KR101476679B1 - 공작기계용 고압 절삭유 공급 장치 - Google Patents

공작기계용 고압 절삭유 공급 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 공작기계에서 배출된 절삭유 탱크에 연결되며 절삭유 탱크에서 이송된 절삭유를 원심력에 의한 비중 분리를 통해 필터링하는 사이클론 필터와, 상기 사이클론 필터에서 여과된 여과 절삭유가 저장되며 상기 여과 절삭유를 상기 공작기계로 이송시키도록 상기 공작기계와 연결되는 클린 탱크와, 상기 사이클론 필터에서 배출된 슬러지 함유 절삭유가 저장되며 저장된 절삭유를 상기 절삭유 탱크로 이송시키도록 상기 절삭유 탱크와 연결되는 리턴 탱크와, 상기 사이클론 필터의 여과 절삭유 배출구에 설치되며 상기 사이클론 필터의 여과 절삭유가 상기 리턴 탱크 또는 클린 탱크 측으로 배출되도록 하는 전동 절환 밸브와, 상기 절삭유 탱크와 사이클론 필터의 사이에 설치되며 상기 사이클론 필터로의 절삭유 공급 압력에 따라 상기 전동 절환 밸브의 개도를 전환시키는 압력 스위치를 포함하는 공작기계용 고압 절삭유 공급 장치에 관한 것으로서, 사이클론 필터가 정상적으로 동작하는 경우에만 여과 절삭유를 클린 탱크로 투입시킴으로써 양질의 여과 절삭유만이 공작기계로 재공급될 수 있게 되며, 그에 따라 고압 펌프의 수명을 연장시킬 수 있다.

Description

공작기계용 고압 절삭유 공급 장치{HIGH PRESSURE CUTTING OIL SUPPLYING DEVICE FOR MACHINING CENTER}
본 발명은 공작기계의 금속 가공시 배출되는 절삭유를 필터링하여 공작기계에 고압으로 재공급하기 위한 공작기계용 고압 절삭유 공급 장치에 관한 것이다.
절삭유는 공작기계를 이용한 절삭가공시 절삭 공구를 냉각시키고 윤활되게 하여 공구를 보호하며 가공시 열발생에 의한 소재 변형을 최소화하는 기능을 한다. 공작기계의 금속 가공시 금속칩을 함유한 절삭유가 배출되게 되며, 이를 수집하여 금속칩과 절삭유를 분리한 후 여과된 절삭유를 공작기계에 고압으로 재공급하기 위해 고압 절삭유 공급 장치가 사용되게 된다.
본 출원인은 사이클론 필터를 이용한 공작기계용 고압 절삭유 공급 장치에 대해 특허 출원하여 특허 등록(등록특허 제10-0897345호, 공작기계용 고압 쿨런트 공급 장치)을 받은바 있다. 이에 따르면, 공작기계에서 배출된 절삭유는 1차 필터에 의해 금속칩과 분리되며, 나머지 절삭유는 절삭유 탱크에 저장된다. 절삭유 탱크에 저장된 절삭유는 공급 펌프의 작동에 의해 사이클론 필터로 공급되어 원심력에 의한 비중 분리에 의해 필터링되며, 사이클론 필터에 의해 여과된 양질의 절삭유는 공작기계로 재공급되게 된다. 사이클론 필터에서 배출된 슬러지 함유 절삭유는 슬러지 컨베이어에 의해 슬러지가 제거된 후 절삭유 탱크로 재공급되게 된다.
이와 같은 구조의 공작기계용 절삭유 공급 장치에 따르면, 사이클론 필터의 가동초기에는 원심력이 충분히 확보되지 않기 때문에 사이클론 필터에서 배출되는 여과 절삭유의 품질이 좋지 않다. 이는 사이클론 필터의 가동 초기에 슬러지가 함유된 절삭유가 그대로 클린 탱크에 저장되어 공작기계로 재공급되는 현상을 초래한다. 또한 절삭유에 함유된 슬러지는 여과 절삭유를 공작기계로 공급하기 위한 고압 펌프에 손상을 일으켜 고압 펌프의 토출 압력을 떨어뜨리거나 고압 펌프의 수명을 단축시키는 문제를 발생시킨다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 사이클론 필터로의 절삭유 공급 압력이 충분하여 사이클론 필터의 필터링 기능이 정상적인 경우에만 사이클론 필터의 여과 절삭유가 공작기계로 공급될 수 있도록 하여 양질의 절삭유만이 공작기계로 재공급되도록 하고, 고압 펌프의 수명을 연장시키기 위한 것이다.
상기한 과제를 실현하기 위해 본 발명은 공작기계에서 배출된 절삭유 탱크에 연결되며 절삭유 탱크에서 이송된 절삭유를 원심력에 의한 비중 분리를 통해 필터링하는 사이클론 필터와, 상기 사이클론 필터에서 여과된 여과 절삭유가 저장되며 상기 여과 절삭유를 상기 공작기계로 이송시키도록 상기 공작기계와 연결되는 클린 탱크와, 상기 사이클론 필터에서 배출된 슬러지 함유 절삭유가 저장되며 저장된 절삭유를 상기 절삭유 탱크로 이송시키도록 상기 절삭유 탱크와 연결되는 리턴 탱크와, 상기 사이클론 필터의 여과 절삭유 배출구에 설치되며 상기 사이클론 필터의 여과 절삭유가 상기 리턴 탱크 또는 클린 탱크 측으로 배출되도록 하는 전동 절환 밸브와, 상기 절삭유 탱크와 사이클론 필터의 사이에 설치되며 상기 사이클론 필터로의 절삭유 공급 압력에 따라 상기 전동 절환 밸브의 개도를 전환시키는 압력 스위치를 포함하는 공작기계용 절삭유 공급 장치를 개시한다.
상기 압력 스위치는 상기 절삭유 공급 압력이 기설정된 압력 이상인 경우 개도 전환 신호를 발생시켜 상기 전동 절환 밸브에 인가하며, 상기 전동 절환 밸브는 상기 개도 전환 신호에 따라 상기 리턴 탱크 측에서 상기 클린 탱크 측으로 개도가 전환되도록 구성될 수 있다.
상기 전동 절환 밸브는 상기 개도 전환 신호를 인가받은 후 기설정된 시간 이후에 개도를 전환하도록 설정 가능하다.
상기 클린 탱크에는 상기 클린 탱크에 저장된 여과 절삭유의 수위를 감지하기 위한 플로트 스위치가 설치되며, 상기 플로트 스위치에는 상기 여과 절삭유의 수위가 설정치보다 낮은 경우 알람 정보를 발생시키는 알람부가 추가로 연결될 수 있다.
상기 절삭유 탱크와 사이클론 필터를 연결하는 공급관에는 상기 절삭유 공급 압력을 측정하는 압력 게이지가 설치되며, 상기 압력 게이지에서는 측정 압력이 기설정치보다 낮은 상태로 일정 시간 이상 유지되는 경우 상기 알람부를 동작시키는 제어부가 추가로 연결될 수 있다.
공작기계용 절삭유 공급 장치는 상기 클린 탱크와 공작 기계를 연결하는 이송관과, 상기 여과 절삭유를 공작 기계 측으로 펌핑하기 위한 고압 펌프를 더 포함할 수 있으며, 상기 이송관에는 상기 고압 펌프로 진입하는 여과 절삭유를 재여과하기 위한 보조 필터가 설치될 수 있다.
상기와 같은 구성의 본 발명에 의하면, 사이클론 필터의 초기 가동시 사이클론 필터의 원심력이 충분치 못한 경우 여과 절삭유를 리턴 탱크로 투입하고 사이클론 필터의 동작이 정상화되면 여과 절삭유를 클린 탱크로 투입시키는 구성을 통해 양질의 여과 절삭유만이 공작기계로 재공급될 수 있게 되며, 그에 따라 고압 펌프의 수명을 연장시킬 수 있다.
또한 사이클론 필터로의 절삭유 공급압력이 충분하지 못하여 사이클론 필터가 정상적인 필터링 기능을 수행하지 못하는 경우 사이클론 필터의 여과 절삭유가 클린 탱크로 유입되지 못하도록 하여 슬러지가 함유된 여과 절삭유가 공작기계 측으로 유입될 가능성을 미연에 방지할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 공작기계용 고압 절삭유 공급 장치의 개념도.
도 2 및 3은 도 1에 도시된 전동 절환 밸브 및 압력 스위치의 작동 상태를 나타내는 도면들.
이하, 본 발명과 관련된 공작기계용 고압 절삭유 공급 장치에 대하여 도면을 참조하여 보다 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 공작기계용 절삭유 공급 장치의 개념도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 공작기계용 고압 절삭유 공급 장치는 사이클론 필터(110), 클린 탱크(120), 리턴 탱크(130), 전동 절환 밸브(140), 및 압력 스위치(150)를 포함한다.
사이클론 필터(110)는 공작기계(10)에서 배출된 절삭유가 저장된 절삭유 탱크(20)에 연결되며, 절삭유 탱크(20)에서 이송된 절삭유를 원심력에 의한 비중 분리를 통해 필터링한다. 사이클론 필터(110)의 구조는 공지된 구조에 따르며, 사이클론 필터(110)는 공급 펌프(31)가 설치된 공급관(30)에 의해 절삭유 탱크(20)와 연결된다. 공급관(31)에는 관내 압력, 즉, 절삭유의 공급 압력을 측정하기 위한 압력 게이지(32)가 설치된다.
사이클론 필터(110)의 필터링에 따라 여과된 여과 절삭유는 사이클론 필터(110)의 상측으로 배출되게 되며, 필터링 과정에서 남은 슬러지 함유 절삭유는 사이클론 필터(110)의 하측으로 배출되게 된다.
클린 탱크(120)는 사이클론 필터(110)에서 여과된 여과 절삭유가 저장되는 공간을 제공하며, 여과 절삭유를 공작기계(10)로 이송시키도록 공작기계(10)와 연결된다. 클린 탱크(120)는 제1이송관(40)에 의해 공작기계(10)와 연결되며, 제1이송관(40)에는 여과 절삭유를 공작 기계(10) 측으로 펌핑하기 위한 고압 펌프(41)가 설치된다. 제1이송관(40)에는 릴리프 밸브(42)와 압력 게이지(43)가 설치될 수 있다. 클린 탱크(120)에는 저장된 여과 절삭유의 수위를 감지하기 위한 플로트 스위치(121)가 설치될 수 있다.
제1이송관(40)에는 고압 펌프(41)로 진입하는 여과 절삭유를 재여과하기 위한 보조 필터(44)가 설치될 수 있다. 보조 필터(44)는 고압 펌프(44)의 전방에 설치되어 사이클론 필터(110)에서 여과된 여과 절삭유를 다시 한번 필터링한다. 이와 같이 보조 필터(44)의 추가 설치로 인하여 절삭유의 보다 정밀한 여과가 가능하며 사이클론 필터(110)의 장시간 사용 후에도 일정 이상의 여과 성능을 확보할 수 있다.
리턴 탱크(130)는 사이클론 필터(110)에서 배출된 슬러지 함유 절삭유를 저장한다. 리턴 탱크(130)는 사이클론 필터(110)에서 배출된 슬러지 함유 절삭유를 받을 수 있도록 사이클론 필터(110)의 하측 공간에 배치된다. 본 실시예에 따르면 클린 탱크(120)와 리턴 탱크(130)는 상하 방향을 따라 배치되나, 클린 탱크(120)와 리턴 탱크(130)의 배치는 이와 달리 다양하게 구현 가능하다 할 것이다.
리턴 탱크(130)는 저장된 절삭유를 절삭유 탱크(20)로 이송시키도록 절삭유 탱크(20)와 연결된다. 리턴 탱크(130)는 제2이송관(50)에 의해 절삭유 탱크(20)와 연결되며, 제2이송관(50)에는 절삭유 이송을 위한 리턴 펌프(51)가 설치된다. 리턴 펌프(51)의 동작에 따라 절삭유는 제2이송관(50)을 통해 절삭유 탱크(20)로 이송되게 된다.
리턴 탱크(130) 내부의 저장실(131)에는 슬러지 함유 절삭유로부터 슬러지를 분리하기 위한 슬러지 컨베이어(160)가 설치된다. 슬러지 컨베이어(160)는 슬러지를 분리하여 슬러지 수집 박스(161)로 이송시킨다. 리턴 탱크(130)에는 절삭유의 상사점 및 하사점을 각각 감지하는 오버 플로우 스위치(132)와 플로트 스위치(133)가 설치될 수 있다.
전동 절환 밸브(140)는 사이클론 필터(110)의 여과 절삭유 배출구(111)에 설치되며, 여과 절삭유가 리턴 탱크(130) 또는 클린 탱크(120) 측으로 배출되도록 한다. 전동 절환 밸브(140)는 삼방 밸브(3-WAY VALVE)의 형태를 가질 수 있으며, 전기적 신호의 인가에 따라 밸브의 개도가 리턴 탱크(130) 측으로 전환되거나 클린 탱크(120) 측으로 전환되게 된다.
압력 스위치(150)는 절삭유 탱크(20)와 사이클론 필터(110)의 사이, 구체적으로 공급관(30)에 설치되며, 전동 절환 밸브(140)의 구동기(모터)와 유선 또는 무선으로 연결된다. 압력 스위치(150)는 사이클론 필터(110)로의 절삭유 공급 압력에 따라 전동 절환 밸브(140)의 개도를 전환시키는 기능을 한다. 압력 스위치(150) 및 전동 절환 밸브(140)의 상세 구조 및 작동 상태에 대해서는 추후 상세히 설명하기로 한다.
공작기계용 절삭유 공급 장치는 그 동작을 제어하기 위한 제어부를 구비하며, 제어부는 제어대상, 즉, 전동 절환 밸브(140), 압력 스위치(150), 압력 게이지(32), 플로트 스위치(121), 오버 플로우 및 플로트 스위치(132,133)등에 전기적으로 연결된다. 예를 들어 제어부는 오버 플로우 스위치(132)와 플로트 스위치(133)의 감지 결과 절삭유의 수위가 상사점일 때 리턴 펌프(51)를 작동시키고, 절삭유의 수위가 하사점일 때 리턴 펌프(51)의 작동을 정지시킨다.
도 2 및 3은 도 1에 도시된 전동 절환 밸브 및 압력 스위치의 작동 상태를 나타내는 도면들이다. 여기서 도 2는 사이클론 필터(10)로의 절삭유 공급 압력이 기설정치에 도달하지 않은 상태를 나타내며, 도 3은 절삭유 공급 압력이 기설정치 이상에 도달하여 전동 절환 밸브(140)의 개도가 전환된 상태를 나타내고 있다.
전동 절환 밸브(140)의 입구는 사이클론 필터(110) 상측의 여과 절삭유 배출구(111) 측에 연결된다. 전동 절환 밸브(140)의 한쪽 출구는 리턴 탱크(130) 쪽 이송을 위한 제1배출관(141)에 연결되며, 다른 쪽 출구는 클린 탱크(120) 쪽 이송을 위한 제2배출관(142)에 연결된다. 제2배출관(142)에도 압력 게이지(143)가 설치될 수 있다.
압력 스위치(150)는 사이클론 필터(110)의 입구 측에 설치되어 사이클론 필터(110)로의 절삭유 공급 압력이 기설정된 압력에 도달하면 전기 접점을 개폐하여 전기 신호를 발생시킨다. 즉, 압력 스위치(150)는 절삭유 공급 압력이 기설정치 이상인 경우 개도 전환 신호를 발생시켜 전동 절환 밸브(140)에 인가하며, 전동 절환 밸브(140)는 이와 같은 개도 전환 신호에 따라 그 개도가 리턴 탱크(130) 측에서 클린 탱크(120) 측으로 전환되게 된다.
도 2와 같이 사이클론 필터(110)의 가동 초기에 해당하는 시간 동안에는 전동 절환 밸브(140)의 개도가 리턴 탱크(130) 측으로 열려 있다. 사이클론 필터(110)의 가동 초기에는 절삭유의 공급 압력이 충분하지 못해 사이크론 필터(110)의 원심력이 약하기 때문에 불순물이 섞여 배출될 가능성이 있는바, 사이클론 필터(110)의 여과 절삭유를 제1배출관(141)을 통해 리턴 탱크(130)로 배출시켜 절삭유 탱크(20)로 재이송할 수 있도록 한다.
도 3과 같이 사이클론 필터(110)로의 절삭유 공급 압력이 설정치 이상에 도달한 경우 압력 스위치(150)는 개도 전환 신호를 발생시켜 전동 절환 밸브(140)에 인가하며, 이에 따라 전동 절환 밸브(140)의 구동기는 밸브의 개도를 리턴 탱크(130) 측에서 클린 탱크(120) 측으로 전환시킨다.
사이클론 필터(110)로의 절삭유 공급 압력이 설정치 이상에 도달한 것은 사이클론 필터(110)의 원심력이 충분히 확보되어 필터링 기능이 정상화된 것을 의미하며, 전동 절환 밸브(140)의 개도 전환에 따라 사이클론 필터(110)의 여과 절삭유가 제2배출관(142)을 통해 클린 탱크(120)로 배출되게 되는 것이다. 이에 따라 양질의 여과 절삭유만이 클린 탱크(120)로 배출되도록 할 수 있다.
전동 절환 밸브(140)는 개도 전환 신호를 인가받은 후 기설정된 시간(예를 들어, 3초 내지 5초) 이후에 개도를 전환하도록 설정될 수 있으며, 이는 절삭유 공급 압력이 설정치에 도달하는 시점과 사이클론 필터(110)의 원심력이 충분히 확보되는 시점 사이의 갭을 보상할 수 있도록 하기 위함이다.
이상과 같이 본 발명에 따르면 사이클론 필터(110)로의 절삭유 공급 압력이 낮아 기설정된 압력 이상에 도달하지 못한 경우에는 사이클론 필터(110)에서 배출되는 여과 절삭유가 리턴 탱크(130) 측으로 토출되어 클린 탱크(120) 측으로 토출되는 것이 미연에 방지될 수 있다.
이와 같이 사이클론 필터(110)의 절삭유 공급 압력이 낮은 경우 여과 절삭유가 리턴 탱크(130) 측으로 계속적으로 토출되게 되며, 이와 같은 상태가 지속되면 클린 탱크(120)의 수위가 유지되지 못하고 낮아지게 된다. 클린 탱크(120)의 플로트 스위치(121)는 클린 탱크(120)의 수위가 설정치보다 낮은 경우 고압 펌프(41)에 전기 신호를 인가하여 고압 펌프(41)의 작동을 정지시키도록 구성될 수 있다. 이와 같은 구성 뿐만 아니라 플로트 스위치(121)에 알람부를 연결하여 클린 탱크(120)의 여과 절삭유 수위가 설정치보다 낮은 경우 알람 정보가 발생하도록 구성도 구현 가능하다. 알람부는 음향 정보 또는 시각 정보의 형태로 장비 운용자에게 알람 정보를 제공하며, 이를 통해 장비 운용자는 공급 펌프(31) 또는 사이클론 필터(110)에서 발생한 문제의 원인을 찾아 해결할 수 있다.
이와 같은 구성에 보조적으로, 압력 게이지(32)에 연결된 제어부는 압력 게이지(32)에서 측정된 압력이 기설정치보다 낮은 상태로 일정 시간 이상 유지되는 경우 알람부가 알람 정보를 발생시키도록 알람부의 동작을 제어하도록 구성되는 것도 가능하다. 사이클론 필터(110)로의 절삭유 공급 압력이 정상적인 상태보다 낮은 상태로 일정시간 이상 유지된다는 것은 문제 현상이 지속되고 있는 것을 의미하는바, 이러한 경우 알람부를 작동시켜 문제 현상이 해결되도록 하는 것이 가능하며 클린 탱크(120)의 플로트 스위치(121)가 작동 불능인 상태인 경우에도 문제 상황이 발생한 것을 장비 운용자에게 알리는 것이 가능하게 된다.
이상에서는 본 발명에 따른 공작기계용 고압 절삭유 공급 장치를 첨부한 도면들을 참조로 하여 설명하였으나,　본 발명은 본 명세서에 개시된 실시예와 도면에 의해 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술사상의 범위 내에서 당업자에 의해 다양한 변형이 이루어질 수 있다.
110: 사이클론 필터 120: 클린 탱크
130: 리턴 탱크 140: 전동 절환 밸브
150: 압력 스위치 160: 슬러지 컨베이어

Claims (5)

  1. 공작기계에서 배출된 절삭유 탱크에 연결되며, 절삭유 탱크에서 이송된 절삭유를 원심력에 의한 비중 분리를 통해 필터링하는 사이클론 필터;
    상기 사이클론 필터에서 여과된 여과 절삭유가 저장되며, 상기 여과 절삭유를 상기 공작기계로 이송시키도록 상기 공작기계와 연결되는 클린 탱크;
    상기 사이클론 필터에서 배출된 슬러지 함유 절삭유가 저장되며, 저장된 절삭유를 상기 절삭유 탱크로 이송시키도록 상기 절삭유 탱크와 연결되는 리턴 탱크;
    상기 사이클론 필터의 여과 절삭유 배출구에 설치되며, 상기 사이클론 필터의 여과 절삭유가 상기 리턴 탱크 또는 클린 탱크 측으로 배출되도록 하는 전동 절환 밸브; 및
    상기 절삭유 탱크와 사이클론 필터의 사이에 설치되며, 상기 사이클론 필터로의 절삭유 공급 압력이 기설정된 압력 이상인 경우 개도 전환 신호를 발생시켜 상기 전동 전환 밸브에 인가하는 압력 스위치를 포함하고,
    상기 전동 절환 밸브는 상기 개도 전환 신호에 따라 상기 리턴 탱크 측에서 상기 클린 탱크 측으로 개도가 전환되도록 구성되되, 상기 개도 전환 신호를 인가받은 후 기설정된 시간 이후에 개도가 전환되도록 설정되는 것을 특징으로 하는 공작기계용 고압 절삭유 공급 장치.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 클린 탱크에 설치되며, 상기 클린 탱크에 저장된 여과 절삭유의 수위를 감지하기 위한 플로트 스위치; 및
    상기 플로트 스위치에 연결되며, 상기 여과 절삭유의 수위가 설정치보다 낮은 경우 알람 정보를 발생시키는 알람부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 공작기계용 고압 절삭유 공급 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 절삭유 탱크와 사이클론 필터를 연결하는 공급관에 설치되며, 상기 절삭유 공급 압력을 측정하는 압력 게이지; 및
    상기 압력 게이지에서 측정된 압력이 기설정치보다 낮은 상태로 일정 시간 이상 유지되는 경우 상기 알람부를 동작시키는 제어부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 공작기계용 고압 절삭유 공급 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 클린 탱크와 공작 기계를 연결하는 이송관;
    상기 이송관에 설치되며, 상기 여과 절삭유를 공작 기계 측으로 펌핑하기 위한 고압 펌프를 더 포함하고,
    상기 이송관에는 상기 고압 펌프로 진입하는 여과 절삭유를 재여과하기 위한 보조 필터가 설치되는 것을 특징으로 하는 공작기계용 고압 절삭유 공급 장치.
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