의 작동유가 헤드측으로 이동하여 부족량을 보상한다.

도 5(b)를 참조하면, 촤측 도면은 후진시에 서보모터(13)가 구동되면 헤드츠의 작동유가 펌프(23)를 통해 로드측으로 이동하며, 우측 도면은 헤드측의 작동유가 로드측으로 이동하는 동시에 헤드측의 파일롯체크밸브(17-2:좌측)를 해제하여 저유기(20)로 이동한다. 이때, 로드 부피만큼 작동유가 저유기(20)로 유입된다.

도 6은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 유압실린더와 저유기내의 압력에 따른 작동유의 흐름을 도시한 도면이다.

도 6을 참조하면, 좌측의 도면은 유압실린더의 압력(Ps)과 저유기 내 압력(Pr)이 평형을 이루어 안정된 상태로 실린더의 움직임이 일어나지 않는다. 이와 같은 유압실린더 압력(Ps)은 유압실린더를 포함한 시스템 압력의 의미로 정의 하도록 한다.

중심에 위치한 도면은 유압실린더 압력(Ps)이 저유기 내 압력(Pr)이 클 경우, 로드측 내의 작동유가 펌프(23)를 통해 저유기(20)로 드레인되어 양측의 압력 평형을 이루도록 한다.

우측 도면은 저유기 내 압력(Pr)이 유압실린더 압력(Ps)보다 클 경우, 저유기(20) 내의 작동유가 실린더 양단으로 유입되어 단면적 차이로 인해 실린더가 전진하는 현상을 보일 수 있다. 따라서, 블레이더(21)의 압력설정을 통해 유압실린더 압력(Ps)이 저유기 내 압력(Pr)이 평형을 이루도록 한다.

이와 같은 본 발명의 바람직한 실시예인 전기 유압 액츄에이터를 활용한 서보 프레스(1)는 전기 유압 액츄에이터(10)의 저유기(20) 내부에 수축 및 팽창하는 블레이더(21)를 포함하되, 블레이더(21)가 유압실린더(15)의 로드측 부피와 헤드측 부피의 차이를 작동유의 유량의 차이로 흡수하여 유압실린더의 압력(Ps)과 저유기의 압력(Pr)이 평형을 이루도록 부족량을 보상한다.

상술한 바와 같은, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 전기 유압 액츄에이터를 활용한 서보 프레스를 상기한 설명 및 도면에 따라 도시 하였지만, 이는 예를 들어 설명한 것에 불과하며 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변화 및 변경 가능하다는 것을 이 분야의 통상적인 기술자들은 잘 이해할 수 있을 것이다.

1 : 전기 유압 액츄에이터를 활용한 서보 프레스
3 : 컨트롤부 5 : 바디부
10 : 전기 유압 액츄에이터 11 : 메인블럭
13 : 서보모터 15 : 유압실린더
17 : 파일롯체크밸브 20 : 저유기
21 : 블레이더 23 : 펌프
25 : 압력조절부 V1 : 로드측 부피
V2 : 헤드측 부피 V3 : 저유기의 내부 압력
Ps : 유압실린더의 압력 Pr : 저유기 내 압력

Claims (3)

1. 서보 프레스에 있어서,
   프레스를 적용하는 사물을 올려놓는 베이스를 포함하여 상기 베이스의 일단에 수직방향으로 중간부를 가지며 상기 중간부 상측으로 상기 베이스의 윗면방향으로 돌출된 넓은 내부를 구비하는 탑으로 형성된 서보 프레스 바디부; 와
   상기 중간부와 탑의 내부에 설치되는 전기 유압 액츄에이터; 및
   상기 탑에 동작상태를 도시하는 디스플레이와 작동버튼을 포함하도록 설치되어 상기 전기 유압 액츄에이터를 조절하는 컨트롤부;를 포함하고,
   상기 전기 유압 액츄에이터는 상기 중간부에 설치되는 회전력을 제공하는 서보모터; 와
   상기 서보모터로 구동되며 상기 탑에서 편로드로 구성된 유압실린더; 및
   상기 유압실린더의 압력조절을 하며 상기 서보모터와 메인블럭을 통해 연결된 저유기를 포함하며,
   상기 저유기는 내부에 수축 및 팽창하는 블레이더를 포함하되,
   상기 블레이더는 상기 유압실린더의 로드측 부피와 헤드측 부피의 차이를 작동유의 유량의 차이로 흡수하여 상기 유압실린더의 압력과 상기 저유기의 압력이 평형을 이루도록 부족량을 보상하는 것을 특징으로하는 전기 유압 액츄에이터를 활용한 서보 프레스.
   
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 유압실린더의 전진상태에서는 상기 로드측의 상기 작동유가 상기 헤드측으로 이동하고 상기 블레이더가 팽창하여 상기 저유기 내의 상기 작동유가 헤드측으로 이동하여 상기 유압실린더의 압력과 상기 저유기의 압력이 평형을 이루도록 부족량을 보상하는것을 특징으로하는 전기 유압 액츄에이터를 활용한 서보 프레스.
   
3. 제 1 항에 있어서,
   상기 유압실린더의 후진상태에서는 상기 헤드측의 상기 작동유가 상기 로드측으로 이동하고 상기 블레이더가 수축하여 상기 로드측 부피만큼 상기 작동유가 상기 저유기로 유입되어 상기 유압실린더의 압력과 상기 저유기의 압력이 평형을 이루도록 부족량을 보상하는것을 특징으로하는 전기 유압 액츄에이터를 활용한 서보 프레스.

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