KR100223256B1 - 초음파밀봉장치 - Google Patents

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포스베르크 라스-에케
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Abstract

본 발명은 소형 구조적 크기를 한 초음파 밀봉용 장치에 관한 것으로 구동장치(1)와, 길고 좁은 밀봉면(8)을 지닌 혼(7)과, 하나 이상의 반응몸체를 구성하고 있다. 이 장치의 길이는 반파장 길이이다.

Description

초음파 밀봉장치
제 1 도는 초음파 밀봉장치의 개략도.
제 2 도는 본 발명의 장치의 실시예의 도면.
제 3 도는 본 발명의 장치의 또 다른 실시예의 도면.
제 4 도는 본 발명의 장치의 실시예의 도면.
제 5 도는 장치의 진폭원리를 도시한 도면.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
1 : 구동장치 7 : 혼 (horn)
9 : 반작용체 2 : 압전 세라믹판
8 : 밀봉면 5 : 절평면
본 발명은 초음파 밀봉장치에 관한 것으로 AC 전류원에 연결된 구동장치와, 혼(horn)을 포함한다.
종래의 초음파 밀봉용 장치는 보통 변환기와, 부우스터 (boostor) 와, 혼으로 구성되어 있다. 변환기에서는, 전기진동이 기계진동으로 변환된다. 부우스터는 장치를 기계적으로 고정시키는데 이용되고, 진폭을 증폭시킨다. 혼에서, 또다른 진폭증폭이 발생함과 동시에 혼은 바람직한 밀봉면을 제공한다. 그러나, 이리한 종래의 성능의 초음파 밀봉장치는 부피가 크다는 단점이 있다. 실제 응용에서, 공간이 매우 적게 차지하는 초음파 밀봉장치가 필요하다.
일회용 포장지와 관련된 포장산업에서, 열가소성 라미네이트 또는 열가소성 단독재료로 밀봉하는 것이 보통이다. 이러한 밀봉은 열을 이용하거나 라미네이트가 알루미늄박을 포함할 경우 유도열을 이용한다. 그러나, 이리한 밀봉방법은 금속박을 포함하는 라미네이트를 필요로 않기 때문에 초음파 밀봉을 이용하는 것이 바람직하다.
그러나, 종래의 초음파 밀봉장치는 부피를 차지하는 것이 매우 크다. 소형의 초음파 밀봉장치가 이미 생산되었으나 휘전대칭원리를 응용하거나 스폿밀봉 (spotsealing) 만을 수행할 수 있다.
포장산업에서는 의에서 언급한 바와 같이 적당한 길이의 횡밀봉, 즉 길고좁은 밀봉을 필요로 한다.
본 발명의 목적은 종래의 장치 보다 크기가 작으면서도 길고 좁은 밀봉 조인트를 실행할 수 있는 초음파 밀봉장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 목적에 따라 서론에서 설명한 장치는 혼과 함께 반파장을 형성하는 하나 이상의 반작용체를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 바람직한 실시예는 첨부한 청구항에 설명된 특징으로 주어진다. 충진기계에서 초음파 밀봉을 이용하기 위해, 전체 횡 시임 (seam), 또는 조인트(joint) 를 따라 균일하고 선뢰성 있는 밀봉을 얻기 의해 일정한 진동 진폭이 전체 밀봉표면에 유지되게 하는 소형 밀봉장치를 필요로 한다.
제 1 도는 본 발명의 초음파 밀봉장치를 도시한 것으로 소형의 구조적 크기를 가지며, 전체 밀봉면을 따라 일정하고 효율적인 밀봉을 가능케 하는 모양을 한다. 이 초음파 밀봉장치는 진동을 발생시키는 종래의 구동장치 (1) 를 포함하고 있다. 바람직한 실시예에서, 이 구동장치는 압전 세라믹판 (2) 을 포함하고 있으며, 이 압전 세라믹판에는 바람직하기로는 니켈 또는 베리늄 동으로 만들어진 서로 인접한 전도성 금속판 (3)이 위치하고 있다. 또한, 구동장치 (1)는 펑형추(4)를 구성하고 있으며, 이전체 평형추 장치가 클램핑 볼트 (10) 에 의해 초음파 밀봉장치에 장착되어 있다. 구동장치 (1) 는 AC 전류원(도시되지 않음)에 접속되어 었다. 또한, 전자기 구동장치 (1) 가 이용될수 있다.
구동장치 (1) 밑의 평면은 장치의 절평면(5)이 구성되어 있다. 장치의 기계적 고정이 이 절평면에서 이루어지고, 약간 베벨된 모서리(6)가 고정모서리 역할을 하며 장치를 고정시킨다. 장치의 고정은 절평면에서의 잔류 진동을 보상하도륵 탄성적으로 이루어져야 한다.
절평면(5) 아래에는 진폭의 증가를 행하는 혼 (horn) (7) 이 위치하고 있다. 혼 (7) 은 이 장치에 바람직한 밀봉면(8)을 제공한다. 혼(7)의 모양은 밀봉면(8)쪽으로 테이퍼 되어야 한다. 제 4 도에 도시된 것처럼, 예를들어 이러한 모양은 혼(7)이 절평면 (5) 의 만곡측면 크기가 가장 큰면으로 부터 밀봉면 (8) 까지 감소하여 (11) 을 형성하는 대안적으로, 이 구성은 익스포넨셜(exponential) 모양으로 할 수 있다. 밀봉면(8)은 패키지 블랭크에 바람직한 밀봉을 하기 위해 길고 좁은 것이 바람직하다. 밀봉면(8)에는 재료에 대해서 실제로 열을 가하는 1 이상의 홈이 형성되어 있다. 또한, 백업면 (back-up surface) (도시되지 않음) 에 홈이 제공될 수 있고, 밀봉면 (8) 이 평탄하게 할 수 있다. 또 다른 실시예는 밀봉면(8)을 서로 이선적이지만 평행한 두개의 좁은 밀봉면(8) 분리하는 것이다. 고정모서리(6)처럼, 혼(7)은 경금속 또는 경금속 합금, 바람직하기로는 알루미늄으로 만들어지지만, 티탄늄과 같은 다른 금속이 이용될 수 있다.
또한, 이 장치는 구동장치를 에워싸는 반작용체 (9) 를 포함한다. 이 반작용체(9)는 혼(7), 고정모서리(6) 및 반작용체(9)가 일정한 블록을 구성하도륵 경금속, 바람직하기로는 알루미늄으로 만들어져 있다. 또한, 이들 부품들은 분리되어 제조되고 및 연속 조립될 수 있다. 반작용체(9)는 여러 모양을 할 수 있지만 가능한 커야 하므로, 제 2 도의 바람직한 실시예에서 구동장치(1)와 마주하는 완만한 둥근면이 제공된다. 반작용체 (9)는 제 3 도에 도시되어 있듯이 구동장치 (1) 와 마주하는 둥굴게만 익스포넨셜 형상을 할 수 있거나 제 4 도에 도시되었듯이 만곡된 측면 (12) 일수 있다. 또한, 반작용체 (9)는 구동장치(1)를 전부 또는 부분적으로 포위하는 완전히 연속적인 몸체로 구조될 수 있다.
적당한 방법으로 혼 (7) 의 형상과 반작용체 (9) 의 구조를 결합함으로써, 주파수 챔버 부근에서 다른 공진주파수에 방해를 받지 않고 가능한 순수한 공진주파수를 얻을 수 있다.
제 1 도 ∼ 제 3 도의 의에서 설명한 초음파 밀봉장치는 밀봉면(8)의 길이에 상응하는 길고 좁은 밀봉을 실현한다. 긴 밀봉면(8)이 바람직할때, 부가적인 길이에 대해서는 본 발명의 다수의 초음파 밀봉장치를 연결해서 연장할수가 있다.
좀더 긴 장치의 경우에는 발생하는 횡측 진동을 보상하기 위해 혼(7)에 슬릿이 필요하다.
그러나, 긴 혼(7)을 사용하게 되면 밀봉면(8)에서의 진폭이 더 일정치 않게 되어 밀봉이 일정하지 않게 된다.
본 발명의 장치가 구동장치 (1) 를 점유해 AC 전류원 (도시되지 않음) 에 접촉 될 때, 압전 세라믹팩 (2) 은 전기공급전압을 기계적 스트레인 (mechanical strain)으로 변환시켜 이 에너지를 혼(7)에 공급하게되면 이 혼이 진동하게 된다. 혼(7)이 진동하기 시작할 때, 반작용체 (9)가 흡수하게 되는 역힘 (counter fource), (역진동) 이 발생한다. 이 경우에, 진동이 중간에 일어나는 절평면(5)은 장치의 고정모서리(6)를 구성한다.
제 5 도는 장치의 진폭을 도시한다. 이 장치는 진폭이 0 인 중앙에 위치한 절평면(5) 을 지닌 반파공진기를 구성한다. 따라서, 장치의 전체길이는 반파장의 길이에 상당하나 이 장치는 공통절평면(5)이 장치의 각 지점에 대해 생기도록 크기를 하고 있다. 반작용체(9)는 진동이 바람직하게 일어나도록 설계되어야 한다.
위에서 언급했듯이 본 발명은 길고 좁게 그리고 균일한 밀봉을 하는 소형장치를 구성하는 초음파 밀봉용 장치를 제공하는 것이다.
본 발명은 도면과 위에서 설명한 내용으로 제한되는 것으로 간주하지 말아야 하며 많은 수정이 청구범위내에서 가능하다.

Claims (15)

  1. AC 전류원에 연결된 구동장치(1)와, 혼(7)을 포함하는 초음파 밀봉장치에 있어서, 혼(7)과 함께 반파장을 형성하는 하나 이상의 반작용체(9)를 포함하는 것을 특징으로 하는 초음파 밀봉장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 구동장치 (1) 는 압전 세라믹판 (2) 을 포함하는 것을 특징으로 하는 초음파 밀봉장치.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 구동장치 (1) 는 전자기장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 초음파 밀봉장치.
  4. 제 1 항에 있어서, 혼(7)은 길고 가늘은 밀봉면 (8) 을 지닌 것을 특징으로 하는 초음파 밀봉장치.
  5. 제 4 항에 있어서, 혼(7)은 절평면(5)에서 최대 면적면에서 밀봉면(8)까지 만곡된 측면(11) 을 지닌 것을 특징으로 하는 초음파 밀봉장치.
  6. 제 4 항에 있어서, 혼(7)은 익스포넨셜 또는 익스포텐셜 형상을 한 것을 특징으로 하는 초음파 밀봉장치.
  7. 제 4 항에 있어서, 혼(7)은 현수면의 형상인 것을 특징으로 하는 초음파 밀봉장치.
  8. 제 1 항에 있어서, 반작용체(9)는 구동장치(1)를 포위하는 것처럼 위치한 것을 특징으로 하는 초음파 밀봉장치.
  9. 제 8 항에 있어서, 반작용체(9)는 만곡된 측면 (12) 을 지닌 것을 특징으로 하는 초음파 밀봉장치.
  10. 제 9 항에 있어서, 반작용체(9)는 구동장치 (1) 쪽으로 오목한 평행사변형 형상인 것을 특징으로 하는 초음파 밀봉장치.
  11. 제 8 항에 있어서, 반작용체 (9) 는 구동장치 (11) 쪽으로 오목한 익스포넨셜 형상을 하는 것을 특징으로 하는 초음파 밀봉장치.
  12. 제 1 항에 있어서, 절평면(5) 은 반작용체(9)와 혼(7) 사이의 영역에 형성되는 것을 특징으로 하는 초음파 밀봉장치
  13. 제 10 항에 있어서, 절평면(5)은 기계적 고정점을 구성하는 것을 특징으로 하는 초음파 밀봉장치.
  14. 제 1 항에 있어서, 혼(7)과 반작용체 (9)는 경금속인 것을 특징으로 하는 초음파 밀봉장치.
  15. 제 12 항에 있어서, 경금속은 알루미늄으로 구성된 것을 특징으로 하는 초음파 밀봉장치.
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