KR100659390B1

KR100659390B1 - 초음파 용착기용 진동 흡수장치

Info

Publication number: KR100659390B1
Application number: KR1020060058282A
Authority: KR
Inventors: 조국환
Original assignee: 조국환
Priority date: 2006-06-27
Filing date: 2006-06-27
Publication date: 2006-12-20

Abstract

본 발명은 초음파 용착기에 관한 것으로, 보다 상세하게는 진동 흡수장치를 공구혼에 결합 및 분리 가능하게 장착하여 부품 가공 및 접착 또는 용착을 용이하게 하는 한편 용착기의 소형화를 실현할 수 있도록 한 초음파 용착기용 진동 흡수장치에 관한 것이다.

이를 위해, 진동자와 부스터와 공구혼이 연계된 상태에서 진동을 제품에 전달하여 용착시키는 초음파 용착기에 있어서, 상기 공구혼은 용착기 본체 전방에 형성된 장착홈에 결합하되, 그 중앙 둘레를 따라 다수의 통공이 중공 형성된 플랜지를 돌출 형성하고, 상기 공구혼 전방에는 상기 플랜지 전면과 접촉시킨 상태로 제1공구혼날개의 중앙부를 관통 구비하며, 상기 공구혼 후방에는 상기 플랜지 후면과 접촉시킨 상태로 제2공구혼날개의 중앙부를 관통 구비하고, 상기 제1,2공구혼날개는 결합수단에 의해 서로 결합하는 것을 특징으로 한다.

상기한 구성에 따라, 진동 흡수를 위해 제1공구혼날개와 제2공구혼날개를 공구혼에 각각 조립 장착하므로, 부품의 가공 및 제품 구조를 간단하게 하고, 제품 생산 비용을 절감시킬 수 있는 효과가 있고, 부스터 전장의 최소화를 통해 용착기를 소형화시킬 수 있는 효과도 있다.

초음파, 용착기, 진동, 공구혼, 부스터.

Description

초음파 용착기용 진동 흡수장치{Shock-absorbing apparatus for ultrasonic welder}

도 1은 종래 기술에 따른 초음파 용착기의 분리 사시도,

도 2는 종래 기술에 따른 부스터와 진동 흡수용 돌출부의 구조를 부분 절개하여 도시한 단면도,

도 3은 종래 기술에 따른 진동 흡수용 돌출부의 일부를 절개하여 도시한 사시도,

도 4는 본 발명에 따른 초음파 용착기의 전체적인 구조를 개략적으로 도시한 단면도,

도 5는 본 발명에 따른 공구혼과 제1,2공구혼날개의 결합 관계를 나타내기 위한 분해사시도,

도 6은 본 발명에 따른 공구혼과 제1,2공구혼날개의 결합 구조를 도시한 단면도,

도 7은 도 6의 A - A선 단면도.

*도면중 주요 부호에 대한 설명*

10 : 용착기 본체 11 : 장착홈

12 : 덮개 13 : 고정볼트

14 : 핸들 20 : 공구혼

21 : 플랜지 22 : 통공

23 : 제1공구혼날개 24 : 볼트구멍

25 : 제2공구혼날개 26 : 나사구멍

27a, 27b : 제1,2요홈 28 : 볼트

30 : 부스터 40 : 진동자

초음파 용착기란 사람의 귀에 들리지 않는 15khz~60khz 사이의 음파를 이용하여 플라스틱이나 연금속(구리, 알루미늄) 등을 접착하는 장비이다.

이러한, 상기 초음파 용착기는 크게 전기적 에너지를 내는 발진기와, 전기에너지를 진동으로 변환하는 진동자(converter)와, 진동자에서 발생한 진동을 증감 또는 감소시키는 부스터(booster) 및 상기 부스터와 연계되어 제품과 직접 맞닿아 진동을 전달하는 알루미늄, 티타늄, 스틸 등의 재질로 이루어진 공구혼(tool horn)으로 구성된다.

여기서, 상기한 진동자는 니켈진동자, 페라이트 진동자, 압전세라믹을 이용하는 B.L.T(Bolt Clamping Langevin Type Transducer)진동자 등 여러 종류로 구분이 되는데, 근래에는 대부분 B.L.T진동자를 사용한다.

상기한 구성에 따른 초음파 용착기의 작동 원리를 살펴보면, 먼저 파워 서플라이를 통해 100~250v, 50/60Hz의 전원을 15,000Hz와 60,000Hz의 에너지로 변환시키고, 이것을 다시 진동자를 통해 기계적 진동에너지로 변환시킨 후 부스터로 그 진폭을 조절한다.

이와 같이 형성된 초음파 진동에너지가 공구혼을 통하여 용착물에 전달되면 용착물의 접합면에서 순간적인 마찰열이 발생하므로, 상기 용착물이 용해 접착되어 강력한 분자적 결합이 이루어진다. 따라서, 상기한 초음파를 이용한 진동작용을 통해 열가소성 플라스틱과 플라스틱, Film과 Film, 합성섬유, 금속 튜브 등을 신속하고 청결하게 용착할 수 있는 것이다.

그러나, 상기한 초음파 용착기는 용착시 진동이 발생하는 특성상, 상기한 진동이 용착기 본체에 전달되면 제품에 정확한 진동을 가하여 용착시킬 수 없게 되어 정밀도가 저하되는 등, 기계의 안정도면에서 문제를 야기하게 됨으로써, 진동을 흡수하는 방법이 가장 큰 문제로 여겨져 왔다.

이에, 상기한 문제점을 해결하기 위해 종래에는 부스터를 고정하는 부분에 별도의 고무오링을 체결하여 방식을 채택하여 사용하기도 하였다.

그러나, 상기한 방식은 부스터에 발생되는 진동을 고무오링이 흡수할 수 있는 효과는 있으나, 이를 장기간 사용할 경우에는 피로에 의해 고무오링의 완충력이 저하되어 흔들림이 발생하게 되는 문제점이 발생하였다. 또한, 상기한 완충 작용이 고무오링에 의한 구성을 통해 이루어지므로, 재질 특성상 정밀한 용착을 기하는 데 어려움이 있었다.

한편, 용착기의 진동을 흡수하는 다른 종래의 방식으로, 부스터 자체에 진동 흡수를 위한 돌출부를 형성하기도 하였다.

첨부 도면 도 1 내지 도 3은 상기와 같이 부스터에 돌출부를 형성한 종래의 '초음파 용착기용 부스터의 진동 흡수장치'(국내 특허 등록번호 제420186호)를 도시한 것으로, 이하 설명하면 용착기 본체(1)에 부스터(2)를 체결하는 체결홈(3)을 형성하고, 상기 체결홈(3)에 부스터(2)를 체결한 후, 고정볼트(5)를 이용하여 덮개(4)를 덮는다.

이러한, 상기 부스터(2)의 양측에는 진동흡수용 돌출부(6)를 일체형으로 돌출 형성하되, 상기 진동흡수용 돌출부(6)의 일면 중간부에 요홈부(7)를 형성하고, 타측면에는 일면의 요홈부(7)보다 크게 다른 요홈부(7')를 형성하여 진동흡수용 돌출부(6)의 단면이 'ㄹ'형상이 되도록 형성한다.

그리고, 상기 진동흡수용 돌출부(6)와 접하는 부스터(2) 내측에는 일정하게 좁은 간격으로 관통공(8)을 형성하고, 진동흡수용 돌출부(6) 외경 중간부에는 고정돌기(9)를 돌출 형성한다.

즉, 진동흡수용 돌출부(6)가 'ㄹ'형태가 될 수 있게 요홈부(7)(7')를 각각 형성하고, 진동흡수용 돌출부(6)와 부스터(2) 사이에 다수의 관통공(8)을 형성함으로써, 요홈부(7)(7')와 관통공(8)에 의해 진동을 흡수할 수 있는 것이다.

그러나, 상기한 종래의 초음파 용착기용 부스터의 진동 흡수장치는 부스터 자체에 진동 흡수를 위한 돌출부를 일체로 성형하는 방식으로, 부스터 가공시 돌출부를 함께 가공 성형해야 함으로써, 부스터의 가공이 어려워 가공성 및 생산 효율성이 현저하게 떨어지는 문제가 발생하였다.

또한, 상기와 같이 부스터에 돌출부를 일체 성형하고 상기 돌출부를 부스터 양측에 각각 구비함으로써, 부스터의 전장이 길어짐에 따라 용착기 전장이 길어지게 되어 용착기가 필연적으로 대형화될 수밖에 없는 폐단이 있었다.

본 발명은 전술한 바와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로, 진동 흡수를 위한 부품을 결합 및 분리 가능하게 구성하여 부품 가공을 용이하게 하는 동시에 제품 생산 효율성을 향상시킬 수 있도록 한 초음파 용착기용 진동 흡수장치를 제공하는 데 있다.

본 발명의 다른 목적은 진동 흡수를 위한 부품을 공구혼에 장착함으로써, 용착기를 소형화할 수 있도록 한 초음파 용착기용 진동 흡수장치를 제공하는 데 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 구성은, 진동자에 연계된 부스터에 진동을 전달하고, 상기 부스터는 용착하고자 하는 제품 및 공구혼의 형상에 따라 상기 진동의 진폭을 증감 또는 감소하여 공구혼에 전달함으로써, 제품을 용착시키는 초음파 용착기에 있어서, 상기 공구혼은 용착기 본체 전방에 형성된 장착홈 에 결합하되, 그 중앙 둘레를 따라 다수의 통공이 중공 형성된 플랜지를 돌출 형성하고, 상기 공구혼 전방에는 상기 플랜지 전면과 접촉시킨 상태로 제1공구혼날개의 중앙부를 관통 구비하며, 상기 공구혼 후방에는 상기 플랜지 후면과 접촉시킨 상태로 제2공구혼날개의 중앙부를 관통 구비하고, 상기 제1,2공구혼날개는 결합수단에 의해 서로 결합하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면에 의하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 4 내지 도 7은 본 발명의 초음파 용착기용 진동 흡수장치를 도시한 것으로, 용착기 본체(10)와, 공구혼(20)과, 부스터(30)와, 진동자(40)로 구성된다.

상기한 구성 요소들의 결합구조를 도 4를 통해 살펴보면, 용착기 전방에 공구혼(20)의 전방 일부분이 돌출될 수 있게 장착되고, 상기 공구혼(20) 후방에 부스터(30)가 장착되며, 상기 부스터(30) 후방에 진동자(40)가 장착된다.

이때, 상기 공구혼(20)과 부스터(30)는 용착기 본체(10) 전방에 형성된 장착홈(11)에 끼워지게 되는데, 상기 장착홈(11) 상부로 덮개(12)가 커버되고, 고정볼트(13)를 통해 상기 덮개(12)를 장착홈(11)에 고정시킬 수 있게 된다. 그리고, 상기 덮개(12) 상부에는 핸들(14)을 장착하여 상기 용착기 본체(10)를 손에 파지한 상태로 사용할 수 있게 된다.

한편, 상기한 공구혼(20)에는 제1,2공구혼날개(23)(25)를 결합 및 분리 가능하게 장착 구비하여 진동을 흡수할 수 있도록 구성한다.

도 5와 도 6을 통해 보다 상세하게 설명하면, 공구혼(20) 중앙 부분 둘레에 는 원형의 플랜지(21)를 돌출 형성하고, 상기 플랜지(21) 둘레를 따라 등간격으로 일정하게 다수의 통공(22)을 형성한다.

그리고, 상기 공구혼(20) 전방에는 플랜지(21) 전면과 접촉되는 상태로 제1공구혼날개(23)를 장착 구비한다. 이때, 상기 제1공구혼날개(23)의 중앙 부분은 관통 형성되므로, 상기 제1공구혼날개(23)의 중앙 부분이 공구혼(20) 전방에 끼워지는 것이다.

또한, 상기 공구혼(20) 후방에는 플랜지(21) 후면과 접촉되는 상태로 제2공구혼날개(25)를 장착 구비한다. 이때, 상기 제2공구혼날개(25)의 중앙 부분은 상기한 제1공구혼날개(23)와 마찬가지로 중앙 부분이 관통 형성되므로, 제2공구혼날개(25)의 중앙 부분이 공구혼(20) 후방에 끼워지는 것이다.

그리고, 상기한 제2공구혼날개(25)는 중앙 부분과 근접된 전면 둘레를 따라 제1요홈(27a)을 형성하고, 후면 둘레를 따라 상기 제1요홈(27a)보다 큰 둘레를 갖는 제2요홈(27b)을 형성한다.

이처럼, 상기 플랜지(21) 전, 후방에 제1,2공구혼날개(23)(25)가 끼워진 상태에서 상기 제1,2공구혼날개(23)(25)는 결합수단에 의해 서로 결합 및 분리 가능하게 장착한다.

상기 결합수단에 대해 보다 상세하게 설명하면, 제1공구혼날개(23)의 둘레를 따라 일정한 간격으로 다수의 볼트구멍(24)을 형성하고, 제2공구혼날개(25)의 둘레를 따라 상기 다수의 볼트구멍(24)에 대응하는 위치에 다수의 나사구멍(26)을 형성한다. 그리고, 상기 볼트구멍(24)과 플랜지(21)에 형성된 통공(22)을 통해 나사구 멍(26)에 볼트(28)를 끼워 제1,2공구혼날개(23)(25)를 서로 결합한다.

여기서, 본 발명에서는 결합수단의 실시예로 볼트구멍(24)과 나사구멍(26) 및 볼트(28)를 이용하는 것을 도시 및 설명하였으나, 상기한 구성 이 외에 제1,2공구혼날개(23)(25)를 결합 및 분리 가능하게 장착할 수 있는 다른 구성 또한 본 발명의 구성에 포함됨은 자명하다 할 것이다.

이와 같이 구성된 본 발명의 작용 및 효과를 상세하게 설명하면 다음과 같다.

초음파 용착기를 이용하여 금속 튜브와 같은 제품을 절단 및 용착시키기 위해서는 먼저 공구혼(20)에 본 발명의 진동 흡수장치를 설치한다. 즉, 도 6과 같이 공구혼(20) 전방에 제1공구혼날개(23)를 구비하고, 상기 공구혼(20) 후방에 제2공구혼날개(25)를 구비하여, 볼트(28)를 이용하여 상기 제1,2공구혼날개(23)(25)를 결합 장착한다.

이 후에, 상기 공구혼(20)을 부스터(30)와 결합하고, 상기 부스터(30)가 용착기 본체(10) 내부에 구비된 진동자(40)와 연계될 수 있게 공구혼(20)을 용착기 본체(10)에 형성된 장착홈(11)에 안착한다. 그리고, 상기 장착홈(11) 상부에 덮개(12)를 덮어 공구혼(20) 일부와 부스터(30)를 커버한 후, 고정볼트(13)를 이용하여 상기 덮개(12)를 용착기 본체(10)에 견고하게 고정시킨다.

이처럼, 공구혼(20)에 진동 흡수장치를 설치하고, 용착기 본체(10)에 공구혼(20), 부스터(30), 진동자(40)를 서로 연계한 이 후에는, 상기 용착기 본체(10) 상단에 구비된 핸들(14)을 파지한 상태에서 용착하고자 하는 제품에 공구혼(20)을 접촉시켜 제품의 용착작업을 실시하게 된다.

즉, 진동자(40)에서 진동을 발생하여 그 진동을 부스터(30)로 전달을 하게 되면, 상기 부스터(30)는 진동을 증가 또는 감소시켜 공구혼(20)으로 전달하게 되고, 상기 공구혼(20)은 제품과 접촉되어 용착이 되는 것이다.

이때, 상기와 같은 용착기에는 본 발명의 플랜지(21)에 형성된 통공(22)과 제2공구혼날개(25)에 형성된 제1,2요홈(27a)(27b)의 구성을 통해 용착기 본체(10)에 전달되는 진동을 흡수할 수 있게 된다.

즉, 부스터(30)에서 공구혼(20)으로 진동이 전달될 때에, 도 7과 같이 플랜지(21)에 형성된 통공(22)으로 인해 지지면적을 줄여 공구혼(20)에 전달되는 진동을 감소시킨 상태로 부스터(30)에 전달하게 된다. 따라서, 통공(22)이 형성된 플랜지(21)와 제1공구혼날개(23) 사이에서 상기한 진동을 1차적으로 흡수할 수 있는 것이다.

또한, 상기와 같이 1차적으로 진동을 흡수한 이 후, 잔여 진동은 제2공구혼날개(25) 방향으로 전달이 된다. 이때, 상기 제2공구혼날개(25)에는 도 6과 같이 제1,2요홈(27a)(27b)이 형성되어 있어, 잔여 진동은 제1,2요홈(27a)(27b)을 형성하는 제2공구혼날개(25) 둘레부를 통해 미세한 흔들림으로 전환됨으로써, 잔여 진동을 흡수할 수 있는 것이다.

따라서, 상기한 진동 흡수장치를 통해 용착기 본체(10)에 진동이 전달되는 것을 방지하여 제품에 정확한 진동을 가하여 용착시킬 수 있게 되고, 이에 따라 용착 정밀도를 증진시켜 제품을 보다 신속하고 청결하게 용착할 수 있는 것이다.

특히, 본 발명의 진동 흡수장치는 용착기 본체(10)에 가해지는 진동을 억제하기 위해 공구혼(20)에 형성된 플랜지(21) 전, 후방에 제1공구혼날개(23)와 제2공구혼날개(25)를 각각 조립 장착한다. 따라서, 종래와 같이 부스터에 일체로 성형되는 방식이 아니므로, 제품의 가공 및 제품 구조를 간단하게 함과 아울러 제품의 생산성을 가일층 향상시키고, 이에 따라 제품 생산 비용을 획기적으로 절감시킬 수 있는 것이다.

더욱이, 본 발명의 진동 흡수장치는 종래에 주류를 이루던 진동 흡수 위치를 부스터(30)에서 공구혼(20)으로 변경하여 장착함으로써, 부스터(30)의 전장이 짧아지게 된다. 따라서, 용착기의 전장을 짧게 제조할 수 있어 용착기의 소형화가 가능한 것이다.

한편, 본 발명은 상기한 구체적인 예에 대해서만 상세히 설명되었지만 본 발명의 기술사상 범위 내에서 다양한 변형 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속함은 당연한 것이다.

이상에서와 같이 본 발명은 제1공구혼날개와 제2공구혼날개를 공구혼에 각각 조립 장착하는 방식을 통해 용착기 본체의 진동을 흡수하게 됨으로써, 각 부품의 가공 및 제품 구조를 간단하게 하여 제품의 생산성을 가일층 향상시키는 효과가 있고, 제품 생산 비용을 획기적으로 절감시킬 수 있는 효과도 있다.

더욱이, 종래에 주류를 이루던 진동 흡수 위치를 부스터에서 공구혼으로 변 경하여 장착함으로써, 부스터의 전장이 짧아지고 이에 따라 용착기 전장을 짧게 제조할 수 있어 용착기의 소형화가 가능한 효과도 있는 것이다.

Claims

진동자에 연계된 부스터에 진동을 전달하고, 상기 부스터는 용착하고자 하는 제품 및 공구혼의 형상에 따라 상기 진동의 진폭을 증감 또는 감소하여 공구혼에 전달함으로써, 제품을 용착시키는 초음파 용착기에 있어서,

상기 공구혼(20)은 용착기 본체(10) 전방에 형성된 장착홈(11)에 결합하되, 그 중앙 둘레를 따라 다수의 통공(22)이 중공 형성된 플랜지(21)를 돌출 형성하고, 상기 공구혼(20) 전방에는 상기 플랜지(21) 전면과 접촉시킨 상태로 제1공구혼날개(23)의 중앙부를 관통 구비하며, 상기 공구혼(20) 후방에는 상기 플랜지(21) 후면과 접촉시킨 상태로 제2공구혼날개(25)의 중앙부를 관통 구비하고, 상기 제1,2공구혼날개(23)(25)는 결합수단에 의해 서로 결합하는 것을 특징으로 하는 초음파 용착기용 진동 흡수장치.
제 1항에 있어서, 상기 결합수단은 제1공구혼날개(23)의 둘레를 따라 등간격으로 다수의 볼트구멍(24)을 형성하고, 상기 다수의 볼트구멍(24)과 대응하는 제2공구혼날개(25)의 둘레를 따라 다수의 나사구멍(26)을 형성하며, 상기 볼트구멍(24)과 플랜지(21)에 형성된 통공(22)을 통해 나사구멍(26)에 볼트(28)를 각각 결합하는 것을 특징으로 하는 초음파 용착기용 진동 흡수장치.