KR20140080736A - 절삭유 냉각장치가 구비된 공작기계 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 사용된 절삭유를 수용하는 절삭유 탱크와, 상기 절삭유 탱크에 수용된 절삭유를 모재의 가공부위에 보내기 위해 상기 절삭유 탱크 내에 구비된 절삭유 펌프와, 상기 절삭유 탱크의 일측 벽에 구비되며, 적어도 한 개 이상의 열전소자를 구비한 절삭유 냉각장치를 포함하는 절삭유 냉각장치가 구비된 공작기계를 제공한다.

Description

절삭유 냉각장치가 구비된 공작기계{MACHINE TOOL HAVING CUTTIING OIL COOLER}

본 발명은 절삭유 냉각장치가 구비된 공작기계에 관한 것이며, 구체적으로 절삭유 탱크 일측에 직접 구비되어 신속하고 효율적으로 고온의 절삭유를 냉각시키는 절삭유 냉각장치가 구비된 공작기계에 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.

가공 과정 중 칩이 발생하는 공작기계는 산업 전반에 걸쳐 자동화 및 수치제어화(Numerical Control)가 급속히 진전되고 있으며, 산업현장의 폭 넓은 수요에 힘입어 시장이 급속도로 확대되고 있는 추세이다.

도 1은 별치형 절삭유 냉각장치(10)가 구비된 종래의 공작기계를 도시한 측단면도이다.

도 1을 참조하면, 공작기계는 모재를 고정하고 이동하기 위한 주축대(20)와 모재를 가공하기 위한 메인 스핀들(31)이 구비된 공구대(30)를 포함한다.

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

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

이러한 절삭유는 통상적으로 모재 가공부위, 즉, 메인 스핀들(31)에 의해 회전되는 공구와 가공될 모재의 접촉부에 분사되며, 절삭유 분사노즐(43)로부터 분사된다.

한편, 분사된 절삭유는 공작기계 일측에 구비된 절삭유 탱크(40)에 유입된다. 이러한 절삭유는 절삭유 탱크(40) 내에 구비된 필터(미도시) 등으로 칩이 제거되어 상기 절삭유 탱크(40) 일측에 구비된 절삭유 펌프(41)로써 다시 절삭유 급유유로(42)를 통해 상기 절삭유 분사노즐(43)로 유입된다.

그러나, 이러한 절삭유의 순환과정에 의해 절삭유는 점점 더 온도가 상승하게 되고, 고온의 절삭유는 공작기계의 내구성 저하, 모재의 변형으로 인한 가공성 저하 등을 야기하는 문제가 발생한다.

따라서, 종래의 공작기계는 고온의 절삭유를 냉각시키기 위해 별도의 구성으로서 별치형 절삭유 냉각장치(10)를 구비하고 있다.

이러한 별치형 절삭유 냉각장치(10)는 크게 공작기계와는 별도로 구비된 절삭유 냉각유닛(11)과, 상기 절삭유 탱크(40)에서 상기 절삭유 냉각유닛(11)으로 절삭유를 유동시키기 위한 유동펌프(12)와, 상기 절삭유 냉각장치(10)와 유동펌프(12)를 연결시키는 유로관부(13, 14)를 구비한다.

그러나, 이러한 별치형 절삭유 냉각장치(10)를 구비하는 경우 다음과 같은 문제가 있다.

일단, 별도의 절삭유 냉각장치(10)를 구비하여야 하므로, 공작기계의 추가적인 비용이 들고, 설치 공간 상의 제약이 생길 수 있다.

또한, 고온의 절삭유를 냉각시키기 위해 절삭유 냉각유닛(11)에 유입되어 있는 절삭유 만큼의 절삭유가 추가적으로 구비되어야 한다.

또한, 별도의 절삭유 냉각장치(10)를 사용하므로 절삭유의 온도가 간접적으로 제어되는 것으로서, 신속하고 정밀한 절삭유 온도 제어가 불가능하다.

또한, 별치형 절삭유 냉각장치(10)는 내부에 압축기 및 응축기(미도시)가 구비되어 소음 발생문제 및 응축을 위한 냉매의 사용으로 인해 환경 문제가 대두될 수 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로서, 본 발명의 목적은 공작기계에 직접적으로 구비된 절삭유 냉각장치를 구비한 공작기계를 제공함에 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 절삭유 온도의 효율적인 제어 및 공작기계의 단가 감소를 도모함에 있다.

상기 목적을 달성하기 위해서 본 발명은, 사용된 절삭유를 수용하는 절삭유 탱크와, 상기 절삭유 탱크에 수용된 절삭유를 모재의 가공부위에 보내기 위해 상기 절삭유 탱크 내에 구비된 절삭유 펌프와, 상기 절삭유 탱크의 일측 벽에 구비되며, 적어도 한 개 이상의 열전소자를 구비한 절삭유 냉각장치를 포함하는 절삭유 냉각장치가 구비된 공작기계를 제공한다.

바람직하게, 상기 절삭유 냉각장치는 상기 절삭유 탱크의 벽면을 형성하는 베이스와, 상기 베이스로부터 내측으로 수직 형성된 다수개의 흡열핀과, 상기 베이스로부터 외측으로 수직 형성된 다수개의 방열핀을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

바람직하게, 상기 절삭유 탱크는 절삭유가 균일하게 유동될 수 있도록 절삭유 유로가 형성되되, 상기 절삭유 유로는 절삭유가 상기 다수개의 흡열핀을 거쳐 상기 절삭유 펌프에 유입되도록 형성된 것을 특징으로 한다.

바람직하게, 상기 절삭유 냉각장치는 상기 방열핀에 인접하여 구비된 방열팬을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

바람직하게, 상기 절삭유 냉각장치는 상기 절삭유 펌프에 인접하여 구비된 온도센서와, 상기 열전소자에 공급되는 전원을 제어하는 제어부를 더 포함하고, 상기 제어부는 상기 온도센서로써 파악된 절삭유의 온도가 기설정된 온도보다 높은 경우에는 상기 열전소자에 전원을 공급하는 것을 특징으로 한다.

본 발명은 절삭유의 온도가 직접적으로 제어되므로, 신속하고 정밀한 절삭유 온도 제어가 가능하다.

또한, 본 발명의 절삭유 냉각장치는 직접 절삭유 탱크에 구비되므로 공작기계의 설치공간이 확보되며, 공작기계의 제품단가 측면에서 이점이 있다.

도 1은 별치형 절삭유 냉각장치가 구비된 종래의 공작기계를 도시한 측단면도.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 절삭유 냉각장치가 구비된 절삭유 탱크의 측단면도.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 절삭유 냉각장치가 구비된 절삭유 탱크를 도시한 상면도.
도 4는 열전소자의 개략도.

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 발명의 주요한 기술적 사상은 종래의 별치형 절삭유 냉각장치가 아닌, 절삭유 탱크에 직접적으로 구비되는 절삭유 냉각장치에 있는 바, 이하 이에 대해 상세하게 설명한다.

도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 절삭유 냉각장치(100)가 구비된 절삭유 탱크(40)의 측단면도이며, 도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 절삭유 냉각장치(100)가 구비된 절삭유 탱크(40)를 도시한 상면도이다.

도 2 및 도 3을 참조하면, 공작기계는 모재와 공구를 접촉하여 가공을 수행하기 때문에 마찰열이 발생하고, 절삭 가공으로 생기는 칩이 그대로 방치될 경우 정밀한 모재 가공을 꾀할 수 없게 되므로, 상용되어 있는 공작기계는 고품질의 공작물을 얻기 위해 발생열을 신속하게 제거함과 동시에 원활한 칩의 제거를 위해 절삭유를 사용하고 있다.

이렇게 사용된 절삭유를 수용하기 위해 절삭유 탱크(40)가 공작기계 일측에 구비되고, 절삭유는 상기 절삭유 탱크(40)에 유입된다.

이러한 절삭유는 절삭유 탱크(40) 내에 구비된 필터(미도시) 등으로 칩이 제거되어 상기 절삭유 탱크(40)에 수용된 절삭유를 모재의 가공부위에 보내기 위해 상기 절삭유 탱크(40) 내에 구비된 절삭유 펌프(41)로써 다시 절삭유 급유 유로(42)를 통해 가공 부위에 구비된 절삭유 노즐(미도시)로 유입된다.

그러나, 이러한 절삭유의 순환과정에 의해 절삭유는 점점 더 온도가 상승하게 되고, 고온의 절삭유는 공작기계의 내구성 저하, 모재의 변형으로 인한 가공성 저하 등을 야기하는 문제가 발생하기 때문에, 본 발명은 상기 절삭유 탱크(40)에 직접적으로 구비된 절삭유 냉각장치(100)를 구비한다.

구체적으로, 본 발명의 일실시예에 따른 절삭유 냉각장치(100)는 상기 절삭유 탱크(40)의 일측 벽에 구비되며, 상기 절삭유 탱크(40)의 벽면을 형성하는 베이스(110)와, 상기 베이스(110)의 일측벽에 장착되는 적어도 한 개 이상의 열전소자(120)와, 상기 베이스(110)의 일측면에 수직방향으로 다수개 장착된 흡열핀(130)과, 상기 베이스(110)의 타측면에 수직방향으로 다수개 장착된 방열핀(140)을 포함한다.

상기 열전소자(120)는 펠티어 효과(Peltier effect)를 이용한 것이다. 펠티어 효과란, 두 종류의 도체를 결합하고 전류를 흐르도록 할 때, 한 쪽의 접점은 발열하여 온도가 상승하고, 다른 쪽의 접점에서는 흡열하여 온도가 낮아지는 현상이다.

구체적으로, 도 4를 참고하여 상기 열전소자(120)를 설명하면 다음과 같다.

도 4는 열전소자의 개략도이며, 도 4를 참고하면, 전류는 반시계 방향으로 돌고 있으며, 이 때 P형 반도체 내에서 정공은 (d)의 접점에서 생성되어 (b) 접점 쪽으로 이동한다. 여기서, 정공은 열을 실어 나르는 역할을 하게 되며, 그 결과 (c), (d) 플레이트는 지속적으로 차가워지고(흡열), (a), (b) 플레이트는 뜨거워진다(발열). 전류가 흐르는 방향을 바꾸면 전자 및 정공의 흐름도 바뀌게 되며, 열의 흡열/발열도 반대로 변한다.

이러한 열전소자(120)는 상기 베이스(110)에 적어도 한 개 이상 구비될 수 있으며, 상기 베이스(110)는 상기 절삭유 탱크(40)의 일측벽에 빌트인(built-in)되어 일측벽의 일부를 형성한다.

또한, 상기 베이스(110), 흡열핀(130) 및 방열핀(140)은 고온의 절삭유의 냉각 효율을 증대시키기 위해 열전도 효율이 좋은 동 재질로 제작되는 것이 바람직하다.

한편, 본 발명의 절삭유 냉각장치(100)의 효율을 증대시키기 위해, 상기 절삭유 탱크(40)는 절삭유가 균일하게 유동(도 3의 화살표 참조)될 수 있도록 절삭유 유로(45)가 형성될 수 있다. 이러한 절삭유 유로(45)는 절삭유 탱크(40) 내의 절삭유의 난류(와류)를 방지할 수 있으며, 일정한 절삭유가 유동되어 본 발명의 일실시예에 따른 절삭유 냉각장치(100)에 접하게 되므로 냉각효과가 증대될 수 있다.

또한, 도 3에 도시된 것과 같이, 상기 절삭유 유로(45)는 절삭유가 상기 흡열핀(130)을 거쳐 상기 절삭유 펌프(41)에 유입되도록 형성되는 것이 냉각된 절삭유를 바로 공작기계의 가공부위에 공급할 수 있으므로 바람직하다. 다만, 도시된 유로의 형상에 국한되지 않으며, 상기 절삭유 탱크(40)의 절삭유 유입구에서 상기 절삭유 냉각장치(100)에 이르는 유로는 가변할 수 있음은 자명하다.

또한, 본 발명의 절삭유 냉각장치(100)의 효율을 증대시키기 위해, 상기 방열핀(140)에 인접하여 구비된 방열팬(150)을 더 포함하여 상기 방열핀(140)의 방열 효과를 더 증대시킬 수 있다.

한편, 이러한 절삭유 냉각장치(100)의 냉각은 상술한 열전소자(120)가 그 주요한 기능을 수행하며, 상기 열전소자(120)는 24V의 전원으로써 구동될 수 있다.

항상 절삭유 냉각장치(100)를 구동시킬 경우 전력의 소모가 야기될 수 있으므로 본 발명의 일실시예에 따른 절삭유 냉각장치(100)는 상기 절삭유 펌프(41)에 인접하여 구비된 온도센서(160)와, 상기 열전소자(120)에 공급되는 전원을 제어하는 제어부(미도시)를 더 포함하고, 상기 제어부는 상기 온도센서(160)로써 파악된 절삭유의 온도가 기설정된 온도보다 높은 경우에는 상기 열전소자(120)에 전원을 공급하도록 제어할 수 있다.

이러한 구성 및 기능으로 인해, 본 발명은 별치형 절삭유 냉각장치(100)를 구비한 종래의 공작기계에 비하여 설치장소의 제약이 감소하며, 즉각적인 절삭유 온도 제어가 가능하여 모재 가공성이 향상되고, 좀 더 가격적 측면에서 경쟁력 있는 공작기계를 제공할 수 있는 이점이 있다.

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.

40: 절삭유 탱크 41: 절삭유 펌프
45: 절삭유 유로 100: 절삭유 냉각장치
110: 베이스 120: 열전소자
130: 흡열핀 140: 방열핀
150: 방열팬 160: 온도센서

Claims (5)

1. 사용된 절삭유를 수용하는 절삭유 탱크;
   상기 절삭유 탱크에 수용된 절삭유를 모재의 가공부위에 보내기 위해 상기 절삭유 탱크 내에 구비된 절삭유 펌프; 및
   상기 절삭유 탱크의 일측 벽에 구비되며, 적어도 한 개 이상의 열전소자를 구비한 절삭유 냉각장치;를 포함하는 절삭유 냉각장치가 구비된 공작기계.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 절삭유 냉각장치는,
   상기 절삭유 탱크의 벽면을 형성하는 베이스와, 상기 베이스의 일측면에 수직방향으로 다수개 장착된 흡열핀과, 상기 베이스의 타측면에 수직방향으로 다수개 장착된 방열핀을 더 포함하되,
   상기 열전소자는 상기 흡열핀이 장착된 베이스의 일측면에 장착되는 것을 특징으로 하는 절삭유 냉각장치가 구비된 공작기계.
   
3. 제2항에 있어서,
   상기 절삭유 탱크는 절삭유가 균일하게 유동될 수 있도록 절삭유 유로가 형성되되, 상기 절삭유 유로는 절삭유가 상기 다수개의 흡열핀을 거쳐 상기 절삭유 펌프에 유입되도록 형성된 것을 특징으로 하는 절삭유 냉각장치가 구비된 공작기계.
   
4. 제2항에 있어서,
   상기 절삭유 냉각장치는,
   상기 방열핀에 인접하여 구비된 방열팬을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 절삭유 냉각장치가 구비된 공작기계.
   
5. 제1항에 있어서,
   상기 절삭유 냉각장치는,
   상기 절삭유 펌프에 인접하여 구비된 온도센서와, 상기 열전소자에 공급되는 전원을 제어하는 제어부를 더 포함하고,
   상기 제어부는 상기 온도센서로써 파악된 절삭유의 온도가 기설정된 온도보다 높은 경우에는 상기 열전소자에 전원을 공급하는 것을 특징으로 하는 절삭유 냉각장치가 구비된 공작기계.

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