KR100810921B1

KR100810921B1 - 프레스 기

Info

Publication number: KR100810921B1
Application number: KR1020020013718A
Authority: KR
Inventors: 후타무라쇼지; 우노게이조
Original assignee: 가부시끼가이샤 호우덴 세이미쯔 가꼬 겐쿠쇼
Priority date: 2001-03-15
Filing date: 2002-03-14
Publication date: 2008-03-10
Also published as: CN100418756C; US6810704B2; JP2002263900A; US20020170337A1; TW559590B; KR20020073402A; JP3689010B2; EP1240999B1; HK1050344A1; DE60235508D1; CN1376576A; HK1050344B; JP2003126999A; EP1240999A1

Abstract

가동 금형을 장착하고 있는 슬라이드판을 복수의 구동원을 사용하여 가압하도록 한 프레스기로, 그 슬라이드판에 편심 하중이 작용한 경우에, 슬라이드판을 고정 금형에 대하여 원하는 위치 관계로 유지하면서 성형을 할 수 있도록 한 제어 수단을 개시하고 있다. 프레스기는, 각 구동원에 대응하는 결합부가 슬라이드판 상에 설치되는 동시에, 슬라이드판의 변위를 측정하는 변위 측정 수단이 각 결합부의 근방에 배치되어 있다. 제어 수단은, 성형 조작 동안의 복수의 조작 단계마다, 변위 측정 수단을 사용하여 구동원마다 위치 변위를 측정하고, 그 단계에서의 슬라이드판 전체의 원하는 변위 위치를 검지(檢知)하여, 슬라이드판 전체를 그 원하는 변위 위치에 유지하기 위한 각 구동원에 대응하는 제어 데이터를 추출하여 기억 장치에 저장해 놓고, 그 제어 데이터를 각 구동원에 공급하여, 각 구동원을 개별적으로 구동하는 수단을 구비하고 있다. 시험(trial) 성형 조작 시에 작성한 제어 데이터를 사용하여, 실제(actual) 성형 조작을 행할 수 있으므로, 실제 성형의 사이클 타임을 짧게 할 수 있다.

금형, 제어 데이터, 성형, 천공, 드레인

Description

프레스 기{Press forming machine}

도 1은 본 발명에 사용할 수 있는 프레스기의 일례의 정면도.

도 2는 도 1의 프레스기의 평면도이고, 그 상부 지지판을 일부 제거하여 도시하는 도면.

도 3은 프레스기의 슬라이드판의 변위를 시간에 대하여 도시하는 그래프.

도 4는 도 1의 프레스기에서 변위 측정 수단이 변경된 것을 도시하는 평면도.

도 5는 본 발명의 다른 실시예에 사용이 가능한 프레스기의 금형 부분의 단면도.

도 6은 도 5의 금형을 변위시킨 상태의 단면도.

도 7은 도 5, 도 6에 도시하는 프레스기의 슬라이드판의 변위를 시간에 대하여 도시하는 그래프.

도 8은 본 발명의 프레스기의 제어 계통도.

도 9는 본 발명의 프레스기에 사용하는 것이 바람직한 가이드축의 단면도.

도 10a는 본 발명의 프레스기에서의 슬라이드판과 가이드축의 베어링부의 상세를 도시하는 종단면도.

도 10b는 베어링부에 사용되고 있는 조정 슬리브의 확대 평면도.

도 10c는 조정 슬리브의 측면도.

도 11는 본 발명의 프레스기에서의 감속 기구를 확대하여 도시하는 종단면도.

도 12는 본 발명의 또다른 실시예에 의한 프레스기의 정면도.

도 13은 도 12의 프레스기의 평면도를 도시하는 도면.

도 14는 도 12의 프레스기를 14-14면에서 절단한 단면도.

도 15는 다른 실시예 구성의 프레스기의 정면도.

도 16a는 도 15에 도시하는 프레스기의 화살표 16A-16A에서의 평면도.

도 16b는 도 16a의 화살표 16B-16B에서의 기준 플레이트의 측면도.

도 17의 (a), 도 17의 (b), 도 17의 (c) 및 도 17의 (d)는 구동원에 의해서 성형 조작을 행하여 가는 동안에, 구동원에 인가되는 부하가 변화하는 상황을, 횡축을 시간으로 잡아 나타내고 있는 그래프.

도 18의 (a), 도 18의 (b) 및 도 18의 (c)는 프레스기의 슬라이드판에 가해지는 반력을 시간의 경과와 함께 모식적으로(schematically) 도시하는 도면.

본 발명은 금속판 등의 성형에 사용하는 프레스기, 특히 가동 금형(可動金型)을 장착하고 있는 슬라이드판을 고정 금형에 대하여 원하는 위치 관계에 유지할 수 있도록 한 프레스기에 관한 것이다.

천공 프레스(punching press), 인발 성형(drawing press), 형 단조(die forging), 사출 성형 등에도 프레스기가 사용된다. 프레스기에서는 한 쪽의 금형을 고정으로 하고, 다른 쪽의 금형을 가동으로 하는 것이 일반적이고, 종형 프레스기에 있어서는, 하부 지지대와, 하부 지지대로 지지된 복수의 지주와, 지주에 의해서 유지되어 있는 상부 지지판과, 하부 지지대와 상부 지지판 사이에서 지주를 따라서 왕복 운동할 수 있고 하부 지지대와의 사이에 성형 공간(molding space)을 가지는 슬라이드판을 가지고 있다. 성형 공간에서, 하부 지지대상에 고정 금형이, 또한 슬라이드판의 하면에 가동 금형이 설치되어 있고, 고정 금형과 가동 금형 사이에서 가공품(workpiece)이 성형된다. 슬라이드판은 통상 평면 형상으로 되어 있고, 구동 기구에 의해서 상하로 움직인다. 고정 금형에 대하여 가동 금형을 원하는 위치 관계를 유지하면서, 예를 들어 가동 금형을 수평으로 유지하면서 이동하여성형하는 것이 바람직하다. 그러므로, 슬라이드판은 수평으로 유지되면서 이동하게 되지만, 성형시에 슬라이드판이 기울어지는 것을 방지하기 위해서 지주를 굵게 강성이 있도록 만들어진다. 그러나 경우에 따라서는, 슬라이드판 등에 휘어짐, 슬라이드부의 간극(clearance)에 의한 기울어짐이 발생되기 때문에, 이를 보상하기 위해서 금형을 수정할 필요도 있었다.

구동 기구는 상부 지지판에 장착되어 있고, 그곳으로부터 구동축이 나와 있어 그 선단이 슬라이드판과 결합하게 되어 있다. 구동 기구의 구동원으로서는 서보 모터나 유압 실린더가 사용되고 있다. 모터의 경우, 모터의 회전이 크랭크축이나 캠에 의해서 상하 이동으로 변환되거나, 축의 회전을 볼 나사(ball screw)에 의 해서 상하 이동으로 변환된다.

프레스 성형되는 가공품의 형상에 따라서는 금형에 편심 하중이 생겨, 고정 금형과 가동 금형 또는 슬라이드판과의 위치 관계가 수평이 아니게 되는 일이 있다. 슬라이드판을 구동하는 복수의 구동원을 가지고 있는 경우에는, 복수의 구동원 간의 동기화된 상태(synchronization)를 유지하도록 구동원을 제어하여 슬라이드판의 수평을 유지하는 것이 제안되어 있다.

그렇지만, 프레스 성형으로 만들어지는 가공품은 삼차원 형상 등의 복잡한 형상을 하고 있기 때문에, 성형시 슬라이드판에 가해지는 힘의 크기가 성형의 진행과 함께 변화할 뿐만 아니라, 힘이 가해지는 위치가 성형과 동시에 이동한다는 것을 알았다.

예를 들어, 자동차용의 오일 팬을 인발 성형하는 경우의 슬라이드판에 가해지는 반력의 상태가 모식적으로 도 18a, 도 18b 및 도 18c에 도시되어 있다. 이들 도면에서 슬라이드판(40)을 xy 좌표로 하여 도시하고 있다. 예를 들어 성형이 개시되면, 우선, 상형(上型)이 오일 팬의 드레인부에 도달하고, 드레인부를 성형하기 때문에 그 부분에서 발생한 힘이 x y 좌표의 제 4 상한(象限; quadrant)에 가해진다. 성형이 진행하면 오일 접시부(oil dish)를 형성하게 되므로, 좌표의 제 2 상한과 제 3 상한으로부터의 큰 힘 w2, w3를 받는다. 그때에는 당초부터 있던 w1의 힘은 작아지고, 제 1 상한의 큰 힘 w4도 더해지므로, 이들의 합성력 W가 제 3 상한에 가해지게 된다. 또한 성형이 진행하면, w2 내지 w4의 힘은 작아지고 w5의 힘이 더해지어, 합성력은 거의 x 축상에 있어 y축보다도 우측으로 작용한다.

여기서 설명한 힘 및 합성력이 가해지는 쪽, 크기, 그 변화는 가공품의 형상이나 금형의 진행하는 속도에 따라서 변하지만, 슬라이드판에 작용하는 합성력의 위치와 그 크기는 프레스의 진행과 함께 변하게 되는 것이 일반적이다.

위의 설명에서도 분명하듯이 합성력이 가해지는 위치는 직선방향으로 작용할 뿐만이 아니라, 삼차원 형상을 한 가공품을 성형할 때는 2축 방향에, 즉 평면 상을 이동한다.

슬라이드판에 작용하는 종방향의 합성력이 슬라이드판의 중앙 위치에 가해지면, 슬라이드판에 슬라이드판을 경사지게 하는 회전 모멘트를 부가하지 않지만, 힘이 작용하는 위치가 위에서 기술한 바와 같이 이동하므로, 슬라이드판에 가해지는 회전 모멘트의 위치, 크기도 변화해 간다. 그러므로, 프레스 성형시에 생기는 프레스기의 지주의 신장, 구부러짐이나 슬라이드판, 상부 지지판, 고정 지지판의 휘어짐 등 프레스기 각 부분에서의 변형이 프레스의 진행과 함께 변화해 간다.

이와 같이 하중이 걸리는 쪽이 프레스 성형의 진행과 함께 변화하여, 프레스기 각부의 신장, 변형이 변화한다.

종래에 있어서는, 이러한 프레스기 각 부의 신장, 변형을 상당히 작게 하기 위해서, 즉, 예를 들어 슬라이드판의 기울어짐이나 휘어짐을 적게 하기 위해서, 슬라이드판의 두께를 크게 하여 강성을 부여하고, 또한 지주를 굵게 하며 또한 슬라이드판과 지주와의 간극을 작게 하도록 하고 있었다. 그리고, 복수의 구동원을 사용하여 상기 슬라이드판을 가압함에 있어서는, 말하자면 메인(main)의 구동원을 원하는 제어 스타일에 따르는 형태로 구동시켜 슬라이드판을 하강시켜 가도록 하며, 다른 슬레이브(slave)의 구동원은 상기 메인의 구동원의 하강에 추종하도록 제어하면서 구동시키고 있다.

상기 메인의 구동원과 슬레이브의 구동원을 가지는 제어 방식은, 슬라이드판의 강성을 충분히 크게 하고 있어서 상기 슬라이드판 전체를 균일하게(강제적으로, 예를 들어 수평을 유지하면서) 가압해 가는 방식으로, 대형의 프레스기에서는 유효하다.

그러나, 슬라이드판 및 기계 각 부의 휘어짐을 고려하지 않을 수 없는 경우에는, 메인의 구동원에 추종시키는 형태로 슬레이브의 구동원을 제어하면서 구동하는 방식에서는, 상기의 휘어짐을 고려하여 휘어짐을 없애도록 각 슬레이브의 구동원을 메인의 구동원에 추종시키는 것이 상당히 곤란하게 된다. 또한 가능하게 한다고 해도, 메인의 구동원이나 각 슬레이브의 구동원을 제어함에 있어서, 컴퓨터에 의한 제어를 고려하면, 컴퓨터의 처리량이 상당히 많아져, 고속의 컴퓨터를 탑재하지 않을 수 없게 된다.

그래서, 본 발명이 목적으로 하는 것은, 프레스 성형의 진행시에 고정 금형에 대하여 가동 금형을 항상 원하는 위치에 유지하도록 각 구동원을 개별적으로, 말하자면 독립적으로 구동할 수 있는 프레스기를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은, 반복하여 동일 품종의 가공품을 프레스 성형하는 경우, 복수의 조작 단계마다 각 구동원에 대응하는 제어 데이터를 미리 제어 수단의 기억 장치에 저장하고 있어서, 실제 프레스 성형시에 각 구동원이 그 저장하고 있 는 제어 데이터에 따라서, 각 구동원이 서로 독립적인 형태로 비동기로 구동되어 원하는 성형을 행할 수 있는 프레스기를 제공하는 것이다.

그 결과로서, 반복하여 성형하는 경우의 성형 시간의 단축이 도모됨과 동시에, 제어 수단의 CPU의 처리 속도가 비교적 느린 것일지라도 각 구동원을 제어하는 처리를 가능하게 하여, 결과적으로 성형 시간을 단축할 수 있는 것이다.

본 발명의 프레스기는, 하부 지지대와,

하부 지지대로 지지된 복수의 지주에 의해서 유지되어 있는 상부 지지판과,

하부 지지대와 상부 지지판 사이에서 왕복 이동할 수 있고, 하부 지지대와의 사이에 성형 공간을 가지는 슬라이드판과,

복수의 구동원과,

각 구동원을 각각 구동 제어하는 제어 수단을 갖고,

각 구동원의 구동축이 상기 슬라이드판의 상면과 결합하여 상기 슬라이드판을 변위시키는 것이다. 이 제어 수단은, 성형 조작 동안의 복수의 조작 단계마다, 각 구동원마다 위치 변위를 부여하는 제어 데이터를 각 구동원에 대응하여 저장하는 기억 장치를 구비하고,

상기 각 구동원에 대응하여 상기 기억 장치에 저장하고 있는 제어 데이터를 공급하여, 각 구동원을 개별적으로 구동하는 수단을 구비하고 있다.

상기 복수의 구동원에 의한 가압력이, 슬라이드판 상에 균등하게 분포하도록 이들 구동원이 배치되는 것이 바람직하다. 또한, 단위 제어 데이터당 동일 크기의 가압력을 발생할 수 있는 구동원이 사용되는 것이 바람직하다. 각각의 구동원에 동일한 수의 구동 신호 펄스가 입력되었을 때에, 동일한 추진력이 나가는 즉, 동일한 사양(similar specification)의 구동원이 사용되는 것이 바람직하다.

또는, 이 프레스기는, 각 구동원에 대응하는 결합부가 슬라이드판 상에 설치되어 있어, 슬라이드판의 위치 변화에 따라서 변위를 측정하는 변위 측정 수단이 각 결합부의 근방에 배치되어 있음과 동시에, 구동원을 구동 제어하는 제어 수단을 가지고 있다. 제어 수단은, 성형 조작 동안의 복수의 조작 단계마다, 상기 변위 측정 수단을 사용하여 각 구동원마다 위치 변위를 측정하고, 그 단계에서의 상기 슬라이드판 전체의 원하는 변위 위치를 검지하고, 상기 슬라이드판 전체를 상기 원하는 변위 위치에 유지하기 위한 각 구동원에 대응하는 제어 데이터를 추출하여 또는 만들어내어 상기 기억 장치에 저장해 놓고, 상기 제어 데이터가 상기 각 구동원에 공급되어, 상기 각 구동원을 개별적으로 구동하는 수단을 구비하고 있는 것이 바람직하다. 슬라이드판의 수평을 유지하면서 슬라이드판을 구동시키는 것이 바람직한 경우에는, 슬라이드판 전체의 원하는 변위 위치로서 각 단계에서 슬라이드판이 수평이 되도록 각 구동원에 대응하는 제어 데이터가 추출 작성된다.

시험 형성 후에, 실제 성형을 반복하는 경우에는 그 제어 수단은 시험 성형 조작 동안의 복수의 조작 단계마다, 상기 슬라이드판 전체를 원하는 위치 관계에 유지되도록 하여 얻은 각 구동원에 대응하는 제어 데이터를, 실제의 성형 조작 동안의 상기 복수의 조작 단계에 대응시켜 상기 각 구동원에 공급하고, 상기 각 구동원을 개별적으로 구동하는 수단을 구비한 것으로 할 수 있다.

이 제어 수단은, 상기 시험 성형 조작 동안의 복수의 조작 단계마다, 상기 변위 측정 수단을 사용하여, 상기 슬라이드판 전체의 원하는 변위 위치를 검지하고, 상기 슬라이드판 전체를 상기 원하는 변위 위치에 유지하기 위한 각 구동원에 대응하는 상기 제어 데이터를 추출하는 수단을 갖는 것이 바람직하다.

우선 도 1, 도 2를 참조하여 본 발명에 사용할 수 있는 프레스기의 일례를 설명한다. 도 1은 프레스기의 정면도이고, 도 2는 그 프레스기의 평면도이다. 도 2에 있어서 상부 지지판을 일부 제외하고 도시하고 있다. 프레스기는 하부 지지대(10)가 바닥면(床面; floor) 상에 고정되어 있고, 하부 지지대에 세워진 지주(20)에 의해서 상부 지지판(30)이 유지되어 있다. 하부 지지대(10)와 상부 지지판(30) 사이에 지주(20)를 따라서 왕복 이동할 수 있는 슬라이드판(40)이 설치되어 있고, 슬라이드판과 하부 지지대와의 사이에 성형 공간이 있다. 상기 성형 공간에서는, 하부 지지대 상에 프레스용의 고정 금형(하형(下型; drag))(81), 슬라이드판의 하면에 고정 금형에 대응하는 가동 금형(상형(cope))(82)이 장착되어 있고, 이들 두 금형 사이에 예를 들어, 피성형판을 넣어 성형하게 되어 있다. 하부 지지대(10)에 대한 슬라이드판(40)의 위치를 측정하기 위해서 변위 측정 수단(50j)이 슬라이드판과 하부 지지대 사이에 설치되어 있다. 도면에서는 변위 측정 수단(50j)을 1개만 도시하고 있지만, 복수개 장착할 수 있다. 변위 측정 수단으로서는 자기 눈금(magnetic scale)이 부착된 자기 스케일(51j)과, 그 자기 스케일에 대하여 작은 간극을 가지고 대향하여 설치된 자기 헤드 등의 자기 센서(52j)를 갖는 것을 사용할 수 있다. 고정된 자기 스케일(51j)에 대하여, 자기 센서(52j)를 상대 이동시킴으로써, 그 절대 위치 및 변위 속도 등을 측정할 수 있다. 이러한 변위 측정 수단은 리니어 자기 인코더로서 당업자에게 잘 알려진 것이므로 더 이상의 설명은 생략한다. 변위 측정 수단으로서는, 빛 또는 음파에 의해서 위치를 측정하는 것을 사용할 수도 있다.

상부 지지판(30)에는 구동원(60a, 60b, 60c, 60d, 60e)으로서 서보 모터와 감속 기구를 조합한 것이 5개 장착되어 있다. 각 구동원으로부터 하방향으로 연장되어 있는 구동축(61a, 61b, 61c, 61d, 61e)은 기준 플레이트(70)에 개구(開口)된 관통 구멍(71a, 71b…, 71e)을 통하여 슬라이드판(40)의 상면에서 각 결합부(62a, 62b, …… 62e)와 결합하고 있다. 구동축의 지점에 예를 들어 볼 나사가 장착되어 있어, 회전을 상하 이동으로 변환하게 되어 있어, 서보 모터의 회전에 의해서 슬라이드판을 상하 이동한다. 각 구동원과 구동축과 결합부로 구동 기구를 구성하고 있다.

복수의 구동원(60a, 60b, 60c, 60d, 60e)에 의한 슬라이드판에의 가압력이, 슬라이드판 상에 균등하게 분포하도록 이들 구동원이 배치되어 있는 것이 바람직하다. 또한, 이들 구동원은 서로 동일 크기의 가압력을 발생하는, 즉 출력이 같은 것이 바람직하다.

각 결합부(62a, 62b, 62c, 62d)는 도 2의 평면도에서 알 수 있듯이 성형 공간의 성형 영역을 둘러싸고 있음과 동시에, 결합부(62e)가 성형 영역의 예를 들어 중앙에 설치되어 있다. 그리고 각 결합부(62a, 62b, 62c, 62d, 62e)의 근방에는 각 변위 측정 수단(50a, 50b, 50c, 50d, 50e)이 설치되어 있다. 변위 측정 수단(50a, 50b, 50c, 50d, 50e)은 프레스기의 우측에 부착되어 있는 변위 측정 수단(50j)과 같은 것을 사용할 수 있다. 변위 측정 수단(50a, 50b, 50c, 50d, 50e)의 자기 스케일(51a, 51b, ……, 51e)은 기준 플레이트(70)에 장착되어 있고, 변위 측정 수단의 자기 센서(52a, 52b, ……, 52e)는 각 결합부(62a, 62b, 62c, 62d, 62e)에 장착된 지주로 지지되어 있다. 여기서 기준 플레이트(70)는 슬라이드판(40)의 위치에 관계없이 동일 위치에 유지되어 있다. 그러므로, 슬라이드판(40)이 구동원(60a, 60b, 60c, 60d, 60e)의 작용에 의해서 구동되었을 때에, 변위 측정 수단(50a, 50b, 50c, 50d, 50e)에 의해서 각 결합부의 변위를 측정할 수 있다.

기준 플레이트(70)는 도 1에서는 상부 지지판(30) 아래에 간극을 두고 설치되고, 지주(20) 사이에 걸쳐 고정되어 있음과 동시에, 각 구동축(61a, 61b, ……, 61e)이 통하게 되어 있는 부분에는 충분히 여유가 있는 직경을 갖는 관통 구멍(71a, 71b… 71e)을 가지고 있어, 구동축 및 슬라이드판의 변형에 의해서 기준 플레이트는 영향을 받지 않게 되어 있다. 이는, 가공품의 형태에 따라서는, 상부 지지판(30)과 슬라이드판(40)이 성형의 진행과 함께, 도 1에 2점 파선으로 도시한 바와 같이 변형을 받기도 하지만, 기준 플레이트(70)가 양측의 지주(20)로 지탱되어 있을 뿐이기 때문에, 기준 플레이트는 슬라이드판 및 상부 지지판의 변형과는 독립적으로 기준위치를 유지하고 있다.

프레스기의 제어 계통도를 도 8에 도시하고 있다. 성형하기 전에, 미리 입력 수단(91)으로부터 제어 수단(92)에 예를 들어 성형하는 품명이나, 성형 압력, 성형 시간 등을 필요에 따라서 입력한다. 제어 수단(92)은 CPU를 가지고 있고, 제어 수단(92)으로부터 인터페이스(94)를 통해 구동 펄스 신호가 구동원(60a, 60b, 60c, 60d, 60e)에 보내여져, 각 구동원을 구동하여 성형한다. 변위 측정 수단(50a, 50b, 50c, 50d, 50e, 50j)으로부터 슬라이드판의 변위 신호가 제어 수단(92)에 보내여진다.

성형의 진행과 함께, 앞에서 설명한 도 18과 같이 슬라이드판에 작용하는 힘이 변화한다. 그 변화에 따라서 구동원(60a, 60b, 60c, 60d, 60e)에 대한 부하가 변화해 간다. 각 구동원에 대응하는 가동 금형의 각 부위와 고정 금형과의 위치 관계가 균일하지 않게 된다. 그 중의 어떤 것은 슬라이드판(40)을 빠르게 밀어 내리게 되고, 또한 어떤 것은 슬라이드판(40)을 밀어 내리는 하강이 지연되게 된다. 그 진행과 지연을 변위 측정 수단(50a, 50b, 50c, 50d, 50e, 50j)으로 측정하여, 그들을 제어 수단(92)으로 보내고, 변위 측정 수단(50a, 50b, 50c, 50d, 50e, 50j)의 변위가 원하는 값이 되도록, 즉 결합부의 부위에서의 슬라이드판이 예를 들어 수평이 되도록 구동원(60a, 60b, 60c, 60d, 60e)에의 구동 펄스 신호를 조정한다.

이와 같이, 어떤 가공품을 성형할 때에, 복수의 조작 단계마다, 각 구동원으로 공급한 구동 펄스 신호를 포함하는 제어 데이터를 제어 수단으로부터 기억 장치에 저장하도록 한다. 여기서 말하는 복수의 조작 단계로서, 프레스 성형을 개시하였을 때로부터의 경과 시간, 슬라이드판의 하강 거리 또는 프레스 성형을 개시하였을 때로부터의 성형 조작 순서 등으로 할 수 있다. 예를 들어 슬라이드판을 하강하여 가고, 가동 금형이 피성형판을 가압하기 시작하기까지의 시간, 또는 가압하기 시작하기까지의 이동 거리를 제 1 조작 단계로 하고, 그 후 성형이 시작되면, 제어 데이터의 변화가 크기 때문에, 미소한 경과 시간마다, 또는 하강 거리마다(미소 변위마다)를 성형의 각 조작 단계로 한다.

다음에 성형시의 제어를 설명한다. 이 때에, 각 구동원으로 구동 펄스 신호가 공급되어, 슬라이드판이 하강하여, 성형을 개시한다. 가동 금형(82)이 피형성판을 고정 금형(81)과의 사이에 끼워 금형의 가장 나와 있는 부분에 접촉하여 피성형판을 성형하기 시작하면, 그 반력이 슬라이드판에 가해진다. 각 구동원에 공급되어 있는 구동 펄스 신호는 같지만, 반력이 가해지기 시작하면, 구동원에의 부하의 걸림의 상태가 불균일하게 되기 때문에, 부하가 많이 걸려 있는 구동원은 보다 큰 저항을 받아 하강 변위 속도가 늦어진다. 반대로, 부하가 적은 부분에 있는 구동원에 대응하는 슬라이드판의 부위는 그 하강 변위 속도는 변하지 않지만, 상대적으로 변위가 증가하는 일도 있다. 이러한 변위를 슬라이드판의 각 부위의 근방에 있는 변위 측정 수단이 측정하여, 그 측정치를 제어 수단(92)에 되돌리고(return), 제어 수단(92)에서는 슬라이드판을 실질적으로 수평이 되도록 각 구동원에 공급하는 구동 펄스 신호를 조정한다. 이 조정한 구동 펄스 신호를 상기 조작 단계마다의 변위, 또는 시간과 함께 각 구동원에 대응하여 기억 장치(93)에 기억한다.

도 3에, 슬라이드판의 위치, 예를 들어 각 구동원 근처의 위치 변화를 종축으로 하고, 성형 시간을 횡축으로 한 설명도를 도시하고 있다. 상기 도면에서 성형개시 시간을 S로 하고, 성형 종료를 F로 하고 있다. S와 F를 연결하는 점선이 이상적인 성형선(成形線; 지령값)이고, 근사적으로 슬라이드판 전체가 하강하여 가 는 지령값에 대응하는 진행선으로 생각할 수 있다. 현재 이 위에 구동원(60b)의 근방의 변위 측정 수단(50b)에서의 측정치를 굵은 선으로 도시한다. 부하가 걸리기까지 슬라이드판은 수평으로 하강하여 가기 때문에 S에서 A까지는 직선으로 되어 있다. A지점으로부터는 큰 부하가 걸리기 시작하여, 구동원은 큰 저항을 받아 프레스기의 부하가 걸린 부근이 변형하고 또한 변위의 시간 지연이 생기어, 다른 부분보다도 고정 금형과의 거리가 상대적으로 커진다. 그 때문에, 임의의 경과 시간당 평균 진행선으로부터 △Zb만큼 진행이 지연된다. 상기 변위의 지연을 슬라이드판의 그 부위의 근방에 있는 변위 측정 수단(50b)이 측정하여, 그 측정치를 제어 수단(92)에 보내고, 제어 수단(92)에서는 슬라이드판을 원하는 변위로 하도록 구동원(60b)에 구동 펄스 신호를 다른 구동원으로 보내는 것보다도 많이 출력한다. 그것을 반복하여, 예를 들어 B 위치에서 다른 것과 같아지도록 한다.

도 3의 B 위치를 지나가면, 구동원(60b)의 지점에 가해지는 부하가 작아진다. 그래서, 임의의 경과 시간당 평균 진행선으로부터 △Zb만큼 진행이 빠르게 된다. 그래서 제어 수단(92)으로부터 슬라이드판을 원하는 변위로 하도록 구동원(60b)에 보내는 구동 펄스 신호를 그만큼 적게 한다. 이러한 조정을 반복하여, 성형 종료 F까지 한다. 다른 구동원에 관해서도 마찬가지의 제어를 행함으로써, 슬라이드판 전체를 원하는 변위 위치에 유지하면서 성형할 수 있다. 그 결과, 성형하는 동안 슬라이드판에 회전 모멘트가 생기지 않게 할 수 있다.

상기 구동 펄스 신호를 표로 한 것이 표 1이다. 표 1의 시간란에는 도 3의 성형 시간에 대응하여 도시되어 있고, 소정의 펄스는 그 각각의 성형 시간에 필요 로 하는 평균 펄스 수를 도시한다. 그래서 구동원(60b)은, 0 내지 tA까지의 시간에 n0개의 구동 펄스를 받아 A까지 진행한다. 다른 구동원에 관해서도 마찬가지이다. 구동원(60b)은 tA 에서 tB까지의 시간에 nA개의 구동 펄스 신호를 받지만, 소정의 시간마다 △Zb만큼 지연되기 때문에 △nAb의 구동 펄스 신호를 추가하여 받을 필요가 있다. 다음에 tB 에서 tC 동안까지의 구동원(60b)은 소정량의 펄스 nB보다도 △nBb만큼 적은 펄스수로 가능하다. 또한 tC에서 tF 동안까지에는 소정량 nC보다도 △nCb만큼 많이 필요로 하는 것을 나타내고 있다.

상기의 설명으로 분명하듯이, 이러한 첫회 또는 복수회의 시험 성형시에, 조작 단계마다 각 구동원에 대응하는 변위 측정 수단으로 각 구동원(또는 각 구동원이 결합하고 있는 근방의 슬라이드판의 부분)의 변위를 측정하여, 각 구동원으로 공급하는 구동 펄스 신호를 제어하여, 변위 측정 수단에서의 측정치가 원하는 변위 위치 관계에 유지되도록 하고 있다. 상기 시험의 가공품 성형시에, 조작 단계 각각에 대해서 각 구동원으로 공급한 구동 펄스 신호를 제어 데이터 테이블로서 기억 장치에 축적함으로써, 표 1에 나타내는 바와 같은 제어 데이터 테이블이 저장된 것으로 된다.

프레스기로 가공품을 성형할 때에는 통상 같은 종류의 가공품을 반복하여 성형한다. 그래서 같은 종류의 가공품을 실제 성형할 때에는, 가공품의 종류를 입력 수단(91) 등으로부터 특정함으로써 기억 장치에 저장되어 있는 제어 데이터 테이블의 내용을 호출한다. 제어 수단(92)이 인터페이스(94)를 통해 제어 데이터 테이블의 내용에 따라 각 구동원(60a…… 60e)을 구동하게 함으로써, 슬라이드판을 원하는 변위 위치에 유지하면서 가공품 성형을 실행할 수 있다.

반복하여 같은 종류의 가공품을 성형할 때에는, 시험의 가공품 성형으로 제어 데이터 테이블을 작성하였을 때보다도, 사이클 타임을 단축할 수 있다. 예를 들어, 시험의 가공품 성형의 사이클타임이 10초이던 것을, 점차로 짧게 하여 가고, 수회의 시험을 행한 후에 실제 성형을 행할 때에는 대단히 짧은 사이클타임, 예를 들어 1초로 할 수도 있다. 사이클타임을 단축하기 위해서는, 구동 펄스의 시간 간격을 짧게하거나, 어떤 조작 단계와 그것에 계속되는 조작 단계와의 간격을 없애거나, 또는 제어 데이터에 의한 직접 제어로 하는 등으로 행할 수 있다.

시험의 가공품 성형에 의해서 제어 데이터 테이블을 작성할 때에는, 가능한 한 서서히 구동원을 구동하여 슬라이드판, 가동 금형을 서서히 움직이는 것이 바람직하다. 성형시의 충격에 의해서 진동이 생기거나, 또는 성형시의 하중으로 인해 프레스기에 변형이 생김으로써 진동이 있으므로, 그 진동이 허용 범위 내로 감소하기까지의 시간을 두고, 구동시키는 것이 바람직하다. 느리게 함으로써 변위 측정 수단에 의한 변위 측정의 정확함을 유지, 향상시킬 수 있다. 또한, 제어 수단에 있는 CPU로서 비교적 처리 속도가 느린 것을 사용하여도, 제어 데이터를 작성할 수 있게 된다.

제어 데이터 테이블에 따라서 실제의 가공품 성형을 할 때에는, 사이클타임을 짧게 하는 것이 바람직하기 때문에, 시험 성형시에 순차 구동 펄스의 시간 간격을 짧게 하고, 사이클타임을 짧게 한다. 순차적으로 짧은 간격의 구동 펄스를 사용하여 시험 성형할 때에, 각 변위 측정 수단에 의해서 슬라이드판이 원하는 위치 관계에 유지되어 있는 것을 확인한다. 필요에 따라서, 구동 펄스의 수를 수정하여 표 1의 제어 데이터 테이블을 다시 만든다.

상기 시험 성형을 여러번 행함으로써, 사이클타임을 짧게 한 제어 데이터 테이블이 만들어진다. 그래서 실제 성형을 수정한 제어 데이터 테이블에 따라서 행함으로써, 가동 금형과 고정 금형을 원하는 위치 관계에 유지하면서 단시간에 성형할 수 있게 된다. 상기 실제 성형은 제어 데이터에 의해서 각 구동원을 이용하기 때문에, 하나하나 모든 변위 측정 수단에서 측정을 행할 필요가 없다. 변위 측정 수단의 설치되어 있는 위치에 따라서는, 실작업시에 가공품 핸들링 조작과 간섭하는 일이 있으므로, 간섭할 우려가 있는 변위 측정 수단을 제거하여 프레스 작업을 행할 수도 있다.

또한, 프레스기의 치수는, 주위 온도 및 프레스기의 발열에 의한 승온(乘溫)에도 관계할 수 있으므로, 반복하여 성형할 때에는, 매일 적어도 한번, 또는 수백개의 성형마다 시험 성형을 행하고 그 때에는 변위 측정 수단을 사용하여 슬라이드판의 위치를 측정하면서 제어 데이터 테이블의 내용을 확인 또는, 수정할 수도 있다.

또한, 도 1, 도 2에 도시하는 프레스기에서는 변위 측정 수단(50a…… 50e)이 각각의 구동원(60a… 60e)의 근방에 설치되어 있어, 기준 플레이트(70)에 대한 변위를 측정하게 되어 있다. 변위 측정 수단(50j)만이, 하부 지지대(10)에 대한 슬라이드판(40)의 변위를 측정하게 되어 있다. 성형시에 지주(20)의 신장이 작거나 거의 없는 경우는, 지주(20)에 장착한 기준 플레이트(70)에 대한 변위 위치를 측정하는 것으로 충분하다.

그러나, 보다 정확하게 변위를 측정할 필요가 있는 경우나 지주(20)의 신장에 의한 오차를 피하기 위해서는 도 4에 도시하는 바와 같이, 각 변위 측정 수단(50a', …50e', 50j')을 프레스기의 외부에 설치해 두고, 광학적으로 위치를 측정하는 것이 보다 바람직하다.

이상의 설명으로 가동 금형을 고정 금형에 대하여 수평으로 유지하는 것을 중심으로 설명하였지만, 가공품의 종류, 프레스의 종류에 따라서는 경사지게 유지해 놓을 필요가 있는 경우도 있다. 그래서 「원하는 변위 위치」로 하고 있다.

이상에서, 시험의 프레스 성형시에 성형 진행의 복수의 조작 단계마다 고정 금형에 대하여 슬라이드판 즉 가동 금형을 원하는 위치 관계에 유지하도록 각 구동원의 구동량, 예를 들어 제어 펄스 신호 수를 추출하여, 그것을 기억 장치에 저장하여, 제어 데이터 테이블로서 축적해 두고, 실제 성형에 있어서는 그 제어 데이터 테이블에 따라서 각 구동원을 구동시키는 것을 설명하였다. 상기 본 발명의 컨셉(concept)을 다음과 같이 변경하는 것이 가능하다. 예를 들어, 유사한 형태의 프레스기가 여러 대 있고, 이들 프레스기로 같은 형태의 제품을 같은 형태의 금형 을 사용하여 성형하는 경우에는, 그 중의 1대의 프레스기로 시작 성형을 행하여 제어 데이터 테이블을 작성하여 놓는다. 그리고, 그 제어 데이터 테이블을 이들 프레스기 중 다른 프레스기에서 이용하여, 실제 성형할 수 있다. 또다른 케이스로서는, 제어 데이터 테이블을 예를 들어 데이터 처리 시스템 등에 의한 가상적인 프레스 성형에 의해서 얻고 있고, 그 제어 데이터 테이블을 실제의 프레스기에 이용하여 성형을 행할 수도 있다.

본 발명의 다른 실시예로서, 천공 부분(80a'; punched part)과 절곡 성형부분(80b'; bent part)을 가지는 성형 금형을 도 5, 도 6에 단면도로 도시한다. 성형 금형의 가동 금형(82')은 슬라이드판(40') 하면에 장착되어 있고, 슬라이드판의 상면에는 구동원((60a', 60b')과 각각 변위 측정 수단(50a", 50b")이 장착되어 있다. 또한 슬라이드판(40')의 전체 위치를 측정하기 위한 변위 측정 수단(도시하지 않음)이, 도 1 및 2에 도시한 바와 같이 설치되어 있는 것으로 한다. 가동 금형(82')의 천공 부분(80a')에 설치되어 있는 펀치(80a")가, 절곡 성형 부분(80b')보다도 아래방향으로 돌출하고 있어, 피성형판(83)에 천공 가공을 먼저 실시한 후에 절곡 가공을 행하게 되어 있다.

도 5에 도시하는 상태까지 천공이 진행하고, 또한 펀치(80a")가 하강하여 도 6에 있는 바와 같이 펀칭부재(84)가 분리되어진다. 펀칭부재(84)가 분리되어질 때까지는, 가동 금형(82')은 비교적 느리게 진행하고, 분리되어질 때에는, 그때까지 걸려 있던 하중을 개방한 뒤에, 가동 금형(82')이 다시 전진하여 분리되어지면 절곡 성형을 행한다.

이와 같이 천공이 행하여지게 되는 경우에는, 분리됨이 행하여진 순간에, 슬라이드판을 가압하고 있던 에너지가 일거에 개방되어지게 되고, 슬라이드판은 일거에 크게 하강하게 된다. 도 5의 경우까지에는, 물론, 상기 분리와 프레스 성형이 평행하게 진행하여 간다.

이러한 에너지의 개방이 행하여지는 순간을 포함해서, 도 3에 관련하여 설명한 바와 같이, 시험의 가공품 성형의 전기간에 걸쳐, 슬라이드판의 바람직한 이동(즉, 각 구동원에 대한 바람직한 제어 데이터)을, 상기 표 1에 관련하여 설명한 바와 같이 수집하여 놓고, 실제의 가공품 성형시에 이용하고자 하면, 상기 분리하기의 전후에서의 슬라이드판의 움직임을 정확하게 제어하는 것이 상당히 곤란하다.

그러므로, 본 발명에 있어서는, 상기의 분리가 행하여지기 직전에서 가압 에너지를 일단 개방하도록, 슬라이드판을 상방으로 약간 되돌리도록 하여, 이때까지의 바람직한 제어 데이터를 수집하고, 계속해서, 상기의 분리를 행한 직후로부터의 슬라이드판의 바람직한 움직임에 대응하는 제어 데이터를 수집하도록 한다. 그리고, 본 발명에 있어서는, 실제의 가공품 성형시에, 2단계로 나눈 제어 데이터를 사용하여, 가공품 성형을 행하도록 한다.

상기 실시예의 프레스기에 있어서의 슬라이드판(40')의 변위와 성형 시간과의 관계를 도 7에 예시하고 있다. 성형 조작을 S'로부터 C'까지의 천공 가공(일부성형 가공을 포함함)과, C'로부터 F'까지의 절곡 성형 가공으로 나눌 수 있다. 천공 가공 성형을, 가동 금형(82')이 S'로부터 하강하여 천공 펀치(80a")가 피성형판을 가압하기까지의 조작 단계(S' A' 사이), 천공 펀치(80a")가 피성형판(83)을 천 공하고 천공된 부재(84)를 분리하기 직전까지의 조작 단계( A' B' 사이), 다음에, 분리하기 직전에서 밀어 내릴 때에 축적하고 있는 에너지를 개방하기 위해서 조금 되돌아가는 조작 단계( B' C' 사이)로 또한 나눌 수 있다.

S' A' 사이, A' B' 사이, B' C' 사이 각각에서의 가동 금형(82'), 즉 슬라이드판(40')의 이동 속도를 도 7에 도시한 바와 같이 바꿔 놓는 것이 바람직하다. S' A' 사이는, 가동 금형(82')의 전체가 피성형판(83)과도 고정 금형(81')과도 접촉하지 않은 경우를 도시하고 있고, 그 사이는 슬라이드판에 거의 반력이 작용하지 않기 때문에, 제어 수단은 슬라이드판(40')을 빠르게 하강시킨다. 그 동안은 제어를 하지 않아도 같은 수의 구동 펄스를 모든 구동원에 공급함으로써 슬라이드판 전체를 원하는 변위 위치에 유지할 수 있다. A'B' 사이에서는, 슬라이드판(40')을 서서히 하강시키지만, 천공 펀치(80a")의 부분에서 큰 반력이 작용하기 때문에, 슬라이드판 전체를 원하는 변위 위치에 유지하도록, 위의 실시예에서 기술한 것과 같이, 그 부분에 있는 변위 측정 수단(50a")에서의 변위의 지연을 회복할 수 있도록 천공 펀치(80a")의 상부에 있는 구동원(60a')에 많은 구동 펄스 신호를 공급한다. B'점까지 달하였을 때에, 슬라이드판(40')에 가해져 있는 힘을 개방하기 위해서 조금 변위를 되돌리도록 한다. B'점의 위치는, 브레이크 스루(break through:비약적인 진보)가 시작하기 직전으로 하는 것이 바람직하고, 판두께의 10 내지 50% 정도로 하는 것이 바람직하다.

그 후 슬라이드판(40')을 다시 하강시켜 판을 분리한다. 상기 분리에 이어서 절곡 가공을 D' E' 사이에서 종료시킨다. E' F' 사이에서는 압력을 유지시킬 수도 있다. 그 후 슬라이드판이 복귀된다. C'로부터 E'까지가 실질적으로 절곡 가공이지만, 그 동안 슬라이드판 전체를 원하는 변위 위치에 유지하도록, 각각의 구동원에 대응하는 제어 데이터를 추출하여, 즉 슬라이드판 전체가 원하는 변위 관계가 되도록 제어 수단은 각 구동원에 구동 펄스 신호를 공급한다.

상기 실시예에 있어서는, 천공 가공으로 펀칭부재를 분리하기 직전까지 슬라이드판, 즉 천공 펀치가 진행하였을 때에, 지금까지 축적되어 있던 에너지를 개방한 뒤에, 절곡 성형 가공을 행하고 있다. 이와 같이 축적된 에너지를 개방하고 있기때문에, 절곡 가공시에는, 축적 에너지는 상당히 작게 되고, 금형 변형도 작게 고정밀도의 가공을 할 수 있다. 또한 가공시의 소음, 진동도 작게 할 수 있다.

S'로부터 F'까지의 성형 사이클을 행함으로써, 이 경우도 표 1에 준한 제어 데이터 테이블이 기억 장치 내에 저장된다. 제어 데이터는 S'로부터 C'까지의 천공 성형 가공과, C'로부터 F'까지의 절곡 성형 가공의 2단계 또는 그 이상의 어러 단계로 하는 것이 바람직하다. 같은 종류의 가공품을 반복하여 성형할 때에는, 그 제어 데이터 테이블에 따라서 성형을 행할 수 있다. 또한, 성형 사이클을 짧게 하는 데에, 앞에서의 실시예에 준하여, 사이클타임을 짧게 한 시험 성형을 수회 행하여, 제어 데이터 테이블을 수정하면 바람직하다.

본 발명에서는, 상기 실시예에 있는 바와 같이, 프레스기의 제어 단계를 나누어, 천공, 성형에 따라서 변위와 시간의 관계를 변경하는 것도 가능하다.

본 발명의 프레스기로 지주(20)로서 사용하는 것이 바람직하지만 구조를 도 9에 단면도로 도시하고 있다. 지주의 외주는 강철제의 슬리브(21)로 되어 있어, 그 중앙에 강철제의 타이트바(22; tight bar)가 상하의 가압판(23, 23')을 통해 너트(24, 24')의 체결에 의해서 장착되어 있다. 그로 인해 슬리브(21)에는 압축, 타이트바(22)에는 인장력이 가해지게 되어 있다. 타이트바(22)와 슬리브(21) 사이는 냉각 오일을 통과시키도록 되어 있어 , 슬라이드판이 상하로 움직였을 때에 그 베어링부에 생기는 발열을 억제하게 되어 있다.

지주(20)를 이러한 구조로 함으로써, 강성을 증가시킬 수 있기 때문에 보다 가늘게 할 수 있음과 동시에, 온도 상승을 작게 할 수 있기 때문에, 고정밀도의 운동을 확보할 수 있다.

또한, 본 발명의 프레스기에서 지주(20)와 슬라이드판(40) 간의 적합한 베어링부가 도 10a, 도 10b, 도 10c에 도시되어 있다. 도 10a는 베어링부 전체의 단면도이고, 도 10b는 조정 슬리브의 평면도, 도 10c는 지주에 조정 슬리브를 장착한 상태의 측면도이다. 슬라이드판(40)의 관통 구멍(41)은 지주(20)와의 사이에 있는 간극을 가지는 직경으로 되어 있어, 관통 구멍(41)의 상하에 테이퍼 단면을 갖는 조정 슬리브(42)가 조정 볼트(43)로 장착되어 있다. 조정 슬리브(42)는 그 테이퍼 부분에 수직 절단 홈(44)이 개방되어 있어, 조정 볼트(43)의 체결 상태를 조정함으로써, 체결 상태를 바꿀 수 있다. 상기 구조로 함으로써, 슬라이드판을 고속운전할 때에는 간극을 크게 하고, 정밀 프레스를 할 때에는 간극을 작게 할 수 있다.

또한 구동원(60a 내지 60e)에 적합한 감속 기구를 도 11에 도시한다. 서보 모터(65)의 회전축에는 예를 들어 헬리컬 페이스 기어(66)가 사용되어 있고, 그 좌우에 헬리컬 피니언 기어(67)가 사용되어 감속 기어로 되어 있다. 좌우에 있는 중간 감속 기어로부터, 그들의 중앙에 끼워진 구동축(61a 내지 61e)의 기어에 회전이 감속되어 전달된다. 중간 감속 기어의 하부 기어 및 구동축의 기어도 헬리컬 기어로 되어 있다. 이와 같이 2개의 중간 감속 기어를 사용하고 있으므로, 편심 하중이 없어지므로 나사축이 구부러질 염려가 없다. 또한 헬리컬 기어를 사용하고 있으므로 백래시(back lash)를 없앨 수 있다. 구동축(61a 내지 61e)의 베어링(스러스트 베어링)의 상부에는 백래시 보정용 칼라(68; collar)가 설치되어 있어 축으로부터의 스러스트 하중을 받게 하는 것이 바람직하다.

본 발명의 또다른 실시예를 도 12 내지 도 14를 참조하면서 설명한다. 도 12는 프레스기의 정면도이고 도 13의 12-12 화살표에서의 단면도 겸하여 도시하고 있다. 그 평면도를 도시하는 것이 도 13이고, 도 12의 14-14 단면을 도시하는 것이 도 14이다. 도 12 내지 도 14에서, 하부 지지대(10), 지주(20), 상부 지지판(30), 기준 플레이트(70), 고정 금형(81), 가동 금형(82)은 도 1, 도 2에 도시한 것과 동일하다. 하부 지지대(10)와 상부 지지판(30) 사이에 왕복 이동할 수 있는 복수의 가압 플레이트 유닛(45a 내지 45i)이 설치되어 있고, 가압 플레이트 유닛과 하부 지지대와의 사이가 성형 공간(85)으로 되어 있다. 가압 플레이트 유닛의 하측에 고정 금형에 대응하는 가동 금형(상형)(82)이 장착되어 있다.

상부 지지판에 복수(여기서는 9개)의 가압 유닛이 장착되어 있다. 각 가압 유닛은 서보 모터 등으로 이루어지는 구동원(60a 내지 60i)을 그 상부에 갖고 있고, 각 구동원의 구동축에 의해 가압 플레이트 유닛(45a 내지 45i)을 상하 이동시키게 되어 있다. 결합부(62a)는 예를 들어 볼 조인트로 되어 있다. 각 가압 플레 이트 유닛(45a 내지 45i)에는, 그 변위를 측정하기 위한 변위 측정 수단(50a 내지 50i) 및 가압 플레이트 유닛(45a 내지 45i)의 개개의 기울어짐을 방지하기 위해서 가이드 기구(25a 내지 25i)가 설치되어 있다. 상기 도면에서는 각 가압 플레이트 유닛(45a 내지 45i)의 네 개의 모퉁이에 각각 가이드 핀(26a 내지 26i)이 설치되어 있고, 각 가압 플레이트 유닛에는 4개의 가이드 핀을 가지고 있다. 가이드 핀의 기울어짐을 방지하기 위한 가이드(27)가 상부 지지판(30)의 개구에 설치되어 있고, 가압 플레이트 유닛이 상하 이동하면, 가이드 핀은 가이드를 따라서 슬라이딩하여, 가압 플레이트 유닛이 기울어지지 않도록 지지되어 있다. 가이드 핀(26a 내지 26i)과 가이드(27)에 의해서 가이드 기구(25a 내지 25i)가 구성되어 있다. 변위 측정 수단(50a 내지 50i)은 도 1의 프레스기에 사용된 것과 같다.

도 12에 있어서, 변위 측정 수단의 각각의 자기 스케일(51a 내지 51i)은, 프레스기의 지주(20) 사이에 걸쳐 있는 기준 플레이트(70)에 장착되어 있다. 상기 실시예에 있어서도 성형시에 변형을 받지 않는 기준 플레이트(70)에 자기 스케일을 장착하고 있기 때문에 큰 하중이 걸리더라도 그것과는 관계 없이 변위 측정이 가능하다.

9개의 가압 유닛 각각의 하부에 설치된 가압 플레이트 유닛(45a 내지 45i)에 의해서 가압 플레이트를 구성하고 있다. 각 가압 플레이트 유닛은 다른 가압 플레이트 유닛로부터 독립적으로 상하 이동할 수 있다. 가압 플레이트 유닛의 하부에는 연결 플레이트(47)가 있고, 각 가압 플레이트 유닛은 연결 플레이트(47)의 상면에 장착되어 있고, 가압 플레이트 유닛의 개개의 이동을 전체로서의 상하 운동이 되도록 되어 있다. 연결 플레이트와 하부 지지대 사이에 다이 세트(die set)가 장착되어 있고, 다이 세트 사이에 금형이 장착되어 있다.

여기서 가압 플레이트 유닛의 움직임을 설명한다. 각 가압 플레이트 유닛(45a 내지 45i)은 도 14와 같이 종횡에 각각 3개씩의 합계 9개가 평면형상으로 나열되어 있는 것으로 한다. 그 중앙에 x 축과 y 축을 상정하여 성형을 개시하였을 때에, 도 18을 참조하면서 이미 설명한 바와 같은 불균등한 반력이 연결 플레이트(47)를 통해 가압 플레이트 유닛에 걸리는 것으로 한다. 성형이 개시되었을 때에는 도 18a와 같이 제 4 상한의 힘이 상향에 가해지기 때문에, 가압 플레이트 유닛(45c)이 주로 힘을 받는다. 다른 가압플레이트 유닛(45a, 45b, 45d 내지 45i)은 힘을 받지 않기 때문에, 가압 플레이트 유닛(45c)보다도 앞서 진행하고자 한다. 가압 플레이트 유닛의 이러한 불균등한 움직임은, 변위 측정 수단 및 각 구동원에 의해서 검출되어, 이후에 설명하는 바와 같이 각 구동원에의 구동 신호를 조정하여 모든 가압 플레이트 유닛의 변위를 같게 되도록 한다.

성형이 진행하여 도 18b와 같은 반력이 가해지게 되었을 때에는, 가압 플레이트 유닛(45a, 45g)도 지연된다. 그래서, 구동 신호를 조정하여 모든 가압 플레이트 유닛의 변위를 같게 한다.

또한 성형이 진행하여 도 18c와 같은 반력이 가해졌을 때에는, 가압 플레이트 유닛(45f, 45h)도 지연된다. 그래서 각 구동원에 공급하는 구동 신호의 펄스수를 조정하여 모든 가압 플레이트 유닛의 변위를 같게 한다.

상기 실시예에 있어서도, 도 8에 도시하는 바와 같은 제어 수단이 프레스기 에 장착되어 있다. 상기 실시예에서는, 9개의 구동원(60a 내지 60i)과 9개의 변위 측정 수단(50a 내지 50i)이 설치되어 있기 때문에, 도 8도 그와 같이 판독하는 것으로 한다. 성형할 때에, 제어 수단(92)은 인터페이스(94)를 통해 구동원(60a 내지 60i)을 구동하여 성형한다. 성형의 진행과 함께, 변위 측정 수단(50a 내지 50i)으로부터 각 가압 플레이트 유닛의 변위 측정치가 제어 수단(92)에 보내여진다. 성형 동안, 이전에 설명한 바와 같이 가압면에 작용하는 힘이 변화하므로, 그 변화에 따라서 구동원(60a 내지 60i)의 저항이 변한다. 그 중의 어떤 것은 빠르게 되고, 또한 어떤 것은 늦어지게 된다. 그 진행과 지연을 변위 측정 수단(50a 내지 50i)에서 측정하여, 그들을 제어 수단(92)으로 보내어, 변위 측정 수단(50a 내지 50i)의 변위가 같게 되도록 구동원(60a 내지 60i)으로 공급하는 구동 신호 펄스의 수를 변화시킨다.

이와 같이 가압 플레이트를 프레스기의 지주로 지지하지 않아도, 가압면을 수평으로 유지하면서 성형할 수 있으므로, 큰 회전 모멘트가 생기지 않고, 균일의 성형을 할 수 있다. 각 가압 플레이트 유닛의 작은 영역 내에서의 압력분포의 불균등이 생기는 일이 있지만, 가압 플레이트 유닛의 면적을 작게 하면, 불균등한 압력 분포에 의한 회전 모멘트도 작게 되기 때문에, 각 가압 플레이트 유닛에 설치되어 있는 가이드 핀과 가이드에 의한 가이드 기구에 의해서 충분히 회전 모멘트에 견딜 수 있다.

상기 실시예의 프레스기를 사용하여, 작은 가공품을 성형하는 경우, 예를 들어 중앙에 있는 1개의 가압 유닛만을 작용시켜, 주위의 가압 유닛을 정지시키어 가 동시킬 수 있다. 또한, 좌측에 있는 3개의 가압 유닛으로 예비 성형을 행하고, 중앙의 3개의 가압 유닛으로 2차 성형을 행하며, 우측의 3개의 가압 유닛으로 마무리하여 성형할 수도 있다.

도 15와 도 16은 도 1과 도 2에 도시한 프레스기 구성의 변형예를 도시한다. 도 15는 프레스기의 정면도이고, 도 16a는 도 15에 도시하는 화살표 16A-16A에 의한 프레스기의 평면도를 도시하고, 도 16b는 도 16a의 화살표 16b-16b에서의 기준 플레이트의 측면도를 도시한다. 도 1과 도 2에 도시하는 프레스기에 있어서는, 기준 플레이트(70)가 상부 지지판(30) 아래에 간극을 두고 설치되고, 지주(20) 사이에 걸쳐 고정되어 있음과 동시에, 각 구동축(61a, 61b, …, 61e)이 통하게 되어 있는 부분에는 충분히 여유가 있는 직경을 한 관통 구멍(71a, 71b, …, 71e)을 갖고 있어, 구동축 및 슬라이드판의 변형에 의해서 기준 플레이트에 영향을 주지 않도록 되어 있다. 그러나, 보다 바람직하게는, 기준 플레이트(70)가 상부 지지판(30)의 약간의 변형 등에 의해서도 전혀 영향을 받지 않도록 하는 것이 요망된다.

이 점을 해결하기 위해, 도 15과 도 16에서는, 기준 플레이트(70')를 하부 지지대(10)에 의해서 지지 고정하도록 하고 있다. 또한, 도 15에 있어서는, 변위 측정 수단(50a', 50e', 50b', 50j') 등의 세부를 생략하여 도시하고 있고, 예를 들어 도 16b에 도시하는 바와 같은 예를 들어 광빔(light beam)을 사용한 측정 수단을 사용한다.

기준 플레이트(70')는, 도 16에 도시하는 바와 같은, 구동축(61a, 61b, 61c, 61d, 61e)이나 지주(20)에 방해되지 않도록 한 형태의 예를 들어 H자형의 티타늄제 의 프레임로 구성된다. 그리고, 상기 프레임 상에, 상술한 변위 측정 수단(50a', 50b', 50c', 50d', 50e')이 장착된다. 또한 기준 플레이트(70')는, 도 15과 도 16에 도시하는 바와 같이 검출용 지주(100)에서 하부 지지대(10)에 지지 고정되고, 기준 플레이트(70')와 검출용 지주(100)와의 사이에는 도 16b에 도시하는 바와 같이, 방진 플레이트(101; vibration isolating plate)를 구비하는 것이 바람직하다. 또한, 검출용 지주(100)에는 열 영향이 적은 인바(invar) 등의 재질을 사용하는 것이 바람직하다. 이상의 구성에 의해서, 기준 플레이트(70')는, 하부 지지대(10)에 지지 고정되어 있고, 상부 지지판(30)의 변형으로부터 완전히 독립적인 것으로 된다.

본 발명에서는 먼저 도 3을 참조하여 설명한 바와 같이, 예를 들어 도 3에 도시하는 tA, tB, tC, tF 등의 이산적인 각 점마다, 예를 들어 구동원(60b)의 구동에 의한 구동 위치가 정확하게 각각 위치 A, B, C, F가 되도록, 말하자면 티칭(teaching)해 놓고, 본래의 성형 조작 동안에, 상기 티칭에 의해서 얻은 데이터에 의거하여, 구동원(60b)을 구동하도록 하고 있다.

또한, 이 때에, 말할 필요도 없이, 전 구동원(60a, 60b, 60c, 60d, 60e)에 관해서, 상기 tA, tB, tC, tF 등의 각 점마다 정확하게 각각 위치 A, B, C, F가 되도록 티칭되어, 그 결과에 의거하여 본래의 성형 조작이 행하여진다.

상술의 제어로 기본적으로는 충분하지만, 보다 엄밀한 제어를 행하도록 하려면, 실제로는, 도 17에 도시하는 바와 같은 문제가 생김을 알았다.

도 17은 구동원에 의해서 성형 조작을 행하여 가는 동안에, 구동원에 인가되 는 부하가 변화하는 상황에 관해서 횡축을 시간으로 잡고 도시하고 있다. 도 17a는 부하 P의 변화를 도시하고, 도 17b는 구동원에 대한 제어의 지연에 의해서 생기는 하강 속도의 변동을 도시하고, 도 17c는 도 17b에 도시한 속도의 변동을 보정하는 속도 보정 필요량을 도시하고, 도 17d는 도 17b에 도시한 속도의 변동에 대응하여 생기는 위치의 변동을 보정하는 위치 보정 필요량을 도시하고 있다. 현실적으로는, 도 17c에 도시한 속도 보정 필요량 또는 도 17d에 도시한 위치 보정 필요량 중 어느 한 쪽을 보정하도록 하면 충분하다.

상술한 점을 바꿔 말하면, 도 17에 도시하는 타이밍 t1의 전후로부터 소정의 기간만 구동원(60b)에 대한 구동량을 도 3에 관련하여 설명한 본래의 양보다도 크게 하고, 타이밍 t2의 전후로부터 소정 기간만큼 구동원(60b)에 대한 구동량을 마찬가지로 크게 하고, 타이밍 t3의 전후로부터 소정 기간만큼 마찬가지로 적게 하는 것이 요망된다.

또한, 도 17에 도시한 부하 P의 변화가 생기는 타이밍 t1, t2,…은 일반적으로는 도 3에 도시한 타이밍 tA, tB, tC, tF과는 합치하지 않는다. 그로 인해, 상술의 속도나 위치의 원하지 않는 변동을 없애는 것은, 타이밍 tA와 tB와의 간격, 타이밍 tB와 tC와의 간격, 타이밍 tC과 tF와의 간격을 작게 선택하여 세밀한 제어를 행하는 것만으로는 해결되지 않는다.

이상의 점을 고려하여, 상술한 시험 조작 동안에 도 17a에 도시하는 바와 같이 부하 P가 변화하는 타이밍 t1, t2, t3,…을 검지하여 놓고, 상기 타이밍 t1의 조금 이전의 시점 또는 타이밍 t1의 시점에서, 소정 기간만큼, 예를 들어 구동원(60b)에 대하여, 도 3에 관련하여 설명한 본래의 구동량보다도 큰 구동량(예를 들어 구동 펄스수를 크게 하여), 또는 원래의 구동량보다도 작은 구동량(예를 들어 구동 펄스수를 작게 하여)을 인가하도록 한다. 또한, 구동량을 크게 또는 작게 하는 수법으로서는, 구동 펄스의 펄스 간격을 변화시키도록 하거나, 또한 도시하지 않은 수단에 의해 공급하는 펄스의 수를 증가시키거나 감소시키기거나 하여도 된다.

이와 같이 함으로써, 도 17에 관련하여 설명한 제어의 지연에 의한 오차는 해소된다.

이상 상세히 설명한 바와 같이, 본 발명의 프레스기에서는 프레스 성형의 진행시에 슬라이드판 또는 고정 금형에 대하여 가동 금형을 항상 원하는 위치 관계에 유지할 수 있으며, 또한 성형 진행 시에 회전 모멘트가 생기지 않도록 할 수 있다. 또한, 반복하여 성형하는 경우의 성형 시간의 단축을 꾀할 수 있다.

Claims

하부 지지대와,

하부 지지대에 지지된 복수의 지주에 의해서 유지되어 있는 상부 지지판과,

하부 지지대와 상부 지지판과의 사이에서 왕복 이동할 수 있어, 하부 지지대와의 사이에 성형 공간을 가지는 슬라이드판과,

복수의 구동원과,

각 구동원을 구동 제어하는 제어 수단을 포함하고,

각 구동원의 구동축이 상기 슬라이드판의 상면과 결합되어 상기 슬라이드판을 변위시키는 프레스기에 있어서,

상기 제어 수단은,

성형 조작 동안의 복수의 조작 단계마다, 각 구동원마다 위치 변위를 부여하는 제어 데이터를 각 구동원에 대응하여 저장하는 기억 장치, 및

상기 각 구동원에 대응하여 상기 기억 장치에 저장되어 있는 제어 데이터를 공급하여, 각 구동원을 개별적으로 구동하는 수단을 포함하는 프레스기.
제 1 항에 있어서,

복수의 상기 구동원에 대한 각각의 상기 제어 데이터는, 각각의 구동원에 대한 부하의 변화에 대응하는 보정량을 포함한 제어 데이터인 프레스기.
제 1 항에 있어서,

상기 복수의 구동원에 의한 가압력이 슬라이드판 상에 분포하도록, 상기 복수의 구동원이 배치되어 있는 프레스기.
제 3 항에 있어서,

상기 복수의 구동원은 서로 단위 제어 데이터당 동일한 가압력을 일으키는 프레스기.
제 1 항에 있어서,

상기 슬라이드판의 상면에 결합되어 있는 결합부가 각 구동원에 대응하여 슬라이드판 상에 설치되어 있고, 각 구동원의 구동축이 각 결합부를 가압하여 상기 슬라이드판을 변위시킴과 함께,

슬라이드판의 위치 변화에 따라서 변위를 측정하는 변위 측정 수단이 각 결합부의 근방에 배치되고,

상기 제어 수단은, 성형 조작 동안의 복수의 조작 단계마다, 상기 변위 측정 수단을 사용하여 각 구동원마다의 위치 변위를 측정하고, 상기 각 단계에서의 상기 슬라이드판 전체의 원하는 변위 위치를 검지하고, 상기 슬라이드판 전체를 상기 원하는 변위 위치에 유지하기 위한 각 구동원에 대응하는 제어 데이터를 추출하여 상기 기억 장치에 저장해 놓고, 상기 제어 데이터를 상기 각 구동원에 공급하며, 상기 각 구동원을 개별적으로 구동하는 수단을 포함하는 프레스기.
제 5 항에 있어서,

복수의 상기 구동원에 대한 각각의 상기 제어 데이터는, 각각의 구동원에 대한 부하의 변화에 대응하는 보정량을 포함한 제어 데이터인 프레스기.
제 5 항에 있어서,

상기 복수의 구동원에 의한 가압력이 슬라이드판 상에 분포하도록, 상기 복수의 구동원이 배치되어 있는 프레스기.
제 7 항에 있어서,

상기 복수의 구동원은 서로 단위 제어 데이터당 동일한 가압력을 발생하는 프레스기.
제 5 항에 있어서,

상기 제어 수단은,

성형 조작 동안의 복수의 조작 단계마다, 상기 변위 측정 수단을 사용하여 각 구동원마다 위치 변위를 측정하고, 원하는 변위 위치에 상기 슬라이드판 전체를 수평으로 유지하기 위해 각 구동원에 대응하는 제어 데이터를 추출하여 상기 기억 장치에 저장해 놓고, 상기 제어 데이터를 상기 각 구동원에 공급하며, 상기 각 구동원을 개별적으로 구동하는 수단을 포함하는 프레스기.
삭제
제 9 항에 있어서,

상기 복수의 구동원에 의한 가압력이 슬라이드판 상에 분포하도록, 상기 복수의 구동원이 배치되어 있는 프레스기.
제 11 항에 있어서,

상기 복수의 구동원은 서로 단위 제어 데이터당 동일한 가압력을 발생하는 프레스기.
제 5 항에 있어서,

상기 제어 수단은,

시험 성형 조작 동안의 복수의 조작 단계마다, 상기 슬라이드판 전체가 원하는 위치 관계에 유지되도록 하여 얻은 각 구동원에 대응하는 제어 데이터를, 실제의 성형 조작 동안의 상기 복수의 조작 단계에 대응시켜 상기 각 구동원에 공급하 고, 상기 각 구동원을 개별적으로 구동하는 수단을 구비한 프레스기.
제 13 항에 있어서,

상기 복수의 구동원에 의한 가압력이 슬라이드판 상에 분포하도록, 상기 복수의 구동원이 배치되어 있는 프레스기.
제 14 항에서

상기 복수의 구동원은 서로 단위 제어 데이터당 동일한 가압력을 발생하는 프레스기.
제 13 항에 있어서, 상기 제어 수단은,

시험 성형 조작 동안의 복수의 조작 단계마다, 상기 변위 측정 수단을 사용하여 각 구동원마다의 위치 변위를 측정하고, 상기 슬라이드판 전체를 수평으로 유지하기 위해 각 구동원에 대응하는 제어 데이터를 추출하여 상기 기억 장치에 저장해 놓고, 실제 성형 조작 동안의 복수의 조작 단계에 대응시켜 상기 제어 데이터를 상기 각 구동원에 공급하며, 상기 각 구동원을 개별적으로 구동하는 수단을 포함하는 프레스기.
제 5 항 또는 제 13 항에 있어서,

상기 슬라이드판은 복수의 가압 플레이트 유닛으로 분리되어 있고,

각 구동원에 대응하는 결합부가 각 가압 플레이트 유닛 상에 설치되어 있고, 가압 플레이트 유닛의 위치 변화에 따라서 변위를 측정하는 변위 측정 수단이 각 결합부의 근방에 배치되어 있는 프레스기.
삭제
제 5 항에 있어서,

상기 변위 측정 수단은, 슬라이드판과 하부 지지대에 지지 고정된 기준 플레이트 사이의 변위를 측정하는 프레스기.