KR20030061204A

KR20030061204A - 수용성 절삭유의 물성 유지장치

Info

Publication number: KR20030061204A
Application number: KR1020020001752A
Authority: KR
Inventors: 송주영; 이재주
Original assignee: 송주영; 이재주
Priority date: 2002-01-11
Filing date: 2002-01-11
Publication date: 2003-07-18
Also published as: KR100438048B1

Abstract

본 발명은 산업현장에서 금속절삭을 하고 있는 공작기계(선반)에서 금속을 가공할 때 사용하는 절삭유의 물성을 일정하게 유지하기 위한 수용성 절삭유의 물성 유지장치에 관한 것으로서, 공작기계로 공급되는 절삭유를 펠티어(peltier) 소자로 구성되는 냉각기로 냉각하고, 저유조 내에 저유된 절삭유에 포함되어 있는 절삭칩을 제거하는 부직포 필터와 비중을 감지할 수 있는 수단을 마련하여 절삭유의 비중을 항상 일정하게 유지하고, 동시에 절삭유가 강알칼리성인 pH 10.6을 유지할 수 있도록 하여 절삭유의 장기 사용으로 발생하는 악취의 발생이 없도록 하고, 미생물 증식을 억제할 수 있도록 한 비중센서를 이용한 수용성 절삭유의 물성 유지장치를 제공코자 한 것이다.

즉, 본 발명은 각종 공작기계에 절삭유를 공급하는 공급관(2)과, 공작기계에서 배출되는 절삭유를 회수하는 회수관(3)을 배관하여 가압펌프(4)로 절삭유를 강제 순환시키도록 한 저유조(5)에 있어서, 가압펌프(4) 흡입측에는 부직포필터(6)를 설치하여 회수되는 절삭유에 포함되어 있는 금속가공 칩을 필터링 할 수 있도록 하고, 공급관(2) 상에는 펠티어소자를 이용한 냉각기(21)를 설치하여 충분한 냉각이 이루어진 상태로 절삭유가 공급되도록 하며, 저유조(5) 상측으로는 부피비로 방부제 1%, 유화제 10~15%, pH 유지제 5%, 방청제 10%에 절삭유 원액 70~75%를 혼합한 절삭유 혼합액(7)이 저유된 원액탱크(8)를 설치하고 저유조(5)로 절삭유 혼합액(7)을 공급하도록 전기적으로 작동하는 솔레노이드밸브(10)가 마련된 공급관(9)을 배관하며, 저유조(5) 내부에는 상부가 개방되어 공급되는 절삭유가 넘칠 수 있게 별도의 비중병수납조(5a)를 형성하여 비중병(11)을 설치하고, 비중병수납조(5a)에는 저유조(5)에 저유된 절삭유를 공급할 수 있도록 가압펌프(19)가 구비된 관체(20)를 배관하며, 비중병(11)에는 두 개의 판체로 구성되는 스위칭헤드(13)를 부착하고, 스위칭헤드(13)에는 변압기(14)와 전기적으로 연결된 마그네틱스위치(15)에 접지되고 축핀(16)으로 고정된 회동접점판(17)을 연접하며, 회동접점판(17) 단부 하측에는 마그네틱스위치(15)의 접점단자(18)를 위치시켜 비중병(11)의 승강작동시 접점되어 솔레노이드밸브(10)를 작동토록 함으로서 저유조(5)에서 공급되는 절삭유의 물성을 일정한 상태로 유지하여 절삭유의 사용수명을 장구히 할 수 있도록 함과 아울러 절삭유의 pH 농도를 강알카리 상태로 유지시켜 각종 미생물 등의 서식도 장비하여 작업환경도 개선토록 한 것이다.

Description

수용성 절삭유의 물성 유지장치{A device for protecting physical properties of the water―soluble cutting oil}

본 발명은 산업현장에서 금속절삭을 하고 있는 공작기계(선반)에서 금속을 가공할 때 사용하는 절삭유의 물성을 일정하게 유지하기 위한 수용성 절삭유의 물성 유지장치에 관한 것으로서, 공작기계로 공급되는 절삭유를 펠티어(peltier) 소자를 이용한 냉각기로 냉각하고, 저유조 내에 저유된 절삭유에 포함되어 있는 절삭칩을 제거하는 부직포 필터와 비중을 감지할 수 있는 수단을 마련하여 절삭유의 비중을 항상 일정하게 유지하고, 동시에 절삭유가 강알칼리성인 pH 10.6을 유지할 수 있도록 하여 절삭유의 장기 사용으로 발생하는 악취의 발생이 없도록 하고, 미생물 증식을 억제할 수 있도록 한 비중센서를 이용한 수용성 절삭유의 물성 유지장치를 제공코자 한 것이다.

통상 금속가공은 기계요소, 절삭요소, 가공금속, 가공유의 네 가지 요소로 이루어지며, 금속을 가공할 때 가공 면과 공구 사이의 절삭 및 전단 작용에 의한 온도상승으로 가공상태에 나쁜 영향을 주는 것을 방지하기 위하여 사용되는 MWFs(metalworking fluids, 금속가공유)를 사용하고 있으며, 이의 기능은 마찰감소, 냉각작용, 구성인선의 억제작용, 응착방지 작용, 세정작용, 산화 및 부식방지 작용이 있는 것으로, 광유를 기유로 한 비 수용성 유제와 물로 희석하여 사용하는 수용성 유제로 대별된다. 전자는 오일의 윤활성에 따라 피삭성을 개선할 목적으로 사용되며 후자는 물의 냉각성에 의한 작업성의 개선을 목적으로 하여 사용되고 있다.

수용성 절삭유의 일반적 조성은 광유, 지방유, 계면활성제, 극압첨가제 및 기타 첨가제(방청제, 방부제 등)로 구성되어 있으며, 10∼50배의 물에 희석된 절삭유가 공작기계에서 순환장치에 의해 반복 사용되는 동안 여러 가지 영향을 받아 점차 변질되어 그 성질이 저하되는 열화현상이 발생하게 되며, 열화 시키는 원인에는 미생물의 서식, 금속가공 chip의 혼입, 타유의 혼입, 열, 전단력 등이 있으며, 열화된 절삭유는 절삭성능의 저하, 비중의 변화, 점도의 변화 및 pH의 저하 등의 많은 문제점을 유발시키게 되며, pH의 저하시 많은 세균(Pseudomonas와Desulfavibrio속) 및 진균(Cephalosporium속)과 곰팡이가 살 수 있는 좋은 기질로 이용될 수 있고, 절삭유에 서식하는 이들 미생물은 절삭유의 농도저하를 유발시킴으로써 절삭유의 열화에 영향을 미치는 중요한 요인으로 작용하며 근로자의 건강에도 문제를 초래하여 피부질환, 두통, 발열, 관절통, 피로, 기관지 염증, 천식 등의 질환을 일으키는 원인으로 작용하는 바, 업계에서는 상술한 바와 같은 여러 문제점을 해결할 수 있는 수단이 시급히 요구되고 있는 실정이다.

이에 본 발명자는 상기한 바와 같은 수용성 절삭유가 갖는 제반 문제점을 해결코자 연구 개발하여 절삭유의 물성을 지속적으로 유지할 수 있도록 한 것으로서, 본 발명에서는 공작기계를 경유하여 집수되는 절삭유가 부직포 필터를 경유토록 하여 절삭유에 포함되어 있는 절삭칩 등과 같은 이물질을 제거토록 하고, 집수되는 절삭유의 비중을 상시 체크하여 방부제, 유화제, pH 유지제 및 유화제가 적량 첨가된 절삭유 혼합원액을 자동 투입토록 하는 간단한 구성으로 금속가공 chip의 혼입, 타유의 혼입, 열, 전단력 등으로 열화된 절삭유를 환원시켜 절삭유의 비중을 항상 일정하게 유지시키고, 또 pH를 강알카리 상태로 유지되게 하여 각종 미생물의 서식을 예방토록 하며, 공작기계로 공급되는 절삭유를 저온상태로 냉각하여 공급토록 한 수용성 절삭유의 물성 유지장치를 제공함에 본 발명의 기술적 과제를 두고 본 발명을 완성한 것이다.

도 1은 본 발명의 개략적인 단면 구성도

도 2는 본 발명 수용성 절삭유의 물성 유지장치를 장착한 공작기계를 가동할 때 순환되는 절삭유 비중을 점검한 그래프

도 3은 본 발명 수용성 절삭의 물성 유지장치를 장착한 공작기계를 가동할 때 순환되는 절삭유의 pH를 점검한 그래프

☞도면의 주요부분에 사용된 부호에 대한 설명☜

1:(수용성 절삭유의) 물성 유지장치2:공급관

3:회수관 4:가압펌프

5:저유조 5a:비중병수납조

6:부직포필터7:절삭유 혼합액

8:원액탱크 9:공급관

10:솔레노이드밸브11:비중병

13:스위칭헤드14:변압기

15:마그네틱스위치16:축핀

17:회동접점판18:접점단자

19:가압펌프20:관체

21:냉각기

도 1은 본 발명의 개략적인 단면 구성도를 도시한 것으로, 이하에서 본 발명의 구성을 설명하기로 한다.

본 발명의 수용성 절삭유의 물성 유지장치(1)는 각종 공작기계에 절삭유를 공급하는 공급관(2)과, 공작기계에서 배출되는 절삭유를 회수하는 회수관(3)을 배관하여 가압펌프(4)로 절삭유를 강제 순환시키도록 한 저유조(5)의 가압펌프(4) 흡입측에 부직포필터(6)를 설치하여 회수되는 절삭유에 포함되어 있는 금속가공 칩을 필터링 할 수 있도록 하고, 공급관(2)에는 펠티어소자를 이용한 냉각기(21)를 설치하여 공작기계로 공급되는 절삭유가 충분히 냉각된 상태로 공급되게 한다.

상기 저유조(5) 상측으로는 방부제, 유화제, pH 유지제 및 방청제가 적량 첨가된 절삭유 혼합액(7)이 저유된 원액탱크(8)를 설치하되, 원액탱크(8)에는 저유조(5)로 절삭유 혼합액(7)을 공급할 수 있게 공급관(9)을 배관하고 공급관(9)에는 전기적으로 작동하는 솔레노이드밸브(10)를 설치한다.

그리고 저유조(5) 내부에는 별도의 비중병수납조(5a)를 형성하여 유체비중계나 플로터 타입으로 구성되는 비중병(11)을 설치하고, 비중병수납조(5a)에는 저유조(5)에 저유된 절삭유를 공급할 수 있도록 가압펌프(19)가 구비된 관체(20)를 배관하며, 상부는 개방하여 공급되는 절삭유를 넘칠 수 있게 구성한다.

상기 비중병(11) 상단에는 두 개의 판체로 구성되는 스위칭헤드(13)를 부착하고, 스위칭헤드(13)에는 변압기(14)와 전기적으로 연결된 마그네틱스위치(15)에 접지되고 축핀(16)으로 고정된 회동접점판(17)을 연접하며, 회동접점판(17) 단부 하측에는 마그네틱스위치(15)의 접점단자(18)를 위치시켜 접점이 있을 때 상기 솔레노이드밸브(10)에 전원을 인가하여 원액탱크(8)에 저유되어 있는 절삭유 혼합액(7)을 저유조(5)로 공급할 수 있도록 한 구성이다.

상기 변압기(14)는 220V의 전원을 25V의 전원으로 변환시키는 역할을 하는 것으로 회동접점판(17)과 접점단자(18)의 접점중에 발생할 수 있는 스파크 현상을방지하기 위한 것으로써, 선택적으로 사용할 수 있다.

상기 원액탱크(8)에 저유되는 절삭유 혼합액(7)은 부피비로 방부제 1%, 유화제 10~15%, pH 유지제 5%, 방청제 10%에 절삭유 원액 70~75%를 혼합한 것이다.

그리고 상기 비중병(11)은 수용성 절삭유(W-1종)를 절삭유 원액 1과 물 9의 비율로 혼합하여 비중이 0.990인 절삭유를 기준으로 하여 비중이 0.001 변하면 비중병(11)이 약 2~3mm작동할 수 있도록 하며, 스위칭헤드(13)의 극간 간격은 공작기계의 진동 등을 고려할 때 약 4~5mm정도로 함이 바람직하다.

이상과 같이 구성되는 본 발명 수용성 절삭유의 물성 유지장치(1)는 각종 공작기계와 배관하여 공작기계에 항상 일정한 비중을 갖는 절삭유를 공급하여 절삭 성능을 일정하게 유지할 수 있게 한 것으로,

종래에는 가압펌프(4) 등을 이용하여 공작기계에 절삭유(수용성 절삭유(W-1종)를 절삭유 원액 1과 물 9의 비율로 혼합한 비중이 0.990인 것)를 가압 이송하고 회수하는 과정에서 절삭유의 성분이 절삭되는 금속가공 칩에 도포되는 등의 이유로 농도가 낮아지고, pH도 10 이하로 저하되는 등 열화현상이 발생하여 각종 미생물이 번식하고 악취가 발생하는 등의 문제점이 있었으나,

본 발명은 절삭유를 사용중 상기한 최초의 절삭유에 비하여 비중이 높아질 때 비중병(11)이 상승하게 되고, 비중병(11) 상단의 스위칭헤드(13)가 회동접점판(17)을 회동시켜 마그네틱스위치(15)에 마련된 접점단자(18)와 접점되어 전기적으로 작동하는 솔레노이드밸브(10)를 개방하게 되므로 원액탱크(8)에 저유되어 있는 절삭유 혼합액(7)이 관체(9)를 통해 저유조(5)로 공급되어 절삭유의 높아진 비중을 보상하여 비중을 떨어뜨리게 된다.

상기와 같이 저유조(5) 내의 절삭유 비중이 저하되면 비중병(11)은 자연적으로 하강하게되고 비중병(11) 상단의 스위칭헤드(13)는 회동접점판(17)을 회동시켜 접점단자(18)와의 접점을 해지하여 솔레노이드밸브(10)의 작동을 중지시켜 대기 상태에 있게 되는 것으로, 본 발명에 의하면 절삭유의 비중 변화가 있을 때 원액탱크(8)에 저유되어 있는 절삭유 혼합액(7)을 정량 공급하여 비중을 보상함으로서 절삭유의 물성을 유지시켜주게 되는 것이다.

본 발명에서 사용하는 절삭유 혼합액(7)의 경우 방부제, 유화제, pH 유지제 및 방청제가 혼합되어 있어 절삭유의 pH를 10 이상의 강알카리 상태로 유지되도록 하여 각종 미생물의 서식을 예방하여 절삭유가 변질 오손되는 것을 방지하게 되는 것이다.

그리고 본 발명에서는 가압펌프(5)의 흡입측으로 부직포 필터(6)가 설치되어 있어 순환되는 절삭유에 포함되는 금속가공 칩을 제거하게되며, 공급관(2) 상에 펠티어소자를 이용한 냉각기(21)가 부착되어 있으므로 공작기계로 공급되는 절삭유의 온도를 저하시켜 가공 소재의 냉각 및 절삭효과를 향상시키게 되는 것이다.

(실시예)

도 3은 본 발명 수용성 절삭유의 물성 유지장치(1)를 장착한 공작기계를 가동할 때 순환되는 절삭유 비중을 점검한 그래프이고, 도 4는 본 발명 수용성 절삭유의 물성 유지장치(1)를 장착한 공작기계를 가동할 때 순환되는 절삭유의 pH를 점검한 그래프이다.

본 발명자는 본 발명의 수용성 절삭유의 물성 유지장치(1)를 산업현장에서 금속절삭을 하고 있는 공작기계(선반)에 설치하여 실제 기계 가동시간(1일 7시간)을 기준으로 150시간 동안 운전하면서 사용된 절삭유에 대하여 설치 전·후의 비중조절 효과를 측정하였다. 이때 순환되는 절삭유의 량은 10ℓ였다.

미사용 절삭유의 비중을 0.98로 조절하여 실험한 경우, 본 발명의 수용성 절삭유의 물성 유지장치(1)를 설치하지 않고 절삭작업을 하였을 때는 10시간 가동하였을 때부터 비중변화가 일어나서 150시간까지 비중이 지속적으로 상승하였으나, 본 발명의 수용성 절삭유의 물성 유지장치(1)를 설치한 경우에는 10시간 가동하였을 때부터 비중변화가 있었으나 비중 센서(비중병(11)의 작동으로 솔레노이드밸브(10)가 개방)의 작동으로 절삭유 원액이 보충됨에 따라 0.002의 범위에서 비중이 조절되었다.

또한 pH 유지제에 의한 pH 조절효과도 병행되었다.

미사용 절삭유의 pH는 변화가 없었으나, 본 발명의 수용성 절삭유의 물성 유지장치(1)를 설치하지 않았을 때는 시간의 경과에 따라 pH가 지속적으로 저하하였으나, 본 발명의 수용성 절삭유의 물성 유지장치(1)를 설치한 경우에는 비중 센서의 작동으로 절삭유 혼합액이 보충될 때 원액에 첨가하였던 pH 유지제도 함께 보충되어 pH가 0.06 범위(약 10.6)내에서 조절되었다.

도 2,3에서 알 수 있듯이 150시간 동안 공작기계를 가동하는 경우 5회에 걸쳐 절삭유 혼합액이 보충되었으므로 평균 30시간마다 1회 보충된 것으로 볼 수 있고, 절삭유 혼합액의 1회 투입량은 절삭유 1ℓ당 약 2㎖ 정도였다.

이상에서 살펴본 바와 같이 본 발명은 공작기계와 연결된 저유조(5)에 부직포필터(6)와 비중을 체크할 수 있는 비중병(11)을 설치하고, 비중병(11)의 상승으로 작동하는 솔레노이드밸브(10)에 의해 제어되는 원액탱크(8)를 마련하며, 원액탱크(8)에는 방부제, 유화제, pH 유지제 및 방청제가 혼합되어 있는 절삭유 혼합액(7)을 저유하여 절삭유의 비중 변화가 있을 때 저유조(5)로 절삭유 혼합액(7)을 투입할 수 있도록 하며, 공작기계로 절삭유를 공급하는 공급관(2)에 펠티어소자를 이용한 냉각기(21)를 설치하는 간단한 구성으로 이루어지는 것으로써, 염가 제작이 가능하고, 본 발명을 산업현장에 적용하여 널리 사용할 경우 절삭유의 장기 사용으로 절삭유가 열화되는 것을 방지하여 절삭유의 사용수명을 장구히 할 수 있고, 절삭유의 pH를 10 이상의 강알카리 상태로 유지시켜 각종 미생물이나 세균의 성장이 없도록 하여 절삭유의 변질 등으로 인해 발생하는 세균 등에 의해 발생하는 각종 질병도 예방할 수 있어 쾌적한 근무조건을 제공할 수 있는 등 기대 이상의 효과를 득할 수 있게 되는 것이다.

Claims

각종 공작기계에 절삭유를 공급하는 공급관(2)과, 공작기계에서 배출되는 절삭유를 회수하는 회수관(3)을 배관하여 가압펌프(4)로 절삭유를 강제 순환시키도록 한 저유조(5)에 있어서,

상기 가압펌프(4)의 흡입측에는 부직포필터(6)를 설치하여 회수되는 절삭유에 포함되어 있는 금속가공 칩을 필터링 할 수 있도록 하고, 공급관(2) 상에는 펠티어소자를 이용한 냉각기(21)를 설치하며,

상기 저유조(5) 상측으로는 부피비로 방부제 1%, 유화제 10~15%, pH 유지제 5%, 방청제 10%에 절삭유 원액 70~75%를 혼합한 절삭유 혼합액(7)이 저유된 원액탱크(8)를 설치하고, 원액탱크(8)에는 솔레노이드밸브(10)가 마련된 공급관(9)을 배관하며,

상기 저유조(5) 내부에는 상부가 개방되어 공급되는 절삭유가 넘칠 수 있게 별도의 비중병수납조(5a)를 형성하여 비중병(11)을 설치하고, 비중병수납조(5a)에는 저유조(5)에 저유된 절삭유를 공급하도록 가압펌프(19)가 구비된 관체(20)를 배관하며,

상기 비중병(11)에는 두 개의 판체로 구성되는 스위칭헤드(13)를 부착하고, 스위칭헤드(13)에는 변압기(14)와 전기적으로 연결된 마그네틱스위치(15)에 접지되고 축핀(16)으로 고정된 회동접점판(17)을 결합하며, 회동접점판(17) 단부 하측에는 마그네틱스위치(15)의 접점단자(18)를 위치시켜 비중병(11)의 승강작동시 접점되도록 하여 솔레노이드밸브(10)를 작동토록 한 것을 특징으로 하는 수용성 절삭유의 물성 유지장치.