KR20030032042A - 유압프레스의 제어장치 및 상기 제어장치의 작동방법 - Google Patents

유압프레스의 제어장치 및 상기 제어장치의 작동방법 Download PDF

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KR20030032042A
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마티아스 한
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래이스 부커 게엠베하
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Abstract

본 발명은 실린더라인(4), 저장용기 라인(5) 및 탱크라인(8)에 의하여 함께 연결되어진 압축실린더(1)), 저장용기(2), 밸브그룹(3), 압력매체 저장용기(7) 및 유압펌프(6)를 포함하는 유압프레스의 제어장치에 관한 것이다. 본 발명에 따르면, 압력변환기(9)는 밸브그룹(3)에 배열되어 있으며, 이 압력변환기는 압력증폭기 또는 압력감축기로서 작동할 수 있다. 상기한 제어장치의 특별한 작용방식은 밸브그룹(3)이 예비프레스밸브(11), 저압실-유출밸브(12), 저압실-유입밸브(13), 주프레스밸브(14), 폐쇄밸브(15), 압력방출밸브(16) 및 3-방향-밸브(17)를 포함하며, 이것은 특별한 제어순서에 의하여 작동되어 질 수 있는 것에 의하여 이루어진다. 상기한 발명은 유압프레스에 적용할 수 있으며, 특히 타일류와 같은 세라믹 부품들의 성형을 위한 프레스작업에 있어서 특히 유리하다.

Description

유압프레스의 제어장치 및 상기 제어장치의 작동방법{CONTROLLER FOR A HYDRAULIC PRESS AND METHOD FOR THE OPERATION THEREOF}
그러한 유압프레스들은 가공품을 성형하거나 재성형할 때 사용된다. 또한 절단공정에 대하여도 유압프레스가 사용된다. 유압프레스의 필요한 힘은 가공품에 의해 좌우된다. 세라믹공업에 그 프레스력 20,000KN 또는 그 이상에 달하는 프레스들이 사용된다. 이 경우에는, 경제적인 제작에 관하여 프레스 과정을 위한 행정시간은 가급적이면 짧아야한다. 분당 20 행정의 행정연속은 기준치로서 적용된다. 프레스력과 행정시간에 의하여, 유압프레스의 경우에 즉 펌프의 출력 및 이 펌프들을 구동하는 전기모터의 경우에 소비하고자 하는 에너지가 정해진다. 선행기술에 의한 유압프레스의 경우에는 역시 저장용기, 즉 압력매체 저장용기 또는 속도조정 휠이 사용된다.
청구항 제1항의 전제부에서 언급된 방식의 유압프레스는 DE-Al-43 20 213 로부터 공지되어 있다. 여기서 유압실린더의 이송궤도에는 압력매체저장용기가 존재하며, 이 저장용기는 프레스의 귀환 행정시에 실려지며, 그리고 구동을 위하여 프레스 공구의 이송시에 함께 가져와진다. 이로써 주구동시에는 에너지가 절감되어 질 수 있다.
JP-A-63 256 300으로부터는 다단계의 압력변환기를 가지고 작동되는 프레스가 공지되어 있다. 저압을 가지는 제 1 압력 과정 후에 유압유는 탱크속에로 방출된다. 이때, 고압을 가지는 제 2 의 프레스과정이 이루어진다. 그러므로 이경우에는 에너지 회수가 가능하지 않다.
US-A-5,852,933 및 DE-Al-44 36 666으로부터는 프레스를 위한 유압 구동 시스템이 공지되어 있다. 이것은 저압-및 고압-회로를 포함한다. 이것에는 3개의 유체정역학적 기계가 존재하며 이 중에서 2개는 기계적으로 연결되어 있다. 만족할만한 작동을 가능하게 하기 위하여는 상당한 비용과 관련되어 있는 것으로서, 상기한 기계들은 이들의 흡입 내지 이송용적들에서 조정가능하다. 여기서 기술된 시스템은 다만 프레스가 차동실린더 또는 동일통로실린더를 가질 때만 적용될 수 있다.
유압프레스의 구동장치의 조절의 경우에 2차 조절의 원칙을 적용하는 것이 공지되어 있다(DE-Al-43 08 344). 프레스공이의 여러가지 운동들은 압력넷트가 하나된 폐쇄된 순환로에서 작업되며 여기서 최대의 시스템압이 압력매체저장용기에 의하여 정해지는 그러한 방법으로 서로 결합되어진다.
DE-Al-43 08 344에 따르면 유압프레스의 조절의 경우에 역시 상기한 사실은 유압유가 절대적으로 압축가능하다는 역할을 한다. 이것은 압축의 경우에도 감압의 경우에도 프레스행정에서 만들어지며, 그리고 손실의 원천을 나타낸다. 또 선행기술에서는 역시 프레스의 기계적인 부품들은 그의 구조부품들의 탄성적인 변형에 의하여 에너지를 흡수하는 사실이 선행기술의 경우에 전혀 고려되지 않고 있다. 프레스의 닫힘과정에서 상기한 에너지는 소비되지 않으면 안된다. 열림과정시에 상기한 에너지는 회수된다.
본 발명은 청구항 제1항의 전제부에서 언급된 종류의 유압프레스, 청구항 제8항의 전제부에 따른 그것의 작동방법 그리고 청구항 제11항에 따르는 그것의 이용에 관한 것이다.
도 1 은 프레스작업 제어의 유압계통도이며,
도 2 내지 도 6 은 하나의 행정싸이클 내에 있는 개별적인 단계의 표현을 가지는 상기한 계통도이며,
도 7 은 프레스작업 제어의 실시 변형예의 계통도를 나타낸다.
본 발명은 유압프레스의 유압적 제어를, 에너지소요량의 합계에서 이 경우에 상승된 장치적인 비용이 필요로 하는 일이 없이 에너지소요량의 총계에서 감소되도록 그렇게 구성되어 있는 유압적인 프레스를 만드는 과제를 기초로 하고 있다. 이 제어장치는 이 경우에 역시 플런저 실린더를 가지는 프레스의 경우에 적용할 수 있다.
상기한 과제는 이 발명에 따라서 청구항 제1항 및 제7항에서 가장 잘 나타난다. 유리한 계속적인 형성은 종속항들로부터 나타난다. 이 발명의 실시예는 도면을 사용하여 더 자세히 설명한다.
도 1 에서 1은 유압매질을 위한 저장용기(reservoir; 2)가 소속되어 있는 프레스실린더를 의미한다. 도면부호(3)를 가지고는 다음에 언급되어진 열련의 밸브들을 포함하는 밸브그룹이 표시되어 있다. 실린더라인(4)을 거쳐서 유압매질은 압축실린더(1)와 밸브그룹(valve group; 3) 사이에서 이송된다.
밸브그룹(3)에로는 저장용기라인(5)이 접속되어 있다. 상기 저장 용기라인(5)내에로는 여기서는 표시되어 있지 않은 전동모터에 의하여 유압펌프(6)가 유압매질을 운반한다. 역시 밸브그룹(3)의 내부에서 지나고 있는 저장용기라인 (5)과는 압력매체저장용기(pressure medium reservoir; 7)가 연결되어 있다. 즉 역시 유압펌프(6)는 유압매질을 압축매체저장용기(7)내에로 이송할 위치에 있다. 유압펌프(6)와 저장용기라인(5) 사이의 라인구간에서는 유압펌프(6)가 가동하지 않는 때 유압펌프(6)를 압력매체저장용기(7)내에서 지배하고 있는 압력을 경감하기 위하여, 표시되지는 않은 첵크밸브가 배열되어 있을 수 있다.
밸브그룹(3)으로부터 탱크라인(8)이 저장용기(2)에 안내된다.이 발명에 따라서 밸브그룹(3)에는 이에 추가하여 압력변환기(9)가 접속되어 있으며, 이 압력변환기는 일반적인 발명사상에 의하면 한편으로는 압력증폭기로서, 다른 한편으로는 압력감축기로서 작용할 수 있다. 이에 더하여 상기 압력변환기(9)는 피스톤(9K)을 가지며, 이 피스톤은 실린더(9Z)의 내부에 슬라이드 할 수 있으며, 그리고 큰 유효횡단면을 가지는 저압실(9.1)을 작은 유효횡단면을 가지는 고압실(9.2)로부터 서로 분리한다. 더 작은 유효한 횡단면을 얻기 위하여 고압실(9.2)에는 피스톤(9K)과 연결된 피스톤로드(9S)가 존재한다. 압력과 체적류에 관한 작용비는 양 압력실(9.1 및 9.2)의 횡단면들에 의하여 정해진다. 저압실(9.1)에 대하여 상기 횡단면은
A9.1= 1/4 * d9Z 2* π
에 따라서 실린더(9Z)의 내경에 의하여 정해지며, 그리고 고압실(9.2)에 대하여는
A9.2= 1/4 * (d9Z-d9S)2* π
에 따라서 실린더(9Z)의 그리고 피스톤로드(9S)의 내경의 차에 의하여 정해진다. 이 경우에 A9.1은 저압실(9.1)의 유압적으로 유효한 횡단면이며, A9.2은 고압실(9.2)의 유효한 횡단면이고, d9Z는 실린더 9Z의 내경이며 그리고 d9S는 피스톤로드(9S)의 직경이다.
압력변환기(9)의 압력비 그리고 상응하게 역시 체적류들의 비는 즉 A9.1:A9.2에 의하여 정해지고 있다. 상기한 비 A9.1:A9.2는 예를 들면 2:1이다. 피스톤(9K)의 위치는 노정기록기(9W)에 의하여 기록된다.
저압실(9.1)은 밸브그룹(3)의 압력변환기-저압라인(10.1)과 연결되어 있다. 상기한 압력변환기-저압라인(10.1)의 곁에는 3개의 파일럿밸브들, 즉 그 제 2 접속부가 실린더라인(4)과 연결되어 있는 하나의 예비 프레스밸브(11)와, 그 제 2 접속부가 탱크라인(8)을 거쳐서 저장용기(2)와 연결되어 있는 하나의 저압실-출구 밸브(12)와 그리고 그 제 2 접속부가 저장용기라인(5)과 그리고 이와 함께 역시 압력매체저장용기(7)와 결합되어 있는 하나의 저압실-입구밸브(13)가 놓여있다.
고압실(9.2)은 밸브그룹(3)의 압력 변환기-고압라인(10.2)과 연결되어 있다. 상기한 압력변환기-고압라인(10.2) 측면에는 마찬가지로 밸브들, 즉 그 제 2 의 접속가 실린더라인(4)과 연결되어 있는 하나의 주프레스-밸브(14)와 그리고 그 제 2의 접속부가 저장용기 라인(5)과 그리고 이와 함께 역시 압력매체저장용기(7)와 연결되어 있는 하나의 폐쇄밸브(15)가 놓여있다. 압력방출 밸브(16)는 실린더 라인(4)과 탱크라인(8) 사이에 놓여있다. 그 밖에, 이 압력변환기-고압라인(10.2)에는 제 3의 밸브, 즉 전치되어진 첵크밸브(18)를 가지는 3-방향-밸브(3-way valve; 17)가 접합되어 있으며, 여기서 상기한 3-방향-밸브(17)는 다른 한편으로 저장용기 라인(5)과 그리고 이와 함께 역시 압력매체저장용기(7)와 그리고 이것의 또 다른 접속부를 가지고 탱크라인(8)과 그리고 따라서 저장용기(2)와 연결되어 있다. 첵크밸브(18)와 3-방향-밸브(17) 사이의 라인구간은 프레스라인으로 표시되며 그리고 관련부호(19)가 붙여져 있다. 상기 첵크밸브(18)는 기능적으로는 일종의 역류방지 밸브이다. 여러가지 밸브들(11,12, 13, 14, 15, 16 및 17)의 기능방식에 관하여는 이어서 도 2 내지 도 6 에 의해 상세히 보고되었다. 이 밸브들은 전기적으로 제어가능하며 그리고 제어장치(20)에 의하여 제어된다. 물론 제어장치(20)로부터 밸브들(11,12,13,14,15,16 및 17)까지 존재하는 연결라인은 명료성의 이유들로 인해 도면에는 기재되어 있지 않다.
유압공정도에는 다만 이 발명에 중요한 요소들과 그 이외에 또 하나의 프레스작업 안전-침하- 및 복귀 제어장치(21)가 표시되어 있는데, 이 제어장치는 프레스실린더(1)의 안전한 작동을 위하여 필수적이다. 그러나 이 발명에 관련해서는 중요하지 않다. 마찬가지로 실린더라인(4)에서 압력을 탐지하는 압력기록기(22)가 필수적이다.
명료성의 이유로 제어장치(20), 노정기록기(9W), 압력기록기(22), 프레스작업 안전-침하-및 복귀제어 장치(21) 및 프레스에서 안전에 중요한 기타의 요소들 사이의 전기적 연결도 역시 표시되진 않았다.
도 2 의 도움으로 다음에는 프레스 작동의 제 1 기, 즉 예비압력의 구성이 기술되어 있다.화살표로서 특징지워져 있는 것으로서, 프레스실린더(1)는 통상적인 방법으로 저장용기(2)로부터 유압매체로 채워진다. 이것에 의하여, 상부의 프레스공구는 하강되고 그리고 이와 함께 형태는 폐쇄되어진다. 동시에 피스톤(9K)은 그의 상부의 최종위치(A)의 근처에서 상부위치에 피스톤(9K)이 존재한다.
이제 3-방향-밸브(17)는 이것이 저장용기라인(5)의 접속부로부터 프레스라인 (19)의 접속부까지의 관류를 개방한다. 3-방향-밸브(17)의 제어는 도 2 에서 그의 전기적으로 작동된 구동장치가 흑색으로 채워져 있는 것에 의하여 마이크 되어 있다. 3-방향-밸브(17)의 상기한 개방에 의하여 이제 유압매체는 도 2 에서 화살표에 의하여 제시되어 있는 바와 같이 압력매체저장용기(7)로부터 전술한 3-방향-밸브 (17)를 거쳐서 프레스라인(19)을 통하며, 유압매체의 압력 때문에 강제적으로 열리는 첵크밸브(18)를 통하여 그리고 압력변환기-고압라인(10.2)을 통하여 압력변환기 (9)의 고압실(9.2)내로 유입한다. 동시에, 밸브의 전기적으로 구동된 구동장치가 흑색으로 채워지는것에 의하여 다시금 마킹되어 있는 것으로서 역시 예비프레스 밸브(11)가 제어된다. 이로서 이제는 유압매체는 저압실(9.1)로부터 압력변환기-저압라인(10.1)을 거쳐서, 예비프레스(11)와 그리고 실린더라인(4)을 통하여 프레스실린더(1)에로 유입한다. A9.2대 A9.1의 면적비 때문에 압력변환기(9)는 이제 압력감축기로서 작용하며, 여기서 유압매체의 양은 A9.2대 A9.1의 면적비에 상응하여 상승된다. 면적비 A9.2대 A9.1가 예를 들면 1:2에 달한다면, 압력변환기(9)에 의하여 압력은 비 1:2로 감축하며, 그러나 유압매체의 양은 비 1:2로 상승한다. 유압매체의 유입에 의하여 피스톤(9K)은 방향 B 에로 움직여진다.
또 3-방향-밸브(17)는 비례적으로 제어할 수 있는 밸브이며, 즉 3-방향-밸브(17)의 구동은 예를 들면, 비례 마그네트이며 그 결과로 압력은 프레스라인(9)에서, 압력변환기-고압라인(10.2)에서 그리고 역시 압력변환기-저압라인 (10.1)에서, 실린더라인(4)에서 그리고 프레스실린더(1)에서 제어가능하거나 내지 조절가능한 것을 주목할 수 있다.
압력기록기(22)에 의하여 탐지하는 것으로서 이것으로부터 제어장치(20)에 전달되며 그리고 제어장치(20)에 의하여 즉 확인되는 것으로서 원하여진 예비압력이 도달되면 상기 제어장치(20)는 3 방향 밸브(17)와 예비 프레스밸브(11)가 닫혀지도록 한다.
이어서 이제는 압력방출밸브(16)가 제어되며 그리고 이로서 열려진다. 이것에 의하여 압력해체가 프레스실린더(1)에서 그리고 실린더라인(4)에서 이루어지며, 이 압력해체는 압력기록기(22)에 의하여 탐지된다. 유압매질은 이로서 프레스실린더(1)와 실린더라인(4)으로부터 압력방출밸브(16)를 거쳐서 그리고 탱크라인(8)을통하여 저장용기(2)에 흐른다. 상기한 압력기록기(22)가 프레스실린더(1)와 실린더라인(4)이 압력이 없게 되는 것을 검출한다면 압력방출밸브(16)가 다시 닫혀진다.
예비압력의 구성의 또 다른 기(phase)를 접속하는 것은 유리할 수 있다. 이것은 전술한 방법으로 이제는 그러나 3-방향-밸브(17)의 상응하게 수정된 제어에 의하여 도달된 더 높은 예비압력을 가지고 행하여진다. 상기한 시기(phase)는, 표시되지 않은 상부의 공구가 마찬가지로 표시되지 않은 프레스 물체위에 놓여있는 동안에 진행한다. 그러나, 상부의 공구를 약간 들어올리는 것이 역시 유리할 수 있다.
예비압력의 내지 예비압력들의 구성을 위한 시기 후에는 노정기록기(9W)에 의하여 측정되는 것으로서 피스톤(9K)은 하부의 종단위치(B)의 근처의 한 위치에 있는 실린더(9Z)의 내부에 존재한다. 상기한 위치는 이어서 필요한 주프레스 압력을 생성할 수 있게 하기 위하여 필요하다.
이제 프레스조업의 다음 시기는 주프레스압의 구성이 뒤따른다. 이것은 도 3 및 도 4 에 의하여 다음에 기술된다. 도 3 에는 상기한 시기의 제 1 단계가 보여지고 있다. 이 도면에서는 이제 다시금 전기적인 구동장치의 흑색 마킹에 의하여 제어 밸브들이 표시되어 있으며, 그리고 유압매체의 흐름이 라인들의 곁에 화살표들로 제시되어 있다. 또 도 3 으로부터도 알 수 있는 바와 같이, 이제 폐쇄밸브(15)와 주프레스 밸브(14)가 제어되어 있다. 폐쇄밸브(15)와 주프레스 밸브(14)는 이때 개방되어 있다. 상기한 양 밸브들(14,15)은 유리하게 전기적으로 제어 가능한 개폐 밸브들이다. 역시 예비프레스 밸브(11), 저압실-유입밸브(13), 저압실-유출밸브(12) 및 압력방출 밸브(16)가 유리하게는 상기한 구조방식이다.
폐쇄밸브(15)와 주프레스-밸브(14)의 제어에 의하여 압력매체용기(7)로부터 저장용기라인(5)을 거치고, 폐쇄밸브(15) 그리고 주프레스-밸브(14)를 통하고 실린더라인(4)을 통하여 프레스실린더(1)에로의 흐름이 가능해진다. 프레스실린더(1)에는 이로서 예비선택이 가능하며 그러나 최대로 압력매체저장용기(7)내에서의 압력에 상응하는 압력이 구성된다.
도 4 에는 주프레스 압력의 구성의 시기의 제 2 단계가 도시된다. 이제는 전의 도면들의 경우에 밸브들(13,14)의 전기적인 구동장치들이 흑색으로 표시되어 있는 것에 의하여 마크되어 있는 것으로서, 저압실-유입밸브(13)와 주프레스 밸브(14)가 제어되어 있다. 즉, 개방되어 있다. 이것에 의하여 조절된 유압매체의 흐름은 다시금 라인들의 곁에 화살표들로 표시되어 있다. 이제 즉 유압매체는 압력매체저장용기(7)로부터 저장용기라인(5)과 개방된 저압실-유입밸브(13)를 통하여 그리고 압력변환기-저압라인(10.1)을 통하여 압력변환기(9)의 저압실(9.1)내로 유입한다. 압력매체저장용기(7)내에 지배하는 압력은 이것에 의하여 역시 저압실(9.1)에서도 발생한다. A9.2대 A9.1의 면적비의 결과로 고압실(9.2)에서는 동시에 즉, 1:2의 상술한 면적비 A9.2대 A9.1의 경우에는 압력매체저장용기(7)에서 압력보다 2배가 더 큰 높은 압력이 발생한다. 이제 역시 주프레스-밸브(14)가 열려져 있기 때문에 프레스실린더(1)에는 마찬가지로 높은 압력이 구성된다. 프레스작업의 상기한 시기의 종료의 경우에는 주어진 조건들 하에서 프레스실린더(1)에서의 압력은 압력매체 저장용기(7)내에서의 압력보다 2배만큼 그렇게 높다.
프레스실린더(1)내에서 상기한 압력의 구성은 압력기록기(22)에 의하여 추적된다. 원하여진 압력이 도달되자마자 저압실-유입밸브(13)와 주프레스-밸브(14)는 다시 닫혀진다. 상기한 압력구성은 압력매체저장용기(7)로부터 저압실(9.1)내에로 그리고 고압실(9.2)로부터 실린더라인(4)을 거쳐서 프레스실린더(1)에로의 유압매체의 흐름과 연결되어 있으며, 이로 인해 역시 피스톤(9K)은 A방향에로 밀려지는 것이 이해된다. 면적비 A9.2대 A9.1로 인하여 이 경우에 고압실(9.2)로부터 유출하는 유압매체의 양은 1:2의 면적비 A9.2대 A9.1의 면적비의 주어진 조건하에서는 압력매체저장용기(7)로부터 저압실(9.1)내에로 유입하는 유압매체의 양의 단지 반의 크기이다.
이제 프레스는 최대의 압력을 얻으며 프레스 작업을 실행한다. 상기 압력의 작용하에 프레스의 구조 부품들에서의 응력은 최대치에 있다. 이 구조부품들은 탄성적으로 변형되기 때문에 그래서 상기한 구조부품들 내에는 에너지가 축적된다. 또 다른 에너지 잠재력은 프레스 실린더(1)에서, 프레스라인(4)에서, 압력변환기-고압라인(10.2)에서 그리고 압력변환기(9)의 고압실(9.2)에서의 압축가능한 유압매체 체적들을 나타낸다.
그 후에 이제는 응력해제와 감압을 가지는 방출의 시기가 이루어진다. 이 시기(phase)는 3개의 단계들로 이루어지며, 이들 중에서 첫번째의 양자는 도 5 및 도 6에 표시되어 있다. 첫번째 단계는 도 5 에 표시되어 있다. 이제 주프레스밸브(14)와 폐쇄밸브(15)가 열려져 있으며, 그리고 이것은 전도들에 유사하게 밸브들(14,15)의 구동장치의 흑색의 마킹을 가지고 표시되어 있다. 이제 유압매체는 프레스실린더(1)로부터 압력매체저장용기(7)에로 유동하며 여기서 이것은 실린더라인(4)을, 주프레스-밸브(14)를, 폐쇄밸브(15)를 그리고 저장용기라인(5)을 거치는 노정을 취한다. 이 흐름은 이미 언급된 바와 같이 프레스실린더(1)에 있는 압력이 압력매체저장용기(7)에서보다 더 큰 것에 의하여 이루어진다. 첫번째 단계는 프레스실린더(1)에서 그리고 압력매체저장용기(7)에서의 압력들이 동일한 크기가 될 때까지 그렇게 오래 지속한다. 즉 이제는 그러나 역시, 압력매체저장용기(7)에서의 압력이 상승되면서, 프레스의 구조부품들에 저장된 에너지가 회수되는 것이다. 이것은 이 발명에 따르는 제어장치의 그리고 그의 작동방법의 결정적인 이점이다.
상기한 방출의 시기의 두번째 단계는 도 6 에 기재되어 있으며, 여기서는 다시금 제어된 밸브의 구동장치는 흑색으로 채워져서 표현되어 있으며 그리고 유압매체의 흐름은 라인의 곁에 화살표로 표시되어 있다. 상기한 두번째의 단계는 다음의 프레스 행정의 준비에 사용된다. 이를 위해서 압력변환기(9)는 종단위치 B의 방향에서 정해진 위치를 차지하지 않으면 안된다. 압력변환기(9)의 저압실(9.1)에 아직도 남아있는 용적은 이때 다음의 작업펄스에 대한 예비압력들이 상기한 용적을 가지고 실현되어 질 수 있다. 노정기록기(9W)를 가지고 이것이 그 경우인지 여부가 실험되어 질 수 있다. 이것이 그 경우가 아니라면 프레스실린더(1)내에, 실린더라인(4) 그리고 압력변환기-고압라인(10.2)에서 지배하는 잔여압력이 주프레스-밸브(14)와 저압실-유출밸브(12)의 개방에 의하여 압력변환기(9)의 피스톤(9K)을 원하는 위치로 가져오기 위해 이용된다. 상기한 원하여진 위치는 도 6 에 표시되어 있다. 이 경우에 역시 고압실(9.2)은 이미 다시 압력이 걸려있는 유압매체로 채워지며, 그 결과로 상기한 충진을 위하여 압력저장용기(7)로부터 전혀 유압매체를 끄집어낼 필요가 없다. 이것은 또 다른 에너지 절약을 의미한다. 피스톤(9K)의 운동시에 저압실(9.1)부터 나온 유압매체는 저압실-유출밸브(12)를 거쳐서 탱크라인(8)을 통하여 저장용기(2)내에 도달한다. 노정기록기(9W)에 의하여 검출되어지는 바와 같이 피스톤(9K)이 원하여진 위치에 도달하면 저압실-유출밸브(12)와 주프레스-밸브 (14)는 다시 닫혀진다.
다음에 세번째 단계에서 이제 압력방출밸브(16)가 열려지는 것에 의하여 이루어지는 것으로서 프레스실린더(1)내의 그리고 실린더라인(4)내에 있는 잔여압력은 완전히 더욱 소멸된다. 이 경우에 잔여압력의 작용하에 유압매체는 프레스실린더(1)로부터 실린더라인(4)과, 압력방출밸브(16)와 그리고 탱크라인(8)을 통하여 저장용기(Z)내에로 흐른다. 이 흐름은 프레스실린더(1)에서 잔여 압력이 완전히 소멸되자마자 중단한다. 이때에 압력방출밸브(16)는 다시 닫혀진다.
그러나 동시에 고압실(9.2)과 그리고 압력변환기-고압실라인(10.2)에서의 압력은 유지된다. 다시금 에너지절약을 가져오는 것으로서 상기한 압력은 다음의 프레스행정의 경우에 이용되어 질 수 있는데 왜냐하면 이 압력이 새로이 구성되어 질 필요가 없기 때문이다.
도 7 에는 이 발명에 따른 프레스제어장치의 변형이 도시된다. 도 1 의 예에대비하여 유일한 변형은 압력변환기(9')가 도 1 내지 도 6에 의한 압력변환기(9)와는 다른 구조방식을 가진다는 것에 있다. 압력변환기(9')는 대체로 제 1 펌프(23)로 되어 있으며, 이 펌프의 축(24)은 제 2 펌프(25)와 고정이 되게 연결되어 있으며, 그 결과로 이 축(24)은 양 펌프들(23, 25)에 공통적이다. 상기 제 1 펌프(23)는 한편으로는 압력변환기-저압라인(10.1)과 결합되어 있으며 여기서 펌프(23)의 상기한 측면은 저압실(9.1)로서 작용하며, 이 제 1 펌프(23)는 다른 한편으로는 탱크(26)와 결합되어 있다. 제 2 펌프(25)는 한편으로는 압력변환기-고압라인(10.2)과 결합되어 있으며 여기서 펌프(25)의 상기한 측면은 고압실(9.2)로서 작용하며 그리고 이 제 2 펌프는 마찬가지로 다른 한편으로는 탱크(26)와 결합되어 있다. 이 양 펌프들(23,25)은 모터에 의하여 구동되지 않고, 그때 그때마다 펌프와 유압모터의 유니트로써 고정적인 결합에 의하여 작동한다.
도 7에서 펌프들(23,25)의 상이한 크기에 의하여 상징적으로 표현되어 있는 것으로서, 압력변환기로서 양 펌프들(23,25)의 상기한 결합은 비 이송용적, 즉 회전수당 용적이 상이하다는 것에 의하여 효능이 있다. 즉 예를 들면 상기한 비율은 2:1이다. 이것은 역시 상기한 효능있는 면들에 양 펌프들(23,25)에 의한 유압매체의 이송은 제 1 실시예에 따르는 면적 A9.1대 A9.2에 상응하는 것에 의하여 성취된다. 상응하게 압력변환기(9')는 도 2 내지 도 6에서 표시되고 그리고 상기한 도면들에 의해 기술된, 프레스작업의 상이한 시기들의 동안에 압력변환기(9)와 아주 정확하게 같이 거동한다. 프레스작업의 전에 언급한 제 1 시기 동안에 예를 들면 압력변환기(9')는 압력감축기로서 작용하며, 여기서 제 2 펌프(25)는 유압모터로서 작업하며, 제 1 펌프(23)를 구동한다. 압력증폭기로서 작용의 경우에 제 1 펌프(23)는 제 2 펌프(25)를 구동하는 유압모터로서 작용한다. 프레스펄스의 개별적인 시기들 및 그 단계들은 전술한 것들에 해당한다.
이 경우에는 제어공정을 간단화 하는 것으로서 노정기록기(9W)가 필요하지가 않으며 그리고 압력변환기(9')가 다음의 프레스펄스의 준비를 위하여 일정한 위치를 차지할 필요가 없는 것이 역시 유리하다.
본 발명에 따르는 제어장치의 대단히 간단한 구조에도 불구하고 상기한 것을 가지고 개별적인 프레스단계의 에너지가 회수되게 된다. 그래서 전술한 바와 같이 프레스에서, 프레스물품에서 그리고 압축가능한 유압유에서 탄성적으로 저장된 에너지가 회수된다. 이 경우에 제어장치는 움직일 수 있는 펌프와 같은 고가의 구조요소를 가지지 않고도 가능하게 된다.
이 발명에 따르는 제어장치에 의하여는 공지된 선행기술에 비하여 현저한 에너지 절약을 얻을 수 있는 것이 연구에 의하여 확인되었다. 상기한 에너지 절감은 전체로서 40% 가량 가능하다.
본 발명은 근본적으로 여러가지 적용분야에 대한 여러가지 구조방식의 유압프레스의 경우에 큰 이점을 가지고 이용될 수 있다. 이 경우에 프레스는 차동실린더, 동일통로 실린더 또는 역시 플런저 실린더로 설치될 수 있다. 특히 이 발명에 따르는 제어장치가 타일과 같은 세라믹 부품들의 성형을 위한 프레스작업의 경우에 이용된다면 이것은 특히 유리하다.
전술한 구성과 그리고 동시에 기술된 작용방식을 사용하여 이 장치의 구조도 작동방식, 즉 제어공정도 이 발명의 대상임을 밝힌다.
본 발명은 유압프레스의 제어장치 및 상기 제어장치의 작동방법에 이용될 수 있다.

Claims (11)

  1. 프레스실린더(1), 저장용기(2), 밸브그룹(3), 압축매체저장용기(7) 및 유압펌프(6)를 가지며, 여기서 프레스실린더(1), 저장용기(2), 밸브그룹(3), 압축매체 저장용기(7) 및 유압펌프(6)는 실린더라인(4), 저장용기라인(5) 및 탱크라인(8)에 의하여 서로 사이에 연결되어 있는 유압프레스용 제어장치에 있어서,
    밸브그룹(3)에는 압력 변환기(9,9')가 속하여 있으며, 이 압력변환기는 압력증폭기로서 그리고 압력감축기로서 작동할 수 있는 것을 특징으로 하는 제어장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 압력변환기(9)는 실린더(9Z)에서 이동할 수 있는 피스톤(9K)과 그리고 이 피스톤(9K)과 고정이 되게 결합되어 있는 피스톤로드(9S)로 되어 있으며, 여기서 압력변환기(9)는 저압실(9.1)과 고압실(9.2)을 가지며, 이들은 피스톤(9K)에 의하여 서로로부터 분리되어 있으며, 그리고 이 저압실(9.1)은 횡단면 A9.2를 가지는 고압실(9.2)보다 더 큰 횡단면A9.1을 가지는 것을 특징으로 하는 제어장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    압력변환기(9')는 더 큰 비 이송체적을 가지는 하나의 제 1 펌프(23)와 그리고 더 작은 비 이송체적을 가지는 하나의 제 2 펌프(25)로부터 되어있고, 이들은축(24)에 의하여 고정되게 결합되어 있으며, 여기서 제 1 펌프(23)의 그 하나의 측면은 저압실(9.1)로서 작용하며 그리고 제 2 펌프(25)의 그 하나의 측면은 고압실(9.2)로서 작용하는 것을 특징으로 하는 제어장치.
  4. 제 2 항 또는 제 3 항에 있어서,
    저압실(9.1)은 압력변환기-저압실(10.1)을 거쳐서 밸브그룹(3)에 접속되어 있으며 그리고 상기한 압력변환기-저압라인(10.1)은
    - 예비프레스(11)의 제 2 의 접속부가 실린더라인(4)면에 접하여 놓여있는 그러한 예비프레스밸브(11)와,
    - 저압실-유입밸브(13)의 제 2 접속부가 저장용기(5)면에 접하여 놓여있는 그러한 저압실-유입밸브(13)와, 그리고
    - 저압실-유출밸브(12)의 제 2 접속부가 탱크라인(8)면에 접하여 놓여있는 그러한 저압실-유출밸브(12)와 연결되어 있으며, 그리고 상기한 고압실(9.2)은 압력변환기-고압라인(10.2)을 거쳐서 밸브그룹(3)에 연결되어 있으며 그리고 상기한 압력변환기-고압라인(10.2)은
    - 주프레스-밸브(14)의 제 2 접속부가 실린더라인(4)에 접하여 놓여있는 그러한 주프레스-밸브(14)와
    - 폐쇄 밸브(15)의 제 2 접속부가 저장라인(5)에 접하여 놓여 있는 그러한 폐쇄밸브(15)를 가지고 연결되어 있고, 그리고
    - 첵크밸브(18)와 그리고 프레스라인(19)을 거쳐서, 3-방향-밸브의 제 2 접속부가 저장용기 라인(5)에 접하여 놓여있고 그리고 그의 제 3 접속부가 탱크라인 (8)에 접하여 놓여있는 그러한 3-방향-밸브(17)와 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 제어장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    3-방향-밸브(17)는 비례적으로 제어할 수 있는 것을 특징으로 하는 제어장치.
  6. 제 4 항 또는 제 5 항에 있어서,
    실린더라인(4)과 탱크라인(8) 사이에는 압력방출 밸브(16)가 배열되어 있는 것을 특징으로 하는 제어장치.
  7. 제 6 항에 있어서,
    예비프레스 밸브(11), 저압실-유입밸브(13), 저압실-유출밸브(12), 주프레스-밸브(14), 폐쇄밸브(15) 및 압력방출밸브(16)는 전기적으로 제어가능한 개-폐-밸브들인 것을 특징으로 하는 제어장치.
  8. 프레스실린더(1), 저장용기(2), 밸브그룹(3), 압력매체저장용기(7) 그리고 유압펌프(6)를 가지며, 여기서 프레스실린더(1), 저장용기(2), 밸브그룹(3), 압력매체저장용기(7) 및 유압펌프(6)는 실린더라인(4), 저장용기라인(5), 그리고 탱크라인(8)에 의하여 서로 사이에 연결되어 있는 유압프레스의 제어방법에 있어서,
    밸브그룹(3)에 소속된 압력변환기(9,9')는 압력증폭기로서 그리고 압력감축기로서 작동할 수 있는 것을 특징으로 하는 제어방법.
  9. 제 8 항에 있어서,
    밸브그룹(3)에는 청구항 제 3 항 및 제 5 항에 따라서 배열된 밸브들은
    - 제 1 방법 단계에서 3-방향-밸브(17)의 그리고 예비밸브(11)의 제어에 의하여 압력변환기(9,9')가 압력변환기로서 작용하며 그리고 프레스실린더(1)에는 예비압력이 구성되며,
    - 또 다른 단계에서 폐쇄밸브(15)의 그리고 주프레스-밸브(14)의 제어에 의하여 프레스실린더(1)에서는, 미리선택가능하며 그리고 최대로 압력매체 저장용기(7) 내의 압력에 상응하는 압력이 구성되며,
    - 이것에 이어서 또 다른 방법단계에서는 주프레스-밸브(14)의 그리고 저압실-유입밸브(13)의 제어에 의하여 압력변환기(9;9')는 압력변환기로서 작용하며 그리고 프레스실린더(1)에는 압력매체 저장용기(7)내의 압력보다 더 높은 압력이 구성되며,
    - 이것에 이어지는 또 다른 방법단계는 주프레스-밸브(14)의 그리고 폐쇄밸브(15)의 제어에 의하여, 압력매체 저장용기(7)내에서의 압력과 같은 높이까지, 프레스실린더(1)에서 지배되는 압력이 구성되며,
    - 주어진 경우에는 이것에 이어지는 또 다른 방법단계에서 주프레스-밸브(14)의 그리고 저압실-유출밸브(12)의 제어에 의하여 압력변환기(9)의 피스톤(9K)은 다음의 프레스 행정을 위하여 원하여진 위치로 오며, 그리고
    - 끝으로 압력방출밸브(16)의 제어에 의해 프레스실린더(1)내에 잔여압력이 해소되는 그러한 방법으로 작동 되는 것을 특징으로 하는 방법.
  10. 제 9 항에 있어서는,
    제 1 방법단계에 접속하여 상기한 제 1 방법단계가 반복되고, 여기서 3-방향-밸브의 수정된 제어에 의하여 더 높은 예비압력이 구성되는 것을 특징으로 하는 방법.
  11. 제 1 항 내지 제 7 항에 의한 그리고 타일과 같은 세라믹 타일의 형성을 위한 프레스의 경우에 제 8 항 내지 제 10 항에 의한 방법에 따르는 제어장치의 이용.
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