KR20020043194A - 증압 장치 및 프레스 가공 장치 - Google Patents

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booster
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후타무라쇼지
가네코히로미츠
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가부시끼가이샤 호우덴 세이미쯔 가꼬 겐쿠쇼
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Abstract

프레스 가공 장치는 피가공체를 가공하기에 이르는 제 1 스트로크 단계에서 큰 이동 속도로 이동하며 또한 가공하는 상황이 된 제 2 스트로크 단계에 큰 가압력을 얻도록 한다.
소 직경의 제 1 실린더와 대 직경의 제 2 실린더를 가지고, 제 1 스트로크 단계에서 제 1 실린더내의 제 1 피스톤의 이동 속도와 제 2 실린더 내의 제 2 피스톤의 이동 속도를 실질적으로 같게 하고, 제 2 스트로크 단계에서 파스칼의 원리에 따라서 제 2 피스톤의 이동에 의해서 피가공체에 대한 가압력을 크게 한다.

Description

증압 장치 및 프레스 가공 장치{Booster and press working device}
종래, 프레스 가공 장치에 있어서 가동형과 고정형을 구비한 가공 유닛의 가동형을 구동하는 수단으로서는, 액체압 실린더가 널리 사용되고, 특히 유압 실린더가 많이 사용되고 있다. 상기 유압 실린더 구동에 의한 프레스 가공 장치에 있어서, 가공 유닛에 큰 작동력을 부여하는 경우에는, 파스칼의 원리를 응용한 증압 수단이 응용되고 있다.
도 14는 종래에 많이 이용되고 있는 증압 수단의 일례를 도시하는 설명도이다. 도 14에 있어서, 유압 실린더(300)에는, 플런저(301)와 피스톤(302)이 각각 장착되어 있고, 피스톤(302)과 접속된 피스톤 로드(303)에 의해 소정의 가공 유닛에 작동력을 부여하게 되어 있다. 그리고 플런저(301) 및 피스톤(302)의 횡단면적을 각각 A1, A2로 하면, 플런저(301)에 P1이 되는 힘을 부여하면, 피스톤 로드(303)에는, P2=P1·A2/A1가 되는 작동력을 얻을 수 있다.
상기의 도 14에 도시와 같은 증압 수단에 의하면, A2/A1의 비를 크게 함으로써, 큰 작동력(P2)을 얻을 수 있다. 예를 들면 플런저(301) 및 피스톤(302)의 직경을 각각 40mm, 160mm로 하면, 피스톤 로드에는 P2=16P1이 되는 작동력이 얻어지고, 예를 들면 P1=7t로 하면, P2=7×16=112t의 큰 작동력을 얻을 수 있고, 비교적 작은 힘으로 플런저(301)를 구동하여도, 가공 유닛을 작동하는 피스톤 로드(303)에 큰 작동력을 얻을 수 있는 것이다.
그렇지만, 상기의 증압 수단에서는 큰 작동력을 얻을 수 있는 반면에, 피스톤 로드(303)의 스트로크가 작다고 하는 결점이 있다. 즉, 플런저(301) 및 피스톤(302)의 치수가 상기의 값인 경우에는, 플런저(301)를 예를 들면 200mm 이동시키더라도, 피스톤 로드(303)에는 200×1/16=12.5mm의 스트로크 밖에 얻을 수 없게 된다.
일반적으로 프레스 가공 장치에 있어서의 가공 유닛은, 가동형과 고정형과의 사이에서 워크를 삽입 추출을 행할 필요가 있으며, 상기한 바와 같이 피스톤 로드(303)에 의해서 작동되는 가동형의 스트로크가 상기한 바와 같이 예를 들면 12.5mm와 같이 작을 때에는, 평판형 워크의 천공 또는 개공 작업의 경우는 특별하게, 예를 들면 디프 드로잉(deep drawing)하는 작업을 행하는 경우에는, 가동형의 스트로크가 부족하게 되어, 소정의 작업을 수행할 수 없게 되는 문제점이 있다.
한편, 상기 가동형의 스트로크를 크게 하기 위해서, 플런저(301)의 스트로크를 더욱 증대시키는 것은, 쓸데없이 증압 수단을 대형화시킬 뿐만 아니라, 작업 택트(tact)도 길어지게 하여, 실용적이지 않다. 또한, 피스톤 로드(303)의 스트로크를 확보하기 위해서, 피스톤(302) 상방의 유압 실린더(300)내에 작동유를 별도로 공급하는 것도 생각할 수 있지만, 이러한 경우에는 유압 펌프를 포함하는 유압 유닛을 준비하는 것이 필요함과 함께, 소비 에너지가 증대한다고 하는 문제점이 있다.
본 발명은, 예를 들면 판금 가공, 판재의 천공 가공 등에 사용되는 프레스 가공 등에 사용되는 증압 장치(a pressure booster) 및 상기 증압 장치를 갖는 프레스 가공 장치에 관한 것으로서, 특히 왕복 구동 수단과 액압 실린더와의 조합에 의해, 비교적 큰 스트로크를 확보하면서, 가공 유닛에 큰 작동력을 얻을 수 있는 증압 장치 및 프레스 가공 장치에 관한 것이다.
도 1은 본 발명의 제 1 실시예를 도시하는 주요부 정면도.
도 2는 제 1 실시예에 있어서의 증압 장치를 도시하는 주요부 확대 종단면도.
도 3은 본 발명의 제 2 실시예를 도시하는 주요부 정면도.
도 4는 제 2 실시예에 있어서의 증압 장치를 도시하는 주요부 확대 종단면도.
도 5는 제 2 실시예에 있어서의 증압 장치의 작동 상태를 도시하는 설명도.
도 6은 제 2 실시예에 있어서의 증압 장치의 작동 상태를 도시하는 설명도.
도 7은 제 2 실시예에 있어서의 증압 장치의 작동 상태를 도시하는 설명도.
도 8은 제 2 실시예에 있어서의 증압 장치의 작동 상태를 도시하는 설명도.
도 9는 제 2 실시예에 있어서의 증압 장치의 작동 상태를 도시하는 설명도.
도 10은 제 2 실시예에 있어서의 증압 장치의 작동 상태를 도시하는 설명도.
도 11은 본 발명의 제 3 실시예를 도시하는 주요부 정면도.
도 12는 제 3 실시예에 있어서의 증압 장치를 도시하는 주요부 확대 종단면도.
도 13은 도 12에 있어서의 A-A선 주요부 단면도.
도 14는 종래부터 많이 이용되고 있는 증압 수단의 일례를 도시하는 도.
본 발명은 상기 종래 기술에 존재하는 문제점을 해결하여, 비교적 큰 스트로크를 확보하면서, 가공 유닛에 큰 작동력을 얻을 수 있는 증압 장치 및 프레스 가공 장치를 제공하는 것을 과제로 한다.
상기의 과제를 해결하기 위해서, 제 1 발명에서는,
작동 액체를 사용한 증압 장치에 있어서,
증압 장치가 제 1 실린더와 상기 제 1 실린더의 것보다 큰 횡단면적을 갖는 제 2 실린더를 구비하며,
상기 제 1 실린더와 제 2 실린더를 연통시켜 형성함과 함께,
상기 제 1 실린더에 제 1 피스톤을 활주 이동가능하게 장착하고,
상기 제 2 실린더에 제 2 피스톤을 활주 이동가능하게 장착되어지고,
제 1 피스톤이 이동하는 제 1 스트로크 단계에서, 제 1 피스톤의 하류측면이 단위 시간 내에 이동하는 동안에, 제 2 피스톤의 상류측면의 일부에 대해서만, 작동 액체를 통해 액압이 작용하도록, 제 1 피스톤의 상기 하류측면의 형상 및/또는제 2 피스톤의 상기 상류측면의 형상을 구성하고,
또한, 제 1 피스톤이 이동하는 제 2 스트로크 단계에서, 제 1 피스톤의 하류측면이 단위 시간 내에 이동하는 동안에, 제 2 피스톤의 상류측면의 상기 제 2 실린더의 횡단면적에 대응하는 실질상 전체면에 대하여, 작동 액체를 통해 액압이 작용하도록 한 구성으로 하고,
또한 제 2 발명에서는,
작동 액체를 사용한 증압 장치에 있어서,
증압 장치가 제 1 실린더와 상기 제 1 실린더의 것보다 큰 횡단면적을 갖는 제 2 실린더를 구비하고,
상기 제 1 실린더와 제 2 실린더를 연통시켜 형성함과 함께,
상기 제 1 실린더에 제 1 피스톤을 활주 이동가능하게 장착하고,
상기 제 2 실린더에 제 2 피스톤을 활주 이동가능하게 장착되어지고,
제 1 피스톤이 이동하는 제 1 스트로크 단계에서, 제 2 피스톤의 상류측면이 단위시간 내에 이동함으로써 생기는 체적이 제 1 피스톤의 하류측면이 단위시간 내에 이동함으로써 생기는 체적보다도 크게 되도록, 상기 체적이 크게 되는 크기에 대응하여 제 2 피스톤의 상류측면의 공간 내에 작동 액체를 공급하도록 구성하고,
또한, 제 1 피스톤이 이동하는 제 2 스트로크 단계에서, 제 1 피스톤의 하류측면이 단위시간 내에 이동함으로써 생기는 체적과 제 2 피스톤의 상류측면이 단위시간 내에 이동함으로써 생기는 체적이 실질적으로 같아지도록, 제 1 피스톤의 하류측면이 접하는 공간과 제 2 피스톤의 상류측면이 접하는 공간을 연통한 뒤에 상기 양 공간 내의 작동 액체를 밀봉한 구성으로 하고 있다.
보다 구체적으로는, 프레스 가공 장치로서의 제 1 실시예에서는,
기판 상에 구동 수단에 의해서 구동되는 증압 장치를 구비한 프레스 가공 장치로서, 상기 증압 장치를 액압 실린더와, 상기 액압 실린더에 장착되며 또한 상기 액압 실린더의 축선방향으로 이동가능하게 형성된 플런저와, 바닥이 있는 중공 형상의 작동 피스톤으로 구성하고,
상기 플런저의 일단을 상기 구동 수단과 접속하고,
상기 작동 피스톤의 밑바닥 단부를 상기 액압 실린더의 단부로부터 돌출시킴과 함께, 상기 밑바닥 단부를 피가압체와 걸림 결합가능하게 형성하고,
상기 작동 피스톤의 개구단의 중앙부에, 작동 피스톤의 스트로크보다 작은 축선 방향 길이를 갖는 돌출부를 설치하고, 상기 돌출부를 상기 액압 실린더 내면의 일부에 설치되어 상기 축선 방향 길이와 실질적으로 동일의 축선 방향 길이로 형성된 활주 이동부와 간극없이 활주 이동가능하게 형성하고,
상기 작동 피스톤의 중공부 내에 상기 플런저가 간극을 통해 진입가능하게 형성하고,
상기 구동 수단의 상기 피가압체쪽으로의 이동에 의해 상기 플런저와 피스톤을 구동하고, 상기 플런저, 액압 실린더 내의 액체 및 작동 피스톤을 통해 상기 피가압체를 작동시키는 기술적 수단을 채용하였다.
상기의 과제를 해결하기 위해서, 제 2 실시예에서는,
증압 장치를 제 1 실린더와 상기 제 1 실린더의 것보다 큰 횡단면적을 갖는제 2 실린더를 연통시켜 형성함과 함께,
상기 제 1 실린더에 제 1 피스톤을 활주 이동가능하게 장착하고,
제 2 실린더에 제 2 피스톤을 활주 이동가능하게 장착하고,
상기 제 2 피스톤에 제 1 피스톤의 스트로크보다 작은 축선 방향 길이를 갖는 돌출부를 일체로 설치함과 함께, 상기 돌출부를 상기 제 1 실린더와 간극없이 활주 이동가능하게 결합시키고,
제 1 피스톤의 작동에 의해 제 1 실린더 및 제 2 실린더내의 작동 액체를 통해 제 2 피스톤에 제 1 피스톤의 것보다 큰 작동력을 작용시키는 기술적 수단을 채용하였다.
또한 제 3 실시예에서는,
상기 증압 장치를 작동 실린더와, 펌프 실린더와, 상기 작동 실린더에 장착되며 또한 대향 배치된 플런저 및 작동 피스톤과, 상기 펌프 실린더에 장착된 펌프 피스톤으로 구성하고,
상기 플런저의 일단과 상기 펌프 피스톤의 로드를 접속하고,
상기 작동 피스톤의 로드를 피가압체와 걸림 결합가능하게 형성하고,
상기 구동 수단의 상기 피가압체쪽으로의 이동에 의해 상기 플런저와 펌프 피스톤을 구동하고,
작동 액체를 상기 작동 실린더내에 유통 저지가능하게 구성하고,
상기 플런저, 작동 실린더 내의 작동 액체 및 작동 피스톤을 통해 상기 피가압체를 작동시키는 기술적 수단을 채용하였다.
도 1은 본 발명의 제 1 실시예를 도시하는 주요부 정면도이다. 도 1에 있어서, 예를 들면 직사각형으로 형성된 기판(1)의 네 구석(corner)에 가이드 바(2)를 설치하여, 이 가이드 바(2)의 상단부에 지지판(3)을 적절한 체결 수단을 통해 고정 장착한다. 4는 슬라이더로서, 가이드 바(2)에 상하 방향 활주 이동가능하게 장착된다. 5는 너트부재이고, 슬라이더(4)의 중앙부 상면에 일체로 설치되고, 지지판(3)의 상면에 설치된 서보 모터(6)의 주축과 접속된 나사축(7)과 나사 결합한다. 이 경우, 나사축(7)과 너트부재(5)는 볼나사로 하는 것이 바람직하다. 상기에 의해, 프레스 가공 장치의 본체(8)를 구성한다.
다음에 9는 가공 유닛이고, 후술하는 바와 같이 구성되는 증압 장치(10)를 구비하여, 가동형(11)과 고정형(12)으로 이루어지고, 기판(1)과 슬라이더(4)의 사이에 착탈가능하게 설치된다. 또한, 가공 유닛(9)은, 예를 들면 직사각형으로 형성된 가공 유닛 기판(13)의 네 구석에 설치된 가공 유닛 가이드 바(14)의 상단부에 가공 유닛 지지판(15)을 고정 장착하여, 상기 가공 유닛 지지판(15)상에 증압 장치(10)를 설치한 구성으로 한다.
증압 장치(10)는 슬라이더(4)의 상하 이동에 의해서 후술과 같이 구동되고, 또한 가동형(11)을 작동시킨다. 또한, 가동형(11)은 예를 들면 스프링(도시하지 않음) 이외의 수단에 의해서, 항상 상방으로 가압되는 구성으로 하여도 된다. 가동형(11) 및 고정형(12)에는, 예를 들면 펀치 패드(16), 스트리퍼(17) 및 다이(18)가 착탈가능하게 설치된다.
도 2는 제 1 실시예에 있어서의 증압 장치를 도시하는 주요부 확대 종단면도이고, 중심선의 좌측은 가동 부재의 상단 위치, 우측은 가동 부재의 하단 위치를나타낸다. 도 2에 있어서, 21은 유압 실린더이고, 중공 원통형상으로 형성되고, 상부에 횡단면이 예를 들면, 링형상으로 형성된 실린더 공간(22)을, 또한 하부에 통상의 형태의 원통형상의 실린더 공간(23)을 각각 설치하고, 양 공간(22, 23)과의 사이는 격벽(24)에 의해서 분리된 구성으로 한다. 25는 장착용 플랜지이다.
다음에, 유압 실린더(21)의 상부 중앙에는 동일 직경의 중공 구멍(26)을 설치하고, 이 중공 구멍(26)에는 동일 직경의 플런저(27)를 상하 방향 활주 이동가능하게 장착한다. 또한, 상기 플런저(27)가 본 발명에서 말하는 제 1 피스톤에 해당한다. 실린더 공간(22)내에는, 예를 들면 링형상의 피스톤(28)을 상하 방향 활주 이동가능하게 장착한다. 이 링형상의 피스톤(28)의 상단면에는, 관형상 로드(29)를 원주방향 등간격으로 예를 들면, 4개를 일체적으로 설치함과 함께, 이들의 관형상 로드(29)는, 유압 실린더(21)의 상단면으로부터 상방으로 돌출하도록 형성한다.
30은 구동 로드이고, 관형상 로드(29)와 축선 방향으로 상대 이동가능하게 관형상 로드(29)내에 장착시킨다. 또한 구동 로드(30)의 하단부에는, 구동자(31)를 설치하여, 상기 구동자(31)가 관형상 로드(29)의 상단부의 걸어맞춤부(45)와 결합하는 것, 및 링형상의 피스톤(28)의 상단면과 접촉함으로써, 링형상의 피스톤(28)을 상하 이동시킬 수 있도록 형성한다. 그리고, 플런저(27) 및 구동 로드(30)의 상단부는 플레이트(32)와 일체로 접속한다. 또한, 상기 플레이트(32)는 상기 도 1에 도시하는 슬라이더(4)와 접속된다.
다음에, 유압 실린더(21)의 하부에 설치된 실린더 공간(23)내에는, 바닥이 있는 중공형상의 작동 피스톤(33)을 상하 방향 활주 이동가능하게 장착한다. 이작동 피스톤(33)의 상단면 중앙부에는, 돌출부(34)를 설치하고, 이 돌출부(34)가 실린더 공간(23)의 상방에 설치된 활주 이동부(35)와 간극없이 상하 방향 활주 이동가능하게 되도록 형성한다. 또한 돌출부(34) 및 활주 이동부(35)의 축선방향의 길이는, 실질적으로는 동일 치수이고, 또한 작동 피스톤(33)의 스트로크보다 작게형성한다.
작동 피스톤(33)의 중공부(36)의 내경은 상기 플런저(27)의 외경보다 약간 크게 형성하고, 중공부(36)내에 플런저(27)가 간극을 통해 진입가능하게 형성함과 함께, 작동 피스톤(33)의 밑바닥 단부(37)는, 유압 실린더(21)의 밑바닥 단부에서 하방으로 돌출시키고, 상기 도 1에 도시하는 가공 유닛(9)의 가동형(11)과 결합가능하게 형성한다. 또한, 상기의 플런저(27), 링형상의 피스톤(28), 관형상 로드(29) 및 작동 피스톤(33)과 유압 실린더(21)와의 각각의 활주 이동부에는, O 링, 패킹 등의 적절한 액체 밀봉 수단을 설치한다.
다음에 38, 39는 체크 밸브이고, 격벽(24)에 대응 및 작동 피스톤(33)에 대응하여 각각 설치하고, 유압 실린더(21)내의 작동유가, 실린더 공간(22)으로부터 실린더 공간(23)에의 방향에만, 및 실린더 공간(23)으로부터 작동 피스톤(33)의 중공부(36)에의 방향에만 유통가능하게 형성한다. 또한 실린더 공간(22)과 실린더 공간(23)과의 사이에는, 전환 밸브(40) 및 압력 제어 밸브(41)를 병렬로 장착 시킨다. 또한 실린더 공간(22)의 상단부와 실린더 공간(23)의 하단부와의 사이에는 유로(42)를 설치하여, 양 공간(22, 23)내의 작동유가 서로 유통가능하게 형성한다. 또한, 실린더 공간(22)은 체크 밸브(43)를 통해 작동유 탱크(44)와 접속한다.
상기의 구성에 의해, 도 1에 도시하는 서보 모터(6)의 작동에 의해 나사축(7)을 회전시키면, 나사축(7)과 나사 결합하는 너트부재(5)를 통해 슬라이더(4)가 하방으로 이동한다. 즉, 도 2에 있어서 도 1에 도시하는 슬라이더(4)와 접속된 플레이트(32)의 하방으로의 이동에 의해, 플런저(27) 및 구동 로드(30)가 하방으로 이동한다.
도 2의 중심선 좌측에 도시하는 상태로부터 플런저(27)가 하방으로 이동하면, 상기 플런저(27)는 작동 피스톤(33)의 중공 구멍(36)내에 진입한다. 이 경우, 작동 피스톤(33)의 상단면에 설치된 돌출부(34)는, 실린더 공간(23)의 상방에 연속하여 설치된 활주 이동부(35)와 간극없이 결합하고 있기 때문에, 중공부(36) 내의 작동유는 밀봉 상태로 되어 있다. 따라서 상기 플런저(27)의 중공부(36)내에의 진입에 따라서, 작동 피스톤(33)은 플런저(27)와 대략 동기하여 하방으로 이동된다.
상기 작동 피스톤(33)의 하방으로의 이동에 의해, 작동 피스톤(33)의 상방의 실린더 공간(23)에는, 실린더 공간(22)내의 작동유가 체크 밸브(38)를 통해 공급된다. 한편, 작동 피스톤(33)의 하방의 실린더 공간(23)내의 작동유는, 유로(42)를 통해 링형상의 피스톤(28)의 상방의 실린더 공간(22)내에 유입한다. 따라서, 작동 피스톤(33)의 하방으로의 이동이 원활하게 수행됨과 함께, 상기 작동유의 유동에 의해, 링형상의 피스톤(28)도 또한 하방으로 이동한다. 또한, 이 경우, 전환 밸브(40)는 폐쇄 상태로 하고, 실린더 공간(22)으로부터 실린더 공간(23)에의 작동유의 유동은, 체크 밸브(38)를 경유하는 것만으로 한다. 즉, 이 동안, 작동 피스톤(33)의 밑바닥 단부(37)는 플런저(27)의 하강 속도와 같은 속도로 하강한다.
다음에, 작동 피스톤(33)이 또한 하방으로 이동하여, 돌출부(34)의 상단부가 활주 이동부(35)의 하단부로부터 떨어지면, 플런저(27)의 작동유에의 압력은 작동 피스톤(33)의 상단면 전체에 작용하게 되기 때문에, 밑바닥 단부(37)의 하강 속도는 작동 피스톤(33)의 하강 속도에 비해 충분히 작게 되고, 양자의 횡단면적의 비에 대응하는 작동력을 작동 피스톤(33)에 부여할 수 있다. 즉, 밑바닥 단부(37)를 통해 도 1에 도시하는 가동형(11)을 소정의 작동력으로 작동시킬 수 있다.
또한, 이 경우 플런저(27)의 작동 피스톤(33)의 중공부(36)내에의 진입 속도는, 작동 피스톤(33) 및 링형상의 피스톤(28)의 하강 속도보다 그들의 횡단면적의 비에 대응하여 작기 때문에, 구동 로드(30)는 관형상 로드(29)내에 진입하여, 최종적으로는 구동자(31)가 링형상의 피스톤(28)의 상단부에 접촉하여, 링형상의 피스톤(28)을 가압하도록 작용한다. 도 2의 중심선 우측은 플런저(27), 작동 피스톤(33) 및 링형상의 피스톤(28)이 각각 스트로크의 하단 위치에 도달한 상태를 나타내고 있고, 이 상태에서 소정의 프레스 가공이 완료한다.
다음에 상기 각각의 가동 부재의 하단 위치로부터, 당초의 상단 위치로 복귀하는 상태에 관해서 설명한다. 우선 전환 밸브(40)를 개방 상태로 하여 플런저(27)를 상방으로 이동시키면, 작동유가 전환 밸브(40)를 통해 피스톤(28)의 하방의 실린더 공간(22)내의 공간으로 이동하고, 작동 피스톤(33)의 중공부(36) 및 작동 피스톤(33)의 상방의 실린더 공간(23)내의 유압이 감소하기 때문에, 작동 피스톤(33)이 상방으로 이동한다. 이 경우의 이동 속도는 양자의 횡단면적의 비에 대응하여 작동 피스톤(33) 쪽이 당연히 적다
즉, 작동 피스톤(33)의 상방으로의 이동에 의해, 작동 피스톤(33)의 상방의 실린더 공간(23)내의 작동유는, 전환 밸브(40)를 통해 링형상의 피스톤(28)의 하방의 실린더 공간(22)내로 유입하고, 한편 링형상의 피스톤(28)의 상방의 실린더 공간(22)내의 작동유는, 유로(42)를 통해 작동 피스톤(33)의 하방의 실린더 공간(23)내로 유입한다. 또한 플런저(27)의 상방으로의 이동과 함께 구동 로드(30)도 또한 관형상 로드(29)내를 상방으로 이동한다[플런저(27)와 링형상의 피스톤(28)의 횡단면적의 상위로부터, 링형상의 피스톤(28)의 상승 속도보다 플런저(27)의 상승 속도 쪽이 크기 때문에]. 또한 상기 작동 피스톤(33)의 상방에의 이동과 함께, 링형상의 피스톤(28)도 또한 작동 피스톤(33)과 대략 동일의 속도로 상방으로 이동한다.
작동 피스톤(33)이 상승하여, 그 상단면에 설치된 돌출부(34)의 상단부가 활주 이동부(35)의 하단부에 도달하면, 작동 피스톤(33)의 중공부(36)는 밀봉 상태로 되기 때문에, 플런저(27)의 또한 상방으로의 이동에 의해, 작동 피스톤(33)의 상방의 실린더 공간(23)내의 작동유는, 체크 밸브(39)를 통해 작동 피스톤(33)의 중공부(36)내에 공급되고, 이후 작동 피스톤(33)은 플런저(27)와 대략 동기하여 상방으로 이동한다.
한편 구동 로드(30)도 또한 플런저(27)와 함께 상방으로 이동하기 때문에, 구동 로드(30)의 하단부에 설치된 구동자(31)가 관형상 로드(29)의 상단부에 설치된 걸어맞춤부(45)와 결합한다. 따라서 관형상 로드(29)를 통해 링형상의 피스톤(28)을 상방으로 인상하는 작용을 한다. 이렇게하여, 각각의 작동부재는 도 2의 중심선 좌측에 도시한 바와 같이 당초의 상단 위치로 복귀한다.
상기 구성의 증압 장치(10)는 그 내부에서 작동유를 적절히 순환시키는 것이기 때문에, 외부에서의 작동유의 공급은 거의 불필요하지만 약간의 누설이 있기때문에, 작동유 탱크(44)로부터 체크 밸브(43)를 통해 실린더 공간(22)내로 적절히 보급하도록 하는 것이 좋다. 또한 플런저(27)에 의해 작동 피스톤(33)을 작동시킬 때의 유압은, 압력 제어 밸브(41)에 의해서 조절할 수 있다. 또한 링형상의 피스톤(28)은 소위 펌프의 작용을 갖는 것으로, 작동 피스톤(33)의 상하 이동에 연동하여 상하 이동하는 것이지만, 관형상 로드(29) 및 구동 로드(30)를 설치함으로써, 링형상의 피스톤(28)을 보다 확실하게 작동시킬 수 있다.
상기의 제 1 실시예에서는, 작동유에 의한 유압 실린더의 예에 관해서 기술하였지만, 물 이외의 액체를 사용하여도 된다. 또한 기판(1) 및 지지판(3)이 수평면과 평행하게 배치되고, 양자를 연결하는 가이드 바(2)가 수직 방향에 설치된 소위 세로형에 관해서 설명하였지만, 기판(1) 및 지지판(3)이 수직면과 평행하게, 및 가이드 바(2)가 수평 방향에 설치된, 소위 가로형인 것에 대하여도 적용이 가능하다.
다음에, 나사축(7)과 너트부재(5)가 볼나사 결합인 것에 대하여 특히 유효하지만, 양자가 통상의 나사 결합인 것에 대하여도 적용 가능하다. 또한 볼나사 결합인 것도 포함하여, 다중 나사 또는 다조 나사로 하는 것도 당연히 가능하다. 또한, 나사축(7)을 구동하는 서보 모터(6)는 나사축(7)과 동축적으로 직결하는 구성이 가장 일반적이지만, 기어, 타이밍 벨트 등의 전달 수단을 통해 동력을 전달하도록 구성하여도 된다.
또한, 슬라이더(4)의 이동용으로서 나사축(7)을 구동하는 것에 관해서 설명하였지만, 나사축(7)을 슬라이더(4)에 고정하여, 이 나사축(7)과 나사 결합하는 너트부재(5)를 서보 모터(6)에 의해서 구동하여도 된다. 또한 슬라이더(4)의 구동 수단으로서는 클램프 기구를 사용하여도 된다.
더욱이, 슬라이더(4)의 이동을 안내하는 가이드 바(2)는, 대형인 것 또는 강성이 요구되는 것에 관해서는 복수개로 하는 것이 바람직하지만, 1개인 것으로도 가능하며, 경우에 따라서는 원주형상 또는 쐐기 형상으로 형성하여, 그 측면을 따라서 슬라이더(4)가 활주 이동 또는 미끄럼 이동하는 구성으로 하여도 된다.
또한, 프레스 가공 장치는 단일로 사용되는 이외에, 복수대를 랜덤하게 배치하여, 예를 들면 길이가 긴형상의 피가공물에 대하여 순차 이송 가공하는 경우에도 당연히 적용 가능하다. 또한, 프레스 가공 장치는 판재에 대한 판금 가공 이외에, 복수개의 부품의 조립, 압입(press-fitting), 코킹 등의 가공에도 사용할 수 있다.
본 발명의 제 1 실시예의 구성에서는, 하기의 효과를 발휘한다.
(1) 가공 유닛에 필요한 가동형의 스트로크를 비교적 크게 할 수 있으며, 특히 작동력이 작고 충분한 이동 범위에서는 비교적 빠른 속도로 이동시키고, 최종의 비교적 짧은 스트로크 사이에서 큰 작동력을 얻을 수 있다.
(2) 장치를 작동시키기 위한 예를 들면 작동유가 상당히 소량으로 가능함과 함께, 유압 유닛 등의 고압 작동유를 공급할 필요가 없기 때문에, 소비 에너지가 대단히 작다.
상기 제 1 실시예에서는, 작동 피스톤(33)에, 중공부(36)를 설치함과 함께돌출부(34)를 설치하는 구성으로 하고 있다. 그리고, 돌출부(34)가 실린더공간(23)의 상방에 연속하여 설치되어 있는 활주 이동부(35)의 하단부로부터 떨어지기에 이르기까지의 동안에는, 플런저(27)의 하강 속도와 같은 하강 속도를 가지고 작동 피스톤(33)을 하강할 수 있다. 또한 돌출부(34)가 활주 이동부(35)의 하단으로부터 떨어지면, 플런저(27)의 하강 속도에 비해 작동 피스톤(33)의 하강 속도가 충분히 적게 되고, 그 대신에 작동 피스톤(33)의 밑바닥 단부(37)를 통해 도 1에 도시의 가동형(11)을 가압시키는 작동력을 충분히 크게 할 수 있다.
그러나, 상기 제 1 실시예에 있어서의, 상기중공부(36)와 돌출부(34)와 활주 이동부(35)와의 구성을 생략한 형태를 채용할 수 있었다.
이하, 제 2 실시예에 관해서 설명한다.
도 3은 본 발명의 제 2 실시예를 도시하는 주요부 정면도이다. 도 3에 있어서도, 예를 들면 직사각형으로 형성된 기판(101)의 네 구석에 가이드 바(102)를 설치하여, 상기 가이드 바(102)의 상단부에 지지판(103)을 적절한 체결 수단을 통해 고정 장착한다. 104는 슬라이더이고, 가이드 바(102)에 상하 방향 활주 이동가능하게 장착된다. 105는 너트부재이고, 슬라이더(104)의 중앙부 상면에 일체로 설치되고, 지지판(103)의 상면에 설치된 서보 모터(106)의 주축과 접속된 나사축(107)과 나사 결합한다. 이 경우, 나사축(107)과 너트 부재(105)는 볼나사로 하는 것이 바람직하다. 상기에 의해, 프레스 가공 장치의 본체(108)를 구성한다.
다음에 109는 가공 유닛이고, 후술과 같이 구성되는 증압 장치(110)를 구비하여, 가동형(111)과 고정형(112)으로 이루어지고, 기판(101)과 슬라이더(104)와의사이에 착탈가능하게 설치된다. 또한, 가공 유닛(109)은 예를 들면 직사각형으로 형성된 가공 유닛 기판(113)의 네 구석에 설치된 가공 유닛 가이드 바(114)의 상단부에 가공 유닛 지지판(115)을 고정 장착하고, 상기 가공 유닛 지지판(115)상에 증압 장치(110)를 설치한 구성으로 한다.
증압 장치(110)는 슬라이더(104)의 상하 이동에 의해서 후술과 같이 구동되고, 또한 가동형(111)을 작동시킨다. 또한, 가동형(111)은 예를 들면 스프링(도시하지 않음) 이외의 수단에 의해서, 항상 상방으로 가압되는 구성으로 하여도 된다. 가동형(111) 및 고정형(112)에는, 예를 들면 펀치 패드 및 스트리퍼, 및 다이(모두 도시 생략)가 착탈가능하게 설치된다.
도 4는 본 발명의 제 2 실시예에 있어서의 증압 장치를 도시하는 주요부 확대 종단면도이고, 동일 부분은 상기 도 3과 동일의 부호로 도시한다. 도 4에 있어서, 120은 유압 실린더이고, 제 1 실린더(121)와 상기 제 1 실린더(121)의 것보다 큰 횡단면적을 갖는 제 2 실린더(122)를 동일축선 상에 직접적으로 연결시켜 일체로 형성한다. 그리고 제 1 실린더(121)와 제 2 실린더(122)에는, 각각 제 1 피스톤(123)과 제 2 피스톤(124)을 활주 이동가능하게 장착한다.
125는 돌출부이고, 제 2 피스톤(124)의 상부에 일체로 설치함과 함께, 그 축선 방향 길이를 제 1 피스톤(123)의 스트로크보다 작게 형성하며, 또한 상기 돌출부(125)를 제 1 실린더(121)와 간극없이 활주 이동가능하게 결합시킨다. 126은 밑바닥판이고, 예를 들면 중공 원판형상으로 형성하고, 유압 실린더(120)의 밑바닥부의 지지판(115)에, 볼트(127)를 통해 고정 장착한다. 또한, 유압 실린더(120)의제 1 피스톤(123)과의 활주 이동부, 제 1 피스톤(123) 및 돌출부(125)의 제 1 실린더(121)와의 활주 이동부, 제 2 피스톤(124)의 제 2 실린더(122)와의 활주 이동부, 및 밑바닥판(126)의 제 2 피스톤(124)과의 활주 이동부에는, 각각, 웨어링, O 링 등의 적절한 액체 밀봉 수단을 설치한다. 그리고 제 1 피스톤(123)은 상기 도 3에 도시하는 슬라이더(104)와 접속하고, 한편 제 2 피스톤(124)은 가동형(111)과 접속한다.
상기의 구성에 의해, 도 3에 도시하는 서보 모터(106)를 구동하면, 나사 축(107)이 회전되고, 너트부재(105) 및 슬라이더(104)가 하강하여, 도 4에 도시하는 제 1 피스톤(123)이 하강하기 때문에, 제 1 실린더(121) 및 제 2 실린더(122)내의 작동유를 통해 제 2 피스톤(124)에 작동력이 작용하여, 가동형(111)의 하강에 의해 소정의 가공이 행하여지는 것이다. 가공 종료 후는, 서보 모터(106)의 역회전에 의해, 너트부재(105) 및 슬라이더(104)가 상승하기 때문에, 제 1 피스톤(123)의 상승에 의해, 제 2 피스톤(124) 및 가동형(111)이 상승하여, 원위치로 복귀한다.
도 5 내지 도 10은 각각 증압 장치의 작동 상태를 도시하는 설명도이고, 동일 부분은 상기 도 4와 동일의 부호로 나타낸다. 도 5 내지 도 10에 있어서, 131, 132는 각각 전환 밸브 및 체크 밸브이고, 제 1 실린더(121) 및 제 2 실린더(122)의 외측 단부 사이에 직렬로 설치한다. 또한 제 2 실린더(122)의 외측 단부와 기름 탱크(133)와의 사이에는, 전환 밸브(134) 및 체크 밸브(135)를 직접적으로, 및 압력 조정 밸브(136)를 상기 전환 밸브(134) 및 체크 밸브(135)에 대하여 병렬로 설치한다. 137은 체크 밸브이고, 제 1 실린더(121)의 외측 단부와 기름 탱크(133)와의 사이에 직렬로 설치한다.
다음에 제 2 실린더(122)의 제 1 실린더(121)에 대한 연결부 근방과 기름 탱크(138)와의 사이에는, 직렬로 접속한 전환 밸브(139) 및 압력 조정 밸브(140)와, 이들과 병렬로 배치된 체크 밸브(141)를 설치한다. 또한 142는 체크 밸브이고, 제 1 실린더(121)의 중간부와 기름 탱크(138)와의 사이에 설치한다.
도 5에서는, 제 1 피스톤(123) 및 제 2 피스톤(124)이 상한의 위치에서, 이 상태로부터 제 1 피스톤(123)을 상기 도 3에 도시하는 서보 모터(106), 나사 축(107), 너트부재(105) 및 슬라이더(104)를 통해 하강시킨다. 이 경우, 전환 밸브(131, 139)는 폐쇄로 하고, 전환 밸브(134)는 개방으로 하고 있다.
도 6은 제 1 피스톤(123) 및 제 2 피스톤(124)이 하강 중인 상태를 도시하고 있다. 즉 제 1 피스톤(123)의 하강에 의해, 제 1 실린더(121)내의 압력이 상승하기 때문에, 제 1 실린더(121)내에 간극없이 결합하고 있는 돌출부(125)가 가압되어, 이 돌출부(125)의 상단이 제 1 실린더(121)와 제 2 실린더(122)의 연결부에 도달할 때까지, 제 2 피스톤(124)은 제 1 피스톤(123)과 대략 동일의 속도로 하강한다.
이 경우, 제 1 피스톤(123)의 상방의 제 1 실린더(121)에는, 기름 탱크(133)로부터 체크 밸브(137)를 통해 작동유가 공급되고, 한편 제 2 피스톤(124)의 하방의 제 2 실린더(122)내의 작동유는, 전환 밸브(134) 및 체크 밸브(135)를 통해 기름 탱크(133)내에 배출된다. 또한 제 2 피스톤(124)의 상방의 제 2 실린더(122)에는, 기름 탱크(138)로부터 체크 밸브(141)를 통해 작동유가 공급된다.
제 2 피스톤(124)의 상부에 일체로 설치된 돌출부(125)의 상단부가, 제 1 실린더(121)와 제 2 실린더(122)와의 연결부로부터 하방으로 떨어지면, 제 1 피스톤(123)의 작동유에의 압력은, 제 2 피스톤(124)의 상단면 전체에 작용하게 되기 때문에, 양자의 횡단면적의 비에 대응하는 작동력을 제 2 피스톤(124)에 작용시킬 수 있으며, 상기 도 3에 도시하는 가동형(111)을 소정의 큰 작동력으로 작동시킬 수 있다. 이 큰 작동력을 부여하고 있는 동안에는, 제 2 실린더(122)내의 작동유는, 전환 밸브(139)가 폐쇄함과 함께, 체크 밸브(141)의 작용에 의해 제 2 실린더(122)내에 밀봉되고, 제 1 피스톤(123)에 의해 소정의 압력으로 증압될 수 있다.
도 7은 제 1 피스톤(123) 및 제 2 피스톤(124)이 하한의 위치에 도달한 상태를 도시한다.
도 8은 제 1 피스톤(123) 및 제 2 피스톤(124)의 상승 개시의 상태를 도시하고 있다. 즉, 전환 밸브(131, 139)를 개방으로 하고, 전환 밸브(134)를 폐쇄로 한다. 그리고 제 1 피스톤(123)을 상기의 구동 수단의 역방향 작동에 의해 상승시킨다.
도 9는 제 1 피스톤(123) 및 제 2 피스톤(124)이 상승 중인 상태를 도시하고 있다. 이 경우, 제 1 피스톤(123)의 상승에 의해, 제 1 피스톤(123)의 상방의 제 1 실린더(121)내의 작동유는, 전환 밸브(131) 및 체크 밸브(132)를 통해 제 2 피스톤(124)의 하방의 제 2 실린더(122)내에 유동한다. 한편, 제 2 피스톤(124)의 상방의 제 2 실린더(122)내의 작동유는, 전환 밸브(139) 및 압력 조정 밸브(140)를통해 기름 탱크(138)내에 배출된다.
또한 제 1 피스톤(123)의 상방의 제 1 실린더(121)내의 작동유는, 전환 밸브(131) 및 체크 밸브(132)를 통해, 제 2 피스톤(124)의 하방의 제 2 실린더(122)내에 유입한다. 따라서, 제 1 피스톤(123)의 상승에 동반하여 제 2 피스톤(124)도 상승한다.
도 10은 제 1 피스톤(123) 및 제 2 피스톤(124)이 상승 종료하여 상한 위치로 복귀한 상태를 도시하고 있다. 상기 도 9에 도시하는 상태로부터 제 2의 피스톤(124)이 상승하여, 그 상단부에 일체로 설치된 돌출부(125)가, 제 1 실린더(121)와 제 2 실린더(122)와의 연결부에 도달한 이후에서는, 제 2 피스톤(124)은 제 1 피스톤(123)과 대략 동일의 속도로 상승한다. 또한 제 2 피스톤(124)이 상한 위치에 도달한 후에 있어서도, 제 1 피스톤(123)이 또한 상승한 경우에는, 제 1 피스톤(123)의 상방의 작동유는 또한 압력 조정 밸브(136)를 통해 기름 탱크(133)내에 배출되고, 제 1 실린더(121)내에는 기름 탱크(138)로부터 체크 밸브(142)를 통해 작동유가 공급된다. 이로써 도 5에 도시하는 상태가 되어, 이하 반복되는 것이다.
상기의 제 2 실시예에서는, 작동유에 의한 유압 실린더의 예에 관해서 기술하였지만, 물 이외의 액체를 사용하여도 된다. 또한, 기판(101) 및 지지판(103)이 수평면과 평행하게 배치되고, 양자를 연결하는 가이드 바(102)가 수직방향에 설치된 소위 세로형에 관해서 설명하였지만, 기판(101) 및 지지판(103)이 수직면과 평행하게, 및 가이드 바(102)가 수평방향에 설치된, 소위 가로형인 것에 대하여도 적용이 가능하다.
다음에, 본 발명은 나사 축(107)과 너트부재(105)가 볼나사 결합인 것에 대하여 특히 유효하지만, 양자가 통상의 나사 결합인 것에 대하여도 적용 가능하다. 또한 볼나사 결합인 것도 포함하여, 다중 나사 또는 다조 나사로 하는 것도 당연히 가능하다. 또한, 나사 축(107)을 구동하는 서보 모터(106)는 나사축(107)과 동축적으로 직결하는 구성이 가장 일반적이지만, 기어, 타이밍 벨트 등의 전달 수단을 통해 동력을 전달하도록 구성하여도 된다.
또한, 슬라이더(104)의 이동용으로서 나사 축(107)을 구동하는 것에 관해서 설명하였지만, 나사 축(107)을 슬라이더(104)에 고정하고, 상기 나사 축(107)과 나사 결합하는 너트부재(105)를 서보 모터(106)에 의해서 구동하여도 된다. 또한 슬라이더(104)의 구동 수단으로서는 크랭크 기구를 사용하여도 된다.
더욱이, 슬라이더(104)의 이동을 안내하는 가이드 바(102)는, 대형인 것 또는 강성이 요구되는 것에 관해서는 복수개로 하는 것이 바람직하지만, 1개인 것으로도 가능하고, 경우에 따라서는 원주형상 또는 쐐기형상으로 형성하고, 그 측면을 따라서 슬라이더(104)가 활주 이동 또는 미끄럼 이동하는 구성으로 하여도 된다.
또한, 프레스 가공 장치는 단일로 사용되는 이외에, 복수대를 랜덤하게 배치하여, 예를 들면 길이가 긴형상의 피가공물에 대하여 순차 이송 가공하는 경우에도 당연히 적용 가능하다. 또한, 프레스 가공 장치는 판재에 대한 판금 가공 이외에, 복수개의 부품의 조립, 압입, 코킹 등의 가공에도 사용할 수 있다.
본 발명의 제 2 실시예에서는,
(A) 제 2 피스톤(124)의 상부에 일체로 설치된 돌출부(125)의 상단부가, 제 1 실린더(121)와 제 2 실린더(122)와의 연결부에서 하방으로 떨어지기에 이르는 동안까지의, 제 1 피스톤(123)의 하강 속도와 동일 하강 속도로 제 2 피스톤(124)도 하강한다. 즉, 그리고 이 동안, 제 2 피스톤(124)의 상방의 제 2 실린더(122)의 공간 내에는, 상기 공간 내의 압력을 저하하기 때문에, 체크 밸브(141)를 통해 작동유가 기름 탱크(138)로부터 공급된다. 또한 이 동안, 제 2 피스톤(124)의 하방의 제 2 실린더(122)의 공간 내에서는, 전환 밸브(134) 및 체크 밸브(141)를 통해, 작동유가 기름 탱크(133)에 배출된다. 이 결과, 제 2 피스톤(124)은 제 1 피스톤(123)과 동일 속도로 하강하게 된다.
(B) 그리고, 상기 돌출부(125)의 상단부가, 제 1 실린더(121)와 제 2 실린더(122)와의 연결부에서 하방으로 떨어져 버리면, 제 2 피스톤(124)의 상방의 제 2 실린더(122)의 공간 내의 압력은, 제 1 피스톤(123)의 하강에 대응하여 증대하여 가기 때문에, 체크 밸브(141)가 폐쇄되어, 기름 탱크(138)로부터 작동유가 공급되지 않게 된다. 따라서, 제 2 피스톤(124)의 하강 속도는 제 1 피스톤(123)의 하강 속도에 비해 충분히 작게 되고, 대신에 제 2 피스톤(124)이 가동형(111)을 가압하는 작동력은 충분히 커지게 된다.
상기 제 2 실시예에서는, 제 2 피스톤(124)의 상부에 돌출부(125)를 설치함과 함께, 외부에 기름 탱크(133)나 기름 탱크(138)를 설치한 구성으로 하고있다.
그러나, 외부에 기름 탱크(133)나 기름 탱크(138)를 설치하는 구성은 반드시바람직한 것은 아니다. 그리고, 제 2 실시예에 있어서의 제 2 피스톤(124)의 상방의 제 2 실린더(122)의 공간 내의 압력의 조정을 적정히 행하여, 피가공체를 실제로 가압하게 되었을 때에 자동적으로 가압력을 크게 할 수 있으면, 보다 바람직한 것이 된다. 이하, 본 발명의 제 3 실시예에 관해서 설명한다.
도 11은 본 발명의 제 3 실시예를 도시하는 주요부 정면도이다. 도 11에 있어서, 예를 들면 직사각형으로 형성된 기판(201)의 네 구석에 가이드 바(202)를 설치 하고, 상기 가이드 바(202)의 상단부에 지지판(203)을 적절한 체결 수단을 통해 고정 장착한다. 204는 슬라이더이고, 가이드 바(202)에 상하 방향 활주 이동가능하게 장착된다. 205는 너트부재이고, 슬라이더(204)의 중앙부 상면에 일체로 설치되어, 지지판(203)의 상면에 설치된 서보 모터(206)의 주축과 접속된 나사축(207)과 나사 결합한다. 이 경우, 나사 축(207)과 너트부재(205)는 볼나사로 하는 것이 바람직하다. 상기에 의해, 프레스 가공 장치의 본체(208)를 구성한다.
다음에 209는 가공 유닛이고, 후술과 같이 구성되는 증압 장치(210)를 구비하며, 가동형(211)과 고정형(212)으로 이루어져, 기판(201)과 슬라이더(204)와의 사이에 착탈가능하게 설치된다. 또한, 가공 유닛(209)은, 예를 들면 직사각형으로 형성된 기판(213)의 네 구석에 설치된 가이드 바(214)의 상단부에 지지판(215)을 고정 장착하고, 상기 지지판(215)상에 증압 장치(210)를 설치한 구성으로 한다.
증압 장치(210)는 슬라이더(204)의 상하 이동에 의해서 후술과 같이 구동되고, 또한 가동형(211)을 작동시킨다. 또한, 가동형(211)은 예를 들면 스프링(도시하지 않음) 이외의 수단에 의해서, 항상 상방으로 가압되는 구성으로 하여도 된다. 가동형(211) 및 고정형(212)에는, 예를 들면 펀치 패드(216), 스트리퍼(217) 및 다이(218)가 착탈가능하게 설치된다.
도 12는 제 3 실시예에 있어서의 증압 장치를 도시하는 주요부 확대 종단면도이고, 중심선의 좌측은 가동부재의 상단 위치, 우측은 가동 부재의 하단 위치를 도시한다. 또한 도 13은 도 12에 있어서의 A-A선 주요부 단면도이다. 도 12 및 도 13에 있어서, 221은 유압 실린더이고, 예를 들면 중공 원통형상으로 형성되고, 그 중심부에 작동 실린더(222)를 구성하는 실린더 공간(223, 224)을 연결시켜 설치한다. 실린더 공간(223, 224)은, 예를 들면 그들의 축선이 동일로 되도록 형성하는 것이 바람직하지만, 약간 상위하게 형성하여도 된다. 또한 실린더 공간(223, 224)내에는 각각 플런저(225)와 작동 피스톤(226)을 상하방향 활주 이동가능하게 또한 대향하여 장착하고, 작동 피스톤(226)의 로드(227)를 유압 실린더(221)의 하방으로 돌출시킨다. 또한, 실린더 공간(224)이 본 발명에서 말하는 제 1 실린더에 상기하고, 플런저(225)가 제 1 피스톤에 상기하며, 실린더 공간(223)이 제 2 실린더에 상기하고, 작동 피스톤(226)이 제 2 피스톤에 상기한다.
다음에 228은 펌프 실린더이고, 예를 들면 작동 실린더(222)의 축선과 평행인 축선을 갖도록 형성되고, 유압 실린더(221)의 상반부에, 예를 들면 축선이 동일원주형상에 존재하도록 4개를 원주방향 등간격으로 설치한다. 펌프 실린더(228)에는 펌프 피스톤(229)을 상하 방향 활주 이동가능하게 장착하고, 그들의 로드(230)를 상방으로 돌출한다. 231은 지지판이고, 플런저(225) 및 로드(230)의 상단부를 지지하여, 이들을 동시에 이동가능하게 형성한다.
232는 뚜껑부재이고, 유압 실린더(221)의 상단부에 설치되고, 실린더공간(224) 및 펌프 실린더(228)의 상방 개구부를 폐쇄한다. 또한 작동 피스톤(226) 및 펌프 피스톤(229)의 실린더 공간(223) 및 펌프 실린더(228)와의 활주 이동부 및 유압 실린더(221)의 상하단부 및 뚜껑부재(232)와 플런저(225) 및 로드(227, 230)와의 활주 이동부에는, 도시 생략한 O 링, 패킹 등의 적절한 액체 밀봉 수단을 설치한다. 또한, 지지판(231)은 상기 도 11에 도시하는 슬라이더(204)와 접속됨과 함께, 작동 피스톤(226)의 로드(227)는 상기 도 11에 도시하는 가공 유닛(209)의 가동형(211)과 결합가능하게 형성한다.
다음에 실린더 공간(223) 및 펌프 실린더(228)의 각각 로드(227, 230)쪽의 단부를 액체 유통가능하게 형성함과 함께, 실린더 공간(223) 및 펌프 실린더(228)의 각각 작동 피스톤(226) 및 펌프 피스톤(229)쪽의 단부를 병렬로 설치된 체크 밸브(233) 및 전환 밸브(234)를 통해 접속한다. 또한 실린더 공간(223)의 작동 피스톤(226)쪽의 단부와 어큐뮬레이터(235)는 체크 밸브(236)를 통해 접속하고, 펌프 실린더(228)의 로드(230)쪽의 단부 및 펌프피스톤(229)쪽의 단부와 어큐뮬레이터(235)는, 각각 병렬로 설치된 체크 밸브(237, 238) 및 체크 밸브(239, 240)를 통해 접속한다.
또한, 어큐뮬레이터(235)는 예를 들면 폐쇄 공간을 갖는 원통형상으로 형성하고, 뚜껑부재(232)상에 4개를 동일 원통형상으로 등간격으로 설치할 수 있다. 이 경우, 지지판(231) 및 도 11에 도시하는 슬라이더(204)에는, 어큐뮬레이터(235)와 대응하는 위치에 적절한 노치 또는 개구를 설치하여, 간섭을 방지하는 것은 물론이다. 또한, 어큐뮬레이터(235)를 유압 실린더(221)와는 독립적으로 설치하여도됨과 함께, 어큐뮬레이터(235)를 증압 장치(210) 내부의, 예를 들면 펌프 실린더(228, 228) 사이에 설치하여도 된다.
상기의 구성에 의해, 도 11에 도시하는 서보 모터(206)의 작동에 의해 나사 축(207)을 회전시키면, 나사 축(207)과 나사 결합하는 너트부재(205)를 통해 슬라이더(204)가 하방으로 이동한다. 즉, 도 12에 있어서 도 11에 도시하는 슬라이더(204)와 접속된 지지판(231)의 하방으로의 이동에 의해, 플런저(225) 및 로드(230) 및 펌프 피스톤(229)이 하방으로 이동한다. 이 경우 전환 밸브(234)는 도 12에 도시하는 바와 같이 폐쇄 상태로 한다.
도 12의 중심선 좌측에 도시하는 상태로부터 플런저(225) 및 펌프 피스톤(229)이 하방으로 이동하면, 실린더 공간(224)내의 작동유가 작동 피스톤(226)의 상방의 실린더 공간(223)내에 공급됨과 함께, 펌프 실린더(228)내의 작동유도 또한 체크 밸브(233)를 통해 상기 실린더 공간(223)내에 공급되기 때문에, 작동 피스톤(226)이 하방으로 이동한다. 한편 작동 피스톤(226)의 하방의 작동유는 펌프 실린더(228)의 상방으로 유동하기 때문에, 작동 피스톤(226)의 하방에의 이동을 원활하게 행할 수 있다. 그리고 작동 피스톤(226)이 소정 거리 이동하면 로드(227)가 상기 도 11에 도시하는 가동형(211)을 작동시켜, 소정의 가공이 행해지는 것이다.
이 경우, 상기 실린더 공간(223)내에는 비교적 다량의 작동유가 공급되기 때문에, 작동 피스톤(226)의 이동 속도도 플런저(225)의 하강 속도와 대략 동등이고비교적 크다. 그리고 상기 가동형(211)의 작동에 의해, 로드(227) 및 작동피스톤(226)에 하방으로부터의 하중이 인가되면, 플런저(225)의 하강에 의해, 작동 피스톤(226) 상방의 작동유의 압력이 상승하여, 체크 밸브(236)에 의해 설정된 압력(예를 들면 250kg/cm2)까지 상승한다. 이로써 작동 피스톤(226) 및 로드(227)에 전달되는 작동력은, 플런저(225)와 작동 피스톤(226)의 횡단면적의 비에 대응하는 큰 작동력으로 되어 도 11에 도시하는 가동형(211)을 작동시킬 수 있다.
또한 상기한 바와 같이 플런저(225)의 하방으로의 이동과 함께 로드(230)및 펌프 피스톤(229)도 또한 하방으로 이동하지만, 상기 작동 피스톤(226)의 상방의 실린더 공간(223)내에 압력이 상승한 경우에는, 펌프 피스톤(229)의 하방의 작동유는 실린더 공간(223)내로 유통할 수 없게 되지만, 이 작동유는 체크 밸브(239)를 통해 어큐뮬레이터(235)로 유통하여 저장된다. 따라서 상기 플런저(225)의 하방으로의 이동이 원활하게 행하여져, 도 12의 중심선 우측에 도시하는 상태로 되어, 실린더 공간(223) 내의 작동유를 증압할 수 있는 것이다. 이 경우의 체크 밸브(239)의 설정 압력은, 상기 체크 밸브(236)의 것보다도 낮은, 예를 들면 5kg/cm2로 한다.
다음에 상기 도 12의 중심선 우측에 도시하는 상태로부터, 당초의 상태로 복귀하는 양태에 대해서 설명한다. 상기의 상태에 있어서, 도 11에 도시하는 서보 모터(206)의 반대 작동에 의해 지지판(231)을 통해 플런저(225) 및 로드(230) 및 펌프 피스톤(229)을 상승시킴과 함께 전환 밸브(234)를 개방 상태로 변경한다.
플런저(225)의 상승에 의해 작동 피스톤(226)의 상방의 실린더 공간(223)내의 작동유의 압력이 저하하고, 한편 펌프 피스톤(229)의 상승에 의해, 펌프피스톤(229)의 상방의 펌프 실린더(228)내의 작동유가 작동 피스톤(226)의 하방의 실린더 공간(223)에 공급되고 작동 피스톤(226)도 또한 상승한다. 이 경우, 작동 피스톤(226)의 상방의 실린더 공간(223)내의 작동유는, 개방 상태로 된 전환 밸브(234)를 통해, 펌프 피스톤(229)의 하방의 펌프 실린더(228)내에 유동하기 때문에, 상기 플런저(225) 및 펌프 피스톤(229)의 상승이 원활하게 행하여져, 도 12의 중심선 좌측의 상태로 복귀한다.
또한, 상기의 펌프 피스톤(229)의 상하 방향 이동에 있어서, 작동유의 소모, 누설 등에 의한 부족분은, 어큐뮬레이터(235)로부터 체크 밸브(238, 240)를 통해 펌프 실린더(228)내에 보급되기 때문에, 상기의 플런저(225), 펌프 피스톤(229) 및 작동 피스톤(226)의 상하 방향 이동을 지장없이 원활하게 행할 수 있는 것이다.
상기의 제 3 실시예에서는, 플런저(225)와 로드(230) 및 펌프 피스톤(229)이 동기하여 상하 이동하는 것에 관해서 설명하였지만, 예를 들면 로드(230)를 스프링 등을 통해 지지판(231)에 설치함으로써, 로드(230)와 플런저(225)가 약간 상대 이동하도록 형성하여도 된다. 또한, 체크 밸브(233, 236내지 240)에 부여하는 설정 압력은, 가공 유닛(209)에 인가해야 하는 작동력을 감안하여 적당히 선정할 수 있다.
또한, 작동 피스톤(226) 및 로드(227)가 모두 솔리드형상인 것에 관해서 기술하였지만, 이들을 바닥이 있는 중공 원통형 또는 상방으로 개구부를 갖는 오목부를 갖는 형상으로 형성하고, 플런저(225)의 하단부가 상기의 중공부 또는 오목부에, 소정의 간극을 통해 진입 가능한 구성으로 하여도 된다. 이와 같이 구성함으로써, 작동 피스톤(226) 및 로드(227)의 스트로크를 크게 할 수 있다.
또한 작동유에 의한 유압 실린더의 예에 관해서 기술하였지만, 물 이외의 액체를 사용하여도 된다. 또한 기판(201) 및 지지판(203)이 수평면과 평행하게 배치되어, 양자를 연결하는 가이드 바(202)가 수직 방향에 설치된 소위 세로형인 것에 관해서 설명하였지만, 기판(201) 및 지지판(203)이 수직면과 평행하게, 및 가이드 바(202)가 수평 방향에 설치된, 소위 가로형인 것에 대하여도 적용이 가능하다.
다음에, 나사 축(207)과 너트부재(205)가 볼나사 결합인 것에 대하여 특히 유효하지만, 양자가 통상이 나사 결합인 것에 대하여도 적용 가능하다. 또한 볼나사 결합인 것도 포함하여, 다중 나사 또는 다조 나사로 하는 것도 당연히 가능하다. 또한, 나사 축(207)을 구동하는 서보 모터(206)는 나사축(207)과 동축적으로 직결하는 구성이 가장 일반적이지만, 기어, 타이밍 벨트 등의 전달 수단을 통해 동력을 전달하도록 구성하여도 된다.
또한, 슬라이더(204)의 이동용으로서 나사축(207)을 구동하는 것에 관해서 설명하였지만, 나사축(207)을 슬라이더(204)에 고정하고, 상기 나사축(207)과 나사 결합하는 너트부재(205)를 서보 모터(206)에 의해서 구동하여도 된다. 또한 슬라이더(204)의 구동 수단으로서는 크랭크 기구를 사용하여도 된다.
더욱이, 슬라이더(204)의 이동을 안내하는 가이드 바(202)는, 대형인 것 또는 강성이 요구되는 것에 관해서는 복수개로 하는 것이 바람직하지만, 1개인 것으로도 가능하며, 경우에 따라서는 원주형상 또는 쐐기 형상으로 형성하고, 그 측면을 따라서 슬라이더(204)가 활주 이동 또는 미끄럼 이동하는 구성으로 하여도 된다.
또한, 프레스 가공 장치는 단일로 사용되는 이외에, 복수대를 랜덤하게 배치하여, 예를 들면 길이가 긴형상의 피가공물에 대하여 순차 이송 가공하는 경우에도 당연히 적용 가능하다. 또한, 프레스 가공 장치는 판재에 대한 판금 가공 이외에, 복수개의 부품의 조립, 압입, 코킹 등의 가공에도 사용할 수 있다.
제 3 실시예의 구성에서는, 하기의 효과를 발휘할 수 있다.
(1) 가공 유닛에 필요한 가동형의 스트로크를 비교적 크게 할 수 있으며, 특히 작동력의 작은 범위를 비교적 빠른 속도로 이동시켜, 최종의 비교적 짧은 스트로크의 사이에서 큰 작동력을 얻을 수 있다.
(2) 가동부재의 초기 위치와 최종 위치 사이의 어떠한 위치에 있어서도, 작동 피스톤(226) 및 로드(227)가 하방으로부터 피가공체의 존재에 기인하여 하중을 받는 상태가 된 경우에, 소정의 큰 작동력을 얻을 수 있다.
(3) 장치를 작동시키기 위한 예를 들면 작동유가 상당히 소량으로 가능함과 함께, 유압 유닛 등의 고압 작동유를 공급할 필요가 없기 때문에, 소비 에너지가 상당히 적다.
본 발명은 이상 기술한 바와 같은 구성 및 작용이므로, 하기의 효과를 발휘할 수 있다.
(1) 프레스 가공 장치에 있어서의 예를 들면 가동형의 스트로크를 크게 할 수 있다.
(2) 그리고, 예를 들면 피가공체를 프레스하는 단계가 된 경우에는, 파스칼의 원리를 이용하여 충분히 큰 압력을 가하는 것이 가능해진다.
(3) 또한 제 3 실시예의 구성에서는, 작동 피스톤(226)에 결합되어 있는 로드(227)가 피가공체를 가압하는 단계가 될 때까지, 상기 로드(227)는 비교적 큰 속도로 진행하고, 가압하는 단계가 되었을 때에 자동적으로 가압하는 작동력을 크게 할 수 있다.

Claims (22)

  1. 작동 액체를 사용한 증압 장치(pressure booster)에 있어서,
    증압 장치가 제 1 실린더와 이 제 1 실린더의 것보다 큰 횡단면적을 갖는 제 2 실린더를 구비하며,
    상기 제 1 실린더와 제 2 실린더를 연통시켜 형성함과 함께,
    상기 제 1 실린더에 제 1 피스톤을 활주 이동가능하게 장착하고,
    상기 제 2 실린더에 제 2 피스톤을 활주 이동가능하게 장착되고,
    제 1 피스톤이 이동하는 제 1 스트로크 단계에서, 제 1 피스톤의 하류측면이 단위시간 내에 이동하는 동안에, 제 2 피스톤의 상류측면의 일부에 대하여만, 작동 액체를 통해 액압이 작용하도록, 제 1 피스톤의 상기 하류측면의 형상 및/또는 제 2 피스톤의 상기 상류측면의 형상을 구성하고,
    또한, 제 1 피스톤이 이동하는 제 2 스트로크 단계에서, 제 1 피스톤의 하류측면이 단위시간 내에 이동하는 동안에, 제 2 피스톤의 상류측면의 상기 제 2 실린더의 횡단면적에 대응하는 실질상 전체면에 대하여, 작동 액체를 통해 액압이 작용하도록 한 것을 특징으로 하는 증압 장치.
  2. 작동 액체를 사용한 증압 장치에 있어서,
    증압 장치가 제 1 실린더와 상기 제 1 실린더의 것보다 큰 횡단면적을 갖는 제 2 실린더를 구비하고,
    상기 제 1 실린더와 제 2 실린더를 연통시켜 형성함과 함께,
    상기 제 1 실린더에 제 1 피스톤을 활주 이동가능하게 장착하고,
    상기 제 2 실린더에 제 2 피스톤을 활주 이동가능하게 장착되어지고,
    제 1 피스톤이 이동하는 제 1 스트로크 단계에서, 제 2 피스톤의 상류측면이 단위시간 내에 이동함으로써 생기는 체적이 제 1 피스톤의 하류측면이 단위시간 내에 이동함으로써 생기는 체적보다도 크게 되도록, 상기 체적이 크게 되는 크기에 대응하여 제 2 피스톤의 상류측면의 공간 내에 작동 액체를 공급하도록 구성하고,
    또한, 제 1 피스톤이 이동하는 제 2 스트로크 단계에서, 제 1 피스톤의 하류측면이 단위시간 내에 이동함으로써 생기는 체적과 제 2 피스톤의 상류측면이 단위시간 내에 이동함으로써 생기는 체적이 실질적으로 동일하게 되도록, 제 1 피스톤의 하류측면이 접하는 공간과 제 2 피스톤의 상류측면이 접하는 공간을 연통시킨 뒤에 상기 양 공간 내의 작동 액체를 밀봉하도록 구성한 것을 특징으로 하는 증압 장치.
  3. 기판 상에 구동 수단에 의해서 구동되는 증압 장치를 구비한 프레스 가공 장치에 있어서,
    상기 증압 장치를 액압 실린더와, 상기 액압 실린더에 장착되며 또한 상기 액압 실린더의 축선방향으로 이동가능하게 형성된 플런저와, 바닥이 있는 중공 형상의 작동 피스톤으로 구성하고,
    상기 플런저의 일단을 상기 구동 수단과 접속하고,
    상기 작동 피스톤의 밑바닥 단부를 상기 액압 실린더의 단부로부터 돌출시킴과 함께, 상기 밑바닥 단부를 피가압체와 걸림 결합가능하게 형성하고,
    상기 작동 피스톤의 개구단의 중앙부에, 작동 피스톤의 스트로크보다 작은 축선 방향 길이를 갖는 돌출부를 설치하고, 상기 돌출부를 상기 액압 실린더 내면의 일부에 설치되어, 상기 축선 방향 길이와 실질적으로 동일의 축선 방향 길이로 형성된 활주 이동부와 간극없이 활주 이동가능하게 형성하고,
    상기 작동 피스톤의 중공부 내에 상기 플런저가 간극을 통해 진입가능하게 형성하고,
    상기 구동 수단의 상기 피가압체쪽으로의 이동에 의해 상기 플런저와 피스톤을 구동하고, 상기 플런저, 액압 실린더 내의 액체 및 작동 피스톤을 통해 상기 피가압체를 작동시키는 것을 특징으로 하는 프레스 가공 장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    피스톤의 구동 수단쪽의 단면에 돌출한 복수개의 관형상 로드를 액압 실린더의 단면으로부터 돌출시킴과 함께, 이들의 관형상 로드 내에 각각 구동 로드를 관형상 로드와 축선 방향으로 상대 이동가능하게 장착시키며, 또한 상기 구동 로드의 일단을 상기 구동 수단과 접속하여, 상기 구동 로드를 통해 상기 피스톤을 구동하도록 구성한 것을 특징으로 하는 프레스 가공 장치.
  5. 제 3 항에 있어서,
    피스톤과 작동 피스톤이 대향하는 내측 단면쪽의 액압 실린더의 각 공간과의 사이에, 전환 밸브, 압력 제어 밸브 및 체크 밸브를 각각 병렬로 장착시킴과 함께, 상기 피스톤 및 작동 피스톤의 외측 단면쪽의 액압 실린더의 각 공간을 액체 유통가능하게 형성하며, 또한 상기 작동 피스톤의 내측 단면쪽의 액압 실린더 공간과 상기 작동 피스톤의 중공부의 사이에 체크 밸브를 장착시킨 것을 특징으로 하는 프레스 가공 장치.
  6. 제 3 항에 있어서,
    피스톤이 장착되는 액압 실린더의 공간과 액체 탱크를 체크 밸브를 통해 접속한 것을 특징으로 하는 프레스 가공 장치.
  7. 제 3 항에 있어서,
    기판을 수평면과 평행하게, 또한 구동 수단의 구동부를 수직방향으로 이동가능하게 형성하는 것을 특징으로 하는 프레스 가공 장치.
  8. 제 3 항에 있어서,
    구동 수단을 서보 모터와 나사 짝을 포함하는 기구에 의해 구성한 것을 특징으로 하는 프레스 가공 장치.
  9. 제 3 항에 있어서,
    나사 짝을 볼나사로 구성한 것을 특징으로 하는 프레스 가공 장치.
  10. 제 3 항에 있어서,
    구동 수단의 구동부를 기판과 상기 기판의 상방에 설치된 가이드 바를 따라서 활주 이동하도록 형성한 것을 특징으로 하는 프레스 가공 장치.
  11. 증압 장치를 구비한 프레스 가공 장치에 있어서,
    증압 장치를 제 1 실린더와 상기 제 1 실린더의 것보다 큰 횡단면적을 갖는 제 2 실린더를 연통시켜 형성함과 함께,
    상기 제 1 실린더에 제 1 피스톤을 활주 이동가능하게 장착하고,
    제 2 실린더에 제 2 피스톤을 활주 이동가능하게 장착하고,
    상기 제 2 피스톤에 제 1 피스톤의 스트로크보다 작은 축선 방향 길이를 갖는 돌출부를 일체로 설치함과 함께, 상기 돌출부를 상기 제 1 실린더와 간극없이활주 이동가능하게 걸림 결합시키고,
    제 1 피스톤의 작동에 의해 제 1 실린더 및 제 2 실린더내의 작동 액체를 통해 제 2 피스톤에 제 1 피스톤의 것보다 큰 작동력을 작용시키는 것을 특징으로 하는 프레스 가공 장치.
  12. 제 11 항에 있어서,
    제 1 실린더 및 제 2 실린더의 외측 단부 사이를 전환 밸브 및 체크 밸브를통해 선택적으로 연통가능하게 형성한 것을 특징으로 하는 프레스 가공 장치.
  13. 제 11 항에 있어서,
    제 2 실린더의 제 1 실린더와의 연통부 근방과 액체 탱크와의 사이에 전환 밸브와 체크 밸브를 병렬로 장착한 것을 특징으로 하는 프레스 가공 장치.
  14. 제 11 항에 있어서,
    본체를 기판과, 상기 기판과 대향하여 설치되어 기판과 직교하는 방향으로 이동가능하게 형성된 슬라이더와, 상기 슬라이더를 구동하는 구동 수단에 의해 구성하고, 상기 기판과 상기 슬라이더와의 사이에, 증압 장치를 구비하며 또한 가동형과 고정형으로 이루어지는 가공 유닛을 착탈가능하게 설치한 프레스 가공 장치로서, 상기 증압 장치를 구성하는 제 1 피스톤과 제 2 피스톤을 각각 상기 슬라이더 및 가동형과 접속하고, 상기 슬라이더의 가공 유닛쪽으로의 이동에 의해 상기 증압 장치를 통해 가공 유닛을 작동시키는 것을 특징으로 하는 프레스 가공 장치.
  15. 제 11 항에 있어서,
    기판과 지지판을 수평면과 평행하게, 또한 슬라이더를 수직방향으로 이동가능하게 형성한 것을 특징으로 하는 프레스 가공 장치.
  16. 제 11 항에 있어서,
    구동 수단을 서보 모터와 나사 짝(screw pair)을 포함하는 기구에 의해서 구성한 것을 특징으로 하는 프레스 가공 장치.
  17. 제 11 항에 있어서,
    나사 짝을 볼나사로 구성한 것을 특징으로 하는 프레스 가공 장치.
  18. 제 11 항에 있어서,
    슬라이더를 기판과 지지판과의 사이에 설치한 가이드 바를 따라서 활주 이동하도록 형성한 것을 특징으로 하는 프레스 가공 장치.
  19. 증압 장치를 구비한 프레스 가공 장치에 있어서,
    증압 장치를 작동 실린더와, 펌프 실린더와, 상기 작동 실린더에 장착되며 또한 대향 배치된 플런저 및 작동 피스톤과, 상기 펌프 실린더에 장착된 펌프 피스톤으로 구성하고,
    상기 플런저의 일단과 상기 펌프 피스톤의 로드를 접속하고,
    상기 작동 피스톤의 로드를 피가압체와 걸림 결합가능하게 형성하고,
    상기 구동 수단의 상기 피가압체쪽으로의 이동에 의해 상기 플런저와 펌프 피스톤을 구동하고,
    작동 액체를 상기 작동 실린더내에 유통·저지가능하게 구성하고,
    상기 플런저, 작동 실린더 내의 액체 및 작동 피스톤을 통해 상기 피가압체를 작동시키는 것을 특징으로 하는 프레스 가공 장치.
  20. 제 19 항에 있어서,
    작동 실린더 및 펌프 실린더의 각각 로드쪽의 단부를 액체 유통가능하게 접속하고,
    작동 실린더 및 펌프 실린더의 각각 피스톤쪽의 단부를 병렬로 설치된 체크 밸브 및 전환 밸브를 통해 접속하고,
    작동 실린더의 피스톤쪽의 단부 및 펌프 실린더의 로드쪽의 단부 및 피스톤쪽의 단부와 어큐뮬레이터(accumulator)를 각각 독립한 체크 밸브를 통해 접속한 것을 특징으로 하는 프레스 가공 장치.
  21. 제 19 항에 있어서,
    구동 수단을 서보 모터와 나사 짝을 포함하는 기구에 의해서 구성한 것을 특징으로 하는 프레스 가공 장치.
  22. 제 19 항에 있어서,
    나사 짝을 볼나사로 구성한 것을 특징으로 하는 프레스 가공 장치.
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