KR0160534B1

KR0160534B1 - 기계식프레스장치

Info

Publication number: KR0160534B1
Application number: KR1019940026925A
Authority: KR
Inventors: 헤이자부로 가또
Original assignee: 오가와 히로우미; 가부시끼가이샤 산꾜 세이사꾸쇼
Priority date: 1993-10-26
Filing date: 1994-10-21
Publication date: 1999-01-15
Also published as: ITTO940856A1; DE4437957C2; KR950011105A; JPH07116898A; IT1268645B1; DE4437957A1; US5544577A; ITTO940856A0

Abstract

기계식프레스장치에 있어서, 크랭크축의 일단부에 토오크보상용 판캠을 설치하고, 상기 토오크보상용 판캠에, 탄성력 발생장치의 피스톤로드 선단부상에 설치한 캠폴로워를 압접시키고 크랭크축에 발생하는 부하변동을 상쇄하게 한다. 상기 탄성력발생장치는, 압축코일스프링 또는 에어스프링을 이용한다. 상기 크랭크축은 복식으로 만들어지고, 이 경우에 슬라이더는 2개의 연결로드에 의해 지지된다. 이러한 구성에 의해서, 기계프레스의 운전중의 매회전시마다 반복적으로 발생하는 주기적인 탄성부하변동은, 에너지 보존을 위한 별도의 시스템에 의해 보상되어, 이에 의해 상쇄됨으로써, 에너지의 밸런스를 취하게 되어, 크랭크축의 회전변동이 제거되고, 이에 의해 진동과 소음을 감소시킨다.

Description

기계식프레스장치

제1도는 본 발명의 기계식프레스장치의 일 실시예를 나타내는 개략 정단면도.

제2도는 제1도의 기계식프레스장치의 개략 좌측단면도.

제3도는 제1도의 기계식프레스장치의 개략 우측단면도.

제4도는 제1도의 기계식프레스장치의 슬라이더스트로크의 가속도와 속도의 관계를 나타내는 그래프.

제5도는 본 발명의 기계식프레스장치의 다른 실시예를 나타내는 개략 정단면도.

제6도는 제5도의 기계식프레스장치의 개략 우측단면도.

제7도는 본 발명의 기계식프레스장치의 또다른 실시예를 나타내는 개략 정단면도.

제8도는 본 발명의 기계식프레스장치의 또다른 실시예를 나타내는 개략 정단면도이다.

본 발명은, 슬라이더를 크랭크축을 거쳐 프레임에 대해 왕복직선운동시키는 기계식프레스장치에 관한 것이다.

크랭크축을 이용한 기계식프레스장치는, 연속회전하는 크랭크축의 편심부에 연결로드의 일단부를 연결하고, 연결로드의 타단부에 슬라이더를 연결하여 크랭크축의 회전운동을 슬라이더의 왕복직선운동으로 변환시킨다. 이 슬라이더에 왕복운동을 가하는 때에, 슬라이더의 관성부하와 편심부하 또는 프레스부하등이, 연결로드를 거쳐서 크랭크축에 변동부하토오크를 가한다. 이들 변동부하토오크가 증가하면, 크랭크축이 모터의 구동토오크만으로 회전하지 않을 수 있다. 이를 방지하기 위해서, 예전부터 플라이휠을 크랭크축의 일단부에 설치하는 것이 행해지고 있다. 크랭크축의 급격하게 변동하는 부하토오크가 플라이휠의 탄성력에 의해 흡수되고, 입력토오크의 최대치가 완화됨으로써, 비교적 작은 모터의 출력토오크에 의해서 기계식프레스장치가 운전되게 할 수 있다.

최근에, 전자부품의 소형화 및 고밀도화 디자인과, 깨끗한 환경에 대한 증가하는 요구로 인해서, 보다 고요하고 고도로 정밀한 고성능의 기계식프레스장치를 제공하도록 요구되어지고 있다. 이러한 관점으로 기계식프레스장치를 다시 고찰해 보면, 현재의 기계식프레스장치는 플라이휠에 의해 모든 부하변동을 흡수하도록 디자인되어 있다는 것이 이해된다. 프레스작업에 의해 순간적으로 발생하는 과다하게 큰 부하변동을 큰 플라이휠의 관성력에 의해 흡수하도록 하는 것은 대단히 합리적이고 메카니즘의 관점으로도 가장 바람직하지만, 슬라이더에 왕복운동을 가할 때에 발생하는 일정한 부하변동은 저속시에는 무시할 수 있지만 고속운전시에는 그 에너지가 프레스작업의 에너지를 초과하게 되어, 플라이휠에 설치된 크랭크축의 회전속도가 증가하거나 감소하게 됨으로써, 매회전시마다 주기적으로 변화하게 한다. 이러한 입력구동계의 회전변동은 프레스의 진동과 소음을 초래하고, 또 클러치와 브레이크의 내구성에 악영향을 가한다 것이 알려져 있다.

상기 종래 기술의 문제점들을 고려하여, 본 발명의 목적은, 기계프레스의 운전중의 매회전시마다 반복적으로 발생되는 주기적인 탄성부하변동을, 에너지보존을 위한 별도의 시스템으로 보상하여, 이에 의해 상쇄함으로써, 에너지의 밸런스를 취하여 크랭크축의 회전변동을 제거할 수 있음으로써, 진동과 소음을 감소시키는 기계식프레스장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명에 따르면, 일단부에 플라이휠을 장착한 크랭크축과, 상기 크랭크축에 작동가능하게 연결되어 회전력을 상기 크랭크축으로 전달하는 모터와, 슬라이더와, 상기 크랭크축과 상기 슬라이더 사이에 연결되어 상기 크랭크축의 회전운동을 상기 슬라이더의 왕복직선운동으로 전환시키는 연결로드와, 상기 크랭크축의 타단부에 장착되어 상기 크랭크축상에서 발생된 부하변동토오크를 상쇄하기 위한 토오크보상용 판캠과, 피스톤로드를 포함한 탄성력발생장치, 및 상기 피스톤로드의 선단부에 장착되어 상기 토오크보상용 판캠에 대해 가압하는 캠폴로워로 구성되는 것을 특징으로 하는 기계식프레스장치를 제공한다.

상기 탄성력발생장치는, 상기 피스톤로드를 슬라이딩가능하게 수용하는 실린더내에 장착된 압축코일스프링, 또는 상기 실린더내에 밀봉된 가스를 사용한다. 상기 크랭크축은 복식으로 만들어지고, 이 경우에 상기 슬라이더는 2개의 연결로드에 의해 지지된다.

본 발명의 상기 구성에 따르면, 크랭크축상에서 발생된 부하변동토오크는 토오크보상용 판캠에 의해 상쇄되고, 이에 의해 크랭크축 회전의 변동 또는 불균일이 제거되어 진동과 소음을 감소될 수 있다.

제1도는 본 발명의 기계식프레스장치의 일 실시예를 나타내는 개략 정단면도이고, 제2도는 제1도의 기계식프레스장치의 개략 좌측단면도, 제3도는 제1도의 기계식프레스장치의 개략 우측단면도이다. 프레임(1)은 상부지지부(2)와, 중간지지부(3) 및 하부지지부(4)를 포함하는 상자형으로 되어 있다. 프레임(1)의 중간지지부(3)에는 베어링(5)을 거쳐서 슬라이더(6)가 연직방향으로 슬라이딩가능하게 설치되어 있다. 슬라이더(6)의 하부에는 상부다이(7)가 설치되어 있고, 하부다이(8)는 볼스터(9)를 거쳐서 프레임(1)의 하부지지부(4)상에 설치되어 있다.

슬라이더(6)의 상부에는, 연결로드(10)의 하단부가 연결핀(11)에 의해 회전가능하게 연결되어 있다. 연결로드(10)의 상단부는, 프레임(1)에 베어링(12, 13)거쳐서 회전가능하게 설치된 크랭크축(14)중간부의 편심한 크랭크핀(15)에 회전가능하게 연결되어 있다. 크랭크축(14)의 일단부에는, 플라이휠(16)이 고정되어 있고, 이 플라이휠(16)은 프레임(1)의 상부지지부(2)상에 설치된 모터(17)의 회전축에 고정된 풀리(18)에 의해 벨트(19)를 거쳐서 회전구동된다. 크랭크축(14)의 타단부에는, 코쿤(cocoon)형의 토우크보상용 판캠(20)이 고정되어 있고, 이 토오크보상용 판캠(20)에는 프레임(1)의 배판에 고정되게 장착된 탄성력발생장치(21)의 피스톤로드(22)의 선단부에 캠폴로워(23)가 회전가능하게 장착되어 있다.

이 캠폴로워(23)는 토오크보상용 판캠(20)과 가압접촉하여 있다. 탄성력발생장치(21)는, 피스톤로드(22)를 슬라이딩가능하게 수용하는 실린더(24)내에 장착된 압축코일스프링(25)을 가지고, 캠폴로워(23)는 압축코일스프링(25)에 의해 토오크보상용 판캠(20)의 주면과 접촉하도록 가세(加勢)된다. 도면들에서, 참조번호 16a 및 20a는 축연결요소, 23a는 니들을 각각 나타내고 있다.

이후에 상기 기계식프레스장치의 동작에 대해서 설명한다. 모터(17)가 회전하여 그 회전력이 풀리(18) 및 벨트(19)를 거쳐서 플라이휠(16)에 전달되어 크랭크축(14)이 회전하면, 연결로드(10)를 거쳐서 슬라이더(6)이 연직방향으로 왕복운동하고, 슬라이더(6)에 설치된 상부다이(7)와 플레임(1)의 하부지지부(4)에 설치된 하부다이(8) 사이에서 작업대상물이 가공된다. 한편, 크랭크축(14)의 타단부에 고정된 토오크보상용 판캠(20)은, 슬라이더(6)가 왕복운동하여 작업대상물을 가공하고 있는 사이에 크랭크축(14)에 발생하는 부하변동토오크를 상쇄함으로써 이동한다.

슬라이더(6)의 왕복운동시에 연속적으로 회전하는 크랭크축(14)에 작용하는 관성토오크(Ts)는, 슬라이더(6)의 스트로크에 필요한 시간을 th로 표시하면, 다음과 같이 슬라이더(6)의 가속도(A) 및 속도(V)의 곱에 비례하게 된다.

여기서, I는 슬라이더의 관성모멘트(kgf·m/s²)를 표시하고, Th는 슬라이더의 변위(rad)를 표시하며, th는 Th회전에 필요한 시간(s)을 표시하며, θh는 입력축변위(rad)를 표시한다.

상기식으로부터 Ts는, A·V에 비례하고, 제4도의 사선으로 나타낸 바와 같이, 슬라이더스트로크(S)의 하사점까지의 전반에서 부의 토오크가 발생한다. 하사점까지의 후반에서 정의 토오크가 발생한다. 상사점에서와 동일하게, 상사점에서의 전반에서 부의 토오크가 발생하고, 상사점으로부터 후반에서 정의 토오크가 발생한다. 이 토오크를 상쇄하기 위해서는, 각각 역방향의 토오크를 상기한 토오크보상용 판캠(20)과 탄성력발생장치(21)에 의해 발생시키고, 크랭크축(14)의 매회전시의 전영역에서 토오크(에너지)를 밸런스시킨다.

여기서, 토오크보상용 판캠(20)의 변위를 y로 하면, 탄성력발생장치(21)의 압축코일스프링(25)의 스프링정수(F)에 의해 크랭크축(14)에 작용하는 토오크(Tk)는 다음과 같이 된다.

이들 토오크(Ts)와 토오크(Tk)의 합이 항상 0이 되게 하여 상기 각 식을 풀면, 토오크보상용 판캠(20)의 윤곽이 구해지고, 상기한 바와 같이 크랭크축(14)의 부하변동이 상쇄되어 진동 및 소음이 감소되고, 운전효율이 개선되며, 에너지절약효과가 기대될 수 있다.

제5도는 본 발명의 기계식프레스장치의 다른 실시예를 나타내는 개략 정단면도이고, 제6도는 제5도의 기계식프레스장치의 개략 좌측단면도이다. 이 프레스장치의 좌측면도는 제2도와 동일하다. 상기한 제1실시예의 프레스장치의 탄성력 발생장치(21)는 압축코일스프링(25)을 사용하고 있지만, 이 실시예에서는 에어스프링을 사용하고 있다. 다른 구성은 모두 동일하기 때문에 동일한 요소에는 동일한 부호를 붙여서 중복된 설명을 생략한다. 제5도 및 제6도에 있어서, 탄성력발생장치(21')는, 피스톤로드(22')의 선단부에 캠폴로워(23')를 회전가능하게 설치하고, 피스톤로드(22')를 슬라이딩가능하게 수용하는 실린더(24')내에는, 에어(26)가 밀봉되어 있다. 이 밀봉된 에어(26)는 어떤 적절한 가스로 대체되어도 좋다. 실린더(24')에는 내부의 에어압력을 조정하기 위한 압력조정장치(27)가 설치되어 있다.

이 실시예에서는, 탄성력발생장치로서 에어스프링을 이용하고 있지만, 압력조정장치(27)에 의해 실린더(24')내의 에어압력을 조정함으로써 토오크보상을 위한 미세조정을 용이하게 행하는 잇점이 있다.

제7도는 복식의 크랭크축(14')을 이용하여, 제1도 내지 제3도의 기계식프레스장치와는 상이한 본 발명의 또다른 변형을 나타낸다. 복식의 크랭크축(14')의 크랭크핀(15')에 2개의 연결로드(10')의 상단부를 회전가능하게 연결하고, 각 연결로드(10')의 하단부에는 슬라이더(6')의 상부를 연결핀(11')에 의해 회전가능하게 연결한다.

이 실시예에서는, 연결로드(10')와 슬라이더(6')의 연결부가 두개의 포인트로 되어 있기 때문에, 프레스장치에 설치된 금형의 중심과 프레스작업시의 부하가 프레스장치의 중심으로 되지 않는 경우에도 금형이 편하중을 받아 기울어지는 것을 효과적으로 방지할 수 있는 잇점이 있다.

제8도는 제5도 및 제6도에 나타낸 프레스장치에 대해서 상기한 복식의 크랭크축(14')을 설치하여 제7도와 동일하게 구성한 것이다. 이 실시예에서도, 연결로드(10')와 슬라이더(6')의 연결부가 두개의 포인트로 되어 있기 때문에, 프레스장치에 설치된 금형의 중심과 프레스작업시의 부하가 프레스장치의 중심으로 되지 않는 경우에도, 금형이 편하중을 받아 기울어지는 것을 효과적으로 방지할 수 있는 잇점이 있다.

상기한 바와 같이, 본 발명에서는, 크랭크축의 단부에 토오크보상용 판캠을 장착하고, 탄성력발생장치의 피스톤로드 선단부에 장착된 캠폴로워를 토오크보상용 판캠에 대해 가압하여 크랭크축에서 발생하는 부하변동토오크를 상쇄하도록 함으로써, 크랭크축의 회전변동을 제거하고 진동 및 소음을 저감시킬 수 있고, 운전효율도 개선시키고, 에너지절약효과도 기대할 수 있다.

Claims

일단부에 플라이휠(16)을 장착한 크랭크축(14, 14')과, 상기 크랭크축에 작동가능하게 연결되어 회전력을 상기 크랭크축으로 전달하는 모터(17)와, 슬라이더(6, 6') 및 상기 크랭크축과 상기 슬라이더 사이에 연결되어 상기 크랭크축의 회전운동을 상기 슬라이더의 왕복직선운동으로 전환시키는 연결로드(10, 10')로 이루어지는 기계식프레스장치에 있어서, 상기 크랭크축의 타단부에 장착되어 상기 크랭크축상에서 발생된 부하변동토오크를 상쇄하기 위한 토오크보상용 판캠(20)과, 피스톤로드(22, 22')를 포함한 탄성력발생장치(21, 21') 및 상기 피스톤로드의 선단부에 장착되어 상기 토오크보상용 판캠에 대해 가압되는 캠폴로워(23, 23')를 포함하는 것을 특징으로 하는 기계식프레스장치.
제1항에 있어서, 상기 탄성력발생장치(21)는 피스톤로드를 슬라이딩가능하게 수용한 실린더(24) 및 상기 실린더내에 장착되어 상기 피스톤로드(22)를 가세하는 압축코일스프링(25)을 포함하는 것을 특징으로 하는 기계식프레스장치.
제1항에 있어서, 상기 탄성력발생장치(21')는 상기 피스톤로드를 슬라이딩가능하게 수용한 실린더(24')및 상기 실린더내에 밀봉되어 상기 피스톤로드를 가세하는 가스(26)를 포함하는 것을 특징으로 하는 기계식프레스장치.
제2항 또는 제3항에 있어서, 상기 크랭크축(14')은 복식으로 만들어지고, 2개의 연결로드(10')는 상기 슬라이더에 연결된 것을 특징으로 하는 기계식프레스장치.