KR101344864B1 - 와이어 성형장치 - Google Patents

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KR101344864B1
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김봉석
함승호
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강릉원주대학교산학협력단
함승호
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Abstract

와이어 성형장치가 개시된다. 이 와이어 성형장치는, 원형 단면의 와이어 두께를 감소시키는 제1 롤 유닛과; 상기 제1 롤 유닛에 의해 두께 감소된 와이어를 사각 단면으로 성형하는 제2 롤 유닛과; 상기 제2 롤 유닛을 거친 사각 단면 와이어를 성형하는 제3 롤 유닛과; 상기 와이어의 텐션을 조절하기 위한 텐션 조절 유닛을 포함한다. 상기 제1 롤 유닛은 구동장치에 의해 회전하는 상하 한 쌍의 1차 가압 롤에 의해 상기 와이어의 두께를 감소시키고, 상기 제2 롤 유닛은 상기 와이어와의 마찰력에 의해 회전하는 상하 한 쌍의 가이드 롤과 좌우 한 쌍의 예비 성형 롤을 포함하고, 상기 제3 롤 유닛은, 구동장치에 의해 회전하면서 상기 와이어를 가압하는 상하 한 쌍의 2차 가압 롤과, 외주면에 형성된 성형 돌기에 의해 상기 와이어의 측면을 성형하는 좌우 한 쌍의 측면 성형 롤을 포함한다.

Description

와이어 성형장치{WIRE FORMING APPARATUS}
본 발명은 와이어 성형장치에 관한 것으로서, 더 상세하게는, 연속적으로 공급되는 와이어의 단면을 순차적으로 변화시켜 원하는 단면으로 와이어로 성형하는 와이어 성형장치에 관한 것이다.
원형 단면을 갖는 금속 와이어를 신선(drawing)하는 신선기가 알려져 있다. 이와 같은 신선기에 의해 제조된 와이어는 그 직경에 따라 극세선(0.1mm 이하), 중세선(0.5~2.5mm) 및 태선(2.5mm 이상)으로 구분되고 있다. 또한 이러한 와이어는 나노 산업, 바이오산업, 반도체 산업, 신양 산업 등의 발전과 더불어 그 수요가 급격하게 증가하고 있다.
최근에는 사각 단면(rectangular cross section)을 갖는 와이어가 개발되었으며, 이러한 사각 단면 와이어는 휴대폰, 기타 반도체 장치 등에 적용되어, 이들 장치의 컴팩트한 사이즈, 견고한 조립성 등을 구현하는데 큰 기여를 하고 있다. 이러한 사각 단면 와이어는 신선기에 의해 신선된 원형 단면의 와이어를 복수의 압연 롤러를 포함하는 성형장치로 성형함으로써 사각 단면으로 성형된다.
하지만 종래의 성형장치는 구조가 복잡하며 또한 복잡한 공정을 수반하므로 경제성이 떨어진다. 그리고 종래의 성형장치는 직진도 및 표면 정밀도가 높은 사각 단면 와이어를 성형하기 어렵다. 특히, 종래의 성형장치는 와이어를 사각 단면 외의 다른 단면 형상으로 성형하기 어렵다는 심각한 단점을 안고 있다. 사각 단면 외의 다른 복잡한 형상의 와이어에 대한 많은 수요가 있음에도 불구하고, 기존의 성형장치로는 와이어를 사각 단면 외의 단면 형상으로 성형하기 어려웠다.
본 발명이 해결하고자 하는 하나의 과제는, 구조가 간단하고 복잡한 공정이 요하지 않으면서도, 다양한 단면 형상을 갖는 와이어를 정밀하게 성형할 수 있는 개선된 구조의 와이어 성형장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 일 측면에 따른 와이어 성형장치는, 원형 단면의 와이어 두께를 감소시키는 제1 롤 유닛과; 상기 제1 롤 유닛에 의해 두께 감소된 와이어를 사각 단면으로 성형하는 제2 롤 유닛과; 상기 제2 롤 유닛을 거친 사각 단면 와이어를 성형하는 제3 롤 유닛과; 상기 와이어의 텐션을 조절하기 위한 텐션 조절 유닛을 포함하며, 상기 제1 롤 유닛은 구동장치에 의해 회전하는 상하 한 쌍의 1차 가압 롤에 의해 상기 와이어의 두께를 감소시키고, 상기 제2 롤 유닛은 상기 와이어와의 마찰력에 의해 회전하는 상하 한 쌍의 가이드 롤과 좌우 한 쌍의 예비 성형 롤을 포함하고, 상기 제3 롤 유닛은, 구동장치에 의해 회전하면서 상기 와이어를 가압하는 상하 한 쌍의 2차 가압 롤과, 외주면에 형성된 성형 돌기에 의해 상기 와이어의 측면을 성형하는 좌우 한 쌍의 측면 성형 롤을 포함한다.
일 실시예에 따라, 상기 한 쌍의 예비 성형 롤 각각은 상기 한 쌍의 가이드 롤 사이로 들어가 상기 와이어의 측면을 누르는 돌출부를 외주면에 구비한다.
일 실시예에 따라, 상기 한 쌍의 2차 가압 롤 각각은 좌우 양측으로 한 쌍의 종동 평기어를 구비하며, 상기 한 쌍의 종동 평기어 각각은 주동 회전축과 연결된 한 쌍의 주동 평기어 각각과 기어 맞물림 되며, 상기 주동 회전축은 구동장치와 동력 연결된다.
일 실시예에 따라, 상기 한 쌍의 측면 성형 롤은 구동장치와 연결됨 없이 상기 와이어와 접하여 회전한다.
일 실시예에 따라, 상기 2차 가압 롤은 와이어의 상부 성형을 위한 형상부를 외주면에 포함한다.
본 발명의 다른 측면에 따른 와이어 성형장치는, 구동장치에 의해 회전하고 외주면이 평탄한 상하 한 쌍의 1차 가압 롤을 포함하고, 상기 한 쌍의 1차 가압 롤에 의해, 원형 단면의 와이어를 상하 양면이 평탄하고 두께가 감소된 캡슐형 단면의 와이어로 성형하는 제1 롤 유닛과; 상기 제1 롤 유닛에 의해 캡슐형 단면으로 성형된 와이어를 상하 한 쌍의 가이드 롤로 가이드 함과 동시에, 상기 한 쌍의 가이드 롤 사이로 들어가는 돌출부를 외주면에 구비한 예비 성형 롤에 의해 상기 와이어를 사각 단면으로 성형하는 제2 롤 유닛과; 상기 제1 롤 유닛과 상기 제2 롤 유닛 사이에 위치한 채 상기 와이어의 텐션을 유지하되, 제1 및 제2 하부 텐션 휠과, 상부 텐션 휠과, 상기 제1 및 제2 하부 텐션 휠에 대한 상기 상부 텐션 휠에 대한 높이를 조절하여 상기 와이어의 텐션을 조절하는 텐션 조절부를 포함하는 텐션 조절 유닛과; 상기 제2 롤 유닛을 거친 와이어를 구동장치에 의해 회전 구동되는 상하 한 쌍의 2차 가압 롤로 가압함과 동시에 외주면에 성형 돌기를 구비한 좌우 한 쌍의 측면 성형 롤로 상기 와이어를 의도한 단면 형상으로 성형하는 제3 롤 유닛을 포함한다. 상기 한 쌍의 2차 가압 롤 각각은 좌우 양측으로 한 쌍의 종동 평기어를 구비하며, 상기 한 쌍의 종동 평기어 각각은 주동 회전축과 연결된 한 쌍의 주동 평기어 각각과 기어 맞물림 되며, 상기 주동 회전축은 구동장치와 동력 연결된다.
본 발명에 따른 와이어 설형장치는, 구조가 간단하고 복잡한 공정이 요하지 않으면서도, 다양한 단면 형상을 갖는 와이어를 정밀하게 성형할 수 있다는 장점이 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 와이어 성형장치를 도시한 구성도이고,
도 2는 도 1에 도시된 와이어 성형장치의 제1 롤 유닛을 설명하기 위한 도면이고,
도 3은 도 1에 도시된 와이어 성형장치의 제2 롤 유닛을 설명하기 위한 도면이고,
도 4는 도 1에 도시된 와이어 성형장치의 제3 롤 유닛을 설명하기 위한 도면이다.
이하 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세히 설명하기로 한다. 다음에 소개되는 실시예들은 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위한 예로서 제공되는 것이다. 따라서 본 발명은 이하 설명되는 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 그리고 도면에 있어서, 구성요소의 폭, 길이, 두께 등은 편의를 위해 과장되어 표현될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 와이어 성형장치를 도시한 구성도이고, 도 2는 도 1에 도시된 와이어 성형장치의 제1 롤 유닛을 설명하기 위한 도면이고, 도 3은 도 1에 도시된 와이어 성형장치의 제2 롤 유닛을 설명하기 위한 도면이고, 도 4는 도 1에 도시된 와이어 성형장치의 제3 롤 유닛을 설명하기 위한 도면이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 와이어 성형장치는 제1 롤 유닛(1)과, 텐션조절 유닛(2)과, 제2 롤 유닛(3)과, 제3 롤 유닛(4)을 포함한다. 상기 와이어 성형장치는 신선기 또는 와이어 공급부의 후방에 설치되며, 그 신선기 또는 와이어 공급부로부터 연속적으로 공급되는 원형 단면의 와이어(W)를 의도한 단면으로 성형한다.
이하 자세히 설명되는 바와 같이, 상기 제1 롤 유닛(1)은 상하 한 쌍의 1차 가압 롤(11, 11)을 포함하고, 이들 한 쌍의 1차 가압 롤(11, 11)이 이들 사이를 통과하는 원형 단면의 와이어(W)를 가압하여, 상하 평탄면들을 포함하는 캡슐형 단면으로 와이어(W)를 성형한다. 그리고 상기 제1 롤 유닛(1)에 의해, 상기 와이어(W)는 수직 방향으로의 두께가 감소하는 한편 수평 방향으로의 폭은 증가한다.
상기 제2 롤 유닛(3)은 제1 롤 유닛(1)을 거치면서 두께가 감소한 와이어(W)를 상하 한 쌍의 가이드 롤(31, 31)을 이용하여 제3 롤 유닛(4)까지 안내하는 역할을 한다. 상기 제2 롤 유닛(3)은 상기 한 쌍의 가이드 롤(31, 31)과 직각으로 교차하는 방향으로 배열된 좌우 한 쌍의 예비 성형 롤(32, 32)을 더 포함할 수 있으며, 상기 예비 측면 성형 롤(32, 32)은 상기 와이어(W)의 양 측면을 가압하여 상기 와이어(W)를 사각 단면으로 성형할 수 있다.
상기 제3 롤 유닛(4)은, 4롤 구조를 갖는 것으로서, 제2 롤 유닛(3)을 거친 와이어(W)를 성형하도록 제공된다. 상기 제3 롤 유닛(4)은 자체 구비된 상하 한 쌍의 2차 가압 롤(41, 41)과 이와 직각으로 교차하는 방향으로 배열된 좌우 한 쌍의 측면 성형 롤(42, 42)을 포함하며, 상기 한 쌍의 2차 가압 롤(41, 41)과 한 쌍의 측면 성형 롤(42, 42)에 의해 상기 와이어(W)를 의도한 최종 형상으로 성형한다.
상기 텐션조절 유닛(2)은 상기 제1 롤 유닛(1)과 상기 제2 롤 유닛(3) 사이에 제공되며, 상기 제2 하부 텐션 휠(21, 23)과, 상부 텐션 휠(22)을 포함한다. 또한, 상기 텐션조절 유닛(2)은 상기 제1 및 제2 하부 텐션 휠(21, 23)에 대하여 상기 상부 텐션 휠(22)의 높이를 조절하는 높이조절부(24)를 포함하며, 상기 높이조절부(24)가 상기 상부 텐션 휠(22)의 높이를 조절함으로써 상기 제1 및 제2 하부 텐션 휠(21, 23) 그리고 상기 상부 텐션 휠(22)에 의해 유지되고 있는 와이어(W)의 텐션을 조절할 수 있다.
이제 도 2를 참조하면, 상기 제1 롤 유닛(1)은 상하 한 쌍의 1차 가압 롤(11, 11)을 포함한다. 상기 한 쌍의 1차 가압 롤(11, 11)은 수직 방향으로 서로 마주하고 있다. 또한 상기 한 쌍의 1차 가압 롤(11, 11) 각각의 회전축(12, 12)은 일부만이 도시된 구동장치(13)에 의해 서로 반대되는 방향으로 회전 구동된다. 일정 직경을 갖는 원형 단면의 와이어는 상기 한 쌍의 1차 가압 롤(11, 11) 사이에서 상하로 가압되어 두께가 감소되어, 이에 의해, 도 1에 보여지는 것과 같이 상하 평탄면을 갖는 캡슐형 단면으로 1차 성형된다.
다음 도 3을 참조하면, 상기 제2 롤 유닛(3)은 제1 롤 유닛(1)을 거치면서 두께가 감소한 와이어(W)를 상하 한 쌍의 가이드 롤(31, 31)을 이용하여 제3 롤 유닛(4)까지 안내하는 역할을 한다. 더 나아가, 상기 제2 롤 유닛(3)은 상기 한 쌍의 가이드 롤(31, 31)과 직각으로 교차하는 방향으로 배열된 좌우 한 쌍의 예비 성형 롤(32, 32)을 더 포함하며, 상기 예비 성형 롤(32, 32)은 상기 와이어(w)의 양 측면을 가압하여 상기 와이어(W)를 사각 단면으로 성형한다. 상기 한 쌍의 가이드 롤(31, 31)과 상기 한 쌍의 예비 성형 롤(32, 32)은 별도의 회전 동력 없이 와이어(W)의 마찰력에 의해 회전한다. 상기 예비 성형 롤(32, 32)은 외주면에 사각 단면의 돌출부(322, 322)를 포함하며, 상기 돌출부(322, 322)가 상기 한 쌍의 가이드 롤(31, 31) 사이로 들어가 상기 와이어(W)의 측면을 눌러 성형한다. 상기 한 쌍의 가이드 롤(31, 31)과 상기 한 쌍의 예비 성형 롤(32, 32) 각각은 4개의 조절 나사(35)에 의해 변위될 수 있다. 상기 제2 롤 유닛(3)은 프레임(34)의 십자형의 개구부(342) 내에 위치하며, 상기 4개의 조절나사(35)는 상기 프레임(34)의 외주면의 4분점 각각에 위치하며, 자신의 전진 또는 후퇴에 의해, 상기 롤(31 또는 32)을 회전가능하게 지지하는 롤 브라켓들을 전진 또는 후퇴시켜, 상기 롤(31 또는32)을 변위시킨다.
다음, 도 4를 참조하면, 상기 제3 롤 유닛(4)은, 십자가 형태로 배열된 4개의 롤(41, 41 및 42, 42)을 갖는 것으로서, 상기 제2 롤 유닛(2)에 의해 사각 단면으로 성형된 와이어(W)를 상기 4개의 롤(41, 41 및 42, 42) 사이에서 특정 의도한 형상으로 최종 성형한다.
상기 제3 롤 유닛(4)에 의한 성형에 의해, 상기 와이어(W)의 단면은 다양한 형상으로 형성될 수 있다. 상기 제3 롤 유닛(4)은 상하 한 쌍의 2차 가압 롤(41, 41)과 이와 직각으로 교차하는 방향으로 배열된 좌우 한 쌍의 측면 성형 롤(42, 42)을 포함한다. 상기 한 쌍의 2차 가압 롤(41, 41)과 한 쌍의 측면 성형 롤(42, 42)에 의해 상기 와이어(W)를 의도한 최종 형상으로 성형한다.
상기 한 쌍의 2차 가압 롤(41, 41) 각각은 동일 축선 상의 양측면에 한 쌍의 종동 평기어(43, 43)를 좌우 대칭적으로 구비하며, 이 한 쌍의 종동 평기어(43, 43)는 한 쌍의 주동 평기어(44, 44)과 기어 맞물림되어 있다. 상기 한 쌍의 주동 평기어(44, 44)는 주동 회전축(45)과 일체로 형성되어 상기 주동 회전축(45)과 함께 회전한다. 상기 주동 회전축(45)은 일부만이 도시된 구동장치의 동력전달부(46)에 동력적으로 연결되어 회전 구동되며, 주동 회전축(45)의 회전 구동 및 이에 따른 상기 주동 평기어(44)와 상기 종동 평기어(43)의 회전에 의해, 상기 한 쌍의 2차 가압 롤(41, 41)은 회전 구동된다. 이에 따라, 상기 한 쌍의 2차 가압 롤(41, 41)은 상기 와이어(W)를 상하로 눌러 상기 와이어(W)의 두께를 감소시키는 성형을 한다.
이때, 상기 한 쌍의 2차 가압 롤(41, 41) 각각의 좌우 양측에 한 쌍의 종동 평기어(42, 42)를 좌우 대칭적으로 구비시키는 것에 의해, 상기 2차 가압 롤(41, 41)이 일측으로 편심되어 동력을 받는 것을 막으며, 그와 동시에, 상기 2차 가압 롤(41, 41)의 밸런스를 잘 유지시켜줄 수 있다.
상기 한 쌍의 측면 성형 롤(42, 42)은, 동력을 전달받음 없이 상기 와이어(W)와의 마찰력에 의해 회전하는 것으로서, 그 외주면에는 상기 와이어(W)의 측면을 성형하여, 상기 와이어(W)의 단면을 변화시키는, 성형 돌기(422, 422)를 구비한다. 상기 한 쌍의 2차 가압 롤(41, 41)이 상기 와이어(W)의 단면 두께를 감소시키는 동안 상기 한 쌍의 측면 성형 롤(42, 42)은 상기 성형 돌기(422, 422)에 의해 상기 와이어(W)를 특정 형상으로 성형한다. 상기 한 쌍의 측면 성형 롤(42, 42) 각각은 롤 브라켓(423)에 회전 가능하게 설치되며, 상기 한 쌍의 측면 성형 롤(42, 42)이 회전 가능하게 설치된 한 쌍의 롤 브라켓(423, 423)과 상기 한 쌍의 2차 가압 롤(41, 41)은 프레임(40)의 십자형 개구부(401)에 설치된다.
본 실시예에서는, 상기 2차 가압 롤(41, 41)의 외주면이 평면으로 이루어지지만, 더 복잡한 형상의 와이어(W) 단면을 얻기 위해, 상기 2차 가압 롤(41, 41)의 외주면에도 와이어(W)의 상부 성형을 위한 형상부를 형성할 수도 있다.
1: 제1 롤 유닛 2: 텐션 조절 유닛
3: 제2 롤 유닛 4: 제3 롤 유닛
11: 1차 가압 롤 22, 23, 24: 텐션 휠
31: 가이드 롤 32: 예비 성형 롤
41: 2차 가압 롤 42: 측면 성형 롤

Claims (6)

  1. 원형 단면의 와이어 두께를 감소시키는 제1 롤 유닛;
    상기 제1 롤 유닛에 의해 두께 감소된 와이어를 사각 단면으로 성형하는 제2 롤 유닛;
    상기 제2 롤 유닛을 거친 사각 단면 와이어를 성형하는 제3 롤 유닛; 및
    상기 와이어의 텐션을 조절하기 위한 텐션 조절 유닛을 포함하며,
    상기 제1 롤 유닛은 구동장치에 의해 회전하는 상하 한 쌍의 1차 가압 롤에 의해 상기 와이어의 두께를 감소시키고,
    상기 제2 롤 유닛은 상기 와이어와의 마찰력에 의해 회전하는 상하 한 쌍의 가이드 롤과 좌우 한 쌍의 예비 성형 롤을 포함하고,
    상기 제3 롤 유닛은, 구동장치에 의해 회전하면서 상기 와이어를 가압하는 상하 한 쌍의 2차 가압 롤과, 외주면에 형성된 성형 돌기에 의해 상기 와이어의 측면을 성형하는 좌우 한 쌍의 측면 성형 롤을 포함하는 것을 특징으로 하는 와이어 성형장치.
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 한 쌍의 예비 성형 롤 각각은 상기 한 쌍의 가이드 롤 사이로 들어가 상기 와이어의 측면을 누르는 돌출부를 외주면에 구비한 것을 특징으로 하는 와이어 성형장치.
  3. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서, 상기 한 쌍의 2차 가압 롤 각각은 좌우 양측으로 한 쌍의 종동 평기어를 구비하며, 상기 한 쌍의 종동 평기어 각각은 주동 회전축과 연결된 한 쌍의 주동 평기어 각각과 기어 맞물림 되며, 상기 주동 회전축은 구동장치와 동력 연결된 것을 특징으로 하는 와이어 성형장치.
  4. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서, 상기 한 쌍의 측면 성형 롤은 구동장치와 연결됨 없이 상기 와이어와 접하여 회전하는 것을 특징으로 하는 와이어 성형장치.
  5. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서, 상기 2차 가압 롤은 와이어의 상부 성형을 위한 형상부를 외주면에 포함하는 것을 특징으로 하는 와이어 성형장치.
  6. 구동장치에 의해 회전하고 외주면이 평탄한 상하 한 쌍의 1차 가압 롤을 포함하고, 상기 한 쌍의 1차 가압 롤에 의해, 원형 단면의 와이어를 상하 양면이 평탄하고 두께가 감소된 캡슐형 단면의 와이어로 성형하는 제1 롤 유닛;
    상기 제1 롤 유닛에 의해 캡슐형 단면으로 성형된 와이어를 상하 한 쌍의 가이드 롤로 가이드 함과 동시에, 상기 한 쌍의 가이드 롤 사이로 들어가는 돌출부를 외주면에 구비한 예비 성형 롤에 의해 상기 와이어를 사각 단면으로 성형하는 제2 롤 유닛;
    상기 제1 롤 유닛과 상기 제2 롤 유닛 사이에 위치한 채 상기 와이어의 텐-션을 유지하되, 제1 및 제2 하부 텐션 휠과, 상부 텐션 휠과, 상기 제1 및 제2 하부 텐션 휠에 대한 상기 상부 텐션 휠에 대한 높이를 조절하여 상기 와이어의 텐션을 조절하는 텐션 조절부를 포함하는 텐션 조절 유닛; 및
    상기 제2 롤 유닛을 거친 와이어를 구동장치에 의해 회전 구동되는 상하 한 쌍의 2차 가압 롤로 가압함과 동시에 외주면에 성형 돌기를 구비한 좌우 한 쌍의 측면 성형 롤로 상기 와이어를 의도한 단면 형상으로 성형하는 제3 롤 유닛을 포함하며,
    상기 한 쌍의 2차 가압 롤 각각은 좌우 양측으로 한 쌍의 종동 평기어를 구비하며, 상기 한 쌍의 종동 평기어 각각은 주동 회전축과 연결된 한 쌍의 주동 평기어 각각과 기어 맞물림 되며, 상기 주동 회전축은 구동장치와 동력 연결된 것을 특징으로 하는 와이어 성형장치.
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