KR101999652B1 - 톰슨 프레스의 이송 테이블 구동장치 - Google Patents

톰슨 프레스의 이송 테이블 구동장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 피가공물이 적재되는 이송 테이블의 위치나 속도를 정확하게 제어할 수 있는 동시에 이송 테이블의 슬라이드 방식을 개선하여 이송 테이블에 대한 변형을 방지할 수 있고 금형이나 목형 등의 형틀에 대한 마모를 막아 수명을 연장시킬 수 있는 톰슨 프레스의 이송 테이블 구동장치에 관한 것이다.
본 발명은 프레스 본체와, 이 프레스 본체에 배치된 프레임 중판 및 고정 테이블과, 이 고정 테이블에 일체형으로 장착되어 전면부로 노출된 보조 프레임과, 이 보조 프레임의 상부면에 탑재된 슬라이드 받침판과, 상기 고정 테이블과 보조 프레임 사이에서 왕복 이동하는 이송 테이블로 이루어지며, 상기 보조 프레임의 저면에는 양 하우징에 장착되어 회전하는 볼스크류를 포함하여 이 볼스크류를 정,역 회전시키기 위한 서보모터 및 감속기가 설치됨과 동시에 이 감속기의 구동축과 볼스크류의 일측에 배치된 구동풀리에 감겨져 회전하는 타이밍 벨트가 배설되고, 상기 슬라이드 받침판은 윤활 성분이 함침되어 마찰계수가 0.03∼0.20인 판형상체로 제작되며, 상기 이송 테이블의 저면부에는 암나사공을 갖는 케이싱이 볼스크류에 맞물려 서보모터의 구동에 의한 볼스크류의 회전시에 수평방향으로 슬라이드 이동할 수 있도록 구성되어 있다.

Description

톰슨 프레스의 이송 테이블 구동장치 {Driving device for feeding table of thomson press}
본 발명은 톰슨 프레스에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 피가공물이 적재되는 이송 테이블의 위치나 속도를 정확하게 제어할 수 있는 동시에 이송 테이블의 슬라이드 방식을 개선하여 이송 테이블에 대한 변형을 방지하고 금형이나 목형 등의 형틀에 대한 마모를 막아 수명을 연장시킬 수 있는 톰슨 프레스의 이송 테이블 구동장치에 관한 것이다.
일반적으로, 톰슨 프레스(Tomson Press)는 자동차 매트나 트렁크 바닥재, 자동차의 천장 마감재, 내장재 등은 물론 고무나 섬유, 인조가죽, 성형폼, 합판 등의 피가공물을 이송 테이블 상에 장착한 후 금형이나 목형 등과 같은 형틀을 이용하여 임의 형상으로 대량 재단하기 위한 설비이다.
이러한 톰슨 프레스는 생산량 대비 작업인원을 줄일 수 있고 생산성을 향상시킬 수 있는 등의 양산 체제에 적합한 이점 때문에 최근 원단을 재단하는 산업분야에 널리 보급되고 있는 추세이다.
보통 시트재와 같은 피가공물을 재단하는 경우, 커터나 레이저 등을 이용한 다수의 공지 기술이 알려져 있으나 톰슨 프레스를 이용한 재단 기술이 가공속도나 비용적인 측면에서 우수하기 때문에 널리 사용되고 있다.
상기 톰슨 프레스로 재단하는 예로서, 벨트식으로 작동하는 펀칭용 절단 블레이드가 사용되며, 형틀의 형상은 직사각형 또는 원형뿐만 아니라 용도에 따라 원하는 불규칙한 형상으로 형성될 수 있다.
이와 같은 톰슨 프레스는 작업대에 설치된 레일을 따라 전,후진을 행하는 이송 테이블이 배치되어 피가공물이 탑재되며, 이송 테이블 상의 형틀과 본체 상부에 배치된 프레임 중판의 상호 동작에 의해 피가공물을 커팅할 수 있게 된다.
즉, 피가공물이 탑재되어 있는 이송 테이블이 작동하여 작업영역에 위치하면 프레임 중판이 하강하면서 피가공물이 소정 형태로 재단되고, 이 후 프레임 중판이 상승한 후 이송 테이블이 초기 위치로 복귀함에 따라 작업을 종료하게 된다.
이러한 톰슨 프레스와 관련하여 등록특허 제0441670호 공보에 개시된 기술은 전,후방향으로의 이동 및 승,하강 작동하는 이송 테이블에 대한 정지 위치에 변위(變位)가 발생하여 불량률이 높아지고, 이송 테이블을 유압실린더에 의해 수평방향으로 슬라이드 이동시킬 수 있도록 구성한 것이기 때문에 진동이나 충격에 의해 이송 편차가 발생하게 됨은 물론 스톱퍼나 쇼버 등과 같은 부가적인 요소들을 필요로 한다.
또한, 등록특허 제1567350호 공보에는 랙과 피니언 기어에 의해 이송 테이블이 해당 위치에 정지할 수 있도록 제어됨과 동시에 이송 테이블이 작업대에서 전,후진을 행할 때 타이밍벨트의 장력을 조절하여 이송 테이블의 작동을 단속할 수 있도록 기술이 개시되어 있으나, 랙과 피니언의 기구적인 작동 오차로 인해 정밀도가 떨어지는 것임은 물론 오토 텐셔너나 근접센서 등을 별도로 설치하여 이송 테이블을 제어해야 하기 때문에 장치 자체가 복잡하게 이루어진다는 문제를 내포하고 있다.
등록특허 제0441670호(2004.07.15. 등록) - 발명의 명칭 : 톰슨 프레스. 등록특허 제1008079호(2011.01.06. 등록) - 발명의 명칭 : 서보 톰슨 프레스의 이송 테이블. 등록특허 제1567350호(2015.11.03. 등록) - 발명의 명칭 : 톰슨 프레스. 등록특허 제1595091호(2016.02.11. 등록) - 발명의 명칭 : 편심 구동형 톰슨 프레스.
따라서, 본 발명의 목적은 피가공물이 적재되는 이송 테이블의 구동방식을 서보모터 및 볼스크류 방식으로 개선하여 위치나 속도를 정확하게 제어할 수 있으며, 보조 프레임 상에는 윤활 성분이 함침되어 별도의 급유를 필요로 하지 않는 소재를 이용하여 이송 테이블을 가이드 할 수 있도록 함에 따라 피가공물을 재단하는 과정에서의 충격을 흡수할 수 있는 톰슨 프레스의 이송 테이블 구동장치를 제공함에 있다.
종전의 스프링을 채용한 방식에서 나타나는 문제점, 즉 이송 테이블에 발생하는 휨 변형으로 인해 피가공물에 대한 정밀 가공이 어려워진다는 점을 해소할 수 있음은 물론 금형이나 목형 등의 형틀에 대한 마모를 막아 수명을 연장시킬 수 있는 톰슨 프레스의 이송 테이블 구동장치를 제공함에 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은 프레스 본체와, 이 프레스 본체에 배치된 프레임 중판 및 고정 테이블과, 이 고정 테이블에 일체형으로 장착되어 전면부로 노출된 보조 프레임과, 이 보조 프레임의 상부면에 탑재된 슬라이드 받침판과, 상기 고정 테이블과 보조 프레임 사이에서 왕복 이동하는 이송 테이블로 이루어진 통상의 톰슨 프레스의 이송 테이블 구동장치에 있어서, 상기 보조 프레임의 저면에는 양 하우징에 장착되어 회전하는 볼스크류를 포함하여 이 볼스크류를 정,역 회전시키기 위한 서보모터 및 감속기가 설치됨과 동시에 이 감속기의 구동축과 볼스크류의 일측에 배치된 구동풀리에 감겨져 회전하는 타이밍 벨트가 배설되고, 상기 슬라이드 받침판은 윤활 성분이 함침되어 마찰계수가 0.03∼0.20인 판형상체로 제작되는 것에 의해 자가 윤활성에 의한 급유를 필요로 하지 않으며, 상기 이송 테이블의 저면부에는 암나사공을 갖는 케이싱이 볼스크류에 맞물려 서보모터의 구동에 의한 볼스크류의 회전시에 이송 테이블이 수평방향으로 슬라이드 이동할 수 있도록 구성하고, 상기 이송 테이블은 900∼950℃로 가열한 후 급냉시켜 열처리한 합금강으로 저탄소 보론을 함유하고 있다.
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이러한 구조적 특징에 의해, 이송 테이블이 슬라이드 받침판과 가이드 패널에 유지된 상태에서 서보모터의 제어에 따른 볼스크류의 정,역 회전에 의해 수평방향으로 이동하도록 구성함에 따라 이송 편차나 충격이 발생하지 않으며, 이에 따른 프레스의 재단 과정에서 발생할 수 있는 파손을 방지할 수 있어 장치 자체의 사용 수명이 길어진다.
더구나, 슬라이드 받침판과 가이드 패널을 따라 이송 테이블이 작동하는 과정에서 소음이 거의 없고 자가 윤활성이 뛰어나 별도로 윤활유를 공급할 필요가 없으며, 프레스의 고정 테이블 상에 슬라이드 받침판과 같은 소재의 평판체가 장착되어 재단시의 충격을 흡수할 수 있기 때문에 별도의 스프링 등과 같은 부속기구를 필요로 하지 않는다.
또한, 프레스의 가동에 따른 재단과정에서의 충격으로 인해 이송 테이블의 양단에 휨 변형이 발생하지 않게 되므로 종전에 비해 피가공물을 보다 정밀하게 가공할 수 있으며, 금형이나 목형 등의 형틀에 대한 마모를 막아 수명을 연장시킬 수 있는 것이다.
도 1은 일반적인 톰슨 프레스의 이송 테이블 구동장치를 도시한 측면도,
도 2는 도 1에 도시된 구동장치의 일부 구성도,
도 3은 도 2의 평면 구성도,
도 4는 도 2의 측면 구성도,
도 5는 본 발명에 따른 톰슨 프레스의 이송 테이블 구동장치를 설명하기 위한 측면도,
도 6은 도 5에 도시된 구동장치의 일부 구성도,
도 7은 도 6의 평면 구성도,
도 8은 서보모터에 의한 이송 테이블의 작동 관계를 나타낸 일부 구성도,
도 9는 이송 테이블 및 슬라이드 받침판의 상호 설치 상태를 나타낸 일부 사시도이다.
이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명한다. 하지만 이들이 갖는 특정 구조 및 기능은 하나의 구성예를 나타낸 것이므로 본 명세서에 기재된 실시예에만 한정되는 것은 아니다.
우선, 본 발명을 적용하기에 가장 적합하다고 판단되는 종래 기술의 예에 대하여 도 1 내지 도 4를 첨부하여 상세히 설명하고, 이에 따른 문제들을 도출한 후 본 발명의 기술적 구성 및 작용효과를 후술하고자 한다.
도 1 내지 도 4에 도시되어 있는 바와 같이, 톰슨 프레스의 이송 테이블 구동장치는, 프레스 본체(10) 상에 마련된 프레임 중판(11a) 및 고정 테이블(11b)의 일측으로 향해 보조 프레임(12)이 연이어 설치되고, 이 보조 프레임(12)의 상부에 피가공물을 탑재하여 수평방향으로 왕복 주행하는 이송 테이블(13)이 배치되어 있다.
상기 이송 테이블(13)의 아래쪽에는 이송 테이블(13)을 왕복 가능하게 하는 구동수단 및 이송 테이블(13)을 정밀하게 유도하기 위한 가이드수단이 각각 설치된다.
상기 구동수단의 경우, 프레스 본체(10)의 고정 테이블(11b) 내에 설치된 유압실린더(14) 및 이 유압실린더(14)의 로드(14a)가 결속됨과 동시에 이송 테이블(13)의 하부에 장착된 하우징(15)으로 이루어져 있다.
즉, 작업자의 버튼 조작에 의해 유압실린더(14)를 작동시키게 되면 로드(14a)가 직선이동을 행함과 동시에 이송 테이블(13)을 끌어 당기거나 밀어냄으로써 프레스 본체(10)의 고정 테이블(11b)이나 보조 프레임(12) 사이에서 이송 테이블(13)의 위치를 제어할 수 있는 것이다.
또한, 상기 가이드수단은 보조 프레임(12)의 일측 단차부에 브라켓(16)을 개재하여 볼트(16a)로 체결된 이송 테이블(13)이 안착되고, 상기 브라켓(16)과 이송 테이블(13)의 사이에 스프링(17)이 배치됨에 따라 이 스프링(17)의 탄력에 의해 이송 테이블(13)이 고정 테이블(11b)의 상면으로부터 소정 간격으로 이격된 상태를 유지하게 된다.
이에 따라, 상기 이송 테이블(13)은 보조 프레임(12)에 접촉되지 않은 상태에서 수평방향으로 왕복 이동할 수 있다.
그런데, 상기와 같이 구성된 종래 기술에 있어서는 유압실린더(14)의 작동에 따라 이송 테이블(13)을 수평으로 이동시키는 방식이기 때문에 기계적인 이송 편차나 진동 및 충격이 발생하게 되고, 이로 인해 이송 테이블(13)을 고정 테이블(11b)의 상부에 위치한 상태에서 피가공물에 프레스 가공을 행할 때 형틀이 파손되는 경우가 발생한다.
더구나, 프레스 가공시에 이송 테이블(13)의 중앙부분은 프레스의 가압력에 의해 하중을 받는 반면에 양측 가장자리는 스프링(17)에 의해 받쳐진 상태이므로, 이송 테이블(13)에 휨 변형이 발생하여 피가공물에 대한 정밀 가공이 어려워진다는 문제가 있다.
한편, 첨부된 도 5 내지 도 9는 본 발명에 따른 톰슨 프레스의 이송 테이블 구동장치를 설명하기 위한 도면으로서, 앞서 설명한 종래 기술의 문제들을 고려하여 구성한 것이다.
이들 도면에서와 같이, 본 발명은 프레스 본체(20)와, 이 프레스 본체(20)에 배치된 프레임 중판(21a) 및 고정 테이블(21b)과, 이 고정 테이블(21b)의 측면부에 장착된 보조 프레임(22)과, 이 보조 프레임(22)의 상부면에 탑재된 슬라이드 받침판(23)과, 상기 고정 테이블(21b)과 보조 프레임(22) 사이에서 왕복 이동하는 이송 테이블(24)로 이루어져 있다.
이에 따라, 상기 프레스 본체(20)에 구비된 프레임 중판(21a) 및 이송 테이블(24) 상에 탑재된 피가공물을 종전과 마찬가지 방식으로 재단할 수 있게 된다. 상기 프레스 본체(20)를 포함하여 고정 테이블(21b)의 주변에는 장치의 가동을 위한 컨트롤러 패널(도시생략)이나 그 외의 부속장치들이 설치된다.
또, 상기 고정 테이블(21b) 상에는 3매의 평판체(25a)가 배열되어 있는 동시에 가이드 패널(26)이 평판체(25a)의 측면부에 배치되어 있다.
상기 보조 프레임(22)의 경우, 고정 테이블(21b)로부터 일측으로 돌출되어 유지되어 있으며, 양 측면에는 이송 테이블(24)의 가장자리를 유지하기 위한 가이드 패널(26)이 연이어져 있다. 이에 따라 고정 테이블(21b)로부터 이송 테이블(24)이 배치된 상태에서 절단해야 할 피가공물을 탑재한 후 다시 고정 테이블(21b) 측으로 공급할 수 있다.
상기 보조 프레임(21)의 저면에는 양 하우징(27a,27b)에 장착되어 회전하는 볼스크류(28)를 포함하여 이 볼스크류(28)를 정,역 회전시키기 위한 서보모터(29) 및 감속기(30)가 설치됨과 동시에 이 감속기의 구동축(31a)과 볼스크류(28)의 일측에 배치된 구동풀리(31b)에 감겨져 회전하는 타이밍 벨트(32)가 배설되어 있다.
또한, 상기 슬라이드 받침판(23)은 나일론(Nylon) 소재의 일종으로서 보조 프레임(22) 상에 안착되어 이송 테이블(24)이 슬라이드 될 수 있도록 구성된다.
상기 슬라이드 받침판(23)은 윤활 성분이 함침되어 마찰계수가 0.03∼0.20 정도에 불과한 반면에 기계적 강도 및 내구성은 물론 내마모성의 특성이 뛰어나고, 자가 윤활성에 의해 고하중과 고속에서도 급유를 필요로 하지 않는다.
또, 상기 슬라이드 받침판(23)을 포함한 평판체(25a)는 다수개의 볼트에 의해 고정 테이블(21)이나 보조 프레임(22) 상에 각각 장착되며, 가급적 볼트의 머리부가 튀어나오지 않도록 수용홈을 갖는 구멍(도시생략)을 통해 조립하는 것이 바람직하다.
상기 이송 테이블(24)은 두꺼운 하나의 강판으로 제작될 수 있으며, 이 강판의 경우 저탄소 보론(Boron)을 대략 0.003∼0.005 중량％ 함유한 합금강의 일종으로서 900∼950℃로 가열시킨 후 급냉하여 열처리함으로써 표면에 칼자국은 물론 스크레치(Scratch)가 생기지 않는 장점을 가진다.
더구나 브리넬(Brinell) 경도가 거의 350∼550 HB 정도이고, 강판 표면부와 내부 경도가 균일하여 마모가 진행되더라도 초기의 경도치 및 인성이 동일하기 때문에 종전에 비해 장기간 사용할 수 있다.
또한, 상기 이송 테이블(24)의 저면에는 암나사부를 갖는 케이싱(33)이 볼스크류(28)에 맞물려 서보모터(29)의 구동에 의한 볼스크류(28)의 회전시에 수평방향으로 슬라이드 이동할 수 있도록 구성된다.
상술한 바와 같이 구성된 본 발명에 따른 톰슨 프레스의 이송 테이블 구동장치는, 작업자의 버튼 조작에 의해 이송 테이블(24)을 보조 프레임(22) 상으로 위치시킨 상태에서 절단해야 할 피가공물을 탑재한 상태에서 다시 고정 테이블(21) 상으로 수평 이동시키게 된다.
즉, 서보모터(29)의 작동에 의해 감속기(30)를 통한 회전력이 타이밍 벨트(32)에 의해 구동축(31a) 및 구동풀리(31b)로 전달되어 볼스크류(28)를 회전시킴과 동시에 볼스크류(28)에 맞물린 케이싱(33)이 직선 운동을 행하면서 이송 테이블(24)을 수평방향으로 작동시키게 된다.
상기 이송 테이블(24)은 슬라이드 받침판(23) 위에서 미끄러져 이송되며, 이 때 이송 테이블(24)은 가이드 패널(26)에 의해 좌우로 흔들리는 것을 방지할 수 있다. 상기 슬라이드 받침판(23)은 윤활 성분이 함침되어 마찰계수가 0.03∼0.20 정도에 불과한 소재로 되어 있기 때문에 소음이 거의 발생하지 않은 물론 자가 윤활성이 뛰어나 별도로 윤활유를 공급할 필요가 없으며, 내충격성 및 내마모성이 우수하여 사용 수명이 길어진다는 장점을 가진다.
또한, 상기 이송 테이블(24)이 프레스 본체(20)의 고정 테이블(21b) 상에 위치하여 피가공물의 재단 작업을 행하게 되는데, 이 때 평판체(25a)에서 프레스의 가압력에 따른 충격을 흡수하게 되므로, 종전과 같이 충격 흡수를 위한 별도의 스프링이 요구되지 않으며, 이 과정에서 이송 테이블(24)에 휨 변형이 발생하지 않아 피가공물을 정밀하게 가공할 수 있는 것이다.
앞서 설명한 바와 같이, 본 발명은 이송 테이블이 슬라이드 받침판과 가이드 패널에 유지된 상태에서 서보모터의 제어에 따른 볼스크류의 정,역 회전에 의해 수평방향으로 이동하도록 구성함에 따라 이송 편차나 충격이 발생하지 않고 이에 따른 프레스의 재단 과정에서 파손되는 현상을 방지할 수 있어 장치 자체의 사용 수명이 길어진다.
더구나, 슬라이드 받침판과 가이드 패널을 따라 이송 테이블이 작동하는 과정에서 소음이 거의 없고 자가 윤활성이 뛰어나 별도로 윤활유를 공급할 필요가 없으며, 프레스의 고정 테이블 상에 슬라이드 받침판과 같은 소재의 평판체가 장착되어 재단시의 충격을 흡수할 수 있기 때문에 별도의 스프링 등과 같은 부속기구를 필요로 하지 않는다.
또한, 프레스의 재단 과정에서 발생하는 충격에 의해 이송 테이블에 휨 변형이 발생하지 않게 되므로 종전에 비해 피가공물을 보다 정밀하게 가공할 수 있는 것임은 물론 금형이나 목형 등의 형틀에 대한 마모를 막아 수명을 연장시킬 수 있는 것이다.
이상에서와 같은 기술적 구성에 의해 본 발명의 기술적 과제가 달성되는 것이며, 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나 여기에 한정되지 않고 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능한 것임은 물론이다.
20 : 프레스 본체 21a: 프레임 중판
21b : 고정 테이블 22 : 보조 프레임
23 : 슬라이드 받침판 24 : 이송 테이블
25a : 평판체 26 : 가이드 패널
27a,27b: 하우징 28: 볼스크류
29: 서보모터 30: 감속기
31a: 구동축 31b: 구동풀리
32: 타이밍 벨트 33: 케이싱

Claims (3)

  1. 프레스 본체(20)와, 이 프레스 본체에 배치된 프레임 중판(21a) 및 고정 테이블(21b)과, 이 고정 테이블에 일체형으로 장착되어 전면부로 노출된 보조 프레임(22)과, 이 보조 프레임의 상부면에 탑재된 슬라이드 받침판(23)과, 상기 고정 테이블과 보조 프레임 사이에서 왕복 이동하는 이송 테이블(24)로 이루어진 통상의 톰슨 프레스의 이송 테이블 구동장치에 있어서,
    상기 보조 프레임(22)의 저면에는 양 하우징(27a,27b)에 장착되어 회전하는 볼스크류(28)를 포함하여 이 볼스크류를 정,역 회전시키기 위한 서보모터(29) 및 감속기(30)가 설치됨과 동시에 이 감속기의 구동축(31a)과 볼스크류의 일측에 배치된 구동풀리(31b)에 감겨져 회전하는 타이밍 벨트(32)가 배설되고,
    상기 슬라이드 받침판(23)은 윤활 성분이 함침되어 마찰계수가 0.03∼0.20인 판형상체로 제작되는 것에 의해 자가 윤활성에 의한 급유를 필요로 하지 않으며,
    상기 이송 테이블(24)의 저면부에는 암나사공을 갖는 케이싱(33)이 볼스크류(28)에 맞물려 서보모터(29)의 구동에 의한 볼스크류(28)의 회전시에 이송 테이블(24)이 수평방향으로 슬라이드 이동할 수 있도록 구성되고,
    상기 이송 테이블(24)은 900∼950℃로 가열한 후 급냉시켜 열처리한 합금강으로 저탄소 보론(Boron)을 함유하고 있는 것을 특징으로 하는 톰슨 프레스의 이송 테이블 구동장치.
  2. 삭제
  3. 삭제
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