KR101856082B1 - 와이어 방전 가공 장치 및 방법 - Google Patents

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Abstract

와이어 전극과 워크 간의 단락을 확실하게 해제할 수 있는 와이어 방전 가공 장치 및 방법을 제공한다. 본원 발명은, 워크(3) 중의 시작 구멍(4)에 삽입 통과된 와이어 전극(2)과 워크 사이에 형성된 가공 틈새에 방전을 발생시켜 워크의 가공을 시작하는 와이어 방전 가공 장치에 관한 것으로서, 본원 발명의 와이어 방전 가공 장치는, 와이어 전극의 장력을 설정치로 유지되도록 제어하는 장력 제어 장치(56)와 와이어 전극과 워크 간의 단락을 검출하는 단락 검출기(57)와, 단락 검출기가 단락을 검출했을 때, 단락을 해제하기 위해, 와이어 전극의 장력을 줄임과 아울러 와이어 전극을 진동시키는 단락 해제 시스템을 포함하는 와이어 방전 가공 장치로 했다.

Description

와이어 방전 가공 장치 및 방법{WIRE DISCHARGE MACHINING DEVICE AND METHOD}
본 발명은 와이어 전극과 워크 사이에 형성되는 가공 틈새에 방전을 발생시켜 워크를 가공하는 와이어 방전 가공 장치 및 방법에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 와이어 전극과 워크 간의 의도하지 않은 단락이 검출되었을 때 의도하지 않은 단락을 해제하는 와이어 방전 가공 장치 및 방법에 관한 것이다.
일반적으로 와이어 방전 가공 장치에서는 와이어 전극이 워크(workpiece)에 상대적으로 수평한 평면("XY 평면") 내에서 이동한다. 가공에 앞서, 와이어 전극은 한 쌍의 와이어 가이드 사이에서 XY 평면에 수직하게 지지되어야 한다. 필요에 따라 와이어 전극을 통과시키기 위한 시작 구멍이 워크에 형성되어 있다. 시작 구멍의 사이즈가 작게 제한되어 와이어 전극과 시작 구멍 간의 틈새(이하, 클리어런스라고 함)가 작을 수도 있다.
와이어 전극은 상측의 와이어 가이드로부터 시작 구멍을 통해 하측의 와이어 가이드로 이송되어야 한다. 와이어 전극이 소정의 장력을 부여받은 상태에서 상측과 하측의 와이어 가이드 사이에 걸쳐진 후, 시작 구멍 중의 와이어 전극과 워크 간의 의도하지 않은 접촉이 전기적으로 검출될 수가 있다. 도 8(a)는 그러한 의도하지 않은 접촉에 의해 가공 틈새가 형성되지 않아 방전 가공을 수행할 수 없는 상태를 나타내고 있다. 특허 문헌 1은 도 8(b) 중에 나타낸 바와 같이 와이어 전극(2)을 XY 평면 내에서 워크(3)에 상대적으로 이동시켜 단락을 해제하는 방법을 개시하고 있다.
특허 문헌 1 : 일본 특허 공고 평 7-090424호 공보
그러나, 도 9(a) 중에 나타낸 바와 같이, 작은 시작 구멍(4)이 가공 정밀에 따라 연직으로 형성되지 않을 수 있다. 그러한 경우, 와이어 전극(2)이 워크(3)의 상면 또는 바닥면의 어느 하나에 의도하지 않게 접촉해 버린다. 이 단락을 해제하기 위해 와이어 전극(2)이 XY 평면 내에서 워크(3)에 상대적으로 이동시켜져도, 도 9(b) 중에 나타낸 바와 같이, 와이어 전극(2)이 워크(3)의 상면 또는 바닥면의 다른 한쪽에 접촉해 버린다. 본 발명의 목적은 와이어 전극과 워크 간의 단락을 확실하게 해제할 수 있는 와이어 방전 가공 장치 및 방법을 제공하는 것이다.
본 발명은 워크(3) 중의 시작 구멍(4)에 삽입 통과된 와이어 전극(2)과 워크 사이에 형성된 가공 틈새에 방전을 발생시켜 워크의 가공을 시작하는 와이어 방전 가공 장치에 관한 것이다.
본 발명의 와이어 방전 가공 장치는, 와이어 전극의 장력을 설정치로 유지되도록 제어하는 장력 제어 장치(56)와, 와이어 전극과 워크 간의 단락을 검출하는 단락 검출기(57)와, 상기 와이어 전극을 상기 시작 구멍에 삽입 통과시킨 상태에서 상기 와이어 전극과 상기 워크 사이에 전압 펄스를 인가했음에도 불구하고, 상기 와이어 전극과 상기 워크가 의도하지 않게 접촉되어 버려 방전이 발생하지 않는 단락을 상기 단락 검출기가 검출했을 때, 단락을 해제하기 위해 와이어 전극의 장력을 감소시킴과 아울러 와이어 전극을 진동시키는 단락 해제 시스템을 포함한다.
본 발명에 따르면, 단락 해제 시스템은 시작 구멍 중의 와이어 전극을 휘게 하여 단락을 확실하게 해제할 수 있다.
단락 해제 시스템은 단락 검출기가 단락을 검출했을 때 장력의 설정치를 감소시키도록 하면 된다. 장력의 설정치는 10 내지 50%로 감소되면 된다.
단락 해제 시스템은 고압의 유전성 액을 와이어 전극에 분사하여 와이어 전극을 진동시키는 진동 장치를 포함하도록 하면 된다. 혹은, 단락 해제 시스템은 압축 공기에 의해 와이어 전극을 미소하게 상하 이동시키는 상하 이동 장치(30)를 포함하도록 하면 된다. 상하 이동 장치는 압축 공기를 와이어 전극에 교차하도록 공급하여 와이어 전극을 횡방향으로 진동시킬 수도 있다. 상하 이동 장치는 와이어 전극이 통과하는 안내 구멍을 갖는 와이어 가이드(32)를 포함하며, 와이어 가이드는 압축 공기에 의해 상방향으로 이동 가능하면 된다.
장력 제어 장치는 와이어 전극의 장력의 검출치와 게인에 의거하여 커맨드 출력을 발생하고, 단락 검출기가 단락을 검출했을 때 단락 해제 시스템은 게인을 줄이도록 하면 된다. 단락 검출기가 단락을 검출했을 때 단락 해제 시스템은 와이어 전극의 주행 속도를 줄이도록 하면 된다.
또한, 본 발명은 와이어 전극과 워크 사이에 형성된 가공 틈새에 방전을 발생시켜 워크의 가공을 시작하는 와이어 방전 가공 방법에 관한 것이다.
본 발명의 와이어 방전 가공 방법은 와이어 전극(2)을 워크(3) 중의 시작 구멍(4)에 삽입 통과시키는 단계와, 소정의 장력을 주어 와이어 전극을 주행시키는 단계와, 가공 틈새에 방전을 발생시키기 위해 와이어 전극과 워크 사이에 전압을 인가하는 단계와, 상기 와이어 전극을 상기 시작 구멍에 삽입 통과시킨 상태에서 상기 와이어 전극과 상기 워크 사이에 전압 펄스를 인가했음에도 불구하고, 상기 와이어 전극과 상기 워크가 의도하지 않게 접촉되어 버려 방전이 발생하지 않는 단락을 검출하는 단계와, 단락을 해제하기 위해, 와이어 전극의 장력을 줄임과 아울러 와이어 전극을 진동시키는 단계를 포함한다.
본 발명에 따르면, 시작 구멍이 연직으로 형성되지 않은 경우라도 와이어 전극과 워크 간의 단락이 확실하게 해제된다. 워크의 상면 또는 바닥면에서 시작 구멍의 개구에 버(burr)가 형성되어 있는 경우라도 와이어 전극과 워크 간의 단락이 확실하게 해제된다.
도 1은 본 발명의 와이어 방전 가공 장치를 도시한 도면이다.
도 2는 도 1 중의 상하 이동 장치를 도시한 단면도이다.
도 3은 도 2의 상하 이동 장치에 있어서 압축 공기의 흐름을 도시한 단면도이다.
도 4는 도 2의 상하 이동 장치에 있어서 압축 공기의 흐름을 도시한 단면도이다.
도 5는 도 1 중의 수치 제어 장치를 도시한 블럭도이다.
도 6은 도 5의 수치 제어 장치의 동작을 도시한 흐름도이다.
도 7은 본 발명에 의해 단락을 해제하는 방법을 도시한 도면이다.
도 8(a), 8(b)는 단락을 해제하는 종래의 방법을 도시한 도면이다.
도 9(a), 9(b)는 단락을 해제하는 종래의 방법을 도시한 도면이다.
본 발명의 와이어 방전 가공 장치는, 단락을 해제하기 위해, 와이어 전극(2)의 장력(張力)을 줄임과 아울러 와이어 전극(2)을 진동시키는 단락 해제 시스템을 포함하고 있다. 도 1에 본 발명의 와이어 방전 가공 장치가 도시되어 있다. 공급 기구(5)는 새로운 와이어 전극(2)을 워크(3)에 연속적으로 공급하고 있다. 공급 기구(5)는 릴(52)과, 서보 풀리(53)와, 단선 검출기(54)와, 이송 롤러(10)와, 장력 검출기(55)를 포함하고 있다. 와이어 보빈(51)이 릴(52)에 장착되어 있다. 릴(52)은 와이어 전극(2)에 역장력(逆張力)을 부여하는 브레이크 모터를 갖는다. 서보 풀리(53)는 장력의 변동을 방지하고 있다. 단선 검출기(54)는 와이어 전극(2)의 파단을 검출하기 위해 설치되며, 예를 들면 리미트 스위치이다.
이송 롤러(10)는 구동 롤러(12)와 핀치 롤러(13)로 이루어진다. 구동 롤러(12)는 서보 모터(11)에 의해 회전시켜진다. 핀치 롤러(13)는 구동 롤러(12)에 종동(縱動)하며, 와이어 전극(2)을 누른다. 이송 롤러(10)는 회수 롤러(63)를 향해 와이어 전극(2)을 이송한다. 또한, 이송 롤러(10)는 회수 롤러(63)와 협동하여 주행하고 있는 와이어 전극(2)에 소정의 장력을 부여하고 있다. 와이어 전극(2)의 직진도(直進度)를 유지하기 위한 장력은 와이어 전극(2)의 지름이나 재질 및 가공의 타입에 따라 설정된다. 와이어 장력의 설정치는 수치 제어 장치(80)에 기억되어 있다.
장력 검출기(55)는 와이어 전극(2)의 장력을 검출하기 위해 설치되며, 예를 들면 왜곡 게이지이다. 장력 검출기(55)의 출력은 장력 제어 장치(56)로 공급되고 있다. 수치 제어 장치(80)는 와이어 장력을 나타낸 설정치와 와이어 속도를 나타낸 설정치를 장력 제어 장치(56)로 공급하고 있다. 장력 제어 장치(56)는 와이어 장력의 검출치를 설정치로 유지하도록 서보 모터(11)의 회전 속도를 결정하고 있다. 서보 모터(11)의 회전 속도의 커맨드값은 와이어 장력의 검출치와 설정치 간의 편차에 게인을 곱한 장력 커맨드에 의거하여 결정되고 있다. 단락 검출기(57)는 와이어 전극(2)과 워크(3) 간의 단락을 검출하기 위해 설치되어 있다.
가이드 어셈블리(7, 8)가 워크(3)의 상하에 각각 설치되어 있다. 상측 가이드 어셈블리(7)는, 상측 와이어 가이드(71)와, 상측 통전체(72)와, AWT 노즐(도시되어 있지 않음)을 수용하고 있다. 상측 가이드 어셈블리(7)는 그 하단에 분류(噴流) 노즐(73)을 가지고 있다. 하측 가이드 어셈블리(8)도 와이어 가이드와 통전체와 분류(噴流) 노즐(74)을 가지고 있다.
가이드 어셈블리(7, 8)는 고압의 유전성(誘電性) 액을 공급하는 유전성 액 공급 장치의 일부를 구성하고 있다. 유전성 액 공급 장치는 액 저장조, 펌프 및 적당한 배관을 포함하고 있다. 분류 노즐(73, 74)은 가공 중에 유전성 액을 가공 틈새로 분사하기 위해 설치되어 있다. 분류 노즐(73, 74)의 개구는 가공 틈새를 향해 있다. 유전성 액 공급 장치는 고압액의 분사에 의해 와이어 전극(2)을 진동시키는 진동 장치를 구성하고 있다.
상하 이동 장치(30)가 이송 롤러(10)와 시작 구멍(4) 사이에 설치되어 있다. 상하 이동 장치(30)는 압축 공기에 의해 와이어 전극(2)을 미소하게 상하 이동시킴과 아울러 횡방향으로 진동시킨다. 미소한 상하 이동은 수백 밀리초 내지 수초 동안에 와이어 전극(2)이 와이어 주행 경로를 따라 반복적으로 상하 이동하는 것을 말한다. 상하 이동의 거리는 상하 각 방향으로 수 mm 내지 이십 수 mm 이다.
자동 와이어 삽입 통과 장치(Automatic Wire Threader)(1)는 와이어 전극(2)을 워크(3)에 형성된 시작 구멍(4)에 자동적으로 삽입 통과시키기 위해 설치되어 있다. 자동 와이어 삽입 통과 장치(1)는 와이어 전극(2)을 시작 구멍(4) 쪽으로 이송하는 이송 롤러(10)와 와이어 전극(2)을 안내하는 안내 파이프(20)를 가지고 있다. 자동 와이어 삽입 통과 장치(1)는 추가로 와이어 전극(2)의 거칠어진 선단을 절제(切除)하는 커터(41)를 갖는다. 절제된 와이어 조각을 폐기 박스(42)로 반송하는 클램프(43)가 설치되어 있다. 자동 와이어 삽입 통과 장치(1)는 와이어 전극(2)의 선단을 검출하는 선단 검출기(50)와 와이어 전극(2)의 휨을 검출하는 좌굴(座屈) 검출기(60)를 구비하고 있다.
자동 와이어 삽입 통과 장치(1)는 AWT 노즐에 고압의 유전성 액을 공급할 수 있는 제트 공급 장치(70)를 구비하고 있다. AWT 노즐은 와이어 전극(2)을 구속하는 유체 제트를 형성한다. 유체 제트는 자동 와이어 삽입 통과의 성공률을 높인다. 제트 공급 장치(70)는 자동 와이어 삽입 통과의 성공률이 낮을 것 같은 경우에 선택적으로 사용된다. 0.05mm 내지 0.08mmΦ의 황동의 와이어 전극(2)이 사용될 때 제트 공급 장치(70)가 필요해진다. 혹은 시작 구멍(4)의 클리어런스가 작을 때에 그것은 사용된다.
이송 롤러(10)는 정회전에 의해 서서히 와이어 전극(2)을 내보낸다. 이송 롤러(10)는 역회전에 의해 와이어 전극(2)을 감는다. 선단 검출기(50)가 와이어 전극(2)의 선단을 검출하면 이송 롤러(10)의 역회전은 정지된다. 안내 파이프(20)는 이송 롤러(10)와 상측 와이어 가이드(71) 사이에 설치되어 있다. 액추에이터로 작동하는 승하강 장치(21)가 안내 파이프(20)를 승하강시킨다. 도 1은 상한 위치에서 대기하고 있는 안내 파이프(20)를 도시하고 있다. 자동 와이어 삽입 통과의 동작중에 와이어 전극(2)을 상측 와이어 가이드(71)까지 안내하기 위해 안내 파이프(20)의 하단은 상측 와이어 가이드(71)의 바로 위까지 하강시켜진다.
사용 완료된 와이어 전극(2)은 아이들링 롤러(61)와 회수 롤러(63)를 경유하여 버킷(64)으로 이송되고 있다. 회수 롤러(63)는 와이어 전극(2)을 회수하기 위해 설치되어 있다. 모터(62)가 회수 롤러(63)의 구동 풀리에 연결되어 있다. 와이어 전극(2)이 주행하는 속도를 제어하는 장치가 와이어 속도의 설정치에 의거하여 모터(62)의 회전 속도를 결정한다. 와이어 속도의 설정치는 수치 제어 장치(80)에 기억되어 있다.
도 2, 도 3 및 도 4를 참조하여 상하 이동 장치(30)가 상세하게 개시된다. 도 3 및 도 4 중의 화살표는 공기의 흐름을 나타내고 있다. 단순히 압축 공기를 와이어 전극(2) 쪽으로 분출하는 것만으로는 와이어 전극(2)은 횡방향으로 진동할 뿐이다. 와이어 전극(2)을 단시간에 조금씩 상하 방향으로 왕복 이동시킬 필요가 있다. 상하 이동 장치(30)는 도 2 중에 도시되는 구조에 의해 공기의 힘으로 와이어 전극(2)을 수백 밀리초 내지 수초 동안에 상하 방향으로 각각 수 mm 내지 이십 수 mm 이동시킨다.
상하 이동 장치(30)는 직사각형의 블럭(28)과 제1 와이어 가이드(31)와 제2 와이어 가이드(32)와 압축 공기 공급 장치(35)를 포함하여 이루어진다. 상하 이동 장치(30)는 와이어 전극(2)이 통과하는 연직 통로를 가지고 있다. 연직으로 뻗는 원통형의 밀폐 공간(37)이 블럭(28)에 형성되어 있다. 와이어 전극(2)이 밀폐 공간(37)을 통과하고, 밀폐 공간(37)은 연직 통로를 형성하고 있다. 수평으로 뻗는 2개의 공기 공급로(33, 34)가 블럭(28)에 형성되어 있다. 제1 와이어 가이드(31)와 제2 와이어 가이드(32)는 와이어 전극(2)을 안내한다.
제1 와이어 가이드(31)는 이송 롤러(10)와 시작 구멍(4) 사이에 설치되어 있다. 구체적으로는, 제1 와이어 가이드(31)는 이송 롤러(10)와 안내 파이프(20) 사이에 설치되어 있다. 제1 와이어 가이드(31)는 하방향으로 이동할 수 없다. 제1 와이어 가이드(31)는 다이스 형상으로서, 와이어 전극(2)이 통과하는 안내 구멍을 갖는다. 와이어 가이드의 안내 구멍과 와이어 전극(2) 간의 틈새를 가이드 클리어런스라고 한다. 제1 와이어 가이드(31)는 3μm 내지 20μm의 가이드 클리어런스를 가지며, 압축 공기는 이 작은 가이드 클리어런스를 거의 통과할 수 없다.
밀폐 공간(37)은 제1 와이어 가이드(31)와 안내 파이프(20)에 의해 정해져 있다. 밀폐 공간(37)에 있어서 "밀폐"는 밀폐 공간(37)이 제1 와이어 가이드(31)의 가이드 클리어런스와 안내 파이프(20)의 입구 이외에 개방되어 있지 않은 것을 의미한다. 제2 와이어 가이드(32)는 이송 롤러(10)와 제1 와이어 가이드(31) 사이에 설치되어 있다. 제2 와이어 가이드(32)는 다이스 형상으로서, 와이어 전극(2)이 통과하는 안내 구멍을 갖는다. 제1 및 제2 와이어 가이드(31, 32)의 안내 구멍은 연직 통로를 형성하고 있다. 제2 와이어 가이드(32)는 제1 와이어 가이드와 크기에 있어서 동일한 가이드 클리어런스를 갖는다. 캡(36)이 블럭(28)의 상면에 고정되어 있다. 깔대기 형상의 챔버가 캡(36) 중에 형성되어 있다. 제2 와이어 가이드(32)는 이 깔대기 형상의 챔버와 닮은 꼴 외형을 가지며, 자중에 의해 챔버의 바닥에 위치해 있다. 제2 와이어 가이드(32)는 깔대기 형상의 챔버 중에 헐겁게 끼워져 있다.
제2 와이어 가이드(32)는 제1 와이어 가이드(31)의 바로 위에 설치되며, 2개의 와이어 가이드(31, 32)의 안내 구멍 사이에 밀폐 공간(38)이 형성되어 있다. 밀폐 공간(38)은 연직 통로를 형성하고 있다. 밀폐 공간(38)에 있어서 "밀폐"는 밀폐 공간(38)이 2개의 가이드 클리어런스 이외에 개방되어 있지 않은 것을 의미한다. 밀폐 공간(38)은 주로 제1 와이어 가이드(31) 중에서 연직으로 뻗는 원통형의 챔버(chamber)로 이루어져 있다. 제1 및 제2 와이어 가이드(31, 32)는 블럭(28)에 교환 가능하게 장착되어 있다. 따라서, 제1 및 제2 와이어 가이드(31, 32)는 와이어 전극(2)의 직경에 따라 교환할 수 있다.
제2 공기 공급로(34)는 압축 공기를 공급하기 위해 밀폐 공간(38)에 연통해 있다. 상하 이동 장치(30)는 제2 공기 공급로(34)를 통과한 압축 공기를 복수 개의 방향에서 와이어 전극(2)에 교차하도록 밀폐 공간(38)에 공급할 수 있다. 또한 압축 공기는 밀폐 공간(38)으로부터 상향으로 분출한다. 그 결과, 제2 와이어 가이드(32)는 부상하여 약간 기울어진다. 제2 와이어 가이드(32)는 작은 가이드 클리어런스를 가지므로 제2 와이어 가이드(32)의 안내 구멍의 내면과 와이어 전극(2)이 접촉한다. 제2 와이어 가이드(32)와 와이어 전극(2) 사이에 마찰력이 발생한다.
도 3 중에 도시되는 바와 같이, 제2 와이어 가이드(32)는 와이어 전극(2)을 홀딩한 상태에서 캡(36)의 챔버의 천장에 충돌할 때까지 상방향으로 이동한다. 제2 와이어 가이드(32)는 와이어 전극(2)이 상방향으로 곧게 소정 거리 이동하는 것을 도우므로 극단적으로 고압 또는 고속의 압축 공기가 필요해지지 않는다. 소정 거리는 캡(36) 중의 챔버의 높이에 의해 정해져 있다.
제1 공기 공급로(33)는 압축 공기를 공급하기 위해 밀폐 공간(37)에 연통되어 있다. 압축 공기 공급 장치(35)는 제2 공기 공급로(34)를 통한 압축 공기의 공급을 정지함과 동시에 제1 공기 공급로(33)에 압축 공기를 공급할 수 있다. 상하 이동 장치(30)는 제1 공기 공급로(33)를 통과한 압축 공기를 일 방향에서 와이어 전극(2)에 교차하도록 밀폐 공간(37)에 공급할 수 있다. 제1 와이어 가이드(31)는 압축 공기가 거의 통과할 수 없을 정도의 작은 가이드 클리어런스를 가지므로 밀폐 공간(37) 중의 압축 공기는 와이어 주행 경로를 따라 하방향을 향한다. 그 결과, 도 4 중에 도시되는 바와 같이, 강한 하강 기류가 발생하여 들려올려져 있던 와이어 전극(2)은 와이어 주행 경로를 따라 하방향으로 이동한다.
압축 공기 공급 장치(35)는 제1 공기 공급로(33)와 제2 공기 공급로(34)에 소정의 시간 간격으로 교대로 압축 공기를 공급한다. 압축 공기 공급 장치(35)는 에어 컴플레서와 에어 레귤레이터와 고속으로 동작하는 2방향 전자(電磁) 밸브와 유량 조정 밸브를 포함하여 이루어진다. 에어 레귤레이터는 압축 공기를 소정의 압력으로 유지한다. 2방향 전자 밸브는 소정의 시간 간격으로 제1 공기 공급로(33)와 제2 공기 공급로(34) 간의 접속을 전환한다. 유량 조정 밸브는 압축 공기의 공급을 제어하기 위해 에어 레귤레이터와 2방향 전자 밸브 사이에 설치되어 있다.
도 5를 참조하여 수치 제어 장치(80)가 상세하게 설명된다. 수치 제어 장치(80)는 입력 장치(81) 기억 장치(82) 및 처리 장치(90)로 이루어진다. 입력 장치(81)는 키보드, 마우스, 터치 패널 등으로 구성되며, 입력된 정보는 처리 장치(90)로 이송된다. 조작자는 입력 장치(81)를 사용하여 와이어 장력의 설정치(WT), 와이어 속도(WS), 액압(WP) 등의 가공 조건을 설정할 수 있다. 액압(WP)은 가공 중에 분류 노즐(73, 74)로부터 가공 틈새로 분사되는 유전성 액의 압력이다. 기억 장치(82)는 하드 디스크 등으로 구성되어 있다. 기억 장치(82)는 처리 장치(90)에 필요한 정보, 예를 들면, 와이어 방전 가공 프로그램, 자동 와이어 삽입 통과의 동작을 기억하고 있다. 조작자가 입력한 가공 조건의 설정치도 기억 장치(82)에 기억되어 있다.
CPU 및 메모리가 협동하여 처리 장치(90)의 기능을 한다. 처리 장치(90)는 AWT 제어부(92), 카운터(93), 장력 줄임부(94), 게인 줄임부(95), 와이어 속도 줄임부(96), 상하 이동 장치 제어부(97) 및 액압 증가부(98)를 포함하여 이루어진다. AWT 제어부(92)는 자동 와이어 삽입 통과 장치(1)를 제어하고, 장력 검출기(55)의 출력을 입력받을 수 있도록 구성되어 있다. AWT 제어부(92)는 와이어 장력의 검출치를 와이어 장력의 설정치(WT)와 비교하여 자동 와이어 삽입 통과의 완료를 판단한다.
카운터(93)는 단락 검출기(57)의 출력을 입력받을 수 있도록 구성되며, 단락 해제 시간을 기억하고 있다. 방전 가공의 시작시에 단락이 검출되면, 카운터(93)는 장력 줄임부(94), 게인 줄임부(95), 와이어 속도 줄임부(96), 상하 이동 장치 제어부(97) 및 액압 증가부(98)에 동작의 시작을 명령하는 신호를 공급함과 아울러 단락 해제 시간을 시작한다. 장력 줄임부(94)는 와이어 장력의 설정치(WT)를 보다 낮은 값으로 변경한다. 새로운 와이어 장력의 설정치(WT)는 장력 제어 장치(56)로 공급된다. 새로운 설정치는 장력 줄임부(94)에 기억되어 있다. 새로운 와이어 장력의 설정치(WT)는 원래의 와이어 장력의 설정치(WT)의 10 내지 50%이면 된다.
게인 줄임부(95)는 장력 제어 장치(56) 중의 게인을 보다 낮은 값으로 변경한다. 그 결과, 장력 제어의 응답성이 저하하고 와이어 전극(2)이 진동하기 쉬워진다. 와이어 속도 줄임부(96)는 와이어 속도의 설정치(WS)를 보다 낮은 값으로 변경하고, 새로운 설정치(WS)를 와이어 속도 제어 장치(66)와 장력 제어 장치(56)로 공급한다. 새로운 설정치(WS)는, 예를 들면, 원래의 설정치(WS)의 60% 이하이다. 일반적으로, 와이어 속도가 극단적으로 저하하면, 와이어 전극의 심한 소모에 의해 불균일한 방전이 반복된다. 와이어 속도 줄임부(96)는 불균일한 방전을 의도적으로 발생시켜 와이어 전극(2)의 진동을 조장한다.
상하 이동 장치 제어부(97)는 와이어 전극(2)을 진동시키기 위해 상하 이동 장치(30), 특히 압축 공기 공급 장치(35)의 동작을 시작한다. 액압 증가부(98)는 와이어 전극(2)을 진동시키기 위해 분류 노즐(73, 74)로부터 가공 틈새 중의 와이어 전극(2)으로 분사되는 유전성 액의 압력의 설정치(WP)를 증가시킨다.
도 6을 참조하여 수치 제어 장치(80)의 동작 프로세스의 일례가 설명된다. 단계 S1에서, 조작자는 입력 장치(81)를 사용하여 와이어 장력의 설정치(WT), 와이어 속도(WS), 액압(WP) 등의 가공 조건을 설정한다. 가공에 앞서, AWT 제어부(92)는 자동 와이어 삽입 통과 장치(1)의 동작을 시작시킨다. 와이어 전극(2)이 시작 구멍(4)에 삽입 통과되어 회수 롤러(63)에 도달하면, 자동 와이어 삽입 통과가 완료되고 프로세스는 단계 S3으로 진행된다.
단계 S3에서, 처리 장치(90)는 가공 조건에 의거하여 방전 가공을 시작하기 위해 각 장치로 제어 신호를 공급한다. 유전성 액 공급 장치는 액 저장조로부터 유전성 액을 가이드 어셈블리(7, 8)로 공급한다. 유전성 액은 분류 노즐(73, 74)로부터 가공 틈새로 분사된다. 와이어 전극(2)은 와이어 속도의 설정치(WS)에 따라 와이어 주행 경로를 주행시켜진다. 그리고, 전원 장치(도시되어있지 않음)가 방전을 반복적으로 발생시키기 위해 와이어 전극(2)과 워크(3) 사이에 전압 펄스를 인가한다.
그러나, 도 9(a)에 도시되는 바와 같이, 와이어 전극(2)과 워크(3)가 의도하지 않게 접촉되어 버려 방전이 발생하지 않을 수가 있다. 그러한 경우, 카운터(93)는 단계 S4에서 단락을 나타낸 신호를 입력받고, 단계 S5에서 장력 줄임부(94), 게인 줄임부(95), 와이어 속도 줄임부(96), 상하 이동 장치 제어부(97) 및 액압 증가부(98)의 동작을 시작시킴과 아울러 단락 해제 시간을 시작한다. 단계 S6에서, 장력 줄임부(94)는 와이어 장력의 설정치(WT)를 보다 낮은 값으로 변경한다. 새로운 와이어 장력의 설정치(WT)는 원래의 와이어 장력의 설정치(WT)의 10 내지 50%이면, 와이어 전극(2)의 진동에 의해 단락이 효과적으로 해제되는 것이 확인되고 있다. 와이어 전극(2)을 진동시키기 위해 상하 이동 장치 제어부(97)는 상하 이동 장치(30)의 동작을 시작한다. 압축 공기 공급 장치(35)는 압축 공기를 제2 공기 공급로(34)와 제1 공기 공급로(33)에 교대로 보낸다. 또한, 와이어 전극(2)을 진동시키기 위해 액압 증가부(98)는 액압의 설정치(WP)를 증가시킨다.
도 7 중에 도시되는 바와 같이, 와이어 장력의 큰 저하와 와이어 전극(2)의 진동에 의해 와이어 전극(2)은 휘어진다. 그 결과, 와이어 전극(2)이 워크(3)로부터 이격되어 가공 틈새가 형성된다. 도 7 중의 화살표는 와이어 전극(2)의 종방향과 횡방향의 진동을 나타내고 있다. 와이어 전극(2)이 워크(3)에 가장 가까운 곳에서 방전이 발생하고, 방전의 반발력에 의해 가공 틈새는 적당한 사이즈로 유지된다. 단락 해제 시간은 방전이 반복적으로 발생하기 위해 충분한 시간이다. 와이어 전극(2)의 진동을 조장하기 위해 게인 줄임부(95)는 장력 제어 장치(56) 중의 게인을 보다 낮은 값으로 변경하고, 와이어 속도 줄임부(96)는 와이어 속도의 설정치(WS)를 보다 낮은 값으로 변경한다. 단계 S7에서 단락 해제 시간이 종료하면, 프로세스는 단계 S8로 진행한다.
단계 S8에서, 처리 장치(90)는 와이어 전극(2)의 진동을 정지한다. 상하 이동 장치(30)의 동작은 정지하고, 액압의 설정치(WP)는 원래의 값으로 복귀된다. 와이어 속도의 설정치(WS)는 원래의 값으로 복귀되고, 장력 제어 장치(56) 중의 게인도 원래의 값으로 복귀된다. 와이어 장력의 설정치(WT)는 서서히 원래의 값으로 복귀된다.
실시예는 발명의 본질과 그 실용적인 응용을 설명하기 위해 선택되었다. 전술한 기술을 참조하여 다양한 개량이 가능하다. 실시예에서는 고압액의 분사에 의한 진동 장치와 상하 이동 장치(30)가 와이어 전극(2)을 진동시키고 있는데, 두 장치의 어느 하나만이 동작하도록 할 수도 있다. 또한, 두 장치 대신 자기적 또는 전기적인 진동 장치가 사용될 수도 있다. 발명의 범위는 첨부한 특허 청구 범위에 의해 정의된다.
1: 자동 와이어 삽입 통과 장치, 2: 와이어 전극,
3: 워크, 4: 시작 구멍,
5: 공급 기구, 7, 8: 가이드 어셈블리,
10: 이송 롤러, 11: 서보 모터,
12: 구동 롤러, 13: 핀치 롤러,
20: 안내 파이프, 21: 승하강 장치,
28: 블럭, 30: 상하 이동 장치,
31: 제1 와이어 가이드, 32: 제2 와이어 가이드,
33: 제1 공기 공급로, 34: 제2 공기 공급로,
35: 압축 공기 공급 장치, 36: 캡,
37, 38: 밀폐 공간,
41: 커터, 42: 폐기 박스,
43: 클램프, 50: 선단 검출기,
51: 와이어 보빈, 52: 릴,
53: 서보 풀리, 54: 단선 검출기,
55: 장력 검출기, 56: 장력 제어 장치,
57: 단락 검출기, 60: 좌굴 검출기,
61: 아이들링 롤러, 62: 모터,
63: 회수 롤러, 64: 버킷,
66: 와이어 속도 제어 장치, 70: 제트 공급 장치,
71: 상측 와이어 가이드, 72: 상측 통전체,
73, 74: 분류 노즐, 80: 수치 제어 장치,
81: 입력 장치, 82: 기억 장치,
90: 처리 장치, 92: AWT 제어부,
93: 카운터, 94: 장력 줄임부,
95: 게인 줄임부, 96: 와이어 속도 줄임부,
97: 상하 이동 장치 제어부, 98: 액압 증가부

Claims (10)

  1. 워크 중의 시작 구멍에 삽입 통과된 와이어 전극과 상기 워크 사이에 형성된 가공 틈새에 방전을 발생시켜 상기 워크의 가공을 시작하는 와이어 방전 가공 장치에 있어서,
    상기 와이어 전극의 장력을 설정치로 유지되도록 제어하는 장력 제어 장치와,
    상기 와이어 전극과 상기 워크 간의 단락을 검출하는 단락 검출기와,
    상기 와이어 전극을 상기 시작 구멍에 삽입 통과시킨 상태에서 상기 와이어 전극과 상기 워크 사이에 전압 펄스를 인가했음에도 불구하고, 상기 와이어 전극과 상기 워크가 의도하지 않게 접촉되어 버려 방전이 발생하지 않는 단락을 상기 단락 검출기가 검출했을 때, 상기 단락을 해제하기 위해, 상기 와이어 전극의 장력을 줄임과 아울러 상기 와이어 전극을 진동시키는 단락 해제 시스템을 포함하고,
    상기 단락 해제 시스템에 의하여 상기 단락 검출기가 상기 단락을 검출했을 때, 장력의 설정치를 원래 설정치의 10 내지 50%로 저감시키고, 또한, 상기 단락 해제 시스템에 의하여 상기 와이어 전극을 진동시키는 것에 의하여, 상기 와이어 전극에 휨을 발생시키면서 상기 와이어 전극을 반복 진동시키는 것을 특징으로 하는 와이어 방전 가공 장치.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 단락 해제 시스템은, 고압의 유전성 액을 상기 와이어 전극에 분사하여 상기 와이어 전극을 진동시키는 진동 장치를 포함하는 와이어 방전 가공 장치.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 단락 해제 시스템은 압축 공기에 의해 상기 와이어 전극을 미소하게 상하 이동시키는 상하 이동 장치를 포함하는 와이어 방전 가공 장치.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 상하 이동 장치는, 압축 공기를 상기 와이어 전극에 교차하도록 공급하여 상기 와이어 전극을 횡방향으로 진동시키는 와이어 방전 가공 장치.
  7. 청구항 5에 있어서,
    상기 상하 이동 장치는 상기 와이어 전극이 통과하는 안내 구멍을 갖는 와이어 가이드를 포함하며, 상기 와이어 가이드는 상기 압축 공기에 의해 상방향으로 이동 가능한 와이어 방전 가공 장치.
  8. 청구항 1에 있어서,
    상기 장력 제어 장치는 상기 와이어 전극의 장력의 검출치와 게인에 의거하여 장력 커맨드를 발생하고, 상기 단락 검출기가 상기 단락을 검출했을 때 상기 단락 해제 시스템은 상기 게인을 줄이는 와이어 방전 가공 장치.
  9. 청구항 1에 있어서,
    상기 단락 검출기가 상기 단락을 검출했을 때 상기 단락 해제 시스템은 상기 와이어 전극의 주행 속도를 줄이는 와이어 방전 가공 장치.
  10. 와이어 전극과 워크 사이에 형성된 가공 틈새에 방전을 발생시켜 상기 워크의 가공을 시작하는 와이어 방전 가공 방법에 있어서,
    상기 와이어 전극을 상기 워크 중의 시작 구멍에 삽입 통과시키는 단계와,
    상기 와이어 전극을 소정의 장력을 부여하여 주행시키는 단계와,
    상기 가공 틈새에 방전을 발생시키기 위해 상기 와이어 전극과 상기 워크 사이에 전압을 인가하는 단계와,
    상기 와이어 전극을 상기 시작 구멍에 삽입 통과시킨 상태에서 상기 와이어 전극과 상기 워크 사이에 전압 펄스를 인가했음에도 불구하고, 상기 와이어 전극과 상기 워크가 의도하지 않게 접촉되어 버려 방전이 발생하지 않는 단락을 검출하는 단계와,
    상기 단락을 해제하기 위해, 상기 와이어 전극의 장력을 줄임과 아울러 상기 와이어 전극을 진동시키는 단계를 포함하고,
    단락 검출기가 상기 단락을 검출했을 때, 장력의 설정치를 원래 설정치의 10 내지 50%로 저감시키고, 또한, 단락 해제 시스템에 의하여 상기 와이어 전극을 진동시키는 것에 의하여, 상기 와이어 전극에 휨을 발생시키면서 상기 와이어 전극을 반복 진동시키는 것을 특징으로 하는 와이어 방전 가공 방법.
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