KR102043970B1 - 열 융착 장치 - Google Patents

Abstract

파이프의 내부에 설치되고 외면에 히터선이 감긴 발열 세라믹; 상기 발열 세라믹과 분리 이격되고, 상기 파이프의 내부 나머지 부분에 설치되는 단열 세라믹; 상기 발열 세라믹에 대응하는 상기 파이프의 타단에 결합하는 성형 펀치; 상기 파이프의 일단에 결합하는 단일 몸체의 엔드 브래킷; 및 상기 엔드 브래킷에 결합되어 그 내부로 전원라인과 감지라인이 연장되는 플렉시블 튜브를 포함하며, 상기 엔드 브래킷은 단일의 몸체로 구성되고, 일단에 캡부가 형성되고 타단에 조임부가 형성되며, 내부에 길이방향으로 관통구멍이 형성되고, 상기 캡부의 내면에는 나사가 형성되어, 상기 플렉시블 튜브와 나사 결합하는 것을 특징으로 하는 열 융착 장치가 개시된다.

Description

열 융착 장치{Heat welding apparatus}

본 발명은 열 융착 장치에 관한 것으로, 특히 발열량을 획기적으로 줄인 열 융착 장치에 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 베이스 모듈에 여러 종류의 단위 부품이 결합되는 경우, 베이스 모듈의 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 열 융착 장치가 사용되는데, 종래의 열 융착 장치는 황동과 같은 집열 몸체의 측면에 다수 개의 수용구멍을 형성하고 이 수용구멍에 봉 형상의 히터를 삽입하고, 집열 몸체의 하면에 다수의 열 전달 부재를 결합하여 구성한다.

이러한 구조에 의하면, 히터로부터 발생하는 열은 집열 몸체를 가열하고, 가열된 집열 몸체로부터 열 전달 부재를 통하여 열이 전달된다.

열 전달 부재의 단부에는 성형 펀치가 장착되어 베이스 모듈에 임시 결합된 단위 부품을 열 융착하여 베이스 모듈에 완전하게 결합시킨다.

본 발명의 출원인에 의해 출원되어 등록된 특허 10-1634241에서는, 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 단열 세라믹; 상기 파이프의 일단 외측에 결합하는 지그; 및 상기 파이프의 타단으로부터 상기 단열 세라믹에 대응하는 부분의 상기 파이프의 외면을 감싸 압착하고, 외면에 나사산이 형성된 통 형상의 나사 브래킷을 포함하며, 상기 발열 세라믹과 상기 단열 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 단열 세라믹의 내부에는 전원라인과 감지라인이 연장되는 관통구멍이 형성되고, 상기 이격된 간격에서 상기 단열 세라믹의 단부에는 온도감지센서가 장착되어 상기 감지라인에 연결되는 것을 특징으로 하는 성형 지그 어셈블리가 개시되어 있다.

그러나 상기 구조에 의하면, 발열 세라믹으로부터 발생한 열이 파이프를 통하여 나사 브래킷에 전달되기 때문에 대략 60℃ 정도의 온도가 나사 브래킷에서 측정된다.

따라서, 성형 지그 어셈블리가 장착된 다른 기계장치에 온도가 전달되어 해당 기계장치의 내구성을 저하시키거나, 성형 지그 어셈블리의 높낮이 조정이나 교환시 작업자가 성형 지그 어셈블리를 취급하는데 온도가 높아 불편함을 느낀다는 문제점이 있다.

한편, 본 발명의 출원인에 의해 출원되어 등록된 특허 10-1742310에서는 나사 브래킷의 단부에 내열 방수제를 채워 경화시켜 외부로부터 수분이 침투하는 것을 방지하도록 구성하고 있다.

그런데 파이프로부터 나오는 전원라인과 감지라인을 보호하기 위한 플렉시블 튜브를 나사 브래킷의 단부에 접속하는 경우, 내열 방수제만으로 플렉시블 튜브를 보호하기 어렵고 플렉시블 튜브의 움직임에 따라 경화된 방수제가 이탈되어 결과적으로 전원라인과 감지라인도 끊어질 수 있다는 문제점이 있다.

따라서, 본 발명의 목적은 기계장치에 고정되거나 작업자가 취급하는 부분의 온도를 줄일 수 있는 열 융착 장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 파이프와 전선보호용 플렉시블 튜브가 신뢰성 있게 결합할 수 있는 열 융착 장치를 제공하는 것이다.

상기의 목적은, 파이프의 내부에 설치되고 외면에 히터선이 감긴 발열 세라믹; 상기 발열 세라믹과 분리 이격되고, 상기 파이프의 내부 나머지 부분에 설치되는 단열 세라믹; 상기 발열 세라믹에 대응하는 상기 파이프의 타단에 결합하는 성형 펀치; 상기 파이프의 일단에 결합하는 단일 몸체의 엔드 브래킷; 및 상기 엔드 브래킷에 결합되어 그 내부로 전원라인과 감지라인이 연장되는 플렉시블 튜브를 포함하며, 상기 엔드 브래킷은 단일의 몸체로 구성되고, 일단에 캡부가 형성되고 타단에 조임부가 형성되며, 내부에 길이방향으로 관통구멍이 형성되고, 상기 캡부의 내면에는 나사가 형성되어, 상기 플렉시블 튜브와 나사 결합하는 것을 특징으로 하는 열 융착 장치에 의해 달성된다.

상기의 목적은, 파이프의 내부에 설치되고 외면에 히터선이 감긴 발열 세라믹; 상기 발열 세라믹과 분리 이격되고, 상기 파이프의 내부 나머지 부분에 설치되는 단열 세라믹; 상기 발열 세라믹에 대응하는 상기 파이프의 타단에 결합하는 성형 펀치; 상기 파이프의 일단에 결합하는 단일 몸체의 엔드 브래킷; 및 상기 엔드 브래킷에 결합되어 그 내부로 전원라인과 감지라인이 연장되는 플렉시블 튜브를 포함하며, 상기 엔드 브래킷은, 일단에 캡부가 형성되고 타단에 조임부가 형성되고, 내부에 길이방향으로 관통구멍이 형성되고, 상기 관통구멍의 길이방향을 따라 한 지점에 걸림턱이 돌출 형성되고, 상기 걸림턱으로부터 지지부가 형성되고, 상기 지지부가 끝나는 지점에 단차가 형성되어 상기 단차로부터 상기 관통구멍의 직경이 확대된 확관부가 형성되며, 상기 파이프의 외면과 상기 확관부의 내면 사이에 일정한 간극의 공기 단열층이 형성되어 상기 파이프로부터 상기 엔드 브래킷으로의 열 전달을 차단하는 것을 특징으로 하는 열 융착 장치에 의해 달성된다.

바람직하게, 상기 조임부는, 조임 금형이나 조임 지그를 이용하여 상기 엔드 브래킷의 타단을 오므려 형성하며, 상기 조임에 의해 상기 엔드 브래킷의 타단은 상기 파이프의 외면에 압착된다.

상기의 구조에 의하면, 파이프와 엔드 브래킷 사이에 공기 단열층을 형성함으로써 작업자가 쥐는 부분의 온도를 대략 30℃ 전후로 유지할 수 있어 장착된 기계장치 등에 전달되는 열이 낮아 열 융착 장치의 높낮이를 조정하거나 교체시 작업자가 취급하기 쉽다는 이점이 있다.

특히, 다수의 열 융착 장치가 기계장치에 장착되어 있는 경우, 다른 열 융착 장치의 작동을 유지하면서 고장난 열 융착 장치만 교체할 수 있어 생산효율이 좋아진다.

또한, 작업자가 열 융착 장치를 취급하는 과정에서 뜨거움을 느끼지 않아 작업효율이 향상된다.

또한, 전원라인과 감지라인을 유연성을 갖는 플렉시블 튜브 내부를 통하여 연장하여 보호함과 동시에, 플렉시블 튜브를 엔드 브래킷과 나사 결합하여 접속함으로써 결합 신뢰성이 향상되고, 조립성이 좋아진다는 이점이 있다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 열 융착 장치를 나타낸다.
도 2는 열 융착 장치의 단면도이다.
도 3은 엔드 브래킷을 나타내는 단면도이다.

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

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 열 융착 장치를 나타내고, 도 2는 열 융착 장치의 단면도이다.

<파이프(10)>

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

파이프(10)의 타단은 엔드 브래킷(end bracket, 50)에 끼워져 결합하며, 도 2와 같이, 엔드 브래킷(50)과 파이프(10) 사이에는 간극(25)이 형성된다.

<엔드 브래킷(50)>

도 3은 엔드 브래킷을 나타내는 단면도이다

엔드 브래킷(50)은 단일 몸체(52)로 이루어지는데, 일단에 캡부(51)가 형성되고 타단에 조임부(53)가 형성되며, 내부에는 길이방향으로 관통구멍이 형성된다.

몸체(52)의 외면에는 다른 기계장치에 장착하기 위한 나사가 형성될 수 있다.

캡부(51)는 전선을 보호하는 플렉시블 튜브(70)와 결합을 위한 구성이고, 조임부(53)는 파이프(10)의 타단을 고정하면서 파이프(10)의 외면과 간극(25)을 유지하기 위한 구성이다.

캡부(51)의 내측면에는 나사(51a)가 형성되고, 플렉시블 튜브(70)의 일단이 캡부(51)에 삽입되어 나사(51a)와 나사 결합한다.

관통구멍의 길이방향을 따라 한 지점에는 걸림턱(54)이 돌출 형성되고, 걸림턱(54)으로부터 지지부(55)가 형성되고, 지지부(55)가 끝나는 지점에서 단차(56a)가 형성되어 이 단차(56a)로부터 관통구멍의 직경이 확대된 확관부(56)가 형성된다.

이러한 구조에 의하면, 엔드 브래킷(50)에 끼워지는 파이프(10)의 일단이 걸림턱(54)에 접촉하여 안착되고, 지지부(55a)에 의해 파이프(10)가 고정되면서 엔드 브래킷(50)과 동축으로 결합한다.

지지부(55a)에 의해 파이프(10)가 고정되면, 파이프(10)의 외면과 확관부(56)의 내면 사이에는 일정한 간극(25)이 형성된다.

엔드 브래킷(50)의 타단에 형성되는 조임부(53)는, 가령 조임 금형이나 조임 지그를 이용하여 엔드 브래킷(50)의 타단을 오므려 형성할 수 있는데, 조임에 의해 엔드 브래킷(50)의 타단은 파이프(10)의 외면에 압착되어 파이프(10)를 지지한다.

조임부(53)는, 이 실시 예와 같이, 일정한 폭을 가지거나 열 전달을 최소화하기 위해 폭을 줄여 선 접촉하도록 할 수 있다.

<단열 세라믹(20)>

단열 세라믹(20)은, 가령 원기둥 형상으로 파이프(10) 길이의 70% 이상을 차지하며, 내부에 전원라인(82)과 감지라인(83)을 연장하기 위한 관통구멍(22)이 형성된다.

전원라인(82)은 발열 세라믹(40)의 외주면에 감긴 히터선(42)에 전원을 공급하기 위한 도선이고, 감지라인(83)은 단열 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 외면에는 나선형으로 홈이 형성되고, 이 홈에 히터선(42)이 감겨 전원이 공급되어 대략 150℃ 내지 400℃ 정도로 가열된다.

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

<성형 펀치(60)>

성형 펀치(60)는 파이프(10)의 일단에 결합되는 홈을 구비하며, 전면에는 열 융착 대상물에 따라 여러 가지 형상의 가압 구조(62)가 형성된다.

성형 펀치(60)의 재질은 특별히 한정되지 않는데, 인청동이나 강재 또는 스테인리스 스틸과 같은 금속이 사용될 수 있다.

성형 펀치(60)는 발열 세라믹(40)을 감싸는 히터선(42)이 감긴 부분에 대응하는 파이프(10)의 부분을 모두 감싸도록 파이프(10)의 외측에 끼워진다.

<플렉시블 튜브(70)>

플렉시블 튜브(70)는 나사와 같은 형상의 요철(72)이 외면에 형성되어 가요성을 가지며, 요철(72)의 피치를 엔드 브래킷(50)의 캡부(51)의 내측면에 형성한 나사(51a)의 피치와 같게 하여 나사(51a)와 나사 결합함으로써 엔드 브래킷(50)과 신뢰성 있게 결합할 수 있다.

플렉시블 튜브(70)의 내부에는 전원라인(82)과 감지라인(83)이 연장되는데, 플렉시블 튜브(70)가 가요성을 갖기 때문에 전원라인(82)과 감지라인(83)을 보호하면서 취급이 용이하다.

이하, 열 융착 장치(100)를 조립하는 과정에 대해 설명한다.

먼저, 파이프(10)의 타단에 플러그(12)를 끼워 용접한 다음, 내부에 단열 세라믹(20)과 발열 세라믹(40)을 삽입한다.

이때, 단열 세라믹(20) 및 발열 세라믹(40)과 파이프(10)의 내면 사이에 미세 간격이 형성되고, 단열 세라믹(20)과 발열 세라믹(40) 사이에 일정한 간격이 형성되도록 미리 설계된다.

이어, 파이프(10) 내부의 공간에 산화마그네슘(MgO) 분말(마그네시아)을 충진하는데, 산화마그네슘 분말은 세라믹(20, 40)과 파이프(10)의 내면 사이에 미세 간격과 세라믹(20, 40) 사이의 간격에 균일하게 채워진다.

이 상태에서, 파이프(10)를 직경 방향에서 가열 가압한다. 예를 들어, 외경이 7㎜ 정도인 파이프(10)를 압착하여 외경이 6㎜ 정도가 되도록 할 수 있다.

그 결과, 산화마그네슘은 압착되면서 단열 세라믹(20)과 발열 세라믹(40)과 일체화 되어 산화마그네슘의 물성에 따라 발열 세라믹(40)과 파이프(10) 사이에 절연을 유지하고 세라믹(20, 40) 간의 열 전달을 차단한다.

이후, 성형 펀치(60)의 홈 내면에 열경화성 세라믹을 도포하고 파이프(10)의 일단을 끼운 다음 경화시킴으로써 성형 펀치(60)를 파이프(10)의 일단에 고정할 수 있다.

파이프(10)의 일단은 엔드 브래킷(50)에 끼우는데, 먼저 전원라인(82)과 감지라인(83)을 엔드 브래킷(50) 내부의 관통구멍을 통하여 뽑아낸 다음, 파이프(10)의 일단을 확관부(56)를 지나 지지부(55)에 끼워 걸림턱(54)에 안착시킨다.

파이프(10)의 외경과 지지부(55)의 내경이 유사하거나 같기 때문에 강제 압입으로 파이프(10)를 지지부(55)에 끼울 수 있는데, 끼움에 의해 파이프(10)의 일단이 확실하게 지지되어 확관부(56)의 내면과 파이프(10) 사이의 간극(25)이 전체적으로 균일하게 된다.

이 상태에서, 엔드 브래킷(50)의 일단을 조임 금형이나 조임 지그를 이용하여 조여 엔드 브래킷(50)의 내면이 파이프(10)의 외면에 접촉하도록 가압하여 조임부(53)를 형성한다.

이러한 조임 과정을 통하여 파이프(10)의 외면과 엔드 브래킷(50)의 확관부(56) 사이에 간격(25)에는 공기 단열층이 형성되며, 공기 단열층에 의해 파이프(10)로부터 엔드 브래킷(50)에 전달되는 열을 차단할 수 있게 된다.

종래 내열 접착제를 이용하여 나사 브래킷을 파이프에 끼워 결합하는 경우, 파이프로부터 나사 브래킷에 열이 전달되어 나사 브래킷이 대략 60℃ 정도의 온도를 가진데 비해, 본 발명의 구조를 적용할 경우 대략 30℃ 전후의 온도를 유지할 수 있다.

그 결과, 열 융착 장치가 장착된 기계장치 등에 전달되는 열이 낮아 열 융착 장치의 높낮이를 조정하거나 교체시 작업자가 취급하기 쉽고, 다수의 열 융착 장치가 기계장치에 장착되어 있는 경우, 다른 열 융착 장치의 작동을 유지하면서 고장난 열 융착 장치만 교체할 수 있어 생산효율이 좋아진다. 또한, 작업자가 열 융착 장치를 취급하는 과정에서 뜨거움을 느끼지 않아 작업효율이 향상된다.

다음, 엔드 브래킷(50)의 캡부(51)를 통하여 물 실리콘이나 에폭시 수지와 같은 방수제를 충진하고 경화시켜 경화층(80)을 형성하는데, 가령 전원라인(82)과 감지라인(83)은 수축튜브를 이용하여 하나로 묶을 경우 수축튜브가 경화층(80) 내부에 위치하도록 하여 전원라인(82)과 감지라인(83)이 경화층(80)에 확실하게 고정되도록 할 수 있다.

엔드 브래킷(50)으로부터 나온 전원라인(82)과 감지라인(83)은 플렉시블 튜브(70) 내부를 통하여 연장되고, 플렉시블 튜브(70)의 단부는 엔드 브래킷(50)의 캡부(51)에 끼워진 후 캡부(51)의 나사(51a)와 나사 결합한다.

이와 같이, 플렉시블 튜브(70)를 엔드 브래킷(50)과 나사 결합하여 접속함으로써 결합 신뢰성이 향상되고, 조립성이 좋아진다는 이점이 있다.

필요에 따라 나사 결합한 플렉시블 튜브(70)의 단부와 엔드 브래킷(50)의 캡부(51) 사이에 물 실리콘이나 에폭시 수지를 더 충진하여 물이나 이물질의 침입을 신뢰성 있게 차단할 수 있다.

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 청구범위에 의해 판단되어야 할 것이다.

10: 파이프
20: 단열 세라믹
30: 온도감지센서
40: 발열 세라믹
42: 히터선
50: 엔드 브래킷(end bracket)
60: 성형 펀치
70: 플렉시블 튜브
80: 경화층

Claims (3)

1. 발열 세라믹과 단열 세라믹이 내부에 설치되는 파이프를 구비한 열 융착 장치에서 상기 파이프의 일단에 결합하는 엔드 브래킷으로서,
   상기 엔드 브래킷은, 일단에 캡부가 형성되고 타단에 조임부가 형성되고, 내부에 길이방향으로 관통구멍이 형성되고,
   상기 관통구멍의 길이방향을 따라 한 지점에 걸림턱이 돌출 형성되고, 상기 걸림턱으로부터 지지부가 형성되고, 상기 지지부가 끝나는 지점에 단차가 형성되어 상기 단차로부터 상기 관통구멍의 직경이 확대된 확관부가 형성되며,
   상기 파이프의 외면과 상기 확관부의 내면 사이에 일정한 간극의 공기 단열층이 형성되어 상기 파이프로부터 상기 엔드 브래킷으로의 열 전달을 차단하는 것을 특징으로 하는 열 융착 장치용 엔드 브래킷.
2. 파이프의 내부에 설치되고 외면에 히터선이 감긴 발열 세라믹;
   상기 발열 세라믹과 분리 이격되고, 상기 파이프의 내부 나머지 부분에 설치되는 단열 세라믹;
   상기 발열 세라믹에 대응하는 상기 파이프의 타단에 결합하는 성형 펀치; 및
   상기 파이프의 일단에 결합하는 단일 몸체의 엔드 브래킷을 포함하며,
   상기 엔드 브래킷은, 일단에 캡부가 형성되고 타단에 조임부가 형성되고, 내부에 길이방향으로 관통구멍이 형성되고,
   상기 관통구멍의 길이방향을 따라 한 지점에 걸림턱이 돌출 형성되고, 상기 걸림턱으로부터 지지부가 형성되고, 상기 지지부가 끝나는 지점에 단차가 형성되어 상기 단차로부터 상기 관통구멍의 직경이 확대된 확관부가 형성되며,
   상기 파이프의 외면과 상기 확관부의 내면 사이에 일정한 간극의 공기 단열층이 형성되어 상기 파이프로부터 상기 엔드 브래킷으로의 열 전달을 차단하는 것을 특징으로 하는 열 융착 장치.
3. 청구항 2에서,
   상기 조임부는, 조임 금형이나 조임 지그를 이용하여 상기 엔드 브래킷의 타단을 오므려 형성하며, 상기 조임에 의해 상기 엔드 브래킷의 타단은 상기 파이프의 외면에 압착되는 것을 특징으로 하는 열 융착 장치.
   

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