KR100579089B1 - 5축 와이어 방전가공기 - Google Patents

Abstract

공작물의 중량 변하에 따른 가공부하를 받지 않고 중·대형 공작물 가공에 적합토록 한 5축 와이어 방전가공기에 관한 것으로, 와이어 전극과 공작물간의 전기스파크에 의해 공작물을 가공하는 와이어 방전기에 있어서, 공작물을 지지하는 워크 탱크가 베드의 상면 일측에 설치되고, 상기 베드의 상면 타측에는 하부에서 상부로 서로 나란한 평면상에서 직교운동하는 X축 구동부와 Y축 구동부 그리고 U축 구동부와 V축 구동부를 순차적으로 적층 구성하고, 상기 V축 구동부에는 Z축 방향으로 수직 운동하는 Z축 구동부를 구비한 램)을 설치하고, 상기 Y축 구동부와 상기 Z축 구동부에 와이어 전극을 지지시켜 놓고, 공작물을 고정시킨 상태에서 와이어 전극의 상대적인 운동방향에 따라 공작물의 방전가공이 일어나도록 구성된 것을 특징으로 한다.

방전가공기, 와이어 전극, 5축, 베드, 컬럼, 램, 서보모터

Description

5축 와이어 방전가공기{5-shaft wire electric discharge machine}

본 명세서에서 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 후술하는 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어서 해석되어서는 아니된다.

도 1은 종래 5축 와이어 방전가공기의 정면도.

도2는 도 1의 일측면도.

도 3은 본 발명에 따른 5축 와이어 방전가공기의 정면도.

도 4는 도 3의 일측면도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

52 : 워크탱크 54 : 베드

56 : X축 구동부 57 : X축 슬라이드

58 : Y축 구동부 59 : Y축 슬라이드

60 : U축 구동부 61 : U축 슬라이드

62 : V축 구동부 63 : V축 슬라이드

64 : 램

본 발명은 5축 와이어 방전가공기에 관한 것으로, 특히 공작물의 중량 변하에 따른 가공부하를 받지 않고 중·대형 공작물 가공에 적합토록 한 5축 와이어 방전가공기에 관한 것이다.

종래, 5축 와이어 방전가공기의 구성도가 도 1 및 도 2에 도시되어 있다. 도 1은 5축 와이어 방전가공기의 정면도이고, 도2는 도 1의 일측면도이다.

종래, 5축 와이어 방전가공기(10)는 도 1,2에서와 같이, 베드(12)상면에 컬럼(14)이 입설된다. 베드(12)에는 공작물이 탑재되는 워크 탱크(WORK TANK)(14)가 구비되고, 상기 워크 탱크(14)는 베드(12)위에 평면상에서 서로 직교하는 X축 구동부(16)와 Y축 구동부(18)에 의해 X,Y축 방향으로 이동 운동한다.

한편, 컬럼(14)측에는 Z축 구동부(20)가 구비되고, 상기 Z축 구동부(20)에는 U축 구동부(22)와 V축 구동부(24)가 서로 직교 운동하도록 설치된다. 이때 각 구동부는 서보모터(servo motor)에 연결된 이송스크류를 포함한다. 이때 U축은 X축에 나란하고, V축은 Y축에 나란한 축을 구성한다.

따라서 종래의 5축 와이어 방전가공기의 경우, 워크 탱크(14)내 가공소재(또는 공작물)가 X, Y축으로 이동한다. 이러한 구조에서는 소형기계에서는 아무런 문제점이 없지만 중, 대형구조로 갈수록 상당한 문제점을 야기시킨다. 중·대형구조에서 도1,2와 같이 구현되면 기계의 강성을 위해 베드(12) 구조물, X축 구동부(16), Y축 구동부(18) 및 워크탱크(14)가 가로, 세로 및 높이방향으로 커지게 되어 가공소재를 올리는 워크 탱크(14)의 높이가 현격히 높아져 작업용 계단이 필요하거나 바닥을 원하는 깊이로 파야한다.

그리고 기계 자체의 크기가 커져 가공, 조립, 출하 및 설치시 상당한 어려움이 따르고 실제 가공하는 작업자 측면에서 보면 가공소재가 움직이기 때문에 가공소재 셋팅(SETTING)시 작업자 혼자서 하기 어려운 경우가 종종 있다.

작업자가 서 있는 기계 전면에서 가공소재를 포함하는 가공탱크(14)가 움직이기 때문에 큰 기종일수록 안전사고의 위험성이 따른다.

또한 베드 구조물 위에 컬럼(14)이 있고, 컬럼(14)위에 Z축 구동부(20)가 있고, Z축 구동부(20)로부터 U, V축 구동부(22,24)까지 외팔보식으로 워크 탱크(14) 앞쪽으로 뻗어 나와 있는 구조이므로 다음과 같은 문제를 갖는다.

워크 탱크(14) 구조물 안에 가공소재를 셋팅(SETTING)하고 그 가공소재의 상하방향에서 강한 가공압력을 가하면서 가공소재를 가공하기 때문에 위와 같이 회팔보 형태의 구조를 갖는 U, V축 구동부(22,24)는 가공압력을 상당히 많이 받아 가공소재의 가공 정밀도를 떨어뜨린다.

또한 각 구동부의 서보모터를 선정함에 있어 기준이 모호해 지는 어려움이 있다. 왜냐하면 가공소재의 크기가 중, 대형기종에서는 그 크기가 매우 다양해진다. 그리고 와이어 방전가공기 특성상 가공소재를 가공탱크(14) 내의 가장자리에 셋팅하고 가공을 시작하기 때문에 서보모터를 선정함에 특별한 주의가 요구된다.

따라서 본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 제반 문제점을 해결하기 위한 것 으로, 각 구동부의 설치구조를 개선하여 가공정밀도를 높이고, 중대형 구조물에서 공작물의 셋팅 및 가공이 용이하고, 콤팩트한 크기로 구현이 가능한 5축 와이어 방전가공기를 제공함에 그 목적이 있다.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 구체적인 수단은,

와이어 전극과 공작물간의 전기스파크에 의해 공작물을 가공하는 와이어 방전기에 있어서,

공작물을 지지하는 워크 탱크가 베드의 상면 일측에 설치되고,

상기 베드의 상면 타측에는 하부에서 상부로 서로 나란한 평면상에서 직교운동하는 X축 구동부와 Y축 구동부 그리고 U축 구동부와 V축 구동부를 순차적으로 적층 구성하고,

상기 V축 구동부에는 Z축 방향으로 수직 운동하는 Z축 구동부를 구비한 램)을 설치하고,

상기 Y축 구동부와 상기 Z축 구동부에 와이어 전극을 지지시켜 놓고, 공작물을 고정시킨 상태에서 와이어 전극의 상대적인 운동방향에 따라 공작물의 방전가공이 일어나도록 구성된 것을 특징으로 한다.

또한 본 발명의 5축 와이어 방전가공기에 따르면, 각 구동부는 서보모터에 연결되어 슬라이딩 운동하는 X축 슬라이드, Y축 슬라이드, U축 슬라이드, V축 슬라이드가 포함된 것을 특징으로 한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한 다.

도 3은 본 발명에 따른 5축 와이어 방전가공기의 정면도이고, 도 4는 도 3의 일측면도이다.

공작물을 지지하는 워크 탱크(52)가 베드(54)의 상면 일측에 설치되어 있다. 상기 베드(54)의 타측에는 하부에서 상부로 서로 나란한 평면상에서 직교운동하는 제1조의 X축 구동부(56)와 Y축 구동부(58) 그리고 제2조의 U축 구동부(60)와 V축 구동부(62)가 순차적으로 적층 구성되어 있다.

각 구동부(56,58,60,62)는 해당 서보모터(M1,M2,M3,M4)와, 각 서보모터(M1,M2,M3,M4)에 직결된 이송스크류(S1,S2,S3,S4)와, 해당 이송스크류(S1,S2,S3,S4)에 연결된 X축 슬라이드(57), Y축 슬라이드(59), U축 슬라이드(61), V축 슬라이드(63)를 포함한다.

따라서 상기 서보모터(M1)는 X축 슬라이드(57)를 X축 방향으로 운동시키고, 상기 서보모터(M2)는 Y축 슬라이드(59)를 Y축 방향으로 운동시키고, 상기 서보모터(M3)는 U축 슬라이드(59)를 U축 방향으로 운동시키고, 상기 서보모터(M4)는 V축 슬라이드(63)를 V축 방향으로 운동시키게 되어 있다.

상기 V축 구동부(62)의 V축 슬라이드(62)에는 램(RAM)(64)이 장착되어 있다. 따라서 램(64)은 V축 슬라이드(62)에 지지된 상태로 U축과 V축 운동이 가능하게 되어 있다.

상기 램(64)에는 Z축 구동부(66)가 설치되고, 상기 Z축 구동부(66)는 서보모터(M5)와, 서보모터(M5)에 직결된 이송스크류(S5)와, 상기 이송스크류(S5)에 연결 되어 상기 워크 탱크(52)의 상방에서 Z축 방향을 따라 수직 운동하는 Z축 슬라이드(67)가 설치된다.

한편, 상기 Z축 슬라이드(67)와 Y축 슬라이드(59)에는 와이전 전극을 안내하기 위한 가이드기구(101,102)가 설치된다. 가이드기구(101,102)는 주지의 기술이므로 상세한 설명은 생략한다.

이와 같이 구성된 5축 와이어 방전가공기(50)는 베드(54)에 설치된 워크 탱크(52)에 공작물(W)이 지지된다. 따라서 공작물(W)은 워크 탱크(52)를 통하여 고정 상태에서 가공되는데, 이때 와이어 전극은 상,하부로 가이드기구()를 통해 지지된다.

따라서 와이어 전극(W)은 하부측 가이드기구(102)가 연결되는 Y축 슬라이드(59)와 램(64)의 운동방향을 따라 워크 탱크(52)내에 고정된 공작물에 대한 상대 운동을 하게 된다.

이때 램(64)은 U축 슬라이드(61)의 U축 운동과 V축 슬라이드(63)의 V축 운동을 따라 U,V축 운동이 서보모터(M3,M4)의 제어를 통해 이루어지게 된다.

또한, 상기 Y축 슬라이드(59)는 X축 슬라이드(57)를 매개로 연결되어 있으므로, 서보모터(M1,M2)의 제어를 통해 X,Y축 운동을 하게 된다.

이같이 공작물은 워크 탱크(52)를 매개로 베드(54)측에 고정된 상태에서 와이어 전극(W)이 각 서보모터(M1,M2,M3,M4)의 구동 제어에 따라 상대적으로 이동하여 가면서 원하는 형상의 방전가공이 이루어지게 된다.

이와 같이 구성된 5축 와이어 방전가공기는 종래와 달리 공작물이 전혀 움직 이지 않기 때문에 작업하는 워크 탱크(52)의 높이를 항상 일정하게 유지할 수 있다. 이렇게 함으로써 워크 탱크(52)의 내부가 축이동과 관계없이 일정하게 유지되어 공작물의 설치 작업이 편리해진다.

또한, 상기 워크 탱크(52)의 하부에는 아무 축도 없는 구조물로 형성되어 있기 때문에 종래 공작물 이동방식에 비해 견딜 수 있는 공작물의 무게를 대폭 증가시킬 수 있다.

또한, 가공중에 공작물이 안 움직이기 때문에 공작물을 고정하는데 종래보다 신경을 많이 안써도 된다.

또한, 가공할 때에 5축(X, Y, U, V, Z축)구동부에 부하되는 부하량은 가공소재에 관계없이 일정함으로써 서보모터(M1,M2,M3,M4)의 추종성이 대폭 향상된다.

또한, Z·U 및 V축 구동부(66,60,62)를 형성시키기 위해 종래 기둥(위쪽)으로 뻗어나온 컬럼(COLUMN)을 없애고 X와 Y축 구동부(56,58) 위에 바로 U와 V축 구동부(60,62)를 형성시킴으로써 상하방향의 강한 가공압력으로부터 공작물의 높은 가공 정밀도를 얻을 수 있게 됐다.

또한, 램(64) 구조물 끝단에 U 및 V축 구동부(60,62) 없이 Z축 구동부(66)가 상하방향으로 형성되어 있어 Z축 구동부(66)에 걸리는 서보모터(M5)의 부하량은 적어지게 되고 워크 탱크(52) 위쪽이 간단한 구조가 되어 조립 및 조정도 쉬워진다.

또한, 기계 전체의 높이는 소형 기종과 같은 높이를 유지할 수 있고 또한 원하는 워크 탱크(52)의 폭 안에 모든 축을 형성할 수 있기 때문에 기계 전체 폭도 소형 기종과 같은 수준의 폭을 유지할 수 있다. 그리고 기계 뒤쪽으로 약간만 커지 면 되기 때문에 종래 방식에 비해 기계크기 및 설치면적이 2/3 밖에 차지하지 않는다.

이상과 같이, 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.

상술한 바와 같이 본 발명의 5축 와이어 방전가공기에 따르면, 공작물을 고정시켜 놓고 방전가공을 하고, 방전 가공시 필요한 상대적인 운동기구가 공작물의 하부쪽을 피하여 설치되므로서 중,대형 공작물의 가공시 유리하다. 또한 가공시 5축(X, Y, U, V, Z축)구동부에 부하되는 부하량은 가공소재에 관계없이 일정하게 유지되어 정밀 가공에 적합한 이점 등을 갖는다.

Claims (2)

1. 와이어 전극과 공작물간의 전기스파크에 의해 공작물을 가공하는 와이어 방전기에 있어서,

   공작물을 지지하는 워크 탱크(52)가 베드(54)의 상면 일측에 설치되고,

   상기 베드(54)의 상면 타측에는 하부에서 상부로 서로 나란한 평면상에서 직교운동하는 제1조의 X축 구동부(56)와 Y축 구동부(58) 그리고 제2조의 U축 구동부(60)와 V축 구동부(62)를 순차적으로 적층 구성하고,

   상기 V축 구동부(62)에는 Z축 방향으로 수직 운동하는 Z축 구동부(66)를 구비한 램(64)을 설치하고,

   상기 Y축 구동부(58)와 상기 Z축 구동부(66)에 와이어 전극을 지지시켜 놓고, 공작물을 고정시킨 상태에서 와이어 전극의 상대적인 운동방향에 따라 공작물의 방전가공이 일어나도록 구성된 것을 특징으로 하는 5축 와이어 방전가공기.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 각 구동부(56,58,60,62)는 서보모터(M1,M2,M3,M4)에 연결되어 슬라이딩 운동하는 X축 슬라이드(57), Y축 슬라이드(59), U축 슬라이드(61), V축 슬라이드(63)가 포함된 것을 특징으로 하는 5축 와이어 방전가공기.

Images