KR101519927B1 - 초음파 펀칭 및 용착장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 초음파 펀칭 및 용착 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세히 설명하면 초음파 펀칭부와 용착부로 구성되어 차량용 범퍼 페시아에 센서 홀더를 장착하기 위해 초음파 진동으로 펀칭된 홀에 센서 홀더를 용착함은 물론 펀칭 및 용착하는 과정에서 범퍼의 표면을 미리 도장한 표면 도장층의 손상이나 백화현상을 방지하고 홀의 모서리가 매끈하게 라운드 형상을 이룰 수 있도록 펀칭할 수 있으며, 또한 초음파 펀칭부의 각도 변경 또는 센서 홀더 금형 수정시 초음파 펀칭 및 엠보싱 형상을 일정하게 가공하고, 초음파 펀칭 혼 셋팅 및 관리와 초음파 공구혼 셋팅 및 관리가 용이한 것을 특징으로 한다.

Description

초음파 펀칭 및 용착장치{The ultrasonic waves punching and deposition device}

본 발명은 초음파 펀칭부와 용착부로 구성된 초음파 펀칭 용착장치로서, 차량용 범퍼 페시아에 센서 홀더를 장착하기 위해 초음파 진동으로 펀칭된 홀에 센서 홀더를 용착함은 물론 펀칭 및 용착하는 과정에서 범퍼의 표면을 미리 도장한 도장층의 손상과 백화현상을 방지하고, 펀칭된 홀의 모서리가 매끈하게 라운드형상으로 펀칭하는 것은 물론 초음파 펀칭부의 각도 변경 또는 센서 홀더 금형 수정시 초음파 펀칭 및 엠보싱 형상을 일정하게 가공하고, 초음파 공구혼 셋팅 및 관리가 용이한 것을 특징으로 하는 초음파 펀칭 및 용착장치에 관한 것이다.

일반적으로 범퍼는 자동차가 충돌할 때 충격을 흡수 완충작용하는 것으로서, 오늘날에는 외부의 충격을 흡수할 수 있는 충격흡수 범퍼가 일반화되었다.

따라서 범퍼의 소재는 충격흡수력과 복원력이 뛰어나도록 우레탄을 포함한 합성수지를 주로 사용하고, 차량의 외관을 고려하여 차체와 일체형으로 만든다.

상기 자동차의 전방과 후방에서 범퍼의 외관을 이루게 되는 범퍼 페시아(bumper fascia)는 작은 흠집 하나가 발견되더라도 자동차 전체의 품질과 신뢰를 떨어뜨리게 되는 매우 민감한 부분일 뿐만 아니라, 자동차의 주행시 공기입자와 충돌하여 손상을 받기 쉬운 부분이기 때문에 미관적인 면이나 기능적인 면을 모두 만족하여야 한다.

따라서 자동차의 전, 후방 범퍼의 최외부에는 전방 범퍼 페시아와 후방

범퍼 페시아에는 자동차의 운전을 보조하기 위한 각종의 센서들이 설치된다.

상기 범퍼 페시아에 각종 센서들을 설치하기 위해서는 센서 홀더가 범퍼 페시아의 배면에 설치되고, 센싱 모듈이 직접 장착홀에 삽입되어 센싱 모듈의 표면이 범퍼 페시아의 표면과 일치되어야한다.

한편, 종래에 범퍼 페시아와 센서 홀더를 용착하는 공정을 개략적으로 설명하면 초음파 진동 용착 장치의 공구혼의 스팟 팁에 진동 에너지가 집중되고, 센서 홀더가 용용되면서, 센서 홀더와 범퍼 페시아의 접촉 부위도 용융된다.

스팟 팁은 센서 홀더를 가압하여 용융시키면서, 범퍼 페시아의 소정 깊이로 침투하여 센서 홀더와 범퍼 페시아가 용융 결합되고, 소정 시간을 냉각시키면 용착이 완료된다.

그러나 상기한 바와 같은 종래의 점 용착(spot welding) 방식은 범퍼 페시아의 두께가 충분히 두꺼우면 표면 손상은 없으나 원가를 절감하기 위해 범퍼 페시아의 두께를 감소하는 자동차 제조업계의 경향을 반영할 때, 전술한 점용착에 의해 센서 홀더과 범퍼 페시아를 용착시키는 방식은 범퍼 페시아의 표면에 손상을 가할 수 있다는 문제점을 갖는다.

한편, 사출 성형에 의하지 않고 열가소성 수지에 홀을 펀칭하는 일반적인 방법으로서는, 프레스 장비의 베이스에 다이를 설치하고, 램에 펀치를 설치한 다음 램에 의해 펀치를 하강시켜 펀치와 다이가 엇갈림으로써 홀 모양으로 전단하여 따내는 방법 또는 드릴 장비에서 드릴 공구를 하강 및 회전시켜 홀을 절삭하는 방법 등이 알려져 있다.

그런데 상기와 같은 방식으로 열가소성 수지로 이루어진 범퍼 페시아를 펀칭할 경우 최종 제품의 미관에 미치는 정도, 홀의 정밀도, 도장의 유무, 홀 표면이나 둘레 모서리의 요구 형상, 버어의 허용 여부, 장착되는 부품의 유무, 또는 별도 부품의 요구 조립 정밀도 등에 따라 그의 펀칭 방법에 제약이 따르는 경우가 있다.

따라서 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 선등록 특허 제10 - 915647호"초음파 펀칭장치 및 이를 이용한 범퍼 페시아 펀칭방법 "이 등록되었다.

상기 선등록 특허는 표면에 미리 표면 도장층을 형성한 범퍼 페시아에는 종래의 프레스 장비에 의한 기계적인 힘에 의해 타공하는 것이 아니라 초음파 진동에 의한 열을 이용하여 펀칭과 동시에 홀의 모서리를 매끈한 라운드형상으로 처리할 수 있도록 하는 초음파 펀칭 장치를 이용하여 펀칭하였다.

상기 선등록 특허는 베이스에 펀칭용 다이가 설치되고, 베이스의 일측에는 수직방향으로 컬럼이 세워진 상태에서 칼럼의 전방에는 상하로 작동하는 펀칭용 헤드가 위치한 상태에서 펀칭용 다이에 범퍼 페시아를 안착한 상태에서 펀칭용 헤드가 일직선상으로 하강하여 초음파 진동에 의해 센서 장착홀을 형성한다.

그러나 선등록 특허는 펀칭용 헤드가 일직선상으로만 상하 작동을 하기 때문에 범퍼 페시아에 위치하는 센서 장착홀에 따라 각도를 변경하여 작업을 할 수 없으며 및 센서 홀더의 금형 수정이 용이하지 않은 문제점 있다.

따라서 종래의 초음파 방식으로 센서 장착홀을 펀칭하는 경우 R값이 상이하여 초음파의 펀칭 및 엠보싱 현상이 불규칙함은 물론 펀칭혼 형상이 상이하여 초음파 펀칭혼 세팅 및 관리에 어려움이 있다.

대한민국 특허등록번호 제10 - 915647호"초음파 펀칭장치 및 이를 이용한 범퍼 페시아 펀칭방법 "

상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 본 발명은 범퍼 페시아에 펀칭 및 센서 홀더를 용착하는 과정에서 범퍼의 표면을 미리 도장한 표면 도장층의 손상이나 백화현상 및 홀의 모서리가 매끈한 라운드형상을 이루도록 펀칭하는 것을 목적으로 한다.

또한, 자동차에 따라 범퍼 페시아에 위치한 센서 장착홀의 위치가 다르기 때문에 펀칭되는 센서 장착홀의 위치에 따라 대응하게 상·하·좌·우 방향으로 각도를 조절할 수 있는 것을 목적으로 한다.

또한, 본 발명은 초음파 펀칭 각도 변경 또는 센서 홀더 금형 수정시 초음파 펀칭 및 엠보싱 형상을 일정하게 가공하고, 초음파 펀칭 혼 세팅 및 관리와 초음파 공구혼 세팅 및 관리를 용이하게 할 수 있는 것을 목적으로 한다.

상기와 같은 과제의 해결수단으로 본 발명은 표면 도장층이 형성된 자동차 범퍼 페시아에 표면 도장층으로부터 내측으로 펀칭하여 센서 장착홀을 형성하고, 상기 펀칭된 센서 장착홀의 표면 모서리 부분의 표면 도장층을 라운드 처리하기 위한 초음파 펀칭장치에 있어서,

상기 초음파 펀칭장치는 수직으로 입설된 상태에서 전면에 위치한 회전판이 회전하는 펀칭 헤드 조절부와, 상기 펀칭 헤드 조절부의 회전판에 부착되어 좌우방향으로 회전하는 펀칭부 몸체와, 상기 펀칭부 몸체의 전면 상부에 장착되어 펀칭 헤드부를 상하부 방향으로 승강 작동하는 펀칭 가압부와, 상기 펀칭부 몸체의 전면과 가압부 하부에 위치한 상태에서 펀치 다이부 방향으로 승강 작동하여 범퍼 페시아에 초음파의 진동으로 센서 장착홀을 펀칭함과 동시에 센서 장착홀의 표면 모서리에 라운드를 형성하는 펀칭 헤드부와, 상기 펀칭부 몸체의 저면 하부에 위치하여 범퍼 페시아의 하면을 지지하는 펀칭 다이부로 이루어진 펀칭부;와

상기 펀칭부의 하부에 위치하여 수직으로 입설된 상태에서 전면에 위치한 회전판이 회전하는 용착 헤드 조절부와, 상기 용착 헤드 조절부의 회전판에 부착되어 좌우 방향으로 회전하는 용착부 몸체와, 상기 용착부 몸체의 전면 하부에 장착되어 진동부와 용착혼을 작동하는 용착 가압부와, 상기 용착부 몸체의 전면 중앙에 위치하여 초음파의 진동을 용착혼으로 전달하는 진동부와, 상기 진동부의 상부에 위치하여 진동부로부터 전달되는 초음파로 범퍼에 펀칭된 센서 장착홀의 하면에서 센서 홀더를 용착하는 용착혼과, 상기 진동부의 전면에는 사선방향으로 승강 작동하여 용착혼의 상부로 센서 홀더를 안착시키는 센서 홀더 다이부를 포함한 용착부로 구성된 펀칭 및 용착 기능이 구비된 초음파 펀칭장치를 제공한다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명은 초음파 펀칭장치는 범퍼 페시아에 초음파 진동을 가해 센서 장착홀을 형성함은 물론 센서 장착홀의 표면 모서리에 용융 성형하여 라운드를 형성하기에 적합한 형태의 펀칭혼이 제공됨으로써 범퍼 페시아의 표면에 도장층이 형성되어 있더라도 표면 도장층에 기계적인 충격을 가하지 않으면서 초음파 진동에 의한 순간적인 용융으로 매끈하고 정밀하며 크랙 등의 하자가 없는 센서 장착홀 및 상기 센서 장착홀의 표면 모서리부에 용융 성형 라운드를 동시에 형성하고 센서 홀드를 장착할 수 있는 효과가 있다.

또한, 범퍼 페시아에 펀칭된 센서 장착홀의 위치에 따라 펀칭 헤드 조절부와 용착 헤드 조절부를 통해 펀칭부와 용착부의 상·하·좌·우방향으로 각도 변경이 가능한 효과가 있다.

또한, 본 발명은 베이스판 위에 위치하는 펀칭부의 수량을 2 ∼ 6개까지 조합의 배열을 용이하게 할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명 초음파 펀칭 및 용착장치를 도시해 보인 사시도.
도 2a는 본 발명 초음파 펀칭 및 용착장치를 확대해 보인 사시도.
도 2b는 본 발명 초음파 펀칭 및 용착장치를 확대해 보인 측면도.
도 3은 본 발명 초음파 펀칭 및 용착장치에서 펀칭 및 용착 헤드 조절부를 도시해 보인 사시도.
도 4a는 본 발명 초음파 펀칭 및 용착장치에서 펀칭혼을 도시해 보인 예시도.
도 4b는 본 발명 용착혼에서 용착홈을 도시해 보인 예시도.
도 5는 본 발명 초음파 펀칭 및 용착장치를 분리해 보인 예시도.

상기와 같은 목적 및 효과를 달성하기 위하여 본 발명은 이하 첨부된 도면에 의해 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명 초음파 펀칭 및 용착장치를 도시해 보인 사시도이고, 도 2a, b는 본 발명 초음파 펀칭 및 용착장치를 도시해 보인 것이고, 도 3은 본 발명 초음파 펀칭 및 용착장치에서 펀칭 헤드 조절부와 용착 헤드 조절부를 도시해 보인 사시도이다.

본 발명 펀칭 및 용착 기능이 구비된 초음파 펀칭장치(1)는 자동차에 장착되는 범퍼 페시아(14)를 펀칭하여 센서 장착홀(17)을 형성하는 과정에서 열가소성 수지로 이루어진 본체(21) 표면에 도장된 표면 도장층(22)이 손상되지않고 펀칭된 센서 장착홀(17)의 가장자리 주변이 매끄럽게 라운드 처리됨은 물론 센서 홀더(16)가 센서 장착홀(17)의 저면으로 용착한다.

상기 펀칭 및 용착 기능이 구비된 초음파 펀칭장치(1)는 자동차의 범퍼 페시아(14)는 열가소성 수지 재질인 본체(21)와 상기 본체(21) 표면에 형성된 표면 도장층(22)으로부터 본체(21) 방향으로 표면 도장층(22)과 본체(21)를 일시에 펀칭하여 센서 장착홀(17)을 형성하고, 연속하여 펀칭된 센서 장착홀(17)의 표면 모서리 부분의 표면 도장층(22)을 라운드 처리하는 것으로 펀칭부(2)와 용착부(3)로 이루어진다.

상기 펀칭부(2)는 수직으로 입설된 상태에서 전면에 위치한 회전판(15)이 회전하는 펀칭 헤드 조절부(4)가 위치하고, 상기 펀칭 헤드 조절부(4)의 회전판(15)에 펀칭부 몸체(8)가 부착되어 좌우방향으로 회전한다.

상기 펀칭부 몸체(8)의 전면 상부에 장착되어 펀칭 헤드부(6)를 상하부 방향으로 승강 작동하는 펀칭 가압부(5)가 위치한다,

상기 펀칭 가압부(5)는 서브 모터 또는 공압 실린더중 선택하여 사용한다.

상기 펀칭부 몸체(8)의 전면과 펀칭 가압부(5)의 하부에 위치한 펀칭 헤드부(6)는 펀치 다이부(7) 방향으로 승강 작동하여 범퍼 페시아(14)에 초음파의 진동으로 센서 장착홀(17)을 펀칭함과 동시에 센서 장착홀(17)의 표면 모서리에 라운드를 형성하도록 펀칭혼(23)이 구비된다.

상기 펀칭 다이부(7)는 링크, 캠, 프레스 방식중 하나를 선택하여 사용한다.

상기 펀칭혼(23)은 하부 저면에 범퍼 페시아(14)를 펀칭할 수 있도록 펀칭(18)이 형성되고, 상기 펀칭(18) 외주면 상부에는 표면 도장층(22)과 본체(21)를 일시에 펀칭하는 과정에서 센서 장착홀(17)의 가장자리는 본체(21)와 표면 도장층(22)을 라운드 처리하도록 엠보싱(19)으로 이루어진다.

상기 펀칭부 몸체(8)의 저면 하부에는 펀칭 다이부(7)가 위치하여 범퍼 페시아(14)의 하면을 지지한다.

상기 펀칭부(2)의 하부에 위치하는 용착부(3)는 수직으로 입설된 상태에서 전면에 위치한 회전판(15)이 회전하는 용착 헤드 조절부(9)와, 상기 용착 헤드 조절부(9)의 회전판(15)에 부착되어 좌우 방향으로 회전하는 용착부 몸체(13)로 이루어진다.

또한, 용착부 몸체(13)의 전면 하부에 장착되어 용착 가압부(12)는 진동부(11)와 용착혼(10)을 작동한다.

상기 용착부 몸체(13)의 전면 중앙에 위치하는 진동부(11)는 초음파의 진동을 용착혼(10)으로 전달하고, 상기 진동부(11)의 상부에 위치하는 용착혼(10)은 진동부(11)로부터 전달되는 초음파로 범퍼 페시아(14)에 펀칭된 센서 장착홀(17)의 하면에서 센서 홀더(16)를 용착한다.

상기 진동부(11)는 초음파가 35㎑ 또는 40㎑인 것이 바람직하다.

상기 진동부(11)의 전면에는 사선방향으로 승강 작동하여 센서 홀더 다이부(20)는 용착혼(10)의 상부로 센서 홀더(16)를 안착시키는 센서 홀더 다이부(20)를 포함한다.

도 4a는 본 발명 초음파 펀칭 및 용착장치에서 펀칭혼을 도시해 보인 예시도이다.

본 발명 펀칭 및 용착 기능이 구비된 초음파 펀칭장치(1)는 자동차의 범퍼 페시아(14)는 열가소성 수지재질인 본체(21)와 상기 본체(21) 표면에 형성된 표면 도장층(22)에서 본체(21)방향으로 표면 도장층(22)과 본체(21)를 일시에 펀칭하여 센서 장착홀(17)을 형성하고, 연속하여 펀칭된 센서 장착홀(17)의 표면 모서리 부분의 표면 도장층(22)을 라운드 처리한다.

상기 범퍼 페시아(14)를 펀칭하는 펀칭혼(23)은 센서 장착홀(17)을 펀칭하는 과정에서 센서 장착홀(17)의 가장자리 둘레를 따라 본체 표면에 도장된 표면 도장층(22)에 흠집이 발생하지않고 라운드 처리할 수 있도록 펀칭혼(23)의 엠보싱(19)은 라운드 각도는 R 0.5 ∼ 1.5 범위로 한정하여 표면 도장층(22)이 손상되는 것을 방지한다.

상기 펀칭부(2)와 용착부(3)로 이루어진 초음파 펀칭장치(1)는 센서의 개수 및 자동차의 종류에 따라 2개소에서 6개소를 배열할 수 있으며, 서로 간에 간섭되는 것을 방지하는 구조이다.

도 4b는 본 발명 용착돌기를 도시해 보인 예시도로서, 상기 용착혼의 상면에는 내측으로 반구형상의 용착홈이 형성된 용착돌기(24)가 형성되고, 상기 다수개의 용착돌기는(24) 일정한 간격에 일렬로 배열된 구성이다.

상기 용착돌기(24)는 센서 홀더(16)를 용착할 때 최소부위만 용착하여 범퍼 페시아(14)가 손상되는 것을 방지한다.

또한, 도 5와 같이 펀칭부(2)와 용착부(3)로 이루어진 초음파 펀칭 및 용착 장치(1)를 분리하여 배열할 수 있다.

1: 초음파 펀칭 및 용착 장치 2: 펀칭부
3: 용착부 4: 펀칭 헤드 조절부
5: 펀칭 가압부 6: 펀칭 헤드부
7: 펀칭 다이부 8: 펀칭부 몸체
9: 용착 헤드 조절부 10: 용착혼
11: 진동부 12: 용착 가압부
13: 용착부 몸체 14: 범퍼 페시아
15: 회전판 16: 센서 홀더
17: 센서 장착홀 18: 펀칭
19: 엠보싱 20: 센서 홀더 다이부
21: 본체 22: 표면 도장층
23: 펀칭혼 24: 용착 돌기

Claims (6)

1. 자동차 범퍼 페시아(14)는 열기소성 수지 재질인 본체(21)와 상기 본체(21)에 표면에 형성된 표면 도장층(22)에서 본체(21) 방향으로 표면 도장층(22)과 본체(21)를 일시에 펀칭하여 센서 장착홀(17)을 형성하고, 연속하여 펀칭된 센서 장착홀(17)의 표면 모서리 부분의 표면 도장층(22)을 라운드 처리하기 위한 초음파 펀칭 장치(1)에 있어서,
   상기 초음파 펀칭장치(1)는 수직으로 입설된 상태에서 전면에 위치한 회전판(15)이 회전하는 펀칭 헤드 조절부(4)와, 상기 펀칭 헤드 조절부(4)의 회전판(15)에 부착되어 좌우방향으로 회전하는 펀칭부 몸체(8)와, 상기 펀칭부 몸체(8)의 전면 상부에 장착되어 펀칭 헤드부(6)를 상하부 방향으로 승강 작동하는 펀칭 가압부(5)와, 상기 펀칭부 몸체(6)의 전면과 펀칭 가압부(5)의 하부에 위치한 상태에서 펀치 다이부(7) 방향으로 승강 작동하여 범퍼 페시아(14)에 초음파의 진동으로 센서 장착홀(17)을 펀칭함과 동시에 센서 장착홀(17)의 표면 모서리에 라운드를 형성하도록 펀칭혼(23)이 구비된 펀칭 헤드부(6)와, 상기 펀칭부 몸체(8)의 저면 하부에 위치하여 범퍼 페시아(14)의 하면을 지지하는 펀칭 다이부(7)로 이루어진 펀칭부(2);와
   상기 펀칭부(2)의 하부에 위치하여 수직으로 입설된 상태에서 전면에 위치한 회전판(15)이 회전하는 용착 헤드 조절부(9)와, 상기 용착 헤드 조절부(9)의 회전판(15)에 부착되어 좌우 방향으로 회전하는 용착부 몸체(13)와, 상기 용착부 몸체(13)의 전면 하부에 장착되어 진동부(11)와 용착혼(10)을 작동하는 용착 가압부(12)와, 상기 용착부 몸체(13)의 전면 중앙에 위치하여 초음파의 진동을 용착혼(10)으로 전달하는 진동부(11)와, 상기 진동부(11)의 상부에 위치하여 진동부(11)로부터 전달되는 초음파로 인해 범퍼 페시아(14)에 펀칭된 센서 장착홀(17)의 하면에서 센서 홀더(16)를 용착하는 용착혼(10)과, 상기 진동부(11)의 전면에는 사선방향으로 승강 작동하여 용착혼(10)의 상부로 센서 홀더(16)를 안착시키는 센서 홀더 다이부(20)를 포함한 용착부(3)로 구성된 것을 특징으로 하는 초음파 펀칭및 용착장치.
   
2. 제 1항에 있어서, 상기 펀칭혼(23)은 하부 저면에 범퍼 페시아(14)를 펀칭할 수 있도록 펀칭(18)이 형성되고, 상기 펀칭(18)의 외주면 상부에는 표면 도장층(22)과 본체(21)를 일시에 천공하는 과정에서 센서 장착홀(17)의 가장자리는 본체(21)와 표면 도장층(22)을 라운드 처리하도록 절곡된 엠보싱(19)으로 이루어진 것을 특징으로 하는 초음파 펀칭 및 용착장치.
   
3. 제 2항에 있어서, 상기 엠보싱(19)의 라운드 각도는 R 0.5 ∼ 1.5 범위인 것을 특징으로 하는 초음파 펀칭 및 용착장치.
   
4. 제 1항에 있어서, 상기 펀칭부(2)와 용착부(3)을 한 쌍으로 2개소에서 6개소를 배열하는 것을 특징으로 하는 초음파 펀칭 및 용착장치.
   
5. 제 1항에 있어서, 상기 진동부(11)는 초음파가 35㎑ 또는 40㎑인 것을 특징으로 하는 초음파 펀칭 및 용착장치.
   
6. 제 1항에 있어서, 상기 용착혼(10)은 상면에 다수개의 용착 돌기(24)가 일렬로 배열되고, 상기 용착 돌기(24)는 상면에서 내측으로 용착홈이 형성된 것을 특징으로 하는 초음파 펀칭 및 용착장치.
   

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