KR20020012472A - 공작물 고정장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 얇고 균일한 접착제 층을 소정의 압력으로 단시간에 형성할 수 있도록 하는 공작물 고정장치에 관한 것으로서, 상기 공작물 고정장치는 핫멜트 접착제를 이용하여 공작물을 접착 고정하는 작업면을 구비한 면판과, 이 면판을 선택적으로 가열 및 냉각하는 가열 냉각수단과, 작업면에 형성된 하나 이상의 홈으로 여분의 접착제를 받아들이는 홈을 포함한다. 공작물이 용융상태의 접착제에 가압되면, 여분의 접착제는 공작물의 단부까지 압출되기 전에 부근의 홈 내에 유입된다.

Description

공작물 고정장치{Workpiece Holding Apparatus}

발명의 분야

본 발명은 가열에 의해 용융하는, 즉 핫멜트 접착제를 이용하여 공작물을 작업면에 분리 가능하게 접착 고정하는 장치에 관한 것이다.

발명의 배경

이러한 종류의 공작물 고정장치의 한 예로서, 일본특허공개 평10-230428호 공보에 기재된 것이 있다. 상기 공작물 고정장치는 공작물을 분리 가능하게 흡착하는 작업면을 구비하고 있고, 이 작업면은 동일한 평탄면을 이루고 있다.

상기 고정장치는 작업면에 핫멜트 접착제를 용융 도포하고, 이어서 공작물을 접착제에 그 위로부터 소정의 압력으로 가압함으로써 여분의 접착제를 공작물의 단부로 압출하고 접착제 층의 두께를 얇고 균일하게 조정한다. 그 후, 이 고정장치는그와 같은 상태의 작업면을 구비한 면판을 냉각함으로써 작업면 위의 핫멜트 접착제를 고화(固化)시켜 공작물을 작업면에 고정한다.

핫멜트 접착제는 용융시에 있어서 비교적 점성이 큰 액체이기 때문에, 여분의 접착제를 공작물의 단부까지 압출하는 데는 큰 압력과 장시간을 필요로 한다. 특히 공작물이 큰 경우에는 여분의 접착제가 압출되는 거리가 크게 되고, 더욱 높은 압력과 장시간을 필요로 한다.

만약, 충분한 압력과 충분한 시간이 걸리게 되고, 접착제의 냉각 고화를 급하게 하면, 접착제 층의 두께 치수가 너무 크게 되던가 불균일하게 되어 그 결과 접착체 층에 의한 접착력이 저하된다. 또한 도포되는 접착제의 양이 부족하면 공작물의 접착면적이 작아져서 결국 접착력이 저하된다.

더욱이, 핫멜트 접착제는 용융상태에서 냉각 고화됨에 따라 체적이 감소한다. 이 때문에 접착제 층이 불균등하게 냉각되는 것에 기인하여 먼저 고화되는 개소에 있어서의 접착제의 체적감소는 그 시점에 있어서의 미고화(未固化) 부분의 접착제에 의해 보충됨에도 불구하고, 그 후에 고화되는 개소의 체적감소는 보충되지 않기 때문에, 그와 같은 개소의 접착제 부족에 의한 접착제 층의 금이 가서 갈라지는 등의 접착불량이 발생하고 접착력은 더욱 떨어진다.

본 발명의 목적은 얇고 균일한 접착제 층을 소정의 압력 및 단시간에 형성할 수 있도록 하는 공작물 고정장치를 제공하기 위한 것이다.

본 발명의 다른 목적은 접착력의 저하를 적극적으로 방지하는 공작물 고정장치를 제공하기 위한 것이다.

본 발명의 상기 및 기타의 목적들은 하기 설명되는 본 발명에 의하여 모두 달성될 수 있다.

이하 첨부된 도면을 참고로 본 발명의 내용을 하기에 상세히 설명한다.

도1은 본 발명에 따른 공작물 고정장치의 제1실시예를 나타내는 평면도이다.

도2는 도1의 2-2선을 절단한 일부 단면도이다.

도3은 도1의 3-3선을 절단한 단면도이다.

도4는 도3의 4-4선을 절단한 단면도이다.

도5는 도2에 표시된 원형부분(5)의 확대도이다.

도6은 본 발명에 따른 공작물 고정장치의 제2실시예를 나타내는 평면도이다.

도7은 도6의 7-7선을 절단한 단면도이다.

도8은 도7의 8-8선을 절단한 단면도이다.

도9는 본 발명에 따른 공작물 고정장치의 제3실시예를 나타내는 평면도이다.

도10은 도9의 10-10선을 절단한 단면도이다.

*도면의 주요 부호에 관한 설명*

10, 40, 60 : 공작물 고정장치 12 : 공작물

14 : 면판 16 : 받침대

18 : 단열재 20 : 작업면

22, 42, 62, 64 : 홈 24 : 접착제

26 : 여분의 접착제 28, 44, 66 : 유체통로

30 : 유체입구 32 : 유체출구

34, 46 : 접속통로

본 발명의 공작물 고정장치는 핫멜트 접착제를 이용하여 공작물을 접착 고정하는 작업면을 구비한 면판과, 상기 면판을 선택적으로 가열 및 냉각하는 가열냉각 수단과, 상기 작업면에 형성된 하나 이상의 홈으로 여분의 접착제를 받아들이는 홈을 포함하는 것을 특징으로 한다.

공작물을 작업면에 고정할 때 핫멜트 접착제가 작업면에 용융상태로 도포되고, 공작물이 접착제에 그 위로부터 소정의 압력으로 가압하고, 그 후 면판이 가열냉각 수단에 의해 냉각되어 접착제가 고화된다. 이렇게 함으로써 공작물은 작업면에 고정된다.

공작물이 용융상태의 접착제에 가압되면, 여분의 접착제는 공작물의 단부를 향해 압출된다. 그러나 여분의 접착제의 대부분은 공작물의 단부까지 압출되기 전에 도중에 존재하는 홈 내에 들어간다. 그러므로 이들 여분의 접착제는 공작물의 단부까지 압출되지 않고 부근의 홈으로 압출된다.

상기의 결과, 본 발명에 의하면 공작물의 크기에 관계없이 접착제 층을 소정의 압력 및 단시간에 균일한 두께로 얇게 조정할 수 있고, 또한 접착력이 향상된다.

공작물을 작업면에서 분리할 때는 면판이 가열 냉각수단에 의해 가열됨에 따라 접착제가 용융된다. 이 상태에서 공작물을 작업면에서 분리할 수 있다

바람직한 1실시예에 있어서, 상기 홈은 교차하지 않는 복수개의 홈이고, 또한 상기 작업면에 한방향으로 간격을 두고 형성되어 있다. 다른 바람직한 실시예에 있어서는 상기 홈은 교차하는 복수개의 홈이고, 또한 상기 작업면을 복수개의 구획으로 분할하고 있다.

상기 가열냉각 수단은 상기 면판내에 형성되어 적어도 냉각매체를 통과시키기 위한 유체통로를 포함하며, 상기 유체통로로부터 상기 작업면까지의 거리를 상기 유체통로로부터 상기 홈까지의 거리보다 작게 하는 것이 가능하다. 이와 같이 하면, 작업면은 홈으로부터 먼 개소에서 먼저 냉각되어 그 개소의 접착제부터 고화가 시작되고, 접착제의 고화가 홈에 가까운 개소를 향하여 진행한다. 이에 따라 접착제의 고화에 따른 체적감소는 홈으로 압출된 여분의 미고화된 접착제가 다시 접착제 층에 복귀함으로써 보충되기 때문에, 접착제 층의 금이 가고 갈라지는 현상이 방지되고, 접착력 부족의 발생이 방지된다.

더욱이 상기 유체통로는 가열매체를 통과시키는 유체통로로서도 이용할 수 있다. 그렇게 하면, 작업면의 접착제 층의 가열이 작업면의 부근에서 행해져 공작물을 단시간에 분리 가능하게 할 수 있다.

상기 가열매체는 기체 상태로 상기 유체통로에 유입된 후 상기 유체통로의내면에서 응축하여 잠열을 방출하고, 상기 잠열을 상기 면판의 가열에 이용하는 유체를 포함하는 것이 가능하다. 그렇게 하면 냉각매체의 잠열로 면판을 가열할 수 있고, 공작물의 분리를 신속하게 행할 수 있다.

상기 가열매체는 물을 포함하는 것이 가능하다. 그렇게 하면 다른 유체에 비하여 염가이고 게다가 취급이 용이한 물의 큰 잠열을 이용하여 면판을 가열하고 공작물을 매우 신속하게 분리할 수 있다.

도1 내지 도5를 참조하면, 공작물 고정장치(10)는 공작물(12)을 분리 가능하게 고정하는 척(chuck)을 사용하고 있다. 공작물 고정장치(10)는 장방형의 평면 형상을 갖는 평판상의 면판(14)과 두꺼운 평판상의 받침대(16) 사이에 장방형의 평면 형상을 갖는 평판상의 단열재(18)를 중첩한 상태로, 볼트와 같은 적절한 결합수단에 의해 조립 부착한다.

면판(14)은 열전도성 및 내열성을 갖는 재료, 바람직하게는 금속재료에 의해 제작되어 있다. 면판(14)의 한쪽 면(즉, 상면)(20)은 공작물(12)을 분리 가능하게 고정하는 평탄한 면에 복수개의 홈(22)을 형성한 작업면으로 되어 있다. 면판(14)의 다른쪽 면(즉, 하면)은 평탄면으로 되어 있다.

상면, 즉 작업면(20)의 폭 방향에는 다음에 설명하는 바와 같이 공작물(12)을 분리 가능하게 고정할 때, 그 공작물(12)을 분리 가능하게 고정하기 위한 핫멜트 접착제(24)가 도포된다. 핫멜트 접착제(24)는 소정의 온도 이상으로 가열됨으로써 용융되고 소정의 온도 이하로 냉각됨으로써 고화된다.

홈(22)은 작업면(20)에 개방되어 있고 또한 다음에 설명하는 바와 같이 여분의 핫멜트 접착제(26)를 받아들일 수 있는 크기를 갖고 있다. 도시한 예에서는 홈(22)은 작업면(20)의 폭 방향으로 소정의 간격을 두고 작업면(20)의 길이방향으로 뻗어 있음과 동시에 ??자 형의 단면 형상을 갖고 있다.

면판(14) 내에는 복수개의 유체유로, 즉 유체통로(28)가 형성되어 있다. 유체통로(28)는 면판(14)의 폭 방향으로 소정의 간격을 두고 면판(14)의 길이방향으로 뻗어있다. 면판(14)의 폭 방향의 한 끝에 위치하는 유체통로(28)는 유체입구(30)에 연통되어 있고, 면판(14)의 폭 방향의 다른 끝에 위치하는 유체통로(28)는 유체출구(32)에 연통되어 있다.

인접하는 유체통로(28)는 유체입구(30)로부터 유입되는 유체상의 가열매체 및 냉각매체가 전체의 유체통로(28)를 거쳐 유체출구(32)로부터 유출되도록 접속통로(34)에 의해 상호 연통되어 있다.

도시한 예에서는 각 유체통로(28)는 평면적으로 보아 인접하는 홈(22)의 사이에 뻗어있다. 또한 각 유체통로(28)는 도5에 도시한 바와 같이, 유체통로(28)로부터 작업면(20)까지의 거리(a)가 유체통로(28)로부터 홈(22)까지의 거리(b)보다 작게 되는 위치에 형성되어 있다.

유체입구(30) 및 유체출구(32)를 형성하는 니플(nipple)은 그 한 쪽(32)을 도3에 대표적으로 표시한 바와 같이 면판(14)으로부터 단열재(18) 및 받침대(16)를 거쳐 받침대(16)의 측면으로 돌출되어 있다.

공작물(12)을 작업면(20)에 분리 가능하게 고정할 때, 핫멜트 접착제(14)가 작업면(20)에 용융 상태로 도포되며, 공작물(12)이 접착제(24)에 그 위로부터 소정의 압력으로 가압된다. 이 때의 가압력에 의해 여분의 접착제(26)는 공작물(12)의 단부를 향하여 압출된다.

그러나 도5에 도시한 바와 같이, 공작물(12)의 외주부 근방의 여분의 접착제(36)는 공작물(12)의 밖으로 압출되지만, 다른 여분의 접착제(26)는 부근의 홈(22) 내로 압출된다(즉, 압입된다). 특히 작업면(20)의 중앙영역의 여분의 접착제(26)나, 홈 (22)사이의 여분의 접착제(26)는, 공작물(12)의 단부까지 압출되기 전에 도중에 존재하는 홈(22) 내로 압출된다.

예컨대, 도1에 있어서의 위치(X)에 존재하는 여분의 접착제는 위치(X)로부터 그 부근의 홈(22)까지의 거리(Y)가 위치(X)로부터 공작물(12)의 단부까지의 거리(Z)보다 짧기 때문에, 공작물(12)의 단부까지 압출되지 않고 부근의 홈(22)에 유입된다. 이에 따라 소정의 두께치수(d)(도5 참조)를 갖는 접착제 층이 작업면(20)과 공작물(20)의 하면과의 사이에 형성된다.

상기 작업개시 전 또는 상기 작업 중, 가열수나 수증기와 같은 가열매체를 유체입구(30)로부터 유체통로(28)로 공급하여 면판(14)을 가열하여도 좋다. 이와 같이 하면, 접착제(24, 26, 28)는 고유동성으로 유지된다.

그 후 냉각된 물과 같은 냉각매체가 유체입구(30)로부터 유체통로(28)로 공급된다. 냉각매체는 유체입구(30)로부터 유체통로(28)를 거쳐 유체출구(32)에서 유출된다. 이에 따라 면판(14)이 냉각되어서 접착제(24)가 고화되기 때문에, 공작물(12)은 접착제(24)에 의해 작업면(20)에 고정된다.

공작물(12)을 작업면(20)으로부터 분리시킬 때, 가열수나 수증기와 같은 가열매체가 유체입구(30)로부터 유체통로(28)로 공급된다. 가열매체는 유체입구(30)로부터 유체통로(28)를 거쳐 유체출구(32)에서 유출된다. 가열수나 수증기를 구성하는 물은 다른 유체에 비해 염가이고 취급이 용이하며, 게다가 약 450cal/g이라는 큰 잠열을 발생한다. 이와 같은 가열매체는 유체통로(28)의 내면에서 응축하여 잠열을 방출하고, 이 잠열에 의해 면판(14)을 가열한다. 이에 따라 접착제(24)가 공작물(12)을 작업면(20)으로부터 분리시킬 수 있는 상태로 신속하게 용융된다.

접착제(24)는 용융 상태로부터 냉각 고화할 때 체적이 감소된다. 그러나 도5에 도시한 바와 같이 a<b이기 때문에, 접착제(24)의 냉각 고화는 홈(22)으로부터 먼 개소의 접착제로부터 시작되고, 홈(22)측 개소의 접착제를 향해 진행한다. 이 때문에 접착제의 체적감소는 홈(22) 내의 여분의 접착제(26)가 복귀됨으로써 보강되기 때문에, 접착제 층의 금이 가고 갈라짐으로 인한 접착불량의 발생이 방지된다.

홈(22) 내에 잔존하는 여분의 접착제(26)의 양은 작업면(20)으로의 접착제의 도포와 공작물(12)의 고정 분리를 여러 번 반복함으로써 점차 증가하지만, 홈(22) 내의 여분의 접착제는 접착제의 도포와 공작물(12)의 고정 분리를 여러 번 반복함으로써 홈(22) 내를 공작물(12)의 외측으로 향해 점차 이동된다. 이에 따라 홈(22) 내의 여분의 접착제(26)의 양이 증가하는 것에 기인하여 접착제 층의 두께 치수가 증가하고 이에 따른 접착력 부족을 초래하는 문제점이 방지된다.

상기와 같이 공작물 고정장치(10)에 의하면, 공작물(12)의 크기에 관계없이 접착제(24)의 층을 소정의 압력 및 단시간에 균일한 두께로 얇게 형성하는 것이 가능하고, 접착력이 더욱 향상되어 공작기계에 의한 공작물(12)의 가공 정밀도가 향상된다.

여분의 접착제를 받아들이는 홈은 여분의 접착제(26)를 받아들일 수 있는 크기를 갖는 한, 작업면(20)의 길이 방향으로 간격을 두고 작업면(20)의 폭 방향으로 뻗어있어도 좋고, 작업면(20)을 종횡으로 뻗어있어도 좋으며, 또한 V자 형상, U자 형상, W자 형상 등 적절한 단면형상을 갖고 있어도 좋다.

어떠한 종류의 홈인 경우도, 작업면(20)의 끝 가장자리에 도달하는 홈으로 하여도 좋다. 이 경우, 홈 내를 작업면의 끝 가장자리에 유동한 접착제를 받아들이는 공간을 면판 또는 다른 부재에 형성하여도 좋고, 그와 같은 공간을 갖는 부재를 공작물 고정장치에 구비하여도 좋다.

가열매체 및 냉각매체용의 유체통로의 단면형상은 사각형이나 육각형과 같은 다각형, 긴원형, 타원형, 반원형, 이들을 조합한 형상 등 다른 단면형상으로 해도 좋다.

도6 내지 도8을 참조하면, 공작물 고정장치(40)는 V자 형상의 단면형상을 갖는 작업면(20)의 폭 방향 전체에 걸쳐 뻗어있는 복수개의 홈(42)을 작업면(20)에 면판(14)의 길이방향으로 소정의 간격을 두고 형성하며, 각 홈(42)에 여분의 접착제를 받아들이도록 하고 있다. 유체통로(44)는 반원형과 사각형을 조합한 종 모양의 단면형상을 갖는다.

공작물 고정장치(40)는 평면적으로 보아 인접하는 홈(42)의 사이를 면판(14)의 폭 방향으로 뻗은 복수개의 유체통로(44)를 면판(14)에 형성하고, 인접하는 유체통로(44)를 접속통로(46)에 의해 상호 연통시키고 있다. 가열매체 및 냉각매체는 유체입구(30)로부터 한 단부에 위치하는 유체통로(44)에 유입되고, 전체 유체통로(44)를 거쳐 유체출구(32)로부터 유출한다.

유체입구(30)에 연통된 유체통로(44) 및 유체출구(32)에 연통된 유체통로(44)는 각각 면판(14)의 측면에 개방되어 있으나, 이들의 개구는 이들에 배치된 마개(48)에 의해 액밀(液密) 상태로 폐색되어 있다. 면판(14) 및 받침대(16)는 단열재(18)를 사이에 끼운 상태로 복수개의 볼트(50)에 의해 조립 부착되어 있다.

각 유체통로(44)도 유체통로(44)로부터 작업면(20)까지의 거리가 유체통로(44)로부터 홈(42)까지의 거리보다 크게 되는 위치에 형성되어 있다. 또한 공작물 고정장치(40)도 공작물 고정장치(10)와 동일하게 사용됨과 동시에 공작물 고정장치(10)와 동일한 작용효과를 일으킨다. 공작물 고정장치(10 및 40)는 어느 것도 교차하지 않는 복수개의 홈을 사용하고 있으나, 서로 교차하는 복수개의 홈을 사용해도 좋다.

도9 및 도10을 참조하면, 공작물 고정장치(60)는 작업면(20)의 길이방향으로 뻗은 복수개의 홈(62)과, 작업면(20)의 폭 방향으로 뻗은 복수개의 홈(64)을 작업면(20)에 형성하여 홈(62 및 64)을 교차시키고 있는 점과, 사각형의 단면형상을 갖는 유체통로(66)를 사용하고 있는 점을 제외하고, 공작물 고정장치(40)와 동일하게 형성되어 있다.

각 유체통로(66)도 유체통로(66)로부터 작업면(20)까지의 거리가유체통로(66)로부터 홈(62)까지의 거리보다 작게 되는 위치에 형성되어 있다. 또한 인접하는 유체통로(66)는 접속통로(도시 안됨)에 의해 연통되어 있다.

공작물 고정장치(60)도 공작물 고정장치(10 및 40)과 동일하게 사용됨과 동시에 공작물 고정장치(10)와 동일한 작용효과를 일으킨다.

상기 실시예는 모두 면판(14)에 직접 형성한 구멍을 유체통로로 하고 있으나, 복수개의 주 파이프 및 인접하는 주 파이프를 접속하는 접속 파이프를 면판(14)에 배치하고 주 파이프를 유체통로로 하여도 좋다. 또한, 본 발명의 공작물 고정장치는 그 자체를 공작기계에 부착하여 사용할 뿐만 아니라 그 자체를 기준대, 지지대 등으로 이용하는 등, 공작물의 고정과 분리를 반복하는 장치로써 이용할 수 있다.

본 발명은 얇고 균일한 접착제 층을 소정의 압력 및 단시간에 형성할 수 있고, 접착력의 저하를 적극적으로 방지할 수 있는 공작물 고정장치를 제공하는 효과를 갖는다.

본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않는다. 본 발명은 그 취지를 일탈하지 않는 한, 다양하게 변경할 수 있다.

Claims (7)

1. 핫멜트 접착제를 사용하여 공작물을 접착 고정하는 작업면을 구비한 면판과, 상기 면판을 선택적으로 가열 및 냉각하는 가열냉각 수단과,

   상기 작업면에 형성된 하나 이상의 홈으로 여분의 접착제를 받아들이는 홈을 포함하는 것을 특징으로 하는 공작물 고정장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 홈은 교차하지 않는 복수개의 홈이고, 또한 상기 작업면에 한방향으로 간격을 두고 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 공작물 고정장치.
3. 제1항에 있어서, 상기 홈은 교차하는 복수개의 홈이고, 또한 상기 작업면을 복수개의 구획으로 분할하고 있는 것을 특징으로 하는 공작물 고정장치.
4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 가열냉각 수단은 상기 면판 내에 형성되어 적어도 냉각매체를 통과시키기 위한 유체통로를 포함하고, 상기 유체통로에서 상기 작업면까지의 거리는 상기 유체통로에서 상기 홈까지의 거리보다 작은 것을 특징으로 하는 공작물 고정장치.
5. 제4항에 있어서, 상기 유체통로는 가열매체를 통과시키는 유체통로로서도 이용되는 것을 특징으로 하는 공작물 고정장치.
6. 제5항에 있어서, 상기 가열매체는 기체 상태로 상기 유체통로에 유입된 후, 상기 유체통로의 내면에서 응축하여 잠열을 방출하고, 상기 잠열을 상기 면판의 가열에 이용하는 유체를 포함하는 것을 특징으로 하는 공작물 고정장치.
7. 제6항에 있어서, 상기 가열매체는 물을 포함하는 것을 특징으로 하는 공작물 고정장치.