KR100724536B1 - Cooling device for workpiece - Google Patents

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류근호
정윤정
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(주)코아옵틱스
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Abstract

A workpiece cooling device is provided to reduce defects by cooling heat generated from a workpiece without disturbing machining process and to improve efficiency of a machine by allowing the machine to be operated over a long time period. A workpiece cooling device includes a heat pipe(2) for receiving heat generated from a workpiece(10) from a side surface of the workpiece; and a cooling unit(20) for cooling the heat transmitted to the heat pipe. The heat pipe and the cooling unit are arranged at the position lower than the upper surface of the workpiece. The workpiece cooling device further includes a heat pipe cover(1) provided between the workpiece and the heat pipe.

Description

작업물 냉각 장치{Cooling Device for Workpiece}Cooling Device for Workpiece

도 1은 본 발명에 의한 작업물 냉각 장치의 개념도.1 is a conceptual diagram of a workpiece cooling apparatus according to the present invention.

도 2는 본 발명의 제1 실시예에 의한 작업물 냉각 장치의 평면도.2 is a plan view of a workpiece cooling apparatus according to a first embodiment of the present invention.

도 3은 본 발명의 제2 실시예에 의한 작업물 냉각 장치의 평면도.3 is a plan view of a workpiece cooling apparatus according to a second embodiment of the present invention.

도 4는 본 발명의 제3 실시예에 의한 작업물 냉각 장치의 평면도.4 is a plan view of a workpiece cooling apparatus according to a third embodiment of the present invention.

도 5는 본 발명에 의한 냉각 장치를 사용하였을 때와 그렇지 않았을 때의 작업물의 온도 변화를 표시한 그래프.5 is a graph showing the temperature change of the workpiece when the cooling device according to the present invention is used and when it is not.

도 6은 본 발명에 의한 냉각 장치의 냉각부를 팬으로 하였을 때의 팬의 속도에 따른 작업물의 온도 변화를 표시한 그래프.Figure 6 is a graph showing the temperature change of the workpiece according to the speed of the fan when the cooling unit of the cooling device according to the present invention as a fan.

본 발명은 기계 가공되는 작업물을 냉각시키는 냉각 장치에 관한 것으로서, 특히 도광판(Light Guiding Panel) 가공을 위한 도광판 금형 코어를 가공함에 있어 상기 도광판 금형 코어를 냉각하는 장치에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a cooling device for cooling a workpiece to be machined, and more particularly, to an apparatus for cooling a light guide plate mold core in processing a light guide plate mold core for processing a light guiding panel.

LCD 장치에 사용되는 도광판을 위한 금형 코어 가공은 초정밀가공의 일종으로서, 이를 가공하는 정밀 가공 기계는 주로 일본 회사들에 의해 거의 독점되고 있다.Mold core processing for light guide plates used in LCD devices is a kind of ultra-precision processing, and the precision processing machines for processing them are mostly monopolized by Japanese companies.

이러한 정밀 가공 기계를 이용하여 도광판 금형 코아를 장시간 가공하면 기계에 열이 발생하여 작업물에 전달됨으로써 온도 변화에 의한 소재 팽창 등으로 불량이 발생하게 된다. 따라서 어느 시간 이상 가공할 수 없는 단점이 있다. 이러한 단점을 해결하기 위해 종래에는 항온 항습 장치만 설치하곤 하였으나, 이는 작업물 자체의 온도를 직접적으로 낮추어 주는 장치가 아니라 작업물 주위의 공기 온도만 일정하게 하여 작업물 바닥에서 열의 전도로 인한 금형 코아의 가공 불량의 문제를 원천적으로 해결하는 것은 어려웠다. 도광판 금형 코아는 진동, 미세 먼지, 온도 등에 그 가공 성능이 절대적으로 좌우되므로 그 중 하나의 요인인 온도 제어를 통해 온도 변화로 인한 가공 불량이 발생하지 않도록 하는 것은 매우 중요한 가공 기술을 구성한다.When the light guide plate mold core is processed for a long time using such a precision processing machine, heat is generated in the machine and transferred to the workpiece, thereby causing a defect due to material expansion due to temperature change. Therefore, there is a disadvantage that can not be processed for more than a certain time. In order to solve this disadvantage, conventionally, only a constant temperature and humidity device was installed, but this is not a device for directly lowering the temperature of the workpiece itself, but only a constant temperature of the air around the workpiece so that the mold core due to the conduction of heat at the bottom of the workpiece. It was difficult to fundamentally solve the problem of machining defects. Since the processing performance of the light guide plate mold core is absolutely dependent on vibration, fine dust, temperature, and the like, it is one of the factors to prevent processing defects caused by temperature change through temperature control, which constitutes a very important processing technology.

본 발명은, 이러한 종래 기술의 문제점을 해결하여 작업물의 온도가 올라가는 것을 방지하여 가공 불량을 방지하는 냉각 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.It is an object of the present invention to provide a cooling device that solves the problems of the prior art and prevents a work failure by preventing the temperature of the workpiece from rising.

전술한 목적을 달성하기 위해 본 발명에 의한 냉각 장치(100)는, 상부 표면이 기계 가공되도록 되어 있는 작업물(10)에 발생하는 열을 냉각하는 작업물 냉각 장치(100)로서, 상기 작업물(10)에서 발생하는 열을 상기 작업물(10)의 측면으로부터 전달받는 히트 파이프(2)와, 상기 히트 파이프(2)가 전달받은 열을 냉각시키는 냉각부(20)를 포함한다.In order to achieve the above object, the cooling apparatus 100 according to the present invention is a workpiece cooling apparatus 100 for cooling heat generated in a workpiece 10 whose upper surface is to be machined. And a heat pipe 2 for receiving heat generated from 10 from the side of the workpiece 10, and a cooling unit 20 for cooling the heat received by the heat pipe 2.

그리고 상기 히트 파이프(2)와 상기 냉각부(20)는 상기 작업물(10)보다 낮은 위치에 제공된다.In addition, the heat pipe 2 and the cooling unit 20 are provided at a lower position than the workpiece 10.

본 발명의 양호한 실시예에 의하면, 상기 작업물(10)과 히트 파이프(2) 사이에 제공되는 히트 파이프 커버(1)를 더 포함한다.According to a preferred embodiment of the present invention, it further comprises a heat pipe cover 1 provided between the workpiece 10 and the heat pipe 2.

그리고 상기 히트 파이프 커버(1)는 상기 작업물(10)의 측면에 열전달이 가능하도록 배치되어 있는 것이 바람직하다.And the heat pipe cover 1 is preferably arranged to enable heat transfer to the side of the workpiece (10).

상기 히트 파이프 커버(1)와 작업물(10) 사이에는 열전도계수가 큰 열전도성 소재로 되어 있는 열전도층(15)이 충진되어 있어, 열전도가 보다 긴밀하게 이루어질 수 있도록 구성하는 것이 좋다.Between the heat pipe cover 1 and the workpiece 10 is filled with a thermal conductive layer 15 made of a thermally conductive material having a large thermal conductivity, so that the thermal conductivity may be more closely formed.

기계 가공되는 상기 작업물(10)의 평면은 다각형이며, 상기 히트 파이프 커버(1)의 측면 중 상기 작업물(10)의 측면에 인접하는 면의 양측 단부는 소정의 각도만큼 외측으로 벌어지게 연장하도록 되어 있다.The plane of the workpiece 10 to be machined is polygonal, and both end portions of the side of the heat pipe cover 1 adjacent to the side of the workpiece 10 extend outwardly by a predetermined angle. It is supposed to be.

상기 소정의 각도는 45°인 것이 바람직하다. 이러한 구조를 취하면, 히트 파이프 커버를 좀 더 넓게 구성할 수 있어서 열전도성을 향상시킬 수 있다.It is preferable that the said predetermined angle is 45 degrees. By taking such a structure, the heat pipe cover can be configured to be wider, thereby improving the thermal conductivity.

본 발명의 다른 실시예에 의하면, 상기 작업물(10)의 평면은 다각형이며, 상 기 히트 파이프 커버(10)의 측면 중 상기 작업물(10)의 측면에 인접하는 면의 양측 단부는 작업물(10)에 대해서 직각으로 연장하도록 되어 있다.According to another embodiment of the present invention, the plane of the workpiece 10 is a polygon, and both end portions of the side of the side of the heat pipe cover 10 adjacent to the side of the workpiece 10 is the workpiece It extends at right angles with respect to (10).

본 발명의 또 다른 실시예에 의하면, 상기 작업물(10)의 평면은 다각형이며,According to another embodiment of the present invention, the plane of the workpiece 10 is polygonal,

상기 히트 파이프 커버(10)에 상기 작업물(10)을 수용할 수 있는 구멍이 형성되어 있다.The heat pipe cover 10 is formed with a hole for accommodating the workpiece 10.

즉 이 구조에서는 히트 파이프 커버(10)가 작업물(10)을 에워싸고 있는 형태가 된다.In other words, in this structure, the heat pipe cover 10 surrounds the workpiece 10.

상기 작업물(10)은 도광판의 금형 코어일 수 있다.The workpiece 10 may be a mold core of the light guide plate.

상기 히트 파이프(2)는 윅(wick) 구조의 히트 파이프인 것이 바람직하다.The heat pipe 2 is preferably a wick heat pipe.

이하에서는 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 양호한 실시예에 대해서 설명하기로 한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

도 1에는 본 발명에 의한 냉각 장치(100)의 개념도가 도시되어 있고, 도 2에는 본 발명의 제1 실시예에 의한 냉각 장치(100)의 평면도가 도시되어 있다.1 is a conceptual diagram of a cooling apparatus 100 according to the present invention, and FIG. 2 is a plan view of a cooling apparatus 100 according to a first embodiment of the present invention.

도 1에 도시된 바와 같이 작업물(10)은 진공 척(50)에 의해 고정되어 그 상면에 기계 가공이 가능한 상태로 놓여진다. 작업물(10)에 인접하여 히트 파이프 커버(1)가 제공되며, 히트 파이프(2)가 히트 파이프 커버(1)에 연결된다. 히트 파이프(2)의 끝쪽에는 방열판(3)이 제공되고, 냉각부로서 팬(20)이 제공된다. 그리고 팬(20)을 구동시키기 위한 전원(30)도 제공된다.As shown in FIG. 1, the workpiece 10 is fixed by the vacuum chuck 50 and placed in a state in which machining is possible on an upper surface thereof. Adjacent to the workpiece 10 is a heat pipe cover 1, which is connected to the heat pipe cover 1. A heat sink 3 is provided at the end of the heat pipe 2, and a fan 20 is provided as a cooling part. And a power source 30 for driving the fan 20 is also provided.

히트 파이프(2)는 도 2에 도시된 바와 같이 히트 파이프 커버(1)의 내측으로 연장하고 있다. 그리고 히트 파이프 커버(1)와 작업물(10) 사이에는 열전도계수가 큰 열전도성 소재(thermal compound)로 되어 있는 열전도층(15)이 충진되어 있다.The heat pipe 2 extends inward of the heat pipe cover 1 as shown in FIG. 2. A heat conductive layer 15 made of a thermal compound having a high thermal conductivity is filled between the heat pipe cover 1 and the workpiece 10.

히트 파이프(2)의 단부에는 방열판(3)이 제공되며, 이 방열판(3)의 하부에 냉각부(20)가 제공된다. 냉각부(20)는 팬인 것이 바람직하다. 히트 파이프(2)는 윅(wick) 구조를 취하는 것이 바람직하며, 히트 파이프(2) 내의 냉매는 DI-Water를 사용할 수도 있다. 따라서, 냉매는 설계 요소에 따라서 여러 가지 냉매를 선택할 수 있으며 본 발명의 권리범위를 제한하는 것으로 이해되어서는 아니된다.A heat sink 3 is provided at an end of the heat pipe 2, and a cooling unit 20 is provided below the heat sink 3. The cooling unit 20 is preferably a fan. The heat pipe 2 preferably has a wick structure, and the refrigerant in the heat pipe 2 may use DI-Water. Accordingly, the refrigerant may select various refrigerants according to design elements and should not be understood as limiting the scope of the present invention.

한편, 본 발명에 의한 냉각 장치(100)의 모든 구성요소는 작업물(10) 상면 가공을 방해하지 않기 위하여 작업물(10)의 가공 표면보다 낮은 위치에 제공되는 것이 바람직하다.On the other hand, all components of the cooling apparatus 100 according to the present invention are preferably provided at a position lower than the machining surface of the workpiece 10 so as not to interfere with the workpiece 10 upper surface machining.

본 실시예에서 작업물(10)의 평면이 직사각형으로 도시되어 있고 그에 대해 실시예를 설명하지만, 작업물의 평면 형상에 본 발명의 권리범위가 제한되는 것으로 해석되어서는 아니된다.In this embodiment, the plane of the workpiece 10 is shown as a rectangle and the embodiment will be described therein, but the scope of the present invention should not be construed as limiting the scope of the present invention to the plane shape of the workpiece.

도 2에 도시된 바와 같이, 히트 파이프 커버(1)의 측면 중에서 작업물(10)의 측면에 인접하는 측면의 양측 단부는 소정의 각도(α)만큼 외측으로 벌어져서 연장하도록 되어 있다. 작업물(10)의 네 측면 모두에 대해서 그와 같은 구조의 히트 파이프 커버(1)가 제공되는데, 이렇게 하면 히트 파이프 커버(1)를 작업물의 크기에 덜 구애받아 넓게 구성할 수 있기 때문에 작업물(10)에서 발생하는 열을 더욱 효율적으로 전달받는 것이 가능하다. 따라서 열전도 효율을 높여 작업물(10)을 더 효과적으로 냉각할 수 있다. 각도(α)는 45°인 것이 바람직하다.As shown in FIG. 2, both end portions of the side surface of the heat pipe cover 1 adjacent to the side surface of the workpiece 10 are extended outwardly by a predetermined angle α. The heat pipe cover 1 of such a structure is provided for all four sides of the workpiece 10, which allows the heat pipe cover 1 to be made wider in consideration of the size of the workpiece. It is possible to receive heat generated at (10) more efficiently. Therefore, it is possible to cool the workpiece 10 more effectively by increasing the thermal conductivity efficiency. It is preferable that angle (alpha) is 45 degrees.

도 5에는 히트 파이프(2)를 사용하지 않은 경우와 도 2에 도시된 바와 같이 냉각 장치를 구성한 경우, 그리고 도 2에 도시된 냉각 장치이되 열전도층(15)이 없는 경우에 대한 냉각 성능 실험 데이터가 그래프로 도시되어 있다. 도 5에 도시되어 있는 바와 같이 네 개의 히트 파이프(2)를 사용하고, 열전도층(15)이 있는 경우의 냉각 성능이 그렇지 않은 경우에 비해 월등히 우수하다.5 shows cooling performance test data for the case in which the heat pipe 2 is not used, the cooling device configured as shown in FIG. 2, and the cooling device shown in FIG. 2 but without the heat conductive layer 15. Is shown graphically. As shown in FIG. 5, the cooling performance when four heat pipes 2 are used and the thermally conductive layer 15 is present is much better than that otherwise.

팬(20)의 속도에 따라서 즉 전원(30)에 의해 팬(20)에 인가되는 전압의 세기에 따라서도 작업물(10)의 냉각 성능이 좌우된다. 도 6에는 팬(20)의 속도에 따른 작업물(10)의 냉각 성능에 관한 실험 데이터가 도시되어 있다. 그래프에 도시되어 있는 바와 같이 팬(20)의 속도가 높아지면 작업물(10)의 냉각 성능도 향상된다. 그러나 어느 이상이 되면 향상률이 높지 않음을 확인할 수 있다.The cooling performance of the workpiece 10 also depends on the speed of the fan 20, that is, on the strength of the voltage applied to the fan 20 by the power supply 30. 6 shows experimental data relating to the cooling performance of the workpiece 10 according to the speed of the fan 20. As shown in the graph, as the speed of the fan 20 increases, the cooling performance of the workpiece 10 also improves. However, it can be seen that the improvement rate is not high if it is more than.

도 3에는 본 발명의 다른 실시예에 의한 냉각 장치의 평면도가 도시되어 있다.3 is a plan view of a cooling apparatus according to another embodiment of the present invention.

도 3에 도시된 냉각 장치는 히트 파이프 커버(11)의 형상이 도 2에 도시된 것과 상이하다는 점을 제외하고는 도 2에 도시된 냉각 장치와 대동소이하다.The cooling device shown in FIG. 3 is similar to the cooling device shown in FIG. 2 except that the shape of the heat pipe cover 11 is different from that shown in FIG.

도 3에 도시된 실시예의 히트 파이프 커버(11)는 그 내부에 작업물(10)을 수용할 수 있는 구멍이 제공되어, 도 3에 도시된 바와 같이 작업물(10)이 히트 파이프 커버(11)의 내부에 수용된다. 작업물(10)과 히트 파이프 커버(11) 사이에는 열전도층(15)이 제공된다. 이 실시예에서도 작업물(10)에서 발생한 열은 히트 파이프 커버(11)와 히트 파이프(2)를 통하여 전달되고 냉각부(20)에서 냉각된다. 히트 파이프(2) 내의 냉매는 윅(wick) 구조의 히트 파이프 내부에서 순환하여 열전달이 가능하게 한다.The heat pipe cover 11 of the embodiment shown in FIG. 3 is provided with a hole therein for receiving the work 10 therein, such that the work 10 is heat pipe cover 11 as shown in FIG. Is housed inside. A thermally conductive layer 15 is provided between the workpiece 10 and the heat pipe cover 11. Also in this embodiment, the heat generated in the workpiece 10 is transferred through the heat pipe cover 11 and the heat pipe 2 and cooled in the cooling unit 20. The refrigerant in the heat pipe 2 circulates inside the heat pipe of the wick structure to allow heat transfer.

도 4에는 본 발명의 또 다른 실시예에 의한 냉각 장치의 평면도가 도시되어 있다.4 is a plan view of a cooling apparatus according to another embodiment of the present invention.

도 4에 도시된 냉각 장치는 히트 파이프 커버(21)의 형상이 도 2와 도 3에 도시된 것과 상이하다는 점을 제외하고는 도 2와 도 3에 도시된 냉각 장치와 대동소이하다.The cooling device shown in FIG. 4 is similar to the cooling device shown in FIGS. 2 and 3 except that the shape of the heat pipe cover 21 is different from that shown in FIGS. 2 and 3.

도 4에 도시된 냉각 장치의 히트 파이프 커버(21)의 측면 중 작업물(10)의 측면에 인접하는 측면의 양측 단부가 작업물(10)에 대해 수직으로 연장하도록 되어 있다. 도 4에 도시된 실시예는 히트 파이프 커버(1)의 크기가 작업물(10)의 크기에 좌우되므로 도 2에 도시된 실시예보다 히트 파이프 커버(1)를 넓게 만들 수는 없지만 본 발명이 달성하고자 하는 목적은 달성할 수 있다.Both end portions of the side surface of the heat pipe cover 21 of the cooling apparatus shown in FIG. 4 adjacent to the side surface of the workpiece 10 extend perpendicularly to the workpiece 10. The embodiment shown in FIG. 4 does not make the heat pipe cover 1 wider than the embodiment shown in FIG. 2 since the size of the heat pipe cover 1 depends on the size of the workpiece 10. The goal to be achieved can be achieved.

전술한 본 발명의 구성에 의하면, 도광판 금형 코어 등의 작업물에 기계 가공을 할 때에 가공을 방해하지 않으면서, 작업물에 발생하거나 전달되는 열을 효과적으로 냉각할 수 있는 냉각 장치가 제공되므로, 정밀 가공에 있어서 가공 불량을 현저하게 줄일 수 있다. 나아가 정밀 가공 기계를 오랜 시간 동안 가동할 수 있게 되므로, 가공 기계의 효율을 높이는 것도 가능하다.According to the configuration of the present invention described above, since a cooling device capable of effectively cooling the heat generated or transmitted to the workpiece is provided without interrupting the machining when machining the workpiece such as the light guide plate mold core, precision Machining defects can be significantly reduced in processing. Further, since the precision machining machine can be operated for a long time, it is possible to increase the efficiency of the machining machine.

Claims (9)

상부 표면이 기계 가공되도록 되어 있는 작업물에 발생하는 열을 냉각하는 작업물 냉각 장치에 있어서,A workpiece cooling apparatus for cooling heat generated in a workpiece whose upper surface is to be machined, 상기 작업물에서 발생하는 열을 상기 작업물의 측면으로부터 전달받는 히트 파이프와,A heat pipe receiving heat generated from the workpiece from the side of the workpiece, 상기 히트 파이프가 전달받은 열을 냉각시키는 냉각부를 포함하며,It includes a cooling unit for cooling the heat received by the heat pipe, 상기 히트 파이프와 상기 냉각부는 기계 가공되는 상기 작업물의 상부 표면보다 낮은 위치에 제공되는,The heat pipe and the cooling portion are provided at a lower position than the upper surface of the workpiece being machined, 작업물 냉각 장치.Workpiece cooling unit. 청구항 1에 있어서,The method according to claim 1, 상기 작업물과 히트 파이프 사이에 제공되는 히트 파이프 커버를 더 포함하는,Further comprising a heat pipe cover provided between the workpiece and the heat pipe, 작업물 냉각 장치.Workpiece cooling unit. 청구항 2에 있어서,The method according to claim 2, 상기 히트 파이프 커버는 상기 작업물의 측면에 열전달이 가능하도록 배치되 어 있는,The heat pipe cover is arranged to enable heat transfer to the side of the workpiece, 작업물 냉각 장치.Workpiece cooling unit. 청구항 3에 있어서,The method according to claim 3, 상기 히트 파이프 커버와 작업물 사이에는 열전도성 소재로 되어 있는 열전도층이 충진되어 있는,Between the heat pipe cover and the workpiece is filled with a thermal conductive layer made of a thermally conductive material, 작업물 냉각 장치.Workpiece cooling unit. 청구항 2에 있어서,The method according to claim 2, 상기 작업물의 평면은 다각형이며,The plane of the workpiece is a polygon, 상기 히트 파이프 커버의 측면 중 상기 작업물의 측면에 인접하는 면의 양측 단부는 소정의 각도만큼 외측으로 벌어지게 연장하도록 되어 있는,Both end portions of the side surface of the heat pipe cover adjacent to the side surface of the workpiece are extended to be spread outward by a predetermined angle, 작업물 냉각 장치.Workpiece cooling unit. 청구항 2에 있어서,The method according to claim 2, 상기 작업물의 평면은 다각형이며,The plane of the workpiece is a polygon, 상기 히트 파이프 커버의 측면 중 상기 작업물의 측면에 인접하는 면의 양측 단부는 상기 작업물에 대해서 직각으로 연장하도록 되어 있는,Wherein both end portions of the side of the heat pipe cover adjacent to the side of the workpiece extend at right angles to the workpiece, 작업물 냉각 장치.Workpiece cooling unit. 청구항 2에 있어서,The method according to claim 2, 상기 작업물의 평면은 다각형이며,The plane of the workpiece is a polygon, 상기 히트 파이프 커버에 상기 작업물을 수용할 수 있는 구멍이 형성되어 있는,In the heat pipe cover is formed a hole for accommodating the workpiece, 작업물 냉각 장치.Workpiece cooling unit. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,The method according to claim 1 or 2, 상기 작업물은 도광판의 금형 코어인,The workpiece is a mold core of the light guide plate, 작업물 냉각 장치.Workpiece cooling unit. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,The method according to claim 1 or 2, 상기 히트 파이프는 윅(wick) 구조의 히트 파이프인,The heat pipe is a heat pipe of the wick (wick) structure, 작업물 냉각 장치Workpiece cooling system
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KR20030055742A (en) * 2001-12-27 2003-07-04 김영하 A Heat Pipe Module

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