KR100387022B1 - 미리직선화된금속와이어의원통형드럼에의포장방법및상기금속와이어가공급되는기계가공장치 - Google Patents

Abstract

미리 직선화된 금속 와이어는, 풀릴 때 미터당 5 ㎜ 미만의 휨값을 갖는 직선상이며, 선반 가공 기계에 직접 공급될 수 있고, 직경이 6 ㎜ 미만이고, 기계적 강도가 400 ∼ 750 ㎫인 동합금 와이어로 이루어진다.

Description

미리 직선화된 금속 와이어의 원통형 드럼에의 포장 방법 및 상기 금속 와이어가 공급되는 기계 가공 장치

자동 용접기에 공급하기 위한 미리 직선화된 강철 와이어를 포장하는 것은 이미 알려져 있다.

오늘날의 용접기에 있어서, 와이어는 외장(sheath)을 통해 연속적으로 공급된다. 기계의 자동화를 향상시키기 위해서, 와이어는 250㎏들이 드럼 속에 포장된다. 와이어를 드럼 속에 배치하기 전에, 그 와이어를 미리 직선화시키면 와이어를 풀 때 어떠한 잔류 나선부 또는 뒤틀림도 없는 제품을 얻을 수 있다. 이는 외장 내부에서 와이어에 마찰을 제한할 수 있게 해주고, 용접점에서 와이어의 자유부[길이가 약 30㎜인 "돌출부(stick-out)"]의 직선성을 보장해준다.

미리 직선화하는 것은 이하의 방식으로 달성된다(도 1 참조).

- 릴(reel)로부터 풀려 나온 와이어는 일련의 직선화 롤러(straightening rollers)를 통과하여, 이 와이어의 직선성을 유지하는 대직경의 캡스턴(capstan)에 의해 구동된다.

- 그 후에, 와이어의 축선을 통과하는 2개의 수직 평면에 배치되어 회전시에 와이어 둘레에서 구동되는 두 쌍의 비모터 구동형(non-motorized) 롤러가 와이어에 비틀림을 부여한다. 이어서 와이어는 원통체에 의해 안내되어 나선형으로 드럼의 바닥에 배치된다.

- 와이어가 드럼을 채우면서 드럼이 하강하며, 와이어의 자유 표면과 원통체의 기저부 사이의 간극은 일정하게 유지된다.

- 상기 드럼이 채워진 후에, 탄성 밴드에 의해 드럼의 바닥에 부착된 플라스틱 와셔를 최상부의 와이어 나선부에 배치하여, 제품을 제위치에 유지한다.

이 기법은 기계적 강도가 통상 600∼1,200 N/㎟이고, 직경이 0.8∼1.6 ㎜인 강하게 변형 경화된 강(鋼)으로 만들어진 용접용 와이어에 적용된다.

상기 미리 직선화하는 기법은 미리 직선화된 와이어가 수십 밀리미터 길이의 외장을 통해 적절히 미끄러질 수 있도록 해주어, 자체가 정지 상태에 있는 무거운 와이어 저장 유닛으로부터 가동 용접 유닛을 공급할 수 있도록 해준다.

본 발명은 사용 전에 특히 와이어를 직선화할 필요가 있는 여러 가지 용도를 위해, 코일형으로 형성되고 미리 직선화된 동합금 와이어를 코일형으로 드럼 속에 포장(packaging)하는 것에 관한 것이다.

"와이어"라는 포괄적인 용어는 이하에서 비원형 단면의 것도 포함하여 코일형으로 공급될 수 있는 긴 반완성 제품(semi-finished products)을 지칭하는 데에 사용된다.

도 1은 미리 직선화할 대상의 와이어(1)를 미리 직선화하는 장치의 개략적인단면도이다.

도 2는 운송 중에 와이어 나선부가 엉키는 것을 방지하도록 한 상기와 같은 방법으로 미리 직선화된 와이어의 최종 포장된 코일(15)을 나타낸 단면도이다.

본 발명의 목적은, 특히, 동합금, 구체적으로는 황동제의 반완성 제품을 정밀 선반 가공(micro-lathing)하는 현재의 기술을 개량하는 것이다.

정밀 선반 가공에 있어서, 두 종류의 기계 또는 방법이 이용된다. 즉

Type 1 : 재료는 고정하고, 회전하는 공구에 의해 특히 기계 가공을 수행하는 타입과,

Type 2 : 예컨대, 특허 출원 제WO 81/01378호에 개시되어 있는 것과 같이, 회전하는 재료에 고정 공구를 적용하는 타입이 있다.

고속의 기계 가공시에 최적의 정밀도를 보장하기 위해, 공구는 정지 상태로 유지하면서, 재료는 회전시키는 것이 바람직하다. 이와 같이 할 때에는, 비교적 길이가 짧고(일반적으로, 3∼4 m) 회전하기에 충분할 정도의 직선성이 있는 단편(短片) 형태로 재료를 공급할 필요가 있다.

"바아(bar)"라는 용어로도 지칭되는 이들 단편을 생산하기 위해, 대개 다음의 두 방법중 하나를 이용한다.

방법 A : 와이어 생산자는 스트레처-레벨러(stretcher-leveler:재료를 신장시켜 높낮이를 일정하게 만드는 장치)를 사용하여 바아를 제조한다.

이 경우에, 정밀 선반 가공 기계에는 정밀 선반 가공 공구에 바아를 공급하는 "바아 공급기(bar feeder)"로서 알려진 "바아 콘테이너"가 설치된다.

이 방법은 다음과 같은 단점이 있다.

* 바아 공급기와 선반에 대한 현재의 기술에 따르면, 바아는 완전히 직선상으로 되어야만 하고, 그렇지 않는 경우 바아는 바아 공급기에서 걸린다듣지, 회전 중에 진동을 유발하는 바, 이는 기계 가공된 단편에 허용될 수 없는 기하학적 결함의 원천이 된다.

바아를 완전한 직선상으로 하기 위해, 황동 바아의 생산자는 비교적 고가인 특수한 와이어 직선화 기계(스트레처-레벨러)를 사용해야만 하고, 더욱이, 직선화 속도는 인발 속도(drawing speed)보다 매우 느리며, 이는 생산 능력을 크게 감소시킨다. 이러한 두 가지의 이유로, 이 방법은 보다 높은 비용을 유발한다.

* 바아 공급기의 용량이 수십개의 바아로 제한되기 때문에, 그 결과로서 선반의 자동화도 제한된다. 따라서, 규칙적으로 몇 시간을 주기로 하여 바아 공급기를 재장전할 필요가 있으며, 이는 선반 조작자의 생산성에 악영향을 미친다.

* 바아를 이송 및 처리하는 중에 공간상의 제약으로 인해, 바아의 길이가 제한된다(약 4 m). 사용되는 각 바아에 대하여, 그 길이의 약 200 ㎜ 즉, 5%가 폐기되기 때문에 이는 바아의 사용에 단점이 된다.

방법 B :

생산자는 와이어를 단위 중량이 대개 250㎏인 코일로 성형한다. 그 코일은 바닥에서는 목재로 된 바닥체에 의해, 그리고 최상부에서는 제거 가능한 목재 또는 금속제 덮개로 폐쇄되는 원통형 판지 드럼 속에 배치된다.

이러한 코일을 성형하기 위해서, 황동 와이어 생산자는 와이어를 드럼 속에 포장하기 바로 직전에, 와이어에 드럼의 직경과 유사한 직경의 자연스런 곡률을 부여하기 위하여, 약간의 소성 변형을 와이어에 가한다. 이송 및 처리중에 제기하기 위해, 나선부를 균일하게 배치하도록 그렇게 할 필요가 있다.

선반 가공 설비에서, 와이어는 특별한 풀림 장치(uncoiling device)에 의해 드럼으로부터 인출되고, 그 후에 와이어는 와이어를 직선화하는 롤러가 마련된 회전 프레임을 통과하며, 이어서 전단 공구(shearing tool)에 의해 소정 길이로 절단된다. 따라서, 회전시켜 선반 가공할 수 있는 바아가 얻어진다.

방법 A와 비교했을 때, 방법 B는 다음과 같은 장점을 제공한다.

* 각 바아의 준비가 선행하는 바아의 선반 가공과 병행하여 수행된다. 따라서, 선반 가공 보다 더욱 빠른 직선화 작업은 생산성를 야기하지 않는다.

* 드럼에는 수 천개의 바아에 상당하는 약 10,000 m의 와이어가 담겨진다. 따라서, 선반의 자동화는 방법 A에 비해 100배 정도로 배가된다.

* 바아의 길이 제한은 이송 및 포장 방법에 대한 제약에 더 이상 결부되지 않고 대신에 선반 가공하는 작업장(lathing shop)에서 이용할 수 있는 공간에 결부된다. 따라서, 적어도 이론적으로는, 보다 긴 바아를 기계 가공해서, 소비를 감소 시킬 수 있다[5% 미만의 폐기].

따라서, 정밀 선반 조작자, 특히 높은 생산성이 불가결한 대량 배치 작업을 수행하는 조작자에게 있어서 방법 B에 대한 선호도가 증가하고 있다.

그러나, 방법 B는 다음의 같은 단점이 있다.

a) 바아를 생산하기 위해 제한된 수의 스트레처-레벨러가 황동 와이어 생산 장치에 설치되는 방법 A에서와 달리, 선반 조작자는 많은 수의 스트레처-레벨러를 설치해야만 한다(각 선반에 대해 스트레처-레벨러 1대). 따라서, 스트레처-레벨러는 비교적 단순한 모델이어야만 하며, 그렇지 않는 경우 상당한 투자를 필요하게 된다.

b) 그러나, "단순한" 스트레처-레벨러를 사용한다는 사실로 인해, 직선화의정밀도가 방법 A의 경우보다 떨어지고, 현재로서는 바아는 수 센티미터 정도의 휨값(deflection)을 가진다. 선반 조작자는 기계 가공되는 공정에서 바아를 오일로 채워진 외장 속에 둘러싸는 방식으로 선반의 공급 장치를 개량하여 이러한 휨값을 부분적으로 수행했다. 오일 저장조는 회전 중에 바아가 자동적으로 중심이 맞춰질 수 있게 한다. 그럼에도 불구하고, 바아는 완전하게 직선화되지 않기 때문에, 선반 가공 작업의 정밀도는 최적이 아니다(10 ㎛의 범위: 조건에 따라 +10 ㎛의 공칭값과 -10 ㎛의 공칭값, 또는 ±5 ㎛).

c) 방법 B는 비교적 쉽게 직선화할 수 있는 와이어에 제한되고, 기계적인 강도 및 직경이 큰 와이어는 정밀하게 직선화할 수 없다. 따라서, 방법 B는 직경이 3 ㎜보다 더 큰 와이어 또는 직경이 그보다 작아도 기계적 강도가 큰(통상 700 N/㎟ 정도) 와이어의 경우에는 적용할 수 없다.

d) 길이가 긴 단편을 기계 가공할 경우에, 특히 공구를 회전시켜 기계 가공하는 경우에 와이어를 이용하면, 직선화 장치가 제거할 수 없는 과잉의 잔류 휨값[당업자에게는 "황동의 기억값(the memory of the brass)"으로 알려짐], 즉 40 ㎜ 길이의 단편에 대하여 공차는 0.7 ㎜인 0.15 ㎜ 정도의 휨값을 갖는 단편이 얻어진다. 이러한 문제점은 재료가 고정 상태에 있는 선반(Type 1)과, 재료가 회전 상태인 선반(Type 2) 모두에서 일어난다. 이 경우, 가공 전에 와이어 코일에 대해 합금의 부분 재결정화에 의한 보조 열처리를 수행할 필요가 있는데, 이러한 열처리는 무시할 수 없는 추가 비용을 수반한다. 이러한 열처리에 의해, 휨값이 0.05 ㎜인 긴 길이(40 ㎜)의 단편을 얻을 수 있다.

본 발명의 목적은 상기 방법 A 및 방법 B에 대하여 지적된 결점, 특히 방법 B에 대하여 a)∼d)로 표시된 결점을 제거하는, 동합금, 통상 황동제 와이어의 포장 방법을 제공하는 것이다. 즉,

1) 선반마다 스트레처-레벨러를 설치하는 필요성을 제거,

2) 더 높은 정밀도 또는 더 빠른 속도를 가진 선반 가공 작업의 달성,

3) 더 큰 직경 및/또는 더 큰 수준의 기계적 강도의 와이어를 비롯하여 이용 가능한 와이어의 범위를 확대,

4) 어떠한 선행 열처리 없이, 긴 길이의 단편에서 잔류 휨값을 제거 또는 매우 현저히 감소시킨다.

또한, 본 발명에 따른 포장 방법은 선반 조작자가 직면하는 문제점을 해소시키면서, 와이어 제조기에 대한 제약을 인식할 정도로 증가시키지 않는다.

발명의 상세한 설명

본 발명의 제1 주제는 미리 직선화된 금속 와이어를 원통형 드럼 속에 수용하기 위한 포장 방범으로서,

a) 미리 직신화할 와이어를, 와이어의 직선성을 유지하는 대직경의 캡스턴으로 구동하면서 일련의 직선화 롤러에 통과시키고,

b) 이어서, 2개의 수직 평면에 배치되어 회전시 상기 와이어 둘레에서 구동 되는 두 쌍의 비모터 구동형 롤러를 통과함에 따라 와이어에 비틀림을 부여하며,

c) 동일한 회전 운동을 하는 원통체에 의해 안내된 상기 와이어를 드림의 바닥에 나선형으로 배치하고,

d) 와이어의 자유 표면과 원통체의 기저부 사이의 간극이 일정하도록, 드럼에 와이어가 채워지면서 상기 드럼이 하강하는 것을 포함하고,

이러한 와이어는, 풀릴 때 미터당 5 ㎜ 미만의 휨값을 갖는 직선상이고, 선반 가공 기계에 직접 공급될 수 있으며, 직경이 6 ㎜ 미만이고, 기계적 강도가 400 ∼ 750 ㎫인 동합금 와이어인 것을 특징으로 한다.

본 발명의 이러한 제1 주제에 따른 방법을 이용하여 얻어진 와이어를 이용하기 위한 제2 양태에 따르면, 직선상이고 휨값은 미터당 5 ㎜ 미만인 상기 풀린 와이어는 스트레처 롤러가 설치된 선반 가공 기계에 공급된다.

이러한 경우에, 와이어가 스트레처 롤러를 벗어날 때 와이어의 휨값은 미터당 0.5 ㎜ 미만이고, 이러한 수준은 고정밀 기계 가공에 충분한 수준이다.

제1 주제의 미리 직선화된 와이어를 이용(선반 가공)하기 때문에, 동합금으로서는 황동을 선택하는 것이 바람직하지만, 후술하는 바와 같이 황동보다 더 "경하거나" 더 "취성이 있는" 다른 합금들을 이용할 수도 있다.

미리 직선화된 와이어의 직경 및 기계적 강도에 대한 최대 한도는 특히 그 미리 직선화된 와이어를 드럼 속에 배치하는 동안 미리 직선화된 와이어에 의해 축적되는 에너지를 제한할 필요성에 기인한다. 어떤 문턱값을 초과하면, 축적된 에너지는 너무 커져 드럼의 틀(armature)에 의해 수용될 수 없고, 드럼이 파열되어 응력 전체가 해방되는 경우는 위험이 야기될 수 있다.

본 출원인은 본 발명에 따른 와이어의 포장 방법에 의해 다음과 같은 것을 선택할 수 있음을 발견하였다.

* 프레임이 회전하는 스트레처-레벨러를 이용하지 않고 방법 B에 따라 선반 가공 기계에 공급하여, 이들 기계의 보수 및 조정의 실질적인 단순화 및 투자액의 실질적인 감소를 이룬다. 또는,

* 프레임이 회전하는 스트레처-레벨러를 이용하는, 방법 B에 따른 선반 가공 기계에 공급한다. 이와 같이 함으로써, 3 ㎜ 대신에 최대 10 ㎜ 의 대직경과 650 ㎫ 대신에 최대 750 ㎫의 기계적인 강도를 가진 와이어를 이용할 수 있어 방법 B에 따라 사용될 수 있는 와이어의 범위를 확장시킬 수 있으며, 상황에 따라, +5 ㎛의 공칭값, -5 ㎛의 공칭값, 또는 ±2.5 ㎛의 공칭값에 해당하는 5 ㎛의 범위 내에서 기계 가공 정밀도를 실질적으로 향상시킬 수 있으며, 또한 공구의 마모와 비트 파손율(bit breakage rate)을 감소시킬 수 있어, 비트당 황동의 선반 가공 평균량이 2,000 ㎏에서 5,000 ㎏으로 증가된다.

어떤 경우에도, 본 발명은 경제적으로 대단히 중요한 생산성 및/또는 품질 수준의 문제점을 해결한다. 나아가, 이러한 문제점에 대한 해결책은 용접용 강제 와이어를 포장하는 것과 관련하여 진술한 종래 기술로는 예측도 시사도 된 바 없는 것이다.

사실, 황동 선반 가공 작업의 기술 분야의 전문가에게는, 와이어를 직선화하는 것은 방법 B에 따른 기계 가공으로부터 분리될 수 없는 필수적인 작업으로 인식된다. 이러한 전문가에 의해, 와이어의 직선화 작업을 없앨 수 있는 가능성은 불가능하다.

다른 한편으로, 이러한 전문가는 용접 기술의 당업자와는 다르기 때문에 강제 와이어 용접 분야에서 알려진 수단은 황동 와이어 선반 가공의 전문가에 의해 일반적인 참고 또는 관련 분야의 참고로 되지 않는다.

결국, 해결하고자 하는 문제점에서의 차이로 인해, 선반 가공 전문가가 용접 분야에서의 미리 직선화된 와이어에 이용에 대한 지식을 갖고 있어도, 그는 강제 와이어를 외장을 통해 미끄러질 수 있게 하는 데에 이용된 수단이 와이어의 직선화 작업을 제거하면서 바아를 성형할 수 있을 정도로 충분하다는 것을 결코 생각하지 못했다.

본 발명의 또 다른 주제는 미리 직선화된 와이어를 원통형 드럼 속에 수용하기 위한 포장 방법으로서,

a) 미리 직선화할 와이어를 와이어의 직선성을 유지하는 대직경의 캡스턴으로 구동하면서 일련의 직선화 롤러에 통과시키고,

b) 이어서, 2개의 수직 평면에 배치되어 회전시 상기 와이어 둘레에서 구동되는 두 쌍의 비모터 구동형 롤러를 통과함에 따라 와이어에 비틀림을 부여하며,

c) 동일한 회전 운동을 하는 원통체에 의해 안내된 상기 와이어를 드럼의 바닥에 나선형으로 배치하고,

d) 와이어의 자유 표면과 원통체의 기저부 사이의 간극이 일정하도록, 드럼에 와이어가 채워지면서 드럼이 하강하는 것을 포함하며,

이러한 와이어는, 풀릴 때 미터당 30 ㎜ 미만의 휨값을 갖는 직선상이고, 직경이 0.15 ㎜ ∼ 0.35 ㎜ 이며 기계적 강도가 500 ㎫ ∼ 1,100 ㎫인 Cu-Zn 합금의 외층을 포함하는 전기 방전 기계 가공용 와이어인 것을 특징으로 한다.

전기 방전 기계 가공용 와이어의 구조는 많은 특허, 예컨대 본 출원인의 명의로 특허 허여된 유럽 특허 제526 361-A1호에 개시되어 있다.

본 출원인은 선반 가공용 와이어를 사용하여 발견한 해결책이 전기 방전 기계 가공용 와이어에도 역시 적용될 수 있음을 관찰했다. 이 경우, 해결할 수 있는 기술적인 문제점은 와이어가 파열될 때, 와이어는 자동적으로 스스로 재부착되어 전기 방전 기계 가공이 수작업의 개재 없이 연속하지 않으면 안된다는 점이다.

이러한 이유로, 전기 방전 기계 가공용 와이어에는 초기에 스풀 상에 또는 코일 상태로 있었던 와이어의 단부가 그 자체에 다시 감김으로써 루프를 형성하는 경향을 유발하는 기억값이 남아 있어서는 안된다.

따라서, 와이어의 파열 후에, 와이어의 단부는 와이어의 파열이 전혀 없었던 것과 같은 곡선을 유지해야 한다.

지금까지, 이러한 문제는 감기 전에 와이어를 열처리함으로써 및/또는 직선화함으로써 해결되었다. 본 발명은 이러한 열처리를 제거할 수 있게 하고, 스풀의 이용 및 이 스풀과 결부된 제약을 회피할 수가 있다. 실제에 있어서, 스풀을 이용하면, 코일당 와이어의 양이 증가하는 경향이 있지만, 코일당 와이어의 양(표준 준량 5 ㎏)이 제한된다. 다른 한편으로, 15 ㎏을 초과하는 스풀은 모터로 구동되는 풀림 장치 상에 장착되어야만 하며, 이는 전기 방전 기계 가공의 정밀도에 부적합한 진동과 추가의 비용을 발생시킨다.

끝으로, 이러한 플라스틱제 스풀을 재활용하는 과제는 점차 심각하게 되고 있다. 감는 중에 상당한 응력이 작용하고, 이 응력에 의해 분해되고 파열에 이를수 있기 때문에, 스풀은 최대 3∼4회 이상 사용될 수 없다.

본 발명에 따라 드럼 속에 포장하는 것은 특히 이들 문제점에 대한 상당한 해결책을 제시한다. 즉

* 모터로 구동되는 풀림 장치 없이도, 단위 중량당 큰 드럼을 사용할 수 있으며,

* 포장 작업에서 실질적인 기계적인 응력을 발생되지 않기 때문에, 드럼을 여러번 반복해서 재사용할 수 있으며,

* 드럼은 가령, 판지 및 강과 같은 재활용 가능한 재료로 구성될 수 있다.

본 발명에 따른 포장 방법에 있어서, 와이어의 응력 부식을 일으키는 위험을 피하기 위해, 상기 드럼은 불침투성 드럼일 수 있고, 이러한 위험을 방지하는 그 외의 수단[건조제 백(desiccant bag), 암모니아 고정이 가능한 제품, 와이어의 표면에 흡수되는 보호 제품들]을 함유하는 경우도 있다. 금속 와이어가 황동으로 제조된 경우에, 본 발명은 미리 직선화된 와이어 코일(15)을 확실히 밀폐 보존하고, 이는 습기가 많은 분위기 또는 암모니아가 존재하는 경우에 와이어가 응력 부식("자연 균일")을 일으키는 위험을 방지할 수 있다. 건조제 백, 암모니아 고정이 가능한 제품, 와이어의 표면에 흡수되는 보호 제품을 추가하고, 주변 온도 변화의 영향을 제한할 수 있는 드럼의 단일성을 추가하여 응력 부식 발생의 위험을 더욱 제한할 수 있다.

미리 직선화할 와이어(1)를 미리 직선화하는 장치는

* 미리 직선화된 와이어(1)를 풀기 위한 시스템(4) 및 와이어가 풀리는 상태를 조정하는 "댄서(dnacer)"(5),

* 평면 상태로 연속 배치된 7개의 직선화 롤러 4조, 제2 조는 제1 조로부터 90°의 방향으로 배치되고, 제3 조는 오른쪽 45°의 방향으로 배치되며, 제4 조는 왼쪽 45°의 방향으로 배치된다. 도 1에서는 제3 조(6)만을 도시하였다.

* 출구에서 직선상 와이어를 공급하는 대직경(1,000 ㎜)의 캡스턴(7),

* 같은 회전판 상에 장착되고 홈이 형성된 2 쌍의 원통형 롤러(8), 이 롤러는 와이어를 조여, 판의 회전에 의해 와이어에 역비틀림(counter-torsion)을 부여한다.

* 상기 판과 동일한 회전 운동으로 구동되는 원통체(16), 이 원통체는 미리 직선화된 와이어(2)가 드럼내로 안내될 수 있게 함으로써 미리 직선화된 와이어로 이루어진 코일(15)을 형성한다.

* 원통체(16)의 기저부가 드럼 내부에 형성된 미리 직선화된 와이어의 코일(15) 바로 위에 항상 위치하도록 드럼(9)을 낮추는 하강 수단과, 드럼(3), 드럼의 직경은 실질적으로 코일(15)의 내경을 결정한다.

플라스틱 와셔(10)는 브라켓(11), 탄성 밴드(12), 드럼(3)의 바닥에 링(14)에 의해 고정된 강성 봉(13)에 의해 코일(15)의 상부에 대해 압박된 체 유지된다.

상기 브라켓(11), 탄성 밴드(12) 및 강성 봉(13)은 사용 전의 운송 및 저장 중에 와이어를 제위치에 유지하도록 배치되어 있다. 이들 부재는 와이어의 사용시 에는 제거되어 나선부가 풀려지도록 되어 있다.

본 발명의 다른 주제는 본 발명에 따른 미리 직선화된 와이어의 포장 방법을 이용하여 기계 가공 장치, 특히 선반 및 선반 가공 기계 또는 냉간 단조 기계쪽으로 와이어를 직접 공급하고 와이어를 방전 기계 가공 장치에 공급하는 것이다.

본 발명은 또한 와이어가 구리 이외의 비철 합금 또는 강으로 제조되는 지의 여부에 상관없이 미리 직선화된 금속 와이어의 포장 방법을 이용하여 기계 가공 장치, 특히 선반 및 선반 가공 장치 또는 냉간 단조 기계에 와이어를 직접 공급하는 것을 포함한다. 사실, 본 출원인은 진술한 바와 같이 황동과 같은 동합금을 사용하여 개발된 개념을 강제 와이어에 적용할 수 있음을 확인하였다.

제1 실시예

미리 직선화된 와이어(2)의 코일(15)을 준비하였다(이 와이어의 특징은 다음과 같다).

- 조성 : 36% Zn 및 3% Pb를 함유한 황동

- 직경 : 1.825 ㎜

- 기계적인 강도 : 620 MPa

도 1에 도시된 장치가 사용되었다.

평면상으로 연속 배치된 7개의 롤러로 이루어진 4조를 직선화 장치로서 사용하고, 서로에 대해 +90° / -45° / +45°의 방향으로 배치하였다.

상기 와이어의 이송 속도는 250 m/min 이고 한 쌍의 롤러(8) 및 원통체(16)의 회전 속도는 130 rpm이였다.

이 와이어는, 도 2에 도시한 바와 같이, 적당한 250 kg들이 드럼(3) 속에 포장하였다.

이 드럼의 직경은 탄성 한도를 초과하는 곡률로 와이어를 굴곡하지 않도록 충분히 커야 한다. 통상적으로, 이 직경은 소직경(< 1 ㎜)의 와이어의 경우에 510 ㎜이고, 중간 게이지 와이어(1.8 ㎜ 정도의 직경)의 경우에 580 ㎜ 이고, 3 ㎜ 정도 직경의 와이어의 경우에 620 ㎜이다.

얻어진 미리 직선화된 와이어(2)를 "TORNOS"(R) 스트레처-레벨러에서 시험하였는데, 이 시험에서 회전 프레임이 마련된 직선화 장치를 사용한 경우와, 사용하지 않은 경우로 행하였다.

- 회전 프레임을 사용하지 않은 경우에, 휨값이 미터당 4 ㎜인 4 m 길이의 바아가 얻어졌다. 이 휨값은 조성과 기하 특성이 동일한 와이어에 대해 롤러가 마련된 회전 프레임에서 직선화 작업을 수행한 후의, 방법 B에 따라 제조된 바아의 휨값과 거의 동일하였다.

- 회전 프레임을 사용한 결과, 최대 휨값이 미터당 0.5 ㎜인 4 m 길이의 바아가 얻어졌고, 이는 방법 A에 따라 얻어진 바아의 직선화 수준에 상응한다.

미터당 휨값을 낮출수록, 바아의 고속 회전 중의 진동은 더 작아지고, 기계의 정밀도가 더 커지며, 선택적으로 기계 가공 속도는 더 빨라진다.

전형적으로, 대략 미터당 4 ㎜의 바아로 얻을 수 있는 현재의 정밀도는 10 ㎛인 반면에, 휨값이 미터당 0.5 ㎜이하인 바아로 얻을 수 있는 정밀도는 5 ㎛ 정도로 작다.

이와 유사하게, 일정한 수준의 정밀도로 기계 가공하는 속도를 고려할 때, 휨값이 미터당 4 ㎜인 바아를 휨값이 미터당 1 ㎜ 이하인 바아로 대체할 때 생산성의 이득은 대략 15%이다.

본 출원인은 동합금의 조성과 그 기하학적 특성 또는 기계적인 특성, 기계 가공 기법과 기계 가공된 단편의 형상을 변화시키면서, 다양한 다른 시험을 실시했다.

특히, 본 출원인은 긴 길이(통상 40 ㎜)의 단편을 기계 가공할 때, 본 발명에 따른 미리 직선화된 와이어는 "황동의 기억값"을 제거하는 데에 이전에 요구되었던 코일의 열처리를 피할 수 있도록 해주고, 열처리 없이 0.07 ㎜의 공차에 대하여 휨값이 0.05 ㎜인 단편을 얻을 수 있게 한다는 것을 관찰했다.

또한, 본 출원인은 본 발명에 따른 미리 직선화된 와이어를 사용하여 기계 가공 뿐만 아니라 냉간 단조에 의해 단편들을 제조하였다. 여기에서 다시, 본 출원인은 통상 30∼50 ㎜ 범위의 긴 길이의 단편들에 있어서, 드럼 속에 배치하기 전의 감는 작업 중에 발생된 잔류 변형으로 인하여 휨 문제점은 여전히 발생하고, 직선화 장치의 반복 조정에도 불구하고 최종 제품이 불량품이 될 수 있다는 것을 관찰하였다. 이러한 경우에도, 실시예의 미리 직선화된 와이어는 그 휨값을 상당히제한할 수 있었다.

냉간 단조에 의해서 얻어진 단편들의 전형적인 예는, 엄격한 기하학상 공차에 비추어 볼 때, 알카라인 건전지의 음극이다.

직경이 상이하고(직경이 3 ㎜, 6 ㎜인 황동 와이어에 대한 시험), 기계적인 특성이 상이한 와이어에 대해서도 시험하였다. 즉 납을 함유한 청동(Cu-Sn-Pb) 또는 납을 함유한 니켈-은(Cu-Zn-Ni-Mn-Pb) 같은 "경질의" "취성이 있는" 합금을 시험하여 청구범위 제1항에서 제시된 한도 내에서 양호한 결과가 얻어졌다.

이러한 한도는 기계 가공할 목적으로 회전하게 되는 바아에 대하여 휨값이 미터당 5 ㎜ 이하로 할 필요성에서 기인한다(방법 B).

너무 두꺼운 와이어 및/또는 너무 인성이 큰 와이어를 사용하는 경우에, 바아의 잔류 휨값은 미터당 5 ㎜의 상기 한도 보다 더 커지게 된다.

제2 실시예

미리 직선화된 와이어(2)의 코일(15)은 전기 방전 기계 가공용으로 준비하였다. 이러한 와이어는 유럽 특허 제0 526 361-A1호의 공보에 일례로서 개시된 것과 비교 가능하며, 그 특성은 다과 같다.

- 조성 : Cu - Zn37

- 직경 : 0.25 ㎜

- 기계적인 강도 : 910 ㎫

본 발명에 따른 이러한 와이어는 전기 방전 기계에 대하여 시험하여, 표준 와이어와 비교되었다. 표준 와이어는 감기 전에 기계적인 직선화 또는 열처리를 받는다.

드럼 내에 수용된 본 발명에 따른 와이어의 거동은 종래 기술에 따라 스풀상의 열처리되거나 기계적으로 직선화된 와이어의 거동과 동일하였다.

본 발명은 선반 가공 기계, 전기 방전 기계, 냉간 단조 기계와 같은 다양한 형태의 장치 및 다양한 형태의 사용자가 직면하게 되는 문제점을 해결한다.

이들 각각의 경우에 있어서, 본 발명에 따른 개량점은 모든 용도, 예컨대 전기 접속용 가공 단편의 생산 속도 및 생산성 또는 이들 가공 단편의 최상의 최종 품질, 이들을 생산하는 데에 요구되는 투자 수준의 삼각 또는 이들 장점의 조합에 관한 것이다. 선반 가공의 경우에 있어서, 본 발명은 방법 A와 방법 B로 전술한 공지의 방법을 종합한 것이며, 이들 방법의 각각에 결부된 단점을 제거한다. 즉,

* 방법 A에서와 같이, 선반 가공을 수행하는 고객은 바아를 직선화하는 것에 대하여 걱정할 필요가 없고, 유사하게 전기 방전 기계 가공을 수행하는 고객은 와이어가 파열되는 경우에 잔류 나선부의 존재에 대하여 걱정할 필요가 없다.

* 한편, 방법 B에서와 같이, 와이어 공급자는 무거운 수단을 사용할 필요가 없다. 실제로, 이용되었던 미리 직선화시키는 직선화 수단은 인발에 대한 생산 수준을 감소시키지 않거나 생산 단가를 상승시키지 않으면서, 인발 라인의 끝에서 쉽게 합체되고, 나아가서 산업적인 스트레처-레벨러 보다 훨씬 적은 투자가 요구된다. 대체적으로, 미리 직선화시키는 직선화 수단은 와이어 생산자에게 여전히 필요하지만, 다른 한편으로는 선반 조작자가 모든 선반에 대해 스트레처-레벨러를 구비할 필요성은 더 이상 존재하지 않으며, 이는 상당한 절감을 가져온다.

따라서, 직선화 작업은 2단계로 분류될 수 있는 바, 즉

- 그중 하나는 와이어 생산자에 의해 수행되는 미리 직선화시키는 직선화 단계이며, 이 작업은 고생산성을 보장하는 데에 필요한 빠른 인발 속도와 부합되는 고속(통상, 4∼9 m/s)으로 수행된다.

- 나머지 하나는 사용자에 의해 수행되지만 선택적인 마무리 직선화 단계이며, 주의를 요하는 이 마무리 직선화는 저렴한 장치로 고품질의 직선화가 이루어지는 저속(통상, 0.1∼0.5 m/s)으로 수행된다. 이러한 경우에, 직선화 작업이 동시에 수행되고 단지 기계 가공하는 수준에서만 제한 단계를 실시하므로, 저속은 불리한 것이 아니다.

요약하면, 상기 강조된 바와 같이, 선반 조작자는 모든 선반에 대해 직선화 장치를 장착해야 하므로 직선화 장치는 저렴해야 하는 것이 필수적이다. 이상과 같은 방식으로 본 발명에 따른 직선화 작업을 분할하면, 생산자와 사용자가 각각에 특징적인 속도로 작업할 수 있기 때문에 품질 및 생산성 모두가 최정화된다.

본 발명의 다른 특징으로서는 이하에서 설명하는 것이 중요하다.

* 칩이 미세하고(통상, 0.5 mm 대신에 0.05 mm), 소제하기가 더 쉽기 때문에 "보다 연한" 와이어 보다 선반 가공하기에 더욱 적합한 매우 큰 기계적인 강도를 가진 와이어를 사용할 수 있다.

* 종래 기술에 있어서 평균적으로 25 kg들이 드럼당 평균 1회의 파열이 관찰된 반면에, 본 발명에서의 와이어가 소성 변형하지 않으므로 와이어를 직선화하는 동안 파열의 위험을 거의 제거한다.

* 휨 수준의 저하와 관련하여 진동이 대폭 감소되어 공구의 파손율도 감소된다. 본 발명의 경우 비트의 소비량은 2,000 kg의 와이어당 1 비트에서 5,000 kg의 와이어당 1 비트이다.

* 종래 기술에서와 같이 기계의 바닥에 배치되어 있는 것이 아니라, 이러한 기계로부터 이격된 지점, 예컨대 외장이 기계 가공 장치를 향하여 그 와이어를 안내하는 출발점으로 되는 저장 공간에 배치된 드럼으로부터 기계 가공 장치 또는 성형 장치에 와이어를 공급할 수 있다. 미리 직선화된 와이어가 외장을 통해 빠져나가는 것도 역시 공지되어 있기 때문이다.

이와 같은 구성에 따르면, 각 기계에 대해 요구되는 공간, 드럼의 운동과 취급, 충격과 사고의 위험을 감소시킬 수 있다.

* 드럼 속에 "경질의" 또는 "취성이 있는" 합금을 포장할 수 있다. 이들 합금은 항복 강도가 크고, 경질의 드럼속으로 배치하기 전의 권취 중에, 그리고 푸는 과정에 이은 직선화 중에 탄성 영역에 도달하는 데에 상당한 힘을 필요로 하거나 소성 변형의 범위가 극도로 좁아, 권취 또는 직선화하는 것과 같은 제한된 소성 변형 조차도 파단시의 연신 한도를 국부적으로 초과하기에 충분하여, 와이어의 반복된 파괴를 유발할수 있기 때문에, 적합하지 않다.

따라서, 조성이 Cu-Sn-Pb("납 함유된 청동")과 Cu-Zn-Ni-Mn-Pb("납 함유 니켈-은")인 합금으로부터 제조된 미리 직선화된 와이어를 드럼 속에 포장할 수 있었다.

전기 방전 기계 가공의 경우에 있어서, 다음과 같은 점에서도 본 발명이 이점을 발휘한다.

* 열처리 및 기계적인 직선화 처리를 제거할 수 있다.

* 단위 중량을 증가시켜 자동화를 증대시킬 수 있으며, 스풀당 와이어 중량은 통상적으로 5 ㎏이지만, 드럼당 중량에는 제한이 없다.

* 모터 구동형 풀림 장치를 필요로 하고, 제한된 수의 회전된 후에 파괴되는 스풀을 제거할 수 있고, 스풀과 달리 드럼은 여러번 반복하여 재사용할 수 있다.

끝으로, 본 발명에 따른 미리 직선화된 와이어의 용도에 관계없이 본 출원인은 본 발명에 따른 포장 방법은 동일한 사이즈의 드럼에서, 종래의 드럼내의 와이어 포장 방법과 비교하여 와이어의 양을 2배로 할 수 있었다(종래 기술에 의하면, 250 ㎏인 것에 비해 본 발명에 의하면 500 ㎏). 이는 종래의 포장 방법에 있어서, 푸는 중에 엉키는 문제를 제한하기 위해 나선부를 통기처리해야 하는 반면에, 본 발명의 경우에 모든 나선부는 극도로 촘촘하고 빽빽하게 적층된다는 사실에 그 원인이 있다.

Claims (7)

1. 미리 직선화된 금속 와이어의 원통형 드럼에의 포장 방법으로서,

   a) 미리 직선화할 와이어를, 와이어의 직선성을 유지시키는 대직경의 캡스턴으로 구동하면서 일련의 직선화 롤러에 통과시키고,

   b) 이어서, 2개의 수직 평면에 배치되어 회전시 상기 와이어 둘레에서 구동되는 두 쌍의 비모터 구동형 롤러를 통과함에 따라 와이어에 비틀림을 부여하며,

   c) 동일한 회전 운동을 하는 원통체에 의해 안내된 상기 와이어를 드럼의 바닥에 나선형으로 배치하고,

   d) 상기 와이어의 자유 표면과 원통체의 기저부 사이의 간극이 일정하게 유지되도록, 드럼에 와이어가 채워지면서 상기 드럼이 하강하는 것을 포함하고,

   상기 와이어는, 풀릴 때 미터당 5 mm 미만의 휨값을 갖는 직선상이며, 선반가공 기계에 직접 공급될 수 있고, 직경이 6 mm 미만이고, 기계적 가도가 400 ∼ 750 ㎫인 동합금 와이어인 것을 특징으로 하는 미리 직선화된 와이어의 원통형 드럼에의 포장 방법.
2. 청구항 1에 있어서, 상기 동합금은 황동인 것을 특징으로 하는 미리 직선화된 금속 와이어의 원통형 드럼에의 포장 방법.
3. 미리 직선화된 금속 와이어를 원통형 드럼 속에 포장하기 위한 포장 방법으로서,

   a) 미리 직선화할 와이어를 와이어의 직선성을 유지시키는 대직경의 캡스턴으로 구동하면서 일련의 직선화 롤러에 통과시키고,

   b) 이어서, 2개의 수직 평면에 배치되어 회전시 상기 와이어 둘레에서 구동되는 두 쌍의 비모터 구동형 롤러를 통과함에 따라 와이어에 비틀림을 부여하며,

   c) 동일한 회전 운동을 하는 원통체에 의해 안내된 상기 와이어를 드럼의 바닥에 나선형으로 배치하고,

   d) 상기 와이어의 자유 표면과 원통체의 기저부 사이의 간극이 일정하게 유지되도록, 드럼에 와이어가 채워지면서 드럼이 하강하는 것을 포함하며,

   상기 와이어는 풀릴 때 미터당 30 ㎜ 미만의 휨값을 갖는 직선상이고, 직경이 0.15 ㎜∼0.35 ㎜이며 기계적 강도가 500 ㎫∼1,100 ㎫인 Cu-Zn 합금의 외층을 포함하는 전기 방전 기계 가공용 와이어인 것을 특징으로 하는 미리 직선화된 금속 와이어의 원통형 드럼에의 포장 방법.
4. 청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항에 있어서, 상기 와이어의 응력 부식되는 것을 피하기 위해, 상기 드럼은 불침투성 드럼이고, 이러한 위험을 피하기 위한 다른 수단(건조제 백, 암모니아 고정이 가능한 제품, 상기 와이어의 표면에 흡수되는 보호 제품들)을 포함하는 것을 특징으로 하는 미리 직선화된 금속 와이어의 원통형 드럼에의 포장 방법.
5. 청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항에 따라 포장된 미리 직선화된 금속 와이어가 공급되는 것을 특징으로 하는 기계 가공 장치.
6. 청구항 5에 있어서, 상기 장치는 선반, 선반 가공 기계 또는 냉간 단조 공구인 것을 특징으로 하는 기계 가공 장치.
7. 청구항 6에 있어서, 상기 금속 와이어는 강제 또는 비철 합금제 와이어인 것을 특징으로 하는 기계 가공 장치.

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