KR101811674B1 - 대상물 접착용 유도가열장치, 이를 이용한 대상물 접착방법 및 신발제조방법 - Google Patents

대상물 접착용 유도가열장치, 이를 이용한 대상물 접착방법 및 신발제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 제1 접착대상물, 제2 접착대상물 및 상기 제1 접착대상물과 상기 제2 접착대상물 사이에 배치되는 접착제층을 갖는 접착대상물 어셈블리 중 상기 접착제층의 발열입자를 가열하기 위하여 유도가열공간에 자기장을 형성하는 유도코일유닛; 상기 유도코일유닛에 교류전류를 공급하는 인버터유닛; 상기 접착대상물 어셈블리 및 상기 유도코일유닛 중 적어도 하나를 이동시켜 상기 접착대상물 어셈블리에 대한 상기 유도코일유닛의 상대위치를 변화시키는 구동유닛; 그리고, 상기 접착제층의 전체 온도가 일정 허용온도 범위에 포함되도록 상기 구동유닛을 제어하여 상기 유도코일유닛의 이동패턴 또는 상기 접착대상물 어셈블리의 이동패턴을 제어하는 제어유닛을 포함하며, 상기 이동패턴은 상기 접착대상물 어셈블리에 대한 상기 유도코일유닛의 상대이동방향 및 상대이동속도 중 하나 이상의 정보를 갖는 패턴정보를 포함하는 것을 특징으로 하는 대상물 접착용 유도가열장치, 이를 이용한 대상물 접착방법 및 신발제조방법을 제공한다.

Description

대상물 접착용 유도가열장치, 이를 이용한 대상물 접착방법 및 신발제조방법{Induction heating apparatus for adhesion of object, Adhesion method for object and Manufacturing method for shoes using the same}
본 발명은 대상물 접착용 유도가열장치, 이를 이용한 대상물 접착방법 및 신발제조방법에 관한 것으로서, 접착 대상물을 효율적으로 접착시킴과 동시에 제품의 신뢰성을 향상시킬 수 있는 대상물 접착용 유도가열장치, 이를 이용한 대상물 접착방법 및 신발제조방법에 관한 것이다.
일반적으로 신발은 크게 갑피(upper)와 신발창(sole)으로 구성되며, 신발 창(sole)은 다시 겉창(outsole), 중창(midsole), 안창(insole) 등의 부품으로 이루어진다. 각 부품은 각각의 제조 공정을 통해 만들어진 후 접착제에 의해 조립된다. 따라서 신발 제조공정은 부품 제조공정과 이 부품들을 조립하는 조립공정으로 구분할 수 있다.
또한, 신발소재는 대표적인 비극성 재질로서 접착이 매우 어려우므로 여러 가지 전처리 공정이 필요하다. 전처리 공정은 겉창(outsole), 중창(midsole) 및 갑피(upper)로 구성되는 신발 부품을 결합시키기 위하여 접착제를 도포하기 전에 미리 처리하는 공정으로서 세척은 각 부품의 표면에 묻어 있는 이형제와 같은 오염원을 제거하는 공정이다. 이를 위한 일례로, 자외선 처리 공정은 화학적인 방법으로 재료 표면을 변화시키며, 프라이머는 접착제와의 결합력을 강화시키기 위해 사용되어 접착력 발현을 위한 필수불가결한 공정이다.
기존 습식 접착제의 가열 방식은 열풍 방식을 사용함으로 접착제가 도포된 후 재질 전반부에 에너지를 가함으로 고온에서 재질의 손상을 초래하게 된다. 즉, 기존 습식 접착제는 도포된 후 건조가 필요하고 또한 건조 온도에 민감한 소재는 물성 변화를 초래할 수 있다. 특히, 중창(midsole)의 경우 건조 온도가 60℃ 이상일 때 치수안정성 등의 문제가 발생한다.
또한 기존에 사용되는 습식접착제는 도포 후 건조 공정이 필요하고 또한 기존 신발 접착 공정은 준비 공정과 완제 접착 공정을 거쳐서 생산되기 때문에 생산 공정이 복잡한 문제점이 있다.
또한, 기존의 접착제 가열방식에서 접착제에 대한 국부적인 가열로 인한 접착제의 온도가 불균일하게 됨으로써 접착면 전체에 걸쳐서 접착강도가 달라지게 되고, 이로 인하여 제품의 신뢰성이 저하되는 문제가 있다.
한국 공개특허공보 제10-2013-0101049호 (발명의 명칭: 밑창 조립체 및 신발의 제조방법, 공개일: 2013년 9월 12일)
본 발명의 해결하고자 하는 과제는 유도코일유닛을 사용하되 접착제층을 균일하게 가열하여 상기 접착제층의 접착강도를 균일하게 함으로써 제품의 신뢰성을 향상시킬 수 있는 대상물 접착용 유도가열장치, 이를 이용한 대상물 접착방법 및 신발제조방법을 제공하는 것이다.
상술한 과제를 해결하기 위하여, 본 발명은 제1 접착대상물, 제2 접착대상물 및 상기 제1 접착대상물과 상기 제2 접착대상물 사이에 배치되는 접착제층을 갖는 접착대상물 어셈블리 중 상기 접착제층의 발열입자를 가열하기 위하여 유도가열공간에 자기장을 형성하는 유도코일유닛; 상기 유도코일유닛에 교류전류를 공급하는 인버터유닛; 상기 접착대상물 어셈블리 및 상기 유도코일유닛 중 적어도 하나를 이동시켜 상기 접착대상물 어셈블리에 대한 상기 유도코일유닛의 상대위치를 변화시키는 구동유닛; 그리고, 상기 접착제층의 전체 온도가 일정 허용온도 범위에 포함되도록 상기 구동유닛을 제어하여 상기 유도코일유닛의 이동패턴 또는 상기 접착대상물 어셈블리의 이동패턴을 제어하는 제어유닛;을 포함하며, 상기 이동패턴은 상기 접착대상물 어셈블리에 대한 상기 유도코일유닛의 상대이동방향 및 상대이동속도 중 하나 이상의 정보를 갖는 패턴정보를 포함하는 것을 특징으로 하는 대상물 접착용 유도가열장치를 제공한다.
상기 구동유닛은 상기 유도코일유닛을 지지하고 있는 홀딩암, 상기 홀딩암과 결합되어 상기 홀딩암을 이동시키는 이동 스테이지, 상기 이동 스테이지를 구동시키기 위한 구동부를 포함할 수 있다.
상기 제어유닛은 상기 이동패턴에 따라 상기 유도코일유닛의 이동방향을 제어하는 방향제어부와, 상기 유도코일유닛의 이동방향에 따른 이동속도를 제어하는 속도제어부를 포함할 수 있다.
상기 이동패턴은 상기 접착대상물 어셈블리의 종류에 따라 변화되며, 상기 제어유닛에 미리 저장되어 있을 수 있다.
상기 대상물 접착용 유도가열장치는 상기 접착제층의 영역별로 온도를 센싱하는 센싱유닛을 더 포함하며, 상기 제어유닛은 상기 센싱유닛에서 측정된 상기 접착제층의 온도를 바탕으로 상기 이동패턴을 제어할 수 있다.
상기 이동패턴은 상기 유도코일유닛의 중심부와 상기 접착대상물 어셈블리의 중심부가 일직선상에 배치되도록 하는 제1 이동패턴과, 상기 유도코일유닛의 중심부가 상기 접착대상물 어셈블리 테두리의 상부 또는 하부에 배치되도록 상대이동하는 제2 이동패턴과, 상기 제2 이동패턴에 따라 이동된 위치에서 상기 유도코일유닛이 일정시간동안 정지하는 제3 이동패턴을 포함할 수 있다.
상기 이동패턴의 다른 실시 형태로, 상기 이동패턴은 상기 유도코일유닛의 중심부가 상기 접착대상물 어셈블리 테두리를 따라 선회운동하는 제4 이동패턴을 포함할 수 있다.
상기 구동유닛의 다른 실시 형태로, 상기 구동유닛은 상기 접착대상물 어셈블리가 놓여지는 컨베이어 벨트와, 상기 컨베이어 벨트를 구동시키기 위한 구동부를 포함하며, 상기 컨베이어 벨트는 상기 이동패턴에 따른 상대이동속도로 이동될 수 있다.
상기 유도코일유닛은 상기 컨베이어 벨트의 하부에 배치되되, 상기 컨베이어 벨트의 이동방향에 따라 설치위치가 바뀌면서 일정 패턴으로 배치될 수 있다.
본 발명의 다른 실시 형태에 따르면, 본 발명은 상술한 대상물 접착용 유도가열장치를 이용하여 접착대상물을 접착시키는 방법에 있어서, 상기 유도코일유닛에 교류전류를 공급하는 단계; 상기 접착대상물 어셈블리 또는 상기 유도코일유닛을 이동시켜 상기 접착대상물 어셈블리에 대한 상기 유도코일유닛의 상대위치를 변화시키는 단계; 그리고, 상기 접착제층의 전체 온도가 일정 허용온도 범위에 포함되도록 상기 유도코일유닛의 이동패턴 또는 상기 접착대상물 어셈블리의 이동패턴을 제어하는 단계를 포함하는 대상물 접착용 유도가열장치를 이용한 대상물 접착방법을 제공한다.
본 발명의 또 다른 실시 형태에 의하면, 본 발명은 상술한 대상물 접착용 유도가열장치를 이용하여 신발을 제조하는 신발제조방법에 있어서, 상기 제 1 접착대상물과 상기 제 2 접착대상물을 접착하는 접착단계; 그리고, 상기 접착제층이 상기 제 1 접착대상물과 상기 제 2 접착대상물 사이에 배치된 상태에서 상기 제 1 접착대상물과 상기 제 2 접착대상물을 가압하는 가압단계를 포함하며, 상기 접착단계는 상기 유도코일유닛에 교류전류를 공급하는 단계와, 상기 접착대상물 어셈블리 또는 상기 유도코일유닛을 이동시켜 상기 접착대상물 어셈블리에 대한 상기 유도코일유닛의 상대위치를 변화시키는 단계와, 상기 접착제층의 전체 온도가 일정 허용온도 범위에 포함되도록 상기 유도코일유닛의 이동패턴 또는 상기 접착대상물 어셈블리의 이동패턴을 제어하는 단계를 포함하는 대상물 접착용 유도가열장치를 이용한 신발제조방법을 제공한다.
본 발명에 따른 대상물 접착용 유도가열장치, 이를 이용한 대상물 접착방법 및 신발제조방법은 다음과 같은 효과가 있다.
첫째, 접착대상물 어셈블리 및 상기 유도코일유닛 중 적어도 하나를 이동시켜 상기 접착대상물 어셈블리에 대한 상기 유도코일유닛의 상대위치를 변화시키면서 접착제층의 전체 온도가 일정 허용온도 범위에 포함되도록 상기 유도코일유닛의 이동패턴 또는 상기 접착대상물 어셈블리의 이동패턴을 제어함으로써 접착제층을 균일하게 가열할 수 있는 이점이 있다.
즉, 상기 접착대상물 어셈블리에 대한 상기 유도코일유닛의 상대위치를 변화시킴으로써 유도코일유닛에서 발생하는 자기장이 불균일함으로 인하여 발생하는 접착제층의 가열 불균일도를 해소할 수 있는 이점이 있다.
둘째, 접착제층의 전체 온도가 일정 허용온도 범위에 포함되도록 제어함으로써 접착대상물들이 균일한 접착강도로 접착되어 제품의 신뢰성을 향상시킬 수 있으면서도 접착대상물들 사이에 배치되는 접착제층만을 가열함으로써 열손실을 최소화하고, 접착대상물들의 열변형을 방지할 수 있는 이점이 있다.
도 1은 본 발명에 따른 대상물 접착용 유도가열장치의 일 실시 예를 나타낸 도면이다.
도 2는 도 1의 유도가열장치에 구비된 유도코일유닛의 이동패턴의 일 실시 예를 나타낸 도면이다.
도 3은 도 2의 이동패턴에 의한 유도코일유닛의 시간에 따른 이동변위를 나타낸 그래프이다.
도 4는 도 1의 유도가열장치에 구비된 유도코일유닛의 이동패턴의 다른 실시 예를 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명에 따른 대상물 접착용 유도가열장치의 다른 실시 예를 나타낸 도면이다.
도 6은 도 5의 유도가열장치에 구비된 유도코일유닛의 배치패턴을 나타낸 도면이다.
이하, 상술한 해결하고자 하는 과제가 구체적으로 실현될 수 있는 본 발명의 바람직한 실시 예들이 첨부된 도면을 참조하여 설명된다. 본 실시 예들을 설명함에 있어서, 동일 구성에 대해서는 동일 명칭 및 동일 부호가 사용되며 이에 따른 부가적인 설명은 하기에서 생략된다.
도 1 내지 도 3을 참조하여, 본 발명에 따른 대상물 접착용 유도가열장치의 일 실시 예를 설명하면 다음과 같다.
상기 유도가열장치는 유도코일유닛(100), 구동유닛(300), 인버터유닛(200) 및 제어유닛(400)을 포함한다.
상기 유도가열장치는 신발의 제조뿐만 아니라, 이웃하는 두 물체를 접착함에 있어서 유도코일유닛을 사용하여 두 물체를 접착하는데 사용될 수 있다.
여기서, 접착의 대상물이 되는 접착대상물 어셈블리(10)는 제1 접착대상물(11), 제2 접착대상물(12) 및 상기 제1 접착대상물(11)과 상기 제2 접착대상물(12) 사이에 배치되는 접착제층(13)을 포함한다.
상기 접착제층(13)은 자속의 변화로 인하여 발열하는 복수 개의 발열입자와, 상기 발열입자들에 의하여 가열됨으로써 활성화되어 접착성능을 가지는 접착제를 포함하여 구성된다.
상기 발열입자로는 도전체 입자, 자성체 입자, 초상자성 나노입자 등과 같은 마이크로 또는 나노단위의 미세입자들이 사용될 수 있다.
상기 도전체 입자는 자기장 속에 놓여지게 되면 상기 도전체에는 유도전류가 발생하게 되는데, 이를 와전류(도전체에 발생하는 자력선의 변화를 저지하는 전기적인 힘)라 한다.
결과적으로, 와전류의 발생시 피가열체 즉, 접착제의 고유저항과 와전류에 의한 줄(Joule) 열이 발생하게 되는데, 이를 와전류 손실이라도 하고 인하여 상기 접착제가 가열되게 된다.
또한, 상기 발열입자가 자성체 입자인 경우에는 상기 와전류 손실이외에도 상기 자성체입자의 자화에 따른 전기적 손실, 즉 히스테리시스(Hysteresis) 손실이 생겨서 도전체 입자보다 가열이 쉬우며 가열효율도 우수하다.
또한, 상기 발열입자가 초상자성 나노입자인 경우에는 자기장 내에서 자기모멘트(magnetic moment)를 가지게 되는데 외부 자기장의 방향과 같은 자기모멘트 방향을 쉬운 축(easy axis)라 한다. 교류 자기장에서는 자기 모멘트가 끊임없이 쉬운 축을 따라 이완을 하게 됨으로써 열이 발생하게 되고, 외부 자기장에 의하여 입자 자체가 회전함으로 인하여 열을 발생시키게 된다.
여기서, 나노입자의 물리적인 움직임 없이 자기 모멘트에 의한 이완을 닐 이완(Neel relaxationi)이라 하고, 나노입자의 자기 모멘트는 고정된 채 물리적인 회전을 통한 이완을 브라운 이완(Brwown relaxation)이라 한다.
상기 발열입자를 발열시키기 위하여 상기 발열입자가 교류 자기장에 노출되어야 하는데, 이를 위하여 상기 접착제층(13)의 주변에는 상기 유도코일유닛(100)과, 상기 유도코일유닛(100)에 교류전류를 인가하기 위한 상기 인버터유닛(200)이 배치된다.
상기 유도코일유닛(100)은 상기 접착대상물 어셈블리(10) 중 상기 접착제층의 발열입자를 가열하기 위하여 유도가열공간에 자기장을 형성한다.
본 실시 예에서 상기 유도코일유닛(100)은 상기 접착대상물 어셈블리의 테두리와 대응되는 형상을 갖는 링형상으로 구비된다. 물론, 본 발명은 이에 한정되지 않고, 상기 유도코일유닛(100)은 원형, 타원형 및 다각형을 비롯한 다양한 형상으로 구비될 수 있을 것이다.
상기 인버터유닛(200)은 상기 유도코일유닛(100)으로 교류전류를 공급하게 되는데, 상기 유도코일유닛(100)에 교류전류가 흐르게 되면 상기 유도코일유닛(100)의 주변에는 자속이 발생하고, 상기 자속의 변화에 의하여 상기 발열입자가 발열하게 된다.
상기 발열입자의 열은 상기 발열입자의 주변에 있는 접착제를 가열하게 되고, 접착제는 가열되면서 활성화되어 접착성능을 가지게 된다.
한편, 상기 구동유닛(300)은 상기 유도코일유닛(100)을 이동시켜 상기 접착대상물 어셈블리(10)에 대한 상기 유도코일유닛(100)의 상대위치를 변화시키는 역할을 하게 된다.
구체적으로, 상기 구동유닛(300)은 상기 유도코일유닛(100)을 지지하고 있는 홀딩암(310), 상기 홀딩암(310)과 결합되어 상기 홀딩암(310)을 이동시키는 이동 스테이지(320), 상기 이동 스테이지(320)를 구동시키기 위한 구동부(330)를 포함한다.
상기 홀딩암(310)에는 상기 인버터유닛(200)과 상기 유도코일유닛(100)을 연결하는 전선이 고정될 수 있다.
상기 이동 스테이지(320)는 X,Y,Z 방향으로 이동가능하며, 상기 구동부(330)는 상기 이동 스테이지(320)를 X 방향, Y 방향 및 Z방향으로 이동시킬 수 있는 각각의 모터를 포함한다.
상기 이동 스테이지(320)는 상기 홀딩암(310)과 결합되는 암결합부와, 상기 암결합부와 결합됨과 동시에 상기 모터들에 결합되어 상기 모터의 동력을 상기 홀딩암(310)으로 전달하는 동력전달부를 포함하여 포함한다.
본 발명은 이에 한정되지 않고, 상기 구동유닛(300)은 리니어모터 및 엘엠가이드를 포함하여 구성될 수도 있을 것이다. 또한, 상기 구동유닛(300)으로는 로봇 또는 병렬기구(parallel mechanism) 등과 같은 다양한 기구들이 사용될 수 있다.
뿐만 아니라, 본 발명은 이에 한정되지 않고, 상기 구동유닛(300)은 상기 접착대상물 어셈블리(10)를 이동시키거나 상기 접착대상물 어셈블리(10) 및 상기 유도코일유닛(100)을 동시에 이동시킴으로써 상기 접착대상물 어셈블리(10)에 대한 상기 유도코일유닛(100)의 상대위치를 변화시킬 수 있다.
상기 제어유닛(400)은 상기 접착제층(13)의 전체 온도가 일정 허용온도 범위에 포함되도록 상기 구동유닛(300)을 제어하여 상기 유도코일유닛(100)의 이동패턴 또는 상기 접착대상물 어셈블리(10)의 이동패턴을 제어한다.
상기 제어유닛(400)은 상기 이동패턴에 따라 상기 유도코일유닛(100)의 이동방향을 제어하는 방향제어부(410)와, 상기 유도코일유닛(100)의 이동방향에 따른 이동속도를 제어하는 속도제어부(420)를 포함한다.
상기 이동패턴은 상기 접착대상물 어셈블리(10)에 대한 상기 유도코일유닛(100)의 상대이동방향 및 상대이동속도 중 하나 이상의 정보를 갖는 패턴정보를 포함한다.
본 발명은 이에 한정되지 않고, 상기 제어유닛(400)은 상기 이동패턴이 진행되는 동안의 시간을 설정하기 위한 시간제어부를 포함하고, 상기 패턴정보는 이동패턴이 진행되는 시간을 포함할 수도 있다.
여기서, 상기 이동패턴은 상기 접착대상물 어셈블리(10)의 종류에 따라 변화되며, 상기 제어유닛(400)에 미리 저장되어 있을 수 있다.
상술한 대상물 접착용 유도가열장치를 이용하여 접착대상물을 접착시키는 방법 및 신발제조방법을 설명하면 다음과 같다.
신발은 크게 갑피(upper)와 신발창(sole)으로 구성되며, 신발 창(sole)은 다시 겉창(outsole), 중창(midsole), 안창(insole) 등의 부품으로 이루어진다.
본 실시 예에서 제1 접착대상물(11)은 신발 밑창(미도시)을 구성하는 아웃솔에 해당하고, 제2 접착대상물(12)은 상기 신발 밑창을 구성하는 미드솔에 해당한다.
먼저, 신발을 제조하기 위하여 상기 제1 접착대상물(11)과 상기 제2 접착대상물(12)을 접착하는 접착단계가 수행된다.
다음으로, 상기 접착제층(13)이 상기 제1 접착대상물(11)과 상기 제2 접착대상물(12) 사이에 배치된 상태에서 상기 제1 접착대상물(11)과 상기 제2 접착대상물(12)을 가압하는 가압단계가 수행된다.
상기 접착단계는 신발을 구성하는 부품들을 접착하는 것뿐만 아니라, 비금속재질로 된 제1 접착대상물과 제2 접착대상물을 접착하는 대상물 접착방법으로도 사용가능하다.
상기 접착단계, 즉 대상물 접착방법을 설명하면 다음과 같다.
먼저, 상기 유도코일유닛(100)에 교류전류를 공급하는 단계가 수행된다.
다음으로, 상기 유도코일유닛(100)을 이동시켜 상기 접착대상물 어셈블리(10)에 대한 상기 유도코일유닛(100)의 상대위치를 변화시키는 단계가 수행된다.
이때, 상기 제어유닛(400)은 상기 구동유닛(300)을 제어하여 상기 접착제층(13)의 전체 온도가 일정 허용온도 범위에 포함되도록 상기 유도코일유닛(100)의 이동패턴을 제어하게 된다.
결과적으로, 상기 접착제층(13)의 전체 온도가 일정 허용온도 범위에 포함되도록 제어함으로써 접착대상물들이 균일한 접착강도로 접착되어 제품의 신뢰성을 향상시킬 수 있으면서도 접착대상물들 사이에 배치되는 접착제층만을 가열함으로써 열손실을 최소화하고, 접착대상물들의 열변형을 방지할 수 있게 된다.
도 2 내지 도 3을 참조하여, 상기 이동패턴의 일 실시 예에 따라 유도코일유닛을 제어하는 과정을 설명하면 다음과 같다.
본 실시 예에서, 편의상 접착대상물 어셈블리(10)를 사각형으로 도시하였고, 유도코일유닛(100)을 사각링 형상으로 도시하였지만, 이에 한정되지는 않는다.
상기 접착대상물 어셈블리(10)는 중심부(a)와, 도 2를 기준으로 상기 중심부(a)의 우측에 배치되는 우측테두리 중심부(b)와, 도 2를 기준으로 상기 중심부(a)의 좌측에 배치되는 좌측테두리 중심부(c)를 갖는다.
상기 이동패턴은 상기 유도코일유닛(100)의 중심부와 상기 접착대상물 어셈블리의 중심부(a)가 일직선상에 배치되도록 하는 제1 이동패턴(도 2의 a)과, 상기 유도코일유닛의 중심부가 상기 접착대상물 어셈블리 테두리의 상부에 배치되도록 상대이동하는 제2 이동패턴과, 상기 제2 이동패턴에 따라 이동된 위치에서 상기 유도코일유닛(100)이 일정 시간동안 정지하는 제3 이동패턴을 포함한다.
상기 제2 이동패턴은 도 2의 b에 도시된 바와 같이, 상기 유도코일유닛의 중심부가 상기 접착대상물 어셈블리의 우측테두리 중심부(b) 상부에 배치되도록 이동하는 제2-1 이동패턴과, 도 2의 c에 도시된 바와 같이, 상기 유도코일유닛의 중심부가 상기 접착대상물 어셈블리의 좌측테두리 중심부(c) 상부에 배치되도록 이동하는 제2-2 이동패턴를 포함한다.
상기 유도코일유닛(100)이 상기 제어유닛(400)에 의하여 상기 접착제층의 온도가 균일하도록 제어되는 과정을 설명하면 다음과 같다.
먼저, 상기 유도코일유닛(100)은 도 2의 a에서와 같이 상기 유도코일유닛(100)의 중심부와 상기 접착대상물 어셈블리의 중심부(a)가 일직선상에 배치된 상태에서 일정시간 동안 머무르게 된다. 즉, 상기 유도코일유닛(100)은 상기 제1 이동패턴에 따라 제어된다.
상기 제1 이동패턴이 유지되는 동안 상기 유도코일유닛(100)과 가까운 거리에 있는 상기 접착대상물 어셈블리의 테두리에 위치하는 접착제층이 상기 접착제층의 중심영역에 비하여 상대적으로 높은 온도로 가열된다.
이후, 상기 유도코일유닛(100)은 상기 제2-1 이동패턴에 따라 이동하게 된다. 이때, 상기 유도코일유닛(100)은 미리 정해진 속도로 이동하다가 도 2의 b에 도시된 바와 같이, 상기 유도코일유닛(100)의 중심부가 상기 접착대상물 어셈블리의 우측테두리 중심부(b) 상부에 배치되면 상기 유도코일유닛(100)의 이동은 정지하게 된다.
상기 유도코일유닛(100)이 상기 제2-1 이동패턴에 따라 이동하는 과정에서 상기 유도코일유닛(100)의 속도는 등가속-등속-등감속의 과정을 거치면서 이동하게 된다.
도 3은 상기 유도코일유닛(100)의 이동변위를 나타낸다. 여기서, 이동변위는 X방향(도 2를 기준으로 오른쪽 방향)을 기준으로 나타냈다. 결과적으로, 상기 유도코일유닛(100)의 속도가 등가속 구간에서는 이동변위는 2차 곡선 형태를 가지고, 등속도 구간에서는 1차 곡선 형태를 가지며, 등감속 구간에서는 2차 곡선형태를 가지게 된다.
다음으로, 상기 유도코일유닛(100)은 상기 제3 이동패턴에 따라 이동이 제어된다. 상기 제3 이동패턴에서는 상기 유도코일유닛(100)의 중심부가 상기 접착대상물 어셈블리의 우측테두리 중심부(b) 상부에 배치된 상태에서 일정시간 정지상태를 유지하게 된다.
상기 제3 이동패턴이 필요한 이유는 상기 제1 이동패턴에서 상기 접착제층(13)의 중심영역에 상대적으로 낮은 온도로 가열되었기 때문에 이를 보상하기 위한 것이다. 즉, 상기 제3 이동패턴에서는 상기 접착제층(13)의 중심영역이 상기 유도코일유닛(100)으로부터 가까운 거리에 있기 때문에 상기 접착제층(13)의 테두리보다 높은 온도로 가열된다.
다음으로, 유도코일유닛(100)은 상기 제2-2 이동패턴에 따라 이동하게 된다. 이때, 상기 유도코일유닛(100)은 미리 정해진 속도로 이동하다가 도 2의 c에 도시된 바와 같이, 상기 유도코일유닛(100)의 중심부가 상기 접착대상물 어셈블리의 좌측테두리 중심부(c) 상부에 배치되면 상기 유도코일유닛(100)의 이동은 정지하게 된다.
마찬가지로, 상기 유도코일유닛(100)이 상기 제2-2 이동패턴에 따라 이동하는 과정에서 상기 유도코일유닛(100)의 속도는 등가속-등속-등감속의 과정을 거치면서 이동하게 된다.
다음으로, 상기 유도코일유닛(100)은 상기 유도코일유닛의 중심부가 상기 접착대상물 어셈블리의 좌측테두리 중심부(c) 상부에 배치된 상태에서 일정시간 정지상태를 유지하게 된다. 이러한 과정은 상기 제3 이동패턴이 수행되는 이유와 마찬가지로 상기 접착제층(13)의 중심영역의 온도를 높이기 위함이다.
다음으로, 상기 유도코일유닛(100)은 도 2의 c의 상태에서 도 2의 a의 상태로 이동하게 된다.
상술한 과정을 반복하면서 상기 접착제층(13)의 전체 온도가 일정 허용온도 범위에 존재하게 된다. 상술한 과정을 반복하는 동안 상기 유도코일유닛(100)의 시간에 따른 X축 방향의 전체 이동변위는 도 3에 도시되어 있다.
결과적으로, 상기 접착대상물 어셈블리(10)에 대한 상기 유도코일유닛(100)의 상대위치를 변화시킴으로써 상기 유도코일유닛(100)에서 발생하는 자기장이 불균일함으로 인하여 발생하는 접착제층의 가열 불균일도를 해소할 수 있게 된다.
본 실시 예에서 상기 제1 이동패턴의 소요시간, 제2 이동패턴의 소요시간, 제3 이동패턴의 소요시간을 동일하게 설정하였지만, 이는 다양하게 변경될 수 있으며, 상기 이동패턴에서의 속도도 다양하게 변형될 수 있을 것이다.
도 4를 참조하여, 본 발명에 따른 유도가열장치에 구비된 유도코일유닛의 이동패턴에 대한 다른 실시 예를 설명하면 다음과 같다.
본 실시 예에서의 이동패턴은 상기 유도코일유닛(100)의 중심부가 상기 접착대상물 어셈블리 테두리를 따라 선회운동하는 제4 이동패턴을 포함한다.
구체적으로, 도 4의 a 상태에 있던 유도코일유닛(100)은 순차적으로 도 4의 b, 도 4의 c, 도 4의 d 및 도 4의 e의 상태를 따라 이동하게 된다.
여기서, 접착대상물 어셈블리에 표기된 a는 접착대상물 어셈블리의 중심부를 의미하고, b는 좌측 테두리, c는 우측테두리, d는 상부테두리, e는 하부테두리의 중간영역을 의미한다.
한편, 도 1을 참조하면, 본 실시 예에 따른 유도가열장치는 상기 접착제층(13)의 영역별로 온도를 센싱하는 센싱유닛(500)을 더 포함할 수 있다. 상기 센싱유닛(500)으로는 열화상 카메라 등이 사용될 수 있다.
상기 센싱유닛(500)은 상기 접착제층(13)의 온도를 센싱하여 상기 제어유닛(400)으로 송신하고, 상기 제어유닛(400)은 상기 센싱유닛(500)에서 측정된 상기 접착제층의 온도를 바탕으로 상기 이동패턴을 제어할 수 있다.
즉, 상기 제어유닛(400)은 상기 방향제어부(410)를 통하여 상기 유도코일유닛(100)이 이동될 방향을 설정하고, 상기 속도제어부(420)를 통하여 상기 유도코일유닛(100)의 이동속도를 제어하게 된다.
도 5 및 도 6을 참조하여, 본 발명에 따른 유도가열장치의 다른 실시 예를 설명하면 다음과 같다.
본 실시 예에 따른 유도가열장치는 접착대상물 어셈블리(10)를 접착하기 위한 유도코일유닛(600), 구동유닛(800), 인버터유닛(200) 및 제어유닛(700)을 포함한다.
상기 인버터유닛(200) 및 접착대상물 어셈블리(10)는 상술한 일 실 시예에서 설명한 접착대상물 어셈블리 및 유도코일유닛과 실질적으로 동일하므로 이에 대한 설명은 생략한다.
상기 구동유닛(800)은 상기 접착대상물 어셈블리(10)가 놓여지는 컨베이어 벨트(810)와, 상기 컨베이어 벨트(810)를 구동시키기 위한 구동부(820)를 포함한다.
상기 유도코일유닛(600)은 상기 컨베이어 벨트(810)의 하부에 배치되되, 상기 컨베이어 벨트(810)의 이동방향에 따라 설치위치가 바뀌면서 일정 패턴으로 배치된다.
구체적으로, 상기 유도코일유닛(100)은 일정간격으로 배치되는 제1 유도코일(610), 제2 유도코일(620), 제3 유도코일(630) 및 제4 유도코일(640)를 포함하며, 상기 인버터유닛(200) 및 상기 제어유닛(700)과 연결되어 있다.
상기 접착대상물 어셈블리(10)는 상기 컨베이어 벨트(810)상에 고정된 위치에서 상기 컨베이어 벨트(810)의 이동과 함께 이동하게 된다.
이때, 도 6에서와 같이, 상기 제1 유도코일(610)의 중심부는 상기 접착대상물 어셈블리(10)의 중심부의 하부에 배치되고, 상기 제2 유도코일(620)의 중심부는 상기 접착대상물 어셈블리(10)의 하부테두리의 하부에 배치되고, 상기 제3 유도코일(630)의 중심부는 상기 접착대상물 어셈블리(10)의 중심부의 하부에 배치되고, 상기 제4 유도코일(640)의 중심부는 상기 접착대상물 어셈블리(10)의 상부테두리의 하부에 배치된다.
또한, 상기 컨베이어 벨트(810)는 상기 이동패턴에 따른 상대속도로 이동되도록 제어된다. 즉, 상기 접착대상물 어셈블리(10)는 상기 제1 유도코일(610)의 상부에 위치하는 경우에는 일정시간 정지상태를 유지했다가, 미리 정해진 속도로 상기 제2 유도코일(620)로 이동하게 되고, 다시 상기 제2 유도코일(620)의 상부에서 일정시간 동안 정지상태를 유지하게 된다.
마찬가지로, 상기 접착대상물 어셈블리(10)는 미리 정해진 속도로 상기 제2 유도코일(620)의 상부에서 상기 제3 유도코일(630)의 상부로 이동하고, 상기 제3 유도코일(630)의 상부에서 일정 시간 정지상태를 유지했다가, 다시 미리 정해진 속도로 상기 제4 유도코일(640)의 상부로 이동하게 된다.
물론, 본 발명은 이에 한정되지 않고, 상기 컨베이어 벨트(810)의 하부에 배치된 상기 유도코일유닛(100)의 배치위치, 즉 패턴은 상기 제어유닛(700)에 의하여 제어될 수도 있을 것이다.
예를 들면, 상기 컨베이어 벨트(810)의 상부에 센싱유닛(미도시)가 설치되고, 상기 제어유닛(700)은 상기 센싱유닛에서 측정된 상기 접착대상물 어셈블리(10)의 온도, 즉 접착제층의 온도를 바탕으로 상기 접착제층이 균일하게 가열되도록 상기 유도코일유닛(600)을 이동시킬 수 있을 것이다.
결과적으로, 상기 접착대상물 어셈블리(10)에 대한 상기 유도코일유닛의 상대위치를 변화시키면서 접착제층의 전체 온도가 일정 허용온도 범위에 포함되도록 상기 유도코일유닛의 이동패턴 및 상기 접착대상물 어셈블리의 이동패턴을 제어함으로써 접착제층을 균일하게 가열할 수 있게 된다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명은 상술한 특정한 바람직한 실시 예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형의 실시가 가능하고 이러한 변형은 본 발명의 범위에 속한다.
10: 접착대상물 어셈블리 11: 제1 접착대상물
12: 제2 접착대상물 13: 접착제층
100, 600: 유도코일유닛 200: 인버터유닛
300, 800: 구동유닛 310: 홀딩암
320: 이동 스테이지 330, 820: 구동부
400, 700: 제어유닛 410: 방향제어부
420: 속도제어부 500: 센싱유닛

Claims (11)

  1. 제1 접착대상물, 제2 접착대상물 및 상기 제1 접착대상물과 상기 제2 접착대상물 사이에 배치되는 접착제층을 갖는 접착대상물 어셈블리 중 상기 접착제층의 발열입자를 가열하기 위하여 유도가열공간에 자기장을 형성하는 유도코일유닛;
    상기 유도코일유닛에 교류전류를 공급하는 인버터유닛;
    상기 접착대상물 어셈블리 및 상기 유도코일유닛 중 적어도 하나를 이동시켜 상기 접착대상물 어셈블리에 대한 상기 유도코일유닛의 상대위치를 변화시키는 구동유닛; 그리고,
    상기 접착제층의 전체 온도가 일정 허용온도 범위에 포함되도록 상기 구동유닛을 제어하여 상기 유도코일유닛의 이동패턴 또는 상기 접착대상물 어셈블리의 이동패턴을 제어하는 제어유닛;을 포함하며,
    상기 이동패턴은 상기 접착대상물 어셈블리에 대한 상기 유도코일유닛의 상대이동방향 및 상대이동속도 중 하나 이상의 정보를 갖는 패턴정보를 포함하는 것을 특징으로 하는 대상물 접착용 유도가열장치.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 구동유닛은 상기 유도코일유닛을 지지하고 있는 홀딩암, 상기 홀딩암과 결합되어 상기 홀딩암을 이동시키는 이동 스테이지, 상기 이동 스테이지를 구동시키기 위한 구동부를 포함하는 것을 특징으로 하는 대상물 접착용 유도가열장치.
  3. 제2 항에 있어서,
    상기 제어유닛은 상기 이동패턴에 따라 상기 유도코일유닛의 이동방향을 제어하는 방향제어부와, 상기 유도코일유닛의 이동방향에 따른 이동속도를 제어하는 속도제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 대상물 접착용 유도가열장치.
  4. 제1 항에 있어서,
    상기 이동패턴은 상기 접착대상물 어셈블리의 종류에 따라 변화되며, 상기 제어유닛에 미리 저장되어 있는 것을 특징으로 하는 대상물 접착용 유도가열장치.
  5. 제1 항에 있어서,
    상기 접착제층의 영역별로 온도를 센싱하는 센싱유닛을 더 포함하며,
    상기 제어유닛은 상기 센싱유닛에서 측정된 상기 접착제층의 온도를 바탕으로 상기 이동패턴을 제어하는 것을 특징으로 하는 대상물 접착용 유도가열장치.
  6. 제1 항에 있어서,
    상기 이동패턴은 상기 유도코일유닛의 중심부와 상기 접착대상물 어셈블리의 중심부가 일직선상에 배치되도록 하는 제1 이동패턴과, 상기 유도코일유닛의 중심부가 상기 접착대상물 어셈블리 테두리의 상부 또는 하부에 배치되도록 상대이동하는 제2 이동패턴과, 상기 제2 이동패턴에 따라 이동된 위치에서 상기 유도코일유닛이 일정시간동안 정지하는 제3 이동패턴을 갖는 것을 특징으로 하는 대상물 접착용 유도가열장치.
  7. 제1 항에 있어서,
    상기 이동패턴은 상기 유도코일유닛의 중심부가 상기 접착대상물 어셈블리 테두리를 따라 선회운동하는 제4 이동패턴을 포함하는 것을 특징으로 하는 대상물 접착용 유도가열장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 구동유닛은 상기 접착대상물 어셈블리가 놓여지는 컨베이어 벨트와, 상기 컨베이어 벨트를 구동시키기 위한 구동부를 포함하며,
    상기 컨베이어 벨트는 상기 이동패턴에 따른 상대이동속도로 이동되는 것을 특징으로 하는 대상물 접착용 유도가열장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 유도코일유닛은 상기 컨베이어 벨트의 하부에 배치되되, 상기 컨베이어 벨트의 이동방향에 따라 설치위치가 바뀌면서 일정 패턴으로 배치되는 것을 특징으로 하는 대상물 접착용 유도가열장치.
  10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 따른 대상물 접착용 유도가열장치를 이용하여 접착대상물을 접착시키는 방법에 있어서,
    상기 유도코일유닛에 교류전류를 공급하는 단계;
    상기 접착대상물 어셈블리 또는 상기 유도코일유닛을 이동시켜 상기 접착대상물 어셈블리에 대한 상기 유도코일유닛의 상대위치를 변화시키는 단계; 그리고,
    상기 접착제층의 전체 온도가 일정 허용온도 범위에 포함되도록 상기 유도코일유닛의 이동패턴 또는 상기 접착대상물 어셈블리의 이동패턴을 제어하는 단계를 포함하는 대상물 접착용 유도가열장치를 이용한 대상물 접착방법.
  11. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 따른 대상물 접착용 유도가열장치를 이용하여 신발을 제조하는 신발제조방법에 있어서,
    상기 제 1 접착대상물과 상기 제 2 접착대상물을 접착하는 접착단계; 그리고,
    상기 접착제층이 상기 제 1 접착대상물과 상기 제 2 접착대상물 사이에 배치된 상태에서 상기 제 1 접착대상물과 상기 제 2 접착대상물을 가압하는 가압단계를 포함하며,
    상기 접착단계는 상기 유도코일유닛에 교류전류를 공급하는 단계와, 상기 접착대상물 어셈블리 또는 상기 유도코일유닛을 이동시켜 상기 접착대상물 어셈블리에 대한 상기 유도코일유닛의 상대위치를 변화시키는 단계와, 상기 접착제층의 전체 온도가 일정 허용온도 범위에 포함되도록 상기 유도코일유닛의 이동패턴 또는 상기 접착대상물 어셈블리의 이동패턴을 제어하는 단계를 포함하는 대상물 접착용 유도가열장치를 이용한 신발제조방법.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR102126572B1 (ko) * 2019-05-29 2020-07-09 한국기계연구원 접착대상물 조립체, 접착대상물 조립체의 제조방법 및 이를 이용한 신발제조방법

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