KR102628258B1 - 석션컵이 일체화 된 융착 장치를 이용한 융착 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 석션컵이 형성된 융착 장치 및 이를 이용한 융착 방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 융착혼에 석션컵을 일체로 형성함으로써 융착혼이 하강하여 보스를 가압함과 동시에 석션컵에 의해 모재가 상단 방향으로 흡착되면서 모재가 피융착물 측으로 잡아 당겨지기 때문에 보스의 가열 및 가압 과정에서 보스가 형성된 모재가 하방으로 눌린 상태로 접합되는 것이 방지됨에 따라 모재와 피융착물 사이에 공극이 발생하는 것이 방지되어 융착 불량을 최소화할 수 있는 기술에 대한 것이다.

Description

석션컵이 일체화 된 융착 장치를 이용한 융착 방법{method for fusion welding using fusion welding apparatus having suction cup}

본 발명은 석션컵이 형성된 융착 장치 및 이를 이용한 융착 방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 융착혼에 석션컵을 일체로 형성함으로써 융착혼이 하강하여 보스를 가압함과 동시에 석션컵에 의해 모재가 상단 방향으로 흡착되면서 모재가 피융착물 측으로 잡아 당겨지기 때문에 보스의 가열 및 가압 과정에서 보스가 형성된 모재가 하방으로 눌린 상태로 접합되는 것이 방지됨에 따라 모재와 피융착물 사이에 공극이 발생하는 것이 방지되어 융착 불량을 최소화할 수 있는 기술에 대한 것이다.

자동차 도어트림 등의 조립 과정에서 부품들의 견고한 고정을 위해 융착 방식이 적용된다.

융착을 위해서는 먼저 피융착물의 관통공에 모재에 돌출 형성된 보스를 삽입시켜 준비한다.

이후 보스를 가열 및 가압하는 융착혼을 하강시키면 보스의 상단 부분이 용융되면서 피융착물의 관통공 둘레에 용융접합부가 형성되고, 용융접합부가 굳으면 용융접합부에 관통공이 걸리면서 빠지지 않게 고정된다.

하지만 종래의 융착 방식은 실질적으로는 다음과 같은 문제가 발생한다.

즉, 융착혼이 보스를 하방으로 가압하게 되면, 보스를 포함하는 모재 전체가 아래쪽으로 눌리게 되고, 이 상태에서 보스 상단이 녹아 용융접합부가 형성되면서 피융착물과 접합이 이루어지면, 모재 역시 아래쪽으로 눌린 상태로 고정된다. 즉, 모재에서 보스가 형성된 부분이 아래쪽으로 일부 휘어진 상태로 고정이 이루어질 수 있는 것이다.

상기와 같이 모재의 저면이 아래쪽으로 휘어진 상태로 고정되면, 주변 부품과 평평함을 이루지 못하고 단차진 상태가 되기 때문에 미관을 저해하게 된다.

또한, 모재에서 보스가 형성된 부분이 아래쪽으로 휘어진 상태에서 용융접합부와 피융착물의 상단부가 서로 접합됨에 따라 모재와 피융착물의 하단부 간에 공극이 발생하게 되면서 피융착물이 모재와 용융접합부 사이에 완벽하게 끼인 상태로 고정되지 못하게 된다.

따라서, 차량이 주행하면서 반복적인 충격이 가해지면 피융착물과 용융접합부의 접합력이 약해지고, 결국에는 용융접합부가 피융착물로부터 떨어져 나가는 탈리 현상이 발생하게 된다.

물론, 용융접합부와 피융착물의 접합이 떨어지더라도, 용융접합부가 관통공 둘레를 여전히 덮어주고는 있기 때문에, 피융착물이 모재로부터 완전히 빠져나가지는 못한다. 하지만 피융착물이 차량의 주행 충격에 의해 모재 및 용융접합부와 부딪히면서 래틀노이즈가 발생하게 된다.

한편, 자동차용 내장부품의 융착과 관련된 종래기술로는 대한민국등록실용 제20-0396677호 등이 있다.

본 발명은 상기한 종래기술의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 융착혼에 석션컵을 일체로 형성함으로써 융착혼이 하강하여 보스를 가압함과 동시에 석션컵에 의해 모재가 상단 방향으로 흡착되면서 모재가 피융착물 측으로 잡아 당겨지기 때문에 보스의 가열 및 가압 과정에서 보스가 형성된 모재가 하방으로 눌린 상태로 접합되는 것이 방지됨에 따라 모재와 피융착물 사이에 공극이 발생하는 것이 방지되어 융착 불량을 최소화할 수 있는 기술을 제공하는 데 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 석션컵이 형성된 융착 장치는 모재에 형성된 보스를 가열 및 가압하는 융착혼; 및 상기 융착혼의 외측면에 결합되는 석션컵;을 포함하는 것을 특징으로 한다.

이때, 상기 석션컵은 상기 융착혼과 동시에 하강하여 상기 모재의 상단 표면에 접촉한 후 눌리면서 상기 모재를 상단 방향으로 흡착하여 상기 모재를 피융착물 하단에 밀착시키는 것을 특징으로 한다.

한편, 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 석션컵이 형성된 융착 장치를 이용한 융착 방법은 피융착물의 관통공에 모재에 형성된 보스를 삽입시키는 (a)단계; 열을 공급하는 융착혼과 상기 융착혼의 외측면에 결합된 석션컵을 상기 피융착물의 관통공 상부로 돌출된 보스의 위쪽으로부터 하강시키는 (b)단계; 및 상기 융착혼 및 석션컵이 하강함에 따라 상기 석션컵이 상기 모재를 상방향으로 당기는 작용을 하면서 상기 융착혼이 상기 보스를 가열 및 가압하여 상기 보스의 상단을 용융시키는 (c)단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

이때, 상기 (c)단계에서 상기 석션컵에 의해 상기 모재가 상기 피융착물의 하단에 밀착한 상태로 상기 보스 상단의 가열 및 가압에 의해 상기 피융착물의 관통공 둘레에 형성된 용융접합부와 상기 피융착물 상단의 접합이 이루어지는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 석션컵이 형성된 융착 장치는 융착혼에 석션컵을 일체로 형성하여 자동차 도어트림 등의 부품들을 융착 고정 시킬 때 융착혼이 하강하여 보스를 가압함과 동시에 석션컵에 의해 모재가 상단 방향으로 흡착되면서 모재가 피융착물 측으로 잡아 당겨지기 때문에 가열 및 가압 과정에서 보스가 형성된 모재가 하방으로 눌린 상태로 접합되는 것이 방지됨으로써, 모재와 피융착물 사이에 공극이 발생하는 것이 방지되어 융착 불량을 최소화 할 수 있다.

또한, 모재와 피융착물이 결합된 저면이 제품의 외부에 노출될 수도 있는데, 본 발명의 융착 장치에 의해 융착 작업을 수행하게 되면 모재를 피융착물 측으로 잡아 당겨 융착시킴으로써, 모재의 저면이 돌출되어 주변 부품과 평평함을 이루지 못하고 단차가 발생하는 것이 방지되어 깔끔한 외관의 제품을 제조할 수가 있다.

구체적으로, 종래의 융착 장치는 융착혼이 보스를 하방으로 가압하게 되면, 보스를 포함하는 모재 전체가 아래쪽으로 눌리면서 모재가 휘어지게 되고, 이 상태에서 보스 상단이 녹아 용융접합부가 형성되면서 피융착물의 상단부와 접합이 이루어지면, 모재가 아래쪽으로 휘어진 상태로 고정된다. 즉, 모재에서 보스가 형성된 부분이 아래쪽으로 일부 휘어진 상태로 고정이 이루어질 수 있는 것이다.

상기와 같이 모재의 저면이 아래쪽으로 휘어진 상태로 고정되면, 주변 부품과 평평함을 이루지 못하고 단차진 상태가 되기 때문에 미관을 저해하게 되며, 모재에서 보스가 형성된 부분이 아래쪽으로 휘어진 상태에서 용융접합부와 피융착물의 상단부가 서로 접합됨에 따라 모재와 피융착물의 하단 간에 공극이 발생하게 되면서 피융착물이 모재와 용융접합부 사이에 완벽하게 끼인 상태로 고정되지 못하게 된다. 따라서, 차량이 주행하면서 반복적인 충격이 가해지면 피융착물과 용융접합부의 접합력이 약해지고, 결국에는 용융접합부가 피융착물로부터 떨어져 나가는 탈리 현상이 발생하게 되고, 이에 따라 피융착물이 차량의 주행 충격에 의해 모재 및 용융접합부와 부딪히면서 래틀노이즈가 발생하게 된다.

반면, 본 발명에 따른 융착 장치는 융착혼이 하강하여 보스를 가압함과 동시에 석션컵에 의해 모재가 상단 방향으로 흡착되어 모재가 피융착물 측으로 잡아 당겨지면서 모재가 피융착물의 하단과 맞닿은 상태에서 용융접합부와 피융착물 상단부의 접합이 이루어짐에 따라 피융착물이 모재의 상단 및 용융접합부의 하단과 완벽하게 맞닿은 상태, 즉, 피융착물이 모재의 상단 및 용융접합부의 하단 사이에 완벽하게 끼인 상태로 단단하게 고정되는 것이다. 따라서, 모재의 저면이 돌출되어 주변 부품과 평평함을 이루지 못하고 단차가 발생하는 것이 방지되어 깔끔한 외관의 제품을 제조할 수 있으며, 모재와 피융착물 사이에 공극이 발생하는 것이 방지되어 융착 불량을 최소화 할 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 석션컵이 형성된 융착 장치의 개략도이다.
도 2 내지 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 석션컵이 형성된 융착 장치의 융착 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 석션컵이 형성된 융착 장치를 종래의 융착 장치와 비교하여 설명하기 위한 도면이다.

이하에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 설명한다. 다만 발명의 요지와 무관한 일부 구성은 생략 또는 압축할 것이나, 생략된 구성이라고 하여 반드시 본 발명에서 필요가 없는 구성은 아니며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 결합되어 사용될 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 석션컵이 형성된 융착 장치의 개략도이고, 도 2 내지 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 석션컵이 형성된 융착 장치의 융착 과정을 설명하기 위한 도면이고, 도 6은 본 발명의 실시예에 따른 석션컵이 형성된 융착 장치를 종래의 융착 장치와 비교하여 설명하기 위한 도면이다.

이하에서는 본 발명의 실시예에 따른 석션컵이 형성된 융착 장치와, 이를 이용한 융착 방법을 함께 설명토록 한다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 조립 대상이 되는 모재(20)와 피융착물(30)을 먼저 준비한다. 모재(20)의 상부에는 내부가 빈 원통 형상의 보스(21)가 돌출 형성되어 있다. 이러한, 모재(20) 및 보스(21)는 사출성형을 통해 일체로 제작될 수 있다.

모재(20)와 결합되기 위한 피융착물(30)에는 관통공(31)이 형성되어 있다. 따라서 모재(20)와 피융착물(30)을 고정시키기 위해 모재(20)에 형성된 보스(21)의 상단에 피융착물(30)의 관통공(31)을 정렬하고, 보스(21)를 피융착물(30)의 관통공(31)에 삽입시키면 피융착물(30)의 저면과 모재(20)의 상단면이 직접 밀착하게 된다.

도 3 내지 도 5에 도시된 바와 같이, 피융착물(30)에 모재(20)의 보스(21)를 끼워 준비한 상태에서 보스(21)의 상단으로 융착 장치가 하강함에 따라 융착 공정이 수행된다. 융착 공정의 설명에 앞서 융착 장치를 먼저 설명하면 다음과 같다.

융착 장치는 융착혼(10)과 석션컵(11)을 포함한다.

융착혼(10)은 모재(20)에 형성된 보스(21)에 열 및 압력을 가하여 보스(21) 상단을 용융시키면서 가압하여 용융접합부(21a)를 형성하기 위해 마련된다.

석션컵(11)은 중앙부에 관통공이 형성된 반원형으로 형성되어 융착혼(10)의 외측면에 형성된 장착홈(10a)에 결합되어 융착혼(10)과 함께 상하 승강하며, 보스(21)가 형성된 모재(20)를 상단 방향으로 잡아당기기 위해 마련된다. 즉, 융착혼(10)이 하강하여 보스(21)의 상단을 하방으로 가압하면, 가압력을 상쇄시키기 위해 그 반대 방향으로 모재(20)를 당겨주기 위해 석션컵(11)이 설치되는 것이다.

이러한 석션컵(11)은 도 4와 같이 하강하는 융착혼(10)에 의해 모재(20)의 상단 표면에 접촉한 후 눌리면서 내부의 공기가 배출되고, 이후, 도 5와 같이 석션컵(11)이 탄성복원력에 의해 형상이 일부 복원되면서, 즉, 눌려져 있던 석션컵(11)이 탄성복원력에 의해 다시 팽창하여 형상이 일부 복원되면서 석션컵(11) 내부에 외부의 압력보다 낮은 부압이 형성되어 모재(20)가 상단 방향으로 흡착됨으로써 모재(20)가 피융착물(30) 측으로 잡아 당겨져 피융착물(30)의 하단에 밀착하게 된다.

한편, 상기에서는 석션컵(11)이 융착혼(10)의 외측면에 형성된 장착홈(10a)에 결합되는 것으로 설명하였으나, 필요에 따라 석션컵(11)을 융착혼(10)의 외측면에 접착하는 방식 등 공지의 다양한 결합 방식을 이용하여 석션컵(11)을 융착혼(10)에 결합시킬 수 있다. 또한, 석션컵(11)은 융착혼(10)과의 결합성과 더불어 탄성 흡착 및 완충기능을 위해 실리콘계 소재로 구성함이 바람직하나, 이에 한정되는 것은 아니다.

또한, 석션컵(11)의 형상은 도면에 도시된 형상에 한정되는 것은 아니며, 모재(20)를 가압하여 내부의 공기가 빠져나간 후 탄성복원력에 의해 석션컵(11)의 형상이 일부 복원되어 석션컵(11)의 내부에 부압을 형성할 수 있는 공지의 다양한 형상으로 형성하는 것이 가능하다.

도 2 내지 도 5를 참조하면, 융착혼(10)이 피융착물(30)의 관통공(31)에 삽입된 보스(21)의 상단에 위치한 상태에서 융착혼(10)이 하강하면 융착혼(10)이 보스(21)의 상단과 접촉하여 보스(21)의 상단에 열 및 압력을 가하게 되고, 이에 따라 보스(21) 상단이 용융되면서 가압된다.

더불어, 도 4와 같이 융착혼(10)의 하강에 따라 석션컵(11)도 함께 하강하여 모재(20)의 상단 표면에 접촉한 후 눌리면서 내부의 공기가 배출된 후, 도 5와 같이 탄성복원력에 의해 석션컵(11)의 형상이 일부 복원되면서 석션컵(11) 내부에 부압이 형성됨에 따라 모재(20)가 상단 방향으로 흡착되어 모재(20)가 피융착물(30) 측으로 잡아 당겨져 피융착물(30)의 하단에 밀착하게 된다.

이렇게 융착혼(10)과 석션컵(11)이 동시에 하강하게 되면, 융착혼(10)이 모재(20)에 형성된 보스(21)를 하방으로 가압하면서 용융시킴과 동시에, 석션컵(11)은 그 반대 방향으로 모재(20)를 흡착하여 끌어 올리는 것이어서 모재(20)의 눌림 현상을 상쇄시켜줄 수 있다.

구체적으로, 도 6(a)와 같이 석션컵(11)이 형성되지 않은 종래의 융착 장치는 융착혼(10)이 보스(21)를 하방으로 가압하게 되면, 보스(21)를 포함하는 모재(20) 전체가 아래쪽으로 눌리면서 모재(20)가 휘어지게 되고, 이 상태에서 보스(21) 상단이 녹아 용융접합부(21a)가 형성되면서 피융착물(30)의 상단부와 접합이 이루어지면, 모재(20)가 아래쪽으로 휘어진 상태로 고정된다. 즉, 모재(20)에서 보스(21)가 형성된 부분이 아래쪽으로 일부 휘어진 상태로 고정이 이루어질 수 있는 것이다.

상기와 같이 모재(20)의 저면이 아래쪽으로 휘어진 상태로 고정되면, 주변 부품과 평평함을 이루지 못하고 단차진 상태가 되기 때문에 미관을 저해하게 되며, 모재(20)에서 보스(21)가 형성된 부분이 아래쪽으로 휘어진 상태에서 용융접합부(21a)와 피융착물(30)의 상단부가 서로 접합됨에 따라 모재(20)와 피융착물(30)의 하단 간에 공극(A)이 발생하게 되면서 피융착물(30)이 모재(20)와 용융접합부(21a) 사이에 완벽하게 끼인 상태로 고정되지 못하게 된다. 따라서, 차량이 주행하면서 반복적인 충격이 가해지면 피융착물(30)과 용융접합부(21a)의 접합력이 약해지고, 결국에는 용융접합부(21a)가 피융착물(30)로부터 떨어져 나가는 탈리 현상이 발생하게 되고, 이에 따라 피융착물(30)이 차량의 주행 충격에 의해 모재(20) 및 용융접합부(21a)와 부딪히면서 래틀노이즈가 발생하게 된다.

반면, 도 6(b)와 같이 본 발명에 따른 융착 장치는 융착혼(10)에 석션컵(11)을 형성함에 따라 융착혼(10)이 하강하여 보스(21)를 가압함과 동시에 석션컵(11)에 의해 모재(20)가 상단 방향으로 흡착되어 모재(20)가 피융착물(30) 측으로 잡아 당겨지면서 모재(20)가 피융착물(30)의 하단과 맞닿은 상태에서 용융접합부(21a)와 피융착물(30) 상단부의 접합이 이루어짐에 따라 피융착물(30)이 모재(20)의 상단 및 용융접합부(21a)의 하단과 완벽하게 맞닿은 상태, 즉, 피융착물(30)이 모재(20)의 상단 및 용융접합부(21a)의 하단 사이에 완벽하게 끼인 상태로 단단하게 고정되는 것이다. 따라서, 모재(20)의 저면이 돌출되어 주변 부품과 평평함을 이루지 못하고 단차가 발생하는 것이 방지되어 깔끔한 외관의 제품을 제조할 수 있으며, 모재(20)와 피융착물(30) 사이에 공극이 발생하는 것이 방지되어 융착 불량을 최소화 할 수 있다.

융착혼(10)이 보스(21)의 상단을 용융 및 가압시킴으로써 피융착물(30)의 관통공(31) 둘레에 용융접합부(21a)가 형성되고 나면 융착혼(10)를 상승시켜 융착 과정을 종료한다.

이때, 융착혼(10)의 상승 시 석션컵(11)에 흡착되어 있는 모재(20)가 동시에 상승할 수도 있기 때문에, 모재(20)의 외측 부분을 하단 방향으로 가압해주는 가압부재(미도시)나, 모재(20)가 상승하지 못하도록 막아주는 걸림부재(미도시) 등의 구성이 추가적으로 구비될 수 있다.

이상에서 상세히 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 석션컵이 형성된 융착 장치는 융착혼에 석션컵을 일체로 형성하여 자동차 도어트림 등의 부품들을 융착 고정 시킬 때 융착혼이 하강하여 보스를 가압함과 동시에 석션컵에 의해 모재가 상단 방향으로 흡착되면서 모재가 피융착물 측으로 잡아 당겨지기 때문에 가열 및 가압 과정에서 보스가 형성된 모재가 하방으로 눌린 상태로 접합되는 것이 방지됨으로써, 모재와 피융착물 사이에 공극이 발생하는 것이 방지되어 융착 불량을 최소화 할 수 있다.

또한, 모재와 피융착물이 결합된 저면이 제품의 외부에 노출될 수도 있는데, 본 발명의 융착 장치에 의해 융착 작업을 수행하게 되면 모재를 피융착물 측으로 잡아 당겨 융착시킴으로써, 모재의 저면이 돌출되어 주변 부품과 평평함을 이루지 못하고 단차가 발생하는 것이 방지되어 깔끔한 외관의 제품을 제조할 수가 있다.

구체적으로, 종래의 융착 장치는 융착혼이 보스를 하방으로 가압하게 되면, 보스를 포함하는 모재 전체가 아래쪽으로 눌리면서 모재가 휘어지게 되고, 이 상태에서 보스 상단이 녹아 용융접합부가 형성되면서 피융착물의 상단부와 접합이 이루어지면, 모재가 아래쪽으로 휘어진 상태로 고정된다. 즉, 모재에서 보스가 형성된 부분이 아래쪽으로 일부 휘어진 상태로 고정이 이루어질 수 있는 것이다.

상기와 같이 모재의 저면이 아래쪽으로 휘어진 상태로 고정되면, 주변 부품과 평평함을 이루지 못하고 단차진 상태가 되기 때문에 미관을 저해하게 되며, 모재에서 보스가 형성된 부분이 아래쪽으로 휘어진 상태에서 용융접합부와 피융착물의 상단부가 서로 접합됨에 따라 모재와 피융착물의 하단 간에 공극이 발생하게 되면서 피융착물이 모재와 용융접합부 사이에 완벽하게 끼인 상태로 고정되지 못하게 된다. 따라서, 차량이 주행하면서 반복적인 충격이 가해지면 피융착물과 용융접합부의 접합력이 약해지고, 결국에는 용융접합부가 피융착물로부터 떨어져 나가는 탈리 현상이 발생하게 되고, 이에 따라 피융착물이 차량의 주행 충격에 의해 모재 및 용융접합부와 부딪히면서 래틀노이즈가 발생하게 된다.

반면, 본 발명에 따른 융착 장치는 융착혼이 하강하여 보스를 가압함과 동시에 석션컵에 의해 모재가 상단 방향으로 흡착되어 모재가 피융착물 측으로 잡아 당겨지면서 모재가 피융착물의 하단과 맞닿은 상태에서 용융접합부와 피융착물 상단부의 접합이 이루어짐에 따라 피융착물이 모재의 상단 및 용융접합부의 하단과 완벽하게 맞닿은 상태, 즉, 피융착물이 모재의 상단 및 용융접합부의 하단 사이에 완벽하게 끼인 상태로 단단하게 고정되는 것이다. 따라서, 모재의 저면이 돌출되어 주변 부품과 평평함을 이루지 못하고 단차가 발생하는 것이 방지되어 깔끔한 외관의 제품을 제조할 수 있으며, 모재와 피융착물 사이에 공극이 발생하는 것이 방지되어 융착 불량을 최소화 할 수 있다.

상기한 본 발명의 바람직한 실시예는 예시의 목적을 위해 개시된 것이고, 본 발명에 대해 통상의 지식을 가진 당업자라면, 본 발명의 사상과 범위 안에서 다양한 수정, 변경 및 부가가 가능할 것이며, 이러한 수정, 변경 및 부가는 본 발명의 특허청구 범위에 속하는 것으로 보아야 할 것이다.

10 : 융착혼
10a : 장착홈
11 : 석션컵
20 : 모재
21 : 보스
21a : 용융접합부
30 : 피융착물
31 : 관통공

Claims (1)

1. 피융착물의 관통공에 모재에 형성된 보스를 삽입시키는 (a)단계;
   융착혼과 상기 융착혼의 외측면에 결합된 석션컵을 상기 피융착물의 관통공 상부로 돌출된 보스의 위쪽으로부터 하강시키는 (b)단계; 및
   상기 융착혼 및 석션컵이 하강함에 따라 상기 석션컵이 상기 모재를 상방향으로 당기는 작용을 하면서 상기 융착혼이 상기 보스를 가열 및 가압하여 상기 보스의 상단을 용융시키는 (c)단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 융착 방법.

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