KR20140013914A - 초음파 용접 어셈블리 및 엔빌을 어셈블리의 브라켓에 부착하는 방법 - Google Patents
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Abstract
초음파 혼과 제 1, 제 2 및 제 3 플레이트부들을 가진 엔빌을 포함하는 초음파 용접 어셈블리를 제공한다. 제 3 플레이트부는 제 1 및 제 2 플레이트부들 사이에 연결되어 있다. 제 1 플레이트부는 초음파 혼에 인접하여 위치하는 제 1 측면에 제 1 잔돌기 부위를 가지고 있고, 제 2 플레이트부는 제 1 측면에 제 2 잔돌기 부위를 가지고 있다. 제 3 플레이트부는 관통 연장되어 있는 제 1 구멍을 가지고 있다. 초음파 용접 어셈블리는 엔빌을 고정하기 위해 엔빌의 제 2 측면을 수령하도록 구성되어 있는 브라켓을 더 포함하고 있다. 브라켓은, 제 1 및 제 2 구멍들을 관통하여 연장되어 있는 체결부재가 엔빌을 브라켓에 제거 가능하게 연결하도록, 제 1 구멍과 정렬되고 관통 연장되어 있는 제 2 개구를 가지고 있다.
Description
본 발명은 초음파 용접 어셈블리 및 엔빌을 어셈블리의 브라켓에 부착하는 방법에 관한 것이다.
초음파 용접 장치들이 사용되고 있다. 그러나, 초음파 용접 엔빌의 접촉 부위가 마모되었을 때, 엔빌을 제거하고 새로운 용접 엔빌을 사용한다. 이러한 방식의 문제점은 초음파 용접 엔빌이 상대적으로 고가라는 점이다.
따라서, 본 발명자들은 상기 문제점을 줄일 수 있는 개선된 초음파 용접 어셈블리와 방법의 필요성을 인식하였다.
본 발명의 예시적인 실시예에 따른 초음파 용접 어셈블리를 제공한다. 초음파 용접 어셈블리는 초음파 혼(ultrasonic horn)과 엔빌(anvil)을 포함하고 있다. 엔빌은 제 1, 제 2 및 제 3 플레이트부들(plate portions)을 가지고 있다. 제 1 및 제 2 플레이트부들은 서로에 대해 전반적으로 수직하게 연장되어 있다. 제 3 플레이트부는 제 1 및 제 2 플레이트부들 사이에 연결되어 있다. 제 1, 제 2 및 제 3 플레이트부들은 제 1 및 제 2 측면들(sides)을 설정한다(define). 제 1 플레이트부는 초음파 혼에 인접하여 위치하는 제 1 측면에 제 1 잔돌기 부위(knurled region)를 가지고 있다. 제 2 플레이트부는 제 1 측면에 제 2 잔돌기 부위를 가지고 있다. 제 3 플레이트부는 관통 연장되어 있는 제 1 구멍(aperture)을 가지고 있다. 초음파 용접 어셈블리는 엔빌을 고정하기 위해 엔빌의 제 2 측면을 수령하도록 구성되어 있는 브라켓을 더 포함하고 있다. 브라켓은, 제 1 및 제 2 구멍들을 관통하여 연장되어 있는 체결부재가 엔빌을 브라켓에 제거 가능하게 연결하도록, 제 1 구멍과 정렬되고 관통 연장되어 있는 제 2 개구를 가지고 있다.
또 다른 예시적인 실시예에 따라, 엔빌을 초음파 용접 어셈블리의 브라켓에 부착하는 방법을 제공한다. 엔빌은 제 1, 제 2 및 제 3 플레이트부들을 가지고 있다. 제 1 및 제 2 플레이트부들은 서로에 대해 전반적으로 수직하게 연장되어 있다. 제 3 플레이트부는 제 1 및 제 2 플레이트부들을 사이에 연결되어 있다. 제 1, 제 2 및 제 3 플레이트부들은 제 1 및 제 2 측면을 설정한다. 제 1 플레이트부는 제 1 측면에 제 1 잔돌기 부위를 가지고 있다. 제 2 플레이트부는 제 1 측면에 제 2 잔돌기 부위를 가지고 있다. 제 3 플레이트부는 관통 연장된 제 1 구멍을 가지고 있다. 상기 방법은, 제 1 구멍이 브라켓의 제 2 구멍과 정렬되고 제 2 플레이트부의 일부가 브라켓의 노치에 수령되며 제 1 잔돌기 부위가 초음파 혼에 인접하여 배치되도록, 브라켓의 일부에 대향하여 엔빌의 제 2 측면을 배치하는 과정을 포함한다. 상기 방법은 또한, 체결부재를 제 1 및 제 2 구멍들을 관통하여 배치함으로써 엔빌을 브라켓에 고정 연결하는 과정을 포함한다. 상기 방법은 또한, 제 1 잔돌기 부위가 퇴화된 형태(degraded configuration)를 가질 때, 체결부재를 제 1 및 제 2 구멍들로부터 제거하여 엔빌을 브라켓으로부터 제거하는 과정을 포함한다. 상기 방법은 또한, 제 1 구멍이 브라켓의 제 2 구멍과 정렬되고 제 1 플레이트부의 일부가 브라켓의 노치에 수령되며 제 2 잔돌기 부위가 초음파 혼에 인접하여 배치되게 구성되도록, 브라켓의 일부에 대향하여 엔빌의 제 2 측면을 배치하는 과정을 포함한다. 상기 방법은 또한, 체결부재를 제 1 및 제 2 구멍들을 관통하여 배치함으로써 엔빌을 브라켓에 고정 연결하는 과정을 포함한다.
여기에 제공된 초음파 용접 어셈블리는 다른 장치들에 대해 실질적인 잇점을 가진다. 특히, 초음파 용접 어셈블리는, 엔빌을 용이하게 위치시키기 위해 3개의 플레이트부들과, 2배의 엔빌 작동 수명을 얻기 위해 엔빌의 측면에 배치된 2개의 잔돌기 부위들을 가진 엔빌을 사용한다.
도 1은 본 발명의 하나의 예시적인 실시예에 따른 초음파 용접 어셈블리의 사시도이다;
도 2는 도 1의 초음파 용접 어셈블리의 일부 사시도이다;
도 3은 도 1의 초음파 용접 어셈블리의 단면도이다;
도 4는 도 1의 초음파 용접 어셈블리에 사용되는 엔빌의 확대도이다;
도 5는 도 1의 초음파 용접 어셈블리에 사용되는 엔빌의 또 다른 확대도이다;
도 6은 본 발명의 또 다른 예시적인 실시예에 따라, 도 1의 초음파 용접 어셈블리의 브라켓에 엔빌을 부착하기 위한 방법의 플로우차트이다.
도 2는 도 1의 초음파 용접 어셈블리의 일부 사시도이다;
도 3은 도 1의 초음파 용접 어셈블리의 단면도이다;
도 4는 도 1의 초음파 용접 어셈블리에 사용되는 엔빌의 확대도이다;
도 5는 도 1의 초음파 용접 어셈블리에 사용되는 엔빌의 또 다른 확대도이다;
도 6은 본 발명의 또 다른 예시적인 실시예에 따라, 도 1의 초음파 용접 어셈블리의 브라켓에 엔빌을 부착하기 위한 방법의 플로우차트이다.
도 1 내지 도 5를 참조하여, 본 발명의 하나의 예시적인 실시예에 따른 초음파 용접 어셈블리(10)의 구조를 설명한다. 초음파 용접 어셈블리(10)는 초음파 혼(20), 엔빌(22), 브라켓(24), 브라켓(26), 초음파 엑츄에이터(ultrasonic actuator: 28), 컴퓨터(30), 및 볼트들(31, 32, 33)을 포함하고 있다. 초음파 용접 어셈블리(10)는 초음파 혼(20)과 엔빌(22) 사이에 배치된 작업물들(work pieces)을 함께 초음파로 용접하도록 구성되어 있다.
도 1 및 도 3을 참조하면, 초음파 혼(20)은 초음파 엑츄에이터(28)에 작동 가능하게 연결되어 있다. 초음파 엑츄에이터(22)는 컴퓨터(30)로부터 제어 신호를 수신할 때 초음파 혼(20)을 진동시키도록 구성되어 있다. 초음파 혼(20)은 헤드부(head portion: 40), 중앙부(central portion: 42), 및 팁부(tip portion: 44)를 포함하고 있다. 헤드부(40)는 초음파 엑츄에이터(28)에 작동 가능하게 연결되어 있다. 중앙부(42)는 헤드부(40)과 팁부(44) 사이에 연결되어 있다. 팁부(44)는 엔빌(22)의 잔돌기 부위(74)에 대면하는 잔돌기 부위(46)를 포함하고 있다. 하나의 예시적인 실시예에서, 초음파 혼(20)은 예를 들어 M2 스틸과 같은 공구강(tool steel)으로 이루어져 있다.
도 2 내지 도 5를 참조하면, 엔빌(22)은 작업물(도시하지 않음)을 함께 초음파 용접하기 위해 초음파 혼(20)의 팁부(44)의 잔돌기 부위(46)에 대해 작업물을 잡도록 구성되어 있다. 엔빌(22)은 플레이트부들(60, 62, 64)을 포함하고 있다. 플레이트부들(60, 62)은 서로에 대해 전반적으로 수직하게 연장되어 있다. 플레이트부(64)는 플레이트부들(60, 62) 사이에 연결되어 있다. 플레이트부들(60, 62, 64)은 측면들(70, 72)을 설정한다. 플레이트부(60)는 초음파 혼(20)에 인접하여 위치하는 측면(70) 상에 잔돌기 부위(74)를 포함하고 있다. 플레이트부(62)는 측면(70) 상에 잔돌기 부위(76)를 가지고 있다. 플레이트부(64)는 그것을 관통하여 연장되어 있는 구멍들(81, 82, 83)(도 4에 도시되어 있음)을 가지고 있다. 구멍들(81, 82, 83)은 볼트들(31, 32, 33)의 대응 나사들을 수령하도록 각각 나사선이 형성되어 있을 수도 있다. 하나의 예시적인 실시예에서, 엔빌(22)은 M2 스틸로 이루어져 있다. 물론, 대체 실시예들에서, 엔빌(22)은 당업계에 공지되어 있는 다른 소재들로 이루어질 수도 있다. 예시한 실시예에서, 엔빌(22)은 볼트들(31, 32, 33)을 사용하여 브라켓(24)에 제거 가능하게 연결되어 있다. 볼트들(31, 32, 33)의 구조는 동일한 구조를 가지므로, 볼트(32)의 구조 만을 상세하게 설명할 것이다. 볼트(32)는 테이퍼된 헤드부(83)(도 3에 도시되어 있음)와 나사부(threaded portion: 84)를 가지고 있다. 나사부(84)는 엔빌(22)의 구멍(82)와 브라켓(24)의 나사 구멍(100)을 통해 수령된다. 엔빌(22)의 잇점은, 사용으로 인해 잔돌기 부위(74)가 퇴화되었을 때, 엔빌(22)을 브라켓(24)으로부터 떼어낸 후, 초음파 용접을 위해, 잔돌기 부위(76)가 사용되도록 회전시켜 브라켓(24)에 재부착할 수 있다는 점이다. 따라서, 엔빌(22)은 다른 엔빌들과 비교하여 적어도 2배의 작동 수명을 제공한다.
도 3을 참조하면, 브라켓(24)은 엔빌(22)을 수령하도록 구성되어 있다. 브라켓(24)은 연장되어 있는 노치(92) 및 엔빌(22)을 수령하기 위한 면들(94, 96, 98)을 설정하는 본체부(body portion: 90)를 포함하고 있다. 브라켓(24)은 또한, 볼트(32)의 나사부를 수령하기 위해 연장되어 있는 나사선 구멍(threaded aperture: 100)과, 볼트들(31, 33)의 나사부들을 수령하기 위한 2개의 추가 구멍들(도시하지 않음)을 포함하고 있다. 예시한 실시예에서, 브라켓(24)은 강철로 이루어져 있다.
브라켓(26)은 브라켓(24)을 지지하도록 구성되어 있다. 하나의 예시적인 실시예에서, 브라켓(26)은 하나 이상의 볼트를 사용하여 브라켓(24)에 연결되어 있다. 또한, 브라켓(26)은 강철로 이루어져 있다.
도 6을 참조하여, 초음파 용접 어셈블리(10)의 브라켓(24)에 엔빌(22)을 부착하는 방법의 플로우차트를 설명할 것이다. 간략화를 위한 목적에서, 엔빌(22)을 브라켓(24)에 부착할 때 볼트(32) 만을 설명할 것이다. 물론, 볼트들(31, 33)이 엔빌(22)을 브라켓(24)에 부착하기 위해 사용될 수 있다.
과정(200)에서, 사용자는 플레이트부들(60, 62, 64)을 가진 엔빌(22)을 제공한다. 플레이트부들(60, 62)은 서로에 대해 전반적으로 수직하게 연장되어 있다. 플레이트부(64)는 플레이트부들(60, 62) 사이에 연결되어 있다. 플레이트부들(60, 62, 64)은 측면들(70, 72)을 설정한다. 플레이트부(60)는 측면(70)에 잔돌기 부위(74)를 가지고 있다. 플레이트부(62)는 측면(70)에 잔돌기 부위(76)를 가지고 있다. 플레이트부(64)는 그것을 관통하여 연장되어 있는 구멍(82)을 가지고 있다.
과정(202)에서, 사용자는, 구멍(82)이 브라켓(24)의 구멍(100)과 정렬되고 플레이트부(62)의 일부가 브라켓(24)의 노치에 수령되도록, 엔빌(22)의 측면(72)을 브라켓(24)의 부위에 대향하여 배치한다.
과정(204)에서, 사용자는 체결부재(32)를 구멍들(82, 100)에 배치하여 엔빌(22)을 브라켓(24)에 고정 결합한다.
과정(206)에서, 사용자는, 잔돌기 부위(72)가 초음파 혼(20)의 잔돌기 부위(46)에 인접하여 배치되도록, 초음파 혼(20)을 엔빌(22)에 인접하게 위치시킨다.
과정(208)에서, 사용자는 엔빌(22)의 용접 사용 이후에 잔돌기 부위(74)가 퇴화된 상태인지에 대해 판단한다. 과정(208)의 값이 “yes”에 대응하면, 과정(210)으로 진행한다. 그렇지 않으면, 과정(208)으로 되돌아 간다.
과정(210)에서, 사용자는 구멍들(82, 100)로부터 체결부재(32)를 제거하여 브라켓(24)으로부터 엔빌(22)을 제거한다.
과정(212)에서, 사용자는, 엔빌(82)이 브라켓(24)의 개구(100)와 정렬되고 플레이트부(60)의 일부가 브라켓(24)의 노치에 수령되도록, 브라켓(24)의 부위에 대향하여 엔빌(22)의 측면(72)을 배치한다.
과정(214)에서, 사용자는, 잔돌기 부위(76)가 초음파 혼(20)의 잔돌기 부위(46)에 인접하여 배치되도록, 초음파 혼(20)을 엔빌(22)에 인접하게 위치시킨다.
본 발명을 한정된 수의 실시예들과의 관계에서 구체적으로 설명하였지만, 본 발명이 그러한 개시된 실시예들로 한정되지 않음을 쉽게 이해할 수 있을 것이다. 오히려, 본 발명은, 여기에 기재하지 않았지만 본 발명의 범주에 부합하는 임의의 개수의 변환들, 대체물들, 치환들 또는 등가의 배열들을 합체하는 것으로 변경될 수 있다. 추가로, 본 발명의 여러 실시예들이 설명되었지만, 상기 설명된 내용은 단지 일부 실시예들 만을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 따라서, 본 발명은 전술한 설명에 의해 한정되지 않는다.
Claims (7)
- 초음파 혼(ultrasonic horn);
제 1, 제 2 및 제 3 플레이트부들(plate portions)을 가진 엔빌(anvil)로서, 상기 제 1 및 제 2 플레이트부들은 서로에 대해 전반적으로 수직하게 연장되어 있으며, 제 3 플레이트부는 제 1 및 제 2 플레이트부들 사이에 연결되어 있고, 제 1, 제 2 및 제 3 플레이트부들은 제 1 및 제 2 측면들(sides)을 설정하며, 제 1 플레이트부는 초음파 혼에 인접하여 위치하는 제 1 측면에 제 1 잔돌기 부위(knurled region)를 가지고 있고, 제 2 플레이트부는 제 1 측면에 제 2 잔돌기 부위를 가지고 있으며, 제 3 플레이트부는 관통 연장되어 있는 제 1 구멍(aperture)을 가지고 있는 엔빌; 및
엔빌을 고정하기 위해 엔빌의 제 2 측면을 수령하도록 구성되어 있는 브라켓으로서, 제 1 및 제 2 구멍들을 관통하여 연장되어 있는 체결부재가 엔빌을 브라켓에 제거 가능하게 연결하도록, 제 1 구멍과 정렬되고 관통 연장되어 있는 제 2 개구를 가지고 있는 브라켓;
을 포함하는 것을 특징으로 하는 초음파 용접 어셈블리. - 제 1 항에 있어서, 상기 초음파 혼은 제 1 잔돌기 부위에 인접하여 위치하는 제 3 잔돌기 부위를 가지고 있는 것을 특징으로 하는 초음파 용접 어셈블리.
- 제 2 항에 있어서, 상기 엔빌은, 엔빌의 제 2 잔돌기 부위가 초음파 혼의 제 3 잔돌기 부위에 인접하여 위치하도록, 브라켓으로부터 제거되고 브라켓에 재부착 되게 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 초음파 용접 어셈블리.
- 제 1 항에 있어서, 상기 고정하는 브라켓은 제 2 플레이트부의 부위를 수령하도록 구성되어 있고 브라켓 상에 연장되어 있는 노치(notch)를 가지고 있는 것을 특징으로 하는 초음파 용접 어셈블리.
- 제 1 항에 있어서, 상기 체결부재는 볼트인 것을 특징으로 하는 초음파 용접 어셈블리.
- 제 1, 제 2 및 제 3 플레이트부들을 가지고 있으며, 제 1 및 제 2 플레이트부들이 서로에 대해 전반적으로 수직하게 연장되어 있고, 제 3 플레이트부가 제 1 및 제 2 플레이트부들을 사이에 연결되어 있으며, 제 1, 제 2 및 제 3 플레이트부들이 제 1 및 제 2 측면을 설정하고, 제 1 플레이트부가 제 1 측면에 제 1 잔돌기 부위를 가지고 있으며, 제 2 플레이트부가 제 1 측면에 제 2 잔돌기 부위를 가지고 있고, 제 3 플레이트부가 관통 연장된 제 1 구멍을 가지고 있는 것으로 구성된 엔빌을, 초음파 용접 어셈블리의 브라켓에 부착하는 방법으로서,
제 1 구멍이 브라켓의 제 2 구멍과 정렬되고 제 2 플레이트부의 일부가 브라켓의 노치에 수령되며 제 1 잔돌기 부위가 초음파 혼에 인접하여 배치되도록, 브라켓의 일부에 대향하여 엔빌의 제 2 측면을 배치하는 과정;
체결부재를 제 1 및 제 2 구멍들을 관통하여 배치함으로써 엔빌을 브라켓에 고정 연결하는 과정;
제 1 잔돌기 부위가 퇴화된 형태(degraded configuration)를 가질 때, 체결부재를 제 1 및 제 2 구멍들로부터 제거하여 엔빌을 브라켓으로부터 제거하는 과정;
제 1 구멍이 브라켓의 제 2 구멍과 정렬되고 제 1 플레이트부의 일부가 브라켓의 노치에 수령되며 제 2 잔돌기 부위가 초음파 혼에 인접하여 배치되게 구성되도록, 브라켓의 일부에 대향하여 엔빌의 제 2 측면을 배치하는 과정; 및
체결부재를 제 1 및 제 2 구멍들을 관통하여 배치함으로써 엔빌을 브라켓에 고정 연결하는 과정;
을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법. - 제 6 항에 있어서, 상기 제 2 플레이트부의 일부가 브라켓의 노치에 수령될 때 제 3 잔돌기 부위가 제 1 잔돌기 부위에 인접하여 배치되도록, 제 3 잔돌기 부위를 가진 초음파 혼을 위치시키는 과정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
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