KR101997264B1 - 이중노즐이 구비된 절삭유 공급장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 종래의 절삭유 공급장치에 비해 내구성이 향상되고 누유 문제가 개선된 이중노즐이 구비된 절삭유 공급장치에 관한 것으로서, 절삭유가 유입되는 노즐 샤프트와, 상기 노즐 샤프트로부터 유입되는 절삭유를 터렛에 공급하는 제1노즐부와, 상기 제1노즐부를 수용하여 절삭유의 누유를 방지하는 제2노즐부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

이중노즐이 구비된 절삭유 공급장치{CUTTING OIL SUPPLYING DEVICE HAVING DOUBLE NOZZLE}

본 발명은 절삭유 공급장치에 관한 것이며, 구체적으로 공구대에 구비된 터렛에 절삭유 주입시 누유가 발생되지 않게 절삭유를 공급하는 이중노즐이 구비된 절삭유 공급장치에 관한 것이다.

공작기계는 각종 절삭 가공방법 또는 비절삭 가공방법으로 금속 또는 비금속의 소재(이하 모재)를 적당한 공구를 사용하여 형상 및 치수로 가공하던가 또는 더욱 정밀한 가공을 추가할 목적으로 사용되는 기계를 말한다.

구체적으로 이러한 공작기계는 모재를 가공하는 방식에 따라, 칩(chip)이 발생하는 방식의 절삭가공과 칩이 발생하지 않는 비절삭 방식의 성형가공으로 대별된다. 따라서, 가공 과정 중 칩이 발생하는 공작기계를 절삭 공작기계라 하고, 가공 과정 중 칩이 발생하지 않는 비절삭 공작기계를 성형 공작기계라고 한다.

또한, 상기 절삭 공작기계는 크게 모재가 회전하고 고정된 공구가 이동하여 가공하는 터닝센터(Turning Center)와, 공구가 회전하고 모재가 이동하여 가공하는 머시닝센터(Machining Center)로 구분할 수 있다.

이러한 절삭 공작기계는 산업 전반에 걸쳐 자동화 및 수치제어화(Numerical Control)가 급속히 진전되고 있으며, 산업현장의 폭 넓은 수요에 힘입어 시장이 급속도로 확대되고 있는 추세이다.

한편, 터닝센터는 모재를 고정하고 이동하기 위한 주축대와 모재를 가공하기 위한 공구대를 포함한다.

상기 주축대는 모재를 고정하기 위한 척(chuck)과, 모재를 지지하는 주축과, 모재를 회전시키기 위한 스핀들 모터 및 베어링을 포함한다.

또한 상기 공구대는 모재를 사용자의 의도에 부합하게 가공하기 위한 다수의 툴(tool)을 구비한 터렛(turret)과, 상기 터렛에 동력을 전달함으로써 터렛의 회전을 통해 공구를 교환할 수 있도록 구비된 터렛 구동부를 포함한다.

이러한 터닝센터를 포함한 절삭 공작기계는 모재와 툴을 접촉하여 가공을 수행하기 때문에 마찰열이 발생하고, 이러한 마찰열은 절삭 공작기계의 내구성 저하를 초래한다. 또한, 절삭 가공으로 생기는 칩이 그대로 방치될 경우 정밀한 모재 가공을 꾀할 수 없게 된다.

따라서, 상용되어 있는 절삭 공작기계는 고품질의 공작물을 얻기 위해 발생열을 신속하게 제거함과 동시에 원활한 칩의 제거를 위해 절삭유를 사용하고 있다.

도 1은 종래기술에 따른 공구대의 절삭유 공급장치를 도시한 도면이고, 도 2는 도 1에 따른 절삭유 공급장치와 터렛의 단면도이다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 12각 터렛(10)의 경우 툴 홀더(tool holder, 11)가 12개 형성되어 12개의 툴(tool)이 장착할 수 있으며, 30도 간격으로 사용하고자 하는 툴을 인덱싱하게 된다.

한편, 절삭유 펌프(미도시)에서 공급된 절삭유를 터렛(10)에 분배 및 공급하기 위한 절삭유 공급장치(20)가 내부 혹은 외부에 위치하게 된다.

이 경우, 상기 절삭유 펌프로부터 도달한 절삭유의 압력이 유지되고 공구대 내부로 절삭유가 유입되지 않도록 하기 위해서 상기 터렛(10)의 절삭유 유입구(12)와 절삭유 공급장치(20)의 밀착력이 요구되며 또한 기밀성이 요구된다.

그러나, 도 2에서 보는 바와 같이 종래의 절삭유 공급장치(20)는 한 개의 스프링(22)과 노즐(21)을 이용하고 있으며, 이러한 경우 터렛(10) 방향으로의 절삭유 유동을 위한 압력의 반대방향의 압력, 즉 배압 발생에 의한 반발력이 생기면 노즐이 밀착되어 있던 터렛(10)과 이격되어 절삭유가 누유되는 문제점이 발생한다.

이러한 문제점을 해소하기 위해 상기 스프링(22)의 상수를 크게 하여 상기 노즐과 터렛(10)의 절삭유 유입구(12)에 밀착력을 향상시키고 있다.

그러나, 이러한 경우 상기 스프링은 상기 노즐을 터렛(10)에 너무 강하게 밀어서 절삭유가 공급되는 터렛(10)의 절삭유 유입구(12)와 상기 노즐이 서로 마찰하여 노즐이 마모되거나, 상기 절삭유 유입구(12)의 가장자리가 마모되어 절삭유의 누유가 발생할 수 있는 문제점이 있다.

이러한 누유를 방지하고자 씰(13)을 사용하였으나, 고압으로 절삭유를 분사해야 하는 경우에는 배압으로 인해 상기 씰(13)의 존재에도 불구하고 누유가 발생하며, 또한 사용된 절삭유는 배스(bath, 미도시)에서 필터링이 되고 있으나 항상 미세 칩을 포함하고 있으므로 장시간 사용시 씰(13)이 칩에 의해 소손되어 누유가 발생할 수밖에 없다.

즉, 절삭유가 상기 터렛(10) 밖으로 누유된다면 공구대 내부로 절삭유가 들어가 공작기계의 고장의 원인이 될 수 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로서, 본 발명의 목적은 절삭유를 터렛에 공급하는 노즐의 마모를 방지하여 절삭유가 누유되지 않는 절삭유 공급장치를 제공함에 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 배압 발생에 의한 반발력으로 인해 절삭유 공급장치가 터렛으로부터 이격되어 누유되지 않는 절삭유 공급장치를 제공함에 있다.

상기 목적을 달성하기 위해서 본 발명은 모재를 가공하기 위한 한 개 이상의 툴이 장착된 터렛에 절삭유를 공급하는 절삭유 공급장치에 있어서, 절삭유가 유입되는 노즐 샤프트와, 상기 노즐 샤프트로부터 유입되는 절삭유를 터렛에 공급하는 제1노즐부와, 상기 제1노즐부를 수용하여 절삭유의 누유를 방지하는 제2노즐부를 포함하는 것을 특징으로 하는 이중노즐이 구비된 절삭유 공급장치를 제공한다.

바람직하게, 상기 제1노즐부는 상기 터렛에 구비된 절삭유 유입구에 연통되는 제1노즐과, 상기 제1노즐과 노즐 샤프트 사이에 구비되어 상기 절삭유 유입구와 상기 제1노즐이 밀착될 수 있는 힘을 제공하는 제1스프링을 포함하는 것을 특징으로 한다.

바람직하게, 상기 제2노즐부는 상기 제1노즐을 수용하는 제2노즐과, 상기 제2노즐과 노즐 샤프트 사이에 구비되어 상기 제2노즐이 터렛에 밀착될 수 있는 힘을 제공하는 제2스프링을 포함하는 것을 특징으로 한다.

바람직하게, 상기 제1스프링의 스프링 상수는 상기 제2스프링의 스프링 상수보다 작은 것을 특징으로 한다.

본 발명은 종래 기술과 달리 이중구조의 노즐을 포함하여 더욱 향상된 누유 방지 효과가 있다.

또한 본 발명의 이중 노즐은 각각 구비하고 있는 스프링 상수 값을 다르게 하여 터렛과 노즐의 내구성이 향상되는 효과가 있다.

또한 본 발명은 노즐 내부구조를 경사지게 함으로써 배압에 의한 반발력을 제거하여 종래 기술보다 더욱 효과적으로 누유를 방지할 수 있다.

도 1은 종래의 절삭유 공급장치가 터렛에 장착되는 것을 도시한 도면.
도 2는 도 1에 따른 절삭유 공급장치와 터렛이 도시된 부분단면도.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 절삭유 공급장치의 분해사시도.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 제1노즐의 단면도.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 절삭유 공급장치의 제1노즐의 위치변화를 도시한 도면.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 절삭유 공급장치가 터렛에 절삭유를 공급하는 것을 도시한 사용상태도.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예는 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.

특별한 정의가 없는 한 본 명세서의 모든 용어는 당업자가 이해하는 용어의 일반적인 의미와 동일하고, 만약 본 명세서에서 사용된 용어가 당해 용어의 일반적인 의미와 충돌하는 경우에는 본 명세서에 사용된 정의에 따른다.

다만, 이하에 기술될 발명은 본 발명의 실시예를 설명하기 위한 것일 뿐 본 발명의 권리범위를 한정하기 위한 것을 아니며, 명세서 전반에 걸쳐서 동일하게 사용된 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.

본 발명은 터닝센터의 공구대에 있어서 터렛에 사용되는 절삭유 공급장치를 일실시예로 설명하였으나, 이러한 절삭유 공급장치가 사용되는 것은 이에 한정되는 것이 아님은 자명하다.

상술한 것과 같이 터닝센터에 있어서, 터렛(10)은 모재를 가공하기 위한 다수의 툴이 장착되어 있으며 모재를 원하는 형상으로 가공하기 위해 상기 터렛(10)에 장착된 툴 중 하나가 선택되어 모재를 가공하게 된다.

즉, 절삭 공작기계는 모재와 툴을 접촉하여 가공을 수행하기 때문에 마찰열이 발생하고, 이러한 마찰열은 절삭 공작기계의 내구성 저하를 초래한다. 또한, 절삭 가공으로 생기는 칩이 그대로 방치될 경우 정밀한 모재 가공을 꾀할 수 없게 된다.

따라서, 사용하는 툴 및 가공하고 있는 모재에 절삭유를 분사하여 마찰열 발생을 억제하고 칩을 제거할 수 있는 것이다.

본 발명의 주요한 특징은 이러한 절삭유를 효율적으로 공급하여 누유 발생이 저하되고 내구성이 향상된 절삭유 공급장치에 있으며, 이에 대하여 상세하게 설명하자면 다음과 같다.

도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 절삭유 공급장치(100)의 분해사시도이다.

본 발명의 일실시예에 따른 절삭유 공급장치(100)는 절삭유가 유입되는 노즐 샤프트(130)와, 상기 노즐 샤프트로(130)부터 유입되는 절삭유를 터렛(10)에 공급하는 제1노즐부(110)와, 상기 제1노즐부(110)를 수용하여 절삭유의 누유를 방지하는 제2노즐부(120)를 포함한다.

바람직하게, 상기 제1노즐부(110)는 상기 터렛(10)에 구비된 절삭유 유입구(12)에 연통되는 제1노즐(111)과, 상기 제1노즐(111)과 노즐 샤프트(130) 사이에 구비되어 상기 절삭유 유입구(12)와 상기 제1노즐(111)이 밀착될 수 있는 힘을 제공하는 제1스프링(112)을 포함한다.

상기 제1노즐(111)의 일면은 터렛(10)에 형성된 절삭유 유입구(12)와 연통될 수 있도록 상기 절삭유 유입구(12)와 동일하거나 작은 지름을 가지고 형성되는 것이 바람직하다.

만약 상기 제1노즐(111)의 지름이 상기 절삭유 유입구(12)보다 큰 경우에는 터렛 방향으로 유동하는 절삭유 중 일부가 상기 절삭유 유입구(12)의 일부면에 간섭을 받아 상기 제1노즐(111) 방향 또는 상기 터렛(10)과 제1노즐(111)의 접촉면 방향으로 와류가 생기게 되며, 이러한 경우 절삭유의 누유가 발생할 수 있기 때문이다.

한편, 상기 제1스프링(112)의 일단은 상기 제1노즐(111)의 타면에 결합되고, 상기 제1스프링(112)의 타단은 상기 노즐 샤프트(130)에 결합된다.

구체적으로, 상기 노즐 샤프트(130)는 절삭유가 유입되는 중공부(135) 내부에 상기 제1스프링(112)이 안착될 수 있도록 상기 중공부(135) 내주면에 돌출되어 형성된 제1스프링 결합부(131)가 형성될 수 있다. 이러한 경우, 상기 노즐 샤프트(130)의 중공부(135)는 상기 제1스프링 결합부(131)와 동일한 지름을 가지고 형성되어 절삭유의 흐름을 원활히 유도할 수 있도록 할 수 있다.

한편, 상기 제2노즐부(120)는 상기 제1노즐(111)을 수용하는 제2노즐(121)과, 상기 제2노즐(121)과 노즐 샤프트(130) 사이에 구비되어 상기 제2노즐(121)이 터렛(10)에 밀착될 수 있는 힘을 제공하는 제2스프링(122)을 포함한다.

구체적으로, 상기 제2노즐(121)의 일면은 상기 터렛(10)에 밀착되어 2차적으로 절삭유의 누유를 방지할 수 있다.

또한, 상기 제2스프링(122)의 일단은 상기 제2노즐(121)의 타면에 결합되고, 상기 제2스프링(122)의 타단은 상기 노즐 샤프트(130)에 결합된다. 이 경우, 상기 제2스프링(122)의 지름은 상기 노즐 샤프트(130)의 외경과 동일하게 형성되어, 상기 제1스프링(112)을 내측에 수용한 채 상기 노즐 샤프트(130)의 일단에 결합할 수 있다.

즉, 종래 기술과 달리 본 발명의 일실시예에 따른 절삭유 공급장치(100)는 두 개의 스프링을 구비하며, 또한 이중 노즐을 구비하고 있다. 여기서, 제1노즐부와 제2노즐부는 각각 상호 독립적으로 동작한다.

이러한 이중 노즐 구조에 있어서, 상기 제2스프링(122)의 스프링 상수는 상기 제1스프링(112)의 스프링 상수보다 큰 것이 바람직하다.

즉, 상기 제2스프링(122)이 강한 스프링 상수를 가지게 되면 상기 제2노즐(121)이 항상 터렛(10)에 강하게 밀착이 되도록 할 수 있으며, 이러한 밀착으로 인해 상기 제1노즐(111)에서 약간의 누유가 발생하더라도 절삭유 공급장치(100)의 외부로의 절삭유 유출을 방지할 수 있다.

한편, 상기 제2스프링(122)과는 반대로, 상기 제1스프링(112)은 스프링 상수를 낮게 형성하여 터렛(10)과 절삭유 공급장치(100)의 내구성 향상을 도모할 수 있다.

다시 말해, 터렛(10)에 형성되어 있는 절삭유 유입구(12)와 노즐이 연통될 때 스프링 상수가 큰 스프링을 사용한다면 스프링이 상기 제1노즐(111)을 터렛(10)에 너무 강하게 밀어서 상기 터렛(10)의 절삭유 유입구(12)와 상기 제1노즐(111)이 서로 강하게 마찰하게 되고, 이러한 환경의 장기간 사용은 상기 제1노즐(111) 또는 절삭유 유입구(12)의 가장자리가 마모하게 되어 상기 터렛(10)과 제1노즐(111)의 내구성 저하, 크랙 발생 등으로 인한 누유가 발생할 수 있으며, 또한 충격음(소음)이 크게 발생하는 문제점이 있기 때문이다.

물론, 적은 스프링 상수를 가지는 제1스프링(112)을 포함하는 제1노즐부(110)의 경우, 상기 제1노즐(111)과 터렛(10)이 비교적 약한 힘으로 접하여 있게 된다. 이러한 경우에 있어서 고압의 절삭유가 유동한다면, 절삭유의 유동방향과 반대 방향으로의 배압이 발생하여 상기 제1노즐(111)이 후방으로 밀리게 되어 상기 터렛(10)과 이격될 수 있다. 즉, 절삭유의 고압분사시 상기 제1노즐(111)에서 누유가 발생할 수 있다.

본 발명은 제2노즐부(120)를 구비하여 절삭유의 2차적 누유를 방지하고 있으나, 배압에 의해 제1노즐(111)과 터렛(10)의 이격으로 인한 1차적 누유 또한 방지할 필요성이 있다.

이를 위해 본 발명은 상기 제1노즐(111)의 구조를 종래 기술과 달리하여 배압에 대한 문제를 해결하고 있다.

도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 절삭유 공급장치(100)의 제1노즐(111)의 단면도이다.

도 4를 참조하면, 상기 제1노즐(111)에서 상기 제1스프링(112)과 접하는 면은 상기 터렛(10) 방향으로 경사면(111a)이 형성되는 것이 바람직하다. 이러한 경사면(111a)이 형성된다면, 경사면이 형성되지 아니한 구조에 비해 상기 노즐 샤프트(130)로부터 상기 제1노즐(111)에 절삭유가 유입될 때 절삭유가 맞닿는 접촉 면적이 더욱 넓어지게 된다.

다시 말하자면, 본 발명의 일실시예에 따른 제1노즐(111)은 절삭유가 유입될 때 넓은 면적을 가지고 절삭유를 접하게 되며, 고압의 절삭유에 의해 터렛(10) 방향으로 제1노즐(111)이 밀착되는 힘이 증가하게 되므로, 배압에 의해 터렛(10)에서 제1노즐(111)이 이격되어 절삭유가 누유되는 문제점을 해소할 수 있다.

한편, 터렛(10)과 잦은 접촉으로 인한 손상을 최대한 방지하기 위해 상기 제1노즐(111) 및 제2노즐(121)은 황동이 주로 포함된 무급유 베어링 재질로서 형성되는 것이 바람직하다. 또한, 상기 제2노즐(121)은 절삭유의 누유를 방지하는 것에 그 목적이 있으므로 터렛(10)과의 기밀성을 위해 탄성 재질로 형성될 수 있다.

또한, 본 발명의 절삭유 공급장치의 효과적인 누유를 방지하기 위해, 다음과 같은 구조가 형성될 수 있다.

도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 절삭유 공급장치의 제1노즐의 위치변화를 도시한 도면이다.

도 5를 참조하면, 본 발명의 절삭유 공급장치는 제2노즐(121)이 제1노즐(111)의 터렛 반대 방향으로의 이동을 제한할 수 있는 스토퍼(121a)를 더 포함할 수 있다.

구체적으로, 상기 제2노즐(121)은 상기 제1노즐(111)보다 축방향으로 더 길게 형성되고, 상기 스토퍼(121a)는 상기 제1노즐(111)의 터렛 반대방향으로의 이동을 제한할 수 있도록 상기 제2노즐(121)의 내주면에 돌출된 스토퍼가 형성될 수 있다.

이러한 경우, 상기 제1노즐(111)의 터렛(10)과의 이격 간격이 제한되므로, 누유량 또한 제한될 수 있다.

이러한 본 발명의 일실시예에 따른 절삭유 공급장치(100)가 사용되는 것을 설명하자면 다음과 같다.

도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 절삭유 공급장치(100)가 터렛(10)에 절삭유를 공급하는 것을 도시한 사용상태도이다.

도 6은 터닝센터의 공구대에서 사용되고 있는 터렛(10) 구조이나, 본 발명에 따른 절삭유 공급장치(100)가 이에 한정되지 않음은 자명하다.

가공하고자 하는 모재가 절삭 공작기계의 척(미도시)에 고정되고 회전되면, 터렛(10)에 장착된 다수개의 툴 중 하나가 인덱싱되어 모재를 가공하기 위해 절삭 위치에 위치한다. 이러한 경우 전술한 것과 같이 모재 가공에 의한 마찰열 및 칩이 발생하므로, 구동중인 툴과 모재에는 절삭유가 분사되어야 한다.

구체적으로, 인덱싱된 툴이 모재의 절삭 위치에 위치하면, 본 발명의 일실시예에 따른 절삭유 공급장치(100)는 터렛(10)에 형성된 절삭유 유입구(12)(도 1참조)에 밀착된다. 즉, 제1노즐(111)은 상기 절삭유 유입구(12)에 밀착하며, 제2노즐(121)은 제1노즐(111)의 외주면을 수용하여 터렛(10)에 밀착하게 된다.

이 후, 상기 터렛(10)에 절삭유를 분사하기 위해 공구대 일측에 구비된 절삭유 펌프(미도시)에서 절삭유를 공급하며, 이러한 저압 또는 고압의 절삭유는 노즐 샤프트(130) 및 제1노즐(111)에 순차적으로 유입된 후, 상기 터렛(10)의 절삭유 유입구(12)와 연통되고 있는 툴에 분사된다.

요컨대, 본 발명의 일실시예에 따른 절삭유 공급장치(100)는 제2노즐부(120)가 터렛(10)에 강하게 밀착되어 누유를 완젼히 차단할 수 있으며, 제1노즐부(110)는 터렛(10)과의 충격을 최소화하여 내구성이 향상되고, 또한, 제1노즐(111)에 경사면(111a)을 두어 배압에 의해 노즐이 터렛(10)에 이격되어 발생하는 누유 현상을 방지할 수 있는 것이다.

이상, 상기 설명에 의해 당업자라면 본 발명의 기술적 사상을 일탈하지 아니하는 범위에서 다양한 변경 및 수정이 가능함을 알 수 있을 것이며, 본 발명의 기술적 범위는 실시예에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허청구범위 및 그와 균등한 범위에 의하여 정해져야 한다.

10: 터렛 12: 절삭유 유입구
100: 절삭유 공급장치 110: 제1노즐부
111: 제1노즐 111a: 경사면
112: 제1스프링 120: 제2노즐부
121: 제2노즐 122: 제2스프링
130: 노즐 샤프트 131: 제1스프링 결합부

Claims (6)

1. 모재를 가공하기 위한 한 개 이상의 툴이 장착된 터렛에 절삭유를 공급하는 절삭유 공급장치에 있어서,
   절삭유가 유입되는 노즐 샤프트;
   상기 노즐 샤프트로부터 유입되는 절삭유를 터렛에 공급하는 제1노즐부; 및
   상기 제1노즐부를 수용하여 절삭유의 누유를 방지하는 제2노즐부;를 포함하고,
   상기 제1노즐부는,
   상기 터렛에 구비된 절삭유 유입구에 연통되는 제1노즐과, 상기 제1노즐과 상기 노즐 샤프트 사이에 구비되어 상기 절삭유 유입구에 상기 제1노즐이 밀착될 수 있는 힘을 제공하는 제1스프링을 포함하고,
   상기 제2노즐부는,
   상기 제1노즐을 수용하는 제2노즐과, 상기 제2노즐과 상기 노즐 샤프트 사이에 구비되어 상기 제2노즐이 터렛에 밀착될 수 있는 힘을 제공하는 제2스프링을 포함하고,
   상기 제1스프링의 스프링 상수는 상기 제2스프링의 스프링 상수보다 작은 이중노즐이 구비된 절삭유 공급장치.
2. 삭제
3. 삭제
4. 삭제
5. 제1항에 있어서,
   상기 제2노즐은,
   상기 제1노즐이 터렛의 반대 방향으로의 이동이 제한되도록 형성된 스토퍼를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 이중노즐이 구비된 절삭유 공급장치.
6. 제1항에 있어서,
   상기 제2노즐 내주면에 형성된 스토퍼를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 이중노즐이 구비된 절삭유 공급장치.

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