KR20110006240A - 고속 자동 유압 프레스 - Google Patents

Abstract

압유의 흐름을 신속하게 하여 유압실린더에 의한 금형의 움직임을 보다 빠르게 개선할 수 있고, 길이가 긴 소재의 경우에도 금형의 작동 거리를 최소화하여 보다 신속하게 소재를 가공할 수 있도록, 단조작업이 이루어지는 프레스부와, 이 프레스부로 압유를 공급하기 위한 압유공급부를 포함하고, 상기 압유공급부는 실린더하우징과, 이 실린더하우징 내부에 설치되는 피스톤, 이 피스톤에 설치되어 실린더하우징 일측 선단을 통해 외측으로 연장되는 피스톤로드, 상기 실린더하우징 선단에 형성되고 실린더하우징의 로드측 챔버와 연통되어 기체를 공급하는 기체홀, 상기 실린더하우징 선단에 형성되고 실린더하우징의 피스톤측 챔버에 연통되어 압유를 공급하기 위한 압유홀, 이 압유홀에 연결되어 압유를 공급하기 위한 유압펌프와 유압펌프 구동을 위한 모터, 상기 피스톤로드 내부에 관통 형성되어 피스톤측 챔버 내의 압유를 외부로 공급하기 위한 공급홀, 상기 공급홀에 연결되는 유압라인 상에 설치되어 압유를 상기 프레스부로 공급하기 위한 밸브부를 포함하는 고속 자동 유압 프레스를 제공한다.

실린더하우징, 기체홀, 솔레노이드밸브, 메인실린더, 이송실린더, 수직실린더

Description

고속 자동 유압 프레스{HYDRAULIC PRESS}

본 발명은 소재의 선단을 단조 가공하기 위한 유압 프레스에 관한 것이다. 더욱 상세하게 본 발명은 길이가 긴 소재에 대한 선단 단조가공을 보다 간편하고 신속하게 수행할 수 있도록 된 고속 자동 유압 프레스에 관한 것이다.

일반적으로 단조(Forging)는 고체인 금속 재료를 해머 등으로 두들기거나 가압하는 기계적 방법으로 일정한 모양으로 만드는 조작을 통칭하며, 유압을 이용한 유압프레스가 주로 사용된다. 유압 프레스는 유압에 의해 구동되는 실린더를 구비하여 소재를 가압하여 원하는 형태를 가공하게 된다.

예를 들어, 봉 형태의 샤프트 선단에 렌치홈을 가공하기 위해서는 유압 프레스에 샤프트를 삽입 고정하고 유압실린더의 구동에 따라 금형을 샤프트에 가압하여 렌치홈을 형성하게 된다.

그런데 종래의 유압 프레스는 유압실린더에 의한 금형이 이동 속도가 느리다는 문제점이 있다. 또한, 소재가 길이가 긴 샤프트인 경우 샤프트의 길이에 따라 금형을 이동시켜야 하므로 유압실린더의 작동 거리가 길어지게 된다. 또한, 유압프레스에 대해 긴 샤프트를 장착하고 인출하는 데 많은 시간과 노력이 소요된다. 이 에 작업을 신속하게 진행시키지 못하여 생산성이 저하된다.

또한, 단조 과정에서 금형이 소재에 접하는 시간이 길어져 금형이 고열로 인해 변형될 우려가 높다.

또한, 유압실린더의 작동속도와 가압력을 높이기 위해서는 대용량의 유압 펌프와 모터가 필요하여 설비의 단가 및 제품의 원가가 높아지는 원인이 된다.

이에 압유의 흐름을 신속하게 하여 유압실린더에 의한 금형의 움직임을 보다빠르게 개선할 수 있도록 된 고속 유압 프레스를 제공한다.

또한, 길이가 긴 소재의 경우에도 금형의 작동 거리를 최소화하여 보다 신속하게 소재를 가공할 수 있도록 된 고속 유압 프레스를 제공한다.

또한, 소재의 이동 및 교체작업을 보다 용이하고 간편하게 수행할 수 있도록 하여 작업 속도를 높이고 생산성을 향상시킬 수 있도록 된 고속 유압 프레스를 제공한다.

이를 위해 본 장치는 단조작업이 이루어지는 프레스부와, 이 프레스부로 압유를 공급하기 위한 압유공급부를 포함할 수 있다.

상기 압유공급부는 실린더하우징과, 이 실린더하우징 내부에 설치되는 피스톤, 이 피스톤에 설치되어 실린더하우징 일측 선단을 통해 외측으로 연장되는 피스톤로드, 상기 실린더하우징 선단에 형성되고 실린더하우징의 로드측 챔버와 연통되 어 기체를 공급하는 기체홀, 상기 실린더하우징 선단에 형성되고 실린더하우징의 피스톤측 챔버에 연통되어 압유를 공급하기 위한 압유홀, 이 압유홀에 연결되어 압유를 공급하기 위한 유압펌프와 유압펌프 구동을 위한 모터, 상기 피스톤로드 내부에 관통 형성되어 피스톤측 챔버 내의 압유를 외부로 공급하기 위한 공급홀, 상기 공급홀에 연결되는 유압라인 상에 설치되어 압유를 상기 프레스부로 공급하기 위한 밸브부를 포함할 수 있다.

이에 실린더하우징 내에 압유가 충진되면 피스톤이 밀려나면서 충진된 기체를 가압하게 되어, 기체의 압력과 압유의 압력에 의해 압유를 보다 신속하게 프레스부로 보낼 수 있게 된다.

여기서 상기 압유공급부는 상기 실리더하우징의 기체홀에 연결되어 필요시 기체를 충진시키기 위한 공급펌프를 더 포함할 수 있다.

한편, 상기 프레스부는 베이스프레임과, 이 베이스프레임에 수직으로 설치되는 가이드포스트와, 가이드포스트 상단에 설치되는 상단플레이트, 이 상단플레이트 상에 수직설치되는 메인실린더, 이 메인실린더의 피스톤로드 선단에 설치되는 상부금형, 상기 베이스프레임에 설치되는 고정부재, 상기 고정부재에 슬라이딩가능하게 설치되는 이동부재, 상기 이동부재 상에 설치되는 하부금형, 상기 고정부재에 설치되고 상기 이동부재에 연결되어 이동부재를 이동시키기 위한 이송실린더를 포함할 수 있다.

또한, 상기 프레스부는 상기 이동부재에 설치되어 소재를 하부금형으로부터 인출하기 위한 인출부를 더 포함할 수 있다.

상기 인출부는 이동부재 하부에 설치되고 상기 하부금형에 연결되는 연결부재와, 이 연결부재에 수직설치되는 수직실린더, 상기 수직실린더의 피스톤로드에 설치되고 상기 연결부재 내에 위치하여 소재를 받쳐 지지하기 위한 지지대를 포함할 수 있다.

이에 수직실린더가 신축작동되면 지지대가 승하강되어 소재를 금형 외부로 인출시킬 수 있게 된다.

또한, 상기 압유공급부의 밸브부는 상기 유압라인에 연결되어 압유를 메인실린더의 각 챔버로 절환공급하기 위한 제1솔레노이드밸브와, 상기 유압라인에 연결되어 압유를 상기 이송실린더의 각 챔버로 절환공급하기 위한 제2솔레노이드밸브와, 상기 유압라인에 연결되어 압유를 상기 수직실린더의 각 챔버로 절환공급하기 위한 제3솔레노이드밸브를 포함할 수 있다.

이와같이 본 장치에 의하면, 고압의 압유를 신속하게 공급할 수 있도록 함으로써 금형이 신속하게 소재를 가공하고 빠지게 되어 소재 가공시 금형의 열변형을 최소화할 수 있게 된다.

또한, 길이가 긴 소재의 경우에도 금형의 작동 거리를 최소화할 수 있게 된다.

또한, 소재의 교체작업을 보다 용이하게 수행할 수 있게 되어 작업시간을 단축하고 작업효율을 높일 수 있게 된다.

또한, 프레스의 용량 대비 유압 공급 펌프와 모터의 용량을 최소화할 수 있 게 되어 설비의 제조 단가와 제품의 원가를 낮추는 효과를 얻게 된다.

이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.

도면들은 개략적이고 축적에 맞게 도시되지 않았다는 것을 일러둔다. 도면에 있는 부분들의 상대적인 치수 및 비율은 도면에서의 명확성 및 편의를 위해 그 크기에 있어 과장되거나 감소되어 도시되었으며 임의의 치수는 단지 예시적인 것이지 한정적인 것은 아니다. 그리고 둘 이상의 도면에 나타나는 동일한 구조물, 요소 또는 부품에는 동일한 참조 부호가 다른 실시예에서 대응하거나 유사한 특징을 나타내기 위해 사용된다.

여기서 사용되는 전문용어는 단지 특정 실시예를 언급하기 위한 것이며, 본 발명을 한정하는 것을 의도하지 않는다. 여기서 사용되는 단수 형태들은 문구들이 이와 명백히 반대의 의미를 나타내지 않는 한 복수 형태들도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함하는"의 의미는 특정 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소 및/또는 성분을 구체화하며, 다른 특정 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소, 성분 및/또는 군의 존재나 부가를 제외시키는 것은 아니다.

도 1은 본 실시예에 따른 유압 프레스의 개략적인 구성을 도시하고 있다.

이하 설명에서는 소재로써 길이가 긴 소재샤프트 선단에 렌치홈을 형성하기 위한 유압 프레스를 예로써 설명한다. 그러나 본 유압 프레스는 이러한 단조 작업에 한정되지 않으며 다양한 단조 가공을 위한 유압 프레스에 모두 적용가능하다 할 것이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 유압 프레스(10)는 소재샤프트(S) 선단에 렌치홈을 형성하기 위한 프레스부(100)와, 이 프레스부(100)로 고압의 압유를 대량으로 신속하게 공급하기 위한 압유공급부(200)를 포함한다.

상기 프레스부(100)는 베이스프레임(110)과, 이 베이스프레임(110)에 수직으로 설치되는 가이드포스트(112)와, 가이드포스트(112) 상단에 설치되는 상단플레이트(114)를 포함하는 프레임구조물이 뼈대를 이루고 있다.

본 실시예에서 상기 상단플레이트(114)는 정사각형태로 이루어진다. 상기 상단플레이트(114)의 네 모서리부에서 수직방향으로 네 개의 가이드포스트(112)가 설치되어 베이스프레임(110)에 연결 설치된다.

상기 베이스프레임(110)은 상단플레이트(114)와 비교하여 일측 선단이 소정길이 연장된 직사각형태로 이루어진다. 이는 베이스프레임(110)에 형성되는 장공 때문으로 이에 대해서는 뒤에서 다시 설명하도록 한다.

또한, 상기 프레스부(100)는 상기 상단플레이트(114)의 중앙에에 수직설치되는 메인실린더(120)와, 이 메인실린더(120)의 피스톤로드 선단에 설치되는 상부금형(130)을 포함한다.

상기 메인실린더(120)는 내부에 피스톤(121)이 설치되고 피스톤에 연결되는 피스톤로드(122)는 상단플레이트(114)를 지나 하방향으로 연장된다. 상기 피스톤로 드(122) 선단부에는 상부금형(130)이 연결설치된다.

또한, 상기 피스톤로드(122) 선단부에는 메인실린더(120) 신축작동시 피스톤로드를 지지하기 위한 지지부재(123)가 설치된다.

본 실시예에서 상기 지지부재(123)는 도 2에 도시된 바와 같이 X자 형태로 이루어지며 중앙에는 상부금형(130)이 고정설치된다. 또한, 상기 지지부재(123)는 각 모서리부에 상기 가이드포스트(112)가 관통되도록 홀(124)이 형성된다. 이에 상기 지지부재(123)는 가이드포스트(112)에 지지된 상태로 가이드포스트(112)를 따라 상하로 슬라이딩하게 된다.

상기 상부금형(130)은 중앙부에 소재인 소재샤프트(S) 선단에 렌치홈을 가공하기 위한 펀치(132)가 설치된다.

여기서 상기 상부금형(130)은 하부금형(140)이 삽입될 수 있도록 하부금형(140)과 대응되는 직경을 갖는 홈(134)이 형성되며, 그 홈(134)의 중앙부에 렌치홀 형성을 위한 펀치(132)가 설치된 구조로 되어 있다. 또한 상기 상부금형(130)은 상기 펀치(132)와 비교하여 하단이 하부금형(140)쪽으로 더 돌출된 구조로 되어 있다. 즉, 상기 홈(134) 저면에서 펀치(132) 선단까지의 높이보다 홈(134) 저면에서 상부금형(130) 하단까지의 높이가 더 높은 구조로 되어 있다. 이에 상부금형(130)이 하부금형(140)으로 내려가면 소재샤프트(S)에 펀치(132)가 접하기 전에 상부금형(130)의 홈(134)에 하부금형(140)이 끼워지게 된다. 따라서 하부금형(140)이 상부금형(130)의 홈(134) 내에 삽입된 상태에서 펀치(132)에 의한 단조가공이 이루어지게 된다. 따라서 정확하고 안정적인 단조 가공을 수행할 수 있게 되는 것이다.

또한, 상기 프레스부(100)는 소재가 놓여지는 하부금형(140)을 작업 위치에서 외측으로 이동시켜 소재를 용이하게 장착 또는 인출할 수 있도록 되어 있다.

이를 위해 상기 프레스부(100)는 상기 베이스프레임(110)에 설치되는 고정부재(150)과, 상기 고정부재(150)에 슬라이딩가능하게 설치되고 상부에 하부금형(140)이 설치되는 이동부재(160), 상기 고정부재(150)에 설치되고 상기 이동부재(160)에 연결되어 이동부재(160)를 이동시키기 위한 이송실린더(170)를 포함한다.

상기 이송실린더(170)는 고정부재 또는 베이스프레임에 설치되고 내부의 피스톤(171)에 연결되는 피스톤로드(172)는 이동부재쪽으로 연장되어 이동부재(160)에 연결설치된다.

상기 고정부재(150)는 도 3과 도 4에 도시된 바와 같이 베이스프레임(110) 상에 고정설치된다. 상기 고정부재(150)는 중앙에 길이방향으로 길게 연장된 장공(152)이 형성된다. 상기 장공은 베이스프레임(110)에 형성되는 장공(116)과 대응되는 형태로 동일한 위치에 형성된다. 상기 고정부재(150)의 상단 양쪽에는 길이방향을 따라 레일부재(154)가 일체로 형성된다. 상기 각 레일부재(154)의 외측면에는 가이드홈(156)이 길이방향을 따라 형성된다.

상기 이동부재(160)는 상기 레일부재(154) 상에 놓여져 레일부재(154)의 윗면과 내측면에 접하는 구조로 되어 있다. 또한, 상기 이동부재(160)의 측면에는 이동부재(160)를 고정부재(150)에 슬라이딩가능하게 결합시키기 위한 가이드부재(162)가 설치된다.

상기 가이드부재(162)는 레일부재(154)의 외측을 감싸면서 상기 가이드홈(156)과 이동부재(160) 상단 사이에 끼워지는 ?? 자 형태의 부재로 볼트(164)를 매개로 이동부재 측면에 결합된다.

이에 상기 이동부재(160)는 레일부재(154)의 윗면과 내측면에 접한 상태에서 이동부재(160)에 결합된 가이드부재(162)가 레일부재(154)의 가이드홈(156)에 끼워져 결합된다. 따라서 가이드부재(162)와 이동부재(160) 사이에 레일부재(154)가 걸려 있는 상태로 이동부재(160)가 레일부재(154)로부터 이탈되지 않게 된다.

여기서 본 실시예에 의하면 상기 이동부재(160)는 레일부재(154)에 대한 유격을 줄여 유동을 방지할 수 있도록 되어 있다. 이를 위해 도 3에 도시된 바와 같이 상기 가이드부재(162)의 상단에는 볼트 체결홀(166)이 형성되고, 상기 볼트 체결홀(166)에 조절볼트(168)가 체결되어 조절볼트(168) 선단이 가이드부재(162)에 대해 이동부재(160)를 가압하는 구조로 되어 있다.

따라서 조절볼트(168)를 조여주게 되면 조절볼트 선단이 이동부재(160)를 가압하게 된다. 이에 가이드부재(162)에 대해 이동부재(160)가 밀려나면서 레일부재(154)에 더욱 밀착된다. 이와같이 이동부재(160)가 레일부재(154)에 밀착됨으로써 양 부재 사이의 유격을 최소화하여 이동부재(160)의 유동을 방지할 수 있게 되는 것이다.

또한, 상기 이동부재(160)는 상단에 하부금형(140)이 볼트(142)를 매개로 고정설치된다. 상기 하부금형(140)은 원통형 단면구조로 이루어지며 중앙에는 소재인 소재샤프트(S)가 삽입될 수 있도록 홀(143)이 형성된다. 또한, 상기 하부금형(140) 하단에는 연결부재(144)가 설치되어 고정부재(150)와 베이스프레임(110)의 장공을 지나 하부로 연장된다.

상기 고정부재(150)와 베이스프레임(110)에 형성되는 장공(116,152)은 대략 이동부재(160)가 충분히 이동될 수 있는 길이로 형성된다. 이에 이동부재(160)에 설치되는 하부금형(140)은 이동부재(160) 슬라이딩시 상부금형(130)의 중심축선상에서 벗어나 장공을 따라 소재소재샤프트의 삽입과 인출이 가능한 장공 선단까지 이동하게 된다.

이에 상부금형(130)과의 간섭없이 하부금형(140) 내에 삽입된 소재샤프트(S)를 용이하게 하부금형(140)으로부터 인출할 수 있게 된다.

또한, 상기 연결부재(144)는 상단에 외측으로 플랜지가 형성되고 상하가 개방된 된 관 구조물로, 상기 이동부재(160) 내주면에 형성된 단턱에 상기 플랜지가 걸려 고정된다. 본 실시예에서 상기 연결부재(144) 내부에는 다양한 내경을 갖는 부시(145)가 더 설치될 수 있다. 이에 내경이 상이한 부시를 교체하는 것으로 다양한 직경의 소재샤프트(S)에 대해 단조 작업을 수행할 수 있게 된다. 상기 연결부재(144)의 하부 내주면에는 상기 부시의 하단을 받쳐 지지하기 위한 걸림턱(146)이 형성된다.

상기 연결부재(144)는 다음에 설명되는 인출부를 상기 이동부재(160)에 연결하게 된다.

상기 인출부는 상기 프레스부(100)의 이동부재(160)에 설치되어 소재를 하부금형(140)으로부터 인출하기 위한 구성부이다.

이를 위해 상기 인출부는 상기 연결부재(144) 하단에 설치되는 수직실린더(180), 상기 수직실린더(180)의 내부 피스톤(181)에 연결되는 피스톤로드(182)에 설치되고 상기 연결부재(144) 내에 위치하여 소재를 받쳐 지지하기 위한 지지대(183)를 포함한다.

여기서 상기 인출부는 길이가 긴 소재샤프트(S)가 끼워지는 곳이다. 이에 본 실시예에서는 상기 연결부재(144)의 하단에 소재샤프트(S)의 길이에 대응되는 충분한 길이를 갖는 연결관(184)이 설치된다. 그리고 상기 연결관(184)의 하단에 수직실린더(180)가 설치된다. 상기 연결부재(144)와 연결관(184)은 서로 나사 결합될 수 있다.

이에 수직실린더(180)가 신장작동되면 지지대(183)가 승하강되어 소재샤프트(S)를 금형 외부로 밀어줌으로써 하부금형(140)으로부터 소재샤프트(S)를 용이하게 인출시킬 수 있게 된다.

한편, 상기 압유공급부(200)는 상기 메인실린더(120)와 이송실린더(170) 및 수직실린더(180)로 압유를 공급하기 위한 구성부이다.

상기 압유공급부(200)는 도 1에 도시된 바와 같이 실린더하우징(210)과, 이 실린더하우징(210) 내부에 설치되는 피스톤(212), 이 피스톤(212)에 설치되어 실린더하우징(210) 일측 선단을 통해 외측으로 연장되는 피스톤로드(214), 상기 실린더하우징(210) 선단에 형성되고 실린더하우징(210)의 로드측 챔버(A)와 연통되어 기체를 공급하는 기체홀(216), 상기 실린더하우징(210) 선단에 형성되고 실린더하우징(210)의 피스톤측 챔버(B)에 연통되어 압유를 공급하기 위한 압유홀(218), 이 압 유홀(218)에 연결되어 압유를 공급하기 위한 유압펌프(220)와 유압펌프(220) 구동을 위한 모터(222), 상기 피스톤로드(214) 내부에 관통 형성되어 피스톤측 챔버(B) 내의 압유를 외부로 공급하기 위한 공급홀(224), 상기 공급홀(224)에 연결되는 유압라인(226) 상에 설치되어 압유를 상기 프레스부(100)로 공급하기 위한 밸브부를 포함한다. 상기 유압라인(226)는 고압호스를 사용함이 바람직하다.

이하 설명에서 로드측 챔버라 함은 피스톤에 의해 나눠지는 두 개의 챔버 중 피스톤로드가 위치한 쪽의 챔버를 지칭하고, 피스톤측 챔버는 그 반대쪽 챔버를 지칭하는 것으로 정의한다.

이에 실린더하우징(210) 내에 압유가 충진되면 피스톤(212)이 밀려올라가면서 로드측 챔버(A) 내에 충진된 기체를 가압하게 되어, 기체의 압력과 압유의 압력에 의해 압유를 보다 신속하게 프레스부(100)의 각 실린더로 보낼 수 있게 된다.

본 실시예에서 상기 피스톤로드(214)는 상부를 향해 설치된다. 이에 도 1에 도시된 바와 같이 피스톤(212)을 기준으로 아래쪽인 피스톤쪽 챔버(B)로 압유가 충진되고, 위쪽인 로드측 챔버(A)에 기체가 충진된다. 따라서 압유는 피스톤로드(214)의 공급홀(224)을 따라 위쪽으로 이동되어 유압라인(226)을 통해 공급된다. 이와같이 압유가 피스톤측 챔버(B)로부터 공급홀(224)을 따라 상승하여 공급됨으로써 피스톤측 챔버(B) 내에 발생되는 에어 또한 공급홀(224)을 통해 배출되어 에어를 신속하게 제거할 수 있게 된다.

상기 유압펌프(220)는 드레인탱크(228)와 연결되어 모터(222)의 구동에 따라 드레인탱크(228) 내의 압유를 압유홀(218)을 통해 피스톤측 챔버(B)로 강제 공급하 게 된다.

본 실시예에서 상기 실린더하우징(210)의 로드측 챔버(A)로 충진되는 기체는 에어가 사용된다. 물론 에어 외에 질소나 다른 기체 역시 사용될 수 있으며 특별히 한정되지 않는다.

상기 압유홀(218)은 실린더하우징(210)의 하단에 형성되어 피스톤측 챔버(B)와 연통된다. 상기 기체홀(216)은 실린더하우징(210)의 상단에 형성되어 로드측 챔버(A)와 연통된다.

여기서 상기 압유공급부(200)는 상기 실린더하우징(210)의 기체홀(216)에 연결되어 필요시 에어를 충진시키기 위한 공급펌프(240)를 더 포함한다. 상기 공급펌프(240)는 에어라인(242)을 통해 기체홀(216)과 연결되며 에어라인(242) 일측에는 기체홀(216)을 개폐하기 위한 개폐밸브(244)가 설치된다.

상기 밸브부는 유압라인(226) 상에 설치되어 메인실린더(120)로 압유를 공급하기 위한 제1솔레노이드밸브(230)와, 유압라인(226) 상에 설치되어 상기 이송실린더(170)로 압유를 공급하기 위한 제2솔레노이드밸브(232), 유압라인(226) 상에 설치되어 상기 수직실린더(180)로 압유를 공급하기 위한 제3솔레노이드밸브(234)를 포함한다.

상기 각 솔레노이드밸브는 압유의 방향을 절환하기 위한 밸브로, 압유를 실린더의 로드측 챔버 또는 피스톤측 챔버로 절환 공급하는 구조로 되어 있다.

즉, 제1솔레노이드밸브(230)는 유압라인(226)을 메인실린더(120)의 피스톤측 챔버(C)로 연결하고 로드측 챔버(D)는 드레인탱크(228)로 연결하거나, 압유의 방향 을 절환하여 유압라인(226)을 로드측 챔버(D)로 연결하고 피스톤측 챔버(C)는 드레인탱크(228)로 연결하게 된다.

또한, 제2솔레노이드밸브(232)는 유압라인(226)을 이송실린더(170)의 피스톤측 챔버(E)로 연결하고 로드측 챔버(F)는 드레인탱크(228)로 연결하거나, 압유의 방향을 절환하여 유압라인(226)을 로드측 챔버(F)로 연결하고 피스톤측 챔버(E)는 드레인탱크(228)로 연결하게 된다.

상기 제3솔레노이드밸브(234) 역시 마찬가지로 압유의 방향을 절환하여 유압라인(226)을 수직실린더(180)의 피스톤측 챔버(G)로 연결하고 로드측 챔버(H)는 드레인탱크(228)로 연결하거나, 유압라인(226)을 로드측 챔버(H)로 연결하고 피스톤측 챔버(G)는 드레인탱크(228)로 연결하게 된다.

이하 본 실시예에 따른 유압 프레스의 작용에 대해 설명하면 다음과 같다.

먼저 압유는 실린더하우징(210) 내에 설정된 압력으로 충진된다. 실린더하우징(210)의 로드측 챔버(A) 내에 에어가 채워진 상태에서 모터(222)의 구동에 따라 유압펌프(220)가 작동되면 유압펌프(220)는 드레인 탱크(228) 내의 압유를 압유홀(218)을 통해 피스톤측 챔버(B)로 공급하게 된다.

실린더하우징(210)의 피스톤측 챔버(B)로 압유가 공급되면 피스톤(212)이 위로 밀려올라가면서 로드측 챔버(A) 내에 충진된 에어가 가압된다.

피스톤측 챔버(B)로 압유가 계속 유입됨에 따라 피스톤(212)은 승강하게 되고 각 챔버 내의 공압과 유압이 일정하게 유지되면서 피스톤측 챔버(B)에 압유가 채워지게 된다.

설정압까지 실린더하우징(210) 내에 압유가 충진되면 유압펌프(220)는 공회전하여 펌핑을 멈추게 된다. 상기 유압펌프(220)는 실린더하우징(210) 내의 압유가 외부로 공급되어 설정압보다 압력이 떨어질 때 다시 압유를 펌핑함으로써 압유를 실린더하우징(210) 내로 공급하여 유량과 압력을 보충하게 된다. 이를 위해 본 실시예에서 상기 펌프는 가변피스톤펌프를 사용함이 바람직하다.

상기 로드측 챔버(A)에 충진되어 있는 에어는 피스톤(212)이 상승하면서 더욱 압축되어 피스톤측 챔버(B)와 동일한 공압을 발생하게 된다. 이에 이 공압에 의해 에어는 피스톤(212)에 압력을 가하게 된다. 따라서 이 에어압에 의해 피스톤(212)이 아래로 밀려나면서 피스톤측 챔버(B)에 충진된 압유가 피스톤로드(214)의 공급홀(224)을 통해 유압라인(226)으로 공급되는 것이다.

여기서 본 압유공급부(200)는 상기와 같이 공압을 이용하여 압유를 토출함으로써 순간적으로 대량의 압유를 유압라인(226)을 통해 토출할 수 있게 된다. 따라서 유압라인(226)에 연결된 메인실린더(120)로 압유를 순간적으로 공급할 수 있게 되어 상부금형의 반응 속도를 보다 빠르게 할 수 있는 것이다.

순간적으로 압유가 실린더하우징(210)으로부터 빠져나가면 실린더하우징(210) 내의 압유 압력이 떨어지게 된다. 이와같이 압력이 떨어지면 유압펌프(220)는 드레인탱크(228) 내의 압유를 다시 실린더하우징(210) 내부로 공급하여 압력을 높이게 된다.

한편, 상기와 같은 압유 공급에 따라 소재샤프트(S)를 단조하는 공정을 살펴보면, 소재인 소재샤프트(S)가 하부금형(140) 내에 삽입되면 제2솔레노이드밸 브(232)가 구동되어 이송실린더(170)의 로드측 챔버(F)로 압유를 공급한다. 이송실린더(170)의 피스톤측 챔버(E)는 드레인탱크(228)로 연결되어 피스톤측 챔버(E) 내의 압유는 드레인된다. 이에 이송실린더(170)는 수축작동되어 이동부재(160)를 내측으로 완전히 이동시킨다. 이동부재(160)가 내측으로 이동되면 이동부재(160) 상에 설치된 하부금형(140)은 상부금형(130) 바로 축선상에 위치하게 된다.

이 상태에서 제1솔레노이드밸브(230)가 작동되어 메인실린더(120)의 피스톤측 챔버(C)로 압유를 공급하게 된다. 메인실린더(120)의 로드측 챔버(D)는 드레인탱크(228)로 연결되어 로드측 챔버(D) 내의 압유는 드레인된다. 이에 메인실린더(120)는 신장작동되어 피스톤로드(122) 선단의 지지부재(123) 중앙에 설치된 상부금형(130)이 하강하게 된다. 상부금형(130)이 하강함에 따라 상부금형(130) 중앙에 설치된 펀치(132)가 하부금형(140)에 놓여진 소재샤프트(S) 선단에 가압되어 렌치홈을 단조 가공하게 된다.

상부금형(130)이 하강하여 단조가공을 완료하면 제1솔레노이드밸브(230)는 프레스 스위치 또는 리미트 스위치의 작동에 따라 압유의 방향을 절환하게 된다. 이에 유압라인(226)이 메인실린더(120)의 로드측 챔버(D)로 연결되어 압유를 로드측 챔버(D)로 공급하게 된다. 그리고 피스톤측 챔버(C)는 드레인탱크(228)와 연결되어 압유를 드레인시키게 된다. 제1솔레노이드밸브(230)에 의해 압유의 방향이 절환됨으로 메인실린더(120)는 수축작동된다. 이에 피스톤로드(122)가 상승하여 상부금형(130)이 하부금형(140)으로부터 위쪽으로 들어올려져 이격된다.

이러한 메인실린더(120)의 신축작동은 매우 짧은 시간에 신속하게 이루어진 다. 제1솔레노이드밸브(230)는 빠르게 절환 작동되어 압유의 방향을 신속하게 절환시키게 된다. 이때 순간적으로 실린더하우징(210) 내에 고압으로 충진되어있던 압유가 빠르게 대량으로 메인실린더(120)의 피스톤측 챔버(C)와 로드측 챔버(D)에 연속적으로 공급된다. 따라서 메인실린더(120)의 피스톤로드(122)에 연결된 상부금형(130)은 매우 짧은 시간 내에 신속하게 하강하여 소재샤프트(S)에 단조가공을 한 후 위로 올라가게 된다. 여기서 상기 피스톤로드(122)의 이동량 즉, 상부금형(130)의 이동거리는 펀치(132)가 렌치홀을 형성하는 길이 정도면 가능하다. 따라서 길이가 긴 소재샤프트(S)라 할지라도 실질적으로 단조가공을 수행하는 메인실린더(120)의 신축량은 최소화할 수 있는 것이다.

이와같이 순간적으로 압유를 메인실린더(120)의 각 챔버 내로 공급함으로써 아주 짧은 시간 내에 단조 가공이 이루어질 수 있고, 펀치(132)가 고온의 소재샤프트(S)와 접하는 시간을 최소화할 수 있게 되는 것이다.

즉, 종래 단조용 유압 프레스의 경우 소재 길이보다 더 긴 행정거리를 상부금형이 이동하여야 한다. 예를 들어 800mm 소재샤프트에 대한 단조 작업시 메인실린더의 행정 거리는 850mm에 이르게 된다. 이에 종래의 유압 프레스는 불필요한 작업시간이 낭비되는 것이다. 또한, 1000℃ 정도의 고온으로 가열된 소재가 금형 내에 머무르는 시간이 길어져 금형이 고온에 견디지 못하고 손상되거나 수명이 단축된다. 그러나 상기한 바와 같이 본 유압 프레스는 소재인 소재샤프트를 메인실린더 외측에서 금형 내에 삽입하여 메인실린더쪽으로 이동시킴으로써 메인실린더의 상하 행정거리를 50mm 이하로 줄일 수 있게 된다. 또한, 메인실린더로 공급되는 압유는 고압으로 압축된 상태에서 순간적으로 토출되어 메인실린더로 공급됨으로써 보다 빠르게 단조작업을 수행할 수 있게 된다. 이에 금형과 고온의 소재와의 접촉 시간을 최소화하여 금형의 수명을 최대한 연장할 수 있는 것이다.

단조작업이 완료되면 소재샤프트(S)가 설치되어 있는 하부금형(140) 자체를 상부금형(130)으로부터 외측으로 이동시킴으로써 길이가 긴 소재샤프트(S)라 할지라도 용이하게 인출할 수 있게 된다.

즉, 단조작업 후 제2솔레노이드밸브(232)는 절환작동되어 압유를 이송실린더(170)의 피스톤측 챔버(E)로 공급하게 된다. 로드측 챔버(F)는 드레인탱크(228)로 연결되어 압유를 드레인시킨다. 이에 이송실린더(170)는 신장작동되어 피스톤로드(172)에 연결된 이동부재(160)를 밀어 이동시키게 된다. 이동부재(160)는 고정부재(150)의 레일부재(154)를 따라 외측으로 이동된다. 상기 이동부재(160)에 설치된 연결관(184) 역시 이동부재(160)를 따라 이동된다. 여기서 상기 고정부재(150)와 베이스프레임(110)에는 장공이 형성되어 연결관(184)은 장공을 따라 이동가능하게 된다.

이동부재(160)가 장공의 외측 끝까지 이동되면 제3솔레노이드밸브(234)가 작동되어 압유를 수직실린더(180)의 피스톤측 챔버(G)로 공급하게 된다. 로드측 챔버(H) 내의 압유는 드레인탱크(228)로 드레인된다. 이에 수직실린더(180)는 신장작동되어 피스톤로드(182) 선단에 설치된 지지대(183)가 연결관(184)내에서 상승하게 된다. 따라서 지지대(183) 상에 놓여져 있는 소재샤프트(S)가 위로 밀려 올라가 하부금형(140) 상부로 인출된다. 이에 작업자는 하부금형(140) 위쪽으로 노출된 소재 샤프트(S)를 별도의 치구 등을 이용하여 용이하게 꺼낼 수 있는 것이다.

상기의 과정을 거쳐 소재에 단조가공을 신속하게 수행하고 소재를 용이하게 인출 교체할 수 있게 된다.

상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고 이 또한 본 발명의 범위에 속하는 것은 당연하다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 유압 프레스를 도시한 개략적인 구성도이다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 유압 프레스의 일부 구성을 도시한 평면도이다.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 유압 프레스의 일부 구성을 도시한 단면도이다.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 유압 프레스의 일부 구성을 도시한 평면도이다.

도 5는 본 발명의 실시예에 따른 유압 프레스의 일부 구성을 도시한 단면도이다.

Claims (6)

1. 단조작업이 이루어지는 프레스부와, 이 프레스부로 압유를 공급하기 위한 압유공급부를 포함하고,

   상기 압유공급부는 실린더하우징과, 이 실린더하우징 내부에 설치되는 피스톤, 이 피스톤에 설치되어 실린더하우징 일측 선단을 통해 외측으로 연장되는 피스톤로드, 상기 실린더하우징 선단에 형성되고 실린더하우징의 로드측 챔버와 연통되어 기체를 공급하는 기체홀, 상기 실린더하우징 선단에 형성되고 실린더하우징의 피스톤측 챔버에 연통되어 압유를 공급하기 위한 압유홀, 이 압유홀에 연결되어 압유를 공급하기 위한 유압펌프와 유압펌프 구동을 위한 모터, 상기 피스톤로드 내부에 관통 형성되어 피스톤측 챔버 내의 압유를 외부로 공급하기 위한 공급홀, 상기 공급홀에 연결되는 유압라인 상에 설치되어 압유를 상기 프레스부로 공급하기 위한 밸브부를 포함하는 고속 자동 유압 프레스.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 프레스부는 베이스프레임과, 이 베이스프레임에 수직으로 설치되는 가이드포스트와, 가이드포스트 상단에 설치되는 상단플레이트, 이 상단플레이트 상에 수직설치되는 메인실린더, 이 메인실린더의 피스톤로드 선단에 설치되는 상부금형, 상기 베이스프레임에 설치되는 고정부재, 상기 고정부재에 슬라이딩가능하게 설치되는 이동부재, 상기 이동부재 상에 설치되는 하부금형, 상기 고정부재에 설치되고 상기 이동부재에 연결되어 이동부재를 이동시키기 위한 이송실린더를 포함하는 고속 자동 유압 프레스.
3. 제 2 항에 있어서,

   상기 메인실린더의 피스톤로드 선단부에는 메인실린더 신축작동시 피스톤로드를 지지하기 위한 지지부재가 설치되고, 상기 지지부재 X자 형태로 이루어지며 각 모서리부에 상기 가이드포스트가 관통되도록 홀이 형성되어 상기 가이드포스트를 따라 슬라이딩하게 되는 구조의 고속 자동 유압 프레스.
4. 제 2 항에 있어서,

   상기 프레스부는 상기 이동부재에 설치되어 소재를 하부금형으로부터 인출하기 위한 인출부를 더 포함하고,

   상기 인출부는 이동부재 하부에 설치되고 상기 하부금형에 연결되며 상기 고정부재와 베이스프레임에 형성된 장공을 통해 하부로 연장되는 연결부재와, 이 연결부재에 수직설치되는 수직실린더, 상기 수직실린더의 피스톤로드에 설치되고 상기 연결부재 내에 위치하여 소재를 받쳐 지지하기 위한 지지대를 포함하는 고속 자동 유압 프레스.
5. 제 4 항에 있어서,

   상기 압유공급부의 밸브부는 상기 유압라인에 연결되어 압유를 메인실린더의 각 챔버로 절환공급하기 위한 제1솔레노이드밸브와, 상기 유압라인에 연결되어 압유를 상기 이송실린더의 각 챔버로 절환공급하기 위한 제2솔레노이드밸브와, 상기 유압라인에 연결되어 압유를 상기 수직실린더의 각 챔버로 절환공급하기 위한 제3솔레노이드밸브를 포함하는 고속 자동 유압 프레스.
6. 제 5 항에 있어서,

   상기 압유공급부는 상기 실리더하우징의 기체홀에 연결되어 필요시 기체를 충진시키기 위한 공급펌프를 더 포함하는 고속 자동 유압 프레스.

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