KR20080041030A

KR20080041030A - 단조 가공용 금형 교환장치

Info

Publication number: KR20080041030A
Application number: KR1020060109105A
Authority: KR
Inventors: 임성주; 최석우; 윤덕재; 최호준; 이근안; 이형욱; 정하국
Original assignee: 한국생산기술연구원
Priority date: 2006-11-06
Filing date: 2006-11-06
Publication date: 2008-05-09
Also published as: KR100849858B1

Abstract

본 발명은 볼스터로부터 금형을 장, 탈착하는 작업을 기계화 및 자동화하여 교체작업을 쉽고 간편하게 수행하는 동시에 안전사고 위험을 차단할 수 있도록 한 단조 가공용 금형 교체장치에 관한 것이다.

이를 위해, 단조 프레스 전방에 지지프레임을 장착한 포스트와; 상기 지지프레임 중앙에 구비된 승강프레임을 승강리드스크루의 회전 구동에 의해 상, 하로 슬라이딩 이송시키고, 상기 슬라이딩에 의해 승강프레임에 축 결합된 틸팅프레임을 회전시키는 틸팅 및 승하강수단과; 단조 프레스 내부의 금형을 아암 선단에 설치된 핑거를 통해 클램핑하여 전, 후, 좌, 우 이송과 선회이송시킬 수 있게 상기 틸팅프레임 상부에 장착한 교체장치부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기한 구성에 따라, 단조 프레스 내부에 구비된 금형을 핑거를 통해 클램핑하는 한편, 전, 후, 좌, 우 및 선회 작동이 가능한 교체장치부를 통해 이송함으로써, 금형을 볼스터에서 장, 탈착하는 일련의 과정을 기계화 및 자동화시킬 수 있어, 금형 교체 작업을 쉽고 간편하게 수행할 수 있는 효과가 있고, 작업 중 안전사고의 위험을 차단할 수 있는 효과가 있다.

단조, 금형, 교환장치, 클램핑, 아암.

Description

단조 가공용 금형 교환장치{Apparatus for changing a die set used in forging process}

도 1은 본 발명에 따른 금형 교환장치의 정면도,

도 2는 본 발명에 따른 금형 교환장치의 측면도,

도 3a, 3b, 3c는 도 1의 A - A선에 따른 틸팅 및 승하강수단의 작동상태를 나타낸 일부 절개 측단면도,

도 4a, 4b, 4c는 도 1의 B - B선에 따른 틸팅 및 승하강수단의 작동상태를 나타낸 일부 절개 측단면도,

도 5a, 5b는 본 발명에 따른 틸팅 및 승하강수단의 작동상태를 나타낸 정면도,

도 6a, 6b는 본 발명에 따른 교체장치부의 하부프레임이송수단과 상부프레임이송수단의 작동 상태를 나타낸 일부 절개 정단면도,

도 7a, 7b는 본 발명에 따른 교체장치부의 하부프레임이송수단과 상부프레임이송수단의 작동 상태를 나타낸 일부 절개 측단면도,

도 8a, 8b는 본 발명에 따른 교체장치부의 아암이송수단의 작동 상태를 나타낸 일부 절개 측단면도,

도 9a, 9b는 본 발명에 따른 아암이송수단의 클램핑수단의 작동 상태를 나타 낸 일부 절개 평단면도,

도 10a, 10b는 본 발명에 따른 교체장치부의 아암선회수단의 구성을 나타낸 일부 절개 측단면도와 평단면도,

도 11a, 11b는 본 발명에 따른 교체장치부의 아암선회수단의 작동 상태를 나타낸 평면도.

*도면중 주요 부호에 대한 설명*

10 : 지지프레임 11 : 승강레일홈

12 : 승강리드스크루 13 : 인입구멍

14 : 경사면 20 : 승강프레임

21 : 승강가이드레일 30 : 틸팅프레임

30a : 제1연결프레임 31 : 제1가이드레일

32 : 제1리드너트 33 : 롤러

40 : 하부프레임 40a : 제2연결프레임

41 : 제1레일홈 42 : 제1리드스크루

43 : 제2가이드레일 44 : 제2리드너트

50 : 상부프레임 53 : 제2레일홈

54 : 제2리드스크루 60 : 선회프레임

61 : 제3리드너트 70 : 아암

71 : 제3리드스크루 72 : 장공

73 : 클램핑하우징 74 : 클램핑실린더

75 : 클램핑로드 76 : 공급관

77 : 핑거 78 : 클램핑회전축

80 : 연결하우징 81 : 선회축

82 : 내륜기어 83 : 웜휠

84 : 웜샤프트 P : 포스트

M : 승강서보모터 M1,M2,M3,M4 : 제1,2,3,4서보모터

본 발명은 단조 가공용 금형 교환장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 프레스의 볼스터로부터 금형을 장, 탈착하는 작업을 기계화 및 자동화하여 교체작업을 쉽고 간편하게 수행하는 동시에 안전사고 위험을 차단할 수 있도록 한 단조 가공용 금형 교체장치에 관한 것이다.

일반적으로, 단조는 고체인 금속재료를 해머 등으로 두들기거나 가압하는 기계적 방법으로 일정한 모양으로 만드는 가공방법을 말한다.

이러한, 단조가공방법에서 금속재료를 두들기는 온도는 상온(常溫)인 경우도 있으나, 다소 가열해야 할 때가 많다. 그리고, 그 재료에서 재결정(再結晶)이 진행되는 온도를 경계로 하여 그 이상의 온도에서 단조하는 것을 열간단조(熱間鍛造), 그보다 낮은 온도에서 단조하는 것을 냉간단조(冷間鍛造)라고 한다.

또한, 고체재료의 조직을 균일하게 하고, 결정고체(結晶固體)에서 결정입자 의 크기를 작게 하기 위해 해머로 두들기는 조작을 단련(鍛鍊)이라 하며, 해머로 두들기지 않고 공구로 서서히 가압하여 소정의 모양으로 만드는 일을 프레스(press)라고 한다.

특히 상기 프레스는 보통 일정한 모양으로 요각한 금형(金型)을 하부볼스터 위에 설치하고, 상기 금형 위에 소재를 끼운 이 후, 상부볼스터를 통해 소재를 가압함으로써, 원하는 모양의 제품을 만들게 된다.

이와 같은, 프레스가공에서는 제조하고자 하는 제품의 형상이 바뀌는 경우에 상기 금형을 다른 금형으로 교체함으로써, 쉽고 간편하게 원하는 형상의 제품을 생산할 수 있게 된다. 이때 금형교환은 금형의 중량이 가볍고 부피가 작은 경우에는 수작업을 통하여 현장의 작업자가 직접 금형을 들어 옮겨 교체하는 방식을 채택하였고, 금형의 중량이 무겁고 그 부피가 큰 경우에는 지게차와 같은 중장비를 이용하여 금형을 들어 옮겨 교체하는 방식을 채택하였다.

그러나, 금형의 중량 및 크기가, 크지도 작지도 않은 어중간한 크기인 경우에는 수작업을 통한 방식과 중장비를 이용한 방식 모두 여러 가지 문제점이 발생하였다.

즉, 상기 금형을 순수한 작업자의 힘만으로 교체하는 경우에는 금형의 중량에 의해 작업자가 허리디스크와 같은 근골격계 질환 및 안전사고 등을 입을 수 있는 문제가 있고, 또한 이송과정 중 금형의 낙하로 인한 부상 우려와 함께 금형이 파손 및 손상될 수 있는 우려가 있다. 그리고, 상기 금형을 중장비를 이용하여 교체하는 경우에는 중장비에 비해 금형의 크기가 작아 정교한 금형 교체 작업이 어렵 고, 교체 작업 중 중장비에 의한 무리한 작업에 의해 금형 및 볼스터가 손상될 수 있는 폐단도 있다.

본 발명은 전술한 바와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로, 금형을 교체하기 위해 상기 금형을 볼스터에서 탈착시키고 다른 금형을 볼스터에 장착하는 일련의 과정을 기계화 및 자동화하여 금형의 교체작업을 쉽고 간편하게 수행할 수 있도록 한 단조 가공용 금형 교체장치를 제공하는 데 있다.

본 발명의 다른 목적은 금형의 교체작업을 기계화하여 수행하므로, 금형 손상 및 안전사고의 우려를 해소할 수 있도록 한 단조가공용 금형 교체장치를 제공하는 데 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 구성은, 제품의 단조 가공을 위한 금형을 다른 금형으로 교체하는 장치에 있어서, 단조 프레스 전방에 지지프레임을 장착한 포스트와; 상기 지지프레임 중앙에 구비된 승강프레임을 승강리드스크루의 회전 구동에 의해 상, 하로 슬라이딩 이송시키고, 상기 슬라이딩에 의해 승강프레임에 축 결합된 틸팅프레임을 회전시키는 틸팅 및 승하강수단과; 단조 프레스 내부의 금형을 아암 선단에 설치된 핑거를 통해 클램핑하여 전, 후, 좌, 우 이송과 선회이송시킬 수 있게 상기 틸팅프레임 상부에 장착한 교체장치부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면에 의하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1 내지 도 11b는 본 발명의 단조 가공용 금형 교환장치를 도시한 것으로, 크게 포스트(P)와, 틸팅 및 승하강수단과, 교체장치부를 포함하여 구성된다.

도 1과 2를 통해 설명하면, 먼저 포스트(P)는 단조 프레스 내부에 설치된 볼스터를 지지하기 위해 상기 단조 프레스 전방에 수직으로 설치한 것으로, 상기 포스트(P) 일면에 지지프레임(10)을 고정 설치한다.

틸팅 및 승하강수단은 상기 지지프레임(10) 중앙에 구비된 승강프레임(20)을 승강리드스크루(12)의 회전 구동에 의해 상, 하로 슬라이딩 이송시키고, 상기 슬라이딩에 의해 승강프레임(20)에 축 결합된 틸팅프레임(30)을 회전시키는 역할을 하는 것으로, 다시 지지프레임(10)과, 승강프레임(20)과, 승강리드스크루(12)와, 승강서보모터(M)와, 틸팅프레임(30)과, 롤러(33)와 인입구멍(13)을 포함하여 구성된다.

도 3a 내지 도 5b를 통해 설명하면, 지지프레임(10) 양 내측면에 승강레일홈(11)을 형성하고, 상기 양측 승강레일홈(11) 사이에는 승강프레임(20)을 구비하되, 상기 승강프레임(20)을 상기 승강레일홈(11) 사이에 끼워 상, 하로 슬라이딩시킬 수 있게 상기 승강프레임(20) 양측에 승강가이드레일(21)을 형성한다. 그리고, 상기 지지프레임(10) 중앙 부분을 수직 방향으로 함몰 형성하고, 그 함몰된 내부에 길이 방향으로 승강리드스크루(12)를 회전 가능하게 구비하며, 상기 승강리드스크루(12)에 승강프레임(20)의 중심 부분을 끼운다.

또한, 상기 승강리드스크루(12) 하부에는 승강서보모터(M)를 감속기어에 의 해 연결 장착하여, 상기 승강리드스크루(12)를 감속시킨 상태로 정, 역회전시킨다. 이때, 상기 승강리드스크루(12) 하단부는 베어링하우징 중앙에 축 결합하여 상기 베어링하우징 내부에 구비된 베어링에 의해 원활하게 회전 가능하게 된다.

그리고, 상기한 승강프레임(20) 상단 중앙에는 틸팅프레임(30)을 축 결합하여 상기 승강프레임(20)의 승하강시 틸팅프레임(30)을 함께 승강시킬 수 있게 된다. 이러한, 상기 틸팅프레임(30)은 대략 'ㄱ'자 형성으로 형성되는데, 하단 양측에는 롤러(33)를 결합하여 상기 틸팅프레임(30)의 승하강시 롤러(33)가 지지프레임(10) 전면에 지지되면서 승하강이 된다. 이때, 틸팅프레임(30) 상단부 저면과 롤러(33) 사이에는 리브(34)를 형성하여 틸팅프레임(30)을 보강하게 된다.

또한, 상기 지지프레임(10) 하부 양측에 인입구멍(13)을 형성하고 상기 인입구멍(13) 내측 상면에 경사면(14)을 형성하므로, 승강프레임(20)의 하사점 부분에서 롤러(33)가 상기 인입구멍(13)에 원활하게 인입 및 인출되고, 이에 따라 틸팅프레임(30)을 수직 또는 수평 방향으로 90ㅀ회전시킬 수 있게 된다.

교체장치부는 도 1 및 도 2와 같이 단조 프레스 내부의 볼스터에 설치된 금형을, 아암(70) 선단에 설치된 핑거(77)를 통해 클램핑하여 전, 후, 좌, 우 이송과 선회이송시킬 수 있게 상기 틸팅프레임(30) 상부에 장착한 것으로, 다시 하부프레임이송수단과, 상부프레임이송수단과, 아암이송수단과, 아암선회수단을 포함하여 구성된다.

먼저, 하부프레임이송수단은 틸팅프레임(30)과 하부프레임(40) 사이에 설치된 제1리드스크루(42)의 회전 구동에 의해 상기 틸팅프레임(30) 상단에 구비된 하 부프레임(40)을 좌, 우로 슬라이딩 이송시키는 역할을 하는 것으로, 다시 제1연결프레임(30a)과, 하부프레임(40)과, 제1리드스크루(42)와, 제1서보모터(M1)로 구성된다.

도 6a 내지 도 7b를 통해 설명하면, 틸팅프레임(30) 상단에 제1연결프레임(30a)을 고정 장착하고, 상기 제1연결프레임(30a) 상단에는 하부프레임(40)을 좌, 우 이송 가능하게 장착한다. 즉, 상기 제1연결프레임(30a) 양 외측면에 제1가이드레일(31)을 돌출 구비하고, 상기 제1가이드레일(31)에 끼워져 슬라이딩 이송시킬 수 있게 상기 하부프레임(40) 양 내측면에 제1레일홈(41)을 함몰 형성한다.

그리고, 상기 제1연결프레임(30a) 내측 상면에 제1리드너트(32)를 고정시키고, 상기 제1리드너트(32)에 끼워져 회전할 수 있게 상기 하부프레임(40)의 길이 방향을 따라 길게 제1리드스크루(42)를 장착한다. 여기서, 상기 제1리드스크루(42)의 일단부는 하부프레임(40) 일단에 설치한 제1서보모터(M1)의 축에 결합되어 정, 역회전 구동이 되고, 타단부는 상기 하부프레임(40) 내측 타단에 설치된 지지부재(45)에 끼워져 회전하게 된다. 이때, 상기 제1서보모터(M1) 내부에는 감속기어를 내장 구비하여 제1리드스크루(42)의 회전 속도를 감속 제어할 수도 있다.

상부프레임이송수단은 상기 하부프레임(40)과 상부프레임(50) 사이에 설치된 제2리드스크루(54)의 회전 구동에 의해 상기 하부프레임(40) 상면 일측에 구비된 상부프레임(50)을 전, 후로 슬라이딩 이송시키는 역할을 하는 것으로, 다시 제2연결프레임(40a)과, 상부프레임(50)과, 제2리드스크루(54)와, 제2서보모터(M2)로 구성된다.

설명하면, 하부프레임(40) 상단에 제2연결프레임(40a)을 직교하는 형태로 고정 장착하고, 상기 제2연결프레임(40a) 상단에는 상부프레임(50)을 전, 후 이송 가능하게 장착한다. 즉, 상기 제2연결프레임(40a) 양 외측면에 제2가이드레일(43)을 돌출 구비하고, 상기 제2가이드레일(43)에 끼워져 슬라이딩 이송시킬 수 있게 상기 상부프레임(50) 양 내측면에 제2레일홈(53)을 함몰 형성한다.

그리고, 상기 제2연결프레임(40a) 내측 상면에 제2리드너트(44)를 고정시키고, 상기 제2리드너트(44)에 끼워져 회전할 수 있게 상기 상부프레임(50)의 길이 방향을 따라 길게 제2리드스크루(54)를 장착한다. 여기서, 상기 제2리드스크루(54)의 일단부는 상부프레임(50) 일단에 설치한 제2서보모터(M2)의 축에 결합되어 정, 역회전 구동이 되고, 타단부는 상기 상부프레임(50) 내측 타단에 설치된 지지부재(55)에 끼워져 회전하게 된다. 이때, 상기 제2서보모터(M2) 내부에는 감속기어를 내장 구비하여 제2리드스크루(54)의 회전 속도를 감속 제어할 수도 있다.

아암이송수단은 선회프레임(60)을 관통하여 아암(70)을 설치하되, 상기 아암(70) 내부에 설치된 제3리드스크루(71)의 회전 구동에 의해 상기 아암(70)을 전, 후로 슬라이딩 이송시키는 역할을 하는 것으로, 다시 선회프레임(60)과, 아암(70)과, 제3리드스크루(71)와, 제3서보모터(M3)와, 클램핑수단으로 구성된다.

도 8a, 8b를 통해 설명하면, 상부프레임(50) 상면에 설치된 연결하우징(80) 상단에 내부가 관통된 선회프레임(60)을 설치하고, 상기 선회프레임(60) 내측 상면에 제3리드너트(61)를 장착한다. 그리고, 상기 선회프레임(60) 내부를 관통하여 전, 후로 슬라이딩 이송 가능하게 아암(70)을 설치하되, 상기 아암(70)이 제3리드 너트(61)에 간섭받지 않고 전, 후로 이송될 수 있게 저면에 길이 방향으로 장공(72)을 형성한다.

또한, 상기 제3리드너트(61)에 끼워져 회전할 수 있게 아암(70) 내부에 제3리드스크루(71)를 구비하고, 상기 제3리드스크루(71) 단부는 아암(70) 일단에 설치한 제3서보모터(M3)의 축에 결합되어 정, 역회전 구동이 되고, 상기 아암(70) 타단에는 핑거(77)에 의해 금형을 클램핑하거나 클램핑 해제시키는 역할의 클램핑수단을 설치한다.

여기서, 상기한 클램핑수단에 대해 도 9a, 9b를 통해 보다 상세하게 설명하면, 상기 아암(70) 전방에 클램핑하우징(73)을 설치하고, 상기 클램핑하우징(73) 후방 중앙에는 클램핑실린더(74)를 설치하되, 상기 클램핑실린더(74)는 상기 아암(70) 전방에 내장 설치한다.

그리고, 상기 클램핑실린더(74) 외측에 공급관(76)의 일단을 연결하고, 상기 공급관(76)의 타단은 아암(70) 내부를 관통하여 후방에 설치된 니플(76a)에 연결하고, 상기 니플(76a)에 작용유체를 공급함으로써, 상기 클램핑실린더(74) 내부에 작용유체를 투입한다. 여기서, 상기 작용유체로는 유압이 적절하나, 경우에 따라 공압을 이용할 수도 있다.

또한, 상기 클램핑실린더(74) 내부 중앙에는 상기 작용유체에 의해 전, 후로 이송되는 클램핑로드(75)를 결합하고, 상기 클램핑로드(75) 전방 양측에는 핑거(77)를 구비한다. 여기서, 상기 핑거(77)는 클램핑로드(75)가 이송됨에 따라 상기 클램핑하우징(73) 양단에 설치한 클램핑회전축(78)을 중심으로 각각 회전하여 금형을 클램핑하거나 클램핑 해제시키게 된다.

아암선회수단은 상기 상부프레임(50)과 선회프레임(60) 사이에 설치되어 상기 선회프레임(60)을 선회 구동시키는 역할을 하는 것으로, 연결하우징(80)과, 선회축(81)과, 내륜기어(82)와, 제4서보모터(M4)와, 동력전달수단으로 구성된다.

도 10a 내지 도 11b를 통해 설명하면, 상부프레임(50)과 선회프레임(60) 사이에 연결하우징(80)을 설치하고, 상기 선회프레임(60) 하단에는 상기 연결하우징(80) 중앙을 중심으로 회전할 수 있게 선회축(81)을 고정시키며, 상기 선회축(81) 하단 둘레에는 상기 선회축(81)과 함께 회전할 수 있게 내륜기어(82)를 장착한다.

그리고, 상기 내륜기어(82)를 정, 역회전 구동시킬 수 있게 연결하우징(80) 일측에 제4서보모터(M4)를 설치하고, 상기 제4서보모터(M4)의 구동력을 내륜기어(82)에 전달할 수 있게 제4서보모터(M4)와 내륜기어(82) 사이에는 동력전달수단을 구비한다.

여기서, 상기 동력전달수단의 구성에 대해 설명하면, 제4서보모터(M4) 단부에 웜휠(83)을 장착하고, 상기 웜휠(83)과 내륜기어(82) 외측에 각각 맞물릴 수 있게 양단에 웜을 각각 성형한 웜샤프트(84)를 구비하여 상기 제4서보모터(M4)의 구동력을 내륜기어(82)에 전달한다. 이때, 상기 웜샤프트(84)는 내부에 베어링이 구비된 웜샤프트하우징(84a) 내부에 구속되어 회전이 가능하게 된다.

한편, 본 발명의 승강서보모터(M) 및 제1,2,3,4서보모터(M1)(M2)(M3)(M4)와 클램핑실린더(74)는 도면으로 도시하지는 않았으나 컨트롤러에 구비된 전원스위치 를 통해 온/오프 제어가 가능하게 구성되고, 각각의 조작스위치를 통해 이송제어가 가능하게 구성된다.

이와 같이 구성된 본 발명의 작용 및 효과를 상세하게 설명하면 다음과 같다.

본 발명의 단조 가공용 금형 교체장치를 이용하여 단조 프레스 내부의 볼스터에 설치된 금형을 교체하기 위해서는 먼저, 승강서보모터(M)를 정회전시켜, 상기 승강서보모터(M)와 연결된 승강리드스크루(12)를 회전시킨다. 이처럼, 승강리드스크루(12)가 회전되면, 도 5b와 같이 상기 승강리드스크루(12)에 끼워진 승강프레임(20)과 상기 승강프레임(20)과 결합된 틸팅프레임(30)이 지지프레임(10)에 형성된 승강레일홈(11)에 안내되어 상부로 슬라이딩 이송하게 된다.

이때, 상기 틸팅프레임(30)이 상승하기 전인 하사점 위치에서는 도 4a와 같이 상기 틸팅프레임(30)의 롤러(33)가 인입구멍(13)에 인입된 상태로 위치되는데, 상기한 도 4b와 같이 승강프레임(20)이 상승하면서, 롤러(33)가 인입구멍(13) 상단의 경사면(14)을 타고 올라오게 되고, 이에 따라 틸팅프레임(30)은 승강프레임(20) 상단의 축을 중심으로 약 90ㅀ틸팅 회전이 되어 상기 틸팅프레임(30) 상단부가 수평을 이루게 된다.

이와 같은 틸팅작용 이 후에, 상기 승강리드스크루(12)를 계속해서 회전시켜 교체장치부 전방의 핑거(77) 높이가 금형의 높이와 일치될 때까지 승강프레임(20)을 상승시킨다.

그리고, 상기와 같은 상승작용 이 후에 하부프레임(40) 일단에 장착된 제1서 보모터(M1)를 정회전시켜, 상기 제1서보모터(M1)와 연결된 제1리드스크루(42)를 회전시킨다. 이처럼, 제1리드스크루(42)가 회전되면 상기 제1리드스크루(42)는 제1리드너트(32)에 끼워져 있고, 상기 제1리드너트(32)는 틸팅프레임(30) 상단에 장착된 제1연결프레임(30a)에 고정되어 있어, 도 6b와 같이 상기 제1리드스크루(42)가 제1리드너트(32)에 안내되어 하부프레임(40)을 일측으로 이송시키게 된다.

이때, 도 7b와 같이 상기 제1연결프레임(30a) 양 외측에는 제1가이드레일(31)이 형성되고, 하부프레임(40) 양 내측에는 제1레일홈(41)이 형성되어, 하부프레임(40)을 원하는 위치까지 자연스럽게 슬라이딩 이송시킬 수 있게 된다.

그리고, 상기와 같은 하부프레임(40) 이송작용 이 후에는, 상부프레임(50) 일단에 장착된 제2서보모터(M2)를 정회전시켜, 상기 제2서보모터(M2)와 연결된 제2리드스크루(54)를 회전시킨다.

이처럼, 제2리드스크루(54)가 회전되면, 상기 제2리드스크루(54)는 제2리드너트(44)에 끼워져 있고, 상기 제2리드너트(44)는 하부프레임(40) 상단에 장착된 제2연결프레임(40a)에 고정되어 있어, 도 7b와 같이 상기 제2리드스크루(54)가 제2리드너트(44)에 안내되어 상부프레임(50)을 전방으로 이송시키게 된다. 이때, 도 6b와 같이 상기 제2연결프레임(40a) 양 외측에는 제2가이드레일(43)이 형성되고, 상부프레임(50) 양 내측에는 제2레일홈(53)이 형성되어, 상부프레임(50)을 원하는 위치까지 자연스럽게 슬라이딩 이송시킬 수 있게 된다.

그리고, 상기와 같은 상부프레임(50) 이송작용 이 후에는, 아암(70) 단부에 장착된 제3서보모터(M3)를 정회전시켜 상기 제3서보모터(M3)와 연결된 제3리드스크 루(71)를 회전시킨다.

이처럼, 제3리드스크루(71)가 회전되면, 상기 제3리드스크루(71)는 제3리드너트(61)에 끼워져 있고, 상기 제3리드너트(61)는 선회프레임(60) 내부에 고정되어 있어, 도 8b와 같이 상기 제3리드스크루(71)가 제3리드너트(61)에 안내되어 아암(70)을 전방으로 이송시킬 수 있게 된다. 이때, 상기 아암(70) 저면에는 장공(72)이 형성되므로, 상기 제3리드너트(61)에 간섭받지 않은 상태로 선회프레임(60)을 관통하여 아암(70)을 슬라이딩 이송시킬 수 있는 것이다.

이와 같이, 아암(70)이 이송되면, 상기 아암(70) 선단에 장착된 핑거(77)는 금형 양측에 형성된 클램핑홀 내부에 끼워지게 되고, 이 후 도 8b와 같이 작용유체를 통해 클램핑실린더(74)를 구동하여 클램핑로드(75)를 후진시키게 됨으로써, 핑거(77)가 금형을 클램핑하게 된다.

금형을 클램핑한 이 후, 상기 제3서보모터(M3)를 역회전시켜, 아암(70)을 후방으로 슬라이딩 이송시키게 된다. 이에 따라 상기 금형은 핑거(77)에 클램핑된 상태로 아암(70)과 함께 후방으로 이송되어 단조 프레스 외부로 이탈이 된다.

이 후에, 도 10b 및 도 11b와 같이 제4서보모터(M4)를 정회전시켜 웜샤프트(84)를 회전시키고, 상기 웜샤프트(84)의 회전을 통해 내륜기어(82)를 회전시키게 된다. 이때, 상기 내륜기어(82)는 선회축(81)과 결합되고, 상기 선회축(81)은 선회프레임(60)과 결합되어 있어, 상기 선회프레임(60) 내부에 관통 구비된 아암(70)과 함께 금형을 회전시킬 수 있게 된다.

이처럼, 상기 아암(70)을 회전시켜 금형을 안착시키고자 하는 위치에 정지 및 안착시키고, 클램핑실린더(74)를 구동시켜 핑거(77)의 클램핑 작용을 해제하게 된다. 그리고, 교체하고자 하는 금형을 전술한 바와 같은 클램핑실린더(74)의 구동과 교체장치부의 전, 후, 좌, 우, 선회 작동을 통해 클램핑 및 이송시켜 단조 프레스 내부에 구비된 볼스터 위에 안착시키게 되고, 이에 따라 금형의 교체작업을 완료하게 되는 것이다.

한편, 상기와 같이 금형의 교체작업을 완료한 이 후 교체장치부를 더 이상 사용하지 않는 경우에는, 전술한 승강서보모터(M) 및 제1,2,3,4서보모터(M1)(M2)(M3)(M4)를 역회전 구동시켜 교체장치부를 구동 전 위치로 복귀시킬 수 있게 된다.

본 발명은 상기한 구체적인 예에 대해서만 상세히 설명되었지만 본 발명의 기술사상 범위 내에서 다양한 변형 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속함은 당연한 것이다.

이상에서와 같이 본 발명은 단조 프레스 내부에 구비된 금형을 전, 후, 좌, 우 및 선회 작동이 가능한 교체장치부를 통해 이송시키는 한편, 핑거를 통해 금형을 클램핑하여 이송함으로써, 금형을 볼스터에서 장, 탈착하는 일련의 과정을 기계화 및 자동화시킬 수 있게 된다. 따라서, 금형 교체 작업을 보다 쉽고 간편하게 수행할 수 있을 뿐만 아니라, 종래의 금형 교체작업에서 발생되었던 작업자의 부상 위험을 차단할 수 있는 효과가 있다.

더욱이, 본 발명은 상기와 같이 금형 장, 탈착 작업을 기계화 및 자동화시킬 수 있어, 금형 낙하에 따른 금형 손상이나 안전사고의 우려를 원천적으로 차단할 수 있는 탁월한 효과가 있는 것이다.

Claims

제품의 단조 가공을 위한 금형을 다른 금형으로 교체하는 장치에 있어서,

단조 프레스 전방에 지지프레임(10)을 장착한 포스트(P)와;

상기 지지프레임(10) 중앙에 구비된 승강프레임(20)을 승강리드스크루(12)의 회전 구동에 의해 상, 하로 슬라이딩 이송시키고, 상기 슬라이딩에 의해 승강프레임(20)에 축 결합된 틸팅프레임(30)을 회전시키는 틸팅 및 승하강수단과;

단조 프레스 내부의 금형을 아암(70) 선단에 설치된 핑거(77)를 통해 클램핑하여 전, 후, 좌, 우 이송과 선회이송시킬 수 있게 상기 틸팅프레임(30) 상부에 장착한 교체장치부를 포함하는 것을 특징으로 하는 단조 가공용 금형 교환장치.
제 1항에 있어서, 상기 틸팅 및 승하강수단은,

양 내측면에 승강레일홈(11)을 형성한 지지프레임(10)과;

상기 승강레일홈(11) 사이에 끼워져 상, 하로 슬라이딩 이송될 수 있게 양측에 승강가이드레일(21)을 형성한 승강프레임(20)과;

상기 지지프레임(10) 중앙에 회전 가능하게 구비하되, 상기 승강프레임(20)이 끼워지는 승강리드스크루(12)와;

상기 승강리드스크루(12) 하단에 연결 장착되어 상기 승강리드스크루(12)를 정, 역회전 구동시키는 승강서보모터(M)와;

상기 승강프레임(20)의 승하강에 따라 하사점 부분에서 수직 또는 수평으로 90ㅀ회전할 수 있게 승강프레임(20) 상단에 축 결합되는 틸팅프레임(30)과;

상기 틸팅프레임(30) 하단 양측에 각각 구비되어 승강프레임(20)의 승하강시 지지프레임(10) 전면에 지지되는 롤러(33)와;

승강프레임(20)의 승하강시 상기 롤러(33)가 인입 또는 인출될 수 있게 지지프레임(10) 하단의 양쪽 내측 상면에 경사면(14)을 성형한 인입구멍(13)을 포함하는 것을 특징으로 하는 단조 가공용 금형 교환장치.
제 1항에 있어서, 상기 교체장치부는,

틸팅프레임(30)과 하부프레임(40) 사이에 설치된 제1리드스크루(42)의 회전 구동에 의해 상기 틸팅프레임(30) 상단에 구비된 하부프레임(40)을 좌, 우로 슬라이딩 이송시키는 하부프레임이송수단과;

상기 하부프레임(40)과 상부프레임(50) 사이에 설치된 제2리드스크루(54)의 회전 구동에 의해 상기 하부프레임(40) 상면 일측에 구비된 상부프레임(50)을 전, 후로 슬라이딩 이송시키는 상부프레임이송수단과;

선회프레임(60)을 관통하여 아암(70)을 설치하되, 상기 아암(70) 내부에 설치된 제3리드스크루(71)의 회전 구동에 의해 상기 아암(70)을 전, 후로 슬라이딩 이송시키는 아암이송수단과;

상기 상부프레임(50)과 선회프레임(60) 사이에 설치되어 상기 선회프레임(60)을 선회 구동시키는 아암선회수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 단조 가공용 금형 교환장치.
제 3항에 있어서, 상기 하부프레임이송수단은,

틸팅프레임(30) 상단에 설치하되, 양 외측면에 제1가이드레일(31)을 돌출 구비하고 상면에 제1리드너트(32)를 장착한 제1연결프레임(30a)과;

상기 제1연결프레임(30a) 상단에 구비하되, 상기 제1가이드레일(31)에 끼워져 슬라이딩 이송할 수 있게 양 내측면에 제1레일홈(41)을 형성한 하부프레임(40)과;

상기 하부프레임(40)의 길이 방향을 따라 회전 가능하게 장착되어 상기 제1리드너트(32)에 끼워지는 제1리드스크루(42)와;

상기 제1리드스크루(42)의 단부에 연결 장착되어, 제1리드스크루(42)를 정, 역회전 구동시키는 제1서보모터(M1)를 포함하는 것을 특징으로 하는 단조 가공용 금형 교환장치.
제 3항에 있어서, 상기 상부프레임이송수단은,

하부프레임(40) 상단에 설치하되, 양 외측면에 제2가이드레일(43)을 돌출 구비하고 상면에 제2리드너트(44)를 장착한 제2연결프레임(40a)과;

상기 제2연결프레임(40a) 상단에 구비하되, 상기 제2가이드레일(43)에 끼워져 슬라이딩 이송할 수 있게 양 내측면에 제2레일홈(53)을 형성한 상부프레임(50)과;

상기 상부프레임(50)의 길이 방향을 따라 회전 가능하게 장착되어 상기 제2 리드너트(44)에 끼워지는 제2리드스크루(54)와;

상기 제2리드스크루(54)의 단부에 연결 장착되어, 제2리드스크루(54)를 정, 역회전 구동시키는 제2서보모터(M2)를 포함하는 것을 특징으로 하는 단조 가공용 금형 교환장치.
제 3항에 있어서, 상기 아암이송수단은,

상부프레임(50) 상면에 설치된 연결하우징(80) 상단에 설치하되, 내측 상면에 제3리드너트(61)를 장착한 선회프레임(60)과;

상기 선회프레임(60) 내부를 관통하여 전, 후로 슬라이딩 이송 가능하게 설치하되, 상기 제3리드너트(61)에 간섭받지 않고 이송될 수 있게 저면에 길이 방향으로 장공(72)을 형성한 아암(70)과;

상기 아암(70) 내부에 회전 가능하게 설치하여 상기 제3리드너트(61)에 끼워지는 제3리드스크루(71)와;

상기 제3리드스크루(71) 단부에 연결 장착되어, 상기 제3리드스크루(71)를 정, 역회전 구동시키는 제3서보모터(M3)와;

상기 아암(70) 전방에 설치한 핑거(77)를 이용하여 금형을 클램핑하거나 클램핑 해제시키는 클램핑수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 단조 가공용 금형 교환장치.
제 6항에 있어서, 상기 클램핑수단은,

아암(70) 전방에 설치한 클램핑하우징(73)과;

상기 아암(70)에 내장될 수 있게 상기 클램핑하우징(73) 후방에 장착한 클램핑실린더(74)와;

상기 클램핑실린더(74) 외측에 연결되어 내부에 작용유체를 공급하는 공급관(76)과;

상기 클램핑실린더(74) 중앙에 구비되어 작용유체에 의해 전, 후로 이송되는 클램핑로드(75)와;

상기 클램핑로드(75)의 이송에 따라 상기 클램핑하우징(73) 양단에 설치한 클램핑회전축(78)을 중심으로 각각 회전하여 금형을 클램핑하거나 클램핑 해제하는 핑거(77)를 포함하는 것을 특징으로 하는 단조 가공용 금형 교환장치.
제 3항에 있어서, 상기 아암선회수단은,

상부프레임(50)과 선회프레임(60) 사이에 설치한 연결하우징(80)과;

상기 선회프레임(60) 하단에 장착되어 상기 연결하우징(80) 중앙을 중심으로 회전하는 선회축(81)과;

상기 선회축(81) 하단 둘레에 고정되어 상기 선회축(81)과 함께 회전하는 내륜기어(82)와;

상기 내륜기어(82)를 정, 역회전 구동시킬 수 있게 연결하우징(80) 일측에 설치한 제4서보모터(M4)와;

상기 제4서보모터(M4)의 구동력을 내륜기어(82)에 전달하는 동력전달수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 단조 가공용 금형 교환장치.
제 8항에 있어서, 상기 동력전달수단은 제4서보모터(M4) 단부에 장착된 웜휠(83)과;

상기 웜휠(83)과 내륜기어(82) 외측에 각각 맞물려 상기 제4서보모터(M4)의 구동력을 전달할 수 있게 양단에 웜을 각각 성형한 웜샤프트(84)를 포함하는 것을 특징으로 하는 단조 가공용 금형 교환장치.