KR20190071717A - 서보 유압 프레스 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 판금 형성용 서보 유압 프레스에 관한 것이다. 프레스는 유압 실린더, 적어도 두 개의 서보 모터 및 유압 실린더에 가압 유체를 공급하는 적어도 두 개의 펌프를 포함하고, 각각의 서보 모터는 적어도 하나의 펌프를 구동한다. 서보 모터들은 가변 속도로 작동될 수 있고, 그리고 제1 서보 모터 및 적어도 하나의 제1 펌프가 제2 서보 모터 및 적어도 하나의 제2 펌프와 반대 방향으로 작동할 수 있다. 이러한 구성 형태에 의하면, 서보 유압 프레스가 펌프들 또는 모터들에 손상을 입히지 않으면서 저속으로 작동될 수 있다.
Description
본 명세서는 서보 유압 프레스, 특히 판금을 프레스 가공하기 위한 프레스에 관한 것이다.
판금 가공 분야에 있어서, 때로는 금속을 희망하는 형상으로 프레스 가공할 필요가 있다. 이를 달성하는 일반적인 방법은 서보 유압 프레스를 이용하는 것이다.
이러한 유형의 프레스들에 있어서, 때로는 유압 프레스 내부의 압력을 조절하는 것이 바람직하다. 압력을 조절하는 일반적인 방법은 서보 모터를 이용하여 프레스 내부에서의 가압 유체의 유동을 제어하는 것이다.
이러한 유형의 프레스들과 관련된 특별한 문제점은 모터와 펌프를 저속으로 작동시킬 때 일어나는 모터와 펌프의 손상이다. 따라서 부품들에 손상을 입히지 않으면서 저속으로 작동될 수 있는 서보 유압 프레스에 대한 필요성이 있다.
본 발명의 목적은 본 발명의 장치를 가지고서 상술한 단점들을 완화시키는 개선된 해결책을 제공하는 데 있다.
본 발명은 특허청구범위에 의해 한정되며, 실시예들은 종속 청구항들, 아래의 상세한 설명 및 첨부 도면들에 개시된다.
본 발명의 첫 번째 태양에 따르면, 유압 실린더, 적어도 두 개의 서보 모터 및 가압 유체를 유압 실린더에 공급하는 적어도 두 개의 펌프를 포함하는 판금 형성용 서보 유압 프레스가 제공된다. 각각의 서보 모터가 적어도 하나의 펌프를 구동한다. 서보 모터들은 가변 속도로 작동할 수 있고, 그리고 적어도 하나의 제1 서보 모터 및 이에 결합된 적어도 하나의 제1 펌프가 적어도 하나의 제2 서보 모터 및 이에 결합된 적어도 하나의 제2 펌프와 반대 방향으로 작동할 수 있다.
이러한 구성 형태에 의하면, 서보 유압 프레스는 펌프들 또는 모터들에 손상을 초래하지 않으면서 저속으로 작동될 수 있다. 제1 모터의 한 방향으로의 그리고 적어도 제2 모터의 다른 방향으로의 작동은 총 압력 및 속도가 감소될 수 있음을 의미하는데, 이는 제1 모터의 한 방향으로의 작동이 다른 모터 또는 다른 모터들의 반대 방향으로의 작동을 상쇄하거나 혹은 감소시킬 수 있고 그 결과 발생되는 속도는 두 개의 반대 방향으로의 속도들 간의 차이이기 때문이다. 각각의 유압 펌프의 출력 압력은 일정할 수 있는 반면, 모터의 속도는 유압 펌프의 출력 유체 유동을 제어할 수 있다. 이에 의해, 결과적으로 발생되는 유압 실린더로의 유체 유동이 제어될 수 있다.
예시적인 실시예에서, 서보 유압 프레스가 제1 유압 펌프를 구동하는 하나의 제1 서보 모터 및 제2 유압 모터를 구동하는 하나의 제2 서보 모터를 포함한다. 제1 서보 모터는 제1 방향으로 작동할 수 있고 제2 서보 모터는 제1 방향과 반대인 제2 방향으로 작동할 수 있다. 이에 의해 제1 유압 펌프는 상기 제1 방향으로 작동할 수 있고 제2 유압 펌프는 상기 제2 방향으로 작동할 수 있다. 이에 의해, 유압 실린더로의 유체 유동을 함께 제공하는 두 개의 유압 펌프에 의해 제공되는 집합적인 유체 유동이 각각의 유압 펌프에 의해 제공되는 유체 유동보다 낮을 수 있다. 제1 유압 펌프는 예를 들어 유압 실린더에 제1 방향으로 300리터/분의 유체 유동을 제공할 수 있다. 제2 유압 펌프는 동시에 제2 방향으로 200리터/분의 유체 유동을 제공할 수 있다. 이에 의해 결과적으로 100리터/분의 유체 유동이 유압 실린더에 제공될 수 있다.
각각의 유압 펌프의 유체 유동 및 방향은 대응하는 서보 모터의 방향과 속도에 의해 제공될 수 있다. 제어 유닛은 유압 실린더의 희망하는 작동에 기초하여 서보 모터들의 방향과 속도를 제어하도록 구성될 수 있다. 제어는 각각의 서보 모터에 직접 또는 각각의 서보 모터에 구비될 수 있는 서보 모터 구동 유닛을 통해 각각의 서보 모터에 제어 신호를 제공하여 서보 모터의 작동을 제어하도록 구성될 수 있다. 이에 의해, 제어 유닛은 제1 방향으로 제1 속도로 동작하도록 제1 서보 모터에 제어 신호를 제공하고 제2 방향으로 제2 속도로 동작하도록 제2 서보 모터에 제어 신호를 제공할 수 있다. 두 개의 서보 모터 간에 속도에 있어서의 그리고 서보 모터에 의해 구동되는 유압 펌프들로부터 발생하는 유압에 있어서의 차이를 제공하기 위하여, 제1 속도와 제2 속도가 다를 수 있다.
일 실시예에 따르면, 각각의 서보 모터 및/또는 펌프는 양방향으로 작동할 수 있다. 양방향으로 작동할 수 있는 각각의 서보 모터는 모터가 작동하고 있는 방향이 변할 수 있고, 이에 의해 모터들의 작동은 모든 펌프의 수명이 실질적으로 동일하도록 조절될 수 있다.
유압 프레스가 작동할 때, 저속에서의 압력 조절이 필요하지 않다. 이에 의해 서보 모터들은 압력 조절이 필요할 때 동일한 방향으로 작동될 수 있다. 압력 조절은 실린더가 작업 중이지 않지만 소정의 압력을 유지하는 것이 요구될 때 요구될 수 있다. 그러면 적어도 제1 모터 그리고 이 모터에 대응하는 하나 이상의 펌프가 다른 서보 모터들 및 이에 대응하는 펌프들에 대해 반대 방향으로 작동될 수 있다.
다른 실시예에 따르면, 가압 유체의 공급부는 폐쇄 루프 공급부일 수 있다. 폐쇄 루프는 유압 실린더 내의 내부 밸브에 의해 구성된다. 내부 밸브에서, 가압 유체는 실린더의 작업 상태에 따라 상부 챔버와 하부 챔버 사이에서 운반된다. 실린더가 프레스 가공을 수행하기 위해 판금을 향해 이동될 때, 내부 밸브가 폐쇄될 수 있고, 펌프들은 힘이 발생되어 작업 툴을 구비하는 실린더가 판금에 대해 가압되도록 가압 유체를 하부 챔버로부터 상부 챔버로 운반한다. 프레스 가공 후에, 밸브는 개방될 수 있고, 유체는 상부 챔버로부터 하부 챔버로 거꾸로 운반되어 가압 유체를 폐쇄 루프 내에 유지한다.
다른 실시예에 따르면, 서보 모터는 릴럭턴스 모터일 수 있다. 서보 모터가 릴럭턴스 모터이면 고효율 및 고토크 밀도를 갖는 동기 모터를 가능하게 한다. 적어도 두 개의 서보 모터 중에 제1 서보 모터가 모터의 역할을 하고 제2 서보 모터는 발생기의 역할을 할 수 있다.
다른 실시예에 따르면, 서보 유압 프레스가 적어도 하나의 제어 밸브를 더 포함할 수 있다. 제어 밸브들은 시스템을 세정하거나 혹은 작동 안전성의 수준을 증가시키는 데 사용될 수 있다.
다른 실시예에서, 적어도 하나의 제어 밸브가 수동으로 작동될 수 있다. 추가적인 실시예에서, 적어도 하나의 제어 밸브는 자동으로 작동될 수 있다. 제어 밸브들은 자동으로 혹은 수동으로 작동될 수 있다. 제어 밸브들의 수는 또한 작동 방식에 따라 정해질 수 있다.
본 발명의 두 번째 태양에 따르면, 판금 형성용 유압 프레스 내의 유압 실린더를 제어하는 방법으로, 서보 모터에 의해 각각 구동되는 적어도 두 개의 펌프(3)를 이용하여 가압 유체를 유압 실린더에 공급하는 단계, 서보 모터들을 가변 속도로 작동시키는 단계, 및 적어도 하나의 제1 서보 모터 및 적어도 하나의 제1 펌프를 적어도 하나의 제2 서보 모터 및 적어도 하나의 제2 펌프와 반대 방향으로 작동시키는 단계를 포함하는 방법이 제공된다.
이러한 구성 형태에 의하면, 모터들과 펌프들을 너무 낮은 작동 속도로 인한 펌프들의 손상을 유발하지 않기에 충분한 속도로 작동시키면서도 서보 유압 프레스가 저속으로 작동될 수 있다.
각각의 모터축이 하나 이상의 펌프에 연결될 수 있다. 적어도 두 개의 모터 중에서, 제1 모터가 모터의 역할을 할 수 있고 제2 모터는 발생기의 역할을 할 수 있다. 모터의 가변 속도는 프레스가 작동 모드인지 아니면 유휴 모드인지 여부에 따라 속도를 조정하는 역할을 한다.
적어도 두 개의 펌프 및 모터를 포함하는 것에 의해, 적어도 하나의 제1 모터 및 제1 모터축 상의 대응하는 펌프 또는 펌프들이 제2 모터 및 그 대응 펌프 또는 펌프들에 대해 반대 방향으로 작동될 수 있고, 이에 의해 펌프들과 모터들이 고속으로 작동되면서도 유압 모터는 저속으로 작동할 수 있다. 결과적인 속도가 두 개의 반대 방향 속도 간의 차이이기 때문에 모터들 및 대응하는 펌프들의 방향이 반대이면 전체 속도는 더 낮아질 수 있다.
프레스가 작동 모드에 있을 때 모터들은 작동을 위한 충분히 높은 속도와 압력을 달성하기 위해 동일한 방향으로 작동될 수 있다.
예시적인 실시예에서, 서보 유압 프레스가 제1 유압 펌프를 구동하는 하나의 제1 서보 모터 및 제2 유압 펌프를 구동하는 하나의 제2 서보 모터를 포함한다. 제1 서보 모터는 제1 방향으로 작동할 수 있고 제2 서보 모터는 제1 방향과 반대인 제2 방향으로 작동할 수 있다. 이에 의해 제1 유압 펌프는 상기 제1 방향으로 작동할 수 있고 제2 유압 펌프는 상기 제2 방향으로 작동할 수 있다. 이에 의해, 유압 실린더로의 유체 유동을 함께 제공하는 두 개의 유압 펌프에 의해 제공되는 집합적인 유체 유동이 각각의 유압 펌프에 의해 제공되는 유체 유동보다 낮을 수 있다.
각각의 유압 펌프의 출력 압력은 일정할 수 있는 반면, 모터의 속도는 유압 펌프의 출력 유체 유동을 제어할 수 있다. 이에 의해, 결과적으로 발생되는 유압 실린더로의 유체 유동이 제어될 수 있다. 각각의 유압 펌프의 유체 유동과 방향이 대응하는 서보 모터의 방향과 속도에 의해 제공될 수 있다.
다른 실시예에서, 방법은 적어도 하나의 제어 밸브를 이용하여 유체의 유동을 제어하는 단계를 더 포함할 수 있다. 제어 밸브들에 의해 유동을 제어하는 것은 시스템을 세정하거나 혹은 작동 안전성의 수준을 증가시키는 데 필요할 수 있다.
다른 실시예에서, 방법은 적어도 하나의 제어 밸브를 수동으로 제어하는 단계를 포함할 수 있다. 방법은 적어도 하나의 제어 밸브를 수동으로 제어하는 단계를 더 포함할 수 있다. 작동 방식에 따라, 제어 밸브들이 자동으로 또는 수동으로 작동될 수 있다.
이제 본 발명의 상술한 그리고 다른 태양들을 본 발명의 현 시점에서의 바람직한 실시예를 도시하는 첨부 도면을 참조하여 보다 상세하게 설명한다.
도 1은 서보 유압 프레스를 도식적으로 도시한 도면이다.
도 2a는 내부 밸브가 개방 위치에 있는 모습을 도식적으로 도시한 도면이다.
도 2b는 내부 밸브가 폐쇄 위치에 있는 모습을 도식적으로 도시한 도면이다.
도 1은 서보 유압 프레스를 도식적으로 도시한 도면이다.
도 2a는 내부 밸브가 개방 위치에 있는 모습을 도식적으로 도시한 도면이다.
도 2b는 내부 밸브가 폐쇄 위치에 있는 모습을 도식적으로 도시한 도면이다.
이하, 본 발명을 첨부 도면을 참조하여 보다 충분하게 설명한다. 도면들에서, 유사한 번호들은 유사한 요소들을 가리킨다.
본 발명에 따른 서보 유압 프레스(1)가 도 1에 도식적으로 도시되어 있다. 서모 모터들(4a, 4b)이 펌프들(3a, 3b)을 구동한다. 모터들은 릴럭턴스 모터(reluctance motor)이다. 제어 밸브(2)들이 수동 또는 자동 제어에 의해 시스템을 세정하고 시스템에 보호를 부가하는 데 사용된다. 실린더는 상부 실린더(6)와 하부 실린더(7)를 포함한다. 하부 실린더의 일 단부는 판금에 대해 작업하기 위한 작업편(workpiece)이 고정되는 영역(8)을 포함한다. 프레스가 작업 모드에 있을 때, 실린더는 방향(D)으로 이동되어, 판금을 향해 작업편을 하강시킨다. 실린더는 유체가 폐쇄 루프 시스템 내에 있도록 유체의 유동을 제어하는 내부 밸브(5)를 포함한다. 도 1에서 내부 밸브(5)는 개방 위치에 있는 것으로 도시되어 있다.
서보 모터들(4a, 5b)은 펌프들(3a, 3b)을 구동하고, 반대되는 방향들로 그리고 가변 속도로 작동될 수 있다. 프레스가 유휴 모드에 있을 때, 제1 모터 및 제1 모터축 상의 대응하는 펌프 펌프들이 제2 모터 및 그 대응 펌프 또는 펌프들에 대해 반대 방향으로 작동된다. 모터들이 서로 반대 방향으로 작동하고 있을 때, 제1 모터는 모터의 역할을 하고 제2 모터는 제1 모터로부터의 유동과 압력에 의해 구동되는 발생기의 역할을 한다. 서로 반대 방향으로 작동함에 따라, 그 결과 발생되는 속도가 두 개의 반대 속도 간의 차이이기 때문에 펌프들과 모터들이 고속에서 작동함에 불구하고 서보 유압 프레스는 저속에서 작동할 수 있게 된다. 즉, 서로 반대 방향으로 작동하는 두 개의 유압 실린더의 결과적인 유체 유동이 낮아지기 때문에, 결과적으로 발생되는 유압 실린더로의 유체 유동이 각각의 유압 실린더로부터의 유체 유동보다 낮다. 유압 펌프들 중 하나의 유압 펌프로부터의 유체 유동이 반대 방향으로 작동하는 다른 유압 펌프로부터의 유체 유동의 일부를 상쇄한다.
프레스가 작동 중일 때, 제1 및 제2 모터는 작동을 위한 충분한 압력을 달성하기 위해 동일한 방향으로 작동된다.
유압 시스템은 프레스 가공 작동을 조절하기 위한 내부 밸브를 포함하는 폐쇄 시스템이다. 도 2a 및 도 2b는 유압 프레스(1)의 내부 밸브(5)가 도 2a에서는 개방 위치에 그리고 도 2b에서는 폐쇄 위치에 있는 것을 도시한다. 개방 위치에서, 가압 유체는 상부 챔버(9)로부터 하부 챔버(10)로 유동한다. 실린더가 작업 중이고 특정 위치에 있을 때, 밸브는 도 2b에 도시된 폐쇄 위치로 이동된다. 폐쇄 위치에서, 가압 유체는 펌프들(3a, 3b)을 사용하는 것에 의해 하부 챔버(10)로부터 상부 챔버(9)로 운반되고, 따라서 프레스 가공에 의해 판금이 형성되도록 실린더가 이동되는 방향(D)으로 힘을 발생시키고 인가한다. 작업이 완료되면, 밸브가 개방 위치로 복귀하고 가압 유체는 상부 챔버(9)로부터 하부 챔버(10)로 운반된다.
도면과 명세서에서는 본 발명의 바람직한 실시예들과 예들을 개시했다. 비록 특정한 용어들을 사용했지만, 이 용어들은 포괄적이고 설명적인 것에 불과하며, 제한하고자 하는 목적이 아니다. 본 발명의 범위는 아래의 특허청구범위에 기재되어 있다.
Claims (11)
- 유압 실린더,
적어도 두 개의 서보 모터(4), 및
유압 실린더에 가압 유체를 공급하는 적어도 두 개의 펌프(3)를 포함하되,
각각의 서보 모터가 적어도 하나의 펌프를 구동하도록 구성된 판금 형성용 서보 유압 프레스(1)에 있어서,
서보 모터들이 가변 속도로 작동할 수 있고, 그리고
적어도 하나의 제1 서보 모터 및 적어도 하나의 제1 펌프가 적어도 하나의 제2 서보 모터 및 적어도 하나의 제2 펌프와 반대 방향으로 작동할 수 있는 것을 특징으로 하는 서보 유압 프레스. - 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
각각의 서보 모터(4) 및/또는 펌프(3)가 양 방향으로 작동할 수 있는 것을 특징으로 하는 서보 유압 프레스. - 선행하는 청구항들 중 어느 한 청구항에 있어서,
가압 유체의 공급부는 폐쇄 루프 공급부인 것을 특징으로 하는 서보 유압 프레스. - 선행하는 청구항들 중 어느 한 청구항에 있어서
서보 모터(4)가 릴럭턴스 모터인 것을 특징으로 하는 서보 유압 프레스. - 선행하는 청구항들 중 어느 한 청구항에 있어서
적어도 하나의 제어 밸브(2)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 서보 유압 프레스. - 선행하는 청구항들 중 어느 한 청구항에 있어서
적어도 하나의 제어 밸브(2)가 수동으로 작동되는 것을 특징으로 하는 서보 유압 프레스. - 청구항 1 내지 청구항 5 중 어느 한 청구항에 있어서,
적어도 하나의 제어 밸브(2)가 자동으로 작동되는 것을 특징으로 하는 서보 유압 프레스. - 판금 형성용 서보 유압 프레스(1) 내의 유압 실린더를 제어하는 방법으로,
서보 모터(4)에 의해 각각 구동되는 적어도 두 개의 펌프(3)를 이용하여 가압 유체를 유압 실린더에 공급하는 단계,
서보 모터들을 가변 속도로 작동시키는 단계, 및
적어도 하나의 제1 서보 모터 및 적어도 하나의 제1 펌프를 적어도 하나의 제2 서보 모터 및 적어도 하나의 제2 펌프와 반대 방향으로 작동시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법. - 청구항 9에 있어서,
적어도 하나의 제어 밸브(2)를 이용하여 유체의 유동을 제어하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법. - 청구항 8 또는 청구항 9에 있어서,
적어도 하나의 제어 밸브(2)를 제어하는 단계가 수동으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 방법. - 청구항 8 또는 청구항 9에 있어서,
적어도 하나의 제어 밸브(2)를 제어하는 단계가 자동으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 방법.
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