KR20120001877U

KR20120001877U - 초음파 융착기

Info

Publication number: KR20120001877U
Application number: KR2020100009295U
Authority: KR
Inventors: 강석근
Original assignee: 에코소닉(주)
Priority date: 2010-09-03
Filing date: 2010-09-03
Publication date: 2012-03-13
Anticipated expiration: 2020-09-03
Also published as: KR200463017Y1

Abstract

본 고안은 혼과 부스터를 견고하면서도 유연하게 지지할 수 있도록 된 새로운 구조의 초음파 융착기에 관한 것이다.
본 고안에 따른 초음파 융착기는 진동장치(34)와 혼(35)의 중간부에 연결되는 부스터(33)가 지지통체(31)의 내부에 삽입된 상태로 지지통체(31)의 양단에 결합되는 한쌍의 탄성지지패널(32)에 의해 지지되므로, 부스터(33)가 길이방향으로 신축될 때 탄성지지패널(32)이 탄성변형되면서 부스터(33)를 지지한다. 따라서, 혼(35)과 부스터(33)를 포함한 융착유닛(30) 전체를 견고하면서도 유연하게 지지하여, 부스터(33)나 혼(35)이 신축될 때 발생되는 진동이 장치 전체로 전달되는 것을 방지할 수 있는 장점이 있다.

Description

초음파 융착기{ultrasonic wave welder}

본 고안은 초음파 융착기에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 혼과 부스터를 견고하면서도 유연하게 지지할 수 있도록 된 새로운 구조의 초음파 융착기에 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.

이중에서 금속판용 초음파 융착기는 도 1에 도시한 바와 같이, 얇은 금속판이나 금속시트로 구성된 피가공물(1)을 겹쳐 올려놓을 수 있도록 된 지지대(2)와, 지지대(2)의 상부에 구비되어 지지대(2)에 올려진 피가공물(1)을 가압하는 혼(3)과, 상기 혼(3)에 연결되며 도시안된 제네레이터의 제어신호에 따라 상기 혼(3)을 진동시켜 혼(3)이 길이방향으로 고속으로 신축되도록 하는 진동장치(4)가 구비된다.

이때, 상기 혼(3)은 도시안된 액츄에이터에 의해 승강되며, 상기 진동장치(4)에 의해 진동될 경우 점선과 실선으로 도시한 바와 같이, 길이방향으로 고속으로 반복 신축된다.

따라서, 상기 지지대(2)에 피가공물(1)을 겹쳐 올려놓고 혼(3)을 하강시켜 피가공물(1)을 가압한 상태에서 상기 진동장치(4)로 혼(3)을 진동시키면, 상기 혼(3)이 길이방향으로 고속으로 신축되면서 피가공물(1)을 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 피가공물(1)의 손상을 최소화할 수 있는 장점이 있어서, 최근들어 정밀 전자제품의 융착이나 3차 전지의 전극 융착을 비롯한 다양한 분야에 점차 널리 사용되어가고 있다.

이때, 상기 혼(3)은 전후방으로 길이가 긴 금속제 환봉의 선단부 상하면을 평면으로 연삭하여 기단부의 체적이 선단부의 체적에 비해 커지도록 가공하여, 상기 진동장치(4)에 의해 발생된 진동이 혼(3)의 기단부를 통해 선단부로 전달되면서 증폭되도록 한다. 이와같이, 혼(3)의 기단부로 입력된 진동이 선단부로 전달되면서 기단부와 선단부의 체적비에 따라 증폭되는 것은 널리 알려진 현상이므로 자세한 설명은 생략한다.

한편, 상기 혼(3)을 설계할 때는 혼 전체의 밸런스나 노이즈 등을 고려하여 기단부와 선단부의 체적비가 일정수준을 넘지 않도록 하고 있으므로, 혼(3)을 이용하여 진동을 증폭시키는 비율에도 한계가 있다.

따라서, 최근에는 상기 혼(3)과 진동장치(4)의 사이에, 기단부의 지름이 선단부의 지름에 비해 큰 통형상의 부스터를 설치하여, 진동이 부스터에서 1차 증폭된 후 혼(3)으로 전달된 후 재차 증폭되도록 하는 다단 증폭방법이 사용되고 있다.

그런데, 이러한 혼(3)에 진동장치(4)가 직접 연결되는 일반적인 구성에 비해 구조가 복잡해질 뿐 아니라, 동시에 진동되는 부스터와 혼(3)을 동시에 지지함에 따라, 부스터와 혼(3)의 진동이 장치 전체에 전달되어 진동이나 소음이 발생되는 문제점이 있었다.

따라서, 혼(3)과 부스터를 견고하면서도 유연하게 지지할 수 있도록 하는 새로운 방법이 필요하게 되었다.

본 고안은 상기의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 혼과 부스터를 견고하면서도 유연하게 지지할 수 있도록 된 새로운 구조의 초음파 융착기를 제공함에 그 목적이 있다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 고안은, 본체(10)와, 상기 본체(10)의 전방에 구비되어 피가공물(1)을 지지하는 지지대(20)와, 상기 본체(10)에 구비되며 지지대(20)에 올려진 피가공물(1)을 가압한 상태에서 고속으로 진동시켜 피가공물(1)을 융착시키는 융착유닛(30)과, 상기 융착유닛(30)에 연결되어 융착유닛(30)을 승강시키는 액츄에이터(40)를 포함하며,

상기 융착유닛(30)은 전후단이 개방된 공간부(31a)가 형성되며 상기 액츄에이터(40)에 연결된 지지통체(31)와, 금속제의 판형상으로 구성되어 상기 지지통체(31)의 공간부(31a) 전후단에 고정결합되며 중앙부에는 전후면을 관통하는 통공(32a)이 형성되고 둘레면에는 복수개의 절개공(32b)이 형성된 한쌍의 탄성지지패널(32)과, 전후방향으로 길고 기단부에 비해 선단부의 체적이 작은 금속 봉형태로 구성되어 상기 지지통체(31)의 공간부(31a) 내부에 삽입되며 전후단이 상기 탄성지지패널(32)에 지지되는 부스터(33)와, 상기 부스터(33)의 기단부에 결합된 진동장치(34)와, 상기 부스터(33)의 선단부에 결합된 혼(35)을 포함하는 것을 특징으로 하는 초음파 융착기가 제공된다.

본 고안의 다른 특징에 따르면, 상기 액츄에이터(40)는 상기 본체(10)의 내부 양측에 상하방향으로 연장되도록 설치된 가이드레일(41)과, 상기 가이드레일(41)에 승강가능하게 결합되며 중앙부에는 상기 지지통체(31)가 결합되는 결합공(42a)이 형성된 승강블록(42)과, 상기 승강블록(42)의 하부에 연결 승강블록(42)을 승강시키는 에어실린더(43)를 포함하는 것을 특징으로 하는 초음파 융착기가 제공된다.

본 고안의 또다른 특징에 따르면, 상기 지지통체(31)와 결합공(42a)은 전후방향으로 긴 원통형으로 구성되어 융착유닛(30)을 액츄에이터(40)에 결합한 상태에서 회전시켜 혼(35)의 각도를 조절할 수 있으며, 상기 승강블록(42)의 전면에는 호형상의 눈금(42c)이 형성되어 지지통체(31) 또는 혼(35)의 회전각도를 육안으로 확인할 수 있도록 된 것을 특징으로 하는 초음파 융착기가 제공된다.

본 고안의 또다른 특징에 따르면, 상기 승강블록(42)에 구비되며 선단부가 상기 혼(35)의 상부로 연장되는 브라켓(50)과, 상기 브라켓(50)의 선단부에 상하방향으로 관통하도록 결합되며 하단부가 상기 혼(35)의 상면에 밀착되는 지지볼트(60)를 포함하는 것을 특징으로 하는 초음파 융착기가 제공된다.

본 고안에 따른 초음파 융착기는 진동장치(34)와 혼(35)의 중간부에 연결되는 부스터(33)가 지지통체(31)의 내부에 삽입된 상태로 지지통체(31)의 양단에 결합되는 한쌍의 탄성지지패널(32)에 의해 지지되므로, 부스터(33)가 길이방향으로 신축될 때 탄성지지패널(32)이 탄성변형되면서 부스터(33)를 지지한다. 따라서, 혼(35)과 부스터(33)를 포함한 융착유닛(30) 전체를 견고하면서도 유연하게 지지하여, 부스터(33)나 혼(35)이 신축될 때 발생되는 진동이 장치 전체로 전달되는 것을 방지할 수 있는 장점이 있다.

도 1은 종래의 초음파 융착기를 도시한 참고도,
도 2는 본 고안에 따른 초음파 융착기를 도시한 측단면도,
도 3은 본 고안에 따른 초음파 융착기를 도시한 정단면도,
도 4는 본 고안에 따른 초음파 융착기의 융착유닛(30)을 도시한 사시도,
도 5는 본 고안에 따른 초음파 융착기의 융착유닛(30)과 승강블록(42)을 도시한 측단면도,
도 6은 본 고안에 따른 초음파 융착기의 융착유닛(30)을 도시한 분해사시도이다.

이하, 본 고안을 첨부된 예시도면에 의거하여 상세히 설명한다.

도 2 내지 도 6은 본 고안에 따른 초음파 융착기를 도시한 것으로, 본체(10)와, 상기 본체(10)의 전방에 구비되어 피가공물(1)을 지지하는 지지대(20)와, 상기 본체(10)에 구비되며 지지대(20)에 올려진 피가공물(1)을 가압한 상태에서 고속으로 진동시켜 피가공물(1)을 융착시키는 융착유닛(30)과, 상기 융착유닛(30)에 연결되어 융착유닛(30)을 승강시키는 액츄에이터(40)로 구성된다.

이를 자세히 설명하면, 상기 본체(10)는 금속체의 사각 통형상으로 구성되어 내부에 설치되는 부품을 보호할 수 있도록 구성된다.

상기 지지대(20)는 상하로 긴 강철재질의 바형상으로 구성되며 하단이 본체(10)의 전면에 구비된 블록(21)에 고정되어 상면에 올려지는 피가공물(1)을 견고하게 지지할 수 있도록 구성된다.

상기 융착유닛(30)은 도 4내지 도 6에 도시한 바와 같이, 전후단이 개방된 공간부(31a)가 형성되며 상기 액츄에이터(40)에 연결되는 지지통체(31)와, 지지통체(31)의 전후단에 고정결합되는 한쌍의 탄성지지패널(32)과, 상기 지지통체(31)의 결합공(42a)에 삽입설치되며 양단이 상기 탄성지지패널(32)에 지지되는 부스터(33)와, 상기 부스터(33)의 기단부에 결합되는 진동장치(34)와, 상기 부스터(33)의 선단부에 결합되는 혼(35)으로 구성된다.

상기 지지통체(31)는 전후방향으로 긴 봉형상으로 구성되며 상기 공간부(31a)는 지지통체(31)의 중앙부를 전후방향으로 관통하도록 형성된다.

상기 탄성지지패널(32)은 강도가 높고 탄성이 있는 금속재질의 원판으로 구성되며 둘레면을 관통하는 볼트(32c)에 의해 지지통체(31)의 외측 양단에 견고하게 고정결합된다. 그리고, 중앙부에는 통공(32a)이 형성되고 둘레면에는 방사방향의 절개공(32b)이 다수개 형성되어 둘레부의 탄력을 증가시키므로써 상기 부스터(33)의 양단을 탄성적으로 지지할 수 있도록 구성된다.

상기 부스터(33)는 지름이 상기 공간부(31a)의 내경에 비해 작고 전후방향으로 긴 통형상으로 구성되어 둘레면이 지지통체(31)의 내주면으로부터 이격되록 상기 탄성지지패널(32)에 의해 전후단이 지지된 것으로, 상기 진동장치(34)에 의해 발생된 진동을 증폭시켜 상기 혼(35)으로 전달한다. 이를 위해, 상기 부스터(33)는 기단부의 지름이 크고 선단부의 지름이 작은 원봉형태로 구성되며, 전후방향 길이가 상기 지지통체(31)의 길이와 동일하게 구성되어, 부스터(33)를 지지통체(31)의 공간부(31a)에 삽입하면 부스터(33)의 양단이 탄성지지패널(32)의 인접면에 밀착 고정된다. 또한, 부스터(33)의 전후단에는 상기 진동장치(34)와 혼(35)이 결합되는 나사공(33a)이 상기 통공(32a)에 대응되도록 형성된다.

상기 진동장치(34)의 선단부와 상기 혼(35)의 후단부에는 상기 나사공(33a)에 결합되는 결합볼트(34a,35a)가 구비되어, 진동장치(34)와 혼(35)을 상기 부스터(33)의 전후단에 나사결합할 수 있도록 구성된다. 이때, 상기 진동장치(34)는 도시안된 제네레이터의 제어신호에 따라 정해진 주파수의 진동을 발생시켜 부스터(33)가 진동되도록 하고, 상기 혼(35)은 상기 진동장치(34)에서 발생되어 부스터(33)를 통해 전달된 진동에 의해 길이방향으로 고속으로 반복 신축된다. 이러한 진동장치(34)와 부스터(33) 및 혼(35)은 종래에도 사용되었던 것이므로, 자세한 설명을 생략한다.

따라서, 상기 지지통체(31)의 공간부(31a)에 부스터(33)를 삽입하고 지지통체(31)의 양단에 탄성지지패널(32)을 볼트로 고정한 후, 상기 진동장치(34)와 혼(35)의 결합볼트(34a,35a)를 상기 탄성지지패널(32)의 통공(32a)을 통해 부스터(33)의 나사공(33a)에 결합하여 강하게 조이므로써 융착유닛(30)을 조립할 수 있다. 그리고, 진동장치(34)에서 발생된 진동에 의해 상기 부스터(33)가 전후방향으로 신축될 때, 상기 탄성지지패널(32)이 부스터의 변형에 추종되어 탄성변형되어 부스터(33)를 지지한다.

상기 액츄에이터(40)는 상기 본체(10)에 구비된 가이드레일(41)과, 상기 가이드레일(41)에 승강가능하게 결합되며 중앙부에는 상기 지지통체(31)가 결합되는 결합공(42a)이 형성된 승강블록(42)과, 상기 승강블록(42)의 하부에 수직설치되어 승강블록(42)을 승강시키는 에어실린더(43)로 구성된다.

상기 가이드레일(41)은 상기 본체(10)의 내부 양측에 상하방향으로 연장되도록 설치된다.

상기 승강블록(42)은 상기 결합공(42a)을 기준으로 상하로 분할되도록 구성되어 도시안된 볼트에 의해 상호 결합된다. 따라서, 상기 결합공(42a)에 융착유닛(30)의 지지통체(31)가 끼워지도록 삽입한 후 볼트를 조여 융착유닛(30)이 움직이지 않도록 고정할 수 있다. 이때, 상기 결합공(42a)은 지지통체(31)에 대응되는 원통형으로 구성되어 융착유닛(30)을 액츄에이터(40)에 결합한 상태에서 상기 볼트를 풀고 융착유닛(30)을 시계방향 또는 반시계방향으로 회전시켜 혼(35)의 각도를 조절할 수 있다. 또한, 상기 승강블록(42)의 전면에는 호형상의 눈금(42c)이 형성되고 상기 지지통체(31)의 둘레면에는 기준마크(31b)가 표시되어 융착유닛(30)을 회전시켜 혼(35)의 각도를 조절할 때, 지지통체(31) 또는 혼(35)의 회전각도를 육안으로 확인할 수 있다. 또한, 필요에 따라 상기 융착유닛(30)을 전후방향으로 위치조절한 후 고정할 수 있다.

상기 에어실린더(43)는 상기 본체(10)의 바닥면에 고정설치되며 피스톤로드(43a)가 상측으로 연장되어 상기 승강블록(42)의 하단에 연결된다.

따라서, 에어실린더(43)의 피스톤로드(43a)를 승강시켜 승강블록(42)과 승강블록(42)에 결합된 융착유닛(30) 전체를 승강시킬 수 있다.

또한, 상기 승강블록(42)에는 선단부가 상기 혼(35)의 상부로 연장되는 브라켓(50)이 구비되며, 상기 브라켓(50)에는 하단부가 상기 혼(35)의 상면에 밀착되는 지지볼트(60)가 상하면을 관통하도록 결합된다.

상기 브라켓(50)은 상기 승강블록(42)의 상면양측에 전후방향으로 길게 형성된 결합홈(42b)에 삽입되어 볼트로 고정되는 한쌍의 지지아암(51)과, 상기 지지아암(51)의 선단부에 양단이 결합고정된 연결아암(52)으로 구성되며, 상기 지지볼트(60)는 상기 연결아암(52)을 상하방향으로 관통하도록 나사결합되어 지지볼트(60)를 회전시켜 상하방향 위치를 조절할 수 있다.

따라서, 얇은 금속판이나 금속시트와 같은 피가공물(1)을 겹쳐서 상기 지지대(20)에 올려놓고 액츄에이터(40)로 융착유닛(30)을 하강시켜 혼(35)의 선단부가 피가공물(1)이 밀착가압되도록 한 상태에서 상기 제네레이터를 on시켜 진동장치(34)를 작동시키면, 진동이 부스터(33)를 통해 혼(35)에 전달되어 혼(35)이 고속으로 신축되며, 이에따라 피가공물(1)이 전후방으로 진동되어 상호 융착된다.

이와같이 구성된 초음파 융착기는 진동장치(34)와 혼(35)의 중간부에 연결되는 부스터(33)가 지지통체(31)의 내부에 삽입되어, 지지통체(31)의 양단에 결합되는 한쌍의 탄성지지패널(32)에 의해 지지된다. 따라서, 부스터(33)가 길이방향으로 신축될 때 탄성지지패널(32)이 탄성변형되면서 혼(35)과 부스터(33) 및 진동장치(34)를 포함한 융착유닛(30) 전체를 견고하면서도 유연하게 지지하여, 부스터(33)나 혼(35)이 신축될 때 발생되는 진동이 장치 전체로 전달되는 것을 방지할 수 있는 장점이 있다. 특히, 상기 탄성지지패널(32)에는 다수개의 절개공(32b)이 방사방향으로 형성되므로, 탄성지지패널(32)의 탄력이 증가되어 부스터(33)를 더욱 유연하게 지지할 수 있는 장점이 있다.

또한, 상기 액츄에이터(40)는 결합공(42a)이 형성된 승강블록(42)이 구비되어 융착유닛(30)의 지지통체(31)를 상기 결합공(42a)에 끼워 고정할 수 있으므로, 혼(35)의 길이나 피가공물(1)의 특성에 맞게 융착유닛(30)을 전후방으로 위치조절할 수 있으며, 에어실린더(43)가 상기 승강블록(42)의 하부에 위치되어 장치 전체의 사이즈를 컴팩트하게 조절할 수 있는 장점이 있다.

그리고, 융착유닛(30)은 액츄에이터(40)에 결합한 상태에서 측방향으로 회전시켜 혼(35)의 각도를 조절할 수 있도록 구성됨과 동시에, 상기 승강블록(42)의 전면에 호형상의 눈금(42c)이 형성되어 지지통체(31) 또는 혼(35)의 회전각도를 육안으로 확인할 수 있으므로, 사용이 매우 편리한 장점이 있다.

또한, 상기 승강블록(42)에 구비된 브라켓(50)에 지지볼트(60)가 구비되어, 지지볼트(60)를 하강시켜 지지볼트(60)의 하단이 혼(35)의 상면에 밀착되도록 하므로써, 융착유닛(30)을 하강시켜 혼(35)의 선단부가 피가공물(1)의 상면을 가압할 때 혼(35)의 선단부가 상측으로 들어올려지는 것을 방지할 수 있는 장점이 있다.

특히, 혼(35)의 상면에 지지볼트(60)가 밀착됨에 따라 혼(35)이 상하방향으로 진동되는 것을 작업자가 신속하게 확인할 수 있는 장점이 있다. 즉, 이러한 초음파 융착기는 작업중에 발생되는 하중 또는 모멘트에 의해 혼(35)의 선단부가 상하방향으로 진동되어 융착불량이 발생될 수 있는데, 상기 혼(35)이 전후방으로 빠르게 신축되도록 진동되므로, 작업자가 혼(35)의 선단부가 상하로 진동되는 것을 쉽게 알아차릴 수 없다. 그런데, 본 고안에 따르면, 혼(35)의 상면에 지지볼트(60)가 밀착되어 혼(35)이 상하방향으로 진동될 경우 혼(35)이 지지볼트(60)의 하단에 충돌하여 소음이 발생되므로, 혼(35)이 상하방향으로 진동되는 것을 작업자가 신속하게 감지하여 조치를 취하여, 융착불량이 발생되는 것을 방지할 수 있는 장점이 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. 융착유닛 31. 지지통체
32. 탄성지지패널 33. 부스터
34. 진동장치 40. 액츄에이터
50. 브라켓 60. 지지볼트

Claims

본체(10)와,
상기 본체(10)의 전방에 구비되어 피가공물(1)을 지지하는 지지대(20)와,
상기 본체(10)에 구비되며 지지대(20)에 올려진 피가공물(1)을 가압한 상태에서 고속으로 진동시켜 피가공물(1)을 융착시키는 융착유닛(30)과,
상기 융착유닛(30)에 연결되어 융착유닛(30)을 승강시키는 액츄에이터(40)를 포함하며,
상기 융착유닛(30)은,
전후단이 개방된 공간부(31a)가 형성되며 상기 액츄에이터(40)에 연결된 지지통체(31)와,
금속제의 판형상으로 구성되어 상기 지지통체(31)의 공간부(31a) 전후단에 고정결합되며 중앙부에는 전후면을 관통하는 통공(32a)이 형성되고 둘레면에는 복수개의 절개공(32b)이 형성된 한쌍의 탄성지지패널(32)과,
전후방향으로 길고 기단부에 비해 선단부의 체적이 작은 금속 봉형태로 구성되어 상기 지지통체(31)의 공간부(31a) 내부에 삽입되며 전후단이 상기 탄성지지패널(32)에 지지되는 부스터(33)와,
상기 부스터(33)의 기단부에 결합된 진동장치(34)와,
상기 부스터(33)의 선단부에 결합된 혼(35)을 포함하는 것을 특징으로 하는 초음파 융착기.
제 1항에 있어서, 상기 액츄에이터(40)는 상기 본체(10)의 내부 양측에 상하방향으로 연장되도록 설치된 가이드레일(41)과, 상기 가이드레일(41)에 승강가능하게 결합되며 중앙부에는 상기 지지통체(31)가 결합되는 결합공(42a)이 형성된 승강블록(42)과, 상기 승강블록(42)의 하부에 연결 승강블록(42)을 승강시키는 에어실린더(43)를 포함하는 것을 특징으로 하는 초음파 융착기.
제 2항에 있어서, 상기 지지통체(31)와 결합공(42a)은 전후방향으로 긴 원통형으로 구성되어 융착유닛(30)을 액츄에이터(40)에 결합한 상태에서 측방향으로 회전시켜 혼(35)의 각도를 조절할 수 있으며, 상기 승강블록(42)의 전면에는 호형상의 눈금(42c)이 형성되어 지지통체(31) 또는 혼(35)의 회전각도를 육안으로 확인할 수 있도록 된 것을 특징으로 하는 초음파 융착기.
제 2항에 있어서, 상기 승강블록(42)에 구비되며 선단부가 상기 혼(35)의 상부로 연장되는 브라켓(50)과, 상기 브라켓(50)의 선단부에 상하방향으로 관통하도록 결합되며 하단부가 상기 혼(35)의 상면에 밀착되는 지지볼트(60)를 포함하는 것을 특징으로 하는 초음파 융착기.