KR102462977B1 - 판금 작업 기계 - Google Patents

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끌로드 루시엔 바튜
루게로 바타그리아
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살바그니니 이탈리아 에스.피.에이.
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Abstract

복수의 작업 공구(51, 151, 61)를 개별적이고 독립적인 방식으로 구동하고 피스(200)에 각각의 가공을 수행하기 위하여 유압 구동 시스템(1)을 포함하는 판금 작업 기계 (100)이고, 상기 유압 구동 시스템(1)은,
복수의 유압 실린더(2, 102, 202)로서, 각각 작업 공구(51, 151, 61)와 연관되고 스러스트 챔버(22, 122, 222) 및 리턴 챔버(23, 123, 223)를 정의하는 피스톤(21, 121, 221)이 제공되며 후자를 각각의 작업축(A, B, C)을 따라 이동시키기 위해 대응하는 작업 공구(51, 151, 61)와 연결되는, 복수의 유압 실린더(2, 102, 202);
스러스트 챔버(22, 122, 222)에 연결되고 하나의 스러스트 챔버(22, 122, 222)에서 공급 압력(PA)에서 유체를 보내도록 배열된 가역 타입의 제1 펌프(3)로서, 피스톤(21, 121, 221)을 작업 방향을 따라 밀어 내어 그와 관련된 작업 공구(51, 151, 61)가 피스(200)와 상호 작용하도록 하거나, 또는 스러스트 챔버(22, 122, 222)로부터 유체를 흡입하여 각각의 피스톤(21, 121, 221)이 리턴 방향을 따라 이동하고 작업 공구(51, 151, 61)가 피스(200)로부터 분리 및 멀어지게 이동하도록 하는, 제1 펌프(3);
복수의 밸브(4)로서, 각각은 유압 실린더(2, 102, 202)와 연관되고, 제1 펌프(3)와 유압 실린더 (2, 102, 202)의 스러스트 챔버(22, 122, 222) 사이에 개재되며, 유압 실린더(2, 102, 202)를 구동하기 위해 제1 펌프(3)를 스러스트 챔버(22, 122, 222)에 유동 연결하도록 활성화 가능한 밸브(4); 및
리턴 챔버(23, 123, 223)에 연결되고 거기에서 정의된 프리로드 압력으로 유체를 유지하도록 배열되는 유압 축압기(5)
를 포함한다.

Description

판금 작업 기계
본 발명은 판금 작업 기계에 관한 것으로, 특히 예컨대 펀칭 공구 및/또는 절단 공구와 같은 개별적이고 독립적인 방식으로 복수의 작업 공구를 구동하도록 구성된 유압 구동 시스템이 장착된 판금 작업 기계에 관한 것이다.
다중 프레스 또는 다중 공구 펀칭 장치 및/또는 단일 펀칭 장치 및/또는 절단 또는 전단 장치가 장착된 판금 작업 기계가 알려져 있으며, 이것은 따라서 복수의 펀칭 및 절단 작업을 동시에 및/또는 가공할 판금에 순서대로 수행할 수 있다.
알려진 다중 공구 펀칭 장치는 예를 들어 평행한 행 매트릭스 구조(a parallel-row matrix structure)를 형성하기 위해 인접하게 배열되고 하나 이상의 열에 나란히 배치되며, 선형 액추에이터-일반적으로 유압 실린더-로 구성된 각 프레스에 의해 공작물과 상호 작용하는 개별적이고 독립적인 방식으로 선형으로 구동되는 복수의 펀칭 공구 또는 펀치를 포함한다.
다중 프레스 펀칭 장치는 피스에 필요한 가공을 순서대로 실행하는 데 필요한 모든 공구를 포함한다. 이러한 방식에서는, 생산 사이클 중에 공구 교환 작업을 수행할 필요가 없고, 따라서 공구 교체를 위한 중지(따라서 기계의 생산성 향상)와 공구를 설치하고 교체하는 자동 장치(기계의 구조를 단순화)를 모두 없앨 수 있다.
알려진 절단 장치 또는 전단 유닛은 판금에 절단을 수행하기 위해 일반적으로 각각의 축을 따라 독립적으로 이동 가능한, 서로 직교하는 두 개의 블레이드를 포함한다. 블레이드 또는 가위는 각각의 선형 액추에이터, 일반적으로 적절한 치수의 유압 실린더에 의해 구동된다.
펀칭 전단 기계라고도 불리는, 절단 장치와 다중 프레스 펀칭 장치를 포함하는 복합 기계에서, 후자는 종종 단일 구조로 통합된다.
펀칭 및/또는 절단 가공을 올바르게 수행하려면, 각 공구의 각 작업축을 따라 위치, 변위 또는 스트로크 및 속도를 확인해야 한다. 왜냐하면, 이러한 매개 변수는 공작물의 재료의 두께 및 유형 및/또는 수행될 가공의 유형에 의존하고 이들의 함수이기 때문이다.
펀칭 및/또는 절단 공구의 움직임을 구동하고 정밀하게 제어하기 위해, 알려진 기계에는 개별적이고 독립적인 방식으로 유압 실린더를 공급하고 그에 따라 구동할 수 있는 유압 구동 시스템이 제공된다. 동일한 작업 단계에서 피스(piece) 상에 단일 가공 또는 복수의 가공을 생성하도록, 유압 실린더의 피스톤이 각각의 공구에 연결되어 공구를 이동시킨다.
알려진 유압 구동 시스템은 일반적으로 전기 모터로 구동되는 하나 이상의 유압 펌프로 구성되며, 이것은 고압(최대 300bar)의 유압 유체(오일)를 적절한 바이 패스 및 압력 조절 밸브를 통해 각 유압 실린더에 연결된 공급 회로로 공급한다. 따라서 앞서 언급한 밸브를 통해, 유압 실린더, 즉 구동할 공구, 실린더의 피스톤 이동 방향, 즉 피스톤/공구의 작업 행정 또는 복귀 행정, 및 유압 실린더의 공급 압력, 즉 공구가 공작물에 가하는 펀칭력을 선택할 수 있다. 유압 펌프가 공급 회로에 공급하는 고압(최대 300bar)은 펀칭 장치의 하나 이상의 유압 실린더가 공작물에 최대 펀칭력을 발휘하도록 보장하기 위해 계산된다.
그러나, 일반적인 작업 공정에서는 피스 상에 수행되는 가공의 작은 부분(약 20%)만이 최대 펀칭 또는 절단력, 다시 말해 유압 실린더의 최대 공급 압력의 적용을 요구하고, 일반적으로 요구되는 공급 압력은 훨씬 더 작다(60-100 bar).
따라서, 앞서 언급한 유압 구동 시스템이 제공되는 기계의 단점은 높은 전력 소비(고압 공급 회로에서 오일을 펌핑하는 데 필요)와 전반적인 낮은 전력 효율(대부분의 가공에서 실제 오일 압력을 줄여야 함)에 있다.
또 다른 단점은 유압 실린더의 제어 밸브의 압력 감소로 인한 높은 공급 압력과 열 방출로 인해, 오일이 가열되고 그에 따라 냉각 수단으로 적절하게 냉각되어야 하므로, 기계가 더 복잡하고 비싸다는 사실이다.
본 발명의 목적은 알려진 판금 작업 기계, 특히 예를 들어 펀칭 공구 및/또는 절단 공구와 같은 개별적이고 독립적인 방식으로 구동되는 복수의 작업 공구가 제공된 기계를 개선하는 것이다.
또 다른 목적은 저전력 소모와 고전력 효율을 갖는 기계를 제공하는 것이다.
또 다른 목적은 작업 공구가 작업 프로세스(예: 펀칭 및 절단)를 최적의 방식으로 수행하고, 특히 각각의 작업축을 따라 명확하고 정확한 방식으로 각 공구의 위치, 변위 및 속도를 제어할 수 있도록 하는 기계를 제공하는 것이다.
본 발명의 제1 양태는 청구항 1에 따른 판금 작업 기계를 제공한다.
본 발명의 제2 양태는 청구항 9에 따른 판금 작업 기계에서 작업 공구를 구동하는 방법을 제공한다.
본 발명은 알려진 판금 작업 기계, 특히 예를 들어 펀칭 공구 및/또는 절단 공구와 같은 개별적이고 독립적인 방식으로 구동되는 복수의 작업 공구가 제공된 기계를 개선한다.
본 발명은 일부 예시적이고 비제한적인 실시 양태를 예시하는 첨부된 도면을 참조하여 더 잘 이해되고 구현될 수 있으며, 여기서:
도 1은 각각의 유압 실린더에 의해 구동되는 복수의 작업 공구를 이동시키기위한 유압 구동 시스템이 제공된 판금 작업 기계의 개략적인 부분도이다.
도 2는 공작물상에서 각각의 작업 공구를 이동시키기 위해 유압 실린더가 구동되는 작업 구성에서 기계 및 유압 구동 시스템을 예시하는 도 1과 유사한 개략도이다.
도 3은 추가 작업 구성에서 기계 및 유압 구동 시스템을 예시하는 도 1과 유사한 개략도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 판금 작업 기계(100)가 개략적으로 그리고 부분적으로 도시되어 있으며, 이는 전술한 기계(100)의 복수의 작업 공구(51, 151, 61)를 각각의 작업축(A, B, C)을 따라 개별적이고 독립적으로 구동하도록 구성되고 적어도 하나의 피스(200)에 대해 각각의 가공을 수행하는 유압 구동 시스템(1)을 포함한다.
특히, 도면에 도시되고 후술되는 실시예에서, 기계(100)는 예를 들어 다중 프레스 펀칭 장치(50), 단일 펀칭 장치(150) 및 절단 장치(60)를 포함하는 복합 펀칭 및 절단 기계이고, 유압 구동 시스템(1)은 다중 프레스 펀칭 장치(50)의 복수의 펀칭 작업 공구 또는 펀칭 공구(51), 단일 펀칭 장치(150)의 단일 펀칭 작업 공구 또는 펀칭 공구(151) 및 절단 장치(60)의 하나 이상의 절단 작업 공구 또는 절단 공구(61)를 개별적이고 독립적으로 구동하도록 배열된다.
기계(100)는 또한 다중 프레스 펀칭 장치(50)만을 구비한 펀칭 장치일 수 있다.
공지된 유형의 다중 프레스 펀칭 장치(50)의 펀칭 공구(51)-표현하기 쉽도록 그 중 하나만 도면에 도시되어 있다-는 예를 들어 펀칭 공구(51)의 매트릭스 구조를 형성하기 위해 여러 열로 나란히 배열되어있다.
공지된 유형의 절단 장치(60) 또는 전단 유닛은, 예를 들어 서로 직교하는 두 개의 블레이드(61)를 포함하고, 각각의 축을 따라 독립적으로 움직여서 판금을 절단할 수 있으며, 표현하기 쉽도록 그 중 하나만 도면에 도시되어 있다.
다중 프레스 펀칭 장치(50), 단일 펀칭 장치(150) 및 절단 장치(60)는 동일한 피스(200) 또는 둘 이상의 피스(200)에서 동시에 순차적으로 작동할 수 있다.
유압 구동 시스템(1)은 복수의 유압 실린더 또는 잭들(2, 102, 202)을 포함하며, 이들 각각은 각각의 작업 공구(51, 151, 61)를 구동하도록 연결되고 배치된다. 각각의 유압 실린더는 각각의 피스톤(21, 121, 221)을 포함하는데, 이것은 유압 실린더(2, 102, 202) 내부에 스러스트 챔버(22, 122, 222) 및 리턴 챔버(23, 123, 223)를 형성하고, 대응하는 작업 공구(51)와 연관되어 그것을 각각의 작업축(A, B, C)을 따라 이동시킨다. 보다 정확하게, 피스톤(21, 121, 221)이 각각의 유압 실린더(2, 102, 202) 내부에서 슬라이딩하여 가변 체적의 두 챔버를 형성하는 본체 및 유압 실린더(2, 102, 202)로부터 돌출되고 연결 수단(공지이고 도면에 도시되지 않음)을 통해 대응하는 작업 공구(51, 151, 61)에 연결되는 시스템을 포함한다.
도 1의 실시예를 참조하면, 유압 구동 시스템(1)은 다중 프레스 펀칭 장치(50)의 복수의 펀칭 공구(51)를 구동하기 위한 복수의 제1 유압 실린더(2)(이 중 하나만 도시됨)를 포함한다. 각각의 제1 유압 실린더(2)에는, 전술한 제1 유압 실린더(2) 내에 제1 스러스트 챔버(22) 및 제1 리턴 챔버(23)를 형성하고 대응하는 펀칭 공구(51)와 연관되어 이를 각각의 제1 작업축(A)을 따라 이동시키는 각각의 제1 피스톤(21)이 제공된다. 유압 구동 시스템(1)은 단일 펀칭 장치(150)의 단일 펀칭 공구(151)를 구동하기 위한 제2 유압 실린더(102)를 더 포함한다. 제2 유압 실린더(102)에는, 제2 유압 실린더(102) 내에 제2 스러스트 챔버(122) 및 제2 리턴 챔버(123)를 형성하고 대응하는 펀칭 공구(151)와 연관되어 이를 각각의 제2 작업축(B)을 따라 이동시키는 각각의 제2 피스톤(121)이 제공된다.
마지막으로, 유압 구동 시스템(1)은 절단 장치(60)의 두 개의 절단 공구(61)를 구동하기 위한 적어도 한 쌍의 제3 유압 실린더(202)(이 중 하나만 도시됨)를 포함한다. 각각의 제3 유압 실린더(202)에는, 제3 유압 실린더(202) 내에 제3 스러스트 챔버(222) 및 제3 리턴 챔버(223)를 형성하고 대응하는 펀칭 공구(61)와 연관되어 이를 각각의 제3 작업축(C)을 따라 이동시키는 각각의 제3 피스톤(221)이 제공된다.
유압 구동 시스템(1)은 특히, 복수의 공급 덕트로 형성된 공급 회로(12)에 의해 유압 실린더(2, 102, 202)의 스러스트 챔버(22, 122, 222)에 연결된 제1 펌프(3)를 더 포함한다. 가역 타입(reversible type)의 제1 펌프(3)는 하나 이상의 상기 스러스트 챔버(22, 122, 222)에서 공급 압력(PA)에서 유체, 특히 오일을 보냄으로써, 구동 단계에서 각각의 피스톤(21, 121, 221)을 작동 방향을 따라 밀어내어 그와 관련된 작업 공구(51, 151, 61)가 피스(200)와 상호 작용하도록 하거나, 또는 복귀 단계에서 스러스트 챔버(22, 122, 222)로부터 유체를 흡입하여 각각의 피스톤(21, 121, 221)이 작업 방향과 반대인 리턴 방향을 따라 그리고 작업 공구(51, 151, 61)로 이동하여 피스(200)로부터 분리 및 멀어지도록 한다. 특히, 구동 단계에서 제1 펌프(3)는 필요한 가공을 수행하기 위해 작업 공구가 피스(200)에 가해야 하는 바람직한 힘의 함수인 공급 압력(PA)으로 오일을 보낸다.
유압 구동 시스템(1)은 대기압에서 배출 회로(14)를 통해 제1 펌프(3)의 입구(mouth)에 연결되는 유체 또는 오일 저장소(15)를 포함하며, 제1 펌프(3)의 다른 입구는 공급 회로(12)를 통해 유압 실린더(2, 102, 202)에 연결된다. 구동 단계에서, 제1 펌프(3)는 저장소(15)로부터 오일을 끌어 와서 유압 실린더(2, 102, 202)로 가압된 오일을 보낸다. 복귀 단계에서, 제1 펌프(3)는 유압 실린더(2, 102, 202)에 의해 흡입된 유체를 저장소(15)에 붓는다.
유압 구동 시스템(1)은 특히 공급 회로(12)에 삽입된 복수의 밸브(4)를 또한 포함하고, 이들 각각은 유압 실린더(2, 102, 202)의 제1 펌프(3)와 스러스트 챔버(22, 102, 202) 사이에 개재된 각각의 유압 실린더(2, 102, 202)와 연관되고, 제1 펌프(3)를 스러스트 챔버(22, 122, 222)와 유체 연결하여, 유압 실린더(2, 102, 202) 및 관련 작업 공구(51, 151, 61)를 작업 방향에서 구동할 수 있도록 개방시(in opening)에 활성화될 수 있다.
유압 또는 가압 축압기(accumulator; 5)는 특히 복수의 복귀 덕트에 의해 형성된 복귀 회로(13)에 의해 유압 실린더(2, 102, 202)의 리턴 챔버(23, 123, 223)에 연결된다. 알려진 유형이므로 더 자세히 설명하지 않는 유압 축압기(5)는 유체를 리턴 챔버(23, 123, 223)에서 정의된 프리로드 압력으로 유지하도록, 특히 대응하는 밸브(4)를 작동시킴으로써 선택적으로 구동되는 각각의 유압 실린더(2, 102, 202)의 하나 이상의 피스톤(21, 121, 221)을 리턴 방향을 따라 이동하기 위해, 배열된다.
유압 실린더(2, 102, 202)의 리턴 챔버(23, 123, 223)에서 유체 프리로드 압력은 후자에, 그리고 공급 회로(12)와 복귀 회로(13), 즉 전체 유압 구동 시스템(1)에 더 큰 강성을 부여한다는 점을 주목해야 한다. 이러한 방식으로 피스(200) 상에 가공이 수행되는 동안에 피스톤(21, 121, 221)의 움직임, 이에 따라 작업 공구(51, 151, 61)의 움직임에서 더 민감하고 정밀하다.
또한, 각 유압 실린더(2, 102, 202)에서 작업 공구(51, 151, 61)가 피스 (200)에 가할 수 있는 힘은, 스러스트 챔버(22, 122, 222)에서 피스톤(21, 121, 221) 상에 작용하는 공급 압력에서 유체로부터 얻어진 작동 방향의 스러스트 힘과, 리턴 챔버(23, 123, 223)에서 피스톤(21, 121, 221) 상에 작용하는 프리로드 압력까지 유체로부터 얻어진 리턴 방향의 반대되는 대조되는 힘(contrast force) 사이의 차이에 의해 주어진다는 점에 또한 주목해야 한다.
유압 구동 시스템(1)은 기계(100)의 제어 유닛(10)에 의해 제어되고 양 회전 방향으로 가역 타입의 제1 펌프(3)을 구동하도록 배치된 전기 모터(6)를 포함하고, 이러한 방식으로 제1 펌프(3)는 가압된 유체의 정의된 유속을 전달한다. 보다 정확하게, 제어 유닛(10)은 특히 예를 들어 구동될 작업 공구(51, 151, 61)(즉, 유압 실린더들), 공작물(200)에 가해지는 힘(즉, 유압 실린더에 대한 오일 공급 압력)과 같은 작동 조건에 따라 제1 펌프(3)를 구동하는 모터 샤프트(6a)의 회전 토크, 속도 및 가속도를 변화시킴으로써 전기 모터(6)의 작동을 조절한다. 이를 위해, 유압 구동 시스템(1)은 공급 회로(12)에 삽입된 복수의 압력 센서(17)를 포함하고, 이들 각각은 각각의 유압 실린더(2, 102, 202)와 연관되고 스러스트 챔버(3, 103, 203)에서 유체의 압력을 측정할 수 있다. 압력 센서(17)는 제어 유닛(10)에 연결되어 감지된 압력에 관련된 신호를 전송한다.
도면에 도시된 실시예에서, 본 발명의 기계(100)의 유압 구동 시스템(1)은 특히 변속기 샤프트에 의해 제1 펌프(3)에 결합 및 연결되는 제2 펌프(7)를 포함하고, 이 역시 가역 타입이고 제1 펌프(3)와 실질적으로 동일하다. 2개의 펌프(3, 7)는 제어 유닛(10)에 의해 제어되는 동일한 전기 모터(6)에 의해 구동되어 동일한 속도로 함께 회전하고 정의된 유량의 가압 오일을 유압 실린더(2, 102, 202)로 전달한다.
도면에 도시되지 않은 본 발명의 기계(100)의 변형에서, 유압 구동 시스템(1)의 제1 펌프(3) 및 제2 펌프(7)는 2개의 결합된 펌핑 유닛이 제공된 단일의 펌프에 통합된다.
제1 차동 밸브(8)는 유압 실린더(2, 102, 202)의 제2 펌프(7)와 스러스트 챔버(22) 사이에 개재되고, 공급 압력(PA)이 스러스트 챔버(22, 122) 중 적어도 하나에서 제1 작동 압력(Pi)을 초과할 때 작동 가능하여, 제2 펌프(7)를 오일 저장소(15)에 연결하도록 하고, 제2 펌프(7)를 우회하거나 재순환하도록 배치하며, 전기 모터(6)의 모든 동력을 제1 펌프(3)로 전달하여 더 높은 압력 값으로 오일을 압축한다. 제1 차동 밸브(8)는 예를 들어 공급 회로(12)에 삽입되고 제1 배출 덕트(16)를 통해 저장소(15)에 연결되는 3방향 밸브이다. 제1 차동 밸브(8)는 예를 들어 압력 센서(17)에 의해 전송된 압력 신호에 기초하여 제어 유닛(10)에 의해 제어되고 활성화된다. 대안적으로, 제1 차동 밸브(8)는 공급 회로(12)에서 유체 압력에 의해 활성화되는 파일럿 밸브에 의해 구동되는 서보 밸브(servo-valve)일 수 있다.
유압 구동 시스템(1)은 유압 축압기(5)와 유압 실린더(2, 102, 202)의 리턴 챔버(23, 123, 223) 사이에 개재되고 공급 압력(PA)이 스러스트 챔버(22, 122, 222) 중 적어도 하나에서 제2 작동 압력(P2)을 초과할 때 작동 가능한 제2 차동 밸브(9)를 더 포함하여, 리턴 챔버(23, 123, 223)를 저장조(15)에 연결하고 후자를 배출, 즉 대기압으로 놓는다. 이러한 방식으로, 스러스트 챔버(22, 122, 222) 내의 유체의 공급 압력(PA)은 일정하게 유지되지만, 리턴 챔버(23, 123, 223) 내의 압력이 대기압 값으로 감소함에 따라 펀칭 및/또는 절단력이 증가한다. 따라서, 이러한 방식으로 공급 압력(PA)의 값을 억누르고(contain)하고 제1 펌프(3)의 전력 소비를 줄일 수 있다.
제2 작동 압력(P2)의 값은 제1 작동 압력(P1)의 값보다 크다.
제2 차동 밸브(9)는 예를 들어 리턴 회로(13)에 삽입되고 제2 배출 덕트(18)를 통해 저장소(15)에 연결되는 3방향 밸브이다. 제2 차동 밸브(9)는 예를 들어 압력 센서(17)에 의해 전송된 압력 신호에 기초하여 제어 유닛(10)에 의해 제어되고 활성화된다. 대안적으로, 제2 차동 밸브(9)는 공급 회로(12)의 유체 압력에 의해 활성화되는 파일럿 밸브에 의해 구동되는 서보 밸브일 수 있다.
유압 구동 시스템(1)이 제공되는 본 발명의 판금 작업 기계(100)의 작동은 피스(200)에 필요한 가공을 수행하는 데 필요한 공구 또는 작업 공구(51, 151, 61)를 이동시키는 것을 제공한다. 예를 들어,도 2의 예시적인 작업 구성에서, 유압 구동 시스템(1)은 각각의 제1 유압 실린더(2)를 구동함으로써 다중 프레스 펀칭 장치(50)의 복수의 펀칭 공구(51) 중 하나를 이동시키도록 제어된다. 후자는 개방 시에 대응하는 밸브(4)를 활성화하고 제1 펌프(3) 및 제2 펌프(7)를 제1 회전 방향으로 구동함으로써 구동되어, 가압된 오일을 제1 스러스트 챔버(22)로 전송한다. 보다 정확하게, 전기 모터(2)는 제어 유닛(10)에 의해 제어되어 펌프를 정의된 속도 및 토크로 제1 회전 방향으로 회전시켜 펌프(3, 7)가 공급 압력(PA)에서 안정적인 오일 유량을 전달하도록 한다. 이것은 피스(200)에 대해 공구로 가해지는 힘(이 경우 펀칭), 즉 후자가 가공, 특히 펀칭에 대항하는 저항에 의해 가해지는 힘과 관련된다.
유압 구동 시스템(1)은 또한 각각의 제1 유압 실린더(2)를 구동함으로써 다중 프레스 펀칭 장치(50)의 복수의 펀칭 공구(51) 중 다수의 공구를 동시에 이동하거나, 제2 유압 실린더(102)를 구동함으로써 단일 펀칭 장치(150)의 단일 펀칭 공구(151)를 구동할 수 있거나, 심지어, 각각의 제3 유압 실린더(202)를 구동함으로써 절단 장치(60)의 적어도 하나의 절단 공구(61)를 구동할 수 있고, 작동은 다중 프레스 펀칭 장치(50)의 단일 펀칭 공구(51)에 대해 후술하는 것과 동일하다.
사용된 공구의 타입(모양, 크기 등), 수행할 특정 가공(드릴링, 절단, 변형 등) 및 피스(200)의 재질에 따라 달라지는 (펀칭 또는 절단) 힘은 변할 수 있고, 특히 가공의 실행 동안 증가할 수 있고, 일반적으로 공급 압력(PA)은 스러스트 챔버(22, 122, 222) 내부에서 변화(증가)할 수 있기 때문에, 따라서 전기 모터(6)가 펌프(3, 7)에 공급해야 할 전기적 토크 또는 전력의 증가를 유발하여 후자가 필요한 공급 압력(PA)를 공급할 수 있다. 피스(200)에 가공이 수행되면, 펀칭 공구(51)는 제1 유압 실린더(2)의 제1 피스톤(21)을 리턴 방향으로 이동시킴으로써 해제되고 후자로부터 멀어진다. 이것은 전기 모터(2)의 회전 방향을 반전, 즉 펌프(3, 7)를 제1 회전 방향과 반대인 제2 회전 방향으로 회전시켜, 제1 스러스트 챔버(22)로부터 오일을 흡입하고 이를 저장소(15)를 향해 보냄으로써 달성된다. 이러한 방식으로, 제1 스러스트 챔버(22) 내의 유체의 압력이 감소(대기압에 가까운 값으로)되어 제1 리턴 챔버(23)에 포함된 유체가 예압(유압 축압기(5)에 의해 고정됨)에서 제1 피스톤(21)을 리턴 방향으로 밀어낸다.
피스톤(21, 121, 221)을 리턴 방향으로 이동시키기 위해 유압 축압기(5)를 사용하면 펌프(3, 7)로부터 리턴 챔버(23, 123, 223)로 분배된 유체를 운반하기 위해 추가 밸브를 사용하지 않기 때문에, 유압 구동 시스템(1)이 단순화되고 더 경제적으로 만들 수 있다는 점에 유의해야 한다. 더욱이, 스러스트 챔버(22, 122, 222)를 저장소(15)에 연결하도록 실질적으로 구동되는 전기 모터(6) 및 펌프(3, 7)의 전력 소비는 펌프(3)가 피스톤(21, 121, 221)을 리턴 방향으로 이동시키는데 필요한 것보다 최소이고 더 낮다.
도 3은 기계(100)의 유압 구동 시스템(1)의 또 다른 작업 또는 작동 구성을 도시하며, 이는 펌프(3, 7)가 압축된 유체를 각각의 제1 유압 실린더(2)로 보낼 수있도록 하는 대응 밸브(4)를 활성화함으로써 단일 펀칭 공구(51)의 높은 펀칭력으로 구동을 제공한다. 이 구성에서, 제1 피스톤(21) 및 관련 펀칭 공구(51)의 스트로크에서, 구동력 또는 펀칭력은 점진적으로 증가하고 이에 따라 제1 스러스트 챔버(22) 내부의 공급 압력(PA)이 증가한다. 제1 작동 압력(Pi)이 초과되면, 제2 펌프(7)는 재순환에 배치, 즉, 이송 중에 오일 저장소(15)로 연결되어 유체를 후자로 보내어 제1 차동 밸브(8)를 활성화시킨다. 이러한 방식으로, 제2 펌프(7)는 실질적으로 작동에서 제외되고 전기 모터(6)의 모든 동력이 제1 펌프(3)에 공급되어 공급 압력(PA)에서 필요한 증가를 보장할 수 있다. 보다 정확하게는, 실질적으로 전기 모터(6)의 동력을 증가시키지 않거나 이를 제한된 범위로만 증가시키면서 유체의 유량 또는 제1 피스톤(21)의 속도를 감소시켜 공급 압력(PA)를 증가시킬 수 있다. 따라서 유압 구동 시스템(1) 및 기계(100) 전체의 전력 소비를 억제할 수 있다.
가공을 진행하면서 구동력이 더 증가하고 그에 따라 스러스트 챔버(22) 내부의 공급 압력(PA)이 증가하면, 제2 작동 압력(P2)이 초과했을 때 제2 차동 밸브(9)가 활성화되며, 이는 제1 리턴 챔버(23)를 저장소(15)에 유체 연결 즉, 대기압에서 리턴 챔버(23)를 배출한다. 이러한 방식으로, 스러스트 챔버(22) 내의 유체의 공급 압력(PA)은 실질적으로 일정하게 유지되거나(제2 작동 압력(P2)과 동일) 제한적으로 증가할 수 있지만, 작동 방향에서 제1 피스톤(21)에 가해지는 유효 힘, 즉 구동력은 제1 리턴 챔버(23)의 압력이 대기압 값으로 감소하기 때문에 상당히 증가한다. 즉, 리턴 방향에서 피스톤의 대조힘은 감소한다. 다시 말해, 제2 차동 밸브(9)에 의해 제2 리턴 챔버(23)를 배출함으로써, 공급 압력(PA)을 높이거나 전기 모터(2)의 전력을 증가시킬 필요없이 구동력을 상당히 증가시킬 수 있고, 그에 따라 기계(100)의 전력 소비를 억제한다(contain).
또한, 이 경우에, 공작물(200)에 대한 가공이 종료되면, 제1 피스톤(21)을 리턴 방향으로 이동시킴으로써, 특히 제1 스러스트 챔버(22)로부터 유체를 흡입하고 이를 저장소(15) 쪽으로 이송하는 식으로 펌프(3, 7)를 제2 회전 방향으로 회전시킴으로써 펀칭 공구(51)가 공작물(200)로부터 분리되고 이동되며, 제2 차동 밸브(9)를 비활성화시킴으로써 제1 리턴 챔버(23)를 유압 축압기(5)에 다시 연결하도록 한다. 이러한 방식으로, 제1 스러스트 챔버(22) 내의 유체의 압력이 감소되고, 제1 리턴 챔버(23)에 프리로드 압력(유압 축압기(5)에 의해 보장됨)으로 포함된 유체가 리턴 방향으로 제1 피스톤(21)을 밀도록 한다.
본 발명의 기계(100)의 유압 구동 시스템(1)이 각각의 제1 유압 실린더(2)를 구동함으로써 다중 프레스 펀칭 장치(50)의 복수의 펀칭 공구(51) 중 다수의 공구를 동시에 이동시키거나, 제2 유압 실린더(102)를 구동함으로써 단일 펀칭 장치(150)의 단일 펀칭 공구(151)를 이동시키거나, 심지어 각각의 제3 유압 실린더(202)를 구동함으로써 절단 장치(60)의 적어도 하나의 절단 공구(61)를 구동하도록 배치된 경우에도 유사한 작동이 얻어질 수 있다.
따라서, 본 발명의 판금 작업 기계(100)의 유압 공급 시스템(1) 덕분에 피스(200) 상에 하나 이상의 작업을 동시에 수행하기 위해 복수의 작업 공구를 개별적으로 그리고 독립적으로 정밀하고 정확한 방식으로 구동할 수 있다. 보다 정확하게, 밸브(4)를 활성화함으로써, 각각의 작업 공구, 특히 단일 펀칭 장치(150)의 단일 펀칭 공구(151) 중 적어도 하나, 절단 장치(60)의 하나 이상의 절단 공구(61) 및 다중 프레스 펀칭 장치(50)의 복수의 펀칭 공구(51) 중 적어도 하나를 이동시키기 위해 구동될 하나 이상의 유압 실린더(2, 102, 202)를 선택할 수 있다.
제어 유닛(10)에 의해 제어되는 전기 모터(6)에 작용하여 펌프(3, 7)의 회전 속도를 조정하면, 유압 실린더(2, 102, 202)의 스러스트 챔버(22, 122, 222)에서 유체의 유량 및 공급 압력을 조정할 수 있고, 따라서 작동축(A, B, C)을 따라 피스톤(21) 및 각 펀칭 공구(51)의 위치, 변위 및 속도를 정확하고 정밀하게 제어할 수 있다. 정밀도 및 반응성, 즉 유압 실린더(2, 102, 202) 및 본 발명의 전체 유압 구동 시스템(1)의 지시(command) 및 조정(실린더 내 유체의 유량 및/또는 압력의 변화)에 반응하는 능력도 이미 강조된 바와 같이 유압 실린더(2, 102, 202)의 리턴 챔버(23, 123, 223)를 유체를 정의된 예압으로 유지하는 유압 축압기(5)에 연결하여 얻은 후자의 강성에 의해 보장된다.
피스톤(21, 121, 221)을 리턴 방향으로 이동시킬 수 있는 유압 축압기(5)는 또한 펌프(3, 7)에 의해 리턴 챔버(23, 123, 223)에 공급되는 유체를 전달하기 위한 추가의 밸브를 사용하지 않기 때문에 유압 구동 시스템(1)을 단순화하고 비용을 절감할 수 있게 하고, 전기 모터(6) 및 펌프(3, 7)의 전력 소비를 감소시키며, 이는 전술한 피스톤(21, 121, 221)을 리턴 방향으로 이동시키기 위해 가압된 유체를 전달하지 않아야 한다.
본 발명의 기계(100)의 유압 구동 시스템(1)은 또한 유압 실린더(2, 102, 202)에서 공급 압력(PA)이 각각 제1 작동 압력(Pi) 및 제2 작동 압력(P2)에 도달할 때 활성화되는 2개의 차동 밸브(8, 9)의 사용으로 인해 전력 소비가 감소되고 전력 효율이 높다. 보다 정확하게는, 공급 압력(PA)이 제1 작동 압력(Pi)을 초과할 때, 제2 펌프(7)가 재순환 상태로 배치되고, 즉 오일 저장소(15)로 전달되게 연결되고, 제1 차동 밸브(8)를 활성화시켜, 실제로 전기 모터(6)가 제 펌프(3)만 구동한다. 따라서, 전력 및 따라서 전기 모터(6)의 전력 소비를 증가시키지 않고 공급 압력(PA)의 필요한 증가를 보장할 수 있다.
공급 압력(PA)이 제 2 작동 압력(P2)을 초과할 때, 리턴 챔버(23)와 저장소(15)를 유동 연결에 두는 제2 차동 밸브(9)도 활성화된다. 따라서, 작동 방향에서 피스톤(21, 121, 221)에 작용하는 유효 힘, 즉 펀칭/절단력이 리턴 챔버(23, 123, 223)의 압력을 감소시킴으로써 증가하기 때문에, 스러스트 챔버(22, 122, 222) 내의 유체의 공급 압력(PA)은 실질적으로 일정하게 유지되거나 제한적으로 증가할 수 있다. 펀칭/절단력은 전기 모터(2)의 전력을 증가시키는 공급 압력(PA)를 증가시킬 필요없이 증가된다.
유압 구동 시스템(1) 덕분에 본 발명의 기계(100)는 공지된 판금 작업 기계보다 전력 소비에 있어서 더 효율적이다.
제한된 수의 밸브와 일반 유압 축압기를 포함하는 유압 구동 시스템(1)의 사용은 간단하고 경제적이며 크기와 공간 요구 사항이 축소되고 콤팩트하다는 점에 유의해야 한다.
앞서 설명되고 도 1 내지 도 3에 도시된 유압 구동 시스템(1)이 제공되는 판금 작업 기계(100)의 복수의 작업 공구(51, 151, 61)를 개별적이고 독립적인 방식으로 구동하기 위한 본 발명에 따른 방법은 다음을 포함한다:
- 개방시에 각각의 밸브(4)를 활성화함으로써 구동될 적어도 하나의 작업 공구(51, 151, 61)를 선택하는 단계로서, 상기 밸브(4)는 가역 타입이고 유체를 공급 압력(PA)에서 전달하도록 배치된 제1 펌프(3)와 상기 선택된 작업 공구(51, 151, 61)에 작용하는 실린더(2, 102, 202) 사이에 개재되는, 단계;
- 가압된 유체를 유압 실린더(2, 102, 202)의 스러스트 챔버(22, 122, 222)로 보내기 위해 제1 펌프(3)를 제1 회전 방향으로 구동하는 단계로서, 그의 피스톤(21, 121, 221)을 작업 방향을 따라 밀어내어 그와 연관된 선택된 작업 공구(51, 151, 61)가 피스(200)에 대해 가공을 수행할 수 있게 하는, 단계;
- 일단 상기 가공이 수행되면, 제1 펌프(3)는 스러스트 챔버(22, 122, 222)로부터 유체를 흡입하기 위해 제1 회전 방향과 반대인 제2 회전 방향으로 구동되고, 피스톤(21, 121, 221)은 유압 축압기(5)에 의해 유압 실린더(2, 102, 202)의 리턴 챔버(23, 123, 223)로 보내진 가압 유체에 의해 리턴 방향을 따라 밀려서 작업 공구(51, 151, 61)가 피스(200)으로부터 분리되고 멀어지도록 한다.
이 방법은 제1 펌프(3)를 구동하는 동안, 유체를 유압 실린더(2, 102, 202)의 스러스트 챔버(22, 122, 222)로 제1 작동 압력(Pi)까지 보내기 위해, 특히 제1 펌프(3)에 결합 및 연결되는 가역 타입의 제2 펌프(7)도 제1 회전 방향으로 구동하는 단계를 또한 포함한다. 제2 펌프(7)는 제1 차동 밸브(8)를 활성화함으로써 유체가 전송되는 저장소(15)에 연결되는 재순환에 배치된다.
제1 가역 펌프(3)의 구동 도중에, 스러스트 챔버(22, 122, 222)에서 유체의 압력이 제2 작동 압력(P2)을 초과할 때, 제2 차동 밸브(9)를 활성화함으로써 유압 실린더 (2, 102, 202)의 리턴 챔버(23, 123, 223)를 저장소(15)에 연결하는 것도 포함된다.

Claims (12)

  1. 피스(100)에 각각의 가공을 수행하기 위해 개별적이고 독립적인 방식으로 기계(100)의 복수의 작업 공구(51, 151, 61)를 구동하는 유압 구동 시스템(1)을 포함하는 판금 작업 기계(100)로서, 상기 유압 구동 시스템(1)은,
    - 복수의 유압 실린더(2, 102, 202)로서, 각각의 유압 실린더(2, 102, 202)는 각각의 작업 공구(51, 151, 61)와 연관되고, 유압 실린더(2, 102, 202) 내부에 스러스트 챔버(22, 122, 222) 및 리턴 챔버(23, 123, 223)를 정의하며 후자를 각각의 작업축(A, B, C)을 따라 이동시키기 위해 대응하는 작업 공구(51, 151, 61)와 연결된 각각의 피스톤(21, 121, 221)이 제공되는, 복수의 유압 실린더(2, 102, 202);
    - 유압 실린더(2, 102, 202)의 스러스트 챔버(22, 122, 222)에 연결되고 적어도 하나의 스러스트 챔버(22, 122, 222)에서 공급 압력(PA)에서 유체를 보내도록 배열된 가역 타입의 제1 펌프(3)로서, 각각의 피스톤(21, 121, 221)을 작업 방향을 따라 밀어 내어 그와 관련된 작업 공구(51, 151, 61)가 피스(200)와 상호 작용하도록 하거나, 또는 적어도 하나의 스러스트 챔버(22, 122, 222)로부터 유체를 흡입하여 각각의 피스톤(21, 121, 221)이 리턴 방향을 따라 이동하여 작업 공구(51, 151, 61)가 피스(200)로부터 분리 및 멀어지게 이동하도록 하는, 제1 펌프(3);
    - 복수의 밸브(4)로서, 각 밸브(4)는 각각의 유압 실린더(2, 102, 202)와 연관되어 있고, 상기 제1 펌프(3)와 유압 실린더 (2, 102, 202)의 스러스트 챔버(22, 122, 222) 사이에 개재되어 있으며, 유압 실린더(2, 102, 202)를 구동하기 위해 제1 펌프(3)를 스러스트 챔버(22, 122, 222)에 유동 연결하도록 작동 가능한, 밸브(4);
    - 유압 실린더(2, 102, 202)의 리턴 챔버(23, 123, 223)에 연결되고 리턴 챔버(23, 123, 223)에서 정의된 프리로드 압력으로 유체를 유지하도록 배열되는 유압 축압기(5);
    를 포함하는, 판금 작업 기계(100).
  2. 제1항에 있어서,
    상기 유압 구동 시스템(1)은 상기 기계(100)의 제어 유닛(10)에 의해 제어되고 가역 타입의 제1 펌프(3)를 양 회전 방향으로 구동하도록 배치되며, 그러한 방식으로 정의된 공급 압력(PA)에서 정의된 유체 유량을 전달하는 전기 모터(6)를 포함하는, 판금 작업 기계(100).
  3. 제1항에 있어서,
    상기 유압 구동 시스템(1)은 제1 펌프(3)에 결합되고 연결된 가역 타입의 제2 펌프(7)를 포함하고, 상기 제1,2 펌프(3, 7)는 기계(100)의 제어 유닛(10)에 의해 제어되는 동일한 전기 모터(6)에 의해 구동되고 양 회전 방향으로 구동하도록 배열되며, 그러한 방식으로 정의된 유체 유량을 정의된 공급 압력(PA)으로 전달하는 것인, 판금 작업 기계(100).
  4. 제3항에 있어서,
    상기 유압 구동 시스템(1)은, 상기 제2 펌프(7)와 상기 스러스트 챔버(22, 122, 222) 사이에 개재되고 상기 공급 압력이 스러스트 챔버(22, 122, 222) 중 적어도 하나에서 적어도 하나의 제1 작동 압력(Pi)을 초과할 때 활성되어, 제2 펌프(7)를 유체 저장소(15)에 연결하는 제1 차동 밸브(8)를 포함하는, 판금 작업 기계(100).
  5. 제3항에 있어서,
    상기 유압 구동 시스템(1)은, 상기 유압 축압기(5)와 상기 리턴 챔버(23, 123, 223) 사이에 개재되고 공급 압력(PA)이 스러스트 챔버(22, 122, 222) 중 적어도 하나에서 제2 작동 압력(P2)을 초과할 때 활성화되어, 리턴 챔버(23, 123, 223)를 유체 저장소(15)에 연결하는 제2 차동 밸브(9)를 포함하는, 판금 작업 기계(100).
  6. 제5항에 있어서,
    상기 유압 구동 시스템(1)은, 상기 제2 펌프(7)와 상기 스러스트 챔버(22, 122, 222) 사이에 개재되고 상기 스러스트 챔버(22, 122, 222) 중 적어도 하나에서상기 공급 압력(PA)이 제1 작동 압력(P1)을 초과할 때 작동 가능하여 상기 제2 펌프(7)를 상기 유체 저장소(15에 연결하는 제1 차동 밸브(8)를 포함하고, 상기 제2 작동 압력(P2)은 상기 제1 작동 압력(Pi)보다 높은, 판금 작업 기계(100).
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 유압 구동 시스템(1)은, 유체를 공급 압력(PA)에서 유압 실린더(2, 102, 202)로 보내기 위해 제1 회전 방향으로 구동될 때 적어도 제1 펌프(3)에 의해 유체가 흡입되고, 유체를 상기 유압 실린더(2, 102, 202)로부터 흡입하기 위해 상기 제1 펌프(3)가 상기 제1 회전 방향과 반대인 제2 회전 방향으로 구동될 때 상기 유체가 보내지는 유체 저장소(15)를 포함하는, 판금 작업 기계(100).
  8. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    다중 프레스 펀칭 장치(50), 단일 프레스 펀칭 장치(150) 및 절단 장치(60) 중 적어도 하나를 포함하고, 상기 유압 구동 시스템(1)은 상기 단일 프레스 펀칭 장치(150)의 단일 펀칭 작업 공구(151) 중 적어도 하나, 상기 절단 장치(60)의 적어도 하나의 절단 작업 공구(61) 및 상기 다중 프레스 펀칭 장치(50)의 복수의 펀칭 작업 공구(51) 중 하나 이상을 개별적으로 및 독립적인 방식으로 구동하도록 배열되는 것인, 판금 작업 기계(100).
  9. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 따른 판금 작업 기계(100)에서 복수의 작업 공구(51, 151, 61)를 개별적이고 독립적인 방식으로 구동하는 방법으로서,
    - 개방시에 각각의 밸브(4)를 활성화함으로써 구동될 적어도 하나의 작업 공구(51, 151, 61)를 선택하는 단계로서, 상기 밸브(4)는 가역 타입이고 유체를 공급 압력(PA)에서 전달하도록 배치된 제1 펌프(3)와 상기 선택된 작업 공구(51, 151, 61)에 작용하는 유압 실린더(2, 102, 202) 사이에 개재되는, 단계;
    - 가압된 유체를 유압 실린더(2, 102, 202)의 스러스트 챔버(22, 122, 222)로 보내기 위해 제1 펌프(3)를 제1 회전 방향으로 구동하는 단계로서, 그의 피스톤(21, 121, 221)을 작업 방향을 따라 밀어내어 그와 연관된 선택된 작업 공구(51, 151, 61)가 피스(200)에 대해 가공을 수행할 수 있게 하는, 단계;
    - 일단 상기 가공이 수행되면, 스러스트 챔버(22, 122, 222)로부터 유체를 흡입하기 위해 제1 펌프(3)를 제1 회전 방향과 반대인 제2 회전 방향으로 구동하는 단계로서, 피스톤(21, 121, 221)은 유압 축압기(5)에 의해 유압 실린더(2, 102, 202)의 리턴 챔버(23, 123, 223)로 보내진 가압 유체에 의해 리턴 방향을 따라 밀려서 작업 공구(51, 151, 61)가 피스(200)으로부터 분리되고 멀어지도록 하는, 단계;
    를 포함하는, 방법.
  10. 제9항에 있어서,
    제1 펌프(3)를 구동하는 동안, 유체를 상기 스러스트 챔버(22, 122, 222)로 제1 작동 압력(Pi)까지 보내기 위해, 가역 타입의 제2 펌프(7)를 제1 회전 방향으로 구동하는 단계를 더 포함하고, 상기 제2 펌프(7)는 제1 차동 밸브(8)를 활성화함으로써 제2 펌프가 유체를 보내는 저장소(15)에 연결되는 것인, 방법.
  11. 제10항에 있어서,
    제1 펌프(3)의 구동 도중에, 스러스트 챔버(22, 122, 222)에서 공급 압력(PA)이 제2 작동 압력(P2)을 초과할 때, 제2 차동 밸브(9)를 활성화함으로써 리턴 챔버(23, 123, 223)를 유체 저장소(15)에 연결하는 단계를 포함하는, 방법.
  12. 제4항 또는 제5항에 따른 유압 구동 시스템(1)으로서, 상기 저장소(15)는 대기압 압력인, 유압 구동 시스템(1).
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