KR20120124846A - 와이어컷 방전가공기의 가공전류 제어 방법 및 장치 - Google Patents

와이어컷 방전가공기의 가공전류 제어 방법 및 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은, 가공에너지 제어용 전자스위치를 ON상태로 제어하여 부하에 전류를 흐르게 한 후, 전류기준값과 비교해서 현재 전류의 값이 기준값보다 작으면 상기 가공에너지 제어용 전자스위치를 계속해서 ON상태로 유지하다가 전류의 피크치가 전류기준값에 도달하면 상기 가공에너지 제어용 전자스위치를 OFF상태로 제어하는 본 발명에 따른 와이어컷 방전가공기의 가공전류 제어 방법 및 장치를 제공한다.

Description

와이어컷 방전가공기의 가공전류 제어 방법 및 장치 {Discharge current control method and apparatus in wire electrical discharge machine}
본 발명은 와이어컷 방전가공기의 가공전류 제어 방법 및 장치에 관한 것으로, 가공효율 및 가공 품질의 향상을 기할 뿐만 아니라 와이어 전극의 단선 등의 방지도 가능하게 되는 와이어컷 방전가공기의 가공전류 제어 방법 및 장치에 관한 것이다.
와이어컷 방전가공기는 금속 와이어 전극과 가공 금속 재료 사이에 전기를 인가하여 그 사이에 방전을 일으키고, 그때 발생하는 방전열을 이용하여 가공 금속 재료를 가공하는 특수 가공기의 일종이다. 일반적으로 황삭 가공시에는 가공용으로 사용하는 전기 에너지를 높임으로써 가공 속도를 올리며, 마무리 가공시에는 이 전기 에너지를 줄여서 가공품의 표면 거칠기를 좋게 한다.
이 가공용 전기 에너지는 도 1에 도시한 바와 같이 가공용 전원장치(10)로부터 공급이 되며, 전원장치(10)로부터 접촉자(30)를 매개로 부하인 와이어 전극(40)과 가공 금속 재료(50)로 공급되는 전기에너지를 올리거나 줄이기 위해서는 고속의 가공에너지 제어용 전자스위치(20)(주로 MOSFET를 사용함)를 사용하여 부하(40,50)로의 전기 공급 시간을 조정하는 방식을 사용한다.
즉, 황삭 가공 등의 경우에는 큰 에너지를 보내기 위해서 가공에너지 제어용 전자스위치(20)의 스위치 ON시간을 더 늘려 주고, 마무리 가공시에는 스위치 ON시간을 줄여 주어 에너지를 제한한다. 이때 가공에너지 제어용 전자스위치(20)를 끄는 OFF시간은 부하(40,50)의 절연이 회복되도록 시간을 벌어 주는 역할을 수행하며, 만약 이 시간이 적절치 않으면 집중 방전 등이 발생하여 가공 금속 재료(50)의 가공이 불안해지고 또한 와이어 전극(40)의 단선이 잘 발생한다.
일반적으로 가공에 필요한 가공에너지는 가공 차수, 가공 금속 재료의 재질 및 크기 등 가공 상황에 따라 각각 다르기 때문에 각각의 경우에 따라 가공에너지를 각각 제어해서 사용해야만 한다. 그러나 이는 현실적으로 매우 어려운 일이므로 각 장비 업체에서는 여러 가공 상황에 따른 표준 가공조건표를 준비해 놓고 있고서 작업자는 가공 상황에 따라 해당하는 가공조건표를 찾아 그 값을 사용하기만 하면 된다.
예를 들면 ㈜서울정기의 기계의 경우에는 가공에너지 제어용 전자스위치의 ON시간 및 OFF시간을 최대 16단계로 선택할 수 있고, 특히 60t의 SKD-11 재질을 황삭 가공하는 경우에는 대개 가공에너지 제어용 전자스위치의 ON시간을 9단, OFF시간을 11단으로 선택하여 사용한다.
그러나 위와 같이 가공 조건표를 사용하여 가공을 수행해도 가공 속도가 차이가 나는 경우가 많다. 이는 부하의 상태가 일정치 않아서 생기는 문제로 보통 전기선을 연결을 하는 접촉자 불량 등의 원인부터, 가공 금속 재료의 테이블에서의 세팅 위치 차이 등에 의해서도 발생한다. 이것은 특히 대형기계의 경우 최종 가공에너지가 가공 금속 재료를 통해 가는 경로가 차이가 발생하여 이때 흐르는 전류가 각각 달라지기 때문이다.
따라서 위와 같이 동일한 가공조건으로 가공을 하여도 가공 상황에 따라 가공 속도에 편차가 발생하게 되어, 가공 능률이 떨어질 뿐 아니라, 가공속도 차이의 발생으로 인하여 방전갭이 변하여 가공 치수도 차이가 생겨, 가공품의 품질의 저하를 가져오게 되는 문제점이 있다.
따라서 본 발명은 상기한 종래 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 종래와 같이 가공에너지 제어용 전자스위치의 ON시간과 OFF시간을 일정하게 고정하여 사용하는 것이 아니라, 부하에 흐르는 전류의 순시치를 검출한 후에 이 값이 일정한 값이 되도록 가공에너지 제어용 전자스위치의 ON시간을 제어하고 OFF시간도 기준값으로부터 ON시간의 변화에 비례해서 가변 제어함으로써, 가공의 평균에너지는 물론 순시 단발 가공에너지까지 항상 일정하게 제어를 할 수 있게 되어 종래의 방식에서의 문제점인 부하 상태나 가공 위치 등에 따른 가공 속도의 편차를 없애고 항상 균일한 가공 속도를 얻을 수 있게 되어 가공효율 및 가공 품질의 향상을 기할 뿐만 아니라 단선 등의 방지도 가능하게 되는 와이어컷 방전가공기의 가공전류 제어 방법 및 장치를 제공하고자 함에 그 목적이 있다.
상기한 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 와이어컷 방전가공기의 가공전류 제어 방법은, 가공에너지 제어용 전자스위치를 ON상태로 제어하여 부하에 전류를 흐르게 한 후, 전류기준값과 비교해서 현재 전류의 값이 기준값보다 작으면 상기 가공에너지 제어용 전자스위치를 계속해서 ON상태로 유지하다가 전류의 피크치가 전류기준값에 도달하면 상기 가공에너지 제어용 전자스위치를 OFF상태로 제어하는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 가공에너지 제어용 전자스위치가 ON상태로 된 때부터 OFF상태로 될 때까지의 시간에 비례하여 상기 가공에너지 제어용 전자스위치가 OFF상태를 유지하는 시간을 조정한 후에 상기 가공에너지 제어용 전자스위치를 ON상태로 제어하는 것이 바람직하다.
한편, 상기한 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 와이어컷 방전가공기의 가공전류 제어 장치는, 전원장치(10)로부터 부하(40,50)에 공급되는 전원을 온/오프시키는 가공에너지 제어용 전자 스위치(20)를 구비한 와이어컷 방전가공기의 가공전류 제어 장치에 있어서, 전원장치(10)와 부하(40,50)사이에 흐르는 전류값을 검출하는 전류값 검출수단과; 상기 전류값 검출수단(60,70)(65)에서 검출된 검출 전류값이 기준전류값에 도달하는지를 비교하는 비교부(80)와; 상기 가공에너지 제어용 전자 스위치(20)가 ON상태로 되도록 제어한 후에, 상기 비교부(80)로부터 검출 전류값이 기준전류값에 도달한 것을 통지받으면 즉시 상기 가공에너지 제어용 전자 스위치(20)가 OFF상태로 되도록 제어하는 스위치 온/오프 제어기(90)를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 스위치 온/오프 제어기(90)는 상기 가공에너지 제어용 전자스위치(20)가 ON상태로 된 때부터 OFF상태로 될 때까지의 제어용 전자스위치(20)의 ON시간에 비례하여 상기 가공에너지 제어용 전자스위치가 OFF상태를 유지하는 시간을 조정한 후에 상기 가공에너지 제어용 전자스위치(20)를 ON상태로 제어하는 것이 바람직하다.
여기서, 상기 전류값 검출수단은 전원장치(10)와 부하 사이에 설치된 전류 검출용 저항(60)과, 이 저항에서 검출한 전압을 전압을 절연증폭하여 전류검출용 저항(60)에 흐르는 전류값을 검출하는 전류검출부로 이루어질 수 있다. 상기 전류값 검출수단은 전원장치(10)와 부하 사이에 설치된 홀 센서로 이루어질 수 있다.
상기와 같이 구성된 본 발명에 의하면, 가공에너지 제어용 전자스위치 ON, OFF시간을 일정하게 고정하지 않고, 부하에 흐르는 전류의 순시치를 검출 한 후에 이 값이 일정한 값이 되도록 ON시간을 제어한다. 또한 OFF시간도 기준값으로 부터 ON시간의 변화에 비례해서 가변시킨다. 이렇게 함으로써, 가공의 평균에너지는 물론 순시 단발 가공에너지까지 항상 일정하게 제어를 할 수 있게 되어 종래의 방식에서의 문제점인 부하 상태나 가공 위치 등에 따른 가공 속도의 편차를 없애고 항상 균일한 가공 속도를 얻을 수 있게 되어 가공효율 및 가공 품질의 향상을 기할 뿐만 아니라, 와이어 전극의 단선 등의 방지도 가능하게 할 수 있게 된다.
도 1은 종래 와이어컷 방전가공기의 가공전류 제어 방법을 설명하기 위한 회로 개념도이다.
도 2는 종래 와이어컷 방전가공기의 가공전류 제어 방법에서의 부하에 따른 전류 파형을 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명에 따른 와이어컷 방전가공기의 가공전류 제어 방법에서의 가공에너지 제어용 전자스위치의 ON시간, OFF시간 및 전류파형을 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 와이어컷 방전가공기의 가공전류 제어 장치의 회로 블록도이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 와이어컷 방전가공기의 가공전류 제어 장치의 회로 블록도이다.
이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 와이어컷 방전가공기의 가공전류 제어 방법 및 장치에 대하여 상세히 설명하기로 한다.
종래에는 도 2와 같이 가공에너지 제어용 전자스위치의 ON시간(TON)과 OFF시간(TOFF)을 일정하게 제어한다.
일반적으로 부하의 순시 전류는 부하의 인덕턴스 성분에 의해 도 2와 같이 삼각파 형태로 흐르고, 이 삼각파 전류의 크기(피크치)는 비록 ON시간이 같다고 해도 부하의 임피던스에 의해 차이가 날 수 있다. 부하 인덕턴스의 크기(Za < Zb < Zc)에 따라 도 2의 a,b,c와 같이 전류의 피크치가 변한다.
본 발명에 따른 와이어컷 방전가공기의 가공전류 제어 방법에서는 도 3과 같이 가공에너지 제어용 전자스위치를 ON상태로 제어하여 부하에 전류를 흐르게 한 후, 전류기준값과 비교해서 현재 전류의 값이 기준 전류값보다 작으면 가공에너지 제어용 전자스위치를 계속해서 ON한다. 그러다가 전류의 피크치가 기준 전류값에 도달하면 가공에너지 제어용 전자스위치를 OFF상태로 제어한다. 따라서 위와 같은 부하 임피던스(Za < Zb < Zc)의 차이에 의해 ON시간이 도 3과 같이 각각 다르게 된다(TONa < TONb <TONc).
여기서, 가공에너지 제어용 전자스위치를 OFF상태로 하는 순간, 이 때까지의 가공에너지 제어용 전자스위치의 ON시간을 계측하여 이 가공에너지 제어용 전자스위치의 ON유지시간에 비례하여 가공에너지 제어용 전자스위치의 OFF시간의 크기를 조정한다. 즉, TONa/TOFFa = TONb/TOFFb = TONc/TOFFc = D(일정값)이 되도록 가공에너지 제어용 전자스위치의 OFF시간의 크기를 조정한다
다음으로, 이상 설명한 본 발명에 따른 와이어컷 방전가공기의 가공전류 제어 방법을 구현하기 위한 와이어컷 방전가공기의 가공전류 제어 장치에 대하여 도 4 및 도 5를 참조하여 설명한다. 동 도면들에서 도 1과 동일한 구성요소에는 동일한 도면부호를 병기하고 그에 대한 상세한 설명은 생략한다.
먼저, 도 4에 도시한 와이어컷 방전가공기의 가공전류 제어 장치의 동작에 대하여 설명한다.
즉, 스위치 온/오프 제어기(90)에서 가공에너지 제어용 전자스위치(20)가 ON상태로 되도록 제어신호를 가공에너지 제어용 전자스위치(20)로 출력한다. 이에 따라 전원장치(10)로부터 가공에너지 제어용 전자 스위치(20)를 통해서 와이어 전극(40)에 전원이 공급되어 가공 금속 재료(50)의 가공이 이루어지게 된다.
이때, 전류검출부(70)에서 전원장치(10)와 가공 금속 재료(50) 사이에 설치된 전류검출용 저항(60)에 흐르는 전류값을 검출한다. 여기서, 전류검출부(70)는 전류검출용 저항(60)에 걸리는 전압을 절연증폭하여 전류검출용 저항(60)에 흐르는 전류값을 검출한다.
상기 전류검출부(70)에서 검출된 전류값을 비교부(80)에서 기준전류값과 비교하며, 상기 검출전류의 피크치가 기준 전류값에 도달하면 비교부(80)는 이를 스위치 온/오프 제어기(90)에 통지한다. 이 통지를 받은 스위치 온/오프 제어기(90)는 가공에너지 제어용 전자스위치(20)가 OFF상태로 되도록 제어신호를 가공에너지 제어용 전자스위치(20)로 출력한다. 이에 따라 전원장치(10)로부터 가공에너지 제어용 전자 스위치(20)를 통해서 와이어 전극(40)에의 전원공급이 정지하게 된다.
한편, 상기 스위치 온/오프 제어기(90)는 가공에너지 제어용 전자스위치(20)가 ON상태로 된 시점부터 OFF상태로 된 때까지의 가공에너지 제어용 전자스위치(20)의 ON시간을 계측하고, 이 가공에너지 제어용 전자스위치(20)의 ON유지시간에 비례하여 가공에너지 제어용 전자스위치(20)의 OFF시간의 크기를 조정한다. 즉, TONa/TOFFa = TONb/TOFFb = TONc/TOFFc = D(일정값)이 되도록 가공에너지 제어용 전자스위치(20)의 OFF시간의 크기를 조정한다
상기 조정된 OFF시간의 크기만큼이 경과한 후에, 스위치 온/오프 제어기(90)에서 가공에너지 제어용 전자스위치(20)가 ON상태로 되도록 제어신호를 가공에너지 제어용 전자스위치(20)로 출력하여, 가공 금속 재료(50)의 가공이 다시 시작하도록 한다.
이와 같은 제어 동작을 반복함으로써, 가공의 평균에너지는 물론 순시 단발 가공에너지까지 항상 일정하게 제어를 할 수 있게 되어 종래의 방식에서의 문제점인 부하 상태나 가공 위치 등에 따른 가공 속도의 편차를 없애고 항상 균일한 가공 속도를 얻을 수 있게 되어 가공효율 및 가공 품질의 향상을 기할 뿐만 아니라, 와이어 전극의 단선 등의 방지도 가능하게 할 수 있게 된다.
다음으로, 도 5에 도시한 와이어컷 방전가공기의 가공전류 제어 장치의 동작에 대하여 설명한다.
즉, 스위치 온/오프 제어기(90)에서 가공에너지 제어용 전자스위치(20)가 ON상태로 되도록 제어신호를 가공에너지 제어용 전자스위치(20)로 출력한다. 이에 따라 전원장치(10)로부터 가공에너지 제어용 전자 스위치(20)를 통해서 와이어 전극(40)에 전원이 공급되어 가공 금속 재료(50)의 가공이 이루어지게 된다.
이때, 전원장치(10)와 가공 금속 재료(50) 사이에 설치된 홀 센서(65)에서 부하에 흐르는 전류값을 검출한다. 상기 홀 센서(65)에서 검출된 전류값을 비교부(80)에서 기준전류값과 비교하며, 상기 검출전류의 피크치가 기준 전류값에 도달하면 비교부(80)는 이를 스위치 온/오프 제어기(90)에 통지한다. 이 통지를 받은 스위치 온/오프 제어기(90)는 가공에너지 제어용 전자스위치(20)가 OFF상태로 되도록 제어신호를 가공에너지 제어용 전자스위치(20)로 출력한다. 이에 따라 전원장치(10)로부터 가공에너지 제어용 전자 스위치(20)를 통해서 와이어 전극(40)에의 전원공급이 정지하게 된다.
한편, 상기 스위치 온/오프 제어기(90)는 가공에너지 제어용 전자스위치(20)가 ON상태로 된 시점부터 OFF상태로 된 때까지의 가공에너지 제어용 전자스위치(20)의 ON시간을 계측하고, 이 가공에너지 제어용 전자스위치(20)의 ON유지시간에 비례하여 가공에너지 제어용 전자스위치(20)의 OFF시간의 크기를 조정한다. 즉, TONa/TOFFa = TONb/TOFFb = TONc/TOFFc = D(일정값)이 되도록 가공에너지 제어용 전자스위치(20)의 OFF시간의 크기를 조정한다
상기 조정된 OFF시간의 크기만큼이 경과한 후에, 스위치 온/오프 제어기(90)에서 가공에너지 제어용 전자스위치(20)가 ON상태로 되도록 제어신호를 가공에너지 제어용 전자스위치(20)로 출력하여, 가공 금속 재료(50)의 가공이 다시 시작하도록 한다.
이와 같은 제어 동작을 반복함으로써, 가공의 평균에너지는 물론 순시 단발 가공에너지까지 항상 일정하게 제어를 할 수 있게 되어 종래의 방식에서의 문제점인 부하 상태나 가공 위치 등에 따른 가공 속도의 편차를 없애고 항상 균일한 가공 속도를 얻을 수 있게 되어 가공효율 및 가공 품질의 향상을 기할 뿐만 아니라, 와이어 전극의 단선 등의 방지도 가능하게 할 수 있게 된다.
이상 설명한 바와 같이 본 발명에 의하면, 가공에너지를 일정하게 제어할 수 있게 되어 가공속도의 편차를 없앨 수 있다. 이에 따라 방전갭이 일정하게 되어 가공 치수가 일정해진다. 가공에너지 제어용 전자스위치의 OFF시간을 순시에너지에 비례하여 제어해 줌으로써 와이어 전극의 단선을 방지할 수 있다. 또한, 부하 단락 등의 경우에 발생할 수 있는 과전류에 대해 보호를 할 수 있게 된다.
10 : 전원장치 20 : 가공에너지 제어용 전자스위치
30 : 접촉자 40 : 와이어 전극
50 : 가공 금속 재료 60 : 전류검출용 저항
65 : 홀 센서 70 : 전류검출부
80 : 비교부 90 : 스위치 온/오프 제어기

Claims (6)

  1. 가공에너지 제어용 전자스위치를 ON상태로 제어하여 부하에 전류를 흐르게 한 후, 전류기준값과 비교해서 현재 전류의 값이 기준값보다 작으면 상기 가공에너지 제어용 전자스위치를 계속해서 ON상태로 유지하다가 전류의 피크치가 전류기준값에 도달하면 상기 가공에너지 제어용 전자스위치를 OFF상태로 제어하는 것을 특징으로 하는 와이어컷 방전가공기의 가공전류 제어 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 가공에너지 제어용 전자스위치가 ON상태로 된 때부터 OFF상태로 될 때까지의 시간에 비례하여 상기 가공에너지 제어용 전자스위치가 OFF상태를 유지하는 시간을 조정한 후에 상기 가공에너지 제어용 전자스위치를 ON상태로 제어하는 것을 특징으로 하는 와이어컷 방전가공기의 가공전류 제어 방법.
  3. 전원장치(10)로부터 부하(40,50)에 공급되는 전원을 온/오프시키는 가공에너지 제어용 전자 스위치(20)를 구비한 와이어컷 방전가공기의 가공전류 제어 장치에 있어서,
    전원장치(10)와 부하(40,50)사이에 흐르는 전류값을 검출하는 전류값 검출수단과;
    상기 전류값 검출수단(60,70)(65)에서 검출된 검출 전류값이 기준전류값에 도달하는지를 비교하는 비교부(80)와;
    상기 가공에너지 제어용 전자 스위치(20)가 ON상태로 되도록 제어한 후에, 상기 비교부(80)로부터 검출 전류값이 기준전류값에 도달한 것을 통지받으면 즉시 상기 가공에너지 제어용 전자 스위치(20)가 OFF상태로 되도록 제어하는 스위치 온/오프 제어기(90)를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 와이어컷 방전가공기의 가공전류 제어 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 스위치 온/오프 제어기(90)는 상기 가공에너지 제어용 전자스위치(20)가 ON상태로 된 때부터 OFF상태로 될 때까지의 제어용 전자스위치(20)의 ON시간에 비례하여 상기 가공에너지 제어용 전자스위치가 OFF상태를 유지하는 시간을 조정한 후에 상기 가공에너지 제어용 전자스위치(20)를 ON상태로 제어하는 것을 특징으로 하는 와이어컷 방전가공기의 가공전류 제어 장치.
  5. 제3항 또는 제4항에 있어서,
    상기 전류값 검출수단은 전원장치(10)와 부하 사이에 설치된 전류 검출용 저항(60)과, 이 저항에서 검출한 전압을 전압을 절연증폭하여 전류검출용 저항(60)에 흐르는 전류값을 검출하는 전류검출부(70)로 이루어진 것을 특징으로 하는 와이어컷 방전가공기의 가공전류 제어 장치.
  6. 제3항 또는 제4항에 있어서,
    상기 전류값 검출수단은 전원장치(10)와 부하 사이에 설치된 홀 센서로 이루어진 것을 특징으로 하는 와이어컷 방전가공기의 가공전류 제어 장치.
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