KR920000023B1

KR920000023B1 - 프레스기계의 운전방법과 그 서어보 제어장치

Info

Publication number: KR920000023B1
Application number: KR1019880700729A
Authority: KR
Inventors: 미도시 이시이
Original assignee: 미도시 이시이
Priority date: 1986-12-29
Filing date: 1987-12-25
Publication date: 1992-01-06
Also published as: DE3788349T2; KR890700079A; US5079489A; EP0302936B1; WO1988004990A1; EP0302936A4; DE3751877T2; DE3751877D1; DE3788349D1; EP0536804B1; EP0302936A1; EP0536804A3; EP0536804A2; US5069060A

Abstract

내용 없음.

Description

[발명의 명칭]

프레스기계의 운전방법과 그 서어보 제어장치

[도면의 간단한 설명]

제1도는 본 발명의 개요를 표시하는 기능 블록도.

제2도는 본 발명에서 사용하는 프레스기계(1)의 개관을 표시하는 일부 절단한 사투영도.

제3도는 본 발명의 서어보 제어장치의 조작.표시 패널을 표시하는 도면.

제4도는 램의 이동 궤적을 표시하는 그래프.

제5도는 본 발명의 서어보 제어장치의 상세를 표시하는 기능 블록도면.

제6도는 서어보 제어장치에 입출력되는 신호를 표시하는 도면.

제7도는 본 발명의 서어보 제어장치의 동작을 표시하는 플로우 챠아트.

제8도는 프레스기계의 다른 실시예를 표시하는 도면.

제9도는 프레스기계의 또 다른 실시예를 표시하는 도면.

제10도는 램의 이동궤적의 다른 실시예를 표시하는 그래프이다.

[발명의 상세한 설명]

[기술분야]

본 발명은 프레스기계의 운전중의 소음을 저소음화한 프레스기계의 운전방법과 그 서어보 제어장치에 관한 것이다. 다시 상세히는, 프레스기계를 구동하는 서어보.모우터를 프로그램제어로, 프레스기계의 운전중의 소음을 저소음화한 프레스기계의 운전방법과 그 서어보 제어장치에 관한 것이다.

[배경기술]

프레스기계는, 소성가공의 종류에 따라 각종 방식의 기계가 선택되어 사용되고 있다. 이 프레스기계를 구동하는 구동원에는, 기계력을 이용하는 기계프레스와, 오일, 물 등의 액압력을 이용하는 액압형으로 대별된다.

기계프레스는, 가공속도가 빠르고, 생산성도 높다. 액압프레스는 가압행정을 길게 취할 수 있고 가압력이 지속되며, 가압력의 조정이 용이하며, 큰 가압력이 발생되는 등 우수한 특징이 있다.

기계프레스의 동력전동기구에는, 크랭크, 너클 죠인트(knuckle joint), 캠, 나사, 랙(rack), 링크(link)등의 기구가 알려져 있다. 속도조절휘일을 갖지 않은 기계프레스는, 나사랙, 링크식등의 동력전달기구를 가지며, 소형의 것이 많다. 에너지의 축적은 작고, 피가공재료의 저항과 균형이 잡힌 스트로우크가 정해진다. 그 최하사점은 불안정하다.

한편, IC의 리드 프레임의 제조는 금속제의 판재료를 모형을 떠서 만들어진다. 이 모형뜨기를 위하여 가압력을 발생하는 프레스기계가 사용되어진다. 이 프레스기계로는, 액압프레스가 가장 많이 이용되고 있다. 이것은 모형뜨기 형틀 내에서 가공위치의 어긋남에 의한 불량품의 발생을 방지하기 위하여 검지핀등의 센서로 가공위치의 결함을 검지하고 프레스기계를 순간에 정지시킬 필요가 있기 때문이다.

즉, 액압프레스는 정지, 기동(起動) 등의 제어특성이 우수하기 때문이다. 그러나, 액압프레스는 액압 펌프가 발생하는 펌프소리와, 프레스가공의 액압 관동이 팽창시에 발생하는 단속적인 고음, 솔레이노드의 작동음동으로 극히 불쾌한 소음으로 된다. 또 액압프레스는, 프레스 정지시라도 액압펌프의 스위치가 넣어져 있다면, 프레스 동작시보다 전력을 소비하여 비경제적이었다.

기계프레스는, 속도조절휘일(Wheel)의 회전음, 치차전동음, 클러치의 단속음, 백러쉬(backlash)에 의한 기계적인 마찰음 등으로 인하여 그 소음을 발생한다. 그 위에, 액압프레스, 기계프레스 모두 소성가공하기 때문에 공구가 피가공물에 충돌할 때 극히 높은 타격음 및 피가공물이 절단되어 떨어질 때 등에도 소리(본 명세서에는, 가스 올림소음이라고도 한다)를 발생한다. 이와 같이 프레스기계는, 공장의 주된 고소음의 발생원의 대명사처럼 말하여져 왔다.

이 때문에 액압프레스, 기계프레스의 양쪽 모두 이 업계에 종사하여 온 사람들에게는 어떻게하여 이 불쾌한 소음을 감소시킬 것인가가 최대의 과제로 되어 있다.

일반적으로도. 공장등의 소음은, 불쾌감은 물론 정신피로를 발생한다. 그 결과, 노동재해가 증가하고, 작업능률이 저하할 뿐만 아니라, 청력장해를 초래한다. 프레스 가공작업등 현저한 소음에 노출되는 작업에 오랫동안 종사하고 있으면 직업성 난청이 되는 위험성이 있다. 노동 위생상 무엇인가의 대책을 시행하는 것이 필요하다. 이 때문에 학회, 관련되는 법률 등으로 중심주파수 및 1일당 노출시간의 3개의 요인을 따라서 청력 장해가 생기지 않도록 기준을 정하고 있다. 예를들어 일본산업 위생학회는, 1975년에 소음의 허용기준을 정하고 있다. 이 기준은 1일의 노출시간 85폰으로 2시간이라고 한정하고 있다. 이 기준을 만족시키도록 종래는 프레스기계를 소음용(消音用) 패널등으로 상자모양으로 둘러쌓는다든가 운전속도를 저하시킨다든지 하고 있다.

그러나, 상자모양으로 프레스기계를 커버에 버리면 겉으로 보기에 크게 된다든지, 공장의 전망이나 작업성을 극도로 나쁘게 할 뿐이다. 또, 공장 스페이스를 낭비하는 일도 된다.

[발명의 개시]

본 발명의 제1의 특징은, 피가공물의 표면의 일부, 혹은 전면에 외력을 가하여 소성 변형을 생기게 하는 프레스기계의 운전방법에 있어서, 상기 피가공물에 외력을 가하기 위한 공구를 설정속도로 이동시키어 상기 피가공물에 접근하는 접근공정과, 당해 접근공정에서의 공구의 이동속도보다 감속하여 상기 피가공물에 소성변형을 생기게 하는 가공공정과, 상기 공구가 설정시간동안 정지하는 정지공정과, 당해 가공공정의 종료후 상기 공구를 상기 피기공물로부터 떼어놓은 분리공정으로 구성되는 프레스기계의 운전방법이다.

본 발명의 제2의 특징은, 프레임과 당해 프레임에 설치한 서어보.모우터와 당해 서어보.모우터의 회전구동력을 전달하는 동력전달기구와, 당해 동력전달기구로부터의 동력을 받어 램(RAM)의 왕복운동으로 전환하기 위한 왕복운동 전환기구를 가진 프레스기계에 있어서, 상기 서어보.모우터의 회전을 제어하여 상기 램의 운동궤적을 규정하기 위해 복수의 스윗치군(群)으로부터 되는 조작.표시패널과, 상기 서어보.모우터의 운동을 제어하는 서어보 제어장치와, 상기 조작.표시 패널로부터의 입력 지령신호를 상기 서어보 제어장치에 지령하는 중앙처리장치로부터 되는 프레스기계의 서어보 제어장치이다.

상기한 본 발명의 제1의 특징을 가령 종래의 액압식 프레스에 적용하여도 다음과 같은 문제가 생긴다. 공압, 유압, (통상 오일중에 공기가 혼입해 있다)은 이 공압, 유압 또는 배관 등이 쿳숀이 되어, 보기에 금속판을 모형 뜰때의 모형뜨기 속도를 떨어지게 하여도, 램 선단의 공구가 피가공물에 뚫고 들어가는 것이 진행하고, 모형뜨기를 위한 압력이 상기 배관내에 쌓인후, 처음으로 모형뜨기를 개시한다. 이로 인하여 상기의 공압, 유압, 배관이 에너지 저장하는 결과가 되고 모형뜰때의 순간의 빠름은, 속도를 떨어뜨리기는커녕 도리어 빠르게 되어 소음을 나타내 효과는 적다.

본 발명의 프레스기계는, 프레스 압력을 전달하는 기구가 기계적인 메카니즘이기 때문에 액압(통상은, 내부에 공기가 혼입되어 있다), 에어식과 같이 쿳숀이 작다. 예를들자면, 본 발명은 철판을 자르는 가위로 절단하는 것 같이 조용하고 천천히 소음으로 할 수가 있다. 후술하는 실시예에 의한 실험예에서는 IC의 리드 프레임(LEAD FRAMES) 제조용의 종래의 유압스레스로 매분 40스트로우크(Strokes)에 85폰(Phone)이었지만, 본 발명의 프레스로는 동일한 매분 40스트로우크 작업중에 소음이 발생하는 순간의 행정만 서어보.모우터의 회전을 약 반분으로 감속할 뿐 65폰 이하에 떨어뜨릴 수 있었다.

그 위에, 종래의 유압프레스보다 대폭으로 에너지 절약화 되었다.

후기하는 실시예의 실험예에 있어서는 종래의 유압프레스의 모우터는 2.2KW로 100% 가동하였다. 이에 대하여, 동일 능력의 본 발명의 프레스기계는 서어보.모우터 0.5KW의 모우터를 시간 비율로 50% 사용하고, 평균으로 유압프레스와 비교하여 약 1/10의 전력 사용량이었다. 본 발명의 프레스기계의 운전방법과 종래의 기계프레스와의 소음의 비교에도, 상기한 종래의 유압프레스와 거의 동일하게 대폭으로 소음은 감소하였다. 본 발명을 종래의 유압프레스와 사이즈의 비교를 하면, 종래의 유압프레스의 실린더 부분 정도의 크기로서 동일 정도의 프레스기계가 실현되었다.

즉, 본 발명의 프레스기계는 극히 소형화가 가능하게 되었다.

또, 프레스의 램이 어떤 스트로우크 움직이는 량으로 설계하면, 종래의 기계 프레스의 장치에서는 가공상 필요가 없음에도 설계값의 전 스트로우크량 가공중에 램이 작동한다. 이 때문에 폭주를 일으킬 경우 위험 천만이므로 완전한 안전대책이 필요하였다.

본 발명의 서어보 제어장치는 순간적으로 램을 전속도로 이동 및 정지할 수 있기 때문에, 예를들면 금형 내에 설치된 검지기로 피가공물의 이상을 검지해도 짧은 거리에서 순간 정지할 수가 있다. 램의 움직임이 짧고, 종래의 기계프레스와 같은 필요 이상의 움직임이 없기 때문에, 램 선단에 붙인 공구와 피가공물과의 사이에 작업자의 손가락이 들어가지 않는다. 안전한 프레스기계로서 사용할 수 있게 되었다. 쓸데없는 움직임이 적기 때문에, 프레스기계의 가동율도 향상하였다. 또, 기계프레스에서는 기구부의 주유는 불가결이고, 잊어버리면 타붙는 일어나서 사용 불가능하게 되어 성가신 문제였었다. 프레스기계 전체가 주유에 의해 끈적끈적하게 더러워지는 불편이 있었다.

본 발명의 프레스기계에서는, 기구부를 전부 폐쇄하는 상자로 하고 이 안에 기름을 주입하였다. 이에 의하여 주유의 번거로움과, 오일이 떨어져서 타붙는 일이 해소되어, 장기간 안정하게 사용할 수 있도록 되었다. 그 위에, 이것의 최대의 장점은 동력전달기구를 내장한 프레임내에 오일을 주입하는 것으로서 기계소음을 감소시킬 수 있었든 점에 있다. 본 발명은 상기한 특징을 가짐과 동시에 하기와 같은 과제를 달성하는 것이다.

본 발명의 목적은, 프레스기계의 운전중의 소음을 저소음화 하고 컷팅칩 또는 제품을 램선단의 공구로부터 용이하게 낙하시키는 프레스기계의 운전방법을 제공하는데 있다.

본 발명의 다른 목적은 프레스기계의 운전중 소음을 저소음화하는 프레스기계의 메카니즘을 제공하는데 있다. 본 발명의 또 다른 목적은 일련의 프레스기계의 운전중 소음을 저소음화하는 서어보 제어장치를 제공하는데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은, 프레스 작업이 최적 동작으로 되도록 프로그램 제어 되는 프레스기계의 서어보 제어장치를 제공하는데 있다.

[발명을 실시하기 위한 최량의 형태]

이하, 본 발명을 보다 상세히 설명하기 위해, 첨부한 도면에 의하여 설명한다. 제1도에 표시한 것은, 본 발명의 프레스기계의 운전방법 및 그 서어보 제어장치의 개요를 표시하는 기능 블록도이다.

프레스기계(1)은 후술하는 바와같이 서어보.모우터(20)의 회전력을 램의 왕복운동으로 전환하기 위한 동력전동기구를 구비한 기계이다. 금형(2) 프레스기계(1)에 발생한 왕복운동에 의해 소망의 절단, 모형뜨기, 굽힘 등의 기계가공을 실시하는 것이다.

금형(2)의 구조, 기능에 관해서는 잘 아는 바이고 상세히 기재하지 않는다.

조작표시 패널(3)은 프레스기계(1)의 일련의 동작을 지령.표시하기 위한 테이터 입력과, 표시를 위한 장치이다. 서어보 제어장치(4)는 조작.표시 패널(3)으로부터의 오퍼레이터의 지령에 의해, 프레스기계(1)의 서어보.모우터(20)을 제어하고 운전한다. 또, 서어보 제어장치(4)는 프레스기계(1)에 설치한 예를들어, 램 위치의 검지기(5), 호우스트컴퓨터 등으로부터의 입출력신호, 금형(2) 내로부터의 검지신호, 각종 센서 릴레이 등으로부터의 입력신호(6)등도 받아서 이들 신호도 처리한다.

[프레스기계 1]

제2도는, 본 발명의 프레스기계(1)의 동력 전동기구를 표시하고, 프레임(10)의 일부를 절단한 사투영도이다. 본 발명의 기술사상을 니클프레스에 적용한 예이다. 프레임(10)은, 직방체의 형상을 한 내부가 공동의 상자모양의 것이다. 본 실시예에서는, 알루미늄 주물 금속을 기계가공해서 제조되어진 것이다.

본 실시예는 IC의 리드프레임의 모형뜨기 가공용으로 설계한 1~5톤(t) 프레스토, 평면 200×200mm 길이 300mm 정도의 크기이다.

프레임(10)은, 강판을 용접하여 제조하는 것도 좋다. 프레임(10)은 후술하는 램(36)이 출몰하는 램 가이드 구멍(13)과, 서어보.모우터(20)의 출력축을 삽입하는 구멍, 크랭크축(24)등을 프레임(10)내에 삽입하여 조립하기 위한 조립구멍(도시하지 않음)등을 가지고 있다.

이들의 삽입구멍, 조립구멍은 내부에 기어오일을 채워도 누설이 없도록 하기 위하여 O 링(도시하지 않음) 등이 사이에 끼워져 있다.

프레임(10)의 바닥 측면에는, U자로 모양의 절결홈인 취부홈(12)이 설치되어 있다. 취부홈(12)은 프레임(10)을 구조물 등에 보울트로 프레스기계(1)에 설치하여 고정하기 위하여 설치한 것이다.

프레임(10)의 저면 가까이에는, 프레임(10)내의 기어오일을 배출하기위해 배유구(14)가 설치되어 있다. 배유구(14)는, 프레임(10)내에 가득한 기어오일을 빼어낼때에, 배유구(14)에 끼워 넣은 나사를 돌려서 배출하는 것이다.

프레임(10)의 상면에는 기어오일을 주입시키기 위한 주유구(15)가 설치되어 있다. 배출구(14)와 동일한 구조이고, 주유구(15)로부터 프레임(10)내에 기어오일을 주유하기 위한 것이다.

기어오일은, 후술하는 치차 감속기구, 토글기구(40)로부터 발생하는 소음을 흡수하는 것과 이들의 기구를 윤활하기 위하여 프레임(10)내의 공간에 가득 채워져 있다.

기어오일은, 발생하는 소음의 주파수를 고려하여, 이 주파수의 감퇴 특성(본 실시예에서는 기어오일만의 효과로 8폰 감소하였다)이 좋은 것을 선택하면 더욱 좋다. 프레임(10)의 절결부(11)에는 서어보.모우터(20)가 보울트등의 고정수단으로 고정되어 있다.

서어보.모우터(20)는 매분 100-500회의 정회전, 역회전을 할 수 있고 고 빈도의 스위칭이 가능한 모우터이다. 서어보.모우터(20)의 출력축(도시하지 않음)에는, 워엄기어축(22)의 일단이 키이(Key)로 결합 되어져 있다.

워엄기어(21)의 잇빨은 워엄휘일(23)의 잇빨과 서로 맞물려 있다. 워엄기어(21)와 워엄휘일(23)의 잇빨 모양은, 규격에 결정 되어진 표준의 잇빨형상이다. 워엄기어(21)와 워엄휘일(23)은, 감속치차기구를 형성하고 있다. 워엄휘일(23)의 축에는 원판 모양의 크랭크축(24)의 쐐기로 고정되어 있다.(도시하지 않음)

크랭크축(24)의 중심으로부터 소정량 편심한 위치에는 크랭크핀(25)이 고정되어 있다. 이 크랭크핀(25)에는, 커넥숀(30)의 일단이 회전이 자유롭게 삽입 되어 있다. 커넥숀(30)의 타단은 토글장치(40)의 축(31)에 회전 자유로히 설치 되어 있다. 축(31)에는 평행한 2개의 링크로 구성되는 위 아암(32)의 일단이 회동 자유로히 설치되어 있다. 위 아암(32)의 타단은 축(33)에 회동 자유로히 설치 되어져 있다. 그 위에, 축(31)에는 평행한 2개의 링크로 구성되는 아래 아암(34)의 일단이 회전 자유로히 설치 되어져 있다. 아래 아암(34)의 타단축(35)에 회전 자유로히 설치 되어져 있다. 축(35)은 상기 축(31)과 평행이 설치 되어져 있다. 축(35)에는 램(36)의 일단이 회동 자유로히 설치 되어 있다. 램(36)의 선단에는, 가공을 위한 공구(도시하지 않음)가 주지의 수단으로 부착되어 있다.

[조작.표시 패널 3]

제3도에 표시한 것은 조작.표시 패널(3)의 상세를 표시한 것이다.

전원 스위치(51)는 서어보 제어장치(4) 및 서어보.모우터(20)의 전류를 ON,OFF하는 스위치이다. 스타트 스위치(52)는 서어보 제어장치(4)의 후술하는 오트메틱(Automatic)동작을 위한 개시 스위치이다. 모우터 이니셜(Initial)스위치(53)은 서어보 제어장치(4)의 이니셜 동작을 시키는 스위치이다.

오토 매뉴얼 스위치(54)는 오토 동작, 매뉴얼 동작의 전환 스위치이다.

″업(up) 스위치(55)는 매뉴얼에서의 램(36)의 상승동작용 스위치이다. 다운 스위치(56)는, 매뉴얼 조작시의 램(36)의 하강 동작용 스위치이다. 스톱 스위치(57)는 프레스기계(1)가 후술하는 프로그램 제어에 의하여 연속 동작하고 있을 때에 정지시키기 위한 정지 스위치이다.

모우터의 전원 모니터 LED(58)은 OFF 라인때, 즉 다른 기계와 전기적으로 연동하지 않을 때 서어보 모우터용의 전원 유닛트(110)가 ON 일 때 점등하는 모니터이다. 프레스 오토 동작(Auto-operation) 허가 LED(59)는, OFF-라인(line) 일 때, 스타트 허가 상태로 LED가 점등하는 모니터이다.

다음에, 조작.표시 패널(3) 상부의 스위군(群)의 기능을 설명한다.

이들 스위치군은 램(36)의 움직임을 설정하기 위한 것이다. 스트로우크 설정 스위치(60)은 램(36)의 이동하는 범위, 즉 이동 길이를 설정하는 것이다. 길이인 설정거리를 숫자로 표시하는 표시부(62)를 구비하고 있다. 표시부(62)의 상부에는 하나의 숫자에 대응하여 감소하는 마이너스 진행 스위치(61)가 있다. 마이너스 진행 스위치(61a)는 표시부(62)의 숫자를 한번 누를때마다 표시부의 숫자를 최소 단위로 감소시킨다. 표시부(62) 아래쪽에 설치된 프러스 진행 스위치(61b)는 역을 한번 누를때마다 증가시키는 것이다.

본 실시예에서는 스트로우크 설정 스위치(60)는 1~29mm의 범위에서 최소단위인 1mm 간격으로 설정된다. 기구상으로는 80mm 이동하는 프레스 작업시의 그 일부의 스트로우크를 사용하는 것만으로 좋다.

따라서, 프레스 동작에 불필요한 점이 있다. 또한, 본 실시예에서 명기하는 숫자는 본 실시예의 이해를 돕기 위하여 참고를 한 것으로서 본 발명을 한정하는 것은 아니다.

이하에 설명하는 스위치군(群)(63)(64)(65)(66)(67)(68)(69)는 어느것이나 한정하는 단위, 행정이 상이할 뿐 상기 스트로우크(7) 설정 스위치(60)와 동일한 기능, 구조를 가지고 있다.

스피드 A 설정 스위치(63)는 프레스의 램(36)의 동작 스피드를 설정하는 것이다. 이 스피드 A는, 서어보.모우터(20)의 회전수를 설정하여 제어하고 있다. 본 실시예에서는 10rpm~90rpm의 범위에서 10rpm 스텝(Step)단위로 설정된다. 슬로우다운 스타트 포인트(S.D.P) 설정 스위치(64)는 램(36)이 본 발명의 큰 특징의 하나인 램(36)이 가공작업을 하기 전에 하강 스피드를 떨어뜨리는 위치를 설정하는 것이다. 이 설정값은 램(36)의 하사점으로부터의 거리를 표시한다.

본 예에서는 설정값을 0mm~9.5mm의 범위에서 0.5mm 스텝으로 설정된다. S.D.P 설정 스위치(64)를 0mm에 설정하면, 램(36)의 속도는 슬로우다운시키지 않고 하사점까지 동작한다. 스피드 B 설정 스위치(65)는 상기 S.D.P 설정 스위치(64)에 설정한 위치로부터의 램(36)의 하강 스피드이다. 스피드 A 설정 스위치(63)의 설정값에 대해서, %의 비율로 설정한다.

본 예에서는 10%~100%의 범위에서 10% 스텝으로 설정한다. 타이머 B 설정 스위치(66)는 램(36)의 하사점에서의 정지시간의 설정 스위치이다.

본 예에서는 0sec~9.9sec의 범위에서 0.1sec 스텝으로 설정할 수 있다. 스피드 C 설정 스위치(67)은, 램(36)의 상승속도를 설정하는 것이다.

본 예에서는, 스피드 A의 설정값에 대하여 10~100%의 범위에서 10% 스텝으로 설정할 수 있다. 슬로우입 스타트 포인트(S.U.P) 설정 스위치(68)는 램(36)의 하사점으로부터의 거리를 설정하는 것이다. 이 위치가지 램(36)은, 스피드 C 설정 스위치(67)로 설정시킨 스피드로 상승한다.

타이머 B 설정 스위치(69)는 램(36)의 상사점에서의 정지시간의 설정 스위치이다.

본 예에서는 0sec~9.9sec의 범위에서 0.1sec 스텝으로 설정된다.

[램(36)의 이동궤적]

제4도에 표시한 선도는, 램(36)의 움직임을 표시한 것이다.

가로축이 시간 t, 세로축이 램(36)의 램 스트로우크 s를 표시한다. 이하, 램(36)의 움직임을 제4도에 따라서 설명한다.

최초, 램(36)은 제2도에 표시한 기계적인 메카니즘으로 결정하는 상사점의 위치(원점0)에 있다. 이 위치는 램(36)의 선단에 지그공구를 붙인다든지, 작업의 준비작업을 하는 위치이다. 이 위치는 후술하는 센서(70)(제6도)로 감지된다.

프레스기계(1)가 작동하면, 이 원점 0의 위치로부터 작업의 상사점에 있는 작업준비점(a)에 이동한다. 이 작업 준비점(a)은, 램(36)이 작업하고 있는 사이 이들 이상으로 이동하지 않는 점, 즉 프레스 작업이 작업상사점이다. 이 작업 준비점으로부터 상기한 스타트 스위치(52)를 누르면, 램(36)은 프레스 작업동작을 개시하고, 프레스 스타트①로부터 높은 소음 위치 ③로의 동작을 개시한다.

이 프레스 스타트 점 ①로부터 고소음 위치 ③사이에의 이동구간 ②는 스피드 A 설정 스위치(63)에 설정한 속도로 이동한다. 다음에 고소음 위치 ③으로부터 하사점의 정지 위치 ⑤에 램(36)은 이동한다.

이 사이의 가공작업 동작 ④의 스피드는, 스피드 B 설정 스위치(65)에 의해 설정되고 이 설정 스피드 B에 이동한다. 통상, 이 설정 스피드 B는 설정 스피드 A 보다 늦게 설정시킨다.

램(36)이 피가공물에 타격하는 속도는 1/3 정도(가변할 수 있다) 늦어지기 때문에 소음이 극히 작게 된다. 램(36)의 하사점에서 정지 위치 ⑤로부터 정지 위치 ⑥의 사이는 램(36)은 정지해 있다. 이 정지시간은, 타이머 A 설정 스위치(66)에 의해 설정된다. 다음에 램(36)은, 정지 위치 ⑥로부터 종료 위치 ⑧까지 상승한다.

이 사이의 상승 스피드 C 설정 스위치(67)에 의해 실시 되어진다. 종료위치 ⑧의 위치는 S.P.U 설정 스위치(68)에 의해 램(36)의 하사점으로부터의 거리에 설정된다. 종료위치 ⑧로부터 정지위치 ⑨에의 이동 속도는 이동구간 ②의 이동속도와 동일하다. 정지 위치 ⑨는 램(36)의 위치에서 보면 작업준비점(a)와 동일한 위치이다. 작업 준비점(a)로부터 상기와 동일한 움직임을 반복한다. 작업이 전부 종료하면 프레스기계(1)의 메카니즘 위의 원점(0)에 복귀한다.

[제어장치 4]

제5도는, 제1도의 서어보 제어장치(4)의 상세를 표시하는 기능블록도면이다. CPU(100)은, 서어보 제어장치(4)의 전체를 총괄하는 16빗트의 중앙처리장치이다. 이 CPU(100)에는, 입출력장치(101)을 통하여 조작.표시 패널(3)로부터 상기한 램(36)의 움직임의 지령을 받는다. CPU(100)는, 조작 표시 패널(3)로부터의 속도와 위치의 지령을 서어보.팩(Servo Pack)(103)에 전한다. 서어보 팩(103)은 미리 램(36)의 움직임의 패턴(Pattern)을 기억시킨 것이고, 프로그램, 가공 데이터등을 기억하는 기억 장치, 중앙처리회로(CPU), 서어보.모우터에 전력을 공급하는 증폭회로 등으로 구성된다. 서어보.팩(103)은 여러 가지의 명칭으로 시판되고 있는 것인데 그 구조, 기능도 공지의 것이므로 그 상세를 여기서는 설명하지 않는다. CPU(100)으로부터의 지령으로 서어보.팩(103)은 서어보.모우터(20)로 출력한다. 서어보.모우터(20)은 이 출력을 받아 회전한다. 서어보.모우터(20)가 회전을 개시하면, 서어보.모우터(20)의 출력축에 설치한 검출기(5)가 그 회전을 전기적인 디지틀 신호(105)로 해서 출력한다. 검출기(5)는 본예에서는 어프디칼 엔코-더(Optical encoder)이다. 그러나 이에 한정시키는 것은 아니고, 유전식, 자기식등 회전을 검출하는 것이라면 공지의 어떤 것이라도 좋다. 전원 유닛(110)은 서어보, 모우터(20)에 공급하기 위한 전력용의 트랜스등으로 구성되는 전원장치이다.

전원회로는(120)는 트랜스, 정류회로등으로 구성되는 것으로 교류의 전원을 입력하고, CPU(100)을 구동하기 위한 직류, CPU(100)의 출력용의 전원등을 발생한다.

본 실시예에서는, 100v의 교류를 전원으로 하여 필요한 직류를 발생한다.

본 실시예에서는, 100v의 교류를 5v,12v,-12v의 직류 전압을 발생한다. 이 전원회로(120)에 입력하는 교류전원, 브레이커(122), 노이즈 필터(121)을 통하여 입력시킨다. 브레이커(122)는 과전류를 차단한다든지, 사용하지 않을 때에 입력전원을 절단하기 위한 것이다.

노이즈 필터(121)는, 전원을 통하여 입력시켜지는 전기적인 노이즈를 컷트하기 위한 전기적인 필터이다. 이들은 모두 종래부터 이들의 낱낱의 요소는 공지된 것들이다. CPU(100), 서어보 팩(103) 입력신호 제6도에 표시한 것은, CPU(100)과 서어보 팩(110)에 입력시켜지는 신호를 도식화한 것이다. 매뉴얼로 할 때 램을 상승, 하강시키는 업 스위치(Up switch)(55), 다운 스위치(Down switch)(56)가 입력시켜진다. 상한리밋 스위치(70), 하한리밋 스위치(71)는, 프레스 기계(1)의 기구상의 상한.하한 위치에 설치되어 있다. 상한리밋 스위치(70)는 상기한 원점 0위치를 표시한다.

기타, 도시하지 않은 도어(Door), 커버류와 연동시켜서 작업자의 안전을 도모하는 도어인터록용 리밋 스위치(73), 커버인터록용 리밋 스위치(74), 예비용 리밋 스위치가 도어, 커버-등 부분에 설치되어 있다. 그 위에 상기한 기구상의 상한, 하한 위치에 램(36)을 정지시킬려면 서어보.모우터(20)을 정지시킬 필요가 있다.

이를 위한 릴레이가 상한용 동작정지 릴레이(76), 하한용 정지 릴레이(77)로서 설치되어 있다. 운동가능 표시 램프(78)는, 프레스 기계(1)가 운전할 수 있는 상태를 표시하는 표시장치이다.

램가압력.표시부(7)는 프레스 기계(1)의 프레임의 상부등에 램(36)의 가압력을 검출하기 위하여 설치한 것이다. 변형 검출부와 변형을 전기신호로 변환하고, 변화량에 응당한 전압을 출력 변화기 및 가압력 표시부로 구성되어 있다. 이 출력값을 사용하여, 램(36)의 가압력의 이상등의 검출에 사용한다. 변형 검출부는, 프레임(10)의 상면부에 부쳐져 있다. (제2도)서어보.팩(110)에는 역회전, 정회전 방지, 경보(Alarm)용의 릴레이(79)(80)(81)가 각각 전기적으로 연결시켜 있다.

프레스 기계(1)와 서어보 제어장치(4)의 작동 이하,프레스 기계(1)와 서어보 제어장치(4)의 작동을 설명한다. 제7도에 나타나는 플로우 챠아트는, 서어보 제어장치(4)를 행하는 플로우 챠아트이다. 이 플로우 챠아트에 따라서, 서어보 제어장치(4)와 프레스 기계(1)의 움직임을 설명한다. 또한, 도면중의 P₁-P₁₆은 플로우 챠아트의 각 스템(step)을 표시한다.

오퍼레이터는 조작, 표시 패널(3)의 전원스위치(51)을 ON한다.

모우터 이니셜스위치(53)의 누름 버튼 스위치를 눌러서 서어보장치(4)의 초기 설정, 즉 이니셜(Initial)동작을 실시한다.

조작.표시 패널(3)위의 스트로우크(Stroke)(7)설정 스위치(60), 스피드 A 설정 스위치(63), S.D.P 설정스위치(64), 스피드 B 설정 스위치(65), 타이머 A 설정 스위치(66), 스피드 C 설정 스위치(67), S.U.P 설정 스위치(68), 타이머 B 설정 스위치(69)에 각각 제4도에 표시한 스위치들의 의미에 따라서 입력한다.

스타트 스위치(52)의 버튼을 누르면 CPU(100)는 내장한 프로그램에 따라서, 조작.표시 패널(3)로부터 상기한 스위치군(60)(63)(65)(66)(67)(68)(69)으로부터 설정시킨 각 명령 데이터를 이해한다. 이 데이터는 스텝, p₂에 CPU(100)를 통하여 서어보.팩(103)에 전송된다. 서어보.팩(103)에 전송시킨 속도, 위치등의 데이터는 서어보.팩(103)내의 기억장치에 기억시킨다.

서어보.팩(103)은 서어보.팩(103)내에 미리 기억시킨 프로그램에 따라서 서어보.모우터(20)에 정회전 기동(起動)지령을 행한다. (스탭 P₃), 서어보.모우터(20)의 회전은 워엄 기어(21), 워엄 휘일(23), 크랭크 축(24)의 순서로 회전 구동시켜진다.

크랭크 축(24)의 화살표 A 방향의 회전은, 크랭크 핀(25)를 왕복 운동시키어 커넥숀(Connection)(30)을 화살표 B 방향으로 잡아 당긴다. 커넥숀(30)은 축(31)을 잡아당겨서 위 아암(32), 아래 아암(34)이 펴진다. 이 때문에, 램(36)이 아래 방향으로 늘어난다.

램(36)은, 작업 준비점(a)에서 정지하고(스텝 P₄), 일정의 정지 시간후 프레스 작업을 개시한다. (스텝 P₅,P₆)이 사이의 스피드는 스피드 A 설정 스위치(63)에 의하여 설정시켜진다.

이 사이, 서어보.모우터(20)의 출력축에 설치되어진 검출기(104)로부터의 출력신호(105)는 서어보.팩(103)에 피이드 백(Feed back) 시키어진다. 이 피이드 백 시켜진 신호로 램(36)의 현재위치를 추측한다.

피이드 백 신호를 카운트해서, 램(36)이 고 소음 위치 ③에 도달하면(스텝 P₇), 스텝 P₈에 서어보.팩(103)내의 프로그램은 스피드 B 설정 스위치(65)로 설정한 스피드로 서어보.모오터(20)의 회전속도를 바꾼다. 즉, 스피드 A 설정 스위치(63)로 설정한 값보다 소정 비율로 감소시킨 스피드로 한다.

종래의 프레스 기계에서 가장 소음을 발생하는 영역이다. 왜냐하면, 램의 선단에 붙이어진 공구가 피가공물에 충격을 주어 이 순간에 피가공물, 공구등이 진동을 일으키기 때문이다.

기구상 정해지는 스트로우크량을 S, 스피드 A 스위치의 설정값을 V, 스트로우크 설정 스위치(60)의 설정값을 S₁, S.D.P 설정 스위치(64)의 설정값을 S₂, 스피드 B 설정 스위치(65)의 설정값을 V₁이라면, 종래의 프레스 기계의 가공 속도는 t=S/V로 되고, 본건 발명은 t₂=(S₁-S₂)/V+S₂/V₁으로된다.

가령, 상기 설정 스위치(60)(63)(64)(65)(66)(67)(68)(69)의 설정량을 13mm(S₁), 60rpm(V), 1.0mm(S₂), 30%(V₁) 00sec, 50%1.5mm, 0.1sec에 설정할 경우와, 종래의 유압 프레스 기계로 전행정 80mm(S)을 등속 가공을 실시한 경우와 비교한다.

타의 조건을 동일로 한다면 토오틀(Total) 가공 시간은, 약 1/5정도로 된다. 따라서, 소음은 대폭으로 감소하고 한편 가공 능률도 향상한다. 스탭 P₉에서 하사점 위치에 램(36)이 위치하면, 다음에 스탭 P₁₀에서 타이머 A 설정 스위치(66)로 정지시간이 설정시켜져 있다면 멈춘다. 정지시간이 경과하면, 스피드 C 설정 스위치(67)의 스피드로 램(36)은 상승한다(스텝 P₁₁). 이 램(36)의 상승은, 서어보.모우터(20)를 역회전기동시켜서 실시한다.

즉, 서어보.모우터(20)을 역회전시키는 것은, 프레스 기계(1) 기구상의 전체스트로우크는 사용하고 있지 않다. 단, 기구상의 전체스트로우크를 사용하여도 본 발명을 이탈하는 것은 아니다.

이 상승 속도는, 통상은 비교적 속도가 늦게 설정한다. 이는 램(36)의 선단의 공구에 피절단물 또는 컷팅 칩(Cutting chip)이 진공 부착하는 경우에 공구와 피절단물 혹은 컷팅 칩이 분리 하기 위한 시간을 주기 위해서이다. 스탭 P₁₂에서 이 종료위치 ⑧이 완료한 것을 판정하면, 스피드 A 설정 스위치(63)로 설정한 스피드로 상승한다(스탭 P₁₃). 스탭 P₁₄에서 스타트 위치에 도달했는가를 판단한다. 다음에 스탭 P₁₅에서 타이머 B 설정 스위치(69)로 설저한 시간을 경과 한 것인가 아닌가를 판단한다. 시간이 설정되어 있지 않으면, 곧 자동 사이클이라면 상기와 같은 다음 사이클에 들어간다. (스탭 P₁₆)이 자동 사이클의 판정은 오오토/메뉴얼 스위치(54)의 접속위치에 의해 판단한다.

[프레스 기계의 제2실시예]

제8도에 표시한 것은, 제2도에 개시한 프레스 기계의 나사구동 기구를 사용한 제2의 실시예를 표시한다. 제2도에 표시한 실시예와 공통의 부재는 동일한 부호를 붙였다. 서어보.모우터(20)의 출력축(201)에서는, 플리(202)가 키이로 멈춤시키어 있다. 플리(202)에는, 타이밍 밸브(203)가 걸쳐져 있다. 반면에 타이밍 벨트(203)에는 플리(204)가 걸쳐져 있다. 플리(204)에는 이송나사(205)가 키이로 멈춤시켜져 있다.

이송나사(205)는 프레임(10)에 베어링(도시하지 않음)으로 회전 자유롭게 지지되어 있다. 이송나사(205)는 슬라이더(206)와 나사결합해 있다. 슬라이더(206)는 프레임(10)에 고정한 도브테일 홈(Dovetail groove)이다. 미끄러져 움직이는 안내홈(207)에 미끄러져 움직임이 자유로히 설치되어있다. 슬라이더(206)에는 핀(208)이 고정해 있다. 핀(208)에는 커넥숀(30)이 회전 자유로히 끼어져 있다.

기타의 구성은 제2도의 실시예와 동일하며 설명은 생략한다.

서어보.모우터(20)의 출력은 출력축(201), 플리(202), 타이밍 밸트(203), 플리(204), 이송나사(205)를 회전구동해서 슬라이더(206)을 이동시킨다. 슬라이더(206)의 이동은 핀(208), 커넥숀(30)을 이동시키어 상기 제1의 실시예와 동일한 작동을 시킨다.

[프레스 기계의 제3실시예]

제9도에 표시한 것은, 제2도에 개시한 프레스 기계(1)의 또다른 실시예를 나타낸 것이다. 서어보.모우터(20)의 출력축(205)에는, 플리(251)가 키이로 멈춤시켜져 있다. 플리(251)에는 타이밍 벨트(252)가 걸쳐져 있다. 한편, 타이밍 벨트(252)에는, 플리(253)가 걸쳐져 있다. 플리(253)에는 워엄 축(254)이 키이로 멈춤시키어져 있다. 워엄 축(254)에는, 일체 또는 별개체로 만든 워엄기어(21)가 고정해 있다. 워엄 기어(21)는, 워엄 휘일(23)이 서로 맞물려 있다. 워엄 휘일(23)에는 크랭크 축(24)이 동일축에 설치되어 있다.

크랭크 축(24)의 편심한 위치에는, 크랭크 핀(25)이 고정해 있다.

크랭크 핀(25)에는, 커넥숀(30)의 일단이 회전 자유로히 설치되어 있다. 커넥숀(30)의 타단에는, 축(31)이 고정해 있다.

축(31)에는 램(36)의 상단이 회전 자유로히 설치되어 있다.

결국, 크랭크 축, 크랭크 핀(25) 커넥숀(30), 축(31), 램(36)은 회전 운동을 직선운동으로 변환하는 크랭크 기구를 형성한다.

서어보.모우터(20)의 회전출력은 출력축(250) 플리(251), 타이밍 벨트(252), 플리(253), 워엄 축(254), 워엄 기어(21)을 전동하여, 크랭크 축(24)을 회전시킨다.

크랭크 축(24)이 회전하면, 편심해 있는 크랭크 핀(25)이 크랭크 축(24)의 중심의 둘레를 돈다. 이 운동에 커넥숀(30)이 크랭크 핀(25)의 둘레를 요동시킨다. 커넥숀(30)의 요동 운동은 램(36)을 상하로 움직이게 구동시킨다.

[기타의 실시예]

제10a도, 고소음위치에 도달하기 까지에 2단계로 스피드를 변화시킨 예이다. 제10b도는 정지위치 ⑤로부터 정지위치 ⑥사이에서 상하 진동 동작을 하며, 램(36)선단에 붙여진 공구와 피가공물의 이간을 원활하게 한 예이다.

그리고, 제4도에 표시한 움직임은 엄밀히 말해서 램(36)의 움직임을 표시하는 것은 아니고 서어보.모우터(20)의 움직임을 도식화한 것이다. 따라서, 이 움직임을 램(36)에게 이행시킬려면 램(36)의 움직임을 직접 검출해서, 이 검출값에 의거하여 서어보 모우터(20)을 제어하여도 좋다. 이 경우, 회전운동을 직선운동으로 변환하는 변환기구의 변환특성도 고려한 설계가 보다 바람직하다.

램(36)의 속도, 위치를 엄밀히 제어할 수 있다.

상기한 서어보 제어장치(4)는 전기적으로 상기한 램(36)의 움직임을 실현하는 것이지만 상기한 본 발명의 기술 사상으로부터 병백한 바와 같이 상기한 움직임을 실현하기 위한 캠, 치차, 레버-기구등의 기계적인 기구와 상기한 바와 같은 디지틀 서어보(digital Servo) 제어장치와 결합한 것으로 행하여도 본 발명의 정신을 일탈하는 것은 아니라, 그 위에 상기한 디지틀식의 서어보 제어장치에 대처하여 상기 사상에서 램을 구동할 수 있는 것이 있다면, 아나로그식의 제어장치로 실현하여도 좋다.

이들의 기구는 공작기계, 로봇(Robot)등 각종 산업기계에 알려져 있는 것이어도 좋다.

상기의 실시예들에서 보는 바와 같이 본 발명은 램의 속도를 접근공정, 가공공정 정지공정 및 분리공정과 같은 4단계로 변화시켜 소음을 현저하게 저하시키고, 정지시간을 설정하여 컷팅 칩 또는 제품을 램선단의 공구로부터 낙하시킴으로써 소음을 용이하게 저하시킴과 동시에 제품에 손상을 주는 일이 없고, 고속가공이 가능한 유용한 발명이다.

[산업상 이용 가능성]

이상과 같이 본 발명의 프레스 기계의 운전방법과, 프레스 기계의 서어보 제어장치와는 모형 뜨기, 구멍을 뚫는 등의 전단가공, 굽힘가공, 깊은판금가공, 압축가공등 프레스기계를 사용하는 소성 가공법에 적용할 수 있다. 상기 실시예에서는, 반도체의 급속 판체의 핀가공용이지만, 모든 산업기계, OA기기, 자동차용등의 금속제품, 비금속부등 제부품의 가공에 적용할 수 있다.

Claims

피가공물의 표면의 일부 혹은 전면에 외력을 가하여 소성변형을 생기게 하는 프레스 기계의 운전방법으로서, 말단에 공구를 구비하는 램에 있어서 상기 램의 속도를 다음 4종의 속도 즉, 상기 피가공물에 외력을 가하기 위하여 공구가 설정속도로 상기 피가공물과 접촉을 개시하는 상기 램의 고소음 위치로까지 상기 피가공물쪽으로 이동하는 접근공정의 제1속도와, 상기 공구가 상기 피가공물의 소성변형시 소음을 일으키지 않는, 제1속도보다 낮은 가공공정의 제2속도와, 상기 공구가 설정시간동안 정지하는 정지공정의 제3속도와, 상기 공구가 상기 가공공정의 종료후에 상기 피가공물로부터 분리되는 상기 제3속도보다 큰 분리공정의 제4속도와 같은 4종의 속도로써 제어하도록 설계된 프레스 기계의 운전방법.
제1항에 있어서, 상기 제1,2,3,4 속도가 각기 다른 일정한 속도인 프레스 기계의 운전방법.
제1항에 있어서, 상기 제1,2,3,4 속도가 단계적으로 변화하는 프레스 기계의 운전방법.
제1항에 있어서, 상기 제3속도가 파상적으로 일정하게 변화하는 프레스 기계 제조방법.
프레임과, 상기 프레임에 설치한 서어보 모우터와, 상기 서어보 모우터의 회전 구동력을 전달하는 동력전달기구와 상기 동력전달기구로부터 받은 동력을 램의 왕복운동으로 전환하기 위한 왕복운동 전환기구와를 갖는 프레스 기계의 서어보 제어장치에 있어서, 상기 서어보 제어장치는, 상기 서어보 모우터의 화전을 제어하여 상기 램의 운동궤적을 규정하기 위해 복수의 스위치군(群)으로부터 되는 조작, 표시, 패널과, 상기 서어보 모우터의 운동을 제어하는 서어보 제어장치와, 상기 램의 속도가 상기 램에 구비된 공구가 피가공물과 접촉을 개시하는 상기 램의 고소음 위치에서부터 감속되고, 그리고, 상기 램의 최하사점에서 설정시간동안 멈추는 방법으로, 상기 조작, 표시패널로부터의 입력 지령신호를 상기 서어보 제어장치에 지령하는 중앙처리장치와를 포함하는 프레스 기계의 서어보 제어장치.
제5항에 있어서, 상기 스위치들이 상기 램의 속도를 여러 가지로 발생시킬 수 있는 복수의 스위치군(群)으로되어 있는 프레스 기계의 서어보 제어장치.
제5항에 있어서, 상기 서어보 제어장치가 상기 서어보 모우터를 제어하여 상기 고소음을 위치로부터 개시하는 상기 램의 가공영역에서 감속되도록 상기 램에 지령하기 위한 감속지령수단을 포함하는 프레스 기계의 서어보 제어장치.
제5항에 있어서, 상기 서어보 모우터를 전후진 방향으로 전환하도록 지령하는 전후진 전환 지령수단을 포함하는 프레스 기계의 서어보 제어장치.
제5항에 있어서, 상기 프레임내에 있는 상기 동력전달기구 및 상기 왕복운동 전환기구로부터 일으키는 소음을 감소시키기 위하여 상기 프레임내에 충진한 윤활유를 포함하는 프레스 기계의 서어보 제어장치.