KR101896238B1 - 공작기계용 공구 세척 시스템 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 공작기계를 이용하여 가공물을 가공하는 과정에서 초경, 드릴, 하이스 및 클램프 등과 같은 각종 공구들에 묻어 있는 절삭칩을 세척하는 공작기계용 공구 세척 시스템에 관한 것으로, 상세하게는, 공작기계에 근접 설치되거나 부착 설치되어 공작기계에 구비되어 있는 절삭유 및 에어 공급펌프로부터 절삭유 및 에어를 공급받아 공작기계의 공구를 이용하여 가공물을 가공하는 과정 중 각종 공구에 묻는 쇳가루 및 절삭칩을 세척하여 세척 공정의 효율성을 향상시키는 한편, 세척비용을 절감하고, 생산성을 향상시킬 수 있는 공작기계용 공구 세척 시스템에 관한 것이다.

Description

공작기계용 공구 세척 시스템{SYSTEM FOR CLEANING TOOL FOR MACHINE TOOLS}
본 발명은 공작기계를 이용하여 가공물을 가공하는 과정에서 초경, 드릴, 하이스 및 클램프 등과 같은 각종 공구들에 묻어 있는 절삭칩을 세척하는 공작기계용 공구 세척 시스템에 관한 것으로, 상세하게는, 공작기계에 근접 설치되거나 부착 설치되어 공작기계에 구비되어 있는 절삭유 및 에어 공급펌프로부터 절삭유 및 에어를 공급받아 공작기계의 공구를 이용하여 가공물을 가공하는 과정 중 각종 공구에 묻는 쇳가루 및 절삭칩을 세척하여 세척 공정의 효율성을 향상시키는 한편, 세척비용을 절감하고, 생산성을 향상시킬 수 있는 공작기계용 공구 세척 시스템에 관한 것이다.
일반적으로, 공작기계는 금속 소재 또는 비금속 소재를 적당한 공구를 사용하여 형상 및 치수로 정밀하게 가공하거나, 반소재를 더욱 정밀하게 가공하기 위해 사용되는 가공기계로서, 가공과정에서 절삭칩이 발생하는 공작기계를 절삭 공작기계라 하고, 가공과정에서 칩이 발생되지 않는 비절삭 공작기계를 금속 가공기계라 한다.
이중 절삭 공작기계는 선반, 밀링기, 드릴링기, 보링기, 연삭기, 기어 가공기, 특수 가공기 등이 알려져 있고, 최근에는 절삭 가공분야의 자동화 및 수치제어화가 급속히 진전됨에 따라 그동안 회전형 선반 계열과 밀링 계열로 양분되어 진행되어 온 공작기계의 수치제어화가 서로 복합적으로 결합되어 다기능 머시닝 센터가 출현하게 되었으며, 산업 현장의 폭넓은 수요에 힘입어 그 시장은 꾸준히 확대되고 있다.
머시닝 센터는 크게 비회전체 부품을 가공하는 형식과 회전체 부품을 가공하는 형식의 2종으로 구분할 수 있다. 비회전체 부품을 대상으로 하는 머시닝 센터는 가공하는 NC 밀링 머신 또는 NC 드릴링 머신을 발전 모체로 하여 여러 가지 부분을 개량하였고, 여기에 자동 공구교환장치(Automatic Tool Changer, ATC), 툴 매거진, 자동 가공물 교환장치(Automatic Loader, AL)를 조합하여 머시닝 센터를 구축하였다.
이러한 머시닝 센터를 포함하여 절삭 공작기계에서는 가공물을 가공하는 과정에서 크고 작은 칩 등과 같은 이물질이 다량 발생하고, 이렇게 발생된 칩은 공구와 가공물 간에 마찰열을 발생시켜 가공물의 변형 및 공구의 손상을 유발할 수 있다. 이에 따라 가공물의 변형 및 공구의 손상을 방지할 수 있도록 절삭유를 공급하여 세척하고는 있지만, 절삭 공작기계에서 절삭유 세척은 대부분 가공물에 묻어 있는 칩을 제거하기 위한 것으로, 공구에 묻어 있는 칩을 제거하는 데에는 한계가 있었다.
이러한 문제점을 해결하기 위해 대한민국 공개특허 제10-2014-0063232호(공개일: 2014.05.27.)에서는 다양한 작업에 필요한 공구를 교환해주는 과정에서 대기 포트에 대기중인 공구에 에어 탱크에서 승압된 에어를 공급하여 칩 등과 같은 이물질을 제거하는 고압 툴생크 세척기능을 구비한 자동 공구교환장치'가 제안된 바 있었다.
그러나, 대한민국 공개특허 제10-2014-0063232호에서 제안된 방법은 공구교환장치에 장착되어 있는 공구만 세척이 가능하고, 또한 공구의 세척 시 하나의 공구만을 세척할 수밖에 없기 때문에 세척 시간이 오래 걸려 세척 공정의 효율성이 낮은 문제가 있었다. 또한, 다양한 형태의 공구를 동시에 세척하는데 한계가 있었다.
KR 10-2017-0104199 A, 2017. 09. 15. KR 10-1622487 B1, 2016. 05. 12.
따라서, 본 발명은 종래기술의 문제점을 해결하기 위해 제안된 것으로서, 한 번의 세척 공정시 다양한 구조 및 형상을 갖는 다수의 공구를 동시에 세척 및 건조하여 세척 시간을 단축시키고 세척 공정의 효율성을 향상시키는 한편, 공작기계에 구비된 절삭유 및 에어 공급펌프로부터 절삭유 및 에어를 공급받아 공구를 세척하여 세척 비용을 절감할 수 있는 공작기계용 공구 세척 시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기한 목적을 달성하기 위한 일 측면에 따른 본 발명은 공작기계; 및 상기 공작기계에 근접 설치되거나 부착 설치되고, 상기 공작기계에 구비되어 있는 절삭유 공급펌프와 에어 공급펌프로부터 절삭유와 에어를 공급받아 상기 공작기계를 이용한 가공물 가공시 사용된 공구들을 내부에 수용하여 세척하는 세척장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 공작기계용 공구 세척 시스템을 제공한다.
바람직하게, 상기 세척장치는 상기 절삭유와 상기 에어가 분사되는 세척실; 상기 세척실에 설치되고, 공구들을 거치하도록 종단부로 갈수록 상향 경사진 복수 개의 걸이봉; 상기 세척실에 설치되고, 상기 걸이봉에 거치되지 않는 공구들이 안치되는 메시 구조의 선반; 상기 절삭유 공급펌프와 상기 에어 공급펌프로부터 연결관을 통해 공급받은 절삭유와 에어를 상기 걸이봉과 상기 선반에 거치된 공구들로 분사하는 고정식 세척액 분사관; 상기 세척실의 상부 중앙에 설치되고, 상기 연결관을 통해 절삭유와 에어를 공급받아 상기 걸이봉과 상기 선반에 거치된 공구들로 분사하는 회전식 세척액 분사체; 및 상기 세척실의 하부에 설치되고, 순환펌프와 순환관을 통해 다시 상기 세척실로 순환시키기 전에 상기 세척실로부터 배출된 절삭유를 임시 보관하는 절삭유 탱크를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
바람직하게, 상기 세척장치는 상기 세척실과 상기 절삭유 탱크 사이에 설치되어 공구를 세척하는 과정에서 절삭유에 혼합된 절삭칩과 같은 이물질을 여과하여 상기 절삭유 탱크로 배출하는 여과필터; 및 상기 여과필터의 하부에 설치되고, 복수 개의 홀이 형성된 타공판으로 이루어져 상기 여과필터를 통과한 절삭유에 혼합된 금속성 이물질이 상기 절삭유 탱크의 내부로 유입되지 않도록 하기 위해 상기 금속성 이물질을 자력으로 선별하는 자성판을 더 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
바람직하게, 상기 고정식 세척액 분사관은 상기 세척실의 상하방향으로 각 모서리에 각각 설치되어 측방향에서 절삭유 및 에어를 분사하는 복수 개의 세로 분사관; 및 상기 세척실의 상부에 설치되고, 상기 세로 분사관을 서로 연결하여 상기 세로 분사관을 상호 연통시키며, 상부에서 하방으로 절삭유 및 에어를 분사하는 가로 분사관을 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 한 번의 세척 공정시 다양한 구조 및 형상을 갖는 다수의 공구를 동시에 세척 및 건조하여 세척 시간을 단축시키고 세척 공정의 효율성을 향상시키는 한편, 공작기계에 구비된 절삭유 및 에어 공급펌프로부터 절삭유 및 에어를 공급받아 공구를 세척하여 세척 비용을 절감할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 공작기계용 공구 세척 시스템을 설명하기 위해 도시한 도면.
도 2는 본 발명에 따른 세척장치를 설명하기 위해 도시한 도면.
도 3은 도 2에 도시된 세척장치를 정면에서 바라본 도면.
도 4는 도 2에 도시된 세척장치를 측면에서 바라본 도면.
도 5는 도 2에 도시된 세척장치를 위해서 바라면 도면.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되는 실시예를 참조하면 명확해질 것이다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예로 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이다.
본 명세서에서 본 실시예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 그리고 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 따라서, 몇몇 실시예에서, 잘 알려진 구성 요소, 잘 알려진 동작 및 잘 알려진 기술들은 본 발명이 모호하게 해석되는 것을 피하기 위하여 구체적으로 설명되지 않는다.
또한, 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다. 그리고, 본 명세서에서 사용된(언급된) 용어들은 실시예를 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 또한, '포함(또는, 구비)한다'로 언급된 구성 요소 및 동작은 하나 이상의 다른 구성요소 및 동작의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.
다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 정의되어 있지 않은 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 기술적 특징을 구체적으로 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 공작기계용 공구 세척 시스템을 설명하기 위해 도시한 도면이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 공작기계용 공구 세척 시스템(10)은 공작기계(11)와, 공작기계(11)에 근접 설치되거나 부착 설치되어 공작기계(11)에 구비되어 있는 절삭유 공급펌프(111)와 에어 공급펌프(112)로부터 절삭유와 에어를 공급받아 내부에 수용된 각종 공구(T)를 세척하는 세척장치(12)를 포함한다.
공작기계(11)는 가공물을 절삭 가공하는 절삭 공작기계로서, 절삭유 공급펌프(111)와 에어 공급펌프(112)가 설치되어 있다. 예를 들면, 선반, 밀링기, 드릴링기, 보링기, 연삭기, 기어 가공기, 특수 가공기, 머시닝 센터 중 선택된 어느 하나일 수 있다.
세척장치(12)는 내부에 가공물을 가공하기 위해 사용되는 다양한 구조 및 형태의 공구(T)가 수용되고, 공작기계(11)에 설치된 절삭유 공급펌프(111)와 에어 공급펌프(112)로부터 절삭유와 에어를 공급받아 내부에 수용된 다양한 공구(T)를 세척한다.
이때, 공구(T)는 초경, 드릴, 하이스 및 클램프 중 어느 하나일 수 있다. 이외에도, 가공물을 가공하기 위해 공작기계(11)에서 사용되는 공구는 모두 해당될 수 있다.
도 2는 본 발명에 따른 세척장치를 설명하기 위해 도시한 도면이고, 도 3은 도 2에 도시된 세척장치를 정면에서 바라본 도면이고, 도 4는 도 2에 도시된 세척장치를 측면에서 바라본 도면이고, 도 5는 도 2에 도시된 세척장치를 위해서 바라면 도면으로서, 세척장치의 내부 구성이 보여지도록 세척실의 외부커버는 생략하여 도시하였다.
도 1 내지 도 5를 참조하면, 본 발명에 따른 세척장치(12)는 가공물을 가공하기 위해 사용되는 다양한 구조 및 형태의 공구(T)가 세척되는 세척실(121)을 포함한다.
세척실(121)에는 다양한 구조 및 형태의 공구(T)를 세척실(121)의 내부에 거치하기 위해 복수 개의 걸이봉(122)이 설치되고, 걸이봉(122)의 하부에는 걸이봉(122)에 걸어 거치할 수 없는 다른 공구를 안치하기 위해 메시 구조의 선반(123)이 설치된다.
걸이봉(122)은 도 4와 같이, 세척실(121)의 후판으로부터 전방으로 돌출 설치되되, 걸이봉(122)에 거치된 공구가 자중에 의해 미끄러져 걸이봉(122)으로부터 이탈되지 않도록 종단부로 갈수록 상향 경사진 구조로 이루어지는 것이 바람직하다.
도 1과 같이, 세척실(121)에는 공작기계(11)의 절삭유 공급펌프(111)와 에어 공급펌프(112)로부터 연결관(124)을 통해 공급받은 절삭유와 에어를 걸이봉(122)과 선반(123)에 걸이 또는 안착된 공구(T)로 분사하는 고정식 세척액 분사관(125)이 설치되어 있다.
고정식 세척액 분사관(125)은 도 2와 같이, 세척실(121)의 상하방향으로 각 모서리에 각각 설치되어 측방향에서 세척액을 분사하는 복수 개의 세로 분사관(125a)과, 세척실(121)의 상부에 설치되어 세로 분사관(125a)을 서로 연결하여 연통시키고 상부에서 하방으로 세척액을 분사하는 가로 분사관(125b)을 포함하고, 세로 분사관(125a)과 가로 분사관(125b)에는 각각 복수 개의 분사 노즐이 구비되어 있다.
세척실(121)의 상부 중앙에는 연결관(124)을 통해 절삭유와 에어를 공급받아 분사하는 회전식 세척액 분사체(126)가 설치되어 있다. 회전식 세척액 분사체(126)는 구동모터(미도시)에 의해 회전하고 선풍기와 같이, 복수 개의 날개를 구비하고, 그 하부에는 복수 개개의 분사 노즐이 구비되어 회전하면서 하방으로 세척액을 분사한다.
한편, 세척실(121)의 하부에는 도 2와 같이, 각종 공구(T)를 세척한 절삭유를 다시 세척실(121)로 순환시키기 위해 임시 보관하는 절삭유 탱크(127)가 설치될 수 있다.
그리고, 세척실(121)과 절삭유 탱크(127) 사이에는 각종 공구(T)의 세척에 사용된 절삭유를 순환시켜 재사용하기 위해 세척실(121)에서 공구(T)를 세척하는 과정에서 절삭유에 혼합된 절삭칩을 여과하여 제거하는 여과필터(128)가 더 설치될 수 있다.
여과필터(128)는 세척실(121)에서 배출되는 절삭유에 혼합된 절삭칩을 포함하는 각종 이물질을 여과하여 정제된 절삭유만을 절삭유 탱크(127)로 배출하여 저장한다.
또한, 절삭유에 의해 세척되는 쇳가루와 같이 금속성 이물질을 자력으로 선별하여 절삭유 탱크(127)의 내부로 유입되지 않도록 하기 위해 여과필터(128)와 절삭유 탱크(127) 사이에 자성판(미도시)이 더 설치될 수 있다. 상기 자성판은 절삭유가 배출되도록 복수 개의 홀이 형성된 타공판으로서, 자석으로 이루어질 수 있다.
도 1과 같이, 절삭유 탱크(127)에 저장된 정제된 절삭유는 순환관(129)를 통해 고정식 세척액 분사관(124)과 회전식 세척액 분사체(126)로 재공급되어 세척액으로 사용된다.
그리고, 순환관(129)에는 절삭유 탱크(127)에 저장된 정제된 절삭유를 순환관(129)을 통해 고정식 세척액 분사관(124)과 회전식 세척액 분사체(126)로 순환시키기 위해 순환펌프(P)가 설치되고 있다. 또한, 순환관(129)에는 순환관(129)을 통해 흐르는 절삭유의 흐름을 제어하기 위해 전자식 또는 수동식 밸브(V1)가 설치될 수 있다.
연결관(125)에는 절삭유 공급펌프(111)와 에어 공급펌프(112)로부터 공급되는 절삭유와 에어의 흐름을 제어하기 위해 전자식 또는 수동식 밸브(V2)가 설치될 수 있다.
이하, 본 발명의 실시예에 따른 공작기계용 공구 세척 시스템(10)을 이용하여 공작기계(11)에서 가공물을 가공하는 과정에서 사용된 공구(T)의 세척과정을 설명하기로 한다.
도 1과 같이, 공작기계(1)에서 사용된 공구(T)를 구조 및 형태에 따라 구분하여 세척장치(12)의 세척실(121)로 운반한다. 이때, 공구(T) 중 클램프 등과 같이, 걸이봉(122)에 걸수 있는 공구들은 걸이봉(122)에 걸어 거치하고, 초경이나 드릴과 같이, 걸이봉(122)에 거치할 수 없는 공구들은 메시 구조로 이루어진 선반(123)에 안치시킨다.
세척할 공구(T)를 세척실(121)에 마련된 걸이봉(122)과 선반(123)에 거치시킨 상태에서 연결관(125)을 세척장치(12)에 연결하고, 절삭유 공급펌프(111)와 에어 공급펌프(112)를 동시에 가동하여 연결관(125)을 통해 고정식 세척액 분사관(125)과 회전식 세척액 분사체(126)로 공급한다. 고정식 세척액 분사관(125)과 회전식 세척액 분사체(126)는 에어의 강한 압력에 의해 절삭유를 복수 개의 분사 노즐을 통해 걸이봉(122)과 선반(123)에 거치된 각종 공구(T)에 동시에 분사하여 세척한다.
이후, 고정식 세척액 분사관(125)과 회전식 세척액 분사체(126)를 통해 세척실(121)에 안치된 공구(T)로 분산되는 절삭유는 각종 공구(T)에 묻어 있는 절삭칩 등과 같은 이물질과 혼합된 후 세척실(121)의 하부로 배출된다. 그리고 여과필터(128)에 의해 이물질이 제거된 정제된 상태로 절삭유 탱크(127)로 유입되어 임시 저장된다.
절삭유 탱크(127)에 일정량의 절삭유가 저장되면, 절삭유 공급펌프(111)의 가동을 중지시켜 절삭유 공급펌프(111)로부터의 절삭유 공급을 차단하고, 순환펌프(P)를 이용하여 절삭유 탱크(127)에 저장된 절삭유를 순환관(129)을 통해 고정식 세척액 분사관(125)과 회전식 세척액 분사체(126)로 순환시켜 에어 공급펌프(112)로부터 공급되는 에어를 이용하여 절삭유를 각종 공구(T)에 동시에 분사하여 세척한다.
이후, 각종 공구(T)에 대한 세척이 완료되면, 순환펌프(P)의 가동을 중지시켜 절삭유의 공급을 차단한 후 에어 공급펌프(112)를 통해 고정식 세척액 분사관(125)과 회전식 세척액 분사체(126)로 압축 에어만을 공급하여 공구(T)를 건조시킨다.
이상에서와 같이 본 발명의 기술적 사상은 바람직한 실시예에서 구체적으로 기술되었으나, 상기한 바람직한 실시예는 그 설명을 위한 것이며, 그 제한을 위한 것이 아니다. 이처럼 이 기술 분야의 통상의 전문가라면 본 발명의 기술 사상의 범위 내에서 본 발명의 실시예의 결합을 통해 다양한 실시예들이 가능함을 이해할 수 있을 것이다.
10 : 공작기계용 공구 시스템
11 : 공작기계
12 : 세척장치
121 : 세척실
122 : 걸이봉
123 : 선반
124 : 연결관
125 : 고정식 세척액 분사관
126 : 회전식 세척액 분사체
127 : 절삭유 탱크
128 : 여과필터
129 : 순환관

Claims (4)

  1. 공작기계; 및
    상기 공작기계에 근접 설치되거나 부착 설치되고, 상기 공작기계에 구비되어 있는 절삭유 공급펌프와 에어 공급펌프로부터 절삭유와 에어를 공급받아 상기 공작기계를 이용한 가공물 가공시 사용된 공구들을 내부에 수용하여 세척하는 세척장치를 포함하고,
    상기 세척장치는, 상기 절삭유와 상기 에어가 분사되는 세척실; 상기 세척실에 설치되고, 공구들을 거치하도록 종단부로 갈수록 상향 경사진 복수 개의 걸이봉; 상기 세척실에 설치되고, 상기 걸이봉에 거치되지 않는 공구들이 안치되는 메시 구조의 선반; 상기 절삭유 공급펌프와 상기 에어 공급펌프로부터 연결관을 통해 공급받은 절삭유와 에어를 상기 걸이봉과 상기 선반에 거치된 공구들로 분사하는 고정식 세척액 분사관; 상기 세척실의 상부 중앙에 설치되고, 상기 연결관을 통해 절삭유와 에어를 공급받아 상기 걸이봉과 상기 선반에 거치된 공구들로 분사하는 회전식 세척액 분사체; 및 상기 세척실의 하부에 설치되고, 순환펌프와 순환관을 통해 다시 상기 세척실로 순환시키기 전에 상기 세척실로부터 배출된 절삭유를 임시 보관하는 절삭유 탱크;를 포함하는 것을 특징으로 하는 공작기계용 공구 세척 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 회전식 세척액 분사체는, 구동모터에 의해 회전하도록 구성되며, 복수 개의 날개를 구비하고 그 하부에는 복수 개개의 분사 노즐이 구비되어 회전하면서 하방으로 세척액을 분사하도록 구성된 것을 특징으로 하는 공작기계용 공구 세척 시스템.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 세척장치는,
    상기 세척실과 상기 절삭유 탱크 사이에 설치되어 공구를 세척하는 과정에서 절삭유에 혼합된 절삭칩과 같은 이물질을 여과하여 상기 절삭유 탱크로 배출하는 여과필터; 및
    상기 여과필터의 하부에 설치되고, 복수 개의 홀이 형성된 타공판으로 이루어져 상기 여과필터를 통과한 절삭유에 혼합된 금속성 이물질이 상기 절삭유 탱크의 내부로 유입되지 않도록 하기 위해 상기 금속성 이물질을 자력으로 선별하는 자성판;
    을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 공작기계용 공구 세척 시스템.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 고정식 세척액 분사관은,
    상기 세척실의 상하방향으로 각 모서리에 각각 설치되어 측방향에서 절삭유 및 에어를 분사하는 복수 개의 세로 분사관; 및
    상기 세척실의 상부에 설치되고, 상기 세로 분사관을 서로 연결하여 상기 세로 분사관을 상호 연통시키며, 상부에서 하방으로 절삭유 및 에어를 분사하는 가로 분사관;
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 공작기계용 공구 세척 시스템.
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