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와이어 컷 방전 가공기의 특허동향
 
기술 개요
 
월간 기계기술기자 | 2004.04.01 | 2004년 4월호
 
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지금 세계는 치열하게 전개되는 정보 전쟁 속에서 자국의 이익을 확보하기 위해 산업재 산권 보호 노력을 급속히 강화하고 있습니다. 이러한 특허전쟁의 시대에서는 기술 경쟁력이 없이는 미래를 보장 받을 수 없으며, 이를 위해 가장 기본이 되는 것은 특허기술정보의 효율적인 활용입니다.
 본 고에서는 한국특허정보원내 선행기술조사본부에서 전문조사원들이 각 분야별로 작성하는 특허 동향보고서 중 '와이어 컷 방전 가공기'라는 테마의 특허동향을 소개함으로써 관련 기업체 및 국내산 업발전에 미력하나마 도움이 되고자 합니다.
Ⅰ. 서 론
뇌성 번개 그에 수반되는 파괴력 등 그의 제 현상에 대해서는 우리도 직ㆍ간접적으로 체험하고 있다. 마을의 아름드리 나무가 벼락을 맞아 넘어졌다는 이야기는 누구나 듣거나 체험을 했을 것이다. 이와 같은 현상 즉 고체, 액체, 기체로 된 절연체에 전류가 흘렀을 때의 현상을 우리는 방전이라 부른다. 이것을 인위적으로 금속가공에 적용하면 가공할 금속을 양극(+)으로 가공전극을 음극(-)으로 하여 절연성의 액에 넣고 전극에 전류를 가하여 펄스성 방전을 반복시키면 전자 충격에 의해 가공물 표면이 고온으로 되어 침식 이온화된다.
  이것이 오늘날 금형, 전자, 원자력 공업 등에서 정밀가공의 대명사처럼 된 방전가공법이다. 방전가 공의 금속가공에 활용은 뜻 밖에도 근래의 일이다.
  소극적인 활용 기록을 본다면 19세기말에 미국에서 전기 펜을 발명한 것이나 1900년에 유전해액속에 방전시켜 금속분을 만든 정도가 눈에 띄는 정도이다. 방전 현상을 해명하면서 적극적인 응용을 시도한 것은 구 소련의 라자렌코 부부로 1943년에 금속에 구멍을 뚫는데 성공한 것이 오늘날 방전가공의 기원이라고 할 수 있다.
  이를 계기로 세계각국이 앞을 다투어 방전분야를 연구하고 있다.우리나라에서는 1980년대 초부터 방전 가공기의 국산화 연구를 시작하였으며 이제는 축적된 기술과 연구를 통해 고정밀도의 기계를 생산하고 있다.
  여기에서는 방전가공의 한 분야인 와이 컷 방전 가공의 개요 및 특허 출원 동향에 대해 살펴보기로 한다.
Ⅱ. 기술 개요
1. 와이어 컷 방전 가공기
 
 1-1. 가공 원리
  와이어 컷 방전 가공기는 동, 황동, 텅스텐 등의 가는 선을 일정한 장력과 속도로 이송하며 와이어에 (-),공작물에 (+)전원을 걸어주면서 NC에 의해 X,Y축으로 제어되는 테이블 상에 고정된 공작물과 와이어 사이에 발생하는 방전 현상을 이용하여 공작물을 희망하는 형태에 따라 가공하는 기계이다. 가공속도는 공작물의 재질, 판두께, 와이어의 종류 등에 따라 다르며 비교적 느리지만 가공정도가 높은 두꺼운 재료의 부품을 가공하는데 효과적이다.
 
  1-2. 구 조
 가. 본 체 : X, Y 테이블, 와이어 이송 기구,헤드, 칼럼으로 구성
 (1) 테이블 : 수치 제어 장치에 의해 X, Y축이 최소 이송 단위 0.001(mm/pulse)로 제어
 (2) 이송축 : 가공 정밀도를 높게 하기 위해 정밀볼 스크류를 사용나. 전원 장치 : 수치 제어부와 방전 전원부로 구성되어 있음(1) 수치 제어부 : 각축을 프로그램에 명령된 위치로 명령된 속도에 따라 방전 전원부의 가공 조건에 맞게 이송 및 위치 제어를 하는 장치
 (2) 방전 전원부 : 수치 제어부의 통합 명령에 맞게 방전의 전류, 전압, 펄스 등을 발생 및 제어하는 장치다. 가공액 공급 장치
 (1) 저장 용기 : 가공액을 저장 공급하고 각종 관련 기기의 지지(2) 필터 : 가공할 때 발생하는 미세한 칩을 걸러 주는 역할
 (3) 순수기 : 가공액을 증류수에 가깝게 이온화시켜 주는 장치로서, 방전할 때 절연 상태를 유지할수 있도록 함.
 (4)냉각 장치 : 가공할 때 발생되는 열을 가공액을 통해 흡수하여 강제 냉각시켜 주는 장치
 1-3. 용 도
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와이어 컷 방전가공기는 전도성 재료이면 재질과경도에 관계없이 모양이 복잡한 가공을 할 수 있는 기계이다.
 
  1-4. 장·단점
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Ⅲ. 와이어 컷 방전가공기의 특허(실용) 출원 경향
1. 분석 대상 IPC
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2. 연도별 특허 출원건수
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3. IPC별 특허 출원 건수
 3-1. 한 국
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3-2. 일 본
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3-3. 미 국
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4. 최근 10년간(1992~2002) 국내 특허(실용) 출원 분석
 4-1. 특허(실용) 출원건수
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4-2. IPC별 최근 출원건수
Ⅳ. 결 론
위자료를 토대로 한, 미, 일 3국의 방전 가공 와이어 커팅기(Wirecutelectricdischargemachine)의 출원경향을 살펴보면 일본은 1980년대 중반에, 한국과 미국은 1980년대 후반부터 1990년대 초반에 가장 많은 출원수를 보인 후 출원수가 줄어드는 것을 볼 수 있다. 이는 방전 가공 와이어 커팅기에 관한 기술이 전성 기를 지나 퇴조하는 것으로 볼 수 있으나, 1990년 후반부터 2000년 초반에 걸쳐 아직도 상당량의 출원이이루어지는 것으로 보아 이 분야에 대한 개발이 계속 되고 있음을 볼 수 있다.
  특히 미국의 경우는 등록특허만을 대상으로 분석하였으므로 더 많은 출원이 있었음을 알 수 있으며 일본의 경우 90년대 이후로 출원량이 급감하였으나, 아직도 연 40건 정도의 출원이 있는 것을 볼 수 있으다.
  이것은 실용신안 출원이 데이터에 포함되지 않은 상황에서 볼 때 아주 적은 양이라고 볼 수는 없다.
  IPC 별로 보면 가장 상위 아이피씨인 B23H7/02의 출원이 가장 많으며, 와이어 전극의 지지, 권취 또는 통전에 관한 기술 분야인 B23H7/10이 두번째로 많음을 알 수 있으며, 전체적인 자료를 토대로 살펴보면 앞으로는 특허보다는 실용신안의 출원건이 많아질 것으로 판단된다. 기술 분야는 와이어 전극 관련 기술과 전극과 공작물 사이의 이동 경로 제어기술 쪽으로 많은 출원이 있을 것으로 판단된다.
 
  [참고자료]
 
  -기계공작법, 김동원 저, 청문각, 1996.01.10발행
  -NAVER 백과 사전
  -자격루, 한국 특허 정보원 조사도구
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TAG :  방전가공와이어컷팅기  와이어냉각장치  와이어컷방전가공기
 
 
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