KR100590831B1 - 와이어 쏘우의 제조 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 석재 및 콘크리트 구조물등을 절단하는데 사용되는 와이어 쏘우에 관한 것으로서, 스페이서에 의하여 생크를 와이어 로프에 고정하기 전에 생크의 외부를 선 (line)상으로 압착하여 생크를 와이어 로프에 고정시킴으로써 절삭시 비드 밀림 및 자전이 방지되고 수명이 향상된 와어어 쏘우를 제공하고자 하는데, 그 목적이 있다.

본 발명은 와이어 쏘우를 제조하는 방법에 있어서,

연마재를 금속결합재에 의하여 상기 생크의 몸체부에 결합시키는 단계;

상기와 같이 금속결합재가 결합된 생크를 와이어 로프에 삽입하는 단계;

상기 생크의 선,후단부의 적어도 한쪽을 압착부의 일부가 소선사이에 위치되도록 선상으로 압착하여 생크를 와이어 로프에 고정하는 단계; 및 스페이서재로 사출성형하여 비드를 와이어 로프에 고정하는 단계를 포함하는 와이어 쏘우의 제조방법을 그 요지로 한다.

본 발명에 의하면, 절삭시 비드 밀림 및 자전이 방지되고 수명이 향상된 와어어 쏘우가 제공된다.

와이어 쏘우, 다이아몬드, 와이어 로프, 생크, 압착, 비드

Description

와이어 쏘우의 제조 방법{Method for Manufacturing Wire Saw}

도 1은 통상적인 와이어 쏘우를 이용한 절단작업을 도시한 개략도

도 2는 수지층에 의하여 비드가 와이어 로프에 고정된 통상적인 와이어 쏘우의 구성도

도 3은 종래의 와이어 쏘우의 일례를 나타내는 단면도로서, (a)는 종단면도를 나타내고, (b)는 (a)의 Ⅰ-Ⅰ선을 따라 절단한 단면도를 나타냄.

도 4는 본 발명에 따라 생크를 압착하여 와이어 로프에 생크를 고정한 상태를 나타내는 사출성형전의 와이어 쏘우의 구성도

도 5는 도 4의 A-A선을 따라 절단한 단면도

도 6은 도 4의 B-B선을 따라 절단한 단면도

도 7은 본 발명에 따라 생크를 압착하여 와이어 로프에 생크를 고정한 후 사출성형한 와이어 쏘우의 구성도

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

500 . . . 와이어 쏘우 510 . . . 와이어 로프 511 . . . 소선

520 . . . 비드 521 . . . 생크 521a . . . 생크 선단부 521b . . . 생크 후단부 5211 . . . 압착부 530 . . . 스페이서

본 발명은 석재 및 콘크리트 구조물등을 절단하는데 사용되는 와이어 쏘우에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 생크를 와이어 로프에 보다 확고히 고정함으로써 비드의 밀림 및 자전이 방지되고 수명이 향상된 와이어 쏘우를 제조하는 방법에 관한 것이다.

일반적으로 석재 및 콘크리트 구조물을 절단하는데 사용되는 절단공구로는 반원형절단용 쏘우(이하, 반원형쏘우(circular saw)이라함.)와 와이어 쏘우(wire saw)가 통상적으로 사용되어지는데, 상기 반원형쏘우와 와이어 쏘우의 가장 큰 차이점은 절단하고자 하는 피삭재의 크기를 제한하느냐 제한하지 않느냐에 있다.

즉, 상기 반원형쏘우는 절단구조상 반지름 범위이상의 두께를 가지는 피삭재는 절단할 수 없지만, 상기 와이어 쏘우는 그 길이에 따라 얼마든지 큰 두께를 갖는 피삭재도 쉽게 절단할 수 있으며, 피삭재의 형태등에 제한을 받지 않는다.

이에 따라, 이러한 와이어 쏘우는 석재를 채취하는 절단작업뿐만 아니라 철근콘크리트 구조물을 해체하기 위한 절단작업에도 널리 이용되고 있는 실정이다.

도 1은 통상적인 와이어 쏘우를 이용한 절단작업을 도시한 개략도이다.

도 1에 나타난 바와 같이, 와이어 쏘우를 이용하여 피삭재를 절단하기 위해서는 피삭재(300)의 근방에 가이드레일(210)을 설치하고, 상기 가이드레일(210)상에 와이어 쏘우 머신(200)을 활주이동가능하게 안착시킨 다음, 상기 피삭재(300)의 절단부위에 수직홀(301)을 관통형성한다.

다음에, 상기 수직홀(301)을 통해 삽입되는 와이어 쏘우(100)를 상기 와이어 쏘우 머신(200)의 구동풀리(201)에 걸고, 전원인가시 일방향 회전구동되는 구동풀리(201)의 회전동력을 전달받아 일방향 회전되는 와이어 쏘우(100)에 의해서 피삭재(300)를 절단하게 되는 것이다.

도 2는 전기도금 혹은 브레이징에 의해 제작된 종래 와이어 쏘우를 도시한 부분상세도로서, 도시한 바와 같이, 와이어 쏘우(100)는 다수의 강선을 꼬아 만든 와이어 로프(110)의 외부면에 다이아몬드 팁인 비드(120)를 일정간격으로 다수개 결합한 것이다

이러한 비드(120)는 금속재로 이루어진 중공원통형 생크(shank)(121)와, 그 외부면에 일체로 결합되는 금속결합재층(122) 및 상기 금속결합재층에 의하여 고정되는 다수개의 다이아몬드(D)로 구성된다.

여기서, 상기 다이아몬드(D)를 지지하는 금속결합재층(122)은 철, 코발트 및 니켈등의 금속을 기본금속으로 하여 하나 혹은 그 이상의 기타 금속으로 구성되는 금속분말을 소결, 브레이징 또는 전기도금함으로써 상기 생크(121)의 외부면에 결합되는 것이다.

상기 와이어 쏘우(100)에서는 상기와 같이 구성되는 비드(120)가 와이어 로프(110)에 일정간격을 두고 결합된다.

상기 비드(120)의 결합방식으로는 도 2에서와 같이 수지결합방식이 널리 사용되고 있다.

상기 수지결합방식은 일정간격을 두고 배치된 중공원통형 생크(121)의 중심 을 와이어 로프(110)가 관통한 상태로 금형에 세팅하고, 상기 금형에 폴리우레탄 수지 또는 고무와 같은 스페이스 재를 사출성형함으로서, 상기 와이어 로프(110)에 일정간격을 두고 배치된 비드(120)를 스페이서(130)로 와이어 로프와 일체로 결합 고정하는 방식이다.

상기와 같이 스페이서에 의하여 비드가 와이어 로프에 고정되는 와이어 쏘우는 석재나 콘크리트등을 절단할 시 과다한 충격이나 냉각수 등에 의해 생크와 와이어 로프사이의 접착면이 파괴되는 현상이 발생되어 비드 밀림과 자전을 발생시키는 등의 문제점이 있다.

상기한 문제점을 해결하기 위하여 와이어 로프와 생크사이의 접착력을 향상시키는 기술들이 제안되었다.

상기와 같이 와이어 로프와 생크사이의 접착력을 향상시키는 기술로는 일본 실용신안공개 평 5-70909호, 일본특허공개 평6-8039호 및 일본특허공개 평6-8042호등을 들수 있다.

상기 일본 실용신안공개 평 5-70909호, 일본특허공개 평6-8039호 및 일본특허공개 평6-8042호에는 도 3(a) 및 (b)에 나타난 바와 같이 다이아몬드 와이어 쏘우(400)의 제조공정에 있어서, 생크(421)를 다각형 모양의 평면으로 압착하여 생크(421)를 와이어 로프(410)에 고정한 후, 스페이서에 의하여 비드(420)[생크(421)]를 와이어 로프(410)에 고정함으로써 와이어 로프와 비드(생크)(420)사이의 고정력(결합력)을 향상시키는 기술이 제시되어 있다.

도 4에서 부호 411은 "소선"을 나타낸다.

그러나, 상기한 종래기술에서와 같이 생크(421)의 외부를 다각형 모양의 평면으로 압착하여 생크(421)를 와이어 로프(410)에 고정하는 경우에는 와이어 로프(410)와 생크(421)는 다각형 수만큼 선 접촉을 하게 된다.

따라서 압착되는 와이어 로프(410)의 선단부에는 선형의 응력집중이 발생하게 되어 와이어 로프(410)의 내구성을 저하시키게 된다.

또한, 와이어 로프(410)와 생크(421)가 다각형 수만큼 접촉을 하게 되어 스페이서재의 침투공간이 좁아지게 되고, 결과적으로 스페이서재의 침투가 어려워져 와이어 로프(410)와 비드(420)사이의 고정력이 약화되는 등의 문제점이 있다.

본 발명자는 상기한 종래기술의 문제점을 해결하기 위하여 연구 및 실험을 행하고, 그 결과에 근거하여 본 발명을 제안하게 된 것으로서, 본 발명은 스페이스에 의하여 생크를 와이어 로프에 고정하기 전에 생크의 외부를 선 (line)상으로 압착하여 생크를 와이어 로프에 고정시킴으로써 절삭시 비드 밀림 및 자전이 방지되고 수명이 향상된 와어어 쏘우를 제조하는 방법을 제공하고자 하는데, 그 목적이 있다.

이하, 본 발명에 대하여 상세히 설명한다.

본 발명은 연마재가 결합되는 몸체부 및 연마재가 결합되지 않는 선, 후단부를 포함하는 중공원통형 생크, 이 생크의 외부면에 일체로 결합되는 금속결합재층, 및 이 금속결합재층에 의해 생크 몸체부의 외부면에 고정되는 연마재를 포함하여 구성되는 비드; 및 다수개의 소선으로 이루어지고 상기 비드가 고정된 와이어 로프를 포함하는 와이어 쏘우를 제조하는 방법에 있어서,

연마재를 금속결합재에 의하여 상기 생크의 몸체부에 결합시키는 단계;

상기와 같이 금속결합재가 결합된 생크를 와이어 로프에 삽입하는 단계;

상기 생크의 선,후단부의 적어도 한쪽을 압착부의 일부가 소선사이에 위치되도록 선상으로 압착하여 생크를 와이어 로프에 고정하는 단계; 및

스페이서재로 사출성형하여 비드를 와이어 로프에 고정하는 단계를 포함하는 와이어 쏘우의 제조방법에 관한 것이다.

이하, 본 발명에 대하여 상세히 설명한다.

본 발명은 중공원통형 생크, 이 생크의 외부면에 일체로 결합되는 금속결합재층, 및 이 금속결합재층에 의해 생크의 외부면에 고정되는 연마재를 포함하여 구성되는 비드; 및 상기 비드가 고정된 와이어 로프를 포함하는 와이어 쏘우를 제조하는 방법에 적용되는 것이다.

본 발명에 따라 와이어 쏘우를 제조하기 위해서는 연마재가 결합되는 몸체부 및 연마재가 결합되지 않는 선, 후단부를 포함하는 중공원통형 생크를 준비하여야 한다.

본 발명에 따라 생크를 압착시키기 위해서는 적절한 생크의 재질을 선택하는 것이 필요하다.

본 발명에서는 생크가 금속재로 이루어지는 것이 바람직하다.

생크가 강한 재질로 이루어지는 경우에는 압착이 어렵게 되고, 또한 압착후에도 와이어 로프에 손상을 주게 되어 절단작업 시 와이어 로프의 파단을 일으키는 원인이 될 수 있다.

따라서, 생크는 연성이 우수한 재질로 이루어지는 것이 바람직하다.

통상, 와이어 로프의 인장강도는 100kgf/㎟이상이므로, 생크는 와이어 로프보다 인장강도가 작은 재질을 선택하여야 하는데, 이는 압착시 와이어 로프의 손상을 억제할 수 있으며, 이러한 관점에서 생크는 인장강도가 40~50kgf/㎟이고, 연신율이 25%이상인 재질로 이루어지는 것이 바람직하다.

본 발명에 있어서 바람직한 생크의 재질은 탄소의 함량이 0.45중량%이하인 탄소강이며, 보다 바람직하게는 0.08중량%이하인 연강이다.

금속결합재에 의하여 상기 생크 몸체부의 외부면에 연마재를 고정시켜 비드를 제조한다.

상기 금속결합재에 의한 연마재의 고정은 소결에 의하여 이루어지며, 생크와 금속결합재의 경계 부위에 은납용접을 실시하는 것이 바람직하다.

상기와 같이 은납용접을 실시하는 경우에는 생크와 금속결합재의 경계층을 메워주는 역할을 하게 됨과 동시에 두 성분간의 결합을 극대화시킨다.

상기 연마재로는 다이아몬드 입자를 사용하는 것이 바람직하다.

상기와 같이 연마재가 그 몸체부의 외부면에 고정된 생크를 일정한 간격을 두고 다수개의 소선으로 이루어진 와이어 로프에 삽입한다.

다음에, 도 4 내지 도 6에 나타난 바와 같이, 본 발명에 따라 상기 생크(521) 각각의 선,후단부(521a)(521b)의 적어도 한쪽을 압착부(5211)의 일부가 소선(511)사이에 위치되도록 선상으로 압착하여 생크(521)를 와이어 로프(510)에 고정한다.

와이어 쏘우에 있어서 와이어 로프와 생크사이의 고정력은 생크압착에 의한 압착력 및 스페이서에 의한 고정력으로 이루어지며, 상기 압착력 보다는 스페이서에 의한 압착력이 더 크다.

통상, 상기 압착력은 100kgf 정도이고, 그리고 스페이서에 의한 고정력은 150kgf이상이다.

종래기술에서와 같이, 생크의 외부를 다각형 모양의 평면으로 압착하는 경우에는 압착하지 않는 경우에 비하여 압착에 의한 고정력은 확보할 수 있지만, 와이어 로프와 생크가 다각형 수만큼 접촉을 하게 되어 스페이서재의 침투공간이 좁아지게 되고, 결과적으로 스페이서재의 침투가 어려워져 스페이서에 의한 고정력이 현저하게 저하된다.

따라서, 종래기술에서와 같이, 생크의 외부를 다각형 모양의 평면으로 압착하는 경우에는 와이어 로프와 생크사이의 고정력의 증대는 한계가 있게 된다.

본 발명은 생크압착에 의한 압착력과 스페이서에 의한 고정력을 최대화함으로써 결과적으로 와이어 로프와 생크사이의 고정력이 향상된 와이어 쏘우를 제공하는 것이다.

본 발명에 따라 생크를 선상으로 압착하는 경우에는 도 5 및 도 6에 나타난 바와 같이 와이어 로프(510)와 생크(521)는 곡면으로 압착되며, 곡면으로 압착이 이루어지는 경우에는 눌러주는 개소의 수는 적더라도 접촉 면적은 많아지게 된다.

따라서 압착에 의한 응력집중 현상을 저하시켜 절단 작업 시 와이어 로프의 파단 위험을 감소시킬 수 있다.

또한, 압착 시 와이어 로프와 생크 사이의 공간이 다각형 압착보다 많아지게 되고, 이로 인하여 그 공간 사이로 스페이서가 침투되어 스페이서에 의한 고정력을 증가시키게 된다.

특히, 종래기술에서와 같이 다각형 압착은 비드 밀림에 있어서 직선으로 밀리는데 반해, 본 발명에서와 같이 선상으로 압착은 와이어 로프와 생크의 곡면으로 압착을 제공하게 되어 생크가 소선과 소선을 일정길이 이상으로 눌러주므로 직선으로 밀리지 않고 나선형으로 밀리게 되므로, 선상 압착은 비드 밀림 방지에 있어서 다각형 압착보다 유리하다.

본 발명에서의 압착은 2이상의 부위에서 이루어지는 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 도 5 및 도 6에 나타난 바와 같이 일정한 간격을 두고 4개의 압착부(5211)에서 이루어지는 것이다.

압착이 4개의 부위에서 이루어지는 경우에는 상,하금형을 준비하여 상, 하 금형에서 각각 2군데씩 총 4군데를 선형으로 프레스 압착하는 방식을 채택하는 것이 바람직하다.

압착 시 상부 금형이 하강하여 일정압력과 유지시간으로 생크를 압착시키는데, 프레스의 압력은 40kgf~70kgf정도, 압착 유지 시간은 1초~3초로 행하는 것이 바람직하다.

본 발명에 따라 선 압착하는 경우에는 도 5 및 6에 나타난 바와 같이, 곡선형태의 압착이 되며, 이는 접촉 면적이 많아지도록 소선(511)을 부드럽게 감싸는 형태가 되어 와이어 로프(510)에 걸리는 응력 집중 현상을 피할 수 있다.

본 발명에 있어서 압착부(5211)의 일부는 도 5에 나타난 바와 같이 소선 (511)과 소선(511)사이에 압착이 되도록 하고, 나머지 압착부는 도 6에 나타난 바와 같이 와이어 로프(510)의 소선(511)을 불규칙적으로 눌러주도록 생크(521)를 압착시키는 것이 바람직하다.

상기와 같이 생크를 압착시킴으로써 초기 밀림 방지를 꾀할 수 있고 와이어 로프(510)와 생크(521) 사이의 공간에 사출성형 시 스페이서 재의 침투가 용이하게 된다.

상기와 같이 확보된 공간은 생크를 압착을 하지 않은 경우의 약 80%정도이며, 사출 성형에 의한 접착력에 생크 압착에 의한 압착력을 더해 비드(520)의 고정력을 향상시킬 수 있다.

본 발명에 따라는 생크의 압착은 생크의 선, 후단부(521a)(521b)에 대하여 행하여 지는데, 이 압착은 생크 몸체부와 맞서는 생크의 선,후단부의 단부에서 생크의 선, 후단부(521a)(521b)의 각각의 총 길이의 3/4까지의 부위에 대하여 행하는 것이 바람직한데, 그 이유는 생크(521) 압착 후 생크(521) 몸체부의 은납 용접 된 부분이 손상되어 절단 작업 시 생크와 금속결합재 및 연마재가 분리되거나 깨어져 나가는 것을 방지하기 위함이다.

상기 생크의 선, 후단부(521a)(521b)의 각각의 총 길이의 3/4은 생크 전체 길이의 1/4정도가 된다.

도 5 및 도 6에서 부호 "512"는 심선을 나타낸다.

다음에, 도 7에 나타난 바와 같이, 스페이서(530)재로 사출성형하여 비드(520)를 와이어 로프(510)에 고정함으로써 본 발명의 와이어 쏘우(500)가 제조된다.

상기 스패이스재로는 고무 또는 우레탄등을 들수 있다.

이하, 실시예를 통하여 본 발명을 보다 구체적으로 설명한다.

(실시예)

0.08중량%의 탄소를 함유하는 재질로 이루어진 생크에 연마재를 고정시킨 후, 와이어 로프에 일정간격으로 배치한 다음, 상,하금형을 이용하여 상,하 각각 2군데씩 생크를 압착시켜 와이어 로프에 고정시켰다.

이 때, 압착하는 부분은 생크 전체 길이의 1/4로 하였으며, 압착이 시작되는 부분으로부터 압착 길이의 1/3은 소선과 소선사이에 압착이 이루어지도록 하였다.

압착 후 일정간격으로 고정된 와이어 로프 와 비드를 고무를 이용하여 사출 성형하여 와이어 쏘우를 제조하였다.

상기와 같이 본 발명에 따라 제조된 와이어 쏘우 및 종래기술에 의하여 제작된 와이어 쏘우에 대하여 UTM(Univerasal Tensile Machine)에서 인장 시험을 실시하고, 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다.

또한, 상기 와이어 쏘우들을 일정한 주속으로 회전하는 풀리에 걸고, 일정한 속도로 하강시켜 철근 콘크리트 절단시험을 행하고, 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다.

즉, 비드 자전 정도 및 수명을 조사하고, 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다.

이 때, 피삭재인 철근 콘크리트의 배근율은 1%이며, 주속은 25m/s, 절단속도는 0.9㎡/hr이었다.

구분	고정력		수명
	인장강도	비드자전
종래예	100	2% 발생	100
발명예	160	발생되지 않음	120

상기 표 1에 나타난 바와 같이, 본 발명에 따라 생크를 압착하여 제작된 발명예가 종래기술에 의하여 제작된 종래예에 비하여 인장강도가 약 60%이상 증가함을 알 수 있다.

또한, 발명예는 절단 시험 후 와이어 로프와 생크가 분리되는 비드 자전은 발생되지 않음에 반하여, 종래예의 경우에는 비드 자전이 2%가 발생함을 알 수 있다.

또한, 발명예는 최종 절단 시험 결과 수명도 종래예에 비하여 약 20% 증가하였다.

상술한 바와 같이, 본 발명은 비드와 와이어 로프사이의 고정력을 향상시킴으로써절단 작업이 끝난 뒤에도 와이어 로프와 생크가 분리되는 비드 자전이나 비드 밀림이 발생되지 않고, 또한 생크 몸체부의 가장자리 부분까지 압착을 하지 않으므로, 절단 작업 후 생크와 비드가 분리되거나 비드가 탈락되는 현상이 발생되지 않아 와이어 쏘우의 수명이 향상될 뿐만 아니라 높은 절삭속도에서의 절삭작업에서도 높은 성능을 발휘할 수 있는 와이어 쏘우를 제조할 수 있는 효과가 있는 것이다.

Claims (10)

1. 연마재가 결합되는 몸체부 및 연마재가 결합되지 않는 선, 후단부를 포함하는 중공원통형 생크, 이 생크의 외부면에 일체로 결합되는 금속결합재층, 및 이 금속결합재층에 의해 생크 몸체부의 외부면에 고정되는 연마재를 포함하여 구성되는 비드; 및 다수개의 소선으로 이루어지고 상기 비드가 고정된 와이어 로프를 포함하는 와이어 쏘우를 제조하는 방법에 있어서,

   연마재를 금속결합재에 의하여 상기 생크의 몸체부에 결합시키는 단계;

   상기와 같이 금속결합재가 결합된 생크를 와이어 로프에 삽입하는 단계;

   상기 생크의 선,후단부의 적어도 한쪽을 압착부의 일부가 소선사이에 위치되도록 선상으로 압착하여 생크를 와이어 로프에 고정하는 단계; 및

   스페이서재로 사출성형하여 비드를 와이어 로프에 고정하는 단계를 포함하는 와이어 쏘우의 제조방법
2. 제1항에 있어서, 생크의 압착이 일정한 간격을 두고 2 곳이상에서 행해지는 것을 특징으로 하는 와이어 쏘우의 제조방법
3. 제2항에 있어서, 생크의 압착이 일정한 간격을 두고 4곳에서 행해지는 것을 특징으로 하는 와이어 쏘우의 제조방법
4. 제1항에서 제3항중의 어느 한 항에 있어서, 생크의 압착이 압착부의 적어도 일부가 와이어 로프 소선과 소선사이에 위치하도록 행해지는 것을 특징으로 하는 와이어 쏘우의 제조방법
5. 제1항에서 제3항중의 어느 한 항에 있어서, 생크의 압착이 생크 몸체부와 맞서는 생크의 선,후단부의 단부에서 선,후단부의 각각의 총 길이의 3/4까지의 부위에 대하여 행해지는 것을 특징으로 하는 와이어 쏘우의 제조방법
6. 제4항에 있어서, 생크의 압착이 생크 몸체부와 맞서는 생크의 선,후단부의 단부에서 선,후단부의 각각의 총 길이의 3/4까지의 부위에 대하여 행해지는 것을 특징으로 하는 와이어 쏘우의 제조방법
7. 제1항에서 제3항중의 어느 한 항에 있어서, 생크의 재질이 0.45중량%이하의 탄소를 함유하는 탄소강인 것을 특징으로 하는 와이어 쏘우의 제조방법
8. 제4항에 있어서, 생크의 재질이 0.45중량%이하의 탄소를 함유하는 탄소강인 것을 특징으로 하는 와이어 쏘우의 제조방법
9. 제5항에 있어서, 생크의 재질이 0.45중량%이하의 탄소를 함유하는 탄소강인 것을 특징으로 하는 와이어 쏘우의 제조방법
10. 제6항에 있어서, 생크의 재질이 0.45중량%이하의 탄소를 함유하는 탄소강인 것을 특징으로 하는 와이어 쏘우의 제조방법

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