KR200254449Y1 - 프레스 안전장치 - Google Patents

Abstract

목적 : 본 고안은 프레스 작업자를 안전하게 보호하여 산재 사고를 예방하고, 프레스 작업 중에 발생되는 상황 데이터들을 통합적으로 관리할 수 있게 하는 프레스 안전장치를 제공하는 데 그 목적이 있다.

구성 : 이를 실현하는 프레스 안전장치는, 프레스에 설치되어 재료의 공급을 감지하는 피이딩 센서(35), 공급되는 재료의 상태를 감지하는 재료 검출 센서(37), 금형의 정렬 상태를 감지하는 금형 검출 센서(39), 가공된 제품이 스크랩에 붙어 있는지 여부를 감지하여 신호를 발생시키는 스크랩 검출 센서(41), 스크랩이 지정된 값과 일치되게 절단되었는지 여부를 감지하는 스크랩 절단 검출 센서(43), 모터의 회전 방향과 속도가 지정된 값과 일치하는지를 감지하는 모터 속도 검출 센서(45), 작업자가 금형에 어느 정도 접근되어 있는지를 감지하는 작업자 검출 센서(47), 프레스의 유압과 공압의 상태를 감지하는 유압 및 공압 검출 센서(49), 금형의 상승 및 하강을 제어하도록 프레스의 피동 기어와 램 사이에 설치되는 클러치(19), 이 클러치를 제어하도록 상기 센서들의 감지 신호가 인가되는 컨트롤러(33), 이 컨트롤러에 의하여 제어되어 클러치를 작동 및 해방시키는 에어 실린더(31)로 구성된다.

효과 : 이 프레스 안전장치는 다수의 센서들이 감지한 프레스 과정의 상황 신호에 따라 컨트롤러가 에어 실린더를 제어하고, 이에 따라 클러치가 해방되어, 모터에서 램으로 전달되는 동력이 차단되어, 금형의 상승 및 하강 작동을 정지시키므로 작업자를 위험으로부터 안전하게 보호하여 산재 사고를 예방할 수 있으며, 컨트롤러에 인가된 감지 신호를 저장 관리하여 프레스 운전 상황 중의 데이터를 통합적으로 관리할 수 있다.

Description

프레스 안전장치 {a safety device of a press}

본 고안은 프레스 안전장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 프레스의 작동 상태를 각종 센서로 감지하여 자동으로 안전 조치를 취하게 하는 프레스 안전장치에 관한 것이다.

프레스는 제조업에서 중추적인 역할을 담당하는 기본적인 공작기계로써, 많은 수가 제조업체에서 현재 가동 중이며, 또한 가격이 저렴하고 사용이 간편하여 앞으로 계속적인 생산 판매가 요구되고 있다.

작동 방식에 따른 구분에서, 마찰식에 비하여 확동식 프레스가 저렴하면서도 사용이 간편하여 보다 많이 사용되고 있다. 이 확동식 프레스는 발로 밟으면 크랭크샤프트가 360도 1회전 왕복 운동하는 구조로 이루어지므로 마찰식 프레스에 비하여 보다 많은 산재 사고를 일으킨다.

프레스 조작은 제조업에서 기피 업종에 해당되므로 그 사용자의 많은 부분이 숙련되지 않은 외국 및 일용직 근로자들에 의하여 운용되고 있는 실정이다.

이러함에도 불구하고 프레스에는 프레스를 작동 및 정지시키는 전원 스위치, 재료를 공급하는 피딩 시설, 및 작업자를 감시하는 광전자 안전장치 정도가 구비되어 작업자의 안전에 대비하고 있는 데 불과하다. 더욱 놀라운 것은 그나마 설치되어 있는 광전자 안전장치를 오프한 상태로 작업하는 것, 전원 스위치가 온으로 작동되고 있는 상태에서 금형을 교환하거나, 재료를 정렬하거나, 단순한 고장을 수리하는 등 여러 가지 작업을 하고 있다는 것이다.

이러한 이유들로 인하여 프레스 작업에서는 아직도 다른 작업 공정에 비하여 많은 산재 사고가 발생되고 있는 것이 사실이다.

본 고안은 상기와 같은 문제점을 해소하기 위한 것으로서, 프레스 작업자를 안전하게 보호하여 산재 사고를 예방하고, 프레스 작업 중에 발생되는 상황 데이터들을 통합적으로 관리할 수 있게 하는 프레스 안전장치를 제공하는 데 그 목적이 있다.

이를 실현하는 프레스 안전장치는, 모터에 벨트로 연결되는 플라이 휠, 이 플라이 휠에 축으로 연결된 구동 기어, 이 구동 기어와 치합되는 피동 기어로 전달되는 동력으로 금형을 상승 및 하강시켜 재료를 가공하는 프레스에서,

재료의 공급을 감지하여 신호를 발생시키는 피이딩 센서;

공급되는 재료의 상태를 감지하여 신호를 발생시키는 재료 검출 센서;

공급되는 재료를 가공하는 금형의 정렬 상태를 감지하여 신호를 발생시키는 금형 검출 센서;

금형에 의하여 가공된 제품이 스크랩에 붙어 있는지 여부를 감지하여 신호를 발생시키는 스크랩 검출 센서;

스크랩이 지정된 값과 일치되게 절단되었는지 여부를 감지하여 신호를 발생시키는 스크랩 절단 검출 센서;

상기와 같이 재료를 공급하여 절단하기까지 일련의 과정이 진행되는 동안 모터의 회전 방향과 속도가 지정된 값과 일치하는지를 감지하여 신호를 발생시키는 모터 속도 검출 센서;

작업자가 금형에 어느 정도 접근되어 있는지를 감지하여 신호를 발생시키는 작업자 검출 센서;

프레스에 공급되는 각종 유압과 공압의 상태를 감지하여 신호를 발생시키는 유압 및 공압 검출 센서;

상기 센서들의 감지 신호에 의하여 금형의 상승 및 하강을 제어하도록 상기 피동 기어와 상기 램 사이에 설치된 클러치;

상기 클러치를 제어하도록 상기 센서들의 감지 신호가 인가되는 컨트롤러;

상기 컨트롤러에 의하여 제어되어 클러치를 작동 및 해방시키는 에어 실린더를 포함하여 구성된다.

도 1은 본 고안에 따른 프레스 안전장치가 장착된 프레스의 간략한 정면도.

도 2는 프레스에서 동력전달 계통의 배면도.

도 3은 본 고안에 따른 프레스 안전장치의 블록도.

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*

19 : 클러치 31 : 에어 실린더

33 : 컨트롤러 35 : 피이딩 센서

37 : 재료 검출 센서 39 : 금형 검출 센서

41 : 스크랩 검출 센서 43 : 스크랩 절단 검출 센서

45 : 모터 속도 검출 센서 47 : 작업자 검출 센서

49 : 유압 및 공압 검출 센서

본 고안의 이점과 장점은 이하의 바람직한 실시 예를 첨부한 도면에 의거하여 상세히 설명함으로서 보다 명확하게 될 것이다.

도 1은 본 고안에 따른 프레스 안전장치가 장착된 프레스의 간략한 정면도로서, 프레스는 모터(1)에 의하여 구동되도록 구성되어 있다.

즉, 모터(1)는 프레스의 상측에 설치되어, 그 하측에 설치되는 플라이 휠(3)에 벨트(5)로 연결되어 있다.

이 플라이 휠(3)은 프레스의 횡 방향으로 설치되는 축(7)의 일측에 설치되고, 이 축(7)의 다른 일측에는 구동 기어(9)가 설치되어 있다. 따라서 플라이 휠(3)이 회전함에 따라 구동 기어(9)가 구동된다.

이 구동 기어(9)의 회전 동력을 전달받을 수 있도록 구동 기어(9)에는 피동 기어(11)가 치합되어 있다. 이 피동기어(11)가 구동됨에 따라 램(13)으로 연결된 금형(15)이 상승 및 하강하게 된다.

이 금형(15)의 상승 및 하강에 따라 프레스의 일측으로 공급되는 재료(17)는 필요한 형상으로 가공된다.

이와 같은 통상의 프레스에 다양한 감지 센서를 설치한 본 고안의 안전장치는 프레스의 운전 상황을 감지하여 안전 조치를 취할 수 있도록 구성되어 있다.

이를 위하여, 피동 기어(11)와 램(13) 사이에는 이들 사이의 동력 전달을 단속하는 클러치(19)가 설치되어 있다.

이 클러치(19)는 도 2에 도시된 바와 같이 피동 기어(11)에 고정된 고정측(21)과 램(13)으로 동력을 전달하는 축(23)에 스플라인 결합된 가동측(25)으로 구성되어 있다. 이 가동측(25)의 외측 홈(27)에는 레버(29)가 제공되며, 이 레버(29)는 에어 실린더(31)에 의하여 조작되어 가동측(25)을 축(23) 상에서 좌우(도 2에서)로 이동시켜 고정측(21)에 연결하거나 차단시킬 수 있다.

에어 실린더(31)는 도 3에 도시된 바와 같이 컨트롤러(33)의 출력단에 연결되며, 유압 실린더로 대치될 수도 있다. 이 컨트롤러(33)의 입력단에는 클러치(19) 제어 신호를 검출하는 각종 센서들이 연결되어 있다.

즉, 피이딩 센서(35), 재료 검출 센서(37), 금형 검출 센서(39), 스크랩 검출 센서(41), 스크랩 절단 검출 센서(43), 모터 속도 검출 센서(45), 작업자 검출 센서(47), 그리고 유압 및 공압 검출 센서(49)가 컨트롤러(33)의 입력단에 연결되어 있다.

이러한 센서들은 각각의 기능을 담당할 수 있으면 어떠한 방식의 센서를 사용하거나 프레스의 어느 부위에 설치(도 1에는 센서들의 설치 위치를 개략적으로 도시하고 있다)되더라도 무방하다. 이하에 예시되는 것은 단지 그 한 예에 불과하다.

피이딩 센서(35)는 재료(1)의 공급을 감지하여 신호를 발생시키도록 구성되며, 재료(17)의 공급측에 설치됨이 바람직하다.

재료 검출 센서(27)는 피이딩 센서(35)를 경유하여 공급되는 재료(17)의 상태, 즉 재료가 양호한지 아니면 불량한지를 감지하여 신호를 발생시키도록 구성되며, 금형(15)의 직전에 설치되어 있다.

금형 검출 센서(39)는 재료 검출 센서(27)를 경유하여 공급되는 재료(17)를 가공하는 금형(15)의 정렬 상태를 감지하여 신호를 발생시키도록 구성되며, 금형(15)의 주위에 설치되어 있다.

스크랩 검출 센서(41)는 금형 검출 센서(39)를 경유하면서 금형(15)에 의하여 가공된 제품(51)이 스크랩(53)에 붙어 있는지 여부를 감지하여 신호를 발생시키도록 구성되며, 금형(15)의 직후에 설치되어 있다.

스크랩 절단 검출 센서(43)는 스크랩 검출 센서(39)를 경유한 스크랩(53)이 지정된 값과 일치되게 절단되었는지 여부를 감지하여 신호를 발생시키도록 구성되며, 금형(15)의 직후에 위치하는 커터(55)의 후방에 설치됨이 바람직하다.

이와 같이 금형(15)과 재료(17)를 주위에 설치되는 센서들에 추가하여, 모터 속도 검출 센서(45)가 더 구비되어 있다. 이 모터 속도 검출 센서(45)는 재료(17)를 공급하여 절단하기까지 일련의 과정이 진행되는 동안 모터(1)의 회전 방향과 속도가 지정된 값과 일치하는지를 감지하여 신호를 발생시키도록 구성되며, 모터(1)의 일측에 설치되어 있다.

또, 작업자 검출 센서(47)는 작업자의 안전에 가장 중요한 센서로서, 작업자가 금형(15)에 어느 정도 접근되어 있는지를 감지하여 신호를 발생시키도록 구성되어 있다. 따라서 이 작업자 검출 센서(47)는 금형(15)의 전후에 설치됨이 바람직하다.

또한, 프레스의 정상 운전을 위한 유압 및 공압 검출 센서(49)가 구비되어 있다. 이 유압 및 공압 검출 센서(49)는 프레스에 순환 공급되는 각종 유압과 공압의 상태를 감지하여 신호를 발생시키도록 구성되며, 유압 및 공압 라인에 설치된다.

상술한 바와 같이 구성된 프레스 안전장치의 작용은 다음과 같다.

모터(1)가 구동되면, 벨트(5), 플라이 휠(3), 축(7), 구동 기어(9), 피동 기어(11), 클러치(19), 그리고 램(13)을 통하여 금형(15)이 작동되면서 공급되는 재료(17)를 제품(51)으로 가공하고, 스크랩(53)은 커터(55)에 의하여 절단 배출된다.

이러한 일련의 공정이 진행되면 동안, 피이딩 센서(35), 재료 검출 센서(37), 금형 검출 센서(39), 스크랩 검출 센서(41), 스크랩 절단 검출 센서(43), 모터 속도 검출 센서(45), 작업자 검출 센서(47), 그리고 유압 및 공압 검출 센서(49)는 각각 프레스의 운전 상황을 감지하고, 그 감지 신호를 컨트롤러(33)에 인가시킨다.

컨트롤러(33)는 각 센서들에서 인가되는 신호를 기준값과 비교하여 어느 한 신호라도 허용 범위를 벗어나는지를 판단한다.

컨트롤러(33)의 판단에서 모든 신호가 허용 범위 이내라고 판단되면, 컨트롤러(33)는 어떠한 제어도 하지 않게 되어 프레스는 연속적으로 제품(51) 가공을 계속하게 한다.

또한, 컨트롤러(33)의 판단에서 어느 하나의 신호가 허용 범위를 벗어나게 되면, 컨트롤러(33)는 에어 실린더(31)를 제어한다. 이 에어 실린더(31)에 연결된 레버(29)에 의하여 클러치(19)의 가공측(25)이 축(23)에서 이동하여 고정측(23)과 이격된다.

따라서, 클러치(19)로 연결되었던 피동기어(11)와 램(13)의 동력이 차단되면서 금형(15)은 더 이상 작동되지 않고 정지하게 된다.

이와 같이 비상 상황 발생 시, 금형(15)을 정지시킴으로서 작업자는 안전하게 보호받을 수 있다

이와 같이 본 고안에 따른 프레스 안전장치는 다수의 센서들이 감지한 프레스 과정의 상황 신호를 받은 컨트롤러가 판단하여 비정상적인 위험 상황 발생 시, 에어 실린더를 제어하여 클러치를 해방시키므로 모터에서 발생되어 램으로 전달되는 동력을 차단하여, 금형의 상승 및 하강 작동을 정지시켜, 작업자를 위험으로부터 안전하게 보호하므로 산재 사고를 예방할 수 있으며, 컨트롤러에 인가된 감지 신호를 저장 관리하므로 프레스 운전 상황 중의 데이터를 통합적으로 관리할 수 있다.

Claims (1)

1. 모터에 벨트로 연결되는 플라이 휠, 상기 플라이 휠에 축으로 연결된 구동 기어, 상기 구동 기어와 치합되는 피동 기어를 통하여 램으로 전달되는 동력으로 금형을 상승 및 하강시켜 재료를 가공하는 프레스에 있어서,

   상기 재료의 공급을 감지하여 신호를 발생시키는 피이딩 센서(35);

   상기 피이딩 센서를 경유하여 공급되는 상기 재료의 상태를 감지하여 신호를 발생시키는 재료 검출 센서(37);

   상기 재료 검출 센서를 경유하여 공급되는 상기 재료를 가공하는 상기 금형의 정렬 상태를 감지하여 신호를 발생시키는 금형 검출 센서(39);

   상기 금형 검출 센서를 경유하면서 상기 금형에 의하여 가공된 제품이 스크랩에 붙어 있는지 여부를 감지하여 신호를 발생시키는 스크랩 검출 센서(41);

   상기 스크랩 검출 센서를 경유한 상기 스크랩이 지정된 값과 일치되게 절단되었는지 여부를 감지하여 신호를 발생시키는 스크랩 절단 검출 센서(43);

   상기 재료를 공급하여 절단하기까지 일련의 과정이 진행되는 동안 상기 모터의 회전 방향과 속도가 지정된 값과 일치하는지를 감지하여 신호를 발생시키는 모터 속도 검출 센서(45);

   작업자가 상기 금형에 어느 정도 접근되어 있는지를 감지하여 신호를 발생시키는 작업자 검출 센서(47);

   상기 프레스에 공급되는 각종 유압과 공압의 상태를 감지하여 신호를 발생시키는 유압 및 공압 검출 센서(49);

   상기 센서들의 감지 신호를 받은 컨트롤러(33)에 의하여 상기 금형의 상승 및 하강을 제어하도록 상기 피동 기어와 상기 램 사이에 설치된 클러치(19)를 작동 및 해방시키는 에어 실린더(31)를 포함하는 프레스 안전장치.