KR101625003B1 - 단조용 스윙 프레스 - Google Patents

Abstract

성형 부하를 크게 저감시킬 수 있는 단조용 스윙 프레스를 제공한다.
프레스 프레임(1)에 회전 가능하게 장착된 편심축(8)과, 편심축(8)에 연결되어 승강하는 콘로드(11)와, 하측 금형(36)을 싣는 베드(2)를 구비하는 프레스로서, 콘로드(11)의 승강 동작에 요동 동작을 더하는 요동 가이드를 구비하고 있으며, 콘로드(11)의 하면에 장착하는 상측 금형(16)의 하면이, 하방으로 볼록해지는 곡면을 이루고 있고, 또한 곡면이 요동 동작의 방향을 따라 변화하고 있다. 편심축(8)의 회전에 따라 콘로드(11)가 승강하면서 요동 가이드에 의하여 요동하므로, 콘로드(11)의 하면에 장착한 상측 금형(16)도 요동하면서, 그 일단부로부터 타단부를 향하여 차례차례 하측 금형(36)에 접촉 가압해 간다. 이와 같이 성형은 상측 금형(16)의 일단부로부터 타단부를 향하여 부분적으로 진행되므로, 가압력은 작아도 되며, 구동원이 소형인 것으로도 충분하다.

Description

단조용 스윙 프레스{A forging swing press}

본 출원은 2013년 9월 2일에 출원된 일본 특허출원 제2013-181407호에 근거하여 우선권을 주장한다. 그 출원의 전체 내용은 이 명세서 중에 참고로 원용되어 있다.

본 발명은, 단조용 스윙 프레스에 관한 것이다. 더욱 자세하게는, 상하 금형을 이용하여 금속 재료를 압축 또는 타격함으로써 임의의 형태로 성형할 때에 금형을 요동시키는 형식의 신규 단조용 프레스에 관한 것이다.

종래 단조용 기계 프레스에서는, 비특허문헌 1에 나타내는 바와 같이, 프레스 프레임의 상부에 편심축을 회전 가능하게 장착하고, 콘로드의 상단부를 편심축에 장착하며, 하단부를 리스트핀에 장착하여 슬라이드에 연결하고 있으며, 구동원에 의하여 주어진 편심축의 회전운동을 슬라이드의 왕복운동으로 변환하고 있다. 또, 슬라이드의 왕복운동의 진직성을 만족시키기 위하여 슬라이드는 프레임에 장착된 기브(gib)에 의하여 가이드되고 있다.

왕복운동으로 변환된 슬라이드의 하면에는 상측 금형이 장착되고, 베드 상에 고정된 하측 금형에 접근하여, 하측 금형의 위에 놓인 소재를 상하 금형으로 가압함으로써 성형하고 있다.

상기의 구조는 전통적인 것이며, 이들 종래형의 단조용 기계 프레스에서는, 상측 금형은 그 하면이 수평을 유지한 채 강하하는 것이 특징이다. 이 성형 프로세스에 있어서, 상하 금형간 치수는 금형 전체 폭에 걸쳐 일률적으로 점차 작아져서, 하사점에 가까워질수록 급격하게 부하가 상승하여 하사점에서 최대가 된다. 이와 같이 상하 금형의 전체 면으로 일률적으로 가압하면, 금형의 일부분으로 가압하는 것보다도 당연히 부하는 커지게 된다.

프레스 설비는, 하사점에서 발생하는 최대 부하 이상의 공칭 능력을 가지는 것을 선정할 필요가 있어, 부하가 큰 것에 대응하여 대형의 설비를 이용하지 않으면 안 된다.

또, 최근에는 서보모터로 구동하는 프레스가 개발되어 있지만, 열간 단조용 프레스에서는 고속 성형이 요구되기 때문에, 큰 모터 토크가 필요하고, 이러한 전원 용량의 대형화에 따라 매우 고가의 설비로 되어 있다.

본 발명자는, 프레스 부하의 감소를 테마로 예의연구한 결과, 상측 금형을 요동시켜 상하 금형의 가압을 부분적으로 행하고, 또한 연속적으로 변위시킴으로써, 단조품의 성형을 서서히 행하여, 단조에 필요한 부하를 저감시킬 수 있는 것을 발견했다.

그런데, 슬라이드를 요동시키는 형식의 프레스로서, 특허문헌 1의 종래 기술이 있다. 이 종래 기술은, 1개의 크랭크축으로 하사점 위치 및 모션이 상이한 복수의 슬라이드 작동을 행하게 하는 것을 목적으로 한 것이다.

그 구조는, 크랭크축의 편심부에 연결된 콘로드와, 병렬 배치된 복수의 플런저 가이드에 슬라이딩 가능하게 끼워 장착된 각 플런저형 슬라이드를 링크로 연결시켜, 콘로드의 하단부를 크랭크축의 회전에 따라 하단부 중심의 상하 이동을 허용하고 또한 그 하단부 중심을 회전 중심으로 하여 회전운동 가능하게 안내하는 대응 형상 베어링 부재에 끼워 장착한 것이다.

그러나, 이 종래 기술에서는, 슬라이드는 요동하지만 상측 금형 자체는 요동하지 않아, 상측 금형은 하측 금형에 대해서 평행한 자세로 하사점까지 강하하여 압하한다.

따라서, 금형의 전체 면으로 가압하는 점에서는 종래의 전통적인 기계 프레스와 동일하여, 프레스 부하가 크다는 문제를 해소할 수 있는 것은 아니다.

선행기술문헌

(특허문헌)

특허문헌 1: 일본 특허공개공보 평6-55295호

(비특허문헌)

비특허문헌 1: 소성 가공 시리즈 "단조" 321~326페이지 1995년 8월 30일 초판 제1쇄 (주)코로나사(CORONA PUBLISHING CO.,LTD.)

본 발명은 상기 사정을 감안하여, 본 발명자가 예의연구한 결과에 근거하는 완전히 새로운 발상에 근거하여 완성한 것으로, 성형 부하를 크게 저감시킬 수 있는 단조용 스윙 프레스를 제공하는 것을 목적으로 한다.

제1 발명의 단조용 스윙 프레스는, 프레스 프레임에 회전 가능하게 장착된 편심축과, 일단측이 상기 편심축에 연결되어 상기 편심축의 회전에 의하여 소정 방향으로 왕복 동작하는 콘로드와, 제1 금형을 고정하는 고정부(도 1의 금형 홀더(35)에 상당함)를 구비하는 프레스로서, 상기 콘로드의 왕복 동작에 요동 동작을 더하는 요동 가이드를 구비하고 있으며, 상기 콘로드의 타단부측에 제2 금형이 장착되어 있고, 상기 제2 금형의 표면 또는 상기 제1 금형의 표면이, 상대하는 금형을 향하여 볼록해지는 곡면을 이루고 있으며, 또한 상기 곡면이 상기 요동 동작의 방향을 따라 변화하고 있는 것을 특징으로 한다.

제2 발명의 단조용 스윙 프레스는, 제1 발명에 있어서, 상기 요동 가이드가, 상기 콘로드의 상기 타단부측을 회전 가능하게 지지하고, 상기 콘로드의 왕복 동작에 따라 상기 소정 방향으로 왕복 동작 가능한 피가이드체와, 상기 프레스 프레임에 마련된 상기 소정 방향으로 뻗은 가이드부로 이루어지고, 상기 가이드부는 상기 피가이드체의 상기 소정 방향으로 왕복 동작을 안내하는 것인 것을 특징으로 한다.

제3 발명의 단조용 스윙 프레스는, 제1 또는 제2 발명에 있어서, 상기 콘로드의 상기 타단부측에 상기 제2 금형이 상기 제1 금형에 상대하도록 장착되어 있으며, 상기 제2 금형의 파팅라인이 상기 콘로드의 상기 타단부측의 회전 중심에 일치하고 있는 것을 특징으로 한다.

제4 발명의 단조용 스윙 프레스는, 제1, 제2 또는 제3 발명에 있어서, 상기 편심축의 구동원이, 서보모터인 것을 특징으로 한다.

제5 발명의 단조용 스윙 프레스는, 제4 발명에 있어서, 상기 구동원을 제어하는 제어장치를 구비하고 있으며, 상기 제어장치가, 이전 사이클에서의 성형이 완료된 후에 늦어도 상기 제2 금형이 상사점을 넘은 위치에서 온 제어하고, 상기 제2 금형이 하사점을 넘어 성형이 완료될 때까지는 상기 온 제어를 유지하며, 이어서 오프 제어를 행하는 온오프 제어부를 가지는 것을 특징으로 한다.

제6 발명의 단조용 스윙 프레스는, 제4 발명에 있어서, 상기 편심축의 구동원을 제어하는 제어장치를 구비하고 있으며, 상기 제어장치가 상기 편심축의 하사점 근방 이외의 상기 콘로드의 각속도가 큰 영역에 있어서 상기 편심축의 회전을 저속으로 회전시키는 회전각 제어부를 구비하는 것을 특징으로 한다.

제7 발명의 단조용 스윙 프레스는, 제4 발명에 있어서, 셧하이트(shut height)를 조정하는 셧하이트 조정기구와, 상기 편심축의 구동원을 제어하는 제어장치를 구비하고 있으며, 상기 제어장치가, 상기 편심축의 정전·정지·역전을 제어하는 정역전 제어부인 것을 특징으로 한다.

제8 발명의 단조용 스윙 프레스는, 제1 발명에 있어서, 상기 제1 금형을 상기 고정부 상에서 소정 방향과 직교하는 평면 내에서 회전시키는 회전기구를 구비하는 것을 특징으로 한다.

제1 발명에 의하면, 편심축의 회전에 따라 콘로드가 승강하면서 요동 가이드에 의하여 요동하므로, 콘로드의 하면에 장착한 상측 금형도 일단부로부터 타단부를 향하여 차례차례 하측 금형에 접촉 가압해 간다. 이 때, 상측 금형의 하면(또는 하측 금형의 상면)은 아래에 볼록한 곡면(또는 위에 볼록한 곡면)을 이루고 있으므로, 상측 금형의 하사점 전후의 영역에서 하측 금형 상의 소재에 대한 가압력은 가압점의 이동에 맞추어 배분되어, 통상의 금형을 이용하여 단조 성형하는 것과 동일한 가압 효과가 얻어진다. 또한, 성형은 상·하측 금형의 일단부로부터 타단부를 향하여 차례차례 진행되므로, 가압력은 작아도 되며, 구동원이 소형인 것으로도 충분하다.

이러한 상·하측 금형에 의한 형(型) 성형을 단번에 행하지 않고, 서서히 진행시키는 제1 발명의 컨셉은 혁신적인 것이며, 또한 그에 따라 얻어지는 프레스의 소형화와 저비용화도 현저한 것이다.

제2 발명에 의하면, 프레스 프레임에 마련된 가이드부가 콘로드 하단부에 장착한 피가이드체를 가이드한다. 이 때, 피가이드체의 승강을 안내하므로, 편심축의 회전에 따라 콘로드가 승강하지만, 동시에 콘로드의 하단부가 요동한다. 이로 인하여, 상측 금형이 그 일단부로부터 타단부를 향하여 순차적으로 하측 금형에 대해 접촉해 가면서 형 단조할 수 있다.

제3 발명에 의하면, 상측 금형의 파팅라인이 피가이드체의 회전 중심과 일치하고 있으므로, 상측 금형의 운동은 상하운동과 피가이드체의 회전 중심에 대한 요동 운동도 되어, 상대하는 하측 금형의 상면의 성형 위치에 대해서 전후방향의 위치 어긋남을 거의 없앨 수 있다.

상기 제1 발명에 의하면 성형 부하가 작아지므로, 대출력을 갖지 않는 서보모터를 구동원으로서 사용하는 것이 가능하다. 그러므로 제4 발명과 같이 서보모터를 사용함으로써 높은 제어성을 발휘할 수 있어, 동력원의 온오프점을 가변으로 하고, 저고속의 전환을 가능하게 하며, 정역운전의 반복을 가능하게 할 수 있다. 이로 인하여, 제어성이 뛰어난 단조용 기계 프레스가 얻어진다.

제5 발명에 의하면, 상측 금형의 하사점 전부터 하사점 바로 아래까지의 가압은 물론, 하사점 바로 아래부터 그 이후도 구동력을 가하여 가압할 수 있으므로, 하측 금형 상의 소재에 대해서 전반의 가압 공정과 후반의 가압 공정 모두 가압력을 가할 수 있기 때문에, 가공 효율이 향상하여 성형 정밀도도 높아진다.

제6 발명에 의하면, 콘로드의 가속이 큰 영역에서는 콘로드가 고각속도로 요동하므로 윤활유를 크게 비산시키기 쉽지만, 이 영역에서의 회전을 저속으로 하면 충돌 시의 속도를 억제하여 윤활유의 비산을 방지하기 쉽다.

제7 발명에 의하면, 편심축을 정전시켜, 하측 금형 상의 소재를 상측 금형의 일단부로부터 타단부를 향하여 순차적으로 접촉시켜 가압하여, 일단 편심축을 정지시킨 상태에서 셧하이트를 작게 하고, 이어서 편심축을 역전시켜 하측 금형 상의 소재를 상측 금형 타단부로부터 일단부를 향하여 순차적으로 접촉시켜 가압하는 일련의 성형 동작을 반복할 수 있다. 이러한 반복 성형을 행함으로써, 부하를 작게 하면서 소재를 원하는 형으로 단조할 수 있다.

제8 발명에 의하면, 하측 금형의 소재를 일단 가압하고, 이어서 회전기구에 의하여 하측 금형을 수평면 내에서 회전시키면, 당초 가압할 수 없었던 부분도 가압할 수 있다. 이로 인하여, 상하 금형보다 폭이 큰 소재이더라도 형 단조할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시형태에 관한 단조용 스윙 프레스의 정면도이다.
도 2는 도 1의 II-II선 단면도이다.
도 3은 도 2의 III-III선 단면도이다.
도 4에 있어서, (a)는 콘로드의 평면도, (b)는 동 정면도이다.
도 5에 있어서, (a)는 콘로드의 측면도, (b)는 도 4의 V-V선 단면도이다.
도 6에 있어서, (a) 및 (b)는 콘로드의 요동 동작의 설명도이다.
도 7은 콘로드와 상측 금형이 하사점 전부터 하사점 후에 도달하는 동안의 동작 상태 설명도이다.
도 8은 콘로드와 상측 금형이 하사점 전부터 하사점 상에 도달할 때까지의 요동 동작 설명도이다.
도 9는 일 실시형태에 관한 상측 금형과 하측 금형의 설명도이다.
도 10은 다른 실시형태에 관한 상측 금형과 하측 금형의 설명도이다.
도 11은 하측 금형(36)을 회전시키는 실시형태의 설명도이다.

다음으로, 본 발명의 실시형태를 도면에 근거하여 설명한다.

도 1 및 도 2에 근거하여, 먼저 단조용 스윙 프레스(P)의 단조 프레스로서의 기본구조를 설명한다.

1은 프레스 프레임으로, 하방의 베드(2)와 상방의 크라운(3)과 이들을 서로 연결하는 4개의 칼럼(4)을 구비하고 있다.

각 칼럼(4)에는 타이로드(5)가 지나고 있으며, 이로써 베드(2)와 크라운(3)이 강고하게 체결되어 있다. 그리고, 좌측의 전후의 칼럼(4, 4)의 사이에는 사이드 프레임(6)이 고정되고, 우측의 전후의 칼럼(4, 4)의 사이에도 사이드 프레임(6)이 장착되어 있다.

도 1 및 도 3에 나타내는 바와 같이, 좌우의 사이드 프레임(6, 6)의 상방 부분에는, 부시(7)를 끼운 구멍이 형성되고, 그 구멍 내에 편심축(8)이 회전 가능하게 삽입되어 있다. 도시하는 편심축(8)은, 중앙 부분의 편심부(8a)와 그 양측의 축부(8b, 8b)로 구성된 공지의 것이다.

편심축(8)은, 그 단부에 구동원인 모터(9)가 연결되어 있다. 모터로서는 특별히 제한 없이 다양한 것을 사용할 수 있지만, 제어성이 좋은 서보모터의 사용이 바람직하다. 서보모터(9)를 이용한 경우, 거기에는 컴퓨터 등으로 구성한 제어장치(10)가 접속된다.

상기 편심축(8)의 편심부(8a)에는, 콘로드(11)가 연결되어 있다. 본 발명에 있어서는 전통적인 프레스 구조와 달리 종래의 단조 프레스에서 이용되고 있던 슬라이드를 가지지 않는다. 슬라이드를 이용하지 않고 콘로드(11)에 특유의 구조를 부여한 것에 특징이 있다.

따라서 먼저, 콘로드(11) 자체의 구조를 도 4 및 도 5에 근거하여 설명한다.

콘로드(11)는, 좌우 2개의 세로 블록(12, 12)이 가로 블록(13)에 의하여 세로 방향 중앙부에서 연결된 구조이다.

좌우의 세로 블록(12, 12)의 상부에는 상기 편심축(8)의 편심부(8a)를 지나는 구멍(14, 14)이 형성되어 있다.

좌우의 세로 블록(12, 12)의 하부, 구체적으로는 가로 블록(13)의 하면에는, 금형 홀더(15)를 통하여 상측 금형(16)(특허청구범위에서 말하는 제2 금형에 상당함)이 장착되도록 되어 있다.

다음으로, 콘로드(11)를 요동시키기 위한 요동 가이드를 설명한다.

요동 가이드는 콘로드(11)측의 피가이드체(20)와 프레스 프레임측의 가이드홈(25)(도 1~3 참조)으로 이루어진다.

상기 좌우의 세로 블록(12, 12)의 하단부의 외측면에는, 각각 피가이드체(20)가 마련되어 있다. 이 피가이드체(20)는, 직사각형의 각체(角體)인 가이드 블록(21)과 그 가이드 블록(21)의 중심에 끼운 베어링(22)으로 이루어진다.

그리고, 좌우의 세로 블록(12, 12)의 하단부에는 외방으로 돌출되는 지지축(23)이 형성되어 있고, 이 지지축(23)에 상기 피가이드체(20)의 베어링(22)이 회전 가능하게 끼워져 있다.

도 3에 나타내는 바와 같이, 사이드 프레임(6)의 하방 부분의 내측에는 가이드홈(25)이 상하방향으로 뻗도록 형성되어 있다. 또, 이 가이드홈(25)은 도 2에 나타내는 바와 같이, 사이드 프레임(6)의 폭방향(전후방향)의 중앙 위치에 형성되어 있다. 바꾸어 말하면, 편심축(8)의 축심 위치와 가이드홈(25)의 중심은 프레스의 전후방향(도 2에 있어서의 지면(紙面)의 상하방향)에서 일치하고 있다. 다만, 본 발명에 있어서, 특허청구범위에서 말하는 “가이드부”는 본 실시형태와 같은 가이드홈에 한정하지 않고, 그 외 임의의 가이드기구를 이용할 수 있다.

이 가이드홈(25) 내에 상기 피가이드체(20)가 끼워져 상하로 슬라이딩 가능하다. 이로 인하여 콘로드(11)는 편심축(8)의 회전에 따라 승강할 때, 하단부의 피가이드체(20)는 편심하지 않고 승강한다. 다만, 편심축(8)의 회전에 따르는 콘로드(11)의 상부의 회전 동작은, 베어링(22)으로 흡수된다.

도 1에 나타내는 바와 같이, 베드(2)의 상면에는 금형 홀더(35)를 설치하고, 그 상면에 하측 금형(36)(특허청구범위에서 말하는 제1 금형에 상당함)을 장착하고 있다.

도 1의 상태는 상측 금형(16)이 하사점 위치로 내려 온 상태이다. 이 상태에서 상측 금형(16)의 하면과 하측 금형(36)의 상면은 최접근하여 가압하고 있는 상태이며, 이 상태에 있어서의 상측 금형(16)의 하면은 상하 금형을 나누는 파팅라인(L16)으로 되어 있다.

이 파팅라인(L16)은 피가이드체(20)의 축심과 일치되어 있다. 단, 완전 일치가 아니어도 되고, 다소 어긋나도 된다. 다만, 그 이점은 후술한다.

도 6의 (a), (b)는, 편심축(8)의 회전에 따르는 콘로드(11)의 승강과 요동의 동작을 나타내고 있다.

도 6의 (a)는 편심축(8)의 편심부(8b)가 바로 아래를 향하고 있으므로 콘로드(11)는 가장 하강한 상태이다. 즉, 상측 금형(16)은 하사점 위치가 된다.

도 6의 (b)는 편심축(8)의 편심부(8b)가 상사점 위치로부터 270˚ 반시계방향으로 회전한 상태를 나타내고 있다. 이 때, 콘로드(11)의 상부는 좌측으로 이동하지만, 하부의 피가이드체(20)는 프레스 프레임(사이드 프레임(6))의 가이드홈(25) 내에 끼워 맞춰져 있으므로, 가로 이동은 하지 않는다. 이로 인하여, 콘로드(11)는 전체적으로 좌측 방향으로 경사진다.

또, 편심축(8)의 편심부(8b)가, 도 6의 (b)와는 반대 방향(즉, 하사점으로부터 90˚ 반시계방향)으로 회전하면, 콘로드(11)는 전체적으로 상단부가 우측 방향으로 경사진다.

상기와 같은 동작은, 콘로드(11)의 하면이 시소와 같이 요동하는 것을 의미하고 있다. 이러한 동작 동안, 가이드 블록(21)은 가이드홈(25) 내에서 승강하고, 또 베어링(22)은 콘로드(11)의 경사 운동(요동 동작)을 허용한다.

도 7에 있어서, I은 상측 금형(16)의 하사점 전 30˚의 위치를 나타내고, 마찬가지로 II는 하사점 전으로부터 10˚, III은 하사점 위치를, IV는 하사점 후 10˚를, V는 하사점 후 30˚의 위치를 나타내고 있다.

편심축(8)이 반시계방향으로 회전할 때, 콘로드(11)는 좌측 경사로부터 직립으로, 또한 우측 경사의 순서로 자세 변경한다. 이 때, 상측 금형(16)의 하면은, I위치에서 도면 중 좌측 하강의 경사 자세, II위치에서 경사각이 감소, III 위치에서 수평, IV위치에서 도면 중 우측 하강의 소경사가 발생하고, V위치에서 우측 하강의 경사 자세를 취한다. 즉, 콘로드(11)의 승강과 경사에 따라, 상측 금형(16)은 상기 I부터 V에 나타내는 요동 동작을 행한다. 또, 상측 금형(16)의 하면의 이동 궤적은 상향으로 볼록한 곡면이 된다.

다만, 이와 같이 요동해도 피가이드체(20)의 승강 경로는 가이드홈(25)으로 안내되고 있으므로, 상측 금형(16)은 하측 금형(36)에 대해 어긋남을 발생시키지는 않는다.

도 8은 도 7의 I부터 III의 상태를 확대하여 나타내고 있다. 성형 시에 필요한 상측 금형(16)의 요동 각도(θ)는 편심축(8)의 편심량과 콘로드(11)의 길이(H)의 비에 따라 결정된다. 성형 개시 시의 적정한 요동각은, 성형되는 소재의 성질이나, 형상 혹은 허용되는 성형 부하에 따라 변경되므로, 적정한 요동각은 편심축(8)의 편심량과 콘로드(11)의 길이(H)를 선택함으로써 부여하면 된다.

본 발명과 같이, 1개의 소재를 1공정 중에 있어서 순차적으로 가공하여 성형하는 경우, 상하 금형이 성형 시의 각 시각에 있어서 1점에서 접촉하는 형상으로 하고, 하사점 근방의 콘로드의 운동(요동과 상하운동)에 의하여, 성형 영역 전체에 걸쳐, 하측 금형에 대해서 상측 금형이 기본적으로 연속적으로 접촉하는 기하학적 형상으로 하는 것이 바람직하다.

이러한 금형 형상을 얻으려면, a) 상측 금형의 하면을 하향으로 볼록한 곡면으로 하고 하측 금형의 상면을 플랫으로 하는 것과, b) 상측 금형의 하면을 플랫으로 하고, 하측 금형의 상면을 상향으로 볼록한 곡면으로 하는 것의 2개의 방법이 있다.

도 9는 상기 a)의 타입의 상측 금형(16)과 하측 금형(36)을 나타내고 있다. 또, 상측 금형(16)의 경사면(θ)이 30~0˚의 범위에서 변화할 때의 상측 금형 하면의 위치를 나타내고 있다.

상측 금형(16)의 하면(16f)은, 상측 금형 양단을 잇는 편평한 선(L16)과 비교하면 잘 알 수 있는 바와 같이, 하향으로 볼록한 곡면을 가지고 있고, 곡면은 요동 방향을 따라 상측 금형(16)의 도면 중 좌측단(일단)으로부터 중앙을 넘어 도면 중 우측단(타단)을 향하여 변화하고 있다. 이 곡면은, 상측 금형(16)의 하면이 하사점 근방에서 그리는 궤적(도 7 참조)의 반전 형상이다.

하측 금형(36)의 상면(36f)은 만곡하고 있지 않은 편평한 평면으로 마무리되어 있다. 다만, 상하 금형 모두 상측 금형의 요동 중에 상하 금형의 성형 위치가 정확하게 대응하도록 형상 부여한 금형이어야 한다.

본 발명에 있어서의 상기 금형을 이용한 성형은, 1공정 중에 있어서 상·하측 금형의 일단부로부터 타단부를 향하여 차례차례 진행되므로, 가압력은 작아도 된다. 이로 인하여, 프레스의 구동원은 소형인 것으로도 충분하다. 또, 단조음도 감소시킬 수 있다.

그리고, 상하 금형의 분할면인 파팅라인(L16)이 피가이드체(20)의 축심과 일치하고 있으므로, 상측 금형의 운동은 상하운동과 피가이드체의 회전 중심에 대한 요동 운동도 되어, 상대하는 하측 금형의 상면의 성형 위치에 대해서 전후방향의 위치 어긋남을 거의 없앨 수 있다.

도 1에 나타내는 바와 같이, 본 실시형태는 서보모터(9)의 동작을 제어하는 제어장치(10)를 구비하고 있다. 또, 이 제어장치(10)는 컴퓨터 등으로 구성되며, 기본 동작의 제어 프로그램 외에, 전용의 프로그램 소프트로 이루어지는 온오프 제어부(10A), 회전각 제어부(10B), 정역전 제어부(10C)를 가지고 있다.

온오프 제어부(10A)는, 상측 금형(16)이 상사점을 넘은 위치에서 온 제어하고, 상측 금형(16)이 하사점을 넘어 성형이 완료될 때까지는 온 제어를 유지하며, 이어서 오프 제어를 행하는 것이다. 다만, 온오프 제어부(10A)는, 상측 금형(16)이 상사점을 넘은 위치에서 온 제어하는 것이 아니라, 넘기 전에 온 제어를 해도 된다. 즉, 온오프 제어부(10A)는, 이전 사이클에서의 성형이 완료된 후에 늦어도 상측 금형(16)이 상사점을 넘은 위치에서 온 제어하면 된다.

이러한 온오프 제어를 행하면, 상측 금형(16)의 하사점 전부터 하사점 바로 아래까지의 가압은 물론, 하사점 바로 아래부터 그 이후도 구동력을 가하여 가압할 수 있으므로, 하측 금형(36) 상의 소재에 대해서 전반의 가압 공정과 후반의 가압 공정 모두 가압력을 가할 수 있어, 가공 효율이 향상하여 성형 정밀도도 높아진다.

회전각 제어부(10B)는, 편심축(8)의 하사점 근방 이외의 콘로드(11)의 각속도가 큰 영역, 예를 들면 편심축(8)의 90˚, 270˚ 근방에 있어서 편심축(8)의 회전을 저속으로 회전시키는 제어를 행하는 것이다.

이러한 회전각 제어를 행하면, 콘로드(11)의 각속도가 큰 영역에서는 콘로드(11)가 고각속도로 요동하기 때문에 윤활유를 크게 비산시키기 쉽지만, 이 영역(편심축(8)의 90˚, 270˚ 근방)에서의 회전을 저속으로 하면 충돌 시의 속도를 억제하여 윤활유의 비산을 방지하기 쉬워진다.

본 실시형태에서는, 셧하이트를 조정하는 셧하이트 조정장치가 마련되어 있다. 셧하이트 조정장치는 공지의 것을 특별히 제한 없이 채용할 수 있다. 예를 들면, 편심축(8)의 저널부에 편심 슬리브를 마련한 것, 편심축(8)의 편심부(8a)와 콘로드(11)의 연결 구멍과의 사이에 편심 슬리브를 마련한 것, 베드(2)측에 웨지 조정기구를 마련한 것, 볼스타와 하측 금형(36)과의 사이에 웨지 조정기구를 마련한 것 등을 예시할 수 있다.

본 실시형태는 또 정역전 제어부(10C)를 구비하고 있다. 이 정역전 제어부(10C)는, 편심축(8)의 정전·정지·역전을 제어하는 정역전제어를 행하는 것이다.

상기 셧하이트 조정과 정역전제어를 조합하면, 편심축(8)을 정전시켜, 하측 금형(36) 상의 소재를 상측 금형(16)의 일단부로부터 타단부를 순차적으로 접촉시켜 가압하여, 가압 후에 셧하이트를 작게 하고, 이어서 편심축(8)을 역전시켜 하측 금형(36) 상의 소재를 상측 금형(16)의 타단부로부터 일단부를 순차적으로 접촉시켜 가압하는 일련의 성형 동작이 가능해진다. 이러한 진자 모션을 반복함으로써 프레스 단조도 가능해지고, 이러한 프레스 단조를 행함으로써, 보다 부하를 작게 하면서 소재를 원하는 형으로 단조할 수 있다.

다음으로, 본 발명의 다른 실시형태를 설명한다.

상기 실시형태에서는, 금형 형상을 상측 금형(16)의 하면이 하향으로 볼록한 곡면으로 마무리된 것이었지만, 본 실시형태에서는 금형 형상을 상기 b)의 타입으로 한 것이다. 즉, 도 10에 나타내는 바와 같이, 하측 금형(36)의 상면(36f)은, 상향으로 볼록한 곡면으로 마무리된 것이며, 상측 금형(16)의 요동 동작의 방향을 따라 변화하고 있다. 즉, 이 곡면은, 하측 금형 양단을 잇는 편평한 선(L36)과 비교하면 잘 알 수 있는 바와 같이, 상측 금형(16)의 하면이 하사점 근방에서 그리는 궤적(도 7 참조)과 동일 형상이다.

또, 도 9는 상측 금형(16)의 경사각(θ)이 30~0˚의 범위에서 변화할 때의 상측 금형 하면의 위치를 나타내고 있다.

그리고, 상측 금형(16)의 하면(16f)은, 편평한 평면으로 마무리되어 있다. 다만, 상하 금형 모두 상측 금형의 요동 중에 상하 금형의 성형 위치가 정확하게 대응하도록 형상 부여한 금형이어야 한다.

이러한 실시형태에서도, 상기 실시형태와 마찬가지로, 성형은 상·하측 금형의 일단부로부터 타단부를 향하여 차례차례 진행되므로, 가압력은 작아도 되며, 구동원이 소형인 것으로도 충분하다. 또, 단조음도 감소시킬 수 있다.

상기 실시형태에서는 하측 금형(36)은 베드(2) 상에 고정되어 있었지만, 본 실시형태에서는, 도 11에 나타내는 바와 같이, 베드(2) 상에서 수평면 내에서 회전 가능하게 구성되어 있다.

즉, 하측 금형 홀더(35)나, 혹은 적당한 회전 대좌(37)에 하측 금형(36)을 고정하고, 기어 구동 등의 수단으로 하측 금형 홀더(35)나 회전 대좌(37)를 수평면 내에서 회전 가능하게 되어 있다.

예를 들면, 기어와 같은 원형의 단조품을 마무리하는 경우, 상측 금형(16)의 폭(W16)이 단조품의 폭보다 좁아도, 일단 가공한 후, 회전 대좌(37)를 회전시키면 미가공 영역을 가공할 수 있다. 이러한 작업을 몇 번 반복함으로써, 광폭의 단조품을 소형의 금형을 이용하여 가공할 수 있다.

1: 프레스 프레임
2: 베드
3: 크라운
6: 사이드 프레임
8: 편심축
9: 서보모터
10: 제어장치
11: 콘로드
16: 상측 금형
20: 피가이드체
25: 가이드홈
36: 하측 금형

Claims (8)

1. 프레스 프레임에 회전 가능하게 장착된 편심축과, 일단측이 상기 편심축에 연결되어 상기 편심축의 회전에 의하여 소정 방향으로 왕복 동작하는 콘로드와, 제1 금형을 고정하는 고정부를 구비하는 프레스로서,
   상기 콘로드의 왕복 동작에 요동 동작을 더하는 요동 가이드를 구비하고 있으며,
   상기 콘로드의 타단부측에 제2 금형이 장착되어 있고,
   상기 제2 금형의 표면 또는 상기 제1 금형의 표면이, 상대하는 금형을 향하여 볼록해지는 곡면을 이루고 있으며, 또한 상기 곡면이 상기 요동 동작의 방향을 따라 변화하고 있는 것을 특징으로 하는 단조용 스윙 프레스.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 요동 가이드가,
   상기 콘로드의 상기 타단부측을 회전 가능하게 지지하고, 상기 콘로드의 왕복 동작에 따라 상기 소정 방향으로 왕복 동작 가능한 피가이드체와,
   상기 프레스 프레임에 마련된 상기 소정 방향으로 뻗은 가이드부로 이루어지고,
   상기 가이드부는 상기 피가이드체의 상기 소정 방향으로 왕복 동작을 안내하는 것인 것을 특징으로 하는 단조용 스윙 프레스.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
   상기 콘로드의 상기 타단부측에 상기 제2 금형이 상기 제1 금형에 상대하도록 장착되어 있으며,
   상기 제2 금형의 파팅라인이 상기 콘로드의 상기 타단부측의 회전 중심에 일치하고 있는 것을 특징으로 하는 단조용 스윙 프레스.
4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
   상기 편심축의 구동원이, 서보모터인 것을 특징으로 하는 단조용 스윙 프레스.
5. 제 4 항에 있어서,
   상기 구동원을 제어하는 제어장치를 구비하고 있으며,
   상기 제어장치가, 이전 사이클에서의 성형이 완료된 후에 늦어도 상기 제2 금형이 상사점을 넘은 위치에서 온 제어하고, 상기 제2 금형이 하사점을 넘어 성형이 완료될 때까지는 상기 온 제어를 유지하며, 이어서 오프 제어를 행하는 온오프 제어부를 가지는 것을 특징으로 하는 단조용 스윙 프레스.
6. 제 4 항에 있어서,
   상기 편심축의 구동원을 제어하는 제어장치를 구비하고 있으며,
   상기 제어장치가, 상기 편심축의 하사점 근방 이외의 상기 콘로드의 각속도가 큰 영역에 있어서 상기 편심축의 회전을 저속으로 회전시키는 회전각 제어부를 구비하는 것을 특징으로 하는 단조용 스윙 프레스.
7. 제 4 항에 있어서,
   셧하이트(shut height)를 조정하는 셧하이트 조정기구와, 상기 편심축의 구동원을 제어하는 제어장치를 구비하고 있으며,
   상기 제어장치가, 상기 편심축의 정전·정지·역전을 제어하는 정역전 제어부인 것을 특징으로 하는 단조용 스윙 프레스.
8. 제 1 항에 있어서,
   상기 제1 금형을 상기 고정부 상에서 소정 방향과 직교하는 평면 내에서 회전시키는 회전기구를 구비하는 것을 특징으로 하는 단조용 스윙 프레스.

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