KR101319267B1

KR101319267B1 - 절삭유용 미세기포 발생 장치

Info

Publication number: KR101319267B1
Application number: KR1020130090707A
Authority: KR
Inventors: 조성제; 서성기
Original assignee: 조성제; 진흥산업 주식회사
Priority date: 2013-07-31
Filing date: 2013-07-31
Publication date: 2013-10-17

Abstract

본 발명은 절삭유용 미세기포 발생 장치에 관한 것으로, 원통 형상으로 이루어지며 내부에 유로(11)가 형성된 본체(10)와; 내부에 관통공(21)이 형성되며, 상기 본체(10)의 일단에 결합되는 제1소켓(20)과; 내부에 토출공(31)이 형성되며, 상기 본체(10)의 타단에 결합되는 제2소켓(30)과; 상기 본체(10)의 내부에 설치되며, 외주면에는 다수 개의 돌기(42)가 일정 간격을 두고 상기 본체(10)의 길이방향을 따라 나선 방향으로 형성되고, 일단에는 상기 토출공(31)의 내부에 삽입 설치되는 원추 형상의 돌출부(41)가 형성된 축체(40) 및; 상기 축체(40)와 상기 제1소켓(20) 사이에 설치되며, 상기 축체(40)와 핀(P)에 의해 결합 고정되고, 일측면에는 관통공(21)의 내부에 삽입 설치되는 원추 형상의 돌출부(51)가 형성된 나선체(50)로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
상기와 같은 구성에 의해 본 발명은 공작기계나 절삭기계 등과 같이 가공물을 가공할 때 절삭유와 함께 다량의 미세기포가 공급되기 때문에 냉각효율이 향상되며, 또한 절삭칩의 용착이 방지된다.

Description

절삭유용 미세기포 발생 장치{Microbubble Generating Device for Cutting Fluid}

본 발명은 절삭유용 미세기포 발생장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 선반이나 밀링머신 또는 연삭기계 등의 공작기계나 장치를 이용하여 공작물을 가공 또는 절삭할 때 가공의 효율을 높이기 위해 공작기계 또는 공구에 절삭유나 냉각유(이하 '절삭유'라 통칭한다.) 등을 공급하는 분사노즐과 연결되어 공급되는 냉각유 등에 미세기포를 발생시켜 공급하도록 하는 절삭유용 미세기포 발생장치에 관한 것이다.

공작기계나 절삭기계 등을 이용하여 공작물을 가공하거나 절단할 때에는 공구와의 마찰로 인해 많은 열이 발생하게 되는데, 이러한 열은 공작물로부터 발생된 칩을 공구 끝단에 용착되거나 연삭숫돌의 표면에 용착되어 눈막음을 발생시킴으로써 공구 등의 수명을 단축하기 때문에 통상 공작물을 절단하거나 가공할 때에는 통상 도 1a에 도시된 바와 같이 공구의 날끝이나 공작물에 절삭유를 공급함으로써 마찰열에 의한 공구의 열화 등을 방지한다.

또한 이러한 공구나 공작물에 대한 냉각성능을 확보함과 동시에 공구의 수명을 더욱 높임으로써 운전비용을 줄이고, 아울러 칩의 용착을 최소화함으로써 더욱 정확한 치수로 공작물을 가공할 수 있도록 하는 절삭유 장치에 대한 요구가 증가하고 있으며, 이러한 이유로 절삭유 공급라인에 설치되어 미세기포를 만들어 절삭유에 공급하는 미세기포 발생 장치가 개발되고 있는데, 그 하나의 예로서 일본 특허 제3835543호의 특허공록공보에 개시된 '유체 토출관 조립체'를 들 수 있다.

상기 특허문헌에 개시된 유체 토출관 조립체는 도 1b에 도시된 바와 같이 실린더 형상의 통본체(100)와, 통본체(100)의 말단부에 각각 설치되는 입구측 접속 부재(110) 및 토출측 접속 부재(120)와, 외주에 나선 형상의 날개를 가지면서 통본체(100)의 입구측 접속 부재의 내부에 설치되는 나선 날개 본체(130)와, 통본체(100)의 토출측 접속 부재의 내부에 설치되며 다수 개의 마름모 형상의 돌기가 규칙적으로 형성된 플립 플랍 현상 발생용 축체(140)로 이루어져, 입구측 접속 부재(110)를 통해 유입된 절삭유를 먼저 나선 날개 본체(130)를 따라 나선형으로 흐르도록 한 다음, 이 나선형으로 흐르는 절삭유를 다시 규칙적으로 형성된 마름모 형상의 돌기를 따라 흐르도록 하여 플립플랍(유체의 혼합 증진) 현상에 의해 미세한 크기의 기포가 형성되도록 함으로써 공구나 공작물에 대한 냉각성능을 확보함과 동시에 칩의 용착을 최소화를 도모하여 정확하고 정교한 절삭 및/또는 가공이 이루어질 수 있도록 한 것이다.

그러나 상기와 같은 구조의 유체 토출관 조립체(미세기포 발생 장치)는 펌프 등의 절삭유 공급장치로부터 공급된 절삭유가 확관된 형상의 입구측 접속 부재(110)에 유입된 다음, 곧바로 나선 날개 본체(130)와 접촉되는 구조로 이루어져 있기 때문에 절삭유가 나선 날개 본체(130) 쪽으로 자연스럽게 유도되지 못하고, 또한 나선 날개 본체(130)의 전단에 단차진 확관부가 존재하기 때문에 절삭유의 압력손실이 크다는 문제가 있다.

또한 나선 날개 본체(130)가 독립적인 부품으로 형성되어 그 일단이 플립 플랍 현상 발생용 축체(140)의 일단과 면접촉된 상태로 통본체(100) 내부에 위치하는데, 펌프로부터 공급된 절삭유가 나선 날개 본체(130)에 접촉하게 되면 공급된 절삭유의 운동에너지에 의해 나선 날개 본체(130)가 회전하게 되며, 이로 인해 이들 부품이 서로 접촉하는 면에 마찰이 발생되면서 마모되거나 또는 소음이 발생되는 문제도 있다.

이에 더하여 통본체(100) 내부에 위치하면서 그 외주면에 복수 개의 마름모 형상의 돌기가 구비된 플립 플랍 현상 발생용 축체(140)의 양단에는 각각 경사면이 형성되는데, 이 경사면에는 돌기가 형성되어 있지 않기 때문에 이 경사면 부분에서의 기포 형성 효율이 저하될 뿐만 아니라, 특히 토출측 접속 부재(120) 쪽에서는 돌기에 의해 형성된 미세기포가 더 이상 생성되지 않으면서 경사면을 타고 서로 흐르는데 그치고 있기 때문에 그 과정에서 미세기포들이 서로 합쳐져 큰 기포가 생성될 우려도 있다.

본 발명은 상기와 같은 종래의 절삭유용 미세기포 발생 장치가 가지는 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 절삭유의 압력손실을 줄일 수 있고, 미세기포의 발생 효율이 높으며, 아울러 마모되거나 또는 소음이 발생하지 않는 구조의 절삭유용 미세기포 발생 장치를 제공하는 데에 그 목적이 있다.

상기와 같은 본 발명의 목적은 절삭유용 미세기포 발생 장치를, 원통 형상으로 이루어지며 내부에 유로가 형성된 본체와; 내부에 관통공이 형성되며, 상기 본체의 일단에 결합되는 제1소켓과; 내부에 토출공이 형성되며, 상기 본체의 타단에 결합되는 제2소켓과; 상기 본체의 내부에 설치되며, 외주면에는 다수 개의 돌기가 일정 간격을 두고 상기 본체의 길이방향을 따라 나선 방향으로 형성되고, 일단에는 상기 토출공의 내부에 삽입 설치되는 원추 형상의 돌출부가 형성된 축체 및; 상기 축체와 상기 제1소켓 사이에 설치되며, 상기 축체와 핀에 의해 결합 고정되고, 일측면에는 관통공의 내부에 삽입 설치되는 원추 형상의 돌출부가 형성된 나선체로 구성하는 것에 의해 달성된다.

이때 상기 토출공의 내부에 삽입 설치되는 원추 형상의 돌출부 중의 일부에도 마름모 형상을 가지면서 나선 방향을 따라 다수 개의 돌기가 형성되는 것이 바람직하다.

그리고 상기 관통공과 상기 토출공에는 각각 테이퍼부가 형성되는 것이 바람직하다.

또한 상기 원추 형상의 돌출부의 경사각은 각각 상기 테이퍼부의 경사각과 동일하게 형성되는 것이 더욱 바람직하다.

본 발명은 공작기계나 절삭기계 등과 같이 가공물을 가공할 때 절삭유와 함께 다량의 미세기포가 공급되기 때문에 냉각효율이 향상되며, 또한 절삭칩의 용착이 방지된다.

또한 본 발명은 나선체가 핀에 의해 축체에 고정되어 있기 때문에 절삭유에 의해 나선체가 회전되지 않고 그 설치상태가 그대로 유지됨으로써 접촉면의 마모 와 소음의 발생이 방지되며, 또한 나선체가 회전됨으로써 회전류의 형성이 감소되는 것이 방지된다.

그리고 본 발명은 제2소켓의 테이퍼부에 삽입 설치되는 돌출부의 일부에도 다수 개의 돌기가 형성됨으로써 미세기포의 발생 효율이 제고되며, 아울러 미세기포가 토출공을 통해 외부로 토출되기 바로 직전까지 큰 기포로 뭉쳐지지 않고 미세기포 형태가 그대로 유지될 수 있다.

이에 더하여 본 발명은 나선체에 원추 형상의 돌출부가 형성되고, 이 원추 형상의 돌출부에 의해 본체 내부로 유입된 절삭유가 나선형 본체의 날개쪽으로 자연스럽게 안내되기 때문에 절삭유의 압력손실이 최소화된다.

도 1a는 종래의 절삭유용 미세기포 발생 장치의 사용예를 보인 사용상태도,
도 1b는 종래의 절삭유용 미세기포 발생 장치의 구조를 나타낸 분리 사시도,
도 2는 본 발명에 따른 절삭유용 미세기포 발생 장치의 예를 보인 사시도,
도 3은 도 2의 분리 사시도,
도 4는 도 2의 단면도,
도 5는 본 발명에 따른 본체의 예를 보인 단면도,
도 6(a, b)은 본 발명에 따른 제1소켓의 예를 보인 사시도 및 단면도,
도 7(a, b)은 본 발명에 따른 제2소켓의 예를 보인 사시도 및 단면도,
도 8(a, b)은 본 발명에 따른 관체의 예를 보인 사시도 및 측면도,
도 9(a, b)는 본 발명에 따른 나선체의 예를 보인 사시도 및 측면도,
도 10은 본 발명에 따른 절삭유용 미세기포 발생 장치의 사용예를 보인 사용 상태도이다.

이하에서는 바람직한 실시예를 도시한 첨부 도면을 통해 본 발명의 구성과 작용을 상세히 설명한다.

본 발명은 선반이나 밀링머신 등의 공작기계를 사용하여 공작물을 가공할 때 생성되는 열을 효과적으로 냉각시켜 공구의 열화를 방지하는 동시에 정확한 가공이 이루어질 수 있도록 절삭유에 미세기포를 발생시켜 공급하는 절삭유용 미세기포 발생 장치를 제공하고자 하는 것으로, 이를 위해 본 발명의 절삭유용 미세기포 발생장치는 도 2 내지 도 4에 도시된 바와 같이 본체(10), 제1소켓(20), 제2소켓(30), 축체(40) 및 나선체(50)로 이루어진다.

본체(10)는 도 5에 도시된 바와 같이 내부가 중공인 원통 형상의 관체로서, 이 본체(10)의 내부에는 절삭유가 통과하는 유로(11)가 형성되고, 이에 의해 본체(10)의 일측을 통해 유입된 절삭유는 유로(11)를 따라 흐른 다음, 반대측 방향으로 토출된다.

이때 본체(10)의 양단의 내면에는 각각 나사산(S)이 형성되며, 이들 나사산(S)에 제1,2소켓(20, 30)이 각각 나사 결합됨으로써 절삭유가 공급되는 절삭유 공급관(도시되지 않음)과 절삭유 토출관(도시되지 않음)이 본체(10)와 연결된다.

펌프 등의 절삭유 공급장치의 하류측에 위치되어 본체(10)의 내부에 절삭유를 공급하기 위해 본체(10)와 연결되는 제1소켓(20)은, 도 6(a, b)에 도시된 바와 같이 원통 형상으로서 그 내부에는 관통공(21)이 형성되며, 이 관통공(21)을 통해 공급되는 절삭유가 본체(10) 내부의 유로(11)에 공급된다.

본체(10)의 유입측 단부와 나사 결합되는 제1소켓(20)의 일단은 본체(10)의 내부에 삽입되어 설치되는데, 이때 본체(10) 내부에 삽입되어 설치되는 부분에는 관통공(21)과 연결되며 직경이 점진적으로 커지는 테이퍼부(21A)가 형성되고, 이 테이퍼부(21A)의 내부에 후술하는 나선체(50)의 원추 형상의 돌출부(51)가 삽입 설치된다.

그리고 테이퍼부(21A)가 형성된 제1소켓(20)의 외주면에는 본체(10)의 내면에 형성된 나사(S)와 결합되도록 나사(도면부호 없음)가 형성되며, 이에 의해 제1소켓(20)이 본체(10)와 연결된다.

공작기계 등에 절삭유를 공급하기 위해 본체(10)의 하류측에 연결 설치되는 제2소켓(30)은 도 7(a, b)에 도시된 바와 같이 제1소켓(20)과 똑같이 원통 형상으로서 그 내부에는 토출공(31)이 형성되며, 이 토출공(31)을 통해 절삭유가 공작기계 쪽으로 토출된다.

본체(10)의 토출측 단부에 나사 결합되는 제2소켓(30) 역시 제1소켓(20)과 마찬가지로 그 일단은 본체(10)의 내부에 삽입되어 설치되는데, 이때 본체(10) 내부에 삽입되어 설치되는 부분에는 토출공(31)과 연결되며 직경이 점진적으로 작아지는 테이퍼부(31A)가 형성되고, 이 테이퍼부(31A)의 내부에 후술하는 축체(40)의 돌기부(42)의 일부와 돌출부(41)가 차례로 삽입 설치된다.

이때 제2소켓(30)에는 본체(10)를 통과한 절삭유가 공작기계 등에 공급될 수 있도록 유연한 재질의 호스 또는 나선형 호스 등으로 이루어진 절삭유 토출관(도시되지 않음)이 연결된다.

원통 형상의 본체(10) 내부에 형성된 유로(11)를 설치되는 축체(40)는 도 8(a, b)에 도시된 바와 같이 그 외주면에는 마름모 형상으로 이루어진 다수 개의 돌기(42)가 형성되는데, 이러한 돌기(42)는 일정 간격을 두고 본체(10)의 길이방향을 따라 나선 방향으로 형성되고, 이러한 구조에 의해 본체(10)에 공급된 절삭유는 다수 개의 돌기(42)에 의해 나선형상으로 안내되면서 돌기(42)와 접촉되고, 그 결과 절삭유의 내부에 무수한 미세기포가 형성되게 된다.

그리고 축체(40)의 토출측 선단에는 원추 형상을 가지면서 외측으로 돌출되는 돌출부(41)가 형성되는데, 이때 돌출부(41)의 경사각은 제2소켓(30)의 내부에 형성된 테이퍼부(31A)의 경사각과 동일하며, 이에 의해 돌출부(41)가 제2소켓(30)의 내부에 삽입되었을 때 돌출부(41)와 제2소켓(30)의 테이퍼부(31A) 간에는 일정한 간격의 틈이 형성되고, 이에 의해 축체(40)의 돌기(42)에 의해 생성된 미세기포의 흐름이 자연스럽게 안내되어 토출공(31)을 통해 외부로 토출된다.

그리고 축체(40)의 선단에 형성된 원추형의 돌출부(41) 중의 일부에도 마름모 형상을 가지면서 나선 방향을 따라 다수 개의 돌기(42)가 형성되어 제2소켓(30)의 테이퍼부(31A)에 삽입 설치되는데, 이와 같이 본 발명은 제2소켓(30)의 테이퍼부(31A)에 삽입 설치되는 돌출부(41)의 일부에도 다수 개의 돌기(42)가 형성됨으로써 미세기포의 발생 효율이 제고되며, 아울러 미세기포가 토출공(31)을 통해 외부로 토출되기 바로 직전까지 큰 기포로 뭉쳐지지 않고 미세기포 형태가 그대로 유지될 수 있기 때문에 냉각 효율이 향상되는 동시에 용착 현상의 발생이 억제된다.

그리고 축체(40)의 타단, 즉 원추형의 돌출부(41)가 형성된 방향과 반대쪽 면에는 후술하는 나선체(50)를 고정할 수 있도록 한 쌍의 결합공(43)이 형성되며, 이 결합공(43)에는 각각 핀(P)이 삽입 설치된다.

제1소켓(20)의 본체(10)의 내부에 설치된 부분의 내부에는 나선체(50)가 설치되는데, 이러한 나선체(50)는 도 5 및 도 9(a, b)에 도시된 바와 같이 일측면에 원추 형상을 가지면서 외측으로 돌출되는 돌출부(51)와, 복수 개의 날개가 외주면에 나선 방향을 따라 형성된 나선형 본체(52)로 이루어지고, 이때 원추 형상의 돌출부(51)는 앞서 설명한 바와 같이 제1소켓(20)의 내부에 형성된 테이퍼부(21A)의 내부에 삽입 설치되고, 원추 형상의 돌출부(51)의 경사각은 테이퍼부(21A)의 경사각과 동일하게 형성되며, 이에 의해 돌출부(51)가 제1소켓(20)의 내부에 삽입되었을 때 돌출부(51)와 제1소켓(20)의 테이퍼부(21A) 간에는 일정한 간격의 틈이 형성됨으로써 본체(10) 내부로 유입된 절삭유가 나선형 본체(52)의 날개쪽으로 자연스럽게 안내되고, 그 결과 절삭유의 압력손실이 최소화된다.

이때 나선형 본체(52)에 형성된 복수 개의 날개의 단면 두께는, 일정한 크기의 두께를 가지는 종래의 날개 형상과 달리 뿌리(root) 부분에 라운드(round)가 형성됨으로써 뿌리 부분의 두께가 상대적으로 더 두꺼운 형상을 가지는데, 이는 날개의 강성을 보강하는 동시에 날개의 뿌리 부분에서의 절삭유의 흐름을 자연스럽게 유도함으로써 압력손실을 줄이고 흐름이 원활하도록 한데 따른 것이다.

그리고 제1소켓(20)의 내부에 설치되었을 때 축체(40)의 일단과 서로 접촉되는 나선체 본체(52)의 선단면에는 축체(40)의 일단에 형성된 한 쌍의 결합공(43)과 대응되는 위치에 각각 결합공(53)이 형성되며, 이들 결합공(53)에 각각 결합공(43)에 설치된 핀(P)의 타단이 삽입 설치됨으로써 나선체 본체(52)가 고정되며, 따라서 절삭유가 가지는 에너지에 의해 나선체(50)가 회전되지 않고 그 설치상태가 그대로 유지되며, 그 결과 나선체(50)의 접촉면의 마모가 방지되는 동시에 소음의 발생이 제거된다.

이하에서는 이상과 같은 구조로 이루어진 본 발명의 절삭유용 미세기포 발생 장치의 작용에 대해 도 10을 참조하여 설명한다.

펌프 등의 절삭유 공급장치에 의해 공급된 절삭유가 제1소켓(20)을 통해 관통공(21)을 통과하여 본체(10)의 내부로 유입되면 절삭유는 원추 형상의 돌출부(51)의 경사면을 따라 자연스럽게 안내되어 나선체(50)의 나선형 날개를 따라 흐르게 되고, 이 과정에서 절삭유는 나선형 방향으로 회전되게 되며, 이렇게 회전되면서 흐르는 절삭유는 축체(40)의 무수한 돌기(42)와 접촉하게 되면서 미세한 크기의 기포가 생성되게 되며, 이렇게 생성된 미세기포는 절삭유에 혼입된 상태에서 다시 제2본체(30)의 원추 형상의 돌출부(41)의 경사면을 따라 자연스럽게 안내되어 토출공(31)을 통해 공작기계 등의 공구나 공작물에 공급된다.

이상 설명한 바와 같이 본 발명은 절삭유 내부에 다량의 미세기포를 생성하여 공급함으로써 공작기계 등을 사용하여 공작물을 가공할 때 상대적으로 적은 양의 절삭유를 공급하더라도 우수한 냉각효과를 달성할 수 있고, 아울러 공구의 절삭날 부분에의 절삭칩의 용착이 방지되기 때문에 정확하나 절삭 및/또는 가공이 이루어질 수 있다.

10: 본체 11: 유로
20: 제1소켓 21: 관통공
21A: 테이퍼 30: 제2소켓
31: 토출공 31A: 테이퍼
40: 축체 41: 돌출부
42: 돌기 43: 결합공
50: 나선체 51: 돌출부
52: 나선체본체 53: 결합공
P: 핀 S: 나사

Claims

원통 형상으로 이루어지며 내부에 유로(11)가 형성된 본체(10)와;
내부에 관통공(21)이 형성되며, 상기 본체(10)의 일단에 결합되는 제1소켓(20)과;
내부에 토출공(31)이 형성되며, 상기 본체(10)의 타단에 결합되는 제2소켓(30)과;
상기 본체(10)의 내부에 설치되며, 외주면에는 다수 개의 돌기(42)가 일정 간격을 두고 상기 본체(10)의 길이방향을 따라 나선 방향으로 형성되고, 일단에는 상기 토출공(31)의 내부에 삽입 설치되는 원추 형상의 돌출부(41)가 형성된 축체(40) 및;
상기 축체(40)와 상기 제1소켓(20) 사이에 설치되며, 상기 축체(40)와 핀(P)에 의해 결합 고정되고, 일측면에는 관통공(21)의 내부에 삽입 설치되는 원추 형상의 돌출부(51)가 형성된 나선체(50)로 이루어지는 것을 특징으로 하는 절삭유용 미세기포 발생 장치.
청구항 1에 있어서
상기 토출공(31)의 내부에 삽입 설치되는 원추 형상의 돌출부(41) 중의 일부에도 마름모 형상을 가지면서 나선 방향을 따라 다수 개의 돌기(42)가 형성되는 것을 특징으로 하는 절삭유용 미세기포 발생 장치.
청구항 2에 있어서
상기 관통공(21)과 상기 토출공(31)에는 각각 테이퍼부(21A, 31A)가 형성되는 것을 특징으로 하는 절삭유용 미세기포 발생 장치.
청구항 3에 있어서
상기 원추 형상의 돌출부(41, 51)의 경사각은 각각 상기 테이퍼부(21A, 31A)의 경사각과 동일하게 형성되는 것을 특징으로 하는 절삭유용 미세기포 발생 장치.