KR101634447B1 - 적외선 용착 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 적외선 가열부가 가요성의 금속판으로 이루어지고, 플라스틱 부재의 복잡한 형상을 갖는 용착부에 대응하여 적외선 가열부에 방열판을 구비하는 적외선 용착 장치를 제공한다. 본 발명에 따른 적외선 용착 장치에서, 가열부는 제1 및 제2 단열 블록을 포함한다. 제1 단열 블록은 상부 부재의 용착부에 대응하여 상부면에서 융기되거나 침강되는 제1 성형부와, 제1 성형부에서 상방으로 개구되도록 형성되는 제1 홈과, 제1 홈 내에 설치되는 제1 열원을 구비한다. 제2 단열 블록은 하부 부재의 용착부에 대응하여 하부면에서 융기되거나 침강되는 제2 성형부와, 제2 성형부에서 하방으로 개구되도록 형성되는 제2 홈과, 제2 홈 내에 설치되는 제2 열원을 구비한다. 제1 성형부 및 제2 성형부 중 적어도 하나의 일 부분에서는, 제1 홈 및 제2 홈의 일 측방이 개방되도록 형성되고, 제1 홈 및 제2 홈의 일 측방으로 개방된 부분에는 차단벽 부재를 구비한다.

Description

적외선 용착 장치{INFRARED WELDING DEVICE}

본 발명은 플라스틱 부재들을 적외선 가열에 의해 용융시켜 접합하는 적외선 용착 장치에 관한 것이다.

플라스틱이 적용되는 범위가 확대됨에 따라 플라스틱 접합 기술에 대한 중요성이 점차 증진되고 있다.

플라스틱 접합 기술의 일 예로는, 플라스틱 부재들을 가열에 의해 용융시켜 접합하는 용착이 있다. 용착은 가열 방식에 따라 여러 가지로 구분할 수 있으며, 외부 가열 방식인 열판 용착, 내부 가열 방식인 고주파유전가열식 용착, 마찰 가열 방식인 회전 용착, 진동 용착, 초음파 용착 등이 있다.

이러한 용착에 있어서, 용착 대상물인 플라스틱 부재가 비교적 크고, 플라스틱 부재의 가열에 의해 용융되는 부분, 즉 용착부가 복잡한 형상으로 이루어지는 경우에는 열판 용착(hot plate welding)이 사용된다. 열판 용착은 고온의 열판을 플라스틱 부재들의 용착부에 직접 접촉시켜 용융시킨 후, 열판을 제거한 플라스틱 부재들을 가압에 의해 밀착시켜 접합하는 방식이다.

이러한 열판 용착에서는, 플라스틱 부재의 용융된 용착부가 열판에 눌어붙을 수 있기 때문에 열판을 제거하는데 어려움이 있으며, 열판을 제거하더라도 용착부가 손상될 수 있다. 이러한 이유로, 플라스틱 부재의 용착부를 손상없이 용융시켜 접합할 수 있는 적외선 용착(infrared welding)이 제안되고 있으며, 이와 관련한 용착 장치의 일 예가 대한민국 등록특허공보 제10-0208054호에 개시되어 있다.

대한민국 등록특허공보 제10-0208054호

대한민국 등록특허공보 제10-0208054호는 적외선 용착 장치로서 간접열을 이용한 플라스틱 열 용착기를 개시한다. 이 특허문헌에 의하면, 적외선 용착 장치는 적외선 파장의 침투력에 의해 플라스틱 사출물을 가열할 수 있도록 가열부에 설치되는 열원으로서 적외선 램프를 구비한다. 이러한 적외선 용착 장치에서는, 가열부가 플라스틱 부재를 일정 거리를 둔 채로 가열하기 때문에 용융된 플라스틱 부재가 가열부에 들러붙을 일이 없다.

그러나, 상기 적외선 용착 장치에서와 같이, 열원인 적외선 램프가 선형으로 이루어지는 경우에는, 플라스틱 부재가 갖는 복잡한 형상의 용착부에 대응하여 가열부를 설계 및 제작하기 어렵다. 또한, 선형의 적외선 램프로는 곡면으로 형성되어 있는 플라스틱 부재의 용착부를 균일하게 가열하기 어렵다. 따라서, 플라스틱 부재들의 용착부를 적외선 용착하더라도 용착 강도가 불균일하고 약하여, (플라스틱 부품들을 용착하여 제조한) 제품의 사용시 쉽게 파손될 수 있다.

본 발명은 이러한 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 적외선 가열부가 가요성의 금속판으로 이루어지는 적외선 용착 장치를 제공한다.

또한, 본 발명은 플라스틱 부재가 갖는 복잡한 형상의 용착부에 대응하여 적외선 가열부에 방열판을 구비하는 적외선 용착 장치를 제공한다.

본 발명의 일 실시 형태에 따른 적외선 용착 장치는 상하 대향하도록 상부 부재 및 하부 부재를 각각 고정하는 제1 고정부 및 제2 고정부와, 상기 제1 고정부와 상기 제2 고정부 사이의 가열 위치에서 플라스틱 재료로 이루어진 상기 상부 부재의 용착부와 상기 하부 부재의 용착부를 적외선 가열하는 가열부와, 상기 가열부를 상기 가열 위치와 상기 가열 위치로부터 수평방향으로 벗어난 대기 위치 사이에서 이동시키는 수평 구동부와, 상기 적외선 가열에 의해 용융된 상기 상부 부재의 용착부와 상기 하부 부재의 용착부가 접촉되어 접합되도록 상기 제1 고정부와 상기 제2 고정부 중 적어도 어느 하나를 승강시키는 수직 구동부를 포함한다.

상기 가열부는 상하로 배치되는 제1 단열 블록 및 제2 단열 블록을 구비하며, 상기 제1 단열 블록은 상기 상부 부재의 용착부에 대응하여 상부면에서 융기되거나 침강되고, 길이방향을 따라 상방으로 개구되는 제1 홈이 형성된 제1 성형부와, 상기 제1 홈 내에 구비되는 제1 열원을 포함하고, 상기 제2 단열 블록은 상기 하부 부재의 용착부에 대응하여 하부면에서 융기되거나 침강되고, 길이방향을 따라 하방으로 개구되는 제2 홈이 형성된 제2 성형부와, 상기 제2 홈 내에 구비되는 제2 열원을 포함하고, 상기 제1 단열 블록의 상기 제1 성형부 및 상기 제2 단열 블록의 상기 제2 성형부 중 적어도 하나의 일 부분에는, 상기 제1 홈 및 상기 제2 홈 중 적어도 하나의 일 측방이 개방되도록 형성되고, 상기 제1 홈 및 상기 제2 홈의 일 측방으로 개방하는 부분에는 차단벽 부재를 구비한다.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 제1 단열 블록과 상기 제2 단열 블록은 세라믹 블록이다.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 제1 열원과 상기 제2 열원은 니크롬판이다.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 제1 단열 블록과 상기 제2 단열 블록은 열원 고정부재를 더 포함하고, 상기 열원 고정부재는 후크가 형성된 와셔가 체결된 고정나사, 스테이플러 및 고정와이어 중 적어도 하나를 포함한다.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 차단벽 부재는 가요성의 방열판 및 상기 방열판을 상기 제1 성형부 또는 상기 제2 성형부의 측면에 고정시키는 결합나사를 포함한다.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 차단벽 부재는 상기 방열판을 상기 제1 성형부 또는 상기 제2 성형부로 밀착시켜 지지하는 가압 블록을 더 포함한다.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 제1 단열 블록과 상기 제2 단열 블록은 상기 방열판의 일측 가장자리가 삽입되는 결합홈을 구비한다.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 방열판은 스테인리스강, 스틸, 텅스텐, 알루미늄, 구리 중 어느 하나 또는 이들 중 둘 이상의 합금으로 형성된다.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 방열판은 세라믹 코팅되거나 또는 세라믹 시트가 감긴다. 또한, 상기 세라믹 코팅은 지르코니아 코팅이다.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 방열판은 불소수지 코팅되거나 또는 불소수지 시트가 감긴다.

본 발명의 적외선 용착 장치에 따르면, 플라스틱 부재들의 용착부를 적외선 가열하여 접촉에 따른 손상없이 용융시켜 접합할 수 있다. 적외선 가열부의 열원이 가요성의 금속판으로 형성되기 때문에 플라스틱 부재의 용착부가 복잡한 형상을 갖는 경우에도 적외선 가열부의 설계 및 제작이 용이하다. 또한, 플라스틱 부재의 용착부가 협소한 구간에 형성되거나 그 주변에 돌출된 부분 등이 있는 경우에도, 적외선 가열부에 방열판을 포함하는 차단벽 부재를 구비함으로써 용착부를 특정하여 정확하게 가열할 수 있다. 따라서, 플라스틱 부재의 용착부를 용융시키는데 가열 시간이 길어지는 것을 방지할 수 있고, 적외선 가열에 의해 용착부의 주변이 영향을 받는 것을 방지할 수 있다. 또한, 용착부의 용착 강도가 저하되는 것을 방지하여 플라스틱 부재들이 적외선 용착된 제품의 안정적인 성능을 확보할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 적외선 용착 장치의 주요 구성부를 보인 블록도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 적외선 용착 장치의 정면도이다.
도 3은 도 2에 도시한 적외선 용착 장치의 좌측면도이다.
도 4 및 도 5는 플라스틱 부재의 일 예로서 용착되는 상부 부재와 하부 부재를 보인 사시도이다.
도 6은 도 5에 도시한 하부 부재의 용착부에 대응하는 가열부의 일 예를 보인 사시도이다.
도 7은 도 6에 도시한 A 부분의 확대도로서, 열원 고정부재의 일 예인 후크가 형성된 와셔가 체결된 고정나사의 사용예를 보인 도면이다.
도 8은 도 6에 도시한 B 부분의 확대도로서, 열원 고정부재의 다른 예인 스테이플러의 사용예를 보인 도면이다.
도 9a 및 도 9b는 열원 고정부재의 또 다른 예인 고정와이어의 사용예를 보인 도면이다.
도 10은 도 5에 도시한 플라스틱 부재에 방열판이 미설치된 가열부가 적용되는 예를 보인 단면도이다.
도 11은 도 5에 도시한 플라스틱 부재에 방열판이 설치된 가열부가 적용되는 예를 보인 단면도이다.
도 12는 도 11에 도시한 가열부에 가압 블록이 적용되는 예를 보인 단면도이다.
도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 적외선 용착 장치를 이용한 적외선 용착 방법을 보인 순서도이다.
도 14는 도 13의 순서에 따른 적외선 용착 장치의 주요 구성부의 작동을 개략적으로 보인 도면이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 적외선 용착 장치의 실시예를 설명한다. 도면에서 동일한 참조번호는 동일 또는 대응하는 요소 또는 부품을 지시한다.

본 명세서에서 사용된 "전방", "전" 등의 방향지시어는 적외선 가열부가 대기 위치에서 가열 위치로 이동하는 방향(예컨대, 도 3에서 화살표(T)로 지시하는 방향)을 의미하고, "후방", "후" 등의 방향지시어는 그 반대방향(예컨대, 도 3에서 화살표(B)로 지시하는 방향)을 의미한다. 또한, 본 명세서에서 사용된 "상방", "상" 등의 방향지시어는 제1 고정부가 제2 고정부에 대해 위치하는 방향을 기준으로 하고, "하방", "하" 등의 방향지시어는 그 반대방향을 의미한다.

또, 본 명세서에서 사용된 "주요 구성부"라는 용어는, 독립된 기능을 수행할 수 있는 부품 조립체를 말한다. 예컨대, 주요 구성부 중 "고정부"는 용착 대상물(용착물)을 위치 고정시키는 기능을 갖는 부품 조립체를 말하고, "가열부"는 용착 대상물을 가열할 수 있는 기능을 갖는 부품 조립체를 말한다.

도 1 내지 도 14를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 적외선 용착 장치(1000)는 용착 대상물인 2개의 플라스틱 부재들을 적외선 가열(infrared heating)에 의해 용융시키고 접합하는 장치이다.

일반적으로, 가열된 물체로부터는 전자파가 방사되고, 이 전자파 중 특정한 주파수의 것은 물체에 흡수되면 열을 발생하는데, 이러한 현상을 유전 가열(dielectric heating)이라고 한다. 적외선은 전자파에 의해 전달되는 복사에너지로서, 전기가 통하는 금속에서는 전자파가 그 표면에서 반사되어 버리지만, 전기가 통하지 않는 플라스틱 재질과 같은 유전체에서는 전자파가 흡수되어 열로 변형된다. 이와 같은 원리를 이용하여, 적외선 용착은 플라스틱 부재를 가열하여 용융시킬 수 있다.

적외선은 파장의 크기에 따라 단파(0.75~0.8㎛), 중파(2~4㎛), 장파(4㎛ 이상) 등으로 구별할 수 있는데, 파워, 열효율, 재질에 따른 침투성이 달라 용도가 각기 다르다. 적외선은 단파, 중파, 장파로 갈수록 열효율, 온도, 침투성이 작아지기 때문에 플라스틱 부재의 가열 효과를 향상시키기 위해서는 장파보다는 단파나 중파를 사용하는 것이 바람직하다.

열판 용착이 열의 전도에 의존하는 직접가열 방식인 반면, 적외선 용착은 열의 전도, 대류뿐만 아니라 매질없이 공간을 통과하여 전달하는 복사열의 복합적인 열전달을 이용하므로, 열판 용착보다 플라스틱 부재를 보다 빨리 가열하여 작업 시간을 줄일 수 있다. 또한, 적외선 용착은 플라스틱 부재의 표면(용착부의 표면)에 적외선 복사열의 전달뿐만 아니라 적외선 침투로 소성변형(plastic deformation)층이 쉽게 생기도록 하여 장시간 가열에 의한 표면 손상이 적다. 또한, 적외선 용착은 플라스틱 부재와 접촉되지 않기 때문에 자동화 적용이 용이하다. 또한, 적외선 용착은 탄성이 있는 일래스토머 재질의 부재도 용착이 가능하고, 이종 재질의 용착 시에 각각의 부재를 각기 다르게 가열하여 용착하는 것이 가능하다.

실시예에 따른 적외선 용착 장치(1000)는, 도 1 내지 도 3에 도시한 바와 같이, 적외선 용착이 행해지는 중공형의 하우징(100)을 포함한다. 하우징(100)에는 상하로 배치되는 제1 고정부(200) 및 제2 고정부(300), 가열부(400), 수평 구동부(500) 및 수직 구동부(600) 등의 주요 구성부가 내측에 수용된다. 하우징(100)은 제1 고정부(200)에 고정되어 가공될 플라스틱 부재(10)(이하, '상부 부재'라고 한다)와, 제2 고정부(300)에 고정되어 가공될 플라스틱 부재(20)(이하, '하부 부재'라고 한다)를 내측에 인입시키거나 외측으로 인출시킬 수 있도록 전면부(101)와 측면부(102)가 개방될 수 있다. 또한, 하우징(100)은 개방된 전면부(101)와 측면부(102)를 각각 개폐할 수 있는 도어(도시하지 않음)를 구비할 수 있다. 하우징(100)의 크기 및 형상은 용착 대상물인 상부 부재(10)와 하부 부재(20)의 크기 및 형상에 따라 달라질 수 있다. 적외선 용착 장치(1000)는 전술한 주요 구성부 외에도 전원부(700), 인터페이스부(800) 및 제어부(900)를 더 포함하며, 이에 관해서는 후술한다.

제1 고정부(200) 및 제2 고정부(300)는 하우징(100)의 내부에서 상하 대향하도록 구비된다. 이때, 제1 고정부(200)가 제2 고정부(300)의 상측에 구비된다.

본 실시예에서, 제2 고정부(300)는 작업자가 일어 선 상태에서 작업을 용이하게 수행할 수 있도록 하우징(100) 내에 구비되는 작업 테이블(103) 상에 설치될 수 있다. 작업 테이블(103)의 상면에는 상방으로 연장하는 복수의 지지프레임(104)이 구비되고, 제1 고정부(200)는 복수의 지지프레임(104)에 의해 제2 고정부(200)로부터 이격된 위치에 설치된다. 이때, 제1 고정부(200)는 복수의 지지프레임(104)을 따라 승강하도록 설치될 수 있다. 본 실시예에서는, 제1 고정부(200)가 복수의 지지프레임(104)에 의해 코너부가 지지되며, 복수의 지지프레임(104)이 코너부를 관통하도록 설치되어 지지프레임(104)의 연장방향을 따라 승강가능하게 설치된다. 그러나, 제1 고정부(200)가 작업 테이블(103) 상에 구비되는 복수의 지지프레임(104)에 의해서 설치되는 것에만 한정되는 것은 아니며 제1 고정부(200)는 하우징(100)의 내측 천장면에 구비되는 지지프레임에 의해 설치될 수도 있다.

제1 고정부(200)와 제2 고정부(300)는 각각 상부 부재(10)와 하부 부재(20)에 대응하는 크기와 형상을 가진다. 제1 고정부(200)는 하부면에서 상부 부재(10)의 용착부(11)가 하방을 향하도록 상부 부재(10)를 고정한다. 또한, 제2 고정부(300)는 상부면에서 하부 부재(20)의 용착부(21)가 상방향을 향하도록 하부 부재(20)를 고정한다. 제1 고정부(200)와 제2 고정부(300)는, 상부 부재(10)와 하부 부재(20)를 각각 고정하거나 또는 고정해제시키는 수단으로서, 지그, 클램프 등의 고정구(도시하지 않음)를 각각 구비할 수 있다. 또한, 제1 고정부(200)와 제2 고정부(300)는 상부 부재(10)와 하부 부재(20)를 보다 견고하게 고정할 수 있도록 진공 흡착판(도시하지 않음) 등을 각각 구비할 수 있다.

한편, 제1 고정부(200)와 제2 고정부(300)는 플라스틱 부재의 고정 여부와 상태 등을 감지하는 압력센서, 광센서 등의 복수의 센서(제1 센서)(도시하지 않음)를 구비할 수 있다. 제1 센서에서 감지된 값은 제어부(900)로 전송되어 저장되며, 제어부(900)는 작업자의 요청 등에 따라 인터페이스부(800)로 전송하여 상부 부재(10)와 하부 부재(20)의 인입, 인출 등을 위한 신호를 출력할 수 있다.

적외선 가열부(400)(이하, 간단히 '가열부'라고도 한다)는 제1 고정부(200)와 제2 고정부(300) 사이에 위치되어 상부 부재(10)와 하부 부재(20)에 대해 적외선을 방사하여 가열한다. 가열부(400)는 온도 센서 등의 복수의 센서(제2 센서)(도시하지 않음)를 구비할 수 있다. 제2 센서에서 측정된 값은 제어부(900)로 전송되어 저장되며, 제어부(900)는 작업자의 요청 등에 따라 인터페이스부(800)로 전송하여 열원의 온도(용착 온도) 등과 관련한 신호를 출력할 수 있다. 가열부(400)의 상세한 구성 등에 대해서는 후술한다.

수평 구동부(500)는 가열부(400)를 제1 고정부(200)와 제2 고정부(300) 사이의 가열 위치(P1)와 가열 위치(P1)로부터 수평방향으로 벗어나는 대기 위치(P2) 사이에서 왕복 이동시킨다(도 3 참조). 수평 구동부(500)는 적외선 가열 단계에서는 가열부(400)를 가열 위치(P1)에 위치하도록 이동시킨다. 또한, 수평 구동부(500)는 상부 부재(10)와 하부 부재(20)를 하우징(100)에 인입하거나 인출하는 단계, 상부 부재(10)와 하부 부재(20)를 제1 고정부(200)와 제2 고정부(300)에 고정하는 단계, 적외선 가열에 의해 용융된 상부 부재(10)와 하부 부재(20)를 접촉시켜 접합하는 단계에서는 가열부(400)를 대기 위치(P2)에 위치하도록 이동시킨다.

하우징(100) 내의 대기 위치(P2)에 해당하는 하우징(100)의 내측벽에는 송풍기 등의 냉각 장치(도시하지 않음)가 구비될 수 있다. 적외선 용착 장치(1000)에서, 가열부(400)는 적외선 가열 단계 외에는 열원이 가열되지 않기 때문에 전기의 소모량이 적다. 또한, 상부 부재(10)와 하부 부재(20)가 용착되어 제조되는 제품은 하우징(100) 내의 냉각 장치에 의해 신속하게 냉각됨으로써 제품 생산성을 높일 수 있고, 냉각 장치를 통해 하우징(100) 내의 열기가 외부로 배출될 수 있으므로, 적외선 용착 장치(1000)의 내구성을 향상시키고, 또한 작업 환경을 개선할 수 있다.

수평 구동부(500)는 가열 위치(P1)와 대기 위치(P2)에 해당하는 하우징(100) 내에 복수의 위치 센서 등의 복수의 센서(제3 센서)(도시하지 않음)를 구비하여 가열부(400)의 위치를 감지할 수 있다. 제3 센서로부터 감지된 값은 제어부(900)로 전송되어 저장되며, 작업자 등의 요청에 따라 인터페이스부(800)로 전송되어 가열부(400)의 위치와 관련한 신호를 출력할 수 있다.

수평 구동부(500)는 전기식, 유압식, 공압식의 서보모터, 실린더 등을 이용하여 다양한 구조로 이루어질 수 있다. 통상적으로, 공압식은 용착물이 단순하고 용착 강도가 크게 필요하지 않을 때 사용되며, 유압식은 공압식에 비해 용착물이 크고, 높은 가압력을 필요로 할 때 사용된다. 유압식은 크고 복잡한 용착물의 용착에 유리하며, 다단 가압과 속도 조정이 용이하여 용착 강도가 높고, 정밀한 용착을 수행할 수 있다.

실시예에서, 수평 구동부(500)는 하우징(100)의 내측 후방에 구비되는 구동원(510)과, 구동원(510)으로부터 전방으로 전후진되는 한 쌍의 지지바(520)를 포함한다. 한 쌍의 지지바(520)는 가열부(400)의 양측에 결합된다. 한 쌍의 지지바(520)는 가열부(400)의 하중을 지탱할 수 있는 두께와 형태를 가진다. 구동원(510)의 내부에는 서보모터(도시하지 않음)와, 서보모터의 회전에 의해 한 쌍의 지지바(520)를 전후진시킬 수 있는 기어, 체인, 벨트 등의 동력 전달 부재(도시하지 않음) 등을 구비한다. 수평 구동부(500)는 본 실시예에 한정되지 않고 다른 형태를 가질 수 있다. 예컨대, 가열부(400)의 하중이 큰 경우, 수평 구동부(500)는 복수의 지지프레임(104)에 횡으로 설치되는 레일에 탑재되는 형태로 설치될 수도 있다.

수직 구동부(600)는, 적외선 가열에 의해 용융된 상부 부재(10)의 용착부(11)와 하부 부재(20)의 용착부(21)가 밀착되어 접합될 수 있도록 제1 고정부(200)와 제2 고정부(300) 사이의 거리를 조절한다. 본 실시예에서, 수직 구동부(600)는 제1 고정부(200)와 제2 고정부(300)를 개별적으로 승강시킬 수 있도록 구성될 수 있다. 이러한 수직 구동부(600)는 상부 부재(10)와 하부 부재(20)를 각각 제1 고정부(200)와 제2 고정부(300)에 고정시키는 단계에서, 가열부(400)와 상부 부재(10)의 용착부(11)와의 간격, 가열부(400)와 하부 부재(20)의 용착부(21)와의 간격을 개별적으로 조절할 수 있다.

수직 구동부(600)는 제1 고정부(200)를 승강시킬 수 있는 제1 수직 구동부(610) 및 제2 고정부(300)를 승강시킬 수 있는 제2 수직 구동부(620)를 포함한다. 이러한 수직 구동부(600)는 전기식, 유압식, 공압식의 서보모터, 실린더 등으로 이루어질 수 있다. 수직 구동부(600)는 지지프레임(104)이나 하우징(100)의 내측벽에서 상하로 이격 배치되는 위치 센서 등의 복수의 센서(제4 센서)(도시하지 않음)를 포함할 수 있다. 제4 센서에서 측정된 제1 고정부(200)와 제2 고정부(300)의 위치 값은 제어부(900)로 전송되어 저장된다. 또한, 제어부(900)는 저장된 위치 값을 인터페이스부(800)로 전송하여 제1 고정부(200)와 제2 고정부(300) 사이의 거리 등과 관련된 정보, 신호를 출력할 수 있다.

실시예에서는, 수직 구동부(600)가 제1 고정부(200)와 제2 고정부(300)를 개별적으로 승강시킬 수 있도록 구성되어 있지만, 이에 한정되는 것은 아니다. 예컨대, 수직 구동부(600)는 제1 고정부(200)와 제2 고정부(300) 중 어느 하나만 승강시킬 수 있도록 구성될 수도 있다.

전원부(700)는 전술한 주요 구성부의 구동에 필요한 전원을 공급한다. 전원부(700)는 공장 내에서의 상용 전원에 연결되어 외부로부터 전원을 공급받을 수 있다. 전원부(700)는 변압 및 변류를 위한 장치들을 구비하여 주요 구성부에 적합한 전압과 전류의 세기로 상용 전원을 변환시킬 수 있다. 전원부(700)는 하우징(100) 내의 테이블(103) 상에 구비되지만, 이에 한정되는 것은 아니다. 예컨대, 하나의 전원부(700)로 복수의 적외선 용착 장치(1000)에 전원을 공급하는 경우에는 하우징(100)의 외측에 구비될 수도 있다.

인터페이스부(800)는 작업자가 위치하는 하우징(100)의 전방에 구비될 수 있다. 인터페이스부(800)는 주요 구성부의 구동 조건, 용착 조건 등을 작업자로부터 입력받고, 주요 구성부의 구동 상태, 작업 현황 등을 출력할 수 있다. 인터페이스부(800)는 키보드, 터치스크린 등의 다양한 입력 수단(도시하지 않음)을 구비하고, 모니터, 스피커, 프린터 등의 다양한 출력 수단(도시하지 않음)을 구비할 수 있다. 또한, 인터페이스부(800)는 인터넷과 같은 네트워크를 이용하여 각종 조건 등을 입력받을 수 있으며, 네트워크를 통해 각종 상태나 작업 결과를 외부로 전송할 수도 있다.

제어부(900)는 인터페이스부(800)를 통해 입력된 조건들에 따라 주요 구성부의 구동을 제어한다. 또한, 제어부(900)는 주요 구성부에 구비되는 각종 센서(제1 센서 내지 제4 센서)로부터 감지되거나 측정된 값을 데이터베이스화 하여 내부 및 외부 기억 장치에 저장하고, 이를 작업자의 요청 등에 따라 인터페이스부(800)에서 출력할 수 있도록 전송할 수 있다. 제어부(900)의 내부 및 외부 기억 장치에 저장되는 정보(데이터)는 용착부의 개수, 용착부의 면적(길이 및 폭), 용착 깊이, 가열 시간, 용착 압력(가열 거리), 가압 시간 등의 구동 조건별로 용착된 제품수, 단위 제품당 작업 시간, 총 작업 시간 등의 작업 현황을 산출하는데 사용될 수 있다.

도 4 내지 도 12를 참조하여, 가열부(400)에 대해 상세히 설명한다.

적외선 용착 장치(1000)는 복잡한 용착부 형상을 갖는 플라스틱 부재들을 용착시킬 수 있다. 이러한 적외선 용착 장치(1000)의 응용 범위는 자동차, 가전, 포장, 의료기, 사무용기, 스포츠와 레저 용품 등 다양하고, 특히 자동차 분야에서의 연료필터, 연료탱크, 부유물, 충전배터리, 라디에이터 팽창탱크, 범퍼, 파워스티어링 탱크 등을 제조하는데 적용될 수 있다.

도 4 및 도 5에 도시한 상부 부재(10)와 하부 부재(20)의 일 예는 자동차 램프와 같은 박스형의 부품으로서 도 4는 덮개부, 도 5는 (덮개부에 의해 덮히게 되는) 상부가 개방된 박스부를 나타낸다. 박스부인 하부 부재(20)는 상부가 개방된 통 형상을 가지며, 얇은 폭으로 이루어진 상부면에 용착부(21)를 가진다. 용착부(21)는 하부 부재(20)의 바닥면에 대해 평면인 구간, 경사면인 구간, 곡면인 구간 등을 가질 수 있다. 도 5에서, 하부 부재(20)의 용착부(21) 중 일부 구간에는 그 주변에서 돌출하는 돌출부(22)가 구비된다. 상부 부재(10)는 하부에 하부 부재(20)의 용착부(21)와 대응하는 형상으로 용착부(11)를 가진다. 상부 부재(10)의 용착부(11)는 상부 부재(10)의 하부면에 바로 구비될 수 있으며, 상부 부재(10)의 하부면으로부터 돌출되는 부분에 구비될 수도 있다.

가열부(400)는 상하로 배치되는 상부 부재(10)와 하부 부재(20)에 각각 대응하는 제1 단열 블록(410)과 제2 단열 블록(420)을 가진다(도 2 및 도 3 참조). 실시예에서, 제1 단열 블록(410)과 제2 단열 블록(420)은 수축이 적고, 강도가 높고, 일정한 형상으로 가공하기 용이한 세라믹 블록(ceramic block)으로 이루어진다. 세라믹 블록으로 이루어진 제1 단열 블록(410)과 제2 단열 블록(420)은 내화 단열 블록(insulating fire block)으로서, 열원으로부터 발생하는 고온의 열이 확산되는 것을 차단한다. 또한, 열원이 설치되는 홈이 형성되는 성형 블록으로서 사용된다.

제1 단열 블록(410)은 상부 부재(10)의 용착부(11)와 마주하는 상부면에 가열되면 적외선을 방사하는 제1 열원(도시하지 않음)을 구비한다. 제1 단열 블록(410)은 상부 부재(10)의 용착부(11)에 대응하는 형상으로 상부면에서 융기(돌출)되거나 침강(함몰)되는 제1 성형부(412)를 구비한다. 제1 성형부(412)는, 상부 부재(10)의 용착부(11)에 따라 제1 단열 블록(410)의 상부면에 복수 개로 구비될 수 있다. 또한, 제1 단열 블록(410)은 제1 성형부(412)에서 상방으로 홈이 형성되도록 밀링 등으로 가공되는 제1 홈(도시하지 않음)과, 제1 홈 내에 설치되는 제1 열원(도시하지 않음)을 구비한다[제1 홈 및 제1 열원은, 도 6에 도시한 제2 홈(423), 제2 열원(424)에 그대로 대응되는 구성임].

제1 단열 블록(410)의 하방에 배치되는 제2 단열 블록(420)은, 제1 단열 블록(410)과 마찬가지로, 하부 부재(20)의 용착부(21)와 마주하는 하부면(421)에 열원을 구비한다. 제2 단열 블록(420)은, 하부 부재(20)의 용착부(21)의 형상에 대응하여 하부면(421)에서 융기되거나 침강되는 제2 성형부(422)을 가지며, 제2 성형부(422)에서 하방으로 홈이 형성되도록 밀링 등으로 형성되는 제2 홈(423)과, 제2 홈(423) 내에 설치되는 제2 열원(424)을 가진다(도 6 참조). 제2 성형부(422)는, 하부 부재(20)의 용착부(21)에 따라 제2 단열 블록(420)의 하부면(421)에 복수 개로 구비될 수 있다.

도 6은 가열부(400) 중 제2 단열 블록(420)을 뒤집어 보인 도면이다. 도면부호 U는 하부면(421)에서 융기된 제2 성형부를 나타내고, 도면부호 D는 하부면(421)에서 침강된 제2 성형부를 나타낸다.

제1 단열 블록(410)과 제2 단열 블록(420)에 각각 구비되는 제1 열원과 제2 열원(424)은, 복잡한 형상의 용착부(11, 21)에 대응하여 휘어짐이 가능한 금속판으로 이루어진다. 가요성의 금속판으로 된 제1 열원 및 제2 열원(424)은 일정한 높이로 융기되거나 일정한 깊이로 침강된 제1 성형부(412)와 제2 성형부(422)에 용이하게 설치될 수 있다. 제1 단열 블록(410)과 제2 단열 블록(420)은, 제1 열원과 제2 열원(424)에 전원을 공급하는 전원선(도시하지 않음)을 포함하며, 전원선은 제1 단열 블록(410)과 제2 단열 블록(420)에 각각 매설될 수 있다.

가늘고 긴 금속판 형상의 제1 열원과 제2 열원(424)은 전기저항이 큰 니크롬(nichrome)판으로 이루어질 수 있다. 니크롬판은 전기에너지에 의해 가열되고 외부로 적외선을 방출한다. 니크롬판으로 이루어진 제1 열원과 제2 열원(424)은 적외선 방사량이 크도록 제1 홈(도시하지 않음)과 제2 홈(423) 내에서 웨이브 형상으로 휘어져 설치될 수 있다. 제1 열원과 제2 열원(424)은 각각 독립되어 있는 제1 홈과 제2 홈(423) 내에서는 연속적으로 연장한다. 제1 열원과 제2 열원(424)의 각각은 상부 부재(10)의 용착부(11)와 하부 부재(20)의 용착부(21)의 면적이 커지는 부분에서는 다른 부분에 비해 두꺼운 두께로 이루어질 수 있고, 웨이브가 조밀하게 형성될 수 있다.

제1 열원과 제2 열원(424)은 각각 제1 홈과 제2 홈(423)으로부터 이탈되지 않도록 복수의 고정 부재에 의해 고정되어 가둬진다. 실시예에서는, 제1 열원과 제2 열원(424)의 고정 부재로서, 도 7에 도시한 바와 같은 일측에 후크(432)가 형성된 와셔(431)가 체결된 고정나사(430)와, 도 8에 도시한 바와 같은 'ㄷ'자 형상의 스테이플러(stapler)(440)와, 도 9a 및 도 9b에 도시한 바와 같은 금속 재질의 고정와이어(435)가 사용된다. 제1 열원과 제2 열원(424)의 고정 부재로서, 후크(432)가 형성된 와셔(431)가 체결된 고정나사(430), 스테이플러(440) 및 고정와이어(435) 중 어느 하나 또는 둘 이상이 복합적으로 사용될 수 있다. 도 7에서, 고정나사(430)는 제2 홈(423) 주변의 제2 성형부(422)에 박히며, 와셔(431)의 측방으로 돌출하는 후크(432)가 절곡된 선단에서 제2 열원(424)을 눌러 위치 고정시킨다. 또한, 도 8에서, 스테이플러(440)는 제2 홈(423)의 개구된 부분을 가로지르도록 제2 성형부(422)에 박혀 제2 열원(424)이 제2 홈(423)으로부터 이탈되는 것을 차단한다. 또한, 도 9a 및 도 9b에서 고정와이어(435)는 제2 홈(423)의 개구된 부분을 가로지르도록 제2 성형부(422)에 다양한 방향으로 관통 형성된 와이어 체결홀(436)에 끼워져 감길 수 있다. 이러한 고정와이어(435)는 제2 열원(424)이 제2 홈(423)으로부터 이탈되는 것을 차단한다. 고정나사(430), 스테이플러(440) 및 고정와이어(435)는 제1 홈과 제2 홈(423)이 곡면 또는 평면에 형성되어 있는지에 따라 선택적으로 사용될 수 있으며, 또한 제1 홈과 제2 홈(423)의 개구된 폭에 따라 선택적으로 사용될 수 있다. 또한, 고정나사(430), 스테이플러(440) 및 고정와이어(435)는, 후술하는 차단벽 부재(450)가 설치되는지의 여부에 따라 선택적으로 사용될 수 있다. 예컨대, 제2 단열 부재(420)에 차단벽 부재(450)가 설치되는 경우, 제2 단열 부재(420)의 제2 성형부(422)의 일부가 차단벽 부재(450)의 설치를 위해 제거되기 때문에 제2 홈(423)의 개구된 부분을 가로지르도록 설치하는 스테이플러(440)와 고정와이어(435)보다는 후크(432)를 구비한 고정나사(430)를 사용하는 것이 바람직하다.

도 9a에 도시한 바와 같이, 제2 성형부(422)의 제2 홈(423)의 양 측벽을 이루는 부분에 와이어 체결홀(436)이 각각 형성되는 경우, 고정와이어(435)는 양단이 각각 와이어 체결홀(436)에 끼워진 후 감겨 고정될 수 있다. 또한, 도 9b에 도시한 바와 같이, 제2 성형부(422)의 제2 홈(423)의 양 측벽을 이루는 부분 중 어느 한 쪽에만 와이어 체결홀(436)이 형성되는 경우, 고정와이어(435)는 일단이 와이어 체결홀(436)에 끼워진 후 감겨 고정되고, 고정와이어(435)의 타단은 고정나사(430)에 감겨 고정될 수 있다. 이때, 고정나사(430)는 와셔(431)가 체결해제된 상태일 수 있다. 도시하지 않았지만, 고정와이어(435)의 타단을 고정하기 위해 스테이플러(440)를 사용할 수도 있다.

상부 부재(10)의 용착부(11)와 하부 부재(20)의 용착부(21)가 단차진 부분에 형성되고 그 주변이 돌출되어 있는 것과 같이 복잡한 경우에는, 도 10에 도시한 바와 같이, 하부 부재(20)의 용착부(21)의 주변에서 돌출되어 있는 돌출부(22)가 제2 단열 블록(420)에 닿거나 걸릴 수 있어 용착부(21)의 위쪽(직상)에 제2 열원(424)을 위치시키기 어렵다. 제2 열원(424)을 용착부(21)의 위쪽에 위치시키는 동시에 돌출부(22)가 제2 단열 블록(420)에 닿거나 걸리지 않도록 해야 하므로, 제2 열원(424)과 용착부(21) 사이의 거리가 멀어져 가열 효율이 급격하게 저하된다. 따라서, 하부 부재(20)의 용착부(21)의 주변에 돌출부(22)가 있는 경우, 제2 열원(424)과 용착부(21) 사이의 거리를 유지하는 조건 하에서는, 제2 열원(424)은 용착부(21)의 바로 위쪽에 위치되지 못하고 기울어져 위치된다. 그러나, 이 경우 적외선(R)이 용착부(21)에 비스듬하게 가해지기 때문에 용착 시간이 길고, 또한 용착부(21)의 주변이 적외선(R)의 영향을 받아 용융될 수 있기 때문에 [하부 부재(20)가 용착되어 제조되는] 제품의 품질이 크게 저하될 수 있다. 또한, 제2 부재(20)의 용착부(21)가 용융되더라도, 그 주변이 가열된 결과 원치않는 제품 손상이 생길 수 있다. 이러한 제품 손상은 부품의 기능성을 저하시키고, 외관 품질의 불량을 발생시킨다.

이러한 문제점을 해결하기 위해, 상부 부재(10)의 용착부(11)와 하부 부재(20)의 용착부(21)가 단차진 부분과 같이 복잡한 부분에 형성되는 경우에, 도 11에 도시한 바와 같이, 방열판(451)을 포함하는 차단벽 부재(450)가 설치된다. 후술하는 내용에서는 제2 단열 부재(420)에 방열판(451)이 설치되는 예를 들었지만, 제1 단열 부재(410)에도 방열판(451)이 설치될 수 있음은 물론이다. 즉, 적외선 용착 장치(1000)에 있어서, 제1 단열 블록(410) 및 제2 단열 블록(420) 중 적어도 하나는 방열판(451)을 구비할 수 있다.

도 5에 도시한 바와 같은 하부 부재(20)의 예에서, 방열판(451)의 설치를 위해 용착부(21) 주변의 돌출부(22)가 닿거나 걸리지 않도록 제2 단열 부재(420)의 일부분이 제거되는데, 구체적으로는 제2 열원(424)을 수용하는 제2 홈(423)이 형성된 제2 성형부(422) 부분이 제거된다. 이러한 제2 성형부(422)의 제거에 의해 제2 홈(423)의 일 측방이 개방된다. 차단벽 부재(450)의 방열판(451)은 제2 홈(423)의 측방으로 개방된 부분에 설치되어 측벽(차단벽) 역할을 하며, 제2 열원(424)으로부터의 고온의 열 및 적외선(R)이 하부 부재(20)의 돌출부(22) 및 그 주변으로 전달되는 것을 차단한다. 제2 홈(423)의 일 측방이 길게 개방되는 경우에, 방열판(451)도 길게 형성된다.

방열판(451)은 나사체결 방식으로 제2 단열 블록(420)의 제2 성형부(422)에 고정된다. 구체적으로, 차단벽 부재(450)는 방열판(451)을 제2 성형부(422)의 측면에 고정시키는 결합나사(452)를 포함한다. 제2 단열 블록(420)은 방열판(451)이 부착되는 제2 성형부(422)의 측면과 만나는 부분에 방열판(451)의 일측 가장자리가 삽입되는 결합홈(460)을 구비한다. 결합홈(460)은 방열판(451)의 일측 가장자리가 억지 끼워맞춤(interference fit)되도록 형성될 수 있다. 이와 같이, 결합홈(460)에 방열판(451)의 일측 가장자리를 끼운 후 결합나사(452)로 방열판(451)을 제2 성형부(422)에 고정함으로써, 적은 개수의 결합나사(452)를 사용하더라도 방열판(451)을 견고하게 고정할 수 있다.

차단벽 부재(450)는, 도 12에 도시한 바와 같이, 가압 블록(470)을 더 포함할 수 있다. 가압 블록(470)은, 제2 성형부(422)의 구조, 형상 등으로 인해 방열판(451)을 결합나사(452)로 고정시키지 못하는 경우(결합나사(452)를 적용시키기 어려운 경우)에 사용되거나 또는 결합나사(452)에 의해 고정된 방열판(451)을 더욱 견고하게 제2 성형부(422)에 고정시키기 위해 사용된다.

가압 블록(470)은 일 측면이 방열판(451)에 맞대어지고, 상면이 제2 성형부(422)의 하부면(421)에 맞대어진다. 이러한 가압 블록(470)은 대체로 직육면체 형상을 갖지만, 이에 한정되는 것은 아니다. 즉, 방열판(451)에 맞대어지는 일 측면을 포함하는 부분이 다른 부분에 비해 두꺼운 두께를 갖는 형상, 예컨대 종단면이 "L"자 형상을 갖는 블록으로 이루어질 수 있다. 이러한 가압 블록(470)은 가벼우면서도 가공성이 좋은 알루미늄 재료로 형성되며, 특히 강도를 강화시킨 두랄루민 등과 같은 알루미늄 합금을 재료로 하여 형성된다.

가압 블록(450)은 상하방향으로 관통하는 제1 관통구멍(471)을 가지며, 제1 관통구멍(471)에 삽입되어 제2 단열 블록(420)에 나사결합되는 가압블록 조립나사(472)를 포함한다. 가압 블록(450)은 길이방향(수평방향)으로 제1 관통구멍(471)을 복수 개 구비할 수 있어서, 복수의 가압블록 조립나사(472)에 의해 안정적으로 제2 단열 블록(420)에 고정될 수 있다. 방열판(451)이 제2 성형부(422)의 측면을 따라 길게 연장하는 경우, 방열판(451)의 측면에는 방열판(451)보다 길이가 짧은 복수 개의 가압 블록(450)이 방열판(451)의 길이방향을 따라 설치될 수 있다.

가압 블록(470)에 있어서, 방열판(451)에 맞대어지는 일 측면을 포함하는 부분에는 결합나사(452)와 병행하여 방열판(451)을 제2 성형부(422)에 고정시킬 수 있도록 제2 관통구멍(473)이 구비된다. 따라서, 방열판(451)을 결합나사(452)를 사용하여 제2 성형부(422)에 고정시킨 후 가압 블록(470)을 설치할 수 있고, 방열판(451)을 가압 블록(470)을 사용하여 제2 성형부(422)에 밀착시킨 후 결합나사(452)를 사용하여 고정시킬 수도 있다.

방열판(451)은, 자유로운 형상으로 제작이 용이하고 내구강성이 높은 금속 재질로 이루어질 수 있다. 본 실시예에서, 방열판(451)은 휘어짐이나 굽힘이 용이하도록 0.2~1.0mm의 두께를 가진다. 또한, 방열판(451)은 스틸, 스테인리스강, 텅스텐, 알루미늄, 구리 중 어느 하나로 형성되거나 또는 이들 중 둘 이상의 합금으로 형성될 수 있다. 본 실시예에서는, 열팽창율이 낮은 스테인리스강으로 형성된다. 방열판(451)은 반사 특성이 있는 금속 재질로 이루어지기 때문에, 전자파로 이루어진 복사에너지인 적외선의 침투에 별다른 영향을 받지 않는다. 따라서, 방열판(451)에 의해 적외선의 전달을 용이하게 차단할 수 있다. 방열판(451)은 제1 홈이나 제2 홈(423)의 개방 구간이 곡면으로 이루어지는 경우에도, 이에 대응하여 굴곡되게 설치될 수 있다.

방열판(451)은 세라믹 코팅될 수 있고, 또는 세라믹 시트를 방열판(451)에 감아서 사용할 수 있다. 세라믹 코팅은 여러 종류가 있으며, 본 실시예에서는 방열판(451)에 코팅을 한 후 방열판(451)을 구부려도 코팅층의 깨짐현상이 거의 없는 지르코니아(zirconia) 코팅이 사용된다. 또한, 방열판(451)은 표면이 불소수지(fluororesin) 코팅되거나, 또는 불소수지 시트를 방열판(451)에 감아서 사용할 수 있다. 방열판(451)의 표면이 열적 성질(내열성)이 뛰어난 세라믹이나 불소수지로 코팅되거나 시트 형태로 감김으로써, 방열판(451)의 두께가 작더라도 두꺼운 세라믹 블록과 같은 효과를 가질 수 있다.

도 13 및 도 14를 참조하여, 본 실시예에 따른 적외선 용착 장치(1000)를 이용한 적외선 용착 방법과, 적외선 용착 방법에 따른 각 단계에서의 주요 구성부의 작동에 대해 설명한다. 적외선 용착 장치(1000)는, 크게 가열 구동, 가열부 구동 및 용착 구동으로 이루어진다. 가열 구동에서는, 상부 부재(10)와 하부 부재(20)가 적외선 가열되어 각각의 용착부(11, 21)에 원하는 깊이의 용융층이 형성된다. 가열부 구동에서는 용융층이 굳지 않도록 가열부(400)가 신속하게 상부 부재(10)와 하부 부재(20) 사이의 가열 위치(P1)으로부터 대기 위치(P2)로 이동한다. 용착 구동에서는, 상부 부재(10)와 하부 부재(20)가 서로 대향하여 밀착 가압된 상태에서 냉각되어 용착된다. 이때, 표면이 접촉된 후 시간이 경과함에 따라 분자확산이 이루어져 상부 부재(10)와 하부 부재(20)가 견고하게 접합된다. 이하, 구체적으로 설명하기로 한다.

본 실시예에 따른 적외선 용착 방법으로서, 우선, 상부 부재(10)와 하부 부재(20)를 제1 고정부(200)와 제2 고정부(300)에 각각 고정시킨다(S10)(도 14의 (a) 참조). 이 단계(S10)에서 상부 부재(10)와 하부 부재(20)를 제1 고정부(200)와 제2 고정부(300)에 각각 수동 고정하는 것도 가능하지만, 자동 투입 장치에 의해서도 상부 부재(10)와 하부 부재(20)를 제1 고정부(200)와 제2 고정부(300)에 각각 고정하는 것이 가능하다. 고정이 완료되면 대기 위치(P2)에 있던 가열부(400)가 가열 위치(P1)로 이동한다(S20)(도 14의 (b) 참조). 이동된 가열부(400)에서 적외선(R)을 방사하여 (접촉없이) 상부 부재(10)와 하부 부재(20) 각각에 대해 용착에 필요한 용융층을 형성한다(S30)(도 14의 (c) 참조). 충분히 용융한 후 제1 고정부(200)와 제2 고정부(300)가 서로 멀어지도록 이동되고, 용융 상태가 유지되는 동안 가열부(400)가 신속하게 가열 위치(P1)에서 대기 위치(P2)로 이동한다(S40)(도 14의 (d) 참조). 가열부(400)가 대기 위치(P2)로 이동되면 즉시 제1 고정부(200)와 제2 고정부(300)가 이동되어 상부 부재(10)와 하부 부재(20)를 서로 대향하여 밀착 가압하고, 냉각시킨다(S50)(도 14의 (e) 참조). 용착 완료 후 제1 고정부(200)가 상방으로 이동하고 용착된 제품(1)을 취출한다(S60)(도 14의 (f) 참조). 제품(1)의 취출은 작업자가 수동으로 하는 것도 가능하지만, 자동 취출 장치를 이용하는 것도 가능하다. 용착된 제품(1)의 취출 시, 보다 넓은 공간에서 이루어질 수 있도록 제1 고정부(200)의 상방으로의 이동뿐만 아니라 제2 고정부(300)의 하방으로의 이동이 동시에 이루어질 수도 있다.

이와 같은 방법으로 수행되는 적외선 용착과 관련하여, 용착 강도에 영향을 주는 요인을 살펴보면, 가열부(400)와 부재(10, 20)와의 거리 영향이 있다. 가열부(400)와 부재(10, 20)와의 거리가 증가하면, 적외선의 확산으로 인해 적외선 밀도를 줄어들어 결국 가열 온도 및 파워가 줄게 된다. 따라서, 가열 거리가 커질 때는 높은 용착 강도를 얻기 위해 가열 시간을 증가시켜야 한다.

또한, 다른 요인으로는 가열 시간의 영향이 있다. 가열 시간의 증가는 용융층의 두께를 증가시키고 표면 온도를 증가시킨다. 가열 거리가 멀수록 높은 용착 강도를 얻기 위해 가열 시간이 길어지지만, 가열 시간이 너무 길어지게 되면 폴리머들의 방향과 특성이 변하여 오히려 용착 강도가 떨어질 수 있다.

또한, 용착 압력의 영향이 있다. 일반적으로 용착 압력의 증가는, 용착 강도가 최적 상태일 때까지는 증가하다가 용착 강도가 너무 높으면 오히려 감소하는 경향이 있다. 즉, 너무 과한 압력이 가해지면, 용융층이 압력에 의해 옆으로 밀려 실제 접합되는 부분에서는 너무 적은 양이 남게 된다.

또한, 가압 시간의 영향이 있다. 가열부(400)를 대기 위치(P2)로 이동시킨 후, 가압이 이루어지는 동안 용융층의 열이 손실되거나 냉각된다. 그러므로, 가압 시간이 길어지면 용융층을 줄이고 강도를 낮게 하는 원인이 된다. 이와 같은 용착 강도에 영향을 주는 가열 거리, 가열 시간, 용착 압력, 가압 시간 등의 조건을 고려하여, 원하는 용착 강도로 플라스틱 부재들을 용착시킬 수 있다.

전술한 본 발명에 따른 적외선 용착 장치는 다양한 변형 형태로 구현될 수 있다. 예컨대, 본 실시예에서는 가열부(400)가 고정된 형태의 장치 구성을 갖지만, 가열부가 상하로 이동하도록 구성할 수 있다. 또한, 본 실시예에서는 가열부(400)가 수평 방식으로 이루어졌지만, 수직 방식으로 이루어질 수도 있다. 가열부가 수평 방식인 경우에는, 가공되는 플라스틱 부재의 높이가 낮고 작은 경우의 용착에 유리하고, 가열부가 수직 방식인 경우에는 가공되는 플라스틱 부재의 높이 및 크기가 큰 제품(예, 파이프)의 용착에 유리하다. 또한, 하우징(100) 내에 복수의 제1 고정부(200)와 제2 고정부(30)를 구비하여 복수의 부재를 동시에 용착할 수도 있다.

이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것이 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.

10: 상부 부재 11: 상부 부재의 용착부
20: 하부 부재 21: 하부 부재의 용착부
100: 하우징 200: 제1 고정부
300: 제2 고정부 400: 가열부
410: 제1 단열 블록 412: 제1 성형부
420: 제2 단열 블록 422: 제2 성형부
423: 제2 홈 424: 제2 열원
430: 고정 나사 440: 스테이플러
451: 방열판 452: 결합 나사
460: 결합홈 470: 가압 블록
500: 수평 구동부 600: 수직 구동부
700: 전원부 800: 인터페이스부
900: 제어부 1000: 적외선 용착 장치
P1: 가열 위치 P2: 대기 위치

Claims (11)

1. 상하 대향하도록 상부 부재 및 하부 부재를 각각 고정하는 제1 고정부 및 제2 고정부와,
   상기 제1 고정부와 상기 제2 고정부 사이의 가열 위치에서 플라스틱 재료로 이루어진 상기 상부 부재의 용착부와 상기 하부 부재의 용착부를 적외선 가열하는 가열부와,
   상기 가열부를 상기 가열 위치와 상기 가열 위치로부터 수평방향으로 벗어난 대기 위치 사이에서 이동시키는 수평 구동부와,
   상기 적외선 가열에 의해 용융된 상기 상부 부재의 용착부와 상기 하부 부재의 용착부가 접촉되어 접합되도록 상기 제1 고정부와 상기 제2 고정부 중 적어도 어느 하나를 승강시키는 수직 구동부를 포함하고,
   상기 가열부는
   상하로 배치되는 제1 단열 블록 및 제2 단열 블록을 구비하며,
   상기 제1 단열 블록은 상기 상부 부재의 용착부에 대응하여 상부면에서 융기되거나 침강되고, 길이방향을 따라 상방으로 개구되는 제1 홈이 형성된 제1 성형부와, 상기 제1 홈 내에 구비되는 제1 열원을 포함하고,
   상기 제2 단열 블록은 상기 하부 부재의 용착부에 대응하여 하부면에서 융기되거나 침강되고, 길이방향을 따라 하방으로 개구되는 제2 홈이 형성된 제2 성형부와, 상기 제2 홈 내에 구비되는 제2 열원을 포함하고,
   상기 제1 단열 블록의 상기 제1 성형부 및 상기 제2 단열 블록의 상기 제2 성형부 중 적어도 하나의 일 부분에서는, 상기 제1 홈 및 상기 제2 홈 중 적어도 하나의 일 측방이 개방되도록 형성되고, 상기 제1 홈 및 상기 제2 홈의 일 측방으로 개방된 부분에는 차단벽 부재를 구비하는,
   적외선 용착 장치.
2. 제1항에 있어서,
   상기 제1 단열 블록과 상기 제2 단열 블록은 세라믹 블록인, 적외선 용착 장치.
3. 제1항에 있어서,
   상기 제1 열원과 상기 제2 열원은 니크롬판인, 적외선 용착 장치.
4. 제3항에 있어서,
   상기 제1 단열 블록과 상기 제2 단열 블록은 열원 고정부재를 더 포함하고,
   상기 열원 고정부재는 후크가 형성된 와셔가 체결된 고정나사, 스테이플러 및 고정와이어 중 적어도 하나를 포함하는, 적외선 용착 장치.
5. 제1항에 있어서,
   상기 차단벽 부재는 가요성의 방열판 및 상기 방열판을 상기 제1 성형부 또는 상기 제2 성형부의 측면에 고정시키는 결합나사를 포함하는, 적외선 용착 장치.
6. 제5항에 있어서,
   상기 차단벽 부재는, 상기 방열판을 상기 제1 성형부 또는 상기 제2 성형부로 밀착시켜 지지하는 가압 블록을 더 포함하는, 적외선 용착 장치.
7. 제5항에 있어서,
   상기 제1 단열 블록과 상기 제2 단열 블록은 상기 방열판의 일측 가장자리가 삽입되는 결합홈을 구비하는, 적외선 용착 장치.
8. 제5항에 있어서,
   상기 방열판은 스테인리스강, 스틸, 텅스텐, 알루미늄, 구리 중 어느 하나 또는 이들 중 둘 이상의 합금으로 형성되는, 적외선 용착 장치.
9. 제5항에 있어서,
   상기 방열판은 세라믹 코팅되거나 또는 세라믹 시트가 감기는, 적외선 용착 장치.
10. 제9항에 있어서,
    상기 세라믹 코팅은 지르코니아 코팅인, 적외선 용착 장치.
11. 제5항에 있어서,
    상기 방열판은 불소수지 코팅되거나 또는 불소수지 시트가 감기는, 적외선 용착 장치.
    

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