KR101007050B1 - 열 프레스 각인기 및 이를 이용한 각인방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 열과 압력으로 각인 가공하기 위한 열 프레스 각인기에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 각인대상물을 안착시킬 수 있는 지그에 승강하는 열판을 통해 각인이 이루어지도록 한 열 프레스 각인기 및 이를 이용한 각인방법에 관한 것이다.
본 발명의 열 프레스 각인기는 바디베이스(110)와, 각인대상물(A)을 고정시킬 수 있도록 상기 바디베이스(110)에 설치된 고정지그(120)와, 바디베이스(110) 중앙에 설치된 작업대(130)와, 상기 작업대(130)에 승강가능하게 설치되어 하강시 각인대상물(A)의 표면에 열압을 가하여 각인을 수행하는 열판(133)과, 상기 작업대(130)에 설치되어 각인대상물(A)의 표면에 각인지점을 표시해주는 레이저포인터(140)와, 상기 작업대(130)에 설치되어 상기 각인지점의 주변온도를 일정온도로 유지시켜 주는 팬히터(160)와, 상기 작업대(130)에 설치되어 각인대상물(A)의 각인지점 표면온도를 감지하는 온도센서(150)를 포함하여 구성된다.

Description

열 프레스 각인기 및 이를 이용한 각인방법{Thermocompression stamping machine and stamping method using thereof}
본 발명은 열과 압력으로 각인 가공하기 위한 열 프레스 각인기에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 각인대상물을 안착시킬 수 있는 지그에 승강하는 열판을 통해 각인이 이루어지도록 한 열 프레스 각인기 및 이를 이용한 각인방법에 관한 것이다.
종래에는 각인할 지점이 추가적으로 발생할 경우, 금형을 일체로 신규 제작하여 사출 성형하거나 기존 사출된 부품에 레이저 가공기로 후가공하도록 설계되어 있었다. 그러나 이런 방식으로 작업은 각각의 사양에 따라 여러 벌의 금형을 제작하거나, 성형된 부품을 사양에 맞추어 추가적으로 후 작업하는 레이저 가공기는 고가일 뿐 아니라 장시간의 작업 소요시간이 필요한 문제점이 있었다.
이러한 문제점들을 해결하기 위하여, 여러 가지 사양에도 단일의 금형으로 여러가지 사양에 대응할 수 있도록 한 "열 프레스 각인기"가 본 출원인에 의해 국내실용신안출원 제20-2008-0013206호로 제안된 바 있다.
도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 종래의 열 프레스 각인기는 바디베이스(10)와, 바디베이스(10)에 사출성형부품인 각인대상물을 고정할 수 있는 고정지그(21,22)와, 열판(37)을 통해 각인을 수행하는 열판구동부 조립체(30)로 구성되어 있다.
도 3에 도시된 바와 같이, 상기 열판구동부 조립체(30)는 하부고정판(31)과 상부고정판(32)을 구비하며, 이 상,하부고정판(31,32)들은 다수의 샤프트(33)로 상호연결된다. 또한, 상기 상부고정판(32)에는 에어실린더(34)가 설치되고, 상기 에어실린더(34)에는 이동판(35)이 결합된다. 상기 이동판(35)에는 다수의 가이드부쉬(36)가 구비되며, 상기 가이드부쉬(36)는 상기 샤프트(33)에 상하로 이동가능하게 끼워져 결합된다.
또한, 상기 이동판(35)에는 히터(37a)와 온도센서(37b)가 설치된 열판(37)이 고정되며, 상기 이동판(35)에는 하부고정판(31)에 고정된 고정지그(21,22)에 접촉되어 각인시 열판(37)의 승강 높이를 조절이 가능하는 다수의 레귤레이터(38)와 스토퍼(39)가 설치된다.
도시되지는 않았으나, 상기 스토퍼(39)는 에어실린더(34)의 동작에 의한 이동판(35)의 하강시 충격을 감소시켜 주는 스프링이 내장되어 있으며, 레귤레이터(38)의 상부에는 각인 깊이를 미세하게 조절할 수 있는 조절나사가 마련되어 있다.
한편, 상부고정판(32)에는 이동판(35)의 이동하거나 고온으로 가열된 열판(37)이 상하로 이동할 때 작업자와의 접촉을 막도록 안전보호판(40)이 설치되어 있다.
이와 같이 구성된 종래의 열 프레스 각인기는 바디베이스(10)에 고정된 다수의 고정지그(21,22,23)에 각인하고자 하는 각인대상물을 올려놓은 상태에서 에어실린더(34)를 동작시키게 되면, 이동판(35)이 다수의 샤프트(33)와 가이드부쉬(36)의 미끄럼 동작에 의해 하강하게 되고 이동판(35)에 일체로 고정된 열판(37)과 레귤레이터(38) 그리고 스토퍼(39)도 동시에 하강하게 되며, 하강하는 스토퍼(39)가 하부고정판(31)에 완충 접촉하게 되면, 레귤레이터(38)가 미리 셋팅된 각인 깊이만큼 동작하여 이동판(35)을 하강시켜 이동판(35)에 고정된 열판(37)에 의해 각인대상물의 특정지점에서 각인이 이루어지게 된다.
이때의 열판(37)의 가압시간이나 가압력 그리고 열판(37)의 온도는 각인대상물의 재질이나 특성에 따라 다르게 조절되어야 하는데, 열판(37)의 온도는 열판(37)의 내부에 설치된 히터(37a)와 온도센서(37b)에 의해 조절되며 가압시간이나 가압력은 미도시된 별도의 조작반을 통해 이루어지게 된다.
공개실용신안공보 제20-2008-0004934호(2008.10.27.공개)
상기와 같은 종래의 열 프레스 각인기는 사양이 상이한 사출된 부품에 간편하게 각인할 수 있어 단일의 사출 성형금형으로 여러가지의 사양의 제품을 생산할 수 있게 되므로 투자비를 줄일 수 있고 고가의 레이저 가공기도 요구되지 않으므로 신속하고 저렴하게 각인 작업을 수행할 수 있다는 측면에서는 매우 편리한 장점이 있었다.
그러나, 종래의 열 프레스 각인기는 다음과 같은 문제점이 있다.
첫째, 종래의 열 프레스 각인기는 상온에서 각인동작이 이루어지도록 셋팅되어 있으므로 주변의 온도환경이 변화할 때에는 정상적인 각인품질을 유지할 수 없다는 문제가 있다.
즉, 동절기와 같이 각인대상물의 표면 온도가 매우 낮아진 상태에서 각인이 이루어질 경우, 각인 전 열판(37)이 정상온도로 가열되었다 하더라도 각인대상물의 표면과 접촉하면서 열판(37)이 냉각되므로 정상적인 각인이 이루어지지 못하게 되는 것이다. 정상적인 각인이 이루어지지 못하게 되면 고가의 사출성형부품인 각인대상물의 자체를 폐기처분해야 되는 큰 손실이 발생된다.
둘째, 종래의 열 프레스 각인기는 바디베이스(10)에 고정된 다수의 고정지그(21,22,23)에 각인하고자 하는 각인대상물을 셋팅하여 올려놓은 상태에서 각인이 이루어지도록 하고는 있으나, 사출성형부품인 각인대상물의 특성상 자체적으로 제작공차가 클 뿐만 아니라, 지그에 셋팅하여 올려놓는 과정에서 오차가 크게 발생하므로 각인 위치의 정밀성이 크게 떨어지는 문제가 발생된다.
이 경우, 정렬상태가 불량하게 각인이 될 뿐만 아니라, 심할 경우 곡률이 큰 지점에서는 각인 자체가 이루어지지 않게 되기도 한다.
셋째, 종래의 열 프레스 각인기는 상부고정판(32)에는 이동판(35)이 이동하거나 고온으로 가열된 열판(37)이 상하로 이동할 때 작업자와 열판(37)과의 접촉을 막기 위한 안전보호판(40)이 설치되어 있기는 하나, 이는 단순히 작업자의 열상을 막기 위한 단편적인 조치일 뿐, 상하로 이동하는 열판(37)에 작업자가 아닌 주변장치가 개입하는 경우나, 예컨대 작업자의 의복을 비롯한 각종 착용구의 개입과 같이 작업자가 미처 안전보호판(40)과의 접촉이나 열판(37)의 열을 인지하지 못하는 경우에 발생되는 안전사고를 막아주지는 못한다.
특히 작업자가 안전보호판이나 열판의 인지와는 관계없이, 각인시 안전보호판 또는 열판과 각인대상물 사이에 신체의 일부가 끼이는 안전사고를 막을 수 없다.
본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 주변의 온도상태에 상관없이 항상 정상적인 각인이 이루어지게 되는 열 프레스 각인기를 제공하는데 그 목적이 있다.
또한, 본 발명은 사출성형부품인 각인대상물의 제작공차나 지그에 셋팅하는 과정에서 발생되는 오차에 상관 없이 항상 일정한 위치에 각인이 이루어지는 열 프레스 각인기를 제공하는데 그 목적이 있다.
또한, 본 발명은 고온의 열판에 의한 작업자의 열상은 물론 조업과정에서 발생되는 각종 안전사고를 미연에 방지할 수 있는 열 프레스 각인기를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 열 프레스 각인기는 바디베이스와, 각인대상물을 고정시킬 수 있도록 상기 바디베이스에 설치된 고정지그와, 바디베이스 중앙에 설치된 작업대와, 상기 작업대에 승강가능하게 설치되어 하강시 각인대상물의 표면에 열압을 가하여 각인을 수행하는 열판과, 상기 작업대에 설치되어 각인대상물의 표면에 각인지점을 표시해주는 레이저포인터와, 상기 작업대에 설치되어 상기 각인지점의 주변온도를 일정온도로 유지시켜 주는 팬히터와, 상기 작업대에 설치되어 각인대상물의 각인지점 표면온도를 감지하는 온도센서를 포함하여 구성된다.
그리고 본 발명의 열 프레스 각인기를 이용한 각인방법은 각인대상물이 바디베이스에 설치된 고정지그 및 작업대에 올려져 고정되는 단계; 레이저포인터가 동작되는 단계; 각인대상물 표면에 미리 표시된 각인지점이 일치한 경우에 한하여, 온도센서가 각인지점의 각인대상물의 표면온도를 측정하는 단계; 측정된 온도값에 따라 미리 정해진 시간동안 팬히터가 동작되어 각인지점의 표면온도를 각인을 수행하기 위한 최적온도로 상승시키 단계; 및 열판이 하강하여 각인대상물 표면을 열 프레스하여 각인을 수행하고 원래 위치로 복귀하는 단계를 포함하여 구성된다.
본 발명에 따르면 다음과 같은 효과가 있다.
첫째, 본 발명은 작업대에 설치된 온도센서가 각인대상물의 각인지점 표면온도를 측정하고 각인이 이루어지기 전에 팬히터가 최적의 각인이 이루어질 수 있도록 상기 각인지점의 표면온도를 일정하게 유지시켜 주므로 주변의 온도상태에 상관없이 항상 정상적인 각인이 이루어지게 되는 효과가 있다.
둘째, 본 발명은 레이저포인터가 각인작업 전에 각인될 지점을 각인대상물의 표면에 표시해 주므로 작업자는 실제 각인지점과의 일치여부를 육안으로 확인할 수 있다. 따라서, 사출성형부품인 각인대상물의 제작공차나 지그에 셋팅하는 과정에서 발생되는 오차에 상관없이 항상 정확한 위치에 각인할 수 있게 되는 효과가 있다.
셋째, 본 발명은 열판 주위에 근접센서가 설치되고 근접센서가 사물을 감지한 경우 각인기 전체의 동작이 자동으로 중지되도록 함으로써, 종래와 같이 작업자가 고온의 열판으로 접근하는 것을 막아 단순히 열상에 의한 안전사고를 예방하는 데에만 국한되지 않고, 조업과정에서 발생되는 전반적인 안전사고에 능동적으로 대처할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 종래의 열 프레스 각인기의 전방사시도.
도 2는 종래의 열 프레스 각인기의 후방사시도.
도 3은 종래의 열 프레스 각인기를 구성하는 열판구동부 조립체 사시도.
도 4는 본 발명에 따른 열 프레스 각인기의 사시도.
도 5는 본 발명에 따른 열 프레스 각인기의 저면사시도.
본 발명의 특징 및 이점들은 첨부도면에 의거한 다음의 바람직한 실시예에 대한 상세한 설명으로 더욱 명백해질 것이다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 발명자가 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명의 열 프레스 각인기(100)는 바디베이스(110)와, 각인대상물(A)을 고정시킬 수 있도록 상기 바디베이스(110)에 설치된 고정지그(120)와, 상기 바디베이스(110)에 설치된 작업대(130)를 기본적으로 구비한다.
상기 작업대(130)는 각인작업이 이루어지는 곳으로서, 각인대상물(A)을 얹어 놓을 수 있는 고정부(131)가 구비되어 있다. 그리고, 상기 고정부(131)와 일정거리 떨어진 상부에는 조작부(132)가 구비된다.
한편, 상기 작업대(130)는 바디베이스(110)와 일체로 구성될 수 있으나, 정비의 편의성및 다른 각인대상물(A)과의 작업시 이동의 용이성을 고려하여 바디베이스(110)와 분리가능하게 구성되는 것이 바람직하다. 이 경우, 상기 작업대(130)는 이동이 가능하도록 바퀴가 부착된 대차(130a)를 구비하며, 상기 대차(130a)와 인접하는 바디베이스(110)에는 상호간의 탈착을 위한 체결수단이 마련되어 있다. 본 실시예에서는 상기 탈착수단으로 돌기와 홈부로 이루어진 것을 예시하였다.
상기 조작부(132)에는 각인 작업을 수행하는 열판(133)이 설치된다. 상기 열판(133)은 승강이 가능하도록 설치되며, 하강시 각인대상물(A)의 표면에 열압을 가하여 각인을 수행한다. 상기 열판(133)에는 각인할 문자나 특정문양이 양각되어 있으며 각인지점과 밀착되도록 각인대상물(A)의 표면과 동일한 프로파일을 갖는다.
도시하지는 않았으나, 상기 열판(133)의 내부에는 타이머와 온도컨트롤러에 의해 제어되는 히터와 온도센서가 내장되어 있으며, 상기 열판(133)에는 각인 깊이를 조절할 수 있는 레귤레이터와 하강시 충격을 흡수할 수 있는 완충장치가 구비되어 있다. 그리고, 각인대상물(A)의 재질에 따른 적정한 열판(133)의 온도와 가압시간 및 가압력이 미리 프로그램되어 있다.
이러한 동작제어는 상기 작업대(130)의 조작부(132)에 마련된 조작반(134)을 통해 이루어지게 되는데, 상기 조작반(134)에는 작동개시 버튼(134a) 및 버튼(134b) 등이 구비되어 있다. 아울러, 작업자가 작업상태를 모니터링 할 수 있도록 감시모니터(135)가 설치된다. 작업자는 상기 감시모니터(135)를 이용하여 적정한 수치로 셋팅값을 조정할 수도 있다.
본 발명에 따르면, 상기 작업대(130) 일측에는 각인대상물(A)의 표면에 각인지점을 표시해주는 레이저포인터(140)가 설치된다. 상기 레이저포인터(140)가 가리키는 지점은 열판(133)과 각인대상물(A)과의 접촉지점으로서, 작업자는 레이저포인터(140)에 의해 각인대상물(A)의 표면에 나타나는 포인트와 각인대상물(A)에 미리 표시된 각인지점이 일치하고 있는지를 육안으로 확인할 수 있으며, 상기 포인트와 각인지점과의 일치여부에 따라 적절한 후속작업을 수행할 수 있게 된다.
한편, 이러한 육안확인은 상기한 감시모니터(135) 화면으로 디스플레이되도록 할 수도 있다. 이 경우 상기 작업대(130)에는 각인지점을 촬영하는 카메라(미도시)가 더 구비된다. 만일 레이저포인터(140)가 가리키는 지점과 각인대상물(A)에 미리 표시된 각인지점이 일치하지 않은 경우, 작업자는 상기 카메라를 통해 감시모니터(135)에 디스플레이되는 각인지점의 화면을 보면서 포인트와 각인지점이 정확히 일치하도록 각인대상물(A)의 위치를 이동시킬 수도 있다.
또한, 상기 작업대(130)에는 상기 각인지점의 주변온도를 일정온도로 유지시켜 주는 팬히터(160)와, 각인대상물(A)의 각인지점 표면온도를 감지하는 온도센서(150)가 설치된다. 상기 온도센서(150)는 각인대상물(A)의 표면에 직접 접촉하여 온도를 측정할 수 없기 때문에 근거리에서 비접촉식으로 온도측정이 가능한 적외선 온도센서가 적당하다. 상기 온도센서(150)는 각인작업 직전에 각인대상물(A)의 각인지점으로 팬히터(160)에 적외선을 조사하여 각인지점의 각인대상물 표면온도를 측정한다. 그리고 상기 팬히터(160)는 각인지점의 각인대상물 표면온도가 각인을 위한 최적온도 이하로 떨어진 경우 동작된다. 상기 팬히터(160)의 동작은 각인대상물(A)의 재질과 온도차에 따라 미리 셋팅된 프로그램에 의해 제어된다.
한편, 팬히터(160)의 동작이 완료된 이후 상기 온도센서(150)는 각인지점의 각인대상물 표면온도를 재측정할 수도 있으며, 재측정한 온도가 상기 최적온도 이하일 경우 미리 셋팅된 프로그램에 따라 팬히터(160)는 적절히 재동작된다.
본 발명에 따르면, 상기 작업대(130)의 조작부(132)에는 열판(133)과 각인대상물(A)의 사이로 접근하는 사물을 감지하는 근접센서(170)가 설치된다. 상기 근접센서(170)는 도 5에 나타난 바와같이 사물의 근접가능성이 높은 열판(133)의 전방과 측방 주변에 설치된다. 상기 근접센서(170)가 사물을 감지하면, 열판(133)의 승강동작이 즉시 정지됨과 함께 모든 장비의 동작이 중지된다. 작업자는 조작반(134)에 마련된 작동개시 버튼(134a)을 이용하여 정지된 장비를 재동작시킬 수 있다.
이와 같이 구성된 본 발명의 열 프레스 각인기는 다음과 같은 순서로 동작하여 각인작업을 수행하게 된다.
먼저, 각인대상물(A)이 바디베이스(110)에 설치된 고정지그(120) 및 작업대(130)에 올려져 고정된다.
각인대상물(A)이 고정되면, 작업자는 레이저포인터(140)를 동작시켜 각인대상물(A) 표면에 표시되는 포인트가 각인대상물(A) 표면에 미리 표시된 각인지점과 일치하는지를 판단하여, 각인대상물(A) 표면에 미리 표시된 각인지점이 일치한 경우, 조작반(134)에 마련된 작동개시 버튼(134a)을 눌러 온도센서(150)를 동작시킨다.
온도센서(150)가 각인지점의 각인대상물(A)의 표면온도를 측정하게 되고, 측정된 온도값에 따라 미리 정해진 시간동안 팬히터(160)가 자동으로 동작된다. 그 결과 각인지점의 표면온도는 각인을 수행하기 위한 최적온도까지 상승된다. 상기 온도센서(150)에 의해 각인대상물(A)의 표면온도가 각인을 수행하기 위한 최적온도에 도달한 것으로 확인되면 되면 팬히터(160)의 동작은 자동으로 중지된다.
팬히터(160)의 작동이 중지됨과 동시에 열판(133)이 하강한다. 이때 열판(133)은 이미 각인하기 최적의 온도로 가열된 상태로서, 각인대상물(A) 표면을 열압하여 각인을 수행한다. 각인을 수행한 열판(133)은 상승하여 원래 위치로 복귀된다.
한편, 상기의 과정에서 작업대(130)의 조작부(132)와 각인대상물(A) 사이에 사물이 감지되면, 근접센서(170)가 이를 감지하고 열판(133)을 비롯한 모든 장치의 동작을 중지시켜 안전사고를 방지해 준다.
따라서, 단순히 열상에 의한 안전사고를 예방하는 데에만 국한되지 않고, 조업과정에서 발생되는 전반적인 안전사고에 능동적으로 대처할 수 있다.
100...열 프레스 각인기 110...바디베이스
120...고정지그 130...작업대
131...고정부 132...조작부
133...열판 134...조작반
134a...작동개시 버튼 134b...비상정지 버튼
135...모니터 140...레이저포인터
150...온도센서 160...팬히터
170...근접센서 A...각인대상물

Claims (4)

  1. 바디베이스(110);
    각인대상물(A)을 고정시킬 수 있도록 상기 바디베이스(110)에 설치된 고정지그(120);
    바디베이스(110)에 설치된 작업대(130);
    상기 작업대(130)에 승강가능하게 설치되어 하강시 각인대상물(A)의 표면에 열압을 가하여 각인을 수행하는 열판(133);
    상기 작업대(130)에 설치되어 각인대상물(A)의 표면에 각인지점을 표시해주는 레이저포인터(140);
    상기 작업대(130)에 설치되어 각인대상물(A)의 각인지점 표면온도를 감지하는 온도센서(150); 및
    상기 작업대(130)에 설치되어 상기 온도센서(150)에 의해 측정된 온도값에 따라 미리 정해진 시간 동안 동작하여 각인지점의 온도를 각인을 수행하기 위한 최적온도로 상승시켜 주는 팬히터(160);를 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 열 프레스 각인기.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 작업대(130)는 바디베이스(110)와 분리가능하게 구성된 것을 특징으로 하는 열 프레스 각인기.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 작업대(130)에는 상기 열판(133)의 전방과 측방 주변에 위치되도록 하면서 상기 열판(133)과 각인대상물(A)의 사이로 접근하는 사물을 감지하는 근접센서(170)를 더 설치하는 것을 특징으로 하는 열 프레스 각인기.
  4. 바디베이스(110)와, 각인대상물(A)을 고정시킬 수 있도록 상기 바디베이스(110)에 설치된 고정지그(120)와, 바디베이스(110)에 설치된 작업대(130)와, 상기 작업대(130)에 승강가능하게 설치되어 하강시 각인대상물(A)의 표면에 열압을 가하여 각인을 수행하는 열판(133)과, 상기 작업대(130)에 설치되어 각인대상물(A)의 표면에 각인지점을 표시해주는 레이저포인터(140)와, 상기 작업대(130)에 설치되어 상기 각인지점의 주변온도를 일정온도로 유지시켜 주는 팬히터(160)와, 상기 작업대(130)에 설치되어 각인대상물(A)의 각인지점 표면온도를 감지하는 온도센서(150)와, 상기 열판(133)의 전방과 측방 주변에 위치되도록 상기 작업대(130)에 설치되면서 상기 열판(133)과 각인대상물(A)의 사이로 접근하는 사물을 감지하는 근접센서(170)를 구비한 열 프레스 각인기를 이용한 각인방법에 있어서,
    각인대상물(A)이 바디베이스(110)에 설치된 고정지그(120) 및 작업대(130)에 올려져 고정되는 단계;
    레이저포인터(140)가 동작되는 단계;
    각인대상물(A) 표면에 미리 표시된 각인지점이 일치한 경우에 한하여, 온도센서(150)가 각인지점의 각인대상물(A)의 표면온도를 측정하는 단계;
    측정된 온도값에 따라 미리 정해진 시간동안 팬히터(160)가 동작되어 각인지점의 표면온도를 각인을 수행하기 위한 최적온도로 상승시키는 단계; 및
    열판(133)이 하강하여 각인대상물(A) 표면을 열압하여 각인을 수행하고 원래 위치로 복귀하는 단계; 를 포함하여 진행하는 것을 특징으로 하는 열 프레스 각인기를 이용한 각인방법.
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