(57)【要約】【課題】  ワークの加工時に電力供給用のケーブルや吸熱手段の配管チューブ等が支障となることがなく、加工台を回転させながら研削加工を行うロータリー研削盤等の加工装置に適用することができ、ワークの加工自由度を飛躍的に向上させることが可能なワーク固定装置及びこれに用いる移動用冷却装置を提供することを課題とする。【解決手段】  プレート上にワークを載置し、前記ワークの少なくとも外周とプレートとの間に、液体状の媒体を介在させるとともに、当該液体状の媒体を冷却手段によって冷却固化させ、前記液体状の媒体の固着力を利用してプレート上にワークを固定するワークの固定装置において、前記冷却手段に通電する通電用電源と、前記冷却手段の放熱面を冷却する交換用の保冷剤とを内蔵するように構成して課題を解決した。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
プレート上にワークを載置し、前記ワークの少なくとも外周とプレートとの間に、液体状の媒体を介在させるとともに、当該液体状の媒体を冷却手段によって冷却固化させ、前記液体状の媒体の固着力を利用してプレート上にワークを固定するワークの固定装置において、
前記冷却手段に通電する通電用電源と、
前記冷却手段の放熱面を冷却する交換用の保冷剤とを内蔵したことを特徴とするワーク固定装置。
【請求項２】
プレート上にワークを載置し、前記ワークの少なくとも外周とプレートとの間に、液体状の媒体を介在させるとともに、当該液体状の媒体を冷却固化させ、前記液体状の媒体の固着力を利用してプレート上にワークを固定するワーク固定装置において、
前記プレートとワークとの間に介在される液体状の媒体を、前記プレートを介して冷却固化させるペルチェ素子と、
前記ペルチェ素子に通電して当該ペルチェ素子を動作させる充電可能な通電用電源と、
前記ペルチェ素子の放熱面を冷却して当該ペルチェ素子の吸熱作用を維持する交換可能な保冷剤とを内蔵したことを特徴とするワーク固定装置。
【請求項３】
前記プレートは、ＳｉＣとＡｌとを含むセラミック材料からなることを特徴とする請求項１又は２に記載のワーク固定装置。
【請求項４】
前記ワーク固定装置は、非加工時において、外部に設けられた電源装置にケーブルを介して接続され、加工時に、外部の電源装置から切り離されて内蔵された通電用電源から通電されることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載のワーク固定装置。
【請求項５】
前記ワーク固定装置は、冷却手段としてのペルチェ素子への通電を制御することによって、当該ペルチェ素子の温度を制御する温度コントロールユニットを内蔵していることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載のワーク固定装置。
【請求項６】
通電することによって冷却作用を発揮する冷却手段を内蔵し、当該冷却手段によって被冷却部材を冷却しつつ、所望の箇所へ移動可能な移動用冷却装置において、
前記冷却手段に通電する通電用電源と、前記冷却手段の放熱面を冷却する交換用の保冷剤とを内蔵したことを特徴とする移動用冷却装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、通常の研削盤や切削盤、あるいはロータリー研削盤やフライス盤、ＮＣ旋盤等の加工装置において、精密小型部品等の被加工物（ワーク）を加工装置の加工台上に固定するためのワーク固定装置及びこれに用いる移動用冷却装置に関し、特に、ロータリー研削盤等の加工装置の加工台上に、液体状の媒体を冷凍固化させることにより、当該液体状媒体の固着力を利用してワークを加工台上に固定する冷凍チャック方式のワーク固定装置及びこれに用いる移動用冷却装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
【特許文献１】特許第２９９２７７０号公報
【特許文献２】特許第３００８３４４号公報
【０００３】
従来、この種の研削盤や切削盤、あるいはロータリー研削盤やフライス盤、ＮＣ旋盤等の加工装置においては、被加工物であるワークを加工台上に固定した状態で、研削盤等の加工装置の加工工具によって、ワークを所定の形状に研削や切削加工するように構成されている。その際、上記研削盤や切削盤、あるいはロータリー研削盤等の加工装置では、ワークを加工台上に固定するために、図５及び図６に示すように、電磁石の電磁力を利用してワークを加工台上に固定する電磁チャックや、図７及び図８に示すように、エアーの吸引力を利用してワークを加工台上に固定するバキュームチャック等の種々の方式のチャック装置が用いられている。
【０００４】
ところで、上記種々の方式のチャック装置のうち、電磁力を利用した電磁チャックの場合には、ワークが磁性体でなければ利用できないばかりか、ワークが強力な磁力によって磁化されてしまう虞れを有していたり、ワークが電子部品等の小型の精密小型部品等である場合には、十分な固着力が得られないという難点を有していた。
【０００５】
また、上記種々の方式のチャック装置のうち、エアーの吸引力を利用したバキュームチャックの場合には、ワークの加工台側の非加工面が平坦でなければ、十分な固着力が得られなかったり、ワークが電子部品等の小型の精密小型部品等である場合には、複雑な形状である場合が多く、やはり十分な固着力が得られないという難点を有していた。
【０００６】
さらに、上記電磁チャックやバキュームチャック等の場合には、電磁石を動作させる大電流の電源や、エアーを吸引する大型の真空ポンプ等が必要となり、装置の大型化や消費電力の増大、あるいはエアーの吸引による騒音の発生という難点をも有していた。
【０００７】
そこで、かかる難点を回避し得る技術としては、図９に示すように、ワークを加工台上に載置した状態で、当該ワークと加工台との間、及びワークの周囲等に液体状の媒体を介在させ、当該液体状の媒体を冷凍機に接続された冷凍チャックにより融点以下に冷却して固体化させ、当該液体状の媒体の凝集力及びワークと加工台に対する固着力を利用して、ワークを加工台上に載置した状態で固定する、所謂”冷凍チャック”と呼ばれるものが、既に種々提案されている。
【０００８】
上記冷凍チャックに関する技術としては、例えば、図９と異なり、冷凍チャック自体に冷却手段を設けた特許第２９９２７７０号公報や特許第３００８３４４号公報などが既に提案されている。
【０００９】
上記特許第２９９２７７０号公報に係る凍結チャック式機械加工法は、固定用面と該固定用面を温度制御する手段を備えた凍結式チャック装置によりワークを固定して機械加工する方法において、シリコーンオイル又はこれを主成分とする高分子系凝固剤をすくなくともワークと固定用面の間に介在させ、固定用面を冷却することにより前記高分子系凝固剤を接着媒体としてワークを固定するように構成したものである。
【００１０】
また、上記第３００８３４４号公報に係る凍結式ワーク固定法は、凝固点が水のそれよりも高い高分子系凝固剤をすくなくともワークと固定用治具表面の間に介在させ、この状態で高分子系凝固剤の凝固温度よりも低い温度の流体をワーク加工中に前記固定用治具に作用させることにより高分子系凝固剤を冷却しワークを凍結固定するように構成したものである。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかしながら、上記従来技術の場合には、次のような問題点を有している。すなわち、上記特許第２９９２７７０号公報や特許第３００８３４４号公報に開示された技術の場合には、凝固点が水のそれよりも高い特殊な高分子系凝固剤を用いることによって、当該凝固剤の固化を容易とし、ワークの固定とその解除を簡易に可能とすることにより、工数の低減や加工性精度の向上などを図ったものであるが、特殊な高分子系凝固剤を用いたとしても、当該高分子系凝固剤を固定用治具上で凍結固化させるためには、冷却手段に電力を供給するケーブルを接続したり、冷却手段の発熱を吸収する吸熱手段を接続する必要がある。そのため、上記特許第２９９２７７０号公報や特許第３００８３４４号公報に開示された技術の場合には、固定用治具を直線的に移動させて加工を行う平面研削盤等の加工装置にあっては、電力供給用のケーブルや吸熱手段の配管チューブが支障となることは少ないが、固定用治具を回転させて研削加工を行うロータリー研削盤等の加工装置では、電力供給用のケーブルや吸熱手段の配管チューブが支障となって、固定用治具を自由に回転させることができず、ワークの加工の自由度が低下せざるを得ないという問題点を必然的に有していた。
【００１２】
そこで、この発明は、上記従来技術の問題点を解決するためになされたものであり、その目的とするところは、ワークの加工時に電力供給用のケーブルや吸熱手段の配管チューブ等が支障となることがなく、加工台を回転させながら研削加工を行うロータリー研削盤等の加工装置に適用することができ、ワークの加工自由度を飛躍的に向上させることが可能なワーク固定装置及びこれに用いる移動用冷却装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
すなわち、上記課題を解決するために、請求項１に記載された発明は、プレート上にワークを載置し、前記ワークの少なくとも外周とプレートとの間に、液体状の媒体を介在させるとともに、当該液体状の媒体を冷却手段によって冷却固化させ、前記液体状の媒体の固着力を利用してプレート上にワークを固定するワークの固定装置において、
前記冷却手段に通電する通電用電源と、
前記冷却手段の放熱面を冷却する交換用の保冷剤とを内蔵したことを特徴とするワーク固定装置である。
【００１４】
また、請求項２に記載された発明は、プレート上にワークを載置し、前記ワークの少なくとも外周とプレートとの間に、液体状の媒体を介在させるとともに、当該液体状の媒体を冷却固化させ、前記液体状の媒体の固着力を利用してプレート上にワークを固定するワーク固定装置において、
前記プレートとワークとの間に介在される液体状の媒体を、前記プレートを介して冷却固化させるペルチェ素子と、
前記ペルチェ素子に通電して当該ペルチェ素子を動作させる充電可能な通電用電源と、
前記ペルチェ素子の放熱面を冷却して当該ペルチェ素子の吸熱作用を維持する交換可能な保冷剤とを内蔵したことを特徴とするワーク固定装置である。
【００１５】
さらに、請求項３に記載された発明は、前記プレートは、ＳｉＣとＡｌとを含むセラミック材料からなることを特徴とする請求項１又は２に記載のワーク固定装置である。
【００１６】
又に、請求項４に記載された発明は、前記ワーク固定装置は、非加工時において、外部に設けられた電源装置にケーブルを介して接続され、加工時に、外部の電源装置から切り離されて内蔵された通電用電源から通電されることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載のワーク固定装置である。
【００１７】
更に、請求項５に記載された発明は、前記ワーク固定装置は、冷却手段としてのペルチェ素子への通電を制御することによって、当該ペルチェ素子の温度を制御する温度コントロールユニットを内蔵していることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載のワーク固定装置である。
【００１８】
また、請求項６に記載された発明は、通電することによって冷却作用を発揮する冷却手段を内蔵し、当該冷却手段によって被冷却部材を冷却しつつ、所望の箇所へ移動可能な移動用冷却装置において、
前記冷却手段に通電する通電用電源と、前記冷却手段の放熱面を冷却する交換用の保冷剤とを内蔵したことを特徴とする移動用冷却装置である。
【発明の効果】
【００１９】
この発明によれば、ワークの加工時に電力供給用のケーブルや吸熱手段の配管チューブ等が支障となることがなく、加工台を回転させながら研削加工を行うロータリー研削盤等の加工装置に適用することができ、ワークの加工自由度を飛躍的に向上させることが可能なワーク固定装置を提供することにある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下に、この発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
【００２１】
実施の形態１
図１はこの発明の実施の形態１に係る移動用冷却装置を適用した”冷凍チャック方式”のワーク固定装置を示す全体構成図である。
【００２２】
このワーク固定装置１は、図１に示すように、平面略長方形の箱体状に形成された固定装置筐体２を備えており、固定装置筐体２の両側面には、当該固定装置筐体２を移動させる際に把持する把手３がそれぞれ設けられている。上記固定装置筐体２の上面には、被加工物としてのワークＷを載置した状態で固定するトッププレート４が配置されている。このトッププレート４は、固定装置筐体２の外周を構成する十分な機械的強度を有する側壁５の上端部に載置された状態で配置されているとともに、当該トッププレート４の外周は、固定装置筐体２の側壁５上にネジ止め等の手段によって固定された枠体６によって固定されている。
【００２３】
上記トッププレート４としては、熱伝導率の高い材料からなるものを用いるのが望ましく、アルミニウムや銅等の熱伝導率の高い金属材料や、アルミナセラミック（Ａｌ2 Ｏ3 ）等を用いることも可能であるが、この実施の形態では、これらのアルミニウムや銅等よりも熱伝導率の高い、ＳｉＣ（シリカ）とＡｌ（アルミニウム）からなるセラミック材料が用いられている。このＳｉＣ（シリカ）とＡｌ（アルミニウム）からなるセラミック材料の熱伝導率は、例えば、１５０Ｗ／（ｍＫ）以上である。このように、上記トッププレート４としては、熱伝導率が１５０Ｗ／（ｍＫ）以上のものを用いるのが望ましい。また、上記トッププレート４の上面は、ワークを載置した状態で固定するものであり、当該ワークＷの位置精度を決定するものであるため、高い平面性が要求される。さらに、上記トッププレート４は、ワークＷに対して研削等の加工を行う際に、当該ワークＷを介して研削機等の加工工具の加工に伴う圧力を受けるものであるため、この加工に伴う圧力に対して十分な機械的に強度を有していることが望ましい。この点、上記ＳｉＣ（シリカ）とＡｌ（アルミニウム）からなるセラミック材料は、熱伝導率が高いばかりか、十分な機械的強度を有しているため、トッププレートの材料として適している。このＳｉＣ（シリカ）とＡｌ（アルミニウム）からなるセラミック材料としては、例えば、厚さが３ｍｍ程度のものが使用され、このセラミック材料は、十分な機械的強度を有している。
【００２４】
上記トッププレート４の下面には、当該トッププレート４を介して、結果的に当該トッププレート４上に載置固定されるワークＷの外周等の塗布される液体状の媒体７を冷却固化させるための冷却手段としての冷却素子８が配設されている。この冷却素子８としては、例えば、ペルチェ素子が用いられるが、通電することによって、電気エネルギーを熱エネルギーの吸熱に変換することが可能な素子であれば、他の素子を用いても良い。上記ペルチェ素子８は、平板状に形成されており、トッププレート４に対応した領域に、略正方形状に分割された４つのペルチェ素子８1 、８2 、８3 、８4 が配設されている。上記１つのペルチェ素子８としては、例えば、７０ｍｍ×７２ｍｍの略正方形状のものが用いられる。これらの４つのペルチェ素子８1 、８2 、８3 、８4 は、トッププレート４の下面（裏面）に接着等の手段により密着して配置されていればよく、十分な機械的強度を有して配設されている必要はない。また、上記４つのペルチェ素子８1 、８2 、８3 、８4 は、後述するように、第１のペルチェ素子８1 と第２のペルチェ素子８2 とが直列に接続されているとともに、第３のペルチェ素子８3 と第４のペルチェ素子８4 とが直列に接続されている。
【００２５】
上記４つのペルチェ素子８1 、８2 、８3 、８4 は、同様に構成されており、周知の如く、図２に示すように、ｐ型及びｎ型の半導体素子９、１０を、ｐ型の半導体素子９とｎ型の半導体素子１０が並列的に隣り合うように多数配置し、これらの隣接するｐ型とｎ型の半導体素子のうち、表面側のｐ型の半導体素子９とｎ型の半導体素子１０は、隣り合うｐ型の半導体素子９とｎ型の半導体素子１０を電気的に接続するとともに、裏面側のｐ型の半導体素子９とｎ型の半導体素子１０は、隣り合うｎ型の半導体素子１０とｐ型の半導体素子９を電気的に接続し、結果的に、隣り合うｐ型とｎ型の半導体素子９、１０を直列的に接続した状態に構成する。そして、上記ペルチェ素子８は、一端側のｐ型の半導体素子９から他端側のｎ型の半導体素子１０に直流電流を通電することによって、片側のｐ型とｎ型の半導体素子９、１０から吸熱するとともに、他方の側のｐ型とｎ型の半導体素子９、１０から放熱するように作用するものである。その結果、上記ペルチェ素子８は、直流電流を通電することによって、その片方の表面から吸熱し、他方の表面から放熱することによって、片方の表面を冷却する機能を果たすようになっている。
【００２６】
また、上記４つのペルチェ素子８1 、８2 、８3 、８4 は、図１に示すように、その吸熱面側が表面側、つまりトッププレート４側に位置し、その放熱面側が裏面側、つまり下面側に位置するように、固定装置筐体２の内部に配設されている。
【００２７】
なお、図示の実施の形態では、トッププレート４に対して４つに分割したペルチェ素子８1 、８2 、８3 、８4 を用いているが、ペルチェ素子は、必ず４つに分割されている必要はなくその数は任意であって、トッププレートに対して１つのペルチェ素子を用いても良いし、２つ又は３つ、あるいは４つ以上に分割したものを用いても良い。
【００２８】
但し、上記ペルチェ素子８の数や面積は、ワーク固定装置１上に載置した状態で固定し、１回の加工工程で加工するワークＷの大きさや数に対応させて決定するのが望ましい。
【００２９】
さらに、上記４つのペルチェ素子８1 、８2 、８3 、８4 の下部には、図１に示すように、当該ペルチェ素子８1 、８2 、８3 、８4 から放熱される熱を吸収し、ペルチェ素子８1 、８2 、８3 、８4 の吸熱作用を維持するための交換可能な交換用の保冷剤１１が配設されている。この交換用保冷剤１１は、トッププレート４の平面形状と略一致した平面形状を有する平面正方形の薄い箱体状に形成されている。上記交換用の保冷剤１１は、室温状態ではゼリー状や糊状のものであり、冷凍庫や冷蔵庫で冷却固化させることにより、長時間にわたって冷凍状態（０℃以下）の保冷状態（実施の形態では、０℃）を維持するように構成されたものである。なお、上記交換用保冷剤１１は、固定装置筐体２の側面に設けられた図示しない取り出し用の開口部を開けて、容易に交換することが可能となっている。
【００３０】
また、上記４つのペルチェ素子８1 、８2 、８3 、８4 の下面には、当該ペルチェ素子８の温度を検知する温度センサー１２1 、１２2 が２つ配置されている。これらの温度センサー１２1 、１２2 は、第２及び第４のペルチェ素子８2 、８4 下面の温度を検知して、第１及び第２のペルチェ素子８1 、８2 と、第３及び第４のペルチェ素子８3 、８4 への通電を制御するためのものである。
【００３１】
さらに、上記交換用の保冷剤１１の下部には、当該交換用の保冷剤１１を支持固定するとともに、この交換用の保冷剤１１を４つのペルチェ素子８1 、８2 、８3 、８4 の下面に圧接させるための押さえ用の板バネ部材１３が配設されている。
【００３２】
また更に、上記交換用の保冷剤１１の下方には、固定装置筐体２内の底部に収容された充電可能な通電用電源としての蓄電池１４が配設されている。この蓄電池１４は、ワーク固定装置１を後述する直流電源から切り離して、当該ワーク固定装置１をロータリー研削機等の加工装置の加工台上に固定した状態で加工を行う際に、ペルチェ素子８1 、８2 、８3 、８4 に通電して液体状の媒体７の固化状態を維持するためのものである。なお、上記蓄電池１４は、交換用保冷剤１１の下方に配置されるものであるが、当該蓄電池１４の性能は、温度依存性を有しているため、蓄電池１４と交換用保冷剤１１との間に図示しない断熱材を介在させることによって、蓄電池１４の温度を室温程度に維持するように構成するのが望ましい。なお、上記蓄電池１４の充電量は、主に、当該蓄電池１４の体積に比例するが、少なくともワーク固定装置１を用いた加工時間だけ、ペルチェ素子８1 、８2 、８3 、８4 に通電可能なものであれば良いが、余裕を見てある程度十分な充電量を有するものを用いるのが望ましい。また、上記蓄電池１４としてあまり大型のものを使用すると、ワーク固定装置１の大型化や重量の増大を招く、作業性を低下させる虞れがあるため、適度な大きなのものを用いるのが望ましい。更に、上記蓄電池１４は、比較的小型で充電量の大きな鉛蓄電池やリチウムイオン電池等を使用するのが望ましい。
【００３３】
さらに、上記ワーク固定装置１は、図１に示すように、トッププレート４の一側の離れた位置に、蓄電池１４から４つのペルチェ素子８1 、８2 、８3 、８4 への通電を制御するマイクロコンピュータを用いたマイコン式の温度コントロールユニット１５が配設されている。
【００３４】
なお、上記ワーク固定装置１は、トッププレート４上に被加工物としてのワークＷを固定するものであるが、当該ワーク固定装置１自体をロータリー研削機等の加工装置の加工台上に固定する手段としては、ボルトやナットによる機械的な固定手段や、電磁チャック、バキュームチャックなど任意の手段を用いることができることは勿論である。
【００３５】
図３はこの実施の形態に係るワーク固定装置１の制御回路を示すブロック図である。
【００３６】
図３において、１５は４つのペルチェ素子８1 、８2 、８3 、８4 への通電を制御するためのマイコン式の温度コントロールユニットを示すものであり、当該温度コントロールユニット１５には、直列に接続された第１及び第２のペルチェ素子８1 、８2 と、同じく直列に接続された第３及び第４のペルチェ素子８3 、８4 とが別個に接続されている。また、上記温度コントロールユニット１５には、第２のペルチェ素子８2 の下面に配設された温度センサ１２1 と、第４のペルチェ素子８4 の下面に配設された温度センサ１２2 とが接続されている。さらに、上記温度コントロールユニット１５には、当該温度コントロールユニット１５に電力を供給するとともに、４つのペルチェ素子８1 、８2 、８3 、８4 に通電するための蓄電池１４が接続されている。また、上記温度コントロールユニット１５には、外部に設けられた操作パネル１６から制御するための信号ケーブル１７と、外部に設けられた操作パネル１６から４つのペルチェ素子８1 、８2 、８3 、８4 に通電すると同時に、蓄電池１４を充電するための電力ケーブル１８とが、それぞれ防水コネクタ１９、２０を介して接続されている。
【００３７】
上記操作パネル１６は、非加工時において、ワーク固定装置１に通電したり、当該ワーク固定装置１を制御するためのものであり、当該操作パネル１６には、ワーク固定装置１の運転モニターを兼ねた温度設定パネル２１と、直流安定化電源２２とが設けられている。なお、直流安定化電源２２は、単相のＡＣ１００〜２００Ｖの電源に接続されている。また、上記直流安定化電源２２は、温度センサ１２1 と温度センサ１２2 の検知温度に応じて、４つのペルチェ素子８1 、８2 、８3 、８4 に通電する電流や、印加する電圧を所望の値に制御することが可能となっている。
【００３８】
そして、上記ワーク固定装置１は、加工のための準備時などの非加工時において、図３に示すように、信号ケーブル１７及び電力ケーブル１８を介して操作パネル１６に接続し、当該操作パネル１６からワーク固定装置１に通電して、ワーク固定装置１のペルチェ素子８1 、８2 、８3 、８4 を冷却するとともに、蓄電池１４を充電するように構成されている。また、上記ワーク固定装置１は、加工時において、防水コネクタ１９、２０を介して信号ケーブル１７及び電力ケーブル１８を操作パネル１６から切り離し、ワーク固定装置１単独で、ロータリー研削機等の加工装置の加工台上に固定して使用するように構成されている。
【００３９】
以上の構成において、この実施の形態に係るワーク固定装置１では、次のようにして、ワークの加工時に電力供給用のケーブルや吸熱手段の配管チューブ等が支障となることがなく、加工台を回転させながら研削加工を行うロータリー研削盤等の加工装置に適用することができ、ワークの加工自由度を飛躍的に向上させることが可能となっている。
【００４０】
すなわち、この実施の形態に係るワーク固定装置１は、図３に示すように、加工のための準備時などの非加工時において、信号ケーブル１７及び電力ケーブル１８を介して操作パネル１６に接続され、当該操作パネル１６からワーク固定装置１に通電して、ワーク固定装置１のペルチェ素子８1 、８2 、８3 、８4 を冷却するとともに、蓄電池１４を充電するようになっている。
【００４１】
その際、上記ワーク固定装置１では、図１に示すように、トッププレート４上に、研削等の加工を行う精密小型部品等のワークＷを載置するとともに、当該ワークＷの外周に液体状の媒体７としての蒸留水や水道水等の水を滴下させて、トッププレート４とワークＷの外周との間、及び毛細管現象によってトッププレート４とワークＷとの間に水を供給する。すると、上記トッププレート４とワークＷの外周との間、及びトッププレート４とワークＷとの間に供給された水７は、トッププレート４を介して、４つのペルチェ素子８1 、８2 、８3 、８4 の吸熱作用により冷却されて固化し、当該凍結固化した水（氷の状態）の固着力及び凝集力によって、ワークＷがトッププレート４上に確実に固定される。なお、上述したように、液体状の媒体としての水７は、毛細管現象によってトッププレート４とワークＷとの間にも供給され、凍結固化することによって体積が膨張するが、トッププレート４とワークＷとの間に供給される水の量は、極く僅かであり、当該トッププレート４とワークＷとの間に供給された水が加工精度を低下させることはない。
【００４２】
次に、上記如くワーク固定装置１を信号ケーブル１７及び電力ケーブル１８を介して操作パネル１６に接続した状態で、ワーク固定装置１のトッププレート４上にワークＷを、凍結固化した水７によって固定した状態で、ワーク固定装置１から信号ケーブル１７及び電力ケーブル１８を切り離して、操作パネル１６から切断する。その際、上記ワーク固定装置１の内部には、加工のための準備時などの非加工時も含めて、冷却された交換用の保冷剤１１が内蔵されており、ペルチェ素子８1 、８2 、８3 、８4 から放熱される熱を吸収し、当該ペルチェ素子８1 、８2 、８3 、８4 の吸熱作用を維持するようになっている。なお、上記交換用の保冷剤１１は、通常のものであっても、３〜４時間、乃至５〜６時間程度は冷却状態を維持することが可能であり、加工工程の開始時に改めて交換する必要はない。但し、加工前の準備工程にある程度の時間を要する場合などは、加工工程の開始時に、交換用の保冷剤１１を新たに冷却されたものと交換するようにしても勿論良い。
【００４３】
ところで、上記ペルチェ素子８1 、８2 、８3 、８4 に直流電流を通電した場合に、当該ペルチェ素子８1 、８2 、８3 、８4 が吸熱する吸熱量は、ペルチェ素子８自身の温度に依存する。
【００４４】
図４は、ペルチェ素子８として、センサーコントロールズ株式会社製の商品名：ＵＴ７０７０Ｍを用いた場合に、ペルチェ素子８に通電する電流と吸熱量との関係を、当該ペルチェ素子８自身の温度をパラメータとして示したものである。
【００４５】
この図４から明らかなように、ペルチェ素子８自身の温度が低い程、当該ペルチェ素子８の吸熱量が大きく、最大吸熱量で１４０Ｗに達する。そのため、上記ペルチェ素子８の放熱側の温度を交換用の保冷剤１１によって、望ましくは０℃以下に冷却することによって、少ない電流で高い吸熱量を得ることができ、ワーク固定装置１によってワークＷを長い時間、且つ強固に固定することが可能となる。
【００４６】
また、本発明者は、トッププレート４としてＳｉＣ（シリカ）とＡｌ（アルミニウム）からなるセラミック材料を用いた場合において、ペルチェ素子８の放熱側の温度を交換用の保冷剤１１によって０℃に維持して、当該トッププレート４の表面温度が凍結時と解凍時でどのように変化するかを調べる実験を行ったところ、トッププレート４としてＳｉＣ（シリカ）とＡｌ（アルミニウム）からなるセラミック材料を用いた場合には、凍結時及び解凍時ともに非常に優れた性能を示すことがわかる。
【００４７】
また、上記ワーク固定装置１は、ロータリー研削機等の加工装置の加工台上に固定して使用する際に、当該ワーク固定装置１のペルチェ素子８1 、８2 、８3 、８4 には、ワーク固定装置１に内蔵された蓄電池１４から通電されるため、加工工程の途中に液体状の媒体である水７が溶解して、ワークＷが不本意に移動してしまう虞れもない。
【００４８】
上記ワーク固定装置１は、ロータリー研削機等の加工装置の加工台上に固定して使用する際に、当該ワーク固定装置１には、図１に示すように、信号ケーブル１７及び電力ケーブル１８が接続されておらず、ワーク固定装置１単独の状態となっている。そのため、ロータリー研削機等の加工装置において、加工台を所望の角度だけ回転させてワーク固定装置１上に固定されたワークＷに研削加工等を施す際に、信号ケーブル１７及び電力ケーブル１８が支障となることがない。
【００４９】
そのため、上記ワーク固定装置１では、加工台を回転させながら研削加工を行うロータリー研削盤等の加工装置に適用することができ、ワークＷの加工自由度を飛躍的に向上させることが可能となっている。
【００５０】
なお、上記ワーク固定装置１を用いてワークＷの加工が終了した後は、当該ワーク固定装置１を操作パネル１６に接続するとともに、ワーク固定装置１のペルチェ素子８1 、８2 、８3 、８4 に逆方向に通電することによって、吸熱側と放熱側を切り替え、液体状の媒体である水７を溶解させて、ワークＷを容易に取り外すことが可能となる。また、ワークＷの固定に使用する液体状の媒体である水７も少量で済むため、取り外した後は、ブロー処理等によって、液体状の媒体としての水７を容易に乾燥除去することが可能となる。また、ペルチェ素子８1 、８2 、８3 、８4 が放出する熱によって蒸発乾燥させることも可能である。
【００５１】
また、上記ワークＷの固定に使用する液体状の媒体として水を用いた場合について説明したが、他の液体状の媒体を使用することも可能である。
【００５２】
なお、この発明の実施の形態１に係るワーク固定装置１に用いた移動用冷却装置は、食品の保存用などにも使用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】図１はこの発明の実施の形態１に係る移動用冷却装置を適用した”冷凍チャック方式”のワーク固定装置を示す全体構成図である。
【図２】図２はペルチェ素子を示す説明図である。
【図３】図３はこの発明の実施の形態１に係るワーク固定装置の制御回路を示すブロック図である。
【図４】図４はペルチェ素子の特性を示すグラフである。
【図５】図５は従来の電磁チャックを示す構成図である。
【図６】図６は従来の電磁チャックを示す構成図である。
【図７】図７は従来のバキュームチャックを示す構成図である。
【図８】図８は従来のバキュームチャックを示す構成図である。
【図９】図９は従来の冷凍チャックを示す構成図である。
【符号の説明】
【００５４】
１：ワーク固定装置、４：トッププレート、８1 、８2 、８3 、８4 ：ペルチェ素子、１１：交換用保冷剤、１４：蓄電池。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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