KR930007074B1 - 기계식 파워프레스 - Google Patents

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KR930007074B1
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이. 하이버저 프란시스
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코넬리미티드 파트너 쉽
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Abstract

내용 없음.

Description

기계식 파워프레스
제1도는 다이가 장착된 본 발명을 채용한 기계식 파워프레스의 사시도,
제2도는 작업스토로크의 시작전 프레스의 다이를 통해 가로방향으로 취한 제1도의 수직단면도,
제3도는 슬라이드의 작업스토로크완료 시점에서의 다이를 도시한 제2도에 유사한 수직단면도,
제4도는 슬라이드의 한 매달림지점에 채용된 유압과부하 시스템의 개략도,
제5도는 제1도의 프레스에 본 발명을 채용한 유압과부하 시스템의 유압회로에 대한 개략도,
제6도는 편심각변위에 대한 슬라이드의 선형위치관계를 도시한 개략도,
제7도는 편심각변위와 프레스의 톤수용량사이의 관계를 도시한 선도,
제8도는 본 발명을 채용한유압과부하 제어시스템의 블럭선도,
제9도는 본 발명을 채용한 시스템의 작동을 제어하기 위한 프로그램의 일실시예를 개략적으로 도시한 플로우챠트.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
11 : 프레스 12 : 주프레임
13 : 베드 14, 15 : 지주
16 : 크라운 17 : 슬라이드
18 : 기브(gib) 19 : 플라이휠
20 : 구동축 21 : 피니언
22 : 주구동기어 23 : 축
24 : 편심부 25 : 연접봉
26 : 유압연결부 27 : 회전변환기
29 : 유압실린더 30 : 피스톤
31 : 다이 46 : 포핏밸브
47 : 압력변환기 51 : 오리피스
53 : 솔레노이드 작동제어밸브 54 : 릴리프 밸브
본 발명은 기계식 파워프레스에 관한 것으로, 특히 그 프레스용의 개선된 유압과부하 제어시스템에 대한 것이다.
기계식 파워프레스의 과부하에 관한 문제는 오랫동안 관심을 끌어온 문제이다. 이러한 프레스에서는 플라이휠에 저장된 에너지의 일부를 이용하여 기계적 링크를 작동시킴으로써 슬라이드가 작업스토로크에 걸쳐 이동하여 다이내의 재료를 가공한다. 플라이휠내의 유용한 초과 에너지때문에 슬라이드의 작업스트로크중 일어나는 기계적 간섭이 프레스부품에 바람직하지 못한 응력을 미칠 수 있다. 이 간섭은 여러가지 원인으로 발생하지만, 그중 주된 원인은 공구 또는 기타의 이물질이 다이내에 존재하거나, 다이가 부적합하게 조절되거나, 다이에 알맞는 두께이상의 재료가 공급되거나 하는 것들이다.
기계식 간섭이 일어남에 따라 프레스는 플라이휠에 저장된 에너지를 이용하여 슬라이드의 작업스트로크를 완료하려한다. 저장된 에너지가 작업스트로크에 소요되는 것보다 훨씬 크기때문에 초과에너지에 의하여 프레스의 기어류나 구동링크류에 파괴적인 응력이 가해진다. 그뒤 이러한 간섭은 또한 다이를 크게 손상시키기도 한다.
일단 기계식 간섭이 일어나면 프레스 작업스트로크의 완료를 방지하는 시스템이 고안되어 있는데, 그 예가 다음 미합중국 특허 및 간행물에 기재되어 있다 : 미합중국 특허 제 2,937,733호(1960. 5. 24 ; 발명자는 제임스 시. 댄리(James C. Danly)임), 프란시스 이. 하이버거(Francis E. Heiberger)의 유압과부하시스템(Hydraulic Overload Systems) (Understanding Presses and Press Operations, pp. 166-170 Copyright 1981, Society of Manufacturing Engineers).
상기 종래의 두 시스템에 있어서, 유압피스톤과 실린더 연결부가 프레스의 슬라이드와 구동 연접봉 사이에 장착된다. 작업스트로크중 기계식 간섭이 일어나면 연접봉과 슬라이드 사이의 힘이 증가하고, 그뒤 유압실린더의 내측에 상응하는 압력증가가 뒤따른다. 이 압력이 프레스의 추정톤수용량에 해당하는 설정치를 초과하면, 릴리프/덤프(relif/dump)밸브가 실린더내의 유압을 떨어뜨리고 압력위치가 작동하여 프레스를 정지시킨다.
프레스 용량은 작업스트로크중 일정하지 아니하지만, 편심축의 각 위치와 슬라이드의 상응하는 수직변위에 따라 변화한다. 작업스트로크의 중간지점에서 편심이 하사점에 대해 90도에 있을때 프레스용량은 하사점에 있을때보다 상당히 낮다. 프레스용량이 이렇게 변화하기 때문에 과부하조건을 설정하기 위한 프레스의 추정톤수를 하나만 사용하는 것은 실제과부하가 일어난때에 대한 제1근사치만을 제공할 수 있다. 이 시스템이 작업스트로크의 바닥위치에 가까운 톤수용량에 해당하는 추정톤수용량을 사용한다면, 특정위치에 이르기전에 프레스에 발생하는 기계적 간섭으로 인하여, 반드시 시스템이 과부하를 검출하기전에 프레스에과부하가 걸리게 된다. 또한, 과부하의 기준으로 사용된 추정톤수용량이 작업스트로크의 초기의 프레스에 과부하가 걸리는 것이라면, 제어시스템은 실제로 그러한 상태가 존재하지 아니한 때에 과부하의 존재를 나타내게 된다.
따라서, 본 발명의 목적은 슬라이드의 작업스트로크중 프레스의 최대 톤수용량를 연속적으로 계산함으로써 과부하 상태의 존재를 결정하기에 적합한 기계식 파워프레스용의 개선된 유압과부하 제어시스템을 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 또다른 목적은 프레스의 작업스트로크상의 일지점에서의 기계적 간섭으로 인하여 프레스의 기계적 부품에 과부하 응력이 걸리는 것을 순간적으로 경감시키는 장치를 지니는 유압과부하 제어시스템을 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 다른 목적은 프레스의 구조상의 결함을 발생함이 없이 프레스의 효율을 최대화하도록 프레스용량을 연속적으로 측정하기에 적합한 유압과부하 제어시스템을 제공하는 것이다. 이것과 관련한 본 발명의 목적은 본 발명을 채용한 프레스를 사용함으로써 제조공정의 생산성을 증대시키는 것이다.
또한, 본 발명의 또다른 목적은, 기계식 파워프레스의 과도한 응력을 받은 기어류나 링크류의 보수 및 고체의 필요성를 제거시키고, 과부하상태가 발생한 후 프레스정지시간을 극소화하는 유압과부하 제어시스템을 제공하는 것이다.
본 발명의 또다른 목적은 기계식 간섭의 발생시 프레스의 구조상의 완전성을 유지하기 위해 파워프레스를 지나치게 강한 구조로 하는 것을 극소화시키는 유압과부하 시스템을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 장점과 목적은 후술하는 첨부도면에 따른 실시예의 상세한 설명으로부터 명백해질 것이다.
상술한 목적을 달성하기 위해 본 발명의 유압과부하 제어시스템은, 작업스트로크중 슬라이드에 의해 다이에 가해지는 힘에 비례하는 제1전기신호를 연속적으로 발생하는 수단과, 편심각위치와 슬라이드의 선형위치에 비례하는 제2전기신호를 발생하는 수단과, 과부하 발생시 슬라이드의 운동을 정지시키기 위해 제1 및 제2전기신호를 제3전기신호로 변환하는 수단을 구비한다.
본 발명은 다양한 변경과 구조의 대체가 가능하지만, 특정의 구조가 본 발명의 구체적 실시예로서 설명된다. 그러나, 본 발명의 범위는 그 특정의 예에만 한정되는 것이 아니라, 청구범위에 기재된 발명의 기술적 사상범위내에서의 모든 변경, 선택적인 구조, 등가물등을 포함한다.
제1도에서, 본 발명은 단동 4지점(single action, four-point suspension type)기계식 파워프레스(11)용 유압제어시스템에 적용된다. 여기서는 부분절단하여 4지점중 1지점만이 구체적으로 도시된다. 프레스(11)의 주프레임(12)는 베드(13), 축방향으로 떨어져 장착된 한쌍의 지주(14, 15) 및 크라운(16)을 구비한다. 슬라이드(17)은 프레임의 지주(14, 15)에 고정된 다수의 기브(gib) (18)에 의해 안내되어 수직왕복운동을 하도록 설치된다.
프레스(11)은 크라운(16)내의 대형모터에 의해 구동되는 플라이휠(19)로 부터 동력을 받는다. 클러치 및 브레이트 고정기구(19A)가 플라이휠 상에 축방향으로 설치되어 슬라이드(17)을 제동시킨다. 플라이휠은 크라운의 하부에 지지된 구동축(20)상에 설치되며, 다음과 같은 방법으로 4군데 프레스지점에 차동구동장치를 통하여 동력을 전달한다. 각 지점용으로 축(20)에는 피니언(21)이 고정되며, 주구동기어(22)에 맞물리도록 설치된다. 주구동기어(22)는 크라운에 지지되어 편심부(24)를 형성하는 축(23)에 키이등으로 고정된다. 편심부(24)의 연접봉(25)는 구동가능하게 연결되며 슬라이드의 유압연결부(26)에 그 하단부에서 선회가능하게 연결된다. 편심부(24)가 위치한 축(23)에는 일단에 회전변환기(제2의 전기신호 발생수단) (27)가 설치된다. 회전변환기에 의해 편심부(24)와 연접봉(25)의 각 운동이 감지되어 스토로크상의 어떤점에서 편심부의 각위치에 정비례하는 아날로그 신호로 변환된다. 그 변환된 신호의 중요성은 다음과 같다.
슬라이드(17)은 프레스프레임(제1,4도) 상의 기브(18)에 미끄럼가능하게 설치되는 벽이 두껍고 내부칸막이벽(28)으로 보강된 상자형 구조물이다. 각 연접봉과의 연결부(26)은 종래와 같고 슬라이드에 견고하게 고정된 유압실린더(29)와 그 내부에 미끄럼가능하게 설치되는 피스톤(30)을 구비한다. 그러한 연결부는 제4도를 참고하여 이하 설명된다.
여기서 프레스(11)에는 평강판(W)의 블랭크로 부터 부품을 성형하기 위한 다이(31)이 장착되어 있다(제1,2도 및 3도). 다이(31)은, 슬라이드의 하측의 설치표면(33)에 고정된 상부다이(32)와, 펀치(34)와 펀치홀더(35)를 지니는 하부다이로 구성된다. 하부다이는 프레스 베드(13)에 고정된 볼스터(36)에 장착된다. 펀치(34)는 베드의 하부에 있는 다이쿳숀(39)에 연결된 가압핀(38)위에 탄성적으로 지지되는 가압 링(37)에 의해 둘러싸여 있다.
제4도는 4지점프레스의 4지점중 한 지점에서 연접봉과 수직 슬라이드 사이가 유압연결부로 연결된 것을 도시한다.
연결부(26)은, 두꺼운 벽(40), 설치표면(33) 및 슬라이드의 내부칸막이벽(28)내에 내장되며, 기본적으로 슬라이드에 견고하게 고정된 유압실린더(29)와, 관련조절너트(42) 및 조절나사(41)을 지니는 실린더 내부에서 미끄럼가능하게 설치된 피스톤(30)으로 구성된다. 연접봉(25)의 하단부는 피스톤핀(43)에 의해서 조절나사(41)에 선회가능하게 연결된다.
가압오일이 유입구(44)를 통해 유압연결부로 들어가고 유출구(45)를 통해 배출된다. 유출구(45)는 제5도와 더불어 작동이 후술되는 2방향 포핏밸브(46)의 단부(A)에 짖접 연결된다.
본 발명에 의하면, 기계식 파워프레스용 개량된 과부하 제어시스템이, 슬라이드 운동으로 인하여 실린더 내측에 발생된 유압을 나타내는 전기신호를 발생시키기 위하여 압력변환기가 구비되고 유압실린더로 통하는 과부하제어밸브와, 작업스트로크를 통하여 다수의 슬라이드 위치에서 프레스의 최대톤수용량치를 저장하는 수단과, 프레스 슬라이드 위치신호에 반응하여 그 위치신호에 의해 표시되는 슬라이드 위치에서의 프레스의 최대톤수용량을 나타내는 저장치를 검색하는 제어수단과, 프레스의 과부하 상태여부를 결정하기 위하여 압력신호의 값과 검색된 값을 비교하는 수단과, 작업스트로크의 어떤점에서의 과부하 상태의 결정에 따라 프레스 슬라이드의 운동을 정지시키기 위해 클러치 및 브레이크 고정기구를 작동시키는 수단을 구비한다.
본 발명에 의한 과부하 시스템은 슬라이드의 작업스트로크를 통하여 다이와 프레스의 최대톤수용량을 연속적으로 평가함으로써 과부하의 존재를 결정한다. 이렇게하여, 본 발명은 과부하상태의 발생여부를 결정하는데 단일 기준치를 사용하는 것을 피하고, 슬라이드의 작업스트로크의 일지점에서 과부하상태의 존재를 정밀하게 결정한다. 본 발명의 시스템에 의해 작업스트로크중의 일지점에서의 과부하상태의 존재여부를 정밀하게 결정할 수 있기 때문에, 프레스 부품이, 과부하상태의 존재여부에 대한 비정밀한 결정의 결과로 예상되는 과도한 응력에 견디도록 설계될 필요는 없게된다. 또한, 다이와 프레스의 톤수용량을 연소적으로 결정하기 때문에 프레스가 구조상의 결함을 일으킬 염려없이 최대용량까지 운전될 수 있다.
작업스트로크의 일지점에서의 과부하의 존재가 정밀하게 결정되기 때문에, 프레스 부품이 변형되거나 파손될 염려가 상당히 감소된다. 또한, 그러한 부품의 교체에 소요되는 정지시간도 상당히 감소되며, 생산비용도 절감된다.
본 발명의 실시예에서 포핏밸브(46)의 단부(B)가 압력변환기(제1의 전기신호 발생수단) (47)에 연결되고(제5도), 단부(C)는 오일탱크에 연결된다. 피스톤(30)은 1인치 또는 그이상의 정도 실린더의 축방향을 따라 이동할 수 있게 되어 있다. 유입구를 통해 공급될 가압 오일은 피스톤(30)이 그 스트로크의 상단부에 유지되도록 실린더(29)내에 유지된다. 저압의 유압펌프가 공통의 헤더(header)를 통하여 유압연결부의 4군데의 유입구(44)로 가압오일을 공급한다.
제4도에서, 연접봉(25)의 하단부와 조절나사(41)사이의 선회가능한 연결에 의하여 연접봉의 회전운동이 유압실린더(29)내의 피스톤(30)의 수직운동으로 변환된다. 연접봉의 각변위 변화에 따라 슬라이드의 부하상태가 변화하며 유압연결부(26)내의 오일압력이 이에 따라 변화하게 된다. 이러한 오일압력의 변화의 영향이 연결부의 유출구(45)에 있는 포핏밸브(46)에 미치며, 그 다음 연속적으로 압력변환기(47)에 의해서 이 변화가 감지된다(제5도).
특히 제5도에서, 유압과부하 제어시스템용 유체는 저압의 유압펌프(48)에 의해서 헤더(49)로 공급되며, 그 뒤 슬라이드의 4군데 유압연결부(26)으로 연결된다. 헤더(49)의 초기압력은 보통 300psi로 설정되는 릴리프 밸브(50)에 의해 설정된다.
각 유압연결부(26)은 밸브의 단부(A)를 통하여 유압연결부의 실린더(29)와 그 안의 오일의 가압부로 직접 통하는 2방향 포핏밸브(46)에 연결된다. 유압연결부(26)자체는 제4도와 관련하여 상세히 설명된다. 제5도에서 포핏밸브(46)은 단부(B)에서의 면적이 단부(A)의 면적보다 일정 정도 더 크도록 비율이 정해진다. 보통, 포핏밸브의 면적비율은 1.33 : 1이다. 또한, 연결부측부로 부터의 조절압력이 오리피스(51)을 통하여 포핏밸브단부(B)에 공급된다. 따라서, 프레스 스트로크의 상부에서는 부하가 안 걸리는 상태로 포핏밸브(46)가 접촉되어 있어 유압연결부(26)으로 부터의 오일이 유출될 수 없다. 프레스의 실제 작업스트로크중 유압연결부(26)내의 오일압력이 증가하여 포핏밸브(46)의 억제작용 때문에 시스템 압력을 초과할 수 있다.
포핏밸브(46)은 무부하 상태에서는 폐쇄되어 있어 유압연결부(26)으로 부터 오일이 유출되지 못한다. 그러나, 프레스의 수직슬라이드가 하향운동을 시작하여 부하가 걸리면, 부하에 따라 연결부내의 오일 압력이 상승한다. 즉, 유압연결부(26)중의 어느 부분의 오일압력도 연결부에 걸리는 외부하에 직접 비례하게 된다.
압력변환기(47)은, 연속적으로, 부하로 인해 연속변화하는 압력을 감지하도록 작용하며, 솔레노이드 작동 릴리프 밸브(52)는 과부하신호가 인가되면 실린더(29)의 오일을 배출하도록 되어 있다.
프레스상의 회전변환기(27)(제1도)는 구동연접봉의 각위치를 감지한다. 각 위치대 안전톤수용량선도(제6도와 관련한 이하의 설명참조)로 부터의 해당 데이터가 마이크로프로세서(제7도)에 명령입력으로 공급된다. 마이크로프로세서는 어느 특정순간에서 압력변환기(47)에 의해 감지된 실제압력에 대해 허용가능한 명령입력으로 부터의 압력을 비교한다. 실제압력이 연접봉의 어떤 주어진 각위치에서 허용가능한 압력보다 높을때는 언제든지 제7도의 마이크로프로세서에 의해서 전기신호가 발생된다. 이 전기신호는 두가지 상이한 방법으로 과부하 제어시스템 수단으로서 이용된다.
첫째, 압력변환기(47)에 의해서 감지된 바와같은 실제압력이 연접봉의 일정한 각 위치에서 최대 허용압력을 초과하는 것으로 간주되는 때에는 언제든지, 즉, 과부하상태가 감지된 때에는 언제든지 마이크로프로세서로 부터의 결과적인 과부하 제어신호가 클러치와 브레이크의 고정기구를 작동시켜 프레스를 직접 정지시키는데 이용된다. 슬라이드(17)은 더이상 이동될 수 없고 프레스(11)의 기계식 부품에 미치는 파괴응력이 감소되거나 제거된다.
둘째, 슬라이드 연결실린더(29)내의 초과압력은 과부하 상태발생시 자동적으로 제거되어, 프레스가 정지되기 까지 프레스가 파손되는 것을 방지하거나 적어도 과부하 상태로 제거한다. 실시예에서 과부하 상태의 반응에 따라 클러치와 브레이크 고정기구를 작동시키는 동일한 과부하 제어신호가 탱크(52)에 제어라인을 연결시키는 솔레노이드 작동제어밸브(53)을 작동시키는데에 사용된다. 이것은 오리피스(51)을 통하여 오일이 흐르도록 하여 압력강하를 발생시키며, 따라서 포핏밸브에 가해지는 힘이 비평형 상태로 되어 포핏밸브를 개방시킨다. 이렇게 하여 슬라이드 연결실린더(29)로 부터 가압된 오일이 높은 비율로 탱크에 배출되며, 따라서 프레스의 과부하가 신속하게 제거된다.
과부하 상태가 경감된 후 실제압력신호는 허용압력신호 이하로 다시 떨어지고 따라서 솔레노이드 작동제어밸브(53)가 해제된다. 이와같이 제어라인은 오일탱크에 더이상 연결되지 아니하고, 오일도 더이상 오리피스(51)을 통하여 흐르지 아니하며, 포핏밸브(46)에 가해진 힘은 일단 다시 밸브를 폐쇄위치로 유지시킨다. 프레스 슬라이드의 이동이 다시 시작될때 제어라인의 압력은 다시 프레스의 실제 부하에 직접 비례하여 조절된다.
과부하 제어시스템의 오작동에 대하여 프레스를 보호하기 위하여 유압시스템은 또한, 프레스의 정격부하용량으로 설정된 릴리프 밸브(54)를 구비한다. 만약 실제프레스 부하가 솔레노이드 작동 제어밸브(53)을 동작시킴이 없이 이 용량한계에 도달하면 릴리프 밸브가 제어라인을 탱크(52)에 연결시켜 상술된 바와같은 동일한 압력경감작용을 발생하지만 릴리프 밸브(54)의 설정에 의한 단일의 부하한계에서만 작동될 뿐이다.
전술한 바와같이 프레스(11)의 편심축(23)의 외측단부상의 회전변환기(27)은 프레스 사이클중 편심축(23)과 편심부(24)의 회전변위를 나타내는데 사용된다. 제6도에 도시된 바와같이, 점(A1)에서 점(A2)까지의 편심부의 이동은 각(B1)에서 각(B2)까지의 편심부의 회전변위에 해당한다. 따라서, 점(A1)에서 점(A2)로의 편심부에 이동은 위치(D1)에서 위치(D2)까지의 슬라이드의 이동에 해당한다. 이와같이, 슬라이드의 어떠한 이동도 회전변환기(27)에 의해 도시되는 바와같은 편심부(24)의 회전변위에 의해서 측정될 수 있다.
제7도는 편심부 각 변위의 함수로서 프레스톤수 용량의 변화를 나타낸 선도이다. 도시된 바와같이, 프레스톤수용량은 편심부(24)의 각 변위에 따라 변한다. 프레스의 톤수용량은 각도(θ)가 감소함에 따라 지수함수로 증가한다. 예를들면, 각도(θ)가 0에 접근할때 1,000톤 프레스는 대략 1,000톤의 톤수용량을 지니는 것이 통상이다. 그러나, 각도(θ)가 약 90도이면, 프레스의 해당 톤수용량은 단지 약 167톤에 불과하다. 이것은 프레스의 전체 작업스트로크를 통하여 과부하 상태의 연속감지의 필요성을 밑받침하는 것이다.
제8도에 있어서, 본 발명의 제어시스템이 블록선도로 도시되어 있다. 과부하 제어시스템(60)은 입력단에서 소정의 신호를 추적하여 소정의 제어신호를 출력단에서 발생시키는 마이크로프로세서(61)을 사용한다. 마이크로프로세서(61)은 종래의 것으로서, 그 구조(연산논리유니트, 일시적이고 영구적인 기록장치, 프로그램과 데이터 기억장치 및 번지/데이터/제어버스를 구비하는 것)와 기능은 이 분야에서 잘 알려져 있다. 마이크로프로세서(61)은 실제의 프로세싱에 관련된 모든 신호를 받아들이는 입력포트(62)와, 처리결과를 외부로 전달하는 출력포트(63)과, 이하 기술되는 비교 목적으로 필요한 매개변수의 지장영역으로서 역할하는 일시적인 버퍼기억장치(프레스의 최대톤수용량 저장수단) (64)(내부 또는 외부)를 지니는 것으로 충분하다.
이 경우 입력포트(62)는 3개의 입력신호를 수령하도록 프로그램된다. 그 제1신호는 제5도의 압력변환기로 부터 인가된다. 이 아날로그 변환기신호(65)는 마이크로프로세서(61)로 들어가기전에 아날로그/디지탈변환기(66)을 통과한다. 제2신호(67)은 제1도의 회전변환기(27)로 부터 인가된다. 이 아날로그 변환기 제2신호(67)도 아날로그/디지탈변환기(68)을 거쳐 마이크로프로세서(61)로 입력된다. 제3신호(69)는 프레스의 연접봉상의 편심부의 각운동에 따른 증분위치에 해당하는 최대허용톤수의 여러가지 설정치의 저장을 제어한다. 이 값은 프레스 운전전에 마이크로프로세서의 버퍼기억장치(64)에 수동으로 공급된다. 또는, 이 톤수/변위량값이 프레스 작동중 쉽게 검색될 수 있도록 마이크로프로세서에 관련된 프로그램가능한 판독용 메모리(PROM)에 미리 프로그램될 수도 있다. 이 두가지 경우에서 톤수/변위량 값(69)는 쉽게 비교할 수 있도록 종래의 조사테이블(look-up table)의 형태로 마이크로프로세서 기억장치 속에 배치된다.
마이크로프로세서(61)은 조사테이블에 대한 인덱스(index)로서 회전변화기신호(67)의 디지탈 값을 이용하여 그안에 저장된 최대허용톤수용량의 해당값을 추적하도록 프로그램된다. 이때 마이크로프로세서는 이값과 압력변환기신호(65)의 디지탈 값을 비교한다. 감지된 신호가 추적된 톤수용량을 초과한 것으로 판단되면, 마이크로프로세서(61)은 출력포트(63)을 따라 과부하제어신호(70) (IOL)를 발생시킨다. 이 신호(70)은 디지탈/아날로그변환기(71)을 통과하며, 그 결과 아날로그 제어신호는 두가지 기능에 이용된다 : 즉, (1)프레스의 슬라이드 이동을 정지시키기 위해 브레이크와 클러치 고정기구(brake and clutch interlock mechanism)를 제어하는 기능(72a)와, (2)과부하 상태로 인하여 일어난 압력을 경감시키도록 유압연결부로 부터 압력유체를 방출시키기 위해 솔레노이드 밸브를 작동시키는 기능(72b)에 이용된다.
제9도는 상술된 과부하 보호시스템을 제어하기 위한 일실시예로서의 소프트웨어 프로그램의 블럭선도이다.
이 프로그램은 단계(100)에서 시작하며, 여기서 이 시스템은 연접봉(25)의 편심부(24)의 각운동을 따라 분리된 변위점의 최대허용톤수값을 사용자에게 상기시켜 준다. 제7도에서 설명된 바와같이, 프레스의 톤수용량은 편심부(24)의 각변위에 비례하여 변화한다. 단계(100)은, 완전한 프레스 스트로크를 통해 수직슬라이드가 이동할때 편심부의 각 운동을 따르는 분리된 증분점에 해당하는 최대허용톤수 값을 마이크로프로세서 버퍼기억장치에 공급시키는 것을 포함한다.
이 값은 프롬프트(prompt)에 반응하여 수령된 후 다음 단계에서 관련 값을 비교하는데 쉽게 이용될 수 있는 조사테이블의 형태로 배치된다. 또한, 이 톤수/변위량 값이 결정되어, 이 경우 단계(100)가 프로그램에서 생략될 수 있는 마이크로프로세서에 연결된 PROM내에 종래의 조사테이블로서 미리 저장될 수도 있다.
다음은 단계(101)로서 프레스의 정상운전이 시작된다. 단계(102)에서는 편심축(23)(제1도)의 외측단에 위치된 회전변환기(27)이 프레스 사이클내의 어떤 주어진 순간에 편심축(23)과 편심부(24)의 회전변위(θ C)를 측정하는데 이용된다.
단계(103)에서 마이크로프로세서는 회전변환기 신호의 변위(θ C)와 저장된 조사테이블내의 각변위값의 변환값을 비교하여 프레스사이클의 특정순간에서의 최대허용톤수에 해당하는 값(TMAX.C)를 얻는다.
단계(104)에서 프로그램은 상기 특정의 순간에서 유압연결부 실린더내의 압력에 대한 제5도의 압력변환 값, 즉, 슬라이드에 작용하는 실제부하값(TACT)를 판독한다.
다음은 단계(105)로서 마이크로프로세서가 슬라이드의 실제부하값(TACT)와 최대허용톤수용량값(TMAX.C)를 비교한다. 실제부하값(TACT)가 최대용량값(TMAX.C)를 초과하지 아니하면, 프로그램은 단계(102)로 돌아가 편심부의 현재의 변위각이 탐지되고 전체 프로세서가 반복된다. 그러나, 만약에 단계(105)에서 실제부하값(TACT)가 최대허용톤수용량값(TMAX.C)를 초과하면, 단계(106)에서 마이크로프로세서(제8도)는 과부하 제어신호(IOL)를 작동시킨다.
그 다음은 단계(107)로서, 제어신호(IOL)이 프레스를 정지시키기 위하여 클러치와 브레이크 고정기구를 작동시키는데 사용된다. 단계(108)에서 과부하 상태에 반응하여 마이크로프로세서에 의해 발생된 동일한 과부하 제어신호(IOL)가 솔레노이드 작동 제어밸브(53)을 작동시키는데 사용되고, 차례로 유압연결부 실린더내에 발생된 압력이 경감된다.
클러치와 브레이크 고정기구가 과부하 제어신호(IOL)에 반응하여 프레스운동을 정지시키는데 요구되는 시간동안 과부하 상태의 발생시 과도한 압력의 소비가 일어난다.
단계(109)에서는 단계(107과 108)의 두가지 동작이 완료되고, 모든 슬라이드의 동작이 정지된다. 이 점에서 과부하의 힘이 안전하게 소비되고 일단 과부하의 원인이 제거되면 다시 프레스가 정상운동에 들어간다.
전술한 바로부터 알 수 있는 바와같이, 본 발명은 프레스의 과부하의 존재를 나타내기 위해 개량된 유압제어시프템을 제공하는 것이다. 본 발명의 유압제어시스템은 프레스사이클중의 일정위치에서 다이에 가해진 힘을 측정함으로써 과부하 상태의 존재여부를 결정한다. 이러한 점에서, 톤수용량에 대해 단지 일정한 값만을 사용하여 프레스사이클의 일정한 주어진 부분에서 프레스와 다이의 진정한 최대 용량값을 정밀하게 결정할 수 없는 종래의 기술과 대비된다.
본 발명의 시스템은 1점(single-point) 또는 다수의 점(multi-point)매달림식 프레스에도 동일하게 적용될 수 있다. 또한, 상술한 슬라이드는 물론 블랭크 홀더(blank holder)슬라이드와 관련하여서도 본 발명이 이용될 수 있다.

Claims (16)

  1. 플라이휠 구동축과 여기에 고정된 편심부, 편심부에 구동가능하게 연결된 연접봉과,연접봉에 구동가능하게 연결된 슬라이드와, 슬라이드에 연결된 다이와, 슬라이드의 이동을 정지시키는 클러치와 브레이크 고정기구를 구비한 기계식 파워프레스에 있어서, 작업스트로크중 슬라이드에 의해 다이에 가해진 압력에 비례하는 값을 지니는 제1전기신호를 발생시키는 수단과, 작업스트로크중 슬라이드 위치에 비례하는 값을 지니는 제2전기신호를 발생시키는 수단과, 작업스트로크중 다수의 슬라이드의 위치에서의 프레스의 최대톤수용량 값을 저장하는 수단과, 제2전기신호에 반응하여 이 신호에 의해 표시되는 슬라이드 위치에서의 프레스의 최대톤수용량을 나타내는 저장값을 검색하는 제어수단과, 프레스의 과부하 상태를 결정하기 위하여 제1전기신호의 값과 상기 검색된 값을 비교하는 수단과, 프레스 스트로크의 일정 지점에서의 과부하 상태에 반응하여 슬라이드의 이동을 정지시키기 위하여 클러치와 브레이크 고정기구를 작동시키는 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 기계식 파워프레스.
  2. 제1항에 있어서, 슬라이드에 의해 다이에 가해진 압력을 전기적으로 나타내는 상기 제1의 전기신호 발생수단이, 유압실린더 및 피스톤 장치와 실린더내의 유압을 전기적으로 나타내는 압력변환기를 구비하는 것을 특징으로 하는 기계식 파워프레스.
  3. 제1항에 있어서, 슬라이드의 위치를 전기적으로 나타내는 제2의 전기신호발생수단이, 편심축에 설치된 회전변환기를 구비하는 것을 특징으로 하는 기계식 파워프레스.
  4. 제1항에 있어서, 상기 최대톤수용량값의 저장수단은, 기억장치, 인터페이스 회로에의 입력포트와 출력포트 및 여기에 관련된 모든 상호연결장치를 구비하며 조사테이블의 형식으로 최대톤수용량값을 받아들여 기억장치에 저장하도록 프로그램된 마이크로프로세서를 구비한 것을 특징으로 하는 기계식 파워프레스.
  5. 제4항에 있어서, 기억장치와 인터페이스회로를 가진 입력포트 및 출력포트와 그안에 관련된 모든 상호연결장치를 가지는 상기 마이크로프로세서가 또한 제어수단과 비교수단으로서 작용하며, 상기 마이크로프로세서는, 제1전기신호값을 받아들이고, 제2전기신호값을 받아들여 내부에 저장된 해당 최대톤수 값을 검색하기 위하여 조사테이블속으로의 인덱스로서 이용하며, 프레스의 과부하 상태여부를 결정하기 위하여 제1전기신호값과 검색된 값을 비교하도록 프로그램된 것을 특징으로 하는 기계식 파워프레스.
  6. 제5항에 있어서, 상기 마이크로프로세서는, 프레스가 과부하 상태인 것으로 판명될 때마다 제어신호를 발생하도록 또한 프로그램되고, 상기 제어신호는 상기 슬라이드의 이동을 정지시키기 위하여 클러치와 브레이크 고정기구를 작동시키는 것을 특징으로 하는 기계식 파워프레스.
  7. 제4항에 있어서, 상기 마이크로프로세서는, 제2전기신호에 반응하여 제어수단으로서 작용하며, 제2전기신호값을 받아들여 저장된 상응하는 최대 톤수값을 검색하기 위해 조사테이블속으로 인덱스로서 사용되도록 프로그램된 것을 특징으로 하는 기계식 파워프레스.
  8. 제7항에 있어서, 상기 비교수단은 비교기를 구비하며, 이 비교기는 제1전기신호값과 검색된 최대톤수 값을 입력포트에서 받아들여 제1전기신호값이 검색된 최대톤수 값을 초과할 때마다 제어신호를 발생시키도록 받아들인 값을 비교하며, 상기 제어신호는 슬라이드의 이동을 정지시키기 위하여 클러치와 브레이크 고정기구를 작동시키는 것을 특징으로 하는 기계식 파워프레스.
  9. 제6항에 있어서, 상기 제어신호가, 작업스트로크의 일정지점에서 과부하가 발생하는 경우 유압실린더와 피스톤 사이의 유압을 경감시키는 것을 특징으로 하는 기계식 파워프레스.
  10. 플라이휠 구동축과, 구동축에 구동가능하게 연결된 연접봉과, 연접봉에 연결된 슬라이드와, 슬라이드에 의해서 작동되는 다이와, 슬라이드의 이동을 제한하는 클러치 및 브레이크 고정기구를 구비한 기계식 프레스에 있어서, 슬라이드와 연접봉 사이에 배치된 유압피스톤과 실린더와, 실린더에 관련되며 슬라이드의 이동으로 인하여 실린더측에 발생된 유압을 나타내는 전기신호를 발생하는 압력변환기와, 상기 구동축의 회전을 받아들여 작업스트로크를 통해 슬라이드의 위치를 나타내는 전기신호를 발생시키는 회전변환기와, 작업스트로크를 통해 다수의 슬라이드의 위치에서의 프레스의 최대톤수용량값을 저장하는 수단과, 상기 위치표시신호에 반응하여 위치신호에 의해 표시된 슬라이드 위치에서의 프레스의 최대톤수용량을 나타내는 저장값을 검색하는 제어수단과, 프레스의 과부하 상태여부를 결정하기 위해 압력신호값과 상기 검색된 값을 비교하는 수단과, 작업스트로크의 일정 지점에서의 과부하 상태의 결정에 반응하여 슬라이드의 이동을 정지시키기 위하여 클러치와 브레이크 고정기구를 작동시키는 수단을 구비한 것을 특징으로 하는 기계식 프레스.
  11. 제10항에 있어서, 상기 저장수단이, 기억장치, 인터페이스 회로를 가지는 입력포트와 출력포트 및 이에 관련된 모든 상호연결장치를 지니며 최대톤수용량값을 받아들여 조사테이블의 형태로 기억장치에 저장시키도록 프로그램된 마이크로프로세서를 포함하는 것을 특징으로 하는 기계식 프레스.
  12. 제11항에 있어서, 상기 마이크로프로세서가 제어수단과 비교수단으로 작용하며, 또한, 상기 압력을 나타내는 신호를 받아들이고 위치표시를 받아들여 저장된 해당 최대톤수용량값을 검색하기 위해 조사테이블 속으로의 인덱스로서 이 신호를 사용하며, 프레스의 과부하 상태여부를 결정하기 위하여 상기 압력표시신호와 검색값을 비교하도록 프로그램된 것을 특징으로 하는 기계식 프레스.
  13. 제12항에 있어서, 상기 마이크로프로세서는 또한 프레스의 과부하 상태의 판별시마다 슬라이드의 이동을 정지시키기 위해 클러치와 브레이크 고정기구를 작동시키는 제어신호를 발생시키도록 프로그램된 것을 특징으로 하는 기계식 프레스.
  14. 제11항에 있어서, 상기 마이크로프로세서는, 위치표시신호에 반응하는 제어수단으로서도 작용하며, 위치표시신호를 받아들여 내부에 저장된 해당 최대톤수 값을 검색하기 위해 조사테이블 속의 인덱스로서 사용하도록 프로그램된 것을 특징으로 하는 기계식 프레스.
  15. 제14항에 있어서, 상기 비교수단이 비교기를 구비하며, 상기 비교기는 위치표시신호와 입력포트에서의 검색된 최대톤수 값을 받아들여, 압력표시신호가 검색된 최대톤수 값을 초과하는 값을 가질때마다 제어신호를 발생하도록 그들을 비교하며, 제어신호는 슬라이드의 이동을 정지시키기 위해 클러치와 브레이크 고정기구를 작동시키는 것을 특징으로 하는 기계식 프레스.
  16. 제13항에 있어서, 상기 제어신호는 또한 작업스트로크의 일정지점에서 과부하가 발생시 유압실린더와 피스톤 사이의 유압을 경감시키는 것을 특징으로 하는 기계식 프레스.
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