KR101830027B1 - 성형 기계, 특히 링 압연기계 - Google Patents

성형 기계, 특히 링 압연기계 Download PDF

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Abstract

전동기 일체형 유압 액추에이터에 의해 구동되는 유압제어식 선형 액슬을 포함하는 성형 기계, 특히 링 압연기계가 기계공학적으로 단순한 구조를 가지며 정밀하게 작동할 수 있다.

Description

성형 기계, 특히 링 압연기계{FORMING MACHINE, PARTICULARLY RING- ROLLING MACHINE}
본 발명은 성형 기계, 특히 링 압연기계에 관한 것이다.
특히, 본 발명은 적어도 한 개의 유압제어식 선형 액슬을 가진 링 압연 기계에 관한 것이다.또한 본 발명은 해당 성형 기계에 관한 것이다. 이외에, 본 발명은 링 압연 기계를 제어하기 위한 방법에 관한 것이다. 상기 링 압연 기계 및 제어방법은 예를 들어, 문헌 제 DE 25 04 969 A1 호, 문헌 제 DE 38 24 856 A1 호, 문헌 제 EP 2 444 176 B1호 또는 문헌 제 DE 39 21 094 A1 호와 같은 종래기술에 공개되어 있다. 이와 관련하여, 일반적으로, 링 압연 기계는 반경 방향으로 작용하는 반경 방향 압연 롤러의 롤 축과 상호작용하며 연결된 적어도 한 개의 반경 방향 구동부를 포함하고, 축 방향으로 작용하는 축 방향 압연 롤러의 롤 축과 상호작용하며 연결된 적어도 한 개의 축 방향 구동부를 포함한다. 이와 관련하여, 예를 들어, 문헌 제 DE 25 04 969 A1 호, 문헌 제 DE 38 24 856 A1 호, 문헌 제 EP 2 444 176 B1호 또는 문헌 제 DE 39 21 094 A1 호에 도시된 것처럼, 축 방향 롤러들은 일반적으로 압연되어야 하는 공작물을 축 방향으로 다시 말해 링형상을 가진 공작물의 대칭축 또는 회전축과 평행한 방향으로 성형하기 위해 이용되고, 동시에 또는 연속적으로 상기 링은 반경 방향의 압연 롤러에 의해 공작물의 대칭축 또는 회전축에 대해 또는 공작물의 수직축에 대해 반경 방향으로 성형된다. 흔히, 롤 맨드릴(roll mandrel)이 반경 방향의 압연 롤러와 상호작용한다.
이와 관련하여, 일반적으로 압연 롤러들은 압연 롤러의 관련 롤축과 함께 운동하고 해당 반경 방향 구동부 또는 축 방향 구동부에 의해 회전상태로 제어된다. 또한, 상기 성형 기계는, 예를 들어, 문헌 제 DE 39 21 094 A1 호에 공개된 것처럼 유압으로 제어되고 예를 들어, 상기 롤러들을 서로에 대해 셋팅하는 선형 액슬들을 포함한다. 또한, 예를 들어, 흡인 가이드, 롤 맨드릴 또는 다른 부품들과 같은 다른 모듈들은 해당 선형 액슬들에 의해 유압제어 방식으로 제어될 수 있다. 문헌 제 EP 2 444 176 B1은 유압 구동부를 공개하지만 상기 구동부는 매우 복잡한 공급 라인들을 요구한다. 다른 한편, 문헌 제 DE 39 21 094 A1 호 및 문헌 제 DE 38 24 856 A1 호는 전기 기계식 셋팅 수단을 공개한다.
본 발명의 목적은 성형 기계, 특히 기계공학적으로 단순한 구조를 가지는 동시에 정밀하게 작동하는 링 압연기계를 제공하는 것이다.
본 발명의 목적은, 독립항의 특징들을 가진 성형 기계 특히 링 압연 기계에 의해 달성된다. 상기 특징들과 독립적으로 또 다른 실시예들이 종속항들과 하기 설명에 의해 이해된다.
이와 관련하여, 본 발명은 기계공학적으로 단순한 구조를 가지만 정밀하게 작동하는 링 압연기계에 있어서 상기 압연 롤러들을 위한 롤 축의 구동부 또는 유압제어되는 선형 액슬들이 직접 구동부(direct drive)에 의해 구동되고 제어되는 것이 보장될 수 있다는 기본적인 인식으로부터 제공된다. 기계공학적인 구조는 직접 구동부(direct drive)들에 의해 단순해지고 특히, 상당한 노력에 의해 이동가능한 모듈들로 안내되어야 하는 유압 제어라인, 제어 오일 시스템 및 해당 서보 밸브 없이 작업을 수행할 수 있다. 또한, 복잡한 기어 기구가 제거된다. 대신에, 상기 직접 구동부들에 의해, 구동부로서 서보모터 및 서보펌프로 구성된 시스템을 이용할 수 있다. 이와 관련하여, 유압제어식 선형 액슬들이 가지는 장점들이 다른 성형 기계들에서도 유리한 것으로 판명되었다. 특히, 해당 구동부가 이동가능한 모듈에 배열되고 상기 성형 기계위에 단독으로 배열되며 그렇지 않으면 라인 경로가 길어지고 고장날 수 있기 때문에 단지 한 개의 구동부가 이용되는 경우에 상기 기본적인 인식은 해당 장점을 가진다. 상기 장점은, 예를 들어, 모든 구동부들이 링 압연 기계의 모듈 또는 한쪽 측부에 구성될 때 조합될 뿐만아니라 증가된다. 이러한 효과는 특히, 상기 유압제어식 선형 액슬들을 위한 모든 구동부들 및 링 압연 기계의 롤축들이 직접 구동부에 의해 구동되거나 제어될 때에 유효하다.
구체적인 실시예에서, 적어도 한 개의 유압제어식 선형 액슬을 포함한 성형 기계가 가지는 특징에 의하면, 상기 유압제어식 선형 액슬은 전동기 일체형 유압 액추에이터(electro-hydrostatic actuator, EHA)에 의해 구동된다. 이러하게 하여, 기계공학적으로 단순한 구조를 가지지만 정밀하게 작동하는 성형 기계가 제공된다.
일반적으로, 상기 전동기 일체형 유압 액추에이터 또는 전동기 일체형 유압 직접 구동기가 가지는 특징에 의하면, 하우징내에서 유압장치에 의해 전기에너지가 해당 기계적 선형운동으로 변환된다. 제어라인과 서보 밸브를 포함한 해당 유압 라인을 이용하는 대신에, 문헌 제 EP 2 444 176 B1호에 공개된 것과는 다르게- 상기 유압제어식 선형 액슬의 전기적 제어를 직접 수행할 수 있다.
상기 성형 기계는, 전동기 일체형 유압 액추에이터 또는 전동기 일체형 유압 액추에이터를 제외한 다른 구동기에 의해 구동되는 적어도 한 개의 유압제어식 선형 액슬을 가진다. 이와 관련하여, 상기 유압제어식 선형 액슬들 중 단지 한 개가 전동기 일체형 유압 액추에이터에 의해 구동되고 다른 전동기 일체형 유압 액추에이터이 아직까지 종래기술에 따라 구동될 때 상기 장점들이 제공된다. 이러한 효과는, 상기 전동기 일체형 유압 액추에이터에 의해 구동되는 유압제어식 선형 액슬이 원격위치에서 구동되거나 성형 기계의 이동 모듈에 의해 구동되어야 할 때 유효하다. 따라서, 상기 효과들은, 모듈 특히 이동모듈에 배열된 상기 유압제어식 선형 액슬들의 전부 또는 다수가 전동기 일체형 유압 액추에이터에 의해 구동될 때 증가된다. 따라서, 모든 유압제어식 선형 액슬들이 상기 효과들을 최대화하는 전동기 일체형 유압 액추에이터에 의해 각각 구동될 수 있다.
이와 관련하여, 전동기 일체형 유압 액추에이터가 가지는 상기 효과가 유압제어식 선형 액슬들을 가진 모든 성형 기계에서 유리하게 이용될 수 있다. 특히 단조, 특히 반경 방향 단조, 프로펠링(propelling) 기계, 프레스-인(press- in) 기계, 압연 기계, 압출기, 폴딩(folding) 기계, 딥 드로잉(deep- drawing) 기계, 코로게이팅(corrugating) 기계, 크림핑(crimping) 기계, 스트레이트닝(straightening)기계, 벤딩(bending) 기계, 연신기 및 압축기가 유압제어식 선형 액슬을 위한 전동기 일체형 유압 액추에이터를 가질 수 있어서 유리하다. 압연기 또는 프레스가 특히 유리하게 구성될 수 있다. 이러한 효과는 특히, 링 압연 기계에 대해 유효하다.
또한, 반경 방향으로 작용하는 반경 방향 압연 롤러의 롤 축과 상호작용하며 연결된 적어도 한 개의 반경 방향 구동부를 포함하고, 축 방향으로 작용하는 축 방향 압연 롤러의 롤 축과 상호작용하며 연결된 적어도 한 개의 축 방향 구동부를 포함하는 링 압연기계가 가지는 특징에 의하면, 상기 반경 방향 구동부 및/또는 축 방향 구동부는 기어 기구없이 관련 롤 축(9)과 상호작용하며 연결되고 하이 토크 모터를 포함하여, 기계공학적으로 단순한 구조를 가지며 정밀하게 작동한다. 특히, 하이 토크 모터는 통상적인 모터/기어기구의 조합을 이동시킬 수 있는 모터이므로 기어 기구의 이용을 불필요하게 만든다. 특히, 하이 토크 모터는, 기어 기구없이 작업을 수행하도록 하이 토크 저속 운전 모터일 수 있다. 기어 기구가 제거되므로, 각각의 반경 방향 및/또는 축 방향 구동부들은 직접 구동부로서 설명될 수 있다.
특히, 해당 하이 토크 모터는 특히 중공축을 가진 서보모터 및/또는 브러시리스(brushless) 직류 모터일 수 있다. 특히, 해당 하이 토크 모터는 스위치식 릴럭턴스(switched reluctance) 모터 또는 토크 모터이다. 해당 하이 토크 모터는 외부로터 및 내부 로터로서 구성되고, 다시 말해 종래기술의 구동축을 가진 모터로서 구성될 수 있다. 그러나, 충분히 높은 토크는, 기계공학적으로 단순한 구조를 가지며 특히 기어기구없이도 작업을 수행할 때 저속 러너(slow runner)들의 그룹으로부터 하이- 폴(high- pole) 직접 구동부로서 구성될 수 있고 상대적으로 낮은 회전속도에서 매우 높은 토크를 전달할 수 있는 토크 모터에 의해 가해질 수 있어서, 토크 모터에 의해 구동되는 롤들내에서 정밀한 작업이 보장될 수 있다. 특히 구체적인 실시예에 의하면, 스위치식 릴럭턴스 모터 또는 토크 모터 또는 브러시리스 직류 모터를 포함한 전기기계식 모터는 하이 토크 모터로서 이용될 수 있어서 유리한 데, 정밀한 작업을 허용하며 기계공학적으로 단순하고 유압제어 라인 등 없이도 작업을 수행하는 구성이 보장될 수 있기 때문이다. 충분한 토크를 이용할 수 있으면, 상기 위치에서 전동기 일체형 유압 액추에이터들을 이용할 때 상기 효과가 구해진다.
특히 구동되는 모든 반경 방향 롤들 및 축 방향 롤들이 해당 하이 토크 모터에 의해 구동될 수 있다.
선호되는 실시예에서, 상기 반경 방향 압연 롤러는 공축을 이루며 배열되고 필요한 경우에 일체로 구성되는 두 개의 롤 축들을 포함할 수 있고, 상기 롤 축들 중에서 제 1 롤축은 상측을 향하며 제 2 롤 축은 하측을 향하고, 상기 롤축들상에 반경 방향 구동부가 각각 제공한다. 그 결과, 상대적으로 하이 토크를 제공할 수 있다. 상기 구성에 의하면, 선택적으로 또는 조합하여, 상기 롤 축의 반경 방향 및 원주 방향으로 롤축에 대해 상대적으로 작은 모멘트 응력(moment stress)이 보장된다. 이와 관련하여, 링 압연 기계내에서 반경 방향의 압연 롤러를 구동하고 공축을 이루며 배열된 롤 축들로서, 상기 롤 축들이 반경 방향으로 작용하는 반경 방향 압연 롤러의 롤축과 상호작용하며 연결되는 적어도 한 개의 반경 방향 구동부 및 축 방향으로 작용하는 축 방향 압연 롤러의 롤축과 상호작용하며 연결되는 적어도 한 개의 반경 방향 구동부를 포함하는 것이 유리하다.
실시예에서, 상기 링 압연 기계는 다수의 반경 방향 구동부 및/또는 다수의 축 방향 구동부들을 가지고, 상기 반경 방향 구동부들 중 적어도 한 개는 기어기구없이 관련 롤 축과 상호작용하며 연결되고 하이 토크 모터를 제외한 구동부를 포함한다. 이러한 구성이 비용을 증가시키지만, 예를 들어, 해당 구동부가 특히 하이 토크를 가해야하거나 기어기구를 가지며 과부하 보호(overload protection)와 같은 다른 일반적인 상태가 구성될 수 있는 특정 조건에서는 유리할 수 있다. 이와 관련하여, 상기 효과를 구하기 위해 상기 반경 방향 또는 축 방향 구동부들 중 적어도 한 개는 기어기구없이 관련 롤 축과 상호작용하며 연결되고 하이 토크 모터를 포함하는 것을 고려할 수 있다. 다른 한편, 필요한 경우에, 링 압연 기계의 모든 반경 방향 구동부 및/또는 모든 축 방향 구동부들, 특히 모든 반경 방향 및 축 방향 구동부들은 기어기구없이 관련 롤 축과 상호작용하며 연결되고 하이 토크 모터를 포함할 수 있어서, 상기 효과를 극대화할 수 있다.
필요한 경우, 청구항들 및 상기 설명의 특징들은 조합되어 상기 장점들이 조합될 수 있다.
본 발명의 또 다른 목적, 장점 및 특징들이 첨부된 도면에 도시된 실시예에 관한 하기 설명을 통해 설명될 것이다.
도면에서 도 1은 링 압연 기계를 개략적으로 도시한 측면도.
도면에 도시되고 성형 기계(1)로서 구성된 링 압연(ring rolling)기계(4)는, 각 경우 전동기 일체형 유압 액추에이터(3)에 의해 제어되고 유압으로 제어되는 복수 개의 선형 액슬(2)들, 각 경우 롤 축(9)에 의해 해당 반경 방향 압연 롤러(10) 및 축 방향 압연 롤러(11,12)들을 구동하는 반경 방향 구동부(5,6) 및 축 방향 구동부(7,8)들을 포함한다.
공지된 방법에 의해, 상기 링 압연기계(4)는 반경 방향 롤 스탠드(roll stand)(15)를 포함하고, 상기 반경 방향 롤 스탠드 상에서 맨드릴 상승 장치(16)가 상부 견인 프레임(17)에 의해 반경 방향으로 이동할 수 있고, 상기 맨드릴 상승 장치는 명확한 이해를 위해 도면에 도시되지 않은 맨드릴을 축 방향으로 이동시킬 수 있다. 또한, 하부 견인 프레임(18)이 추가 모듈을 위해 제공된다. 예를 들어, 도면에 도시된 링압연 기계(4)는 유입측 센터링 부분(19) 및, 두 개의 축 방향 압연 롤러(11,12) 및 축 방향으로 이동가능한 슬라이더(20)를 가지고 반경 방향으로 이동가능한 축 방향 롤 스탠드(14)를 포함하고, 상기 슬라이드에 의해 상기 두 개의 축 방향 압연 롤러(11,12)들 중 상부 축 방향 압연 롤러(11)가 축 방향으로 설정될 수 있다. 상기 실시예에 의하면 상기 운동은 전동기 일체형 유압 액추에이터(3)를 이용하여 유압제어식 선형 액슬(2)을 통해 제어된다.
반경 방향 구동부(5,6)들 및 축 방향 구동부(7,8)들은 각 경우 토크 모터로서 구성되고 기어기구없이 관련 롤 축(9)과 상호작용하면 연결된다. 이와 관련하여, 상기 실시예에서 각각 반경 방향 압연 롤러(10)와 연결된 반경 방향 구동부(5,6)들의 상부 및 하부 롤 축(9)들이 일체로 구성되고, 선택적인 실시예에서 상기 롤축들은 서로 공축을 이루며 다수의 부분들로 배열될 수 있고 각 경우 상기 반경 방향 압연 롤러(10)와 직접 또는 간접적으로 연결될 수 있다.
그러므로, 상기 성형 기계(1)는 직접 구동부들에 의존하며 정밀도를 손상시키지 않고 기계공학적으로 단순한 구조를 보장한다. 특히, 모듈들을 이동시키기 위해 이송되어야 하고 따라서 상당한 배관 비용을 요구하는 복잡한 유압시스템없이 작동할 수 있다.
관련 전동기 일체형 유압 액추에이터(3)를 위한 유압유 탱크(22)들은 단지 번호로 표시된다. 상기 오일 탱크(22)들은 상기 전동기 일체형 유압 액추에이터(3)에 대해 국소적으로 고정된 모듈상에 배열되고 상기 오일 탱크는 각 경우 상기 액추에이터에 오일을 전달하는 것이 선호되어, 이동식 유압 라인 없이도 작동할 수 있다. 상기 오일 탱크(22)들은 상기 전동기 일체형 유압 액추에이터(3)에 일체로 구성되는 것이 선호된다. 상기 전동기 일체형 유압 액추에이터들이 반드시 이용되지 않지만 유압을 이용하는 다른 액추에이터들이 이용되더라도 유압제어식 선형 액슬(2)을 가진 성형 기계(1)내에서, 상기 전동기 일체형 유압 액추에이터(3)에 대하여 국소적으로 고정되는 모듈에 상기 오일 탱크(22)가 배열되는 구성 또는 상기 전동기 일체형 유압 액추에이터(3) 또는 액추에이터의 하우징에 오일 탱크(22)를 일체구성하는 것이 본 발명의 다른 특징들과 독립적으로 유리하다.
1.....성형 기계,
2.....선형 액슬,
3.....전동기 일체형 유압 액추에이터,
4.....링 압연 기계,
5.....반경 방향 구동부,
6.....반경 방향 구동부,
7.....축 방향 구동부,
8.....축 방향 구동부,
9.....롤 축,
10.....반경 방향 압연 롤러,
11.....상부 축 방향 압연 롤러,
12.....하부 축 방향 압연 롤러,
14.....축 방향 롤 스탠드,
15.....반경 방향 롤 스탠드,
16.....맨드릴 상승 장치,
17.....상부 견인 프레임,
18.....하부 견인 프레임,
19.....흡입측 센터링 부분,
20.....슬라이드,
22.....오일 탱크.

Claims (3)

  1. 반경 방향으로 작용하는 반경 방향 압연 롤러(10)의 롤 축(9)과 상호작용하며 연결된 하나이상의 반경 방향 구동부(5, 6), 축방향으로 작용하는 축 방향 압연 롤러(11, 12)의 롤 축(9)과 상호작용하며 연결된 하나이상의 축 방향 구동부(7, 8) 및 하나이상의 유압제어식 선형 액슬(2)을 포함하여 구성되는 성형 기계에 있어서,
    상기 성형 기계는 링 압연 기계(4)이고,
    상기 링 압연 기계(4)는 전동기 일체형 유압 액추에이터(3) 또는 다른 구동부에 의해 구동되는 하나이상의 또 다른 유압제어식 선형 액슬(2)을 포함하여 구성되고, 상기 성형 기계의 유압제어식 선형 액슬(2)들이 각 경우 전동기 일체형 유압 액추에이터(EHA, electro-hydrostatic actuator, 3)에 의해 구동되고, 상기 반경 방향 구동부(5, 6) 또는 축 방향 구동부(7, 8)는 기어 기구없이 관련 롤 축(9)과 상호작용하며 연결되는 토크 모터를 포함하고,
    상기 유압제어식 선형 액슬(2)은 전동기 일체형 유압 액추에이터(3)에 의해 구동되며, 오일 탱크(22)가 전동기 일체형 유압 액추에이터(3)에 대하여 국소적으로 고정되는 모듈에 배열되거나, 상기 전동기 일체형 유압 액추에이터(3) 또는 액추에이터의 하우징에 일체로 구성되고, 상기 모듈은 성형 기계에 대해 움직이는 이동 모듈이며,
    상기 반경 방향 압연 롤러(10)는 공축을 이루며 배열되고 일체로 구성되는 두 개의 롤 축(9)들을 포함할 수 있고, 상기 롤 축들 중에서 제 1 롤축은 상측을 향하며 제 2 롤 축은 하측을 향하고, 상기 롤축들상에 반경 방향 구동부(5, 6)가 각각 제공되는 것을 특징으로 하는 성형 기계.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 성형 기계는 압연기계, 프레스, 단조기계, 또는 반경 방향 단조기계(forging machine)인 것을 특징으로 하는 성형 기계.
  3. 삭제
KR1020170018540A 2014-04-11 2017-02-10 성형 기계, 특히 링 압연기계 KR101830027B1 (ko)

Applications Claiming Priority (2)

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