KR101299804B1 - 자동 결선장치를 갖는 와이어 방전기계 및 그 결선방법 - Google Patents

자동 결선장치를 갖는 와이어 방전기계 및 그 결선방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 자동 결선장치를 갖는 와이어 방전기계 및 그 결선방법에 관한 것이다. 이를 위해, 공급릴(300)로부터 공급되는 와이어(10)가 상가이드(150)와 하가이드(155) 사이에서 공작물을 방전가공하는 와이어 방전기계에 있어서, 와이어(10)를 상가이드(150)측으로 공급하는 한쌍의 상부롤러(114); 상가이드(150)의 인근에 배치되어 와이어(10)의 공급을 안내하는 하부롤러(135); 상부롤러(114)와 하부롤러(135) 사이에 구비되어 와이어(10)를 절단할 수 있는 커터(130); 상부롤러(114)와 하부롤러(135) 사이의 와이어(10)에 통전을 걸어 발열하도록 하는 전원장치(100); 상부롤러(114), 하부롤러(135) 및 하가이드(155)에 각각 설치되어 와이어(10)의 통과 여부를 검출하는 센서(120, 145, 165); 및 센서(120, 145, 165)들의 검출신호에 기초하여 상부롤러(114)와 하부롤러(135) 사이의 와이어(10)를 인장하고, 전원장치(100)를 통전하도록 하는 제어기(180)가 제공된다.
와이어, 방전가공, 가이드, 롤러, 전원, 달굼, 공작물, 센서, 제어기

Description

자동 결선장치를 갖는 와이어 방전기계 및 그 결선방법{Wire electric discharge machining apparatus with automatic wire supplying device and method thereof}
도 1은 본 발명에 따른 자동 결선장치를 갖는 와이어 방전기계의 개략적인 구성도,
도 2는 본 발명에 따른 와이어 방전기계에서 와이어의 단선으로부터 전기달굼단계까지의 과정을 나타내는 흐름도,
도 3은 본 발명에 따른 와이어 방전기계에서 전기달굼후 결선과정을 나타내는 흐름도이다.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
10 : 와이어,
100 : 달굼용 전원장치,
110 : 롤러전원단자,
114 : 상부롤러,
116 : 서보모터,
120 : 상부센서,
125 : 와이어 공급 파이프,
130 : 커터,
140 : 롤러전원단자,
145 : 단선검출센서,
150 : 상가이드,
155 : 하가이드,
157 : 제 2 안내롤러,
160 : 배출롤러,
165 : 하부센서,
180 : 제어기,
200 : 와이어 제거기,
210 : 전진위치,
220 : 후퇴위치,
300 : 공급릴,
310 : 제 1 안내롤러.
본 발명은 와이어 방전기계에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 자동 결선장치를 갖는 와이어 방전기계 및 그 결선방법에 관한 것이다.
일반적으로, 와이어 방전가공이란 공작물과 와이어 사이에 미세한 틈이 존재 하게 되고, 이송되는 와이어에 전원을 인가하였을 경우 이러한 미세한 틈 사이로 방전 현상이 발생하여 공작물을 가공하는 것을 말한다.
이를 위해, 와이어는 공급릴로부터 일정한 속도로 공급되고, 공작물은 상가이드와 하가이드 사이에서 가공되게 된다.
그러나, 와이어는 방전가공중 뜻하지 않게 단선(끊김)될 수 있고 또는 연속성이 없는 궤적을 가공할 때 다음 시작점을 위해 의도적으로 단선시키기도 한다. 이와 같은 와이어의 단선과 재연결을 일컬어 "와이어의 결선"이라고 한다. 본 명세서에서 "와이어의 결선"은 이와 같은 일괄된 의미로 사용되고 해석된다.
그러나, 종래의 와이어 결선은 작업자에 의해 수동으로 이루어지는 경우가 많았다. 즉, 와이어의 단선이 발생하였을 때 방전기계가 알람을 울리게 되고, 작업자가 공정을 일단 멈춘후 손으로 와이어를 연결하여 결선함으로서 공정을 계속 수행하는 방법이었다. 이러한 종래의 방법은 가공의 연속성과 생산성이 저하될 뿐만 아니라 항시 작업자를 필요로 하기 때문에 자동화 내지 무인화가 어렵다는 단점이 있었다.
이러한 종래의 문제점을 해결하기 위하여 결선 공정중 일부가 자동으로 수행되는 자동 결선장치가 사용되기도 한다. 그러나, 종래의 자동 결선장치는 자동 결선율이 낮아, 결국 알람을 표시하여 작업자를 요구하는 경우가 대부분이었다.
따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 제 1 목적은, 가공공정중 와이어가 절단된 경우 및 다른 시작점으로의 이동을 위해 의도적으로 와이어를 단선시키는 경우라도 자동으로 결선되도록 하는 자동 결선장치를 갖는 와이어 방전기계 및 그 결선방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 제 2 목적은, 자동 결선율을 매우 높여 작업자의 도움이 거의 필요없고, 자동화 또는 무인화를 실질적으로 실현할 수 있는 자동 결선장치를 갖는 와이어 방전기계 및 그 결선방법을 제공하는 것이다.
상기와 같은 본 발명의 목적은, 공급릴(300)로부터 공급되는 와이어(10)가 상가이드(150)와 하가이드(155) 사이에서 공작물을 방전가공하는 와이어 방전기계에 있어서,
와이어(10)를 상가이드(150)측으로 공급하는 한쌍의 상부롤러(114);
상가이드(150)의 인근에 배치되어 와이어(10)의 공급을 안내하는 하부롤러(135);
상부롤러(114)와 하부롤러(135) 사이에 구비되어 와이어(10)를 절단할 수 있는 커터(130);
상부롤러(114)와 하부롤러(135) 사이의 와이어(10)에 통전을 걸어 발열하도록 하는 달굼용 전원장치(100);
상부롤러(114), 하부롤러(135) 및 하가이드(155)에 각각 설치되어 와이어(10)의 통과 여부를 검출하는 센서(120, 145, 165);
센서(120, 145, 165)들의 검출신호에 기초하여 상부롤러(114)와 하부롤러(135) 사이의 와이어(10)를 인장하고, 달굼용 전원장치(100)를 통전하도록 하는 제어기(180)를 포함하는 것을 특징으로 하는 자동 결선장치를 갖는 와이어 방전기 계에 의해 달성될 수 있다.
그리고, 커터(130)에 의해 절단된 와이어(10)를 배출하기 위한 와이어 제어기(200)를 더 포함하는 것이 바람직하다.
아울러, 상부롤러(114)와 달굼용 전원장치(100) 사이 및 하부롤러(135)와 달굼용 전원장치(100) 사이에는 회전하는 롤러(114, 135)에 전원을 공급할 수 있도록 하는 롤러전원단자(110, 140)가 각각 더 설치되어 있는 것이 더욱 바람직할 수 있다.
뿐만 아니라, 상기와 같은 본 발명의 목적은 또 다른 카테고리로서, 공급릴(300)로부터 공급되는 와이어(10)가 상가이드(150)와 하가이드(155) 사이에서 공작물을 방전가공하는 와이어 방전기계의 결선방법에 있어서,
상가이드(150)에 설치된 단선검출센서(145)가 와이어(10)의 단선을 확인하는 단계(S10);
공급릴(300)로부터 공급되는 와이어(10)를 상부롤러(114)와 하부롤러(135) 사이까지 이송시키는 단계(S20);
상부롤러(114)와 하부롤러(135)를 이용하여 견인하는 상태에서 달굼용 전원장치(100)로부터의 전원을 이용하여 와이어(10)를 전기달굼하는 단계(S22);
전기달굼된 와이어(10)를 이송시켜 하가이드(155)까지 통과하였는지 검출하는 단계(S120);
하가이드(155)까지 와이어(10)가 통과된 경우 와이어(10)의 결선이 성공했다고 판단하는 단계(S140);를 포함하는 것을 특징으로 하는 자동 결선장치를 갖는 와 이어 방전기계의 결선방법에 의해 달성될 수 있다.
그리고, 확인단계(S10)와 이송단계(S20) 사이에는,
배출롤러(160)에 의해 절단된 와이어(10)를 배출하는 단계(S12);
공급릴(300)로부터 와이어(10)를 단선검출센서(145)까지 이송하는 단계(S14);
이송된 와이어(10)의 끝부분을 커터(130)로 절단하는 단계(S16);
커터(130)에 의해 절단된 와이어(10)를 와이어 제거기(200)로 제거하는 단계(S18)가 더 포함되는 것이 바람직하다.
또한, 통과 검출단계(S120)는,
와이어(10)의 이송 실패를 판단하는 단계(S122);
와이어(10)의 이송이 실패한 경우 와이어(10)를 되감는 단계(S127); 및
와이어(10)를 재이송하는 단계를 더 포함하는 것이 가장 바람직하다.
본 발명의 그 밖의 목적, 특정한 장점들 및 신규한 특징들은 첨부 도면들과 관련되어 설명되는 이하의 상세한 설명과 바람직한 실시예들로부터 더욱 명확해질 것이다.
이하에서는 양호한 실시예를 도시한 첨부 도면과 관련하여 본 발명을 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 자동 결선장치를 갖는 와이어 방전기계의 개략적인 구성도이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 와이어 방전기계는 공급릴(300), 와이어 공급 파이프(125), 상부롤러(114), 하부롤러(135), 커터(130), 상가이드(150), 하가이드(155), 센서(120, 145, 165), 전원장치 및 제어기(180) 등으로 구성된다. 도 1에 도시되지 않았지만 통상의 와이어 방전가공기계에 사용되는 구성에 대해서는 그 도시와 설명을 생략한다.
공급릴(300)은 미사용된 와이어(10)가 권취되어 있으며, 일정하게 공급하기 위한 구성이다. 이를 위해, 제 1 안내롤러(310)가 사용되고 있으나, 몇개의 안내롤러가 더 사용될 수 있다.
와이어 공급 파이프(125)는 중심으로 와이어(10)가 관통되어 통과한다. 이러한 와이어 공급 파이프(125)는 와이어(10)를 직선적으로 공급하거나 후퇴시킬 때 유용하게 사용된다.
한쌍의 상부롤러(114) 사이로는 와이어(10)가 지나가고, 상부롤러(114)에 의해 와이어(10)가 공급된다. 이러한 상부롤러(114)는 서보모터(116)에 의해 필요한 양만큼 정역 회전이 가능하며, 회전중 전원을 인가받기 위하여 롤러전원단자(110)가 구비되어 있다. 롤러전원단자(일명, 슬립링이라고 함)(110)는 달굼용 전원장치(100)로부터의 전력을 회전중인 상부롤러(114)에 공급하는 구성을 갖는다.
그리고, 상부센서(120)는 상부롤러(114)에 장착되어 와이어(10)가 상부롤러(114)를 통과하는지 여부를 검출하게 된다. 이와 같은 상부센서(120)는 광학식, 자력식, 접촉식(리미트 스위치 등) 등 다양한 센서가 가능하다.
한쌍의 하부롤러(135)는 상가이드(150)의 상부에 위치되며, 상부롤러(114)와 와이어 공급 파이프(125)를 지난 와이어(10)가 통과되도록 구성된다. 도 1에는 미 도시되었으나, 이러한 하부롤러(135)는 서보모터(미도시)에 의해 필요한 양만큼 정역 회전이 가능하다. 그리고, 회전중 전원을 인가받기 위하여 롤러전원단자(140)가 구비되어 있다. 롤러전원단자(일명, 슬립링이라고 함)(140)는 달굼용 전원장치(100)로부터의 전력을 회전중인 하부롤러(135)에 공급하는 구성을 갖는다.
커터(30)는 하부롤러(135)의 상부에 위치하며 와이어(10)를 절단하는 기능을 수행한다. 이를 위해 한쌍의 커터날이 와이어(10)의 좌우에서 접근하도록 하는 구성을 갖는다.
단선검출센서(145)는 하부롤러(135)의 하부에 위치하며 와이어(10)가 단선되었는지 여부를 검출하여 전기적인 신호를 출력하는 구성을 갖는다. 검출 방식에 대해서는 광학식, 자력식, 접촉식(리미트 스위치 등) 등 다양한 센서가 가능하다.
상가이드(150)는 공작물(미도시)의 상부에 위치하는 부재로서 와이어(10)를 안정적으로 안내하여 공급하는 구성을 갖는다. 또한, 도 1에는 미도시되었으나, 상가이드(150)에는 방전 가공에 필요한 전원을 공급받기 위한 단자가 구비되어 있다.
하가이드(155)는 공작물(미도시)의 하부에 위치하는 부재로서 와이어(10)를 안정적으로 안내하여 배출하는 구성을 갖는다. 이러한 하가이드(155)에는 와이어(10)의 존재 유무를 검출하기 위한 하부센서(165)가 구비되어 있고, 하부센서(165)는 상부센서(120)와 동일한 구성과 기능일 수 있다.
달굼용 전원장치(100)는 상부롤러(114)와 하부롤러(135) 사이의 와이어(10)에 대해 전기달굼을 수행하는 전원이다. 즉, 소정의 직류 또는 교류전압을 인장상태의 와이어(10)에 인가하여 와이어(10)를 자체 발열시키고, 발열된 열을 이용하여 와이어(10)를 빳빳하게 열처리하는 구성이다.
와이어 제거기(200)는 수직방향으로 이송가능하며, 전진위치(210)와 후퇴위치(220) 사이를 왕복 이송 가능하다. 끝단에는 그리퍼가 장착되어 절단된 와이어를 끄집어 낼 수 있는 구성이다. 이러한 와이어 제거기(200)는 공압 또는 서보모터와 타이밍 벨트 등으로 구동될 수 있다.
제어기(180)는 상부센서(120)와 하부센서(165)의 출력신호를 입력신호로서 받아들인다. 제어기(180)는 이러한 센서(120, 165)의 신호에 기초하여 와이어(10)의 현재 위치와 상태(단선여부, 결선여부 등)를 파악하게 되고, 필요한 후속 과정을 수행하도록 명령한다. 제어기(180)는 선택적으로 단선검출센서(145)의 검출신호를 입력신호로 받아들일 수 있다.
제 2 안내롤러(157) 및 배출롤러(160)는 배출되는 와이어(10)를 배출하기 위한 구성부재이다.
이하에서는 상기와 같은 구성을 갖는 와이어 방전기계에 대해 와이어의 단선으로부터 전기달굼단계까지의 과정을 도 2를 참조하여 설명하도록 한다. 도 2에 도시된 바와 같이, 우선, 초기상태에서 공급릴(300)로부터 공급되는 와이어(10)는 제 1 안내롤러(310), 상부롤러(114), 와이어 공급 파이프(125), 하부롤러(135), 단선검출센서(145), 상가이드(150), 공작물, 하가이드(155), 제 2 안내롤러(157) 및 배출롤러(160)를 순차적으로 지나도록 배치된다.
그런데, 과대한 인장력이 걸리거나, 방전상태가 지나치거나 또는 그 밖의 사유로 인해 와이어(10)가 단선될 수 있다. 그러면, 우선 상가이드(150)에 설치된 단 선검출센서(145)가 와이어(10)의 단선을 확인한다(S10).
그러면, 절단된 와이어를 배출하고, 단선된 부위의 상부 부위를 절단하여야 한다. 절단된 와이어를 배출시키는 이유는 방전 가공공정에서 방해물로 작용할 수 있기 때문이며, 상부 부위를 절단하는 것은 단선된 부위의 단면이 훼손되었거나 와이어가 둥글게 말려져 있을 수 있기 때문이다.
이를 위해, 우선 와이어 제거기(200)가 소정 높이로 이송되어 절단된 와이어(10)를 배출한다(S12).
그 다음, 공급릴(300)로부터 와이어(10)를 단선검출센서(145)까지 이송한다(S14). 와이어(10)는 구체적으로, 제 1 안내롤러(310), 상부롤러(114), 와이어 공급 파이프(125), 하부롤러(135), 단선검출센서(145)까지 순차적으로 이르게 된다.
그 다음, 이송된 와이어(10)의 끝부분을 커터(130)로 절단한다(S16). 이는 단선된 부위의 단면이 훼손되었거나 와이어가 둥글게 말려져 있을 수 있기 때문이다.
그 다음, 커터(130)에 의해 절단된 와이어(10)를 와이어 제거기(200)로 제거한다(S18).
그리고, 공급릴(300)로부터 공급되는 와이어(10)를 상부롤러(114)와 하부롤러(135) 사이까지 이송시킨다(S20).
그 다음, 상부롤러(114)와 하부롤러(135)를 이용하여 와이어(10)를 고정한다. 이러한 고정은 상부롤러(114)를 고정한 후, 하부롤러(135)를 살짝 역회전 시키 는 방식으로 와이어(10)에 인장력을 가함으로서 구현될 수 있다.
그 다음, 견인하는 상태에서 달굼용 전원장치(100)로부터의 전원을 이용하여 와이어(10)를 전기달굼한다(S22). 달굼용 전원장치(100)의 전원으로 인해 와이어(10)는 자체 발열하게 되고, 발열된 열로 인해 열처리되면서 유연했던 와이어는 빳빳하게 열처리된다.
그 다음, 하부롤러(135)를 해제하고, 상부롤러(114)를 회전시켜 전기달굼된 와이어(10)를 이송시킨다. 이 때, 빳빳하게 달궈졌던 와이어(10)가 그대로의 형태를 유지하면서 하강하여 하가이드(155)까지 통과하게 된다(S120). 종래에는 이러한 전기달굼 공정이 없었기 때문에 자유자재로 움직이는 와이어의 끝단을 그대로 하강하여 하가이드(155)에 끼워지도록 노력하였었다. 만약 와이어의 끝단이 조금이라도 만곡되어 있다면 종래에는 하가이드(155)에 끼워질 확률이 매우 낮았고, 이로 인해 와이어(10)를 되감아 수차례 반복시도하다가 결국 실패하는 사례가 빈번하였다.
도 3은 본 발명에 따른 와이어 방전기계에서 전기달굼후 결선과정을 나타내는 흐름도이다. 도 3에 도시된 바와 같이, 와이어(10)가 하가이드(155)까지 도착하였는지 여부를 판단하여(S120), 도착하였다면, 하부 아암과 배출 롤러(미도시)를 회전시켜 와이어를 쭈욱 견인하게 된다. 그리고, 이와 같은 것이 확인되면(S140), 결선이 완료되었다고 판단하여 와이어 방전가공기계는 방전가공을 위한 초기상태로 복귀한다(S150).
그리고, 만약 와이어(10)의 이송 실패를 판단하는 경우(S122), 와이어(10)를 되감아(S127), 와이어(10)를 재이송하게 된다. 그리고, 이러한 과정은 결선이 성공 할 때까지 또는 소정 횟수범위내에서 반복된다(S124, S128). 그러나, 전기달굼공정으로 인해 반복횟수는 종래기술에 비해 극히 작다.
따라서, 상기 설명한 바와 같은 본 발명의 일실시예에 의하면, 가공공정중 와이어가 절단된 경우 및 다른 시작점으로의 이동을 위해 의도적으로 와이어를 단선시키는 경우라도 자동으로 결선되는 편리함이 있다.
그리고, 자동 결선율을 매우 높여 작업자의 도움이 거의 필요없고, 자동화 또는 무인화를 실질적으로 실현할 수 있는 장점이 있다.
비록 본 발명이 상기에서 언급한 바람직한 실시예와 관련하여 설명되어졌지만, 본 발명의 요지와 범위로 부터 벗어남이 없이 다른 다양한 수정 및 변형이 가능한 것은 당업자라면 용이하게 인식할 수 있을 것이며, 이러한 변경 및 수정은 모두 첨부된 특허청구의 범위에 속함은 자명하다.

Claims (6)

  1. 공급릴(300)로부터 공급되는 와이어(10)가 상가이드(150)와 하가이드(155) 사이에서 공작물을 방전가공하는 와이어 방전기계의 결선방법에 있어서,
    상기 상가이드(150)에 설치된 단선검출센서(145)가 상기 와이어(10)의 단선을 확인하는 단계(S10);
    상기 공급릴(300)로부터 공급되는 와이어(10)를 상부롤러(114)와 하부롤러(135) 사이까지 이송시키는 단계(S20);
    상기 상부롤러(114)와 하부롤러(135)를 이용하여 견인하는 상태에서 달굼용 전원장치(100)로부터의 전원을 이용하여 상기 와이어(10)를 전기달굼하는 단계(S22);
    전기달굼된 와이어(10)를 이송시켜 하가이드(155)까지 통과하였는지 검출하는 단계(S120); 및
    상기 하가이드(155)까지 와이어(10)가 통과된 경우 와이어(10)의 결선이 성공했다고 판단하는 단계(S140);를 포함하되,
    상기 확인단계(S10)와 이송단계(S20) 사이에는,
    와이어 제거기(200)에 의해 절단된 와이어(10)를 배출하는 단계(S12);
    공급릴(300)로부터 상기 와이어(10)를 단선검출센서(145)까지 이송하는 단계(S14);
    이송된 와이어(10)의 끝부분을 커터(130)로 절단하는 단계(S16); 및
    상기 커터(130)에 의해 절단된 와이어(10)를 상기 와이어 제거기(200)로 제거하는 단계(S18)가 더 포함되고,
    상기 통과 검출단계(S120)는,
    상기 와이어(10)의 이송 실패를 판단하는 단계(S122);
    상기 와이어(10)의 이송이 실패한 경우 상기 와이어(10)를 되감는 단계(S127); 및
    상기 와이어(10)를 재이송하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 자동 결선장치를 갖는 와이어 방전기계의 결선방법.
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