KR100915647B1 - Ultrasonic piercing apparatus and method for piercing holes in the bumper fascia - Google Patents
Ultrasonic piercing apparatus and method for piercing holes in the bumper fasciaInfo
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Abstract
Description
본 발명은 범퍼 페시어와 같은 플라스틱 워크에 별도의 부품을 삽입하기 위한 홀을 천공하는 천공 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 종래의 프레스 장비에 의한 기계적인 힘으로써 타공(打孔) 하는 것이 아니라 초음파 진동을 가하여 표면을 미리 도장한 플라스틱 워크에 표면 도장층의 손상이나 백화현상 및 버어의 발생 없이 홀의 모서리가 매끈한 라운드를 이루도록 천공할 수 있는 초음파 천공 장치에 관한 것이며, 이와 더불어 해당 초음파 장치를 이용하여 미세 크랙과 같은 하자의 발생 없이 매끈하고 강고한 형태의 용융 성형 라운드를 가지는 센서 장착홀을 형성하고 해당 센서 장착홀에 센서를 잠입 형태로 설치할 수 있는 자동차용 범퍼 페시어 천공 방법에 관한 것이다. The present invention relates to a punching device for drilling a hole for inserting a separate part into a plastic work such as a bumper facer, and more particularly, it is not perforated by a mechanical force by a conventional press equipment. The present invention relates to an ultrasonic perforation device which can perforate a smooth rounded corner of a hole to a plastic workpiece coated with ultrasonic vibration in advance without damaging the surface coating layer, whitening or burr, and using the ultrasonic device. The present invention relates to a method for drilling a bumper facer for an automobile in which a sensor mounting hole having a melt-molded round of a smooth and firm shape can be formed without the occurrence of defects such as fine cracks, and the sensor can be installed in the sensor mounting hole in a submerged form.
사출 성형에 의하지 않고 플라스틱 워크에 홀을 천공하는 일반적인 방법으로서는, 프레스 장비의 베이스에 다이를 설치하고, 램에 펀치를 설치하여, 램에 의해 펀치를 하강시켜 펀치와 다이를 엇갈림으로써 홀 모양으로 전단(剪斷)하여 따내는 방법(piercing), 또는 드릴 장비에서 드릴 공구를 하강 및 회전시켜 홀을 절삭하는 방법(drilling) 등이 알려져 있다. As a general method for drilling holes in plastic workpieces without injection molding, a die is installed in the base of the press equipment, a punch is installed in the ram, the punch is lowered by the ram, and the punch and the die are crossed to shear in a hole shape. Piercing, or a method of cutting a hole by lowering and rotating a drill tool in a drill machine is known.
그런데 상기와 같은 플라스틱 워크는, 최종 제품의 미관에 미치는 정도, 홀의 정밀도, 도장(paint)의 유무, 홀 표면이나 둘레 모서리의 요구 형상, 버어(burr)의 허용 여부, 장착되는 부품의 유무, 또는 별도 부품의 요구 조립 정밀도 등에 따라 그의 천공 방법에 제약이 따르는 경우가 있다. By the way, the plastic workpiece as described above may have a degree affecting the aesthetics of the final product, the accuracy of the hole, the presence or absence of paint, the required shape of the surface of the hole or the perimeter, whether burrs are allowed, the presence or absence of parts to be mounted, or Depending on the required assembly precision of the separate parts, the drilling method may be subject to restrictions.
이에 대한 좋은 예로서, 자동차의 전방과 후방에서 범퍼의 외관을 이루게 되는 범퍼 페시어(bumper fascia)는, 작은 흠집 하나가 발견되더라도 자동차 전체의 품질과 신뢰를 떨어뜨리게 되는 매우 민감한 부분일 뿐만 아니라, 자동차의 주행시 공기 입자와 충돌하여 손상을 받기 쉬운 부분이기 때문에, 미관적인 면이나 기능적인 면을 모두 만족하여야 한다. A good example of this is the bumper fascia, which forms the bumper's exterior at the front and rear of the car, not only is it a very sensitive part that degrades the quality and reliability of the entire car, even if a small scratch is found. Since the car is likely to be damaged due to collision with air particles while driving, both aesthetic and functional aspects must be satisfied.
도 7에 개략적으로 나타낸 바와 같이, 자동차의 전, 후방 범퍼의 최외부에는 전방 범퍼 페시어(도시하지 않음)와 후방 범퍼 페시어(2)(이하의 설명과 도면에서는, 상기 두 가지의 범퍼 페시어를 모두 하나의 참조부호 "2"로 표시한다)가 설치된다. 이러한 범퍼 페시어(2)에는, 자동차의 운전을 보조하기 위한 각종의 센서(20)들이 설치된다. 상기 센서(20)는, 예를 들어 주차보조시스템(PAS; Parking Assist System), 차간거리 경고 시스템, 전방 감시 시스템, 후방 감시 시스템, 충돌 경고 시스템 등을 위한 카메라 센서 모듈, 근접 센서 모듈 또는 차간 거리 감지 센서 모듈 등으로 이루어진다. As schematically shown in FIG. 7, the front and rear bumpers (not shown) and the rear bumper passers 2 (not shown) are provided at the outermost sides of the front and rear bumpers of the vehicle (in the following description and the drawings, the two bumper pads). All the sears are indicated by one reference numeral "2"). The bumper facer 2 is provided with various sensors 20 for assisting the driving of an automobile. The sensor 20 may be, for example, a camera sensor module, a proximity sensor module, or a vehicle distance for a parking assist system (PAS), an inter-vehicle warning system, a front surveillance system, a rear surveillance system, a collision warning system, and the like. It consists of a sensing sensor module and the like.
종래에 있어서, 상기한 센서(20)들은 도 8에 나타낸 바와 같이, 범퍼 페시어(2)의 표면으로부터 바깥쪽으로 돌출된 형태로 설치된다. 센서(20)는 홀더(30)나 센싱 모듈(34)로 이루어지는데, 상기 홀더(30)는 범퍼 페시어(2)에 형성한 장착홀(10)에 삽입되어 그의 플랜지부(32)가 범퍼 페시어(2)의 외부로 노출되고, 상기 센싱 모듈(34)은 상기 홀더(30)에 삽입된다. 여기서, 상기 홀더(30)가 플랜지부(32)를 가지고 상기 범퍼 페시어(2)의 표면으로부터 돌출된 형태로 설치되는 것은 센서 장착홀(10)과 관련이 있다. In the related art, the sensors 20 are installed in a form protruding outward from the surface of the bumper passer 2, as shown in FIG. The sensor 20 consists of a holder 30 or a sensing module 34, which is inserted into a mounting hole 10 formed in the bumper passer 2 so that its flange 32 is bumper. Exposed to the outside of the passer 2, the sensing module 34 is inserted into the holder (30). Here, the holder 30 has a flange portion 32 and is installed in a form protruding from the surface of the bumper facer 2 is related to the sensor mounting hole 10.
즉, 종래의 프레스 천공이나 드릴에 의해 뚫은 센서 장착홀(10)은 표면 측의 원주 모서리 부분이 날카롭거나 표면 도장층이 불량해지기 때문에, 이 부분을 홀더(30)의 플랜지부(32)로 가려 범퍼 페시어의 외관상 하자를 없애고, 그와 더불어 고속 주행시 공기나 먼지 입자가 센서 장착홀(10)의 원주 모서리 부분에 부딪히는 것을 차단하여 표면 도장층을 보호하기 위한 고려가 가미되어 있다. 그러나 이와 같은 장착 형태에서는 범퍼 페시어(2)로부터 돌출된 센서(20)가 범퍼 페시어(2)의 미관을 해치고 파손의 가능성도 크다. That is, since the sensor mounting hole 10 drilled by a conventional press drilling or a drill has a sharp circumferential edge portion on the surface side or a poor surface coating layer, the flange portion 32 of the holder 30 is used. In order to remove the external defects of the bumper facer, and to protect the surface coating layer by blocking air or dust particles from hitting the circumferential edge of the sensor mounting hole 10 during high-speed driving. However, in such a mounting form, the sensor 20 protruding from the bumper passer 2 damages the aesthetics of the bumper passer 2 and is also likely to be damaged.
이에 대한 대비책으로서, 도 9에 도시된 바와 같은 잠입형 장착 방식이 알려져 있다. 잠입형 장착 방식은 센서(20)의 홀더(40)를 범퍼 페시어(2)의 배면에 설치하고, 센싱 모듈(42)을 직접 장착홀(10)에 삽입하여 센싱 모듈(42)의 표면을 범퍼 페시어(2)의 표면과 일치시킨(대략 일치시킨) 형태이다. 이러한 잠입형 장착 방식에서는 장착홀(10)의 모서리부가 외부로 노출되기 때문에, 이 부분을 부드럽고 매끈한 라운드(12)로 처리하여, 범퍼 페시어(2)의 미관을 보호함과 더불어 공기나 먼지 입자의 고속 충돌시 표면 도장층(6)의 파손(예; 박리, 탈락 등)을 방지할 것이 요구된다. As a countermeasure against this, a submerged mounting method as shown in FIG. 9 is known. In the submerged mounting method, the holder 40 of the sensor 20 is installed on the rear surface of the bumper passer 2, and the sensing module 42 is directly inserted into the mounting hole 10 to thereby secure the surface of the sensing module 42. It is shaped to match (approximately) the surface of the bumper facer 2. In such a submerged mounting method, since the corner portion of the mounting hole 10 is exposed to the outside, this portion is treated with a smooth and smooth round 12 to protect the aesthetics of the bumper passer 2 and to provide air or dust particles. It is required to prevent breakage (eg, peeling, dropping, etc.) of the surface coating layer 6 during the high-speed collision of.
그런데 범퍼 페시어(2)의 표면에는 표면 도장층(6)이 형성되어 있기 때문에 종래의 천공 방식이나 도장 방식에 의해서는 해당 라운드(12)를 요구하는 형태와 정밀도로 맞추기 어렵다. 예컨대, 잠입형 장착 방식의 범퍼 페시어(2)에서는 주행시 공기나 먼지 입자와의 충돌 및 마찰에 대한 표면 도장층(6)의 내성을 평가하기 위해, 약 70kg/㎠ 이상의 압력으로 수십 초 동안 고압으로 물을 분사하는 시험을 실시했을 때 표면 도장층(6)이 박리되거나 탈락되는 등의 문제가 발생하지 않아야 한다. By the way, since the surface coating layer 6 is formed in the surface of the bumper facer 2, it is difficult to match the round 12 with the form and precision which require the said round 12 by the conventional punching method or the coating method. For example, in the submerged mounting type bumper facer 2, a high pressure for several tens of seconds at a pressure of about 70 kg / cm 2 or more in order to evaluate the resistance of the surface coating layer 6 to collisions and friction with air or dust particles during driving. When the water spray test is conducted, problems such as peeling or dropping of the surface coating layer 6 should not occur.
그러나 범퍼 페시어(2)를 페인팅하여 미리 표면 도장층(6)을 형성한 이후에 천공을 수행하는 경우에는 펀치에 의해 표면 도장층(6)에 직접 충격이 가해져 표면 도장층(6)에 미세 크랙이 발생하는 문제가 있다. However, in the case where the perforation is performed after painting the bumper facers 2 to form the surface coating layer 6 in advance, a direct impact is applied to the surface coating layer 6 by a punch, and thus the surface coating layer 6 is fine. There is a problem of cracking.
또한, 표면에 도장을 하지 않는 타입의 범퍼 페시어(2)의 경우에는, 천공시 펀치에 의해 재료에 충격과 압착이 가해져 천공홀(장착홀) 주변의 플라스틱 조직이 하얗게 변화하는 이른바 '백화현상(白化現象)'이 발생하여 품질을 저하시킨다. 그렇기 때문에, 천공홀의 모서리부에 형성하고자 하는 라운드부(12)의 형태와 정밀도가 설계기준을 크게 벗어나게 되고, 범퍼 페시어 제품 자체의 물성과 외관 품질을 떨어뜨려 불량률을 높이게 된다. In addition, in the case of the bumper facer 2 of the type that does not paint the surface, the punching is applied to the material by the punch during the punching, so that the plastic structure around the punching hole (mounting hole) changes to white. (白化 現象) 'occurs to reduce the quality. Therefore, the shape and precision of the round portion 12 to be formed at the corners of the drilling hole is greatly out of the design standards, and the physical properties and appearance quality of the bumper fascia product itself is lowered to increase the defective rate.
이러한 문제와 더불어서, 표면에 도장을 하지 않는 타입의 범퍼 페시어(2)에 장착홀(10)을 천공할 경우에는, 범퍼 페시어(2)에 장착홀(10)을 천공할 때에, 펀칭 공정만으로 모서리의 라운드를 일시에 형성하기에는 상기와 같은 백화현상 등이 더욱 심해지기 때문에, 우선은 펀칭 공정만을 수행하고 나중에 추가적인 공정(예; 모서리부 절삭)을 통해 모서리에 라운드를 형성하여야 하므로 제조 공정이 복잡해진다는 문제도 발생한다. 또한, 범퍼 페시어(2)의 배면 쪽으로는 프레스 펀치에 의한 버어가 발생하여 센서 홀더가 어긋나게 조립되는 문제, 즉 범퍼 페시어(2)의 배면에 밀착하지 못하고 들뜬 상태로 조립되는 문제 등도 해결하지 못한채 그대로 감수하여야 한다. In addition to these problems, in the case of drilling the mounting hole 10 in the bumper passer 2 of the type that does not paint the surface, when punching the mounting hole 10 in the bumper passer 2, a punching step Since the above-mentioned whitening phenomenon becomes more severe to form round corners at a time, only the punching process must be performed first and the round must be formed later by an additional process (for example, cutting the edges). The problem of complexity also arises. In addition, a problem arises in that a burr caused by a press punch is generated on the rear surface of the bumper passer 2 so that the sensor holder is disassembled, that is, a problem in which the bumper passer 2 is assembled in an excited state without being in close contact with the rear surface of the bumper passer 2 is not solved. You must take it as it is.
한편, 표면에 도장을 수행하는 범퍼 페시어의 제조 공정에서, 범퍼 페시어에 미리 장착홀을 천공한 다음 페인팅을 수행하는 경우에는, 설령, 도 10에 도시된 것처럼, 페인팅하기에 앞서 범퍼 페시어(2)의 홀(10)의 모서리를 미리 절삭하여 라운드(14)를 형성하였다고 하더라도, 페인트 공정 시 홀(10)을 막아두는 플러그(7)와 라운드(14) 사이(즉, 도면상 "Z" 부분)의 틈새에 페인트가 메워져서 요구하는 형태의 라운드를 얻기가 어렵다. On the other hand, in the manufacturing process of the bumper passer for painting the surface, in the case of performing the painting after drilling the mounting hole in advance to the bumper passer, even as shown in Figure 10, before the bumper passer Although the edges of the holes 10 in (2) have been cut in advance to form the rounds 14, the plug 7 and the rounds 14 which block the holes 10 during the paint process (i.e., "Z" in the drawing) are formed. Filling the gaps in the "parts" makes it difficult to obtain the required rounds.
또한, 도 11에 나타낸 바와 같이, 범퍼 페시어(2)를 미리 페인팅하여 표면 도장층(6)을 형성한 다음 라운드부(52)를 가지고 있는 프레스 펀치(50)에 의해 천공하는 경우에는, 프레스 펀치(50)의 선단부가 표면 도장층(6)에 부딪힐 때 표면 도장층(6)에 일차적으로 충격이 가해져 미세 크랙이 발생하고, 범퍼 페시어(2)의 배면 쪽으로는 날카로운 버어가 발생하게 된다. 또한, 이러한 방식은 프레스 펀치(50)의 라운드부(52)에 의해 장착홀(10)의 모서리 부분을 큰 압력으로 눌러 강제로 라운드를 형성하는 형태이므로, 펀칭에 의해 이미 일차적으로 충격이 가해져 취약해진 모서리부의 표면 도장층(6)을 재차 강제로 찍어 누름에 따라 크랙이 더 진전되게 됨으로써 표면 도장층(6)이 쉽게 박리 되거나 탈락하여 중대한 품질문제와 클레임을 야기하게 된다. In addition, as shown in FIG. 11, in the case of punching by the press punch 50 which has the round part 52 after forming the surface coating layer 6 by painting the bumper passer 2 beforehand, When the tip portion of the punch 50 strikes the surface coating layer 6, the surface coating layer 6 is first impacted to generate fine cracks, and a sharp burr is generated toward the rear surface of the bumper passer 2. do. In addition, this method is to form a round by forcibly pressing the corner portion of the mounting hole 10 by the round portion 52 of the press punch 50, the impact is already applied primarily by punching and weak. As the crack is further advanced by forcibly pressing the surface coating layer 6 of the deformed edge part, the surface coating layer 6 is easily peeled off or dropped off, causing serious quality problems and claims.
본 발명은 상기와 같은 종래의 제반 문제들을 해결하기 위하여 개발된 것으로서, 표면에 미리 표면 도장층을 형성한 플라스틱 워크를 종래의 프레스 장비에 의한 기계적인 힘에 의해 타공하는 것이 아니라 초음파 진동에 의한 열을 이용하여 천공과 동시에 홀의 모서리를 매끈한 라운드로 처리할 수 있도록 하는 초음파 천공 장치를 제공하고, 그와 더불어 해당 초음파 장치를 이용하여 미세 크랙이나 백화현상 등과 같은 하자의 발생 없이 매끈하고 강고한 형태의 용융 성형 라운드를 가지는 센서 장착홀을 형성하는 것을 목적으로 한다. The present invention was developed in order to solve the above-mentioned conventional problems, and heat by ultrasonic vibration, not perforating the plastic workpiece having the surface coating layer formed on the surface by mechanical force by the conventional press equipment. It provides an ultrasonic drilling device that can process the corners of the hole into a smooth round at the same time using the drilling, and in addition, by using the ultrasonic device, smooth and firm form without the occurrence of defects such as fine cracks or whitening phenomenon An object is to form a sensor mounting hole having a melt molding round.
상술한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 초음파 천공 장치는, 플라스틱 워크를 천공함과 동시에 그 천공 홀의 표면 모서리에 라운드를 형성하기 위한 초음파 천공 장치로서, 베이스와; 상기 베이스의 일측에 입설되는 칼럼과; 상기 베이스에 설치되어 천공할 워크의 하부를 지지하는 천공용 다이와; 상기 칼럼에 상하방향으로 이동가능하게 설치되어 상기 천공용 다이를 향해 진퇴하는 헤드를 포함하고, 상기 헤드에는, 초음파 발진기로부터 인가되는 전기 에너지를 기계적인 진동 에너지로 변환하는 컨버터와; 상기 컨버터에 결합되어 진동파의 진폭을 조절하는 부스터와; 상기 부스터에 결합되어 공명하고 워크를 가압하면서 초음파 진동을 전달하여 워크를 용융시켜 홀을 천공함과 동시에 홀의 표면 모서리에 용융 성형 라운드를 형성하는 툴 혼이 설치되며; 상기 천공용 다이는, 워크를 지지하는 다이와; 상기 다이의 내부에서 상기 툴 혼에 대응하여 승강하는 대응 패드를 포함하고, 상기 툴 혼은, 상기 부스터로부터 전달되는 종파의 초음파 진동을 선단부로 전달하는 섕크부와; 상기 워크에 천공할 천공 홀의 지름에 대응하는 외경을 가지고 상기 섕크부의 선단으부터 내부가 빈 원통 모양으로 연장되며, 그의 연장 단부에는 상기 워크에 압입되기 위한 예리한 날끝부가 형성된 첨단부와; 상기 첨단부와 상기 섕크부가 만나는 외주 둘레에 상기 워크에 형성할 천공 홀의 용융 성형 라운드의 형태와 치수에 대응하는 형태와 치수로 형성되는 라운드부로 이루어지고, 상기 툴 혼의 첨단부에는 상기 워크를 관통하는 방향의 초음파 진동파가 부여되며, 상기 툴 혼에 초음파 진동을 가하고 있는 상태로 하강시킴에 따라, 그의 첨단부에 의해 상기 워크를 가압하면서 워크에 초음파 진동을 전달하여 워크를 순간적으로 용융시키면서 압입되어 상기 워크에 천공 홀을 형성하고, 압입 동작 마지막 시기에는 상기 첨단부의 라운드부의 접촉에 의해 천공 홀의 모서리 부분을 용융시켜 용융 성형 라운드가 형성되는 것을 특징으로 한다. In order to achieve the above object, the ultrasonic drilling device according to the present invention, an ultrasonic drilling device for drilling a plastic workpiece and at the same time forming a round on the surface edge of the drilling hole, the base; A column placed on one side of the base; A drilling die installed on the base to support a lower portion of the workpiece to be drilled; A head mounted to the column so as to be movable in the vertical direction and moving forward and backward toward the drilling die, the head comprising: a converter for converting electrical energy applied from an ultrasonic oscillator into mechanical vibration energy; A booster coupled to the converter to adjust an amplitude of the vibration wave; A tool horn is coupled to the booster and resonates and transmits ultrasonic vibrations while pressurizing the work to melt the work to drill the hole and at the same time to form a molten round at the surface edge of the hole; The drilling die includes a die for supporting a work; And a corresponding pad for elevating in response to the tool horn in the die, wherein the tool horn includes: a shank portion configured to transmit ultrasonic wave vibration of a longitudinal wave transmitted from the booster to a distal end portion; A tip portion having an outer diameter corresponding to the diameter of a punching hole to be drilled in the work and extending from the tip of the shank portion to an empty cylindrical shape, the extended end having a sharp blade end portion for being pressed into the work; A round part formed in a shape and a size corresponding to a shape and a size of a molten round of a perforation hole to be formed in the work around the outer circumference where the tip part and the shank part meet, and the tip part of the tool horn penetrates the work. Ultrasonic vibration wave in the direction is given, and as the device is lowered while applying the ultrasonic vibration to the tool horn, the tip is pressed while transmitting the ultrasonic vibration to the work while pressurizing the work to melt the work instantaneously. A perforated hole is formed in the work, and at the end of the press-in operation, the corner portion of the perforated hole is melted by the contact of the round part of the tip to form a molten round.
상기한 본 발명의 초음파 천공 장치에 있어서, 상기 천공용 툴 혼의 섕크부는, 위로부터 단면적이 큰 제1축부와, 상기 제1축부로부터 더 작은 단면적으로 연장되는 제2축부로 이루어지고, 상기 첨단부는 상기 제2축부보다 더 작은 단면적으로 연장된 형태를 이루어, 상기 제1축부, 제2축부, 및 첨단부로 갈수록 진동파의 진폭이 증폭되도록 하는 것이 바람직하다. In the ultrasonic drilling device of the present invention described above, the shank portion of the drilling tool horn comprises a first shaft portion having a large cross-sectional area from above, and a second shaft portion extending into a smaller cross-sectional area from the first shaft portion, and the tip portion is It is preferable to form a shape extending into a smaller cross-sectional area than the second shaft portion, so that the amplitude of the vibration wave is amplified toward the first shaft portion, the second shaft portion, and the tip portion.
상기한 본 발명의 초음파 천공 장치에 있어서, 상기 툴 혼의 첨단부의 라운드부의 곡률반경은 0.5 ~ 3mm로 형성하는 것이 좋다. In the ultrasonic drilling device of the present invention described above, the radius of curvature of the round portion of the tip portion of the tool horn is preferably formed to be 0.5 to 3mm.
상기한 본 발명의 초음파 천공 장치에 있어서, 상기 천공용 다이는, 상기 워크를 지지하는 다이와, 상기 다이의 내부에서 상기 툴 혼에 대응하여 승강하는 대응 패드를 포함한다. In the ultrasonic drilling device of the present invention described above, the drilling die includes a die supporting the work and a corresponding pad that rises and falls corresponding to the tool horn inside the die.
상기한 초음파 천공 장치를 이용하여 자동차용 범퍼 페시어에 표면 모서리가 라운드로 이루어지는 센서 장착홀을 형성하는 천공 방법은, 상기 범퍼 페시어의 전체 형태를 이루는 플라스틱 기재를 성형하는 공정; 상기 플라스틱 기재를 천공하기에 전에, 미리 상기 플라스틱 기재의 외부 표면에 페인팅하여 표면 도장층을 형성하는 공정; 상기 표면 도장층이 위쪽의 천공용 툴 혼을 향하는 상태로 상기 초음파 천공 장치의 천공용 다이에 범퍼 페시어를 얹어 세팅하는 공정; 상기 천공용 툴 혼의 첨단부에 상기 범퍼 페시어를 관통하는 방향으로 진동파가 흐르도록 상기 툴 혼에 초음파 진동을 가하고, 그 상태로 툴 혼을 하강시켜 툴 혼의 첨단부에 의해 상기 범퍼 페시어를 가압함에 따라 범퍼 페시어에 초음파 진동을 전달하여 그의 표면 도장층과 기재를 차례대로 용융시키면서 상기 날끝부를 압입시켜 센서 장착홀을 형성하는 공정; 상기 날끝부의 압입 동작 마지막 시점에서, 상기 첨단부의 라운드부에 의해 상기 범퍼 페시어의 센서 장착홀의 표면 모서리부의 표면 도장층 및 기재를 용융시킴으로써, 상기 천공용 툴 혼의 라운드부에 일치하는 용융 성형 라운드를 형성하는 공정을 포함한다. A perforation method for forming a sensor mounting hole having a rounded surface edge on a bumper facer for automobiles using the ultrasonic perforation device comprises the steps of: molding a plastic substrate constituting the entire shape of the bumper facer; Prior to perforating the plastic substrate, painting the outer surface of the plastic substrate in advance to form a surface coating layer; Placing and setting a bumper facer on the drilling die of the ultrasonic drilling device with the surface coating layer facing the drilling tool horn above; Ultrasonic vibration is applied to the tool horn so that a vibration wave flows in the direction of the perforated tool horn through the bumper passer, and the tool horn is lowered in such a manner that the bumper facer is moved by the tip of the tool horn. Transferring the ultrasonic vibration to the bumper passer as it pressurizes to press-in the blade tip while melting the surface coating layer and the substrate in order to form a sensor mounting hole; At the end of the press-in operation of the blade tip, the rounded portion of the tip portion melts the surface coating layer of the surface edge portion of the sensor mounting hole of the bumper passer and the substrate, thereby forming a melt-molded round coinciding with the round portion of the drilling tool horn. Forming process.
본 발명에 의하면, 플라스틱 워크(예; 범퍼 페시어)에 초음파 진동을 가해 천공 홀(예; 센서 장착홀) 및 그 천공 홀의 표면 모서리에 용융 성형 라운드를 형성하기에 적합한 형태의 초음파 천공 장치, 툴 혼 등이 제공됨으로써, 범퍼 페시어에 표면에 표면 도장층이 형성되어 있더라도 표면 도장층에 기계적인 충격을 가하지 않으면서 초음파 진동에 의한 순간적인 용융으로 매끈하고 정밀하며 크랙 등의 하자가 없는 천공홀 및 상기 천공홀의 표면 모서리부에 용융 성형 라운드를 동시에 형성할 수가 있다. According to the present invention, an ultrasonic drilling apparatus and tool of a type suitable for applying ultrasonic vibration to a plastic workpiece (such as a bumper facer) to form a molten round in the drilling hole (such as a sensor mounting hole) and a surface edge of the drilling hole. By providing a horn or the like, even though the surface coating layer is formed on the surface of the bumper passer, the hole is smooth, precise and free of defects such as cracks by instantaneous melting by ultrasonic vibration without applying mechanical impact to the surface coating layer. And a molten molding round can be simultaneously formed at the surface edges of the perforation holes.
도 1은 본 발명에 따른 초음파 천공 장치의 전체 구조를 나타내는 사시도이다. 1 is a perspective view showing the overall structure of the ultrasonic drilling apparatus according to the present invention.
도 2는 본 발명에 따른 초음파 천공용 툴 혼 및 다이 부분의 확대도이다. Figure 2 is an enlarged view of the ultrasonic horn tool horn and die portion according to the present invention.
도 3은 본 발명의 초음파 천공 장치에 플라스틱 워크인 자동차용 범퍼 페시어를 장착한 상태를 나타내는 사시도이다. It is a perspective view which shows the state which mounted the bumper facer for automobile which is a plastic workpiece | work to the ultrasonic puncturing apparatus of this invention.
도 4a 내지 도 4c는 표면에 도장이 되어 있는 범퍼 페시어(플라스틱 워크)에 본 발명의 초음파 천공 장치를 이용하여 천공하는 과정을 순차적으로 나타낸 도면이다. 4A to 4C are diagrams sequentially illustrating a process of drilling a bumper facer (plastic workpiece) coated on a surface by using the ultrasonic drilling apparatus of the present invention.
도 5는 본 발명에 따른 초음파 천공 홀이 형성된 범퍼 페시어에 센서를 장착한 상태를 나타내는 주요부 단면도이다. 5 is a cross-sectional view of an essential part showing a state in which a sensor is mounted on a bumper passer in which an ultrasonic drilling hole is formed according to the present invention.
도 6은 도 5의 "A" 부분 확대도이다. FIG. 6 is an enlarged view of a portion “A” of FIG. 5.
도 7은 일반적인 범퍼 페시어의 센서 장착 부위를 보여주는 사시도이다. 7 is a perspective view illustrating a sensor mounting portion of a general bumper passer.
도 8은 종래의 범퍼 페시어에 센서를 돌출식으로 설치한 상태를 나타내는 평단면도이다. Fig. 8 is a plan sectional view showing a state in which a sensor is installed in a conventional bumper passer in a protruding manner.
도 9는 종래의 범퍼 페시어에 센서를 잠입식으로 설치한 상태를 나타내는 평단면도이다. 9 is a plan sectional view showing a state in which a sensor is immersed in a conventional bumper passer.
도 10은 종래에 범퍼 페시어에 구멍을 미리 천공하고 나중에 도장을 실시하는 상태를 나타내는 주요부 단면도이다. Fig. 10 is a sectional view of an essential part showing a state in which a hole is previously drilled in a bumper passer and coated later.
도 11은 종래에 표면 도장층을 먼저 도포한 범퍼 페시어에 천공과 더불어 표면 모서리부에 라운드를 형성하는 프레스 펀칭 장치를 나타내는 주요부 도면이다. FIG. 11 is an essential part view showing a press punching device which conventionally forms a rounded portion at a surface edge together with perforation in a bumper facer to which a surface coating layer is first applied.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for the main parts of the drawings>
20: 센서 40: 센서 홀더 20: sensor 40: sensor holder
42: 센서 모듈 70: 범퍼 페시어(플라스틱 워크, 워크) 42: sensor module 70: bumper passer (plastic work, work)
71: 기재 72: 표면 도장층 71: base material 72: surface coating layer
73: 센서 장착홀(천공 홀) 74: 용융 성형 라운드 73: sensor mounting hole (hole) 74: melt molding round
100: 베이스 200: 칼럼 100: base 200: column
250: 볼 스크루 장치 300: 천공용 다이 250: ball screw device 300: die for drilling
310: 다이 320: 패드 310: die 320: pad
400: 헤드 410: 컨버터 400: head 410: converter
420: 부스터 430: 천공용 툴 혼 420: booster 430: drilling tool horn
431: 섕크부 431a: 제1축부 431: shank portion 431a: first shaft portion
431b: 제2축부 432: 첨단부 431b: second shaft portion 432: tip portion
432a: 날끝부 432b: 라운드부 432a: blade end 432b: round part
440: 누름판 440: pressing plate
이하, 첨부 도면을 참조하면서 본 발명의 바람직한 실시예를 구체적으로 설명한다. Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1에는 본 발명에 따라 플라스틱 워크를 천공함과 동시에 천공 홀의 표면 모서리부에 라운드를 형성하기에 적합한 초음파 천공 장치가 도시되어 있다. 도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 초음파 천공 장치는, 베이스(100)와 칼럼(200)을 포함하며, 상기 베이스(100)에는 워크의 하부를 지지하는 천공용 다이(die)(300)가 설치되고, 상기 칼럼(200)에는 헤드(400)가 상하방향으로 이동가능하게 설치되어 상기 천공용 다이(300)를 향해 진퇴 하도록 되어 있다. 도면에 도시된 실시예에서, 상기 헤드(400)는 상기 칼럼(200)에 볼 스크루 장치(250)와 구동원(260) 등으로 이루어지는 직선이송수단에 의해 상하 방향으로 이송된다. 1 shows an ultrasonic drilling apparatus suitable for drilling a plastic workpiece and simultaneously forming rounds at the surface edges of the drilling holes in accordance with the present invention. As shown in FIG. 1, the ultrasonic drilling apparatus according to the present invention includes a base 100 and a column 200, and the base 100 includes a die 300 for drilling a lower portion of a workpiece. ) Is installed, and the head 400 is installed in the column 200 so as to be movable in the vertical direction so as to advance and retreat toward the drilling die 300. In the embodiment shown in the figure, the head 400 is transferred to the column 200 in the vertical direction by a linear transfer means consisting of a ball screw device 250, a drive source 260 and the like.
상기 헤드(400)에는 초음파 발진기로부터 인가되는 전기 에너지를 기계적인 진동 에너지로 변환하는 컨버터(또는 '진동자(transducer)'라고도 한다)(410)가 설치되고, 상기 컨버터(410)에는 진동파의 진폭을 조절하는 부스터(booster)(420)가 결합되며, 상기 부스터(420)에는 공명체와 펀치를 겸한 툴 혼(tool horn)(430)이 결합된다. 상기 툴 혼(430)은 상기 헤드(400)의 하강에 의해 워크를 가압함과 함께 초음파 진동을 워크에 전달함으로써 워크를 국소적 및 순간적으로 용융시켜 홀을 천공함과 동시에 홀의 표면 모서리에 용융 성형 라운드를 형성하는 역할을 한다. 또한, 상기 헤드(400)에는 워크의 상면을 눌러주기 위한 누름판(440)이 설치되어 있다. The head 400 is provided with a converter (also referred to as a 'transducer') 410 that converts electrical energy applied from the ultrasonic oscillator into mechanical vibration energy, and the amplitude of the vibration wave is provided in the converter 410. A booster 420 for adjusting the coupling is coupled, and the booster 420 is coupled with a tool horn 430 which serves as a resonator and a punch. The tool horn 430 presses the workpiece by the lowering of the head 400 and transmits ultrasonic vibration to the workpiece to melt the workpiece locally and instantaneously so that the hole is drilled and melt-molded at the surface edge of the hole. It serves to form a round. In addition, the head 400 is provided with a pressing plate 440 for pressing the upper surface of the work.
도 2a 내지 도 2c에는 상기한 초음파 천공용 툴 혼(430)과 천공용 다이(300)를 상세하게 나타내는 것으로서, 도 2a에는 주요부 단면도가 도시되어 있고, 도 2b에는 도 2a의 점선의 원형으로 표시한 부분에 대한 상세도가 도시되어 있고, 도 2c에는 첨단부의 상세도가 도시되어 있다. 2A to 2C show the ultrasonic drilling tool horn 430 and the drilling die 300 described above in detail. FIG. 2A shows a cross-sectional view of the main parts, and FIG. 2B shows a dotted circle in FIG. 2A. A detail of one part is shown and a detail of the tip is shown in FIG. 2C.
상기 천공용 다이(300)는, 워크를 지지하는 다이(310)와, 상기 다이(310)의 내부에서 상기 툴 혼(430)에 대응하여 승강하는 대응 패드(320)를 구비한다. The drilling die 300 includes a die 310 for supporting a work and a corresponding pad 320 for elevating in correspondence with the tool horn 430 in the die 310.
그리고 상기 천공용 툴 혼(430)은, 섕크부(shank part)(431)와 첨단부(尖端部)(432)를 포함한다. 상기 섕크부(431)는 상기 부스터(420, 도 1 참조)에 결합되고 부스터(420)로부터 전달되는 종파의 초음파 진동을 선단부로 전달하는 매질로서, 직경이 큰 제1축부(431a)와 제2축부(431b)로 이루어진다. 상기 제1축부(431a)와 제2축부(431b)의 길이의 합은 반파장(λ/2)을 이루며, 상기 제1축부(431a)의 단면적과 제2축부(431b)의 단면적의 비와 모양에 따라(즉, 제1축부(431a)와 제2축부(431b)의 길이와 형상의 절절한 조합에 따라) 진폭이 확장되거나 축소되고 진동파의 흐름 방향이 결정된다. The drilling tool horn 430 includes a shank part 431 and a tip 432. The shank portion 431 is a medium that is coupled to the booster 420 (refer to FIG. 1) and transmits ultrasonic wave vibration of the longitudinal wave transmitted from the booster 420 to the distal end. The first shaft portion 431a and the second diameter are larger. It consists of the shaft part 431b. The sum of the lengths of the first shaft portion 431a and the second shaft portion 431b forms a half wavelength (λ / 2), and the ratio of the cross-sectional area of the first shaft portion 431a to the cross-sectional area of the second shaft portion 431b and Depending on the shape (that is, according to the proper combination of length and shape of the first shaft portion 431a and the second shaft portion 431b), the amplitude is expanded or reduced and the flow direction of the vibration wave is determined.
상기 천공용 툴 혼(430)의 선단부, 즉 상기 제2축부(431b)의 선단부에 형성된 첨단부(432)는, 표면에 도장층이 형성되어 있는 범퍼 페시어와 같은 플라스틱 워크를 천공하기 위한 것으로서, 천공홀의 지름에 대응하는 외경을 가지고 내부가 빈 원통 모양으로 연장된다. 이러한 첨단부(432)의 선단에는 워크에 압입되기 위한 예리한 날끝부(432a)가 형성된다. 또한, 상기 첨단부(432)와 상기 섕크부(431)가 만나는 외주에는, 워크(범퍼 페시어)(70, 도 4c 참조)에 형성할 천공 홀(센서 장착홀(73, 도 4c 참조)의 모서리 부분의 용융 성형 라운드(74)(도 4c 참조)의 형태와 치수에 대응하는 형태와 치수의 라운드부(432b)가 형성된다. 이러한 라운드부(432b)의 곡률반경은 0.5 ~ 3mm가 적당하다. 도 2b 및 도 2c에는 상기한 첨단부(432)를 좀 더 구체적으로 설명하기 위한 상세도가 도시되어 있다. 도 2b 및 도 2c에 도시된 바와 같이, 상기 첨단부(432)는 상기 섕크부(431, 도 2a 참조)의 선단으로부터 연장되는 스커트 부(4320)를 포함하고, 전술한 날끝부(432a)는 상기 스커트 부(4320)의 선단에서 압입 칼날을 이룬다. 여기서, 상기 스커트 부(4320)는, 범퍼 페시어에 천공할 센서 장착홀의 테두리 라인에 일치하는 모양으로서 상기 섕크부(431)의 선단으로부터 내부가 통(筒) 모양의 형태를 이룬다. 상기한 날끝부(432a)의 형성을 위하여, 상기 스커트 부(4320)의 선단부 외곽면으로부터 내측 상방으로 경사지는 경사부(432c)가 형성되고, 이의 경사부(432c)에 의해 선단 외주 둘레가 예리한 형태의 날끝부(432a)가 형성된다. 그리고 상기 라운드부(432b)는, 앞서 설명한 바와 같이, 상기 스커트 부(4320)와 섕크부(431)가 만나는 모서리 부분의 외주 둘레에 형성된다. 이러한 라운드부(432b)는, 날끝부(432a)에 의한 천공 작용에 연속하는 공정으로 천공 홀(73)(범퍼 페시어의 센서 장착홀)(도 4c 참조)의 내경측 절단면과 워크(범퍼 페시어)(도 4c 참조)의 표면 사이에 형성되는 모서리 부분의 표면 도장층(72)과 기재(71)의 일부분을 초음파 진동에 의해 녹여 용융 성형 라운드(74)(도 4c 참조)를 형성하게 된다. 이와 같이 하여 형성되는 용융 성형 라운드(74)는, 도 4c에 도시된 바와 같이, 표면 도장층(72) 및 기재(71)가 초음파 진동에 의해 녹기 때문에 센서 장착홀(73)의 구멍 내면에서의 표면 도장층(72)과 기재(71)의 경계면(B1)이 센서 장착홀(73) 이외의 부분에서의 경계면(B2)보다 더 깊숙한 지점으로 들어가 형성된다. 따라서, 자동차가 고속 주행하여 범퍼 페시어(70)의 전방(도 4c에서는 위쪽) 표면에 공기가 세차게 부딪히는 가혹한 조건에서도 표면 도장층(72)이 박리되거나 떨어져 나가는 현상을 방지할 수 있다. The tip portion 432 formed at the tip end of the drilling tool horn 430, that is, the tip end of the second shaft portion 431b, is for drilling a plastic work such as a bumper facer having a coating layer formed on the surface thereof. It has an outer diameter corresponding to the diameter of the drilled hole and extends inside the hollow cylindrical shape. At the tip of the tip portion 432, a sharp blade tip portion 432a for press-fitting into the work is formed. In addition, on the outer circumference where the tip portion 432 and the shank portion 431 meet, the hole (sensor mounting hole 73 (see Fig. 4C)) to be formed in the work (bumper facer) 70 (see Fig. 4C) is formed. Round portions 432b having shapes and dimensions corresponding to the shapes and dimensions of the melt-molded round 74 of the corner portions (see Fig. 4C) are formed, and the radius of curvature of the round portions 432b is preferably 0.5 to 3 mm. 2B and 2C show a detailed view for explaining the tip portion 432 in more detail, as shown in Figs. 2B and 2C, the tip portion 432 is the shank portion. And a skirt portion 4320 extending from the tip of 431 (see FIG. 2A), wherein the blade tip portion 432a forms a press-in blade at the tip of the skirt portion 4320. Here, the skirt portion 4320 is formed. ) Is a shape corresponding to the edge line of the sensor mounting hole to be punctured by the bumper passer, and the line of the shank portion 431. The inner side is formed into a tubular shape from the inside, and in order to form the blade tip portion 432a, an inclined portion 432c is inclined upwardly inwardly from the outer edge of the tip portion of the skirt portion 4320, The inclined portion 432c forms a blade tip portion 432a having a sharp edge circumference, and the round portion 432b is, as described above, the skirt portion 4320 and the shank portion 431. Is formed around the outer circumference of the corner portion where the corners meet, such a round portion 432b is formed by the drilling hole 73 (sensor mounting hole of the bumper facer) in a process continuous to the drilling action by the blade tip portion 432a (FIG. 4C). A portion of the surface coating layer 72 and the substrate 71 of the corner portion formed between the inner diameter side cut surface of the inner diameter side of the reference portion and the surface of the work (bumper facer) (see FIG. 4C) is melted by ultrasonic vibration to melt the round ( 74 (see Fig. 4C). As shown in FIG. 4C, the melt-molded round 74 is a surface-painted layer on the inner surface of the hole of the sensor mounting hole 73 because the surface-painted layer 72 and the base material 71 are melted by ultrasonic vibration. The interface B1 between the substrate 72 and the base 71 enters a point deeper than the interface B2 at a portion other than the sensor mounting hole 73. Accordingly, the surface coating layer 72 can be prevented from peeling off or falling off even under severe conditions in which the vehicle travels at a high speed and air collides hard on the front (upper side in FIG. 4C) surface of the bumper passer 70.
한편, 도 2a에서, 위로부터 단면적이 큰 제1축부(431a)와 더 작은 단면적의 제2축부(431b)로 이루어지는 섕크부(431) 및 첨단부(432)에 있어서, 상기 섕크부(431)의 제1축부(431a)와 제2축부(431b)를 지나면서 한 번 증폭된 진동파는 상기한 첨단부(432)에서 재차 증폭된 다음 워크(예; 범퍼 페시어)에 전달됨으로써, 워크는 첨단부(432)에 접촉하는 부분이 강력한 진동 에너지에 의해 순간적이면서 국부적으로 용융된다. 이러한 첨단부(432)에는 진동파의 흐름 방향을 워크를 관통하는 방향(즉, 도면상 위에서 아래로)으로 부여하여 천공과 용융 성형 라운드의 형성을 용이하게 한다. 상기 첨단부(432)를 흐르는 진동파의 흐름 방향을 위에서 아래로 흐르게 하면(또는 흐르게 하기 위해서는), 도 2a에 도시된 것처럼, 상기 제2축부(431b)와 첨단부(432)가 이루는 경계부가 노달 플레이트(nodal plate)가 되어, 이를 기점으로 상기 제2축부(431b)에서의 진동파의 흐름 방향은 아래에서 위를 향하게 되고(향하여야 하고), 제1축부(431a)에서는 위에서 아래를 향하게 된다(향하여야 한다). 이와 같은, 상기 제1축부(431a), 제2축부(431b), 및 첨단부(432)의 길이 및 형상의 조합에 의한 진동파의 전달 메커니즘에 있어서, 첨단부(432)에서 진동파의 흐름 방향을 도면상 아래를 향하는 방향, 즉, 천공시 첨단부(432)의 이송방향과 동일한 방향으로 흐르도록 하면, 추후 다시 상세하게 설명하겠지만, 첨단부(432)가 범퍼 페시어(70)를 관통하는 동안 첨단부(432)에서의 초음파 진동파의 흐름에 의해 범퍼 페시어(70)를 아래쪽으로, 즉, 천공용 다이(300)를 향해 누르게 되어 범퍼 페시어(70)가 더욱 안정적으로 고정되게 되고, 이와 더불어 초음파 진동파의 흐름에 의해 표면 도장층(72)(도 4a 및 도 4b 참조)도 눌러 주게 되어 표면 도장층(72)(도 4a 및 도 4b 참조)이 들뜨지 않게 된다. 또한 천공 후 첨단부(432) 안에 끼워진 범퍼 페시어의 천공 조각(70a)(도 4b 참조)도 초음파 진동파의 흐름에 의해 아래로 밀어내어져 자동으로 탈락되므로 천공 조각(70a)을 탈락시키기 위한 별도의 수단을 구비할 필요가 없게 된다. On the other hand, in FIG. 2A, the shank portion 431 and the tip portion 432 of the shank portion 431 and the tip portion 432 each having a first shaft portion 431a having a large cross-sectional area from above and a second shaft portion 431b having a smaller cross-sectional area. The vibration wave once amplified while passing through the first shaft portion 431a and the second shaft portion 431b of the amplified portion 432a is then amplified again by the tip portion 432 and then transmitted to the workpiece (eg, bumper facer), thereby providing a cutting edge. The portion in contact with the portion 432 is melted instantaneously and locally by the powerful vibration energy. The tip portion 432 is provided with a flow direction of the vibration wave in a direction penetrating the work (that is, from the top to the bottom of the drawing) to facilitate the formation of the perforation and the melt molding round. When the flow direction of the oscillating wave flowing through the tip portion 432 flows from the top to the bottom (or to flow), as shown in FIG. 2A, the boundary between the second shaft portion 431b and the tip portion 432 is formed. It becomes a nodal plate, and from this point, the flow direction of the vibration wave in the second shaft portion 431b is directed upwards from the bottom (must be directed), and in the first shaft portion 431a, the flow direction is directed from the top downward. (Must face) As described above, in the transmission mechanism of the vibration wave by the combination of the length and the shape of the first shaft portion 431a, the second shaft portion 431b, and the tip portion 432, the flow of the vibration wave at the tip portion 432. If the direction flows downward in the drawing, that is, in the same direction as the conveying direction of the tip portion 432 at the time of drilling, the tip portion 432 penetrates the bumper passer 70 as will be described in detail later. While the bumper facer 70 is pushed downward by the flow of the ultrasonic vibration wave at the tip 432, that is, toward the drilling die 300, the bumper facer 70 is more stably fixed. In addition, the surface coating layer 72 (see FIGS. 4A and 4B) is also pressed by the flow of the ultrasonic vibration wave so that the surface coating layer 72 (see FIGS. 4A and 4B) is not lifted. In addition, the perforated piece 70a (see FIG. 4B) of the bumper passer inserted into the tip portion 432 after the perforation is also pushed down by the flow of the ultrasonic vibration wave so as to fall off automatically so as to drop the perforated piece 70a. There is no need to provide a separate means.
도 3에는 상술한 본 발명의 초음파 천공 장치로 천공하기 위해 플라스틱 워크로서의 자동차용 범퍼 페시어를 장착한 상태를 나타내는 사시도가 도시되어 있고, 도 4a 내지 도 4c에는 표면에 도장이 되어 있는 범퍼 페시어(플라스틱 워크)에 본 발명의 초음파 천공 장치를 이용하여 천공하는 과정이 순차적으로 도시되어 있다. 이하에서는, 플라스틱 워크로서, 기재(71)의 표면에 표면 도장층(72)이 형성되어 있는 범퍼 페시어(70)를 일례로 하여 설명한다. 도면에 나타낸 범퍼 페시어 이외에 다른 어떠한 플라스틱 워크이더라도, 또는 표면에 도장층이 없더라도, 그의 천공 방법과 과정은 동일하다. 전술한 플라스틱 워크(70)는 본 명세서에서 설명하는 범퍼 페시어(70)에 해당하고, 천공 홀(73)은 센서 장착홀(73)에 해당한다는 것을 다시 한번 말해 둔다. 3 is a perspective view showing a state in which a bumper facer for automobiles as a plastic work is mounted for drilling with the ultrasonic puncturing apparatus of the present invention described above, and in FIG. 4A to FIG. 4C, a bumper facer coated on a surface is shown. The process of drilling using the ultrasonic drilling device of the present invention is shown sequentially in (plastic work). Hereinafter, the bumper facer 70 in which the surface coating layer 72 is formed in the surface of the base material 71 is demonstrated as an example of a plastic workpiece. Whether it is any plastic work other than the bumper facer shown in the drawing, or even if there is no coating layer on the surface, the method and procedure of drilling thereof are the same. The plastic work 70 described above corresponds to the bumper passer 70 described in the present specification, and the punch hole 73 corresponds to the sensor mounting hole 73.
도 3에 도시된 바와 같이, 플라스틱 워크, 즉 범퍼 페시어(70)를 초음파 천공 장치의 천공용 다이(300)(도 1 참조) 위에 올려놓고, 헤드(400)를 하강시켜 누름판(440)으로 범퍼 페시어(70)를 누른 다음, 범퍼 페시어(70)에 천공 홀, 즉 표면 모서리에 라운드를 가지는 센서 장착홀(73)을 천공한다. As shown in FIG. 3, the plastic work, ie, bumper facer 70, is placed on the drilling die 300 (see FIG. 1) of the ultrasonic drilling device, and the head 400 is lowered to the pressing plate 440. The bumper passer 70 is pressed and then the sensor mounting hole 73 is drilled in the bumper passer 70, that is, a rounded corner at the surface edge.
상기 범퍼 페시어(70)는 도 4a 내지 도 4c에 도시된 바와 같이, 범퍼 페시어(70)의 전체 형태를 이루는 플라스틱 기재(基材)(71)를 성형한 다음, 상기 기재(71)의 전방 외부 표면에 페인팅을 하여 표면 도장층(72)을 형성한 것이다. 본 발명에 의하면, 이처럼 범퍼 페시어(70)에 표면 도장층(72)이 형성되어 있더라도 표면 도장층(72)의 손상 없이 매끈하게 천공할 수 있다. 상기 범퍼 페시어(70)의 기재(71)는, 통상적으로 폴리프로필렌(PP)과 에틸렌 프로필렌 고무(EPDM; Ethylene Propylene Diene Monomer)를 혼합한 열가소성 수지로 이루어진다. As shown in FIGS. 4A to 4C, the bumper passers 70 form a plastic substrate 71, which forms the entire form of the bumper passers 70, and then, of the substrate 71. The surface coating layer 72 is formed by painting on the front outer surface. According to the present invention, even if the surface coating layer 72 is formed on the bumper passer 70 in this way, it can be perforated smoothly without damaging the surface coating layer 72. The base material 71 of the bumper passer 70 is usually made of a thermoplastic resin in which polypropylene (PP) and ethylene propylene rubber (EPDM) are mixed.
앞에서 도 3을 통해 설명한 바대로, 플라스틱 기재(71)의 외부 표면에 표면 도장층(72)을 미리 형성한 범퍼 페시어(70)는 도 4a와 나타낸 바와 같이, 천공용 다이(300)의 상면에 안착 된다. 이어서, 헤드(400, 도 1 참조)를 하강시켜 누름판(440)으로 범퍼 페시어(70)를 눌러 고정한 상태에서 천공을 시작한다. 이때 천공용 툴 혼(430)의 첨단부(432)는 범퍼 페시어(70)로부터 약간 떨어진 상태가 된다. As described above with reference to FIG. 3, the bumper passer 70, in which the surface coating layer 72 is previously formed on the outer surface of the plastic substrate 71, has a top surface of the die 300 for drilling, as shown in FIG. 4A. Is seated on. Subsequently, the head 400 (refer to FIG. 1) is lowered to start drilling in a state in which the bumper passer 70 is pressed and fixed by the pressing plate 440. At this time, the tip portion 432 of the drilling tool horn 430 is slightly away from the bumper facer 70.
이 상태에서, 초음파를 발진하여 상기 천공용 툴 혼(430)에 진동파가 전달되고 있는 상태에서 전술한 헤드(400, 도 1 참조)를 더 하강시켜 천공을 시행한다. 상기 천공용 툴 혼(430)의 첨단부(432)에는 상기 범퍼 페시어(70)를 관통하는 방향으로 진동파가 흐르도록 되어 있으므로, 천공시 범퍼 페시어(70)에 진동을 전달하기가 더 용이하고 범퍼 페시어(70)를 상하방향 떨림 없이 눌러 진정시킬 수 있어 천공이 더 안정적이면서 쉽게 이루어진다. In this state, the ultrasonic wave is oscillated, and the above-mentioned head 400 (see FIG. 1) is further lowered in the state in which the vibration wave is being transmitted to the drilling tool horn 430 to perform drilling. Since the vibration wave flows in the tip portion 432 of the drilling tool horn 430 in the direction passing through the bumper passer 70, it is more preferable to transmit vibration to the bumper passer 70 during drilling. Easy and can be calmed by pressing the bumper passer 70 without shaking up and down in a more stable and easy drilling.
도 4b에 도시된 바와 같이, 상기 천공용 툴 혼(430)에 초음파 진동을 가하는 상태로 하강시키면, 툴 혼(430)의 첨단부(432)는 상기 범퍼 페시어(70)를 가압하게 되고, 첨단부(432)의 날끝부(432a)는 범퍼 페시어(70)의 표면 도장층(72)에 접촉하여 초음파 진동을 가함으로써 표면 도장층(72)과 기재(71)를 차례대로 순간적으로 용융시키면서 천공을 수행하게 된다. As shown in FIG. 4B, when the lowering is performed while applying ultrasonic vibration to the drilling tool horn 430, the tip 432 of the tool horn 430 presses the bumper facer 70. The blade tip portion 432a of the tip portion 432 contacts the surface coating layer 72 of the bumper passer 70 and applies ultrasonic vibration to instantly melt the surface coating layer 72 and the substrate 71 in order. The drilling is performed.
상기와 같이 날끝부(432a)가 범퍼 페시어(70)를 용융시키면서 압입되는 것에 의해 천공이 이루어지는 동작 과정의 마지막 시점에서는, 상기 첨단부(432)에 형성된 라운드부(432b)가 천공되는 센서 장착홀(73)(도 4c 참조)의 표면 측 모서리 부분에 접촉하고, 그에 따라 센서 장착홀(73)의 모서리 부분을 이루고 있는 표면 도장층(72) 및 기재(71)를 동시에 용융시킴으로써, 천공에 연속하여 센서 장착홀(73)의 표면 모서리 부분에 매끈한 형태의 용융 성형 라운드(74)(도 4c 참조)가 형성된다. 상기 용융 성형 라운드(74)의 형성과 거의 같은 시기에 툴 혼(430)의 날끝부(432a)는 범퍼 페시어(70)의 기재(71)를 완전히 관통함으로써 센서 장착홀(73)이 최종적으로 완성된다. 이와 같은 천공 작업은 보통 1.0초 이내의 짧은 순간에 완료된다. 이와 같이, 범퍼 페시어(70)에 센서 장착홀(73)의 천공과 용융 성형 라운드(74)의 형성이 완료되면, 도 4b에 도시된 바와 같이, 툴 혼(430)의 첨단부(432) 안에는 천공된 범퍼 페시어의 천공 조각(70a)이 끼일 수 있다. 이 경우 상기 첨단부(432)에는 툴 혼(430)의 천공 진행 방향(도면상 아래 방향)으로 진동파가 흐르므로, 이 진동파의 흐름에 의해 첨단부(432)에 안에 끼워진 천공 조각(70a)이 자동으로 아래로 밀려나와 탈락된다. As described above, at the end of the operation process in which the blade tip portion 432a is punched while melting the bumper passer 70, the round portion 432b formed in the tip portion 432 is drilled. In contact with the surface side edge portion of the hole 73 (see FIG. 4C), and simultaneously melting the surface coating layer 72 and the base material 71 forming the edge portion of the sensor mounting hole 73, so that In succession, a smooth molding round 74 (see FIG. 4C) is formed in the surface edge portion of the sensor mounting hole 73. At about the same time as the formation of the melt molding round 74, the blade end portion 432a of the tool horn 430 completely penetrates the substrate 71 of the bumper passer 70, so that the sensor mounting hole 73 is finally finished. Is completed. Such drilling is usually completed in a short time of less than 1.0 second. As such, when the perforation of the sensor mounting hole 73 and the formation of the melt molding round 74 are completed in the bumper passer 70, as shown in FIG. 4B, the tip 432 of the tool horn 430 is formed. Inside may be pinched a piece of perforated 70a of perforated bumper facers. In this case, since the vibration wave flows in the drilling progress direction (downward in the drawing) of the tool horn 430, the drilling piece 70a inserted into the tip portion 432 by the flow of the vibration wave. ) Is automatically pushed down and eliminated.
상기와 같이 하면, 도 4c에 도시된 바와 같이, 상기 범퍼 페시어(70)에 천공 홀, 즉 센서 장착홀(73)이 천공되고, 센서 장착홀(73)의 표면 측 모서리부에는 천공용 툴 혼(430)에 부여된 라운드부(432b)의 형상을 그대로 따르는 용융 성형 라운드(74)가 형성된다. 상기한 용융 성형 라운드(74)는, 기계적인 펀칭이나 압착에 의해 형성되는 것이 아니라, 표면 도장층(72)을 포함하는 범퍼 페시어(70)를 순간적으로 용융시켜 형성한 것이다. 따라서, 표면 도장층(72)에 기계적인 충격이 가해지지 않고, 그 결과 표면 도장층(72)에 크랙이나 백화현상 등의 손상이 없는 매끈하고 정밀한 형태의 센서 장착홀(73)이 얻어지게 된다. 이에 의하면, 표면 도장층(72)의 손상이 없고, 그에 따라 자동차 주행시 공기나 먼지 입자와 충돌하거나 고압 세차를 하는 가혹한 조건에서도 표면 도장층(72)이 박리 되거나 탈락하는 현상이 방지되어 내구성이 크게 향상된다. 또한, 상기와 같이 하여 형성되는 용융 성형 라운드(74)는, 도 4c에 도시된 바와 같이, 표면 도장층(72) 및 기재(71)가 초음파 진동에 의해 녹는 것에 의해 센서 장착홀(73)의 구멍 내면에서의 표면 도장층(72)과 기재(71)의 경계면(B1)이 센서 장착홀(73) 이외의 부분에서의 경계면(B2)보다 더 깊숙한 지점에 형성된다. 따라서, 자동차가 고속 주행하여 범퍼 페시어(70) 전방(도 4c에서는 위쪽)에 공기나 먼지 입자가 세차게 부딪히는 가혹한 조건에서도 표면 도장층(72)이 박리되거나 떨어져 나가는 현상을 방지할 수 있다. 또한, 상기와 같이 천공과 용융 성형 라운드의 형성이 하나의 툴 혼에 의해 일회의 공정으로 완료되므로 제조가 매우 간단하다. In this case, as illustrated in FIG. 4C, a perforation hole, that is, a sensor mounting hole 73, is drilled in the bumper passer 70, and a drilling tool is formed at a surface side edge of the sensor mounting hole 73. A melt molding round 74 is formed that follows the shape of the round portion 432b provided to the horn 430. The above-mentioned melt molding round 74 is not formed by mechanical punching or pressing, but is formed by instantaneously melting the bumper facer 70 including the surface coating layer 72. Accordingly, no mechanical impact is applied to the surface coating layer 72, and as a result, the sensor mounting hole 73 having a smooth and precise shape without damage such as cracks or whitening is obtained on the surface coating layer 72. . This prevents the surface coating layer 72 from being damaged, thereby preventing the surface coating layer 72 from peeling off or falling off under severe conditions such as colliding with air or dust particles or driving under high pressure when driving a vehicle, thereby greatly increasing durability. Is improved. In addition, as shown in FIG. 4C, the melt-molded round 74 formed as described above, the surface coating layer 72 and the base material 71 are melted by the ultrasonic vibration of the sensor mounting hole 73. The boundary surface B1 of the surface coating layer 72 and the base material 71 in the hole inner surface is formed in the deeper point than the boundary surface B2 in the parts other than the sensor mounting hole 73. Therefore, the surface coating layer 72 can be prevented from peeling off or falling off even under severe conditions in which the vehicle travels at high speed and the air or dust particles collide with each other in front of the bumper passer 70 (upper in FIG. 4C). In addition, since the formation of the perforations and the melt-molded rounds is completed in one step by one tool horn as described above, manufacturing is very simple.
또한, 센서 장착홀(73)은 기계적으로 타격하여 따내는 것이 아니라 초음파 진동에 의해 순간적이고 국부적인 용융에 의해 천공되는 것이기 때문에, 범퍼 페시어(70)의 배면부 표면의 센서 장착홀(73) 주변에는 버어 등의 발생이 없는 매끈한 면이 확보되며, 그에 따라 센서를 비뚤어지지 않고 정확하고 정밀한 조립 상태로 설치할 수가 있게 된다. In addition, since the sensor mounting hole 73 is not punched out mechanically, but perforated by instantaneous and local melting by ultrasonic vibration, the sensor mounting hole 73 around the rear surface of the bumper passer 70 is around. There is a smooth surface without the occurrence of burrs, etc., thereby enabling the sensor to be installed in an accurate and precise assembly without being skewed.
한편, 본 실시예에서는, 표면 도장층이 형성된 플라스틱 워크(범퍼 페시어)를 천공하는 것을 위주로 설명하였으나, 본 발명의 초음파 천공 장치는, 표면 도장층을 형성하지 않는 타입의 플라스틱 워크나, 표면 도장층을 형성하기 전에 미리 플라스틱 워크에 천공할 때에도 마찬가지의 우수한 성능을 발휘한다. On the other hand, in the present embodiment, a description has been given mainly on drilling a plastic work (bumper facer) having a surface coating layer, but the ultrasonic drilling apparatus of the present invention is a plastic work of a type which does not form a surface coating layer, or surface coating. The same excellent performance is achieved even when the plastic workpiece is drilled before forming the layer.
즉, 구멍의 표면 모서리부에 용융 성형 라운드를 가지는 천공홀을 표면 도장층이 없는 플라스틱 워크에 천공할 때, 천공용 툴 혼(430)의 첨단부(432)에 형성된 라운드부(432b)에 의해 플라스틱 워크를 용융시켜 매끈하고 정밀한 용융 성형 라운드를 형성할 수가 있다. 이와 같이 초음파 진동으로 용융시켜 센서 장착홀(73)(천공 홀) 및 그의 모서리에 매끈한 용융 성형 라운드(74)를 형성함으로써 플라스틱 기재(71)에 충격이나 손상을 주지 않고 천공이 가능해지므로, 종래에 프레스 펀치의 충격에 의해 발생하던 백화현상도 없고 워크의 손상도 없으며, 더 나아가서는 플라스틱 워크의 배면도 버어가 없는 매끈한 표면을 유지할 수 있게 된다. That is, when the punching hole having the melt-molded round at the surface edge of the hole is punched in the plastic work without the surface coating layer, the round part 432b formed in the tip portion 432 of the drilling tool horn 430 is used. The plastic workpiece can be melted to form a smooth and precise melt molding round. In this way, by melting by ultrasonic vibration to form a smooth melting molding round 74 in the sensor mounting hole 73 (perforation hole) and its corners, perforation can be performed without impact or damage to the plastic substrate 71. There is no whitening phenomenon caused by the impact of the press punch, no damage to the work, and furthermore, the back surface of the plastic work can maintain a smooth surface without burr.
도 5 및 도 6에는 위와 같이 초음파 천공 홀이 형성된 범퍼 페시어에 센서를 장착한 상태를 나타내는 주요부 단면도와 주요부 확대도가 도시되어 있다. 5 and 6 illustrate a cross-sectional view of a main part and an enlarged view of a main part showing a state in which a sensor is mounted on a bumper passer in which an ultrasonic drilling hole is formed as described above.
본 발명에 따라 천공된 센서 장착홀(73)을 가지는 범퍼 페시어(70)에 의하면, 상기 센서 장착홀(73)이 매끈하고 정밀하며 손상이 없으므로 센서(20)를 잠입식으로 설치하기에 적합하다. 센서(20)의 장착에 있어서, 상기 범퍼 페시어(70)의 배면에 우선적으로 센서 홀더(40)를 부착하고, 센서 홀더(40)의 후방 측으로부터 센서 모듈(42)을 진입시켜 조립한다. 상기 센서 모듈(42)의 머리 부분은 상기 범퍼 페시어(70)에 천공된 센서 장착홀(73)에 삽입되고, 그 머리부의 표면은 상기 범퍼 페시어(70)의 외부 표면과 대략 일치하게 된다. 본 발명에 따른 초음파 천공 방식에 의해 형성된 센서 장착홀(73) 및 그의 표면 모서리에 형성되는 용융 성형 라운드(74)는 매끈하고 정밀하며 손상이 없으므로 센서(20)를 잠입식으로 설치하여도 미관적인 면이나 기능적인 면에서 모두 우수하다. According to the bumper passer 70 having the sensor mounting hole 73 perforated in accordance with the present invention, the sensor mounting hole 73 is smooth, precise, and there is no damage is suitable for installing the sensor 20 in a submerged manner Do. In the mounting of the sensor 20, the sensor holder 40 is first attached to the rear surface of the bumper passer 70, and the sensor module 42 enters and assembles from the rear side of the sensor holder 40. The head of the sensor module 42 is inserted into the sensor mounting hole 73 perforated in the bumper passer 70, the surface of which is approximately coincident with the outer surface of the bumper passer 70. . The sensor mounting hole 73 formed by the ultrasonic drilling method according to the present invention and the melt-molded round 74 formed at the surface edge thereof are smooth, precise, and no damage, so that the sensor 20 can be immersed even if the sensor 20 is submerged. Excellent both in terms of functionality and functionality.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 의하면, 범퍼 페시어(플라스틱 워크)에 초음파 진동을 가해 센서 장착홀(천공 홀) 및 그의 표면 모서리에 용융 성형 라운드를 형성하기에 적합한 형태의 초음파 천공 장치, 툴 혼 등을 제공하고, 그에 의해 순간적인 용융에 의해 매끈하고 정밀하며 크랙 등의 하자가 없는 장착홀 및 용융 성형 라운드를 가져 센서를 잠입형으로 설치하더라도 미관이나 기능면에서 우수한 범퍼 페시어가 구현된다. As described above, according to the present invention, the ultrasonic piercing apparatus and tool horn of a form suitable for applying ultrasonic vibration to a bumper facer (plastic workpiece) to form a melt-molded round in the sensor mounting hole (perforation hole) and its surface edges. It provides a bumper passer with excellent appearance and function even if the sensor is submerged by providing a mounting hole and a melt-molded round that are smooth, precise, and free of cracks, etc. by instant melting.
이상에서는 첨부 도면에 도시된 본 발명의 구체적인 실시예를 상세하게 설명하였으나, 이는 본 발명의 바람직한 형태에 대한 예시에 불과한 것이며, 본 발명의 보호 범위가 이들에 한정되는 것은 아니다. 또한, 이상과 같은 본 발명의 실시예는 본 발명의 기술적 사상 내에서 당해 분야에 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형 및 균등한 다른 실시가 가능한 것이며, 이러한 변형 및 균등한 다른 실시예들은 본 발명의 첨부된 특허청구범위에 속한다. In the above, specific embodiments of the present invention shown in the accompanying drawings have been described in detail, but these are merely illustrative of the preferred embodiments of the present invention, and the scope of protection of the present invention is not limited thereto. In addition, the embodiments of the present invention as described above can be variously modified and equivalent other embodiments by those of ordinary skill in the art within the technical spirit of the present invention, such modifications and equivalent other embodiments are It belongs to the appended claims of the invention.
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2008
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