KR101502524B1 - 다이아몬드 와이어 톱을 이용한 절단장치 - Google Patents

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서임춘
김정석
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(주) 진우테크
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Abstract

본 발명에서는 상세하게는 풀리에 권취된 다이아몬드 와이어 톱을 사용함으로써 다양한 소재의 가공대상물을 원하는 치수만큼 고정밀로 절단시킬 수 있는 다이아몬드 와이어 톱을 이용한 절단장치가 개시된다.
본 발명에 따르면, 작업 테이블과, 상기 작업테이블의 상부와 하부에 일직선으로 배치되는 제1,2풀리와, 상기 제1,2풀리 중 적어도 하나의 풀리에 회전력을 공급하는 회전동력수단과, 상기 제1,2풀리에 권취되는 다이아몬드 와이어와, 상기 작업 테이블 상에 전후방향으로 배치되는 전후레일과, 상기 전후레일에 탈착 가능하게 탑재되어 이송되며, 상기 다이아몬드 와이어에 의해 절단이 진행되는 가공대상물이 고정되는 척부재를 포함한다

Description

다이아몬드 와이어 톱을 이용한 절단장치{cutting apparatus using diamond wire saw}
본 발명은 다이아몬드 와이어 톱을 이용한 절단장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 풀리에 권취된 다이아몬드 와이어 톱을 사용함으로써 다양한 소재의 가공대상물을 원하는 치수만큼 고정밀로 절단시킬 수 있는 다이아몬드 와이어 톱을 이용한 절단장치에 관한 것이다.
일반적으로, 와이어 톱(wire saw)은 금속, 광물, 세라믹 등과 같은 강도 높은 재질로 구성된 가공대상물을 절단하는데 사용된다. 상기와 같은 와이어 톱은 유리분말 등을 절단부에 공급하면서 다수개의 와이어를 가공대상물의 절단면에 통과시키는 방법과, 피아노선을 비롯한 각종 와이어 표면에 다이아몬드 입자를 전착시킨 후 가공대상물의 절단면에 통과시키는 방법이 있다.
먼저, 상기 유리분말을 이용한 와이어톱의 경우에는 절단작업 중 와이어의 단선이 발생하는 경우 전체가 불량으로 처리되는 큰 문제점이 있으며 원하는 치수로 절단하기 어려운 문제점이 있었다.
한편, 다이아몬드 와이어 톱을 이용한 절단방법은 가공대상물에 다이아몬드 와이어톱을 접촉시킨 상태에서, 다이아몬드 와이어가 권취된 구동풀리를 고속으로 회전시키면서 와이어에 장력을 주어 가공대상물을 절단하는 공법이다. 상기와 같은 경우, 가공대상물과 와이어 사이에 큰 응력이 발생됨에 따라 와이어의 수명이 짧으며, 장치의 레이아웃을 변경하기 어려워 지정된 가공대상물의 절단만 이루어지는 문제점이 있었다.
상기와 같은 종래 문제점을 해결하기 위한 본 발명은 가공 대상물의 절단 위치를 손쉽게 조절할 수 있고, 가공 대상물의 크기에 따라 와이어 톱의 길이 및 높이는 물론, 척의 위치를 변경할 수 있어 다양한 형태와 크기의 가공대상물을 절단할 수 있는 다이아몬드 와이어 톱을 이용한 절단장치를 제공한다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 다이아몬드 와이어 톱을 이용한 절단장치는 작업 테이블과, 상기 작업테이블의 상부와 하부에 일직선으로 배치되는 제1,2풀리와, 상기 제1,2풀리 중 적어도 하나의 풀리에 회전력을 공급하는 회전동력수단과, 상기 제1,2풀리에 권취되는 다이아몬드 와이어와, 상기 작업 테이블 상에 전후방향으로 배치되는 전후레일과, 상기 전후레일에 탈착 가능하게 탑재되어 이송되며, 상기 다이아몬드 와이어에 의해 절단이 진행되는 가공대상물이 고정되는 척부재를 포함한다.
상기와 같은 본 발명에 따르면, 가공 대상물의 절단 위치를 손쉽게 조절할 수 있고, 가공 대상물의 크기에 따라 와이어 톱의 길이 및 높이는 물론, 척의 위치를 변경할 수 있어 다양한 형태와 크기의 가공대상물을 절단할 수 있는 효과가 있다.
또한, 풀리 및 와이어에 가해지는 저항에 따라 풀리의 회전을 온오프 제어하여 장치에 무리한 힘이 가해지지 않도록 하고, 와이어의 절단을 방지할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 다이아몬드 와이어 톱을 이용한 절단장치의 사시도,
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 다이아몬드 와이어 톱을 이용한 절단장치의 측면도,
도 3은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 다이아몬드 와이어 톱을 이용한 절단장치의 사시도,
도 4는 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 다이아몬드 와이어 톱을 이용한 절단장치의 사시도이다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 다이아몬드 와이어 톱을 이용한 절단장치는 풀리에 권취된 다이아몬드 와이어 톱을 사용함으로써 다양한 소재의 가공대상물을 원하는 치수만큼 고정밀로 절단시킬 수 있는 다이아몬드 와이어 톱을 이용한 절단장치에 관한 것으로, 그 일 실시 예를 도 1 내지 도 4에 도시하였다.
도 1 내지 도 2에 도시한 바와 같이 본 발명의 일 실시 예에 따른 절단장치는 작업 테이블(100)과, 상기 작업테이블(100)의 상부와 하부에 일직선으로 배치되는 제1,2풀리(210,220)와, 상기 제1,2풀리(210,220) 중 적어도 하나의 풀리(210)에 회전력을 공급하는 회전동력수단(300)과, 상기 제1,2풀리(210,220)에 권취되는 다이아몬드 와이어(400)와, 상기 작업 테이블(100) 상에 전후방향으로 배치되는 전후레일(500)과, 상기 전후레일(500)에 탈착 가능하게 탑재되어 이송되며, 상기 다이아몬드 와이어(400)에 의해 절단이 진행되는 가공대상물(10)이 고정되는 척부재(600)를 포함한다.
상기 제1 풀리(210)는 상기 회전동력수단(300)과 연결된 구동풀리이고, 제2 풀리는 종동풀리일 수 있다. 회전동력수단(300)는 전동모터로 구비될 수 있다. 전후레일(500)은 그 상면에 복수의 가이드홈과 가이드돌기가 형성되고, 척부재(600)는 저면에 상기 가이드홈과 가이드돌기에 대응하는 안내돌기와 안내홈이 형성될 수 있다. 한편, 상기 척부재(600)의 상면에는 절단이 진행되는 가공대상물(10)을 고정하기 위한 척, 클램프 등의 고정수단(610)이 장착될 수 있다.
도 3은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 다이아몬드 와이어 톱을 이용한 절단장치의 사시도이다.
본 발명의 일 실시 예에 따르면, 상기 척부재(600)는, 전후방향으로 이송 가능하도록 상기 전후레일(500)의 상부에 탑재되는 제1캐리어(620)와, 상기 제1캐리어(620)의 상부에 좌우방향으로 이송 가능하게 고정되는 제2캐리어(630)와, 상기 제2 캐리어(630)의 일측에 고정되어 가공대상물(10)을 제2 캐리어(630)에 고정시키는 고정수단(610)을 포함한다.
본 발명의 일 실시 예에 따르면, 상기 전후레일(500)의 성단과 후단에는 각각 상기 척부재(600)의 전후방향에 대한 이동을 제한하도록 척부재(600)의 접근을 감지하는 리미트센서(510)를 추가로 장착할 수 있다. 상기 리미트 센서(510)는 광센서 또는 압력센서 등으로 이루어질 수 있으며, 기설정된 행정거리를 벗어나 척부재(600)가 이동할 경우 이를 감지하고 외부로 알려 척부재(600)가 허용된 구간에서만 이동할 수 단속한다.
본 발명의 일 실시 예에 따르면, 상기 다이아몬드 와이어(400)의 상부에는 절단이 진행되는 가공대상물(10)과 다이아몬드 와이어(400)의 접촉 부위의 식별이 용이하도록 조명을 출력하는 조명수단(20)을 추가로 설치할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따르면, 상기 다이아몬드 와이어(400)와 가공대상물(10)의 접촉부위에서 발생하는 열을 해결하도록 절삭유가 저장된 탱크와 절삭유를 다이아몬드 와이어(400)로 공급하는 펌프, 튜브, 노즐 등을 추가로 구비할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따르면, 상기 작업테이블(100)의 상부에는 절단이 진행되는 가공대상물(10)의 절단부위에 가이드 라인 형태의 레이저 빛을 조사하는 레이저 발진수단(930)을 추가로 설치할 수 있다. 상기 레이저 발진수단(930)은 상부에서 하부로 수직방향의 가이드라인을 출력할 수 있음은 물론, 일측에서 타측으로 수평방향에 대한 가이드라인을 출력할 수 있다. 상기 레이저 발진수단(930)을 통해 조사된 레이저는 상기 가공대상물(10)의 표면에 절단선을 형성하여 작업자의 식별이 용이하게 이루어짐에 따라 보다 정확한 절단작업이 진행될 수 있도록 한다.
본 발명에 따르면, 레이저 발진수단(930)은 출력된 레이저 광선이 상기 작업대상물(10)과의 거리에 따라 초점이 맞춰질 수 있도록 전후방향 또는 상하방향으로 이송할 수 있다.
상기와 같이 구성된 다이아몬드 와이어 톱을 이용한 절단장치의 작동과정을 설명하면 다음과 같다.
먼저, 상기 회전동력수단(300)에 전원이 공급되어 작동할 경우, 상기 제1풀리(210), 제2풀리(220) 및 다이아몬드 와이어(400)는 동일한 방향으로 회전한다. 이때, 척부재(600)의 상부에는 절단이 진행될 가공대상물(10)이 고정된 상태이다. 이후, 척부재(600)를 전후레일(500)을 따라 전후방향으로 직선 이동시키면 척부재(600)에 고정된 가공대상물(10)이 회전하는 다이아몬드 와이어(400)와 접촉되면서 접촉부위의 절단이 이루어질 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따르면, 상기 작업 테이블(100)의 일측에는 상기 다이아몬드 와이어(400)을 통해 가공 대상물(10)을 절단시키는 과정서 발생되는 분진 등을 청소하기 위한 진공흡입수단을 구비할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따르면, 상기 가공대상물(10)의 절단이 시작되는 선단 또는 절단이 마무리되는 후단에는 버(burr)방지를 위해 찰흙 등과 같은 더미부재를 부착한 상태로 절단과정이 진행될 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따르면, 상기 작업 테이블(100)의 일측에는 상기 제1,2풀리(210,220) 및 회전동력수단(300)을 장착하여 상하방향으로 이동하는 수직이송부(700)가 설치된다.
상기 수직이송부(700)는 상기 제1,2풀리(210,220) 및 회전동력수단(300)을 하나의 모듈로 장착하여 승강시킨다. 상기 수직이송부(700)는 수직방향으로 배치된 레일(710)과 상기 레일(710)에 끼워져 레일을 따라 이동하는 캐리어(720)로 구성될 수 있다. 상기 캐리어(720)는 상기 제1,2풀리(210,220) 및 회전동력수단(300)과 연결되고, 전동 또는 수동 방식으로 레일(710)을 따라 승강될 수 있다. 상기의 경우 캐리어(720)가 레일(710)을 따라 승강하면서 제1,2풀리(210,220) 및 회전동력수단(300)을 승강시켜 결과적으로는 절단이 진행되는 가공대상물(10)의 크기 및 형상에 따라 다이아몬드 와이어(400)의 높이를 조절할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따르면, 상기 전후레일(500)은 상호 나란하도록 복수 배치되고, 상기 척부재(600)는 상기 가공대상물(10)의 크기에 대응하는 전후레일(500)에 탑재된다.
상기 척부재(600)는 상기 전후레일(500)에 탈착 가능하게 끼워져 전후레일(500)을 따라 전후방향으로 이동할 수 있다. 상기 전후레일(500)은 상호 나란하게 복수 배치된다. 따라서, 상기 척부재(600)는 절단이 진행되는 가공대상물(10)의 크기 및 형상에 상응하는 전후레일(500)을 선택한 뒤, 선택된 전후레일(500)에 끼워져 전후방향으로 이동하면서 고정된 가공대상물(10)을 다이아몬드 와이어(400)에 접촉시켜 가공대상물(10)의 절단을 진행한다.
상기 전후레일(500)은 다이아몬드 와이어(400)의 양측으로 배치될 수 있다. 따라서, 상기 척부재(600)를 다이아몬드 와이어(400)의 일측 또는 타측에 배치된 전후레일 중 어느 위치에 탑재시키는지에 따라 가공대상물(10)의 고정 방향을 자유롭게 변경할 수 있고 척부재(600)를 다이아몬드 와이어(400)의 양측에 배치된 전후레일 모두에 탑재할 경우 가공대상물(10)의 양단을 고정시킨 상태로 가공대상물(10)의 절단을 시행할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따르면, 상기 제2풀리(220)의 하단에는 상기 제2풀리(220)와 제1풀리(210)에 권취된 다이아몬드 와이어(400)의 장력을 높여주도록 상기 제2풀리(220)를 하방으로 당기는 중량체(800)가 연결된다.
상기 중량체(800)는 상기 제2 풀리(220)의 하방에 배치되고, 상기 제2풀리(220)와 연결된다. 이 경우, 상기 제1 풀리(210)는 회전축이 별도의 프레임 등에 고정된 상태이지만, 상기 제2 풀리(220)는 상기 제1풀리(210)와 같이 고정체에 고정되지 않고 다이아몬드 와이어(400)에 의해 제1 풀리(210)에 메달려 있는 상태이다. 상기 중량체(800)는 상기 제2 풀리(220)를 하부로 잡아당기는 작용을 하고, 상기 중량체(800)의 이러한 작용으로 상기 제2풀리(220)와 제1풀리(210)의 간격이 최대한으로 이격됨에 따라 제1풀리(210) 및 제2풀리(220)에 권취된 다이아몬드 와이어(400)는 장력을 유지할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따르면, 상기 작업 테이블(100)의 하부에는 상기 중량체(800)의 승강높이를 감지하는 제1,2 리미트센서(731,732)를 포함한다. 상기 제1 리미트센서(731)는 상기 중량체(800)의 하강높이를 감지하고, 제2 리미트 센서(732)는 상기 제1 리미트센서(731)의 상부에 장착되어 상기 중량체(800)의 상승높이를 감지한다. 즉, 상기 제2 리미트 센서(732)는 다이아몬드 와이어(400)가 허용한계를 넘도록 작업대상물(10)에 의해 당겨지거나 밀려 중량체(800)가 상승했는지 여부를 검출하고, 제1 리미트센서(731)는 다이아몬드 와이어(400)의 끊김 여부를 감지할 수 있다.
상기 제1,2 리미트센서(731,732)는 광센서 또는 압력센서 등으로 이루어질 수 있으며, 기설정된 허용 구간을 벗어나 중량체(800)가 상승 또는 하강할 경우 이를 감지하고 외부로 알려 다이아몬드 와이어(400)의 단선 여부 및 작업대상물(10)의 절단 진행 상황을 점검할 수 있도록 한다.
도 4는 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 다이아몬드 와이어 톱을 이용한 절단장치의 사시도이다.
본 발명의 일 실시 예에 따르면, 상기 제1풀리(210)와 제2풀리(220) 사이에는 실린더 등의 신축수단(231)과 그 선단이 연결된 제3 풀리(230)가 배치된다. 상기 제3 풀리(230)는 신축수단(231)에 의해 신축하거나 힌지(232)를 중심으로 회전하면서 상기 다이아몬드 와이어(400)를 가압할 수 있다. 상기의 경우 상기 다이아몬드 와이어(400)의 장력을 조절할 수 있음은 물론, 상기 제1 풀리(210)와 제2풀리(220)의 간격을 조절할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따르면, 상기 가공대상물(10)의 절단 시 상기 척부재(600)에 가해지는 저항을 감지하는 토크센서(910)와, 상기 토크센서(910)의 측정값에 따라 회전동력수단(300)의 구동을 오프시키는 리미트 스위치(920)를 더 포함한다. 상기 척부재(600)는 볼스크류 방식에 의해 전후레일(500)을 따라 이동할 수 있다. 이 때, 상기 토크센서(910)는 상기 볼스크류에 가해지는 저항을 감지할 수 있다. 상기와 같은 토크센서(910)는 상기 다이아몬드 와이어(400)를 통해서 가공대상물(10)을 절단하는 과정에서 재질상의 문제로 절단이 어려운 가공대상물(10)로 인해 다이아몬드 와이어(400)가 단선되거나, 제1,2 풀리(210,220) 및 회전동력수단(300)에 무리한 저항이 가해지지 않도록 상기 척부재(600)에 가해지는 저항을 감지하여 회전동력수단(300)의 구동을 자동으로 오프시킨다.
본 발명의 일 실시 예에 따르면, 상기 제1 풀리(210)의 하단과 제2 풀리(220)의 상단에는 상기 다이아몬드 와이어(400)를 지지하는 한 쌍의 제1,2 가이드풀리(240,250)가 배치된다.
상기 제1 가이드풀리(240)는 상기 제1 풀리(210)의 하부에 배치되어 다이아몬드 와이어(400)의 상부를 지지하고, 제2 가이드풀리(250)는 상기 제2 풀리(220)의 상부에 배치되어 다이아몬드 와이어(400)의 하부를 지지한다.
상기 제1 가이드풀리(240) 및 제2 가이드풀리(250)는 상기 다이아몬드 와이어(400)의 전방 또는 후방에 배치될 수 있다. 즉, 다이아몬드 와이어(400)의 전방에서 후방으로 가공대상물(10)을 이송시켜 가공대상물(10)을 절단할 경우 상기 제1 가이드풀리(240) 및 제2 가이드풀리(250)는 다이아몬드 와이어(400)의 후방에 배치되어 다이아몬드 와이어(400)를 지지한다. 한편, 다이아몬드 와이어(400)의 후방에서 전방으로 가공대상물(10)을 이송시켜 가공대상물(10)을 절단할 경우 상기 제1 가이드풀리(240) 및 제2 가이드풀리(250)는 다이아몬드 와이어(400)의 전방에 배치되어 다이아몬드 와이어(400)를 지지한다.
상기와 같이 제1 가이드풀리(240) 및 제2 가이드풀리(250)가 다이아몬드 와이어(400)의 전방 또는 후방에 배치되면, 상기 다이아몬드 와이어(400)의 일면이 마모되면 후면을 통해 가공대상물(10)을 절단하는 데 사용할 수 있어 다이아몬드 와이어(400)의 수명을 늘릴 수 있다.
본 발명에 따르면, 상기 제1 가이드풀리(240) 및 제2 가이드풀리(250)는 가공 대상물(10)의 크기에 따라 그 높이를 조절할 수 있도록 별도의 승강수단과 연결될 수 있다. 구체적으로는 크기가 작은 가공 대상물(10)을 절단시킬 경우 승강수단을 통해서 상기 제1 가이드풀리(240)를 하강시키거나, 제2 가이드풀리(250)를 상승시킨다. 반면 크기가 큰 가공 대상물(10)을 절단시킬 경우 상기 승강수단을 통해서 제1 가이드풀리(240)를 상승시키거나, 제2 가이드풀리(250)를 하강시킨다.
상기와 같은 본 발명에 따르면, 가공 대상물의 절단 위치를 손쉽게 조절할 수 있고, 가공 대상물의 크기에 따라 와이어 톱의 길이 및 높이는 물론, 척의 위치를 변경할 수 있어 다양한 형태와 크기의 가공대상물을 절단할 수 있고, 풀리 및 와이어에 가해지는 저항에 따라 풀리의 회전을 온오프 제어하여 장치에 무리한 힘이 가해지지 않도록 하고, 와이어의 절단을 방지할 수 있는 장점이 있다.
본 발명은 도면에 도시된 일 실시 예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 실시 예가 가능하다는 점을 이해할 것이다.
따라서 본 발명의 진정한 보호 범위는 첨부된 청구범위에 의해서만 정해져야 할 것이다.
10 : 가공대상물
100 : 작업 테이블
210 : 제1 풀리
220 : 제2 풀리
300 : 회전동력수단
400 : 다이아몬드 와이어
500 : 전후레일
600 : 척부재
700 : 수직이송부
800 : 중량체
910 : 토크센서
920 : 리미트 스위치
930 : 레이저 발진수단

Claims (6)

  1. 작업 테이블과, 상기 작업테이블의 상부와 하부에 일직선으로 배치되는 제1,2풀리와, 상기 제1,2풀리 중 적어도 하나의 풀리에 회전력을 공급하는 회전동력수단과, 상기 제1,2풀리에 권취되는 다이아몬드 와이어와, 상기 작업 테이블 상에 전후방향으로 배치되는 전후레일과, 상기 전후레일에 탈착 가능하게 탑재되어 이송되며, 상기 다이아몬드 와이어에 의해 절단이 진행되는 가공대상물이 고정되는 척부재를 포함하되,
    상기 척부재는:
    전후방향으로 이송 가능하도록 상기 전후레일의 상부에 탑재되는 제1캐리어;
    상기 제1캐리어의 상부에 좌우방향으로 이송 가능하게 고정되는 제2캐리어;
    상기 제2 캐리어의 일측에 고정되어 가공대상물을 제2 캐리어에 고정시키는 고정수단;을 포함한 것을 특징으로 하는 다이아몬드 와이어 톱을 이용한 절단장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 전후레일은 상호 나란하도록 복수 배치되고, 상기 척부재는 상기 가공대상물의 크기에 대응하는 전후레일에 탑재되는 것을 특징으로 하는 다이아몬드 와이어 톱을 이용한 절단장치.
  3. 삭제
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 제2풀리의 하단에는 상기 제2풀리와 제1풀리에 권취된 다이아몬드 와이어의 장력을 높여주도록 상기 제2풀리를 하방으로 당기는 중량체가 연결된 것을 특징으로 하는 다이아몬드 와이어 톱을 이용한 절단장치.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 가공대상물의 절단 시 상기 척부재에 가해지는 저항을 감지하는 토크센서와, 상기 토크센서의 측정값에 따라 회전동력수단의 구동을 온오프시키는 리미트 스위치를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 다이아몬드 와이어 톱을 이용한 절단장치.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 제1 풀리의 하단과 제2 풀리의 상단에는 상기 다이아몬드 와이어를 지지하는 한 쌍의 제1,2 가이드풀리가 배치된 것을 특징으로 하는 다이아몬드 와이어 톱을 이용한 절단장치.
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