KR102187971B1 - 실린더를 이용한 열융착 장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 실린더를 이용한 융착 장치에 관한 것으로, 작동실린더에 의해 상하 왕복 이동하고 서로 마주보는 상부 및 하부 파지부재에 융착 스트로크 스톱퍼를 구비하고, 접합용 부재의 접합부분을 가열하는 가열부재에 용융 스트로크 스톱퍼를 구비하여 실린더에 의해 가압되는 상부 및 하부 파지부재의 작동 스트로크를 제어함으로써, 접합용 부재의 접합부분의 가열시 가열부분의 과도한 가열을 방지할 수 있고, 접합용 부재의 접합부분을 서로 가압할 때, 과도한 압력이 접합부분에 가해지는 것을 방지할 수 있는 것이다.
Description
본 발명은 실린더를 이용한 열융착 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 합성수지 재질로 된 한 쌍의 접합용 부재를 접착 결합할 때, 가열과 접착을 위한 가압 작동을 실린더를 사용하고, 실린더의 스트로크를 제어할 수 있는 실린더를 이용한 열융착 장치에 관한 것이다.
일반적으로 융착이란 모재 자체를 융착시켜서 용융 상태에서 접합하는 것을 말하는 것으로서, 타재질을 사용하지 않고 모재를 용융 접합한다는 점에서 타재질(예를 들면 용접봉)을 사용하여 접합하는 용접과는 구별될 수 있다.
이러한 융착 접합은 초음파 진동과 압력 및 시간이 융착 접합 상태의 양부를 결정하는 중요한 요소로 작용할 수 있다. 이와 같이, 열을 가하여 서로 다른 두 개 이상의 부재를 접착시키는 것을 열융착 장치라 하며, 이는 작업 대상물의 재질 및 형상에 따라 다양한 구조와 구성으로 적용되어 여러 산업 분야에서 활용되고 있다.
통상의 열융착장치는 외부로부터 공급되는 전원을 이용하여 열을 발생시키고, 이를 이용하여 서로 다른 부재 사이를 융착하여 결합한다.
즉, 열융착장치는 접합하고자 하는 두 부재(접합용 부재)에 열을 가하여 용융시킨 후에, 용융된 부재를 서로 맞닿은 상태에서 가압하여 두 부재를 접합할 수 있다.
종래의 열융착장치에서 접합하고자 하는 두 부재(이하 '접합용 부재' 라 한다)를 열융착으로 접합하는 과정은 다음과 같다.
먼저, 열을 발생시키는 가열판의 상부와 하부에 각각 접합용 부재를 접촉시켜 가열한다. 이후에 가열판의 상부와 하부에서 가열된 접합용 부재를 각각 이격시키고, 이격되고 가열된 접합용 부재 사이에서 가열판을 이동시켜 제거한다.
그런 다음, 가열된 접합용 부재를 서로 마주보는 방향으로 이동시키고, 가열되어 용융된 부분을 서로 접촉되도록 한 후에 가압하여 접합하게 된다.
이렇게 가열된 접합용 부재를 가압하여 접합할 때, 가열된 접합용 부재를 가압하는 압력이 크게 되면 서로 접합되는 용융된 부분이 뭉그러지면서 접합 불량이 일어나게 된다. 또한, 가열된 접합용 부재를 가압하는 압력이 작으면, 용융된 부분이 서로 완전히 밀착되지 않아 쉽게 떨어지는 접합 불량을 발생하게 된다.
상기와 같은 접합 불량이 발생하는 문제점을 해소하기 위해서는 접합하는 부분의 용융상태, 접합 두께 등을 고려하여 접합용 부재를 가압하는 가압유닛의 가압력을 일정하게 하기 위해서는 가압유닛의 스트로크 레인지를 미세하게 설정할 수 있어야 한다.
그러나, 가압유닛의 스트로크 레인지를 미세하게 설정하기 위해서는 스트로크 레인지의 제어를 할 수 있는 고가의 스테핑 모터를 사용해야 함으로 열융착 장치에 대한 비용이 많이 소요되는 문제점이 있었다.
따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로서, 접합용 부재를 실린더로 가압하되, 접합용 부재를 가열하는 가열부재 및 접합용 부재를 파지하는 파지부재에 실린더의 스트로크 레인지를 제어할 수 있는 구성을 추가하여 장치의 구조를 간소하게 하면서 설비비용을 절감할 수 있도록 한 열융착 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 열로 가열하여 접합하고자 하는 두 개의 접합용 부재를 각각 파지하며, 서로 이격되어 서로 마주보는 방향으로 왕복 이동하는 상부 및 하부 파지부재와, 상기 상부 및 하부 파지부재에 각각 연결되며, 상기 상부 및 하부 파지부재를 각각 왕복 이동시키는 한 쌍의 작동실린더와, 상기 한 쌍의 작동실린더로 압력을 공급하는 압력 공급부와, 상기 작동실린더의 단부에 마련되며 상부 및 하부 파지부재에 각각 파지되는 접합용 부재를 가압하는 한 쌍의 가압부재와, 상기 상부 및 하부 파지부재 사이에 마련되어 상기 두 개의 접합용 부재의 접합부분을 가열하는 가열부재와, 상기 가열부재를 상기 상부 및 하부 파지부재 사이로 왕복 이동시키는 이동유닛과, 상기 가열부재에 마련되어 상기 상부 및 하부 파지부재가 왕복 이동할 상부 및 하부 파지부재가 상기 가열부재로 이동하여 상기 접합용 부재의 접합부분이 가열부재에 접촉된 후에 상기 상부 및 하부 파지부재의 이동을 정지시킬 수 있는 복수의 용융 스트로크 스톱퍼와, 상기 상부 및 하부 파지부재에 마련되며, 상기 접합용부재의 접합부분이 가열시키고, 상기 상부 및 하부 파지부재를 서로 마주보는 방향으로 이동시켜 상기 상부 및 하부 파지부재에 각각 파지된 상기 접합용 부재의 접합부분을 접촉하여 접합할 때, 상기 상부 및 하부 파지부재가 서로 마주보는 방향으로 이동하는 정지시킬 수 있는 복수의 융착 스트로크 스톱퍼를 포함하여 구성할 수 있다.
또한, 상기 융착 스트로크 스톱퍼는, 서로 마주보고 마련되는 상기 상부 파지부재의 밑면과 상기 하부 파지부재의 윗면에 각각 형성되되, 상기 상부 파지부재에 형성되는 융착 스트로크 스톱퍼와 상기 하부 파지부재의 융착 스트로크 스톱퍼는 동일 직선상에 위치하지 않도록 서로 어긋나는 위치에 형성될 수 있다.
또한, 상기 용융 스트로크 스톱퍼의 높이는, 상기 접합용부재의 접합부분의 높이보다 작게 형성될 수 있다.
또한, 상기 융착 스트로크 스톱퍼의 높이는 상기 용융 스트로크 스톱퍼의 높이 보다 작게 형성되어, 상기 접합용 부재의 접합부분에 대한 가열을 위한 작동 중 상기 상부 및 하부 파지부재에 마련되는 상기 용융 스트로크 스톱퍼가 상기 가열부재에 접촉되는 것을 방지할 수 있도록 구성할 수 있다.
또한, 상기 용융 스트로크 스톱퍼와 상기 융착 스트로크 스톱퍼는, 서로 마주보는 방향으로 돌출 형성되되, 서로 접촉되지 않도록 동일 직선상에 위치하지 않고 서로 어긋나는 위치에 형성될 수 있다.
또한, 상기 상부 및 하부 파지부재를 상하로 왕복 이동시키는 상기 작동 실린더의 작동 압력을 조절할 수 있는 압력 조절 유닛을 더 포함하되, 상기 가열부재에서 상기 작동실린더의 위치까지 배치되는 거리 측정부재와, 상기 거리 측정부재에 마련되는 제1센서와, 상기 제1센서로부터 신호를 수신하는 제2센서와, 상기 제2센서로부터 신호를 수신하여 상기 압력 공급부의 작동을 제어하는 압력 제어부를 포함하여 구성할 수 있다.
또한, 상기 가열부재, 상기 파지부재, 상기 작동실린더, 상기 가압부재를 별도의 공간부를 갖는 챔버에 수용하도록 구성하고, 상기 챔버 내의 온도를 조절할 수 있는 온도 조절유닛을 더 포함하여 구성하되, 상기 온도 조절유닛은, 상기 챔버 내의 온도를 측정하는 온도센서와, 상기 챔버 내로 냉기를 공급하는 냉기 공급부와, 상기 챔버 내로 온기를 공급하는 온기 공급부와, 상기 온도센서로부터 신호를 전달받아 상기 냉기 공급부와 온기 공급부의 작동을 제어하는 온도 제어부를 포함하여 구성할 수 있다.
본 발명에 의하면, 서로 마주보는 한 쌍의 파지부재에 각각 융착 스트로크 스톱퍼와, 가열부재에 용융 스트로크 스톱퍼를 구성함으로써, 실린더로 한 쌍의 파지부재를 서로 마주보는 방향으로 가압하여 접합할 때, 실린더에 의해 가압되어 접합되는 접합용 부재의 접합 두께를 정밀하게 제어할 수 있으며, 이에 설비비용을 절감할 수는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 열융착 장치를 간략하게 도시한 도면.
도 2a와 도 1의 열융착장치에서 융착 스트로크 스톱퍼가 형성된 상부 파지부재와 용융 스트로크 스톱퍼가 형성된 가열부재를 도시한 사시도.
도 2b는 도 1의 열융착 장치에서 용융 스트로크 스톱퍼가 형성된 가열부재와 융착 스트로크 스톱퍼가 형성된 하부 파지부재를 도시한 사시도.
도 3은 도 1의 열융착 장치에서 용융 스트로크 스톱퍼가 형성된 상부 및 하부 파지부재를 도시한 사시도.
도 4는 도 1의 열융착 장치의 압력 조절유닛을 도시한 블록도,
도 5는 도 1의 열융착 장치에서 온도 조절 유닛을 도시한 블록도.
도 2a와 도 1의 열융착장치에서 융착 스트로크 스톱퍼가 형성된 상부 파지부재와 용융 스트로크 스톱퍼가 형성된 가열부재를 도시한 사시도.
도 2b는 도 1의 열융착 장치에서 용융 스트로크 스톱퍼가 형성된 가열부재와 융착 스트로크 스톱퍼가 형성된 하부 파지부재를 도시한 사시도.
도 3은 도 1의 열융착 장치에서 용융 스트로크 스톱퍼가 형성된 상부 및 하부 파지부재를 도시한 사시도.
도 4는 도 1의 열융착 장치의 압력 조절유닛을 도시한 블록도,
도 5는 도 1의 열융착 장치에서 온도 조절 유닛을 도시한 블록도.
본 명세서 및 청구범위에서 사용하는 용어나 단어는, 통상적이거나 사전적인 의미로 한정하여 해석될 것이 아니라, '발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다'는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
또한, 본 명세서에 기재된 실시 예와 도면에 도시한 구성은, 본 발명의 바람직한 실시 예에 불과한 것일 뿐이고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형 예들이 있을 수 있음을 이해해야 한다.
도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 열융착 장치를 간략하게 도시한 도면이고, 도 2a와 도 1의 열융착장치에서 융착 스트로크 스톱퍼가 형성된 상부 파지부재와 용융 스트로크 스톱퍼가 형성된 가열부재를 도시한 사시도이다. 도 2b는 도 1의 열융착 장치에서 용융 스트로크 스톱퍼가 형성된 가열부재와 융착 스트로크 스톱퍼가 형성된 하부 파지부재를 도시한 사시도이다. 도 3은 도 1의 열융착 장치에서 용융 스트로크 스톱퍼가 형성된 상부 및 하부 파지부재를 도시한 사시도이다. 도 4는 도 1의 열융착 장치의 압력 조절유닛을 도시한 블록도이고, 도 5는 도 1의 열융착 장치에서 온도 조절 유닛을 도시한 블록도이다.
도 1 내지 도 5를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 열융착 장치(1)는, 접합하고자 하는 두 개의 부재(이하'접합용부재'라 한다)의 접합 부분을 열로 가열한 후에 가압하여 가열된 부분을 접합하는 것으로, 한 쌍의 파지부재(10)(11)와, 한 쌍의 작동 실린더(20)와, 압력 공급부(30)와, 한 쌍의 가압부재(40)와, 가열부를 갖는 가열부재(50)와, 이동유닛(60)과, 용융 스트로크 스톱퍼(70)와, 융착 스트로크 스토퍼(80)를 포함하여 구성할 수 있다.
먼저, 접합용 부재(3)는 열에 의해 가열되면 용융되는 플라스틱 재질로 형성되며, 예로서 탱크(통부재)를 만들기 위한 일측이 개구되는 반구 형상의 용기를 한 쌍으로 구성하고, 이를 결합하여 내부에 공간을 갖는 탱크(tank)를 만들 수 있다. 한 쌍의 접합용 부재(3)의 가장자리에는 서로 맞대어서 열로 융착할 수 있는 접합부분(3a)이 돌출 형성될 수 있다.
한 쌍의 파지부재(10)(11)는 이격된 상태에서 서로 마주보는 상태로 배치하여 구성할 수 있다. 한 쌍의 파지부재(10)(11)는 가열부재(40)를 기준으로 상측에 위치하는 상부 파지부재(10)와 상측에 위치하는 하부 파지부재(11)로 이루어진다.
상부 및 하부 파지부재(10)(11)는 각각의 중앙부에 접합용 부재(3)를 끼워 파지할 수 있는 홀을 구비한다. 이러한 상부 및 하부 파지부재(10)(11)는 중앙부의 홀에 접합용 부재(3)를 끼워 파지할 때, 접합용 부재(3)에서 서로 접촉되어 접합되는 개구부의 가장자리가 서로 마주볼 수 있는 상태로 파지할 수 있다. 여기서, 상부 및 하부 파지부재(10)(11)는 상하 방향으로 서로 이격된 상태로 수직 방향으로 배치될 수 있다.
한 쌍의 작동실린더(20)는 그 단부가 각각 상부 및 하부 파지부재(10)(11)에 연결되고, 각 상부 및 하부 파지부재(10)(11)를 직선 이동시키도록 구성될 수 있다. 즉, 한 쌍의 작동 실린더(20)는 수직으로 배치되는 상부 및 하부 파지부재(10)(11)의 각각의 상측과 하측에서 각 파지부재(10)(11)의 상면 또는 하면을 연결하여 수직 방향으로 왕복 이동시킬 수 있다. 작동 실린더(20)는 유체나 에어에 의해 작동되도록 구성할 수 있으나, 본 발명의 실시예에서는 에어펌프, 에어 컴프레샤 등과 같은 에어 공급부에 의해 작동되는 에어 실린더로 구성할 수 있다.
가열부재(50)는 상면과 하면에 각각 열을 발생하는 가열부를 마련할 수 있다. 즉, 가열부는 가열부재(50)의 상면과 하면의 표면에서 열을 발생하도록 가열부재(50)에 내장될 수 이다. 여기서, 가열부는 전기의 인가에 의해 열을 발생시키는 니크롬선으로 구성하여 가열부재(50)에 내장시킬 수 있다. 가열부재(50)는 접합용 부재(3)의 접합부분(3a)이 완전히 밀착된 상태에서 접합부분(3a)을 가열해야 함으로 상면과 윗면이 접합부분(3a)의 형상에 대응하는 형상으로 형성될 수 있다.
한 쌍의 가압부재(40)는 한 쌍의 작동실린더(20)의 단부에 각각 구비되어 접합용 부재(3)를 파지하는 상부 및 하부 파지부재(10)(11)를 각각 가열부재(50) 쪽으로 가압할 수 있다. 즉, 가압부재(40)는 작동실린더(20)의 끝에 결합되어 작동실린더(20)의 작동시 도 1의 상하 방향으로 이동하도록 구성할 수 있다. 한 쌍의 가압부재(40)는 상부 및 하부 파지부재(10)(11)와 연결되거나 분리되도록 구성될 수 있다.
이동유닛(60)은 가열부재(50)를 직선 이동시켜서 상부 및 하부 파지부재(10)(11) 사이로 이동시키거나 상부 및 하부 파지부재(10)(11) 사이에서 꺼내는 역할을 한다. 이동유닛(60)은 상부 및 하부 파지부재(10)(11)가 이동하는 방향에 대해 직교되는 방향으로 가열부재(50)를 이동시킬 수 있도록 상부 및 하부 파지부재(10)(11)의 배치 방향에 대해 직교되는 방향으로 배치되는 실린더로 구성할 수 있다. 여기서, 이동유닛(60)은 동력을 발생시키는 모터와, 모터에 의해 회전하는 피니언기어와, 피니언기어에 기어 결합되는 랙기어로 구성할 수 있고, 랙기어를 가열부재에 구비하거나 결합하여 가열부재(50)를 직선 이동시킬 수 있도록 구성할 수도 있다.
용융 스트로크 스톱퍼(70)는 가열부재(50)의 윗면과 밑면에 각각 하나 이상으로 구비될 수 있다. 용융 스트로크 스톱퍼(70)는 접합용 부재(3)를 파지하고 있는 상부 및 하부 파지부재(11)(10)가 가열부재(50) 쪽으로 이동할 때, 상부 및 하부 파지부재(10)(11)의 이동을 정지시키는 역할을 한다. 즉, 용융 스트로크 스톱퍼(70)는 접합용 부재(3)의 접합부분(3a)이 가열부재(50)에 밀착되어 용융되기 시작된 후에 접합부분(3a)이 과도하게 용융되는 것을 방지할 수 있도록 상부 및 하부 파지부재(10)(11)가 가열부재(50) 쪽으로 더 가압되는 것을 방지하는 것이다.
여기서, 용융 스트로크 스톱퍼(70)는 접합용 부재(3)의 접합부분(3a)이 가열부재(50)에 접촉된 후에도 접합용 부재(3)가 가열부재(50) 쪽으로 조금 더 가압될 수 있도록 접합용 부재(3)의 접합부분(3a)의 두께보다 작은 두께로 형성되는 것이 바람직하다.
용융 스트로크 스톱퍼(70)의 두께는 접합용 부재(3)의 접합부분(3a)의 가열된 후에 서로 접합될 때 접합되는 상태와 두께를 고려하여 결정될 수 있다. 이러한 용융 스트로크 스톱퍼(70)의 두께는 다수의 접합 작업을 수행함으로써 결정될 수 있다.
융착 스트로크 스톱퍼(80)는 서로 마주보는 상부 파지부재(10)의 밑면과 하부 파지부재(20)의 윗면에 각각 복수로 구성될 수 있다. 융착 스트로크 스톱퍼(80)는 가열된 접합용 부재(3)의 접합부분(3a)을 접합하는 과정에서 접합부분(3a)이 서로 접촉된 후에 상부 및 하부 파지부재(10)(11)가 서로를 향해 설정된 거리 이상 이동하지 않도록 상부 및 하부 파지부재(10)(11)의 이동을 정지시키는 것이다. 즉, 융착 스트로크 스톱퍼(80)는 가열된 접합용 부재(3)의 접합부분(3a)이 서로 밀착된 후에 서로를 향해 가압될 때 가열된 접합부분(3a)이 과도하게 가압되어 접합 불량이 발생되는 것을 방지하는 것이다.
융착 스트로크 스톱퍼(80)는 복수로 구성하여 서로 마주보는 상부 파지부재(10)의 밑면과 하부 파지부재(11)의 윗면에 각각 형성하되, 도 3과 같이, 동일 직선상에 위치하지 않도록 어긋나는 위치에 형성되는 것이 바람직하다. 즉, 접합용 부재(3)의 접합부분(3a)의 접합 과정 중 상부 파지부재(10)의 밑면에 형성된 융착 스트로크 스톱퍼(80)는 하부 파지부재(11)의 윗면에 접촉되고, 하부 파지부재(11)의 윗면에 형성된 융착 스트로크 스톱퍼(80)는 상부 파지부재(10)의 밑면에 접촉되도록 구성하는 것이다.
한편, 접합용 부재(3)의 접합부분(3a)을 가열 작업시 가열부재(50)의 윗면과 밑면에 각각 형성된 용융 스트로크 스톱퍼(70)가 상부 및 하부 파지부재(10)(11)의 밑면과 윗면에 각각 접촉될 때, 상부 및 하부 파지부재(10)(11)에 형성된 융착 스트로크 스톱퍼(80)가 가열부재(50)의 윗면과 밑면에 각각 접촉되지 않지 않도록 구성하는 것이 바람직하다. 즉, 융착 스트로크 스톱퍼(80)의 높이는 용융 스트로크 스톱퍼(70)의 높이보다 작게 형성됨으로써, 용융 스트로크 스톱퍼(70)가 상부 및 하부 파지부재(10)(11)에 접촉될 때, 융착 스트로크 스톱퍼(80)는 가열부재(50)의 윗면과 밑면에 접촉되는 것을 방지할 수 있다.
상기와 같이, 접합용 부재(3)의 접합부분(3a)의 가열시 상부 및 하부 파지부재(10)(11)의 밑면과 윗면에 형성된 융착 스트로크 스톱퍼(80)와 가열부재(50)의 윗면과 밑면에 돌출 형성된 용융 스트로크 스톱퍼(70)는 서로 접촉되거나 걸리지 않도록 동일 직선상에 위치하지 않도록 서로 어긋나는 위치에 형성되는 것이 바람직하다.
한편, 본 발명의 제1실시예에 따른 열융착 장치(1)는 상부 및 하부 파지부재(10)(11)를 가압하는 작동실린더(20)에 의해 작용하는 압력을 조절하는 압력 조절유닛(90)을 더 포함할 수 있다.
압력 조절유닛(90)은 한 쌍의 작동실린더(20)에 단부에 각각 연결되어 이동되는 상부 및 하부 파지부재(10)(11)를 일정거리까지 신속하게 이동시킨 후에, 상부 및 하부 파지부재(10)(11)에 파지된 접합용 부재(3)의 접합부분(3a)이 가열부재(50)에 접촉된 후에 상부 및 하부 파지부재(10)(11)가 용융 스트로크 스톱퍼(70)에 접촉되어 완전히 정지하기 까지 상부 및 하부 파지부재(10)(11)를 서서히 이동시키는 역할을 한다.
압력 조절유닛(90)은 작동실린더(20)의 작동 전 상태에서 작동실린더(20)의 위치부터 가열부재(50)까지 배치되는 거리 측정부재(91)와, 거리 측정부재(91)에 구비되는 제1센서(92)와, 상부 파지부재(10)에 구비되어 제1센서(92)의 신호를 수시하는 제2센서(93)와, 제2센서(93)로부터 신호를 수신하여 압력 공급부(30)의 작동을 제어하는 압력 제어부(94)를 포함하여 구성할 수 있다.
거리 측정부재(91)는 작동실린더(20)가 작동되는 방향 즉, 상부 파지부재(10)가 왕복 이동하는 상항 방향으로 배치되되, 작동실린더(20)가 작동되기 전의 상부 파지부재(10)가 있는 위치에서 작동실린더(20)가 작동된 후에 접합용 부재(3)가 가열부재(50)에 접촉되기 전의 상부 파지부재(10)가 있는 위치까지 수직 방향으로 구비할 수 있다. 이 거리 측정부재(91)는 작동실린더(20)의 작동시 작동실린더(20)에 의해 이동하는 상부 파지부재(10)의 이동 스트로크를 측정할 수 있도록 자(율척)로 구성할 수 있다.
제1센서(92)와 제2센서(93)는 하나의 조(세트)로 구성할 수 있으며, 거리 측정부재(91)와 상부 파지부재(10)에 각각 마련할 수 있다.
제1센서(92)는 거리 측정부재(91)에 구비하되, 용융 스트로크 스톱퍼(70)의 윗면보다 높은 위치에 위치하도록 구성할 수 있다. 제1센서(92)는 신호를 발생하여 제2센서(93)로 송신하도록 구성할 수 있다. 즉, 제1센서(92)는 자력을 발생하거나 적외선을 발생하는 역할을 한다.
제2센서(93)는 접합용 부재(3)를 파지하는 상부 파지부재(10)에 구비될 수 있다. 제2센서(93)는 제1센서(92)로부터 신호를 수신하여 압력제어부(94)로 전송하도록 구성한다. 제2센서(93)는 제1센서(92)가 자력을 발생하는 마그네트로 구성되면 마그네트의 자기력을 검출하는 홀센서로 구성할 수 있다. 제2센서(93)는 제1센서(92)가 적외선을 발생하면, 적외선을 검출하는 센서로 구성할 수도 있다.
제2센서(93)는 상부 파지부재(10)의 측면에 구비하되, 구체적으로 상부 파지부재(10)의 측부 하단에 구비하는 것이 바람직하다.
제1센서(92)의 위치는 상부 파지부재(10)에 의해 파지된 접합용 부재(3)의 접합부분이 용융 스트로크 스톱퍼(70) 보다 높은 위치에 위치할 때, 제2센서(93)가 위치하는 위치와 동일한 높이로 설정하여 구성할 수 있다. 즉, 제1센서(92)의 위치는 작업자가 작동실린더(20)의 작동을 실험하는 과정에서 임의로 설정할 수 있다.
압력 제어부(94)는 제2센서(93)와 연결되고, 제2센서(93)로부터 신호를 전송 받아 압력 공급부(20)의 작동을 제어할 수 있다. 압력 제어부()는 작동 실린더(20)의 작동이 시작될 때에는 압력 공급부(94)에서 고압을 작동실린더(20)로 공급하도록 구성할 수 있다.
그리고, 압력 제어부(94)는 상부 파지부재(10)가 이동할 때, 상부 파지부재(10)의 제2센서(93)가 제1센서(92)로부터 신호를 전달받고, 제2센서(93)로부터 신호를 전송받으면 압력 공급부(30)를 제어하여 작동실린더(20)로 공급되는 압력을 낮춰서 공급하도록 구성할 수 있다.
즉, 압력제어부(94)는 압력공급부(30)에서 작동실린더(20)로 공급되는 압력을 조절함으로써, 접합용 부재(3)를 파지하는 상부 파지부재(10)를 제1센서(92)의 위치까지는 신속하게 이동시키고, 제1센서(92)의 위치부터 접합용 부재(3)의 접합부분이 가열부재(50)에 밀착되고 가압되어 용융될 때까지 상부 파지부재(10)를 느리게 이동되도록 할 수 있다.
또한, 본 발명의 제1실시예에 따른 열융착 장치는 가열부재(50), 상부 및 하부 파지부재(10)(11), 작동실린더(20), 가압부재(40), 융착 스트로크 스톱퍼(80), 용융 스트로크 스톱퍼(70)의 구성들을 수용할 수 있는 별도의 챔버를 포함할 수 있고, 챔버 내의 온도를 조절할 수 있는 온도 조절유닛(100)을 더 포함하여 구성할 수 있다.
여기서, 온도 조절유닛(100)은 챔버 내의 온도가 상승되거나 하강되지 않고 일정온도를 유지할 수 있도록 챔버 내의 온도를 조절하는 역할을 한다.
여기서, 온도 조절유닛(100)은 챔버 내의 온도를 측정하는 온도센서(101)와, 챔버 내의 온도를 낮출 수 있는 냉기를 공급하는 냉기 공급부(102)와, 챔버 내의 온도를 상승시킬 수 있도록 온기를 공급하는 온기 공급부(103)와, 온도센서(101)로부터 신호를 전달받아 냉기공급부(102)와 온기 공급부(103)의 작동을 제어하는 온도 제어부(104)를 포함하여 구성할 수 있다.
상기와 같은 본 발명의 일 실시예에 따른 열융착 장치의 작동관계를 간략하게 설명하기로 한다.
먼저, 작동 실린더(20)의 작동 전 즉, 상부 및 하부 파지부재(10)(11)가 가열부재(50)로 이동하기 전 상태로 상부 및 하부 파지부재(10)(11)와 가열부재(50)는 서로 일정거리 이격된 상태를 유지하고 있으며, 상부 및 하부 파지부재(10)(11)에 접합용 부재(3)가 파지되지 않은 상태를 열융착 장치(1)의 초기 상태라 한다. 이 초기 상태에서 상부 및 하부 파지부재(10)(11) 사이에 가열부재(50)가 위치하고 있고, 상부 파지부재(10)와 가열부재(50)의 윗면이 서로 마주보고, 하부 파지부재(11)와 가열부재(50)의 밑면이 서로 마주보고 있는 상태일 수 있다.
이와 같이 열융착 장치(1)는 작동 실린더(20)에 작동시의 상부 및 하부 파지부재(10)(11)의 이동속도를 조절할 수 있도록 작동 실린더(20)로 공급되는 압력과 가열부재(50)로 가열되는 온도 등을 미리 설정해야 한다.
이러한 열융착 장치(1)를 이용하여 플라스틱 재질로 된 한 쌍의 접합용 부재(3)를 서로 접합하기 위해서는 한 쌍의 접합용 부재(3)를 각각 상부 및 하부 파지부재(10)(11)에 각각 파지하게 된다.
접합용 부재(3)를 상부 및 하부 파지부재(10)(11)에 파지하거나 파지 하기 전에 가열부재(50)는 미리 작동시켜 일정온도가 되도록 예열시킬 수 있다.
이후에, 작동 실린더(20)를 작동시켜 상부 및 하부 파지부재(10)(11)를 각각 가열부재(50)의 윗면과 밑면을 향해 이동시킨다. 이때, 작동 실린더(20)는 압력 조절유닛(90)에 의해 2단계의 속도로 이동할 수 있다. 이를 구체적으로 설명하면, 초기 위치에 있던 상부 및 하부 파지부재(10)(11)는 거리 측정부재(91)에 구비되는 제1센서(92)가 구비된 위치까지 신속하게 이동된
후에, 제1센서(92) 이후부터 상부 및 하부 파지부재(10)(11)에 파지된 접합용 부재(3)의 접합부분(3a)이 가열될 때까지 느리게 이동하게 된다.
상부 및 하부 파지부재(10)(11)에 파지된 접합용 부재(3)의 접합부분(3a)은 상기와 같은 작동실린더(20)의 작동에 의해 가열부재(50)로 이동하여 밀착된 후에 가열된다.
이렇게 접합용 부재(3)의 접합부분(3a)의 가열이 이루어지면, 다시 작동실린더(20)를 작동시켜 가열부재(50)로부터 상부 및 하부 파지부재(10)(11)를 멀어지도록 이동시킨다.
그런 다음, 이동유닛(60)을 작동시켜 상부 및 하부 파지부재(10)(11) 사이에 있던 가열부재(50)를 이동시킨다.
이후에, 작동실린더(20)를 다시 작동시켜 상부 및 하부 파지부재(10)(11)를 서로 마주보는 방향으로 이동시킨다.
그러면, 상부 및 하부 파지부재(10)(11)는 서로를 향해 이동하게 되는데, 이때 접합용 부재(3)의 가열된 접합부분(3a)이 서로 접촉되면서 서로 접합이 시작된다.
이후에, 서로 접합이 시작되는 접합용 부재(3)의 가열된 접합부분(3a)은 작동실린더(20)의 가압 작동에 의해 더욱 가압되어 압착되면서 접합이 이루어진다.
이와 같이, 접합용 부재(3)의 접합부분(3a)에 대한 융착이 이루어질 때, 상부 파지부재(10)의 융착 스트로크 스톱퍼(80)는 하부 파지부재(11)의 윗면에 접촉되고, 하부 파지부재(11)의 융착 스트로크 스톱퍼(80)는 상부 파지부재(10)의 밑면에 접촉되면서 작동실린더(20)의 가압 작동은 멈추게 된다.
1: 열융착 장치
3: 접합용 부재 3a; 접합부분
10: 상부 파지부재 11: 하부 파지부재
20: 작동실린더 30: 압력 공급부
40: 가압부재 50: 가열부재
60: 이동유닛
70: 용융 스트로크 스톱퍼 80: 융착 스트로크 스톱퍼
90: 압력 조절유닛 91: 거리 측정부재
92: 제1센서 93: 제2센서
94: 압력 제어부
100: 온도 조절유닛 101: 온도센서
102: 냉기공급부 103: 온기 공급부
104: 온도 제어부
3: 접합용 부재 3a; 접합부분
10: 상부 파지부재 11: 하부 파지부재
20: 작동실린더 30: 압력 공급부
40: 가압부재 50: 가열부재
60: 이동유닛
70: 용융 스트로크 스톱퍼 80: 융착 스트로크 스톱퍼
90: 압력 조절유닛 91: 거리 측정부재
92: 제1센서 93: 제2센서
94: 압력 제어부
100: 온도 조절유닛 101: 온도센서
102: 냉기공급부 103: 온기 공급부
104: 온도 제어부
Claims (7)
- 열로 가열하여 접합하고자 하는 두 개의 접합용 부재를 각각 파지하며, 서로 이격되어 서로 마주보는 방향으로 왕복 이동하는 상부 및 하부 파지부재;
상기 상부 및 하부 파지부재에 각각 연결되며, 상기 상부 및 하부 파지부재를 각각 왕복 이동시키는 한 쌍의 작동실린더;
상기 한 쌍의 작동실린더로 압력을 공급하는 압력 공급부;
상기 작동실린더의 단부에 마련되며 상부 및 하부 파지부재에 각각 파지되는 접합용 부재를 가압하는 한 쌍의 가압부재;
상기 상부 및 하부 파지부재 사이에 마련되어 상기 두 개의 접합용 부재의 접합부분을 가열하는 가열부재;
상기 가열부재를 상기 상부 및 하부 파지부재 사이로 왕복 이동시키는 이동유닛;
상기 상부 및 하부 파지부재가 상기 가열부재로 이동하여 상기 접합용 부재의 접합부분이 가열부재에 접촉된 후에 상기 상부 및 하부 파지부재의 이동을 정지시키도록 상기 가열부재에 마련된 복수의 용융 스트로크 스톱퍼;
상기 접합용부재의 접합부분이 가열된 후, 상기 상부 및 하부 파지부재를 서로 마주보는 방향으로 이동시켜 상기 상부 및 하부 파지부재에 각각 파지된 상기 접합용 부재의 접합부분을 접촉하여 접합할 때, 상기 상부 및 하부 파지부재가 서로 마주보는 방향으로 이동됨이 정지되게 상기 상부 및 하부 파지부재에 마련된 복수의 융착 스트로크 스톱퍼;
상기 상부 및 하부 파지부재를 상하로 왕복 이동시키는 상기 작동 실린더의 작동 압력을 조절할 수 있는 압력 조절 유닛을 포함하여 이루어지되;
상기 압력 조절 유닛은,
상기 가열부재에서 상기 작동실린더의 위치까지 작동실린더가 작동되는 방향을 따라 배치되는 거리 측정부재와;
상기 용융 스트로크 스톱퍼의 일면과 이격되도록 상기 거리 측정부재에 마련되는 제1센서와;
상기 상부 또는 하부 파지부재의 측부 하단에 구비되어, 상기 제1센서로부터 신호를 수신하는 제2센서와;
상기 제2센서로부터 신호를 수신하여 상기 압력 공급부의 작동을 제어하는 압력 제어부;를 포함하여, 작동실린더에 작용하는 압력을 조절함으로 상기 상부 및 하부 파지부재의 이동속도를 조절하는, 실린더를 이용한 열 융착 장치. - 제1항에 있어서,
상기 융착 스트로크 스톱퍼는,
서로 마주보고 마련되는 상기 상부 파지부재의 밑면과 상기 하부 파지부재의 윗면에 각각 형성되되,
상기 상부 파지부재에 형성되는 융착 스트로크 스톱퍼와 상기 하부 파지부재의 융착 스트로크 스톱퍼는 동일 직선상에 위치하지 않도록 서로 어긋나는 위치에 형성되는, 실린더를 이용한 열 융착장치. - 제1항에 있어서,
상기 용융 스트로크 스톱퍼의 높이는,
상기 접합용부재의 접합부분의 높이보다 작게 형성되는, 실린더를 이용한 열 융착장치. - 제1항에 있어서,
상기 융착 스트로크 스톱퍼의 높이는 상기 용융 스트로크 스톱퍼의 높이 보다 작게 형성되어,
상기 접합용 부재의 접합부분에 대한 가열을 위한 작동 중 상기 상부 및 하부 파지부재에 마련되는 상기 용융 스트로크 스톱퍼가 상기 가열부재에 접촉되는 것을 방지할 수 있도록 구성하는, 실린더를 이용한 열 융착 장치. - 제1항에 있어서,
상기 용융 스트로크 스톱퍼와 상기 융착 스트로크 스톱퍼는, 서로 마주보는 방향으로 돌출 형성되되, 서로 접촉되지 않도록 동일 직선상에 위치하지 않고 서로 어긋나는 위치에 형성되는, 실린더를 이용한 열 융착 장치. - 삭제
- 제1항에 있어서,
상기 가열부재, 상기 파지부재, 상기 작동실린더, 상기 가압부재를 별도의 공간부를 갖는 챔버에 수용하도록 구성하고,
상기 챔버 내의 온도를 조절할 수 있는 온도 조절유닛을 더 포함하여 구성하되,
상기 온도 조절유닛은,
상기 챔버 내의 온도를 측정하는 온도센서와
상기 챔버 내로 냉기를 공급하는 냉기 공급부와,
상기 챔버 내로 온기를 공급하는 온기 공급부와,
상기 온도센서로부터 신호를 전달받아 상기 냉기 공급부와 온기 공급부의 작동을 제어하는 온도 제어부;
를 포함하여 구성하는, 실린더를 이용한 열 융착장치.
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| E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
| GRNT | Written decision to grant |