KR101638324B1 - 유체 동시분사장치 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따른 유체 동시분사장치는, 제1유체가 유동되는 제1유로 및 제2유체가 유동되는 제2유로가 형성되고, 관통홀이 형성된 고정유닛, 상기 고정유닛을 관통하도록 상기 관통홀에 회전 가능하게 구비되며, 전단부에 가공툴이 삽입 고정되는 고정홀이 형성되고, 상기 제1유로 및 상기 고정홀을 연통시키는 연통부가 형성된 회전유닛 및 일측이 상기 제2유로와 연결되고, 타측에는 상기 가공툴에 의해 가공이 이루어지는 가공 부위에 상기 제2유체를 분사하는 노즐이 형성된 분사유로가 형성되며, 상기 고정유닛에 구비되는 분사유닛을 포함한다.

Description

유체 동시분사장치{Fluid Simultaneous supplying Apparatus}

본 발명은 유체를 분사하는 유체공급장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 제1유체 및 제2유체를 가공툴에 동시에 공급하는 유체 동시분사장치에 관한 것이다.

일반적으로 금속 등 대상물을 가공하는 과정에서는 고온의 열이 발생되며, 이는 가공물을 변형 및 손상시킬 위험을 초래함은 물론, 가공을 수행하는 공구들의 마모, 변형을 야기하게 된다. 따라서 이를 방지하기 위해 대상물 가공 작업을 수행할 경우에는 냉각을 위한 액체질소 등의 극저온유체와, 마찰 또는 공구의 마모를 저감시키기 위한 절삭유 등을 가공영역에 분사하게 된다.

다만, 종래의 경우 상기 극저온유체 및 절삭유를 분사하기 위한 시스템은 각각 별도의 장치로 제작된다. 따라서 종래에는 극저온유체와 절삭유를 각각의 공급장치를 통하여 가공 영역에 분사하게 된다.

이와 같은 경우, 대상물의 가공 시 각각의 장치가 점유하는 공간이 커 공간의 낭비가 심하며, 각 장치를 동시에 제어하기 위해서는 복수의 작업자가 필요하여 인력이 낭비되는 문제가 있다.

또한 이때 가공 품질 향상을 위해 극저온유체 및 절삭유의 공급량을 조화롭게 조절할 필요가 있으나, 상기와 같이 복수의 작업자가 각각의 공급장치를 담당하므로, 서로의 호흡이 맞지 않을 경우 가공 품질을 저하시키게 되는 원인이 된다.

뿐만 아니라 작업 시 작업자가 위험에 노출될 가능성이 커 안전사고가 발생하게 되는 문제도 있다.

따라서 이와 같은 문제점들을 해결하기 위한 방법이 요구된다.

한국등록특허 제10-0948912호

본 발명은 상술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 발명으로서, 복수의 유체를 가공툴에 동시에 공급할 수 있도록 형성되어 가공 품질을 향상시키고, 공간 및 인력의 낭비를 방지할 수 있는 유체 동시분사장치를 제공하기 위한 목적을 가진다.

본 발명의 과제들은 이상에서 언급한 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 유체 동시분사장치는, 제1유체가 유동되는 제1유로 및 제2유체가 유동되는 제2유로가 형성되고, 관통홀이 형성된 고정유닛, 상기 고정유닛을 관통하도록 상기 관통홀에 회전 가능하게 구비되며, 전단부에 가공툴이 삽입 고정되는 고정홀이 형성되고, 상기 제1유로 및 상기 고정홀을 연통시키는 연통부가 형성된 회전유닛 및 일측이 상기 제2유로와 연결되고, 타측에는 상기 가공툴에 의해 가공이 이루어지는 가공 부위에 상기 제2유체를 분사하는 노즐이 형성된 분사유로가 형성되며, 상기 고정유닛에 구비되는 분사유닛을 포함한다.

그리고 상기 고정유닛은, 상기 제1유체를 공급하는 제1유체 공급장치와 연결 가능하게 형성되어, 상기 제1유로에 상기 제1유체를 공급하는 제1연결포트 및 상기 제2유체를 공급하는 제2유체 공급장치와 연결 가능하게 형성되어, 상기 제2유로에 상기 제2유체를 공급하는 제2연결포트를 포함할 수 있다.

또한 상기 제1유로의 타측은 상기 관통홀에 노출될 수 있다.

그리고 상기 연통부는, 상기 회전유닛의 둘레를 따라 형성되며, 상기 제1유로의 타측과 연통되는 연통유로 및 상기 제1유로를 통해 상기 연통유로로 전달된 상기 제1유체를 상기 고정홀에 전달하는 전달유로를 포함할 수 있다.

또한 상기 전달유로는 복수 개가 형성될 수 있다.

그리고 상기 연통부는, 상기 고정홀의 후방에 형성되어 상기 고정홀과 연통되며, 상기 전달유로를 통해 전달된 상기 제1유체를 상기 고정홀에 공급하는 경유유로를 더 포함할 수 있다.

또한 상기 경유유로는 상기 회전유닛의 횡단면을 기준으로 상기 연통유로의 중심에 형성될 수 있다.

그리고 상기 제1유로 및 상기 제2유로 중 적어도 어느 하나의 둘레에는 단열을 위한 진공부가 형성될 수 있다.

또한 상기 분사유닛은 상기 회전유닛의 둘레를 감싸도록 복수 개가 구비되며, 상기 고정유닛은, 상기 제2유로 및 상기 복수 개의 분사유닛의 각 분사유로를 연통시키는 연결유로를 포함할 수 있다.

그리고 상기 가공툴에는 중공이 형성되며, 상기 고정홀 측으로 전달된 상기 제1유체는 상기 가공툴의 중공을 통해 가공 부위에 공급될 수 있다.

상기한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 유체 동시분사장치는 다음과 같은 효과가 있다.

첫째, 하나의 장치로 복수의 유체를 가공툴에 동시에 공급할 수 있어 공간 및 인력의 낭비를 방지할 수 있는 장점이 있다.

둘째, 일부의 유체는 가공툴의 후방으로부터 직접 공급하여 유체의 사용을 최소화할 수 있는 장점이 있다.

셋째, 복수의 유체 공급량을 용이하게 조절할 수 있으므로 대상물의 가공 시 요구되는 가공조건에 따라 효과적으로 대응이 가능하다는 장점이 있다.

넷째, 공구의 수명을 증가시킬 수 있는 장점이 있다.

다섯째, 작업 시 작업자의 안전을 도모하고, 작업 환경을 쾌적하게 할 수 있는 장점이 있다.

본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 청구범위의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 유체 동시분사장치의 모습을 나타낸 사시도;
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 유체 동시분사장치의 종 방향 절단면을 나타낸 단면도;
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 유체 동시분사장치의 A-A 절단면을 나타낸 단면도;
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 유체 동시분사장치의 B-B 절단면을 나타낸 단면도;
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 유체 동시분사장치에 있어서, 유체의 유동 경로를 나타낸 단면도; 및
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 유체 동시분사장치의 제1유로의 모습을 나타낸 단면도이다.

이하 본 발명의 목적이 구체적으로 실현될 수 있는 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 설명한다. 본 실시예를 설명함에 있어서, 동일 구성에 대해서는 동일 명칭 및 동일 부호가 사용되며 이에 따른 부가적인 설명은 생략하기로 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 유체 동시분사장치의 모습을 나타낸 사시도이며, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 유체 동시분사장치의 종 방향 절단면을 나타낸 단면도이다.

도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 유체 동시분사장치는 고정유닛(10)과, 회전유닛(20)과, 분사유닛(41)을 포함한다.

상기 고정유닛(10)은 내측에 관통홀이 형성되며, 또한 내부에는 제1유로(32) 및 제2유로(42)가 형성된다. 상기 제1유로(32)는 제1유체가 유동되는 경로를 형성하며, 제2유로(42)는 제2유체가 유동되는 경로를 형성한다.

상기 제1유체 및 상기 제2유체는 가공 시 가공 부위에 공급되는 다양한 유체일 수 있다. 본 실시예의 경우 상기 제1유체는 액체질소 등과 같이 가공 부위의 가공열을 낮추는 극저온유체인 것으로 하였으며, 상기 제2유체는 가공 시 윤활 작용을 하는 절삭유인 것으로 하였다.

다만, 상기 제1유체 및 상기 제2유체는 본 실시예와 다른 종류의 유체일 수 있음은 물론이며, 또한 상기 제1유체가 절삭유, 상기 제2유체가 극저온유체일 수도 있다.

한편 전술한 바와 같이 본 실시예에서 상기 고정유닛(10)은 내부에 제1유로(32) 및 제2유로(42)가 형성되며, 상기 제1유로(32) 및 제2유로(42)의 일측에는 제1연결포트(30)와 제2연결포트(40)가 각각 형성된다.

상기 제1연결포트(30)는 제1유체를 공급하는 제1유체 공급장치와 연결 가능하게 형성되는 구성요소로, 상기 제1유체 공급장치와 호스 등의 연결구 등으로 연결된 상태에서 상기 제1유로(32)에 상기 제1유체를 공급하게 된다.

또한 상기 제2연결포트(40)는 제2유체를 공급하는 제2유체 공급장치와 연결 가능하게 형성되는 구성요소로, 상기 제2유로(42)에 상기 제2유체를 공급하게 된다.

이때 상기 제1유체 공급장치 및 상기 제2유체 공급장치는 제1유체 및 제2유체가 수용된 수용탱크 형태일 수 있으며, 이는 본 발명의 유체 동시분사장치와 일체로 형성될 수도 있다. 또한 상기 제1유체 공급장치 및 상기 제2유체 공급장치는, 상기 제1유체 및 상기 제2유체를 설정된 압력으로 공급하도록 하는 압력인가모듈을 더 포함할 수도 있다.

한편 상기 제1유로(32)의 타측은 상기 관통홀에 노출되며, 이에 따라 상기 상기 제1유로(32)는 후술할 회전유닛(20)의 연통부와 연통된다. 그리고 상기 제2유로(42)의 타측은 후술할 분사유닛(41)의 분사유로(46)와 연통된다.

상기 회전유닛(20)은 상기 고정유닛(10)을 관통하도록 상기 고정유닛(10)의 관통홀에 회전 가능하게 구비된다. 그리고 상기 회전유닛(20)의 전단부(22)에는 가공툴(5)이 삽입 고정되는 고정홀(24)이 형성되고, 전술한 고정유닛(10)의 제1유로(43) 및 상기 고정홀(24)을 연통시키는 연통부가 형성된다.

본 실시예의 경우 상기 회전유닛(20)은 전후 방향으로 길게 형성되어, 상기 고정유닛(10)을 관통한 상태에서 전후로 돌출되도록 형성된다. 그리고 상기 회전유닛(20)은 횡단면의 중심점을 기준으로 하여 회전되며, 도시되지는 않았으나 상기 회전유닛(20)에 회전 구동력을 전달하는 구동부가 더 구비될 수 있다.

또한 상기 고정유닛(10)에는 상기 회전유닛(20)의 원활한 회전을 위해 베어링(12)이 구비될 수 있으며, 상기 고정유닛(10)과 상기 회전유닛(20) 사이에는 유체의 누설을 방지하는 실링부재가 더 구비될 수 있다.

그리고 상기 회전유닛(20)의 전단부(22)에 형성된 상기 고정홀(24)에는 다양한 가공툴(5)이 고정될 수 있으며, 본 실시예에서는 대상물의 절삭을 수행하는 절삭용 가공툴이 고정되는 것으로 하였다. 또한 상기 가공툴(5)에는 중공(7)이 형성되며, 이에 대해서는 후술하도록 한다.

한편 본 실시예에서 상기 연통부는, 연통유로(50)와, 전달유로(52)와, 경유유로(26)를 포함하고, 이에 대한 사제한 사항 역시 후술하도록 한다.

상기 분사유닛(41)은 일측이 상기 제2유로(42)와 연결되고, 타측에는 상기 가공툴(5)에 의해 가공이 이루어지는 가공 부위에 상기 제2유체를 분사하는 노즐이 형성된 분사유로(46)가 형성된다.

그리고 본 실시예에서 상기 분사유닛(41)은 상기 회전유닛(20)의 둘레를 감싸도록 복수 개가 상기 고정유닛(10)에 구비된 형태를 가진다. 또한 상기 분사유닛(41)의 타단부는 소정 각도 절곡 형성하여, 제2유체의 분사가 정확한 위치에 이루어지도록 하였다. 구체적으로 상기 분사유닛(41)은 상기 고정홀(24)에 삽입되는 가공툴(5)과 수평하게 상기 회전유닛(20)의 전단부보다 전방으로 연장된 연장영역과, 상기 연장영역의 전단에서 상기 가공툴(5) 방향으로 경사지게 연장 형성된 경사영역을 포함한다. 이때 각 분사유닛(41)의 분사유로(46)는 연결유로(44)에 의해 서로 연통될 수 있다.

이하에서는 상기 회전유닛(20)의 연통부와, 분사유닛(41)의 분사유로(46) 및 연결유로(44)에 대해 자세히 설명하도록 한다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 유체 동시분사장치의 A-A 절단면을 나타낸 단면도이다.

도 3에 도시된 바와 같이, 상기 연통유로(50)는 상기 회전유닛(20)의 둘레를 따라 형성되며, 상기 제1유로(32)의 타측과 연통된다.

그리고 상기 전달유로(52)는, 상기 제1유로(32)를 통해 상기 연통유로(50)로 전달된 상기 제1유체를 상기 고정홀(24) 측에 전달한다. 본 실시예의 경우 상기 고정홀(24)과 상기 전달유로(52)의 사이에는 경유유로(26)가 더 형성되므로, 상기 제1유체 및 상기 제2유체는 상기 경유유로(26)를 거쳐 상기 고정홀(24) 측으로 전달된다.

상기 경유유로(26)는 상기 고정홀(24)의 후방에 형성되어 상기 고정홀(24)과 연통되며, 전술한 바와 같이 상기 전달유로(52)를 통해 전달된 상기 제1유체를 상기 고정홀(24)에 공급한다.

이때 본 실시예에서 상기 경유유로(26)는 상기 회전유닛(20)의 횡단면을 기준으로 상기 연통유로(50)의 중심에 형성된다. 따라서 상기 전달유로(52)는 상기 연통유로(50)와 상기 경유유로(26)를 서로 연결하는 직선 형태로 형성되며, 특히 본 실시예에서 상기 전달유로(52)는 복수 개가 상기 경유유로(26)로부터 방사형으로 형성된다.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 유체 동시분사장치의 B-B 절단면을 나타낸 단면도이다.

도 4에 도시된 바와 같이, 제2유로(42)를 통해 유동된 제2유체는 상기 고정유닛(10)에 형성된 연결유로(44)로 전달되며, 이들은 전술한 각 분사유닛(41) 측으로 전달된다.

이와 같이 상기 연결유로(44)는 회전유닛(20)을 감싸며, 중심점을 공유하는 원형으로 형성되므로, 상기 분사유닛(41)은 상기 회전유닛(20)의 중심점을 기준으로 균일한 거리에 위치될 수 있다.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 유체 동시분사장치에 있어서, 유체의 유동 경로를 나타낸 단면도이다.

도 5에 도시된 바와 같이, 회전유닛(20)의 연통부는 둘레를 따라 원형으로 형성된 연통유로(50)를 포함하므로, 회전유닛(20)의 회전각에 구애되지 않고 상기 제1유로(32)로부터 유동된 제1유체가 연통유로(50) 측으로 전달될 수 있다.

따라서 상기 제1유체는 연통부 내를 통과하여, 고정홀(24)에 고정된 가공툴(5)에 전달된다.

이때 전술한 바와 같이 상기 가공툴(5)에는 중공(7)이 형성될 수 있으며, 이에 따라 제1유체는 가공툴(5)의 중공(7)을 따라 가공 부위에 공급될 수 있다.

또한 제2유로(42)를 통해 유동된 제2유체는 상기 고정유닛(10)에 형성된 연결유로(44)로 전달되며, 이어 각 분사유닛(41)의 분사유로(46)로 전달된다. 이후 상기 제2유체는 상기 분사유닛(41)의 노즐을 통해 가공 부위에 공급될 수 있다.

이와 같이, 본 발명은 하나의 장치로 복수의 유체를 동시에 가공툴(5)에 공급할 수 있어 공간 및 인력의 낭비를 방지할 수 있으며, 일부의 유체를 가공툴(5)의 후방으로부터 직접 공급하여 유체의 사용을 최소화할 수 있는 장점이 있다.

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 유체 동시분사장치의 제1유로(32)의 모습을 나타낸 단면도이다.

도 6에 도시된 바와 같이, 제1유로(32)의 둘레에는 진공부(34)가 형성될 수 있다.

본 실시예의 경우, 상기 제1유로(32)에 극저온유체가 유동되므로, 주변 구성요소가 결빙되는 등의 현상이 발생할 수 있으며, 이를 방지하기 위해 상기 제1유로(32)의 둘레에 진공부(34)를 형성한 것이다.

본 실시예에서 상기 진공부(34)는 상기 제1유로(32)를 감싸는 관 형태로 형성되며, 이에 따라 상기 제1유로(32)는 전체적으로 이중관 형태를 가질 수 있다. 그리고 상기 진공부(34)의 내측은 진공 상태로 형성되어, 제1유로(32)에 유동되는 극저온유체의 온도가 외측으로 전도되는 것을 방지할 수 있다.

한편 본 실시예의 경우 상기 제1유로(32)에 진공부(34)가 형성되는 것으로 하였으나, 이는 하나의 실시예로서 상기 제2유로(42)에도 역시 진공부(34)가 형성될 수 있음은 물론이다.

이상과 같이 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 살펴보았으며, 앞서 설명된 실시예 이외에도 본 발명이 그 취지나 범주에서 벗어남이 없이 다른 특정 형태로 구체화될 수 있다는 사실은 해당 기술에 통상의 지식을 가진 이들에게는 자명한 것이다. 그러므로, 상술된 실시예는 제한적인 것이 아니라 예시적인 것으로 여겨져야 하고, 이에 따라 본 발명은 상술한 설명에 한정되지 않고 첨부된 청구항의 범주 및 그 동등 범위 내에서 변경될 수도 있다.

5: 가공툴 7: 중공
10: 고정유닛 12: 베어링
20: 회전유닛 24: 고정홀
26: 경유유로 30: 제1연결포트
32: 제1유로 34: 진공부
40: 제2연결포트 41: 분사유닛
42: 제2유로 44: 연결유로
46: 분사유로 50: 연통유로
52: 전달유로

Claims (10)

1. 제1유체가 유동되는 제1유로 및 제2유체가 유동되는 제2유로가 형성되고, 관통홀이 형성된 고정유닛;
   상기 고정유닛을 관통하도록 상기 관통홀에 회전 가능하게 구비되며, 전단부에 가공툴이 삽입 고정되는 고정홀이 형성되고, 상기 제1유로 및 상기 고정홀을 연통시키는 연통부가 형성된 회전유닛;
   일측이 상기 제2유로와 연결되고, 타측에는 상기 가공툴에 의해 가공이 이루어지는 가공 부위에 상기 제2유체를 분사하는 노즐이 형성된 분사유로가 형성되며, 상기 고정유닛에 구비되는 분사유닛; 및
   상기 제1유체 및 상기 제2유체를 설정된 압력으로 공급하도록 하는 압력인가모듈;
   을 포함하고,
   상기 분사유닛은 상기 회전유닛의 둘레를 감싸도록 복수 개가 구비되며, 상기 고정홀에 삽입되는 가공툴과 수평하게 상기 회전유닛의 전단부보다 전방으로 연장된 연장영역과, 상기 연장영역의 전단에서 상기 가공툴 방향으로 경사지게 연장 형성된 경사영역을 포함하고,
   상기 고정유닛은,
   링 형태의 단일 유로로 형성되어 상기 제2유로 및 상기 복수 개의 분사유닛의 각 분사유로를 동시에 연통시키고, 상기 제2유체가 상기 복수 개의 분사유닛을 통해 동시에 분사될 수 있도록 하는 연결유로를 포함하는 유체 동시분사장치.
2. 제1항에 있어서,
   상기 고정유닛은,
   상기 제1유체를 공급하는 제1유체 공급장치와 연결 가능하게 형성되어, 상기 제1유로에 상기 제1유체를 공급하는 제1연결포트; 및
   상기 제2유체를 공급하는 제2유체 공급장치와 연결 가능하게 형성되어, 상기 제2유로에 상기 제2유체를 공급하는 제2연결포트;
   를 포함하는 유체 동시분사장치.
3. 제1항에 있어서,
   상기 제1유로의 타측은 상기 관통홀에 노출되는 유체 동시분사장치.
4. 제3항에 있어서,
   상기 연통부는,
   상기 회전유닛의 둘레를 따라 형성되며, 상기 제1유로의 타측과 연통되는 연통유로; 및
   상기 제1유로를 통해 상기 연통유로로 전달된 상기 제1유체를 상기 고정홀에 전달하는 전달유로;
   를 포함하는 유체 동시분사장치.
5. 제4항에 있어서,
   상기 전달유로는 복수 개가 형성된 유체 동시분사장치.
6. 제4항에 있어서,
   상기 연통부는,
   상기 고정홀의 후방에 형성되어 상기 고정홀과 연통되며, 상기 전달유로를 통해 전달된 상기 제1유체를 상기 고정홀에 공급하는 경유유로를 더 포함하는 유체 동시분사장치.
7. 제6항에 있어서,
   상기 경유유로는 상기 회전유닛의 횡단면을 기준으로 상기 연통유로의 중심에 형성된 유체 동시분사장치.
8. 제1항에 있어서,
   상기 제1유로 및 상기 제2유로 중 적어도 어느 하나의 둘레에는 단열을 위한 진공부가 형성된 유체 동시분사장치.
9. 삭제
10. 제1항에 있어서,
    상기 가공툴에는 중공이 형성되며,
    상기 고정홀 측으로 전달된 상기 제1유체는 상기 가공툴의 중공을 통해 가공 부위에 공급되는 유체 동시분사장치.

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