KR101554837B1

KR101554837B1 - 슈퍼 드릴 방전 가공기용 전극봉 수직 보정 방법

Info

Publication number: KR101554837B1
Application number: KR1020150006794A
Authority: KR
Inventors: 전창복
Original assignee: 전창복
Priority date: 2015-01-14
Filing date: 2015-01-14
Publication date: 2015-09-21
Also published as: JP6413105B2; CN107848052B; WO2016114553A1; US20180085840A1; JP2018507117A; CN107848052A

Abstract

본 발명은 검출 홈을 형성한 블록을 이용하여 전극봉이 이 검출 홈 내에서 Z축의 높이를 달리함에 따라 다른 크기로 한정한 두 개의 XY 평면에서 각각 움직이면서 검출 홈과 3점 접촉함에 따라 세 점을 지나는 원의 중심점을 이용하여 삼각 함수로 전극봉의 수직 상태를 보정할 수 있게 구성함으로써, 간단한 형상의 블록을 이용하여 전극봉의 수직 상태를 보정할 수 있어 자동으로 편리하게 수직 보정을 할 수 있을 뿐만 아니라 가공 대상물에 대한 방전 가공의 정밀도를 높일 수 있어 불량률을 줄일 수 있게 한 슈퍼 드릴 방전 가공기용 전극봉 수직 보정 방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.
특히, 본 발명은 검출 홈을 안으로 갈수록 좁아지는 원뿔 기둥 형상으로 형성함으로써, Z축을 기준으로 기울어진 전극봉이 검출 홈 안에 들어가더라도 전극봉의 측면이 검출 홀의 안쪽 면과 닿지 않게 하여 전극봉의 위치를 잘못 검출하는 것을 방지할 수 있게 하여 정밀하고 정확한 보정을 할 수 있게 한 슈퍼 드릴 방전 가공기용 전극봉 수직 보정 방법을 제공하는 데 다른 목적이 있다.

Description

슈퍼 드릴 방전 가공기용 전극봉 수직 보정 방법{METHOD FOR VERTICAL CORRECTION OF ELECTRODE BAR OF SUPPER DRILLING ELECTRIC DISCHARGE MACHINE}

본 발명은 슈퍼 드릴 방전 가공기용 전극봉 수직 보정 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 원뿔 기둥 형상의 검출 홈으로 한정한 XY축 평면을 이용하여 전극봉이 서로 다른 크기를 가진 두 개의 XY축 평면에서 각각 3점을 이용한 원의 중심을 검출하면서 얻은 빗변과 밑변을 이용하여 삼각 함수로 쉽게 전극봉의 수직 위치를 보정할 수 있게 한 것이다.

일반적으로 방전 가공기는 크게 두 가지로 구분한다. 즉, 가공 대상물에 미리 정한 크기를 가진 홈이나 구멍을 형성하는 슈퍼 드릴 방전 가공기와, 이처럼 슈퍼 드릴 방전 가공기로 가공한 구멍에 와이어를 끼워서 원하는 형상으로 가공하는 와이어 방전 가공기로 크게 나눌 수 있다. 특허문헌 1 내지 특허문헌 3에는 이러한 슈퍼 드릴 방전 가공기에 대한 기술이 개시되어 있다.

특허문헌 1은 슈퍼 드릴 방전 가공기의 전극교환장치에 관한 것으로, 슈퍼 드릴이 구비된 헤드에 전극교환장치를 구비하여 전극을 교환하는 작업시간을 줄임으로써, 복잡한 형상의 가공물에 대해서도 작업 효율을 향상시킬 수 있는 슈퍼 드릴 방전 가공기의 전극교환장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

특허문헌 2는 슈퍼 드릴 방전 가공기용 냉각장치에 관한 것으로, 냉각장치를 슈퍼 드릴 방전 가공기의 본체 내부에 수납 인출가능하도록 구성하여 슈퍼 드릴 방전 가공기의 전체 부피를 줄일 수 있도록 하는 데 있다. 그리고, 냉각장치(냉각수탱크)가 슬라이딩 방식으로 용이하게 본체로부터 수납 인출가능하게 하여 냉각수의 보충이라든가 걸러진 이물질의 제거와 같은 냉각장치의 유지보수를 용이하게 할 수 있게 하는 데 있다.

특허문헌 3은 슈퍼 드릴 방전 가공기의 헤드 구조에 관한 것으로, 슈퍼 드릴이 장착되는 헤드가 좌우 및 전후의 2축으로 회전 가능하도록 구성함으로써, 가공방향에 대한 한계를 극복하여 다양하고 복잡한 형태의 가공물에 대해서도 용이하게 가공할 수 있는 2축 회전구조를 갖는 슈퍼 드릴 방전 가공기의 헤드 구조를 제공하는데 그 목적이 있다.

이런 기존의 슈퍼 드릴 방전 가공기는, 도 1과 같이, 가공 대상물(W)을 올려놓기 위한 베이스(200)와, 이 베이스(200)에 장착하여 가공 대상물(W) 위에서 3축(XYZ축)으로 움직이는 헤드(100)를 포함한다.

특히, 상기 헤드(100)에는 Z축(도면에서 상하 방향)으로 움직이며 가공 대상물(W)과 미리 정한 간격을 유지하며 실질적으로 방전 가공하는 전극봉(111)을 설치한다. 이때, 전극봉(111)은 미리 정한 길이로 제작하여 방전 가공함에 따라 소모되면서 그 길이가 줄어들기 때문에 도 1과 같이, 전극봉(111)을 가이드(110)에 끼워서 안정적으로 가공 대상물(W)과 미리 정한 간격을 유지하면서 방전 가공이 이루어지게 한다.

하지만, 이런 기존의 슈퍼 드릴 방전 가공기는 다음과 같은 문제가 있다.

(1) 통상 슈퍼 드릴 방전 가공기는 가공 대상물의 표면에 대하여 수직으로 홈이나 구멍을 형성한다.

(2) 이를 위해서는 가이드가 전극봉의 하부를 가공 대상물과 수직이 되게 안정적으로 지지할 수 있어야 하나, 실제로는 가이드가 전극봉을 수직으로 지지하지 못해 홈이나 구멍이 수직으로 형성되지 않아 가공불량으로 이어진다.

(3) 특히, 이런 불량은 전극봉이 가늘어서 홈이나 구멍의 지름이 작은 경우 더 자주 발생한다.

(4) 가공 대상물에 홈이나 구멍이 수직으로 방전가공이 이루어지지 않으면, 작업자가 가이드를 조절하여 수직이 되게 보정한다. 하지만, 이는 육안을 이용하여 수직으로 보정하므로 정확도에서 차이가 발생한다.

(5) 이런 정확도의 차이는 홈이나 구멍을 정밀하게 가공해야 하는 가공 대상물의 경우, 정확한 위치에서 수직으로 홈이나 구멍을 가공할 수 없게 하는 요인으로 작용한다.

(6) 따라서, 전극봉이 가공 대상물에 수직으로 방전 가공할 수 있게 전극봉을 보정할 수 있는 기술이 필요하다.

한국등록특허 제1033186호 (등록일 : 2011.04.28) 한국등록특허 제1075503호 (등록일 : 2011.10.14) 한국등록특허 제1112495호 (등록일 : 2012.01.30)

본 발명은 이러한 점을 고려하여 발명한 것으로, 검출 홈을 형성한 블록을 이용하여 전극봉이 이 검출 홈 내에서 Z축의 높이를 달리함에 따라 다른 크기로 한정한 두 개의 XY 평면에서 각각 움직이면서 검출 홈과 3점 접촉함에 따라 세 점을 지나는 원의 중심점을 이용하여 삼각 함수로 전극봉의 수직 상태를 보정할 수 있게 구성함으로써, 간단한 형상의 블록을 이용하여 전극봉의 수직 상태를 보정할 수 있어 자동으로 편리하게 수직 보정을 할 수 있을 뿐만 아니라 가공 대상물에 대한 방전 가공의 정밀도를 높일 수 있어 불량률을 줄일 수 있게 한 슈퍼 드릴 방전 가공기용 전극봉 수직 보정 방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.

특히, 본 발명은 검출 홈을 안으로 갈수록 좁아지는 원뿔 기둥 형상으로 형성함으로써, Z축을 기준으로 기울어진 전극봉이 검출 홈 안에 들어가더라도 전극봉의 측면이 검출 홀의 안쪽 면과 닿지 않게 하여 전극봉의 위치를 잘못 검출하는 것을 방지할 수 있게 하여 정밀하고 정확한 보정을 할 수 있게 한 슈퍼 드릴 방전 가공기용 전극봉 수직 보정 방법을 제공하는 데 다른 목적이 있다.

이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 슈퍼 드릴 방전 가공기용 전극봉 수직 보정 방법은, 안으로 갈수록 좁아지는 원뿔 기둥 형상의 검출 홈(11)을 가지며 가공 대상물(W)을 올려놓는 방전 가공기의 베이스(200) 위에 올려놓는 블록(10)을 이용하여 3축(XYZ축)으로 움직이는 헤드(100)에 장착한 전극봉(111)의 수직 보정 방법에 있어서, 가이드(110)에 끼운 전극봉(111)의 끝을 상기 검출 홈(11) 안으로 집어넣는 제1단계; 상기 전극봉(111)을 XY축 평면(12) 위에서 움직이면서 그 끝이 검출 홈(11)의 내면과 접하는 적어도 3점(P1,P2,P3)을 지나는 원의 제1중심점(O)을 찾아 전극봉(111)의 끝을 이송하는 제2단계; 상기 전극봉(111)을 미리 정한 길이(H)만큼 그 길이 방향을 따라 검출 홈(11) 안에서 이송시키는 제3단계; 상기 전극봉(111)을 XY축 평면(12') 위에서 움직이면서 그 끝이 검출 홈(11)의 내면과 접하는 적어도 3점을 지나는 원의 중심인 제2중심점(O')위치를 검출하는 제4단계; 및 상기 길이(H)를 빗변으로 하고, 상기 제3단계의 전극봉(111)의 끝점에서 상기 제2중심점(O')까지를 밑변(B)으로 하는 삼각 함수를 이용하여 전극봉(111)의 기울기 각도(θ)를 계산하여 그만큼 가이드(110)를 이용하여 전극봉(111)을 보정하는 제5 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

특히, 상기 제3단계는 전극봉(111)을 검출 홈(11) 안으로 더 들어가게 이송하는 것을 특징으로 한다.

마지막으로, 상기 가이드(110)의 각도를 조정할 수 있도록 이 가이드(110)와 헤드(100) 사이에 설치된 두 개의 리니어 모터 또는 서보 모터로 가이드(110)의 각도를 보정하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 슈퍼 드릴 방전 가공기용 전극봉 수직 보정 방법은 다음과 같은 효과가 있다.

(1) 검출 홈을 가진 블록을 이용하여, XYZ축으로 움직이는 전극봉이 검출 홈으로 한정한 XY평면 위에서 접촉하는 3점을 지나는 원을 이용하여 쉽게 전극봉의 수직 상태를 보정할 수 있다.

(2) 특히, 이런 전극봉의 수직 보정은 가공 대상물에 대하여 수직으로 홈이나 구멍을 방전 가공해야 하는 슈퍼 드릴 방전 가공기의 정밀 가공을 할 수 있게 하여 가공 대상물의 품질 향상을 통해 불량률을 줄일 수 있다.

(3) 또한, 간단한 검출 홈을 가진 블록을 추가하는 구성을 통해, 통상적으로 전극봉의 위치를 검출하는 좌표를 이용하여 이처럼 전극봉의 수직 상태를 보정할 수 있으므로 추가 구성을 최소화하면서도 방전 가공을 정밀하게 할 수 있다.

(4) 가이드의 각도 조절이 자동으로 이루어지게 하여 전극봉의 수직 보정을 자동화할 수 있어 방전 가공을 준비하는 시간을 줄일 뿐만 아니라 정밀 가공에 따른 작업 시간을 줄여 생산성을 높일 수 있다.

도 1은 통상의 방전 가공기에서 3축(XYZ축)으로 움직이며 가공물에 홈이나 구멍을 형성하는 기존의 헤드를 보여주기 위한 개략도.
도 2는 본 발명에 따라 검출 홀을 제작한 블록의 전체 형상을 보여주기 위한 사시도.
도 3 내지 도 5는 본 발명에 따른 블록을 이용하여 전극봉을 수직으로 보정하는 과정을 보여주기 위한 도면으로, 위의 도면은 각각 보정 과정을 보여주기 위한 단면도를, 아래 도면은 각각 XY축 평면을 보여주는 평면도.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 더욱 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 안 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 최고의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 따라 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.

따라서 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원 시점에서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형례가 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

(구성)

본 발명에 따른 슈퍼 드릴 방전 가공기용 전극봉 수직 보정 방법은, 도 1 내지 도 5와 같이, 5단계에 걸쳐 이루어진다. 이에 각 단계에 따라 상세하게 설명하면 다음과 같다.

여기서, 전극봉(111)은, 도 1과 같이, 가공 대상물(W)을 올려놓기 위한 슈퍼 드릴 방전 가공기의 베이스(200) 위에서 3축(XYZ축)으로 움직일 수 있게 장착한 헤드(100)에 설치한 통상의 기술로 제작한 것을, 가이드(110)는 전극봉(111)이 끼워지도록 이 헤드(100)의 하부에 장착하여 가공 대상물(W)과 미리 정한 간격을 유지하게 하여 방전 가공을 안내하기 위한 것이다.

또한, 본 발명에 따른 블록(10)은, 내부에 안으로 갈수록 좁아지는 형상으로 검출 홈(11)을 형성한 것이다. 이때, 이 검출 홈(11)은 원뿔 기둥 형상으로 형성함으로써, 그 안에 위치한 전극봉(111)이 움직일 때 그 끝단이 소정의 지름을 가진 원안에서 움직일 수 있게 구성하고, 특히 전극봉(111)이 도면과 같이 수직이 아니더라도 전극봉의 외면이 검출 홈(11)의 내면과 접촉하는 것을 방지할 수 있게 하는 것이 바람직하다.

그리고, 도 3 내지 도 5에서, 위의 그림은 블록(10)을 자른 단면도를, 아래 그림은 전극봉(111)이 움직일 수 있는 XY축 평면(12)을 각각 나타낸다.

제1단계는, 도 3과 같이, 전극봉(111)의 끝을 검출 홈(11) 안에 위치하게 집어넣는 과정이다. 이는, 전극봉(111)을 Z축(도면에서 상하 방향)으로 움직이게 헤드를 제어하는 데, 때에 따라서는 헤드를 X축과 Y축(베이스와 나란한 평면)으로 움직이게 제어하면서 Z축을 함께 움직이게 제어할 수도 있다.

제2단계는, 도 3 및 도 4와 같이, 가상의 XY축 평면(12) 위에서 제1중심점(O)을 찾아 여기에 전극봉(111)의 끝을 이송시키는 단계이다.

여기서, XY축 평면(12)은 전극봉(111)이 움직일 수 있는 가상의 평면을 의미한다. 즉, 전극봉(111)은 XYZ축을 통해 3축 운동을 하는 데, 이때 Z축(상하 위치)를 고정한 상태에서 2축(XY축 평면)으로 움직이게 된다. 이때, 이 2축 평면 중에서 검출 홈(11)에 둘러싼 평면을 말한다.

그리고, 이때의 제1중심점(O)은 3점(P1,P2,P3)을 지나는 원의 중심이다. 즉, 전극봉(111)을 XY축으로 움직이다 보면 전극봉(111)의 끝이 XY축 평면(12)의 테두리와 맞닿는 하나의 점(P1)을 검출하고, 이 점(P1)에서 다시 XY축 평면(12)에서 움직임에 따라 전극봉(111)과 접하는 다른 두 개의 다른 점(P2,P3)을 차례로 검출할 수 있다.

이에, 이들 3점(P1,P2,P3)을 지나는 원의 중심을 구할 수 있는 데, 이 중심을 제1중심점(O)으로 삼아, 도 3 및 도 4와 같이, 전극봉(111)의 끝점(P)에서 제1중심점(O)으로 전극봉(111)의 위치를 이동시킨다.

본 발명의 바람직한 실시예에서, 상기 제1중심점(O)은 3점을 지나는 원의 중심으로 구하고 있으나, 4점 또는 그 이상의 점을 지나는 점으로 구하더라도 같은 결과를 얻을 수 있음을 당업자라면 쉽게 알 수 있을 것이다.

제3단계는, 도 5와 같이, 전극봉(111)을 미리 정한 길이(H)만큼 검출 홈(11) 안에서 이송하는 단계이다. 즉, 전극봉(111)은 가이드(100)의 안내를 받아 길이 방향으로 움직일 수 있게 이송하는 데, 이때 이 전극봉(111)을 미리 정한 길이(H)만큼 길이 방향으로 이송시킨다.

이때, 상기 전극봉(111)은 그 끝이 검출 홈(11)의 안으로 들어가게 하거나 바깥쪽으로 나오게 이송시킬 수 있는 데, 바람직하게는 검출 홈(11)의 안으로 들어가게 이송시켜 전극봉(111)의 끝이 검출 홈(11) 바깥으로 빠져나오지 않게 하는 것이 바람직하다.

제4단계는, 도 5와 같이, 전극봉(111)을 이용하여 제2중심점(O')을 검출하는 단계이다. 이때의 검출은 제2단계에서 설명한 3점을 이용하여 제1중심점(O)을 검출하는 과정과 같은 방법으로 이루어진다.

이때, 제2단계와의 차이점으로는 3점의 위치를 얻기 위한 XY축 평면(12')의 위치가 달라졌다는 점이다. 즉, 전극봉(111)이 검출 홈(11) 안으로 더 들어갔으므로 그만큼 XY축 평면(12')의 크기가 줄어든다는 점에서 제2단계와 차이가 있을 뿐 중심점의 위치를 검출하는 방법은 같다.

제5단계는, 도 5와 같이, 가이드(110)를 조절하여 전극봉(111)이 가공 대상물과 수직이 되게 보정하는 과정이다. 이때, 가이드(110)를 조절하는 각은 상술한 길이(H)와 제2중심점(O')까지의 길이를 이용하여 삼각 함수를 이용한다.

즉, 상기 제3 단계에서 이동한 길이(H)를 빗변으로 하고, 상기 제3단계의 전극봉(111)의 끝점에서 상기 제2중심점(O')까지의 거리를 밑변(B)으로 하는 직각 삼각형에서 삼각 함수를 이용하면 그 사이 각도(θ)를 계산할 수 있다.

이에, 가이드(110)를 계산한 각도만큼 조절하여 전극봉(111)의 수직 보정을 완료한다. 이때의 보정은 서로 교차하게 설치한 두 개의 리니어 모터나 서보 모터로 가이드(110)의 위치를 조절하여 보정한다. 여기서, 상기 리니어 모터 또는 서보 모터는 가이드(110)와 헤드(100) 사이에 장착되어 상기 가이드(110)의 각도를 조정하여 보정한다.

도 5에서, 밑변(B)은 블록(10)을 표시한 단면과 XY축 평면(12')에서 다른 길이로 표시하고 있으나, 이는 블록(10)에 표시한 밑변의 길이가 XY축 평면(12')을 측면에서 바라봄에 따라 다르게 보이는 것이나 실제 같은 길이이다. 또한, 도면에서, 화살표는 전극봉(111)의 끝점이 이동하는 경로를 나타낸다.

이상과 같이 본 발명은 검출 홈을 이용하여 전극봉의 수직 보정을 쉽고도 신속하게 할 수 있어 홈이나 구멍 가공을 수직으로 정밀하게 가공할 수 있게 되는 것이다.

10 : 블록
11 : 검출 홈
12, 12' : XY축 평면
110 : 가이드
111 : 전극봉

Claims

안으로 갈수록 좁아지는 원뿔 기둥 형상의 검출 홈(11)을 가지며 가공 대상물(W)을 올려놓는 방전 가공기의 베이스(200) 위에 올려놓는 블록(10)을 이용하여 3축(XYZ축)으로 움직이는 헤드(100)에 장착한 전극봉(111)의 수직 보정 방법에 있어서,
가이드(110)에 끼운 전극봉(111)의 끝을 상기 검출 홈(11) 안으로 집어넣는 제1단계;
상기 전극봉(111)을 XY축 평면(12) 위에서 움직이면서 그 끝이 검출 홈(11)의 내면과 접하는 적어도 3점(P1,P2,P3)을 지나는 원의 제1중심점(O)을 찾아 전극봉(111)의 끝을 이송하는 제2단계;
상기 전극봉(111)을 미리 정한 길이(H)만큼 그 길이 방향을 따라 검출 홈(11) 안에서 이송시키는 제3단계;
상기 전극봉(111)을 XY축 평면(12') 위에서 움직이면서 그 끝이 검출 홈(11)의 내면과 접하는 적어도 3점을 지나는 원의 중심인 제2중심점(O')위치를 검출하는 제4단계; 및
상기 길이(H)를 빗변으로 하고, 상기 제3단계의 전극봉(111)의 끝점에서 상기 제2중심점(O')까지를 밑변(B)으로 하는 삼각 함수를 이용하여 전극봉(111)의 기울기 각도(θ)를 계산하여 그만큼 가이드(110)를 이용하여 전극봉(111)을 보정하는 제5 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 슈퍼 드릴 방전 가공기용 전극봉 수직 보정 방법.
제1항에 있어서,
상기 제3단계는,
전극봉(111)을 검출 홈(11) 안으로 더 들어가게 이송하는 것을 특징으로 하는 슈퍼 드릴 방전 가공기용 전극봉 수직 보정 방법.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 제5단계는,
상기 가이드(110)의 각도를 조정할 수 있도록 이 가이드(110)와 헤드(100) 사이에 설치된 두 개의 리니어 모터 또는 서보 모터로 가이드(110)의 각도를 보정하는 것을 특징으로 하는 슈퍼 드릴 방전 가공기용 전극봉 수직 보정 방법.