KR20130019126A - 스크류식 절삭유 정화장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 공작기계를 이용하여 절삭가공시 발생되는 절삭칩과 절삭유를 분리시킴으로써 절삭유와 절삭칩을 재활용할 수 있도록 하기 위한 스크류식 절삭유 정화장치에 대한 기술로서, 비스듬히 경사지게 배치되며, 하단측 저면부에 절삭유 배출구가 형성되고 외주면에 절삭유가 공급되는 공급구가 형성되는 실린더; 상기 실린더의 하단측에 결합되는 구동모터; 상기 실린더 내부에 삽입되며 하단부가 상기 구동모터의 출력축과 연결되어 회전하게 되며, 외면에 상부로 갈수록 피치가 감소되는 스크류가 형성되고, 상단부 부근의 비스크류 구간에 칩배출구가 형성되는 샤프트;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

스크류식 절삭유 정화장치{SCREW TYPE CUTTING OIL PURIFICATION APPARATUS}
본 발명은 공작기계를 이용하여 절삭가공시 발생되는 절삭칩과 절삭유를 분리시킴으로써 절삭유와 절삭칩을 재활용할 수 있도록 하기 위한 스크류식 절삭유 정화장치에 대한 기술이다.
선반이나 NC, CNC, 밀링머신과 같은 다양한 공작기계를 이용하여 각종 부품들을 가공하게 되는데, 보통 절삭가공시에는 적당량의 절삭유를 공급하면서 작업이 이루어지고 발생되는 절삭칩은 절삭유와 섞여 절삭유 수집통에 모이게 된다. 사용된 절삭유는 정화과정을 거쳐서 재사용되며, 이를 위해서는 절삭유에 포함된 절삭칩을 분리시켜야 한다. 절삭유와 분리되는 절삭칩 역시 압축시켜서 재활용하게 된다.
절삭유와 절삭칩을 분리시키기 위한 장치들이 다수 알려져 있으며, 이하 대표적인 종래기술들에 대해 살펴보도록 한다.
대한민국 공개특허번호 제10-2010-0138060호(2010.12.31 공개)의 "금속 절삭칩 재생장치"(이하 종래기술 1이라 한다)가 있으며, 또 다른 것으로 대한민국 공개특허번호 제10-2009-0061773호(2009.06.17 공개)의 "금속칩 압축 성형장치 및 압축 성형방법"(이하 종래기술 2라 한다)이 있다.
도 1은 종래기술 1에 대한 정면도이며, 개략적인 작동원리는 아래와 같다.
절삭칩 공급기(170)의 호퍼(172)에 투입된 절삭칩이 성형부(110)로 공급되어 절삭칩은 압축되는데, 성형부로 절삭칩을 원활히 공급시키기 위해 이송스크류(177)가 회전되어 호퍼(172)에 수용된 절삭칩이 유입부(182)를 통해 이송가이드(178) 내부로 유입된 후 유출부(183)를 통해 배출되어 성형부(110)로 공급된다.
즉, 종래기술1의 경우 이송스크류는 호퍼로 공급된 절삭칩을 하방으로 원활하게 이송시키기 위한 용도로 사용되고, 실질적인 절삭칩의 압축은 프레스 액츄에이터(152)에 의해 성형플런저(151)가 성형부(110)로 진입되어 절삭칩의 압축 성형이 이루어진다.
도 2는 종래기술 2에 대한 구성을 보여주는 개략도이며, 그 구성은 아래와 같다.
도시된 바와 같이 제1호퍼(1)로부터의 금속은 70도 이상의 경사각을 유지하는 이송 스크류(2)를 경유하여 성형로드(20)에 공급되도록 하고, 제2호퍼(11)로부터의 금속은 30도에서 55도 정도의 경사각을 유지하는 이송 스크류(12)를 경유하여 성형로드(20)에 공급되도록 하고, 성형로드(20)의 내부에는 유압실린더(21)에 의해 승하강하는 펀치(22)를 장착하고, 성형로드(20)의 하단에는 유압실린더(23)에 의해 전후로 이동하는 밀편(24)을 장착하여 성형한 금속괴(30)를 일측의 토출구(25)로 밀면서 토출시키고, 이송스크류(2,12)의 전방 끝에는 이송스크류를 회전시키기 위한 스테핑 모터(3,13)를 장착하여 구성된다.
종래기술 2에서도 이송스크류는 절삭칩과 같은 금속을 하방으로 이송시키기 위한 것이며, 실질적인 압축은 펀치에 의해 달성된다.
1. 대한민국 공개특허번호 제10-2010-0138060호(2010.12.31 공개) 2. 대한민국 공개특허번호 제10-2009-0061773호(2009.06.17 공개)
본 발명은 절삭유에 포함된 절삭칩과 같은 이물질들을 보다 효과적으로 분리시켜서 절삭유와 절삭칩을 재활용할 수 있도록 하며, 절삭유로부터 절삭칩이 분리되는 과정중에 절삭칩은 압축되면서 배출되도록 함으로써 추가적인 압축장비가 필요없는 콤팩트한 구조의 스크류식 절삭유 정화장치를 제공하고자 한다.
제시한 바와 같은 과제 달성을 위한 본 발명의 스크류식 절삭유 정화장치는, 절삭칩이 포함된 절삭유를 정화시키기 위한 절삭유 정화장치에 있어서, 비스듬히 경사지게 배치되며, 하단측 저면부에 절삭유 배출구가 형성되고 외주면에 절삭유가 공급되는 공급구가 형성되는 실린더; 상기 실린더의 하단측에 결합되는 구동모터; 상기 실린더 내부에 삽입되며 하단부가 상기 구동모터의 출력축과 연결되어 회전하게 되며, 외면에 상부로 갈수록 피치가 감소되는 스크류가 형성되고, 상단부 부근의 비스크류 구간에 칩배출구가 형성되는 샤프트;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
그리고 본 발명에서 상기 스크류는, 상기 샤프트의 하단 부근에서 시작되어 투입되는 절삭유에 포함된 절삭칩을 걸러주는 피딩 스크류와, 상기 피딩 스크류와 이격거리를 두고 보다 짧은 피치를 이루는 1차 압축 스크류와, 상기 1차 압축 스크류와 이격거리를 두고 상기 1차 압축 스크류보다 짧은 피치를 이루는 2차 압축 스크류로 이루어지고, 상기 칩배출구는 상기 2차 압축 스크류의 종단 이후 위치에 형성되고, 상기 샤프트의 상단은 상기 칩배출구까지 이어져 절삭칩이 배출되는 배출덕트가 되는 것을 특징으로 한다.
그리고 본 발명에서 상기 스크류는, 상기 칩배출구를 사이에 두고 상기 2차 압축 스크류와 이격되며 상기 2차 압축 스크류와 동일한 피치를 갖는 3차 압축 스크류가 형성되는 것을 특징으로 한다.
그리고 본 발명에서 상기 샤프트는, 하단부 부근에서 상기 피딩 스크류 구간까지는 내부가 빈 중공부로 이루어지고 상기 중공부로 연결되는 다수의 연통홀이 형성되며, 상기 실린더의 하단과 상단에는 밀폐용 커버와 상기 샤프트의 회전을 위해 베어링이 결합되고, 상기 공급구 상측에 호퍼가 마련되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의한 스크류식 절삭유 정화장치는 비교적 간단하면서 콤팩트한 구조로 이루어져 넓은 설치공간을 차지하지 않는다는 효과가 있고, 스크류에 의해 절삭유와 절삭칩이 분리되면서 절삭칩은 압축되어 배출되고 절삭유는 자연스럽게 낙하됨으로써 동시에 절삭유와 절삭칩의 분리 및 절삭칩의 압축성형이 가능하다는 효과가 있다.
도 1은 종래기술 1에 대한 정면도.
도 2는 종래기술 2에 대한 구성을 보여주는 개략도.
도 3은 본 발명의 바람직한 일 실시예를 보여주는 스크류식 절삭유 정화장치의 개략적인 구성도.
도 4는 도 3에 대한 평면도.
아래에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 부여하였다.
명세서 전체에서 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함" 한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
첨부되는 도 3은 본 발명의 바람직한 일 실시예를 보여주는 스크류식 절삭유 정화장치의 개략적인 구성도이며, 도 4는 평면도를 나타낸 것이다.
도시된 바와 같이 본 발명의 실시예에 의한 스크류식 절삭유 정화장치는 절삭가공에 따라 발생되는 절삭칩과 절삭유를 분리시켜서 재사용이 가능하도록 하기 위한 것이다.
절삭유와 절삭칩이 혼합된 상태로 호퍼(100)로 투입되며, 보통 절삭칩은 큰 부피를 차지하기 때문에 압축시켜서 배출시킬 필요가 있다.
호퍼(100)의 하부측에 비스듬히 경사지게 실린더(200)가 결합되며, 실린더(200)는 중공 원통형상이 바람직하고 실린더(200)의 하단측 저면부에 개구된 절삭유 배출구(210)가 형성된다. 그리고 실린더(200)의 외주면에 호퍼(100)와 연결되는 공급구(220)가 형성된다. 호퍼(100)를 통해 절삭칩이 포함된 절삭유가 투입되면 실린더(200)에 형성된 공급구(220)를 통해서 절삭유와 절삭칩은 실린더 내부로 유입된다.
보다 바람직하게 경사지게 배치되는 실린더(200)에 호퍼(100)가 고정 연결되도록 하기 위해 별도의 연결 하우징(230)을 둘 수도 있다.
도시된 바와 같이 본 실시예에서는 실린더(200)를 부분적으로 감싸는 중공 원통형상의 연결 하우징(230)을 마련하고, 연결 하우징(230) 상부에 호퍼(100)를 결합시키도록 한다. 연결 하우징(230)에도 실린더(200)에 형성되는 공급구(220)와 연통되는 연결홀(231)이 형성되어 절삭유와 절삭칩은 연결홀(231)과 공급구(220)를 거쳐서 실린더(200) 내부로 들어가게 된다.
바람직하게 실린더(200)를 부분적으로 감싸는 형태로 결합되는 연결 하우징(230)의 상단과 하단에는 실린더(200) 외면과 밀착되는 오링(232)과 같은 씰링재를 마련하여 절삭유가 연결 하우징(230) 외부로 흐르지 않도록 하는 것이 바람직하다.
실린더(200)의 하단측에는 구동모터(300)가 결합되며, 기어드 모터와 같은 것을 사용하는 것이 바람직하다.
실린더(200) 내부에는 샤프트(400)가 삽입되며, 샤프트(400)의 하단부는 구동모터(300)의 출력축과 연결되어 회전하게 되고 상단부는 실린더(200)보다 돌출된다.
특히 샤프트(400)의 외면에는 스크류(S)가 형성되는데, 스크류(S)는 하부로부터 상부로 갈수록 그 피치가 감소되는 것으로 한다. 그리고 샤프트(400)에 형성되는 스크류(S)는 피치가 다른 스크류가 연속적으로 형성될 수도 있지만, 상부로 갈수록 점차 피치가 감소되는 단속적인 스크류들이 형성될 수도 있다. 또한, 스크류(S)들은 동일한 피치를 갖는 다수의 구간별로 구분될 수 있으며, 하부측 구간의 스크류(S)보다 상부측 구간의 스크류(S)의 피치는 작도록 형성시킬 수 있다.
본 실시예의 경우는 단속적인 다수개의 스크류(S)가 샤프트(400)에 형성되도록 하며, 구체적으로 하부로부터 피딩 스크류(S0), 1차 압축 스크류(S1), 2차 압축 스크류(S2), 3차 압축 스크류(S3)가 소정의 이격거리를 두면서 형성된다.
샤프트(400)의 외면에 스크류(S)가 형성되지 않는 부위를 비스크류 구간이라 하며, 설명의 편의상 하부로부터 제1비스크류 구간(410), 제2비스크류 구간(420), 제3비스크류 구간(430), 제4비스크류 구간(440)이라 부르도록 한다.
피딩 스크류(S0)는 샤프트(400)의 하단 부근에 형성되며, 피딩 스크류(S0)는 제1비스크류 구간(410) 보다는 상측에 위치하게 되고, 피딩 스크류(S0)에 호퍼(100)를 통해 투입된 절삭유와 절삭칩이 가장 먼저 접촉된다.
호퍼(100)에 투입되어 실린더(200) 내부로 유입되는 절삭유와 절삭칩은 1차적으로 피딩 스크류(S0)에 의해 절삭칩이 걸러지게 된다. 즉, 절삭유는 자연스럽게 실린더(200) 내면을 따라 하방으로 흐르게 되고, 절삭칩은 스크류(S)에 걸려 하방으로 이동되지 못하고, 샤프트(400)가 회전됨에 따라 걸러진 절삭칩은 점차 피딩 스크류(S0)를 타고 상방으로 이동하게 된다.
보다 바람직하게 샤프트(400)의 하단으로부터 피딩 스크류(S0) 구간까지는 샤프트(400)의 내부가 빈 중공부로 이루어지도록 하고, 중공부로 연결되는 다수의 연통홀(450)들이 형성되도록 한다.
즉, 제1비스크류 구간(410)과 피딩 스크류(S0) 영역의 샤프트(400) 표면에는 중공부로 이어지는 연통홀(450)들이 형성되어 절삭유의 일부 혹은 다량이 연통홀(450)을 통해 중공부로 들어간 후 하방으로 흘러서 제1비스크류 구간(410)에 형성된 연통홀(450)을 통해 다시 배출되어 최종적으로는 실린더(200) 하단측에 형성되는 절삭유 배출구(210)를 통해 별도의 수집통(미도시)에 모이도록 한다.
피딩 스크류(S0)와 이격되어 보다 상측에 형성되는 1차 압축 스크류(S1)는 피딩 스크류(S0)보다 짧은 피치를 이루게 되며, 그 길이도 짧다. 그리고 피딩 스크류(S0)와 1차 압축 스크류(S1)의 사이의 비스크류 구간이 제2비스크류 구간(420)이 된다.
피딩 스크류(S0)에 의해 걸러진 절삭칩은 샤프트(400)가 회전됨에 따라 피딩 스크류(S0)를 타고 점차 상승 이동되며, 제2비스크류 구간(420)에 모이게 된다. 제2비스크류 구간(420)에 절삭칩이 소정량 축적되면 자연스럽게 절삭칩은 1차 압축 스크류(S1)로 진입되며, 1차 압축 스크류(S1)의 피치가 감소되기 때문에 절삭칩은 압축되면서 상승 이동된다.
1차 압축 스크류(S1)와 이격거리를 두고 2차 압축 스크류(S2)가 형성되며, 2차 압축 스크류(S2)는 1차 압축 스크류(S1)보다 짧은 피치를 이루게 된다. 그리고 1차 압축 스크류(S1)와 2차 압축 스크류(S2) 사이에 비스크류 구간인 제3비스크류 구간(430)이 형성된다.
제3비스크류 구간(430)에 모인 절삭칩은 2차 압축 스크류(S2)로 진입되면서 보다 더 압축 성형된 후 상측으로 이동하게 된다.
샤프트(400)의 상단부 부근에 칩배출구(460)가 형성되며, 칩배출구(460)는 또 하나의 비스크류 구간인 제4비스크류 구간(440)에 형성된다. 2차 압축 스크류(S2)의 종단 이후에 제4비스크류 구간(440)이 형성되며, 제4비스크류 구간(440)상에 칩배출구(460)가 형성되고, 칩배출구(460)가 형성되는 제4비스크류 구간(440)부터 샤프트(400)의 상단까지는 중공상태의 배출덕트(470)가 되어 칩배출구(460)를 통해 배출덕트(470)로 들어오게 되는 압축 성형된 절삭칩은 최종적으로 배출될 수 있다.
칩배출구(460)는 제4비스크류 구간(440)에 다수개가 형성되도록 하며, 등간격을 이루면서 여러개의 칩배출구(460)가 형성되는 것으로 함이 바람직하다.
한편, 보다 바람직하게 칩배출구(460)를 사이에 두고 2차 압축 스크류(S2)와 이격되어 3차 압축 스크류(S3)가 더 형성될 수 있다. 본 실시예의 경우 3차 압축 스크류(S3)는 2차 압축 스크류(S2)와 동일한 피치를 갖는 것으로 하였지만, 3차 압축 스크류(S3)는 2차 압축 스크류(S2)보다 그 피치가 짧도록 하여도 된다.
2차 압축 스크류(S2)를 거치면서 압축된 절삭칩은 제4비스크류 구간(440)으로 들어온 후 일부는 제4비스크류 구간(440)에 형성되는 칩배출구(460)를 통해 배출되지만 동시에 절삭칩들이 배출될 수 없기 때문에 일부 절삭칩들은 3차 압축 스크류(S3)로 진입되어 다시 한번 더 압축 성형되도록 한다.
실린더(200)에 삽입된 채 회전되는 샤프트(400)의 양단부는 실린더(200)의 하단과 상단에서 밀폐용 커버(240)와 베어링(250)에 의해 지지되도록 한다. 밀폐용 커버(240)의 내경면에 베어링(250)이 설치되고 베어링(250)은 샤프트(400)의 외면에 끼워지게 된다. 그리고 바람직하게 밀폐용 커버(240)에는 누설을 방지하기 위해 하나 이상의 오링(241)이나 오일씰(241)이 장착될 수 있도록 한다.
언급한 것처럼 샤프트(400)에 형성되는 피딩 스크류(S0), 1차 압축 스크류(S1), 2차 압축 스크류(S2)의 피치는 각각 다르게 형성되며, 예를 들어 피딩 스크류(S0)의 피치가 40mm라면 1차 압축 스크류(S1)의 피치는 30mm로 하고, 2차 압축 스크류(S2)의 피치는 15mm로 하는 것과 같다.
3차 압축 스크류(S3)가 구비되는 경우라면 2차 압축 스크류(S2)의 피치와 동일한 15mm로 하거나 보다 작은 10mm 정도의 피치를 갖는 것으로 할 수 있다.
본 발명에 의한 스크류식 절삭유 정화장치는 절삭칩이 포함된 절삭유를 호퍼(100)를 통해 투입시키면 경사지게 배치된 실린더(200) 내부에 마련되어 회전되는 샤프트(400)에 의해 절삭유와 절삭칩의 분리가 이루어지고, 분리된 절삭칩은 상승 이동되면서 압축 성형되어 배출되고, 절삭유는 하방으로 낙하되어 분리 수집되므로 매우 효과적으로 절삭유의 정화 및 절삭칩의 압축 처리가 가능하게 된다.
전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다.
그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것일 뿐 한정적이 아닌 것으로 이해되어야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.
본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
100 : 호퍼 200 : 실린더
210 : 절삭유 배출구 220 : 공급구
230 : 연결 하우징 231 : 연결홀
232 : 오링 240 : 밀폐용 커버
241 : 오링/오일씰 250 : 베어링
300 : 구동모터 400 : 샤프트
410 : 제1비스크류 구간 420 : 제2비스크류 구간
430 : 제3비스크류 구간 440 : 제4비스크류 구간
450 : 연통홀 460 : 칩배출구
470 : 배출덕트 S0 : 피딩 스크류
S1 : 1차 압축 스크류 S2 : 2차 압축 스크류
S3 : 3차 압축 스크류

Claims (4)

  1. 절삭칩이 포함된 절삭유를 정화시키기 위한 절삭유 정화장치에 있어서,
    비스듬히 경사지게 배치되며, 하단측 저면부에 절삭유 배출구가 형성되고 외주면에 절삭유가 공급되는 공급구가 형성되는 실린더;
    상기 실린더의 하단측에 결합되는 구동모터;
    상기 실린더 내부에 삽입되며 하단부가 상기 구동모터의 출력축과 연결되어 회전하게 되며, 외면에 상부로 갈수록 피치가 감소되는 스크류가 형성되고, 상단부 부근의 비스크류 구간에 칩배출구가 형성되는 샤프트;를 포함하는 것을 특징으로 하는 스크류식 절삭유 정화장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 스크류는, 상기 샤프트의 하단 부근에서 시작되어 투입되는 절삭유에 포함된 절삭칩을 걸러주는 피딩 스크류와, 상기 피딩 스크류와 이격거리를 두고 보다 짧은 피치를 이루는 1차 압축 스크류와,
    상기 1차 압축 스크류와 이격거리를 두고 상기 1차 압축 스크류보다 짧은 피치를 이루는 2차 압축 스크류로 이루어지고, 상기 칩배출구는 상기 2차 압축 스크류의 종단 이후 위치에 형성되고, 상기 샤프트의 상단은 상기 칩배출구까지 이어져 절삭칩이 배출되는 배출덕트가 되는 것을 특징으로 하는 스크류식 절삭유 정화장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 스크류는, 상기 칩배출구를 사이에 두고 상기 2차 압축 스크류와 이격되며 상기 2차 압축 스크류와 동일한 피치를 갖는 3차 압축 스크류가 형성되는 것을 특징으로 하는 스크류식 절삭유 정화장치.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 하나의 항에 있어서,
    상기 샤프트는, 하단부 부근에서 상기 피딩 스크류 구간까지는 내부가 빈 중공부로 이루어지고 상기 중공부로 연결되는 다수의 연통홀이 형성되며, 상기 실린더의 하단과 상단에는 밀폐용 커버와 상기 샤프트의 회전을 위해 베어링이 결합되고, 상기 공급구 상측에 호퍼가 마련되는 것을 특징으로 하는 스크류식 절삭유 정화장치.
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