KR20190138388A

KR20190138388A - 와이어 쏘잉 시스템

Info

Publication number: KR20190138388A
Application number: KR1020180064754A
Authority: KR
Inventors: 정재한; 류한선; 김승현; 임호섭
Original assignee: 삼익티에이치케이 주식회사
Priority date: 2018-06-05
Filing date: 2018-06-05
Publication date: 2019-12-13

Abstract

본 발명은 와이어 쏘잉 시스템에 관한 것으로서, 절삭입자가 코팅된 와이어가 권취되는 공급보빈(101)을 구비하여 와이어를 공급하는 와이어공급부(10); 상기 와이어공급부(10)에서 공급되는 와이어가 권취되는 회수보빈(201)을 구비한 와이어회수부(20); 상기 와이어공급부(10)와 와이어회수부(20) 사이에 설치된 한 쌍의 구동롤러(301)에 와이어웹(W3)을 형성하여 와이어웹(W3)에 공급되는 피삭물(A)을 절삭 가공하는 절단부(30);를 포함하는 와이어 쏘잉 시스템에 있어서,
상기 공급보빈(101)은, 상기 제1가이드롤러(102)의 위치를 제어하는 제어부(40)에 의해, 사용하지 않은 비축와이어(W1)가 권취되는 제1영역(101a)과, 상기 비축와이어(W1)에서 사용할 만큼 풀어낸 사용와이어(W2)가 권취되는 제2영역(101b)으로 구분되어 와이어가 권취됨으로써, 사용하지 않은 비축와이어(W1)의 오염을 방지하고, 사용와이어(W2)의 위상 변화를 최소화하여 절삭력 저하 및 그에 따른 절삭가공 품질의 저하를 방지할 수 있는 효과가 있다.

Description

와이어 쏘잉 시스템{Wire sawing system}

본 발명은 와이어 쏘잉 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 하드웨어의 변형 없이 와이어 쏘의 제어부에 의한 권취 제어를 통해 보빈에 와이어가 권취되는 영역을 구분함으로써, 비축와이어와 사용와이어의 접촉을 방지하여, 비축와이어의 오염을 방지하고, 사용와이어의 위상 변화를 최소화하여 절삭력 저하 및 그에 따른 절삭가공 품질의 저하를 방지할 수 있게 한 와이어 쏘잉 시스템에 관한 것이다.

일반적으로 반도체 소자 또는 태양전지의 대부분은 실리콘 기판상에서 제조된다. 따라서 반도체 소자 또는 태양전지의 제조에 필요한 필수적인 전기적인 특성을 갖는 실리콘 기판을 제조하기 위하여, 우선 단결정 실리콘으로 형성된 잉곳을 제조한다.

그리하여 고순도의 단결정 실리콘을 섭씨 약 1400도의 온도로 가열하여 용융물을 형성한 후, 그 용융물에 단결정 실리콘 시드를 첨가시키고 단결정 잉곳이 동일 배향의 시드를 갖도록 인상시켜 실리콘 잉곳을 제조한다.

실리콘 잉곳이 제조되면, 와이어 쏘(Wire saw)를 이용해 실리콘 잉곳을 잉곳의 길이 방향과 교차하는 방향으로 절삭하는 가공을 반복하여 슬라이싱된 다수의 실리콘 웨이퍼를 얻게 된다.

통상의 와이어 쏘는, 도 1과 같이 절삭입자가 코팅된 와이어가 권취되는 공급보빈(101)을 구비하여 피삭물(A)을 절단하는 절단부(30)로 와이어를 공급하는 와이어공급부(10); 상기 와이어공급부(10)에서 공급되는 와이어가 권취되는 회수보빈(201)을 구비하여 와이어공급부(10)와 와이어를 주고받는 와이어회수부(20); 상기 와이어공급부(10)와 와이어회수부(20) 사이에 설치된 한 쌍의 구동롤러(301)를 이용해 와이어웹(W3)을 형성하여 와이어웹(W3)에 공급되는 피삭물(A)을 절삭 가공하는 절단부(30)로 구성된다.

따라서 상기 구동롤러(301)를 교대로 양방향으로 회전시켜, 와이어웹(W3)을 형성하는 와이어를 앞뒤로 왕복하는 동안에, 피삭물(A)을 상기 와이어웹(W3)에 공급함으로써, 와이어가 감긴 간격만큼의 두께로 피삭물(A)이 슬라이싱된다.

한편, 와이어 쏘를 이용한 피삭물(A)의 절삭 공정에 있어서 절삭가공 속도의 향상은 곧 생산성 향상으로 이어지기 때문에 절삭가공 속도의 향상을 위해 구동롤러(301)를 회전시키는 구동부의 회전속도를 높이는 방법이 이용되고 있다.

그러나 상기와 같이 절삭가공 속도를 높이게 되면, 와이어의 장력 변화가 심화되어 피삭물(A)의 절삭가공 품질이 저하되는 단점이 있다.

그리하여 통상의 와이어 쏘에는 와이어의 장력을 일정하게 유지하기 위한 텐션장치를 구비하는 것이 일반적이다.

상기와 같이 텐션장치를 구비하여 와이어의 장력을 조절하더라도, 피삭물(A)이 고속으로 절삭되는 절삭 공정에서 절삭가공 품질을 안정적으로 유지하는 것은 쉽지 않다.

특히, 도 2의 (가)와 같이 종래의 와이어 쏘잉 시스템에 있어서 절삭을 수행하는 와이어가 감기는 공급보빈(101)은 그 외주면의 전체 면적에 대하여 와이어가 다층으로 적층되게 권취되어 가장 바깥쪽에 위치한 와이어를 소정 길이만큼 풀어내어 사용하게 된다.

이때, 소정 길이만큼 풀어내어 사용하는 사용와이어의 공급과 회수가 반복되는 과정에서 사용와이어와, 보빈에 다층으로 권취된 사용되지 않은 비축와이어가 반복적으로 접촉하면서 비축와이어의 오염과, 비축와이어의 표면에 코팅된 절삭입자의 마모를 초래하여 사용하지도 않은 비축와이어의 사용수명을 단축시키는 단점이 있다.

또한, 사용와이어(W2)와 비축와이어(W1)의 반복적인 접촉에 의해, 보빈에 다층으로 권취된 비축와이어(W1)의 위상 변화를 초래할 뿐만 아니라, 그러한 위상 변화에 따른 오차가 누적되어 와이어의 장력 조절이 어렵게 되고, 심한 경우 와이어가 단선되면서 와이어 쏘의 가동이 중지되는 단점이 있다.

따라서 고속 절삭과 절삭가공 품질의 안정화를 위하여 와이어의 위상 변화를 일정하게 유지함과 동시에 와이어의 장력 조절이 용이한 와이어 쏘의 개발이 절실한 설정이다.

등록특허공보 제10-1051887호

본 발명의 와이어 쏘잉 시스템은 상기와 같은 종래기술의 문제점을 해소하기 위하여 창안한 것으로서, 하드웨어의 변형 없이 와이어 쏘의 제어부에 의한 권취 제어를 통해 보빈에 와이어가 권취되는 영역을 구분함으로써, 비축와이어와 사용와이어 간 접촉에 따른 제반 문제를 해소하는 것을 목적으로 한다.

상술한 바와 같은 발명의 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 와이어 쏘잉 시스템은, 절삭입자가 코팅된 와이어가 권취되는 공급보빈(101)과, 상기 공급보빈(101)에서 와이어가 풀리고 감길 때 와이어의 위치를 조절하는 제1가이드롤러(102)와, 상기 풀리고 감기는 와이어의 장력을 조절하는 제1텐션롤러(103)를 포함하는 와이어공급부(10);

상기 와이어공급부(10)에서 공급되는 와이어가 권취되는 회수보빈(201)과, 상기 회수보빈(201)에서 와이어가 풀리고 감길 때 와이어의 위치를 조절하는 제2가이드롤러(202)와, 상기 풀리고 감기는 와이어의 장력을 조절하는 제2텐션롤러(203)를 포함하는 와이어회수부(20);

상기 와이어공급부(10)와 와이어회수부(20) 사이에서 한 쌍의 구동롤러(301)가 소정 간격으로 설치되어, 상기 와이어공급부(10)에서 공급되는 한 줄의 와이어가 상기 한 쌍의 구동롤러(301) 사이에 감기면서 와이어웹(W3)이 형성되어, 와이어웹(W3)에 공급되는 피삭물(A)을 절삭 가공하는 절단부(30);

상기 제1가이드롤러(102)의 위치를 제어하여 상기 공급보빈(101)의 외주면을,

사용하지 않은 비축와이어(W1)가 권취되는 제1영역(101a)과,

상기 비축와이어(W1)에서 사용할 만큼 풀어낸 사용와이어(W2)가 권취되는 제2영역(101b)으로 구분되게 하는 제어부(40);를 포함한다.

상기 제1영역(101a)에는 상기 비축와이어(W1)가 다층으로 적층되게 권취되고, 상기 제2영역(101b)에는 상기 사용와이어(W2)가 단층으로 권취되는 것을 특징으로 한다.

상기 제1영역(101a)에 권취되는 비축와이어(W1)는 와이어 간이 상호 밀착되게 권취되고, 상기 제2영역(101b)에 권취되는 사용와이어(W2)는 와이어 간이 상호 이격되게 권취되는 것을 특징으로 한다.

상기 제1영역(101a)과 제2영역(101b) 사이에는 상기 비축와이어(W1)와 사용와이어(W2) 간에 간섭이 없도록 소정 폭의 제3영역(101c)이 더 형성되는 것을 특징으로 한다.

상기 회수보빈(201)은,

상기 제2가이드롤러(202)의 위치를 제어하는 제어부(40)에 의해,

사용 완료된 회수와이어(W4)가 권취되는 제4영역(201a)과,

상기 비축와이어(W1)에서 사용할 만큼 풀어내어 피삭물의 절삭 가공에 사용하는 사용와이어(W2)가 권취되는 제5영역(201b)으로 구분되어 와이어가 권취되는 것을 특징으로 한다.

상기 제4영역(201a)에는 상기 회수와이어(W4)가 다층으로 적층되게 권취되고, 상기 제5영역(201b)에는 상기 사용와이어(W2)가 단층으로 권취되는 것을 특징으로 한다.

상기 제4영역(201a)과, 제5영역(201b) 사이에는 소정 폭의 제6영역(201c)이 더 형성되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 와이어 쏘잉 시스템은 보빈의 일단부에 비축와이어를 다층으로 권취하고, 상기 비축와이어에서 사용할 만큼을 풀어낸 사용와이어를 보빈의 타단부에 단층으로 권취한 후 이를 피삭물의 절삭에 사용함으로써, 보빈의 영역 구분을 통해 사용와이어의 사용 중에 비축와이어와의 접촉을 방지하여 비축와이어의 오염 및 비축와이어의 표면에 코팅된 절삭입자의 마모를 방지하는 효과가 있다.

또한, 사용와이어는 보빈의 일단부에 권취된 비축와이어와 이격되도록 보빈의 타단부에 단층으로 권취하여 사용함으로써, 사용와이어의 위상 변화를 억제하여 빠른 선속의 유지와 정밀한 장력 조절이 가능케 됨으로써, 빠른 절삭가공 속도와, 우수한 절삭가공 품질을 유지할 수 있는 효과가 있다.

또한, 보빈의 일단부에 권취된 비축와이어와 이격되도록 보빈의 타단부에 단층으로 권취된 사용와이어를 이용한 절삭 가공 과정에서 비축와이어와 사용와이어 간의 접촉이 방지됨에 따라 다층으로 권취된 비축와이어의 위상 변화를 방지할 수 있는 효과도 있다.

또한, 와이어 쏘의 제어부에 의한 권취 제어를 통해 보빈에 와이어가 권취되는 영역을 구분함으로써, 하드웨어의 변형 없이 기존의 와이어 쏘를 그대로 사용하면서 비축와이어와 사용와이어 간의 접촉에 따른 제반 문제점을 해소할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 통상의 와이어 쏘의 구성을 나타낸 구성도이다.
도 2의 (가)는 종래의 와이어 쏘의 공급보빈에 와이어가 권취된 상태를 나타낸 단면도이고, (나)는 와이어 쏘의 사용 과정에서 비축와이어와 사용와이어 간 간섭에 의한 비축와이어의 오염과 와이어의 위상 변화를 나타낸 단면도이다.
도 3은 본 발명의 와이어 쏘잉 시스템의 실시 예에 따른 구성을 나타낸 구성도이다.
도 4는 본 발명의 와이어 쏘잉 시스템의 실시 예에 따른 공급보빈의 제1영역에 비축와이어가 권취된 상태를 나타낸 단면도이다.
도 5는 본 발명의 와이어 쏘잉 시스템의 실시 예에 따른 공급보빈의 제1영역에서 풀린 사용와이어가 공급보빈의 제2영역에 권취된 상태를 나타낸 구성도이다.
도 6은 본 발명의 와이어 쏘잉 시스템의 실시 예에 따른 공급보빈의 제1영역에서 풀린 사용와이어가 공급보빈의 제2영역에 권취된 상태를 나타낸 단면도이다.
도 7은 본 발명의 와이어 쏘잉 시스템의 실시 예에 따른 공급보빈의 제3영역을 나타낸 단면도이다.
도 8은 본 발명의 와이어 쏘잉 시스템의 실시 예에 따른 회수보빈의 제5영역에 사용와이어가 권취된 상태를 나타낸 구성도이다.
도 9는 본 발명의 와이어 쏘잉 시스템의 실시 예에 따른 회수보빈의 제5영역에 사용와이어가 권취된 상태를 나타낸 단면도이다.
도 10은 본 발명의 와이어 쏘잉 시스템의 실시 예에 따른 회수보빈의 제4영역에 회수와이어가 권취된 상태를 나타낸 구성도이다.
도 11은 본 발명의 와이어 쏘잉 시스템의 실시 예에 따른 회수보빈의 제4영역에 회수와이어가 권취된 상태를 나타낸 단면도이다.

이하, 본 발명의 와이어 쏘잉 시스템을 상세히 설명함에 있어서, 다음의 설명은 본 문서에 기재된 기술을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 실시 예의 다양한 변경(modifications), 균등물(equivalents), 및/또는 대체물(alternatives)을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

도면의 설명과 관련하여, 유사한 구성요소에 대해서는 유사한 참조 부호가 사용될 수 있으며, 본 발명에서 사용된 "제1," "제2," 등의 표현들은 다양한 구성요소들을, 순서 및/또는 중요도에 상관없이 수식할 수 있고, 한 구성요소를 다른 구성요소와 구분하기 위해 사용될 뿐 해당 구성요소들을 한정하지 않는다.

예를 들면, '제1부분'과 '제2부분'은 순서 또는 중요도와 무관하게, 서로 다른 부분을 나타낼 수 있다. 예를 들면, 본 발명에 기재된 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 바꾸어 명명될 수 있다.

또한, 본 발명에서 사용된 용어들은 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 다른 실시 예의 범위를 한정하려는 의도가 아닐 수 있다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함할 수 있다.

기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 용어들은 본 발명에 기재된 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가질 수 있다. 본 발명에 사용된 용어들 중 일반적인 사전에 정의된 용어들은, 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 동일 또는 유사한 의미로 해석될 수 있으며, 본 발명에서 명백하게 정의되지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다. 경우에 따라서, 본 발명에서 정의된 용어일지라도 본 발명의 실시 예들을 배제하도록 해석될 수 없음은 물론이다.

도 3은 본 발명의 와이어 쏘잉 시스템의 실시 예에 따른 구성을 나타낸 구성도이다.

도 3을 참조하여 설명한다.

본 발명의 와이어 쏘잉 시스템은 와이어공급부(10), 와이어회수부(20), 절단부(30), 제어부(40)를 포함한다.

상기 와이어공급부(10)는 피삭물(A)을 절삭 가공할 와이어를 절단부(30)로 공급하기 위하여 공급보빈(101), 제1가이드롤러(102), 제1텐션롤러(103)를 포함한다.

상기 공급보빈(101)의 외주면에는 절삭입자가 코팅된 와이어가 권취된다.

상기 공급보빈(101)은 와이어 쏘의 본체(도시하지 않음)에 착탈 가능케 설치됨으로써, 와이어의 교체 시, 사용이 완료된 헌 와이어가 권취된 공급보빈(101)을 탈착한 후, 새 와이어가 권취된 공급보빈(101)을 장착하는 방식으로 와이어 교체가 이루어진다.

상기 제1가이드롤러(102)는 상기 공급보빈(101)에서 풀리는 와이어가 상기 절단부(30)를 지나 상기 와이어회수부(20)로 이송될 때, 공급보빈(101)의 축 방향을 따라 이동하면서 공급보빈(101)에서 풀리는 와이어를 안내한다.

또한, 와이어회수부(20)에서 상기 절단부(30)를 지나 다시 와이어공급부(10)로 와이어가 이송되어 공급보빈(101)에 와이어가 감길 때, 공급보빈(101)의 축 방향을 따라 이동하면서 와이어가 감기는 위치를 안내한다.

상기 제1텐션롤러(103)는 상기 공급보빈(101)에서 풀린 와이어가 절단부(30)를 지나 와이어회수부(20)로 이송되거나, 와이어회수부(20)로 이송된 와이어가 절단부(30)를 지나 다시 와이어공급부(10)로 이송될 때, 와이어의 장력에 따라 와이어의 진행 방향과 평행한 방향으로 위치가 조절되면서 와이어의 장력을 일정하게 유지한다.

상기 와이어회수부(20)는 피삭물(A)의 절삭 가공을 위하여 상기 와이어공급부(10)에서 절단부(30)로 공급된 와이어를 회수하기 위하여 회수보빈(201), 제2가이드롤러(202), 제2텐션롤러(203)를 포함한다.

상기 회수보빈(201)에는 상기 와이어공급부(10)에서 절단부(30)로 공급되어 피삭물(A)의 절삭 가공에 사용된 와이어가 권취된다.

상기 회수보빈(201)은 상기 공급보빈(101)과 같이 와이어 쏘의 본체에 착탈 가능케 설치됨으로써, 와이어의 교체 시, 사용이 완료된 헌 와이어를 공급보빈(101) 대신 회수보빈(201)에 권취하여, 회수보빈(201)의 교체를 통해 헌 와이어를 새 와이어로 교체하는 것도 가능하다.

상기 제2가이드롤러(202)는 상기 와이어공급부(10)에서 상기 절단부(30)를 지나 와이어회수부(20)로 와이어가 이송되어 회수보빈(201)에 와이어가 감길 때, 회수보빈(201)의 축 방향을 따라 이동하면서 와이어가 감기는 위치를 안내한다.

또한, 회수보빈(201)에서 풀리는 와이어가 상기 절단부(30)를 지나 상기 와이어공급부(10)로 이송될 때, 회수보빈(201)의 축 방향을 따라 이동하면서 회수보빈(201)에서 풀리는 와이어를 안내한다.

상기 제2텐션롤러(203)는 상기 공급보빈(101)에서 풀린 와이어가 절단부(30)를 지나 와이어회수부(20)로 이송되거나, 와이어회수부(20)로 이송된 와이어가 절단부(30)를 지나 다시 와이어공급부(10)로 이송될 때, 와이어의 장력에 따라 와이어의 진행 방향과 평행한 방향으로 위치가 조절되면서 와이어의 장력을 일정하게 유지한다.

상기 절단부(30)는 상기 와이어공급부(10)와 와이어회수부(20) 간을 왕복하는 와이어를 이용해 피삭물(A)을 절삭 가공하기 위하여 한 쌍의 구동롤러(301)를 포함한다.

상기 구동롤러(301)는 상기 와이어공급부(10)와 와이어회수부(20) 사이에서 한 쌍이 소정 간격으로 설치되며, 각각의 모터(302)에 의해 정, 역회전이 가능케 구동된다.

또한 상기 한 쌍의 구동롤러(301) 간에는 상기 와이어공급부(10)에서 공급되는 한 줄의 와이어가 일정한 간격을 유지하면서 평행하게 배치되도록 연속적으로 감겨 와이어웹(W3)이 형성된다.

따라서 상기 구동롤러(301)를 교대로 양방향으로 회전시켜, 와이어웹(W3)을 형성하는 와이어를 앞뒤로 왕복하는 동안에, 피삭물(A)을 상기 와이어웹(W3)의 상부에서 하방으로 소정 압력으로 가압하여 공급함으로써, 피삭물(A)이 와이어에 의해 와이어가 감긴 간격만큼의 두께로 슬라이싱된다.

도 4는 본 발명의 와이어 쏘잉 시스템의 실시 예에 따른 공급보빈의 제1영역에 비축와이어가 권취된 상태를 나타낸 단면도이고, 도 5는 본 발명의 와이어 쏘잉 시스템의 실시 예에 따른 공급보빈의 제1영역에서 풀린 사용와이어가 공급보빈의 제2영역에 권취된 상태를 나타낸 구성도이며, 도 6은 본 발명의 와이어 쏘잉 시스템의 실시 예에 따른 공급보빈의 제1영역에서 풀린 사용와이어가 공급보빈의 제2영역에 권취된 상태를 나타낸 단면도이다.

도 4 내지 도 6을 참조하여 설명한다.

상기 제어부(40)는 상기 공급보빈(101)에서 와이어가 권취되는 외주면을 제1영역(101a)과, 제2영역(101b)으로 구분할 수 있다.

즉, 와이어 쏘에 있어서 하드웨어의 변형 없이, 와이어의 권취 과정에서 권취되는 와이어를 안내하는 상기 제1가이드롤러(102)의 위치 제어를 통해 와이어가 권취되는 영역을 제1영역(101a)과, 제2영역(101b)으로 구분할 수 있게 된다.

상기 제1영역(101a)은 공급보빈(101)의 일단부에 형성되되, 사용하지 않은 비축와이어(W1)가 권취된다.

이때, 상기 비축와이어(W1)는 적어도 1회 이상, 바람직하게는 여러 차례 피삭물의 절삭 가공에 사용할 만큼 충분한 길이의 비축와이어(W1)가 권취된다.

상기와 같이 다량의 비축와이어(W1)를 제1영역(101a)에 권취함에 있어서, 효율적인 공간 활용을 위해서 비축와이어(W1)는 다층으로 적층되게 권취하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 제1영역(101a)에 권취되는 비축와이어(W1)는 와이어 간이 상호 밀착되게 권취되는 것이 바람직하다.

상기 제2영역(101b)은 공급보빈(101)의 타단부에 형성되되, 상기 비축와이어(W1)에서 사용할 만큼 풀어낸 사용와이어(W2)가 권취된다.

즉, 상기 제1영역(101a)에 권취된 비축와이어(W1) 중 피삭물(A)의 절삭 가공에 사용할 길이만큼 풀어낸 새 와이어가 제2영역(101b)에 권취되어 소정 시간 동안 피삭물(A)의 절삭 가공을 위해 반복 사용되는데, 이때 사용되는 와이어를 사용와이어(W2)라 한다.

상기 공급보빈(101)의 제1영역(101a)에 권취된 비축와이어(W1)에서 사용할 만큼 풀어낸 사용와이어(W2)를 제2영역(101b)에 권취할 때에는, 공급보빈(101)의 제1영역(101a)에서 풀어낸 사용와이어(W2)를 와이어회수부(20)로 이송하여 회수보빈(201)에 예비 권취한 후, 이를 다시 공급보빈(101)으로 이송하여 제2영역(101b)에 권취되게 한다.

이때, 상기 제2영역(101b)에 권취되는 사용와이어(W2)는 피삭물(A)의 절삭 가공에 사용할 길이만큼만 권취되기 때문에 권취밀도가 낮아짐으로써 권취되는 사용와이어(W2) 간에 일정한 간격이 유지되도록 이격되게 권취하는 것이 가능하다.

아울러, 상기와 같이 사용와이어(W2)를 제2영역(101b)에 권취함에 있어서, 사용와이어(W2)는 위상 변화를 방지하고, 고속의 선속 유지가 용이하도록 단층으로 권취하는 것이 바람직하다.

한편, 상기 공급보빈(101)의 외주면에 형성되는 제1영역(101a)과, 제2영역(101b)의 면적은 1:9 내지 5:5의 비율로 형성되는 것이 바람직하다.

이때, 제1영역(101a)과 제2영역(101b)의 면적 비율은 제1영역(101a)에 권취되는 비축와이어(W1)의 직경이나, 권취되는 전체 길이에 따라 조절 가능하다.

도 7은 본 발명의 와이어 쏘잉 시스템의 실시 예에 따른 공급보빈의 제3영역을 나타낸 단면도이다.

도 7을 참조하여 설명한다.

상기 제1영역(101a)과 제2영역(101b) 사이에는 상기 비축와이어(W1)와 사용와이어(W2) 간에 간섭이 없도록 소정 폭의 제3영역(101c)을 더 구비할 수 있다.

이때, 제3영역(101c)의 폭은 상기 공급보빈(101)에 권취되는 비축와이어(W1) 직경의 2 내지 4배의 폭으로 형성되는 것이 바람직하다.

상기와 같은 영역의 구분은 물리적인 구획수단을 가지지 않으며, 제1영역(101a)에 권취된 비축와이어(W1)를 풀어내어 공급보빈(101)의 제2영역(101b)에 옮겨 권취하는 과정에서 설정된다.

즉, 새 공급보빈(101)이 와이어 쏘의 본체에 새로 장착될 때, 새로 장착되는 공급보빈(101)은 일단부의 제1영역(101a)에만 비축와이어(W1)가 권취된 상태로 장착된다.

그리하여 공급보빈(101)이 와이어 쏘의 본체에 장착된 상태에서 제1영역(101a)에 권취된 비축와이어(W1)에서 사용할 만큼 풀어낸 사용와이어(W2)를 공급보빈(101)의 제2영역(101b)에 옮겨서 권취하는 과정에서 와이어가 권취되는 위치를 안내하도록 제어부(40)에 의해 위치 제어가 이루어지는 제1가이드롤러(102)의 위치 제어를 통해 상기와 같이 제1영역(101a)과, 제2영역(101b), 제3영역(101c)의 면적이 설정된다.

이상과 같이 공급보빈(101)의 제1영역(101a)에 권취된 비축와이어(W1) 중 피삭물(A)의 절삭 가공에 사용할 길이만큼의 사용와이어(W2)가 제2영역(101b)에 단층으로 권취된 후, 사용와이어(W2)가 상기 절단부(30)의 구동롤러(301)에 일정한 간격을 유지하면서 평행하게 배치되도록 연속적으로 감기면서 와이어웹(W3)이 형성된다.

따라서 상기 구동롤러(301)를 교대로 양방향으로 회전시켜 와이어웹(W3)을 형성하는 사용와이어(W2)를 앞뒤로 왕복하는 동안에, 피삭물(A)을 상기 와이어웹(W3)의 상부에서 하방으로 투입하면서 소정 압력으로 가압하면, 피삭물(A)이 사용와이어(W2)에 의해 사용와이어(W2)가 감긴 간격만큼의 두께로 슬라이싱된다.

한편, 상기와 같이 피삭물(A)의 절삭 가공을 위하여 사용와이어(W2)가 공급보빈(101)의 제2영역(101b)에서 감기고 풀리기를 반복할 때, 사용와이어(W2)는 공급보빈(101)의 제2영역(101b)에서 낮은 권취밀도로 권취됨으로써, 권취되는 사용와이어(W2) 간에 일정한 간격이 유지된다.

따라서 제2영역(101b)에 권취되는 사용와이어(W2)의 위상 변화를 최소화할 수 있게 되어 제2영역(101b)에 사용와이어(W2)를 빠른 속도로 감고 푸는 것이 가능하고, 그로 인해 절단부(30)에서 왕복하는 사용와이어(W2)의 선속을 고속으로 유지할 수 있게 되어 피삭물(A)의 고속 절삭이 가능케 된다.

또한, 상기 제2영역(101b)에 권취되는 사용와이어(W2)는 단층으로 권취됨으로써, 피삭물의 절삭을 위해 제2영역(101b)에서 감기거나 풀리기를 반복할 때, 사용와이어(W2)가 권취된 부분의 전체 외경의 변화가 방지된다.

그로 인해 제2영역(101b)에 권취되는 사용와이어(W2)가 감기거나 풀리기를 반복할 때, 사용와이어(W2)를 안내하는 상기 제1가이드롤러(102)가, 사용와이어(W2)가 권취된 부분의 전체 외경의 변화에 대응하기 위한 가속 또는 감속없이 일정한 속도로 이동하면서 사용와이어(W2)를 안내할 수 있게 된다.

따라서, 사용와이어(W2)의 선속을 고속으로 유지하면서도 보다 정밀하고 정확한 장력 제어가 가능케 된다.

또한, 제2영역(101b)에 권취되는 사용와이어(W2)의 위상 변화를 최소화할 수 있게 됨에 따라 사용와어어의 장력 유지가 용이하여, 와이어의 장력 유지 불량에 따른 절삭력 저하 및 절삭가공 품질 저하를 방지할 수 있게 된다.

또한, 사용와이어(W2)는 공급보빈(101)의 일단부에 형성되어 비축와이어(W1)가 권취된 제1영역(101a)과 상기 제3영역(101c)만큼 이격되는 상기 제2영역(101b)에서 감기고 풀리기를 반복하기 때문에 비축와이어(W1)와의 접촉이 방지된다.

따라서 피삭물(A)의 절삭 과정에서 윤활유 또는 피삭물(A) 입자에 오염된 사용와이어(W2)의 오염이 비축와이어(W1)에 전달되는 것이 방지된다.

또한, 사용와이어(W2)와 비축와이어(W1)의 접촉이 방지됨에 따라 절삭입자가 표면에 코팅된 사용와이어(W2)와 비축와이어(W1) 간 접촉에 따른 비축와이어(W1)의 절삭입자의 마모나 손상이 방지됨으로써, 마찰로 인한 비축와어어의 사용 수명이 단축되는 것을 방지할 수 있게 된다.

또한, 사용와이어(W2)와 비축와이어(W1)의 접촉이 방지됨에 따라 공급보빈(101)의 제1영역(101a)에 다층으로 적층되게 권취된 제1영역(101a)의 권취상태를 안정적으로 유지할 수 있게 됨으로써, 비축와이어(W1)의 위상 변화를 방지할 수 있게 된다.

도 8은 본 발명의 와이어 쏘잉 시스템의 실시 예에 따른 회수보빈의 제5영역에 사용와이어가 권취된 상태를 나타낸 구성도이고, 도 9는 본 발명의 와이어 쏘잉 시스템의 실시 예에 따른 회수보빈의 제5영역에 사용와이어가 권취된 상태를 나타낸 단면도이며, 도 10은 본 발명의 와이어 쏘잉 시스템의 실시 예에 따른 회수보빈의 제4영역에 회수와이어가 권취된 상태를 나타낸 구성도이고, 도 11은 본 발명의 와이어 쏘잉 시스템의 실시 예에 따른 회수보빈의 제4영역에 회수와이어가 권취된 상태를 나타낸 단면도이다.

도 8 내지 도 11을 참조하여 설명한다.

상기 공급보빈(101)의 제1영역(101a)에서 피삭물(A)의 절삭 가공에 사용할 길이만큼 풀어내어 공급보빈(101)의 제1사용역역(101b)에 권취된 사용와이어(W2)는 피삭물(A)의 절삭 가공을 위하여 절단부(30)로 공급된 후, 와이어회수부(20)의 회수보빈(201)에 권취된다.

이때, 상기 회수보빈(201)에서 와이어가 권취되는 외주면은, 상기 제1가이드롤러(102)의 위치를 제어하는 제어부(40)에 의해, 제4영역(201a)과, 제5영역(201b)으로 구분할 수 있다.

즉, 와이어 쏘의 하드웨어의 변형 없이, 와이어의 권취 과정에서 와이어의 권취 위치 조절을 위해 제어부(40)에 의해 위치가 제어되는 상기 제2가이드롤러(202)의 위치 제어만으로 와이어가 권취되는 영역을 제4영역(201a)과, 제5영역(101b)으로 구분할 수 있게 된다.

상기 제4영역(201a)은, 상기 회수보빈(201)의 일단부에 형성되되, 사용 완료된 회수와이어(W4)가 권취된다.

이때, 다량의 회수와이어(W4)를 상기 제4영역(201a)에 권취함에 있어서, 효율적인 공간 활용을 위해서 회수와이어(W4)는 다층으로 적층되게 권취하는 것이 바람직하다.

상기 제5영역(201b)은 회수보빈(201)의 타단부에 형성되되, 상기 비축와이어(W1)에서 사용할 만큼 풀어내어 상기 제2영역(101b)에 권취되고, 피삭물의 절삭 가공을 위해 회수보빈(201)으로 이송되는 사용와이어(W2)가 권취된다.

이때, 상기 제5영역(101b)에 권취되는 사용와이어(W2)는 피삭물(A)의 절삭 가공에 사용할 길이만큼만 풀려, 상기 제2영역(101b)에 권취된 후, 피삭물의 절삭 가공을 위해 회수보빈(201)으로 이송되는 사용와이어(W2)가 권취되기 때문에 권취밀도가 낮아짐으로써 권취되는 사용와이어(W2) 간에 일정한 간격이 유지되도록 이격되게 권취하는 것이 가능하다.

아울러, 상기와 같이 사용와이어(W2)를 제5영역(201b)에 권취함에 있어서, 사용와이어(W2)는 위상 변화를 방지하고, 고속의 선속 유지가 용이하도록 단층으로 권취하는 것이 바람직하다.

한편, 상기 회수보빈(201)에 형성되는 제4영역(201a)과, 제5영역(201b)의 면적은 상기 공급보빈(101)의 외주면에 형성되는 제1영역(101a)과 제2영역(101b)의 면적 비율과 동일하게 1:9 내지 5:5의 비율로 형성되는 것이 바람직하다.

아울러, 상기 제4영역(201a)과, 제5영역(201b) 사이에는 제4영역(201a)에 권취되는 회수와이어(W4)와, 제5영역(201b)에 권취되는 사용와이어(W2) 간 간섭이 없도록 소정 폭의 제6영역(201c)을 더 구비할 수 있다.

이때, 제6영역(201c)의 폭은 상기 공급보빈(101)의 외주면에 형성되는 제3영역(101c)의 폭과 동일하게 상기 공급보빈(101)에 권취되는 비축와이어(W1) 직경의 2 내지 4배의 폭으로 형성되는 것이 바람직하다.

따라서 피삭물(A)의 절삭 가공을 위하여 사용와이어(W2)가 공급보빈(101)의 제2영역(101b)에서 감기고 풀리기를 반복할 때, 공급보빈(101)의 제2영역(101b)에서 권취되는 사용와이어(W2)의 권취밀도와 동일한 밀도로 회수보빈(201)의 제2사용역역에 사용와이어(W2)가 권취됨에 따라 빠른 선속의 유지와, 안정적인 장력 조절을 통해 피삭물(A)의 고속 절삭이 가능하고, 절삭력 저하 및 절삭가공 품질 저하도 방지할 수 있게 된다.

또한, 상기와 같이 피삭물(A)의 절삭 가공에 사용됨으로써, 표면에 코팅된 절삭입자가 지속적으로 마모되어 수명이 다한 회수와이어(W4)는 상기 회수보빈(201)의 일단부에 형성되는 제4영역(201a)에 다층으로 적층되게 권취된다.

따라서 공급보빈(101)의 제1영역(101a)에 권취된 비축와이어(W1)에서 다시 피삭물(A)의 절삭 가공에 사용할 길이만큼의 새 와이어를 풀어내어 제2영역(101b)에 단층으로 권취한 후, 피삭물(A) 절삭 가공에 사용할 때, 상기 제4영역(201a)에 다층으로 적층되게 권취된 수명이 다한 회수와이어(W4)와, 새로 제2영역(101b)에 권취된 사용와이어(W2) 간의 접촉이 방지됨으로써, 사용와이어(W2)의 오염 및 위상 변화가 방지된다.

그리하여 상기 공급보빈(101)의 제1영역(101a)에 권취된 비축와이어(W1)를 반복적으로 풀어내어 사용한 후, 회수보빈(201)의 제4영역(201a)에 권취하는 과정이 반복되면, 최종적으로 와이어의 사용이 모두 완료되었을 때, 공급보빈(101)의 제1영역(101a)에 권취된 비축와이어(W1)는 모두 소진되고, 회수보빈(201)의 제4영역(201a)에는 사용이 완료된 회수와이어(W4)가 권취된다.

따라서 와이어 교체 시에는 회수보빈(201)의 제4영역(201a)에 권취된 회수와이어(W4)를 다시 공급보빈(101)으로 이송하여 공급보빈(101)의 제1영역(101a)에 모두 권취한 후, 그 공급보빈(101)을 와이어 쏘의 본체에서 탈착하고, 새 와이어가 제1영역(101a)에 권취되어 있는 새 공급보빈(101)을 와이어 쏘의 본체에 장착함으로써, 와이어의 교체가 가능하다.

또한, 와이어공급부(10)와 와이어회수부(20)는 동일한 구조로 형성되므로, 와이어 교체 시 회수보빈(201)의 제4영역(201a)에 권취된 회수와이어(W4)를 다시 공급보빈(101)으로 이송할 필요 없이 회수보빈(201)을 와이어 쏘의 본체에서 탈착하고, 새 와이어가 제1영역(101a)에 권취되어 있는 새 공급보빈(101)을 회수보빈(201) 위치에 장착하는 것도 가능하다.

이상은 본 발명에 따른 실시 예를 기준으로 설명한 것으로서, 본 발명은 위에서 설명한 실시 예에 한정하는 것은 아니며, 본 발명의 기술사상의 범위 내에서 당업자에 의해 다양한 변형이 이루어질 수 있음은 자명하며, 본 발명의 실시 예를 설명하면서 본 발명의 구성에 따른 작용 효과를 명시적으로 기재하여 설명하지 않았을 지라도, 해당 구성에 의해 예측 가능한 효과 또한 인정되어야 함은 당연하다.

10: 와이어공급부 101: 공급보빈
101a: 제1영역 101b: 제2영역
101c: 제3영역 102: 제1가이드롤러
103: 제1텐션롤러 20: 와이어회수부
201: 회수보빈 201a: 제4영역
201b: 제5영역 201c: 제6영역
202: 제2가이드롤러 203: 제2텐션롤러
30: 절단부 301: 구동롤러
302: 모터 W1: 비축와이어
W2: 사용와이어 W3: 와이어웹
W4: 회수와이어 A: 피삭물

Claims

절삭입자가 코팅된 와이어가 권취되는 공급보빈(101)과, 상기 공급보빈(101)에서 와이어가 풀리고 감길 때 와이어의 위치를 조절하는 제1가이드롤러(102)와, 상기 풀리고 감기는 와이어의 장력을 조절하는 제1텐션롤러(103)를 포함하는 와이어공급부(10);
상기 와이어공급부(10)에서 공급되는 와이어가 권취되는 회수보빈(201)과, 상기 회수보빈(201)에서 와이어가 풀리고 감길 때 와이어의 위치를 조절하는 제2가이드롤러(202)와, 상기 풀리고 감기는 와이어의 장력을 조절하는 제2텐션롤러(203)를 포함하는 와이어회수부(20);
상기 와이어공급부(10)와 와이어회수부(20) 사이에서 한 쌍의 구동롤러(301)가 소정 간격으로 설치되어, 상기 와이어공급부(10)에서 공급되는 한 줄의 와이어가 상기 한 쌍의 구동롤러(301) 사이에 감기면서 와이어웹(W3)이 형성되어, 와이어웹(W3)에 공급되는 피삭물(A)을 절삭 가공하는 절단부(30);
상기 제1가이드롤러(102)의 위치를 제어하여 상기 공급보빈(101)의 외주면을,
사용하지 않은 비축와이어(W1)가 권취되는 제1영역(101a)과,
상기 비축와이어(W1)에서 사용할 만큼 풀어낸 사용와이어(W2)가 권취되는 제2영역(101b)으로 구분되게 하는 제어부(40);를 포함하는 와이어 쏘잉 시스템.
제1항에 있어서,
상기 제1영역(101a)에는 상기 비축와이어(W1)가 다층으로 적층되게 권취되고,
상기 제2영역(101b)에는 상기 사용와이어(W2)가 단층으로 권취되는 것을 특징으로 하는 와이어 쏘잉 시스템.
제1항에 있어서,
상기 제1영역(101a)에 권취되는 비축와이어(W1)는 와이어 간이 상호 밀착되게 권취되고,
상기 제2영역(101b)에 권취되는 사용와이어(W2)는 와이어 간이 상호 이격되게 권취되는 것을 특징으로 하는 와이어 쏘잉 시스템.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제1영역(101a)과 제2영역(101b) 사이에는 상기 비축와이어(W1)와 사용와이어(W2) 간에 간섭이 없도록 소정 폭의 제3영역(101c)이 더 형성되는 것을 특징으로 하는 와이어 쏘잉 시스템.
제1항에 있어서,
상기 회수보빈(201)은,
상기 제2가이드롤러(202)의 위치를 제어하는 제어부(40)에 의해,
사용 완료된 회수와이어(W4)가 권취되는 제4영역(201a)과,
상기 비축와이어(W1)에서 사용할 만큼 풀어내어 피삭물의 절삭 가공에 사용하는 사용와이어(W2)가 권취되는 제5영역(201b)으로 구분되어 와이어가 권취되는 것을 특징으로 하는 와이어 쏘잉 시스템.
제5항에 있어서,
상기 제4영역(201a)에는 상기 회수와이어(W4)가 다층으로 적층되게 권취되고,
상기 제5영역(201b)에는 상기 사용와이어(W2)가 단층으로 권취되는 것을 특징으로 하는 와이어 쏘잉 시스템.
제5항 또는 제6항에 있어서,
상기 제4영역(201a)과, 제5영역(201b) 사이에는 소정 폭의 제6영역(201c)이 더 형성되는 것을 특징으로 하는 와이어 쏘잉 시스템.