KR20090042314A - 스템 슬라이드 장치 - Google Patents

Abstract

컨테이너(5)에 장착한 빌릿(B)을 압압하는 스템(6)이 수평으로 장착된 스템 슬라이드대(73)와, 스템 상하이동지지체(71)에 장착되고, 상기 스템 슬라이드대의 측단부가 끼워 맞춰 상하로 슬라이딩되는 가이드홈을 형성한 슬라이드 가이드부재(72, 72a, 72b)와, 상기 슬라이드 가이드부재에 설치되어, 상기 스템 슬라이드대의 측단부를 압압하는 로크수단(77a, 77b)을 구비한 스템 슬라이드 장치를 사용하여, 상기 슬라이드대를 슬라이딩방향으로 움직이기 위한 전동모터(11)를 갖는 구동기구(10)를 설치하여, 화재의 원인을 배제하고, 유지보수 작업을 간략화한다.

빌릿, billet, 스템, stem, 슬라이드 장치, 화재, 유지보수

Description

스템 슬라이드 장치{STEM SLIDE DEVICE}

본 발명은 압출 프레스 장치에 설치된 스템 슬라이드(stem slide) 장치에 관한 것으로, 특히 컨테이너에 장전한 빌릿(billet)을 압압(押壓)하는 스템이 수평으로 부착된 스템 슬라이드대(sten slide base)를, 빌릿 공급시에 상승시킬 수 있는 스템 슬라이드 장치에 관한 것이다.

일반적으로, 금속 재료, 예를 들면 알루미늄 또는 그 합금재료 등에 의한 압출재(빌릿)를 압출 프레스 장치에 의해 압출하는 경우, 유압 실린더에 의해 구동되는 메인 램(main ram)의 선단부(先端部)에 스템이 부착되어 있고, 다이스(dice)에 컨테이너를 압착한 상태에서, 빌릿 로더(loader) 상의 빌릿을 메인 램 선단부의 스템으로 압착하여, 이 컨테이너의 빌릿 수용부 내에 장전한다. 그리고 메인 램을 유압 실린더의 구동에 의해 더 전진시킴으로써, 빌릿이 스템에 의해 강력히 압압된다. 그래서, 다이스의 출구부로부터 성형된 제품이 압출된다.

이 종래 형태의 압출 프레스 장치에서는, 컨테이너에 빌릿을 장전할 때에, 스템의 선단은 이 빌릿의 길이 만큼 후퇴되어야 하기 때문에, 메인 램의 스트로크(stroke)는 빌릿 길이에 스템의 길이를 더한 것으로 되어 있다. 그래서, 이 메인 램의 스트로크를 확보하기 위해서는, 종래 형태의 압출 프레스 장치 전체가 장 대화(長大化)되어 버리고, 메인 램을 구동하는 유압 실린더 자체도 대형화되며, 이에 따라 작동 유량도 많이 필요하게 된다.

최근에는, 압출 프레스 장치의 콤팩트(compact)화가 도모되고 있다. 이 콤팩트화에 의해 압출 프레스 장치의 공간 절약화, 에너지 절약화를 달성할 수 있다. 이 콤팩트화의 하나의 방법인, 쇼트 스트로크 프레스 방식(short stroke press-type)이라고 불리는 압출 프레스 장치가 개발되어 있다. 종래 형태의 압출 프레스 장치에서는, 빌릿을 컨테이너 내에 장전하기 위해, 빌릿 공급용의 공간이 필요하고, 이 길이분 만큼, 메인 램의 스트로크가 길어져 있었다. 따라서 이 쇼트 스트로크 프레스 방식에서는, 빌릿 공급 방법을 고안하여, 빌릿 공급용 공간의 길이분 만큼, 메인 스트로크의 길이를 짧게 하고 있다.

이 쇼트 스트로크 프레스 방식에 의하면, 압출 프레스 장치 전체의 길이를 짧게 콤팩트화할 수 있고, 비(非)압출 시간(아이들 타임(idle time))을 단축화할 수 있으며, 메인 램 구동용 유압 실린더의 작동 유량을 삭감할 수 있다. 그 결과, 압출 프레스 장치의 공간 절약화, 에너지 절약화를 도모할 수 있다.

이 쇼트 스트로크 프레스 방식은 컨테이너를 기준으로 한 빌릿의 공급 방향에서, 2 종류로 나눠진다. 그 중 하나의 방식은 프론트 로딩형(front loading type)이라고 불리는 쇼트 스트로크 프레스 방식이다. 이 프론트 로딩형은 빌릿 공급시에는 컨테이너를 스템측으로 이동시켜 두고, 이동 후의 컨테이너 위치로부터 다이스측에 빌릿 공급용의 공간을 확보하는 것이다. 즉, 다이스와 스템 선단 사이에 빌릿이 공급된다.

이 프론트 로딩형 프레스 방식에서는, 빌릿을 공중 차지(sndwiched charge)로 공급하기 위해, 빌릿 로더 장치의 코어 정밀도의 유지가 중요하게 되기 때문에, 빌릿 로더 장치의 보수·관리가 필요하게 된다. 또한, 빌릿의 직경, 굴곡, 단면(端面) 등의 정밀도도 요구된다. 따라서 실제로는, 컨테이너의 내경을 크게 하여 대처하고 있다. 그러나, 이와 같이 내경을 크게 함으로써, 제품의 블리스터(blister) 유입의 큰 요인으로 되고 있다.

한편, 다른 하나의 방식이, 도 3에 도시된 바와 같은 리어 로딩형(rear loading type)이라고 불리는 쇼트 스트로크 프레스 방식이다. 이 리어 로딩형에서는, 빌릿 공급시에는 빌릿 공급용 공간을 확보하기 위해, 스템을 수평 이동 또는 상승 이동시키고 있다. 당초의 스템 위치로부터 스템을 수평 방향 또는 위쪽으로 이동시키고, 스템의 측방 또는 아래쪽에서, 컨테이너의 스템측에 빌릿 공급용의 공간을 마련하고 있다. 이 공간에 빌릿이 공급된다.(일본특허공개 평4-231110호 공보, 일본특허공개 평8-206727호 공보 참조)

도 3은 리어 로딩형 쇼트 스트로크 프레스 방식이 채용된 압출 프레스 장치의 개요를 나타내고, 압출 프레스 장치의 위쪽에서 본 구성이 도시되어 있다.

이 압출 프레스 장치에서는, 엔드 플래튼(end platen)(1)과 실린더 장착 블록(2)이 타이 로드(tie rod)(3)에 의해 연결되어 고정되어 있다. 엔드 플래튼(1)에는, 빌릿을 제품에 압출하는 형태를 갖는 다이스(4)가 장착되고, 그 다이스(4)에는, 빌릿 수용부(C)를 구비한 컨테이너(5)가 압착되어 있다.

도 3에 도시하는 바와 같이, 실린더 장착 블록(2)에는, 스템(6)을 컨테이 너(5)의 빌릿 수용부(C)의 축을 따라 이동시키기 위한 메인(main) 유압 실린더(8)가 장착되어 있다. 도시되어 있지 않지만, 메인 유압 실린더(8)의 내부에는 유압에 의해 구동되는 메인 램(main ram)이 배설(配設)되고, 이 메인 램의 선단에, 스템 지지부재(7)가 장착되어 있다. 이 스템 지지부재(7)에, 스템(6)이 장착되어 있고, 메인 유압 실린더(8)의 메인 램이 구동되면, 스템(6)이 컨테이너(5)의 빌릿 수용부(C)의 축선을 따라 이동된다. 도 3에서는, 빌릿 공급시에서의 스템(6)의 수평이동 또는 상승 이동을 위한 기구에 대해서는, 도시를 생략하고 있다.

전술한 리어 로딩형 쇼트 스트로크 프레스 방식의 압출 프레스 장치에 적용되는 스템의 상승이동기구의 예를, 도 4a 및 도 4b에 나타냈다. 여기에서는, 도 4a에 도시된 스템 지지대(支持台)가 스템 상승지지체(71), 슬라이드 가이드(slide guide)부재(72), 스템 슬라이드대(73), 그리고, 스템 클램프(clamp)부재(74)로 구성되어 있다. 스템 슬라이드 가이드부재(72)는 스템 상하이동지지체(71)에 고정되고, 스템 슬라이드대(73)의 양측단이 상하로 슬라이딩할 수 있는 슬라이드홈을 구비하고 있다.

스템(6)의 기부(基部)가, 스템 슬라이드대(73)에 스템 클램프부재(74)에 의해 클램프 되어, 스템(6)이 수평으로 유지되어 지지된다. 또한, 스템 슬라이드대(73)는 스템 상하이동 구동 유압 실린더(79)의 작동에 의해 상하이동된다. 도시하지 않았지만, 스템 슬라이드대(73)의 하강한계(lower limit)을 위한 메카니컬 스토퍼(mechanical stopper)가 설치되어 있고, 이 메카니컬 스토퍼의 위치센서에 의해, 스템(6)의 상하 중심이 허용치 내에 들어 있는지 검지된다. 도 4a에서는, 스 템 슬라이드대(73)가 하강한계에 있는 상태가 도시되어 있고, 스템(6)의 중심이 컨테이너(5)의 빌릿수용부(C)의 축심(軸芯)에 일치되어 있다.

도 5에 도시된 리어 로딩형의 압출프레스장치에서의 빌릿 공급 동작에 대하여, 도 5a 내지 5c를 참조하여 설명한다. 도 5a 내지 5c에서는, 도 3의 압출프레스장치와 같은 부분에는, 같은 부호가 붙여져 있다.

먼저, 도 5a에 도시되는 바와 같이, 스템(6)이 상승 이동되고, 그 아래쪽에 형성된 공간에, 빌릿로더장치(BL)에 지지된 빌릿(B)이, 컨테이너(5)의 빌릿 수용부(C)의 축선위치에, 압출프레스장치의 측방으로부터 공급된다. 이 때의, 스템(6)의 상승 이동의 상태가 도 4b에 도시되어 있다.

도 4b에서는, 스템 상하 구동 유압실린더(79)가 작동하여, 스템 슬라이드대(73)가 하강한계의 위치로부터 소정의 높이로 밀어 올려진다. 그렇게 하면, 스템 슬라이드대(73)의 상승 이동으로, 이것에 클램프되어 있는 스템(6)도, 축(X)의 위치로부터 소정의 높이까지 상승 이동된다. 따라서, 스템(6)이 상승 이동한 후에는, 축(X)의 위치에 공간이 형성되고, 이 공간에, 도시한 바와 같이 다음에 밀어내지는 빌릿(B)을 공급할 수 있다.

이어서, 도 5b에 도시되는 바와 같이, 빌릿로더(BL)에 구비되어 있는 빌릿 장입장치가 그 축방향으로 구동되어, 빌릿(B)이 컨테이너(5)의 빌릿 수용부(C) 안에 삽입되어 장전된다.

도 5c에 도시되는 바와 같이, 빌릿(B)이 더 삽입되어, 빌릿 수용부(C)에의 장전이 완료되면, 빌릿로더장치(BL)는 압출프레스장치로부터 측방으로 퇴피되어, 다음의 빌릿의 지지로 이행한다. 이 후, 상승되었던 스템(6)이 하강 구동되어 당초의 빌릿 수용부(C)의 축위치로 복귀된다. 따라서, 메인 유압실린더(8)가 구동되어, 메인 램이 전진함으로써, 스템(6)이 빌릿(B)에 대한 압압을 시작하고, 이후, 빌릿(B)은 다이스(4)에 의해 압출 형성된다.

발명의 개시

그런데, 리어 로딩형 쇼트 스트로크 프레스 방식의 압출프레스장치에 있어서, 상술한 바와 같은 스템의 유압실린더 구동에 의한 상승이동기구를 채용한 경우에는, 스템을 상하이동하는 구동수단이 유압실린더이므로, 유압구동 계통의 경년 (經年) 변화나 손상 등에 의한 기름 누출이 발생한다는 문제가 있고, 기름 누출이 발생하였을 경우, 스템이 전진한 압출프레스장치의 압출 종료 부근에서는 스템 슬라이드 기구와 가열된 컨테이너가 근접하기 때문에, 누출된 기름에 인화(引火)할 염려가 있었다. 그 때문에, 정기적으로 압출프레스장치를 정지시켜서 유압구동 계통의 유지보수을 행할 필요가 있고, 유지보수 때마다, 설비가 멈춰야된다는 문제가 있었다.

따라서, 본 발명은 스템이 전진하여 압출프레스장치의 압출 종료 부근에서 스템 슬라이드 기구와 가열된 컨테이너가 근접해도, 기름 누출에 의한 위험을 회피하고, 유지보수 작업을 간략화한, 빌릿 공급시에 스템을 상하 이동시킬 수 있는 스템 슬라이드 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

이상의 문제를 해결하기 위하여, 본 발명의 스템 슬라이드 장치는 컨테이너에 장착한 빌릿을 압압하는 스템이 수평으로 장착된 스템 슬라이드대와, 스템 상하이동지지체에 장착되고, 상기 스템 슬라이드대의 측단부(側端部)가 끼워 맞춰 상하로 슬라이딩되는 가이드홈을 형성한 슬라이드 가이드부재와, 상기 슬라이드 가이드부재에 설치되어, 상기 스템 슬라이드대의 측단부를 압압하는 로크(lock)수단을 구비한 스템 슬라이드 장치에 있어서, 상기 슬라이드대를 슬라이딩 방향으로 움직이기 위한 전동모터를 갖는 구동기구를 설치하고 있다.

본 발명의 스템 슬라이드 장치에서는, 상기 구동기구가, 전동모터와, 전동모터의 출력축의 회전을 직선운동으로 변환하는 나사축 및 볼너트로 이루어지는 볼나사변환장치를 구비하고 있는 것이 바람직하다.

본 발명의 스템 슬라이드 장치에서는, 상기 구동기구는, 상기 전동모터가 상기 볼나사변환장치 축선 상에 병렬로 배설되어 있는 것이 바람직하다.

본 발명의 스템 슬라이드 장치에서는, 상기 전동모터를 전동 서보모터로 치환하는 것도 가능하다.

이상과 같이, 본 발명의 스템 슬라이드 장치에 따르면, 스템의 상승에 의해, 컨테이너 수용부 내에 빌릿을 공급하기 위한 공간이 확보되어, 컨테이너 수용부 내에 빌릿이 장전되고, 이어서 스템의 하강에 의해 빌릿의 컨테이너 수용부 내에서의 압압이 개시된다. 이 빌릿 공급시에, 스템을 스템 슬라이드대와 함께 슬라이딩 방향으로 움직이는 스템상승기구를, 전동모터를 갖는 구동기구로 하였다. 그 때문에, 유압구동 계통의 경년 변화나 손상 등에 의한 기름 누출이나, 그 기름 누출 등에 따르는 위험의 회피와 정기적인 유지보수 작업을 저감할 수 있어, 설비를 멈출 필요성이 감소한다.

또한, 구동기구는 전동모터와, 전동모터의 출력축의 회전을 직선운동으로 변환하는 나사축 및 볼너트로 이루어지는 볼나사변환장치로 하였으므로, 구조가 간단하여 마모 부분이 없고, 유지보수성이 뛰어나, 부품을 교환하는 빈도를 저감할 수 있고, 설비의 멈춤을 감소시켜 생산성에 기여한다.

또한, 구동원을 전동모터에 의한 구성으로 하였으므로, 스템 슬라이드 장치의 운전 제어성 및 조작성이 향상함과 아울러, 구동 효율이 향상하여 작동 에너지의 저감을 도모할 수 있다.

이하, 첨부 도면과 본 발명의 바람직한 실시형태의 기재로부터, 본 발명을 일층 충분히 이해할 수 있을 것이다.

도 1은 본 발명에 의한 압출프레스장치에서의 스템 슬라이드 장치의 실시형태를 설명하는 도면이다.

도 2는 실시형태에서의 스템 슬라이드 장치의 빌릿 공급시의 스템 상승 위치를 설명하는 도면이다.

도 3은 리어 로딩형 압출프레스장치의 구성을 설명하는 도면이다.

도 4a, 4b는 종래의 리어 로딩형 압출프레스장치에서의 스템 슬라이드 구성을 설명하는 도면이다.

도 5a∼5c는 도 3에 도시된 리어 로딩형 압출프레스장치에서의 빌릿 공급 및 삽입의 순서를 설명하는 도면이다.

발명을 실시하기 위한 최량의 형태

다음으로, 도 1 및 도 2를 참조하면서, 본 발명의 스템 슬라이드 장치의 실시형태에 대하여 설명한다. 본 발명의 스템 슬라이드 장치는 전술한 리어 로딩형 쇼트 스트로크 프레스 방식에 의한 압출프레스장치에 적용되는 것을 기초로 한다.

도 1에, 본 발명의 스템 슬라이드 장치의 실시형태가 도시되어 있다. 도 1에 도시된 실시형태의 스템 슬라이드 장치는, 도 3에 도시된 압출프레스장치의 스템 선단부의 위치에서의 종단면으로 나타내져 있다. 도 2는 스템 상승 위치를 설명하는 도면으로, 도 1에 도시된 스템 슬라이드 장치의 스템축의 위치에서의 횡단면으로 나타내져 있다.

도 1에 도시된 스템 슬라이드 장치는, 스템 상하이동지지체(71), 슬라이드 가이드부재(72a, 72b), 스템 슬라이드대(73), 그리고, 스템 클램프부재(74a, 74b)로 기본적으로 구성된다. 슬라이드 가이드부재(72a, 72b)가 스템 상하이동지지체(71)에 고정되어, 슬라이드 가이드부재(72a, 72b)와, 스템 상하이동지지체(71)에 실시된 도시하지 않은 라이너(liner) 사이에, 슬라이드홈이 형성되어 있다. 이 슬라이드홈 안을, 스템 슬라이드대(73)의 양측단부가 각각 상하로 슬라이딩할 수 있게 되어 있다. 부호 77a 및 77b는 스템 슬라이드대의 측단부를 압압하는 로크수단이다.

스템(6)의 스템 기부가 스템 슬라이드대(73)에 스템 클램프부재(74a, 74b)에 의해 클램프 되어, 스템(6)이 수평으로 유지되어 지지된다. 또한, 스템 슬라이드 대(73)는 스템 상하이동의 구동기구(10)의 작동에 의해 상하이동된다.

여기에서, 도 1에 도시하는 실시형태의 스템 상하이동의 구동기구(10)는 전동모터(11), 볼너트(12), 볼나사(13), 볼너트 지지체(14)·베어링(15), 베어링지지체(16), 풀리(17a, 17b), 타이밍벨트(18) 등으로 기본적으로 구성된다.

도 1에 도시하는 바와 같이, 스템 상하이동지지체(71)의 아래쪽에는, 출력축에 풀리(17a)가 장착된 전동모터(11)가 고정하여 배설되어 있다. 또한, 스템 상하이동지지체(71)의 아래쪽에는, 전동모터(11)의 축선 상에 병렬로 베어링지지체(16)에 고정된 베어링(15)이 배설되며, 볼나사(13)는 베어링(15)에 회전 가능하게 지지되어 있다. 볼나사(13)의 입력축에는, 풀리(17b)가 장착되어 있어, 타이밍벨트(18)를 통하여 전동모터(11)에 연결되어 있다.

나사축(13)에는, 볼너트(12)가 나사결합하여 있고, 볼너트(12)는 스템 슬라이드대(73)의 하단에 고정된 볼너트 지지체(14) 안에 그 회전방향 및 축방향으로의 이동이 규제되게 장착되어 있다. 이러한 구성에 있어서, 전동모터(11)가 회전하면 나사축(13)이 회전하여 볼너트(13)를 통하여 스템 슬라이드대(73)는 직선운동하도록 되어 있다.

도 2는 도 5a에 도시된 빌릿 공급시에, 빌릿 공급용 공간를 확보하기 위하여, 당초의 스템 위치로부터 스템을 위쪽으로 이동시키고, 스템의 아래쪽에서, 컨테이너의 스템측에 빌릿 공급용의 공간을 마련한 상태를 나타내고 있다. 이 공간에 빌릿이 공급된다. X로 나타내는 축선이 당초의 스템 위치를 나타내고 있다.

그리고, 도 1에 도시하는 실시형태에서는, 스템 슬라이드대(73)가 하강한계 위치에 도달하여, 도시하지 않은 메카니컬 스토퍼가 작용하였을 때, 스템 슬라이드대(73)를 스템 상하이동지지체(71)측으로 압압함으로써, 슬라이딩 라이너 등의 마모에 의해 스템(6)의 중심축이 컨테이너의 빌릿 수용부(C)의 축(X)으로부터의 어긋남을 수정할 수 있도록 하였다. 이 어긋남의 수정은 스템 슬라이드대(73)의 측단부에 대향하는 슬라이드 가이드부재(72a, 72b)에, 유압으로 구동하는 로크수단(77a, 77b)을 설치하여, 스템 슬라이드대(73)가 하강한계 위치에 도달하였음이 검지되었을 때, 로크수단(77a, 77b)을 작용시켜 스템 슬라이드대(73)의 측단부를 압압함으로서 행하는 것으로 하였다.

또한, 전동모터(l1)를 전동서보모터로 치환하면, 모터부의 소형화에 의해 스템 슬라이드 장치 전체의 컴팩트화와, 제어성 및 조작성이 향상하는 효과를 갖는다.

상기 실시형태에서, 전동모터(11)와 볼나사(13)를 병렬로 배설하는 구성으로 하였지만, 볼너트 지지체(14)를 설치하지 않고 볼너트(12)를 스템 슬라이드대(73) 안에 그 회전방향 및 축방향으로의 이동이 규제하도록 장착하고, 볼나사(13)의 입력축단과 전동모터(11)의 출력축단을 커플링(coupling) 등으로 연결하여, 전동모터(11)와 볼나사(13)가 직렬로 동심(同芯) 상에 배설된 구성이어도 좋다. 또한, 상기 실시형태에서는, 전동모터(11)가 스템 슬라이드대(73)의 아래쪽에 배치된 구성으로 설명하고 있지만, 전동모터(11)를 스템 슬라이드대(73)의 위쪽에 배치해도 좋다.

또한, 인버터(inverter) 및 인버터 모터를 사용하여 스템의 상하이동의 속도 조정 제어를 행하는 구성이어도 좋다.

Claims (4)

1. 컨테이너에 장착한 빌릿(billet)을 압압(押壓)하는 스템(stem)이 수평으로 장착된 스템 슬라이드대(slide base)와, 스템 상하이동지지체에 장착되고, 상기 스템 슬라이드대의 측단부(側端部)가 끼워 맞춰 상하로 슬라이딩되는 가이드홈을 형성한 슬라이드 가이드부재와, 상기 슬라이드 가이드부재에 설치되어, 상기 스템 슬라이드대의 측단부를 압압하는 로크(lock)수단을 구비한 스템 슬라이드 장치에 있어서,

   상기 슬라이드대를 슬라이딩방향으로 움직이기 위한 전동모터를 갖는 구동기구를 설치한 것을 특징으로 하는 스템 슬라이드 장치.
2. 제1항에 있어서,

   상기 구동기구는 전동모터와, 전동모터의 출력축의 회전을 직선운동으로 변환하는 나사축 및 볼너트로 이루어지는 볼나사변환장치를 구비한 것을 특징으로 하는 스템 슬라이드 장치.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서,

   상기 구동기구는 상기 전동모터가 상기 볼나사변환장치의 축선 상에 병렬로 배설(配設)되어 있는 것을 특징으로 하는 스템 슬라이드 장치.
4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 전동모터를 전동서보모터로 치환하는 것을 특징으로 하는 스템 슬라이드 장치.

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