KR20080011609A - Punch press system - Google Patents

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Abstract

A punch press system is provided to increase endurance of a press and to decrease noise generated during manufacturing processes through active control using a piezoelectric sensor and an MR fluid cylinder. A punch press system comprises a female punch(1), a blank holder(5), a cope(7), a slider(9), a piezo balance block(60), and an electromagnetic actuator(50). The blank holders are installed on a bolster via a plurality of cushion units, out of the female punch. The cope is located at the slider which is positioned over the female punch. The cushion units are MR (Magneto-Rheological) fluid cylinders(3). The piezo balance block is located between the cope and the blank holder to detect holding force between the cope and the blank holder. The electromagnetic actuator outputs electromagnetic signals for each MR fluid cylinder by receiving control signals from a controller. The piezo balance block includes an upper block(61), a lower block(63), and a piezoelectric sensor(65). The upper block is installed at the bottom of a die face of the cope. The lower block is installed to the top of the die face of the blank holder. The piezoelectric sensor is installed at the lower block, facing the upper block.

Description

펀치 프레스 장치{PUNCH PRESS SYSTEM} Punch Press Device {PUNCH PRESS SYSTEM}

도 1은 일반적인 펀치 프레스 장치의 단계별 작동 상태도이다. 1 is a step-by-step operating state diagram of a typical punch press device.

도 2와 도 3은 종래 기술의 문제점을 설명하기 위한 펀치 프레스 장치의 측면 구성도이다. 2 and 3 are side configuration diagrams of a punch press device for explaining the problems of the prior art.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 펀치 프레스 장치의 측면 구성도이다.4 is a side configuration diagram of a punch press device according to an embodiment of the present invention.

본 발명은 펀치 프레스 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 프레스의 편심에 의한 성형성의 산포를 해결하기 위해, 압전센서를 입력으로 하고 MR 유체 실린더의 홀딩 압력을 출력으로 하는 능동 제어를 이용하여, 성형성의 산포를 막고 기계적 노이즈에 대응하며, 성형가능 범위를 확대시킬 수 있도록 하는 펀치 프레스 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a punch press apparatus, and more particularly, in order to solve the spread of formability due to the eccentricity of the press, molding using an active control that takes a piezoelectric sensor as an input and outputs a holding pressure of an MR fluid cylinder. The present invention relates to a punch press device that prevents the spread of sex, copes with mechanical noise, and expands the moldable range.

일반적으로 자동차 메이커에서 한 대의 자동차를 생산하기까지는 1000 내지 1500파트(PART)의 패널부품을 수 차례의 가공, 생산, 조립공정을 통하여 이루어진다.In general, a car maker produces a single car through panel processing of 1000 to 1500 parts (PART) through several processes, production, and assembly processes.

특히, 차체는 자동차 제조과정의 첫 단계로서, 여러 종류의 프레스 장치를 통하여 제품패널을 생산한 후, 차체공장에서 제품패널의 각 부분이 조립되어 화이트 보디(B.I.W) 상태의 차체를 이루게 되는 것이다. In particular, the body is the first step in the automobile manufacturing process, after producing the product panel through a variety of press devices, each part of the product panel is assembled in the body factory to form a body of the white body (B.I.W) state.

이와 같이 소재패널을 제품패널로 성형하기 위해서는 드로우 성형공정, 트리밍 및 피어싱 성형공정, 컷팅 및 피어싱 성형공정 그리고 플랜징 및 피어싱 성형공정으로 이루어지는 평균 4공정의 프레스 성형공정을 거치게 되는데, 상기 드로우 성공형정은 제품 데이터대로 소재를 소성 가공하는 공정으로 패널부품의 품질을 90%이상 결정하는 주요공정이다. As such, the material panel is formed into a product panel through an average of four press molding processes including a draw molding process, trimming and piercing molding process, cutting and piercing molding process, and flanging and piercing molding process. Is the process of plasticizing the material according to the product data and is the main process to determine the quality of panel parts more than 90%.

이러한 드로우 성형공정에 적용되는 일반적인 프레스 장치는, 도 1에서 도시한 바와 같이, 제품패널의 하단면 형상을 갖는 하형펀치(101)가 하부의 볼스터(103)에 장착되고, 이 하형펀치(101)의 외측으로는 상기 볼스트(103)에 가스 스프링(105)을 통하여 블랭크 홀더(107)가 장착된다. In the general press apparatus applied to the draw molding process, as shown in FIG. 1, a lower die punch 101 having a bottom surface shape of a product panel is mounted on a lower bolster 103, and the lower die punch 101 is used. Outside of the blank holder 107 is mounted to the bolster 103 via a gas spring 105.

그리고 상기 하형펀치(101)의 상부에서 제품패널의 상단면 형상을 갖는 상형(111)이 상부의 슬라이더(109)에 장착되어 상기 하형펀치(101)와의 사이에 투입되는 패널(100)을 상기 블랭크 홀더(107)에 걸친 상태에서 상부에서 가압하여 제품패널을 성형 가공하게 된다.In addition, the upper mold 111 having the upper surface shape of the product panel at the upper portion of the lower die punch 101 is mounted on the slider 109 of the upper portion, and the panel 100 inserted between the lower die punch 101 and the blank. It presses on the upper part in the state spanning the holder 107, and forms a product panel.

즉, 도 1의 S1단계에서와 같이, 먼저 상기 상형(111)과 블랭크 홀더(107)는 상승된 상태로, 이 상형(111)과 상기 하형펀치(101) 사이에 패널(100)이 투입되면, 도 1의 S2단계에서와 같이, 상기 상형(111)은 하강 작동하여 상형(111)의 다이 페이스면과 블랭크 홀더(107)의 다이 페이스면에 의해 패널(100)은 그 외측단이 홀딩된다. That is, as in step S1 of FIG. 1, first, when the upper mold 111 and the blank holder 107 are raised, the panel 100 is inserted between the upper mold 111 and the lower punch 101. 1, the upper mold 111 is lowered and the outer end of the panel 100 is held by the die face surface of the upper mold 111 and the die face surface of the blank holder 107. .

이러한 상태에서, 도 1의 S3단계에서와 같이, 상기 상형(111)과 블랭크 홀더(107)는 함께, 하강 작동을 하여 상형(111)과 블랭크 홀더(107)의 각 다이 페이스면에 홀딩된 패널(100)이 성형부 내측으로 조금씩 유입되면서, 제품의 형상을 따라 성형되며, 상형(111)이 하형펀치(101)와 완전하게 매칭되어 제품패널로 가압 성형후, 도 1의 S4단계에서와 같이, 취출된다.In this state, as in step S3 of FIG. 1, the upper mold 111 and the blank holder 107 together are lowered to hold the panels held on the die face surfaces of the upper mold 111 and the blank holder 107. As the 100 is introduced into the molding part little by little, it is molded along the shape of the product, and the upper mold 111 is completely matched with the lower mold punch 101 and press-molded into the product panel, as in step S4 of FIG. 1. Is taken out.

여기서, 상기 상형(111)과 블랭크 홀더(107)의 각 다이 페이스면은 소재패널(100)과 가장 먼저 접촉하는 부분으로, 이는 성형시 발생되는 소재유입의 상태를 제어하는 부분으로 성형성에 절대적인 영향을 미치는 부분이다.Here, each die face surface of the upper mold 111 and the blank holder 107 is the first contact with the material panel 100, which is a part that controls the state of the material inflow generated during molding, the absolute impact on the formability That's part of it.

즉, 우수하고 안정된 성형품질을 위해서는 소재패널의 외측단을 적절하게 홀딩할 수 있도록 다이 페이스면의 압력이 일정해야 하는데, 프레스 장치에서 불가피하게 일어나는 편심으로 블랭크 홀딩 상태의 불균형적인 결과가 야기됨에 따라, 도 2의 P1부분 및 P2부분과 같이, 희망하지 않는 소재유입조건이 발생되어 원하는 성형 조건을 맞추는 것이 불가능하게 되는 문제점이 있다. That is, for excellent and stable molding quality, the pressure on the die face must be constant so that the outer end of the material panel can be properly held. As a result of the unbalance inevitably occurring in the press apparatus, an unbalanced result of the blank holding state is caused. As in the P1 and P2 portions of FIG. 2, an undesired material inflow condition is generated, which makes it impossible to meet a desired molding condition.

이러한 문제점을 해결하기 위해 종래에는, 도 3에서와 같이, 다이 페이스면의 외각에 수개의 밸런스 블럭을 설치한 상태로 트라이 아웃(TRY-OUT)을 실시하고, 그 결과에 따라 소재유입이 일어나지 않는 부위(P1부분)의 밸런스 블록 아래에 약간의 변위를 제공할 수 있는 심을 대어 문제를 해결하였다. In order to solve such a problem, conventionally, as shown in FIG. 3, a TRY-OUT is performed with several balance blocks installed on the outer surface of the die face, and material inflow does not occur according to the result. The problem was solved by placing a shim under the balance block of the site (part P1) that could provide some displacement.

이와 같은 문제 해결 방법은 수차례의 트라이 아웃(TRY-OUT)을 통해 이루어져 공수가 과다 투입되고, 더욱이 생산 프레스를 바꿀 때마다 다시 밸런스를 조절해야 하는 어려움이 있으며, 심지어 같은 프레스에서 장기간 생산시 발생하는 프레 스 장비의 편심 산포에 의해 생산 중, 패널의 품질에 문제를 야기시켜 생산을 중단시키는 치명적인 결과를 야기할 수 있다.The solution to this problem is through a number of TRY-OUTs, which leads to over-injection, and the difficulty of rebalancing each time the production press is changed, even during long-term production on the same press. Eccentric dispersion of press equipment can cause serious problems in production during production, which can cause problems with the quality of the panels.

따라서 본 발명은 앞에서 언급한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 발명된 것으로서, 본 발명의 목적은 프레스의 편심에 의한 성형성의 산포를 해결하기 위해, 압전센서를 입력으로 하고 MR 유체 실린더의 홀딩 압력을 출력으로 하는 능동 제어를 이용하여, 성형성의 산포를 막고 기계적 노이즈에 대응하며, 성형가능 범위를 확대시킬 수 있도록 하는 펀치 프레스 장치를 제공하는 것이다.Therefore, the present invention has been invented to solve the above-mentioned problems, an object of the present invention is to input the piezoelectric sensor and output the holding pressure of the MR fluid cylinder in order to solve the dispersion of formability due to the eccentricity of the press It is to provide a punch press device that can prevent the spread of formability, cope with mechanical noise, and expand the moldable range by using active control.

상기한 바와 같은 목적을 실현하기 위하여 본 발명에 따른 펀치 프레스 장치는 하형펀치와, 상기 하형펀치의 외측으로 볼스터 상에 다수개의 쿠션수단을 통하여 장착되는 블랭크 홀더, 상기 하형펀치의 상부에서 상형이 상부의 슬라이더에 장착되어 하형펀치와의 사이에 투입되는 패널을 가압하여 제품패널을 성형하는 펀치 프레스 장치에 있어서, In order to achieve the above object, the punch press apparatus according to the present invention has a lower mold punch, a blank holder mounted through a plurality of cushioning means on the bolster to the outside of the lower mold punch, and an upper mold upper portion at the upper portion of the lower mold punch. In the punch press device is mounted to the slider of the punch press device for forming a product panel by pressing the panel to be injected between the lower die punch,

상기 쿠션수단은 입력되는 전자기신호에 따라 쿠션력을 가변하는 MR 유체 실린더로 이루어지며, 상기 상형과 블랭크 홀더의 각 다이 페이스면의 외측으로 상형과 블랭크 홀더 사이에 구성되어 상형과 블랭크 홀더 사이의 홀딩력을 검출하여 그 신호를 제어기로 출력하는 압전 밸런스 블록; 상기 제어기로부터 입력되는 제어신호에 따라 상기 각각의 MR 유체 실린더에 해당 전자기신호를 출력하는 전자기 엑츄에이터로 이루어지는 것을 특징으로 한다.The cushioning means is composed of an MR fluid cylinder that varies the cushioning force according to the electromagnetic signal input, and is formed between the upper die and the blank holder outside the die face of the upper die and the blank holder, the holding force between the upper die and the blank holder A piezoelectric balance block which detects the signal and outputs the signal to the controller; And an electromagnetic actuator for outputting a corresponding electromagnetic signal to each of the MR fluid cylinders according to a control signal input from the controller.

상기 MR 유체 실린더는 그 작동유로 자기점성유체를 사용하는 것을 특징으로 한다.The MR fluid cylinder is characterized by using a magnetic viscous fluid as its working oil.

상기 압전 밸런스 블록은 상기 상형의 다이 패이스면 외측 하면에 장착되는 상부 블록; 상기 블랭크 홀더의 다이 페이스면 외측 상면에 장착되는 하부 블록; 상기 상부 블록에 대응하여 상기 하부 블록 상에 장착되는 압전센서로 이루어지는 것을 특징으로 한다.The piezoelectric balance block may include an upper block mounted on an outer lower surface of the die face of the upper die; A lower block mounted to an outer top surface of the die face surface of the blank holder; And a piezoelectric sensor mounted on the lower block corresponding to the upper block.

이하, 본 발명의 바람직한 구성 및 작용을 첨부한 도면에 의거하여 보다 상세하게 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, the preferred configuration and operation of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 펀치 프레스 장치의 측면 구성도이다. 4 is a side configuration diagram of a punch press device according to an embodiment of the present invention.

먼저, 본 발명에 따른 펀치 프레스 장치의 전체적인 구성을 살펴보면, 제품패널의 하단면 형상을 갖는 하형펀치(1)가 구비되고, 상기 하형펀치(1)의 외측으로는 다수개의 쿠션수단을 통하여 블랭크 홀더(5)가 장착된다.First, looking at the overall configuration of the punch press apparatus according to the present invention, the lower die punch (1) having a lower surface shape of the product panel is provided, the outer side of the lower die punch (1) through a plurality of cushion means blank holder (5) is mounted.

여기서, 본 발명의 실시예에 따른 쿠션수단은 입력되는 전자기신호에 따라 쿠션력을 가변하도록 그 작동유를 자기점성유체를 사용하는 MR 유체 실린더(3)로 이루어진다.Here, the cushion means according to the embodiment of the present invention is composed of the MR fluid cylinder (3) using the magnetic fluid to the hydraulic fluid to vary the cushion force in accordance with the input electromagnetic signal.

그리고 상기 하형펀치(1)의 상부에서 제품패널의 상단면 형상을 갖는 상형(7)이 상부의 슬라이더(9)에 장착되어 상기 하형펀치(1)와의 사이에 투입되는 패널(10)을 상기 블랭크 홀더(5)에 걸친 상태에서 상부에서 가압하여 제품패널을 성형 가공하도록 이루어진다. In addition, the upper mold 7 having the upper surface shape of the product panel at the upper portion of the lower die punch 1 is mounted on the slider 9 at the upper portion of the panel 10 to be inserted between the lower die punch 1 and the blank. It presses on the upper part in the state spanning the holder 5, and shape | molds a product panel.

여기서, 상기 상형(7)과 블랭크 홀더(5)의 각 다이 페이스면(20)(30)의 외측 으로 상형(7)과 블랭크 홀더(5) 사이에 구성되어 상형(7)과 블랭크 홀더(5) 사이의 홀딩력을 검출하여 그 신호를 제어기(40)로 출력하는 압전 밸런스 블록(60)이 구성된다. Here, the upper die 7 and the blank holder 5 are configured between the upper die 7 and the blank holder 5 on the outside of each die face surface 20, 30 of the upper die 7 and the blank holder 5. Piezoelectric balance block 60 is configured to detect the holding force between the < RTI ID = 0.0 >

즉, 상기 압전 밸런스 블록(60)은 상기 상형(7)의 다이 패이스면(20) 외측 하면에 상부 블록(61)이 장착되고, 상기 블랭크 홀더(5)의 다이 페이스면(30) 외측 상면에는 하부 블록(63)이 장착된다.That is, the piezoelectric balance block 60 has an upper block 61 mounted on an outer lower surface of the die face surface 20 of the upper die 7, and an outer upper surface of the die face surface 30 of the blank holder 5. The lower block 63 is mounted.

또한, 상기 상부 블록(61)에 대응하여 상기 하부 블록(63) 상에는 압전센서(65)가 장착된다. In addition, a piezoelectric sensor 65 is mounted on the lower block 63 corresponding to the upper block 61.

그리고 상기 제어기(40)로부터 입력되는 제어신호에 따라 상기 각각의 MR 유체 실린더(3)에는 해당 전자기신호를 출력하는 전자기 엑츄에이터(50)가 연결된다. In addition, an electromagnetic actuator 50 for outputting an electromagnetic signal is connected to each MR fluid cylinder 3 according to a control signal input from the controller 40.

따라서 상기한 바와 같은 구성을 갖는 펀치 프레스 장치는 상기 압전센서(65)로부터 출력되는 신호가 제어기(40)로 입력되면, 제어기(4))는 편심이 발생한 부위의 입력신호에 기초하여 해당 부위의 MR 유체 실린더(3)에 전자기신호를 출력하도록 해당 전자기 엑츄에이터(50)에 제어신호를 출력하게 된다. Therefore, in the punch press device having the above-described configuration, when a signal output from the piezoelectric sensor 65 is input to the controller 40, the controller 4 is configured to determine the area of the corresponding portion based on the input signal of the portion where the eccentricity has occurred. The control signal is output to the electromagnetic actuator 50 so as to output the electromagnetic signal to the MR fluid cylinder 3.

그러면, 해당 전자기 엑츄에이터(50)는 해당 MR 유체 실린더(3)에 전자기신호를 출력하여 그 홀딩 압력을 제어함으로써 프레스의 편심에 대응하여 능동 제어를 이루게 되며, 이로써 프레스 편심으로 인한 성형성의 산포를 막아 성형품질을 보장하게 된다. Then, the electromagnetic actuator 50 outputs an electromagnetic signal to the MR fluid cylinder 3 to control the holding pressure to achieve active control in response to the eccentricity of the press, thereby preventing the spread of formability due to the press eccentricity. Molding quality is guaranteed.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 펀치 프레스 장치에 의하면, 압전센서를 입력으로 하고 MR 유체 실린더의 홀딩 압력을 출력으로 하는 능동 제어를 이용하여, 프레스의 편심에 의한 성형성의 산포를 막고 기계적 노이즈에 대응하며, 성형가능 범위를 확대시킬 수 있도록 하는 효과가 있다.As described above, according to the punch press device according to the present invention, by using an active control that takes the piezoelectric sensor as an input and outputs the holding pressure of the MR fluid cylinder, it prevents the spread of formability due to the eccentricity of the press and Correspondingly, there is an effect to enlarge the moldable range.

또한, 상형 및 블랭크 홀더의 각 다이 페이스면 상호간의 충격저감 및 진동저감에 의한 프레스의 내구성 향상과 작업소음의 저감으로 작업환경을 개선할 수 있는 등의 효과도 있다. In addition, the working environment can be improved by improving the durability of the press and reducing the work noise by reducing the impact and vibration between the die face surfaces of the upper mold and the blank holder.

Claims (3)

하형펀치와, 상기 하형펀치의 외측으로 볼스터 상에 다수개의 쿠션수단을 통하여 장착되는 블랭크 홀더, 상기 하형펀치의 상부에서 상형이 상부의 슬라이더에 장착되어 하형펀치와의 사이에 투입되는 패널을 가압하여 제품패널을 성형하는 펀치 프레스 장치에 있어서, The lower die punch, the blank holder mounted on the bolster to the outside of the lower die punch, the upper die is mounted on the slider of the upper die in the upper portion of the lower die punch to press the panel that is injected between the lower die punch In the punch press device for forming a product panel, 상기 쿠션수단은 입력되는 전자기신호에 따라 쿠션력을 가변하는 MR 유체 실린더로 이루어지며,The cushion means is made of an MR fluid cylinder that varies the cushioning force in accordance with the input electromagnetic signal, 상기 상형과 블랭크 홀더의 각 다이 페이스면의 외측으로 상형과 블랭크 홀더 사이에 구성되어 상형과 블랭크 홀더 사이의 홀딩력을 검출하여 그 신호를 제어기로 출력하는 압전 밸런스 블록;A piezoelectric balance block configured between the upper die and the blank holder to the outside of each die face of the upper die and the blank holder, and detecting a holding force between the upper die and the blank holder and outputting a signal to the controller; 상기 제어기로부터 입력되는 제어신호에 따라 상기 각각의 MR 유체 실린더에 해당 전자기신호를 출력하는 전자기 엑츄에이터;로 이루어지는 것을 특징으로 하는 펀치 프레스 장치.And an electromagnetic actuator for outputting a corresponding electromagnetic signal to each of the MR fluid cylinders according to a control signal input from the controller. 제1항에 있어서, The method of claim 1, 상기 MR 유체 실린더는 The MR fluid cylinder 그 작동유로 자기점성유체를 사용하는 것을 특징으로 하는 펀치 프레스 장치.A punch press device comprising a magnetic viscous fluid as the working oil. 제1항에 있어서, The method of claim 1, 상기 압전 밸런스 블록은 The piezoelectric balance block 상기 상형의 다이 패이스면 외측 하면에 장착되는 상부 블록;An upper block mounted to an outer lower surface of the die die surface of the upper die; 상기 블랭크 홀더의 다이 페이스면 외측 상면에 장착되는 하부 블록;A lower block mounted to an outer top surface of the die face surface of the blank holder; 상기 상부 블록에 대응하여 상기 하부 블록 상에 장착되는 압전센서;로 이루어지는 것을 특징으로 하는 펀치 프레스 장치. And a piezoelectric sensor mounted on the lower block corresponding to the upper block.
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