KR20120001876U - 초음파 융착기용 혼 - Google Patents

Abstract

본 고안은 두께를 늘리지 않고도 진동이나 공진의 발생되는 것을 방지할 수 있도록 된 새로운 구조의 초음파 융착기용 혼에 관한 것이다.
본 고안에 따른 초음파 융착기용 혼은 선단부(36) 상하면에 전방으로 개방된 오목홈(36)이 형성되어 선단부(36)의 중앙부에 상하방향의 두께가 얇은 협경부(32)가 형성되고, 상기 오목홈(36)에 피가공물을 가압하는 가압부(31)가 형성된다. 따라서, 상기 가압부(31)를 지지대(20)에 올려진 피가공물에 밀착시켜 가압할 때 협경부(32)가 양측의 두꺼운 부분에 지지된 상태로 적절히 탄성 변형되어 혼(30)의 선단부(36)에 모멘트가 가해지는 것을 방지하고, 혼(30)이 고속으로 신축될 때 혼(30)이 상하 방향으로 진동되는 것을 방지할 수 있다. 또한, 상기 협경부(32)와, 협경부(32) 양측의 두꺼운 부분이 진동수가 서로 달라 공진이 발생되는 것을 방지할 수 있는 장점이 있다.

Description

초음파 융착기용 혼{horn of ultrasonic wave welder}

본 고안은 초음파 융착기용 혼에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 두께를 늘리지 않고도 진동이나 공진이 발생되는 것을 방지할 수 있도록 된 새로운 구조의 초음파 융착기용 혼에 관한 것이다.

일반적으로, 초음파를 이용하여 물체를 상호 융착시키는 초음파 융착기는 플라스틱을 상호 융착하는 플라스틱용 초음파 융착기와, 얇은 금속판이나 금속시트를 상호 융착시키는 금속판용 초음파 융착기로 나뉘어진다.

도 1은 이러한 금속판용 초음파 융착기의 일예를 도시한 것으로, 본체(10)와, 본체(10)의 전방에 설치된 지지대(20)와, 상기 지지대(20)의 상부에 승강가능하게 설치되며 도시안된 액츄에이터에 의해 승강되어 지지대(20)에 올려진 피가공물을 가압하는 혼(30)과, 상기 혼(30)에 연결되며 도시안된 제네레이터의 제어신호에 따라 상기 혼(30)을 진동시켜 혼(30)이 길이방향으로 고속으로 신축되도록 하는 진동장치(40)로 구성된다.

이때, 상기 혼(30)은 도 2에 도시한 바와 같이, 강도가 높은 강철제질의 환봉의 전방 상하면을 평면형태로 절삭가공하여 상기 진동장치(40)에 연결되는 기단부에 비해 선단부의 단면적 및 체적이 작게 구성하므로써, 혼(30)에 전달된 진동이 증폭될 수 있도록 한다. 또한, 상기 혼(30)의 선단부 상하면에는 피가공물을 밀착가압하는 가압부(31)가 돌출형성되어 혼(30)으로 피가공물을 가압할 때 피가공물의 일부만을 집중적으로 가압할 수 있도록 구성된다.

따라서, 상기 지지대(20)에 상호 융착시킬 2개의 피가공물을 겹쳐서 올려놓고 상기 혼(30)을 하강시켜 피가공물이 혼(30)의 선단부 하측면과 지지대(20)의 상면사이에 강하게 압착고정되도록 한 상태에서 상기 제네레이터로 진동장치(40)를 구동시키면, 상기 혼(30)이 길이방향으로 고속으로 신축되면서 피가공물을 전후방으로 진동시키고, 이에 따라 피가공물의 면이 상호 마찰되어 열과 금속의 확산 현상으로 결합된다.

이와 같은 초음파 융착기는 다른 종류의 융착기에 비해 에너지사용량이 적고 국소부위에만 열을 발생시켜 열에 의한 피가공물의 손상을 최소화할 수 있는 장점이 있어서, 최근들어 정밀 전자제품의 융착이나 3차 전지의 전극 융착을 비롯한 다양한 분야에 점차 널리 사용되어가고 있다.

그런데, 이러한 초음파 융착기에 구비된 혼(30)은 단순히 원통의 상하면을 평면형태로 절삭하여 구성되므로, 혼(30)의 선단부로 피가공물을 가압할 때 혼(30)의 선단부에 상향 모멘트가 작용되고, 혼(30)이 진동할 때 혼(30)의 선단부가 상하방향으로 진동될 수 있는 문제점이 있었다. 특히, 혼(30)의 선단부 형상이 좌우로 넓은 판형상으로 구성되어, 혼(30)을 고속으로 진동시킬 때 혼(30)에 공진이 발생되고 이에따라, 더욱 큰 진동이나 이에따른 융착불량이 발생될 수 있는 문제점이 있었다.

또한, 이러한 문제점을 완화시키기 위해 혼(30)의 선단부를 두껍게 제작하는 방법이 제안될 수 있으나, 이러한 경우, 혼(30)에 의해 진동이 증폭되는 효과가 현저하게 저하되며, 혼(30)과 피가공물이 간섭될 수 있는 문제점이 있다.

본 고안은 상기의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 고안은 두께를 늘리지 않고도 진동이나 공진이 발생되는 것을 방지할 수 있도록 된 새로운 구조의 초음파 융착기용 혼을 제공함에 그 목적이 있다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 고안은, 초음파 융착기의 진동장치(40)에 의해 고속으로 진동되어 금속판이나 금속시트를 융착시키는 초음파 융착기용 혼에 있어서, 전후방향으로 길고 선단부는 기단부에 비해 상하방향 두께가 얇은 금속블록으로 구성되며, 선단부의 상하면에는 전방으로 개방된 오목홈이 형성되고, 상기 오목홈의 바닥면에는 피가공물을 가압하는 가압부가 돌출성형된 것을 특징으로 하는 초음파 융착기용 혼이 제공된다.

본 고안의 다른 특징에 따르면, 상기 가압부는 여러개로 분할되어 상호 측방향으로 이격되도록 배치된 것을 특징으로 하는 초음파 융착기용 혼이 제공된다.

본 고안의 또다른 특징에 따르면, 상기 혼은 상하면이 상하방향 두께가 가장 두꺼운 기단부와, 기단부의 전방에 위치되며 기단부에 비해 상하방향 두께가 얇은 중간부와, 중간부의 전방에 위치되며 중단부에 비해 상하방향 두께가 얇으며 상하면에 상기 오목홈이 형성된 선단부의 3부분으로 나뉘어지고, 각 부분의 상하면은 평면을 이루면서 각 부분의 연결부위는 라운드지도록 가공된 것을 특징으로 하는 초음파 융착기용 혼이 제공된다.

본 고안에 따른 초음파 융착기용 혼은 선단부 상하면에 전방으로 개방된 오목홈이 형성되어 선단부의 중앙부에 상하방향의 두께가 얇은 협경부가 형성되고, 상기 오목홈에 피가공물을 가압하는 가압부가 형성된다. 따라서, 상기 가압부를 지지대에 올려진 피가공물에 밀착시켜 가압할 때 협경부가 양측의 두꺼운 부분에 지지된 상태로 적절히 탄성변형되어 혼의 선단부에 모멘트가 가해지는 것을 방지하고, 혼이 고속으로 신축될 때 혼이 상하방향으로 진동되는 것을 방지할 수 있다. 또한, 상기 협경부와, 협경부 양측의 두꺼운 부분이 진동수가 서로 달라 공진이 발생되는 것을 방지할 수 있는 장점이 있다.

도 1은 일반적인 초음파 융착기의 일예를 도시한 측면도,
도 2는 종래의 초음파 융착기용 혼을 도시한 사시도,
도 3은 본 고안에 따른 혼이 적용된 초음파 융착기를 도시한 측면도,
도 4는 본 고안에 따른 초음파 융착기용 혼을 도시한 사시도,
도 5는 본 고안에 따른 초음파 융착기용 혼을 도시한 측단면도,
도 6은 본 고안에 따른 초음파 융착기용 혼을 도시한 정면도이다.

이하, 본 고안을 첨부된 예시도면에 의거하여 상세히 설명한다.

도 3 내지 도 6은 본 고안에 따른 초음파 융착기용 혼을 도시한 것으로, 진동장치(40)에 연결된 상태에서 도시안된 액츄에이터에 의해 승강되어, 지지대(20)에 올려진 피가공물을 가압한 상태에서 고속으로 신축되어 피가공물이 융착되도록 하는 것은 종래와 동일하다. 이때, 상기 혼(30)은 후단면에 결합공(30a)이 형성되어 진동장치(40)의 선단부(36)에 구비된 도시안된 볼트축에 결합고정된다.

그리고, 본 고안에 따른 혼은 전후방향으로 길고 선단부(36)는 기단부(33)에 비해 상하방향 두께가 얇은 금속블록으로 구성되며, 선단부(36)에는 상하방향 두께가 다른 부위에 비해 얇은 협경부(32)가 형성된다.

이를 위해, 상기 혼(30)은 전후방향으로 긴 사각의 금속블록을 연삭가공하여, 상하방향 두께가 가장 두꺼운 기단부(33)와, 기단부(33)의 전방에 위치되며 기단부(33)에 비해 상하방향 두께가 얇은 중간부(34)와, 중간부(34)의 전방에 위치되며 중간부(34)에 비해 상하방향 두께가 얇은 선단부(36)의 3부분으로 나눈다. 이때, 각 부분(33,34,35)의 상하면은 평면을 이루며, 각 부분(33,34,35)의 연결부위는 도 5에 도시한 바와 같이, 동일한 곡률반경(R)을 갖도록 라운드지게 가공된다.

그리고, 상기 협경부(32)는 혼(30)의 선단부(36) 상하면에 오목홈(36)을 형성하여 이루어진다. 상기 오목홈(36)은 도 6에 도시한 바와 같이, 상기 선단부(36)의 상하면 선단부(36)에 선단부(36) 두께(t)의 1/4~1/5의 깊이(d)로 사각형을 이루도록 오목하게 형성된다.

또한, 상기 오목홈(36)의 바닥면에는 피가공물을 가압하는 가압부(31)가 돌출성형된다. 이때, 가압부(31)는 3개로 분할되어 상호 측방향으로 동일한 간격으로 이격되도록 형성되며 표면은 널링가공된다.

이와같이 구성된 초음파 융착기용 혼은 선단부(36) 상하면에 전방으로 개방된 오목홈(36)이 형성되어 선단부(36)의 중앙부에 상하방향의 두께가 얇은 협경부(32)가 형성되고, 상기 오목홈(36)에 피가공물을 가압하는 가압부(31)가 형성된다.

따라서, 상기 가압부(31)를 지지대(20)에 올려진 피가공물에 밀착시켜 가압할 때 협경부(32)가 양측의 두꺼운 부분에 지지된 상태로 적절히 탄성변형되어 혼(30)의 선단부(36)에 모멘트가 가해지는 것을 방지하고, 혼(30)이 고속으로 신축될 때 혼(30)이 상하방향으로 진동되는 것을 방지할 수 있다. 또한, 상기 협경부(32)와, 협경부(32) 양측의 두꺼운 부분이 진동수가 서로 달라 공진이 발생되는 것을 방지할 수 있는 장점이 있다.

그리고, 상기 가압부(31)는 3개로 분할되어 상호 이격배치되므로, 가압부(31)에 의해 협경부(32)가 보강되는 것을 방지하고, 협경부(32)가 원활히 탄성변형될 수 있도록 하는 장점이 있다. 즉, 상기 가압부(31)가 양측으로 긴 바형상으로 구성될 경우, 가압부(31)에 의해 상기 협경부(32)의 상하면이 보강되어 강도가 향상되므로, 협경부(32)가 탄성 변형되어 혼(30)의 선단부(36)에 가해지는 하중을 흡수하는 기능을 수행할 수 없게 된다. 이에 반해, 본 고안에 따르면 상기 가압부(31)는 3 분할되어 협경부(32)가 원활히 탄성 변형될 수 있도록 한다.

또한, 상기 혼(30)은 선단부(36)로 갈수록 상하방향 두께가 얇아지는 3개의 부분(33,34,35)으로 나뉘어지고, 각 부분(33,34,35)의 연결부위는 라운드지도록 구성되어, 진동장치(40)의 진동을 증폭시키는 기능을 더욱 향상시키면서도 각 부분(33,34,35)의 공진주파수가 서로 다르게 하여 공진의 발생을 더욱 효과적으로 방지하고, 각 부분의 연결부위에서 불필요한 진동 즉, 노이즈가 발생되는 것을 방지할 수 있는 장점이 있다.

본 실시예의 경우, 상기 가압부(31)는 3개로 나뉘어지는 것을 예시하였으나, 필요에 따라 더욱 작게 세분될 수 있다.

이상에서, 본 고안의 바람직한 실시예를 참조하여 본 고안의 구성을 설명하였으나 본 고안은 상기 실시예들에 한정되는 것이 아니며 첨부된 실용신안등록청구범위 및 도면에 의거하여 여러 가지 형태의 변형, 부가, 수정 실시가 가능하다는 점을 유의해야 한다.

10. 본체 20. 지지대
30. 혼 31. 가압부

Claims (3)

1. 초음파 융착기의 진동장치(40)에 의해 고속으로 진동되어 금속판이나 금속시트를 융착시키는 초음파 융착기용 혼에 있어서,
   전후방향으로 길고 선단부(36)는 기단부(33)에 비해 상하방향 두께가 얇은 금속블록으로 구성되며, 선단부(36)의 상하면에는 전방으로 개방된 오목홈(36)이 형성되고, 상기 오목홈(36)의 바닥면에는 피가공물을 가압하는 가압부(31)가 돌출성형된 것을 특징으로 하는 초음파 융착기용 혼.
   
2. 제 1항에 있어서, 상기 가압부(31)는 여러 개로 분할되어 상호 측방향으로 이격되도록 배치된 것을 특징으로 하는 초음파 융착기용 혼.
   
3. 제 1항에 있어서, 상기 혼은 상하면이 상하방향 두께가 가장 두꺼운 기단부(33)와, 기단부(33)의 전방에 위치되며 기단부(33)에 비해 상하방향 두께가 얇은 중간부(34)와, 중간부(34)의 전방에 위치되며 중단부에 비해 상하방향 두께가 얇으며 상하면에 상기 오목홈(36)이 형성된 선단부(36)의 3부분으로 나뉘어지고, 각 부분(33,34,35)의 상하면은 평면을 이루면서 각 부분(33,34,35)의 연결부위는 라운드지도록 가공된 것을 특징으로 하는 초음파 융착기용 혼.

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