KR100257286B1 - Cooling device and method of machine - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 공작기계의 냉각방법 및 냉각장치에 관한 것으로서, 좀더 상세히 설명하면, 냉각장치를 통해 장치로 유입되는 냉각수의 이동 경로를 면적이 크고 온도가 낮은곳에서 부터 면적이 작고 온도가 높은 곳으로 순차적으로 이동되게 하므로서, 냉각 장치의 빈번한 가동을 막고, 초기 온도가 낮은 냉각수의 유입에 따른 요소의 열에 의한 변위를 방지하고자 하는 공작기계의 냉각방법 및 냉각장치에 관한 것이다.The present invention relates to a cooling method and a cooling device of a machine tool, and in more detail, the movement path of the coolant flowing into the device through the cooling device from a large area and a low temperature to a small area and a high temperature. The present invention relates to a cooling method and a cooling device for a machine tool which prevents frequent operation of the cooling device and prevents displacement of elements due to the inflow of cooling water having a low initial temperature.
일반적으로 공작기계는 주축 및 구동기어 등의 고속회전을 하는 작은 면적을 가진 부분에는 고온의 열이 발생 되며, 프레임 등의 넓은면적을 가진 부분에는 저온의 열이 발생됨에 따라, 이하 편의상 요소의 면적이 크고 온도가 낮은곳을 히트메스(HEAT MASS)가 큰 것(A)으로 한정하고, 요소의 면적이 작고 온도가 높은 곳을 히트메스(HEAT MASS)가 작은 것(B)으로 한정하여 설명한다.In general, a machine tool generates high temperature heat in a portion having a small area that rotates at high speeds such as a main shaft and a drive gear, and low temperature heat is generated in a portion having a large area such as a frame. This large and low temperature area is limited to a large heat mass (A), and the area of the element is small and a high temperature is limited to a small heat mass (B). .
따라서, 히트메스가 크다 함(A)은 일정한 온도를 가진 냉각수가 히트메스가 큰 요소(A)에 투입될 경우 도 3의 그래프에 도시된 바와 같이 냉각수의 온도가 완만히(안정되게) 올라가게 되며, 반대로 히트메스가 작다 함(B)은 일정한 온도를 가진 냉각수가 히트메스가 작은 요소(B)에 투입될 경우 도 3의 그래프에 도시된 바와 같이 냉각수의 온도가 급격히 올라가게 됨을 밝혀둔다.Therefore, when the heat mass is large (A), when the coolant having a constant temperature is injected into the element A having the large heat mass, as shown in the graph of FIG. 3, the temperature of the coolant rises slowly (stable). On the contrary, the small heat mass (B) indicates that when the coolant having a constant temperature is injected into the small element B, the heat mass rapidly rises as shown in the graph of FIG. 3.
도 4는 종래의 냉각장치를 나타낸 개략도로서, 회수된 냉각수를 일정온도 이하로 떨어 뜨리는 냉각장치(100)와, 이 냉각장치(100)를 통해 냉각수가 배출되는 배출관(101)와, 이 배출관(101)의 끝단에 장착되어 다수의 냉각수 공급관(103)의 시작단이 설치되는 분배기(102)와, 이 분배기를 통해 히트메스가 크거나 작은 여러요소에 냉각수를 분사하는 냉각수 공급관(103)과, 그리고 히트메스가 크거나 작은 여러요소를 통과한 냉각수를 취합하여 상기 냉각장치(100)로 다시 유입되도록 하는 드레인관(104)으로 이루어진 것이다.4 is a schematic view showing a conventional cooling device, a cooling device 100 for dropping the recovered cooling water below a predetermined temperature, a discharge pipe 101 through which the cooling water is discharged through the cooling device 100, and the discharge pipe ( A distributor 102 mounted at the end of the 101 and installed at the start of the plurality of coolant supply pipes 103, and a coolant supply pipe 103 for injecting coolant to various elements having a large or small heat mass, and And it is composed of a drain pipe 104 to collect the cooling water passing through the various elements of the heat scalpel large or small to be introduced back into the cooling device (100).
따라서, 종래의 장치를 이용하여 공작기계의 내부를 냉각시킬 경우에는, 도 5에 도시된 바와 같이, 먼저, 장치에서 회수된 냉각수가 세팅된 온도이상으로 올라갈 경우에 냉각장치를 통해 일정온도 이하로 냉각하는 냉각수 냉각과정(110)과, 이 냉각과정을 통해 일정 이하의 온도로 냉각된 냉각수를 상기 배출관으로 배출하는 냉각수 배출과정(101)과, 배출된 냉각수를 분배기를 통해 다수의 냉각수 공급관으로 분배하는 냉각수 분배과정(112)과, 이 분배과정을 통해 분배된 냉각수를 히트메스가 크거나 작은 여러 요소로 분사하는 분사 냉각과정(114)과, 그리고 분사된 냉각수를 취합하여 드레인관을 통해 냉각장치로 회수하는 회수과정(116)의 사이클을 통해 공작기계의 내부에서 발생되는 열을 냉각하는 것이다.Therefore, in the case of cooling the inside of the machine tool using a conventional apparatus, as shown in FIG. 5, first, when the coolant recovered from the apparatus rises above the set temperature, the cooling apparatus is lowered to a predetermined temperature or less. Cooling water cooling process 110 for cooling, the cooling water discharge process 101 for discharging the cooling water cooled to a predetermined temperature or less through the cooling process to the discharge pipe, and distributes the discharged cooling water to the plurality of cooling water supply pipe through the distributor The cooling water distribution process 112, the spray cooling process 114 for spraying the coolant dispensed through the distribution process to a large or small heat mass element, and the sprayed coolant to collect the coolant through the drain pipe It is to cool the heat generated inside the machine tool through the cycle of recovery process 116 to recover.
그러나, 상기 냉각방법에 있어서는 냉각수가 히트메스가 작은 것(B)과 큰 것(A)으로 동시에 유입된후 이를 취합하여 냉각장치로 회수함에 따라, 상기 히트메스가 작은 요소를 지난 냉각수의 높은 온도로 인해 회수되는 냉각수의 급격히 상승됨에 따라 온도의 변화 주기가 짧아 지므로서, 세팅온도의 한계 이상에서만 자동으로 작동되는 냉각장치의 잦은 운행을 초래 하여 비용의 낭비를 초래하는 문제점을 가지고 있었다.However, in the cooling method, as the cooling water flows into the small (B) and the large (A) at the same time, and then collects them and recovers them to the cooling apparatus, the high temperature of the cooling water passing the small elements of the heat mass. Due to the rapid rise of the recovered coolant is shortened the temperature change cycle, causing the frequent operation of the cooling system that operates automatically only above the limit of the set temperature has a problem of causing a waste of cost.
또한, 스핀들 등의 고온의 열이 발생되는 요소(히트메스가 낮은 것)에는 초기 찬 냉각수의 유입에 의한 열적 변형이 발생되는 문제점도 가지고 있었다.In addition, a high temperature heat generating element such as a spindle (low heat scalpel) also had a problem that the thermal deformation caused by the introduction of the initial cold cooling water.
이에 본 발명은 상기와 같은 제반 문제점을 해소하기 위하여 발명된 것으로, 냉각장치를 통해 장치로 유입되는 냉각수의 이동경로를 히트메스(HEAT MASS)가 큰것에서 부터 히트메스(HEAT MASS)가 작은것으로 순차적으로 이동되게 하므로서, 반복적으로 회수되는 냉각수의 온도 변화를 완만하게 하여(즉, 주기를 길게하여) 냉각 장치의 빈번한 운행을 방지함으로서 냉각장치의 작동비용을 줄이고, 냉각수의 냉각효율을 극대화 시킬 수 있는 공작기계의 냉각 방법 및 냉각장치를 제공함에 목적이 있는 것이다.Accordingly, the present invention has been invented to solve the above problems, the heat path of the cooling water flowing into the device through the cooling device from the heat mass (HEAT MASS) large to the heat mass (HEAT MASS) is small in sequence It is possible to reduce the operating cost of the cooling device and maximize the cooling efficiency of the cooling water by preventing the frequent operation of the cooling device by slowing the temperature change of the cooling water repeatedly recovered (that is, by extending the cycle). It is an object to provide a cooling method and a cooling device for a machine tool.
또한, 초기 온도가 낮은 냉각수가 직접 히트메스가 작은곳(스핀들등)으로 유입되는 것을 방지하여 초기 찬 냉각수에 유입에 따른 요소의 열변위를 막고자 하는 목적도 있는 것이다.In addition, there is also a purpose to prevent the heat displacement of the element caused by the inlet to the initial cold coolant by preventing the coolant with a low initial temperature directly flows into the small place (spindle, etc.).
도 1은 본 발명의 냉각장치를 나타낸 개략도.1 is a schematic view showing a cooling apparatus of the present invention.
도 2는 본 발명의 냉각장치에 따른 공정을 나타낸 공정도.2 is a process chart showing a process according to the cooling device of the present invention.
도 3은 히트메스에 따른 온도변화를 나타낸 그래프.Figure 3 is a graph showing the temperature change according to the heat scalpel.
도 4는 종래의 냉각장치를 나타낸 개략도.4 is a schematic view showing a conventional cooling apparatus.
도 5는 본 발명의 냉각장치에 따른 공정을 나타낸 공정도.5 is a process chart showing a process according to the cooling device of the present invention.
도면의 주요부분에 대한 부호의 설명Explanation of symbols for main parts of the drawings
1 : 냉각장치1: Cooling device
2 : 냉각수 공급관2: cooling water supply pipe
3 : 연결 분사관3: connecting injection pipe
4 : 드레인관4: drain pipe
이하 본 발명을 첨부된 도면를 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1은 본 발명의 냉각장치를 나타낸 개략도로서, 회수된 냉각수가 일정이상의 온도로 상승될 경우 자동으로 이를 일정온도 이하로 떨어 뜨리는 냉각장치(1)와, 이 냉각장치(1)를 통해 배출되는 냉각수를 먼저 히트메스가 큰 것(A ; 프레임의 하측등)으로 공급하는 냉각수 공급관(2)과, 상기 히트메스가 큰것유입후 배출되는 냉각수를 고열의 히트메스가 작은것(B ; 스핀들, 회전기어등)으로 이동시켜 냉각할 수 있도록 연결된 냉각수 연결 분사관(3)과, 그리고 상기 여러장치를 순서적으로 통과한 냉각수를 취합하여 상기 냉각장치(1)로 다시 유입되도록 하는 드레인관(4)으로 이루어진 것이다.1 is a schematic view showing a cooling apparatus of the present invention, when the recovered cooling water rises above a predetermined temperature, the cooling apparatus 1 automatically drops it below a predetermined temperature, and is discharged through the cooling apparatus 1. Cooling water supply pipe (2) for supplying the cooling water to the large heat mesh first (A; lower side of the frame), and the cooling water discharged after inflow of the large heat mass is small (B; spindle, rotation) A cooling water connection injection pipe 3 connected to cool by moving to a gear, and a drain pipe 4 which collects the cooling water passing through the various devices in order and flows it back into the cooling device 1. It is made up of.
그리고, 상기 냉각장치을 이용하여 장치를 냉각시킬 경우에는, 도 2에 도시된 바와 같이, 상기와 같이 이루어진 냉각장치에 있어서, 먼저 장치에서 회수된 냉각수가 세팅된 온도이상으로 올라갈 경우에 자동으로 냉각장치(1)를 운행하여 일정온도 이하로 냉각하는 냉각수 냉각과정(10)과,In the case of cooling the device using the cooling device, as shown in FIG. 2, in the cooling device made as described above, when the cooling water recovered from the device first rises above a set temperature, the cooling device automatically. Cooling water cooling process (10) to cool down to a predetermined temperature by running (1),
이 냉각수 냉각과정을 통해 일정 이하의 온도로 냉각된 냉각수를 저열의 히트메스가 큰것(A ; 프레임의 하측등)으로 공급하여 냉각하는 저열 냉각과정(20)과,The low heat cooling process 20 for cooling by supplying the cooling water cooled to a predetermined temperature or less through the cooling water cooling process to a large heat scalpel (A; lower side of the frame, etc.),
저열 냉각과정을 지난 냉각수를 고열의 히트메스가 작은 것(B ;스핀들, 회전기어등)으로 상기 냉각수 연결 분사관을 통해 공급하여 냉각하는 고열 냉각과정(30)과,A high temperature cooling process 30 for cooling the coolant after the low heat cooling process by supplying a small amount of heat scalpel of high heat (B; spindle, rotary gear, etc.) through the cooling water connection injection pipe;
그리고, 고열 냉각과정을 통하여 배출되는 냉각수를 취합하여 드레인관을 통해 냉각장치로 회수하는 회수과정(40)의 사이클을 통해 공작기계의 내부에서 발생되는 열을 냉각하는 것이다.Then, the heat generated in the inside of the machine tool is cooled through the cycle of the recovery process 40 which collects the cooling water discharged through the high temperature cooling process and recovers the water to the cooling apparatus through the drain pipe.
특히, 상기 저열 냉각과정(10)에서는 냉각수의 온도가 급격히 상승되지 않아 다음 과정인 고열 냉각과정(20)을 통해 히트메스가 작은 요소를 냉각시킬수 있는 것이다.In particular, in the low heat cooling process 10, the temperature of the cooling water does not increase rapidly, and the heat scalpel can cool the small element through the high heat cooling process 20, which is the next process.
또한, 초기 온도가 낮은 냉각수가 1차적으로 저열 냉각과정(10)을 통해 히트메스가 큰것(A)으로 이동되어 온도가 완만히 올라간 상태에서 히트메스가 작은것(B)으로 유입되도록 하므로서 히트메스가 작은 요소에 급격한 온도의 변화를 방지하여 요소의 열변위를 막을 수 있는 것이다.In addition, the heat mass is cooled by the initial low temperature cooling water is first moved to the large heat mass (A) through the low heat cooling process (10) so that the heat mass flows into the small mass (B) while the temperature rises gently It is possible to prevent the temperature change of the element by preventing the rapid change of temperature in the small element.
상술한 바와 같은 본 발명은, 냉각장치를 통해 장치로 유입되는 냉각수의 이동경로를 히트메스가 큰것에서 부터 히트메스가 작은것으로 순차적으로 이동되게 하므로서 회수된 냉각수의 온도 변화를 완만하게 하여 냉각 장치의 빈번한 가동을 방지함하여 장치의 가동 비용을 절약함은 물론, 냉각수의 냉각효율을 극대화 시킬 수 있으며, 초기 온도가 낮은 냉각수가 직접 히트메스가 작은곳으로 유입되는 것을 방지하여 요소의 열변위를 막을 수 있는 효과가 있는 것이다.The present invention as described above, by smoothly changing the temperature of the recovered cooling water by moving the movement path of the cooling water flowing into the device through the cooling device in order from the larger heat mass to the smaller heat mass. By preventing frequent operation, it not only saves the operating cost of the device but also maximizes the cooling efficiency of the coolant, and prevents the heat displacement of the element by preventing the coolant having a low initial temperature from directly entering the small part of the heat mass. It can be effective.
본 발명은 도면에 도시된 일실시예를 참고로 설명 되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술분야에 통상의 지식을 지닌자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 첨부된 특허청구의 범위에 의해서만 정해져야 할 것이다.Although the present invention has been described with reference to one embodiment shown in the drawings, this is merely exemplary, and it will be understood by those skilled in the art that various modifications and equivalent other embodiments are possible. Therefore, the true technical protection scope of the present invention should be defined only by the appended claims.
Claims (2)
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