KR101192426B1 - 알루미늄 튜브의 접합 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 가열 경화용 접착제를 이용한 알루미늄 튜브의 어셈블리 공정 진행시, 피착되는 두 부품을 정확한 위치에 고정하면서 적정한 압력과 열을 강해 접합강도를 최대화할 수 있도록 한 것이다. 이를 위해 본 발명은, 알루미늄 튜브의 접합부에 가열 경화형 접착제를 도포하는 단계와; 상기 알루미늄 튜브와 접합될 피착물의 접합부에 가열 경화형 접착제를 도포하는 단계와; 상기 피착물에 알루미늄 튜브의 접합부가 밀착되도록 피착물과 알루미늄 튜브의 위치를 잡아주는 단계와; 상기 피착물과 알루미늄 튜브의 접합부에 열을 가하는 단계와; 상기 피착물과 알루미늄 튜브의 접합 강도를 높일 수 있도록 압력을 가하는 단계;를 포함하여서 이루어지는 알루미늄 튜브의 접합 방법 및 그에 알맞는 장치가 제공된다.

Description

알루미늄 튜브의 접합 장치{device for adhering of aluminum tube products}

본 발명은 알루미늄 튜브의 접합 방법 및 그 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 차량용 알루미늄 튜브에 대한 브라켓 등과의 어셈블리 공정시, 상호 피착되는 부품을 가열 경화형 접착제로 접합시킴에 있어 두 부품을 정확한 위치에 고정하면서 적정한 압력과 열을 강해 접합강도를 최대화할 수 있도록 한 기술에 관한 것이다.

일반적으로, 차량의 연비 향상을 위한 차량경량화 추세가 가속화됨에 따라 차체 및 차량 부품에 기존 냉연 강판 대신 알루미늄 등의 저비중 합금을 사용하는 사례가 증가하고 있다.

알루미늄은 스틸 합금에 비해 경량화 효과가 우수하지만 기존 스틸 합금의 보편적인 접합 공정인 저항 점용접(RSW, Resistance Spot Welding)의 적용이 불가능하기 때문에 새로운 접합공정들이 개발되고 있다.

그 중 구조용 접착제를 이용한 접합 기술이 주목되고 있는데, 가열 경화형 접착제(heat curing adhesive)의 경우 접합에 있어 경화 과정이 필요하므로 각 제품의 접합강도를 최대화할 수 있는 적절한 경화 기술의 개발이 필수적이다.

한편, 가열 경화형 접착제(heat curing adhesive)의 경우 외부에서 열을 가해주어야 접착제가 경화되므로 경화 과정이 반드시 필요하다.

또한 접합되어야 하는 부품 간 어셈블리(assembly) 위치가 정확히 맞아야 할 뿐만 아니라 접착제 도포 후 피착재 간에 적절한 압력을 가해주어 접착 면적을 늘리고 접착제 도포 시 접착제 내부에 발생할 수 있는 기공을 줄여야 한다.

특히, 차량 부품 중, 연료주입관과 같은 튜브형 제품은 가벼운 알루미늄으로 대체되고 있는 실정으로, 알루미튬 튜브 형태로 제작된 연료주입관을 브라켓에 고정시킴에 있어 가열 경화용 접착제를 이용하여 접합을 하게 되는데, 적절한 접합용 고정시스템이 제공되지 않아 접합강도가 저하되는 문제점이 있다.

즉, 가열 경화용 접착제를 이용한 접합시, 부품간 어셈블리의 위치가 정확히 맞아야 할 뿐만 아니라, 접착제 도포후 피착재의 접촉면에 적절한 압력이 가해지면서 외부로부터 열도 가해져야 하는데, 이러한 기능을 제공하는 장치가 없는 실정이다.

본 발명은 상기한 제반 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 가열 경화용 접착제를 이용한 알루미늄 튜브의 어셈블리 공정 진행시, 피착되는 두 부품을 정확한 위치에 고정하면서 적정한 압력과 열을 강해 접합강도를 최대화할 수 있도록 하는 알루미늄 튜브의 접합 방법 및 그에 알맞은 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

특히, 본 발명은 알루미늄 튜브형태로 제작된 자동차용 연료주입관과 브라켓 간의 접합시, 가압을 통해 피착물간의 접착면적을 증가시키고 접착제 도포 시 발생하는 내부 기공 크기를 감소시킴으로써 접합강도를 증가시키는 한편 제품 전체를 가열로에 넣지 않고도 효과적으로 경화시킴으로써 작업성을 향상시킬 수 있도록 한 알루미늄 튜브의 접합 방법 및 그 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기한 목적을 달성하기 위해 본 발명은, 알루미늄 튜브의 접합부에 가열 경화형 접착제를 도포하는 단계와;

상기 알루미늄 튜브와 접합될 피착물의 접합부에 가열 경화형 접착제를 도포하는 단계와;

상기 피착물에 알루미늄 튜브의 접합부가 밀착되도록 피착물과 알루미늄 튜브의 위치를 잡아주는 단계와;

상기 피착물과 알루미늄 튜브의 접합부에 열을 가하는 단계와;

상기 피착물과 알루미늄 튜브의 접합 강도를 높일 수 있도록 압력을 가하는 단계;를 포함하여서 이루어짐을 특징으로 하는 알루미늄 튜브의 접합 방법이 제공된다.

한편, 상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 형태에 따르면, 알루미늄 튜브와 이에 접합될 피착물이 놓이게 되는 안착홈이 형성되는 하부금형과;

안착홈이 형성되어 상기 하부금형과 더불어 알루미늄 튜브가 지나게 되는 관통홀을 제공하게 되는 상부금형과;

상기 하부금형과 상부금형 상에는 상부금형과 하부금형 사이에 위치하는 알루미늄 튜브와 피착물에 대해 가압 작용이 이루어지도록 가압수단과;

상기 상부금형 및 하부금형 사이에 위치하는 알루미늄 튜브와 피착물에 대해 가열 작용을 함으로써 알루미늄 튜브와 피착물 사이에 개재되는 가열 경화형 접착제의 경화가 이루어지도록 하는 가열수단을 포함하여서 됨을 특징으로 하는 알루미늄 튜브의 접합 장치가 제공된다.

이때, 상기 가압수단은 상부금형 및 하부금형의 서로 연통되는 위치에 형성되는 나사체결공과, 상기 상부금형의 나사체결공을 관통하여 하부금형의 나사체결공에 체결되어 조임력이 가해짐에 따라 상부금형이 하부금형에 대해 가압작용을 하도록 하는 가압용 체결나사를 포함하여 구성됨을 특징으로 한다.

한편, 상기 가압수단은 동력원인 공지의 공압 발생장치 또는 유압 발생장치와, 상기 공압발생장치 또는 유압 발생장치에 의해 동작하여 상부금형과 하부금형이 압착되는 방향으로 밀게 되는 푸셔를 포함하여 구성될 수 있음을 특징으로 한다.

한편, 상기 가열수단은, 상부금형 및 하부금형 일측면을 관통하여 설치되는 전열 카트리지와, 상기 상부금형 및 하부금형의 온도 검출을 위해 장착되는 온도센서를 포함하여 구성됨을 특징으로 한다.

한편, 상기 가열수단은 상부금형 및 하부금형 일측면을 관통하여 설치되는 온도센서 내장형 전열 카트리지임을 특징으로 한다.

본 발명은 경화시스템을 적용하여 피착재간 정확한 접착 위치를 잡을 수 있으며 경화가 완료되는 시점까지 위치를 고정시킬 수 있게 된다.

또한, 본 발명은 피착재 상호간의 위치 고정과 더불어 경화시 압력을 가할 수 있어 기포 발생접착 강도를 증가시켜 원하는 접합력을 확보할 수 있게 된다.

한편, 본 발명은 접착부를 포함하는 전체 부품을 가열로에 넣지 않아도 되기 때문에 접착제의 경화에 필요한 열에너지를 절감할 수 있으며, 적정 온도로의 온도 제어가 가능하다.

즉, 본 발명은 피착재간의 접착 위치를 손쉽게 잡아 고정한 상태에서 경화시까지 가열 및 가압함으로써 가열 경화형 접착제를 이용한 피착재간의 접합시 접합강도를 최대화할 수 있게 된다.

도 1은 본 발명에 따른 알루미늄 튜브 접합용 장치의 적용 예를 나타낸 참고사진
도 2는 도 1의 분해된 상태를 나타낸 참고사진
도 3a는 도 1의 하부금형을 나타낸 참고사진
도 3b는 도 1의 상부금형을 나타낸 참고사진
도 4는 도 2의 요부를 확대하여 나타낸 참고사진

이하, 본 발명의 바람직한 실시 예에 대해 첨부도면 도 1 내지 도 4를 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

[실시 예1]

도 1은 본 발명에 따른 알루미늄 튜브 접합용 장치의 적용 예를 나타낸 참고사진이고, 도 2는 도 1의 분해된 상태를 나타낸 참고사진이며, 도 3a 및 도 3b는 상부금형 및 하부금형을 각각 나타낸 참고사진이고, 도 4은 도 3의 요부를 나타낸 사시도이다.

본 실시 예에 따른 알루미늄 튜브(T)의 접합 장치는, 알루미늄 튜브(T)와 이에 접합될 피착물인 브라켓(B)이 놓이게 되는 안착홈(100)이 형성되는 하부금형(1)과; 안착홈(200)이 형성되어 상기 하부금형(1)과 더불어 알루미늄 튜브(T)가 지나게 되는 관통홀을 제공하게 되는 상부금형(2)과; 상기 하부금형(1)과 상부금형(2) 상에는 상부금형(2)과 하부금형(1) 사이에 위치하는 알루미늄 튜브(T)와 피착물에 대해 가압 작용이 이루어지도록 가압수단과; 상기 상부금형(2) 및 하부금형(1) 사이에 위치하는 알루미늄 튜브(T)와 피착물인 브라켓(B)에 대해 가열 작용을 함으로써 알루미늄 튜브(T)와 피착물 사이에 개재되는 가열 경화형 접착제의 경화가 이루어지도록 하는 가열수단을 포함하여 구성된다.

이때, 상기 가압수단은 상부금형(2) 및 하부금형(1)의 서로 연통되는 위치에 형성되는 나사체결공(110)(210)과, 상기 상부금형(2)의 나사체결공(210)을 관통하여 하부금형(1)의 나사체결공(110)에 체결되어 조임력이 가해짐에 따라 상부금형(2)과 하부금형(1)간에 압착 작용이 이루어지도록 하는 가압용 체결나사(3)를 포함하여 구성된다.

그리고, 상기 가열수단은 상부금형(2) 및 하부금형(1) 일측면을 관통하여 설치되는 온도센서 내장형 전열 카트리지(5)이다.

그리고, 상기 브라켓(B)이 놓이게 되는 안착홈(100)은 놓이는 브라켓(B)의 프로파일(profile)에 맞추어 형성된다.

한편, 상기 하부금형(1)을 올려놓는데 사용되며 이를 통해 금형의 높이 조절이 가능한 받침블록(7)이 더 구비되며, 상기 받침블록(7)의 상면에는 하부금형의 블록면 상에서의 안착 위치를 안내하는 안내홈(700)이 더 구비된다.

또한, 상기 하부금형(1)의 저면 모서리 부분에는 상기 안내홈(700) 내에 위치하는 안내돌기(미도시)가 구비된다.

이와 같이 구성된 본 실시 예의 접합 장치를 이용한 알루미늄 튜브(T) 접착 과정을 순차적으로 설명하면 다음과 같다.

먼저, 상기 알루미늄 튜브(T)과 접합될 피착물인 브라켓(B)을 하부금형(1)의 안착홈(100)에 안착시킨다.

다음으로, 상기 알루미늄 튜브(T)의 접합부에 가열 경화형 접착제를 도포하고, 이어 상기 알루미늄 튜브(T)과 접합될 피착물인 브라켓(B)의 접합부에 가열 경화형 접착제를 도포한다.

그 다음, 상기 피착물인 브라켓(B)에 알루미늄 튜브(T)의 접합부가 밀착되도록 피착물인 브라켓(B)과 알루미늄 튜브(T)의 위치를 잡아준다.

이어, 전열 카트리지(5)를 온시켜 접합부에 열을 가하고, 이와 더불어 상기 브라켓(B)과 알루미늄 튜브(T)의 접합 강도를 높일 수 있도록 압력을 가한다.

이때, 상기 피착재 간의 접합 강도 향상을 위해 가해지는 압력은, 가압용 체결나사(3)가 상부금형(2)의 나사체결공(210)을 관통하여 하부금형(1)의 나사체결공(110)에 체결된 상태에서 조임력이 가해짐에 따라 제공되며, 이에 따라 내부 기공이 감소함으로써 접착강도가 향상된다.

이하, 본 실시 예의 접합 방법 및 장치에 의한 작용은 다음과 같다.

본 실시 예에 따른 접합 장치를 구성하는 상부금형(2)과 하부금형(1)에 각각 형성된 안착홈(100)(200)은 알루미늄 튜브(T)와 브라켓(B)이 조합된 형상을 띠고 있으며, 상기 상부금형(2)과 하부금형(1)의 측면상에는 접착 부위 근처에 경화를 위한 열에너지를 가해줄 수 있는 전열 카트리지(5)가 설치되는 카트리지 삽입공(120)(220)이 뚫려 있다.

즉, 본 실시 예의 접합 장치는 알루미튬 튜브 제품의 접착부가 곡률을 띠고 있으므로 알루미늄 튜브(T)와 브라켓(B)의 어셈블리된 모양에 들어맞는 금형을 제작하여 접착제 도포 후 금형에 정확한 접착 위치에 피착재인 브라켓(B)과 알루미늄 튜브(T)를 고정시키고 경화시키게 된다.

그리고, 접착제의 경화는 금형에 홀(hole)을 뚫어 전열 카트리지(5)를 넣어 이를 통해 금형을 가열함으로써 접착부에 열에너지를 가해주어 접착제를 경화시키는 방식으로 수행된다.

한편, 전열 카트리지(5)로부터 접착부까지 열에너지가 쉽게 전달될 수 있도록 열전도도가 좋고, 알루미늄 튜브(T)와 브라켓(B)의 형상에 알맞게 가공할 수 있고 전열 카트리지(5)를 위한 홀의 가공이 쉽도록 가공성이 좋은 금형강의 사용이 필요할 것이다.

그리고, 실제 제작시에는 금형이 접착이 필요한 부품의 형상과 정확히 맞아떨어질 수 있도록 정확한 치수 및 형상 공차를 가지도록 설계하는 것이 중요함은 물론이다.

한편, 알루미늄 튜브(T)의 길이가 길고 다른 부분에서도 브라켓(B)과 접합되어야 하는 경우에는, 별도의 금형를 둘 수 있음은 물론이며, 특히 알루미늄 튜브(T)가 동시에 2개 이상 지나면서 그 경로가 바뀌어 서로 교차되는 경우에는 좌우로 세워진 형태의 별도 금형(1', 2')을 두는 것이 바람직하다.

한편, 상기 금형의 높이 조절이 가능한 받침블록(7)에 하부금형(1)을 올려놓음으로써 접합부의 높이 조정이 가능하며, 상기 받침블록(7)의 상면에 형성된 안내홈(700)을 따라 상기 하부금형(1)의 위치를 이동시켜 안착 위치를 조정할 수 있게 된다.

이때, 상기 하부금형(1)의 저면 모서리 부분에 형성된 안내돌기(미도시)는 상기 하부금형(1)의 안내홈(700) 상에서의 위치를 안내하는 한편 이동거리를 제한하는 스톱퍼 역할을 겸하게 된다.

[실시 예2]

본 실시 예에 따른 알루미늄 튜브(T) 접합 장치의 구성은 기본적으로 전술한 [실시 예1]의 접합 장치의 구성과 동일하며, 다만 가압수단의 구성을 달리한다.

즉, 본 실시예의 가압수단은 동력원으로서 공지의 공압 발생장치 또는 유압 발생장치(미도시)를 구성하고, 상기 동력원인 공압 또는 유압 발생장치로부터 동력을 전달받아 상기 상부금형(2)과 하부금형(1)이 서로 밀착되는 방향으로 밀게 되는 푸셔(미도시)를 포함하여 구성된다.

그리고, 상기 가열수단은, 상부금형(2) 및 하부금형(1) 일측면을 관통하여 설치되는 전열 카트리지(5)와, 상기 상부금형(2) 및 하부금형(1)의 온도 검출 및 상기 전열 카트리지(5)의 발열 제어를 위해 상기 상부금형(2) 및 하부금형(1)에 장착되는 온도센서(미도시)를 포함하여 구성된다.

이와 같이 구성되는 본 실시 예에 따른 접합 과정 및 작용은 기본적으로 전술한 [실시 예1]의 접합 장치에서와 동일하며, 다만 다음의 차이가 있다.

알루미늄 튜브(T)의 접합부 및 이에 접합될 피착물의 접합부에 가열 경화형 접착제를 도포한 다음, 피착물에 알루미늄 튜브(T)의 접합부가 밀착되도록 피착물과 알루미늄 튜브(T)의 위치를 잡아준다.

이어, 전열 카트리지(5)를 온시켜 접합부에 열을 가하고, 이와 더불어 상기 피착물과 알루미늄 튜브(T)의 접합 강도를 높일 수 있도록 압력을 가한다.

이때, 상기 피착재 간의 접합 강도 향상을 위해 가해지는 압력은, 공지의 공압 또는 유압발생장치로부터 발생한 공압 또는 유압에 의해 가동하는 푸셔(미도시)에 의해 제공되며, 상기 푸셔가 상부금형(2)을 하부금형(1)에 밀착되는 방향으로 가압하는 힘에 의해 내부 기공이 감소함으로써 접착강도가 향상된다.

그리고, 본 실시 예에서는 전열 카트리지(5)의 온도가 아닌 상부금형(2) 또는 하부금형(1) 자체의 온도를 측정하여 전열 카트리지의 발열을 제어함으로써, 경화에 필요한 온도를 한층 정확하게 제어할 수 있게 된다.

본 발명은 상기한 실시 예로 한정되지 아니하며 본 발명의 기술사상의 범주를 벗어나지 않는 한, 다양한 형태로의 변경 및 수정이 가능하다. 따라서, 본 발명의 권리는 위에서 설명된 실시 예에 한정되지 않고 청구범위에 기재된 바에 의해 정의되며, 본 발명의 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 청구범위에 기재된 권리범위 내에서 다양한 변형과 개작을 할 수 있다는 것은 자명하다.

본 발명은 알루미늄 튜브 형태로 제작된 자동차용 연료주입관과 브라켓 간의 접합시, 가압을 통해 피착물간의 접착면적을 증가시키고 접착제 도포 시 발생하는 내부 기공 크기를 감소시킴으로써 접합강도를 증가시키는 한편 제품 전체를 가열로에 넣지 않고도 효과적으로 경화시킴으로써 작업성을 향상시킬 수 있는 등 산업상 이용 가능성이 매우 높은 발명이다.

T: 알루미늄 튜브 B: 브라켓
1:하부금형 100:안착홈
110,210:나사체결공 120,220:카트리지 삽입공
2:상부금형 3:가압용 체결나사
5:전열 카트리지

Claims (6)

1. 삭제
2. 삭제
3. 알루미늄 튜브와 이에 접합될 피착물이 놓이게 되는 안착홈이 형성되는 하부금형과;
   안착홈이 형성되어 상기 하부금형과 더불어 알루미늄 튜브가 지나게 되는 관통홀을 제공하게 되는 상부금형과;
   상기 하부금형과 상부금형을 서로에 대해 가압 작용을 하도록 밀착시켜 상부금형과 하부금형 사이에 위치하는 알루미늄 튜브와 피착물에 대해 가압 작용이 이루어지도록 하는 가압수단과;
   상기 상부금형 및 하부금형 사이에 위치하는 알루미늄 튜브와 피착물에 대해 가열 작용을 함으로써 알루미늄 튜브와 피착물 사이에 개재되는 가열 경화형 접착제의 경화가 이루어지도록 하는 가열수단을 포함하여 구성되며;
   상기 가압수단은,
   상기 상부금형 및 하부금형의 서로 연통되는 위치에 형성되는 나사체결공과, 상기 상부금형의 나사체결공을 관통하여 하부금형의 나사체결공에 체결되어 조임력이 가해짐에 따라 상부금형이 하부금형에 대해 가압작용을 하도록 하는 가압용 체결나사를 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 알루미늄 튜브의 접합 장치.
4. 삭제
5. 제 3 항에 있어서,
   상기 가열수단은, 상부금형 및 하부금형 일측면을 관통하여 설치되는 전열 카트리지와, 상기 상부금형 및 하부금형의 온도 검출 및 전열 카트리지의 발열 제어를 위해 상기 상부금형 또는 하금금형에 장착되는 온도센서를 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 알루미늄 튜브의 접합 장치.
6. 제 3 항에 있어서,
   상기 가열수단은 상부금형 및 하부금형 일측면을 관통하여 설치되는 전열 카트리지로서, 온도센서가 일체로 내장되는 것임을 특징으로 하는 알루미늄 튜브의 접합 장치.

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