KR102439651B1 - 열경화성 수지 필름을 서로 연결시키기 위한 롤투롤용 극음파 융착 장치 - Google Patents

열경화성 수지 필름을 서로 연결시키기 위한 롤투롤용 극음파 융착 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 열경화성 수지 필름을 서로 연결시키기 위한 롤투롤용 극음파 융착 장치에 관한 것으로, 각종 부재가 설치될 수 있도록 형성되며 상부면에는 적층된 열경화성 수지 필름의 융착 부위를 지지할 수 있도록 플레이트가 형성되어 있는 프레임과, 상기 프레임의 상부에 형성되어 수평 방면으로 이송되고, 상기 플레이트를 향해 승강될 수 있도록 형성되는 이송부와, 상기 이송부에 형성되며 상기 이송부에 의해 상기 플레이트로 하강되어 상기 열경화성 수지 필름을 가압하면서 수평방면으로 이동되어 상기 열경화성 수지 필름을 융착시키는 융착부와, 상기 융착부에 형성되어 상기 융착부의 온도를 제어하여 열화에 의한 성능저하 및 수명단축을 방지하는 열화방지부와, 상기 융착부에 형성되어 상기 열경화성 수지 필름이 융착될 때 발생하는 이물질을 흡기하여 외부로 배출시키는 이물질제거부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

열경화성 수지 필름을 서로 연결시키기 위한 롤투롤용 극음파 융착 장치{ultrasonic welding device for roll-to-roll to connect Thermosetting resin films to each other}
본 발명은 열경화성 수지 필름을 서로 연결시키기 위한 롤투롤용 극음파 융착 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 롤투롤 시스템에서 필름을 교체할 때 기존의 필름과 교체된 필름을 서로 접합시켜 연속적으로 생산이 가능하도록 하는 열경화성 수지 필름을 서로 연결시키기 위한 롤투롤용 극음파 융착 장치에 관한 것이다.
일반적으로 초음파를 이용한 융착기는 음파의 진동을 이용하여 가공물을 융착하는 방법으로 50/60Hz의 전원을 이용하여 발진기(GENERATOR)를 통하여 20~40 kHz(1sec)의 전기적인 에너지를 발생시키고, 진동자와 부스터를 통해 기계적인 진동에너지로 변환한 후, 공구 혼을 통하여 가공물에 전달되면 순간적으로 강력한 진동에 의한 마찰열을 발생시켜 가공물의 접합면이 용해 접착되도록 한 것이다.
이와 같은 초음파 융착은 초음파 융착 부분에서 작은 수직 진동이 일어나 정점에 있는 구성 요소를 통해 융착선에 도달하여 그곳에서 인터페이스가 용해된다.
그러나 이러한 초음파 융착 기술의 경우 열가소성 수지로 이루어진 재질은 융착이 용이하였으나 열경화성 수지로 일루어진 재질은 일반적인 초음파 융착으로는 접합이 안 된다는 문제점이 있었다.
또한 최근 롤투롤 공법을 이용하여 소재를 릴에 권취시킨 후 연속적으로 소재를 공급하여 생산하고 있는 기술이 각광받고 있다.
그러나 롤투롤 공법의 경우 릴에 권취되어 있는 소재가 소진되면 릴을 교체한 후 교체된 릴의 소재를 마지막 공정까지 이동시켜 연결한 후 작업을 시작하게 되므로 소재의 낭비가 심하고 준비교체 시간이 오래 걸린다는 문제점이 있었다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 극음파를 이용하여 열경화성 수지 필름이 서로 융착되어 연결될 수 있어 롤투롤 공정에서 연속 생산이 가능하도록 하는 열경화성 수지 필름을 서로 연결시키기 위한 롤투롤용 극음파 융착 장치를 제공하는 것이다.
또한 본 발명의 다른 목적은 롤투롤 공정에서 소재를 교체할 때 기존에 투입된 소재와 교체된 소재를 서로 연결시켜 공급하므로 소재의 낭비를 감소시키고 준비교체시간을 단축시킬 수 있는 열경화성 수지 필름을 서로 연결시키기 위한 롤투롤용 극음파 융착 장치를 제공하는 것이다.
또한 본 발명의 다른 목적은 진동자의 온도를 제어하여 성능저하 및 수명단축을 방지하고 융착부위에서 발생되는 이물질 및 연기를 외부로 배출시켜 융착부위의 품질이 균일해질 수 있는 열경화성 수지 필름을 서로 연결시키기 위한 롤투롤용 극음파 융착 장치를 제공하는 것이다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 열경화성 수지 필름을 서로 연결시키기 위한 롤투롤용 극음파 융착 장치는 각종 부재가 설치될 수 있도록 형성되며 상부면에는 적층된 열경화성 수지 필름의 융착 부위를 지지할 수 있도록 플레이트가 형성되어 있는 프레임과, 상기 프레임의 상부에 형성되어 수평 방면으로 이송되고, 상기 플레이트를 향해 승강될 수 있도록 형성되는 이송부와, 상기 이송부에 형성되며 상기 이송부에 의해 상기 플레이트로 하강되어 상기 열경화성 수지 필름을 가압하면서 수평방면으로 이동되어 상기 열경화성 수지 필름을 융착시키는 융착부와, 상기 융착부에 형성되어 상기 융착부의 온도를 제어하여 열화에 의한 성능저하 및 수명단축을 방지하는 열화방지부와, 상기 융착부에 형성되어 상기 열경화성 수지 필름이 융착될 때 발생하는 이물질을 흡기하여 외부로 배출시키는 이물질제거부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명의 열경화성 수지 필름을 서로 연결시키기 위한 롤투롤용 극음파 융착 장치의 상기 융착부는 외부로부터 공급되는 전기에너지를 진동에너지로 변환시키는 진동자와, 상기 진동자의 하부에 형성되어 상기 진동에너지를 증감시키는 부스터와, 상기 부스터의 하부에 형성되어 상기 열경화성 수지 필름과 접촉되어 진동에너지를 전달하는 공구혼으로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명의 열경화성 수지 필름을 서로 연결시키기 위한 롤투롤용 극음파 융착 장치의 상기 진동자는 주파수 범위가 25~35Khz의 극음파를 이용하여 진동을 발생시키는 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명의 열경화성 수지 필름을 서로 연결시키기 위한 롤투롤용 극음파 융착 장치의 상기 열화방지부는 상기 융착부의 진동에너지를 발생시키는 진동자를 수용할 수 있도록 내부가 비어 있고, 외부로부터 공기가 투입될 수 있도록 인입구와 배출구가 형성되어 있는 하우징과, 상기 하우징의 외면 상단에 형성되며 상기 하우징 내부로 냉풍 또는 온풍을 공급하여 상기 진동자가 일정한 온도를 유지할 수 있도록 하는 공기조화기로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명의 열경화성 수지 필름을 서로 연결시키기 위한 롤투롤용 극음파 융착 장치의 상기 이물질제거부는 상기 열경화성 수지 필름과 접촉되는 상기 융착부의 공구혼 주위에 형성되어 공기를 흡입하여 이물질을 제거하는 흡기관과, 상기 흡기관과 연결되며 진공압을 형성시켜 상기 흡기관으로 이물질이 흡입되도록 유도하고 흡입된 이물질을 외부로 배출시키는 진공유닛으로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명의 열경화성 수지 필름을 서로 연결시키기 위한 롤투롤용 극음파 융착 장치의 상기 이송부는 상기 융착부를 고정할 수 있도록 형성되는 지지대와, 상기 지지대의 후면에 형성되어 상기 융착부를 상기 플레이트 방면으로 승강시킬 수 있도록 형성되는 승강대와, 상기 승강대의 후면에 형성되어 상기 승강대를 상기 플레이트를 따라 수평방면으로 이동될 수 있도록 하는 이송대로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명의 열경화성 수지 필름을 서로 연결시키기 위한 롤투롤용 극음파 융착 장치의 상기 지지대와 승강대 사이에 형성되어 상기 융착부가 상기 열경화성 수지 필름에 접촉되었을 때 탄성력으로 가압력이 일정하게 유지되도록 지지하는 완충기를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 열경화성 수지 필름을 서로 연결시키기 위한 롤투롤용 극음파 융착 장치에 의하면, 극음파를 이용하여 열경화성 수지 필름이 서로 융착되어 연결될 수 있어 롤투롤 공정에서 연속 생산이 가능한 효과가 있다.
또한 본 발명에 따른 열경화성 수지 필름을 서로 연결시키기 위한 롤투롤용 극음파 융착 장치에 의하면, 롤투롤 공정에서 소재를 교체할 때 기존에 투입된 소재와 교체된 소재를 서로 연결시켜 공급하므로 소재의 낭비를 감소시키고 준비교체시간을 단축시킬 수 있는 효과가 있다.
또한 본 발명에 따른 열경화성 수지 필름을 서로 연결시키기 위한 롤투롤용 극음파 융착 장치에 의하면, 진동자의 온도를 제어하여 성능저하 및 수명단축을 방지하고 융착 부위에서 발생되는 이물질 및 연기를 외부로 배출시켜 융착부위의 품질이 균일해질 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 따른 열경화성 수지 필름을 서로 연결시키기 위한 롤투롤용 극음파 융착 장치의 전체적인 형상을 나타낸 사시도.
도 2는 본 발명에 따른 열경화성 수지 필름을 서로 연결시키기 위한 롤투롤용 극음파 융착 장치의 이송부를 확대하여 나타낸 확대도.
도 3은 본 발명에 따른 열경화성 수지 필름을 서로 연결시키기 위한 롤투롤용 극음파 융착 장치의 융착부를 나타낸 사시도.
도 4는 본 발명에 따른 열경화성 수지 필름을 서로 연결시키기 위한 롤투롤용 극음파 융착 장치의 융착부, 열화방지부, 이물질제거부의 구조를 나타낸 단면도.
도 5는 본 발명에 따른 열경화성 수지 필름을 서로 연결시키기 위한 롤투롤용 극음파 융착 장치의 융착부 및 열화방지부의 상부를 확대하여 나타낸 확대단면도.
도 6은 본 발명에 따른 열경화성 수지 필름을 서로 연결시키기 위한 롤투롤용 극음파 융착 장치의 융착부 및 이물질제거부의 하부를 확대하여 나타낸 확대단면도.
본 발명의 구체적 특징 및 이점들은 이하에서 첨부도면을 참조하여 상세히 설명한다. 이에 앞서 본 발명에 관련된 기능 및 그 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 구체적인 설명을 생략하기로 한다.
본 발명은 열경화성 수지 필름을 서로 연결시키기 위한 롤투롤용 극음파 융착 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 롤투롤 시스템에서 필름을 교체할 때 기존의 필름과 교체된 필름을 서로 접합시켜 연속적으로 생산이 가능하도록 하는 열경화성 수지 필름을 서로 연결시키기 위한 롤투롤용 극음파 융착 장치에 관한 것이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부한 도면을 참고로 상세하게 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명에 따른 열경화성 수지 필름을 서로 연결시키기 위한 롤투롤용 극음파 융착 장치의 전체적인 형상을 나타낸 사시도이고, 도 2는 본 발명에 따른 열경화성 수지 필름을 서로 연결시키기 위한 롤투롤용 극음파 융착 장치의 이송부를 확대하여 나타낸 확대도이며, 도 3은 본 발명에 따른 열경화성 수지 필름을 서로 연결시키기 위한 롤투롤용 극음파 융착 장치의 융착부를 나타낸 사시도이다.
도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 열경화성 수지 필름을 서로 연결시키기 위한 롤투롤용 극음파 융착 장치는 각종 부재가 설치될 수 있도록 형성되며 상부면에는 적층된 열경화성 수지 필름의 융착 부위를 지지할 수 있도록 플레이트(110)가 형성되어 있는 프레임(100)과, 프레임(100)의 상부에 형성되어 수평 방면으로 이송되고, 플레이트(110)를 향해 승강될 수 있도록 형성되는 이송부(200)와, 이송부(200)에 형성되며 이송부(200)에 의해 플레이트(110)로 하강되어 열경화성 수지 필름을 가압하면서 수평방면으로 이동되어 열경화성 수지 필름을 융착시키는 융착부(300)와, 융착부(300)에 형성되어 융착부(300)의 온도를 제어하여 열화에 의한 성능저하 및 수명단축을 방지하는 열화방지부(400)와, 융착부(300)에 형성되어 열경화성 수지 필름가 융착될 때 발생하는 이물질을 흡기하여 외부로 배출시키는 이물질제거부(500)를 포함하는 것을 특징으로 한다.
프레임(100)은 롤투롤 시스템에 형성되어 있으며 소재가 적치되어 있는 공급부와 소재를 가공하는 가공부 사이에 위치되어 있으며, 공급부에 적치되어 있는 소재가 소진되어 다른 소재로 교체되었을 때 기존의 소재와 교체된 소재를 서로 연결하기 위해 사용된다.
이때 소재는 롤투롤 시스템에 사용될 수 있는 필름을 의미하며, 재질은 열경화성 수지, 열경화성 수지로 구성되어 있으며, 본 발명에서는 일반적인 초음파 융착 기술을 이용하여 접합이 어려운 열경화성 수지 재료로 된 필름을 중점으로 이야기 한다.
다수 개의 프로파일을 이용하여 틀을 형성하고 상부면은 평평하게 형성되어 있어 롤투롤 시스템에 투입되고 있던 기존 필름과 새로 교체된 필름을 프레임(100)의 상부면에 서로 포개어 겹쳐 놓을 수 있게 된다.
또한 프레임(100)의 상부면에는 융착부(300)가 포개어진 열경화성 수지 필름을 융착시킬 때 융착 부위를 지지하고 열에 의해 프레임(100)이 손상되지 않도록 방지하는 플레이트(110)가 형성되어 있다.
플레이트(110)는 프레임(100)의 폭을 따라 형성되어 있으며, 투입되는 열경화성 수지 필름의 폭보다 길게 형성되어 있어 융착부(300)가 열경화성 수지 필름의 폭방향을 따라 이동하여 융착할 때 융착부(300)위의 하부면을 지지할 수 있도록 하는 것이 바람직하다.
이송부(200)는 프레임(100)의 상부면으로부터 상부 방향으로 이격되어 있어 프레임(100)의 상부면과 이송부(200) 사이로 열경화성 수지 필름이 통과될 수 있도록 공간이 마련되게 된다.
이송부(200)에는 융착부(300)가 장착될 수 있으며, 융착부(300)가 포개어진 열경화성 수지 필름을 가압할 수 있도록 하강시키고 열경화성 수지 필름의 폭을 따라 연속적으로 융착시킬 수 있도록 수평방향으로 융착부(300)의 위치를 가변시키게 된다.
이송부(200)에 의해 융착부(300)는 기존의 열경화성 수지 필름과 교체된 열경화성 수지 필름을 폭방향으로 서로 융착시켜 연결할 수 있게 되며, 이를 통해 롤투롤 시스템에 투입되는 소재를 교체할 때 롤투롤 시스템이 정지되지 않아 연속 생산이 가능하게 된다.
또한 이송부(200)는 융착부(300)가 하강되는 위치를 제어할 수 있어 열경화성 수지 필름을 가압하는 가압력을 조절할 수 있게 되고, 융착부(300)가 수평방향으로 이동되는 속도를 조절할 수 있어 열경화성 수지 필름의 종류나 두께에 따라 접촉시간을 증가시켜 융착 부위의 불량이 발생되는 것을 방지할 수 있게 된다.
또한 이송부(200)는 융착부(300)를 고정할 수 있도록 형성되는 지지대(220)와, 지지대(220)의 후면에 형성되어 융착부(300)를 플레이트(110) 방면으로 승강시킬 수 있도록 형성되는 승강대(210)와, 승강대(210)의 후면에 형성되어 승강대(210)를 플레이트(110)를 따라 수평방면으로 이동될 수 있도록 하는 이송대(230)로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
또한 이송부(200)는 지지대(220)와 승강대(210) 사이에 형성되어 융착부(300)가 열경화성 수지 필름에 접촉되었을 때 탄성력으로 가압력이 일정하게 유지되도록 지지하는 완충기(211)를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
지지대(220)는 융착부(300)가 거치되면 융착부(300)의 외면을 가압하여 고정할 수 있도록 형성되어 있으며, 융착부(300)가 열경화성 수지 필름을 가압할 때 가압력에 의해 상부 방향으로 이동되지 않도록 수직 방향으로 고정시키게 된다.
승강대(210)는 이송대(230)에 형성된 승강레일(도시되지 않음)에 결합되어 있으며 승강모터(도시되지 않음)에 의해 승강될 수 있어 융착부(300)가 결합된 지지대(220)를 수치제어를 통해 하강시켜 융착부(300)가 열경화성 수지 필름의 상부면을 가압시키기 위해 사용된다.
완충기(211)는 다수 개의 스프링을 통해 승강대(210)와 지지대(220) 사이에 탄성력에 의한 완충구간을 형성하는 것으로, 승강대(210)가 하강되어 융착부(300)가 열경화성 수지 필름과 접촉되어 가압력이 발생될 때 과도하게 가압되어 융착부(300)가 수평 이동될 때 열경화성 수지 필름이 찢어지는 것을 방지하게 된다.
또한 완충기(211)에 의해 융착부(300)는 일정한 가압력을 유지할 수 있게 되므로 일정한 압력으로 열경화성 수지를 가압할 수 있게 되므로 융착부(300)의 진동에너지에 의한 마찰열을 열경화성 수지 필름으로 전달할 수 있게 된다.
이송대(230)는 프레임(100)의 상부에 폭 방향으로 형성된 이송레일(250)에 결합되어 수평방향으로 이동할 수 있도록 형성되어 있으며, 구동모터(240)에 의해 구동되어 열경화성 수지 필름과 접촉된 융착부(300)를 수평방면으로 이동시킬 수 있게 된다.
구동모터(240)와 승강모터 모두 수치제어를 통해 이송대(230)와 승강대(210)가 이동되는 위치를 제어할 수 있는 것이 바람직하며, 열경화성 수지 필름의 두께, 특성에 따라 하강위치, 이송 속도를 제어할 수 있는 것이 바람직하다.
융착부(300)는 전기에너지를 진동에너지로 변환하여 열경화성 수지 필름을 접합시키기 위한 것으로, 융착부(300)는 외부로부터 공급되는 전기에너지를 진동에너지로 변환시키는 진동자(310)와, 진동자(310)의 하부에 형성되어 진동에너지를 증감시키는 부스터(320)와, 부스터(320)의 하부에 형성되어 열경화성 수지 필름과 접촉되어 진동에너지를 전달하는 공구혼(330)으로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
또한 진동자(310)는 주파수 범위가 25~35Khz의 극음파를 이용하여 진동을 발생시키는 것을 특징으로 한다.
진동자(310)는 외부로부터 전기에너지를 공급받고 진동 주파수를 조절할 수 있도록 형성되어 있으며, 이를 위해 진동자(310)의 상단에는 전원인가단자(311)가 형성되어 있다.
이때 전원인가단자(311)는 외부에 형성된 고주파 발진기와 연결되어 있어 고주파 발진기로부터 전기에너지를 공급받을 수 있게 되며, 고주파 발진기는 110~220V, 50/60Hz의 전원을 25~35Khz로 변환시켜 진동자(310)로 공급하게 된다.
전원을 공급받은 진동자(310)는 압전효과에 의해 전기에너지를 기계적인 진동으로 변환시키게 되며, 25~35Khz 범위의 진동을 부스터(320) 및 공구혼(330)으로 전달하게 된다.
여기서 주파수가 25Khz 미만의 경우 전달되는 진동에너지가 적어 열경화성 수지가 융착되지 못하게 되고, 주파수가 35Khz를 초과하는 경우 진동에너지가 커서 열경화성 수지의 접합면이 과도하게 녹아 융착면에 구멍이 발생되거나 표면이 지저분해지면서 융착불량이 발생되게 된다.
부스터(320)는 진동자(310)에서 발생된 초기 진동에너지를 가공비율에 따라 증감시킬 수 있게 된다.
공구혼(330)은 열경화성 수지 필름에 접촉되어 부스터(320)를 통해 증감된 진동에너지를 전달하기 위한 것으로, 공구혼(330)의 팁 지름이 1~5mm로 형성시켜 열경화성 수지 필름에 접촉되는 면적을 감소시켜 집중하중을 증가시키고 진동에너지를 융착부(300)위에 집중적으로 전달할 수 있게 된다.
공구혼(330)에 의해 전달되는 진동에너지는 열경화성 수지 필름에 전달되면서 열을 발생시키게 되며, 기존의 열경화성 수지 필름과 교체된 열경화성 수지 필름 사이의 포개어진 면이 진동에너지를 통해 발생된 열에 의해 융착되어 결합될 수 있게 된다.
또한 공구혼(330)은 이송부(200)에 의해 열경화성 수지 필름의 폭 방향을 따라 이동하면서 진동에너지를 전달하기 때문에 융착 부위가 수평방향을 따라 연속적으로 이루어지게 되므로 롤투롤 시스템의 장력에 의해 열경화성 수지 필름이 끊어지는 것을 방지할 수 있게 된다.
열화방지부(400)는 전기에너지를 공급받아 진동에너지로 변환시키는 진동자(310)의 온도를 제어하기 위한 것으로, 진동자(310)에서 발생하는 열이 증가되는 것을 억제하고 진동자(310)의 온도를 일정하게 유지함으로써 진동자(310)의 수명연장 및 융착 성능을 일정하게 유지할 수 있도록 하기 위한 것이다.
또한 열화방지부(400)는 진동자(310) 외면을 감싸 외부로부터 전달되는 열 전달을 억제하고 외부에 형성된 공기조화기(도시되지 않음)에 의해 냉각된 공기 또는 가열된 공기를 진동자(310) 내부로 공급하여 진동자(310)의 온도가 일정한 상태로 유지되도록 제어하게 된다.
이때 외부 환경에 따라 진동자(310)의 온도가 낮은 경우 가열된 공기를 공급하여 진동자(310)를 설정된 온도 내에서 동작되도록 유도하고, 진동자(310)의 온도가 높은 경우 냉각된 공기를 공급하여 설정된 온도 내에서 동작되도록 유도할 수 있게 된다.
즉, 진동자(310)의 경우 온도 변화에 따라 출력되는 진동에너지가 달라지므로 진동자(310)의 온도를 일정하게 유지시켜 외부 환경에 관계없이 일정한 성능을 구현할 수 있도록 제어할 수 있게 된다.
또한 진동자(310)는 작동시간에 따라 내부 온도가 증가되기 시작하는데, 이 경우에는 냉풍을 공급하여 진동자(310)를 냉각시킴으로써 작동온도를 18~22도 사이로 유지시킬 수 있게 된다.
열화방지부(400)는 진동자(310)의 온도를 측정할 수 있도록 별도의 온도센서가 형성되어 있는 것이 바람직하며, 온도센서를 통해 냉풍 또는 온풍을 진동자(310) 외면에 공급하여 온도를 제어할 수 있게 된다.
또한 열화방지부(400)는 진동자(310) 작동초기에는 진동자(310)의 온도를 가열시켜 설정된 진동에너지가 출력될 수 있는 조건으로 맞추어주고, 이후에는 냉풍을 공급하여 진동자(310)가 과열되지 않도록 방지하는 것이 바람직하다.
이물질제거부(500)는 열경화성 수지 필름과 접촉되는 공구혼(330) 주위에 형성되어 있어 공구혼(330)이 열경화성 수지 필름에 접촉되어 융착시킬 때 발생되는 이물질, 가스 및 주변의 먼지를 흡입하여 융착부(300)위가 깨끗하게 유지될 수 있도록 하여 융착면 불량 저하를 방지하게 된다.
또한 이물질제거부(500)는 외부에 형성된 진공유닛을 통해 공구혼(330) 주변의 공기를 흡입할 수 있게 되며, 이를 통해 융착 중 발생하는 이물질, 가스 및 주변의 먼지를 흡입하여 외부로 배출할 수 있게 된다.
또한 프레임(100)의 측면에는 각 장치의 동작이나 파라미터를 조절할 수 있는 제어부(600)가 형성되어 있으며, 제어부(600)에는 디스플레이가 형성되어 있어 각 부재의 동작에 따른 정보를 확인하거나 파라미터를 조절할 수 있는 디스플레이가 마련되어 있는 것이 바람직하다.
작업자는 투입되는 열경화성 수지 필름의 두께나 재질에 따라 이송부(200)의 하강위치, 수평 방향 이송속도를 제어할 수 있고, 융착부(300)에는 극음파의 주파수 범위를 열경화성 수지 재질에 따라 변경할 수 있게 된다.
또한 제어부(600)는 열화방지부(400)를 통해 진동자(310)를 냉각 또는 가열시키기 위한 온도를 설정할 수 있게 되며, 설정된 온도에 따라 열화방지부(400)의 공기조화기에서 냉각 또는 가열된 공기가 공급되어 진동자(310)의 온도를 제어할 수 있게 된다.
도 4는 본 발명에 따른 열경화성 수지 필름을 서로 연결시키기 위한 롤투롤용 극음파 융착 장치의 융착부(300), 열화방지부(400), 이물질제거부(500)의 구조를 나타낸 단면도이고, 도 5는 본 발명에 따른 열경화성 수지 필름을 서로 연결시키기 위한 롤투롤용 극음파 융착 장치의 융착부(300) 및 열화방지부(400)의 상부를 확대하여 나타낸 확대단면도이며, 도 6은 본 발명에 따른 열경화성 수지 필름을 서로 연결시키기 위한 롤투롤용 극음파 융착 장치의 융착부(300) 및 이물질제거부(500)의 하부를 확대하여 나타낸 확대단면도이다.
도 4 내지 도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 열경화성 수지 필름을 서로 연결시키기 위한 롤투롤용 극음파 융착 장치의 열화방지부(400)는 융착부(300)의 진동에너지를 발생시키는 진동자(310)를 수용할 수 있도록 내부가 비어 있고, 외부로부터 공기가 투입될 수 있도록 인입구(420)와 배출구(430)가 형성되어 있는 하우징(410)과, 하우징(410)의 외면 상단에 형성되며 하우징(410) 내부로 냉풍 또는 온풍을 공급하여 진동자(310)가 일정한 온도를 유지할 수 있도록 하는 공기조화기(도시되지 않음)로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
하우징(410)은 진동자(310)의 외면을 감싸 외부 환경으로부터 보호하고 외부로부터 전달되는 열을 차단하게 되며, 이를 통해 진동자(310)가 외부 열원에 의해 온도가 증가되거나 감소되는 것을 방지할 수 있게 된다.
이를 위해 하우징(410)은 내부에 진동자(310)를 수용할 수 있도록 내부가 비어 있으며, 상부에는 진동자(310)의 전원인가단자(311)가 외부로 노출될 수 있도록 홀이 형성되어 있고, 하부는 진동자(310)가 삽입될 수 있도록 개구되어 있는 것이 바람직하다.
또한 진동자(310)가 수용되는 하우징(410)의 내경은 진동자(310)의 외경보다 크게 형성되어 있어 진동자(310)와 하우징(410)이 서로 이격된 공간이 마련되어 있는 것이 바람직하며, 이격된 공간은 공기가 형성되어 있어 공기가 진동자(310)로부터 전달되는 외부 열원을 막는 단열재로 사용될 수 있게 된다.
하우징(410)의 일면에 상부에는 외부에 형성된 공기조화기로부터 냉각 또는 가열된 공기를 공급받을 수 있는 인입구(420)가 형성되어 있으며, 하우징(410)의 일면 하부에는 인입구(420)로부터 하우징(410) 내부로 유입된 공기를 외부로 배출하는 배출구(430)가 형성되어 있다.
공기조화기는 대기 중의 공기를 흡입하여 냉각 또는 가열시킨 후 하우징(410) 내부로 공급하게 되며, 인입구(420)를 통해 하우징(410) 내부로 유입되는 공기의 온도에 따라 진동자(310)의 온도가 제어될 수 있게 된다.
즉, 진동자(310)의 온도가 낮은 경우 온풍을 공급하여 진동자(310)를 설정된 온도까지 가열시키게 되고, 온도가 높은 경우 냉풍을 공급하여 진동자(310)가 설정된 온도까지 냉각될 수 있도록 있게 된다.
이때 공기조화기는 제어부(600)에 의해 제어되어 측정된 진동자(310) 온도에 따라 냉풍 또는 온풍을 변화시켜 공급하게 되며, 공기조화기 내부에는 열전소자가 형성되어 있어 공기를 빠른 시간에 냉각 또는 가열시켜 공급하도록 하는 것이 바람직하다.
인입구(420)를 통해 하우징(410) 내부로 공급된 공기는 하우징(410) 내부에 체류하면서 진동자(310)를 냉각 또는 가열시킨 후 하우징(410)의 일면 하부에 형성된 배출구(430)를 통해 하우징(410) 외부로 배출될 수 있게 된다.
이때 배출구(430)에는 하우징(410) 내부 압력에 따라 개방되는 밸브로 이루어져 있어 인입구(420)를 통해 하우징(410) 내부로 투입되는 공기가 과다해져 압력이 증가되는 경우 배출구(430)가 개방되면서 공기가 하우징(410) 외부로 배출될 수 있게 된다.
또한 배출구(430)에 형성되는 밸브는 소음기가 형성되어 있어 공기가 배출될 때 소음이 발생되지 않도록 방지하는 것이 바람직하다.
또한 하우징(410)의 상부와 하부에는 하우징(410) 내부로 공급되는 공기가 외부로 누출되거나 외부 공기가 유입되지 않도록 방지하기 위해 다수 개의 밀폐오링(440)이 형성되어 있으며, 밀폐오링(440)은 하우징(410)의 상부와 하부에서 진동자(310)의 외면과 밀착되어 하우징(410) 내부를 밀폐시키게 된다.
밀폐오링(440)을 통해 인입구(420)를 통해 공급되는 냉풍 또는 온풍이 외부로 누출되지 않게 되므로 진동자(310)를 가열 또는 냉각시킬 수 있게 된다.
또한 하우징(410)의 내면에는 공기가 설정된 방향으로 흐를 수 있도록 나선형 날개가 형성되어 있으며, 인입구(420)를 통해 하우징(410) 내부로 유입되는 공기는 나선형 날개를 통해 진동자(310) 외면을 따라 이동하면서 진동자(310)를 냉각 또는 가열시킬 수 있게 된다.
이 경우 진동자(310)와 접촉되는 면적 및 시간이 증가되기 때문에 보다 빠르게 진동자(310)를 냉각 또는 가열시킬 수 있게 된다.
또한 하우징(410)과 진동자(310)는 다수 개의 고정볼트(450)를 이용하여 체결된 상태를 유지하는 것이 바람직하며, 고정볼트(450)에 의해 하우징(410)과 진동자(310) 사이의 유격 발생을 억제하는 것이 바람직하다.
또한 하우징(410)의 타면 상부와 하부에는 이물질제거부(500)가 장착될 수 있도록 형성되어 있으며, 공구혼(330)에 의해 융착된 부위에서 발생하는 이물질, 가스 및 주변의 먼지가 배출유로(411)를 통해 외부로 배출될 수 있도록 형성되어 있다.
이물질제거부(500)는 열경화성 수지 필름과 접촉되는 융착부(300)의 공구혼(330) 주위에 형성되어 공기를 흡입하여 이물질을 제거하는 흡기관(510)과, 흡기관(510)과 연결되며 진공압을 형성시켜 흡기관(510)으로 이물질이 흡입되도록 유도하고 흡입된 이물질을 외부로 배출시키는 진공유닛으로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
흡기관(510)은 상단이 하우징(410)의 타면 하부에 결합되어 있고, 중단은 하부 방향으로 연장되고 하단은 공구혼(330) 방면으로 각도가 30~70도로 절곡되어 있다.
흡기관(510)의 하단이 공구혼(330) 방면으로 절곡되어 있기 때문에 공구혼(330) 주변에 존재하는 이물질이나 먼지를 제거할 수 있게 되고, 열경화성 수지 필름을 융착시킬 때 발생하는 이물질, 가스를 흡입하여 융착부(300)위로부터 제거할 수 있게 된다.
이때 흡기관(510)의 하단은 공구혼(330) 보다 짧게 형성되어 있어 흡기관(510)이 열경화성 수지 필름과 직접적으로 접촉되지 않도록 하는 것이 바람직하다.
진공유닛은 프레임(100)에 형성되어 있으며 배관을 통해 하우징(410)의 타면 상부에 형성된 진공관(520)과 연결되어 있으며, 진공관(520)의 하부에 형성된 하우징(410)의 배출유로(411), 배출유로(411) 하부에 형성된 흡기관(510)이 진공유닛과 연결되어 진공유닛에서 발생하는 진공압에 의해 공구혼(330) 주변의 이물질, 가스, 먼지를 흡입할 수 있게 된다.
진공유닛에 의해 진공압이 형성되면 압력 차이로 인해 공구혼(330) 주변의 공기가 흡기관(510) 내부로 이동되게 되며, 공기와 함께 공구혼(330) 주변의 이물질이나 먼지를 흡입할 수 있게 되고, 융착할 때는 융착하면서 발생되는 이물질 및 가스를 흡입하여 융착부(300)위로부터 제거할 수 있게 된다.
또한 진공유닛 내부에는 흡기관(510), 배출유로(411), 진공관(520)을 통해 이동된 이물질을 수거할 수 있도록 회수탱크(도시되지 않음)가 형성되어 있으며, 회수탱크 내부에는 필터가 형성되어 있어 이물질은 내부에 남기고 깨끗한 공기만 외부로 배출하도록 하는 것이 바람직하다.
또한 배출유로(411)는 하우징(410) 내부로 공급되는 냉풍에 의해 냉각된 상태로 유지될 수 있기 때문에 융착부(300)위로부터 가열된 가스, 이물질이 배출유로(411)를 통과하면서 냉각된 상태로 배출될 수도 있게 된다.
또한 본 발명에 따른 열경화성 수지 필름을 서로 연결시키기 위한 롤투롤용 극음파 융착 장치는 열경화성 수지 외에 열가소성 수지도 융착시킬 수 있으며, 정전기방지물질 등의 이형물질이 적용된 열경화성 수지 필름 또는 열가소성 수지 필름도 융착할 수 있게 된다.
특히, 열가소성 수지에 포함된 비결정성 수지의 경우 기존의 초음파 융착을 이용하면 일부 재질만 접합이 가능하였고, 결정성 수지는 기존의 초음파 융착으로는 접합이 되지 않는 문제점이 있었으나, 본 발명을 이용하여 기존의 초음파 융착을 통해 접합이 안 되는 열가소성 수지도 접착이 되는 것을 확인하였다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 열경화성 수지 필름을 서로 연결시키기 위한 롤투롤용 극음파 융착 장치에 의하면, 극음파를 이용하여 열경화성 수지 필름이 서로 융착되어 연결될 수 있어 롤투롤 공정에서 연속 생산이 가능하며, 롤투롤 공정에서 소재를 교체할 때 기존에 투입된 소재와 교체된 소재를 서로 연결시켜 공급하므로 소재의 낭비를 감소시키고 준비교체시간을 단축시킬 수 있고, 진동자의 온도를 제어하여 성능저하 및 수명단축을 방지하고 융착 부위에서 발생되는 이물질 및 연기를 외부로 배출시켜 융착부위의 품질이 균일해질 수 있는 효과가 있다.
이상과 같이 본 발명은, 바람직한 실시 예를 중심으로 설명하였지만 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 특허청구범위에 기재된 기술적 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 또는 변형하여 실시할 수 있다. 따라서 본 발명의 범주는 이러한 많은 변형의 예들을 포함하도록 기술된 청구범위에 의해서 해석되어야 한다.
100 : 프레임 110 : 플레이트
200 : 이송부 210 : 승강대
211 : 완충기 220 : 지지대
230 : 이송대 240 : 구동모터
250 : 이송레일 300 : 융착부
310 : 진동자 311 : 전원인가단자
320 : 부스터 330 : 공구혼
400 : 열화방지부 410 : 하우징
411 : 배출유로 420 : 인입구
430 : 배출구 440 : 밀폐오링
450 : 고정볼트 500 : 이물질제거부
510 : 흡기관 520 : 진공관
600 : 제어부

Claims (7)

  1. 롤투롤 시스템의 소재가 적치되어 있는 공급부와 소재를 가공하는 가공부 사이에 위치되어 공급부에 적치되어 있는 소재가 소진되어 다른 소재로 교체되었을 때 기존의 소재와 교체된 소재를 서로 연결하기 위해 사용되고, 각종 부재가 설치될 수 있도록 형성되며 상부면에는 적층된 열경화성 수지 필름의 융착 부위를 지지할 수 있도록 플레이트가 형성되어 있는 프레임과;
    상기 프레임의 상부에 형성되어 수평 방면으로 이송되고, 상기 플레이트를 향해 승강될 수 있도록 형성되는 이송부와;
    상기 이송부에 형성되며 상기 이송부에 의해 상기 플레이트로 하강되어 상기 열경화성 수지 필름을 가압하면서 수평방면으로 이동되어 상기 열경화성 수지 필름을 융착시키는 융착부와;
    상기 융착부에 형성되어 상기 융착부의 온도를 제어하여 열화에 의한 성능저하 및 수명단축을 방지하는 열화방지부와;
    상기 융착부에 형성되어 상기 열경화성 수지 필름이 융착될 때 발생하는 이물질, 가스 및 먼지를 흡기하여 외부로 배출시키는 이물질제거부;를 포함하고,
    상기 융착부는
    외부로부터 공급되는 전기에너지를 진동에너지로 변환시키는 진동자와;
    상기 진동자의 하부에 형성되어 상기 진동에너지를 증감시키는 부스터와;
    상기 부스터의 하부에 형성되어 상기 열경화성 수지 필름과 접촉되어 진동에너지를 전달하는 공구혼;으로 이루어지며,
    상기 진동자는 주파수 범위가 25~35Khz의 극음파를 이용하여 진동을 발생시키고,
    상기 열화방지부는
    상기 융착부의 진동에너지를 발생시키는 진동자를 수용할 수 있도록 내부가 비어 있고, 외부로부터 공기가 투입될 수 있도록 인입구와 배출구가 형성되어 있는 하우징과;
    상기 하우징의 외면 상단에 형성되며 상기 하우징 내부로 냉풍 또는 온풍을 공급하여 상기 진동자가 일정한 온도를 유지할 수 있도록 하는 공기조화기;로 이루어지며,
    상기 이물질제거부는
    상기 열경화성 수지 필름과 접촉되는 상기 융착부의 공구혼 주위에 형성되어 공기를 흡입하여 이물질, 가스 및 먼지를 제거하는 흡기관과;
    상기 흡기관과 연결되며 진공압을 형성시켜 상기 흡기관으로 이물질, 가스 및 먼지가 흡입되도록 유도하고 흡입된 이물질, 가스 및 먼지를 외부로 배출시키는 진공유닛;으로 이루어지고,
    상기 흡기관은 상단이 상기 하우징의 타면 하부에 결합되어 있고, 중단은 하부 방향으로 연장되고 하단은 상기 공구혼 방면으로 각도가 30~70도로 절곡되어 있으며,
    상기 진공유닛 내부에는 이동된 이물질, 가스 및 먼지를 수거할 수 있도록 회수탱크가 형성되어 있으며, 상기 회수탱크 내부에는 필터가 형성되어 있어 이물질, 가스 및 먼지는 내부에 남기고 깨끗한 공기만 외부로 배출할 수 있고,
    이물질, 가스 및 먼지는 상기 하우징의 측면에 형성된 배출유로를 통과하면서 하우징 내부에 공급되는 냉풍에 의해 냉각되어 배출될 수 있는 것을 특징으로 하는
    열경화성 수지 필름을 서로 연결시키기 위한 롤투롤용 극음파 융착 장치.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 이송부는
    상기 융착부를 고정할 수 있도록 형성되는 지지대와;
    상기 지지대의 후면에 형성되어 상기 융착부를 상기 플레이트 방면으로 승강시킬 수 있도록 형성되는 승강대와;
    상기 승강대의 후면에 형성되어 상기 승강대를 상기 플레이트를 따라 수평방면으로 이동될 수 있도록 하는 이송대;로 이루어지는 것을 특징으로 하는
    열경화성 수지 필름을 서로 연결시키기 위한 롤투롤용 극음파 융착 장치.
  7. 제 6항에 있어서,
    상기 지지대와 승강대 사이에 형성되어 상기 융착부가 상기 열경화성 수지 필름에 접촉되었을 때 탄성력으로 가압력이 일정하게 유지되도록 지지하는 완충기;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는
    열경화성 수지 필름을 서로 연결시키기 위한 롤투롤용 극음파 융착 장치.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2001105160A (ja) * 1999-09-30 2001-04-17 Suzuki Motor Corp 超音波溶着装置
KR101917292B1 (ko) * 2018-05-03 2018-11-13 (주)진영이노텍 공랭장치가 구비된 초음파 융착장치
KR101974307B1 (ko) * 2018-04-30 2019-04-30 남용숙 초음파 접합 장치
KR20200033407A (ko) * 2018-09-20 2020-03-30 주식회사 서연이화 초음파 융착장치

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