KR20170132875A

KR20170132875A - 하이브리드 압출 프레스

Info

Publication number: KR20170132875A
Application number: KR1020177031752A
Authority: KR
Inventors: 다케하루 야마모토; 요시타카 모로이
Original assignee: 우베 고산 기카이 가부시키가이샤
Priority date: 2015-06-12
Filing date: 2015-11-16
Publication date: 2017-12-04
Also published as: US20180185895A1; CN107708883B; WO2016199324A1; CN107708883A; KR101926295B1; US10507504B2; JPWO2016199324A1; JP6562075B2

Abstract

콘테이너 홀더(18)를 슬라이딩시키는 전동 모터(65) 및 유압 어시스트 실린더(26)를 구비하는 하이브리드 압출 프레스에 있어서, 콘테이너 홀더(18)에는 연결 로드(50)가 고정되고, 피스톤 로드(32)를 갖는 유압 어시스트 실린더(26)는, 연결 로드(50)와 피스톤 로드(32)를 연결 또는 연결 해제하는 게이트 장치(61)를 가지며, 게이트 장치(61)는, 피스톤 로드(32)에 고정된 중공체(33)와, 연결 로드(50)의 일단에 설치되어 중공체(33)의 중공부(35) 내를 왕복하는 직경 확장부(34)와, 중공체(33)에 설치되어 직경 확장부(34)를 계지하는 계지부(60)를 구비한다.

Description

하이브리드 압출 프레스

본 발명은, 알루미늄 또는 그 합금 등의 압출재(빌렛이라고 함)를 압출하는 압출 프레스에 관한 것으로, 특히 유압 장치식과 전동 구동식을 혼합한 구동원을 사용하여, 메인 크로스헤드와 콘테이너 홀더가 머신 베이스 위에서 축심 위를 자유롭게 슬라이딩하는 구성의 압출 프레스에 관한 것이다. 본 발명은, 알루미늄 또는 그 합금에 한정되지 않고 그 밖의 금속재나 합성 수지재의 압출에도 적용할 수 있다.

압출 가공이란, 중공 원통형 콘테이너 내에 넣은 소재 빌렛을, 메인 크로스헤드에 설치된 스템으로 가압하여, 콘테이너의 압출측의 일단부에 배치된, 원하는 구멍 형상을 갖는 다이스를 통해서 압출하여, 봉재, 형재, 관재 등의 여러가지 단면 형상을 성형하는 가공 방법이다. 메인 크로스헤드는, 메인 하우징에 설치된 유압 메인 램에 의해 구동된다. 다이스는 엔드 플라텐측에 설치되어 있고, 엔드 플라텐은 타이 로드에 의해 부동의 메인 하우징에 연결되어 있다.

압출 공정 중에는, 콘테이너를 다이스에 일정압으로 압박할 필요가 있고, 이것을 「콘테이너 시일」이라고 한다. 또한, 압출 공정의 완료 후에, 디스카드(discard, 압출 잔여부, 잔사부)를 절단하여 빼내기 위해, 콘테이너를 후퇴시켜, 전단날이 상하 이동할 수 있도록 콘테이너와 다이스의 간극을 확보하는 것을 「콘테이너 스트립」 동작이라고 한다.

이러한 압출 가공에 있어서, 전동 모터 및 액압에 의한 복합식으로 작동하는 압출 가공 장치의 운전 형식은, 특허문헌 1에 개시되어 있다. 이 선행기술에서는, 빌렛이 다이스에 맞닿을 때까지, 빌렛 수용체(콘테이너)와 램 크로스헤드(메인 크로스헤드)를 전동 구동으로 이동시키고, 그 후에는 압박 램(메인 램)에 유압력을 작용시켜 압출 플런저(스템)에 의한 압출을 시작한다. 공구 셋트(다이스)에 빌렛 수용체가 견인 로드로 콘테이너 시일한다. 압출 종료 후에는 압박 램의 압력을 제거한 후, 빌렛 수용체와 램 크로스헤드가 전동으로 구동되어 후퇴 한도까지 되돌아간다. 빌렛 수용체와 램 크로스헤드의 이동 안내는, 복수 개의 압박 지지부에 의해 행해진다.

이 선행기술에 있어서는, 압출 램에 클램프 장치나, 견인 로드에 고리형 실린더 클램프 유닛이 내장되어 있다. 이 선행기술에서의 작용력은, 클램프의 내부 부품을 테이퍼로 확장하거나 하여 마찰력에 의지하는 구조로 되어 있다. 이 구조에서는, 슬라이딩 부재가 마모되는 것은 필수이며, 부품 교환을 위한 메인터넌스를 빈번하게 행할 필요가 있지만, 클램프의 내부에 구성되어 있기 때문에, 교환 시간도 길어지는 등의 문제가 상정된다. 또한, 프리필 밸브도 메인 램의 후방부에 내장되어 있고, 복잡한 부품으로 구성되어 있기 때문에, 부품 교환의 메인터넌스에 시간이 필요하다.

특허문헌 1 : 일본 특허 공표 2014-533202호 공보

본 발명은, 상기 문제를 감안하여, 유압과 전동에 의한 혼합 구동원을 사용하여 에너지 절약을 도모함과 함께, 장치 전체의 구조를 심플하게 하여 메인터넌스성 향상과 메인터넌스 시간의 삭감을 가능하게 하는 하이브리드 압출 프레스를 제공하는 것이다.

상기 과제를 해결하기 위해, 청구항 1의 발명은, 머신 베이스(90)와, 다이스(16)를 갖는 엔드 플라텐(10)과, 압출 스템(24)을 가지며, 상기 머신 베이스(90) 위를 슬라이딩하는 메인 크로스헤드(22)와, 상기 메인 크로스헤드(22)에 연결한 유압 메인 램(12B)과, 상기 머신 베이스 위를 슬라이딩하는 콘테이너 홀더(18)와, 상기 콘테이너 홀더(18)를 슬라이딩시키는 전동 모터(65) 및 유압 어시스트 실린더(26)를 구비하는 하이브리드 압출 프레스에 있어서, 상기 콘테이너 홀더(18)에는 연결 로드(50)가 고정되고, 피스톤 로드(32)를 갖는 상기 유압 어시스트 실린더(26)는, 상기 연결 로드(50)와 상기 피스톤 로드(32)를 연결 또는 연결 해제하는 게이트 장치(61)를 가지며, 상기 게이트 장치(61)는, 상기 피스톤 로드(32)에 고정된 중공체(33)와, 상기 연결 로드(50)의 일단에 설치되어 상기 중공체(33)의 중공부(35) 내를 왕복하는 직경 확장부(34)와, 상기 중공체(33)에 설치되어 상기 직경 확장부(34)를 계지하는 계지부(60)를 구비하는 하이브리드 압출 프레스이다.

상기에 붙인 부호는, 후술하는 실시형태에 기재된 구체적 실시양태와의 대응관계를 나타내는 일례이다.

유압 어시스트 실린더에, 콘테이너 시일력, 콘테이너 스트립력의 기능을 부여하여, 그 때 유압 어시스트 실린더에 장비된 게이트 장치의 개폐에 의해 실행하고 있다. 이 때문에, 구조도 심플하고, 특별히 크게 소모하는 부품도 없어 메인터넌스 시간을 삭감할 수 있다. 또한, 콘테이너 스트립 후의 콘테이너 후퇴 동작 시에는, 유압 어시스트 실린더의 게이트 장치를 개방함으로써, 유압 어시스트 실린더와는 완전히 분리하여, 전동 구동만으로 콘테이너 후퇴 동작을 행할 수 있다. 따라서, 본 발명에서는, 유압 어시스트 실린더의 스트로크를 필요 최소한으로 하여, 종래 필요했던 스트로크에 비교하여 극단적으로 짧게 할 수 있다. 또한, 게이트 장치의 개방에 의해 유압 어시스트 실린더를 분리할 수 있기 때문에, 유압 어시스트 실린더의 스트로크와는 상관없이, 보수 점검용으로 전동 구동으로 콘테이너 홀더의 스트로크의 확대를 행할 수 있다.

유압 장치식과 전동 구동식을 혼합한 구동원을 사용함으로써, 에너지 절약을 도모할 수 있다. 메인터넌스의 향상과 메인터넌스 시간의 삭감을 행하여, 장치 가동율이 향상되고, 보다 생산성이 높은 설비를 실현할 수 있다. 동시에, 유압 유닛의 사용 개소를 삭감할 수 있기 때문에, 오일 누설의 리스크가 경감되고 작업 환경도 개선할 수 있어, 조작성이 좋은 기계 설비가 된다.

도 1은 본 발명의 제1 실시형태를 도시한 평면도이다.
도 2는 도 1의 A-A선에 관한 단면도이다.
도 3의 (a), (b)는 게이트 장치의 단면도이며, (a)는 게이트 장치가 개방된 상태이고, (b)는 게이트 장치가 폐쇄된 상태이다.
도 4는 압출 프레스의 압출 종료 시의 설명도이다.
도 5는 압출 프레스의 콘테이너 스트립 시의 설명도이다.
도 6은 본 발명의 제1 실시형태의 게이트 장치의 작동 스트로크를 설명하는 설명도이다.
도 7은 본 발명의 제1 실시형태의 게이트 장치의 작동 스트로크를 설명하는 설명도이다.
도 8은 본 발명의 제1 실시형태의 게이트 장치의 작동 스트로크를 설명하는 설명도이다.
도 9는 본 발명의 제1 실시형태의 게이트 장치의 작동 스트로크를 설명하는 설명도이다.
도 10은 본 발명의 실시형태의 유압 구동과 전동 구동의 시퀀스를 도시한 개략도이다.
도 11의 (a), (b)는, 본 발명의 제2 실시형태의 도 12의 D-D선에 관한 게이트 장치의 단면도이며, (a)는, 계지부가 직경 확장부를 계지하지 않은 상태를 도시한 도면이고, (b)는, 계지부가 직경 확장부를 계지한 상태를 도시한 도면이다.
도 12는 본 발명의 제2 실시형태의 게이트 장치와 유압 어시스트 실린더의 작동을 설명하는 설명도이다.
도 13은 본 발명의 제3 실시형태를 도시한 평면도이다.
도 14는 도 13의 E-E선에 관한 단면도이다.

이하, 도면을 참조하여 본 발명의 일실시형태를 설명한다. 본 발명은, 반드시 도 1의 실시형태에 한정되는 것은 아니며, 콘테이너 홀더를 유압 어시스트 실린더와 전동 모터에 의해 이동시킬 수 있도록 한 타입의 모든 압출 프레스에 적용할 수 있는 것이다.

(제1 실시형태)

이하, 본 발명에 따른 압출 프레스 장치의 실시형태에 관해 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 도 1은, 본 발명의 제1 실시형태를 도시한 평면도이다. 도 2는, 도 1의 A-A선에 관한 단면도이다. 도 3의 (a), (b)는 게이트 장치의 단면도이며, (a)는, 도 6의 B-B선에 관한 게이트 장치이고, 게이트 장치가 개방된 상태이며, (b)는, 도 8의 C-C선에 관한 게이트 장치이고, 게이트 장치가 폐쇄된 상태이다. 도 4는, 압출 프레스의 압출 종료 시의 설명도이다. 도 5는, 압출 프레스의 콘테이너 스트립 시의 설명도이다. 도 6은, 본 발명의 제1 실시형태의 게이트 장치의 단면도이며, 도 6∼9는, 게이트 장치의 작동을 설명하는 설명도이다.

도 1에 있어서, 콘테이너 홀더(18)로부터 볼 때 다이스(16)측을 전방으로 하고, 메인 실린더 하우징(12)측을 후방, 도면의 수직 방향을 상하로 칭한다. 본 실시형태는, 빌렛을 콘테이너(18')의 후방측으로부터 리어로딩한 경우의 실시형태이다.

도 1, 2에 도시한 바와 같이, 압출 프레스는 엔드 플라텐(10)과 메인 실린더 하우징(12)을 대향하게 배치하고, 양자는 복수의 타이 로드(14)(여기서는 상하 2개씩)에 의해 연결되어 있다. 엔드 플라텐(10)의 메인 실린더 하우징측에는, 다이스 구멍(16A)이 형성된 다이스(16)를 사이에 두고 콘테이너(18')가 배치되어 있다. 콘테이너(18')에 빌렛을 장전하고, 이것을 다이스(16)를 향해서 압출 가압함으로써 다이스 구멍(16A)(도 4 참조)에 따른 단면의 제품이 압출 성형된다. 콘테이너(18')는 콘테이너 홀더(18)에 고정되어 있다.

압출력을 발생시키는 메인 실린더 하우징(12)은, 메인 실린더(12A)에 유압 메인 램(12B)을 내장하여, 유압 메인 램(12B)을 다이스(16), 콘테이너(18')를 향해 압박 이동 가능하게 하고 있다. 이 유압 메인 램(12B)의 전단부에는 메인 크로스헤드(22)가 부착되어 있고, 이 전면부 중앙에는 콘테이너(18')의 빌렛 장전 구멍(18A)과 동심[축심(O)]에 배치되도록 압출 스템(24)이 콘테이너(18')를 향해 돌출 상태로 부착되어 있다. 콘테이너(18')를 갖는 콘테이너 홀더(18)는, 도 2에 도시한 바와 같이, 머신 베이스(90)에 설치된 레일(91)에 얹어져, 축심(O)에 관해 슬라이더(92)를 통해 슬라이딩한다. 도시하지 않지만, 메인 크로스헤드(22)도 마찬가지로, 머신 베이스(90)에 설치된 레일(91)에 얹어져, 축심(O)에 관해 슬라이더를 통해 슬라이딩한다. 본 실시형태에서는, 4개의 타이 로드(14)는 슬라이딩 가이드로는 사용되지 않는다.

압출 스템(24)은, 스템 슬라이드 방식이며, 그 근원부(25)가 미끄럼 홈(27)과 감합(嵌合)하여, 도 1 상에서 상하로 슬라이딩한다. 빌렛을 로딩할 때에는, 상측으로 압출 스템을 상승시켜, 콘테이너(18') 후방에 빌렛을 얹는다. 빌렛 로더로 빌렛을 빌렛 장전 구멍(18A)에 삽입한다. 그 후, 압출 스템(24)은 하강하여, 축심(O) 상에 동심이 된다. 도시하지 않은 사이드 실린더가 크로스헤드(22)의 양측에 연결되어 있고, 사이드 실린더를 구동시키면, 압출 스템(24)이 콘테이너(18')의 장전 구멍(18A)에 빌렛을 삽입한다. 유압 메인 램(12B)을 구동시켜 크로스헤드(22)를 전진시키면, 장전된 빌렛의 후단부면을 가압하여 제품(20A)(도 4 참조)을 압출하는 것이다.

메인 실린더(12A)에는, 압출 프레스 축심(O)과 평행하게 양측에 유압 어시스트 실린더(26)가 부착되어 있다. 이 유압 어시스트 실린더(26)는, 후술하는 전동 모터(65)와 함께 콘테이너 홀더(18)의 전후 방향의 이동을 행하는 것이다. 유압 어시스트 실린더(26)는, 콘테이너 시일 동작(도 4), 콘테이너 스트립용 동작(도 5) 등의 압박력이 필요한 경우에 작동하는 한편, 전동 모터(65)는, 그 이외의 콘테이너 홀더(18)의 전후 방향의 이동을 신속하게 행하기 위해 사용된다. 전동 모터(65)의 부하를 가볍게 하기 위해, 본 실시형태의 특징인 게이트 장치(61)가 활용된다.

유압 어시스트 실린더(26)와 게이트 장치(61)에 관해 설명한다.

도 1, 6에서 볼 수 있는 바와 같이, 유압 어시스트 실린더(26)는, 유압 실린더 내에 피스톤(31)과 피스톤 로드(32)를 내장하고, 유압 포트(28, 29)를 갖고 있다. 실린더 튜브(26')와 로드 커버(21)로 이루어진 실린더 케이싱(26'')의 전방에는 원통체(39)가 연결 고정되어 있다. 피스톤 로드(32)의 전방 단부에는 중공체(33)가 고정되어 있다. 한편, 도 1에 도시한 바와 같이, 콘테이너 홀더(18)에는 연결 로드(50)가 고정되고, 연결 로드(50)의 후방 단부에는 직경 확장부(34)가 설치되어 있다. 직경 확장부(34)는, 중공체(33)의 중공부(35) 내를 왕복한다. 중공체(33)에는, 직경 확장부(34)를 계지하는 계지부(60)가 설치되어 있다. 콘테이너 홀더(18)에 연결한 연결 로드(50)의 직경 확장부(34)를, 계지부(60)의 제1 계지면(51')과 제2 계지면(52')이 계지한다. 계지부(60)는, 후술하는 바와 같이, 제1 브래킷(51), 제2 브래킷(52) 등으로 구성되어 있다. 제1 브래킷(51)의 전면(前面)을 제1 계지면(51')으로 하고, 직경 확장부(34)의 후면에 접촉한다. 제2 브래킷(52)의 면을 제2 계지면(52')으로 하고, 직경 확장부(34)의 후면에 접촉한다. 또, 직경 확장부(34)란 연결 로드(50)의 직경보다 큰 부분으로서 정의된다. 본 실시형태에서는, 도 3의 (a)에서 볼 수 있는 바와 같이, 직경 확장부(34)는 완전한 원형 단면이 아니라 좌우 양측이 절취되어 있다. 그 때문에, 제1 브래킷(51), 제2 브래킷(52)이 개방되었을 때에, 직경 확장부(34)가 빠져 나갈 수 있게 되어 있다. 연결 로드(50)는, 메인 크로스헤드(22)를 관통 구멍(23)에 의해 관통하고 있다.

게이트 장치(61)는, 피스톤 로드(32)에 고정된 중공체(33)와, 연결 로드(50)의 일단에 설치되어 중공체(33)의 중공부(35) 내를 왕복하는 직경 확장부(34)와, 중공체(33)에 설치되어 직경 확장부(34)를 계지하는 계지부(60)로 구성된다.

게이트 장치(61)는, 연결 로드(50)와 피스톤 로드(32)를 연결(폐쇄라고 함) 또는 연결 해제(개방이라고 함)한다. 콘테이너 시일 동작, 콘테이너 스트립용 동작과 같은 압박력이 필요한 경우에는, 연결 로드(50)와 피스톤 로드(32)를 연결하여, 유압 어시스트 실린더(26)의 유압력이 콘테이너 홀더(18)에 전달되도록 하고 있다. 계지부(60)의 제1 계지면(51')과 제2 계지면(52')이 연결 로드(50)와 피스톤 로드(32)의 연결을 해제하도록 후퇴하면, 직경 확장부(34)는 중공체(33)의 중공부(35) 내를 자유롭게 왕복할 수 있게 된다.

다음으로, 콘테이너 홀더(18)의 전동 구동에 관해 설명한다. 전동에 의한 위치 결정은, 유압에 의한 위치 결정보다 고속이며, 또한 정밀도를 높이는 데 용이하다. 도 1에서 볼 수 있는 바와 같이, 콘테이너 홀더(18)에 있어서 전동 모터(65)가 설치되어 있다. 도 2에 도시한 바와 같이, 전동 모터(65)에 의해 회전 구동 제어되는 톱니바퀴(63)가 머신 베이스(90)측에 고정된 랙(64)(도 1 참조)과 맞물려, 콘테이너 홀더(18)를 축심(O) 방향으로 전동 구동시킬 수 있게 되어 있다. 콘테이너 홀더(18)를 전동 모터(65)에 의해 전동 구동시키는 경우에는, 계지부(60)의 제1 계지면(51')과 제2 계지면(52')이 연결 로드(50)와 피스톤 로드(32)의 연결을 해제한다. 이에 따라, 연결 로드(50)로부터 피스톤(31)과 피스톤 로드(32)의 질량이 분리됨과 함께, 유압 어시스트 실린더(26)의 오일의 점성 저항으로부터도 자유로와져, 전동 모터(65)에 의해 전동 구동되는 대상이 경량화된다.

즉, 게이트 장치(61)가 개방되면, 직경 확장부(34)는 중공체(33)의 중공부(35) 내를 자유롭게 왕복할 수 있게 된다. 이렇게 하면, 유압 어시스트 실린더(26)의 유압력을 필요로 하지 않는 경우의 콘테이너 홀더(18)의 전진 후퇴 동작 등에는, 전동 모터(65)만으로 신속하게 또한 응답성을 높여 콘테이너 홀더(18)를 이동시킬 수 있다. 게이트 장치(61)가 개방되었다는 것은, 제1 계지면(51')과 제2 계지면(52')이 후퇴하여 직경 확장부(34)가 중공부(35) 내를 통과할 수 있는 상태이며, 게이트 장치(61)가 폐쇄되었다는 것은, 제1 계지면(51')과 제2 계지면(52')이 전진하여 직경 확장부(34)에 계지되어 후퇴를 저지하는 상태를 가리키고 있다.

직경 확장부(34)에 계지하는 계지부(60)를, 도 3의 (a), 도 6을 참조하여 설명한다.

계지부(60)는, 유압 어시스트 실린더(26)의 피스톤 로드(32)에 고정된 중공체(33)에 설치되어 있고, 중공체(33)의 이동에 따라, 고정측에 대하여 계지부(60)가 이동할 수 있도록, 원통체(39) 등에는 간극(36)(도 6)이 형성되어 있다. 계지부(60)는, 제1 계지면(51')과 제2 계지면(52'), 실린더(58)가 고정된 제3 브래킷(53), 제1 브래킷(51), 제2 브래킷(52), 제3 브래킷(53)과 제1 브래킷(51)을 연결하는 2개의 타이 로드(54, 55)로 구성되어 있다. 제2 브래킷(52)은, 타이 로드(54, 55)를 통과시키는 관통 구멍이 형성되어 있고, 실린더(58)의 구동에 의해 타이 로드(54, 55)를 가이드로 하여 제1 브래킷(51)에 대하여 개폐 동작한다. 제1 브래킷(51)과 제2 브래킷(52)에는, 직경 확장부(34)와 계지하는 제1 계지면(51')과 제2 계지면(52')이 설치되어 있다. 실린더(58)의 로드(56)의 단부는 제2 브래킷(52)에 고정되어 있다. 제3 브래킷(53)의 양측에는 가이드(59)가 설치되어 있고, 가이드(59)는 선형 가이드(57)를 따라서 슬라이딩한다. 선형 가이드(57)는 중공체(33)에 고정되어 있다.

실린더(58)에 유체압(공기압)이 가해지면, 로드(56)가 제2 브래킷(52)을 밀어 올리면, 그 반력으로 제1 브래킷(51)이, 도 3의 (b)에 도시한 바와 같이, 도면 상에서 하측으로 하강하고, 제1 브래킷(51), 제2 브래킷(52)이 접합한다. 이 때, 도 8에 도시한 바와 같이, 제1 계지면(51')과 제2 계지면(52')이 직경 확장부(34)와 계지하여, 연결 로드(50)와 피스톤 로드(32)를 연결한다. 또, 작동 제어를 위해 제1 브래킷(51), 제2 브래킷(52)의 개폐 상태를 검지하는 센서를 설치해 놓는 것이 좋다.

콘테이너 홀더(18)의 이동은, 게이트 장치(61)에 의해, 유압 어시스트 실린더(26)의 유압 구동과, 전동 모터(65)에 의한 전동 구동을 효과적으로 구분할 수 있다. 즉, 유압 어시스트 실린더(26)를 로드(50)에 연결하여, 콘테이너 시일 동작, 콘테이너 스트립용 동작을 행하고, 콘테이너 홀더(18)의 전진 동작, 후퇴 동작 등에는, 전동 모터(65)만으로 이동을 행할 수 있다. 이것에 의해, 전동 모터(65)의 출력을 작게 할 수 있음과 함께, 유압 어시스트 실린더(26)의 유압 구동의 기간을 삭감할 수 있기 때문에, 에너지 절약 효과를 얻을 수 있다.

본 실시형태의 압출 프레스는 가변 토출형의 유압 펌프(도시하지 않음), 또는, 인버터 모터에 의한 회전수 제어에 의한 토출량 가변형 유압 펌프를 구비하고, 유압 회로를 통해 메인 실린더(12A)의 개구(11), 및, 유압 어시스트 실린더(26)의 유압 포트(28, 29)에 유압을 공급하도록 하고 있다. 개구(11')는 메인 실린더(12A)의 출구 포트이다.

도 4에 나타내는 압출 공정의 완료 후에, 디스카드를 절단하여 빼내기 위해, 콘테이너를 후퇴시켜, 전단날이 상하 이동할 수 있도록 콘테이너와 다이스의 간극을 확보한다. 도 1에는 도시하지 않지만, 디스카드 절단 장치가 엔드 플라텐(10)에 연결되어 설치되어 있다. 도 5에 도시한 바와 같이, 엔드 플라텐(10)에는, 다이스(16)로부터 압출되는 제품(20A)이 통과하는 구멍이 형성되어 있다. 41은 빌렛의 압출 잔여물이며, 제품(20A)과 절단 분리되어 회수되는 디스카드이다. 빌렛을 장전하는 콘테이너(18')는 콘테이너 홀더(18)에 지지되어 있다. 다이스(16)를 전면(前面)측에 유지하고 있는 엔드 플라텐(10)의 콘테이너측 상부에는, 디스카드 절단 장치가 부착되어 있다.

빌렛의 압출이 종료한 후, 콘테이너(18')와 압출 스템을 후퇴시켜 콘테이너(18')를 다이스(16)로부터 이격시킨다. 다이스(16)의 콘테이너측 단부면에는 빌렛의 압출 잔부인 디스카드(41)가 남겨진다. 이 상태로, 디스카드 절단 장치의 전단날(42)이 디스카드(41)를 절단한다.

다음으로, 도 4∼10을 참조하여, 본 실시형태의 압출 공정을 설명한다. 도 10은, 본 발명의 실시형태의 유압 구동과 전동 구동의 시퀀스를 도시한 개략도이다.

본 실시형태의 압출 공정은 다음과 같다.

1. 이니셜 포지션

이니셜 포지션에서는, 메인 크로스헤드(22), 콘테이너 홀더(18)가 후퇴 한도에 있다. 연결 로드(50)의 직경 확장부(34)는, 도 6에 도시한 바와 같이 중공체(33)의 중공부(35)의 Y1의 후퇴 한도에 있다. 유압 어시스트 실린더(26)의 피스톤(31)도 X1의 후퇴 한도에 있다.

2. 콘테이너 전진, 압출 스템 전진

도 6에 나타내는 이니셜 포지션 상태로부터, 전동 모터(65)를 구동시켜 콘테이너 홀더(18)를 전진시킨다(콘테이너 전진). 이 때, 제1 계지면(51')과 제2 계지면(52')은 개방된 상태이기 때문에, 콘테이너 홀더(18)에 고정된 로드(50)의 직경 확장부(34)는, 제1 계지면(51')과 제2 계지면(52')에 계지되지 않고, 중공부(35) 내를 전진할 수 있다. 따라서, 중공체(33)나 피스톤 로드(32)나 피스톤(31)을 질질 끌지 않고 경량화하여 신속하게 전진할 수 있다(도 1, 6, 10 참조). 동시에, 유압 어시스트 실린더(26)도 구동되어, X1의 위치로부터 X2의 위치로 전진하기 때문에, 중공체(33)는 전진 단부에 도달한다. 이 경우의 유압 어시스트 실린더(26)의 구동은, 콘테이너 스트립 시에 중공체(33)가 후퇴한 만큼 전진시키는 것이다.

중공체(33)와 콘테이너 홀더(18)가 전진 단부에 도달하면, 도 7에 도시되어 있는 바와 같이, 연결 로드(50)의 직경 확장부(34)의 상태는, Y1의 위치로부터 Y2의 위치로 이동하고 있다. 이 때, 콘테이너(18')는, 도 1에 도시한 바와 같이, 전진하여 다이스(16)에 접촉하고 있다. 콘테이너가 전진하기 전에, 빌렛이 콘테이너(18')의 후방측으로부터 리어 로딩되어 있고, 콘테이너가 전진한 후에, 사이드 실린더(도시하지 않음)를 구동시켜 압출 스템(24)을 전진시켜 빌렛을 콘테이너(18')의 장전 구멍(18A)에 삽입한다. 압출 스템(24)에 빌렛이 가압되어, 빌렛은 다이스(16)에 접하는 상태가 된다.

3. 콘테이너 시일, 압출 시작

다음으로, 도 8에 도시한 바와 같이, 제1 계지면(51')과 제2 계지면(52')을 폐쇄된 상태로 한다. 따라서, 콘테이너 홀더(18)에 고정된 로드(50)의 직경 확장부(34)는, 제1 계지면(51')과 제2 계지면(52')에 계지되어, 연결 로드(50)와 피스톤 로드(32)를 연결한다. 이것에 의해, 유압 어시스트 실린더(26)가 콘테이너 홀더(18)를 압박할 수 있게 되고, 콘테이너(18')에 콘테이너 시일을 가한다. 거의 동시에, 메인 크로스헤드(22)에 연결한 유압 메인 램(12B)에 압력을 가하고, 압출 스템(24)은, 빌렛(20)의 후단부면을 가압하여 제품(20A)을 압출하기 시작한다(도 10 참조).

4. 압출 종료

도 4에 도시한 바와 같이, 빌렛의 디스카드(41)를 남기고, 유압 메인 램(12B)을 압을 제거하여 압출을 종료한다.

5. 콘테이너 스트립 시작

압출이 종료하면, 도 8의 상태에서 콘테이너 스트립을 시작하여, 콘테이너 홀더(18)를 콘테이너 스트립 스트로크분만큼 후퇴시킨다. 이 때, 유압 어시스트 실린더(26)를 후퇴하도록 구동시킨다. 유압 어시스트 실린더(26)가 후퇴할 때에는, 직경 확장부(34)의 전면(34A)이 중공체(33)의 중공부(35)의 전면 단부에 결합하기 때문에, 콘테이너 홀더(18)를 후퇴시킬 수 있다(도 9 참조). 그 동안에, 제1 계지면(51')과 제2 계지면(52')을 개방된 상태로 한다.

콘테이너 스트립 동작 완료의 전단 장치 침입을 위한 콘테이너 후퇴는, 큰 소요력이 불필요하기 때문에 모터(65)로 행해진다. 전단 장치 침입을 위한 간극이 확보되면, 디스카드 절단 장치의 전단날(42)이 디스카드(41)를 절단한다(도 5 참조).

6. 콘테이너 후퇴, 압출 스템의 후퇴

콘테이너 홀더(18)의 전동 모터(65)를 구동시켜 콘테이너 홀더(18)를 후퇴시킨다. 이미, 제1 계지면(51')과 제2 계지면(52')이 개방된 상태로 되어 있고, 유압 어시스트 실린더(26)와의 연결은 분리되어 있다. 따라서, 콘테이너 홀더(18)의 이동 질량은 경량화되어 있고, 전동 모터(65)의 구동 출력은 최소한으로 억제되어 있다. 도 10에 도시한 바와 같이, 유압 어시스트 실린더(26)는 무부하 상태로 되어 있다. 그 동안에 압출 스템도 후퇴한다. 이와 같이 하여, 도 9로부터, 다시 이니셜 포지션의 도 6의 상태가 된다. 본 실시형태에 있어서는, 에너지 효과가 충분히 발휘되고 있다.

이상 설명한 바와 같이, 본 실시형태에 있어서 콘테이너 홀더(18)의 이동은, 게이트 장치(61)에 의해, 유압 어시스트 실린더(26)의 유압 구동과, 전동 모터(65)에 의한 전동 구동을 효과적으로 구분할 수 있다. 즉, 유압 어시스트 실린더(26)를 로드(50)에 연결하여, 콘테이너 시일 동작, 디스카드를 빼내는 콘테이너 스트립용 동작을 행하고, 콘테이너 홀더(18)의 전진 동작, 후퇴 동작 등에는, 전동 모터(65)만으로 고속으로 이동을 행할 수 있다. 이것에 의해, 전동 모터(65)의 출력을 작게 할 수 있음과 함께, 도 10에서 볼 수 있는 바와 같이, 유압 어시스트 실린더(26)의 유압 구동의 기간(유압 펌프가 작동하고 있는 시간)을 삭감할 수 있기 때문에, 에너지 절약 효과를 얻을 수 있다.

통상적으로, 콘테이너 후퇴와 메인 크로스헤드 후퇴는 동시에 동작되지만, 콘테이너 실린더와 사이드 실린더의 유압 실린더는, 속도 저하를 하지 않도록 작동유의 분배를 피하여 직렬로 작동유가 흐르도록 직렬 연결되어 있다. 이 때문에, 유압 회로의 응답성의 지연 등에 의해 시동 시의 쇼크를 피할 수 없었지만, 본 실시형태에서는, 콘테이너는 전동 모터 구동으로 하고, 메인 크로스헤드는 유압 실린더 구동으로 하고 있기 때문에, 시동 쇼크가 없는 원활한 전진, 후퇴 동작을 얻을 수 있다. 또한, 유압 어시스트 실린더의 스트로크를 필요 최소한으로 하여, 종래 필요했던 스트로크에 비교하여 극단적으로 짧게 할 수 있다. 이 때문에, 편하중의 요인을 적게 할 수 있고, 패킹 등의 소모품의 수명을 장기화시킬 수 있어, 메인터넌스 면에서 효과적이다.

또한, 게이트 장치의 개방에 의해 유압 어시스트 실린더를 분리할 수 있기 때문에, 유압 어시스트 실린더의 스트로크와는 상관없이, 보수 점검용으로 전동 구동으로 콘테이너 홀더의 스트로크의 확대를 행할 수 있다.

(제2 실시형태)

도 11의 (a), (b)는, 본 발명의 제2 실시형태의 도 12의 D-D선에 관한 게이트 장치의 단면도이며, (a)는, 계지부가 직경 확장부를 계지하지 않은 상태를 도시한 도면이고, (b)는, 계지부가 직경 확장부를 계지한 상태를 도시한 도면이다. 도 12는, 본 발명의 제2 실시형태의 게이트 장치와 유압 어시스트 실린더의 작동을 설명하는 설명도이다.

제2 실시형태는, 직경 확장부(34)를 계지하는 계지부(60)의 기구가, 도 11의 (a), (b)에서 볼 수 있는 바와 같이 제1 실시형태와 상이하고, 그 밖의 구성은 제1 실시형태와 동일하다. 직경 확장부(34)의 단면 형상이 사각형을 포함하는 소정 형상이며, 계지부(60)는, 실린더(68), 및, 직경 확장부의 단면 형상과 동일 형상의 계지판 관통 구멍(37)을 갖는 계지판(38)으로 구성되어 있다. 실린더(68)에 의해 계지판(38)을 연결 로드(50)의 축심 둘레에서 회전시켜, 직경 확장부(34)를 계지한다. 제1 실시형태에서는, 직경 확장부(34)의 단면 형상은 원형을 기본으로 했지만, 제2 실시형태에서는 정방형이다. 직경 확장부(34)의 단면 형상은, 원형을 제외하면, 직경 확장부(34)의 단면 형상은, 삼각형 등의 다각형, 타원 등 임의의 소정 형상일 수 있다. 즉, 계지판 관통 구멍(37)이, 연결 로드(50)의 축심 둘레에 회전시키면, 회전하지 않는 직경 확장부(34)를 계지하는 것 같은 형상이면 된다. 연결 로드(50)는, 콘테이너 홀더(18)에 고정되어 있기 때문에, 축심 둘레에서는 회전하지 않는다. 중공부(35)의 내주면(37)의 단면 형상은 정방형으로 되어 있다. 또, 계지판(38)의 전방측의 중공부(35)는, 직경 확장부(34)의 단면 형상과 동일한 형상이지만, 본 실시형태에서는, 계지판(38)의 후방측의 중공부(35)도 정방형 단면으로 되어 있지만, 직경 확장부를 통과할 수 있는 내경이면 된다.

본 실시형태에서는, 중공체(33)에 고정된 브래킷(66)에 실린더(68)가 설치되어 있다. 실린더(68)의 로드(56)의 선단은 계지판(38)의 일부에 피봇 부착되어 있다. 계지판(38)에는, 정방형의 계지판 관통 구멍(37)이 형성되어 있고, 직경 확장부(34)의 단면 형상과 동일한 형상으로 되어 있다. 그 때문에, 도 11의 (a)와 같이, 계지판 관통 구멍(37)과 직경 확장부(34)의 단면 형상이 일치하면, 직경 확장부(34)는 중공부(35)를 자유롭게 왕복한다. 실린더(68)의 로드(56)를 신장시키면, 도 11의 (a)에서 볼 수 있는 바와 같이, 계지판 관통 구멍(37)과 직경 확장부(34)의 단면 형상이 일치한다. 따라서, 이 때 직경 확장부(34)는 중공부(35)를 통과할 수 있다. 이에 따라, 연결 로드(50)로부터, 피스톤(31)과 피스톤 로드(32)의 질량이 분리됨과 함께, 유압 어시스트 실린더(26)의 오일의 점성 저항으로부터도 자유로와져, 전동 모터(65)에 의해 전동 구동되는 대상이 경량화된다.

한편, 실린더(68)의 로드(56)를 후퇴시키면, 계지판(38)이 약 45°회전하여, 도 11의 (b)에서 볼 수 있는 바와 같이, 계지판 관통 구멍(37)의 변의 위치에, 정방형의 직경 확장부(34)의 모서부와의 접촉면(S)이 발생한다. 이에 따라, 도 11의 (b)의 경우에는, 제1 실시형태의 제1 계지면(51')과 제2 계지면(52')과 마찬가지로, 직경 확장부(34)는 계지되어, 연결 로드(50)와 피스톤 로드(32)를 연결한다. 즉, 유압 어시스트 실린더(26)를 로드(50)에 연결하여, 콘테이너 시일 동작, 디스카드를 빼내는 콘테이너 스트립용 동작을 행한다.

본 실시형태에 있어서도, 유압 어시스트 실린더(26)를 로드(50)에 연결하여, 콘테이너 시일 동작, 디스카드를 빼내는 콘테이너 스트립용 동작을 행하고, 콘테이너 홀더(18)의 전진 동작, 후퇴 동작 등에는, 전동 모터(65)만으로 고속으로 이동을 행할 수 있다. 그 밖의 작용 효과는 제1 실시형태와 동일하다.

(제3 실시형태)

도 13은, 본 발명의 제3 실시형태를 도시한 평면도이다. 도 14는, 도 13의 E-E선에 관한 단면도이다. 제3 실시형태는, 제1 실시형태와는 콘테이너 홀더(18)를 이동시키는 전동 모터(65)의 부착 위치에 있어서 상이한 실시형태이다.

제1 실시형태에서는, 콘테이너 홀더(18)를 전진 또는 후퇴 구동시키는 전동 모터(65)는 콘테이너 홀더(18)에 부착되어 있었지만, 제3 실시형태에서는, 콘테이너 홀더(18)와 함께 이동하지 않고, 머신 베이스(90)측에 정지하여 부착되어 있다. 머신 베이스(90)는, 앵커 너트(73)에 기초하여 부착되어 있고, 전동 모터(65)는, 머신 베이스(90)의 상부 대들보(90')에 브래킷(93)을 통해 부착되어 있다. 전동 모터(65)의 출력축에는 톱니바퀴(63)가 부착되어 있다. 톱니바퀴(63)에 맞물리는 랙(64)은, 콘테이너 홀더 지지대(19)에, 도 13, 14에 도시한 바와 같이 고정되어 있다. 콘테이너 홀더 지지대(19)는 하면에 슬라이더(92)가 설치되어 있다. 슬라이더(92)는 머신 베이스(90)에 설치된 레일(91)에 놓여 있다. 콘테이너 홀더 지지대(19)에는, 후술하는 코어 조정 기구(70)를 통해, 콘테이너 홀더(18)가 수평 및 수직 방향으로 위치 결정할 수 있도록 놓여 있다. 머신 베이스(90)에 고정된 전동 모터가 톱니바퀴(63)(피니언)를 회전 구동시키면, 콘테이너 홀더측에 고정된 랙(64)을 통해, 콘테이너 홀더(18)는 레일(91) 위를 축심(O)을 따라서 자유롭게 슬라이딩 이동한다.

콘테이너 홀더(18)에는, 콘테이너 홀더 지지대(19)에 대하여, 도 14의 좌우, 전후의 적어도 4개소에 코어 조정 기구(70)가 설치되어 있다. 코어 조정 기구(70)는 각각, 수평 방향의 조정 나사(71)와 수직 방향의 조정 나사(72)로 이루어진다. 수평 방향의 조정 나사(71)는 콘테이너 홀더 지지대(19)에 나사 결합하고 있고, 그 선단이 콘테이너 홀더(18)의 측단부(18B)를 압박하고 있다. 마찬가지로, 수직 방향의 조정 나사(72)는 측단부(18B)에 나사 결합하고 있어, 그 선단이 콘테이너 홀더 지지대(19)의 상면을 압박하고 있다. 이들 나사에 의해, 콘테이너(18')의 빌렛 장전 구멍(18A)과 메인 크로스헤드(22)의 압출 스템(24)이, 동심[축심(O)]으로 배치되도록 조정한다. 도 14에서 볼 수 있는 바와 같이, 전동 모터(65)는 조정 나사(71)의 하측에 설치되어 있기 때문에, 제1 실시형태와는 달리, 조정 나사(71)는, 전동 모터(65)의 설치 위치에 영향을 받지 않고, 콘테이너 홀더(18)의 임의의 위치에 설치할 수 있다. 이상 설명한 바와 같이, 제3 실시형태는, 전동 모터(65)가 머신 베이스(90)측에 부착되어 있는 점을 제외하고, 유압 어시스트 실린더(26), 게이트 장치(61) 등을 가지며, 제1 실시양태의 구성, 작용 효과와 동일하다.

제3 실시형태에서는, 제1 실시형태의 효과에 더하여 다음과 같은 효과를 얻을 수 있다.

(1) 전동 모터(65)는 콘테이너(18')로부터 떨어진 머신 베이스(90)에 고정되어 있기 때문에, 가열되는 콘테이너(18')로부터의 열영향이 없고, 전동 모터(65)의 온도의 상승이 없기 때문에, 전동 모터(65)는 가열에 의한 영향이 없다.

(2) 콘테이너 홀더(18)의 코어 조정 기구(70)의 설치 위치가, 전동 모터(65)의 배치에 영향을 받지 않는다. 이 때문에, 전동 모터(65)나 코어 조정 기구(70)의 배치 위치를 확보하기 위해, 콘테이너 홀더(18)가 쓸데없이 길어지는 일이 없어, 적절한 콘테이너 홀더(18)의 길이에 기초하여 빌렛 길이를 설정할 수 있다.

(3) 전동 모터(65)가 머신 베이스(90)측에 고정되어 있기 때문에, 전동 모터(65)의 동작에 의한 진동의 영향을 콘테이너(18')가 받지 않아, 안정된 압출 성능을 얻을 수 있다.

(4) 전동 모터(65)는 머신 베이스(90)에 정지 고정되어 있고, 또한, 모터 전달 기구는 심플한 구조이면 되기 때문에, 모터 교환이나 메인터넌스가 용이하다.

또, 본 발명의 기술 범위는, 전술한 실시형태에 한정되는 것이 아니며, 본 발명의 취지를 일탈하지 않는 범위에서, 전술한 실시형태에 여러가지 변경을 가한 것을 포함한다. 즉, 실시형태에서 예를 든 구체적 구성은 일례에 불과하며, 적절한 변경이 가능하다.

10 : 엔드 플라텐 12 : 메인 실린더 하우징
12A : 메인 실린더 18 : 콘테이너 홀더
22 : 메인 크로스헤드 24 : 압출 스템
26 : 유압 어시스트 실린더 32 : 피스톤 로드
33 : 중공체 34 : 직경 확장부
35 : 중공부 50 : 연결 로드
61 : 게이트 장치 65 : 전동 모터
90 : 머신 베이스

Claims

머신 베이스(90)와,
다이스(16)를 갖는 엔드 플라텐(10)과,
압출 스템(24)을 가지며, 상기 머신 베이스(90) 위를 슬라이딩하는 메인 크로스헤드(22)와,
상기 메인 크로스헤드(22)에 연결한 유압 메인 램(12B)과,
상기 머신 베이스 위를 슬라이딩하는 콘테이너 홀더(18)와,
상기 콘테이너 홀더(18)를 슬라이딩시키는 전동 모터(65) 및 유압 어시스트 실린더(26)를 구비하는 하이브리드 압출 프레스에 있어서,
상기 콘테이너 홀더(18)에는 연결 로드(50)가 고정되고,
피스톤 로드(32)를 갖는 상기 유압 어시스트 실린더(26)는, 상기 연결 로드(50)와 상기 피스톤 로드(32)를 연결 또는 연결 해제하는 게이트 장치(61)를 가지며,
상기 게이트 장치(61)는, 상기 피스톤 로드(32)에 고정된 중공체(33)와, 상기 연결 로드(50)의 일단에 설치되어, 상기 중공체(33)의 중공부(35) 내를 왕복하는 직경 확장부(34)와, 상기 중공체(33)에 설치되어 상기 직경 확장부(34)를 계지하는 계지부(60)를 구비하는 것인 하이브리드 압출 프레스.
제1항에 있어서, 상기 계지부(60)는, 실린더(58), 제1 브래킷(51), 상기 실린더(58)가 고정된 제3 브래킷(53), 상기 제3 브래킷(53)과 제1 브래킷(51)을 연결하는 타이 로드(54, 55) 및 상기 타이 로드(54, 55)로 가이드되어 상기 실린더(58)에 의해 슬라이딩하는 제2 브래킷(52)으로 구성되며, 상기 제1 브래킷(51)과 상기 제2 브래킷(52)이 폐쇄되어, 상기 직경 확장부(34)의 후단부면을 계지하도록 한 것을 특징으로 하는 하이브리드 압출 프레스.
제1항에 있어서, 상기 직경 확장부(34)의 단면 형상이 사각형을 포함하는 미리 정해진 형상이며,
상기 계지부(60)는, 실린더(68) 및 상기 직경 확장부(34)의 단면 형상과 동일 형상의 계지판 관통 구멍(37)을 갖는 계지판(38)으로 구성되며, 상기 실린더(68)에 의해 계지판(38)을 상기 연결 로드(50)의 축심 둘레에서 회전시켜, 상기 직경 확장부(34)를 계지하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 압출 프레스.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 게이트 장치(61)에 의해 상기 연결 로드(50)와 상기 피스톤 로드(32)를 연결한 경우에, 콘테이너 시일 동작, 콘테이너 스트립용 동작을, 상기 유압 어시스트 실린더(26)로 행하고,
상기 게이트 장치(61)에 의해 상기 연결 로드(50)와 상기 피스톤 로드(32)를 연결 해제한 경우에, 콘테이너 홀더(18)의 전진 동작, 후퇴 동작을, 상기 전동 모터(65)로 행하는 것을 특징으로 하는 하이브리드 압출 프레스.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 전동 모터(65)는, 상기 머신 베이스(90)에 고정된 것을 특징으로 하는 하이브리드 압출 프레스.