KR102313654B1 - 공작 기계 - Google Patents

Abstract

본 발명은 공작 기계에 관한 것으로, 본 발명의 실시예에 따른 공작 기계는 공작물을 가공하기 위한 하나 이상의 공구가 장착된 공구대와, 상기 공구대에 절삭유를 공급하기 위한 유압 펌프와, 상기 유압 펌프가 토출한 절삭유를 분배하는 유량분배 매니폴드와, 상기 유압 펌프와 상기 유량분배 매니폴드를 연결하는 메인 공급 라인과, 상기 유량분배 매니폴드와 상기 공구대를 연결하는 제1 공급 라인과, 터빈 또는 블레이드의 회전력을 이용한 발전기와, 상기 유량분배 매니폴드와 상기 발전기를 연결하는 제2 공급 라인, 그리고 상기 유량분배 매니폴드에 마련되어 절삭유의 흐름을 조절하는 제어 밸브를 포함한다.

Description

공작 기계{MACHINE TOOL}

본 발명은 공작 기계에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 절삭유를 공급하기 위해 소모되는 에너지의 효율을 향상시킨 공작 기계에 관한 것이다.

일반적으로 공작 기계는 여러 절삭 가공 방법 또는 비절삭 가공 방법으로 금속 또는 비금속의 공작물을 각종 공구를 이용하여 원하는 형상 및 치수로 가공할 목적으로 사용하는 기계를 말한다.

공작 기계는 가공 방법에 따라 크게 터닝 센터(turning center)와 머시닝 센터(machining center)로 분류된다. 여기서, 터닝 센터는 가공물을 회전시켜 가공하며, 머시닝 센터는 공구를 회전시켜 가공한다.

그리고 공작 기계는 공구가 공작물을 가공할 때 절삭유를 공급하여 공구를 냉각시킬 뿐만 아니라 주축을 윤활시킨다. 이때, 절삭유는 공작 기계가 공작물을 가공하는 가공 영역 전반에 걸쳐 사용되고 있다.

절삭유를 공급하기 위해서 유압 펌프를 사용하는데, 하나의 유압 펌프를 사용하여 여러 구성에 절삭유를 공급하고 있다. 예를 들어, 터닝 센터는 공작물을 가공하기 위한 공구가 장착된 공구대에 유압 펌프가 절삭유를 공급하여 공작물과 접촉하는 공구를 향해 절삭유가 분사된다.

그런데 공작물에 대한 가공이 일시적으로 중단된 경우, 공구대에서 공구를 향해 절삭유를 분사할 필요는 없으나 절삭유가 다른 용도로도 사용될 수 있으므로 절삭유를 공급하기 위한 유압 펌프는 계속 가동된다. 이때에는, 공구대에서 공구를 향해 절삭유를 분사해야 하는 경우와 대비하여 상대적으로 낮은 압력으로 절삭유를 공급해도 무방하다.

하지만, 압력 조절이 불가능한 유압 펌프를 사용하는 경우, 공작물에 대한 가공이 일시적으로 중단되어 유압 펌프가 절삭유를 고압으로 토출할 필요가 없음에도 절삭유를 고압으로 토출하여 에너지가 낭비되는 문제점이 있다.

본 발명의 실시예는 동작 중에 압력 조절이 불가능한 유압 펌프를 사용하여 절삭유를 공급하면서도 유압 펌프에서 토출된 절삭유가 갖는 압력을 활용하여 에너지의 이용 효율을 향상시킬 수 있는 공작 기계를 제공한다.

본 발명의 실시예에 따르면, 공작 기계는 공작물을 가공하기 위한 하나 이상의 공구가 장착된 공구대와, 상기 공구대에 절삭유를 공급하기 위한 유압 펌프와, 상기 유압 펌프가 토출한 절삭유를 분배하는 유량분배 매니폴드와, 상기 유압 펌프와 상기 유량분배 매니폴드를 연결하는 메인 공급 라인과, 상기 유량분배 매니폴드와 상기 공구대를 연결하는 제1 공급 라인과, 터빈 또는 블레이드의 회전력을 이용한 발전기와, 상기 유량분배 매니폴드와 상기 발전기를 연결하는 제2 공급 라인, 그리고 상기 유량분배 매니폴드에 마련되어 절삭유의 흐름을 조절하는 제어 밸브를 포함한다.

상기 제2 공급 라인은 상기 발전기를 거쳐 상기 공구대에 연결될 수 있다.

또한, 상기 제2 공급 라인은 상기 발전기를 거쳐 작업자가 조작하는 쿨런트 건과 연결될 수 있다.

상기 제어 밸브는 공작물에 대한 가공이 진행 중이면 상기 제1 공급 라인으로 절삭유를 공급하고, 공작물에 대한 가공이 일시중단되면 상기 제2 공급 라인으로 절삭유를 공급할 수 있다.

또한, 공작물에 대한 가공 진행 중에 작업자의 선택적 조작에 의해 상기 제어 밸브는 상기 제1 공급 라인 또는 상기 제2 공급 라인 중 어느 한 라인으로 절삭유를 공급할 수 있다.

본 발명의 실시예에 따르면, 공작 기계는 동작 중에 압력 조절이 불가능한 유압 펌프를 사용하여 절삭유를 공급면서도 유압 펌프에서 토출된 절삭유가 갖는 압력을 활용하여 에너지의 이용 효율을 향상시킬 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 공작 기계의 사시도이다.
도 2는 도 1의 공작 기계에 사용된 발전기를 나타낸 사시도이다.
도 3은 도 1의 공작 기계에 사용된 쿨런트 건(coolant gun)을 나타낸 측면도이다.

이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.

도면들은 개략적이고 축척에 맞게 도시되지 않았다는 것을 일러둔다. 도면에 있는 부분들의 상대적인 치수 및 비율은 도면에서의 명확성 및 편의를 위해 그 크기에 있어 과장되거나 축소되어 도시되었으며 임의의 치수는 단지 예시적인 것이지 한정적인 것은 아니다. 그리고 둘 이상의 도면에 나타나는 동일한 구조물, 요소 또는 부품에는 동일한 참조 부호가 유사한 특징을 나타내기 위해 사용된다.

본 발명의 실시예는 본 발명의 이상적인 실시예를 구체적으로 나타낸다. 그 결과, 도해의 다양한 변형이 예상된다. 따라서 실시예는 도시한 영역의 특정 형태에 국한되지 않으며, 예를 들면 제조에 의한 형태의 변형도 포함한다.

이하, 도 1 내지 도 3을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 공작 기계(101)를 설명한다.

또한, 본 발명의 일 실시예에서, 공작 기계(101)는 공작물(W)을 회전시켜 가공하는 터닝 센터(turning center)일 수 있다.

도 1에 도시한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 공작 기계(101)는 공구대(300), 유압 펌프(800), 유량분배 매니폴드(500), 메인 공급 라인(200), 제1 공급 라인(210), 제2 공급 라인(220), 발전기(400), 및 제어 밸브(700)를 포함한다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 공작 기계(101)는 주축(미도시), 이송 장치(600), 및 쿨런트 건(coolant gun)(900, 도 3에 도시)을 더 포함할 수 있다.

주축(미도시)은 공작물에 회전 동력을 전달한다. 즉, 주축은 공작물을 회전시킨다. 주축은 해당 기술분야의 종사자에게 공지된 다양한 구조를 가질 수 있다.

공구대(300)는 공작물을 가공하기 위한 하나 이상의 공구가 장착된다. 공구대(300)에 장착된 공구는 주축에 의해 회전하는 공작물과 접촉하여 공작물을 가공한다.

본 발명의 일 실시예에서, 공구대(300)는 후술할 유압 펌프(800)가 토출한 절삭유를 공급받아 공작물과 접촉하는 공구를 향해 절삭유를 분사한다. 이를 위해 공구대(300)는 하나 이상의 분사 노즐을 구비할 수 있다.

또한, 본 발명의 일 실시예에서, 공구대(300)는 터렛형 공구대일 수 있다.

구체적으로, 공구대(300)는 터렛 헤드(310)와 터렛 구동부(350)를 포함한다.

터렛 헤드(310)는 복수의 공구 홀더를 포함한다. 터렛 헤드(310)의 공구 홀더에는 공작물을 가공하기 위한 다양한 공구가 장착될 수 있다. 터렛 헤드(310)에 장착된 복수의 공구 중 공작물을 가공하기 위해 선택된 공구가 가공 위치로 이동하도록 터렛 헤드(310)는 회전할 수 있다.

터렛 구동부(350)는 터렛 헤드(310)를 회전 가능하게 지지하며 터렛 헤드(310)에 회전 동력을 공급한다.

즉, 터렛 구동부(350)는 선택된 공구가 가공 위치로 이동할 수 있도록 터렛 헤드(310)를 회전시켜 필요한 공구를 인덱싱(indexing)한다. 여기서, 터렛 구동부(350)는 유압 모터 또는 서보 모터를 포함할 수 있다.

이송 장치(600)는 공구대(300)를 이송시킨다. 본 발명의 일 실시예에서, 이송 장치(600)는 공구대(300)를 상하 방향, 좌우 방향, 및 전후 방향 중 하나 이상의 방향으로 이송시킬 수 있다.

이송 장치(600)는 리니어 가이드를 사용하거나 볼스크류를 이용하여 터렛 구동부(350)를 이송시킬 수 있다. 이러한 리니어 가이드나 볼스크류는 해당 기술 분야의 종사자에게 공지된 다양한 구조와 형상으로 형성될 수 있다.

또한, 이송 장치(600)는 후술할 유압 펌프(800)가 토출한 절삭유를 공급받아 볼스크류의 윤활 또는 냉각에 사용할 수도 있다. 볼스크류가 고속 고정도를 요구하는 공작 기계에 사용될 경우 고속 구동시 발생되는 운동 마찰열을 제거하기 위해 볼스크류에 대한 절삭유 공급이 필요하다.

유압 펌프(800)는 공구대(300)에 절삭유를 공급한다. 또한, 유압 펌프(800)는, 필요에 따라, 이송 장치(600)에도 절삭유를 공급할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에서, 유압 펌프(800)는 동작 중 압력 조절이 불가능하다. 즉, 본 발명의 일 실시예에서는, 기설정된 압력으로 절삭유의 토출을 온오프(on-off)하는 간단한 구조의 유압 펌프(800)가 사용된다. 이러한 유압 펌프(800)는 가변용량형 유압 펌프 또는 그 밖에 방법으로 동작 중 압력 조절이 가능한 유압 펌프보다 상대적으로 낮은 가격으로 마련이 가능하다.

유량분배 매니폴드(500)는 유압 펌프(800)가 토출한 절삭유를 분배한다.

메인 공급 라인(200)은 유압 펌프(800)와 유량분배 매니폴드(500)를 연결한다. 즉, 메인 공급 라인(200)은 유압 펌프(800)가 토출한 절삭유를 유량분배 매니폴드(500)로 전달한다.

제1 공급 라인(210)은 유량분배 매니폴드(500)와 공구대(300)를 연결한다.

즉, 제1 공급 라인(210)은 유압 펌프(800)에서 토출된 압력 그대로의 절삭유를 공구대(300)에 공급한다. 이때, 절삭유는 공구대(300) 뿐만 아니라 이송 장치(600)에도 전달될 수 있다.

이에, 절삭유는 공구대(300)에서 공작물과 접촉하는 공구를 향해 분사되거나 이송 장치(600)의 볼스크류를 윤활 또는 냉각시키는데 사용된다.

발전기(400)는 터빈 또는 블레이드의 회전력을 이용하여 전기를 생성한다.

제2 공급 라인(220)은 유량분배 매니폴드(500)와 발전기(400)를 연결한다. 이때, 제2 공급 라인(220)은 발전기(400)를 거쳐 공구대(300)에 연결될 수 있다. 이때에도, 절삭유는 공구대(300) 뿐만 아니라 이송 장치(600)에도 전달될 수 있다.

도 2에 도시한 바와 같이, 발전기(400)는 내부에 마련된 터빈 또는 블레이드(미도시)와, 절삭유가 유입되는 인 포트(410)와, 절삭유가 배출되는 아웃 포트(490), 그리고 터빈 또는 블레이드 의 회전에 의해 생산된 전기를 케이블을 통해 배출하기 위한 전기 접속 포트(470)를 포함한다.

제2 공급 라인(220)을 따라 이동하는 절삭유는 발전기(400)의 터빈 또는 블레이드를 회전시켜 전기를 생성한 후, 공구대(300)나 이송 장치(600)에 공급된다. 이에, 제2 공급 라인(220)은 유압 펌프(800)에서 토출된 압력보다 상대적으로 낮은 압력의 절삭유를 공구대(300)나 이송 장치(600)에 공급하게 된다.

그리고 제2 공급 라인(220)을 이동하는 절삭유가 갖는 압력에 의해 발전기(400)에서 생성된 전기는 축전지에 저장되어 주변 장치에 전기를 공급하거나 공작 기계(101)의 비상 전원으로 사용될 수 있다.

또한, 발전기(400)를 거친 제2 공급 라인(220)은, 도 3에 도시한 바와 같은, 쿨런트 건(900)에 연결될 수 있다.

작업자는 쿨런트 건(900)을 사용하여 공구가 공작물을 가공하는 과정에서 발생된 절삭칩 또는 이물질 등을 청소할 수 있다. 클런트 건(900)에서 분사되는 절삭유는 안전을 고려하여 공구대(300)에서 공구를 향해 분사되는 절삭유보다 낮은 압력으로 분사되는 것이 적절하다.

유압 펌프(800)는 절삭유를 고압으로 토출하나, 쿨런트 건(900)에 공급되는 절삭유는 제2 공급 라인(220)을 통해 발전기(400)를 거치므로, 상대적으로 낮아진 압력을 가질 수 있다.

제어 밸브(700)는 유량분배 매니폴드(500)에 마련되어 절삭유의 흐름을 조절한다.

일례로, 제어 밸브(700)는 솔레노이드 밸브일 수 있다.

제어 밸브(700)는 공작물에 대한 가공이 진행 중이면 유량분배 매니폴드(500)에서 제1 공급 라인(210)으로 절삭유를 공급하고, 공작물에 대한 가공이 일시중단되면 유량분배 매니폴드(500)에서 제2 공급 라인(220)으로 절삭유를 공급할 수 있다.

또한, 공작물에 대한 가공 진행 중에 작업자의 선택적 조작에 의해 제어 밸브(700)는 제1 공급 라인(210) 또는 제2 공급 라인(220) 중 어느 한 라인으로 절삭유를 공급할 수도 있다.

즉, 공작물에 대한 가공이 진행 중이라도 절삭유의 고압 분사가 요구되지 않는 상황에서는, 작업자의 선택에 의하여 제2 공급 라인(220)으로 절삭유를 공급하여 발전기(400)를 가동함으로써, 에너지의 이용 효율을 향상시킬 수 있다.

그리고 제2 공급 라인(220)이 쿨런트 건(900)에 연결된 경우, 공작물의 대한 가공이 진행 중에 작업자가 쿨런트 건(900)을 사용하여 공구대(300)의 분사 노즐이 커버하지 못하는 부분에 대해 수동으로 절삭유를 분사하거나 청소 작업을 동시에 수행할 수 있다.

이와 같은 구성에 의하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 공작 기계(101)는 동작 중에 압력 조절이 불가능한 유압 펌프(800)를 사용하여 절삭유를 공급면서도 유압 펌프(800)에서 토출된 절삭유가 갖는 압력을 활용하여 에너지의 이용 효율을 향상시킬 수 있다.

즉, 유압 펌프(800)가 동일한 압력의 절삭유를 토출하더라도 토출된 절삭유를 필요에 따라 다른 경로로 이동시켜 활용함으로써, 에너지의 이용효율을 향상시킬 수 있다.

이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다.

그러므로 이상에서 기술한 실시예는 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해되어야 하고, 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명은 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

101: 공작 기계
200: 메인 공급 라인
210: 제1 공급 라인
220: 제2 공급 라인
300: 공구대
310: 터렛 헤드
350: 터렛 구동부
400: 발전기
410: 인 포트
470: 전기 접속 포트
490: 아웃 포트
500: 유량분배 매니폴드
600: 이송 장치
800: 유압 펌프
900: 쿨런트 건

Claims (5)

1. 공작물을 가공하기 위한 하나 이상의 공구가 장착된 공구대;
   상기 공구대에 절삭유를 공급하기 위한 유압 펌프;
   상기 유압 펌프가 토출한 절삭유를 분배하는 유량분배 매니폴드;
   상기 유압 펌프와 상기 유량분배 매니폴드를 연결하는 메인 공급 라인;
   상기 유량분배 매니폴드와 상기 공구대를 연결하는 제1 공급 라인;
   터빈 또는 블레이드의 회전력을 이용한 발전기;
   상기 유량분배 매니폴드와 상기 발전기를 연결하는 제2 공급 라인; 및
   상기 유량분배 매니폴드에 마련되어 절삭유의 흐름을 조절하는 제어 밸브
   를 포함하며,
   상기 제2 공급 라인은 상기 발전기를 거쳐 작업자가 조작하는 쿨런트 건과 연결된 공작 기계.
2. 제1항에서,
   상기 제2 공급 라인은 상기 발전기를 거쳐 상기 공구대에 연결된 공작 기계.
3. 삭제
4. 공작물을 가공하기 위한 하나 이상의 공구가 장착된 공구대;
   상기 공구대에 절삭유를 공급하기 위한 유압 펌프;
   상기 유압 펌프가 토출한 절삭유를 분배하는 유량분배 매니폴드;
   상기 유압 펌프와 상기 유량분배 매니폴드를 연결하는 메인 공급 라인;
   상기 유량분배 매니폴드와 상기 공구대를 연결하는 제1 공급 라인;
   터빈 또는 블레이드의 회전력을 이용한 발전기;
   상기 유량분배 매니폴드와 상기 발전기를 연결하는 제2 공급 라인; 및
   상기 유량분배 매니폴드에 마련되어 절삭유의 흐름을 조절하는 제어 밸브
   를 포함하며,
   상기 제어 밸브는 공작물에 대한 가공이 진행 중이면 상기 제1 공급 라인으로 절삭유를 공급하고, 공작물에 대한 가공이 일시중단되면 상기 제2 공급 라인으로 절삭유를 공급하는 공작 기계.
5. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   공작물에 대한 가공 진행 중에 작업자의 선택적 조작에 의해 상기 제어 밸브는 상기 제1 공급 라인 또는 상기 제2 공급 라인 중 어느 한 라인으로 절삭유를 공급하는 공작 기계.
   

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