KR101697198B1 - Ultrasonic welding apparatus - Google Patents

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KR101697198B1
KR101697198B1 KR1020150137223A KR20150137223A KR101697198B1 KR 101697198 B1 KR101697198 B1 KR 101697198B1 KR 1020150137223 A KR1020150137223 A KR 1020150137223A KR 20150137223 A KR20150137223 A KR 20150137223A KR 101697198 B1 KR101697198 B1 KR 101697198B1
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강성윤
서승길
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국방과학연구소
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Abstract

The present invention relates to an ultrasonic wave welding apparatus. The ultrasonic wave welding apparatus comprises: an anvil member supporting a welding target; a tool hone member which comes in contact with the welding target supported on the anvil member to apply ultrasonic vibration thereto; an anvil-rotating device which rotates the anvil member; and a hone rotating device which rotates the tool hone member. The ultrasonic wave welding apparatus rotates the tool hone and the anvil members to firmly weld heterogeneous or homogeneous metal thin-film materials with ultrasonic waves to enhance a welding performance of ultrasonic wave; enables efficient ultrasonic wave welding on curved parts making such ultrasonic wave welding operations less difficult; prevents an occurrence of ultrasonic wave welding defects in the ultrasonic wave welding operation on the curved parts; and enhances productivity.

Description

초음파 용접 장치{ULTRASONIC WELDING APPARATUS}[0001] ULTRASONIC WELDING APPARATUS [0002]

본 발명은 초음파 용접 장치에 관한 것으로 더 상세하게는 공구 혼과 엔빌을 회전시키면서 이종 또는 동종 금속의 박판소재를 초음파로 견고하게 용착시킬 수 있고, 굴곡형상 부분에서의 효율적인 초음파 용접을 가능하도록 한 초음파 용접 장치에 관한 발명이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an ultrasonic welding apparatus, and more particularly, to an ultrasonic welding apparatus capable of firmly welding a thin plate material of a different kind or a homogeneous metal with an ultrasonic wave while rotating a tool horn and an envelope, The present invention relates to a welding apparatus.

일반적으로 초음파 용착기는 사람의 귀에 들리지 않는 15kHz ~ 40kHz 사이의 음파를 이용하여 플라스틱이나 연금속(구리, 알루미늄)등을 접착하는 장비로서, 전기적 신호를 내는 발진부와 전기신호를 진동으로 변환하는 진동부 및 이러한 진동부에 의해 움직이는 기계 장치로 구성된다.Generally, an ultrasonic welder is a device for bonding plastic or poultry (copper, aluminum) using sound waves between 15 kHz and 40 kHz which can not be heard by human ear. It is composed of an oscillation part for generating an electrical signal and a vibration part And a mechanical device that is moved by such a vibrating part.

상기 진동부에서 전기신호를 진동으로 변환하기 위해서 니켈 진동자, 페라이트 진동자, 압전세라믹을 이용하는 BLT(Bolted Lanjuban Transducer)진동자가 사용된다. 여기서, 진동자는 컨버터(Converter) 또는 트랜스튜서(Transducer)라고 한다. In order to convert an electric signal into vibration in the vibration section, a BLT (Bolted Lanjuban Transducer) oscillator using a nickel oscillator, a ferrite oscillator, and a piezoelectric ceramic is used. Here, the vibrator is referred to as a converter or a transducer.

또한 상기 진동부는 진동자에서 발생한 진동을 증폭하는 부스터(booster)라 불리는 듀랄루민 재질의 증폭 장치가 연결되어 있으며, 마지막으로 직접 플라스틱 또는 금속에 닿아 진동을 전달하는 것 역시 듀랄루민 재질의 공구 혼(Tool Horn)이 연결되어 있다.The vibrating part is connected to an amplifying device of a duralumin material called a booster which amplifies vibrations generated in the vibrator. Finally, the vibrating part is directly connected to a plastic or metal so as to transmit vibrations. The vibrating part also includes a tool horn made of duralumin, Is connected.

이러한 초음파 용착기의 접착 원리는 1초에 15,000 ~ 40,000회의 진동이 플라스틱 또는 금속에 전달되어 0.1 ~ 1초 사이에 대상 물질의 접촉면에 열을 발생하여 녹인 후 압력을 가하여 접착하는 것이다.The bonding principle of the ultrasonic welder is that 15,000 to 40,000 vibrations are transmitted to plastics or metals in one second, and heat is generated on the contact surfaces of the target material for 0.1 to 1 second to dissolve and then pressure is applied to adhere.

한편, 종래의 초음파 진동 용착 기술에 있어서, 엔빌에 의해 지지된 접합부재에 공구 혼을 접촉시키고, 초음파 진동을 유발시킴으로써, 공구 혼의 중심축에 병행하는 측면을 이용하는 횡진동 방식에 의해, 그 중심축 방향으로 공구 혼을 미세하게 신축시킴으로써 접합 부재를 피접합 부재에 접착시키는 횡진동 방식의 용착 기술이 알려져 있다.On the other hand, in a conventional ultrasonic vibration welding technique, a tool horn is brought into contact with a joining member supported by an anvil, and ultrasonic vibration is caused to cause a transverse vibration system using side surfaces parallel to the central axis of the tool horn, In which the joining member is adhered to the member to be joined by finely expanding and contracting the tool horn in the direction of the joining member.

그러나 이러한 횡진동 방식의 경우, 작업 면에 수직인 진동 성분인 종진동이 발생 될 우려가 있고, 초음파 진동에 의해 발열의 문제가 있다.However, in the case of such a lateral vibration system, there is a fear that longitudinal vibration, which is a vibration component perpendicular to the work surface, is generated, and there is a problem of heat generation due to ultrasonic vibration.

또한 종래의 초음파 용착의 경우 동종 및 이종재질 간에 굴곡형상에 대한 초음파 용착에 어려움이 있었다.In addition, in the case of the conventional ultrasonic welding, there is a difficulty in ultrasonic welding to the curved shape between homogeneous and heterogeneous materials.

국내실용신안등록 제0418336호 '초음파용접기의 공구혼과 엔빌의 구조'(2006.06.01 등록)Domestic Utility Model Registration No. 0418336 'Structure of tool horn and anvil of ultrasonic welder' (Registered on 2006.06.01)

본 발명의 목적은 이종 또는 동종 금속의 박판소재를 초음파로 견고하게 용착시킬 수 있고, 굴곡형상 부분에서의 효율적인 초음파 용접을 가능하도록 한 초음파 용접 장치를 제공하는 데 있다. An object of the present invention is to provide an ultrasonic welding apparatus capable of firmly welding a thin plate material of a different kind or a same metal with ultrasonic waves and capable of efficient ultrasonic welding in a bent portion.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 의한 초음파 용접 장치는, 용접대상체를 지지하는 엔빌부재, 상기 엔빌부재에 지지된 용접대상체에 접촉되어 초음파 진동을 가하는 공구 혼부재, 상기 엔빌부재를 회전시키는 엔빌 회전기기 및 상기 공구 혼부재를 회전시키는 혼 회전기기를 포함하는 것을 특징으로 한다. According to an aspect of the present invention, there is provided an ultrasonic welding apparatus comprising: an anvil member for supporting a welding object; a tool horn member contacting an object to be welded supported by the anvil member to apply ultrasonic vibration; And a horn rotating device for rotating the tool horn member.

본 발명에서 상기 엔빌부재는 상부에 상기 용접 대상체가 안착되며 외측 둘레로 원형의 곡면을 이루는 용접대상 지지체를 포함하고, 상기 공구 혼부재의 하부에는 원형상으로 형성되어 외주면이 상기 용접 대상체의 초음파 용접부위에 접촉되는 원형 용접부가 구비될 수 있다.In the present invention, the anvil member includes a welding target support on which the welding target body is placed and which has a circular curved surface on its outer periphery, and the lower portion of the tool horn member is formed in a circular shape, A circular welded portion may be provided.

본 발명에서 상기 원형 용접부의 둘레에는 제1널링부가 구비될 수 있다.In the present invention, the first knocking portion may be provided around the circular welded portion.

본 발명에서 상기 제1널링부는 사선형상과 직교형상 중 어느 하나일 수 있다.In the present invention, the first knurling part may be any one of a diagonal shape and an orthogonal shape.

본 발명에서 상기 제1널링부는 어느 일부분이 사선형상이고, 나머지 부분이 직교형상으로 형성될 수 있다.In the present invention, the first knurled portion may be formed in a shape in which a portion is oblique and the remaining portion is formed in an orthogonal shape.

본 발명에서 상기 엔빌 회전기기와 상기 혼 회전기기는 상기 엔빌부재와 상기 공구 혼부재를 동일한 기어비로 회전시키는 서브 모터를 포함할 수 있다.In the present invention, the angular rotating device and the horn rotating device may include a sub motor that rotates the anvil member and the tool hinge member at the same gear ratio.

본 발명에서 상기 엔빌부재에 안착되어 지지되는 상기 용접 대상체를 가압하는 용접 대상 가압기기를 더 포함할 수 있다.The present invention may further include a welding target pressing device for pressing the welding target supported by the evisceration member.

본 발명에서 상기 용접 대상 가압기기는, 상기 용접 대상체의 외형과 대응되는 가압홈부가 형성되고 상기 엔빌부재와 함께 회전하는 용접대상 가압부재 및 상기 용접 대상 가압부재를 상, 하 이동시키는 승하강 기기를 포함할 수 있다.In the present invention, the welding subject pressurizing device includes a welding target pressing member formed with a pressing groove portion corresponding to the outer shape of the welding target and rotating together with the auger member, and an up-down device for moving the welding subject pressing member upward and downward .

본 발명에서 상기 용접대상 가압부재는 스프링에 의해 탄성 지지될 수 있다.In the present invention, the welding object pressing member can be elastically supported by a spring.

본 발명에서 상기 용접대상 가압부재와 상기 용접대상 지지체 중 어느 한측에는 축가이드돌기부가 돌출되고, 상기 용접대상 가압부재와 상기 용접대상 지지체 중 다른 한측에는 상기 축가이드돌기부가 삽입되는 축가이드홈부가 형성될 수 있다.In the present invention, a shaft guide protruding portion protrudes on one side of the welding target pressing member and the welding target support, and a shaft guide groove portion into which the shaft guide protruding portion is inserted is formed on the other side of the welding target pressing member and the welding target support .

본 발명에서 상기 용접대상 지지체는 분리가능하게 장착될 수 있다.In the present invention, the object to be welded may be detachably mounted.

본 발명에서 상기 용접대상 지지체에는 상기 용접 대상체의 두겹의 금속 박판 간의 슬립을 방지하는 제2널링부가 구비될 수 있다.In the present invention, the welding target support may be provided with a second knurling unit for preventing slippage between two metal thin plates of the welding target.

본 발명에서 상기 제2널링부는 사선형상과 직교형상 중 어느 하나일 수 있다.In the present invention, the second knurling part may be any one of an oblique shape and an orthogonal shape.

본 발명에서 상기 제2널링부는 어느 일부분이 사선형상이고, 나머지 부분이 직교형상으로 형성될 수 있다.In the present invention, any portion of the second nulling portion may be formed in an oblique shape and the remaining portion may be formed in an orthogonal shape.

본 발명은 공구 혼과 엔빌을 회전시키면서 이종 또는 동종 금속의 박판소재를 초음파로 견고하게 용착시켜 초음파 용착 성능을 개선하는 효과가 있다.The present invention has the effect of improving ultrasonic welding performance by firmly welding a thin plate material of different or homogeneous metals with ultrasonic waves while rotating the tool horn and the envelope.

본 발명은 초음파 용착이 어려운 굴곡형상 부분에서의 효율적인 초음파 용접을 가능하게 하여 굴곡부분에 대한 초음파 용접 시 초음파 용접 불량 발생을 방지하고, 생산성을 증대시키는 효과가 있다.The present invention enables efficient ultrasonic welding in a bent portion where ultrasonic welding is difficult, thereby preventing the occurrence of ultrasonic welding defects when ultrasonic welding is performed on a bent portion and increasing productivity.

본 발명은 초음파로 용접된 제품의 내구성을 향상시켜 초음파 용접 작업의 신뢰성을 향상시키는 효과가 있다. The present invention has the effect of improving the reliability of the ultrasonic welding work by improving the durability of products welded by ultrasonic waves.

도 1은 본 발명에 따른 초음파 용접 장치의 일 실시 예를 도시한 개략도
도 2는 본 발명에 따른 초음파 용접 장치로 용접되는 용접대상체의 일 예를 도시한 사시도
도 3은 본 발명에 따른 초음파 용접 장치에서 공구 혼부재의 일 실시예를 도시한 단면도
도 4는 본 발명에 따른 초음파 용접 장치에서 엔빌부재의 일 실시 예를 도시한 단면도
도 5는 본 발명에 따른 초음파 용접 장치에서 엔빌부재의 일 실시 예를 도시한 요부확대 사시도
도 6은 본 발명에 따른 초음파 용접 장치에서 용접대상 가압기기의 일 실시 예를 도시한 사시도
도 7은 본 발명에 따른 초음파 용접 장치로 용접대상체의 측면 둘레를 초음파 용접하는 예를 도시한 도면
도 8은 본 발명에 따른 초음파 용접 장치로 용접대상체의 측면 둘레를 초음파 용접하는 예를 도시한 평면도
도 9 및 도 10은 본 발명에 따른 초음파 용접 장치로 용접대상체로 용접대상체의 상부면을 가압하여 용착시키는 예를 도시한 도면.1 is a schematic view showing an embodiment of an ultrasonic welding apparatus according to the present invention.
2 is a perspective view showing an example of a welding target body to be welded by the ultrasonic welding apparatus according to the present invention.
3 is a cross-sectional view showing an embodiment of a tool horn member in the ultrasonic welding apparatus according to the present invention.
4 is a cross-sectional view showing an embodiment of an anvil member in the ultrasonic welding apparatus according to the present invention.
5 is an enlarged perspective view of an essential part of an embodiment of an anvil member in the ultrasonic welding apparatus according to the present invention.
6 is a perspective view showing an embodiment of a pressurizing apparatus to be welded in an ultrasonic welding apparatus according to the present invention.
7 is a view showing an example of ultrasonic welding a side surface of a welding target with an ultrasonic welding apparatus according to the present invention
8 is a plan view showing an example of ultrasonic welding the side surface of a welding target with the ultrasonic welding apparatus according to the present invention.
9 and 10 are views showing an example in which an upper surface of a welding target body is pressed and welded to a welding target body by an ultrasonic welding apparatus according to the present invention.

첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명하면 다음과 같다. 여기서, 반복되는 설명, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능, 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다. 본 발명의 실시형태는 당 업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 따라서, 도면에서의 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. Hereinafter, a repeated description, a known function that may obscure the gist of the present invention, and a detailed description of the configuration will be omitted. Embodiments of the present invention are provided to more fully describe the present invention to those skilled in the art. Accordingly, the shapes and sizes of the elements in the drawings and the like can be exaggerated for clarity.

도 1은 본 발명에 따른 초음파 용접 장치의 일 실시 예를 도시한 개략도로써 도 1을 참고하면 본 발명의 일 실시예에 의한 초음파 장치는, 용접대상체(100)를 지지하는 엔빌부재(10)와,상기 엔빌부재(10)에 지지된 용접대상체(100)에 접촉되어 초음파 진동을 가하는 공구 혼부재(20)를 포함한다.FIG. 1 is a schematic view showing an embodiment of an ultrasonic welding apparatus according to the present invention. Referring to FIG. 1, an ultrasonic apparatus according to an embodiment of the present invention includes an envelope member 10 for supporting a welding target 100, And a tool hinge member 20 for applying ultrasonic vibration in contact with the welding target body 100 supported by the afore-mentioned anvil member 10.

또한, 상기 엔빌부재(10)는 엔빌 회전기기(30)에 의해 세로로 세워진 회전축을 중심으로 축방향 회전하며, 상기 공구 혼부재(20)는 세로로 세워지고 상기 엔빌부재(10)의 회전축과 나란하게 배치되는 회전축을 중심으로 축방향 회전한다.The anvil member 10 is axially rotated about a rotation shaft vertically erected by the angular rotating device 30 and the tool horn member 20 is vertically erected and rotates about the rotation axis of the angular member 10 And rotates axially about a rotation axis disposed in parallel.

상기 엔빌 회전기기(30)와 상기 혼 회전기기(40)는 각각 전기전원을 공급받아 회전력을 발생시키는 모터를 포함하여 상기 모터의 회전력으로 상기 엔빌부재(10)와 상기 공구혼부재를 각각 서로 반대 방향으로 회전시킨다.The envy rotating device (30) and the horn rotating device (40) each include a motor that generates electric power by receiving electric power, so that the energizing member (10) and the tool hone member Direction.

상기 엔빌 회전기기(30)와 상기 혼 회전기기(40)는 상기 엔빌부재(10)와 상기 공구 혼부재(20)를 각각 동일한 속도로 일정하게 회전시키는 것이 바람직하며, 서브 모터를 포함하여 상기 엔빌부재(10)와 상기 공구 혼부재(20)를 동일한 기어비로 회전시키는 것이 바람직하다. It is preferable that the angular rotating device 30 and the horn rotating device 40 rotate the angular member 10 and the tool hinge member 20 at the same speed, It is preferable that the member 10 and the tool hinge member 20 are rotated at the same gear ratio.

상기 엔빌부재(10)는 상부에 상기 용접대상체(100)가 안착되며 외측 둘레로 원형의 곡면을 이루는 용접대상 지지체(11)를 포함하며, 상기 용접대상 지지체(11)는 상기 엔빌부재(10)의 본체에 분리 가능하게 장착되어 용접대상체(100)의 형상에 따라 교체하여 사용 가능한 것을 일 예로 한다.The support member 11 includes a support member 11 to be welded on an upper surface of the anvil member 10 and having a circular curved surface on which the welding target 100 is mounted. Which is detachably mounted to the main body of the welding target body 100 and can be used in replacement with the shape of the welding target body 100. [

상기 용접대상 지지체(11)는 반구형상을 가지는 것을 일 예로 하며, 외측 둘레로 원형의 곡면을 이루는 다양한 형상 및 다양한 크기로 변형실시될 수 있음을 밝혀둔다.It is to be noted that the support 11 to be welded has a semi-spherical shape and can be modified into various shapes and various sizes which form a curved surface on the outer circumference.

상기 공구 혼부재(20)의 하부에는 원형상으로 형성되어 외주면이 상기 용접대상체(100)의 초음파 용접부위에 접촉되는 원형 용접부(21)가 구비된다.A circular welding portion 21 is formed in the lower portion of the tool horn member 20 and has a circular outer circumferential surface contacting the ultrasonic welding portion of the welding target body 100.

상기 원형 용접부(21)의 둘레에는 제1널링부(22)가 구비되어 상기 용접대상체(100)의 외주면에 접촉되어 회전할 때 용착하려는 재질간 즉, 두겹의 금속 박판이 미끄러지는 것(Slip)을 방지하여 용접부분에서 초음파 용접이 견고하게 이루어질 수 있도록 하는 것이 바람직하다.The first circular ring portion 22 is provided around the circular welded portion 21 to slip the thin metal plate between the materials to be welded when contacting the outer peripheral surface of the welding target body 100, So that the ultrasonic welding can be firmly performed in the welding part.

상기 제1널링부(22)는 사선형상과 직교형상 중 어느 하나인 것을 일 예로 하며, 어느 일부분이 상기 사선형상이고, 나머지 부분이 직교형상으로 혼합 형성될 수도 있으며, 상기 용접대상체(100)의 금속 박판 두께에 따라 피치 및 높이를 다르게 적용할 수 있고, 다양하게 변형실시할 수 있음을 밝혀둔다.The first ringing part 22 may be formed in a shape of a rectangle or a rectangle. The first ringing part 22 may be formed in an oblique shape and the remaining part may be formed in an orthogonal shape. It is possible to apply different pitches and heights depending on the thickness of the metal thin plate, and various modifications can be made.

상기 제1널링부(22)에서 상기 사선형상은 상기 직교형상 대비 기밀성은 좋으나 용착력이 떨어지는 반면, 상기 직교형상의 경우 상기 사선형상 대비 기밀성은 떨어지나 용착력은 좋다. 따라서 사용 용도에 따라 적절한 형상을 이용하고, 두가지 형상을 혼용하여 사용하면 기밀성과 용착력 모두 얻을 수 있다.In the first nulling portion 22, the oblique line has a good airtightness compared to the orthogonal contour, but has a weaker welding force. On the other hand, in the case of the orthogonal shape, the airtightness is lower than that of the oblique line. Therefore, it is possible to obtain both the airtightness and the welding force by using a suitable shape according to the use purpose and using the two shapes in combination.

본 발명에 따른 초음파 용접 장치는 상기 엔빌부재에 안착되어 지지되는 상기 용접대상체(100)를 가압하는 용접대상 가압기기(50)를 더 포함한다.The ultrasonic welding apparatus according to the present invention further includes a welding subject pressing device (50) for pressing the welding target body (100) supported on the above-mentioned anvil member and supported.

상기 용접대상 가압기기(50)는 상기 용접대상체(100)의 외형과 대응되는 가압홈부가 형성되고 상기 엔빌부재(10)와 함께 회전하는 용접대상 가압부재(51)와 상기 용접대상 가압부재(51)를 상, 하 이동시키는 승하강 기기(52)를 포함한다.The welding subject pressurizing device 50 includes a welding target pressing member 51 formed with a pressing groove portion corresponding to the outer shape of the welding target body 100 and rotating together with the auger member 10, Up and down device 52 for moving up and down.

상기 용접대상 가압부재(51)의 상기 가압홈부는 하부로 개방된 반구형상을 가지는 것을 일 예로 한다. The pressing groove portion of the welding target pressing member 51 has a semispherical shape opened to the lower portion.

상기 승하강 기기(52)는 유압에 의해 피스톤 로드가 상, 하 이동하는 유압실린더인 것을 일 예로 하며, 상기 피스톤 로드에 가로로 장착되며 상기 가압구가 단부 측에 회전 가능하게 장착되는 가압구 지지대(50a)를 포함한다.The upward / downward movement device 52 is a hydraulic cylinder in which the piston rod moves upward and downward by hydraulic pressure. The pressurized-gas pedestal 52 is horizontally mounted on the piston rod, and the pressurizing port is rotatably mounted on the end side. (50a).

상기 용접대상 가압부재(51)는 상기 승하강 기기(52) 즉, 상기 가압구 지지대(50a)에 분리 가능하게 장착되어 상기 용접대상체(100)의 형상에 따라 교체하여 사용할 수 있는 것이 바람직하다.It is preferable that the welding subject pressing member 51 is detachably mounted on the up / down apparatus 52, that is, the pressing ball support 50a, and can be used in accordance with the shape of the welding target body 100. [

상기 용접대상 가압부재(51)는 상기 가압구 지지대(50a)에 세로로 배치되는 가압회전축부(53)에 회전 가능하게 결합되고, 스프링(54)에 의해 탄성 지지되어 상기 용접대상체(100)를 탄성지지된 상태로 가압하여 회전 중 발생되는 충격을 완충시킬 수 있도록 하는 것이 바람직하다. The welding target pressing member 51 is rotatably coupled to a pressing rotary shaft portion 53 vertically disposed on the pressing ball support 50a and is elastically supported by a spring 54 to rotate the welding target body 100 It is preferable to pressurize in a state of being elastically supported so as to be capable of absorbing shocks generated during rotation.

상기 용접대상 가압부재(51)와 상기 용접대상 지지체(11) 중 어느 한측에는 상기 용접대상 가압부재(51)의 회전축을 상기 엔빌부재(10)의 회전축과 일치되게 하는 축가이드돌기부(60)가 돌출되고, 상기 용접대상 가압부재(51)와 상기 용접대상 지지체(11) 중 다른 한측에는 상기 축가이드돌기부(60)가 삽입되는 축가이드홈부(61)가 형성되는 것이 바람직하다. A shaft guide projection part (60) for making the rotation axis of the welding subject pressing member (51) coincide with the rotation axis of the above-mentioned enamel member (10) is provided on either the welding subject pressing member (51) And a shaft guide groove portion 61 into which the shaft guide projection portion 60 is inserted is formed on the other side of the welding target pressing member 51 and the welding target support body 11.

또한, 상기 축가이드돌기부(60)는 상기 가압홈부의 중심에 돌출되고, 상기 축가이드홈부(61)는 상기 용접대상 지지체(11)의 상부 중심에 형성되는 것을 일 예로 한다.The shaft guide protrusion 60 protrudes from the center of the pressing groove and the shaft guide groove 61 is formed at the center of the upper portion of the welding target support 11.

한편, 도 2는 본 발명에 따른 초음파 용접 장치로 용접되는 용접대상체(100)의 일 예를 도시한 사시도로써, 두개의 금속 박판소재가 겹쳐져 반구형 형상을 가지고 중심에 관통구멍(110)이 형성된 용접대상체(100)의 일 예를 도시한 것이다.FIG. 2 is a perspective view illustrating an example of a welding target 100 to be welded by the ultrasonic welding apparatus according to the present invention. FIG. 2 is a perspective view illustrating a welding target 100 in which two thin metal plates are overlapped to form a hemispherical shape, 1 shows an example of a target object 100. FIG.

두개의 금속 박판소재가 겹쳐져 반구형상을 가지는 용접대상체(100)는 하단부 둘레를 초음파 용접하고, 상부의 관통구멍(110) 주위를 초음파 용접하여 두겹의 금속 박판소재를 일체화한다.The welding target body 100 having a hemispherical shape formed by superimposing two metal thin plate materials is subjected to ultrasonic welding around the lower end portion and ultrasonic welding is performed around the upper through hole 110 to integrate the two metal thin plate materials.

본 발명에 따른 초음파 용접 장치는 두개의 금속 박판소재가 겹쳐져 반구형상을 가지는 상기 용접대상체(100)의 하단부 둘레를 초음파 용접으로 접합하는 것을 일 예로 하며 이외에도 외측 둘레가 원형의 곡면을 가지는 다양한 형상의 용접대상체(100)를 용접할 수 있음을 밝혀둔다.The ultrasonic welding apparatus according to the present invention is an example in which ultrasonic welding is applied to the lower end portion of the welding target body 100 having two hemispherical shapes so as to overlap with each other by ultrasonic welding, It is noted that the welding target 100 can be welded.

도 3은 본 발명에 따른 초음파 용접 장치에서 공구 혼부재(20)의 일 실시예를 도시한 단면도이고, 도 4는 본 발명에 따른 초음파 용접 장치에서 엔빌부재(10)의 일 실시 예를 도시한 단면도이며 도 5는 본 발명에 따른 초음파 용접 장치에서 엔빌부재(10)의 일 실시 예를 도시한 요부확대 사시도이다. FIG. 3 is a cross-sectional view showing one embodiment of the tool horn member 20 in the ultrasonic welding apparatus according to the present invention, and FIG. 4 is a cross-sectional view showing an embodiment of the anvil member 10 in the ultrasonic welding apparatus according to the present invention. And FIG. 5 is an enlarged perspective view of an essential part of an embodiment of the anvil member 10 in the ultrasonic welding apparatus according to the present invention.

도 3을 참고하면, 상기 공구 혼부재(20)는 혼 지지체의 내부에 베어링을 통해 회전 가능하게 장착되어 상기 혼 회전기기(40)의 작동에 의해 회전된다. Referring to FIG. 3, the tool hinge member 20 is rotatably mounted in a hinge support through a bearing and is rotated by the operation of the horn turning device 40.

도 4를 참고하면, 상기 엔빌부재(10)는 엔빌 지지체의 내부에 베어링을 통해 회전 가능하게 장착되어 상기 엔빌 회전기기(30)의 작동에 의해 회전된다. Referring to FIG. 4, the anvil member 10 is rotatably mounted through a bearing inside the envelope support, and is rotated by the operation of the envelope rotating device 30. As shown in FIG.

또한, 도 5를 참고하면, 상기 엔빌부재(10)의 상기 용접대상 지지체(11)는 상, 하로 관통되는 복수의 볼트구멍(12)을 구비하고, 상기 볼트구멍(12)을 통해 상기 엔빌부재(10)의 본체에 볼트 체결로 분리가능하게 장착되는 것을 일 예로 한다.5, the welding target support 11 of the anvil member 10 is provided with a plurality of bolt holes 12 penetrating up and down, And is detachably mounted to the main body of the main body 10 by bolting.

상기 용접대상 지지체(11)는 상기 용접대상체(100)의 관통구멍(110)에 대응되게 축가이드홈부(61)가 형성되고, 상기 축가이드돌기부(60)가 삽입되어 상기 가압홈부의 내측면에 상기 용접대상체(100)의 외주면이 최대한 넓은 면적으로 접촉되어 가압될 수 있도록 한다.The welding target support body 11 is formed with a shaft guide groove portion 61 corresponding to the through hole 110 of the welding target body 100 and the shaft guide projection portion 60 is inserted into the inner side surface of the pressing groove portion So that the outer circumferential surface of the welding target body 100 can be contacted and pressurized as much as possible.

또한, 상기 용접대상 지지체(11)에는 상기 용접대상체(100)의 두겹의 금속 박판 간의 슬립을 방지하는 제2널링부(13)가 구비되는 것이 바람직하다.It is preferable that the welding target support body 11 is provided with a second nulling portion 13 for preventing slippage between two metal thin plates of the welding target body 100.

상기 제2널링부(13)는 상기 용접대상 지지체(11)의 상부 용접부위에 대응되게 구비되며, 본 실시 예에서 상기 제2널링부(13)는 상기 축가이이드홈부의 둘레로 구비되는 것을 일 예로 한다.The second nulling portion 13 is provided correspondingly to the upper welding portion of the welding target support 11, and in this embodiment, the second nulling portion 13 is provided around the axis guide groove portion as an example do.

상기 제2널링부(13)는 사선형상과 직교형상 중 어느 하나인 것을 일 예로 하며, 어느 일부분은 상기 사선형상이고, 나머지 부분은 직교형상으로 혼합할 수도 있으며, 상기 용접대상체(100)의 금속 박판 두께에 따라 피치 및 높이를 다르게 적용할 수 있고, 다양하게 변형실시할 수 있음을 밝혀둔다. The second nulling portion 13 may be formed of any one of oblique and quadrangular shapes. Any of the second nulling portions 13 may be formed in an oblique shape and the remaining portions may be formed in an orthogonal shape. The metal of the welding target 100 It is possible to apply different pitches and heights depending on the thickness of the thin plate, and various modifications can be made.

상기 제2널링부(13)에서 상기 사선형상은 상기 직교형상 대비 기밀성은 좋으나 용착력이 떨어지는 반면, 상기 직교형상의 경우 상기 사선형상 대비 기밀성은 떨어지나 용착력은 좋다. 따라서 사용 용도에 따라 적절한 형상을 이용하고, 두가지 형상을 혼용하여 사용하면 기밀성과 용착력 모두 얻을 수 있다.In the second nulling portion 13, the oblique line has a good airtightness compared to the orthogonal contour but has a poor welding power. In the case of the orthogonal shape, the airtightness is poor compared to the oblique line, Therefore, it is possible to obtain both the airtightness and the welding force by using a suitable shape according to the use purpose and using the two shapes in combination.

도 6은 본 발명에 따른 초음파 용접 장치에서 용접대상 가압기기(50)의 일 실시 예를 도시한 사시도이고, 도 6을 참고하면 상기 용접대상 가압기기(50)는, 유압 실린더의 피스톤 로드의 상단부에 상기 가압구 지지대(50a)가 가로로 장착되고, 상기 가압구 지지대(50a)의 단부 측에 세로로 구비되는 회전축에 상기 용접대상 가압부재(51)가 장착되어 상기 유압 실린더의 작동에 의해 상, 하 이동하여 상기 용접대상체(100)를 가압한다. 6 is a perspective view showing an embodiment of a welding target pressurizing device 50 in the ultrasonic welding apparatus according to the present invention. Referring to FIG. 6, the welding target pressurizing device 50 includes an upper end of a piston rod of a hydraulic cylinder, And the welding object pressing member 51 is mounted on a rotating shaft vertically provided on the end side of the pressing ball support 50a and is moved in the vertical direction by the operation of the hydraulic cylinder, So that the welding target body 100 is pressed.

도 7은 본 발명에 따른 초음파 용접 장치로 용접대상체(100)의 측면 둘레를 초음파 용접하는 예를 도시한 도면이고, 도 8은 본 발명에 따른 초음파 용접 장치로 용접대상체(100)의 측면 둘레를 초음파 용접하는 예를 도시한 평면도이다. FIG. 7 is a view showing an example of ultrasonic welding the side surface of the welding target body 100 with the ultrasonic welding apparatus according to the present invention. FIG. 8 is a side view of the ultrasonic welding apparatus according to the present invention, 1 is a plan view showing an example of ultrasonic welding.

도 7 및 도 8을 참고하면, 도 2에서 도시된 두개의 금속 박판소재가 겹쳐져 반구형 형상을 가지고 중심에 관통구멍(110)이 형성된 용접대상체(100)는 상기 용접대상 지지체(11) 상부에 안착된다. 이 때 상기 관통구멍(110)은 상기 용접대상 지지체(11)의 상기 축가이드홈부(61)에 일치된다.Referring to FIGS. 7 and 8, a welding target body 100 having a hemispherical shape and a through hole 110 formed in the center of the two metal thin plate materials shown in FIG. 2 is seated on the welding target support body 11 do. At this time, the through hole 110 is aligned with the shaft guide groove portion 61 of the welding target support 11.

상기 용접대상 가압기기(50)는 상기 용접대상 가압부재(51)를 하강시켜 상기 가압홈부 내에 상기 용접대상체(100) 및 상기 용접대상지지체를 삽입시키고, 상기 용접대상 가압부재(51)로 상기 용접대상체(100)를 가압하여 위치를 고정시킨다.The welding subject pressurizing device 50 moves the welding target pressing member 51 downward to insert the welding target body 100 and the welding target support into the pressing groove portion and causes the welding target pressing member 51 to perform the welding The object 100 is pressed to fix the position.

상기 용접대상 가압부재(51)로 상기 용접대상체(100)를 가압한 상태에서 상기 공구 혼부재(20)의 상기 원형 용접부(21)를 상기 용접대상체(100)의 용접부위 즉, 상기 용접대상체(100)의 하단부에 접촉시킨 후 상기 혼 회전기기(40)와 상기 엔빌 회전기기(30)를 작동시켜 상기 공구 혼부재(20)와 상기 엔빌부재(10)를 회전시키면서 상기 용접대상체(100)의 하단 둘레를 초음파 용접하는 것이다. The circular welding portion 21 of the tool hinge member 20 is welded to the welding portion of the welding target body 100 in a state where the welding target body 100 is pressed by the welding target pressing member 51, The tool horn member 20 and the anvil member 10 are rotated while the horn rotating device 40 and the angular rotating device 30 are operated to contact the lower end of the horn 100, Ultrasonic welding is performed around the lower end.

도 9 및 도 10은 본 발명에 따른 초음파 용접 장치로 용접대상체(100)로 용접대상체(100)의 상부면을 가압하여 용착시키는 실시 예를 도시한 도면으로 도 9 및 도 10는 도 2에서 도시된 두개의 금속 박판소재가 겹쳐져 반구형 형상을 가지고 중심에 관통구멍(110)이 형성된 용접대상체(100)에서 상부의 관통구멍(110) 주위를 초음파 용접하는 예이다.9 and 10 are views showing an embodiment in which an upper surface of a welding target body 100 is pressed and welded to a welding target body 100 with an ultrasonic welding apparatus according to the present invention. And the upper surface of the through hole 110 is welded to the upper surface of the welding target body 100 in which the through holes 110 are formed at the center.

상기 축가이드홈부(61)에는 상기 관통구멍(110)을 관통하여 상기 용접대상체(100)의 용접 위치를 고정하는 용접위치 가이드돌기부(10a)가 결합되고, 본 실시 예에서 상기 공구 혼부재(20)는 혼 승하강 기기(20a)에 의해 상, 하 이동하며, 상기 용접위치 가이드돌기부(10a)가 내부로 삽입되고, 상기 용접대상체(100)의 용접부위와 대응되게 형성된 하부면, 즉, 상기 관통구멍(110) 둘레를 가압하는 링형상의 하부면을 가지는 초음파 용접 머리부(10b)를 구비한다.A welding position guide protrusion 10a for fixing a welding position of the welding target 100 through the through hole 110 is coupled to the shaft guide groove 61. In this embodiment, Is moved upward and downward by the horn-elevating device 20a and the welding position guide protrusion 10a is inserted into the lower portion of the welding target body 100, And an ultrasonic welding head portion 10b having a ring-shaped lower surface for pressing around the hole 110. [

상기 혼 승하강 기기(20a)는 유압 실린더인 것을 일 예로 한다.The horn descent device 20a is a hydraulic cylinder as an example.

즉, 상기 용접대상체(100)가 상기 용접대상 지지체(11)에 안착되어 상기 관통구멍(110)으로 상기 용접위치 가이드돌기부(10a)가 관통되어 돌출된 상태에서 상기 공구 혼부재(20)를 하강하여 상기 초음파 용접 머리부(10b)의 하부면으로 상기 용접대상체(100)의 관통구멍(110) 둘레를 가압하여 상기 관통구멍(110)의 둘레를 초음파 용접하는 것이다. That is, when the welding target body 100 is seated on the welding target support 11 and the tool hinge member 20 is lowered in a state where the welding position guide projection 10a is protruded through the through hole 110 And ultrasonic welding is performed around the perforation hole 110 of the welding target body 100 by pressing the lower surface of the ultrasonic welding head portion 10b around the perforation hole 110. [

본 발명은 공구 혼과 엔빌을 회전시키면서 이종 또는 동종 금속의 박판소재를 초음파로 견고하게 용착시켜 초음파 용착 성능을 개선한다. The present invention improves the ultrasonic welding performance by firmly welding the thin plate material of different kind or the same metal with the ultrasonic wave while rotating the tool horn and the envelope.

본 발명은 초음파 용착이 어려운 굴곡형상 부분에서의 효율적인 초음파 용접을 가능하게 하여 굴곡부분에 대한 초음파 용접 시 초음파 용접 불량 발생을 방지하고, 생산성을 증대시킨다.The present invention enables efficient ultrasonic welding in a bent portion where ultrasonic welding is difficult, thereby preventing the occurrence of an ultrasonic welding defect in the ultrasonic welding of the bent portion, and increasing the productivity.

본 발명은 초음파로 용접된 제품의 내구성을 향상시켜 초음파 용접 작업의 신뢰성을 향상시킨다.The present invention improves the reliability of the ultrasonic welding work by improving the durability of products welded by ultrasonic waves.

이와 같은 본 발명의 기본적인 기술적 사상의 범주 내에서, 당업계의 통상의 지식을 가진 자에게 있어서는 다른 많은 변형이 가능함은 물론이고, 본 발명의 권리범위는 첨부한 특허청구 범위에 기초하여 해석되어야 할 것이다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is evident that many alternatives, modifications, and variations will be apparent to those skilled in the art in light of the above teachings. will be.

10 : 엔빌부재 10a : 용접위치 가이드돌기부
11 : 용접대상 지지체 12 : 볼트구멍
13 : 제2널링부 20 : 공구 혼부재
20a : 혼 승하강 기기 20b : 초음파 용접 머리부
21 : 원형 용접부 22 : 제1널링부
30 : 엔빌 회전기기 40 : 혼 회전기기
50 : 용접대상 가압기기 50a : 가압구 지지대
51 : 용접대상 가압부재 52 : 승하강 기기
53 : 가압회전축부 54 : 스프링
60 : 축가이드돌기부 61 : 축가이드홈부
100 : 용접대상체 110 : 관통구멍10: Anvil member 10a: Welding position guide protrusion
11: Support subject to welding 12: Bolt hole
13: second knurled portion 20: tool hinge member
20a: Horn descending device 20b: Ultrasonic welding head
21: circular welding section 22: first knurling section
30: Envy rotating device 40: Horn rotating device
50: welding target pressurizing device 50a: pressurized ball support
51: welding subject pressing member 52:
53: pressure rotating shaft portion 54: spring
60: shaft guide projection part 61: shaft guide groove part
100: welding object 110: through hole

Claims (14)

삭제delete 용접대상체를 지지하는 엔빌부재;
상기 엔빌부재에 지지된 용접대상체에 접촉되어 초음파 진동을 가하는 공구 혼부재;
상기 엔빌부재를 회전시키는 엔빌 회전기기; 및
상기 공구 혼부재를 회전시키는 혼 회전기기를 포함하며,
상기 엔빌부재는 상부에 상기 용접 대상체가 안착되며 외측 둘레로 원형의 곡면을 이루는 용접대상 지지체를 포함하고,
상기 공구 혼부재의 하부에는 원형상으로 형성되어 외주면이 상기 용접 대상체의 초음파 용접부위에 접촉되는 원형 용접부가 구비되는 것을 특징으로 하는 초음파 용접 장치.An anvil member supporting the object to be welded;
A tool hone member contacting the welding target supported by the afore-mentioned anvil member to apply ultrasonic vibration;
An envelope rotating device for rotating the envelope member; And
And a horn turning device for rotating the tool horn member,
Wherein the anvil member includes a welding target support body on which the welding target body is seated and which has a circular curved surface at an outer periphery thereof,
Wherein the tool horn member is formed in a circular shape at a lower portion thereof and has a circular welding portion whose outer circumferential surface contacts the ultrasonic welding portion of the welding object. 청구항 2에 있어서,
상기 원형 용접부의 둘레에는 제1널링부가 구비되는 것을 특징으로 하는 초음파 용접 장치.The method of claim 2,
And a first knocking portion is provided around the circular welded portion. 청구항 3에 있어서,
상기 제1널링부는 사선형상과 직교형상 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 초음파 용접 장치.The method of claim 3,
Wherein the first knurling portion is any one of an oblique shape and an orthogonal shape. 청구항 3에 있어서,
상기 제1널링부는 어느 일부분이 사선형상이고, 나머지 부분이 직교형상으로 혼합 형성되는 것을 특징으로 하는 초음파 용접 장치.The method of claim 3,
Wherein the first knurling part is formed in a diagonal shape and the remaining part is formed in an orthogonal shape. 청구항 2에 있어서,
상기 엔빌 회전기기와 상기 혼 회전기기는 상기 엔빌부재와 상기 공구 혼부재를 동일한 기어비로 회전시키는 서브 모터를 포함하는 것을 특징으로 하는 초음파 용접 장치.The method of claim 2,
Wherein the angular rotating device and the horn rotating device include a sub motor that rotates the angular member and the tool hinge member at the same gear ratio. 청구항 2에 있어서,
상기 엔빌부재에 안착되어 지지되는 상기 용접 대상체를 가압하는 용접 대상 가압기기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 초음파 용접 장치.The method of claim 2,
Further comprising a welding target pressing device for pressing the welding target supported by the eccentric member. 청구항 7에 있어서,
상기 용접 대상 가압기기는,
상기 용접 대상체의 외형과 대응되는 가압홈부가 형성되고 상기 엔빌부재와 함께 회전하는 용접대상 가압부재; 및
상기 용접 대상 가압부재를 상, 하 이동시키는 승하강 기기를 포함하는 것을 특징으로 하는 초음파 용접 장치.The method of claim 7,
The welding target pressurizing device includes:
A welding target pressing member in which a pressing groove portion corresponding to an outer shape of the welding target body is formed and rotated together with the anvil member; And
And an up-down device for moving the welding object pressing member up and down. 청구항 8에 있어서,
상기 용접대상 가압부재는 스프링에 의해 탄성 지지되는 것을 특징으로 하는 초음파 용접 장치.The method of claim 8,
Wherein the welding object pressing member is elastically supported by a spring. 청구항 8에 있어서,
상기 용접대상 가압부재와 상기 용접대상 지지체 중 어느 한측에는 축가이드돌기부가 돌출되고, 상기 용접대상 가압부재와 상기 용접대상 지지체 중 다른 한측에는 상기 축가이드돌기부가 삽입되는 축가이드홈부가 형성되는 것을 특징으로 하는 초음파 용접 장치.The method of claim 8,
A shaft guide protrusion is protruded on one side of the welding target pressing member and the welding target support and a shaft guide groove portion into which the shaft guide protrusion is inserted is formed on the other side of the welding target pressing member and the welding target support The ultrasonic welding apparatus. 청구항 2에 있어서,
상기 용접대상 지지체는 분리가능하게 장착되는 것을 특징으로 하는 초음파 용접 장치.The method of claim 2,
Wherein the welding target support is detachably mounted. 청구항 11에 있어서,
상기 용접대상 지지체에는 상기 용접 대상체의 두겹의 금속 박판 간의 슬립을 방지하는 제2널링부가 구비되는 것을 특징으로 하는 초음파 용접 장치.The method of claim 11,
Wherein the welding target support body is provided with a second knurling portion for preventing slippage between two metal thin plates of the welding target body. 청구항 12에 있어서,
상기 제2널링부는 사선형상과 직교형상 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 초음파 용접 장치.The method of claim 12,
Wherein the second knurling unit is one of a diagonal shape and an orthogonal shape. 청구항 12에 있어서,
상기 제2널링부는 어느 일부분이 사선형상이고, 나머지 부분이 직교형상으로 형성되는 것을 특징으로 하는 초음파 용접 장치.The method of claim 12,
Wherein the second knurling part is formed in a shape of an oblique line, and the remaining part is formed in an orthogonal shape.
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