프레스 종류 및 구조 한국산업안전공단 안전인증실.

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1 프레스 종류 및 구조 한국산업안전공단 안전인증실

2 목 차 프레스의 정의 및 분류 프레스의 구조 및 동작원리 프레스의 방호장치

3 Ⅰ. 프레스의 정의 및 분류 프레스의 정의 (산업안전기준에 관한 규칙 제51조) 적용제외 (안전인증 절차에 관한 고시 제2조)
동력에 의하여 금형을 사용하여 금속 또는 비금속물질을 압축 · 절단 또는 조형하는 기계 적용제외 (안전인증 절차에 관한 고시 제2조) - 열간단조프레스, 단조용 해머 - 목재 등의 접착을 위한 압착프레스, 분말압축 성형기 - 고무 및 모래 등의 가압성형기, 사출기, 압출기, 절곡기 - 자동터릿펀칭프레스, 다목적 작업을 위한 가공기(Ironworker) - 스트로크가 6㎜ 이하로서 위험한계 내에 신체가 들어갈 수 없는 구조의 프레스 - 원형 회전날에 의한 회전 전단기, 니블러, 코일 슬리터, 노칭기

4 사용동력에 의한 프레스의 분류 프레스 인력 프레스 동력 프레스 기계 프레스 액압 프레스
기계 프레스 : 기계력을 이용하여 크랭크 등의 기구에 의하여 슬라이드를 작동시키는 프레스 액압 프레스 : 유체의 압력에 의하여 슬라이드를 작동시키는 프레스로서 유압프레스, 공압프레스 등이 있음

5 사용동력에 의한 프레스의 분류 <기계 프레스> <유압 프레스>

6 프레임 형식에 의한 프레스의 분류 C형 프레임 프레스 H형 프레임 프레스 프레스 4주형 프레임 프레스
프레임의 형상이 상자형이며 슬라이드의 위치가 프레스의 중심 에 배치 프레스 4주형 프레임 프레스 프레스의 상부구조인 크라운 부위와 하부구조인 베드 부위가 4개의 기둥에 의해 지지되는 형식

7 C형 프레임 프레스 -소형 프레스에 주로 사용 (200톤 이하) -가공소재 취급 용이 -앞 벌어짐 발생 우려

8 H형 프레임 프레스 -중대형 프레스에 주로 사용 (300톤 이상) -구조가 안정적 -앞 벌어짐 발생 없음

9 4주형 프레임 프레스 -특수용도 프레스에 주로 사용 (소형) -금형의 취급이 용이 -유압성형에 적합

10 기계프레스의 클러치 형식에 의한 분류 기계프레스 확동식 클러치 프레스 마찰식 클러치 프레스
확동식 클러치 : 클러치의 동력전달이 기계적인 맞물림에 의해 이루어 지는 구조로서 PIN, KEY, JAW 형식 등이 있음 -마찰식 클러치 : 클러치의 동력전달이 마찰판에 의해 이루어지는 구조 로서 건식 및 습식형 등이 있으며, 브레이크와 조합형 인 것과 분리형인 것으로 구분될 수 있음

11 기계프레스의 클러치 형식에 의한 분류 <확동식 클러치 프레스> <마찰식 클러치 프레스>

12 Ⅱ. 프레스의 구조 및 동작원리 기계프레스의 구조 카운터 밸런스 회전각도 표시계 커넥팅로드 슬라이드 과부하 방지장치
양수조작식 방호장치 다이쿠션 주 전동기 로타리캠 스위치 전기 분전반 공압 조절반 안전블럭 제어반 광전자식 방호장치 볼스터

13 기계프레스의 동력전달 구조 전동기 클러치/브레이크 기어 크랭크 축 커넥팅로드 슬라이드

14 확동식 클러치와 마찰식 클러치의 비교 항 목 확동식 클러치 마찰식 클러치 임의 크랭크 각에서의 정지 안됨 가능
급정지, 비상정지 미동운전 최고 토크용량 대용량 곤란 제한 없음 고속성 나쁨 좋음 신뢰성 낮음 높음 작업의 안전성

15 확동식 클러치 구조 (PIN 클러치) 메인 기어 커플링 크랭크 축 클러치핀 클러치 작동용 캠 클러치핀 누름 스프링

16 마찰식 클러치 구조 (브레이크 조합형) 플라이 휠 브레이크 마찰판 브레이크 라이닝 피스톤 클러치 라이닝 클러치 마찰판

17 브레이크 구 분 브레이크 종류 작동 원리 형상 슈우(Shoe)식 확동식클러치 프레스 밴드(Band)식
크랭크 축에 고정된 드럼에 라이닝을 부착한 슈우를 눌러 붙여 이때의 마찰력으로 슬라이드를 정지시키는 구조로서 소형 확동식 클러치 프레스에 주로 사용 밴드(Band)식 크랭크 축에 고정된 드럼에 라이닝을 부착한 밴드를 눌러 붙여 이때의 마찰력으로 슬라이드를 정지시키는 구조이며 밴드가 끊어지면 브레이크가 무효화 되므로 100톤 이상은 사용이 제한 캠슈우(Cam Shoe)식 크랭크 축에 설치된 회전캠에 의해 크랭크 회전각과 연계시켜 상사점 부근에서는 브레이크를 조이고 그 외의 각도에서는 풀리도록 크랭크 축의 회전력을 이용하여 조작 캠밴드(Cam Band)식 마찰식클러치 디스크(Disc)식 크랭크 축에 설치된 디스크에 라이닝을 부착한 마찰판을 눌러 붙여 슬라이드를 정지시키며 마찰판의 설치 매수에 따라 브레이크 성능의 차이가 발생함

18 오버런감시장치 브레이크 등 제어계의 이상으로 상사점 정지를 하지 않고 설정된 정지각도를 넘어가는 경우
자동으로 이를 감지하여 슬라이드를 정지시키는 장치로서 브레이크 성능을 항시 감시하므로 재해예방에 매우 중요 (급정지가 필요 없는 전용프레스, 자동송급프레스는 예외) 정지각도는 프레스 제조자에 의해 설정되나 · 150SPM 이내인 경우에는 +15°이내, 150~300SPM 경우 +25°이내가 일반적임 오버런감시장치가 작동하는 경우 · 클러치, 브레이크 작동용 전환밸브의 배기구(소음기) 배출저항 증가시 · 브레이크 패드의 마모, OIL 등 불순물 유입 등으로 브레이크 성능 저하시 로타리캠 구동축의 파손사고는 중대재해를 초래할 수 있으므로 캠축 회전의 이상유무를 감시 하기 위하여 크랭크축 등에 Motion Detector를 설치하여 오버런감시장치로 사용할 수 있음

19 일행정일정지기구, 급정지기구 · 확동식 클러치 프레스에도 일행정일정지기구를 갖추어야 함 일행정일정지기구
· 프레스 작동후 누름버튼 등을 계속 누르고 있어도 슬라이드가 일행정의 작업을 마치고 작동전의 위치에서 정지하는 기구이며, 상사점 정지기구와 연결하여 사용할 수 있음 · 확동식 클러치 프레스에도 일행정일정지기구를 갖추어야 함 급정지기구 · 위험 또는 이상을 해당 프레스가 검출하여 자동으로 슬라이드의 운동을 즉시 정지시키는 기구 ※ 비상정지장치 : 위험 또는 이상발생시 작업자가 의식적으로 슬라이드의 작동을 즉시 정지시키는 장치 · 급정지기구가 작동후에는 안전상태로 복귀하여도 재기동 조작을 하지 않으면 슬라이드가 작동 하지 않도록 하는 재기동 방지기구가 구비되어야 함

20 슬라이드 카운터 밸런스 카운터 밸런스 피스톤 로드 커넥팅스크류 플랜지 분할베어링 슬라이드 브라켓 커넥팅스크류 구면 받침판
커넥팅로드 볼트 커넥팅로드 커넥팅스크류 록 너트 생크 조임볼트

21 카운터 밸런스 카운터 밸런스의 설치조건 · 피스톤, 스프링 등의 부품 파손시 당해 부품의 이탈방지 구조
· 피스톤, 스프링 등의 부품 파손시 당해 부품의 이탈방지 구조 · Air식의 경우 브레이크가 작동하지 않아도 슬라이드와 그의 부속품을 스트로크의 어떤 위치에서도 정지가 가능 · 공기압이 소요압력 이하로 저하되면 자동적으로 슬라이드가 작동 정지 Air식이 주로 사용되나 소형의 프레스에서는 스프링식도 사용 Air식의 구조 · 실린더 상부는 대기에 개방되며 하부는 공기 Tank에 연결 · 공기 Tank 의 용량은 실린더 행정용량의 7~10배가 적절 · 설정압력이 낮은 경우 작업충격이 크고 슬라이드의 2차 낙하를 예방하지 못함 · 설정압력이 높은 경우 전력소모가 높으며 메탈부위 마모가 쉽게 됨 <Air식 카운터 밸런스>

22 과부하방지장치 형 식 작 동 특 성 하중계형 기계식 하중계를 이용하여 과부하가 발생하면 클러치가 분리되게 하여 프레스를 정지
미미한 과부하 상태에서도 프레스 정지 전기식 파괴형 Shear Pin형 토크 전달계에 Shear Pin을 넣어 과부하가 발생하면 과토크에 의해 Pin이 절단 Pin 형은 프레임 등을 파괴할 수 있으며 Plate 식은 기어 등 토크 전달부를 파괴할 가능성이 있음 Plate형 Ball Seat 하부에 Shear Plate를 넣어 과부하시 파손되면서 클러치가 분리되어 프레스 정지 유압형 직접식 Ball Seat 하부에 유압실을 설치하여 과부하시 유압을 배출하여 과부하를 방지하면서 클러치를 분리시켜 프레스 정지 바란스식은 고가이나 작동하중을 정확히 결정 가능 바란스식 부스터식의 단부착 피스톤에 의해 Ball Seat 하부의 유압실에 유압을 공압과 균형되도록 하며 과부하에 의해 균형이 깨어지면 유압이 배출되어 과부하를 방지하고 동시에 클러치를 분리시켜 프레스 정지

23 안전블럭, 안전플러그, 키이로크 안전블럭 · 슬라이드 및 상부금형 등의 무게를 지탱할 수 있는 강도 유지
· 슬라이드 및 상부금형 등의 무게를 지탱할 수 있는 강도 유지 · 안전블럭 사용시 슬라이드 불시작동 방지를 위한 인터록 기능 구비 · 기계프레스에서 볼스터 각 변의 길이가 1500mm 미만이거나 다이 하이트가 700mm미만이면 안전플러그 또는 키이로크로 대체가능 · 안전플러그는 각 조작위치마다 비치 · 구조상 안전블럭 설치가 곤란한 경우 슬라이드 록킹핀 방식 가능 키이로크 (Key Lock) · 일종의 전환 키이스위치로 주전동기의 통전을 ON/OFF · 키이를 작업자가 가지고 있는 한 주전동기의 운전을 할 수 없어 안전

24 공압계통 각 공압라인에는 눈금판의 최대 지시도가 사용압력의 1.5~3배인 압력계를 설치할 것
배관 연결부, 밸브 등에는 누설이 없을 것 클러치/브레이크를 제어하는 압력은 프레스 제조사가 정한 압력을 유지하며 설정압력 이하로 저하할 경우 자동적으로 슬라이드의 작동을 정지시킬 수 있는 구조일 것 ※ 일반적으로 클러치/브레이크 제어용 공기의 압력은 4 ㎏/㎠ 이상 임 카운터 밸런스, 다이쿠션의 설정압력은 항상 제조사가 설정한 압력을 유지할 것 프레스에 사용되는 공기저장탱크는 압력용기 안전인증기준에 적합할 것 공기저장탱크에는 성능검정 합격한 안전밸브를 설치할 것

25 전자밸브 고장으로 인한 재해방지를 위해 복식밸브 (Double Valve)일 것 평상시 닫힘형일 것
공기압에 의해 제어되는 것은 압력복귀형일 것 유압에 의해 제어되는 것은 스프링복귀형일 것

26 다이쿠션 종 류 : 공기 벨로우즈식 (소형프레스) 공압식, 공유압식 (중·대형 프레스)
종 류 : 공기 벨로우즈식 (소형프레스) 공압식, 공유압식 (중·대형 프레스) 공압식의 사용압력은 5~6㎏/㎠ 이나 공유압식의 유압은 30㎏/㎠ 정도로서 동일한 쿠션 실린더의 경우 공유압식이 공압식에 비하여 5~6배의 능력이 있음 <공기 벨로우즈식 다이쿠션>

27 전기장치 전환스위치 · 행정전환 : 연속/1행정/촌동, 조작전환 : 양수/편수/발
· 행정전환 : 연속/1행정/촌동, 조작전환 : 양수/편수/발 · 키이(Key)에 의해 개폐되는 방식으로 당해 키이를 각각의 전환위치에서 뺄 수 있는 것 · 전원스위치는 전원 ON 상태에서는 키이가 빠지지 않을 것 비상정지용 누름버튼 · 적색으로 머리부분이 돌출되고 수동복귀형 일 것 · 누름버튼 외곽에 황색표시 · 조작위치, 기계를 비상정지 시켜야 할 필요성이 있는 위치 및 업라이트가 있는 경우 업라이트 전·후면 모두에 비치

28 Ⅲ. 프레스의 방호장치 방호장치의 기능 - 방호장치 기본 기능
  · 슬라이드의 작동중에는 신체의 일부가 위험한계에 들어갈 위험이 발생하지 않을 것   · 슬라이드를 작동시키기 위한 누름버튼 또는 조작레버에서 떨어진 손이 위험한계에 달하기까지의 사이에 슬라이드의 작동을 정지시킬 수 있거나 또는 누름버튼 등을 양손으로 조작하여 슬라이드의 작동중에 누름버튼 등에서 떨어진 손이 위험한계에 달하지 않을 것   · 슬라이드 작동중에 신체의 일부가 위험한계에 접근할 때에 슬라이드의 작동을 정지할 수 있을 것   · 위험한계에 있는 신체의 일부를 슬라이드의 작동에 따라서 위험한계에서 배제할 수 있을 것 - 방호장치의 성능검정   · 프레스의 방호장치는 성능검정 합격품이어야 함 · 추가로 안전을 확보하기 위해 이중으로 부착한 경우, 각각 고유의 성능이 유지되어야 하며, 임의로 변경 또는 조정하여 사용하여서는 아니 됨

29 방호장치의 적용구분 방호장치 구분 확동식 클러치 마찰식 클러치 가아드식 손쳐내기식 수인식 양수조작식 광전자식 120SPM 미만
○ 손쳐내기식 × 수인식 양수조작식 ○ (양수기동식) 광전자식 ○ : 사용가능, × : 사용불가

30 방호장치 종류별 장단점 비교 구 분 장 점 단 점 가아드식 손쳐내기식 수인식 양수조작식 광전자식 완전한 방호 가능
금형파손에 의한 파편의 비산방지 가능 - 금형의 크기에 따라 가아드를 변경하여야 함 - 금형 교환 빈도가 높은 프레스에는 사용 불편 손쳐내기식 기계적 고장에 의한 슬라이드 낙하에 효과 가격이 저렴하며 설치 · 수리가 용이 - 행정수가 빠른 기계에 사용이 곤란 - 작업자의 집중을 방해하며 손에 타격시 충격발생 수인식 - 기계적 고장에 의한 슬라이드 낙하에 효과 작업반경의 제한으로 작업자의 행동이 제약됨 작업의 변경시 마다 조정이 필요 양수조작식 - 정상적인 사용에서는 완전한 방호 가능 - 행정수가 빠른 기계에도 사용이 가능 행정수가 느린 프레스에는 사용이 부적합 기계적 고장에 의한 슬라이드 낙하에는 효과 없음 광전자식 시계를 차단하지 않아 작업이 용이 연속 운전작업에 사용 가능 - 급정지가 불가능한 클러치의 프레스에는 부적합 - 기계적 고장에 의한 슬라이드 낙하에는 효과 없음

31 방호장치의 구조 (가아드식) 구 조 · 가아드를 닫지 않으면 슬라이드를 작동시킬 수 없는 구조일 것
· 슬라이드의 작동중에는 열수 없는 구조일 것 · 임의로 변경 또는 조정할 수 없는 구조이며, 방호장치 미사용 방지 인터록 기구를 가질 것

32 방호장치의 구조 (손쳐내기식) 구 조 · 손쳐내기봉의 길이 및 진폭을 조절할 수 있는 구조일 것 · 방호판의 구조
· 손쳐내기봉의 길이 및 진폭을 조절할 수 있는 구조일 것 · 방호판의 구조 1) 방호판의 폭은 금형폭의 ½ 이상 (금형폭이 200mm 이하인 경우 100mm) 2) 높이가 행정길이 이상 (행정길이가 300mm를 넘는 경우 300mm) · 손쳐내기봉의 진폭은 금형의 폭 이상일 것 · 손쳐내기봉 및 방호판은 손등에 접촉하는 것에 의한 충격완화조치가 강구 될것

33 방호장치의 구조 (수인식) 구 조 · 수인끈의 당기는 량을 조절할 수 있는 구조일 것 (당기는 량은 볼스터 전후 길이의 ½ 이상) · 수인끈의 재료 1) 합성섬유일 것 2) 직경은 4mm 이상일 것 3) 전단하중은 조절부를 설치한 상태에서 150Kg 이상일 것 · 손목밴드는 피혁등의 재료이어야 하며 수인끈과의 연결부는 50Kg이상의 정하중에 견딜 것

34 방호장치의 구조 (양수조작식) 설치조건 : 1행정 1정지기구를 갖추고 있어야 함 구 조
· 누름버튼 등은 양손으로 조작하지 않으면 슬라이드를 작동시킬 수 없는 구조일 것 · 누름버튼에서 떨어진 손이 위험한계에 들어갈 경우 슬라이드 작동을 정지시킬 수 있을 것 · 1행정마다 누름버튼 등에서 양손을 떼지 않으면 재기동 조작을 할 수 없는 구조일 것 · 양손의 동시누름 시간차는 0.5초 이내에서만 가동할 것 · 양쪽 누름버튼간의 내측 최단거리는 300mm 이상이며, 누름버튼은 묻힘형일 것

35 양수조작식 방호장치의 설치방법 (C형 프레스) D < a + b + 1/3 Hd D : 안전거리 (mm)
D=1.6(Te+Ts) Te : 지동시간 (ms) Ts : 급정지시간 (ms) a : 누름버튼에서 슬라이드 전면까지의 수평거리 b : 누름버튼에서 볼스터 상면까지의 수직거리 Hd : 다이하이트

36 양수조작식 방호장치의 설치방법 (스트레이트사이드형 프레스) D < a + b + 1/3 Hd + 1/6Lb
D : 안전거리 (mm) D=1.6(Te+Ts) Te : 지동시간 (ms) Ts : 급정지시간 (ms) a : 누름버튼에서 볼스터 전면까지의 수평거리 b : 누름버튼에서 볼스터 상면까지의 수직거리 Hd : 다이하이트 Lb : 볼스터의 안길이

37 방호장치의 구조 (광전자식) 구 조 · 신체의 일부가 광선을 차단하는 경우 슬라이드의 작동을 정지시킬 수 있을 것
· 신체의 일부가 광선을 차단하는 경우 슬라이드의 작동을 정지시킬 수 있을 것 · 투광기와 수광기는 슬라이드 조절량과 스트로크 길이를 합한 길이의 전길이에 걸쳐 유효 하게 작동하는 것일 것 (그 길이가 400mm를 넘는 경우 400mm를 전길이로 봄) · 투광기 및 수광기의 광축수는 2 이상으로 하고 광축 상호간의 간격은 30mm 이하일 것 · 수광기는 투광기에서 조사되는 광선 이외의 광선에는 감응하지 않을 것

38 광전자식 방호장치의 설치방법 (C형 프레스) D < a D : 안전거리 (mm) D=1.6(Te+Ts)
Te : 지동시간 (ms) Ts : 급정지시간 (ms) a :광전자 센서에서 슬라이드 전면까지의 수평거리

39 광전자식 방호장치의 설치방법 (스트레이트사이드형 프레스) D < a + 1/6Lb D : 안전거리 (mm)
D=1.6(Te+Ts) Te : 지동시간 (ms) Ts : 급정지시간 (ms) a :광전자 센서에서 슬라이드 전면까지의 수평거리 Lb : 볼스터의 안길이

40 공단과 민간기관의 역할 분담 수고하셨습니다 !!!!