KR101161316B1 - 사각단면을 가진 와이어의 성형장치 - Google Patents

사각단면을 가진 와이어의 성형장치 Download PDF

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본 발명은 와이어에 관한 것으로, 보다 상세하게는 사각단면을 가진 와이어를 매우 정밀하게 성형할 수 있는 사각단면을 가진 와이의 성형장치에 관한 것이다.
본 발명의 사각단면 와이어의 성형장치는, 원형단면 와이어의 축선에 대해 직교하는 평면 상에 위치하고, 상기 원형단면 와이어를 상하/좌우 4방향에서 가압하여 와이어의 사각단면을 성형하는 제1 내지 제4 가압롤러를 가진 가압성형부를 포함하고, 상기 제1 및 제2 가압롤러는 수직선상에서 서로 마주보게 배치되며, 상기 제3 및 제4 가압롤러는 수평선상에서 서로 마주보게 배치되는 것을 특징으로 한다.

Description

사각단면을 가진 와이어의 성형장치{APPARATUS FOR FORMING THE RECTANGULAR CROSS SECTION OF WIRE}
본 발명은 와이어에 관한 것으로, 보다 상세하게는 사각단면을 가진 와이어를 매우 정밀하게 성형할 수 있는 사각단면을 가진 와이의 성형장치에 관한 것이다.
널리 주지된 바와 같이, 신선기는 다양한 직경을 가진 와이어(wire)를 신선(drawing)하는 장치로서, 이러한 신선기는 봉재, 관재 등을 인발하는 원리와 유사하다.
이러한 신선기에 의해 제조되는 와이어는 그 직경에 따라 극세선(0.1mm 이하), 중세선(0.5~2.5mm), 태선(2.5mm 이상)으로 구별될 수 있으며, 이러한 와이어는 나노산업, 바이오산업, 반도체산업 및 신약사업 등의 발전과 더불어 와이어 시장의 확대 및 부가가치 향상 등을 통해 와이어 제조기술이 획기적으로 발전하고 있는 추세이다.
최근에는 사각단면(rectangular cross section)을 가진 와이어(이하, '사각단면 와이어'라 함)가 개발되어 널리 이용되고 있으며, 이러한 사각단면 와이어는 휴대폰, 기타 반도체 장치 등에 활용되어 컴팩트한 장착 사이즈, 견고한 조립성 등을 용이하게 구현할 수 있다.
한편, 사각단면 와이어 성형장치는 복수의 압연롤러 또는 금형 등을 통해 신선기에 의해 신선된 원형단면(circular cross section)의 와이어를 압연함으로써 사각단면 와이어를 성형하도록 구성된다.
하지만, 종래기술에 따른 사각단면 와이어 성형장치는 복수의 압연롤러를 이용하여 사각단면을 압연함에 따라 장치의 구조 및 공정이 매우 복잡하여 제조단가가 높은 단점이 있었다.
또한, 종래의 사각단면 와이어 성형장치는 각 압연롤러를 회전지지하는 베어링의 기본 공차 때문에 직진도 및 표면정밀도가 저하되고, 이에 정밀부품용도에 요구되는 강도 또는 경도 등이 제대로 구현되지 못하는 단점이 있었다.
본 발명은 상기와 같은 점을 감안하여 안출한 것으로, 사각단면 와이어의 사각단면을 매우 정밀하게 가공함으로써 설계의도에 대응하는 품질(강도, 경도 등)을 얻을 수 있는 사각단면 와이어의 성형장치를 제공하는 데 그 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 사각단면 와이어의 성형장치는,
원형단면 와이어의 축선에 대해 직교하는 평면 상에 위치하고, 상기 원형단면 와이어를 상하/좌우 4방향에서 가압하여 와이어의 사각단면을 성형하는 제1 내지 제4 가압롤러를 가진 가압성형부를 포함하고,
상기 제1 및 제2 가압롤러는 수직선상에서 서로 마주보게 배치되며, 상기 제3 및 제4 가압롤러는 수평선상에서 서로 마주보게 배치되는 것을 특징으로 한다.
상기 가압성형부는 십자형 개구부를 가진 지지프레임를 구비하고, 상기 지지프레임의 십자형 개구부에는 제1 내지 제4 조립블록이 분리가능하게 결합되며, 상기 제1 내지 제4 가압롤러 각각의 회전축이 상기 제1 내지 제4 조립블록 각각에는 개별적으로 회전가능하게 설치되고, 상기 각 가압롤러는 일정 직경을 가진 원통부를 가지고, 상기 원통부의 중앙부에는 가압부가 외경방향으로 돌출되며, 상기 가압부는 상기 원통부 보다 좁은 폭을 가지고, 상기 가압부의 외주면에는 평탄한 가압면이 형성되는 것을 특징으로 한다.
상기 제1 및 제2 가압롤러의 가압면들은 서로 동일한 폭으로 형성되고, 상기 제3 및 제4 가압롤러의 가압면들은 서로 동일한 폭으로 형성되며, 상기 제1 및 제2 가압롤러의 가압면과 상기 제3 및 제4 가압롤러의 가압면은 서로 다른 폭으로 형성되는 것을 특징으로 한다.
상기 가압성형부의 전방에는 하나 이상의 예비 가압유닛이 설치되고, 상기 예비 가압유닛은 회전가능하게 설치된 상부 압연롤러 및 하부 압연롤러를 포함하며, 상기 상부 압연롤러 및 하부 압연롤러는 원형단면 와이어의 예비성형이 용이하도록 일정간격으로 이격되는 것을 특징으로 한다.
상기 상부 압연롤러 및 하부 압연롤러 중에서 적어도 어느 하나의 외주면 중앙부에는 원주방향의 돌출부 또는 원주방향의 홈부가 형성되는 것을 특징으로 한다.
상기 가압성형부의 후방에는 사각 신선처리부가 설치되고, 상기 사각 신선처리부는 가압성형부에서 가공된 사각단면 와이어를 원하는 규격으로 단계적으로 신선하는 2 이상의 사각단면 다이스를 포함하고, 상기 사각단면 다이스들은 서로 다른 치수의 사각단면 다이스구멍을 가지는 것을 특징으로 한다.
이상과 같은 본 발명에 의하면, 원형단면 와이어의 상하/좌우 측면을 복수의 가압롤러에 의해 가압함으로써 보다 정밀한 치수의 사각단면을 가공할 수 있고, 이를 통해 설계의도에 대응하는 품질(강도, 경도 등)을 용이하게 얻을 수 있는 장점이 있다.
도 1은 본 발명의 사각단면 와이어 성형장치가 적용되는 일반적인 와이어 신선기를 예시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 사각단면 와이어 성형장치의 가압성형부를 도시한 사시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 사각단면 와이어 성형장치의 가압성형부를 도시한 정면도이다.
도 4는 도 3의 화살표 A부분을 확대하여 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명에 의한 사각단면 와이어 성형장치의 제1 예비 가압유닛을 도시한 정면도이다.
도 6은 본 발명에 의한 사각단면 와이어 성형장치의 제1 예비 가압유닛을 도시한 측면도이다.
도 7은 본 발명에 의한 사각단면 와이어 성형장치의 제2 예비 가압유닛을 도시한 정면도이다.
도 8은 본 발명에 의한 사각단면 와이어 성형장치의 제2 예비 가압유닛을 도시한 측면도이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 사각단면 와이어 성형장치가 적용되는 일반적인 와이어 신선기를 예시한 도면이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 와이어 선선기는 모재(U)를 공급하는 모재공급부(10), 공급되는 모재(U)를 원형단면의 와이어로 신선하는 신선처리부(20), 신선된 와이어를 열처리하는 열처리부(30), 열처리된 와이어를 권취하는 권취부(40)로 구성되고, 본 발명의 사각단면 와이어 성형장치(100)는 신선처리부(20)에서 신선된 원형단면 와이어(W)를 가압하여 사각단면 와이어(W1)로 성형하도록 신선처리부(20)와 열처리부(30) 사이에 배치된다.
본 발명의 사각단면 와이어 성형장치(100)는 도 1에 도시된 바와 같이, 신선처리부(20)에 의해 신선되어 안내되는 원형단면 와이어(W)를 상하/좌우 4방향에서 가압하여 와이어의 사각단면을 성형하는 가압성형부(110)를 포함하고, 가압성형부(110)의 전방에는 하나 이상의 예비 가압유닛(120, 130)이 배치될 수 있으며, 가압성형부(110)의 후방에는 사각 신선처리부(140)가 배치될 수 있다.
가압성형부(110)는 원형단면 와이어(W)의 축선에 대해 직교하는 평면 상에 위치하는 제1 내지 제4 가압롤러(111, 112, 113, 114)를 포함하고, 제1 및 제2 가압롤러(111, 112)는 수직선상에서 서로 마주보게 배치되며, 제3 및 제4 가압롤러(113, 114)는 수평선상에서 서로 마주보게 배치된다. 이에 제1 및 제2 가압롤러(111, 112)는 제3 및 제4 가압롤러(113, 114)에 대해 직교한다.
가압성형부(110)는 도 2 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 십자형 개구부(115a)를 가진 지지프레임(115)를 구비하고, 지지프레임(115)의 십자형 개구부(115a)에는 제1 내지 제4 조립블록(116, 117, 118, 119)이 체결구를 통해 분리가능하게 결합된다. 또한, 지지프레임(115)의 상측, 좌우 양측 등에는 조절나사(115b, 115c, 115d)가 설치될 수 있고, 이 조절나사(115b, 115c, 115d)는 제1 내지 제4 조립블록(116, 117, 118, 119)의 일부를 선택적으로 조절하도록 구성될 수 있다.
제1 내지 제4 가압롤러(111, 112, 113, 114) 각각은 회전축(111a, 112a, 113a, 114a)을 가지고, 제1 내지 제4 가압롤러(111, 112, 113, 114) 각각은 그 회전축(111a, 112a, 113a, 114a)을 통해 제1 내지 제4 조립블록(116, 117, 118, 119) 측에는 회전가능하게 설치된다.
각 가압롤러(111, 112, 113, 114)는 일정 직경을 가진 원통부(111b, 112b, 113b, 114b)를 가지고, 원통부(111b, 112b, 113b, 114b)의 중앙부에는 가압부(111c, 112c, 113c, 114c)가 외경방향으로 돌출되며, 가압부(111c, 112c, 113c, 1114c)는 원통부(111b, 112b, 113b, 114b) 보다 좁은 폭을 가진다. 가압부(111c, 112c, 113c, 114c)의 외주면에는 평탄한 가압면(111d, 112d, 113d, 114d)이 형성되고, 이 가압면(111d, 112d, 113d, 114d)들이 서로 인접하면서 원형단면의 와이어(W)를 상하/ 좌우 4방향에서 가압함으로써 사각단면의 와이어(W1)를 형성한다.
수직선 상에서 서로 마주보는 제1 및 제2 가압롤러(111, 112)의 가압면(111d, 112d)들은 서로 동일한 폭(t1 = t2)으로 형성되고, 또한 수평선 상에서 서로 마주보는 제3 및 제4 가압롤러(113, 114)의 가압면(113d, 114d)들은 서로 동일한 폭(t3 = t4)으로 형성된다.
그리고, 제1 및 제2 가압롤러(111, 112)의 가압면(111d, 112d)과 제3 및 제4 가압롤러(113, 114)의 가압면(113d, 114d)은 서로 다른 폭으로 형성된다. 예컨대, 도 4에 도시된 바와 같이 제3 및 제4 가압롤러(113, 114)의 가압면(113d, 114d)이 제1 및 제2 가압롤러(111, 112)의 제1 및 제2 가압면(111d, 112d) 보다 넓은 폭(t3>t1, t4>t2)을 가질 수 있고, 이와 달리 제1 및 제2 가압롤러(111, 112)의 가압면(111d, 112d)이 제3 및 제4 가압롤러(113, 114)의 제3 및 제4 가압면(113d, 114d) 보다 넓은 폭을 가질 수도 있다.
이와 같이, 수직선 상의 제1 및 제2 가압롤러(111, 112)와 수평선상의 제3 및 제4 가압롤러(113, 114)가 서로 다른 폭으로 형성됨에 따라 상하/좌우 방향에서 가압되는 와이어의 사각단면은 그 형상이 보다 정밀하게 가공될 수 있다.
한편, 본 발명은 가압성형부(110)의 전방에 하나 이상의 예비 가압유닛(120, 130)이 설치될 수 있고, 이에 원형단면 와이어(W)는 가압성형부(110)로 이송되기 전에 예비 가압유닛(120, 130)에 의해 가압되어 타원형의 평탄단면으로 성형될 수 있으며, 이를 통해 가압성형부(110)에 의한 사각단면의 성형을 보다 용이하게 할 수 있다.
도 1에 도시된 바와 같이 본 발명의 일 실시예에 따르면, 가압성형부(110)의 전방에는 제1 및 제2 예비 가압유닛(120, 130)이 구성될 수 있다.
제1 예비 가압유닛(120)은 도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이 회전가능하게 설치된 상부 압연롤러(121) 및 하부 압연롤러(122)를 포함하고, 상부 압연롤러(121) 및 하부 압연롤러(122)는 원형단면 와이어(W)의 1차 예비성형이 용이하도록 일정간격으로 이격되어 서로 마주보게 상하로 배치된다.
제1 예비 가압유닛(120)은 도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이, 지지프레임(125)를 구비하고, 지지프레임(125)의 좌우 양측에는 한 쌍의 상부 조립블록(126, 127) 및 한 쌍의 하부 조립블록(128, 129)이 서로 마주보게 설치되며, 상부 조립블록(126, 127)에는 상부 압연롤러(121)의 각 회전축(121a)이 회전가능하게 설치되고, 하부 조립블록(128, 129)에는 하부 압연롤러(122)의 각 회전축(122a)이 각각 회전가능하게 설치된다.
상부 압연롤러(121) 및 하부 압연롤러(122)의 전방 측에는 원형단면 와이어(W)의 이송을 안내하는 안내구(123)가 배치되고, 이 안내구(123)에는 원형단면 와이어(W)가 통과하는 안내공(123a)이 형성되어 있다.
그리고, 상부 조립블록(126, 127)의 상측에는 조절나사(126a, 127a)가 각각 설치되고, 이 조절나사(126a, 127a)에 의해 상부 조립블록(126, 127) 및 상부 압연롤러(121)의 높이가 조절됨으로써 상부 압연롤러(121)와 하부 압연롤러(122) 사이의 이격간격이 조절될 수 있다.
또한, 상부 압연롤러(121) 및 하부 압연롤러(122) 중에서 적어도 어느 하나의 외주면에는 원주방향의 홈부(122b)가 형성될 수 있다. 도 5 및 도 6에서는 하부 압연롤러(122)의 외주면에 원주방향의 홈부(122b)가 형성되어 있지만, 본 발명은 이에 한정하지 않고 상부 압연롤러(121)의 원주면에 형성되거나 상부 압연롤러(121) 및 하부 압연롤러(122)의 각 원주면 모두에 형성될 수도 있다. 이러한 홈부(122b)에 의해 상부 압연롤러(121) 및 하부 압연롤러(122) 사이를 통과하는 원형단면 와이어(W)의 1차 예비성형이 보다 용이하게 이루어질 수도 있다.
제2 예비 가압유닛(130)은 도 7 및 도 8에 도시된 바와 같이 회전가능하게 설치된 상부 압연롤러(131) 및 하부 압연롤러(132)를 포함하고, 상부 압연롤러(131) 및 하부 압연롤러(132)는 제1 예비 가압유닛(120)에 의해 1차 예비성형된 와이어(W)의 2차 예비성형을 용이하게 하도록 일정간격으로 이격되어 서로 마주보게 상하로 배치된다.
제2 예비 가압유닛(130)은 도 7 및 도 8에 도시된 바와 같이, 지지프레임(135)를 구비하고, 지지프레임(135)의 좌우 양측에는 한 쌍의 상부 조립블록(136, 137) 및 한 쌍의 하부 조립블록(138, 139)이 서로 마주보게 설치되며, 상부 조립블록(136, 137)에는 상부 압연롤러(131)의 각 회전축(131a)이 회전가능하게 설치되고, 하부 조립블록(138, 139)에는 하부 압연롤러(132)의 각 회전축(132a)이 각각 회전가능하게 설치된다.
그리고, 지지프레임(135)의 상측에는 상부 조립블록(136, 137)의 상하 높이를 조절함으로써 상부 압연롤러(131)와 하부 압연롤러(132) 사이의 이격간격을 조절하는 조절기구(134)가 설치된다.
조절기구(134)는 지지프레임(135)의 상부에 설치된 조절핸들(134a), 이 조절핸들(134a)의 하측에 형성된 제1조절기어(134b), 제1조절기어(134b)의 양측에 치합되는 제2 및 제3 조절기어(134c, 134d), 제2 및 제3 조절기어(134c, 134d)의 중심에서 지지프레임(135)를 관통하여 상부 조립블록(136, 137)측으로 연장되는 조절나사(134e, 134f)로 구성된다.
이러한 조절기구(134)의 구성에 의해, 조절핸들(134a)을 적절히 돌림에 따라 각 조절나사(134e, 134f)에 의해 상부 조립블록(126, 127) 및 상부 압연롤러(121)의 상하 높이가 조절됨으로써 상부 압연롤러(131)와 하부 압연롤러(132) 사이의 이격간격이 조절될 수 있다.
또한, 상부 압연롤러(131) 및 하부 압연롤러(132) 중에서 적어도 어느 하나의 외주면에는 외경방향으로 돌출한 원주방향의 돌출부(131b, 132b)가 형성될 수 있다. 도 7 및 도 8에서는 상부 압연롤러(131) 및 하부 압연롤러(132)의 외주면 모두에 원주방향의 돌출부(131b, 132b)가 형성되어 있지만, 본 발명은 이에 한정하지 않고 상부 압연롤러(131)의 외주면 또는 하부 압연롤러(132)의 외주면 중에 어느 일측에만 형성될 수도 있다. 이러한 돌출부(131b, 132b)에 의해 상부 압연롤러(131) 및 하부 압연롤러(132) 사이를 통과하는 원형단면 와이어(W)의 2차 예비성형이 보다 용이하게 이루어질 수 있다.
본 발명은 가압성형부(110)의 후방에 사각단면 와이어(W)의 가공치수를 필요로하는 규격으로 신선처리하는 사각 신선처리부(140)가 배치될 수 있다. 사각 신선처리부(140)는 가압성형부(110)에서 사각단면으로 가공된 사각단면 와이어(W1)를 원하는 규격으로 단계적으로 신선하는 2 이상의 사각단면 다이스(141, 142), 각 사각단면 다이스(141, 142)의 후방에 배치되는 2 이상의 이송드럼(143, 144), 각 이송드럼(143, 144)의 후방에 배치되는 2 이상의 텐션유닛(145, 146) 등으로 구성된다.
사각단면 다이스(141, 142)는 신선되는 와이어(W1)의 사각단면을 단계적으로 규격화하도록 서로 다른 치수의 사각단면 다이스구멍을 가진다. 2 이상의 이송드럼(143, 144)은 각 구동모터(143a, 144a)에 의해 개별적으로 회전함으로써 신선되는 와이어(W1)를 이송시키도록 구성된다. 사각단면 다이스(141, 142) 및 복수의 이송드럼(143, 144)들은 와이어(W)의 이송경로를 직선상으로 유지하도록 일렬로 배치된다.
2 이상의 텐션유닛(145, 146)은 각 사각단면 다이스(141, 142)를 통과하면서 신선되는 와이어(W1)에 일정한 장력을 부여함으로써 정밀한 와이어의 신선이 이루어지도록 하는 구성이다.
각 텐션유닛(145, 146)은 이송드럼(143, 144) 및 사각단면 다이스(141, 142)에 의해 형성되는 와이어(W1)의 이송경로 상부 측에서 상하 이동가능하게 설치되는 텐션풀리(145a, 146a), 텐션풀리(145a, 146a)의 하부에 배치되는 가이드풀리(145b, 146b)를 포함하고, 텐션풀리(145a, 146a) 및 가이드풀리(145b, 146b)는 회전가능하게 설치된다.
텐션풀리(145a, 146a)에는 텐션조절기구(145c, 146c)가 연결되고, 이 텐션조절기구(145c, 146c)는 스프링, 유압실린더, 공압실린더 등과 같이 텐션풀리(145a, 146a)에 완충력을 부여함으로써 텐션풀리(145a, 146a)의 상하 이동을 용이하게 조절할 수 있다.
그리고, 텐션풀리(145a, 146a)에는 위치감지센서(145d, 146d)가 각각 설치되고, 이 위치감지센서(145d, 146d)는 텐션풀리(145a, 146a)의 상하 이동을 감지함으로써 각 텐션풀리(145a, 146a)의 전후방에 위치한 이송드럼(143, 144)의 속도를 조절하도록 구성된다.
100: 사각단면 와이어 성형장치 110: 가압성형부
120, 130: 예비 가압유닛 140: 사각 신선처리부

Claims (6)

  1. 삭제
  2. 원형단면 와이어의 축선에 대해 직교하는 평면 상에 위치하고, 상기 원형단면 와이어를 상하/좌우 4방향에서 가압하여 와이어의 사각단면을 성형하는 제1 내지 제4 가압롤러를 가진 가압성형부를 포함하고,
    상기 제1 및 제2 가압롤러는 수직선상에서 서로 마주보게 배치되며, 상기 제3 및 제4 가압롤러는 수평선상에서 서로 마주보게 배치되고,
    상기 가압성형부는 십자형 개구부를 가진 지지프레임를 구비하고, 상기 지지프레임의 십자형 개구부에는 제1 내지 제4 조립블록가 분리가능하게 결합되며,
    상기 제1 내지 제4 가압롤러 각각의 회전축이 상기 제1 내지 제4 조립블록 각각에는 개별적으로 회전가능하게 설치되고,
    상기 각 가압롤러는 일정 직경을 가진 원통부를 가지고, 상기 원통부의 중앙부에는 가압부가 외경방향으로 돌출되며, 상기 가압부는 상기 원통부 보다 좁은 폭을 가지고, 상기 가압부의 외주면에는 평탄한 가압면이 형성되는 것을 특징으로 하는 사각단면 와이어의 성형장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 가압롤러의 가압면들은 서로 동일한 폭으로 형성되고, 상기 제3 및 제4 가압롤러의 가압면들은 서로 동일한 폭으로 형성되며,
    상기 제1 및 제2 가압롤러의 가압면과 상기 제3 및 제4 가압롤러의 가압면은 서로 다른 폭으로 형성되는 것을 특징으로 하는 사각단면 와이어의 성형장치.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 가압성형부의 전방에는 하나 이상의 예비 가압유닛이 설치되고, 상기 예비 가압유닛은 회전가능하게 설치된 상부 압연롤러 및 하부 압연롤러를 포함하며, 상기 상부 압연롤러 및 하부 압연롤러는 원형단면 와이어의 예비성형이 용이하도록 일정간격으로 이격되는 것을 특징으로 하는 사각단면 와이어의 성형장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 상부 압연롤러 및 하부 압연롤러 중에서 적어도 어느 하나의 외주면 중앙부에는 원주방향의 돌출부 또는 원주방향의 홈부가 형성되는 것을 특징으로 하는 사각단면 와이어의 성형장치.
  6. 제2항에 있어서,
    상기 가압성형부의 후방에는 사각 신선처리부가 설치되고, 상기 사각 신선처리부는 가압성형부에서 가공된 사각단면 와이어를 원하는 규격으로 단계적으로 신선하는 2 이상의 사각단면 다이스를 포함하고, 상기 사각단면 다이스들은 서로 다른 치수의 사각단면 다이스구멍을 가지는 것을 특징으로 하는 사각단면 와이어의 성형장치.
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