KR20170126297A - Peak-hold signal processing method of measuring forming pressure in hydraulic press for forming a product using metal powder - Google Patents

Abstract

The present invention relates to a peak-hold signal processing method of measuring forming pressure in a hydraulic press for forming a product using metal powder, wherein a peak-hold signal process is performed by a pressure sensor installed in a hydraulic line or a hydraulic damper having a mechanical structure and a signal processing device at high velocity. According to the present invention, the peak-hold signal processing method of a press for forming a product using metal powder is an integral peak-hold machine down signal processing method that processes a signal with an area instead of a machine down method in accordance with signal maximum value detection of forming pressure. Moreover, according to the signal process method, an area of forming pressure is calculated to process a machine down signal in accordance with a setting level of a peak-hold.

Description

금속분말 유압성형 프레스의 성형압력 측정을 위한 피크홀드 신호처리 방법{PEAK-HOLD SIGNAL PROCESSING METHOD OF MEASURING FORMING PRESSURE IN HYDRAULIC PRESS FOR FORMING A PRODUCT USING METAL POWDER}TECHNICAL FIELD [0001] The present invention relates to a peak hold signal processing method for measuring a forming pressure of a metal powder hydraulic press,

본 발명은 금속분말 유압성형 프레스의 성형압력 측정에 관한 것으로, 보다 상세하게는 프레스의 성형압력을 올바르게 측정하고자 개발된 신호처리 방식에 관한 것이다. BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to the measurement of molding pressures in metal powder hydraulic presses, and more particularly to a signal processing method developed to accurately measure the forming pressure of a press.

일반적으로, 금속분말 유압성형 프레스는 제조될 피스들의 형상에 따라, 소형 또는 대형일 수 있는 하나 이상의 다이 세트를 유지한다. 다이 세트는, 함께 프레스될 때 워크피스(workpiece) 내에 구멍을 형성하거나 또는 몇몇 원하는 방식으로 워크피스를 변형할 수 있는 한 세트의 수(male) 펀치들 및 암(female) 다이들로 구성된다.Generally, metal powder hydraulic forming presses hold one or more sets of die, which can be small or large, depending on the shape of the pieces to be manufactured. The die set consists of a set of male punches and female dies that are capable of forming holes in a workpiece when pressed together or deforming the workpiece in some desired manner.

펀치들 및 다이들은, 펀칭 처리 동안 램의 단부에 일시적으로 부착되는 펀치에 의해 제거가능하게 될 수 있다. 램은 수직의 직선 움직임으로 상하로 이동된다. The punches and dies can be made removable by a punch that is temporarily attached to the end of the ram during the punching process. The ram is moved up and down in a vertical linear motion.

다른 설계에서는, 프레스 머신은, 그 내부에 릴리프(relief) 또는 깊이 기반(depth-based) 설계를 갖는 한 세트의 플레이트를 포함할 수 있으며, 이에 따라 금속이 그 플레이트들 사이에 배치되고 그 플레이트들이 서로에 맞서 프레스 업(press up)될 때, 그 금속이 원하는 형태로 변형되게 된다. In other designs, the press machine may include a set of plates having a relief or depth-based design therein, so that the metal is disposed between the plates and the plates When pressed up against each other, the metal is deformed to the desired shape.

이러한 머신 프레스는 코이닝(coining), 엠보싱(embossing), 또는 성형에 사용될 수 있다. 또한, 프레스 머신이 자동인 경우, 프레스 머신에는 프레스 피드(press feed)를 이용하여 재료(예를 들면, 코일스톡 재료(coiled stock material))가 공급될 수 있다.Such a machine press can be used for coining, embossing, or molding. Further, when the press machine is automatic, the press machine may be supplied with a material (for example, a coiled stock material) using a press feed.

한편, 금속분말 성형 프레스의 제품 성형에 있어 제품 성형시 기계장치를 보호하고 제품의 품질을 관리하고자 피크 홀드(peak-hold)라고 부르는 신호처리 방식을 사용한다. On the other hand, in the product molding of metal powder molding press, the signal processing method called peak-hold is used to protect the mechanical device and control the quality of the product when molding the product.

종래의 피크홀드 신호처리는 제품의 성형압력 이외에 장치의 이동, 분말의 이동, 분말의 균일성 저하 등의 모두를 각기 구분하지 못하는 문제로 인해 산발적인 기계 정지가 발생하고, 그로 인해 생산성 저하의 원인이 되고 있다. In conventional peak hold signal processing, sporadic machine stoppage occurs due to the problem of not being able to distinguish all of the movement of the apparatus, the movement of the powder, the uniformity of the powder, etc. in addition to the molding pressure of the product, .

또한, 도 1에 도시된 종래의 금속분말 유압성형 프레스제어시스템의 구성 및 작동원리에 따르면, 기계적 압력 스위치의 반복 특성과 50ms로 처리되는 PLC의 구성에서 압력제어 오차가 크고 또한 반복 특성을 얻기 어려운 문제가 있다. Further, according to the construction and operation principle of the conventional metal powder hydraulic press forming control system shown in Fig. 1, the repetitive characteristics of the mechanical pressure switch and the construction of the PLC processed in 50 ms have a large pressure control error, there is a problem.

일반적으로 금속분말 유압성형 프레스는 크게 기계식 프레스와 유압식 프레스로 나눌 수 있으며, 본 발명은 이 두 기계 모두에 적용할 수 있는 금속분말 유압성형 프레스의 성형압력 측정을 위한 신호처리 방법을 제공하는데 그 목적이 있다. In general, a metal powder hydraulic forming press can be largely divided into a mechanical press and a hydraulic press. The present invention provides a signal processing method for measuring the forming pressure of a metal powder hydraulic press which can be applied to both machines, .

위의 목적에 따라 개발된 금속분말 유압성형 프레스의 성형압력 측정을 위한 피크홀드 신호처리는 실린더의 유압라인 또는 기계식 구조의 유압 댐퍼 등에 설치하는 압력센서와 고속의 신호처리 장치에 의해 이루어진다. 본 발명에 따른 금속분말 유압성형 프레스의 피크홀드 신호처리 방법은 성형압력의 신호 최대값 검출에 따른 기계정지 방식이 아니고, 신호의 면적으로 처리하는 적분형 피크홀드 기계정지 신호처리 방식으로서, 즉 성형압력의 면적을 계산하여 피크홀드의 설정 레벨에 따라 기계정지 신호를 처리하도록 하는 신호처리 방식이다. 또한, 본 발명의 피크홀드 신호처리 방식은 적분형 피크홀드 처리를 위한 시작신호와 종료신호를 성형선도에 따라 자유롭게 설정하게 하는 기능을 가진다. 적분형 피크홀드 신호처리를 위한 시작신호와 종료신호를 엔코더 등의 펀치 위치를 기준으로 설정한다. 적분형 피크홀드 신호처리를 사용하기 위하여 적분면적을 표시하고, 표시된 수치에 양품의 오차를 입력하게 하여 성형압력 산포를 관리하게 한다. 적분형 피크홀드와 종래의 피크홀드를 동시에 표시하고, 기계정지 신호를 선택하여 사용하게 한다. The peak hold signal processing for measuring the forming pressure of the metal powder hydraulic molding press developed according to the above purpose is performed by a pressure sensor installed in a hydraulic line of a cylinder or a hydraulic damper of a mechanical structure and a high speed signal processing device. The peak hold signal processing method of the metal powder hydraulic press according to the present invention is an integral type peak hold machine stop signal processing method for processing with a signal area rather than a mechanical stop method according to the detection of the signal maximum value of the molding pressure, And calculates the area of the pressure to process the machine stop signal according to the set level of the peak hold. The peak hold signal processing method of the present invention has a function of freely setting a start signal and an end signal for integral type peak hold processing according to a molding line. The start and end signals for the integral type peak hold signal processing are set based on the punch position of the encoder or the like. In order to use the integral type peak hold signal processing, the integration area is displayed and the error of the good product is inputted to the displayed value to manage the molding pressure dispersion. The integral type peak hold and the conventional peak hold are simultaneously displayed, and the machine stop signal is selected and used.

본 발명의 금속분말 유압성형 프레스는 디지털 제어를 뛰어 넘어 인공지능으로 제어하는 프레스로 NC 제어에 의해 슬라이드 모션을 임의로 설정할 수 있으며, 가공 내용에 맞는 최적의 모션에 의한 생산성과 성형성을 향상시킬 수 있다. 또한, 고정도화가 가능하고 클러치 브레이크 등의 열원을 없애고 작업이 가능하며 에너지 절약이 가능하고 소음을 감소시키며 전체 러닝코스트의 저감 등이 가능하다. The metal powder hydraulic press forming press of the present invention is a press which is controlled by artificial intelligence beyond digital control, and can set the slide motion arbitrarily by NC control, and can improve the productivity and formability by the optimum motion according to the processing contents have. In addition, it is possible to achieve high accuracy, eliminate heat sources such as clutch brakes, work, save energy, reduce noise, and reduce running costs.

도 1은 종래의 금속분말 유압성형 프레스제어시스템의 구성 및 작동원리를 도시한 도면,
도 2는 본 발명에 따른 금속분말 유압성형 프레스제어시스템의 구성 및 작동원리를 도시한 도면,
도 3은 본 발명에 따른 금속분말 유압성형 프레스의 성형압력 측정을 위한 피크홀드 신호처리 유형들을 도시한 도면.1 is a view showing the construction and operation principle of a conventional metal powder hydraulic press forming control system,
2 is a view showing the construction and operation principle of a metal powder hydraulic press forming control system according to the present invention,
3 shows types of peak hold signal processing for measuring forming pressure of a metal powder hydraulic forming press in accordance with the present invention.

이상 설명한 기본 개념을 토대로 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시형태들을 설명한다. 아래의 실시형태에서는 본 발명을 설명함에 있어서 필연적인 부분들을 제외하고는 그 도시와 설명을 생략한다. Preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the attached drawings based on the basic concept described above. In the following embodiments, illustration and description are omitted except for the essential parts in describing the present invention.

도 2는 본 발명에 따른 금속분말 유압성형 프레스 제어시스템의 구성 및 작동원리를 도시한 도면으로서, 본 발명의 금속분말 유압성형 프레스는 주축을 따라 이동하는, 예를 들면, 프레스 머신용 램(ram)과 같은 가동 부재(movable member)를 포함한다. 가동 부재는, 하나 또는 그 이상의 선형 유압 액츄에이터(linear hydraulic actuator)들 및/또는 하나 또는 그 이상의 선형 전기 액츄에이터들이 가동 부재와 동기하여 이동될 수 있도록 혼합 배치 방식으로 다양한 결합 지점들 또는 영역들에서 하나 또는 그 이상의 선형 유압 액츄에이터들 및 하나 또는 그 이상의 선형 전기 액츄에이터들에 결합된다. 선형 유압 액츄에이터들 및 선형 전기 액츄에이터들은 가동 부재에 대해 나란히 배열된다. 선형 유압 액츄에이터들은 제1 힘을 발생시키고, 선형 전기 액츄에이터들은 제2 힘을 발생시키는데, 제1 힘과 제2 힘은 가동 부재에 대해 평행하게 작용하여 결합된 힘이 된다.Fig. 2 is a diagram showing the construction and operation principle of a metal powder hydraulic press forming control system according to the present invention, in which the metal powder hydraulic press forming press of the present invention includes a ram for a press machine And a movable member such as a movable member. The moveable member may comprise one or more of the various coupling points or regions in a mixed-batch manner such that one or more linear hydraulic actuators and / or one or more linear electric actuators may be moved in synchronism with the movable member Or more linear hydraulic actuators and one or more linear electric actuators. The linear hydraulic actuators and the linear electric actuators are arranged side by side relative to the movable member. The linear hydraulic actuators generate a first force, and the linear electric actuators generate a second force, wherein the first force and the second force act parallel to the movable member, resulting in a combined force.

전술한 바와 같이, 하나 또는 그 이상의 선형 전기 액츄에이터와 하나 또는 그 이상의 선형 유압 액츄에이터의 조합은 여러 이점들을 갖는다. As described above, the combination of one or more linear electric actuators and one or more linear hydraulic actuators has several advantages.

구동 장치는 내부 마찰이 덜한데, 이는 액츄에이터들이 파워 전달 및 원하지 않는 플레이를 피할 수 있도록 가동 부재에 직접 결합될 수 있기 때문이다. The drive has less internal friction because it can be coupled directly to the movable member so that the actuators can avoid power transfer and unwanted play.

또한, 충격 및 역학적 반응이 증가될 수 있고, 진동들 및 잡음들이 감소되며, 가동 부재의 위치에 좌우되어 액츄에이터들에 의해 가동 부재에 가해지는 힘들뿐만 아니라 가동 부재의 움직임의 제어 능력이 상당히 개선된다. 그 결과, 구동 장치는 미리 정해진 커브들에 따라 높은 제어성의 위치지정 및 힘 애플리케이션을 가지면서 더 빠르게 구동될 수 있다. 특히, 고속 리프팅 및 낮아진 액츄에이션이 가능하고, 실제 프레싱 움직임은 저속이지만 증가된 힘들에 의해 수행된다.In addition, the impact and the dynamic reaction can be increased, vibrations and noise are reduced, and the ability to control the movement of the movable member as well as the forces applied to the movable member by the actuators depending on the position of the movable member is significantly improved . As a result, the drive can be driven faster with high controllable positioning and force applications according to predefined curves. In particular, high-speed lifting and lowered actuation are possible, and the actual pressing motion is performed at low speed but with increased forces.

본 발명의 금속분말 유압성형 프레스의 제어시스템은 수치 정밀제어가 가능한 NC 프로그램 기반의 지능형 자동 제어시스템으로 구성되며, 고정된 메모리에 저장되는 (애플리케이션 프로그램 및 운영 시스템을 포함하는) 프로그램 데이터에 기반하여 프레스 머신의 동작을 제어하는 프로세서를 포함한다. 이러한 제어시스템은 언제라도 판독 및 기록될 수 있는 임시 메모리, 디스플레이와 같은 하나 또는 그 이상의 출력 장치들, 및 마우스 및 키보드와 같은 하나 또는 그 이상의 입력 장치들을 또한 포함하며, 사용자가 성형제품의 형상 수치 입력만으로 정밀제어(위치, 속도, 동기화, 압력, 중량, 밀도 등)가 가능하게 한다. The control system of the metal powder hydraulic press of the present invention is composed of an NC program-based intelligent automatic control system capable of numerical precision control and is based on program data (including application programs and operating systems) stored in a fixed memory And a processor for controlling the operation of the press machine. Such a control system may also include one or more input devices, such as a temporary memory, a display, such as a display, which can be read and written at any time, and a mouse and a keyboard, It enables precise control (position, speed, synchronization, pressure, weight, density, etc.) with input only.

또한, 제어시스템은 선형 유압 액츄에이터가 유압 제어 부재의 순환 동작에 따라 제어되고, 또한 각각의 선형 전기 액츄에이터가 가동 부재의 제어되는 순환 액츄에이션을 보장하기 위해 위치 신호들에 좌우되어 제어되는 식으로 동작하도록 구성될 수 있다. 도 2에 도시된 제어 구성에 따르면, 압력센서의 신호를 50㎲로 스캔하여 피드백하는 PID 클로즈 루프 제어 시스템(close loop control system)이 제공된다.In addition, the control system is operable in such a manner that the linear hydraulic actuator is controlled in accordance with the circulating operation of the hydraulic control member, and each linear electric actuator is controlled depending on the position signals to ensure controlled circulation actuation of the movable member . According to the control configuration shown in Fig. 2, a PID closed loop control system is provided which scans and feeds back the signal of the pressure sensor to 50 mu s.

도 3은 본 발명에 따른 금속분말 유압성형 프레스의 성형압력 측정을 위한 피크홀드 신호처리 유형들을 도시한 도면으로서, 이 새롭게 개발된 피크홀드 처리 방식은 실린더의 유압라인 또는 기계식 구조의 유압 댐퍼 등에 설치하는 압력센서와 고속의 신호처리 장치로 구성된다. 본 발명에 따른 금속분말 유압성형 프레스의 피크홀드 신호처리 방식은 성형압력의 신호 최대값 검출에 따른 기계정지 방식이 아니고, 신호의 면적으로 처리하는 적분형 피크홀드 기계정지 신호처리 방식으로서, 즉 성형압력의 면적을 계산하여 피크홀드의 설정 레벨에 따라 기계정지 신호를 처리하도록 하는 신호처리 방식이다. 또한, 본 발명의 피크홀드 신호처리 방식은 적분형 피크홀드 처리를 위한 시작신호와 종료신호를 성형선도에 따라 자유롭게 설정하게 하는 기능을 가진다. 적분형 피크홀드 신호처리를 위한 시작신호와 종료신호를 엔코더 등의 펀치 위치를 기준으로 설정한다. 적분형 피크홀드 신호처리를 사용하기 위하여 적분면적을 표시하고, 표시된 수치에 양품의 오차를 입력하게 하여 성형압력 산포를 관리하게 한다. 적분형 피크홀드와 종래의 피크홀드를 동시에 표시하고, 기계정지 신호를 선택하여 사용하게 한다. FIG. 3 is a diagram showing types of peak hold signal processing for measuring the forming pressure of a metal powder hydraulic press according to the present invention. This newly developed peak hold processing system is installed in a hydraulic line of a cylinder or a hydraulic damper of a mechanical structure And a high-speed signal processing device. The peak hold signal processing method of the metal powder hydraulic press according to the present invention is an integral type peak hold machine stop signal processing method for processing with the signal area instead of the machine stop method according to the detection of the signal maximum value of the molding pressure, And calculates the area of the pressure to process the machine stop signal according to the set level of the peak hold. The peak hold signal processing method of the present invention has a function of freely setting a start signal and an end signal for integral type peak hold processing according to a molding line. The start and end signals for the integral type peak hold signal processing are set based on the punch position of the encoder or the like. In order to use the integral type peak hold signal processing, the integration area is displayed and the error of the good product is inputted to the displayed value to manage the molding pressure dispersion. The integral type peak hold and the conventional peak hold are simultaneously displayed, and the machine stop signal is selected and used.

본 발명의 금속분말 유압성형 프레스는 디지털 제어를 뛰어 넘어 인공지능으로 제어하는 프레스로 NC 제어에 의해 슬라이드 모션을 임의로 설정할 수 있으며, 가공 내용에 맞는 최적의 모션에 의한 생산성과 성형성을 향상시킬 수 있다. 또한, 고정도화가 가능하고 클러치 브레이크 등의 열원을 없애고 작업이 가능하며 에너지 절약이 가능하고 소음을 감소시키며 전체 러닝코스트의 저감 등이 가능하다. The metal powder hydraulic press forming press of the present invention is a press which is controlled by artificial intelligence beyond digital control, and can set the slide motion arbitrarily by NC control, and can improve the productivity and formability by the optimum motion according to the processing contents have. In addition, it is possible to achieve high accuracy, eliminate heat sources such as clutch brakes, work, save energy, reduce noise, and reduce running costs.

이상 본 발명의 다양한 실시예와 작동형태들을 설명하였으나, 지금까지 설명한 내용들은 본 발명의 바람직한 실시예들 중 그 일부를 예시한 정도에 불과하다.While the present invention has been described with reference to exemplary embodiments, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments.

따라서, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이하의 특허청구범위에 기재된 범위내에서 발명의 요지를 변경시키지 않고 본 발명에 대하여 다양한 변형을 가할 수 있음은 물론이다. It will be apparent to those skilled in the art that various modifications and variations can be made in the present invention without departing from the spirit and scope of the invention as defined in the following claims.

Claims (5)

금속분말 유압성형 프레스의 성형압력 측정 방법으로서,
성형압력의 면적을 계산하여 피크홀드의 설정 레벨에 따라 기계정지 신호를 처리하도록 하는 피크홀드 신호처리 방법.A method of measuring a forming pressure of a metal powder hydraulic forming press,
And calculating the area of the forming pressure to process the machine stop signal according to the set level of the peak hold. 제 1항에 있어서, 적분형 피크 홀드 처리를 하기 위한 시작신호와 종료신호를 성형선도에 따라 자유롭게 설정하게 하는 피크홀드 신호처리 방법.The peak hold signal processing method according to claim 1, wherein a start signal and an end signal for performing integral type peak hold processing are set freely according to a molding line. 제 1항에 있어서, 적분형 피크홀드 처리를 하기 위한 시작신호와 종료신호를 엔코더 등의 펀치 위치를 기준으로 설정하게 하는 피크홀드 신호처리 방법.The peak hold signal processing method according to claim 1, wherein the start signal and the end signal for performing the integral type peak hold processing are set based on a punch position of an encoder or the like. 제 1항에 있어서, 적분형 피크홀드 신호처리를 사용하기 위하여 적분면적을 표시하고 표시된 수치에 양품의 오차를 입력하게 하여 성형압력 산포를 관리하게 하는 피크홀드 신호처리 방법.The peak hold signal processing method according to claim 1, wherein integrating peak hold signal processing is used to display the integral area and to input the error of the good product to the displayed value to manage the molding pressure dispersion. 제 1항에 있어서, 적분형 피크홀드와 종례의 피크홀드를 동시에 표시하고 기계정지 신호를 선택하여 사용하게 하는 피크홀드 신호처리 방법.The peak hold signal processing method according to claim 1, wherein the integral type peak hold and the conventional peak hold are displayed at the same time, and a mechanical stop signal is selected and used.

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