KR100527853B1 - 퓨즈 제조 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 자동화된 방식으로 양질의 퓨즈를 대량 생산할 수 있는 퓨즈 제조 방법을 제공한다. 본 발명의 퓨즈 제조 방법은, 한 쌍의 리드 컨덕터의 상단부분이 가용 컨넥터로 연결되고 그 중간부분이 절연 베이스에 의해 일정간격으로 유지되는 퓨즈의 제조방법에 있어서, 금속 시트를 가공하여 연속적으로 배열된 다수의 리드 컨덕터 쌍을 갖는 블랭크를 얻는 단계와; 다수의 캐버티를 갖는 사출금형의 상부금형과 하부금형 사이에 상기 블랭크를 배치하고, 각각의 리드 컨덕터 쌍 별로 구분해서 다수의 절연 베이스를 각 리드 컨덕터의 상부 및 하부와 가용 컨넥터가 완전히 노출되도록 일체로 사출성형하는 단계와; 가용 컨넥터를 이용해서 각각의 리드 컨덕터 쌍을 전기적으로 연결하는 단계와; 리드 컨덕터를 블랭크로부터 절단하여 절연 베이스로 연결된 각 쌍의 리드 컨덕터를 분리하는 단계로 이루어진다. 절연 베이스에는 가용 컨넥터를 감싸도록 보호캡을 씌운다.

Description

퓨즈 제조 방법{METHOD OF PRODUCING FUSES}

본 발명은 퓨즈 제조 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 높은 수율 및 자동화된 방식으로 양질의 퓨즈를 제조할 수 있는 퓨즈 제조 방법을 제공한다.

퓨즈는 과전류에 의해 녹아 끊어지는 가용 금속 컨넥터를 갖는 것으로, 규정이상의 전류가 흐르면 상기 가용 금속 컨넥터가 끊어져 전로(電路)를 자동으로 차단함으로써 전자 부품과 전기 회로를 보호하는 역할을 한다. 이러한 퓨즈는 다양한 구조와 형태로 개발되고 있다. 특히, 최근에는 소형의 전자제품에 사용할 수 있도록 크기가 작은 초소형 퓨즈가 개발되고 있다.

도 1에는 초소형 퓨즈(이하, "퓨즈"라 약칭함.)의 구성을 나타내는 단면도가 도시되어 있다. 이에 따르면, 퓨즈(1)는 절연 베이스(3)를 갖는다. 절연 베이스(3)는 소정의 두께를 갖는 원형 판체로서, 간격을 두고 상, 하로 관통되는 한 쌍의 관통구멍(3a)을 갖추고 있다.

그리고 퓨즈(1)는 절연 베이스(3)의 관통구멍(3a)에 각각 끼워져 고정되는 한 쌍의 리드 와이어(Lead Wire:5)와, 리드 와이어(5)의 상단부를 전기적으로 연결하는 가용 금속 컨넥터(7)를 갖는다. 특히, 가용 금속 컨넥터(7)는 납땜에 의해 상기 리드 와이어(5)에 고정되며, 리드 와이어(5)를 따라 흐르는 전류가 규정치를 초과하면 열에 의해 저절로 절단되어 전류의 흐름을 차단한다.

그리고 퓨즈(1)는 도 1에 도시된 바와 같이 경우에 따라 가용 금속 컨넥터 (7)를 덮는 캡(9)을 더 갖추고 있다. 이 캡(9)은 외부의 이물질과 충격으로부터 가용 금속 컨넥터(7)를 보호하는 것으로, 결합수단에 의해 상기 절연 베이스(3)에 결합 고정된다. 결합수단은 절연 베이스(3)의 외면 둘레를 따라 형성되는 돌기부(3b)와, 이 돌기부(3b)와 결합되도록 캡(9)의 내면 둘레를 따라 형성되는 홈부(9a)로 구성된다.

한편, 이러한 구성의 퓨즈는 여러 가지 방법을 통해 제조된다. 그 일례로서, 관통구멍을 갖는 절연 베이스를 사출성형 한 다음, 롤 형태로 감겨져 있는 원형 단면의 리드 와이어를 풀어서 소정의 길이로 절단하고, 절단된 리드 와이어를 절연 베이스의 관통구멍에 끼워 고정하는 퓨즈 제조 방법이 알려져 있다.

그러나 이와 같은 종래의 퓨즈 제조 방법은, 퓨즈의 제조 과정 중 많은 수 작업이 요구되어 생산성이 떨어지고, 불량 퓨즈의 발생 빈도가 높다고 하는 문제점이 있다. 좀 더 구체적으로 말하면, 관통구멍을 갖는 절연 베이스를 사출성형 한 다음, 롤 형태로 감겨져 있는 와이어 타입의 리드 와이어를 풀어 소정의 길이로 절단하고, 절단된 리드 와이어를 절연 베이스의 관통구멍에 일일이 끼워 넣어야 하는 등, 대부분의 제조과정이 수 작업에 의존하며, 이에 따라 퓨즈의 제조가 힘들고 번거로우며, 많은 시간이 소요되어 생산성이 떨어지는 단점이 있다. 그리고 리드 와이어를 절연 베이스의 관통구멍에 강제로 끼워 넣는 과정 중에 리드 와이어가 휘어지는 문제점이 있었으며, 또한 절연 베이스의 관통구멍에 끼워진 리드 와이어가 퓨즈의 제조과정 또는 사용과정에서 빠져 이탈하게 되는 문제점도 있었다.

퓨즈 제조 방법의 다른 예로서, 롤 형태로 감겨져 있는 원형 단면의 리드 와이어를 풀어서 소정의 길이로 절단하고, 절단된 리드 와이어를 사출 금형에 간격을 두고 배치한 다음, 사출 금형 내로 절연성 재질의 수지를 주입하는 방법도 있다.

이 방법에 의하면, 롤 형태로 감겨져 있는 리드 와이어를 풀고, 그것을 절단하고, 절단된 리드 와이어를 사출 금형에 배치하고, 사출 금형 내에 수지를 주입하는 과정에서 많은 수 작업이 요구되고, 퓨즈를 낱개로 제조하게 되므로, 제작시간이 길어지고 생산성이 떨어지는 단점이 있다.

또한, 이 방법에서는 리드 와이어의 재료로서 롤 형태로 감겨진 가늘고 긴 금속 와이어를 사용하는 바, 이 리드 와이어는 몰딩 과정에서 원래의 롤 형태로 복원하려는 경향으로 인하여 휨 변형을 일으키게 되며, 이에 따라 리드 와이어를 원하는 위치에 고정시키기 어렵다고 하는 문제점이 있다. 특히, 리드 와이어는 절연 베이스에 고정된 상태에서도 롤 형태로 복원되려는 경향을 가지고 있다. 이는 불량 퓨즈의 발생빈도를 높이는 결과를 초래한다.

따라서, 본 발명은 상기한 바와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위해 이루어진 것으로서, 그 목적은 자동화된 방식으로 양질의 퓨즈를 대량 생산할 수 있는 퓨즈 제조 방법을 제공하는 데 있다.

본 발명의 다른 목적은 퓨즈를 제조하는 과정에서 리드 와이어의 휨 변형을 억제함으로써 불량 퓨즈의 발생률을 저감할 수 있는 퓨즈 제조 방법을 제공하는 데 있다.

이와 같은 본 발명의 목적은, 한 쌍의 리드 컨덕터의 상단부분이 가용 컨넥터로 연결되고 그 중간부분이 절연 베이스에 의해 일정간격으로 유지되는 퓨즈의 제조방법에 있어서, 금속 시트를 가공하여 연속적으로 배열된 다수의 리드 컨덕터 쌍을 갖는 블랭크를 얻는 단계와; 다수의 캐버티를 갖는 사출금형의 상부금형과 하부금형 사이에 상기 블랭크를 배치하고, 각각의 리드 컨덕터 쌍 별로 구분해서 다수의 절연 베이스를 각 리드 컨덕터의 상부 및 하부와 가용 컨넥터가 완전히 노출되도록 일체로 사출성형하는 단계와; 가용 컨넥터를 이용해서 상기 각각의 리드 컨덕터 쌍을 전기적으로 연결하는 단계와; 상기 리드 컨덕터를 블랭크로부터 절단하여 절연 베이스로 연결된 각 쌍의 리드 컨덕터를 분리하는 단계를 포함하는 퓨즈 제조 방법에 의해서 달성할 수 있다.

이하, 본 발명에 따른 퓨즈 제조 방법의 바람직한 실시예를 첨부 도면에 의거하여 상세히 설명한다. 이 명세서에 있어서 "블랭크(blank)"라 함은 다수 쌍의 리드 컨덕터가 형성되도록 금속 시트를 프레스 가공하여 얻은 반제품을 의미한다.

도 2a 내지 도 2h에는 본 발명의 일 실시예에 따른 퓨즈 제조 방법의 각 단계가 예시되어 있으며, 도 3a 내지 도 3e에는 각 단계별에서 얻어진 금속 시트 또는 블랭크의 모습이 도시되어 있다.

본 발명의 퓨즈 제조 방법에서는 도 2a에 도시된 바와 같이 롤 형태로 감겨진 연속 스트립(Strip) 형태의 도전성 금속 시트(10)를 사용한다. 이 금속 시트 (10)는 공급릴(10a)로부터 감김릴(10b)을 향해 간헐적으로 풀어져 이송된다. 이러한 금속 시트(10)의 예로는 구리 판을 들 수 있으며, 그 폭과 길이는 제조하고자 하는 퓨즈의 크기를 감안해서 적절히 선택한다.

본 발명에 의하면, 도 2b에 도시된 바와 같이 공급릴(10a)로부터 풀어져 간헐적으로 이송되는 금속 시트(10)를 프레스 금형(20)으로 블랭킹(blanking)가공한다. 이 공정에서는 도 3b에 도시된 바와 같이 금속 시트(10)를 타발하여 연속적으로 배열된 다수의 리드 컨덕터(12) 쌍을 금속 시트(10)에 형성시킨다. 이하에서는 리드 컨덕터(12)가 형성된 금속 시트를 그렇지 않은 금속 시트(10)와 구분하기 위해 "블랭크(10')"라 부르기로 한다.

블랭킹 공정에서는 도 2b에 도시된 바와 같이 프레스 금형(20)의 하부 다이 (22)로 금속 시트(10)의 하면을 지지한 다음, 상부 펀치(24)로 금속 시트(10)를 프레싱 함으로써 다수의 리드 컨덕터(12) 쌍이 배열된 블랭크(10')를 얻게 된다.

그리고, 블랭킹 공정에서는, 리드 컨덕터(12) 이외에도, 도 3b에 도시된 바와 같이 각 쌍의 리드 컨덕터(12)의 일단부에 서로 마주보는 컨넥터 수용홈(16)과 걸림돌기(17)를 형성함과 동시에 블랭크(10')의 양측 가장자리에 가이드 구멍(18)을 등 간격으로 형성한다. 컨넥터 수용홈(16)은 후술하는 가용 금속 컨넥터(50)를 수용하여 지지하기 위한 홈이고, 걸림돌기(17)는 리드 컨덕터(12)가 휴즈의 사용 중 후술하는 절연 베이스로부터 분리되는 것을 방지하기 위한 것이며, 가이드 구멍 (18)은 후술하는 성형공정에서 사출 금형(40)의 파일럿 핀 또는 이송 장치의 스프로킷 핀(도시하지 않음)이 끼워지는 구멍이다.

블랭킹 공정에서는 한번의 프레싱으로 가능한 한 많은 수의 리드 컨덕터(12)를 형성하는 것이 바람직하나, 후술하는 사출 금형(40)의 크기를 고려하여 금속 시트(10)의 1스텝(S) 이동시, 예를 들면 10쌍이 형성되게 구성함이 바람직하다. 그러나 1회의 프레싱으로 형성되는 리드 컨덕터의 수는 이보다 많거나 적게 할 수 있으며, 그렇게 하더라도 본 발명의 범위를 벗어나는 것이 아니다.

다시, 도 2c 내지 도 2f를 살펴보면, 본 발명의 퓨즈 제조 방법은, 블랭킹 가공이 완료된 롤 형태의 블랭크(10')를 공급릴(10c)로부터 감김릴(10d)로 간헐적으로 이송시키면서 블랭크(10')의 리드 컨덕터(12)에 절연 베이스(30)를 일체로 사출 성형하는 공정을 포함한다.

사출 성형 공정에서는, 도 2c에서와 같이 각 쌍의 리드 컨덕터(12)와 대응될 수 있도록 다수의 캐버티(Cavity:42a, 44a)들을 갖는 사출 금형(40)을 준비한 다음, 이 사출 금형(40)의 상부 금형(42)과 하부 금형(44)사이에 블랭크(10')를 배치한다. 그리고 도 2d에서와 같이 상부 금형(42)과 하부 금형(44)을 닫아 각 캐버티 (42a, 44a)를 폐쇄하고, 폐쇄된 상부금형(42)과 하부금형(44)의 캐버티(42a, 44a)에 도 2e에서와 같이 유동성 성형재료, 예를 들면, 합성수지(32)를 충진시킨다. 그리고 소정시간이 지난 후, 도 2f에서와 같이 결합된 상부금형(42)과 하부금형(44)을 분리시킴으로써 도 3c에서와 같이 블랭크(10')의 리드 컨덕터(12)에 절연 베이스(30)를 일체로 사출 성형하는 것이다.

이러한 사출 성형공정을 통해서 블랭크(10')의 리드 컨덕터(12)에 절연 베이스(30)를 일체로 성형함으로써, 휴즈의 완성 시 각 쌍의 리드 컨덕터(12)가 절연 베이스(30)에 의해서 일정한 간격으로 유지되도록 한다.

도 2g를 참조하면, 사출 성형 공정이 완료된 롤 형태의 블랭크(10')를 공급릴(10e)로부터 감김릴(10f)로 간헐적으로 이송하면서 블랭크(10')의 리드 컨덕터 쌍을 가용 금속 컨넥터(50)로 연결한다.

즉, 공급릴(10e)과 감김릴(10f)의 사이에 납땜기(60)를 설치하고, 이 납땜기 (60)로 각 쌍의 리드 컨덕터(12)의 일단부에 가용 금속 컨넥터(50)를 납땜하는 것이다. 이러한 공정을 통해 가용 금속 컨넥터(50)로 각 쌍의 리드 컨덕터(12)를 전기적으로 연결함으로써 휴즈의 사용 시 전류가 한 쪽의 리드 컨덕터로부터 다른 쪽의 리드 컨덕터로 흐르게 된다. 여기서, 납땜기(60)의 구성과 작용은 본 기술 분야에 널리 알려진 것이므로 그에 대한 상세한 설명은 생략한다. 필요에 따라서는, 납땜기 대신에 초음파 접합기 또는 스폿 용접기를 사용할 수도 있다.

그리고 본 발명의 퓨즈 제조 방법은 도 2h에 도시된 바와 같이, 납땜이 완료된 롤 형태의 블랭크(10')를 공급릴(10g)로부터 감김릴(10h)로 간헐적으로 이송하면서 블랭크(10')로부터 리드 컨덕터(12)를 분리하는 공정을 포함한다.

이 공정은 블랭크(10')로부터 리드 컨덕터(12)를 절단해 내는 공정으로서, 하부 다이(72)와 상부 펀치(74)를 갖는 커팅기(70)를 준비한 다음, 하부 다이(72)로 블랭크(10')의 하면을 지지하고, 상부펀치(74)로 블랭크(10')의 리드 컨덕터 (12)를 절단하게 된다. 이에 의해 블랭크(10')로부터 리드 컨덕터(12)를 분리함으로써 도 3e에서와 같이 절연 베이스(30)와, 한 쌍의 리드 컨덕터(12)와, 가용 금속 컨넥터(50)를 갖춘 하나의 퓨즈(1)가 완성된다.

도 3f에 나타내는 바와 같이, 위의 공정을 통해 얻은 퓨즈(1)의 절연 베이스 (30)에는 가용 금속 컨넥터(50)를 감싸도록 보호캡(90)을 씌운다. 이 보호캡(90)은 퓨즈를 포장, 운반, 사용하는 과정에서 가용 금속 컨넥터(50)가 외력에 의해 파손되는 것을 방지하는 역할을 한다.

이상에서는 프레스기, 사출성형기, 납땜기, 커팅기를 독립적으로 설치하여 블랭킹 공정, 성형 공정, 납땜 공정 및 분리 공정을 독립적으로 실행하는 것으로 설명하였으나. 이와 달리 공급릴(10a)과 감김릴(10b)의 사이에 프레스기, 사출성형기, 납땜기 그리고 커팅기(70)를 완전한 또는 부분적인 인라인(in-line)형태로 배치함으로써 모든 공정을 연속적으로 실행하는 것도 가능하다.

다음으로, 도 4에는 본 발명에 따른 퓨즈 제조 방법의 다른 실시예가 도시되어 있다. 이 실시예의 퓨즈 제조 방법은 블랭킹(도 2b 참조)이 완료된 블랭크(10')를 공급릴(10i)로부터 풀어서 이동시키면서 소정 길이의 세그먼트(Segment)로 절단하는 공정을 포함한다.

즉, 하부 다이(82)와 상부 펀치(84)를 갖는 커팅기(80)를 준비한 다음, 하부 다이(82)로 블랭크(10')의 하면을 지지하고, 상부 펀치(84)로 블랭크(10')의 상면을 프레싱함으로써 도 5에 도시된 바와 같이 블랭크(10')를 세그먼트로 절단한다. 이렇게 절단된 세그먼트 타입의 블랭크(10')는 보관 및 취급이 용이하다. 절단공정을 통해 얻은 블랭크 세그먼트는 상술한 제 1실시예의 방법에 따라 후속공정, 즉, 성형 공정, 납땜 공정 및 분리 공정을 차례로 거쳐 퓨즈(1)로 완성된다.

도 6에는 본 발명의 방법에서 사용할 수 있는 블랭크(10')의 변형예가 도시되어 있다. 이 블랭크(10')에는 제 1열의 리드 컨덕터 쌍과 제 2열의 리드 컨덕터(쌍이 블랭크(10')의 길이를 따라 나란히 형성되어 있으며, 각 열의 리드 컨덕터는 반대쪽 열의 리드 컨덕터와 서로 엇갈리도록 배열된다.

이러한 형태의 블랭크(10')는 단위 길이 당 보다 많은 수의 리드 컨덕터를 가지므로 도 7에 도시된 바와 같이 퓨즈(1)의 생산량을 극대화하고 재료비를 절감하는데 도움이 된다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 퓨즈 제조 방법에 의하면, 금속 시트를 이용하여 양질의 퓨즈를 높은 수율로 제조할 수 있다. 특히, 본 발명의 방법에서는 1회의 공정 사이클마다 다수의 퓨즈를 한꺼번에 제조하게 되므로 동일 규격의 퓨즈를 대량생산하는데 적합하다. 또한, 각 공정의 수행 중 리드 컨덕터의 휨 변형을 최소로 억제함으로써 불량 퓨즈의 발생률을 낮출 수 있다.

도 1은 일반적인 퓨즈를 나타내는 측단면도,

도 2a 내지 도 2h는 본 발명의 일 실시예에 따른 퓨즈 제조 방법의 각 단계를 나타내는 도면,

도 3a 내지 도 3e는 퓨즈 제조 방법의 각 단계별로 금속 시트의 모습을 보여주는 평면도,

도 3f는 가용 금속 컨넥터를 감싸도록 절연 베이스에 보호캡을 씌우는 모습을 보여주는 측면도,

도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 퓨즈 제조 방법을 나타내는 도면,

도 5는 도 4의 방법에 의해 가공된 금속 시트 세그먼트를 나타내는 평면도,

도 6은 본 발명의 블랭킹 공정에 의해 가공된 금속 시트의 다른 예를 나타내는 평면도,

도 7은 도 6의 금속 시트에 절연 베이스를 일체로 성형한 모습을 나타내는 평면도이다.

♣도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명♣

1: 퓨즈 10: 금속 시트

10': 블랭크 10a, 10c, 10e, 10g, 10i: 공급릴

10b, 10d, 10f, 10h: 감김릴 12: 리드 컨덕터

16; 컨넥터 수용홈 17: 걸림돌기

18: 가이드 구멍 20: 프레스 금형

30: 절연 베이스 40: 사출 금형

50: 가용 금속 컨넥터 60: 납땜기

70, 80: 커팅기 90: 보호캡

Claims (8)

1. 한 쌍의 리드 컨덕터의 상단부분이 가용 컨넥터로 연결되고 그 중간부분이 절연 베이스에 의해 일정간격으로 유지되는 퓨즈의 제조방법에 있어서,

   금속 시트를 가공하여 연속적으로 배열된 다수의 리드 컨덕터 쌍을 갖는 블랭크를 얻는 단계와;

   다수의 캐버티를 갖는 사출금형의 상부금형과 하부금형 사이에 상기 블랭크를 배치하고, 각각의 리드 컨덕터 쌍 별로 구분해서 다수의 절연 베이스를 각 리드 컨덕터의 상부 및 하부와 가용 컨넥터가 완전히 노출되도록 일체로 사출성형하는 단계와;

   가용 컨넥터를 이용해서 상기 각각의 리드 컨덕터 쌍을 전기적으로 연결하는 단계와;

   상기 리드 컨덕터를 블랭크로부터 절단하여 절연 베이스로 연결된 각 쌍의 리드 컨덕터를 분리하는 단계를 포함하는 퓨즈 제조 방법.
2. 제 1항에 있어서, 상기 가용 컨넥터를 감싸도록 상기 절연 베이스에 보호캡을 씌우는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 퓨즈 제조 방법.
3. 제 1항에 있어서, 상기 금속 시트는 롤 형태의 연속 스트립인 것을 특징으로 하는 퓨즈 제조 방법.
4. 제 1항에 있어서, 상기 가공 단계에서는 상기 금속 시트를 소정 길이의 세그먼트로 절단하는 것을 특징으로 하는 퓨즈 제조 방법.
5. 제 1항에 있어서, 상기 가공 단계에서는, 1열의 리드 컨덕터 쌍을 상기 금속 시트의 길이방향으로 형성하는 것을 특징으로 하는 퓨즈 제조 방법.
6. 제 1항에 있어서, 상기 가공 단계에서는, 2열 이상의 리드 컨덕터 쌍을 상기 금속 시트에 나란히 형성하는 것을 특징으로 하는 퓨즈 제조 방법.
7. 제 1항에 있어서, 상기 가공 단계에서는, 상기 리드 컨덕터의 일단부에 상기 가용 컨넥터를 수용하기 위한 홈을 마련하는 것을 특징으로 하는 퓨즈 제조 방법.
8. 제 1항 내지 제 7항 중 어느 한 항의 방법에 의해 제조된 퓨즈.