KR102277112B1 - 서보모터를 이용한 프레스의 안전장치 - Google Patents

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Abstract

개시된 본 발명에 따른 서보모터를 이용한 프레스의 안전장치는, 회전력이 직선 왕복운동으로 전환되면서 상부 금형을 상하 작동시키도록 구동력 제공과 함께 구동축의 구동방향이 제어되는 서보모터; 상기 상부 금형의 하강시 상기 상부 금형의 하측에 위치된 접촉바에 작업자의 신체가 접촉하면서 입력된 가압 신호를 출력하는 안전부; 및 상기 안전부에 의한 신호 출력시 상기 서보모터의 구동방향을 반대로 제어하도록 구비된 제어부;를 포함한다.
본 발명에 의하면, 승강하는 상부 금형의 저면보다 하측에 위치된 접촉바가 승강 가능하게 구비되어 비상상태로 작업자의 손 등에 의한 접촉바의 상승시 이를 센서부가 감지한 후 이 신호를 통해 서보모터의 구동방향을 반대로 전환하도록 제어하므로 안전사고를 미연에 방지 가능하고, 안전부가 기계식 방식에 의해 작동되므로 오작동 및 유지보수가 용이한 효과가 있다.

Description

서보모터를 이용한 프레스의 안전장치 {Press safety device using servo motor}
본 발명은 서보모터를 이용한 프레스의 안전장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 서보모터의 제어에 의해 상부금형의 가압 방향을 전환시켜 안전을 도모하는 프레스의 안전장치에 관한 것이다.
일반적으로, 프레스는 가공대상물 표면을 가압하여 표면에 특정 형상 및 모양이 표현되도록 하는 장치이다.
이러한 프레스는 기본적으로 하부면에 커팅날 등의 가압도구가 장착된 가압부가 메인 유압실린더에 의해 상하 승강 되고 하강 과정에서 작업대 상에 놓여진 가공대상물을 가압도구가 눌러 가공하는 형태로 이루어진다.
더욱이, 프레스 작업은 가압부가 상승된 상태에서 작업자가 가공완료된 가공대상물을 빼낸 뒤 새로운 가공대상물을 작업대 상에 놓은 상태에서 가압부의 하강이 이루어진다.
따라서, 작업자가 가공대상물을 교체하는 시점과 가압부가 하강 되는 시점 간의 타이밍을 착각할 경우, 작업자 손이 작업대 상에 위치된 상태에서 가압부가 하강하여 가압도구에 의해 작업자 손이 눌려지는 안전사고가 빈번하게 발생되고 있다.
프레스에는 이러한 안전사고를 방지하기 위해 인위적으로 메인전원을 차단하여 가공부의 하강을 막기 위한 메인차단스위치가 거의 의무적으로 장착되는데, 메인차단스위치는 사고 발생 직전이나 사고가 발생 되었을 때 작동버튼을 누르면 메인전원회로와 연결된 메인회로스위치가 상호 분리되면서 메인전원공급을 곧바로 차단함에 따라 가압부의 하강을 정지시키거나 반대로 상승시키는 형태 등의 방식이다.
이러한, 프레스의 안전장치와 관련된 기술이 한국공개특허 제2013-0094445호에 제안된 바 있다.
그러나 특허문헌 1은 감지수단에 의한 물체 삽입 감지시 모터가 작동 중지되지 않고 단속된 상태이므로 오작동이 발생 가능한 문제점이 있었다.
한국공개특허 제2013-0094445호(2013.08.26)
본 발명은 상기와 같은 점을 감안하여 안출된 것으로서, 본 발명의 해결과제는, 작업자의 손에 의한 신호 입력시 서보모터의 구동방향을 반대로 전환시켜 오작동을 방지 가능한 서보모터를 이용한 프레스의 안전장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 서보모터를 이용한 프레스의 안전장치는, 회전력이 직선 왕복운동으로 전환되면서 상부 금형을 상하 작동시키도록 구동력 제공과 함께 구동축의 구동방향이 제어되는 서보모터; 상기 상부 금형의 하강시 상기 상부 금형의 하측에 위치된 접촉바에 작업자의 신체가 접촉하면서 입력된 가압 신호를 출력하는 안전부; 및 상기 안전부에 의한 신호 출력시 상기 서보모터의 구동방향을 반대로 제어하도록 구비된 제어부;를 포함할 수 있다.
상기 안전부는, 상기 상부 금형보다 하측에 횡방향으로 위치되는 접촉바; 상기 접촉바의 양단에 각각 연결되면서 프레스의 헤드부에 승강 가능하게 지지되는 승강바; 상기 승강바에 각각 결합되며, 상기 승강바가 항시 하강하도록 탄성력을 제공하는 탄성부; 및 상기 승강바의 상승시 이를 감지하는 센서부;를 포함할 수 있다.
상기 승강바는 일측 또는 양측이 승강할 수 있다.
상기 제어부는 상기 상부 금형의 하강시 상기 안전부의 센서부에서 신호가 출력되면 상기 서보모터의 구동방향을 반대 방향으로 제어하고, 상기 상부 금형의 상승시 상기 센서부에서 신호가 출력되면 상기 서보모터의 구동방향을 제어하지 않게 할 수 있다.
본 발명에 의하면, 승강하는 상부 금형의 저면보다 하측에 위치된 접촉바가 승강 가능하게 구비되어 비상상태로 작업자의 손 등에 의한 접촉바의 상승시 이를 센서부가 감지한 후 이 신호를 통해 서보모터의 구동방향을 반대로 전환하도록 제어하므로 안전사고를 미연에 방지 가능하고, 안전부가 기계식 방식에 의해 작동되므로 오작동 및 유지보수가 용이한 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 서보모터를 이용한 프레스의 안전장치를 개략적으로 도시한 정면도이다.
도 2는 본 발명의 서보모터를 이용한 프레스의 안전장치를 개략적으로 도시한 평면도이다.
도 3은 본 발명의 서보모터를 이용한 프레스의 안전장치에서 안전부의 작동 전후 상태를 도시한 정면도이다.
도 4는 본 발명의 서보모터를 이용한 프레스의 안전장치에서 안전부의 승강바가 일측만 상승한 상태를 도시한 정면도이다.
도 5는 본 발명의 서보모터를 이용한 프레스의 안전장치에서 센서부 및 서보모터를 제어부를 통해 제어하는 상태를 도시한 블록도이다.
본 발명의 상기와 같은 목적, 특징 및 다른 장점들은 첨부도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명함으로써 더욱 명백해질 것이다. 이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 서보모터를 이용한 프레스의 안전장치에 대해 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 서보모터를 이용한 프레스의 안전장치를 개략적으로 도시한 정면도이고, 도 2는 본 발명의 서보모터를 이용한 프레스의 안전장치를 개략적으로 도시한 평면도이고, 도 3은 본 발명의 서보모터를 이용한 프레스의 안전장치에서 안전부의 작동 전후 상태를 도시한 정면도이고, 도 4는 본 발명의 서보모터를 이용한 프레스의 안전장치에서 안전부의 승강바가 일측만 상승한 상태를 도시한 정면도이며, 도 5는 본 발명의 서보모터를 이용한 프레스의 안전장치에서 센서부 및 서보모터를 제어부를 통해 제어하는 상태를 도시한 블록도이다.
도 1 내지 도 5를 참조하면, 본 발명의 서보모터를 이용한 프레스의 안전장치(100)는 서보모터(130), 안전부(160) 및 제어부(180)를 포함한다.
이때, 본 발명의 서보모터를 이용한 프레스의 안전장치(100)가 적용되는 프레스는 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이 상부에 테이블(112)이 구비된 본체부(110)와, 본체부(110)의 상측에 위치된 헤드부(120)를 포함하며, 헤드부(120)의 하부에 상부 금형(10)이 장착되고, 테이블(112) 상에 하부 금형(20)이 장착된다.
한편, 상부 금형(10)은 승강 상태를 감지하는 승강상태 센서부(도면에 미도시)에 의해 상승 또는 하강 상태를 감지하게 되며, 이를 제어부(180)로 전송하게 된다.
그리고 헤드부(120)는 측면에 작업 조건을 설정하는 조작부(122)가 구비된다.
서보모터(130)는 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이 헤드부(120)의 일측면에 설치되며, 회전력이 직선 왕복운동으로 전환되면서 상부 금형(110)을 상하 작동시키도록 구동력 제공과 함께 구동축의 구동방향 등이 제어된다.
이때, 서보모터(130)는 회전수 및 회전방향의 제어가 가능한 모터로, 구동축에 감속기(140)가 연결된다.
감속기(140)는 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이 서보모터(130)의 동력이 감속된 상태로 크랭크축(153)에 회전력을 제공한다.
그리고 도 2를 참조하면 크랭크축(153)에는 크랭크축(153)이 편심 상태로 연결된 캠(152)이 설치되고, 캠(152)을 감싸도록 크랭크(150)가 설치되며, 크랭크(150)의 전면에 크랭크(150)의 회전에 의해 전후이동하는 로드(154)가 구비된다.
로드(154)는 전후 이동과정에서 벌림이나 오므림 과정에서 상부 금형(110)을 하강 또는 상승시키도록 단부에 승강부(156)가 연결된다.
안전부(160)는 도 1, 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이 접촉바(162)에 작업자가 무의식적으로 접촉하면서 가압하게 되면 신호를 출력하여 서보모터(130)의 구동력이 반대로 가해지도록 하는 기계식 스위치로, 접촉바(162), 승강바(164) 및 탄성부(164)를 포함한다.
접촉바(162)는 상부 금형(110)의 저면보다 하측에 횡방향으로 위치되는 금속봉이다.
승강바(164)는 접촉바(162)의 양단에 각각 연결되면서 프레스의 헤드부(120) 전면에 승강 가능하게 지지되는 금속봉이며, 하부에 결합구(168a)가 구비되고 상부에 금속재질의 접촉부(164a)가 구비된다.
한편, 승강바(164)는 헤드부(120) 전면에 평행하게 지지된 가이드(168)를 따라 승강 가능하게 구비된다.
결합구(168a)는 접촉바(162)의 양단이 위치되도록 저면에 홈이 형성되고 홈의 측벽에서 수평 결합되는 축(S)에 의해 홈 내에서 접촉바(162)가 회전 가능하게 된다.
여기서, 대향된 결합구(168a)의 내부에 접촉바(162)가 회전 가능하게 구비되므로 도 4와 같이 일측의 승강바(164)만 승강시켜도 타측의 승강바(164)가 연동되지 않게 한다.
접촉부(164a)는 승강바(164)의 상승시 이를 센서부(170)가 감지하여 신호를 출력하도록 한다.
탄성부(164)는 가이드(168)와 결합구(168a)의 사이에서 승강바(164)를 감싸도록 각각 결합되며, 승강바(164)가 항시 하강하도록 탄성력을 제공하는 스프링이다.
센서부(170)는 도 1, 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이 근접센서 등이 이에 적용되며, 승강바(164)의 일측 또는 양측이 상승하면서 접촉부(164a)가 근접하여 신호가 입력되면 이 신호를 제어부(180)로 전달하게 된다.
제어부(180)는 도 5에 도시된 바와 같이 센서부(170)에서 감지 신호 입력시 서보모터(130)의 구동축에 대한 구동방향 및 회전수 등을 제어하는 구성이다.
이때, 제어부(180)는 일, 타측 센서부(170) 중 적어도 하나의 신호가 입력되는 경우 상, 하부 금형(10, 20) 사이에 가공대상물이 아닌 다른 물체가 위치된 것으로 판단하게 된다.
따라서, 제어부(180)는 승강상태 센서부에 의해 상부 금형(10)이 하강상태임을 인지한 상태에서 센서부(170)에서 신호가 출력되면 서보모터(130)의 구동축 구동방향을 반대 방향으로 제어하여 상부 금형(10)이 상승하게 제어하고, 승강상태 센서부에 의해 상부 금형(10)이 상승상태임을 인지한 상태에서 센서부(170)에서 신호가 출력되면 서보모터(130)의 구동축 구동방향을 제어하지 않고 동일 방향으로 진행하도록 제어한다.
이와 같이, 본 발명의 서보모터를 이용한 프레스의 안전장치(100)의 작동 과정을 설명하면 다음과 같다.
먼저, 상, 하부 금형(10, 20)의 사이에 위치된 가공대상물 상에 작업자의 손이 위치되어 있을 경우, 상부 금형(10)이 하강하게 되면 안전부(160)의 접촉바(162)가 상부 금형(10)의 저면보다 하측에 위치된 상태이므로 작업자의 손이 상부 금형(10)보다 먼저 닿게 된다.
다음으로, 접촉바(162)의 상승시 접촉바(162)의 양측에 직립된 승강바(164)가 가이드(168)를 따라 상승하면서 승강바(164)의 상부에 위치된 접촉부(164a)가 센서부(170)에서 분리된다.
다음으로, 접촉부(164a)가 센서부(170)에서 분리되면 센서부(170)가 이를 감지하고, 감지 신호를 제어부(180)로 전송한다.
다음으로, 제어부(180)는 승강상태 센서부에 의해 상부 금형(10)이 하강상태임을 인지한 상태에서 센서부(170)에서 신호가 출력되면 서보모터(130)의 구동축 구동방향을 반대 방향으로 제어하여 상부 금형(10)이 상승하게 제어하고, 승강상태 센서부에 의해 상부 금형(10)이 상승상태임을 인지한 상태에서 센서부(170)에서 신호가 출력되면 서보모터(130)의 구동축 구동방향을 제어하지 않고 동일 방향으로 진행하도록 제어한다.
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예들을 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.
100: 프레스의 안전장치 110: 본체부
120: 헤드부 130: 서보모터
140: 감속기 160: 안전부
162: 접촉바 164: 승강바
166: 탄성부 170: 센서부
180: 제어부

Claims (4)

  1. 회전력이 직선 왕복운동으로 전환되면서 상부 금형을 상하 작동시키도록 구동력 제공과 함께 구동축의 구동방향이 제어되는 서보모터;
    상기 상부 금형의 하강시 상기 상부 금형의 하측에 위치된 접촉바에 작업자의 신체가 접촉하면서 입력된 가압 신호를 출력하는 안전부; 및
    상기 안전부에 의한 신호 출력시 상기 서보모터의 구동방향을 반대로 제어하도록 구비된 제어부;를 포함하며,
    상기 안전부는
    상기 상부 금형보다 하측에 횡방향으로 위치되는 접촉바;
    상기 접촉바의 양단에 각각 연결되면서 프레스의 헤드부에 승강 가능하게 지지되는 승강바;
    상기 승강바에 각각 결합되며, 상기 승강바가 항시 하강하도록 탄성력을 제공하는 탄성부; 및
    상기 승강바의 상승시 이를 감지하는 센서부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 서보모터를 이용한 프레스의 안전장치.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 승강바는 일측 또는 양측이 승강하는 것을 특징으로 하는 서보모터를 이용한 프레스의 안전장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 상부 금형의 하강시 상기 안전부의 센서부에서 신호가 출력되면 상기 서보모터의 구동방향을 반대 방향으로 제어하고, 상기 상부 금형의 상승시 상기 센서부에서 신호가 출력되면 상기 서보모터의 구동방향을 제어하지 않는 것을 특징으로 하는 서보모터를 이용한 프레스의 안전장치.
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