KR20020038128A - 마그네트척 냉각장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 마그네트척 냉각장치에 관한 것으로서, 장시간 동작됨에 따라 마그네트척 내부에서 발생되어지는 열을 근본적으로 방열시킬 수 있는 냉각구조를 제공함으로서 상판 및 공작물로의 열전도를 방지하고, 이를통해 균일한 가공 수평면을 유지하여서 연삭기에서의 치수 정밀가공을 이룰 수 있도록 하기위한 것이다.

이를위해 제공되는 본 발명의 마그네트척은, 전자석(102) 내부에 절연유(110)가 충진되어지고; 코아(103) 및 상판(101)의 내부에는 각각 내부통공(101a,103a)이 형성되어지되, 상기 각각의 내부통공(101a,103a)은 상호 연통되어지며; 상기 내부통공(101a,103a)으로 유입된 외부공기가 배기되어질 수 있도록 전자석의 저면은 연속된 요철형상의 요철부(108)를 이룸;을 특징으로 한다.

Description

마그네트척 냉각장치{A COOLING DEVICE OF MAGNET}

본 발명은 각종 공작기계에 장착되어 자력을 이용해 공작물을 고정시키는 마그네트척에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 동작중 마그네트척 내부에서 발생되어지는 열을 효과적으로 방열시켜 공작물의 가공오차를 최소화 하기 위한 마그네트척 냉각장치에 관한 것이다.

일반적으로 마그네트척은 전자석의 자극을 황동 또는 화이트메탈과 같은 비자성 금속재료로 구획하여 적당히 배열한 것이며 직류전원으로 여자(勵磁)하여 상부의 자성체 금속을 자화시켜서 이 자화력으로 가공대상물을 고정함으로서 소정의 가공 작업을 행할 수 있게된다.

이러한 종래 마그네트척의 일례를 도 1 및 도 2를 참조하여 좀더 구체적으로 살펴보면, 공작물의 고정면 역할을 하는 상판(1)과, 상기 상판(1)의 하부에 결합되어 하우징역할을 하는 전자석(2)이 본체를 이루며 구성되었다.

그리고, 상기 상판(1)은 자성체 금속판(5)의 상부에 일정간격으로 요홈(6)을 형성한 후 이에 자성체 금속봉(7)을 매립함으로서 자성체 금속판(5)과 자성체 금속봉(7)간에 수평면을 형성하도록 이루어졌으며, 상기 전자석(2) 내부에는 도 2에 도시된 바와같이 코일(4)이 감겨진 단일의 코아(3)가 중심에 배치된 상태에서 코일(4)의 위치고정 및 절연을 위해 내부공간에는 수지(미도시)가 충진되어지게 된다.

이러한 종래 기술에 따른 마그네트척은 작동시 전자석(2)으로 부터 발생된 자력이 상판(1)에 전달되고 이에 따라 상판(1)의 상부에 피가공물이 고정됨으로서소정의 가공작업을 행할 수 있게 되는데, 전원인가에 따른 상기 전자석(2)에 자화력 발생이 장시간 지속될 경우에는 내부에서 열이 발생하게 되며, 이러한 발열은 내부에 충진되어져 있는 수지와 상판의 밀폐로 인해 열이 쉽게 외부로 방열되지 못하여 자장의 변화과 열팽창 등 마그네트척의 동작에 악영향을 미치게 된다.

즉, 마그네트척의 상판(1) 상부면은 평상시에는 균일한 수평면 상태를 유지하고 있으나, 상기 코일(4)에서 발생된 열이 상부의 상판(1)에 전달되면 자성체 금속판(5)과 자성체 금속봉(7)과의 열팽창계수의 차이, 즉 연신율 차이에 의한 자성체 금속봉(7)과 자성체 금속판(3)이 유지하고 있던 수평면에 높이 차이가 발생되어 상판수평면이 변형되는 것에 의하여 가공대상물이 마그네트척에서는 정확한 가공이 이루어졌으나, 가공된 공작물을 분리하여 가공면을 측정해 볼 경우에는 가공오차가 상존하게 된다.

또한, 전자석(2)에서 발생된 열은 상판(1)을 통해 피가공물인 공작물에 전도되어짐으로 인해 치수팽창이 발생하게 되고, 이로인해 숙련공이 공작물의 가공중 여러번 가공치수를 반복측정해야 함은 물론, 공작물을 마그네트에 부착할때 이물질이 끼어드는 것을 방지하기 위한 이물질 제거작업등은 가공시간의 지연 및 작업효율을 저하시키게 되는 문제점이 발생된다.

또한, 발열로 인해 자장의 변화폭이 증가되어 코아(3)에서의 자기장이 감소하게 되어 자력이 약화된다.

한편, 상기 문제점을 해결하기 위해 종래 제시된 기술로서 본 출원의 발명자가 기 출원하여 등록받은바 있는 국내 실용신안등록번호 제125532호(1998.6.25. 등록)에서는 상판의 길이방향으로 냉매순환통로를 형성한 후 냉각공기를 불어넣음으로서 전자석에서 발생하여 상판으로 전달되는 열을 방열시키는 기술을 제시한 바 있다.

그러나, 이러한 기술은 상판부을 냉각시켜 열변형을 방지하는 것으로서 실제 열이 발생되어지는 전자석 내부에 대한 근본적인 방열이 이루어지지 못하고 열전달 경로상에서 방열이 이루어짐으로 인한 냉각효과가 기대에 미치지 못하는 방열상의 한계를 갖게 된다.

본 발명은 상기한 종래 기술에서의 문제점을 해결하기 위해 제안된 것으로서, 장시간 동작됨에 따라 마그네트척 내의 코일이 감겨있는 철심부에서 발생되어지는 열을 근본적으로 방열시킬 수 있는 냉각구조를 제공함으로서 코일에서 발생되는 열이 발생되어 전자석의 열팽창을 극소화시킴은 물론 테이블 및 공작물의 열전도를 방지하고, 이를통해 균일한 가공 수평면을 유지하여서 공작기계에서의 치수 정밀가공을 이룰 수 있도록 하는데 목적이 있다.

상기 목적은,

테이블위에 안착되어지는 전자석의 내부에는 자력 발생을 위해 코일이 감겨지는 다수의 코아가 등간격으로 배치되어진 마그네트척에 있어서: 상기 코아는 내부를 수직방향으로 관통하는 코아 내부통공이 형성되고; 상기 코아 내부통공으로 외부공기가 대류되어질 수 있도록 테이블 접촉부인 상기 전자석 저면은 연속된 요철형상의 요철부가 상기 코아 내부통공과 연통되며 형성되어진 것;을 특징으로 하는 기술구성을 통해 이룰 수 있게된다.

상기 기술구성에서는 전자석 내부에 수지가 충진됨으로서 별도의 상판구조물이 적용되지 않는 것으로서, 코일로 부터 발생된 열을 방열시키기 위하여 코아 내부통공은 외기와 자연대류가 가능한 상태를 이루게 된다.

한편, 상기 전자석(102) 상면에는 공작물이 밀착되어지는 상판(101)이 구비되어지는 경우, 상기 상판(10)에는 상기 코아 내부통공(103a)과 연통가능하도록 내부통공(101a)이 형성되며; 전자석(102) 내부에는 절연유(110)가 충진되어짐이 바람직하다.

도 1은 종래 마그네트척의 외관 분리 사시도.

도 2는 종래 기술에 따른 마그네트척의 단면도.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 마그네트척의 절개 사시도.

도 4는 본 발명 마그네트척의 정단면도.

도 5는 본 발명 마그네트척의 측단면도.

도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 마그네트척의 평면 상태도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

101 : 상판102 : 전자석

103 : 코아104 : 코일

105a: 황동판105b: 규소강판

106 : 순환파이프107 : 볼트

108 : 요철부109 : 방열핀

110 : 절연유101a,103a : 내부통공

200 : 히트파이프

이하, 본 발명을 도 3 내지 도 6에 도시된 일 실시예를 통해 더욱 상세히 살펴보기로 한다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 마그네트척의 상판 분리 사시도이고, 도 4는 마그네트척 정단면도이며, 도 5는 마그네트척 측단면도이고, 도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 마그네트척의 평면도를 나타낸다.

먼저, 일 실시예에 따른 본 발명 마그네트척의 구성을 도 3 내지 도 5를 통해 살펴보면 다음과 같다.

본 실시예의 마그네트척 상판(101)은 황동판(105a)과 규소강판(105b)이 교번하여 적층되어지며 그 양단에는 볼트(107)가 체결되어 지게 된다. 그리고 그 하방에는 전자석(102)이 결합되어짐에 있어, 전자석(102)의 내부에는 코일(104)이 감겨지는 다수의 코아(103)가 등간격으로 배치되고, 그 내부공간에는 인화점이 낮고 불순물이 적어 전기적 절연성이 우수한 특성의 절연유(絶緣油)(110)가 충진되어지게 된다. (내부구성에 대한 이해를 돕기위해 도 3에는 코일(104)의 도시를 생략하였다)

특히, 본 발명에서는 코아(103)의 중앙을 관통하는 코아 내부통공(103a)이 수직방향으로 형성되어지게 되며, 상판(101) 역시 황동판(105a)과 규소강판(105b)을 공통으로 관통하는 복수의 상판 내부통공(101a)을 형성한 후, 상기 상판(101)의 저면에는 상기 코아(103)의 상면이 접촉되어지는 각 위치에서 도 4에 도시된 바와같이 연통홈(101b)을 형성함으로서 코아 내부통공(103a)과 상판 내부통공(101a)이 연통되어질 수 있도록 하였다.

상기에서 코아 내부통공(103a)은 유동되어지는 공기와의 접촉면적을 넓히기 위하여 횡단면상으로 요철형상을 이루도록 구성하였다.

또한, 전자석(102)의 저면에도 요철부(108)를 형성함으로서 코아 내부통공(103a)의 하부가 밀폐되지 않고 요철부(108)를 따라 외기로 공기의 유동이 가능토록함과 동시에 테이블(미도시)과의 접촉면적을 최소화 하여 열전도를 방지토록 구성하였다.

그리고, 전자석(102)의 측면에는 절연유의 유동이 가능한 순환파이프(106)가 절연유 냉각수단으로 구성되었으며, 외기와의 열교환을 통해 효과적인 방열이 이루어질 수 있도록 순환파이프(106)의 외주면에는 방열핀(109)이 일정 구간에서 형성됨으로서 절연유를 통한 자연대류가 일어날 수 있도록 하였다.

이와같이 구성된 본 발명 마그네트척에서의 내부방열작용을 살펴보기로 한다.

코아(103)의 내부에 형성되어져 있는 코아 내부통공(103a)은 도 4 및 도 5에 단면도로 나타낸 바와같이 그 상단이 상판 내부통공(101a)을 거쳐 외기와 연통되어져 있고, 그 하단 역시 전자석(102) 저면의 요철부(108)를 통해 외부와 연통되어져 있으므로 도면상에 나타낸 화살표 방향으로 외기의 자연대류가 이루어지면서 경로상에서의 방열이 가능하게 된다.

즉, 코아(103)의 주위를 감싸고 있는 코일(104)에 전류가 흘러 열이 발열되어지게 되면, 발생된 열은 코아(103)를 통해 전달된 후 내부통공(103a)을 통해 유입되는 외부공기에 의한 자연방열이 이루어지게 된다.

이때, 코아(103)에서의 방열효과를 높이기 위하여 코아 내부통공(103a)은 요철형태로 방열면적을 넓혔으나, 이 외에도 방열면적을 넓히기 위하여 굴곡형상이나 돌기형상 등 여러형태로도 이룰 수 있게된다.

또한, 전자석(102)의 저면으로 부터 유입되어 상승하는 외부공기에 의한 자연대류가 아니고 인위적으로 상판(101)의 내부통공(101a)을 통해 별도의 냉각공기를 통풍시킴으로서, 자연대류와 반대방향으로 유입되어지는 공기가 코아 내부통공(103a)을 경유하여 전자석(102) 저면의 요철부(108)를 통해 유동됨 으로서 냉각효과를 더욱 증가시킬 수 있게된다.

특히, 전자석 내부에 채워져 있는 절연유(110)는 열전도효율이 높은 특성을 갖고 있으므로 코일(104)에서 발생된 열이 코아(103)를 통해 내부통공(103a)으로 신속하게 전달되어질 수 있도록 하는 매개체의 역할을 수행하게 된다.

즉, 코일(104)이 코아(103)에 완전히 밀착 고정된 상태가 아님으로 상호간에 열전달효율이 저하될 수 있으나, 그 사이에 절연유(110)가 채워짐으로서 코일(104)에서 발생된 열을 코아(103)측으로 전달시켜 통공구조를 이용해 냉각시킬 수 있게되는 것이다.

이와함께, 상기 절연유(110)는 전자석(102)의 내부공간을 포함하여 전자석(102) 측면에서 양단의 높이가 상이하게 구성되어져 있는 순환파이프(106)내에까지 채워져 있으므로, 순환파이프(106)의 방열핀(108)에 의해 외기와 열교환이 이루어지면서 절연유의 자연대류에 의하여 상기 코일(104)로 부터 발생되어진 열을 방열시키는데 도움을 줄 수 있게된다.

따라서, 본 발명에서는 코일(104)에서 발생된 열이 절연유를 전달매체로 하여 내부통공(103a)을 이용한 코아(103)에서의 냉각작용과 동시에 순환파이프(106)를 이용한 외부냉각작용이 이루어지게 됨으로서 1차적인 전자석(102)의 냉각이 이루어지게 되고, 코일(104)로 부터 발생되어 전달된 일부열이 전자석(102)을 통해 상판(101)으로 전달되어지더라도 상판 내부통공(101a)으로 유동되어지는 외부공기에 의해 2차적으로 냉각되어짐으로서 냉각작용의 신뢰성을 향상시킬 수 있게됨을 알 수 있다.

도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 방열구조를 나타낸 것으로서 절연유(110)의 냉각수단으로 일측에 히트파이프(200)를 추가로 내장시킨 것으로, 히트파이프(200)를 전자석(102)의 측면을 따라 구비함으로서 구성이 차지하는 공간을 최소화시킨 것이다.

이와같은 구조는, 전자석(102) 내부에 채워져 있는 절연유의 냉각이 상기 순환파이프(106)의 작용에 의해 이루어짐과 동시에 히트파이프(200)의 냉각측이 내장되어 짐으로서 코일(104)에서 발생된 열에 대한 더욱 효과적인 방열작용이 이루어질 수 있게되는데, 이 외에도 냉각판과 같은 기타 냉각장치를 이용하여 절연유(110)의 냉각이 가능하게 됨을 알 수 있다.

이와같은 효과적인 냉각작용이 이루어짐으로 인해, 종래 발열로 인한 마그네트척의 팽창 및 공작물의 치수변형, 연삭기 테이블의 평형도 불량 등의 종래 문제점이 해결되어질 수 있게된다.

한편 비교예로서, 종래기술에서는 수지가 충진되어져 있는 전자석 내부에 물이 스며들어 절연불량이 발생할 경우 재사용이 불가능함으로 제품을 폐기처분해야 하는 문제가 있었으나, 절연유를 사용하는 본 발명에 의하면 가공액이 내부로 침투하기가 어려우며 만일 침투됨으로 인해 절연이 저하되면 센서를 이용하여 저항을 검출하여 전자석 바닥면에 배출구를 형성함으로서 상기 배출구를 통해 가공액을 배출시킨 후 배출량 만큼의 절연유를 다시 보충하여 사용이 가능함으로 제품의 사용효율을 더욱 향상시킬 수 있는 이점 또한 나타내게된다.

그리고 상기에서 본 발명의 특정한 실시예가 설명되었지만 본 발명의 마그네트척 방열구조가 동종업계에서 다양하게 변형되어 실시될 가능성이 있는것은 자명한 사실이다.

예를들면, 상기 실시예에서는 연통되어진 내부통공에서 공기의 자연대류를 이용하거나 또는 냉각공기를 집중 송풍시킴으로서 순환과정에서 상판 및 코아부의방열작용이 이루어지도록 하였으나, 상판의 내부통공 일측을 밀폐시킨 후 타측에 접속튜브(Nipple)를 연결하고 냉각액체를 연통되어진 내부통공을 따라 순환시킴으로서 마그네트척의 냉각작용을 수행할 수도 있게된다.

따라서, 이와 같이 변형되어지는 실시예들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어져서는 안되며, 이와 같은 변형된 실시예들은 본 발명의 첨부된 특허청구범위 안에 속한다 해야 할 것이다.

이상에서 살펴본 바와같은 본 발명은 마그네트척의 냉각효율을 향상시킴으로서,

첫째, 상판 뿐만 아니라 전자석 내부의 발열원인 코일을 직접 냉각시켜 방열이 지속적으로 이루어지며,

둘째, 열전달에 의한 상판의 가공 수평면 변형을 극소화 하여 작업효율 향상 및 정밀가공이 가능하게 되고,

셋째, 상판에 안착되어지는 가공물로의 열전달이 방지되어 치수팽창으로 인한 치수가공 반복이 방지될 수 있으며,

넷째, 전자석 내부에 절연유를 충진시킴으로서 방열효율 증가와 함께, 절연불량시 마그네트의 재사용이 가능케 하는 등과 같은 탁월한 효과를 나타낼 수 있게된다.

Claims (5)

1. 테이블위에 안착되어지는 전자석(102)의 내부에는 자력 발생을 위해 코일(104)이 감겨지는 다수의 코아(103)가 등간격으로 배치되어진 마그네트척에 있어서:

   상기 코아(103)는 내부를 수직방향으로 관통하는 코아 내부통공(103a)이 형성되고;

   상기 코아 내부통공(103a)으로 외부공기가 대류되어질 수 있도록 테이블 접촉부인 상기 전자석(102) 저면은 연속된 요철형상의 요철부(108)가 상기 코아 내부통공(103a)과 연통되며 형성되어진 것;을 특징으로 하는 마그네트척 냉각장치.
2. 청구항 1에 있어서,

   상기 전자석(102) 내부에는 수지가 충진되어짐을 특징으로 하는 마그네트척 냉각장치.
3. 청구항 1에 있어서,

   상기 전자석(102) 상면에는 공작물이 밀착되어지는 상판(101)이 구비되어지되, 상기 상판(10)에는 상기 코아 내부통공(103a)과 연통되어지는 내부통공(101a)이 형성되며;

   전자석(102) 내부에는 절연유(110)가 충진되어짐을 특징으로 하는 마그네트척 냉각장치.
4. 청구항 3에 있어서,

   상기 전자석(102)의 외측면에는 내부에 충진된 절연유가 유동될 수 있도록 순환파이프(106)가 설치되고;

   상기 순환파이프(106)의 외주면을 따라 다수의 방열핀(109)이 구성되어진 것을 특징으로 하는 마그네트척 냉각장치.
5. 청구항 3 또는 청구항 4에 있어서,

   상기 전자석(102)의 일측에는 내부의 절연유(110)를 냉각시키기 위한 히트파이프(200)가 더 설치되어진 것을 특징으로 하는 마그네트척 냉각장치.