KR100952597B1 - 할로겐프리 피복전선 합접방법 및 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은, 할로겐프리 피복전선(20)이 감겨있는 다수 공급릴(2)들로부터의 피복전선(20)이 정렬대(4)의 다수 인입공(22)들을 통과한 후 텐션롤(6)과 다수 집속안내대들(8a)(8b)(8c)로 구성된 전선집속부(8)를 통과하면서 인입된 피복전선(20)들에 균일한 장력이 부여되게 함과 아울러 피복전선(20)들의 측면부간이 근접되게 하고, 도포기(10)에서는 전선집속부(8)에서 집속된 집속 피복전선다발(24)들의 상하부를 액상의 자외선경화형 접착수지(31)로 도포하되 단속적 및 연속적 중의 하나로 도포하며, 자외선 경화실(12)을 통과시켜서 집속 피복전선다발(24)이 경화접착수지(46)로 서로 접합되게 하여서 합접 피복전선다발(26)을 얻게 함으로써, 할로겐프리 재질로 된 피복전선들을 PVC테이프나 PVC수지 등의 환경유해한 접합 매개체 없이도 합접할 수 있게 해준다.
Figure R1020090086178
할로겐프리 피복전선, 합접, 도포기, 자외선경화형 접착수지

Description

할로겐프리 피복전선 합접방법 및 장치{METHOD AND APPARATUS FOR BONDING HALOGEN FREE INSULATED WIRES}
본 발명은 피복전선 합접장치에 관한 것으로, 특히 할로겐프리 재질로 된 피복전선을 합접하는 방법 및 장치에 관한 것이다.
통상적으로 컴퓨터, TV, 오디오, 세탁기, 차량 등의 전자제품 내부에 수많이 어지럽게 널려질 수 있는 배선들을 뭉치로 하여 일측이나 양측으로 콘넥터화시켜서 연결 작업성이 좋도록 한 배선 어셈블리를 하네스(harness) 또는 와이어하네스(wiring harness)라고 칭한다.
와이어하네스의 배선들 각각의 절연을 위한 피복재로서 폴리염화비닐(PVC)수지가 폭넓게 이용되고 있다. 이는 PVC피복이 난연성, 전기적 특성, 기계적 특성, 유연성, 가공성 등의 각종 특성이 우수하며 또 PVC를 녹일 수 있는 용제(예컨대 THF(Tetrahydrofuran))가 있는 관계로 PVC피복 간의 접합도 아주 용이하기 때문이다.
그런데, PVC수지의 피복은 불소, 염소, 브롬, 요오드와 같은 할로겐 원소를 포함하고 있기에 전선의 소각폐기처분시나 화재발생시에 환경오염의 원인이 되는 할로겐계열의 가스를 방출하는 단점이 있다. 할로겐계열의 가스는 독성이 강하고 물에 녹으면 아주 강한 산성이 되며 오존층을 파괴하는 등의 환경문제를 야기시킨다.
최근에는 지구 환경 보호관점에서 PVC피복을 대체할 수 있는 할로겐프리(halogen free)계열의 피복재를 사용하는 전선으로의 교체가 점차 진행되고 있으며, 유럽수출 제품에는 할로겐프리 계열의 전선 피복재를 사용하도록 규제받고 있는 실정이다.
할로겐프리 계열의 전선 피복재는 난연성이 PVC보다는 다소 떨어질 수 있지만 수산화마그네슘 등의 난연제를 배합하면 난연성이 우수한 할로겐프리 피복전선을 얻을 수 있다. 또 할로겐프리 피복전선은 무독성이고 소각폐기처분나 화재발생시 유해가스 배출이 없으며 열가소성특성과 비슷하게 타서 재만 남는 등의 장점이 있다.
하지만 할로겐프리계열의 전선피복재는 피복재 서로를 녹일 수 있는 용제가 없어서 피복전선들을 서로 접합시켜줄 수가 없다. 만일 할로겐프리 피복전선들끼리 서로 접합하려면 환경문제를 발생시키는 PVC테이프나 PVC수지를 접합매개로 테이핑 또는 접합사용해야 하는 등의 문제가 있다.
따라서 본 발명의 목적은 할로겐프리 재질로 된 피복전선들을 PVC테이프나 PVC수지 등의 환경유해한 접합 매개체 없이도 합접할 수 있는 방법 및 장치를 제공하는데 있다.
본 발명의 다른 목적은 할로겐프리 피복전선들로 된 와이어하네스를 제조할 수 있는 전선합접방법 및 장치를 제공하는데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 초슬림형 디스플레이장치내 좁은 공간에도 용이하게 실장 가능한 와이어하네스를 제조할 수 있는 전선합접방법 및 장치를 제공하는데 있다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 할로겐프리 피복전선(20)이 감겨있는 다수 공급릴(2)들로부터의 피복전선(20)이 정렬대(4)의 다수 인입공(22)들을 통과한 후 텐션롤(6)과 다수 집속안내대들(8a)(8b)(8c)로 구성된 전선집속부(8)를 통과하면서 인입된 피복전선(20)들에 균일한 장력이 부여되게 함과 아울러 피복전선(20)들의 측면부간이 근접되게 하고, 도포기(10)에서는 전선집속부(8)에서 집속된 집속 피복전선다발(24)들의 상하부를 액상의 자외선경화형 접착수지(31)로 도포하되 단속적 및 연속적 중의 하나로 도포하며, 자외선 경화실(12)을 통과시켜서 집속 피복전선다발(24)이 경화접착수지(46)로 서로 접합되게 하여서 합접 피복전선다발(26)을 얻음을 특징으로 한다.
또한 본 발명은, 할로겐프리 피복전선 합접장치에 있어서, 할로겐프리 피복전선(20)이 감겨있는 다수 공급릴(2)들로부터의 피복전선(20)이 정렬대(4)의 다수 인입공(22)들을 통과한 후 텐션롤(6)과 다수 집속안내대들(8a)(8b)(8c)로 구성된 전선집속부(8)를 통과하게 구성하여 인입 피복전선(20)들에 균일한 장력이 부여되게 함과 아울러 피복전선(20)들 측부간이 근접되게 하고, 도포기(10)에서는 전선집속부(8)에서 집속된 집속 피복전선다발(24)의의 상하부를 액상의 자외선경화형 접착수지(31)로 도포하되 단속적으로 도포하며, 그후 자외선 경화실(12)을 통과시켜서 집속 피복전선들(20)이 경화접착수지(46)로 서로 접합되게 하고, 자외선경화실(12)에서 합접된 합접 피복전선다발(26)을 롤(54)에 엔코더(56)가 취부된 롤엔코더(14)와 커팅기(16)를 통과되게 하며, 롤엔코더(14)의 출력신호를 이용하여서 커팅기(16)의 컷팅작동과 도포기(10)의 단속적 및 연속적 도포를 선택적으로 제어하는 제어부(30)가 구비되게 구성함을 특징으로 한다.
본 발명은 할로겐프리 재질로 된 피복전선들을 PVC수지 등과 같은 환경유해한 접합 매개체 없이도 합접할 수 있으며, 할로겐프리 피복전선들로 된 와이어하네스를 제조할 수도 있다.
이하 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 할로겐프리 피복전선 합접장치의 개략 구성도이고, 도 2는 자외선경화형 접착수지 도포기의 개략 구성도이며, 도 3a 내지 도 3c는 본 발명의 실시 예에 따른 피복전선들을 합접하는 각 과정의 상태도이다. 그리고, 도 4는 본 발명의 실시 예에 따라 합접된 할로겐프리 피복전선들의 단면도이다.
본 발명의 실시 예에 따른 할로겐프리 피복전선 합접장치(100)는 할로겐프리 피복전선(20)이 감겨있는 다수 공급릴(2)들을 구비한다.
다수의 공급릴(2)로부터 공급되는 도 3a와 같은 할로겐프리 피복전선(20)들은 다수 인입공(22)들을 지나서 텐션롤(6)을 통과하며, 그 다음에는 후부에 있는 전선집속부(8)의 1차,2차,3차 집속안내대(8a)(8b)(8c)들을 위아래로 엇갈리게 차례로 통과되게 함으로써 텐션롤(6)과 전선접속부(8)간에 위치한 모든 인입 피복전선(20)들에 균일한 장력이 부여된다. 그와 아울러 전선집속부(8)의 3차 집속안내대(8c)를 통과하는 집속 피복전선다발(24)내 피복전선(20)들은 그 측면부간이 서로 근접된다.
도 3b에서는 텐션롤(6)을 통과한 피복전선(20)들의 상태를 보여주고 있으며, 모든 피복전선(20)들이 균일한 장력을 가짐과 동시에 상하 롤러에 의해서 상하면이 약간 압착된 형상을 가진다. 전선집속부(8)의 1차,2차,3차 집속안내대(8a)(8b)(8c)는 피복전선(20)들의 통과폭을 점차로 좁아지게 양측 게이트구를 형성함으로써 인 접 측면부간이 점차 가까워지게 된다.
1차,2차,3차 집속안내대(8a)(8b)(8c)로 된 전선집속부(8)를 통과한 집속 피복전선다발(24)은 도포기(10)로 공급된다.
도포기(10)는 전선집속부(8)로부터 공급되는 집속 피복전선다발(24)의 상하부를 액상의 자외선경화형 접착수지(31)로 접촉 도포하되 제어부(30)의 제어 하에 단속적 도포 또는 연속적 도포가 이루어지게 한다.
도포기(10)에서 단속적 도포가 이루어지도록 제어부(30)가 제어하는 경우, 자외선 경화실(12)을 통과한 합접 피복전선다발(26)은 도 3c에 도시된 바와 같이 접착수지 도포영역(50)과 접착수지 미도포영역(52)으로 구분 형성되며 각 영역형성이 교번적으로 나타난다. 상기 접착수지 미도포영역(52)은 도 6과 같은 와이어하네스(60)를 구현시 커넥터(62)와 전기적 결선이 되는 부분으로 사용되며, 롤엔코더(14) 후부의 커팅기(16)를 통과하면서 커팅이 될 수 있다. 접착수지 도포영역(50)과 접착수지 미도포영역(52)은 9:1 ~ 7:3의 비율로 형성되는 것이 바람직하다.
또 도포기(10)에서 연속적 도포가 이루어질 경우, 합접 피복전선다발(26)에는 그 전체가 접착수지 도포영역이 된다. 합접 피복전선다발(26)의 전체가 자외선경화형 접착수지(31)로 도포될 경우에는 롤엔코더(14)의 후부에 위치한 커팅기(16)에서 일정 길이 단위로 커팅된 후 양측 단부에 합접된 피복전선(20)들을 한가닥씩 분리시켜서 와이어하네스(60)의 커넥터(62)와 전기적 결선이 이루어지게 할 수 있다.
도 2를 참조하여 자외선경화형 접착수지 도포기(10)의 구성 및 그 동작을 보다 구체적으로 설명한다.
자외선경화형 접착수지 도포기(10)에는 자외선경화형 접착수지(31)를 담고 있는 공급조(32)가 구비되며, 도포기 본체(미도시함)에는 고정된 하부 도포체(40)와 아울러 승강작동 가능한 상부 도포체(38)를 구비한다. 상부 도포체(38)는 도포기 본체에 장착된 승강용 실린더(39)에 의해서 승강구동되며, 승강용 실린더(39)의 구동 제어는 제어부(30)의 제어 하에 이루어진다.
공급조(32)의 자외선경화형 접착수지(31)는 할로겐프리 피복전선(20)들을 합접시키는데 사용되는 것으로, 수지분자 구조내의 비닐기 즉 C=C와 같은 불포화기 성분을 가지고 있어 자외선을 받으면 광개시제가 활성화되어 자유 라디칼의 개시반응을 통해 고분자화(gel)를 일으켜 경화가 이루어지게 하는 수지이다.
본 발명의 실시 예에 따른 액상의 자외선경화형 접착수지(31)는 할로겐프리 피복전선(20)들을 합접시키는데 최적화된 것으로, 1~300cps의 저점도를 가지며, 폴리우레탄수지성분, 아크릴수지성분, 에폭시수지성분, 및 광개시제가 적어도 포함되게 조성된 것이다.
이러한 본 발명의 실시 예에 따른 자외선경화형 접착수지(31)는 할로겐프리 피복전선(20)들간을 강하게 접합시켜줄 뿐 아니라 경화후 피복전선(20)들의 유연성 유지도 좋도록 해준다. 또 자외선경화형 접착수지(31)는 경화후 내마모성이 우수하고 경화막의 변화도 적으며 내수성, 내용제성, 내후성, 내열성 등이 우수한 장점이 있다. 또 자외선 경화형 접착수지(31)는 무용제형이므로 공해가 거의 없다.
상기와 같은 자외선경화형 접착수지(31)를 담고 있는 공급조(32)에는 주단속밸브(BV0)를 갖는 공급관(33)과 그 공급관(33)으로부터 분기 연장되며 각기 개별밸브(BV1)(BV2)를 갖는 상하부 공급호스(34)(36)가 구비된다.
상부 공급호스(34)를 통해서 공급된 액상의 자외선경화형 접착수지(31)는 상부 도포체(38)의 저장부로 주입되고, 하부 공급호스(36)를 통해서 공급된 액상의 자외선경화형 접착수지(31)는 하부 도포체(40)의 저장부로 주입이 된다.
도포기(10)의 상부 도포체(38)에 주입된 액상의 자외선경화형 접착수지(31)는 그 저장부의 하부통공 저면에 장치된 솜재질의 도포패드(42)에 스며들어 머금어지며, 도포기(10)의 하부 도포체(40)에 주입된 자외선경화형 접착수지(31)는 그 저장부내에 장치된 솜재질의 도포패드(44)에 스며들어 머금어진다.
도포기(10)를 구성하는 상하부도포체(38)(40)의 도포패드(42)(44)간의 좁은 틈으로는 전선집속부(8)로부터 공급되는 집속 피복전선다발(24)이 통과하게 되고, 제어부(30)의 제어 하에 상부도포체(38)가 하강하게되면 집속 피복전선다발(24)의 상면을 그 도포패드(42)가 지그시 눌러주고 그에 따라 눌려진 집속 피복전선다발(24)의 하면은 하부도포체(40)의 도포패드(44)에 닿게 된다.
상하부도포체(38)(40)의 도포패드(42)(44)에 집속 피복전선다발(24)이 지그시 닿게 되면 도포패드(42)(44)가 머금고 있는 자외선경화형 접착수지(31)가 접속피복전선다발(24)의 상하면에 묻혀 도포된다. 특히 집속 피복전선다발(24)의 인접 피복전선(20)사이의 골에 자외선경화형 접착수지(31)가 많이 채워지게 된다.
만일 접착수지 미도포 영역부(52) 형성구간이 되면 제어부(30)의 제어 하에 승강실린더(39)의 상승작동으로 도포패드(42)를 갖는 상부도포체(38)가 위로 올라가게 된다. 그에 따라 상부도포체(38)의 도포패드(42)는 집속 피복전선다발(24)의 상면으로부터 떨어지게 되고, 도포패드(42)에 의해 약간 눌려있던 집속 피복전선다발(24)이 수평상태로 복귀되면서 집속 피복전선다발(24)의 하면은 하부도포체(40)의 도포패드(44)로부터 떨어지게 된다. 그러면 접속 피복전선다발(24)의 상하면에는 자외선경화형 접착수지(31)가 더 이상 도포되지 않게 된다.
이렇게 도포기(10)에서 도포처리된 집속 피복전선다발(24)은 도 1의 자외선 경화실(12)로 투입된다. 자외선 경화실(12)에는 자외선램프(12a)가 내장된다.
자외선경화형 접착수지(31)가 도포된 집속 피복전선다발(24)이 자외선 경화실(12)를 통과하게 되면, 자외선램프(12a)에서 방출된 자외선을 자외선경화형 접착수지(31)성분중의 광개시제가 흡수하여서 반응성을 나타내고 그 후 모노머 또는 올리고머(oligomer)와 중합을 일으키면서 빠른 시간내에 경화가 이루어진다.
그러므로 도포처리된 집속 피복전선다발(24)이 자외선 경화실(12)을 통과하여 나오게 되면 도 3c 및 도 4의 (a)에서와 같이, 연접된 피복전선(20)들이 모두 접합 완료된 합접 피복전선다발(26)로 된다. 즉 합접 피복전선다발(26)내 인접 피복전선(20)들간의 골에는 굳어진 경화접착수지(46)로 메워져서 피복전선(20)들간의 접합이 이루어지게 한다.
도 1에서와 같이 자외선 경화실(12)을 통과한 합접 피복전선다발(26)은 한쌍의 롤(54)에 로터리형 엔코더(56)가 취부된 롤엔코더(14)와 후부의 커팅기(16)를 차례로 통과하게 되면서 제어부(30)의 제어에 의해서 합접 피복전선다발(26)이 일정 길이단위로 컷팅되어지되, 합접 피복전선다발(26)내 접착수지 미도포영역(52)에서 컷팅이 이루어지도록 제어된다.
제어부(30)는 할로겐프리 피복전선 합접장치(100)의 전반적인 동작을 제어한다. 특히 제어부(30)는 본 발명의 실시 예에 따라 롤엔코더(14)의 출력신호를 이용하여 커팅기(16)에서의 컷팅작동과 도포기(10)에서의 단속적 도포가 이루어지도록 제어하며, 배출부(18)에서의 배출푸시(58)의 작동을 제어한다.
커팅기(16)에서 컷팅된 단위길이 합접 피복전선다발(28)은 안내판(17)의 안내를 받아 배출부(18)의 콘베어어(57)로 이송되고, 제어부(30)의 제어 하에 작동하는 콘베이어(57)상의 배출푸시(58)에 의해 옆으로 밀려서 바닥의 적재위치로 최종 배출된다.
도포기(10)에서의 단속적인 도포가 수행될 경우 단위길이 합접 피복전선다발(28)은 도 5와 같으며, 피복전선(20)들의 양단부에 접착수지 미도포영역(52)이 형성되며 그 가운데에는 상대적으로 길게 형성된 접착수지 도포영역(50)이 있다.
또 도포기(10)에서 연속적인 도포가 수행될 경우 단위길이 합접 피복전선다발(28)은 그 전체가 접착수지 도포영역으로 형성된다.
도 5와 같은 단위길이 합접 피복전선다발(28)을 도 6에 도시된 와이어하네스(60)로 구현시에는 단위길이 합접 피복전선다발(28)의 양단 피복전선(20)들을 양측 커넥터(62)와 전기적으로 결선을 하면 된다.
만일 전체가 접착수지로 도포된 단위길이 합접 피복전선다발(28)을 와이어하네스(60)로 구현시에는 단위길이 합접 피복전선다발(28)의 양측 단부의 합접 피복전선(20)들을 한가닥씩 분리시켜서 양측 커넥터(62)와 전기적 결선을 하면 되는 것이다.
상술한 본 발명의 설명에서는 구체적인 실시 예에 관해 설명하였으나, 여러 가지 변형이 본 발명의 범위에서 벗어나지 않고 실시할 수 있다. 따라서 본 발명의 범위는 설명된 실시 예에 의하여 정할 것이 아니고 특허청구범위 및 그 특허청구범위와 균등한 것에 의해 정해 져야 한다.
본 발명은 다수의 피복전선을 합접하는 산업분야에 이용될 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 할로겐프리 피복전선 합접장치의 개략 구성도,
도 2는 자외선경화형 접착수지 도포기의 개략 구성도,
도 3a 내지 도 3c는 본 발명의 실시 예에 따른 피복전선들을 합접하는 각 과정의 상태도,
도 4는 본 발명의 실시 예에 따라 합접된 할로겐프리 피복전선들의 단면도,
도 5는 와이어하네스를 구성하기 위한 합접 할로겐프리 피복전선들을 제조한 상태도,
도 6은 본 발명에 따른 합접 할로겐프리 피복전선들의 와이어하네스 일예 사시도.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
(2)-- 공급롤 (4)-- 정렬대
(6)-- 텐션롤 (8)-- 전선집속부
(10)-- 도포기 (12)-- 자외선 경화실
(14)-- 롤엔코더 (16)-- 커팅기
(18)-- 배출부 (20)-- 할로겐프리 피복전선
(22)-- 인입공 (30)-- 제어부
(31)-- 자외선경화형 접착수지 (38)-- 상부도포체
(40)-- 하부도포체 (56)-- 엔코더

Claims (5)

  1. 할로겐프리 피복전선(20)이 감겨있는 다수 공급릴(2)들로부터의 피복전선(20)이 정렬대(4)의 다수 인입공(22)들을 통과한 후 텐션롤(6)과 다수 집속안내대들(8a)(8b)(8c)로 구성된 전선집속부(8)를 통과하면서 인입된 피복전선(20)들에 균일한 장력이 부여되게 함과 아울러 피복전선(20)들의 측면부간이 근접되게 하고, 도포기(10)에서는 전선집속부(8)에서 집속된 집속 피복전선다발(24)들의 상하부를 액상의 자외선경화형 접착수지(31)로 도포하되 단속적 및 연속적 중의 하나로 도포하며, 자외선 경화실(12)을 통과시켜서 집속 피복전선다발(24)이 경화접착수지(46)로 서로 접합되게 하여서 합접 피복전선다발(26)을 얻음을 특징으로 하는 할로겐프리 피복전선 합접방법.
  2. 제1항에 있어서, 합접 피복전선다발(26)에서 접착수지 미도포영역부(52)를 롤(54)에 엔코더(56)가 취부된 롤엔코더(14)를 이용하여 찾고 접착수지 미도포영역부(52)를 커팅기(16)로 컷팅하는 과정을 더 가짐을 특징으로 하는 할로겐프리 피복전선 합접방법.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 자외선경화형 접착수지(31)는 1~300cps 점도를 가지고, 폴리우레탄수지성분, 아크릴수지성분, 에폭시수지성분, 및 광개시제가 적어도 포함되어 조성함을 특징으로 하는 할로겐프리 피복전선 합접방법.
  4. 할로겐프리 피복전선 합접장치에 있어서,
    할로겐프리 피복전선(20)이 감겨있는 다수 공급릴(2)들과,
    공급릴(2)들로부터의 피복전선(20)들이 다수 인입공(22)들을 통과되게 하는 정렬대(4)와,
    정렬대(4)를 통과한 피복전선(20)들을 통과시키는 텐션롤(6)과,
    텐션롤(6)을 통과한 피복전선들(20)이 다수 집속안내대들(8a)(8b)(8c)을 차례로 통과하면서 균일한 장력이 부여되게 함과 아울러 피복전선(20)들 측부간이 근접되게 하는 전선집속부(8)와,
    전선집속부(8)에서 집속된 집속 피복전선다발(24)의 상하부를 액상의 자외선경화형 접착수지(31)로 도포하는 도포기(10)와,
    도포기(10)로부터의 집속 피복전선들(20)을 자외선 경화로 서로 수지 접합되게 하는 자외선 경화실(12)과,
    자외선경화실(12)에서 합접된 합접 피복전선다발(26)을 롤(54)로 롤링하고 취부된 엔코더(56)로 엔코딩하는 롤엔코더(14)와,
    롤엔코더(14)를 통과한 합접 피복전선다발(26)을 커팅하는 커팅기(16)와,
    롤엔코더(14)의 출력신호를 이용하여서 커팅기(16)의 컷팅작동 제어와 도포기(10)의 단속적 및 연속적 도포를 선택적으로 제어하는 제어부(30)로 구성함을 특징으로 하는 할로겐프리 피복전선 합접장치.
  5. 제4항에 있어서, 도포기(10)는,
    자외선경화형 접착수지(31)를 담고 있는 공급조(32)와,
    제어부(30)의 제어 하에 승강작동하는 승강실린더(39)를 구비하며 공급조(32)의 상부 공급호스(34)를 통해 자외선경화형 접착수지(31)를 공급받아 집속 피복전선다발(24)의 상부를 접촉 도포하는 상부 도포체(38)와,
    도포기 본체에 고정되며 공급조(32)의 하부 공급호스(36)를 통해 자외선경화형 접착수지(31)를 공급받아 집속 피복전선다발(24)의 하부를 접촉 도포하는 하부 도포체(40)로 구성함을 특징으로 하는 할로겐프리 피복전선 합접장치.
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