KR101634241B1

KR101634241B1 - 성형 지그 어셈블리

Info

Publication number: KR101634241B1
Application number: KR1020150056917A
Authority: KR
Inventors: 김종국
Original assignee: 김종국
Priority date: 2015-03-02
Filing date: 2015-04-23
Publication date: 2016-06-28

Abstract

양단이 밀봉되는 통 형상의 파이프; 상기 파이프의 전단 쪽으로 내부에 삽입되고 외주면에 히터선이 감긴 발열 세라믹; 상기 파이프의 후단 쪽으로 내부에 삽입되는 지지 세라믹; 및 상기 파이프의 전단 외측에 결합하는 지그를 포함하며, 상기 지지 세라믹의 내부에는 전원라인과 감지라인이 연장되는 관통구멍이 형성되고, 상기 발열 세라믹에 대향하는 상기 지지 세라믹의 단부에는 온도감지센서가 장착되어 상기 감지라인에 연결되는 것을 특징으로 하는 성형 지그 어셈블리가 개시된다.

Description

성형 지그 어셈블리{Jig assembly for molding}

본 발명은 성형 지그 어셈블리에 관한 것으로, 특히 소형이고 전력 사용량을 줄이면서 작업효율이 향상된 성형 지그 어셈블리에 관련한다.

차량용 부품에서 플라스틱 부품 간의 결합은 다양한 장점으로 인해 종래 나사나 리벳을 이용한 결합으로부터 열 융착에 의한 결합으로 바뀌어 가고 있는 추세이다.

가령, 사출되는 베이스에 여러 종류의 단위 부품이 결합되는 경우, 베이스의 해당 위치에는 결합구멍이 형성되고, 단위 부품의 대응하는 위치에는 결합돌기가 형성되어 결합돌기가 결합구멍에 끼워진 상태에서 결합돌기의 단부를 열 융착하여 변형시킴으로써 베이스와의 결합을 완료한다.

통상, 상기와 같은 열 융착에는 성형 가열지그가 사용되는데, 종래의 성형 가열지그는 황동과 같은 집열 보디(body)의 측면에 다수개의 수용구멍을 형성하고 이 수용구멍에 봉 형상의 히터를 삽입하고, 집열 보디의 하면에 다수의 열전달부재를 결합하여 구성한다.

이러한 구조에 의하면, 히터로부터 발생하는 열은 집열 보디를 가열하고, 가열된 집열 보디로부터 열전달부재를 통하여 열이 전달된다.

열전달부재의 단부에는 지그가 장착되어 베이스에 임시 결합된 단위 부품을 열 융착하여 베이스에 완전하게 결합시킨다.

그러나, 이러한 종래의 성형 가열지그에 의하면, 다음과 같은 문제점을 갖는다.

먼저, 히터로부터의 열을 열전달부재에 효율적으로 전달하기 위해 집열 보디의 크기가 커지고 이와 함께 집열 보디로부터 외부로 방출되는 열을 차단하기 위한 차단설비의 크기가 커지며, 열전달이 좋은 값비싼 황동을 사용함으로써 설치비용이 증가한다는 문제점이 있다.

둘째, 히터에서 집열 보디로 전달된 열의 일부분만 열전달부재로 전달되기 때문에 열효율이 매우 낮고 원하는 온도를 얻기 위해서는 전력소모가 많다는 문제점이 있다.

셋째, 크기가 큰 집열 보디 자체가 가열됨으로써 집열 보디 주위에서 작업하는 작업자가 접촉에 의해 화상을 입는 등의 위험이 상존한다는 문제점이 있다.

넷째, 집열 보디에 결합된 각 열전달부재를 통하여 전달되는 열이 균일하지 않기 때문에 작업성이 떨어지고 열 융착 품질이 떨어진다는 문제점이 있다.

다섯째, 집열 보디가 크기 때문에 초기 가열시간이 증가하고, 열 융착 후 열전달부재의 단부에 위치한 지그를 냉각시키는데 냉각 후 열전달부재의 지그를 다시 설정온도로 올리는데 시간이 많이 소요되기 때문에 작업성이 떨어진다는 문제점이 있다.

여섯째, 각 열전달부재의 온도를 개별적으로 제어할 수 없다는 문제점이 있다.

따라서, 본 발명의 목적은 크기가 작고 설치비용이 저렴한 성형 지그 어셈블리를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 열효율이 높고 전력소모가 적은 성형 지그 어셈블리를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 작업자에게 위해를 주지 않는 성형 지그 어셈블리를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 열 융착 품질이 균일하고 향상된 성형 지그 어셈블리를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 초기 가열시간이 짧고 냉각 후 설정온도로 올리는데 시간이 적게 소요되는 성형 지그 어셈블리를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 개별적으로 온도제어가 가능한 성형 지그 어셈블리를 제공하는 것이다.

상기의 목적은, 양단이 밀봉되는 통 형상의 파이프; 상기 파이프의 전단 쪽으로 내부에 삽입되고 외주면에 히터선이 감긴 발열 세라믹; 상기 파이프의 후단 쪽으로 내부에 삽입되는 지지 세라믹; 및 상기 파이프의 전단 외측에 결합하는 지그를 포함하며, 상기 지지 세라믹의 내부에는 전원라인과 감지라인이 연장되는 관통구멍이 형성되고, 상기 발열 세라믹에 대향하는 상기 지지 세라믹의 단부에는 온도감지센서가 장착되어 상기 감지라인에 연결되는 것을 특징으로 하는 성형 지그 어셈블리에 의해 달성된다.

바람직하게, 상기 지그는 상기 발열 세라믹에 대응하는 파이프 부분을 모두 감싸도록 상기 파이프의 외측에 끼워진다.

바람직하게, 상기 지그는 상기 파이프와 열경화성 내열 접착제를 개재하여 결합할 수 있으며, 상기 지그의 측면에 내부와 연통하는 배출구멍이 형성된다.

바람직하게, 외면에 너트가 결합하는 나사산이 형성된 통 형상의 나사 브래킷이 상기 파이프의 외면을 감싸도록 결합할 수 있으며, 상기 나사 브래킷의 내부에는 걸림턱이 형성되어 상기 파이프의 후단이 상기 걸림턱에 안착된다.

상기의 구조에 의하면, 실제 열을 발생하는 발열 세라믹의 길이가 짧아 전체적인 크기가 줄어들고 설치비용이 줄게 된다.

또한, 성형 지그 어셈블리의 끝 부분에서만 열이 발생하기 때문에 전력 소모가 적게 된다.

또한, 지지 세라믹에 대응하는 파이프의 부분에는 열이 전달되지 않아 전력소모가 적을 뿐만 아니라, 작업자가 화상을 위험성을 크게 줄일 수 있다.

또한, 지지 세라믹의 내부를 통하여 전원라인과 감지라인이 연장되기 때문에 온도제어용 센서를 내장하더라도 파이프 자체의 외경이 증가하지 않아 직경을 작게 할 수 있으며, 그 결과 사출부품의 폭이 좁은 부분에도 편리하게 적용할 수 있다.

또한, 발열 면적이 작으므로 성형 지그 어셈블리마다 가열온도가 균일하여 열 융착 품질이 향상되고, 초기 가열시간과 냉각 후 재가열시간을 줄일 수 있어 작업성이 향상된다.

또한, 각 열전달부재의 온도를 개별적으로 제어할 수 있어 열융착 대상물마다 각기 다른 온도를 설정할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 성형 지그 어셈블리를 나타낸다.
도 2는 성형 지그 어셈블리의 단면도이다.
도 3은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 성형 지그 어셈블리를 나타낸다.
도 4는 성형 지그 어셈블리를 실제 적용하는 예를 보여준다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예를 구체적으로 설명한다.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 성형 지그 어셈블리를 나타내고, 도 2는 성형 지그 어셈블리의 단면도이다.

파이프(10)

파이프(10)는, 가령 원통형으로 스테인리스 스틸 등으로 제작될 수 있으며, 전면에는 밀폐를 위한 플러그(12)가 끼워져 용접에 의해 결합된다.

파이프(10)의 외면은 나사 브래킷(70)이 감싸도록 결합하는데, 나사 브래킷(70)은 원통 형상으로 외면에 나사산이 형성된 구조를 구비하며, 내부에 걸림턱(72)이 형성된다.

나사 브래킷(70)은 외면에 형성된 나사산에 너트(75)가 나사 결합한 상태로 너트(75)에 의해 구조물에 고정될 수 있다.

나사 브래킷(70)의 내경은 파이프(10)의 외경과 같거나 약간 작게 형성되어 파이프(10)의 후단부터 강제 압입되면 파이프(10)의 후단이 걸림턱(72)에 걸려 고정된다.

이러한 구조에 의하면, 후술하는 것처럼, 파이프(10)를 압착 가공함으로써 생기는 파이프(10)의 직진도 변형을 교정할 수 있고, 나사 브래킷(70)의 외면에 결함된 너트를 이용하여 구조물에 고정할 수 있다.

지지 세라믹(20)

지지 세라믹(20)은 가령 원기둥 형상으로 파이프(10) 길이의 70% 이상을 차지하며, 내부에 전원라인(50)과 감지라인(52)을 연장하기 위한 관통구멍(22)이 형성된다.

전원라인(50)은 발열 세라믹(40)의 외주면에 감긴 히터선(42)에 전원공급하기 위한 도선이고, 감지라인(52)은 지지 세라믹(20)의 단부에 장착되는 온도감지센서(30)에 연결되는 도선이다.

관통구멍(22)의 개수에는 특별한 한정이 없지만, 도선별로 형성하는 것이 바람직하다.

발열 세라믹(40)

발열 세라믹(40)의 외주면에는 히터선(42)이 감겨 전원이 공급되어 대략 150℃ 내지 200℃ 정도로 가열된다.

발열 세라믹(40)의 길이는 파이프(10) 길이의 30% 정도이기 때문에 주로 파이프(10)의 전단에서 열을 발생한다.

지그 (60)

지그(60)는 파이프(10)의 전단에 결합되는데, 가령 용접이나 내열 접착제(80)에 의해 결합되며, 전면에는 열 융착 대상물에 따라 여러 가지 형상의 가압 홈(62)이 형성된다.

지그(60)의 재질은 특별히 한정되지 않는데, 스테인리스 스틸과 같은 금속이 사용될 수 있다.

또한, 지그(60)의 측면에는 배출구멍(64)이 형성되는데, 후술하는 것처럼, 열경화성 내열 접착제(80)를 이용하여 지그(60)를 파이프(10)의 전단에 고정하는 경우, 접착제(80)의 열경화 시 발생하는 가스를 배출할 수 있다.

지그(60)의 형상이나 크기는 특별히 한정되지 않지만, 도 3과 같이, 바람직하게 지그(160)가 발열 세라믹(40)을 모두 감싸는 크기로 형성할 수 있다.

통상, 초기에 히터선(42)에 전원이 공급되어 가열되면, 히터선(42)으로부터 발생한 열이 신속하게 방출되어야 하는데 파이프(10) 이외에는 방출될 매개체가 없어 히터선(42)이 끊어지는 현상이 발생할 수 있다.

따라서, 도 3의 구조에 의하면, 지그(160)가 발열 세라믹(40)을 모두 감싸고 있어 초기에 발생한 열을 지그(160)를 통하여 신속하게 외부로 방출함으로써 히터선(42)이 끊어지는 현상을 방지할 수 있다.

전원라인(50)을 지지 세라믹(20)의 관통구멍(22)에 끼워 연장하고, 지지 세라믹(20)의 단부에 온도감지센서(30)를 장착하고 온도감지센서(30)에 연결된 감지라인(52)을 관통구멍(22)을 통해 인출한다.

이하, 성형 지그 어셈블리(100)를 조립하는 과정에 대해 설명한다.

먼저, 파이프(10)의 전단에 플러그(12)를 끼워 막은 다음, 내부에 지지 세라믹(20)과 발열 세라믹(40)을 삽입한다.

이때 지지 세라믹(20) 및 발열 세라믹(40)과 파이프(10)의 내면 사이에는 일정한 간격이 형성되고, 지지 세라믹(20)과 발열 세라믹(40) 사이에도 일정한 간격이 형성되어 전체적으로 파이프(10) 내부에 빈 공간에 형성된다.

따라서, 빈 공간에 산화마그네슘(MgO) 분말을 충진하고 파이프(10)를 직경 방향에서 가열 가압한다. 예를 들어, 외경이 8㎜ 정도인 파이프(10)를 압착하여 외경이 6㎜ 정도가 되도록 할 수 있다.

그 결과, 산화마그네슘은 압착되면서 지지 세라믹(20)과 발열 세라믹(40)을 지지하면서 열을 전달하는 작용을 한다.

상기와 같이 파이프(10)를 압착하여 직경을 줄이면, 파이프(10)의 직진도가 변형될 뿐만 아니라, 전단에서 파이프(10)의 외경이 균일하지 않을 수 있다. 따라서, 파이프(10) 전단의 외경에 대략 일치하는 정도로 지그(60)에 홈을 형성하고, 이 홈에 파이프(10)의 전단을 끼운다.

이때, 지그(60)의 홈 내면에 열경화성 내열 접착제(80)를 도포하고 파이프(10)의 전단을 끼운 다음, 열경화를 통하여 접착제(80)를 경화시킴으로써 지그(60)를 파이프(10)의 전단에 고정할 수 있다.

이어, 파이프(10)의 후단부터 나사 브래킷(70)에 강제로 압입하여 끼우면, 후단이 나사 브래킷(70)의 내부에 형성된 걸림턱(72)에 걸려 안착되는데, 이때 파이프(10)의 압착으로 생긴 직진도의 변형을 교정할 수 있다.

끝으로, 나사 브래킷(70)의 외면에 너트(75)를 체결하여 구조물에 고정할 수 있도록 한다.

상기한 성형 지그 어셈블리(100)에 의하면, 실제 열을 발생하는 발열 세라믹(40)의 길이가 짧아 전체적인 크기가 줄어들고 설치비용이 줄게 된다.

또한, 성형 지그 어셈블리(100)의 끝 부분에서만 열이 발생하기 때문에 전력 소모가 적게 된다.

또한, 지지 세라믹(20)에 대응하는 파이프(10)의 부분에는 열이 전달되지 않아 전력소모가 적을 뿐만 아니라, 구조물에 열이 거의 전달되지 않아 작업자가 손쉽게 작업을 할 수 있고 작업자가 화상을 위험성을 크게 줄일 수 있다.

또한, 지지 세라믹(20)의 내부를 통하여 전원라인(50)과 감지라인(52)이 연장되기 때문에 온도제어용 센서를 내장하더라도 파이프(10) 자체의 외경이 증가하지 않아 직경을 작게 할 수 있으며, 그 결과 열융착 대상물의 열 융착 부위가 좁은 경우에도 편리하게 작업할 수 있다.

또한, 발열 면적이 작으므로 성형 지그 어셈블리(100)를 다수 개 적용하더라도 각각 가열온도가 균일하며, 초기 가열시간과 재가열 시간을 줄일 수 있어 작업성이 향상된다.

또한, 각각의 성형 지그 어셈블리(100)를 개별적으로 온도 제어할 수 있기 때문에 열융착 대상물마다 특성에 맞는 온도를 설정할 수 있다.

이하, 상기와 같은 구조를 갖는 성형 지그 어셈블리의 동작에 대해 도 1 내지 4를 참조하여 설명한다.

도 4는 성형 지그 어셈블리를 실제 적용하는 예를 보여준다.

도 4를 보면, 차량용 사출부품(120)에는 다수의 단위 부품(110)이 결합하는데, 가령 단위 부품(110)에 형성된 결합돌기(112)를 사출부품(120)의 결합구멍(122)에 끼운다.

따라서, 결합돌기(112)는 결합구멍(122)의 상부로 돌출되는데, 이때 성형 지그 어셈블리(100)를 이용하여 돌출한 결합돌기(112)를 열 융착하여 단위 부품(110)이 사출부품(120)에 결합되도록 한다.

성형 지그 어셈블리(100)는 구조물(90)에 다수 개가 결합하는데, 상기한 것처럼, 구조물(90)에 열이 전달되지 않아 작업자는 안전하고 편리하게 작업할 수 있다.

발열 세라믹(40)의 온도는 온도감지센서(30)에 의해 감지되어 제어부(미도시)에 전달되며, 제어부는 발열 세라믹(40)의 히터선(42)에 공급되는 전원을 제어하여 항상 일정한 가열온도가 유지되도록 한다.

이상에서는 본 발명의 실시 예를 중심으로 설명하였지만, 당업자 수준에서 다양한 변경이나 변형을 가할 수 있다. 이러한 변경과 변형이 본 발명의 범위를 벗어나지 않는 한 본 발명에 속한다고 할 수 있으며, 따라서, 본 발명의 권리범위는 이하에 기재되는 특허청구범위에 의해 판단되어야 할 것이다.

10: 파이프
12: 플러그
20: 지지 세라믹
22: 관통구멍
30: 온도감지센서
40: 발열 세라믹
42: 히터선
60: 지그
70: 나사 브래킷
75: 너트

Claims

양단이 밀봉되는 통 형상의 파이프;
상기 파이프의 일단 내부에 설치되고 외주면에 히터선이 감긴 발열 세라믹;
길이방향으로 상기 발열 세라믹과 분리 이격되고, 상기 파이프의 내부 나머지 부분에 설치되는 지지 세라믹;
상기 파이프의 일단 외측에 결합하는 지그; 및
상기 파이프의 타단으로부터 상기 지지 세라믹에 대응하는 부분의 상기 파이프의 외면을 감싸 압착하고, 외면에 나사산이 형성된 통 형상의 나사 브래킷을 포함하며,
상기 발열 세라믹과 상기 지지 세라믹을 제외하고 상기 파이프 내부에는 산화 마그네슘으로 충진되어 상기 파이프의 직경이 감소하도록 압착되고,
상기 나사 브래킷에 의한 상기 파이프의 압착으로 상기 파이프의 직진도가 교정되며,
상기 지지 세라믹의 내부에는 전원라인과 감지라인이 연장되는 관통구멍이 형성되고, 상기 이격된 간격에서 상기 지지 세라믹의 단부에는 온도감지센서가 장착되어 상기 감지라인에 연결되는 것을 특징으로 하는 성형 지그 어셈블리.
청구항 1에 있어서,
상기 지그는 상기 발열 세라믹에 대응하는 파이프 부분을 모두 감싸도록 상기 파이프의 외측에 끼워지는 것을 특징으로 하는 성형 지그 어셈블리.
청구항 1에 있어서,
상기 지그는 상기 파이프와 열경화성 내열 접착제를 개재하여 결합하는 것을 특징으로 하는 성형 지그 어셈블리.
청구항 3에 있어서,
상기 지그의 측면에 내부와 연통하는 배출구멍이 형성되는 것을 특징으로 하는 성형 지그 어셈블리.
삭제
청구항 1에 있어서,
상기 나사 브래킷의 내부에는 걸림턱이 형성되어 상기 파이프의 후단이 상기 걸림턱에 안착되는 것을 특징으로 하는 성형 지그 어셈블리.