KR102377781B1 - 서보 프레스의 운동 모사가 가능한 기계식 프레스 장치 - Google Patents

Abstract

서보 프레스의 운동 모사가 가능한 기계식 프레스 장치가 개시된다. 본 발명의 실시예에 따른 프레스 장치는 피가공재를 가압하는 슬라이더를 승강 이동시키는 프레스부; 상기 피가공재를 사이에 두고 상기 프레스부와 마주보도록 위치하는 볼스터부; 상기 볼스터부가 이동하는 방향과 상이한 방향으로 구동하여 상기 볼스터부를 승강 이동시키는 볼스터 승강부; 및 상기 프레스부와 상기 볼스터부가 상호 연동하여 승강하도록 상기 프레스부및 상기 볼스터 승강부 중 하나 또는 둘 모두의 움직임을 제어하는 제어부를 포함한다.

Description

서보 프레스의 운동 모사가 가능한 기계식 프레스 장치{MECHANICAL PRESS APPARATUS CAPABLE OF SIMULATING THE MOTION OF A SERVO PRESS}

본 발명은 서보 프레스의 운동 모사가 가능한 기계식 프레스 장치에 관한 것이다.

일반적으로 프레스 가공 기술은 자동차, 항공기 산업 등 중공업에서부터 반도체 생산 장비나 의료기기, 전자부품에 이르기까지 각종 산업분야에서 폭넓게 이용되고 있다.

프레스 기계란 원칙적으로 2개 이상의 서로 대응하는 금형이나 전단날 등 공구를 사용하여 그 공구사이에 금속이나 플라스틱 등의 가공재를 놓고 공구가 가공재를 강한 힘으로 압축시킴으로써 굽힘, 드로잉, 압축, 전단 등의 가공작업을 행하는 기계를 말한다.

프레스 기계가 가공압력을 발생하는 수단은 액압을 이용하는 방법과 기구에 의한 방법이 있는데 그것에 의해 유압식 프레스와 기계식 프레스로 분류된다.

생산현장에 이용되고 있는 것은 기계프레스가 압도적으로 많고, 유압프레스는 압력(TON)이 크고 가공행정이 긴 경우에 사용된다. 기계식 프레스는 크랭크, 편심, 너클, 링크, 캠 등의 기구에 의해 구동하는 프레스 기계를 일컫는다.

프레스 구동기구에 크랭크 기구를 사용하는 것을 크랭크 프레스라 하며, 기계 프레스의 상당수가 이 기구를 사용하고 있다. 크랭크 기구가 가장 많이 사용되는 이유는 제작이 쉽고, 스트로크 하단 위치가 정확하게 결정되며, 슬라이드 운동곡선이 비교적 무난하여 각종 가공에 유리하다. 따라서 크랭크 프레스는 타발, 굽힘, 드로우, 냉간단조 등의 모든 프레스 가공에 사용된다.

다만, 크랭크 프레스는 플라이휠에 축적된 회전에너지가 크랭크 축 및 연결봉을 통해 슬라이더의 직선 왕복운동으로 변환하는 방식으로 간단하고 가장 널리 이용되고 있지만, 강성 및 소음 진동에 대한 문제가 있다.

프레스 구동기구에 너클기구를 사용한 프레스를 너클 프레스라고 한다. 너클 프레스는 슬라이드의 속도가 하사점 부근에서 매우 느려진다는 독특한 슬라이드의 운동 곡선과 하사점 부근에서 높은 압력을 필요로 하는 단조작업에 적합하다.

너클 프레스는 스트로크 하사점 위치도 정확히 결정되므로 코이닝, 사이징, 엠보싱 등의 압축가공에 적합하며, 현재는 냉간단조에 가장 많이 쓰이고 있다.

다만, 너클 프레스는 플라이휠의 회전에너지가 회전축, 너클기구 및 연결구성을 통해 비대칭적으로 슬라이더를 직선 왕복운동 시켜 상형 및 하형의 접촉시간이 길어 다른 기계식 프레스에 비해 성형 품질이 뛰어나지만, 생산 수율을 고려하여 타발 시 성형품질을 좌우하는 슬라이드의 하강동작을 신속하게 수행함에 따라 정밀한 가공과 평탄도가 요구되는 부품 성형 시 품질이 저하되는 문제점을 가지고 있다.

링크 프레스는 슬라이드의 구동에 각종 링크 기구를 사용하고 있는 프레스로서, 크랭크 프레스에 비해서 사이클 타임의 단축을 꾀하고, 생산성을 향상시킬 수 있다. 다만, 링크 프레스는 가공 시 속도변화를 통해 생산성을 향상시키나 하사점에서 높은 하중으로 지긋이 눌러주는 운동곡선을 만들기 어려워 크랭크 프레스와 마찬가지로 가공시 소음, 진동의 문제가 있다.

기계식 프레스의 단점을 보완한 프레스 장치로 서보 모터를 이용한 서보 프레스 장치가 있다. 서보 프레스 장치는 가압 유지가 일정 능력에서 일정 시간 가능하고, 모션 변경으로 소음과 진동이 작게 발생하며, 구동부의 구조가 부품이 적고 단순한 구조를 가진다.

또한, 서보 프레스 장치는 슬라이드 모션을 임의로 설정가능하며, 충격력 저감으로 내구성을 확보하여 장기간 안정적으로 사용이 가능하고, 기계식 프레스 대비 수명이 길 뿐만 아니라 전력 회생으로 소비 전력이 낮은 장점이 있다.

그러나, 서보 프레스 장치는 제작 비용이 많이 소요되어 초기 설비비가 많이 소요되는 문제점이 있어 다양한 제품에 적용하여 사용하기 어려운 문제점이 있었다.

한국특허등록 제0368009호 '더블식 너클프레스장치'(2002.12.31 등록) 한국특허등록공보 제1207430호 '너클 프레스의 구동장치'(2012.11.27 등록)

본 발명의 목적은 설치 비용이 저렴한 기계식 프레스 장치를 이용하여 서보 프레스의 운동 모사가 가능하여 기계식 프레스 장치로 서보 프레스를 대체할 수 있어서 프레스를 통해 제조되는 제품의 제조 원가를 절감할 수 있으며 기계식 프레스 장치로 제조되는 제품의 품질을 향상시킬 수 있는 프레스 장치를 제공하는 데 있다.

상기한 본 발명의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 프레스 장치는 피가공재를 가압하는 슬라이더를 승강 이동시키는 프레스부; 상기 피가공재를 사이에 두고 상기 프레스부와 마주보도록 위치하는 볼스터부; 상기 볼스터부가 이동하는 방향과 상이한 방향으로 구동하여 상기 볼스터부를 승강 이동시키는 볼스터 승강부; 및 상기 프레스부와 상기 볼스터부가 상호 연동하여 승강하도록 상기 프레스부및 상기 볼스터 승강부 중 하나 또는 둘 모두의 움직임을 제어하는 제어부를 포함한다.

상기한 본 발명의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 프레스 방법은 상기 프레스 장치에 의해 피가공재를 프레스 가공하는 프레스 방법으로서, 상기 프레스부와 상기 볼스터부 사이에 상기 피가공재를 위치시키는 단계; 상기 프레스부에 포함된 상기 슬라이더를 승강 이동시키는 단계; 및 상기 슬라이더의 움직임에 연동하여 볼스터 승강부를 구동하여 상기 볼스터부를 승강 이동시킴으로써 상기 피가공재를 프레스 가공하는 단계를 포함한다. 상기 피가공재를 프레스 가공하는 단계는 상기 볼스터부가 이동하는 제1 방향과 상이한 제2 방향으로 상기 볼스터 승강부를 구동시켜 상기 볼스터부를 상기 제1 방향으로 승강 이동시키는 단계를 포함한다.

본 발명의 실시예에 의하면, 설치 비용이 저렴한 기계식 프레스 장치를 이용하여 서보 프레스의 운동 모사가 가능하여 기계식 프레스 장치로 서보 프레스를 대체할 수 있어 서보 프레스를 설치하는 데 소요되는 비용과 프레스 가공 제품의 생산 원가를 절감하여 가격 경쟁력을 확보할 수 있으며, 기계식 프레스 장치로 제조되는 프레스 가공 제품의 품질을 향상시킬 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에 의하면, 너클 프레스, 크랭크 프레스 등의 기계식 프레스 장치에서 서보 프레스의 운동 모사가 가능하여 서보 프레스와 같이 슬라이드의 상하 운동 시 운동속도 변화 및 성형구간에서 정지 등 자유로운 움직임이 가능하고, 자유로운 속도 조절 및 이동 능력으로 철강 판재 등의 피가공재에 대한 성형성을 향상시킬 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에 의하면, 프레스 공정이 수행되는 기간을 복수의 서브 기간으로 분할하고, 각 구간별로 서로 다른 정밀 조정을 수행함으로써, 성형성을 더욱 향상시키고, 프레스로 제조되는 프레스 가공 제품의 품질을 더욱 향상시킬 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 서보 프레스의 운동 모사가 가능한 기계식 프레스 장치의 개략도.
도 2a는 본 발명의 실시예에 따른 서보 프레스의 운동 모사가 가능한 기계식 프레스 장치를 구성하는 볼스터부의 사시도.
도 2b는 본 발명의 실시예에 따른 서보 프레스의 운동 모사가 가능한 기계식 프레스 장치를 구성하는 볼스터부의 단면도.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 서보 프레스의 운동 모사가 가능한 기계식 프레스 장치를 구성하는 볼스터 승강부를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 서보 프레스의 운동 모사가 가능한 기계식 프레스 장치로 구현하고자 하는 서보 프레스 장치의 운동 곡선 예시도.
도 5 내지 도 7은 본 발명의 실시예에 따른 서보 프레스의 운동 모사가 가능한 기계식 프레스 장치로 도 4의 서보 프레스 장치의 운동 곡선을 모사한 예를 도시한 운동 곡선 그래프.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 서보 프레스의 운동 모사가 가능한 기계식 프레스 장치의 다른 실시예를 도시한 도면.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 서보 프레스의 운동 모사가 가능한 기계식 프레스 장치에서 너클기구가 상사점에 위치하는 예를 도시한 도면.
도 10은 본 발명의 실시예에 따른 서보 프레스의 운동 모사가 가능한 기계식 프레스 장치에서 너클기구가 하사점에 위치하는 예를 도시한 도면.
도 11은 본 발명의 실시예에 따른 서보 프레스의 운동 모사가 가능한 기계식 프레스 장치에서 너클 링크 프레스부의 슬라이더 선도.
도 12 내지 도 14는 본 발명의 실시예에 따른 서보 프레스의 운동 모사가 가능한 기계식 프레스 장치의 너클 링크 프레스부에서 너클기구의 다른 예를 도시한 도면.
도 15는 본 발명의 실시예에 따른 서보 프레스의 운동 모사가 가능한 기계식 프레스 장치에서 너클기구의 또 다른 예를 도시한 도면.
도 16은 본 발명의 실시예에 따른 서보 프레스의 운동 모사가 가능한 기계식 프레스 장치의 구동 방법에 따른 운동 곡선을 모사한 운동 곡선 그래프 예시도.

본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면에 의하여 상세히 설명하면 다음과 같다. 본 발명의 상세한 설명에 앞서, 이하에서 설명되는 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니된다. 따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 서보 프레스의 운동 모사가 가능한 기계식 프레스 장치의 개략도이다. 도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 서보 프레스의 운동 모사가 가능한 기계식 프레스 장치는 프레스부(10), 볼스터부(20), 볼스터 승강부(30), 및 제어부(50)를 포함할 수 있다.

프레스부(10)는 피가공재인 소재를 가압하는 슬라이더를 승강 이동시키도록 구성될 수 있다. 프레스부(10)는 슬라이더를 너클 링크 프레스 구조 또는 크랭크 프레스 구조로 상, 하 이동시킬 수 있다.

프레스부(10)는 슬라이더를 공지의 너클 링크 프레스 구조로 상, 하 이동시켜 프레스 작업을 수행하는 너클 링크 프레스부, 공지의 크랭크 프레스 구조로 상, 하 이동시켜 프레스 작업을 수행하는 크랭크 프레스부를 포함할 수 있다.

너클 링크 프레스 구조와 크랭크 프레스 구조는 공지의 너클 프레스 장치 및 공지의 크랭크 프레스 장치에서 다양하게 변형되어 실시될 수 있는 바 더 상세한 설명은 생략함을 밝혀둔다.

본 발명에 따른 서보 프레스의 운동 모사가 가능한 기계식 프레스 장치에서 링크 프레스부는 도 8 내지 도 15의 실시예로 구성될 수 있고, 이는 하기에서 더 상세하게 설명함을 밝혀둔다.

볼스터부(20)는 피가공재를 사이에 두고 프레스부(10)와 마주보도록 위치할 수 있다. 볼스터부(20)는 프레스부(10)의 하부 측에 위치되며, 슬라이더에 의해 프레스되는 소재가 올려질 수 있다.

볼스터부(20)는 볼스터 승강부(30)의 상단에 위치하며, 볼스터 승강부(30)에 의해 승강될 수 있다. 볼스터부(20)에는 제조될 제품에 대한 프레스 금형(Press die)이 장착될 수 있다. 프레스 금형의 형태는 제품의 형상이나 특성에 따라 다양한 형태로 변경될 수 있다.

볼스터부(20)는 볼스터 승강부(30)에 의해 승강되어 슬라이더에 의해 프레스 작업 중인 소재의 높이를 조절할 수 있다. 볼스터부(20)는 프레스부(10)의 하부에 위치되며 슬라이더에 의해 프레스되는 소재가 올려지는 공지의 형태로 다양하게 실시될 수 있는 바 더 상세한 설명은 생략한다.

본 발명의 기술적 특징이 도 1에 도시된 볼스터부(20)에 의해 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 목적을 달성하는 범위에서, 볼스터부(20)는 다양한 형태 또는 구성을 가질 수 있다.

볼스터 승강부(30)는 볼스터부(20)가 이동하는 방향(제1 방향)과 상이한 방향(제2 방향)으로 구동하여 볼스터부(20)를 제1 방향으로 승강 이동시킬 수 있다. 볼스터 승강부(30)는 볼스터부(20)를 프레스 작업 중 실시간으로 상, 하 이동시켜 소재의 높이를 슬라이더의 높이에 따라 실시간으로 조절할 수 있다.

일 실시예에서, 볼스터 승강부(30)는 연직 방향에 수직한 방향(수평 방향)으로 이동하여 볼스터부(20)를 연직 방향과 평행한 방향으로 이동시킬 수 있다. 프레스부(10)와 볼스터 승강부(30)는 제어부(50)와 연결되고, 제어부(50)에 의해 작동이 제어될 수 있다.

제어부(50)는 프레스부(10)와 볼스터부(20)가 상호 연동하여 승강하도록, 프레스부(10) 및 볼스터 승강부(30) 중의 하나 또는 둘 모두의 움직임(예를 들어, 프레스 운동 곡선)을 제어할 수 있다.

볼스터 승강부(30)는 베이스 받침부(31), 베이스 받침부(31) 상에 위치되고 상면에 볼스터부(20)가 위치되는 승강 받침부(32), 승강 받침부(32)를 상, 하 이동시키는 승강 작동부(33)를 포함할 수 있다.

승강 작동부(33)는 승강 블럭부재(34)와, 블럭 이동부(35), 및 유압 공급부(36)를 포함할 수 있다. 승강 블럭부재(34)는 이의 상면 및/또는 하면에 경사면이 형성된 볼스터 승강 몸체로 구성될 수 있다. 승강 블럭부재(34)는 베이스 받침부(31)와 승강 받침부(32)의 사이에 위치되어 전, 후 이동함으로써 승강 받침부(32)를 상, 하 이동시킬 수 있다.

블럭 이동부(35)는 승강 블럭부재(34)를 전, 후 이동시키도록 구성될 수 있다. 실시예에서, 블럭 이동부(35)는 피스톤과, 실린더 및 비례유량제어밸브를 포함할 수 있다.

피스톤은 승강 블럭부재(34)에 힘을 가하도록 구성될 수 있다. 실린더(유압 실린더)는 내부에서 피스톤이 왕복 운동하도록 구성될 수 있다. 실린더는 내측 포트와 외측 포트를 포함할 수 있다. 비례유량제어밸브는 실린더의 내측 포트 및 외측 포트 중 어느 하나를 통해 유압을 제공하도록 동작할 수 있다.

유압 공급부(36)는 블럭 이동부(35)의 유압 실린더로 유압을 공급할 수 있다. 유압 공급부(36)는 유압 실린더의 내측 포트에 연결된 제1유압 라인(36a) 및/또는 유압 실린더의 외측 포트에 연결된 제2유압 라인(36b)을 통해 유압 실린더 내의 유압을 제어할 수 있다.

블럭 이동부(35)의 비례유량제어밸브는 제1유압 라인(36a) 및/또는 제2유압 라인(36b)에 위치되는 유압 서보밸브(36c)를 포함할 수 있다. 제어부(50)는 유압 서보밸브(36c)의 작동을 제어하여 제1유압 라인(36a) 또는 제2유압 라인(36b)의 유량을 제어함으로써 유압 실린더의 작동을 제어하고, 이에 따른 볼스터부(20)의 높이를 조절할 수 있다.

제어부(50)는 볼스터부(20)를 상승 이동시키려는 경우에 블럭 이동부(35)의 실린더의 외측 포트를 통해 유압을 제공하도록 비례유량제어밸브를 제어할 수 있다. 반대로, 볼스터부(20)를 하강 이동시키려는 경우, 제어부(50)는 실린더의 내측 포트를 통해 유압을 제공하도록 비례유량제어밸브를 제어할 수 있다.

블럭 이동부(35)는 유압 실린더를 사용하여 프레스 작업 시 기계적 충격에도 승강 블럭부재(34)를 안정적으로 전, 후 이동시킴으로써 프레스 작업 중 슬라이더의 높이에 따라 승강 받침부(32)의 높이 즉, 볼스터부(20)에 안착된 소재의 높이를 안정적으로 승강시킬 수 있다.

블럭 이동부(35)는 유압 실린더 외에도, 볼스크류 방식의 리니어 액추에이터, 랙기어와 랙기어에 맞물려 모터에 의해 회전되는 피니언 기어를 포함하여 모터의 회전력을 직선 이동으로 변환하는 랙과 피니언 구조체 등 공지의 직선 이동기기를 이용하여 다양하게 변형되어 실시될 수 있는 바 더 상세한 설명은 생략한다.

볼스터 승강부(30)는 볼스터부(20)와 상호 작용하는 경사면(승강 안내 경사면)을 가질 수 있다. 예를 들어, 베이스 받침부(31)의 상면과 승강 받침부(32)의 하면 중 적어도 어느 한 측에는 제1승강 안내 경사면이 위치되고, 승강 블럭부재(34)의 상면과 하면 중 제1승강 안내 경사면에 지지되는 적어도 어느 한 측에는 제2승강 안내 경사면이 위치될 수 있다.

제1승강 안내 경사면은 베이스 받침부(31)의 상면과 승강 받침부(32)의 하면에 각각 위치되고, 제2승강 안내 경사면은 승강 블럭부재(34)의 상면과 하면에 각각 위치되는 것을 일 예로 한다.

그리고, 서로 맞붙는 제1승강 안내 경사면과 제2승강 안내 경사면은 평면인 볼스터의 상면 즉, 지면과 나란한 평면 기준선을 기준으로 서로 동일한 각도로 경사지게 형성되어 볼스터부(20)를 지면과 수직 방향으로 안정적으로 상, 하 이동시키도록 한다.

베이스 받침부(31)의 상면과 승강 받침부(32)의 하면에 각각 위치되는 제1승강 안내 경사면은 서로 다른 각도로 형성될 수도 있고, 이에 따라 승강 블럭부재(34)의 상면과 하면에 각각 위치되는 제2승강 안내 경사면은 서로 다른 각도로 형성될 수 있다.

일 예로, 베이스 받침부(31)의 상면에서 제1승강 안내 경사면은 승강 블럭부재(34)의 상면에 위치된 제2승강 안내 경사면과 동일한 제1경사면을 가지도록 형성되고, 승강 받침부(32)의 하면에서 제1승강 안내 경사면은 승강 블럭부재(34)의 상면에 위치된 제2승강 안내 경사면과 동일한 제2경사면을 가지도록 형성되되, 제1경사면과 제2경사면은 서로 동일한 각도로 형성되거나 서로 다른 각도로 형성될 수 있다.

승강 받침부(32)는 승강 블럭부재(34)의 전, 후 이동 시 제1승강 안내 경사면과 제2승강 안내 경사면이 접촉된 상태로 상, 하 이동됨으로써 프레스 작업 중 압력을 안정적으로 지지하고 수직 방향의 힘을 분산 지지하여 프레스 작업 중에 안정적으로 승강 이동될 수 있다.

한편, 제어부(50)는 프레스부(10)에 의해 슬라이더가 승, 하강 작동할 때 이와 연동하여 볼스터 승강부(30)를 작동시켜 볼스터부(20)를 승강시킴으로써 프레스부(10)의 운동 곡선을 서보 프레스의 운동 곡선으로 전환한다.

제어부(50)는 너클 링크 프레스 구조에서 모터 샤프트에 장착되는 구동 캠의 각도에 따라 변화하는 슬라이더의 높이에 따라 볼스터부(20)의 높이를 조절하여

제어부(50)는 볼스터부(20)의 높이를 감지하는 볼스터 위치 감지센서부(51)를 포함하여 볼스터 승강부(30)의 작동에 의해 변화하는 볼스터부(20)의 높이 즉, 위치를 실시간으로 감지하고 이에 따라 해당 서보 프레스 운동 곡선에 대응되도록 볼스터부(20)의 높이를 조절한다.

더 상세하게 제어부(50)에는 기설정된 서보 프레스 운동 곡선을 모사하기 위한 슬라이더의 높이 변화 데이터 및 슬라이더의 높이 변화에 따른 볼스터부(20)의 높이 변화 데이터가 기저장된다.

그리고, 제어부(50)는 모사하는 해당 서보 프레스 운동 곡선에 대한 슬라이더의 높이 변화 데이터에 대응되는 볼스터부(20)의 높이 변화 데이터로 볼스터부(20)의 높이를 조절시켜 해당 서보 프레스 운동 곡선을 구현한다.

슬라이더의 높이 변화 데이터는 구동 캠의 각도에 따라 변화하는 슬라이더 높이가 기설정된 데이터이고, 볼스터부(20)의 높이 변화 데이터는 해당 서보 프레스 운동 곡선을 모사하기 위해 슬라이더의 높이 변화 데이터에 대응되는 볼스터부(20)의 높이에 대한 데이터임을 밝혀둔다.

도 2a는 본 발명의 실시예에 따른 서보 프레스의 운동 모사가 가능한 기계식 프레스 장치를 구성하는 볼스터부의 사시도이고, 도 2b는 본 발명의 실시예에 따른 서보 프레스의 운동 모사가 가능한 기계식 프레스 장치를 구성하는 볼스터부의 단면도이다. 도 2a 및 도 2b를 참조하면 볼스터 승강부(30)는 승강 받침부(32)의 수직 이동을 안내하는 승강 가이드부(37)를 더 포함할 수 있다.

승강 가이드부(37)는 베이스 받침부(31) 상에 세워져 위치되는 가이드 봉부재(37a), 가이드 봉부재(37a)가 관통되고 승강 블럭부재(34)의 이동 방향으로 길게 위치되는 가이드 슬릿부(37b), 승강 받침부(32)에 위치되고 가이드 봉부재(37a)가 삽입되어 수직 방향으로 상, 하 이동되는 가이드 삽입부(37c)를 포함한다.

가이드 슬릿부(37b)는 적어도 승강 블럭부재(34)의 이동 범위에 대응되는 길이로 형성되어 승강 블럭부재(34)가 승강 작동부(33)에 의해 안정적으로 전, 후 이동될 수 있도록 한다.

승강 가이드부(37)는 복수로 구비되어 승강 받침부(32)의 상, 하 이동이 수직 방향으로 안정적으로 이루어 질 수 있도록 안내한다.

또한, 승강 가이드부(37)는 가이드 삽입부(37c) 내에 위치되고 가이드 봉부재(37a)가 관통되어 위치되는 승강 가이드 링부재(37d)를 더 포함할 수 있다.

승강 가이드 링부재(37d)는 가이드 봉부재(37a)가 관통되는 중공부가 구비되고, 중공부의 내주면이 가이드 봉부재(37a)의 외주면에 밀착된 상태로 가이드 봉부재(37a)가 관통되어 수직으로 세워진 가이드 봉부재(37a)를 따라 상, 하 이동하면서 승강 받침부(32)가 수직 방향으로 승강될 수 있도록 안내한다.

또한, 승강 가이드부(37)는 승강 받침부(32)의 양 측에서 하부 측으로 돌출되어 승강 블럭부재(34)의 양 측면을 지지하는 제1측면 지지부(37e)를 더 포함할 수 있다.

또한, 승강 가이드부(37)는 베이스 받침부(31)의 양 측에서 상부 측으로 돌출되어 승강 블럭부재(34)의 양 측면을 지지하는 제2측면 지지부(37f)를 더 포함할 수 있다.

제1측면 지지부(37e)와 제2측면 지지부(37f)는 승강 블럭부재(34)의 전, 후 이동을 안내하여 승강 블럭부재(34)가 승강 작동부(33)에 의해 원활하게 직선 이동될 수 있도록 하고, 프레스 작업 중 발생되는 충격에도 승강 블럭부재(34)가 안정적으로 직선 이동될 수 있도록 한다.

또한, 제1측면 지지부(37e)는 승강 받침부(32)의 승강 범위보다 높은 높이로 돌출되어 승강 받침부(32)의 상, 하 이동을 안내하고, 승강 받침부(32)가 수직 방향으로 안정적으로 승강할 수 있도록 안내한다.

볼스터 승강부(30)는 승강 받침부(32)의 이동을 제한하는 받침 스토퍼부를 더 포함하고, 받침 스토퍼부는 베이스 받침부(31)의 양 측에서 세워져 위치되는 제1스토퍼 블럭부재(43)와 제2스토퍼 블럭부재(44)를 포함하고, 제1스토퍼 블럭부재(43)와 제2스토퍼 블럭부재(44)는 각각 상단부 측에 안쪽으로 돌출되어 승강 받침부(32)의 상면을 걸이 지지하는 제1스토퍼 돌기부와 제2스토퍼 돌기부가 위치된다.

제1스토퍼 블럭부재(43)와 제2스토퍼 블럭부재(44)는 승강 받침부(32)의 이동 범위를 제한하는 역할뿐만 아니라 내측면이 각각 승강 받침부(32)의 측면을 지지하여 승강 받침부(32)의 상, 하 이동을 안내하고, 프레스 작업 시 충격으로부터 승강 받침부(32)의 위치를 지지하는 역할을 한다.

상술한 바와 같은 본 발명의 실시예에 따른 프레스 장치에 의하면, 설치 비용이 저렴한 기계식 프레스 장치를 이용하여 서보 프레스의 운동 모사가 가능하여 기계식 프레스 장치로 서보 프레스를 대체할 수 있으며, 서보 프레스를 설치하는 데 소요되는 비용과 프레스 가공 제품의 생산 원가를 절감함과 동시에, 기계식 프레스 장치로 제조되는 프레스 가공 제품의 품질을 향상시킬 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 프레스 장치는 볼스터 승강부(30)를 볼스터부(20)가 이동하는 방향(제1 방향)으로 구동하지 않고 제1 방향과 상이한 제2 방향으로 볼스터 승강부(30)를 구동하여 볼스터부(20)를 제1 방향으로 승강 이동시키므로, 볼스터 승강부(30)의 구동을 제2 방향으로 조절하여 볼스터(20)의 위치 및 움직임을 제1 방향으로 정밀하게 제어할 수 있다.

특히, 볼스터부(20)와 볼스터 승강부(30)가 상호작용하는 경사면의 각도를 낮은 경사 각도(0°~ 45°)로 설계하는 경우, 볼스터 승강부(30)의 넓은 구동 범위 제어를 통해 볼스터부(20)의 승강을 좁은 구동 범위 내에서 정밀하게 제어할 수 있다. 또한, 본 발명의 실시예에 따른 프레스 장치는 볼스터 승강부(30)를 볼스터부의 승강 방향으로 구동하는데 제약이 따르는 프레스 설비나 프레스 설비의 주위에 여분의 활용 가능한 공간이 확보되는 공정 환경에서 적합하게 활용될 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에 따르면, 볼스터 승강부(30)의 유압 실린더의 내측 포트와 외측 포트를 거의 같은 높이로 설계할 수 있고, 내측 포트와 외측 포트에 연결되는 유압 라인을 모두 낮은 높이로 설계할 수 있어서 유압 제어에 있어서 포트들의 높이차에 따른 변수를 제거할 수 있으며, 프레스 설비의 유압 라인 설치 및 관리 상의 편의성이 제공될 수 있다. 또한, 프레스 장치의 높이를 낮추어 볼스터부와 프레스부 등의 유지 보수를 용이하게 할 수 있는 효과도 제공될 수 있다.

도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 프레스 장치를 구성하는 볼스터 승강부를 개략적으로 나타낸 도면이다. 도 3을 참고하면 승강 작동부(33)는 베이스 받침부(31)와 승강 받침부(32)의 사이에 위치되고 베이스 받침부(31)와 승강 받침부(32)의 일 측에서 전, 후 이동하여 승강 받침부(32)를 상, 하 이동시키는 제1승강 블럭부재(38), 제1승강 블럭부재(38)를 전, 후 이동시키는 제1블럭 이동부(39), 제1승강 블럭부재(38)와 베이스 받침부(31)의 사이에 위치되고 베이스 받침부(31)와 승강 받침부(32)의 타 측에서 전, 후 이동하여 승강 받침부(32)를 상, 하 이동시키는 제2승강 블럭부재(40), 제2승강 블럭부재(40)를 전, 후 이동시키는 제2블럭 이동부(41), 제1승강 블럭부재(38)와 제2승강 블럭부재(40)의 사이에 위치되는 중간 블럭부재(42)를 포함할 수 있다.

제1블럭 이동부(39)와 제2블럭 이동부(41)는 유압 실린더인 것을 일 예로 하며 이외에도 볼스크류 방식의 리니어 액추에이터, 랙기어와 랙기어에 맞물려 모터에 의해 회전되는 피니언 기어를 포함하여 모터의 회전력을 직선 이동으로 변환하는 랙과 피니언 구조체 등 공지의 직선 이동기기를 이용하여 다양하게 변형되어 실시될 수 있는 바 더 상세한 설명은 생략함을 밝혀둔다.

제1블럭 이동부(39)와 제2블럭 이동부(41)는 유압 실린더를 사용하여 프레스 작업 시 기계적 충격에도 승강 블럭부재(34)를 안정적으로 전, 후 이동시킴으로써 프레스 작업 중 슬라이더의 높이에 따라 승강 받침부(32)의 높이 즉, 볼스터부(20)에 안착된 소재의 높이를 안정적으로 승강시킬 수 있다.

승강 받침부(32)의 하면에는 제1가이드 경사면이 위치되고, 제1승강 블럭부재(38)의 상면과 하면에는 제2가이드 경사면과 제3가이드 경사면이 각각 위치되고, 중간 블럭부재(42)의 상면과 하면에는 제4가이드 경사면과 제5가이드 경사면이 각각 위치되고, 제2승강 블럭부재(40)의 상면과 하면에는 제6가이드 경사면과 제7가이드 경사면이 각각 위치되고, 베이스 받침부(31)의 상면에는 제8가이드 경사면이 위치된다.

제8가이드 경사면 상에 제7가이드 경사면이 안착되고, 제6가이드 경사면 상에 제5가이드 경사면이 안착되고, 제4가이드 경사면 상에는 제3가이드 경사면이 안착되고, 제2가이드 경사면 상에는 제1가이드 경사면이 안착된다.

그리고, 제1가이드 경사면, 제2가이드 경사면, 제3가이드 경사면, 제4가이드 경사면은 동일한 제1가이드 경사 각도를 가지며, 제5가이드 경사면, 제6가이드 경사면, 제7가이드 경사면, 제8가이드 경사면은 동일한 제2가이드 경사 각도를 가지되, 제2가이드 경사 각도는 제1가이드 경사 각도와 다른 경사 각도를 가진다.

승강 작동부(33)는 승강 받침부(32)와 베이스 받침부(31)의 양 측에서 제1승강 블럭부재(38)와 제2승강 블럭부재(40)가 각각 제1블럭 이동부(39)와 제2블럭 이동부(41)에 의해 전, 후 이동하면서 승강 받침부(32)의 높이 즉, 볼스터부(20)의 높이를 세밀하게 조절할 수 있다.

즉, 제1승강 블럭부재(38)의 제2가이드 경사면과 제3가이드 경사면은 제2블럭부재의 제6가이드 경사면과 제7가이드 경사면과 서로 다른 경사 각도로 형성되어 동일한 거리로 이동될 때 볼스터부(20)의 높이를 서로 다른 높이로 조절하여 볼스터부(20)의 높이를 더 세밀하면서 안정적으로 조절할 수 있다.

승강 작동부(33)는 하나의 유압 공급부(36)를 통해 제1블럭 이동부(39)와 제2블럭 이동부(41)로 유압 공급을 동일하게 제어하면서 볼스터부(20)의 높이를 세밀하게 안정적으로 조절할 수 있다.

중간 블럭부재(42)는 제1승강 블럭부재(38)와 제2승강 블럭부재(40)의 사이에 위치되어 제1승강 블럭부재(38)와 제2승강 블럭부재(40)의 이동을 안내함과 아울러 프레스 작업 시 발생되는 충격을 지지하여 프레스 작업 중에 즉, 슬라이더가 상, 하 이동 중에 제1승강 블럭부재(38)와 제2승강 블럭부재(40)가 안정적으로 전, 후 이동될 수 있도록 한다.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 서보 프레스의 운동 모사가 가능한 기계식 프레스 장치로 구현하고자 하는 서보 프레스 장치의 운동 곡선 예시도이다. 도 4의 (a)는 서보 프레스에서 블래킹 운동 곡선을 예시한 그래프이고, 도 4의 (b)는 서보 프레스에서 드로인 운동 곡선을 예시한 그래프이며, 도 4의 (c)는 서보 프레스에서 판단조 운동 곡선을 예시한 그래프이고, 도 4의 (d)는 서보 프레스에서 프로그레시브 운동 곡선을 예시한 그래프이며, 도 4의 (e)는 서보 프레스에서 트랜스퍼 운동 곡선을 예시한 그래프이고, 도 4의 (f)는 서보 프레스에서 딥드로잉 운동 곡선을 예시한 그래프이다.

도 5 내지 도 7은 본 발명의 실시예에 따른 서보 프레스의 운동 모사가 가능한 기계식 프레스 장치로 도 4의 서보 프레스 장치의 운동 곡선을 모사한 운동 곡선 그래프 예시도이다.

도 5의 (a)는 도 4 (a)에서 서보 프레스의 블래킹 운동 곡선을 모사하기 위한 볼스터부(20)의 위치 변화를 나타낸 그래프이고, 도 5의 (b)는 본 발명에 따른 서보 프레스의 운동 모사가 가능한 기계식 프레스 장치에서 슬라이더를 승강 시키면서 이에 따라 볼스터부(20)의 높이를 도 5의 (a)로 변화시킬 때 프레스 작업 시 운동 곡선을 나타내고 있다.

도 5의 (b)를 참고하면 본 발명에 따른 서보 프레스의 운동 모사가 가능한 기계식 프레스 장치는 프레스 작업 중 즉, 슬라이더를 공지의 너클 링크 프레스 구조로 상, 하 이동시키는 프레스 작업 중에 볼스터부(20)의 높이를 슬라이더의 높이에 따라 제어함으로써 서보 프레스의 블랭킹 운동 곡선을 모사할 수 있다.

도 5의 (c)는 도 4 (b)에서 서보 프레스의 드로인 운동 곡선을 모사하기 위한 볼스터부(20)의 위치 변화를 나타낸 그래프이고, 도 5의 (d)는 본 발명에 따른 서보 프레스의 운동 모사가 가능한 기계식 프레스 장치에서 슬라이더를 승강 시키면서 이에 따라 볼스터부(20)의 높이를 도 5의 (c)로 변화시킬 때 프레스 작업 시 운동 곡선을 나타내고 있다.

도 5의 (d)를 참고하면 본 발명에 따른 서보 프레스의 운동 모사가 가능한 기계식 프레스 장치는 프레스 작업 중 즉, 슬라이더를 공지의 너클 링크 프레스 구조로 상, 하 이동시키는 프레스 작업 중에 볼스터부(20)의 높이를 슬라이더의 높이에 따라 제어함으로써 서보 프레스의 드로인 운동 곡선을 모사할 수 있다.

도 6의 (a)는 도 4 (c)에서 서보 프레스의 판단조 운동 곡선을 모사하기 위한 볼스터부(20)의 위치 변화를 나타낸 그래프이고, 도 6의 (b)는 본 발명에 따른 서보 프레스의 운동 모사가 가능한 기계식 프레스 장치에서 슬라이더를 승강 시키면서 이에 따라 볼스터부(20)의 높이를 도 6의 (a)로 변화시킬 때 프레스 작업 시 운동 곡선을 나타내고 있다.

도 6의 (b)를 참고하면 본 발명에 따른 서보 프레스의 운동 모사가 가능한 기계식 프레스 장치는 프레스 작업 중 즉, 슬라이더를 공지의 너클 링크 프레스 구조로 상, 하 이동시키는 프레스 작업 중에 볼스터부(20)의 높이를 슬라이더의 높이에 따라 제어함으로써 서보 프레스의 판단조 운동 곡선을 모사할 수 있다.

도 6의 (c)는 도 4 (d)에서 서보 프레스의 프로그레시브 운동 곡선을 모사하기 위한 볼스터부(20)의 위치 변화를 나타낸 그래프이고, 도 6의 (d)는 본 발명에 따른 서보 프레스의 운동 모사가 가능한 기계식 프레스 장치에서 슬라이더를 승강 시키면서 이에 따라 볼스터부(20)의 높이를 도 6의 (c)로 변화시킬 때 프레스 작업 시 운동 곡선을 나타내고 있다.

도 6의 (d)를 참고하면 본 발명에 따른 서보 프레스의 운동 모사가 가능한 기계식 프레스 장치는 프레스 작업 중 즉, 슬라이더를 공지의 너클 링크 프레스 구조로 상, 하 이동시키는 프레스 작업 중에 볼스터부(20)의 높이를 슬라이더의 높이에 따라 제어함으로써 서보 프레스의 프로그레시브 운동 곡선을 모사할 수 있다.

도 7의 (a)는 도 4 (e)에서 서보 프레스의 트랜스퍼 운동 곡선을 모사하기 위한 볼스터부(20)의 위치 변화를 나타낸 그래프이고, 도7의 (b)는 본 발명에 따른 서보 프레스의 운동 모사가 가능한 기계식 프레스 장치에서 슬라이더를 승강 시키면서 이에 따라 볼스터부(20)의 높이를 도 7의 (a)로 변화시킬 때 프레스 작업 시 운동 곡선을 나타내고 있다.

도 7의 (b)를 참고하면 본 발명에 따른 서보 프레스의 운동 모사가 가능한 기계식 프레스 장치는 프레스 작업 중 즉, 슬라이더를 공지의 너클 링크 프레스 구조로 상, 하 이동시키는 프레스 작업 중에 볼스터부(20)의 높이를 슬라이더의 높이에 따라 제어함으로써 서보 프레스의 트랜스퍼 운동 곡선을 모사할 수 있다.

도 7의 (c)는 도 4 (f)에서 서보 프레스의 딥드로잉 운동 곡선을 모사하기 위한 볼스터부(20)의 위치 변화를 나타낸 그래프이고, 도 7의 (d)는 본 발명에 따른 서보 프레스의 운동 모사가 가능한 기계식 프레스 장치에서 슬라이더를 승강 시키면서 이에 따라 볼스터부(20)의 높이를 도 7의 (c)로 변화시킬 때 프레스 작업 시 운동 곡선을 나타내고 있다.

도 7의 (d)를 참고하면 본 발명에 따른 서보 프레스의 운동 모사가 가능한 기계식 프레스 장치는 프레스 작업 중 즉, 슬라이더를 공지의 너클 링크 프레스 구조로 상, 하 이동시키는 프레스 작업 중에 볼스터부(20)의 높이를 슬라이더의 높이에 따라 제어함으로써 서보 프레스의 딥드로잉 운동 곡선을 모사할 수 있다.

제어부(50)는 너클 링크 프레스부 또는 크랭크 프레스부로 슬라이더를 하강시킬 때 구동 캠의 각도 정보를 전달받아 현재 슬라이더의 위치 신호가 입력된다.

그리고, 제어부(50)는 기저장된 데이터 즉, 기설정된 서보 프레스 운동 곡선을 모사하기 위한 슬라이더의 높이 변화 데이터 및 슬라이더의 높이 변화에 따른 볼스터부(20)의 높이 변화 데이터를 기반으로 유압 서보 밸브에 제어신호를 인가하여 유압 실린더를 작동시켜 슬라이더의 위치에 연동하여 볼스터부(20)의 높이를 제어한다.

제어부(50)는 볼스터부(20)의 높이가 조절되는 중에 볼스터 위치 감지센서부(51)를 통해 볼스터부(20)의 위치를 실시간으로 확인하여 기저장된 데이터에 맞게 슬라이더의 위치에 따라 볼스터부(20)의 높이를 정밀하게 제어할 수 있다.

즉, 서보 프레스의 운동 모사가 가능한 기계식 프레스 장치의 일 실시예는 프레스 작업 중 즉, 슬라이더가 너클 링크 프레스부 또는 크랭크 프레스부에 의해 승강되면서 소재를 프레스하는 중에 구동 캠의 각도신호를 제어부(50)로 전달하고, 현재 볼스터부(20)의 위치를 비교하고, 유압 실린더를 작동시켜 볼스터부(20)의 위치를 기저장된 데이터에 대응되게 위치시킴으로써 원하는 서보 프레스 운동 곡선을 모사하고, 모사된 서보 프레스 운동 곡선을 통해 제품을 생산할 수 있다.

한편, 도 8은 본 발명의 실시예에 따른 서보 프레스의 운동 모사가 가능한 기계식 프레스 장치의 다른 실시예를 도시한 도면이다. 도 8을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 서보 프레스의 운동 모사가 가능한 기계식 프레스 장치의 다른 실시예에서, 너클 링크 프레스부는 모터, 모터의 동력을 전달받아 슬라이더(110)를 승강시키는 너클기구(300)를 포함한다.

너클기구(300)는 회전 가능하게 연결되는 복수의 로드를 포함하여 모터의 동력을 전달받아 슬라이더(110)를 상, 하 이동시켜 프레스 가공 대상인 소재를 가압할 수 있도록 한다.

또한, 서보 프레스의 운동 모사가 가능한 기계식 프레스 장치의 다른 실시예는 슬라이더(110)에 의해 가압되어 프레스 가공되는 소재가 올려지는 볼스터부(20)와 볼스터부(20)를 승강시키는 볼스터 승강부(30)를 포함한다.

볼스터부(20)와 볼스터 승강부(30)의 실시예는 상기에서 기재한 바 더 상세한 설명은 생략함을 밝혀둔다.

너클 링크 프레스부는 모터, 너클기구(300), 모터의 동력을 너클기구(300)로 전달하는 동력 전달부를 포함한다.

슬라이더(110)는 슬라이더 가이더에 의해 상, 하 직선 이동하여 승강 될 수 있다.

동력 전달부는 복수의 기어를 포함한 기어 구조체(200)로 너클기구(300)에 모터의 동력을 전달하는 것을 일 예로 한다.

더 상세하게 기어 구조체(200)는 모터에서 발생된 회전력을 벨트로 전달받아 회전하는 플라이휠(230), 플라이휠(230)의 제1 구동축(232)에 위치되어 플라이휠(230)과 함께 회전되는 제1 기어(231), 제1 기어(231)에 맞물려 회전되는 제2 기어(241), 제2 기어(241)의 제2 구동축(242)에 고정되어 제2 기어(241)와 함께 회전되는 중간기어(240), 중간기어(240)에 맞물려 회전되고 커넥팅 로드부재(400)의 메인 회전축을 중심으로 회전하는 메인기어(250)를 포함한다.

너클기구(300)는 메인기어(250)의 메인 회전축이 편심되게 일단부 측에 연결되는 커넥팅 로드부재(400), 커넥팅 로드부재(400)의 타단부 측에서 상부에 제1연결 힌지부(310)로 회전 가능하기 힌지 결합되는 상부 로드부재(320), 커넥팅 로드부재(400)의 타단부 측에서 하부에 제2연결 힌지부(330)로 회전 가능하기 힌지 결합되며 슬라이더(110)와 연결되는 하부 로드부재(340)를 포함한다.

또한, 너클기구(300)는 상부 로드부재(320)의 상단부 측이 제3연결 힌지부로 회전 가능하게 힌지 결합되며 상부 로드부재(320)의 위치를 지지하는 로드 지지체를 더 포함할 수 있다.

상부 로드부재(320)는 로드 지지체에 상단부 측이 제3연결 힌지부로 회전 가능하게 힌지 결합되어 제3연결 힌지부를 중심으로 하단부 측이 회전 즉, 병진 운동하도록 위치된다.

로드 지지체는 본체(100)에 장착되어 고정되는 것을 일 예로 하며, 다른 구조물을 이용하여 장착되어 고정될 수 있음을 밝혀둔다.

그리고, 메인 회전축의 회전 중심을 기준으로 한 제1연결 힌지부(310)의 회전 중심과 제2연결 힌지부(330)의 회전 중심 사이의 각도(α)는 예각으로 형성된다.

더 상세하게 메인 회전축의 회전 중심과 제1연결 힌지부(310)의 회전 중심을 잇는 제1축 연결 직선, 메인 회전축의 회전 중심과 제2연결 힌지부(330)의 회전 중심을 잇는 제2축 연결 직선의 사이 각도(α)가 예각으로 형성되는 것이다.

메인 회전축의 회전 중심을 기준으로 한 제1연결 힌지부(310)의 회전 중심과 제2연결 힌지부(330)의 회전 중심 사이의 각도(α)는 10°~ 70 °사이인 것을 일 예로 한다.

상부 로드부재(320)와 하부 로드부재(340)의 사이 각도(β)가 180°일 때 상부 로드부재(320)와 하부 로드부재(340)는 수직 방향으로 세워져 위치되며 이때 슬라이더(110)는 하사점에 위치된다.

그리고, 메인 회전축의 회전 중심과 제1연결 힌지부(310)의 회전 중심은 소재 즉, 판재의 가압면과 나란하게 위치된다. 즉, 메인 회전축의 회전 중심과 제1연결 힌지부(310)의 회전 중심을 잇는 직선은 소재 즉, 판재의 가압면과 나란하게 위치된다.

슬라이더 가이드(500)는 내부에 슬라이더(110)가 위치되고, 내측면이 수직 방향으로 위치되어 슬라이더(110)의 외측면을 지지함으로서 슬라이더(110)가 수직 방향으로 상, 하 직선 이동될 수 있도록 안내한다.

슬라이더(110)는 일반적인 프레스에서와 같이 프레스 작업용 받침대(120)에 고정된 소재(P)를 가압하는 것으로, 하부 로드부재(340) 하단에 상부가 가이드 핀(510)에 의해 결합되며 본체(100)에 고정된 슬라이더 가이드(500)를 따라 수직 방향으로 이동된다.

슬라이더 가이드(500)는 커넥팅 로드부재(400)의 수평방향 회동에 따라 병진 운동하는 하부 로드부재(340)에 대하여 하부 로드부재(340)의 병진운동을 승강운동으로 한정하도록 슬라이더(110)의 길이방향을 따라 평행하게 수직 방향으로 위치되며 슬라이더(110)가 관통되어 이동될 수 있고 슬라이더(110)의 외측면을 수직 방향으로 지지하게 된다.

슬라이더 가이드(500)는 하부 로드부재(340)로부터 전달되는 동력을 승강운동으로 한정함에 따라 프레스 작업용 받침대(120)에 위치하는 소재(P)의 성형 재현성을 확보하는 효과가 있다.

도 9는 본 발명의 실시예에 따른 서보 프레스의 운동 모사가 가능한 기계식 프레스 장치에서 너클기구가 상사점에 위치하는 예를 도시한 도면이고, 도 10은 본 발명의 실시예에 따른 서보 프레스의 운동 모사가 가능한 기계식 프레스 장치에서 너클기구가 하사점에 위치하는 예를 도시한 도면이다.

도 9에 도시된 바와 같이, 커넥팅 로드부재(400)에서 일측의 내경은 메인 회전축(251)을 중심으로 회전함으로써, 모터(210) 구동 시 슬라이더(110)의 상사점에서 하사점까지 이동시키게 된다. 구동기어(200)가 휴지상태일 때 메인 회전축(251)의 중심좌표를 F0(0,0)이라고 하면 커넥팅 로드부재(400)의 일측 내경의 중심좌표는 F1(x,y)이다. 소재(P) 성형을 위하여 구동기어(200)에 신호가 인가되면, 메인 회전축(251)의 중심좌표 F0(0,0)을 기준으로 커넥팅 로드부재(400)의 일측 내경의 중심좌표는 F2(-x, +y)로 변위 한다.

도 10에 도시된 바와 같이, 중심좌표가 F2(-x, +y)로 이동된 커넥팅 로드부재(400)의 일측은 지속적으로 회전하는 모터(210)에 의해 원위치 F1(x,y)으로 이동한다. 이렇게 커넥팅 로드부재(400)의 일측 중심좌표가 F1(x,y)에서 F2(-x, +y)로 이동하면, 슬라이더(110)는 상사점에서 하사점으로 이동하며, 커넥팅 로드부재(400)의 일측 중심좌표가 F2(-x, +y)에서 F1(x,y)으로 이동하면 슬라이더(110)는 하사점에서 다시 상사점까지 이동하게 되는 것이다.

너클기구(300)는 본체(100) 내측 상단에 고정되고 좌우로 회동되는 상부 로드부재(320)와 메인 회전축(251)에 커넥팅 로드부재(400)의 일측 내경이 편심되어 결합되며 커넥트 로드부재의 타측 상부에 상부 로드부재(320) 하단이 제1연결 힌지부(310)에 의해 결합되는 커넥팅 로드부재(400)와 상단이 커넥팅 로드부재(400)의 타단부에 제2연결 힌지부(330)에 의해 결합되어 좌우로 회동되는 하부 로드부재(340)를 포함한다. 하부 로드부재(340)의 하단은 슬라이더(110)와 결합하여 모터(210)가 회전함에 따라 슬라이더(110)를 수직으로 승강되도록 동력을 전달한다.

보다 자세히, 상단이 본체(100)에 연결되고 하단이 커넥팅 로드부재(400)의 제1연결 힌지부(310)에 연결되는 상부 로드부재(320) 및 상단이 커넥팅 로드부재(400)의 제2연결 힌지부(330)에 연결되고 하단이 슬라이더(110)와 연결되는 하부 로드부재(340)는 커넥팅 로드부재(400)의 타단부에서 소정거리 이격되어 결합된다.

이와 같이, 커넥팅 로드부재(400)의 타단부에 제1연결 힌지부(310)로부터 소정거리 이격하여 결합되는 제2연결 힌지부(330)에 의해 슬라이더(110)가 보다 빠르게 상승하여 생산시간을 단축시킬 수 있다.

제1 및 제2연결 힌지부(310,330)는 구동기어부(200)에 메인기어(250) 중심부에 형성되는 메인 회전축(251)에 편심되어 접속된 커넥팅 로드부재(400)의 메인 회전축(251)을 기준으로 삼각형의 최소 예각(α)을 가진다. 즉, 메인 회전축(251)과 상부 로드부재(320)에 결합된 제1연결 힌지부(310)는 동일선상 평행하도록 위치하고, 제2연결 힌지부(330)는 제1연결 힌지부(310)로부터 수직방향으로 이격되어 평행한 서로 다른 축을 가지도록 구성된다.

이에 따라, 커넥팅 로드부재(400)의 메인 회전축(251)을 기준으로 제1 및 제2연결 힌지부(310, 330)는 직각삼각형의 최소 예각을 가진다. 이때, 직각삼각형의 최소 예각(α)은 제1연결 힌지부(310)로부터 수직 하방향으로 이격되는 제2연결 힌지부(330)의 이격되는 거리에 따라 결정된다. 직각삼각형의 최소 예각(α)은 약 0~70도 사이에 포함될 수 있다.

도 8 내지 도 10에 도시된 바와 같이, 모터(210)가 구동되면 벨트(220)를 매개로 전달되는 회전력에 의해 플라이휠(230)이 회전하고, 이 때 회전하는 플라이휠(230)의 중심부에 형성되는 제1 구동축(232)2에 고정되는 제1 기어(231)가 회전한다.

제1 기어(231)은 톱니를 가지는 피니언기어인 것을 일 예로 한다.

그리고, 제1 기어(231)에 치합되는 제2 기어(241)의 중심부에 형성되는 제2 구동축(241)에 고정되는 중간기어(240)와 중간기어(240)에 치합되는 메인기어(250)가 회전하게 된다.

메인기어(250)의 회전에 따라 메인기어(250)의 회전 중심에 위치되며 커넥팅 로드부재(400)의 중심부에 형성되어 커넥팅 로드부재(400)의 일단부에 결합되는 메인 회전축(251)을 따라 커넥팅 로드부재(400)가 수평방향으로 왕복직선운동을 한다.

커넥팅 로드부재(400)의 타단부 상부에 상부 로드부재(320)의 하단이 제1연결 힌지부(310)에 의해 결합되고, 커넥팅 로드부재(400)의 타단부 측 하부에 하부 로드부재(340)의 상단이 제2연결 힌지부(330)에 의해 결합되어 메인기어(250)의 메인 회전축(251)을 기준으로 직각삼각형을 이루도록 결합된 구조로, 메인기어(250)의 회전에 따라 커넥팅 로드부재(400)가 수평방향으로 왕복직선 운동하면 상부 로드부재(320) 및 하부 로드부재(340) 사잇각(β)이 커졌다 작아졌다를 반복한다. 이때, 하부 로드부재(340) 하단에 위치하는 슬라이더(110)는 승강하여 프레스 작업용 받침대(120)에 고정된 소재(P)를 성형한다.

다시 말하면, 메인기어(250)의 회전에 따라 커넥팅 로드부재(400)의 일단부가 내경을 따라 메인 회전축(251)을 중심으로 회전한다. 소재(P) 성형을 위하여 구동기어(200)에 신호가 인가되면, 메인 회전축(251)의 중심좌표 F0(0,0)를 기준으로 커넥팅 로드부재(400)의 일측 내경의 중심좌표는 F1(x,y)에서 F2(-x, +y)로 변위한다. 이에 의해 커넥팅 로드부재(400)는 좌측으로 수평이동하고 상부 로드부재(320) 및 하부 로드부재(340) 사잇각(β)은 커지고, 사잇각(β)이 최대일 때 슬라이더(110)는 하사점에 도달한다.

메인기어(250)가 지속적으로 회전함에 따라 메인 회전축(251)의 중심좌표 F0(0,0)를 기준으로 커넥팅 로드부재(400)의 일측 내경의 중심좌표는 F2(-x, +y)에서 F1(x,y)으로 변위 한다. 이에 의해 커넥팅 로드부재(400)의 타단부로 수평이동하고 상부 로드부재(320) 및 하부 로드부재(340) 사잇각(β)은 작아지고, 사잇각(β)이 최소일 때 슬라이더(110)는 상사점에 도달한다. 즉, 커넥팅 로드부재(400)가 좌측 끝 단으로 이동하면 상부 로드부재(320) 및 하부 로드부재(340) 사잇각(β)은 최대로 커져 즉, 180°가 되면서 슬라이더(110)가 하사점에 도달하고, 커넥팅 로드부재(400)의 타단부 끝 단으로 이동하면 상부 로드부재(320) 및 하부 로드부재(340) 사잇각(β)은 최소로 작아져 슬라이더(110)가 상사점에 도달하여 성형을 위한 한 사이클이 종료된다.

도 11은 본 발명의 실시예에 따른 서보 프레스의 운동 모사가 가능한 기계식 프레스 장치에서 너클 링크 프레스부의 슬라이더 이동선도를 나타낸 그래프로서, 전술한 구동동작에 따라 너클 링크 프레스를 작동시켜 나타난 슬라이더(110)를 살펴보면 메인기어(250)의 회전에 따라 커넥팅 로드부재(400)가 좌측 끝 단으로 이동하면서 상부 로드부재(320) 및 하부 로드부재(340)와 결합하는 제1연결 힌지부(310) 및 제2연결 힌지부(330)를 당겨주어 상부 로드부재(320) 및 하부 로드부재(340) 사잇각(β)이 점차 증가하여 성형품질을 좌우하는 슬라이더(110)의 하사점으로 이동속도는 완만하게 지연됨을 알 수 있다.

슬라이더(110)가 하사점에 진입하기 전 성형개시 시점에서부터 하사점에 도달하는 시점까지 슬라이더(110)는 최대하중으로 소재(P)를 지긋이 가압하여 단면이 매끈하고 평탄도를 확보할 수 있도록 성형이 이루어진다.

반대로 슬라이더(110)의 상사점으로 이동하는 구간은 메인기어(250)의 회전에 따라 커넥팅 로드부재(400)의 타단부 끝 단으로 이동하면서 상부 로드부재(320) 및 하부 로드부재(340)와 결합하는 제1연결 힌지부(310) 및 제2연결 힌지부(330)를 밀어주어 상부 로드부재(320) 및 하부 로드부재(340) 사잇각(β)이 점차 감소하면서 슬라이더(110)가 하사점에서 상사점으로 빠르게 상승한다.

따라서 슬라이더(110)의 하강 시에 하강속도가 완만하게 지연되는 특징 외에 슬라이더(110)의 상승 시에는 이동속도가 종래 너클 프레스에 비해 빨라져 상승시간이 단축되는 특징을 갖는 것으로, 이러한 슬라이더(110)의 상승시간 단축은 하강 시 지연된 시간을 보상하게 되므로 성형작업의 전체적인 행정시간의 증가를 초래하지 않아 생산성을 일정하게 유지할 수 있는 효과가 있다.

한편, 도 12 내지 도 14는 본 발명의 실시예에 따른 서보 프레스의 운동 모사가 가능한 기계식 프레스 장치의 너클 링크 프레스부에서 너클기구의 다른 예를 도시한 도면이고, 도 15는 본 발명의 실시예에 따른 서보 프레스의 운동 모사가 가능한 기계식 프레스 장치에서 너클기구의 또 다른 예를 도시한 도면이다.

더 상세하게 도 12는 본 발명의 너클 링크 프레스부에서 너클기구(300)의 다른 실시예를 도시한 개략도, 도 13은 본 발명의 실시예에 따른 너클 링크 프레스부에서 너클기구(300)의 다른 예를 도시한 단면도이다.

또한, 도 14는 너클기구(300)의 다른 실시예에서 보조 잠금부(470)의 일 실시예를 도시한 단면도이고, 도 15는 너클기구(300)의 다른 실시예가 적용된 본 발명의 너클 링크 프레스 장치의 다른 실시예를 도시한 개략도이다.

도 12 내지 도 14를 참고하면 본 발명의 너클 링크 프레스장치에서 너클기구(300)의 다른 실시예는 커넥팅 로드부재(400)는 상부 로드부재(320)가 연결되는 제1연결 힌지부(310)와 하부 로드부재(340)가 연결되는 제2연결 힌지부(330)의 사이 간격을 조절할 수 있는 구조를 가질 수 있다.

커넥팅 로드부재(400)는 일단부 측에 편심되게 메인 회전축이 연결되며 타단부 측에 제1연결 힌지부(310)가 위치되는 베이스 회전 로드부(410), 베이스 회전 로드부(410)에 상, 하 이동 가능하게 결합되고 타단부 측에 제2연결 힌지부(330)가 위치되는 승강 로드부(420)를 포함한다.

또한, 베이스 회전 로드부(410)에 위치되어 승강 로드부(420)를 상, 하 이동시키는 로드 승강부(430)를 더 포함할 수 있다.

로드 승강부(430)는 베이스 회전 로드부(410)와 승강 로드부(420) 사이의 거리를 측정하여 제1연결 힌지부(310)와 제2연결 힌지부(330)의 간격을 실시간으로 확인할 수 있도록 하는 거리 측정 센서(440)를 더 포함한다.

거리 측정 센서(440)는 공지의 레이저 거리 센서를 이용하는 것을 일 예로 하고, 이외에도 거리를 측정할 수 있는 공지의 다양한 센서를 이용하여 실시할 수 있는 바 더 상세한 설명은 생략함을 밝혀둔다.

거리 측정 센서(440)는 도시되지 않았지만 측정된 거리를 디스플레이 등으로 출력하여 작업자가 실시간으로 확인하여 제1연결 힌지부(310)와 제2연결 힌지부(330)의 간격을 해당 소재의 프레스 작업 시 기설정된 간격으로 정확하게 위치시킬 수 있도록 한다.

거리 측정 센서(440)에 의해 측정된 거리를 출력하는 출력부에 대한 구성은 공지의 기술로 더 상세한 설명은 생략함을 밝혀둔다.

베이스 회전 로드부(410)는 메인 회전축이 위치되는 회전 지지부(410a), 회전 지지부(410a)의 타측으로 돌출되게 위치되고 제1연결 힌지부(310)가 위치되는 로드 연결부(410b)를 포함한다.

로드 연결부(410b)는 회전 지지부(410a)의 상부 측에 위치되고, 로드 연결부(410b)의 타측에서 회전 지지부(410a)의 하부 측에 승강 로드부(420)의 일단부 측이 삽입되어 상, 하 이동 가능하게 위치되는 로드 삽입부(411)가 위치된다.

승강 로드부(420)는 일단부 측이 로드 삽입부(411) 내로 삽입되어 상, 하 이동 가능하게 위치되고 로드 승강부(430)에 의해 상, 하 이동되어 제1연결 힌지부(310)와 제2연결 힌지부(330) 사이의 간격을 조절하게 된다.

로드 승강부(430)는 로드 삽입부(411) 내에서 승강 로드부(420)를 관통하여 나사 결합되고 회전 가능하게 위치되는 승강 스크류부재(431)를 포함할 수 있다.

승강 스크류부재(431)는 베이스 회전 로드부(410)에 회전 가능하게 지지되고 로드 삽입부(411) 내에서 승강 로드부(420)를 관통하여 나사 결합되어 회전 방향에 따라 승강 로드부(420)를 상, 하 이동시키게 된다.

또한, 커넥팅 로드부재(400)는 승강 로드부(420)의 상, 하 이동을 안내하는 간격 조절 가이드부(450)를 더 포함할 수 있다.

간격 조절 가이드부(450)는 베이스 회전 로드부(410)와 승강 로드부(420) 중 어느 한 측에 돌출되게 위치되는 가이드 돌기부(451), 베이스 회전 로드부(410)와 승강 로드부(420) 중 다른 한측에 위치되며 가이드 돌기부(451)가 상, 하 이동 가능하게 삽입되는 가이드 돌기 삽입부(452)를 포함한다.

가이드 돌기부(451)는 외주면이 가이드 돌기 삽입부(452)의 내주면에 지지된 상태로 상, 하 이동 가능하게 가이드 돌기 삽입부(452) 내로 삽입되어 승강 로드부(420)의 상, 하 이동을 안내한다.

또한, 간격 조절 가이드부(450)는 가이드 돌기 삽입부(452) 내에 위치되어 가이드 돌기부(451)를 지지하는 스프링부(453)를 더 포함할 수 있다.

스프링부(453)는 가이드 돌기 삽입부(452) 내에 위치되어 가이드 돌기부(451)를 탄성 지지함으로써 프레스 작업 중 승강 로드부(420)가 받는 충격을 완충시키는 역할을 한다.

승강 스크류부재(431)는 상단부 측과 하단부 측에 각각 베이스 회전 로드부(410)에 회전 가능하게 지지되는 스크류 회전축이 각각 위치된다.

스크류 회전축은 각각 베어링에 의해 지지되어 승강 스크류부재(431)가 원활하게 회전될 수 있다.

승강 스크류부재(431)의 하단부 측에 위치되는 스크류 회전축은 베이스 회전 로드부(410)의 하면으로 노출되고, 승강 스크류부재(431)는 하단부 측에 위치되는 스크류 회전축이 고정되며 베이스 회전 로드부(410)의 외측에 위치되는 스크류 머리부(431a)를 포함한다.

스크류 머리부(431a)는 평면에서 육각형상 등 공구를 이용하여 승강 스크류부재(431)를 용이하게 회전시킬 수 있는 공지의 형상으로 다양하게 형성될 수 있다.

또한, 스크류 머리부(431a)는 육각 렌치홈 등의 공구 삽입홈을 구비하여 렌츠 등의 공구를 이용하여 승강 스크류부재(431)를 회전시킬 수 있도록 구성될 수 있다.

로드 승강부(430)는 승강 스크류부재(431)의 회전을 잠금하고 잠금을 해제할 수 있는 스크류 회전 잠금부(460)를 더 포함할 수 있다.

스크류 회전 잠금부(460)는 스크류 머리부(431a)를 관통하여 체결되어 베이스 회전 로드부(410)의 외주면을 가압하는 스크류 고정볼트(461)를 포함한다.

스크류 고정볼트(461)는 복수로 구비되어 승강 스크류부재(431)의 회전을 더 안정적으로 잠금할 수 있다.

또한, 베이스 회전 로드부(410)에는 스크류 고정볼트(461)의 일부가 삽입되는 잠금용 볼트 삽입부(412)가 위치되어 승강 스크류부재(431)의 회전을 더 안정적으로 잠금하고 스크류 고정볼트(461)의 일부 풀림 현상이 발생하더라도 승강 스크류부재(431)의 회전을 안정적으로 잠금할 수 있다.

또한, 베이스 회전 로드부(410)에는 승강 스크류부재(431)의 상부 측 일부분이 삽입되는 스크류 삽입부(413)가 위치되고, 도 9를 참고하면 로드 승강부(430)는 베이스 회전 로드부(410)의 측면에 위치되고 스크류 삽입부(413)에 위치된 승강 스크류부재(431)의 일부분을 가압하여 승강 스크류부재(431)의 회전을 제한하는 보조 잠금부(470)를 더 포함하여 스크류 고정볼트(461) 즉, 스크류 회전 잠금부(460)와 함께 이중으로 승강 스크류부재(431)의 회전을 잠금하여 승강 스크류부재(431)의 회전을 더 안정적이고 견고하게 잠금할 수 있다.

보조 잠금부(470)는 스크류 잠금 지그(471), 스크류 잠금 지그(471)에 일단부가 회전 가능하게 위치되고 베이스 회전 로드부(410)의 측면을 관통하여 체결되며 회전 방향에 따라 스크류 잠금 지그(471)를 직선 왕복 이동시키는 지그 이동용 볼트(472)를 포함하며, 베이스 회전 로드부(410)의 양측에 각각 위치되어 승강 스크류부재(431)를 스크류 잠금 지그(471)로 양 측에서 가압하여 잠금함으로써 승강 스크류부재(431)의 회전을 더 안정적이고 견고하게 잠금할 수 있다.

지그 이동용 볼트(472)의 머리부에는 지그 이동용 볼트(472)의 회전을 제한하기 위한 세트 스크류가 관통되어 체결되고 세트 스크류는 베이스 회전 로드부(410)의 측면을 가압하여 지그 이동용 볼트(472)의 풀림을 방지한다.

또한, 볼스터부(20)는 볼스터 승강부(30)에 의해 상, 하 이동되어 제1연결 힌지부(310)와 제2연결 힌지부(330) 간격이 조절됨에 따라 소재의 초기 높이를 프레스 가공 조건에 맞게 조절할 수 있다.

커넥팅 로드부재(400)는 로드 승강부(430)로 승강 로드부(420)를 상, 하 이동시켜 상부 로드부재(320)가 연결되는 제1연결 힌지부(310)와 하부 로드부재(340)가 연결되는 제2연결 힌지부(330)의 사이 간격을 조절함으로써 가공 제품에 따라 슬라이더(110)의 하사점의 위치를 조절할 수 있고 슬라이드의 작동 속도를 조절할 수 있다.

한편, 본 발명에서 너클 기구(300)는 커넥팅 로드부재(400)의 타단부 상부와 하부에 각각 서로 다른 축을 가지도록 결합되는 상부 로드부재(320)와 하부 로드부재(340)를 구비하여 슬라이드가 하사점으로 이동 시에 종래 너클 프레스와 같이 지긋이 가압하여 성형품질을 향상시킬 수 있다.

또한, 본 발명에서 너클 기구(300)는 슬라이더(110)의 상사점으로 이동 시에는 이동속도가 종래 너클 프레스에 비해 빨라져 상승시간이 단축되어, 종래 너클 프레스의 하강 지연에 대한 시간을 보상함에 따라 전체적인 성형시간을 단축하여 생산성을 향상시킬 수 있다.

또한, 본 발명에서 너클 기구(300)는 구동력을 전달하는 메인기어의 메인 회전축이 편심되어 슬라이더(110)의 하강속도를 추가 지연시킴에 따라 성형품질을 극대화시킬 수 있다.

또한, 본 발명에서 너클 기구(300)는 커넥팅로드에 상링크 및 하링크가 직접 결합되는 구조로, 좁은 공간에서 링크운동을 수행함에 따라 작동공간을 최소화시킬 수 있다.

또한, 본 발명에서 너클 기구(300)는 커넥팅 로드부의 제1연결 힌지부(310)와 제2연결 힌지부(330) 사이 간격을 조절하여 가공 제품에 따라 슬라이더(110)의 하사점의 위치를 조절할 수 있고 슬라이드의 작동 속도를 조절할 수 있어 다양한 제품에 대한 프레스 작업을 효율적으로 수행할 수 있다.

도 16은 본 발명의 실시예에 따른 서보 프레스의 운동 모사가 가능한 기계식 프레스 장치의 구동 방법에 따른 운동 곡선을 모사한 운동 곡선 그래프 예시도이다.

도 1 내지 도 16을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 서보 프레스의 운동 모사가 가능한 프레스 장치는, 상하로 이동함으로써 소재를 가압하기 위한 슬라이더부, 소재를 지지하고, 슬라이드부의 이동에 따라 승강하기 위한 볼스터부; 및 볼스터부의 승강을 제어하기 위한 제어부를 포함할 수 있다.

이때, 제어부는 제1 기간(P1) 동안, 제1 제어를 수행하고, 제2 기간(P2) 동안 제2 제어를 수행할 수 있다.

이때, 제1 기간(P1) 및 제2 기간(P2)은 서로 중첩되지 않는 상이한 기간을 의미할 수 있다. 실시예에 따라, 제1 기간(P1) 및 제2 기간(P2)은 서로 연속하는 기간일 수 있다.

예컨대, 제1 제어는, 압력 제어 및 속도 제어 중 어느 하나를 의미할 수 있다. 그리고, 제2 제어는, 압력 제어 및 속도 제어 중 제1 제어와 상이한 하나를 의미할 수 있다.

본 명세서에서, 압력 제어는 볼스터 측면에 위치한 실린더의 압력을 제어하는 것으로서, 유압 실린더의 압력은 슬라이더의 하강시 제품 성형을 위한 압력을 미리 설정한 범위에서 정밀 제어하여 제품의 성형 품질을 향상시키는 것을 목적으로 한다.

구체적으로, 압력 제어는 유압 실린더에 설치된 압력 센서의 신호를 검출하고, 제어부에서 피드백되어 설정 값을 비교함으로써 실시간으로 수행될 수 있다.

본 명세서에서, 속도 제어는 볼스터 측면에 위치한 실린더를 이용하여 상승 및 하강 속도를 서보 제어하는 것으로서, 유압 실린더의 속도는 슬라이더가 하사점 근처에 도달해서 작업 소재와 닿기 시작하는 지점부터 설정한 위치까지 하강하는 속도에 맞추어 제어될 수 있다. 이때, 프레스 장치는 볼스터에 고정된 금형의 위치를 미리 설정된 일정한 속도로 상하 운동하여 성형 작업을 수행할 수 있다.

이러한 속도 제어를 통해, 프레스 하강시 충격을 흡수하고 소성 성형 작업시 제품의 품질을 향상시킬 수 있다.

속도 제어는 미리 설정해놓은 속도로 상하 운동하되, 현재 속도를 변위 센서로 실시간 검출하여 제어부에 피드백함으로써, 일정한 속도로 제어할 수 있다.

도 16에서는, 프레스부(10)의 프레스 공정이 제1 기간(P1) 및 제2 기간(P2)으로 분할되는 것으로 도시되나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 목적을 달성하는 범위에서 3개 이상의 구간으로 분할 될 수 있다.

본 발명은 너클 프레스, 크랭크 프레스 등의 기계식 프레스 장치에서 서보 프레스의 운동 모사가 가능하여 서보 프레스와 같이 슬라이드의 상 하 운동 시 운동속도 변화 및 성형구간에서 정지 등 자유로운 움직임 가능하고, 자유로운 속도 조절 및 이동 능력으로 철강 판재에 대한 성형성을 향상시키고 기계식 프레스로 제조되는 프레스 가공 제품의 품질을 향상시킬 수 있다.

본 발명은 설치 비용이 저렴한 기계식 프레스 장치를 이용하여 서보 프레스의 운동 모사가 가능하여 기계식 프레스 장치로 서보 프레스를 대체할 수 있어 서보 프레스를 설치하는 데 소요되는 비용을 크게 절감하고, 프레스 가공 제품의 생산 원가를 절감하여 가격 경쟁력을 확보할 수 있다.

이상의 상세한 설명은 본 발명을 예시하는 것이다. 또한 전술한 내용은 본 발명의 바람직한 실시 형태를 나타내어 설명하는 것이며, 본 발명은 다양한 다른 조합, 변경 및 환경에서 사용할 수 있다. 즉 본 발명은 상기한 실시 예에 한정되는 것이 아니라, 본 발명의 요지에 벗어나지 않는 범위에서 다양하게 변경하여 실시할 수 있으며, 본 명세서에 개시된 발명의 개념의 범위, 저술한 개시 내용과 균등한 범위 및/또는 당업계의 기술 또는 지식의 범위내에서 변경 또는 수정이 가능하다.

10 : 프레스부 20 : 볼스터부
30 : 볼스터 승강부 31 : 베이스 받침부
32 : 승강 받침부 33 : 승강 작동부
34 : 승강 블럭부재 35 : 블럭 이동부
36 : 유압 공급부 36a : 제1유압 라인
36b : 제2유압 라인 36c : 유압 서보밸브
37 : 승강 가이드부 37a : 가이드 봉부재
37b : 가이드 슬릿부 37c : 가이드 삽입부
37d : 승강 가이드 링부재 37e : 제1측면 지지부
37f : 제2측면 지지부 38 : 제1승강 블럭부재
39 : 제1블럭 이동부 40 : 제2승강 블럭부재
41 : 제2블럭 이동부 42 : 중간 블럭부재
43 : 제1스토퍼 블럭부재 44 : 제2스토퍼 블럭부재
50 : 제어부 51 : 볼스터 위치 감지센서부

Claims (18)

1. 피가공재를 가압하는 슬라이더를 승강 이동시키는 프레스부;
   상기 피가공재를 사이에 두고 상기 프레스부와 마주보도록 위치하는 볼스터부;
   상기 볼스터부가 이동하는 방향과 상이한 방향으로 구동하여 상기 볼스터부를 승강 이동시키는 볼스터 승강부; 및
   상기 프레스부와 상기 볼스터부가 상호 연동하여 승강하도록 상기 프레스부 및 상기 볼스터 승강부 중 하나 또는 둘 모두의 움직임을 제어하는 제어부를 포함하고,
   상기 볼스터 승강부는:
   베이스 받침부;
   상기 베이스 받침부 상에 위치되고 상면에 상기 볼스터부가 위치되는 승강 받침부;
   상기 승강 받침부를 상, 하 이동시키는 승강 작동부; 및
   상기 볼스터 승강부는 상기 승강 받침부의 수직 이동을 안내하는 승강 가이드부를 포함하고,
   상기 승강 작동부는:
   상기 베이스 받침부와 상기 승강 받침부의 사이에 위치되어 전, 후 이동하여 상기 승강 받침부를 상, 하 이동시키는 승강 블럭부재; 및
   상기 승강 블럭부재를 전, 후 이동시키는 블럭 이동부를 포함하고,
   상기 베이스 받침부의 상면과 상기 승강 받침부의 하면 중 적어도 어느 한 측에는 제1승강 안내 경사면이 위치되고, 상기 승강 블럭부재의 상면과 하면 중 상기 제1승강 안내 경사면에 지지되는 적어도 어느 한 측에는 제2승강 안내 경사면이 위치되고,
   상기 승강 가이드부는 상기 베이스 받침부 상에 세워져 위치되는 가이드 봉부재, 상기 가이드 봉부재가 관통되고 상기 승강 블럭부재의 이동 방향으로 형성되는 가이드 슬릿부, 상기 승강 받침부에 위치되고 상기 가이드 봉부재가 삽입되어 수직 방향으로 상, 하 이동되는 가이드 삽입부를 포함하는 프레스 장치.
   
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 볼스터부는 연직 방향과 평행한 방향으로 이동하고, 상기 볼스터 승강부는 연직 방향에 수직한 방향으로 이동하는 프레스 장치.
   
3. 청구항 1에 있어서,
   상기 볼스터 승강부는 상기 볼스터부와 상호 작용하는 경사면을 갖는 프레스 장치.
   
4. 청구항 3에 있어서,
   상기 볼스터 승강부는:
   상기 경사면이 형성된 볼스터 승강 몸체;
   상기 볼스터 승강 몸체에 힘을 가하는 피스톤;
   내부에서 상기 피스톤이 왕복 운동하는 실린더; 및
   상기 실린더의 내측 및 외측 포트 중 어느 하나를 통해 유압을 제공하도록 동작하는 비례유량제어밸브를 포함하는 프레스 장치.
   
5. 청구항 4에 있어서,
   상기 제어부는:
   상기 볼스터부를 상승 이동시키는 경우, 상기 실린더의 외측 포트를 통해 유압을 제공하도록 상기 비례유량제어밸브를 제어하고,
   상기 볼스터부를 하강 이동시키는 경우, 상기 실린더의 내측 포트를 통해 유압을 제공하도록 상기 비례유량제어밸브를 제어하는 프레스 장치.
   
6. 청구항 4에 있어서,
   상기 제어부는 상기 프레스부와 상기 볼스터부의 운동 곡선을 서보 프레스의 운동 곡선으로 전환하도록 구성되는 프레스 장치.
   
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9. 피가공재를 가압하는 슬라이더를 승강 이동시키는 프레스부;
   상기 피가공재를 사이에 두고 상기 프레스부와 마주보도록 위치하는 볼스터부;
   상기 볼스터부가 이동하는 방향과 상이한 방향으로 구동하여 상기 볼스터부를 승강 이동시키는 볼스터 승강부; 및
   상기 프레스부와 상기 볼스터부가 상호 연동하여 승강하도록 상기 프레스부 및 상기 볼스터 승강부 중 하나 또는 둘 모두의 움직임을 제어하는 제어부를 포함하고,
   상기 볼스터 승강부는:
   베이스 받침부;
   상기 베이스 받침부 상에 위치되고 상면에 상기 볼스터부가 위치되는 승강 받침부; 및
   상기 승강 받침부를 상, 하 이동시키는 승강 작동부를 포함하고,
   상기 승강 작동부는:
   상기 베이스 받침부와 상기 승강 받침부의 사이에 위치되어 전, 후 이동하여 상기 승강 받침부를 상, 하 이동시키는 승강 블럭부재; 및
   상기 승강 블럭부재를 전, 후 이동시키는 블럭 이동부를 포함하고,
   상기 베이스 받침부의 상면과 상기 승강 받침부의 하면 중 적어도 어느 한 측에는 제1승강 안내 경사면이 위치되고, 상기 승강 블럭부재의 상면과 하면 중 상기 제1승강 안내 경사면에 지지되는 적어도 어느 한 측에는 제2승강 안내 경사면이 위치되고,
   상기 제1승강 안내 경사면은 상기 베이스 받침부의 상면과 상기 승강 받침부의 하면에 각각 위치되고, 상기 제2승강 안내 경사면은 상기 승강 블럭부재의 상면과 하면에 각각 위치되며,
   서로 맞붙는 상기 제1승강 안내 경사면과 상기 제2승강 안내 경사면은 평면 기준선을 기준으로 서로 동일한 각도로 경사지게 형성되는 프레스 장치.
   
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12. 청구항 1에 있어서,
    상기 승강 가이드부는:
    상기 승강 받침부의 양 측에서 하부 측으로 돌출되어 상기 승강 블럭부재의 양 측면을 지지하고, 상기 승강 블럭부재의 전, 후 이동을 안내하는 제1측면 지지부; 및
    상기 베이스 받침부의 양 측에서 상부 측으로 돌출되어 상기 승강 블럭부재의 양 측면을 지지하고, 상기 승강 블럭부재의 전, 후 이동을 안내하는 제2측면 지지부를 더 포함하는 프레스 장치.
    
13. 피가공재를 가압하는 슬라이더를 승강 이동시키는 프레스부;
    상기 피가공재를 사이에 두고 상기 프레스부와 마주보도록 위치하는 볼스터부;
    상기 볼스터부가 이동하는 방향과 상이한 방향으로 구동하여 상기 볼스터부를 승강 이동시키는 볼스터 승강부; 및
    상기 프레스부와 상기 볼스터부가 상호 연동하여 승강하도록 상기 프레스부 및 상기 볼스터 승강부 중 하나 또는 둘 모두의 움직임을 제어하는 제어부를 포함하고,
    상기 볼스터 승강부는:
    베이스 받침부;
    상기 베이스 받침부 상에 위치되고 상면에 상기 볼스터부가 위치되는 승강 받침부;
    상기 승강 받침부를 상, 하 이동시키는 승강 작동부; 및
    상기 승강 받침부의 이동을 제한하는 받침 스토퍼부를 포함하고,
    상기 받침 스토퍼부는 상기 베이스 받침부에 세워지는 스토퍼 블럭부재를 포함하고,
    상기 스토퍼 블럭부재는 상단부 측에 내측으로 돌출되어 상기 승강 받침부의 상면을 걸이 지지하는 스토퍼 돌기부를 구비하는 프레스 장치.
    
14. 청구항 1에 있어서,
    상기 제어부는 너클 링크 프레스 구조에서 모터 샤프트에 장착되는 구동 캠의 각도에 따라 변화하는 슬라이더의 높이에 따라 상기 프레스부 및 상기 볼스터 승강부 중의 어느 하나 또는 둘 모두를 제어하는 프레스 장치.
    
15. 청구항 1에 있어서,
    상기 볼스터 승강부의 작동에 의해 변화하는 상기 볼스터부의 높이를 실시간으로 감지하는 볼스터 위치 감지센서부를 더 포함하고,
    상기 제어부는 기설정된 서보 프레스 운동 곡선을 모사하도록 상기 볼스터 위치 감지센서부에 의해 감지되는 상기 볼스터부의 실시간 높이에 따라 상기 볼스터 승강부를 제어하는 프레스 장치.
    
16. 청구항 1에 있어서,
    상기 제어부에는 기설정된 서보 프레스 운동 곡선을 모사하기 위한 상기 슬라이더의 높이 변화 데이터 및 상기 슬라이더의 높이 변화에 따른 상기 볼스터부의 높이 변화 데이터가 저장되며,
    상기 제어부는 상기 서보 프레스 운동 곡선에 대한 상기 슬라이더의 높이 변화 데이터에 대응되는 상기 볼스터부의 높이 변화 데이터를 기초로, 상기 볼스터 승강부를 제어하여 상기 볼스터부의 높이를 조절하는 프레스 장치.
    
17. 청구항 1에 있어서,
    상기 제어부는:
    제1 기간동안, 제1 제어를 수행하고;
    상기 제1 기간과 상이한 제2 기간 동안, 상기 제1 제어와 상이한 제2 제어를 수행하고,
    상기 제1 제어는 압력 제어 및 속도 제어 중의 어느 하나이고, 상기 제2 제어는 상기 압력 제어 및 상기 속도 제어 중의 다른 하나인 프레스 장치.
    
18. 청구항 1 내지 청구항 6, 청구항 9, 청구항 12 내지 청구항 17 중 어느 한 항의 프레스 장치에 의해 피가공재를 프레스 가공하는 프레스 방법으로서,
    상기 프레스부와 상기 볼스터부 사이에 상기 피가공재를 위치시키는 단계;
    상기 프레스부에 포함된 상기 슬라이더를 승강 이동시키는 단계; 및
    상기 슬라이더의 움직임에 연동하여 상기 볼스터 승강부를 구동하여 상기 볼스터부를 승강 이동시킴으로써 상기 피가공재를 프레스 가공하는 단계를 포함하고,
    상기 피가공재를 프레스 가공하는 단계는:
    상기 볼스터부가 이동하는 제1 방향과 상이한 제2 방향으로 상기 볼스터 승강부를 구동시켜 상기 볼스터부를 상기 제1 방향으로 승강 이동시키는 단계를 포함하고,
    상기 볼스터 승강부는:
    베이스 받침부;
    상기 베이스 받침부 상에 위치되고 상면에 상기 볼스터부가 위치되는 승강 받침부;
    상기 승강 받침부를 상, 하 이동시키는 승강 작동부; 및
    상기 볼스터 승강부는 상기 승강 받침부의 수직 이동을 안내하는 승강 가이드부를 포함하고,
    상기 승강 작동부는:
    상기 베이스 받침부와 상기 승강 받침부의 사이에 위치되어 전, 후 이동하여 상기 승강 받침부를 상, 하 이동시키는 승강 블럭부재; 및
    상기 승강 블럭부재를 전, 후 이동시키는 블럭 이동부를 포함하고,
    상기 베이스 받침부의 상면과 상기 승강 받침부의 하면 중 적어도 어느 한 측에는 제1승강 안내 경사면이 위치되고, 상기 승강 블럭부재의 상면과 하면 중 상기 제1승강 안내 경사면에 지지되는 적어도 어느 한 측에는 제2승강 안내 경사면이 위치되고,
    상기 승강 가이드부는 상기 베이스 받침부 상에 세워져 위치되는 가이드 봉부재, 상기 가이드 봉부재가 관통되고 상기 승강 블럭부재의 이동 방향으로 형성되는 가이드 슬릿부, 및 상기 승강 받침부에 위치되고 상기 가이드 봉부재가 삽입되어 수직 방향으로 상, 하 이동되는 가이드 삽입부를 포함하는, 프레스 방법.

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