KR100697101B1

KR100697101B1 - 초음파 융착장치

Info

Publication number: KR100697101B1
Application number: KR1020060089773A
Authority: KR
Inventors: 김석배
Original assignee: 에스티에이 주식회사
Priority date: 2006-09-15
Filing date: 2006-09-15
Publication date: 2007-03-20

Abstract

본 발명은 두개의 플라스틱체를 접합불량, 변질 및 변색 등이 없이 접합시킬 수 있는 초음파 융착장치에 관한 것으로서, 더욱 상세히는 플라스틱체에 형성된 돌출부가 다른 플라스틱체상에 돌출되도록 결합된 두개의 플라스틱체가 안착 지지되는 받침대와; 발진기로부터 발생되는 전기적 주파수를 기계적 진동으로 변환하는 진동자와, 상기 진동자의 진동을 증폭시키는 메인혼과, 상기 메인혼에 장착되어 상기 받침대에 안착 지지된 플라스틱체의 돌출부에 초음파 진동을 가하여 상기 돌출부를 용융시켜 다른 플라스틱체와 융착시키는 공구혼으로 구성되는 초음파 융착부;로 구성되고, 상기 공구혼에 의하여 상기 플라스틱체의 돌출부를 용융시켜 다른 플라스틱체와 융착시킬 때 상기 받침대 또는 상기 초음파 융착부가 좌우 진동하는 것을 특징으로 하는 초음파 융착장치에 관한 것이다.

이와 같은 초음파 융착장치는 접합하고자 하는 플라스틱체를 변질, 변색 등을 시키지 않고 플라스틱체간의 접합성을 크게 향상시킬 수 있는 이점이 있다.

초음파 융착, 접합, 웰딩

Description

초음파 융착장치{ULTRASONIC WELDING APPARATUS}

도 1은 본 발명의 일예인 초음파 융착장치를 개략적으로 나타내는 사시도이다.

도 2는 도 1과 달리 받침대가 좌우 진동하는 상태를 개략적으로 나타내는 사시도이다.

도 3은 상호 접합된 두개의 플라스틱체를 개략적으로 나타내는 도면이다.

***도면의 주요부분에 대한 부호의 설명***

10: 받침대 310, 330: 플라스틱체

312: 돌출부 314: 용융되어 융착된 돌출부

40: 초음파 융착부 410: 진동자

430: 메인혼 450: 공구혼

본 발명은 두개의 플라스틱체를 접합불량, 변질 및 변색 등이 없이 접합시킬 수 있는 초음파 융착장치에 관한 것으로서, 더욱 상세히는 플라스틱체에 형성된 돌출부가 다른 플라스틱체상에 돌출되도록 결합된 두개의 플라스틱체가 안착 지지되는 받침대와; 발진기로부터 발생되는 전기적 주파수를 기계적 진동으로 변환하는 진동자와, 상기 진동자의 진동을 증폭시키는 메인혼과, 상기 메인혼에 장착되어 상기 받침대에 안착 지지된 플라스틱체의 돌출부에 초음파 진동을 가하여 상기 돌출부를 용융시켜 다른 플라스틱체와 융착시키는 공구혼으로 구성되는 초음파 융착부;로 구성되고,

상기 공구혼에 의하여 상기 플라스틱체의 돌출부를 용융시켜 다른 플라스틱체와 융착시킬 때 상기 받침대 또는 상기 초음파 융착부가 좌우 진동하는 것을 특징으로 하는 초음파 융착장치에 관한 것이다.

초음파 융착기는 열가소성 플라스틱과 플라스틱, 필름과 필름, 합성섬유 등을 초음파의 진동을 이용하여 신속하고 효율적으로 용착할 수 있는 장치이다.

이러한 초음파 융착기는 발진기로부터 발생되는 전기적 에너지를 기계적 진동으로 전환시키는 진동자와, 상기 진동자로부터 발생되는 기계적 진동을 증폭시키기 위한 메인혼과, 상기 메인혼에 의하여 증폭된 기계적 진동 즉 초음파 진동을 융융시켜 접합하고자 하는 받침대에 안착고정된 플라스틱체의 일부분에 접하여 마찰열을 발생시키는 공구혼으로 이루어진다.

이러한 초음파 융착기를 이용하여 초음파 융착하는 방법으로는 크게 스포트 웰딩(spot welding), 웰딩(welding), 인써팅(inserting), 스테이킹(staking) 등이 있다.

특히, 웰딩 방법은 두개의 플라스틱을 접착시키는 가장 많이 사용되는 방법으로서, 접합면 부위에 돌출부를 형성시킨 후 초음파 진동을 가하여 돌출부를 순간적으로 용융시켜 다른 플라스틱과 접합시키는 방법이다.

일반적으로 용량이 큰 초음파 융착기를 이용하여 두개의 플라스틱을 접합하는 경우 하나의 플라스틱에 형성된 돌출부가 강한 초음파 진동에 의한 높은 마찰열에 의하여 용융되고 이때 용융된 돌출부의 유동성은 우수하여 플라스틱간의 접합성도 우수하다. 그러나 플라스틱의 이면에 특수한 코팅처리, 컬러층 등이 형성된 경우 플라스틱의 돌출부에 발생하는 높은 마찰열에 의하여 변질, 변색 등이 발생하여 제품의 불량이 발생하는 문제가 있으며, 기계 제작비용이 상승하는 문제가 있다.

또한 높은 마찰열에 의하여 플라스틱의 이면에 형성된 코팅층, 컬러층 이 변질, 변색 되는 것을 방지하기 위하여 용량이 상대적으로 작은 초음파 융착기를 사용할 경우 용융되는 돌출부의 유동성이 저하되어 접합 불량이 발생하는 문제가 있다.

이와 같은 종래의 초음파 융착기의 문제를 해결하기 위한 본 발명은 접합하고자 하는 플라스틱체를 변질, 변색 등을 시키지 않고 접합성을 크게 향상시킬 수 있는 초음파 융착장치를 제공함에 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 안출된 본 발명은 플라스틱체에 형성된 돌출부가 다른 플라스틱체상에 돌출되도록 결합된 두개의 플라스틱체가 안착 지지되는 받침대와; 발진기로부터 발생되는 전기적 주파수를 기계적 진동으로 변환하는 진동자와, 상기 진동자의 진동을 증폭시키는 메인혼과, 상기 메인혼에 장착되어 상기 받침대에 안착 지지된 플라스틱체의 돌출부에 초음파 진동을 가하여 상기 돌출부를 용융시켜 다른 플라스틱체와 융착시키는 공구혼으로 구성되는 초음파 융착부;로 구성되고,

상기 공구혼에 의하여 상기 플라스틱체의 돌출부를 용융시켜 다른 플라스틱체와 융착시킬 때 상기 받침대 또는 상기 초음파 융착부가 좌우 진동하는 것을 특징으로 하는 초음파 융착장치를 제공한다.

특히, 상기 초음파 융착부의 일측에 좌우 진동을 발생시키는 진동발생부가 구비되는 것을 특징으로 하는 초음파 융착장치를 제공한다.

또한, 상기 받침대의 일측에 좌우 진동을 발생시키는 진동발생부가 구비되는 것을 특징을 하는 초음파 융착장치를 제공한다.

이하 본 발명의 초음파 융착장치를 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명의 초음파 융착장치를 개략적으로 나타내는 도면이다.

본 발명의 초음파 융착장치는 크게 받침대(10), 초음파 융착부(50) 및 진동발생부를 포함하여 구성된다.

먼저 상기 받침대(10)는 두개의 플라스틱체를 지지하기 위한 것으로서, 그 형상 및 구조는 한정되는 것은 아니고, 두개의 플라스틱체를 선택적으로 고정할 수 있는 형상 및 구조이면 족하다.

이때 상기 받침대(10)에 의하여 안착 고정되는 두개의 플라스틱체(310)(330)는 하나의 플라스틱체(310)에 형성된 돌출부(312)를 용융시켜 다른 플라스틱체(330)와 접합시키기 위한 두개의 플라스틱체이면 모두 사용가능하다.

다음으로 상기 초음파 융착부(50)는 초음파 진동을 발생하여 상기 플라스틱체(310)의 돌출부(312)를 용융시켜 다른 플라스틱체(330)와 접합시키기 위한 것으로서, 진동자(510), 메인혼(530) 및 공구혼(550)으로 구성된다.

상기 진동자(510)는 발진기로부터 발생되는 전기 주파수를 기계적 진동으로 변환하기 위한 것이고, 상기 메인혼(530)은 상기 진동자(510)에 의하여 변환된 기계적 진동을 증폭하여 상기 공구혼(550)에 전달하기 위한 것이다.

그리고 상기 공구혼(550)은 상기 플라스틱체의 돌출부(312)와 접하여 상기 메인혼(530)에 의하여 증폭된 기계적 진동 즉, 초음파 진동을 상기 플라스틱체(310)의 돌출부(312)에 가하여 상기 돌출부(312)에 한하여 국부적으로 용융시켜 상기 플라스틱체(310)와 다른 플라스틱체(330)를 접합하기 위한 것이다.

특히 상기 공구혼(550)의 형상은 접합하고자 하는 두개의 플라스틱체의 접합부 즉 하나의 플라스틱체의 돌출부(312)의 형상에 따라 적정 형상으로 형성된다.

이와 같은 상기 진동자(510), 상기 메인혼(530) 및 상기 공구혼(550)의 구성 및 기능은 일반적으로 사용되는 진동자, 메인혼 및 공구혼과 동일하므로 상세한 설명은 생략한다.

도 2는 초음파 융착부가 좌우로 진동하며 두개의 플라스틱체를 접합하는 상태를 개략적으로 나타내는 도면이고, 도 3은 받침대가 좌우로 진동하는 상태에서 초음파 융착부가 두개의 플라스틱체를 접합하는 상태를 개략적으로 나타내는 도면이며, 도 4는 초음파 융착부에 의하여 접합된 두개의 플라스틱체를 개략적으로 나타내는 도면이다.

그리고 상기 진동발생부(미도시)는 상기 공구혼(550)에 의하여 상기 플라스틱체의 돌출부(312)를 용융시킬 때에 도 2 및 도 3과 같이 상기 초음파 융착부(50) 또는 받침대(10)를 좌우로 진동시키기 위한 것이다.

상기 초음파 융착부(50) 또는 상기 받침대(10)를 도 2 및 도 3과 같이 좌우로 진동시키는 이유는 상기 초음파 융착부(50)의 공구혼(550)을 이용하여 상기 받 침대(10)에 안착고정된 플라스틱체의 돌출부(312)를 용융시킬 때에 용융된 돌출부(312)를 강제적으로 좌우로 유동시켜 용융된 돌출부(312)의 유동성을 향상시켜 두개의 플라스틱체가 접합이 잘 이루어지도록 하기 위한 것이다.

이와 같이 상기 초음파 융착부(50) 또는 받침대(10)를 좌우로 진동시키는 상기 진동발생부를 더 구비함으로써, 상대적으로 용량이 작은 초음파 융착부(50)의 사용이 가능하여 기계 제작비용이 저렴하고, 용량이 작어 상기 공구혼(550)과 상기 플라스틱체의 돌출부(312)사이에 발생하는 마찰열이 상대적으로 작아 상기 플라스틱체의 돌출부(312)의 이면, 주위 및 상기 플라스틱체의 컬러층 등을 변질, 변색 등을 시킬 우려가 없어 제품 불량률을 최소화할 수 있을 뿐만 아니라 마찰열에 의하여 용융된 돌출부(312)의 유동성을 강제적으로 향상시켜 두개의 플라스틱체의 접합성을 크게 향상시킬 수 있는 이점이 있다.

상기 진동발생부의 구성은 상기 초음파 융착부(50)를 좌우로 진동시킬 수 있는 구조 또는 상기 받침대(10)를 좌우로 진동시킬 수 있는 구조이면 족하고, 특히 특정 구조로 한정되는 것은 아니다.

예를 들면 상기 진동발생부를 상기 초음파 융착부(50) 또는 상기 받침대(10)의 일측에 장착되는 편심구동장치로 구성하여 상기 초음파 융착부(50) 또는 상기 받침대(10)를 좌우 진동하는 방법, 상기 초음파 융착부(50) 또는 상기 받침대(10)의 일측에 장착되는 유압실린더로 구성하여 상기 초음파 융착부(50) 또는 상기 받침대(10)를 좌우 진동하는 방법, 상기 초음파 융착부(50)의 일측과 서보모터와 연동되는 리드스크류를 나사결합시키고 상기 서보모터를 제어프로그램에 의하여 순간 적으로 정/역회전시켜 상기 초음파 융착부(50)를 진동시키는 방법 등이 있다.

또한 상기 진동발생부의 진동폭 및 주기는 크게 한정되는 것은 아니고 초음파 융착부의 용량, 접합하고자 하는 플라스틱체의 돌출부의 재질, 폭 및 두께 등에 따라 정하는 것이 바람직하다.

그리고 도 2 및 도 3에서는 초음파 융착부를 선택적으로 승강시켜 받침대 상의 두개의 플라스틱을 접합하는 것으로 도시하였으나, 이에 한정되는 것은 아니고 초음파 융착부를 고정시킨 상태에서 받침대를 선택적으로 승강시켜 두개의 플라스틱을 접합할 수 있음은 물론이다.

이와 같은 본 발명의 초음파 융착장치는 상기 공구혼(550)에 의하여 상기 플라스틱체의 돌출부(312)를 용융시켜 다른 플라스틱체와 융착시킬 때 상기 받침대(10) 또는 상기 초음파 융착부(50)가 좌우 진동시키는 진동발생부를 구비함으로써, 상기 공구혼(550)과 상기 플라스틱체의 돌출부(312)간의 초음파 진동에 의한 마찰열에 의하여 용융되는 돌출부(312)를 강제적으로 상기 공구혼(550)에 의하여 좌우로 유동시킬 수 있어 상기 용융되는 돌출부(312)의 유동성을 크게 향상시켜 두개의 플라스틱체의 접합성을 크게 향상시켜 제품이 접합 불량률을 대폭 줄일 수 있는 효과가 있다.

또한, 상기 공구혼(550)에 의하여 용융되는 상기 플라스틱의 돌출부(312)의 유동성을 상기 초음파 융착부(50) 또는 상기 받침대(10)의 좌우 진동에 의하여 크 게 향상시킬 수 있어 적은 마찰열을 발생시키는 용량이 상대적으로 작은 초음파 융착부(50)를 사용이 가능하고, 이에 따라 상기 플라스틱의 돌출부(312)의 이면, 돌출부(312)의 주위 및 상기 플라스틱의 이면의 컬러층, 코팅층 등이 변질, 변색되는 것을 방지할 수 있어 융착작업에 따른 제품의 불량률을 크게 줄일 수 있을 뿐만 아니라 용량이 작은 초음파 융착부(50)를 사용할 수 있에 기계 제작비용이 대폭 절감되는 효과가 있다.

Claims

플라스틱체에 형성된 돌출부(312)가 다른 플라스틱체상에 돌출되도록 결합된 두개의 플라스틱체가 안착 지지되는 받침대(10)와;

발진기로부터 발생되는 전기적 주파수를 기계적 진동으로 변환하는 진동자(510)와, 상기 진동자(510)의 진동을 증폭시키는 메인혼(530)과, 상기 메인혼(530)에 장착되어 상기 받침대(10)에 안착 지지된 플라스틱체의 돌출부(312)에 초음파 진동을 가하여 상기 돌출부(312)를 용융시켜 다른 플라스틱체와 융착시키는 공구혼(550)으로 구성되는 초음파 융착부(50);로 구성되고,

상기 공구혼(550)에 의하여 상기 플라스틱체의 돌출부(312)를 용융시켜 다른 플라스틱체와 융착시킬 때 상기 받침대(10) 또는 상기 초음파 융착부(50)가 좌우 진동하는 것을 특징으로 하는 초음파 융착장치.
제1항에 있어서, 상기 초음파 융착부(50)의 일측에 좌우 진동을 발생시키는 진동발생부가 구비되는 것을 특징으로 하는 초음파 융착장치.
제1항에 있어서, 상기 받침대(10)의 일측에 좌우 진동을 발생시키는 진동발생부가 구비되는 것을 특징을 하는 초음파 융착장치.