KR101948775B1 - Composite joining apparatus - Google Patents
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Abstract
복합소재 접합장치에 관한 발명이 개시된다. 개시된 복합소재 접합장치는 복합소재를 가압하는 고정부가 구비되는 한 쌍의 본체부와, 한 쌍의 상기 본체부에 각각 장착되고, 복합소재의 점접합 부위에 열을 가하는 가열부를 포함하는 것을 특징으로 한다.An invention relating to a composite material joining apparatus is disclosed. The disclosed composite material bonding apparatus includes a pair of main body portions having fixing portions for pressing a composite material, and a heating portion mounted on the pair of main body portions, respectively, for applying heat to the point-bonding portions of the composite material do.
Description
본 발명은 복합소재 접합장치 및 복합소재 접합방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 복합소재를 점접합 시키고, 접합 시간을 감소시켜 생산성을 향상시킬 수 있는 복합소재 접합장치 및 복합소재 접합방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE
최근 금속이 가지는 강도와 플라스틱이 가지는 경량성, 성형성을 모두 가진복합소재가 개발되고 있다. 이러한 복합소재 중 대표적인 것으로는 섬유 강화 플라스틱(FRP: FIBER REINFORCED PLASTIC), 탄소 섬유 강화 플라스틱(CFRP: CARBON FIBER REINFORCED PLASTIC)을 예로 들 수 있다.BACKGROUND ART [0002] Composite materials having both the strength of metals and the lightness and moldability of plastics have recently been developed. Typical examples of such composite materials include fiber reinforced plastic (FRP) and carbon fiber reinforced plastic (CFRP).
이와 같은 복합소재는 섬유를 강화재로 하는 고강도 및 고탄성의 경량 구조재로 주목을 받고 있는 첨단 복합재료로서, 경량 구조용 재료로서 뛰어난 특성을 갖고 있다. Such a composite material is an advanced composite material which is attracting attention as a high-strength and high-elasticity lightweight structural material made of a fiber reinforced material, and has excellent characteristics as a lightweight structural material.
복합소재를 접합하는 대표적인 방법으로는 일반적인 리벳, 셀프 피어싱 리벳(SELF PIERCING RIVET) 및 볼트 등을 사용하여 복합소재와 금속재를 기계적으로 접합하는 방식을 사용하고 있다.As a typical method of joining composite materials, a composite material and a metal material are mechanically joined using a general rivet, a self-piercing rivet and a bolt.
그러나 이와 같은 접합방법은 용접 방식에 비해 제조 비용이 증가하고, 접합 가공물의 외관 품질이 좋지 않으며, 접합 복합소재의 변경에 따른 접합 설비 및 생산환경의 변경으로 인해 투자비가 증가할 수 있고, 접합 설비의 구조가 복잡해지는 문제점이 있었다.However, such a joining method increases the manufacturing cost compared to the welding method, the appearance quality of the joining work is not good, the investment cost can be increased due to the change of the joining equipment and the production environment due to the change of the joining composite material, There is a problem in that the structure of the semiconductor device becomes complicated.
본 발명의 배경기술은 대한민국 공개특허공보 제10-2015-0002945호(2013.06.27 공개, 발명의 명칭: 접착제 및 이를 이용한 복합소재 접합방법)에 개시되어 있다.BACKGROUND ART [0002] The background art of the present invention is disclosed in Korean Patent Laid-Open Publication No. 10-2015-0002945 (published on Mar. 23, 2017, entitled " Adhesive and composite material bonding method using the same).
본 발명은 상기와 같은 문제점을 개선하기 위해 안출된 것으로, 가열부로 접합 대상인 복합소재의 점접합 부위를 가열하여 접합 시간을 감소시키고, 접합성 및 생산성을 향상시킬 수 있는 복합소재 접합장치 및 이를 이용한 복합소재 접합방법을 제공하는데 그 목적이 있다. SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been conceived to solve the problems described above, and it is an object of the present invention to provide a composite material joining apparatus capable of reducing a bonding time by heating a point junction region of a composite material to be bonded by a heating unit, And a method of joining materials.
본 발명에 따른 복합소재 접합장치는: 복합소재를 가압하는 고정부가 구비되는 한 쌍의 본체부; 및 한 쌍의 상기 본체부에 각각 장착되고, 상기 복합소재의 점접합 부위에 열을 가하는 가열부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.A composite material bonding apparatus according to the present invention includes: a pair of body portions having a fixing portion for pressing a composite material; And a heating part mounted on the pair of main body parts, respectively, for applying heat to the point-bonding part of the composite material.
또한, 상기 가열부는, 상기 본체부에 결합되는 단열 재질의 가열본체; 및 상기 복합소재 측을 향하는 상기 가열본체의 일면에 설치되고 도전성 재질로 형성되며, 전원 공급에 의해 열을 발산하는 열발산부;를 포함하는 것을 것을 특징으로 한다. The heating unit may include: a heating body of a heat insulating material coupled to the body; And a heat dissipating unit disposed on one side of the heating body toward the composite material side and formed of a conductive material and radiating heat by power supply.
또한, 상기 열발산부는 복수 개가 구비되고, 상기 가열본체의 중심을 기준으로 등각 배치되는 것을 특징으로 한다.The plurality of heat dissipating units are provided, and are uniformly arranged with respect to the center of the heating body.
또한, 복합소재 접합장치는, 상기 열발산부를 둘러싸며 상기 가열본체에 결합되고, 상기 복합소재 측이 개구되어 상기 가열부에서 발생되는 열을 상기 복합소재 측으로 안내하는 가이드부;를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.The composite material joining apparatus may further include a guide part surrounding the heat dissipating part and coupled to the heating body and guiding the heat generated from the heating part to the composite material side by opening the composite material side .
또한, 상기 가이드부는 상기 가열부에서 상기 복합소재 측으로 갈수록 내경이 작아지는 것을 특징으로 한다.Further, the guide portion is characterized in that the inner diameter decreases toward the composite material side in the heating portion.
또한, 상기 가이드부는 단열 재질로 형성되는 것을 특징으로 한다.Further, the guide portion is formed of an insulating material.
또한, 상기 가열부는, 상기 본체부에 결합되는 가열본체; 및 상기 가열본체에 회동가능하게 결합되고, 상기 복합소재 측으로 열을 가하는 방출부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.The heating unit may include: a heating body coupled to the main body; And a discharge unit rotatably coupled to the heating body and applying heat to the composite material.
또한, 상기 방출부는 레이저 방식으로 상기 복합소재의 점접합 부위에 열을 가하는 것을 특징으로 한다.In addition, the emitting portion is characterized in that heat is applied to a point junction portion of the composite material by a laser method.
또한, 한 쌍의 상기 고정부에 설치되어 각각의 상기 고정부가 일직선 상에 배치되는 것을 감지하는 센서부; 상기 센서부로부터 전기적 신호를 전달받아 상기 구동부의 작동을 제어하는 제어부;를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.A sensor unit installed at a pair of the fixing units and detecting that each of the fixing units is disposed on a straight line; And a control unit for receiving an electrical signal from the sensor unit and controlling the operation of the driving unit.
또한, 본 발명에 따른 복합소재 접합방법은: 고정부가 각각 구비되는 한 쌍의 본체부를 배치하는 배치단계; 상기 본체부에 결합되는 가열부로 상기 복합소재를 향해 열을 가하여 상기 복합소재를 소성 변형시키는 가열단계; 및 상기 본체부를 구동시켜 상기 고정부로 복수 개의 상기 복합소재를 가압하여 접합시키는 고정단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.According to another aspect of the present invention, there is provided a composite material joining method comprising: a disposing step of disposing a pair of main bodies each having a fixing portion; A heating step of subjecting the composite material to plastic deformation by applying heat to the composite material by a heating unit coupled to the body unit; And a fixing step of driving the main body to press and join the plurality of composite materials to the fixing part.
또한, 상기 배치단계는, 한 쌍의 상기 고정부가 일직선 상에 배치되는 것을 감지하는 감지단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.Further, the disposing step may include a sensing step of sensing that a pair of the fixing parts are arranged on a straight line.
본 발명에 따른 복합소재 접합장치 및 이를 이용한 복합소재 접합방법은, 가열부로 인하여 복합소재의 점접합 부위를 가열하여 복합소재의 성형성을 향상시키고, 접합 대상인 복합소재를 접합시킬 수 있는 효과가 있다.The composite material bonding apparatus and the composite material bonding method using the same according to the present invention have the effect of improving the moldability of the composite material by heating the point junction portion of the composite material due to the heating portion and bonding the composite material to be bonded .
또한, 가열부로 인하여 복합소재를 성형 상태로 변형시키기 위한 별도의 장비가 요구되지 않아 부품 제작 공정이 축소되고, 생산 비용이 절감되는 효과가 있다.Further, since the heating unit does not require any additional equipment for deforming the composite material into a molded state, the manufacturing process of the parts is reduced and the production cost is reduced.
또한, 가이드부로 인하여 복합소재 측으로 열을 안내하고 복합소재의 점접합 부위 외측으로 열이 발산되는 것을 방지하는 효과가 있다.Further, there is an effect that heat is guided to the composite material side due to the guide portion and heat is prevented from being radiated outside the point junction region of the composite material.
또한, 가이드부가 단열 재질로 형성됨으로 인하여 복합소재의 점접합 부위에 열이 가해지기 전 열이 손실되는 것을 방지할 수 있는 효과가 있다.In addition, since the guide portion is formed of the heat insulating material, it is possible to prevent the heat from being lost before the heat is applied to the point junction portion of the composite material.
또한, 방출부가 가열본체에 회동가능하게 결합됨으로 인하여 복합소재의 접합 부위의 크기, 위치에 따라 가열 부위를 다르게 설정할 수 있는 효과가 있다.Further, since the discharge part is rotatably coupled to the heating body, the heating part can be set differently according to the size and position of the joint part of the composite material.
도 1은 본 발명의 실시예들에 따른 복합소재 접합장치를 도시한 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 복합소재 접합장치를 도시한 측면도이다.
도 3은 도 2의 A부분을 도시한 사시도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 복합소재 접합장치를 도시한 평면도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 복합소재 접합장치로 복합소재를 가열시키는 상태를 도시한 측면도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 복합소재를 가압하는 상태를 도시한 측면도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 센서부를 도시한 블록구성도이다.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 복합소재 접합장치를 도시한 측면도이다.
도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 복합소재 접합장치로 복합소재를 가열시키는 상태를 도시한 측면도이다.
도 10은 본 발명의 다른 실시예에 따른 복합소재 접합장치로 복합소재를 가압하는 상태를 도시한 측면도이다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 복합소재 접합방법을 도시한 순서도이다.1 is a perspective view illustrating a composite material bonding apparatus according to embodiments of the present invention.
2 is a side view showing a composite material bonding apparatus according to an embodiment of the present invention.
3 is a perspective view showing part A of Fig.
4 is a plan view showing a composite material bonding apparatus according to an embodiment of the present invention.
5 is a side view illustrating a state in which a composite material is heated by a composite material bonding apparatus according to an embodiment of the present invention.
6 is a side view illustrating a state in which a composite material is pressed according to an embodiment of the present invention.
7 is a block diagram showing a sensor unit according to an embodiment of the present invention.
8 is a side view showing a composite material bonding apparatus according to another embodiment of the present invention.
9 is a side view illustrating a state in which a composite material is heated by a composite material bonding apparatus according to another embodiment of the present invention.
10 is a side view showing a state where a composite material is pressed by a composite material bonding apparatus according to another embodiment of the present invention.
11 is a flowchart illustrating a composite material joining method according to an embodiment of the present invention.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 복합소재 접합장치 및 이를 이용한 복합소재 접합방법의 실시예들을 설명한다. 이 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다. Hereinafter, embodiments of a composite material bonding apparatus and a composite material bonding method using the same according to the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. In this process, the thicknesses of the lines and the sizes of the components shown in the drawings may be exaggerated for clarity and convenience of explanation.
또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.In addition, the terms described below are defined in consideration of the functions of the present invention, which may vary depending on the intention or custom of the user, the operator. Therefore, definitions of these terms should be made based on the contents throughout this specification.
도 1은 본 발명의 실시예들에 따른 복합소재 접합장치를 도시한 사시도이다. 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 복합소재 접합장치를 도시한 측면도이다. 도 3은 도 2의 A부분을 도시한 사시도이다. 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 복합소재 접합장치를 도시한 평면도이다. 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 복합소재 접합장치로 복합소재를 가열시키는 상태를 도시한 측면도이다. 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 복합소재를 가압하는 상태를 도시한 측면도이다. 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 센서부를 도시한 블록구성도이다. 1 is a perspective view illustrating a composite material bonding apparatus according to embodiments of the present invention. 2 is a side view showing a composite material bonding apparatus according to an embodiment of the present invention. 3 is a perspective view showing part A of Fig. 4 is a plan view showing a composite material bonding apparatus according to an embodiment of the present invention. 5 is a side view illustrating a state in which a composite material is heated by a composite material bonding apparatus according to an embodiment of the present invention. 6 is a side view illustrating a state in which a composite material is pressed according to an embodiment of the present invention. 7 is a block diagram showing a sensor unit according to an embodiment of the present invention.
도 1 내지 도 7을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 복합소재 접합장치(1)는, 본체부(101), 가열부(200), 구동부(400), 가이드부(500), 센서부(600), 제어부(700)를 포함한다.1 to 7, a composite
도 1 내지 도 3, 도 5 및 도 6을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 본체부(101)는 복수 개가 형성되어 접합 대상물인 복합소재(M1, M2)의 외측에 설치되는 것으로, 고정부(111)를 포함한다.Referring to FIGS. 1 to 3, 5 and 6, a plurality of
도 2, 도 5, 도 6, 도 9, 도 10을 참조하면, 본 발명에서 복합소재(M1, M2)는 접합 대상물로 상측(도 2 기준)에 배치되는 복합소재(M1), 하측(도 2 기준)에 배치되는 복합소재(M2)를 포함하는 용어로 정의한다.Referring to FIGS. 2, 5, 6, 9, and 10, the composite materials M1 and M2 according to the present invention include a composite material M1 disposed on the upper side 2 standard). The term " composite material M2 "
본 발명에서 복합소재(M1, M2)는 열가소성 복합소재로 열(H)에 의해 소성 변형되어 성형이 가능하고 온도가 감소하면 경화되어 굳어진다.In the present invention, the composite material (M1, M2) is a thermoplastic composite material which is plastically deformed by heat (H) to be molded, and hardened and hardened when the temperature is reduced.
도 1 내지 도 3, 도 5 및 도 6을 참조하면, 고정부(111)는 복합소재(M1, M2)를 가압하는 것으로, 한 쌍의 본체부(101)에 각 단부에 형성된다. 1 to 3, 5 and 6, the
고정부(111)는 구동부(400)에 의해 작동되는 본체부(101)가 이동됨에 따라 복합소재(M1, M2)를 가압한다. 고정부(111)는 복합소재(M1, M2)의 접촉되는 단부가 라운드 처리된다.The
고정부(111)의 단부가 라운드 처리됨으로 인하여, 복합소재(M1, M2) 가압 시 가압력이 복합소재(M1, M2)를 향해 균일하게 분산되도록 한다. 이에 더하여 복합소재(M1, M2)에 특정 지점에 가압력이 집중되는 것을 방지하고, 접합 대상인 복합소재(M1, M2)의 파손을 방지하는 효과가 있다.The pressing force is uniformly dispersed toward the composite materials M1 and M2 when the composite materials M1 and M2 are pressed due to rounding of the ends of the
고정부(111)는 단열 재질로 형성되며 뒤에 설명할 가열부(200)에서 발산되는 열(H)에 의한 영향을 최소화하고, 열(H)에 의해 변형된 복합소재(M1, M2)가 고정부(111)에 융착되는 것을 방지할 수 있다. The
이에 더하여 복합소재(M1, M2)에서 고정부(111)와 접하는 부분의 온도를 감소시켜 고온에 의해 형상이 변형된 각 복합소재(M1, M2)가 냉각되어 경화되는 과정에서 서로 접합되도록 한다.In addition, the temperature of the portion of the composite material (M1, M2) in contact with the fixing portion (111) is reduced so that the composite materials (M1, M2) deformed by the high temperature are cooled and cured.
도 1 내지 도 6을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 가열부(200)는 한 쌍의 본체부(101)에 각각 결합되는 것으로, 가열본체(210), 열발산부(220)를 포함한다. 1 to 6, a
도 2 내지 도 4를 참조하면, 가열부(200)는 본체부(101)를 둘러싸며 복합소재(M1, M2) 측을 향해 열(H)을 가하고, 가열부(200)의 직경은 고정부(111)의 직경보다 크게 형성된다. 2 to 4, the
본 발명의 일 실시예에 따른 가열부(200)는 원판 형상으로 형성되나, 이에 한정하는 것은 아니고, 접합 대상물인 복합소재(M1, M2)의 가열 부위의 크기 및 위치에 따라 다각형의 형상 등으로 형성되는 등 다양한 변형 실시가 가능하다.The
도 2, 도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 가열본체(210)는 본체부(101)에 결합되는 것으로 단열 재질로 형성된다. 2 and 3, the
이로 인하여 뒤에 설명할 열발산부(220)로부터 발생되는 열(H)에 의해 본체부(101)가 변형 및 파손되는 것을 방지할 수 있다. Thus, the
도 2, 도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 열발산부(220)는 가열본체(210)의 일면에 설치된다. 구체적으로, 도 3은 도 2에서 A부분을 도시한 것으로 열발산부(220)는 복합소재(M1, M2)의 하측(도 2 기준)에 배치되는 가열본체(210)의 상면(도 2 기준)에 설치된다. 2 and 3, the
도 3, 도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 열발산부(220)는 가열본체(210) 상면 상에서 복합소재(M1, M2) 측(도 3 기준 상측)을 향해 돌출 형성되어 가열본체(210)에 결합되나 이에 한정하는 것은 아니고, 복합소재(M1, M2) 측(도 3 기준 상측)을 향하는 가열본체(210)의 일면에 내측(도 3 기준 하측)으로 열발산부(220)가 삽입되도록 삽입홈부(도면부호 미 설정)가 형성되는 등 다양한 변형 실시가 가능하다.3 and 4, the
열발산부(220)로 인하여 복수 개의 복합소재(M1, M2)를 접합 시 각 복합소재(M1, M2)의 점접합 부위에 열(H)이 가해지고, 열(H)에 의한 복합소재(M1, M2)의 변형이 집중적으로 발생되도록 한다.When the plurality of composite materials M1 and M2 are joined by the
도 1 내지 도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 열발산부(220)는 도전성 재질로 형성되며, 전원 공급에 의해 복합소재(M1, M2) 측(도 3 기준 상측)을 향해 열(H)을 발산한다.Referring to FIGS. 1 to 4, the
도 3, 도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 열발산부(220)는 전류가 흐르는 그물망 형상으로 형성되어 열(H)을 발산하나 이에 한정하는 것은 아니고, 도선이 설치되는 등 다양한 변형 실시가 가능하다.3 and 4, the
도 3, 도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 열발산부(220)는 복수 개가 구비되고, 가열본체(210)의 중심을 기준으로 등각 배치된다. Referring to FIGS. 3 and 4, a plurality of
도 3, 도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 가열본체(210)의 중심에는 고정부(111)가 배치되고, 열발산부(220)가 복합소재(M1, M2) 측을 향하는 가열본체(210)의 일면(도 3 기준 상측) 상에서 고정부(111)를 중심으로 등각 배치됨으로 인하여 복합소재(M1, M2)들을 접합 시 점접합 부위에 균일하게 열(H)을 가하여 복합소재(M1, M2)를 안정적으로 접합시킬 수 있다.3 and 4, the fixing
도 1, 도 7을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 구동부(400)는 본체부(101)가 복합소재(M1, M2)를 가압하도록 본체부(101)에 동력을 제공한다. 구동부(400)는 모터 방식으로 형성될 수 있고, 외부에서 전원을 공급받아 본체부(101)를 구동시킨다.Referring to FIGS. 1 and 7, a
도 1 내지 도 6을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 가이드부(500)는 열발산부(220)를 둘러싸며 가열본체(210)에 결합되고, 가열부(200), 구체적으로 열발산부(220)에서 발생되는 열(H)을 복합소재(M1, M2) 측으로 안내한다.Referring to FIGS. 1 to 6, a
가이드부(500)는 복합소재(M1, M2)측이 개구되어 가열부(200)에서 발생되는 열을 복합소재(M1, M2)측으로 안내한다.The
도 5를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 가이드부(500)는 복합소재(M1, M2)의 상측(도 5 기준)에 배치되는 가열부(200)에서 발생되는 열(H)을 가열부(200)의 상측(도 5 기준)으로 전달되는 것을 방지하고, 복합소재(M1, M2) 측(도 5 기준 하측)으로 안내한다.5, the
도 5를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 가이드부(500)는 복합소재(M1, M2)의 하측(도 5 기준)에 배치되는 가열부(200)에서 발생되는 열(H)을 가열부(200)의 하측(도 5 기준)으로 전달되는 것을 방지하고, 복합소재(M1, M2) 측(도 5 기준 상측)으로 안내한다.5, the
이로 인하여, 가열부(200)에서 발생되는 열(H)을 복합소재(M1, M2) 측에 집중시키고, 가열부(200)의 외측에 배치되는 본체부(101)로 전달되는 것을 방지하여 고온의 열(H)로 인한 본체부(101)의 손상을 방지할 수 있다.This prevents the heat H generated in the
도 3 내지 도 5를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 가이드부(500)는 가열부(200)에서 복합소재(M1, M2) 측으로 갈수록 내경이 작아지는 것을 특징으로 한다.3 to 5, the
도 4를 참조하면 도 2의 A부분을 도시한 평면도이고, 가이드부(500)의 직경이 가열부(200) 구체적으로 가열본체(210)의 직경보다 작게 형성된다. Referring to FIG. 4, the
이로 인하여 가열부(200)에서 발생되는 열(H)이 가이드부(500)를 따라 복합소재(M1, M2)의 점접합 부위로 이동되고, 점접합 부위 가열이 가능하여 복합소재(M1, M2)가 열(H)에 의해 형상이 변경되어 접합이 가능하도록 하는 효과가 있다. The heat H generated in the
본 발명의 일 실시예에 따른 가열부(200)는 단열 재질로 형성된다. 이로 인하여 가열부(200)에서 발생되는 열(H)이 가이드부(500)에 흡수되어 손실되는 것을 방지하고, 열(H)이 가열부(200)의 외측으로 발산되는 것을 방지하는 효과가 있다. The
도 1 내지 도 7을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 센서부(600)는 한 쌍의 고정부(111)에 설치되는 것으로, 각각의 고정부(111)가 일직선 상에 배치되는 것을 감지한다. 센서부(600)는 각 고정부(111) 사이에 복합소재(M1, M2)의 점접합 부위가 배치되어 고정부, 점접합 부위가 일직선 상에 배치되는 것을 감지하도록 형성될 수 있다.1 to 7, a
도 2 내지 도 5를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 센서부(600)는 고정부(111)의 복합소재(M1, M2) 측 단부, 구체적으로 복합소재(M1, M2)의 상측(도 2 기준)에 배치되는 고정부(111)의 하단부(도 2 기준), 복합소재(M1, M2)의 하측(도 2 기준)에 배치되는 고정부(111)의 상단부(도 2 기준)에 설치된다. 2 to 5, the
도 2 내지 도 5를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 센서부(600)는 각 고정부(111)의 중심에 설치된다. 구체적으로 복합소재(M1, M2)의 상측(도 2 기준)에 배치되는 고정부(111)의 중심과 복합소재(M1, M2)의 하측(도 2 기준)에 배치되는 고정부(111)의 중심이 마주보도록 형성된다.2 to 5, the
본 발명의 일 실시예에 따른 센서부(600)는 복합소재(M1, M2)의 상, 하측(도 2 기준)의 고정부(111)가 일직선 상에 배치되는 것을 감지하고, 이로 인하여 각 복합소재(M1, M2)의 가압 위치가 일치되고, 복합소재(M1, M2) 접합 시 뒤틀림 현상 등을 방지할 수 있다. The
도 2를 참조하면, 복합소재(M1, M2)의 상, 하측(도 2 기준)에 배치되는 고정부(111)의 단부에 형성되는 각 센서부(600) 간 신호를 주고받아 각 고정부(111)의 중심이 일치되는 지 여부를 감지한다. Referring to FIG. 2, signals between the
본 발명의 일 실시예에 따른 센서부(600)는 전류를 통해 각 고정부(111)의 중심 일치 여부를 감지하나 이에 한정하는 것은 아니고 카메라 등 영상장치로 각 고정부(111)의 중심 일치 여부를 감지하는 등 다양한 변형 실시가 가능하다.The
도 7을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 제어부(700)는 센서부(600)로부터 전기적 신호를 전달받는 것으로 구동부(400)의 작동을 제어한다.Referring to FIG. 7, the
본 발명의 일 실시예에 따른 제어부(700)는 센서부(600)가 복합소재(M1, M2)의 상, 하측(도 2 기준)에 배치되는 각 고정부(111)의 중심이 일치하는 것을 감지하면, 센서부(600)로부터 전기적 신호를 전달받아 본체부(101)가 복합소재(M1, M2)를 가압하도록 구동부(400)를 작동시킨다.The
본 발명의 일 실시예에 따른 제어부(700)는 센서부(600)가 복합소재(M1, M2)의 상, 하측(도 2 기준)에 배치되는 각 고정부(111)의 중심이 불일치하는 것을 감지하면, 센서부(600)로부터 전기적 신호를 전달받아 구동부(400)가 작동을 차단시킨다.The
이하, 상기와 같은 본 발명의 일 실시예에 따른 복합소재 접합장치(1)의 작동원리 및 효과를 설명한다. Hereinafter, the operation principle and effects of the composite
도 1 내지 도 8을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 복합소재 접합장치(1)는 본체부(101), 가열부(200), 구동부(400), 가이드부(500), 센서부(600), 제어부(700)를 포함한다.1 to 8, a composite
본 발명의 일 실시예에 따른 복합소재 접합장치(1)는 강철 등 금속 재질이 아닌 탄소 섬유 등으로 이루어진 복합소재(M1, M2) 등을 접합시킨다. 복합소재(M1, M2)는 열가소성 복합소재(M1, M2)로 열(H)에 의해 가열되면 소성 변화를 일으키게 되고 냉각하면 가역적으로 경화된다. The composite
한 쌍의 본체부(101)는 접합 대상인 복합소재(M1, M2)의 외측에 배치된다. 본체부(101)에는 복합소재(M1, M2)를 접촉 가압하는 고정부(111)가 구비된다. The pair of
도 5를 참조하면, 가열부(200)는 한 쌍의 본체부(101)에 각각 결합되고 복합소재(M1, M2)의 점접합 부위에 열(H)을 가한다. 단열 재질의 가열본체(210)의 복합소재(M1, M2) 측 일면에 설치되는 열발산부(220)에 전류를 흐르게 하고, 열발산부(220)가 도전성 재질로 형성됨으로 인하여 전기에너지를 열에너지로 변환시켜 복합소재(M1, M2) 측으로 열(H)을 가한다.5, the
가열부(200)로 인하여 접합 대상인 복수 개의 복합소재(M1, M2)의 점접합 부위를 가열시킬 수 있고, 이로 인하여 열가소성의 복합소재(M1, M2)가 소성 변형을 일으킨다.It is possible to heat the point bonding portions of the plurality of composite materials M1 and M2 to be bonded due to the
열발산부(220)는 복수 개가 구비되고 가열본체(210)의 중심을 기준으로 등각 배치되고, 이로 인하여 점접합 부위에 가해지는 열(H)이 특정 지점에 집중되지 않고 균일하게 복합소재(M1, M2)를 가열할 수 있도록 한다.A plurality of
도 5를 참조하면, 가이드부(500)가 열발산부(220)를 둘러싸며 가열본체(210)에 결합되고, 열(H)을 복합소재(M1, M2) 측으로 안내하여, 복합소재(M1, M2)의 상측(도 5 기준)에 배치되는 가열부(200)의 상측(도 5 기준)으로 열(H)이 발산되는 것을 방지하고, 복합소재(M1, M2)의 하측(도 5 기준)에 배치되는 가열부(200)의 하측(도 5 기준)으로 열(H)이 발산되는 것을 방지한다.5, the
이로 인하여 가열부(200)에서 발생되는 열(H)이 복합소재(M1, M2)의 점접합 부위로 집중되게 하고, 본체부(101)로 열(H)이 전달되는 것을 방지하여 고온에 의해 본체부(101)가 손상되는 것을 방지할 수 있다.As a result, the heat H generated in the
도 5를 참조하면, 가이드부(500)가 가열부(200)에서 복합소재(M1, M2) 측으로 갈수록 내경이 작아지도록 하여 가열부(200)에서 발생되는 열(H)이 가열부(200)의 직경보다 작은 직경을 가지는 가이드부(500)의 단부를 통해 복합소재(M1, M2)의 점접합 부위를 가열시킬 수 있는 효과가 있다.5, when the
가이드부(500)가 단열 재질로 형성됨으로 인하여 열(H)이 가이드부(500)에 흡수되는 것을 방지하고 복합소재(M1, M2)로 전달되는 열(H)의 손실을 감소시키는 효과가 있다.The guiding
도 5, 도 6을 참조하면, 가열부(200)에서 발생되는 열(H)이 복합소재(M1, M2)를 가열하여 복합소재(M1, M2)가 소성 변형되고, 구동부(400)로부터 동력을 제공받은 본체부(101)가 복합소재(M1, M2)를 가압한다. 5 and 6, the composite material M1 and M2 are plastically deformed by heat of the composite material M1 and M2 generated in the
소성 변형되는 복합소재(M1, M2)를 고정부(111)가 가압하고, 접합 대상인 복수 개의 복합소재(M1, M2)는 시간이 경과됨에 따라 온도가 감소하고, 경화되어 서로 접합된다.The fixing
도 5, 도 6을 참조하면, 복합소재(M1, M2)에 접촉되는 고정부(111)의 단부가 라운드 처리됨으로 인하여, 복합소재(M1, M2)의 특정 부분에 응력이 집중되는 것을 방지하고, 접촉 부위에 가압력을 균일하게 분배하여 각 복합소재(M1, M2)가 접합되도록 한다.Referring to FIGS. 5 and 6, since the ends of the fixing
고정부(111)가 단열 재질로 형성됨으로 인하여, 가열부(200)에서 발생되는 열(H)이 복합소재(M1, M2)의 접합 부위를 가열 시 고정부(111)에 전달되는 것을 차단하고, 고온에 의해 소성 변형된 복합소재(M1, M2)에 대한 가압력을 유지할 수 있는 효과가 있다.The heat H generated in the
도 5 내지 도 7을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 센서부(600)가 한 쌍의 본체부(101)에 형성되는 고정부(111)에 각각 설치되어 각 고정부(111)가 일직선 상에 배치되는 것을 감지한다.5 to 7, a
센서부(600)가 각 고정부(111)의 중심이 일치되는 것을 감지하면, 제어부(700)에 전기적 신호를 전달하고, 센서부(600)로부터 전기적 신호를 전달받은 제어부(700)는 본체부(101)가 접합 대상인 복합소재(M1, M2)를 가압하도록 구동부(400)를 작동시킨다.When the
이와 달리 센서부(600)가 각 고정부(111)의 중심의 불일치를 감지하면, 제어부(700)에 전기적 신호를 전달하고, 센서부(600)로부터 전기적 신호를 전달받은 제어부(700)는 본체부(101)가 접합 대상인 복합소재(M1, M2)를 가압하지 못하도록 구동부(400)를 정지시킨다.Alternatively, when the
이로 인하여 복합소재(M1, M2)의 접합 부분을 일치시켜 복합소재(M1, M2) 접합의 신뢰성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.Thereby, it is possible to improve the reliability of the bonding of the composite materials M1 and M2 by matching the bonding portions of the composite materials M1 and M2.
이하, 본 발명의 다른 실시예에 따른 복합소재 접합장치(1)의 구성, 작동원리 및 효과를 설명한다. Hereinafter, the configuration, operation principle, and effects of the composite
도 1은 본 발명의 실시예들에 따른 복합소재 접합장치를 도시한 사시도이다. 도 8는 본 발명의 다른 실시예에 따른 복합소재 접합장치를 도시한 측면도이다. 도 9은 본 발명의 다른 실시예에 따른 복합소재 접합장치로 복합소재를 가열시키는 상태를 도시한 측면도이다. 도 10은 본 발명의 다른 실시예에 따른 복합소재 접합장치로 복합소재를 가압하는 상태를 도시한 측면도이다.1 is a perspective view illustrating a composite material bonding apparatus according to embodiments of the present invention. 8 is a side view showing a composite material bonding apparatus according to another embodiment of the present invention. 9 is a side view showing a state in which a composite material is heated by a composite material bonding apparatus according to another embodiment of the present invention. 10 is a side view showing a state where a composite material is pressed by a composite material bonding apparatus according to another embodiment of the present invention.
도 1, 도 8 내지 도 10을 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 가열부(300)는 한 쌍의 본체부(103)에 각각 결합되고, 복합소재(M1, M2)의 점접합 부위를 향해 열(H)을 가하는 것으로 가열본체(310), 방출부(320)를 포함한다.The
도 8, 도 9를 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 가열본체(310)는 본체부(103)에 결합되는 것으로, 본 발명의 다른 실시예에서 가열본체(310)는 원판 형상으로 형성되나 이에 한정하는 것은 아니고, 뒤에 설명할 방출부(320)가 회동가능하게 결합되도록 다리부(도면 미 도시)의 형상으로 형성되는 등 다양한 변형 실시가 가능하다.8 and 9, the
도 8 내지 도 10을 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 방출부(320)는 가열본체(310)에 회동가능하게 결합되고 열을 분사하는 것으로, 이로 인하여 복합소재(M1, M2) 점접합 부위의 크기 및 위치에 따라 분사 방향을 달리 설정할 수 있는 효과가 있다.Referring to FIGS. 8 to 10, the
도 8 내지 도 10을 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 방출부(320)는 레이저(L) 방식으로 열을 방출하고, 이로 인하여 점접합 부위를 향해 열(H)을 가해 복합소재(M1, M2)를 가열할 수 있는 효과가 있다. 8 to 10, a
이에 더하여 레이저(L)로 인하여 복합소재(M1, M2)의 점접합 부위 외 부분이 고온의 열에 의해 변형되는 것을 방지할 수 있는 효과가 있다.In addition, there is an effect that the portion of the composite material M1 and M2 outside the point junction region can be prevented from being deformed by heat at high temperature due to the laser L.
본 발명의 다른 실시예에 따른 방출부(320)는 복수 개가 구비될 수 있고, 이로 인하여 복합소재(M1, M2)의 점접합 부위에 열을 가하는 가열 시간을 단축시켜 생산성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.The plurality of
본 발명의 다른 실시예에 따른 복합소재 접합장치(1)를 설명함에 있어서, 가열부(300)를 제외한 나머지 구성, 작동원리 및 효과는 본 발명의 일 실시예에 따른 복합소재 접합장치(1)와 동일하므로, 이와 중복, 대응되는 부분에 대해서는 그 설명을 생략한다.In the description of the composite
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 복합소재 접합방법을 도시한 순서도이다.11 is a flowchart illustrating a composite material joining method according to an embodiment of the present invention.
본 발명의 일 실시예에 따른 복합소재 접합방법은, 본 발명의 실시예들에 따른 복합소재 접합장치(1)를 이용한 복합소재 접합방법에 관한 것으로, 고정부(111, 113)가 구비되는 한 쌍의 본체부(101, 103) 사이에 복수 개의 복합소재(M1, M2)를 배치하는 배치단계(S1-1), 본체부(101, 103)에 결합되는 가열부(200, 300)로 복합소재(M1, M2)를 향해 열을 가하여 복합소재(M1, M2)를 소성 변형시키는 가열단계(S2), 본체부(101, 103)를 구동시켜 고정부(111, 113)로 복수 개의 복합소재(M1, M2)를 가압 고정하여 접합시키는 고정단계(S3)를 포함한다.A composite material joining method according to an embodiment of the present invention relates to a composite material joining method using a composite
본 발명의 일 실시예에 따른 복합소재 접합방법에 의하면, 열을 가하여 복합소재(M1, M2)를 소성 변형시키고, 변형 가능한 상태의 복합소재(M1, M2)를 가압 고정하고, 가압된 각 복합소재(M1, M2)가 냉각에 의해 경화되어 접합되도록 한다. According to the composite material joining method according to the embodiment of the present invention, the composite materials M1 and M2 are subjected to plastic deformation by applying heat, the composite materials M1 and M2 in a deformable state are pressed and fixed, And the materials M1 and M2 are cured by cooling to be bonded.
이에 더하여 복합소재(M1, M2)의 점접합 부위를 향해 집중적으로 열을 가할 수 있는 효과가 있다.In addition, there is an effect that the heat can be intensively applied toward the point junctions of the composite materials M1 and M2.
도 11을 참조하면, 배치단계(S1-1)는 고정부(111, 113)가 일직선 상에 배치되는 것을 감지하는 감지단계(S1-2)를 포함한다. Referring to Fig. 11, the arrangement step S1-1 includes a sensing step S1-2 for sensing that the fixing
감지단계(S1-2)로 인하여 한 쌍의 본체부(101, 103)에 각각 구비되는 고정부(111, 113)의 중심 일치 여부를 감지하여 복합소재(M1, M2)의 가압 부위를 일치시켜 접합 대상인 복수 개의 복합소재(M1, M2) 가압 시 복합소재(M1, M2)가 뒤틀리는 것을 방지하는 효과가 있다. It is sensed whether or not the fixing
도 11을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 감지단계(S1-2)는 배치단계(S1-1) 이후에 형성되나 이에 한정하는 것은 아니고, 한 쌍의 본체부(101, 103)가 복합소재(M1, M2)의 외측에 배치되기 전에 형성되는 등 다양한 변형 실시가 가능하다.11, the sensing step S1-2 according to an embodiment of the present invention is formed after the arranging step S1-1, but the present invention is not limited thereto, and a pair of
본 발명은 도면에 도시된 실시예들을 참고로 하여 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it will be understood by those of ordinary skill in the art that various changes in form and details may be made therein without departing from the spirit and scope of the invention as defined by the appended claims. I will understand.
따라서 본 발명의 기술적 보호범위는 아래의 청구범위에 의해서 정하여져야 할 것이다.Therefore, the technical scope of the present invention should be defined by the following claims.
1: 복합소재 접합장치 M1, M2: 복합소재
H: 열 L: 레이저
101, 103: 본체부 111, 113: 고정부
200, 300: 가열부 210, 310: 가열본체
220: 열발산부 320: 방출부
400: 구동부 500: 가이드부
600: 센서부 700: 제어부
S1-1: 배치단계 S1-2: 감지단계
S2: 가열단계 S3: 고정단계1: Composite material bonding device M1, M2: Composite material
H: heat L: laser
101, 103:
200, 300:
220: heat dissipating unit 320:
400: driving part 500: guide part
600: sensor part 700: control part
S1-1: Placement step S1-2: Detection step
S2: heating step S3: fixing step
Claims (11)
상기 본체부에 결합되는 단열 재질의 가열본체와, 상기 복합소재 측을 향하는 상기 가열본체의 일면에 설치되고 도전성 재질로 형성되며, 전원 공급에 의해 열을 발산하는 열발산부를 포함하여, 한 쌍의 상기 본체부에 각각 장착되고, 상기 복합소재의 점접합 부위에 열을 가하는 가열부; 및
상기 열발산부를 둘러싸며 상기 가열본체에 결합되고, 상기 복합소재 측이 개구되어 상기 가열부에서 발생되는 열을 상기 복합소재 측으로 안내하는 가이드부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 복합소재 접합장치.
A pair of main body portions having fixing portions for pressing the composite material;
And a heat dissipating unit disposed on one side of the heating body toward the composite material side and formed of a conductive material and radiating heat by power supply, A heating unit mounted on the main body unit and applying heat to a point junction region of the composite material; And
And a guide portion surrounding the heat dissipating portion and coupled to the heating body, the guide portion opening the composite material side to guide heat generated in the heating portion to the composite material side.
상기 열발산부는 복수 개가 구비되고, 상기 가열본체의 중심을 기준으로 등각 배치되는 것을 특징으로 하는 복합소재 접합장치.
The method according to claim 1,
Wherein a plurality of the heat dissipating units are provided and are equally arranged with respect to a center of the heating body.
상기 가이드부는 상기 가열부에서 상기 복합소재 측으로 갈수록 내경이 작아지는 것을 특징으로 하는 복합소재 접합장치.
The method according to claim 1,
Wherein the guide portion has a smaller inner diameter toward the composite material side in the heating portion.
상기 가이드부는 단열 재질로 형성되는 것을 특징으로 하는 복합소재 접합장치.
6. The method of claim 5,
Wherein the guide portion is formed of an insulating material.
상기 가열부는,
상기 본체부에 결합되는 가열본체; 및
상기 가열본체에 회동가능하게 결합되고, 상기 복합소재 측으로 열을 가하는 방출부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 복합소재 접합장치.
The method according to claim 1,
The heating unit includes:
A heating body coupled to the body portion; And
And a discharge unit rotatably coupled to the heating body and applying heat to the composite material.
상기 방출부는 레이저 방식으로 상기 복합소재의 점접합 부위에 열을 가하는 것을 특징으로 하는 복합소재 접합장치.
8. The method of claim 7,
Wherein the emitting part applies heat to a point junction part of the composite material in a laser manner.
한 쌍의 상기 고정부에 설치되어 각각의 상기 고정부가 일직선 상에 배치되는 것을 감지하는 센서부;
상기 센서부로부터 전기적 신호를 전달받아 구동부의 작동을 제어하는 제어부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 복합소재 접합장치.
The method according to claim 1,
A sensor unit installed at a pair of the fixing units and sensing that each of the fixing units is disposed on a straight line;
And a controller for receiving an electrical signal from the sensor unit and controlling an operation of the driving unit.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020170062671A KR101948775B1 (en) | 2017-05-22 | 2017-05-22 | Composite joining apparatus |
Applications Claiming Priority (1)
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