KR20090034341A

KR20090034341A - 프레스 기계의 금형 교환 방법 및 프레스 기계

Info

Publication number: KR20090034341A
Application number: KR1020097000973A
Authority: KR
Inventors: 모토나오 니이즈마
Original assignee: 가부시키가이샤 아이에이치아이
Priority date: 2006-07-25
Filing date: 2007-07-20
Publication date: 2009-04-07
Also published as: CN101495298A; WO2008013116A1; US20100064907A1; JP2008023578A; RU2410186C2; TWI337578B; TW200806463A; DE112007001658T5; RU2009106452A

Abstract

금형 교환에 필요한 시간을 큰 폭으로 단축할 수 있는 프레스 기계의 금형 교환 방법을 제공한다. 서보모터를 제어함으로써 임의의 위치에 슬라이드의 위치 결정이 가능한 프레스 기계(서보 구동식 프레스 기계)에 있어서, 금형 교환에 필요한 범위 내에서 슬라이드를 움직임으로써 슬라이드의 이동에 필요한 시간을 단축한다. 또한, 슬라이드 조정 기구를 동작하지 않고 서보모터를 제어하여 슬라이드의 위치 결정을 제어하여, 슬라이드를 금형 교환에 적합한 높이로 이동함으로써, 슬라이드 조정 기구의 동작을 생략하여 금형 교환 작업을 신속하게 한다.

Description

프레스 기계의 금형 교환 방법 및 프레스 기계{METHOD FOR CHANGING DIE OF PRESS MACHINE AND PRESS MACHINE}

본 발명은 프레스 기계의 금형 교환 방법 및 프레스 기계에 관한 것이다.

프레스 기계는 압력의 발생 기구에 의해 분류되며, 액압(液壓)을 사용하는 "액압 프레스"와 기계적인 구동력에 의한 "기계 프레스"로 크게 나눌 수 있다. 일반적으로, 기계 프레스는 액압 프레스보다 생산성이 높고 보수도 용이하기 때문에, 현재 프레스 가공의 대부분은 기계 프레스로 행해지고 있다.

도 1은 종래의 일반적인 기계 프레스(40)의 개략 구성을 도시하는 도면이다. 도 1에 도시하는 바와 같이, 기계 프레스(40)의 하부에는 지지대(41)가 배치되고, 지지대(41) 위에는 하금형(44)을 설치·고정하기 위한 볼스터(42)가 설치된다. 볼스터(42)의 상방에는 슬라이드(45)가 승강 가능하게 설치된다. 슬라이드(45)의 하면에는 다이클램퍼(57)에 의해 상금형(43)이 고정된다. 기계 프레스(40)의 상부에는 드라이브 샤프트(46)가 회전 가능하게 지지된다. 드라이브 샤프트(46)의 일단측에는 플라이휠(47) 및 클러치(48)가 배치된다.

플라이휠(47)과 메인 모터(49)의 출력축에 장착된 풀리(50)의 사이에는 타이밍 벨트(51)가 권취된다. 메인 모터(49)의 회전 구동에 의해 플라이휠(47)에 운동 에너지를 축적하고, 이 에너지를 클러치(48)를 통해 방출하여 드라이브 샤프트(46)를 회전 구동한다. 드라이브 샤프트(46)에는 피니언 기어(52)가 장착되고, 피니언 기어(52)는 크랭크축(53)에 장착된 메인 기어(54)와 치합(齒合)된다. 크랭크축(53)의 편심부(53a)에는 콘로드(55)가 회전 가능하게 연결된다. 콘로드(55)는 슬라이드 조정 기구(56)를 개재하여 슬라이드(45)에 연결된다. 슬라이드 조정 기구(56)는 슬라이드 하사점에서의 슬라이드(45)의 상하 위치를 변화시켜 다이 높이(슬라이드(45)가 하사점에 있을 때의 슬라이드(45) 하면과 볼스터 상면 사이의 거리)를 조정하는 것이다.

상기와 같이 구성된 기계 프레스(40)에서는, 메인 모터(49)의 회전 구동에 의해 플라이휠(47)을 회전시켜 운동 에너지를 축적하고 클러치(48)를 접속 상태로 하면, 플라이휠(47)의 운동 에너지가 해방되어 드라이브 샤프트(46), 피니언 기어(52), 메인 기어(54)를 통해 동력이 전달되고, 또한 크랭크축(53) 및 콘로드(55)를 통해 회전 운동이 직선 운동으로 변환됨으로써 슬라이드(45)가 상사점, 하사점 사이를 승강 이동한다. 또한, 상기와 같이 구성된 기계 프레스(40)에서는, 슬라이드(45)의 운동을 클러치(48)로 제어하기 때문에, 슬라이드(45)를 정상적으로 정지시킬 수 있는 위치는 통상적으로 상사점과 하사점으로 한정된다. 플라이휠(47)은 통상적으로 한 방향으로 회전하고 회전 방향의 변화는 곤란하다.

기계 프레스(40)에서는 생산할 프레스 성형품의 종류에 따라 금형을 사용하기 때문에 금형 교환이 행해진다. 도 2를 참조하여, 종래의 기계 프레스(40)의 금형 교환 순서를 설명한다. 이하에서는, 현재의 금형(교환 전의 금형)을 "현재 형" 이라고 하고, 다음 금형(교환 후의 금형)을 "다음 형"이라고 한다.

(개시)

현재 형에 의한 생산을 종료하고, 슬라이드(45)는 상사점에서 정지하고 있다. 이때, 슬라이드 조정 기구(56)는 슬라이드 하사점에서의 슬라이드 하면이 현재 형으로 생산하기 위한 높이가 되도록 조정되어 있다. 이하, 이때의 슬라이드 조정 높이를 "현재 형 생산용 슬라이드 조정 높이"라고 한다.

(제1 단계)

슬라이드 조정 기구(56)를 동작시켜, 슬라이드 하사점에서의 슬라이드 하면이 현재 형의 상금형(43)을 언클램프 하기 위한 높이(상금형(43)을 하금형(44) 위에 얹어 상금형(43)을 언클램프 하는데 적합한 높이)가 되도록 조정한다. 이하, 이때의 슬라이드 조정 높이를 "현재 형 언클램프용 슬라이드 조정 높이"라고 한다.

이 조정에 의해 슬라이드 조정 높이는 "현재 형 생산용 슬라이드 조정 높이"로부터 "현재 형 언클램프용 슬라이드 조정 높이"로 변경된다.

(제2 단계)

클러치(48)를 접속하여 슬라이드(45)를 상사점에서 하사점으로 이동시킨다. 이때 슬라이드(45)는 하금형(44) 위에 상금형(43)이 정확히 올라가는 위치에서 정지한다.

(제3 단계)

다이클램퍼(57)를 동작시켜 현재 형의 상금형(43)을 언클램프 한다. 이에 따라, 현재 형의 상금형(43)이 슬라이드(45)로부터 해방된다.

(제4 단계)

클러치(48)를 접속하여 슬라이드(45)를 하사점에서 상사점으로 이동시킨다.

(제5 단계)

슬라이드 조정 기구(56)를 동작시켜 슬라이드 하사점에서의 슬라이드 하면이 다음 형의 상금형(43)을 클램프 하기 위한 높이(하금형(44) 위에 얹어진 상금형(43)을 클램프 하는데 적합한 높이)가 되도록 조정한다. 이때의 슬라이드 조정 높이를 "다음 형 클램프용 슬라이드 조정 높이"라고 한다. 이 조정에 의해 슬라이드 조정 높이는 "현재 형 언클램프용 슬라이드 조정 높이"에서 "다음 형 클램프용 슬라이드 조정 높이"로 변경된다.

병행하여, 현재 형의 상금형·하금형을 기계 프레스(40)로부터 꺼내고, 다음 형의 상금형·하금형을 기계 프레스(40)의 볼스터(42) 상에 설치한다.

(제6 단계)

클러치(48)를 접속하여 슬라이드(45)를 상사점에서 하사점으로 이동시킨다.

(제7 단계)

다이클램퍼(57)를 동작시켜 다음 형의 상금형(43)을 클램프 한다. 이에 따라, 다음 형의 상금형(43)이 슬라이드(45)에 고정된다.

(제8 단계)

(제9 단계)

슬라이드 조정 기구(56)를 동작시켜 슬라이드 하사점에서의 슬라이드 하면이 다음 형으로 생산하기 위한 높이가 되도록 조정한다. 이하, 이때의 슬라이드 조정 높이를 "다음 형 생산용 슬라이드 조정 높이"라고 한다. 이 조정에 의해 슬라이드 조정 높이는 "다음 형 클램프용 슬라이드 조정 높이"로부터 "다음 형 생산용 슬라이드 조정 높이"로 변경된다.

(종료)

다음 형에 의한 생산이 가능하게 된다.

이와 같은 기계 프레스에 관련된 종래 기술을 개시하는 것으로는, 하기 특허 문헌 1 내지 4가 있다.

특허 문헌 1은 플라이휠과 클러치를 포함하는 구동계를 구비한 기계 프레스를 개시하고 있다.

특허 문헌 2는 나사 기구를 채용한 슬라이드 조정 기구를 개시하고 있다.

특허 문헌 3, 4는 슬라이드 구동원이 되는 샤프트가 한 방향으로 일정 속도로 회전할 때에 슬라이드의 하강이 느리고 상승이 빠른 동력 전달 기구를 채용한 기계 프레스를 개시하고 있다.

특허 문헌 1: 일본 특허공개 2004-34111호 공보

특허 문헌 2: 일본 실용공고 소61-24392호 공보

특허 문헌 3: 일본 특허공고 소46-29224호 공보

특허 문헌 4: 일본 특허공개 2003-320489호 공보

전술한 종래의 기계 프레스(40)에서는, 금형 교환에 있어서 이하와 같은 문제가 있었다.

(1) 슬라이드(45)가 상사점과 하사점 사이를 몇 번이나 왕복하기 때문에 왕복 이동에 시간을 필요로 한다.

(2) 슬라이드 조정 기구(56)의 조정 기구로는 상기 특허 문헌 2에 개시된 바와 같은 나사 기구가 일반적으로 채용되고 있지만, 이와 같은 나사 기구는 이동 속도가 극히 늦기 때문에 조정 시간이 길다.

(3) 상기 특허 문헌 3, 4와 같은 동력 전달 기구를 채용한 것에서는, 금형 교환을 위해 슬라이드(45)를 상승·하강시킬 때, 슬라이드(45)의 하강 동작이 늦게 되어 슬라이드(45)의 이동에 시간을 필요로 한다.

본 발명은 이와 같은 문제를 감안하여 이루어진 것으로서, 금형 교환에 필요한 시간을 큰 폭으로 단축할 수 있는 프레스 기계의 금형 교환 방법 및 프레스 기계를 제공하는 것을 목적으로 한다.

전술한 과제를 해결하기 위해, 본 발명에 따른 프레스 기계의 금형 교환 방법 및 프레스 기계는 이하의 수단을 채용한다.

(1) 즉, 본 발명은 프레스 구동원인 서보모터의 회전 운동을 동력 전달 기구를 통해 슬라이드의 승강 운동으로서 전달하고, 상기 서보모터를 제어함으로써 슬라이드 이동 범위 내에서 임의의 위치에 슬라이드의 위치 결정이 가능한 프레스 기계의 금형 교환 방법으로서, 상금형이 하금형 위에 얹어지는 위치에 상기 슬라이드를 이동시키는 단계와, 상기 슬라이드로부터 상금형을 해방하는 단계와, 상기 슬라이드를 상사점에 이르지 않는 소정의 위치까지 상승시켜 대기시키는 단계와, 상기 프레스 기계로부터 상하의 금형을 꺼내고 다른 상하의 금형을 상기 프레스 기계에 반입하는 단계와, 상금형을 슬라이드에 고정하기 위한 위치에 상기 슬라이드를 하강시키는 단계와, 상기 슬라이드에 상금형을 고정하는 단계와, 프레스 가공의 개시가 가능한 위치까지 상기 슬라이드를 상승시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

전술한 종래의 기계 프레스에서는 슬라이드 정지 위치가 상사점과 하사점으로 한정되었지만, 본 발명에서는 서보모터를 제어함으로써 임의의 위치에 슬라이드의 위치 결정이 가능한 프레스 기계(서보 구동식 프레스 기계)를 대상으로 하기 때문에, 금형 교환에서 슬라이드를 상사점까지 이동시킬 필요가 없다. 이 때문에, 금형 교환 작업에 필요 충분한 범위에서 슬라이드를 이동시키면 되기 때문에, 슬라이드의 이동에 필요한 시간을 큰 폭으로 단축할 수 있다.

(2) 또한, 전술한 프레스 기계의 금형 교환 방법에서 상기 프레스 기계는 다이 높이를 조정하는 슬라이드 조정 기구를 갖는 것으로서, 슬라이드 조정 기구를 동작시켜 슬라이드 기구 조정 기구의 높이를 본래의 금형에 의해 프레스 가공하기 위한 조정 높이에서 다음 금형에 의해 프레스 가공하기 위한 조정 높이로 변경하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

한편, 상기 "본래의 금형"은 실시 형태에서의 "현재 형"(교환 전의 금형)에 해당한다. 상기 "다음 금형"은 실시 형태에서의 "다음 형"(교환 후의 금형)에 해당한다.

슬라이드 조정 기구를 갖는 프레스 기계의 경우, 종래의 기계 프레스에서는 다이 높이 조정 위치의 변경을 3회 행할 필요가 있었다(도 2의 제1, 제5, 제9 단계 참조). 이에 대해, 본 발명에서는 금형의 차이에 대응하기 위한 변경만을 행하면 되고, 종래의 금형 교환의 제1, 제9 단계에 대해서는 슬라이드의 위치 결정 제어에 의해 대응할 수 있기 때문에, 슬라이드 조정 기구의 동작을 생략할 수 있다. 따라서, 슬라이드 조정 기구의 동작에 필요한 시간을 큰 폭으로 단축할 수 있다.

(3) 또한, 전술한 프레스 기계의 금형 교환 방법에서, 상기 슬라이드 조정 기구의 높이를 변경하는 단계를 상기 프레스 기계로부터 상하의 금형을 꺼내고 다른 상하의 금형을 상기 프레스 기계에 반입하는 단계와 병행하는 것을 특징으로 한다.

슬라이드 조정 높이를 변경하는 단계를 프레스 기계로부터 상하의 금형을 꺼내고 다른 상하의 금형을 프레스 기계에 반입하는 단계와 병행함으로써, 효율적으로 교환 작업을 진행하여 금형 교환을 신속히 할 수 있다.

(4) 또한, 전술한 프레스 기계의 금형 교환 방법에서, 상기 기계 프레스의 동력 전달 기구는 상기 서보모터의 한 방향의 회전에 대해 상기 슬라이드가 승강을 반복하는 기구로서 상기 슬라이드의 하강시와 상승시의 이동량이 상기 서보모터의 회전각에 대해 비대칭이 되는 것으로서, 상기 각 단계 중 상기 슬라이드의 이동을 포함하는 것에서, 상기 서보모터의 회전각에 대해 이동량이 큰 쪽의 구간을 이용하여 상기 슬라이드를 승강시키는 것을 특징으로 한다.

이와 같이, 서보모터의 회전각에 대해 이동량이 큰 쪽의 구간을 이용하여 슬라이드를 승강시키므로, 슬라이드의 이동 시간을 단축할 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 프레스 기계는, 프레스 구동원인 서보모터와, 하면에 상금형이 장착되고 승강 운동하는 슬라이드와, 상금형을 상기 슬라이드의 하면에 해방 가능하게 고정하는 다이클램퍼와, 상기 서보모터의 회전 운동을 상기 슬라이드의 승강 운동으로 변환하는 동력 전달 기구와, 적어도 상기 서보모터 및 상기 다이클램퍼를 제어하는 제어부를 구비하고, 제어부가 상기 서보모터를 제어함으로써 슬라이드 이동 범위 내에서 임의의 위치에 슬라이드의 위치 결정이 가능한 프레스 기계로서, 상기 제어부는 금형 교환시에 상금형이 하금형 위에 얹어지는 위치에 상기 슬라이드를 이동시키고, 계속해서 상기 슬라이드로부터 상금형을 해방한 다음, 상기 슬라이드를 상사점에 이르지 않는 소정의 위치까지 상승시켜 대기시키도록 상기 서보모터 및 상기 다이클램퍼를 제어하고, 상기 프레스 기계로부터 상하의 금형이 꺼내지고 다른 상하의 금형이 상기 프레스 기계에 반입된 후에 상금형을 슬라이드에 고정하기 위한 위치에 상기 슬라이드를 하강시킨 다음, 상기 슬라이드에 상금형을 고정한 후, 프레스 가공의 개시가 가능한 위치까지 상기 슬라이드를 상승시키도록 상기 서보모터와 상기 다이클램퍼를 제어하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 프레스 기계에서, 다이 높이를 조정하는 슬라이드 조정 기구를 더 구비하고, 상기 제어부는 금형 교환시에 상기 슬라이드 조정 기구의 높이를 본래의 금형에 의해 프레스 가공하기 위한 조정 높이에서 다음 금형에 의해 프레스 가공하기 위한 조정 높이로 변경하도록 상기 슬라이드 조정 기구를 제어하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 프레스 기계에서, 상기 제어부는 금형 교환시에서의 상기 슬라이드 조정 기구의 높이를 변경하기 위한 제어를 상기 프레스 기계로부터 상하의 금형이 꺼내지고 다른 상하의 금형이 상기 프레스 기계에 반입되는 작업과 병행하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 프레스 기계에서, 상기 동력 전달 기구는 상기 서보모터의 한 방향의 회전에 대해 상기 슬라이드가 승강을 반복하는 기구로서 상기 슬라이드의 하강시와 상승시의 이동량이 상기 서보모터의 회전각에 대해 비대칭이 되는 것으로서, 상기 제어부는 금형 교환시의 슬라이드의 이동시에 상기 서보모터의 회전각에 대해 이동량이 큰 쪽의 구간을 이용하여 상기 슬라이드를 승강시키도록 상기 서보모터를 제어하는 것을 특징으로 한다.

이와 같은 프레스 기계에 의해, 상기 프레스 기계의 금형 교환 방법을 실시할 수 있다.

본 발명에 따르면, 금형 교환에 필요한 시간을 큰 폭으로 단축할 수 있는 뛰어난 효과를 얻을 수 있다.

도 1은 종래예의 금형 교환 방법의 실시에 사용하는 기계 프레스의 개략 구성도이다.

도 2는 종래예의 금형 교환 방법의 순서를 설명하는 도면이다.

도 3은 본 발명의 금형 교환 방법의 실시에 사용하는 서보 프레스의 개략 구성도이다.

도 4a는 도 3의 서보 프레스에서의 상사점과 하사점의 위치 관계를 설명하는 도면이다.

도 4b는 도 3의 서보 프레스에서의 동력 변환 기구의 하단과 슬라이드 하면의 위치 관계를 설명하는 도면이다.

도 5는 본 발명의 금형 교환 방법의 순서를 설명하는 도면이다.

도 6a는 본 발명의 금형 교환 방법에 따라 현재 형으로 생산할 때의 슬라이드 하면 높이를 나타내는 도면이다.

도 6b는 본 발명의 금형 교환 방법에 따른 현재 형 언클램프 시의 슬라이드 하면 높이를 나타내는 도면이다.

도 6c는 본 발명의 금형 교환 방법에 따른 다음 형 클램프 시의 슬라이드 하면 높이를 나타내는 도면이다.

도 6d는 본 발명의 금형 교환 방법에 따라 다음 형으로 생산할 때의 슬라이드 하면 높이를 나타내는 도면이다.

도 7a는 종래예의 금형 교환 방법에 따라 현재 형으로 생산할 때의 슬라이드 하면 높이를 나타내는 도면이다.

도 7b는 종래예의 금형 교환 방법에 따른 현재 형 언클램프 시의 슬라이드 하면 높이를 나타내는 도면이다.

도 7c는 종래예의 금형 교환 방법에 따른 다음 형 클램프 시의 슬라이드 하면 높이를 나타내는 도면이다.

도 7d는 종래예의 금형 교환 방법에 따라 다음 형으로 생산할 때의 슬라이드 하면 높이를 나타내는 도면이다.

도 8은 임의 종류의 동력 변환 기구에서의 크랭크각과 슬라이드 변위의 관계를 나타내는 도면이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시 형태를 첨부 도면에 기초하여 상세하게 설명한다. 한편, 각 도면에서 공통되는 부분에는 동일한 부호를 부여하고 중복되는 설명은 생략한다.

도 3은 본 발명에 따른 프레스 기계의 개략 구성을 도시하는 도면이다. 프레스 기계(1)는 서보모터(3)를 제어함으로써 슬라이드 이동 범위 내에서 임의의 위치에 슬라이드(4)의 위치 결정이 가능한 서보 구동식 프레스 기계(이하, "서보 프레스"라고 함)이다.

서보 프레스(1)는 지지대(6) 상에 설치된 볼스터(8)의 상방에 승강 가능한 슬라이드(4)가 설치되고, 슬라이드(4)의 하면에 장착된 상금형(10)과, 상기 볼스터(8) 상에 고정된 하금형(12)의 사이에서 워크를 프레스 성형하도록 구성된다. 슬라이드(4)에는 상금형(10)을 슬라이드(4)의 하면에 해방 가능하게 고정하는 다이클램퍼(14)가 설치된다.

서보 프레스(1)는 서보모터(3)를 구동원으로서 구비한다. 서보모터(3)의 회전 운동은 동력 변환 기구(16)에 의해 직선 운동(승강 운동)으로 변환된다. 이 동력 변환 기구(16)는, 예를 들면, 상기 특허 문헌 4과 같은 크랭크축과 링크의 조합에 의한 것, 일본 특허공개 2003-290984호 공보와 같은 링크 기구 등에 의해 실현할 수 있다.

서보모터(3)의 회전 위치는 회전 위치 검출기(18)에서 검출된다. 이 검출 데이터와 동력 변환 기구(16)의 기구에 의해 정해지는 변환식에 기초하여 동력 변환 기구(16)의 하단 위치를 계산할 수 있다. 또한, 필요에 따라 위치 피드백 제어를 행함으로써 서보모터(3)의 회전 위치를 제어하여 동력 변환 기구(16)의 하단을 임의의 위치에 움직일 수 있다. 회전 위치 검출기(18)는, 예를 들면, 광학식 로터리 인코더나 리졸버 등에 의해 실현할 수 있다.

동력 변환 기구(16)는 슬라이드 조정 기구(20)를 개재하여 슬라이드(4)에 연결된다. 슬라이드 조정 기구(20)는 슬라이드 하사점에서의 슬라이드(4)의 상하 위치를 변화시켜 다이 높이를 조정하는 것이다. 슬라이드 조정 기구(20)는, 예를 들면, 상기 특허 문헌 2(일본 실용공고 소61-24392호 공보)에 개시되어 있는 바와 같은 이송 나사 방식의 기구에 의해 실현할 수 있다. 슬라이드 조정 기구(20)의 높이는 슬라이드 조정 기구 구동 모터(22)를 회전시킴으로써 변화시킬 수 있다. 이에 따라 다이 높이 조정 위치를 조정할 수 있다. 서보모터(3)가 회전하지 않아도 슬라이드(4)의 높이를 미세 조정할 수 있다.

슬라이드 조정 기구(20)의 높이는 슬라이드 조정 기구 높이 계측기(24)에 의해 계측되고, 필요에 따라 위치 피드백 제어를 행함으로써 슬라이드 조정 기구(20)의 높이를 임의로 조정할 수 있다. 슬라이드 조정 기구 높이 계측기(24)는, 예를 들면, 리니어 인코더나 리니어 스케일에 의해 실현할 수 있다.

제어부(9)는 서보모터(3), 다이클램퍼(14) 및 슬라이드 조정 기구(20)를 제어한다. 이 제어부(9)가 서보모터(3)를 제어함으로써 슬라이드 이동 범위 내에서 임의의 위치에 슬라이드(4)를 위치 결정한다.

상기와 같이 구성된 서보 프레스(1)에서는, 슬라이드 조정 기구 구동 모터(22)를 회전 구동하여 프레스 가공에 적합한 높이에 슬라이드 조정 기구(20)의 높이를 조절한 후, 서보모터(3)를 회전시켜 동력 변환 기구(16)를 통해 슬라이드(4)를 승강시켜 상금형(10)과 하금형(12)을 프레스 성형에 필요한 거리까지 접근시킴으로써 워크의 프레스 가공을 행한다.

도 4a에 나타내는 바와 같이, 서보모터(3)를 회전시킴으로써 동력 변환 기구(16)의 하단 위치는, 볼스터(8)의 상면으로부터 H1t의 높이에 있는 상사점과 볼스터(8)의 상면으로부터 H1b의 높이에 있는 하사점의 사이에서 변화한다.

도 4b에 나타내는 바와 같이, 임의의 시각에서의 동력 변환 기구(16)의 하단의 볼스터(8) 상면으로부터의 거리를 h1, 슬라이드 조정 기구(20)의 높이를 h2라고 한다. 또한, 슬라이드(4)의 두께는 변화하지 않기 때문에, 여기에서는 편의상 슬라이드(4)의 두께를 0으로 한다(즉, 여기에서는 슬라이드 조정 기구(20)의 하단과 슬라이드(4)의 하단은 일치한다). 이 경우, 볼스터(8) 상면에 대한 슬라이드(4)의 하면 위치 h3은 h3=h1-h2로 주어진다. 단, H1b≤h1≤H1t이다.

도 5는 본 발명에 따른 기계 프레스의 금형 교환 방법의 순서를 설명하는 도면이다. 도 5에서는, 도 2에 나타낸 종래의 기계 프레스의 금형 교환 방법의 순서와 대비할 수 있도록 대응하는 동작은 동일한 단계 번호로 나타내었다.

또한, 도 6a 내지 도 6d는 본 발명의 금형 교환 방법을 실시할 때의 슬라이드(4)의 하면 높이의 변화를 나타내고, 도 7a 내지 도 7d는 종래의 금형 교환 방법 을 실시할 때의 슬라이드 하면의 변화를 나타낸다. 도 7a 내지 도 7d에서의 종래예의 "동력 변환 기구"는 도 1의 크랭크축(53) 및 콘로드(55)가 이에 해당한다.

한편, 이하에서는, 현재의 금형(교환 전의 금형)을 "현재 형"이라고 하고, 다음 금형(교환 후의 금형)을 "다음 형"이라고 한다.

도 6a 및 도 7a에 나타내는 바와 같이, 현재 형으로 생산 중에는, 현재 형으로 생산하기 위한 하사점에서의 슬라이드 하면의 높이를 h3pc라고 하면, 슬라이드 조정 기구(20)의 높이는 h2pc=H1b-h3pc가 된다. 이는 본 발명도 종래예도 동일하다. 도 4와 마찬가지로, 슬라이드(4)의 두께는 변화하지 않기 때문에, 여기에서는 편의상 슬라이드(4)의 두께를 0으로 한다(즉, 여기에서는 슬라이드 조정 기구(20)의 하단과 슬라이드(4)의 하단은 일치한다).

본 발명의 금형 교환 방법은 이하의 순서로 행한다.

(개시)

도 5에 나타내는 바와 같이, 현재 형에 의한 생산을 종료하고 슬라이드(4)는 정지하고 있다. 이때, 슬라이드 조정 기구(20)는 슬라이드(4) 하사점에서의 슬라이드(4) 하면이 현재 형으로 생산하기 위한 높이(현재 형 생산용 슬라이드 조정 높이)가 되도록 조정된다.

(제1 단계)

본 발명의 금형 교환 방법에서는, 종래예의 제1 단계에 상당하는 단계는 없기 때문에, 제2 단계로 진행한다.

(제2 단계)

제어부(9)에 의한 제어하에 서보모터(3)를 회전시켜 슬라이드(4)를 하강시킨다. 이때, 슬라이드(4)는 하금형(12) 위에 상금형(10)이 정확히 얹어지는 위치에서 정지한다. 여기에서, 도 6b에 나타내는 바와 같이, 현재 형을 언클램프 하기 위해 슬라이드(4)의 하면을 정지시키는 높이를 H3uc라고 한다.

도 7b에 나타내는 바와 같이, 종래예에서는 슬라이드 조정 기구(20)의 높이(전체 높이)가 h2uc=H1b-H3uc가 되도록 슬라이드 조정 기구(20)를 동작시킨 다음, 동력 변환 기구(16)의 하단을 하사점, 즉, 높이 H1b에서 정지시켰다.

이에 대해, 본 발명에서는 슬라이드 조정 기구(20)의 높이는 h2pc인 채 변화시키지 않고, 동력 변환 기구(16)의 하단 위치가 h1uc=h2pc+H3uc가 되도록 서보모터(3)를 제어한다. 따라서, 본 발명에서는 종래예와 비교하여, 슬라이드 조정 기구(20)의 높이를 변화시키는 시간을 생략할 수 있다.

(제3 단계)

제어부(9)에 의한 제어하에 다이클램퍼(14)를 동작시켜 현재 형의 상금형(10)을 언클램프 한다. 이에 따라, 현재 형의 상금형(10)이 슬라이드(4)로부터 해방된다.

(제4 단계)

제어부(9)에 의한 제어하에 서보모터(3)를 회전시켜 슬라이드(4)를 상사점에 이르지 않는 소정의 위치까지 상승시켜 대기시킨다. 구체적으로는, 현재 형을 언클램프 한 후, 현재 형·다음 형의 입출 시에 금형과 슬라이드(4) 및 그 부속품(미도시)이 간섭하지 않도록 슬라이드(4)를 상승시킨다.

종래예에서는 슬라이드(4)를 상사점까지 상승시켰다. 이에 대해, 본 발명에서는, 슬라이드(4) 및 그 부속품이 현재 형·다음 형의 입출에 지장 없는 최저한의 높이까지만 슬라이드(4)가 상승하도록 서보모터(3)를 제어한다. 따라서, 본 발명에서는 종래예와 비교하여 슬라이드(4)의 상승 거리, 즉 이동에 필요한 시간을 단축할 수 있다.

한편, 실제로 어느 정도의 높이까지 슬라이드(4)를 상승시키면 되는지는, 실제 기계에서의 눈짐작, 도면상에서의 검토, CAD 소프트웨어의 간섭 체크 기능의 이용 등의 수단에 의해 결정할 수 있다.

(제5 단계)

제어부(9)에 의한 제어하에 슬라이드 조정 기구(20)를 동작시켜 슬라이드(4) 하사점에서의 슬라이드(4)의 하면이 다음 형으로 생산하기 위한 높이(다음 형 생산용 슬라이드 조정 높이)가 되도록 조정한다. 이 조정에 의해 슬라이드 조정 높이는 "현재 형 생산용 슬라이드 조정 높이"에서 "다음 형 생산용 슬라이드 조정 높이"로 변경된다.

병행하여, 현재 형의 상금형·하금형을 서보 프레스(1)로부터 꺼내고 다음 형의 상금형·하금형을 겹친 상태에서 서보 프레스(1)의 볼스터(8) 상에 얹어 놓는다.

(제6 단계)

제어부(9)에 의한 제어하에 서보모터(3)를 회전시켜 슬라이드(4)를 하강시킨다.

여기에서, 도 6c에 나타내는 바와 같이, 다음 형을 클램프 하기 위해 슬라이드 하면을 정지시키는 높이를 H3cn이라고 한다.

도 7c에 나타내는 바와 같이, 종래예에서는 슬라이드 조정 기구(20)의 높이가 h2cn=H1b-H3cn이 되도록 슬라이드 조정 기구(20)를 작동시킨 후, 동력 변환 기구(16)의 하단을 하사점, 즉, 높이 H1b에서 정지시켰다.

이에 대해, 본 발명에서는 슬라이드 조정 기구(20)의 높이(전체 높이)를 h2pn=H1b-H3pn으로 변화시킨 후, 동력 변환 기구(16)의 하단 위치가 h1cn=h2pn+H3cn이 되도록 서보모터(3)를 제어한다. 여기에서, H3pn은 다음 형으로 생산하기 위한 하사점에서의 슬라이드 하면의 높이이다.

따라서, 종래예에서는 동력 변환 기구(16)의 하단이 상사점으로부터 이동을 개시하는데 비해, 본 발명에서는 상사점보다 낮은 위치로부터 이동을 개시하므로, 이동에 필요한 시간을 단축할 수 있다.

(제7 단계)

제어부(9)에 의한 제어하에 다이클램퍼(14)를 동작시켜 다음 형의 상금형(10)을 클램프 한다. 이에 따라, 다음 형의 상금형(10)이 슬라이드(4)에 고정된다.

(제8 단계)

제어부(9)에 의한 제어하에 서보모터(3)를 회전시켜 슬라이드(4)를 생산 개시 가능한 높이까지 상승시킨다.

(제9 단계)

도 7d에 나타내는 바와 같이, 종래예에서는 슬라이드 조정 기구(20)의 높이가 h2pn이 되도록 슬라이드 조정 기구(20)를 동작시켰다. 이에 대해, 도 6d에 나타내는 바와 같이, 본 발명에서는 이미 슬라이드 조정 기구(20)의 높이가 h2pn이 되어 있기 때문에, 슬라이드 조정 기구(20)의 동작을 생략할 수 있다. 따라서, 본 발명의 금형 교환 방법에서는 종래예의 제9 단계에 상당하는 단계는 없다.

(종료)

다음 형에 의한 생산이 가능하게 된다.

전술한 바와 같이, 슬라이드 조정 기구(20)를 갖는 프레스 기계의 경우, 종래의 기계 프레스에서는 다이 높이 조정 위치의 변경을 3회 행할 필요가 있었다(도 2의 제1, 제5, 제9 단계). 이에 대해, 본 발명에서는 금형의 차이에 대응하기 위한 변경만을 행하면 되고, 종래의 금형 교환의 제1, 제9 단계에 대해서는 슬라이드(4)의 위치 결정 제어에 의해 대응할 수 있기 때문에, 슬라이드 조정 기구(20)의 동작을 생략할 수 있다. 따라서, 슬라이드 조정 기구(20)의 동작에 필요한 시간을 큰 폭으로 단축할 수 있다.

또한, 슬라이드 조정 높이를 변경하는 단계를 프레스 기계로부터 상하의 금형을 꺼내고 다른 상하의 금형을 프레스 기계에 반입하는 단계와 병행시킴으로써, 효율적으로 교환 작업을 진행하여 금형 교환을 신속히 할 수 있다.

동력 변환 기구(16)로서, 예를 들면 특허 문헌 4에 개시되어 있는 바와 같이, 모터의 한 방향의 회전에 대해 슬라이드가 승강을 반복하는 기구로서 슬라이드의 하강시와 상승시의 이동량이 모터의 회전각에 대해 비대칭이 되는 것이 있다. 특허 문헌 4에 개시된 기구는, 크랭크축과 링크 기구로 이루어지는 것이다. 이와 같은 동력 변환 기구에서의 크랭크 각도와 슬라이드(4) 변위의 관계는, 예를 들면, 도 8에 나타내는 바와 같다. 도 8에서는 0°∼θ₁의 구간보다 θ₁∼360°의 구간이 슬라이드 이동량이 크다.

이와 같은 동력 변환 기구의 경우, 본 발명에서는 슬라이드(4)의 이동을 포함하는 상기 제2, 제4, 제6, 제8 단계에서 서보모터(3)를 정역전시킴으로써 서보모터(3)의 회전각에 대해 이동량이 큰 쪽의 구간을 이용하여 슬라이드(4)를 승강시킨다. 이렇게 함으로써 슬라이드(4)의 이동 시간을 단축할 수 있으므로, 금형 교환 작업을 신속화할 수 있다.

한편, 전술한 실시 형태에서는 서보모터(3)의 회전각의 검출에 의해 동력 변환 기구(16)의 하단 위치를 측정하였지만, 동력 변환 기구(16)의 하단 위치를 리니어 인코더나 리니어 스케일을 이용하여 측정해도 무방하다.

전술한 실시 형태에서는 리니어 인코더나 리니어 스케일에 의해 슬라이드 조정 기구(20)의 높이를 측정하였지만, 슬라이드 조정 기구 구동 모터(22)의 회전각을 로터리 인코더나 리졸버로 측정하고, 기구로부터 정해지는 모터 회전각과 높이의 관계식을 이용하여 높이를 계산하도록 해도 된다.

전술한 실시 형태에서는 모터의 구동에 의해 슬라이드 조정 기구(20)의 높이를 조정하였지만, 유압 실린더나 공기 압력 실린더로 구동하도록 해도 된다.

전술한 실시 형태에서는 제5 단계에서 다이 높이의 조정을 하였지만, 필요에 따라 다른 단계에서 해도 무방하다. 이 경우, 다른 단계에서 다이 높이의 조정분을 고려하여 슬라이드(4)의 이동량을 결정할 필요가 있다.

슬라이드 조정 기구를 갖지 않는 서보 프레스의 경우, 도 5의 제5 단계에서의 슬라이드 조정 기구의 동작을 생략하고, 제6 단계에서 현재 형으로 생산하기 위한 하사점에서의 슬라이드 하면 높이와 다음 형으로 생산하기 위한 하사점에서의 슬라이드 하면 높이의 차이를 보정하여 동력 변환 기구의 하단 위치를 움직이면 된다. 이 경우, 생산중이라도 동력 변환 기구의 하단이 하사점에 이르지 않고, 하사점보다 상방에서 서보모터의 회전 방향을 반전시켜 슬라이드를 상승시키도록 하는 운전으로 하는 경우가 많다.

이상, 본 발명의 실시 형태에 대해 설명하였지만, 위에 개시된 본 발명의 실시 형태는 어디까지나 예시로서, 본 발명의 범위는 이들 발명의 실시 형태로 한정되지 않는다. 본 발명의 범위는, 특허 청구의 범위의 기재에 의해 개시되며, 또한 특허 청구의 범위의 기재와 균등의 의미 및 범위 내에서의 모든 변경을 포함하는 것이다.

Claims

프레스 구동원인 서보모터의 회전 운동을 동력 전달 기구를 통해 슬라이드의 승강 운동으로서 전달하고, 상기 서보모터를 제어함으로써 슬라이드 이동 범위 내에서 임의의 위치에 슬라이드의 위치 결정이 가능한 프레스 기계의 금형 교환 방법으로서,

상금형이 하금형 위에 얹어지는 위치에 상기 슬라이드를 이동하는 단계와, 상기 슬라이드로부터 상금형을 해방하는 단계와, 상기 슬라이드를 상사점에 이르지 않는 소정의 위치까지 상승시켜 대기시키는 단계와, 상기 프레스 기계로부터 상하의 금형을 꺼내고 다른 상하의 금형을 상기 프레스 기계에 반입하는 단계와, 상금형을 슬라이드에 고정하기 위한 위치에 상기 슬라이드를 하강시키는 단계와, 상기 슬라이드에 상금형을 고정하는 단계와, 프레스 가공의 개시가 가능한 위치까지 상기 슬라이드를 상승시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 프레스 기계의 금형 교환 방법.
제1항에 있어서,

상기 프레스 기계는 다이 높이를 조정하는 슬라이드 조정 기구를 갖는 것이며,

상기 슬라이드 조정 기구를 동작시켜 슬라이드 조정 기구의 높이를 본래의 금형에 의해 프레스 가공하기 위한 조정 높이에서 다음 금형에 의해 프레스 가공하 기 위한 조정 높이로 변경하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 프레스 기계의 금형 교환 방법
제2항에 있어서,

상기 슬라이드 조정 기구의 높이를 변경하는 단계를, 상기 프레스 기계로부터 상하의 금형을 꺼내고 다른 상하의 금형을 상기 프레스 기계에 반입하는 단계와 병행하는 것을 특징으로 하는 프레스 기계의 금형 교환 방법.
제1항에 있어서,

상기 프레스 기계의 동력 전달 기구는, 상기 서보모터의 한 방향의 회전에 대해 상기 슬라이드가 승강을 반복하는 기구로서 상기 슬라이드의 하강시와 상승시의 이동량이 상기 서보모터의 회전각에 대해 비대칭이 되는 것이며,

각 단계 중 상기 슬라이드의 이동을 포함하는 것에 있어서, 상기 서보모터의 회전각에 대해 이동량이 큰 쪽의 구간을 이용하여 상기 슬라이드를 승강시키는 것을 특징으로 하는 프레스 기계의 금형 교환 방법.
프레스 구동원인 서보모터와, 하면에 상금형이 장착되고 승강 운동하는 슬라이드와, 상금형을 상기 슬라이드의 하면에 해방 가능하게 고정하는 다이클램퍼와, 상기 서보모터의 회전 운동을 상기 슬라이드의 승강 운동으로 변환하는 동력 전달 기구와, 적어도 상기 서보모터 및 상기 다이클램퍼를 제어하는 제어부를 구비하고, 제어부가 상기 서보모터를 제어함으로써 슬라이드 이동 범위 내에서 임의의 위치에 슬라이드의 위치 결정이 가능한 프레스 기계로서,

상기 제어부는, 금형 교환시에, 상금형이 하금형 위에 얹어지는 위치에 상기 슬라이드를 이동시키고, 계속해서 상기 슬라이드로부터 상금형을 해방한 다음, 상기 슬라이드를 상사점에 달하지 않는 소정의 위치까지 상승시켜 대기시키도록 상기 서보모터 및 상기 다이클램퍼를 제어하고, 상기 프레스 기계로부터 상하의 금형이 꺼내지고 다른 상하의 금형이 상기 프레스 기계에 반입된 후에, 상금형을 슬라이드에 고정하기 위한 위치에 상기 슬라이드를 하강시키고, 계속해서 상기 슬라이드에 상금형을 고정한 후, 프레스 가공의 개시가 가능한 위치까지 상기 슬라이드를 상승시키도록 상기 서보모터와 상기 다이클램퍼를 제어하는 것을 특징으로 하는 프레스 기계.
제5항에 있어서,

다이 높이를 조정하는 슬라이드 조정 기구를 더 구비하고,

상기 제어부는, 상기 금형 교환시에, 상기 슬라이드 조정 기구의 높이를 본래의 금형에 의해 프레스 가공하기 위한 조정 높이에서 다음 금형에 의해 프레스 가공하기 위한 조정 높이로 변경하도록 상기 슬라이드 조정 기구를 제어하는 것을 특징으로 하는 프레스 기계.
제6항에 있어서,

상기 제어부는, 상기 금형 교환시에서의 상기 슬라이드 조정 기구의 높이를 변경하기 위한 제어를, 상기 프레스 기계로부터 상하의 금형이 꺼내지고 다른 상하의 금형이 상기 프레스 기계에 반입되는 작업과 병행시키는 것을 특징으로 하는 프레스 기계.
제5항에 있어서,

상기 동력 전달 기구는, 상기 서보모터의 한 방향의 회전에 대해 상기 슬라이드가 승강을 반복하는 기구로서 상기 슬라이드의 하강시와 상승시의 이동량이 상기 서보모터의 회전각에 대해 비대칭이 되는 것이며,

상기 제어부는, 금형 교환시의 슬라이드의 이동시에, 상기 서보모터의 회전각에 대해 이동량이 큰 쪽의 구간을 이용하여 상기 슬라이드를 승강시키도록 상기 서보모터를 제어하는 것을 특징으로 하는 프레스 기계.