KR20150045924A - 중공 팁 용접 공구 - Google Patents

중공 팁 용접 공구 Download PDF

Info

Publication number
KR20150045924A
KR20150045924A KR1020147028641A KR20147028641A KR20150045924A KR 20150045924 A KR20150045924 A KR 20150045924A KR 1020147028641 A KR1020147028641 A KR 1020147028641A KR 20147028641 A KR20147028641 A KR 20147028641A KR 20150045924 A KR20150045924 A KR 20150045924A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
horn
vacuum
ultrasonic welding
tool
channel
Prior art date
Application number
KR1020147028641A
Other languages
English (en)
Inventor
패트릭 코날 레간
치 츠 창
궈 훙 리
Original Assignee
나이키 이노베이트 씨.브이.
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 나이키 이노베이트 씨.브이. filed Critical 나이키 이노베이트 씨.브이.
Publication of KR20150045924A publication Critical patent/KR20150045924A/ko

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K20/00—Non-electric welding by applying impact or other pressure, with or without the application of heat, e.g. cladding or plating
    • B23K20/10—Non-electric welding by applying impact or other pressure, with or without the application of heat, e.g. cladding or plating making use of vibrations, e.g. ultrasonic welding
    • B23K20/106—Features related to sonotrodes
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A43—FOOTWEAR
    • A43D—MACHINES, TOOLS, EQUIPMENT OR METHODS FOR MANUFACTURING OR REPAIRING FOOTWEAR
    • A43D11/00—Machines for preliminary treatment or assembling of upper-parts, counters, or insoles on their lasts preparatory to the pulling-over or lasting operations; Applying or removing protective coverings
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C65/00—Joining or sealing of preformed parts, e.g. welding of plastics materials; Apparatus therefor
    • B29C65/02—Joining or sealing of preformed parts, e.g. welding of plastics materials; Apparatus therefor by heating, with or without pressure
    • B29C65/08—Joining or sealing of preformed parts, e.g. welding of plastics materials; Apparatus therefor by heating, with or without pressure using ultrasonic vibrations
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C65/00—Joining or sealing of preformed parts, e.g. welding of plastics materials; Apparatus therefor
    • B29C65/78—Means for handling the parts to be joined, e.g. for making containers or hollow articles, e.g. means for handling sheets, plates, web-like materials, tubular articles, hollow articles or elements to be joined therewith; Means for discharging the joined articles from the joining apparatus
    • B29C65/7841—Holding or clamping means for handling purposes
    • B29C65/7847—Holding or clamping means for handling purposes using vacuum to hold at least one of the parts to be joined
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C66/00—General aspects of processes or apparatus for joining preformed parts
    • B29C66/80—General aspects of machine operations or constructions and parts thereof
    • B29C66/81—General aspects of the pressing elements, i.e. the elements applying pressure on the parts to be joined in the area to be joined, e.g. the welding jaws or clamps
    • B29C66/816—General aspects of the pressing elements, i.e. the elements applying pressure on the parts to be joined in the area to be joined, e.g. the welding jaws or clamps characterised by the mounting of the pressing elements, e.g. of the welding jaws or clamps
    • B29C66/8161—General aspects of the pressing elements, i.e. the elements applying pressure on the parts to be joined in the area to be joined, e.g. the welding jaws or clamps characterised by the mounting of the pressing elements, e.g. of the welding jaws or clamps said pressing elements being supported or backed-up by springs or by resilient material
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C66/00—General aspects of processes or apparatus for joining preformed parts
    • B29C66/80—General aspects of machine operations or constructions and parts thereof
    • B29C66/81—General aspects of the pressing elements, i.e. the elements applying pressure on the parts to be joined in the area to be joined, e.g. the welding jaws or clamps
    • B29C66/816—General aspects of the pressing elements, i.e. the elements applying pressure on the parts to be joined in the area to be joined, e.g. the welding jaws or clamps characterised by the mounting of the pressing elements, e.g. of the welding jaws or clamps
    • B29C66/8167—Quick change joining tools or surfaces
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C66/00—General aspects of processes or apparatus for joining preformed parts
    • B29C66/80—General aspects of machine operations or constructions and parts thereof
    • B29C66/83—General aspects of machine operations or constructions and parts thereof characterised by the movement of the joining or pressing tools
    • B29C66/832—Reciprocating joining or pressing tools
    • B29C66/8322—Joining or pressing tools reciprocating along one axis
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C66/00—General aspects of processes or apparatus for joining preformed parts
    • B29C66/80—General aspects of machine operations or constructions and parts thereof
    • B29C66/81—General aspects of the pressing elements, i.e. the elements applying pressure on the parts to be joined in the area to be joined, e.g. the welding jaws or clamps
    • B29C66/812—General aspects of the pressing elements, i.e. the elements applying pressure on the parts to be joined in the area to be joined, e.g. the welding jaws or clamps characterised by the composition, by the structure, by the intensive physical properties or by the optical properties of the material constituting the pressing elements, e.g. constituting the welding jaws or clamps
    • B29C66/8122—General aspects of the pressing elements, i.e. the elements applying pressure on the parts to be joined in the area to be joined, e.g. the welding jaws or clamps characterised by the composition, by the structure, by the intensive physical properties or by the optical properties of the material constituting the pressing elements, e.g. constituting the welding jaws or clamps characterised by the composition of the material constituting the pressing elements, e.g. constituting the welding jaws or clamps
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C66/00—General aspects of processes or apparatus for joining preformed parts
    • B29C66/80—General aspects of machine operations or constructions and parts thereof
    • B29C66/84—Specific machine types or machines suitable for specific applications
    • B29C66/863—Robotised, e.g. mounted on a robot arm
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29L—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASS B29C, RELATING TO PARTICULAR ARTICLES
    • B29L2031/00—Other particular articles
    • B29L2031/48—Wearing apparel
    • B29L2031/50—Footwear, e.g. shoes or parts thereof
    • B29L2031/505—Uppers

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Lining Or Joining Of Plastics Or The Like (AREA)
  • Pressure Welding/Diffusion-Bonding (AREA)
  • Electric Connection Of Electric Components To Printed Circuits (AREA)

Abstract

본 발명은 중공 팁 초음파 용접 진공 공구에 관한 것이다. 초음파 용접 진공 공구는 초음파 기계적 진동을 호른의 부품 접촉 말단부로 전달하기 위해 컨버터에 커플링되는 호른을 포함한다. 호른은 호른의 외부면으로부터 호른의 내부를 통해 호른의 부품 접촉 말단부까지 연장되는 진공 채널을 포함한다. 진공 채널은 공통의 부품 접촉면에 의해 배치 및 용접되는 부품에 진공력이 집중될 수 있는 채널을 제공할 수 있다.

Description

중공 팁 용접 공구{HOLLOW TIP WELDING TOOL}
본 발명은 중공 팁 용접 공구에 관한 것이다.
통상, 제품의 제조시에 사용되는 부품들은 픽업되어 사람의 손이나 로봇 수단에 의해 제조를 위한 위치에 배치된다. 그러나, 현재의 로봇 수다은 몇몇 제조 시스템에선 비용 효과적으로 실시되기 위한 수준의 제어, 기능 및 유효성을 제공하지 못한다.
다양한 프로세스를 실시하는 자동화된 제조 시스템은 각각의 상이한 프로세스를 실시하기 위한 개별 메커니즘을 통상 필요로 한다. 그러나, 주요한 개별적 작업에 대해 전용인 자동화 기계류를 갖는 것은 제조 및 비용 관점에서 보면 비효율적일 수 있다.
본 발명의 목적은 제조 및 비용 관점에서 효율적인 개선된 중공 팁 용접 공구를 제공하는 것이다.
본 발명의 양태들은 초음파 용접 진공 공구를 위한 시스템, 방법 및 장치에 관한 것이다. 초음파 용접 진공 공구는 전기적 입력을 초음파 기계적 진동으로 변환시키기 위한 컨버터를 포함한다. 또한, 초음파 용접 진공 공구는 초음파 기계적 진동을 호른(horn)의 부품 접촉(part-contacting) 말단부로 전달하기 위해 컨버터에 커플링되고 진공 채널을 포함한다. 진공 채널은 호른의 외부면으로부터 호른의 내부를 통해 호른의 부품 접촉 말단부까지 연장된다.
본 과제의 해결 수단 단락은 이하의 상세한 설명에서 추가로 기술되는 다양한 개념을 간략하게 기술하고 있다. 본 과제의 해결 수단 단락은 청구되는 본 발명의 주요 구성요소 또는 필수 구성요소를 확인하려는 것이 아니며, 청구되는 본 발명의 범주를 결정하는데 도움을 주려는 것도 아니다.
도 1은 본 발명의 양태에 따른 예시적인 초음파 용접 진공 공구의 도면이다.
도 2는 통합형 진공 발생기를 갖는 본 발명의 양태에 따른 다른 예시적인 양태의 픽업 공구의 도면이다.
도 3은 커플러 내에 장착된 본 발명의 양태에 따른 픽업 공구의 사시도이다.
도 4는 도 1의 절단선 4-4를 따라 취한 본 발명의 양태에 따른 픽업 공구의 사시도이다.
도 5는 도 2의 절단선 5-5를 따라 취한 본 발명의 양태에 따른 픽업 공구의 사시도이다.
도 6은 다른 내부 진공 메커니즘을 이용하는 본 발명의 양태에 따른 예시적인 픽업 공구의 내부도이다.
도 7은 코안다 효과 내부 진공 발생기를 갖는 본 발명의 양태에 따른 예시적인 호른의 도면이다.
도 8은 예시적인 호른 팁과 커플링된 본 발명의 양태에 따른 예시적인 호른의 도면이다.
도 9 내지 도 17은 본 발명에 따른 예시적인 개구 패턴을 도시하는 도면들이다.
본 발명의 예시적인 실시예들은 본 명세서에 참조되는 첨부 도면을 참조하여 이하에서 상세히 기술된다.
도 1은 본 발명의 양태에 따른 예시적인 초음파 용접 진공 공구(100)를 도시한다. 초음파 용접 진공 공구(100)는 본 명세서에서 픽업 공구(pick-up tool; 100)라고도 지칭된다. 통상, 초음파 용접기는 스택을 포함한다. 스택은 컨버터(102) 및 호른(104)을 포함한다. 컨버터(102)는 전기적 신호를 초음파 진동과 같은 기계적 진동으로 변환시킨다[컨버터(102)는 압전기 트랜스듀서와 같은 트랜스듀서라고도 칭해진다]. 통상, 호른(104)은 컨버터(102)에 의해 발생된 기계적 진동을 피용접 제조 부품에 전달한다[호른은 소노트로드(sonotrode)라고도 칭해진다]. 초음파 용접기 스택의 추가적인 구성요소들은 통상 (도시 안 된)부스트를 포함할 수도 있다. 부스터는 호른(104)에 의해 전송될 컨버터(102)에 의해 발생된 진동의 진폭을 변경시킨다. 예시적인 양태에서, 부스터는 초음파 용접기 스택을 프레스 제조 또는 컴퓨터 수치제어 로봇과 같은 이동가능한 부재에 커플링시키는데 이용될 수 있다.
또한, 초음파 용접기는 전자 초음파 발생기(전원이라고도 칭해짐) 및 제어기를 포함할 수 있다. 전자 초음파 발생기는 스택(예컨대, 호른, 컨버터 및 부스터)의 공진 주파수에 매칭되는 주파수를 이용하여 고출력 교류 신호를 전달하는데 이용될 수 있다. 제어기는 초음파 용접기로부터의 초음파 에너지를 하나 이상의 부품으로 전달하는 것을 제어한다.
본 명세서에 도시된 컨버터(102)는 원통형인 것으로 도시되어 있지만, 다른 형태들도 적용가능하다. 도 1의 컨버터(102)는 제1 단부(130) 및 제2 단부(132)를 갖는다.
호른(104)은 원형 단면을 갖는 것으로 도 1에 전체적으로 도시되어 있지만, 추가적인 단면 구조도 고려될 수 있다. 예컨대, 하나 이상의 진동 특성을 제공하도록 단면 형상이 변경될 수도 있다. 구체적으로, 하나 이상의 직경을 이용하는 다양한 곡선형 구조가 실시될 수도 있다. 또한, 하나 이상의 비곡선형 구조(예컨대, 직사각형, 삼각형, 스타형 등)도 예시적인 양태에서 실시될 수도 있다.
호른(104)은 금속 재료 및/또는 폴리머계 재료와 같은 강성 또는 반강성 재료로 이루어질 수 있다. 예시적인 실시예에서, 호른(104)은 알루미늄, 구리, 강철, 황동, 티타늄 등으로 이루어진다. 또한, 호른(104)은 나일론, 폴리에틸렌, 폴리카보네이트, 폴리프로필렌, 폴리비닐, 및/또는 다른 열성형 또는 열경화성 플라스틱으로 이루어질 수도 있다. 또한, 호른 팁(106)은 하나 이상의 유사한 재료로 이루어질 수도/형성될 수도 있다.
호른(104)은 기단부(proximal end; 120) 및 말단부(distal end; 122)를 갖는다. 몇몇 양태에서, 말단부(122)는 또한 부품 접촉 말단부(121)이다. 그러나, 다른 양태에선 호른(104)은 호른 팁(106)을 추가로 포함한다. 호른 팁(106)이 호른(104)에 커플링될 때(영구적으로 커플링되거나 제거가능하게 커플링될 때), 호른 말단부(122)는 부품 접촉 말단부(121)로서 기능하는 것과는 대조적으로 호른 팁(106)을 위한 커플링 위치를 제공할 수도 있다.
호른 팁(106)은 픽업 공구(100)의 말단 부분에 위치설정될 수도 있다. 예시적인 양태에서, 호른 팁(106)은 다양한 호른 팁이 하나 이상의 변수[소정의 진공력(vacuum force), 소정의 용접 표면적, 피용접 부품의 재료 등]에 따라 이용될 수 있도록 호른(104)에 제거가능하게 커플링될 수도 있다. 예컨대, 호른 팁(106)은 쓰레딩 메커니즘(threading mechanism), 압축 피트, 접착제, 기계적 커넥터 등을 이용하여 호른(104)에 커플링될 수도 있다. 그 결과, 픽업 공구(100)의 소정의 특성에 따라 호른 팁(106)은 변화/변경될 수도 있다.
사용시, 픽업 공구(100)는 픽업 공구(100)가 부품을 특정 위치에/배향으로 유지시킬 수 있도록 그리고/또는 부품을 재배치할 수 있도록 피용접 부품에 진공력을 인가하는 기능을 할 수도 있다. 예컨대, 신발 갑피를 구성하는 동안, 가단성 재료(예컨대, 가죽, 나일론, 발포체, 메시)의 하나 이상의 부재가 픽업되어 소정의 위치에/배향으로 고정되도록 다른 재료의 상부(또는 재료의 일부)에 위치설정될 수도 있다. 후속하여, 부품들은 초음파 용접을 포함하는 다양한 기술을 이용하여 고정될 수도 있다. 따라서, 본 발명의 일 양태의 목적은 공통 공구를 이용하여 부품을 픽업하고, 부품을 배치하고, 부품을 유지시키고 그리고 부품을 고정시키는 능력이다.
부품의 이동, 유지 및/또는 배치에 이용할 수 있는 진공력을 인가하기 위해, 호른(104) 자체가 진공력을 위한 도관으로서 기능할 수도 있다. 따라서, 호른(104)은 초음파 진동을 전달할 수도 있으며, 진공력을 재료에 인가하기 위한 수단을 또한 제공할 수도 있다. 진공력을 인가하기 위해, 진공력이 호른(104) 내부에서 발생되고 그리고/또는 진공력이 [예컨대, 기계식 진공 펌프에 의해, 벤투리 효과(venturi effect) 진공 펌프에 의해, 코안다 효과(coanda effect) 진공 펌프에 의해] 호른(104) 외부에서 발생되어, 하나 이상의 수단(예컨대, 채널, 배관 및 다른 도관)에 의해 호른(104)으로 전달될 수도 있다.
이하에서 더 상세히 기술되는 바와 같이, 벤투리 효과 진공 펌프는 호른(104)의 내부 체적의 적어도 일부분 내에 통합될 수도 있다. 또한, 코안다 효과 진공 펌프는 호른(104)의 내부 체적의 적어도 일부분 내에 통합될 수도 있다.
도 1은 진공원 포트(111)에 의해 호른(104)에 (제거가능하게 또는 영구적으로) 커플링되는 외부 진공원을 이용하여 부품 접촉 말단부(121)에서 진공력을 발생시킬 수 있는 픽업 공구(100)를 도시한다. 예컨대, 원격 진공 펌프(예컨대, 전기 작동 펌프, 가압 공기 펌프)가 임의의 길이의 (도시 안 된)유연성 배관에 의해 픽업 공구(100)에 유연하게 커플링될 수도 있다. 유연성 배관은 진공력이 호른(104) 내의 내부 채널에 도입되도록 원격 진공 펌프에 의해 발생된 진공력의 일부를 유지시키도록 기능한다(도 4와 관련하여 이하에서 기술됨). 진공력은 호른(104)을 통해 내부 채널을 거쳐 진공 입구(110)에 있는 부품 접촉 말단부(121)로 전달된다. 이런 진공력의 전달로 인해, 픽업 공구(100)는 픽업 공구(100)가 또한 부품을 초음파적으로 용접할 수 있는 지점에 근접한 부품에 진공력을 인가하는 기능을 한다. 또한, 픽업 공구(100)의 용접 부분과 픽업 부분을 통합함으로써 더 작은 풋프린트(footprint)가 인식될 수도 있다.
도 1의 진공 픽업 공구(100)에는 절단선 4-4가 도시되어 있는데, 이 절단선은 이하에서 기술되는 도 4에서 도 1의 픽업 공구(100)의 내부 절단 단면도를 나타낸다.
도 2는 본 발명의 양태에 따른 통합형 진공 발생기를 갖는 픽업 공구(100)의 다른 예시적인 양태를 도시한다. 도 5와 관련하여 이하에서 더 상세히 기술되는 바와 같이, 픽업 공구(100)는 (도 2에는 도시 안 된)진공 발생기(128)를 포함할 수 있다. 진공 발생기(128)는 임의의 유형의 진공 발생기일 수도 있다. 구체적으로, 벤투리 효과 진공 발생기가 이용될 수도 있다. 또한, 코안다 효과 진공 발생기가 이용될 수도 있다. 벤투리 효과 또는 코안다 효과 진공 발생기는 도 2에 도시된 기본 구성으로 실시될 수도 있다.
진공력의 내부 발생은 더 큰 내구성(예컨대, 더 작은 개수의 원격 부품들), 양호한 제어[예컨대, 진공 입구(100)에서 실현되는 바와 같이 발생된 진공력에 대한 더 적은 변수], 더 작은 풋프린트(원격 장치에 의해 이용되는 더 작은 공간) 등과 같은 이점을 제공할 수도 있다. 그러나, 진공력의 내부 발생과 진공력의 외부 발생 양자 모두는 본 발명의 다양한 양태에서 바람직할 수도 있다.
도 2의 픽업 공구(100)는 공기 공급 입구(108)에서 가압 공기를 수용한다. 가압 공기는 진공력을 내부에서 발생시키는데 이용된다. 내부에서 발생되는 진공력은 진공 입구(100)를 통해 대기로 흡인된다. 압력 구배로 인해[즉, 진공 입구(110)의 내부측에서의 더 낮은 압력 및 진공 입구(110)의 외부측에서의 더 높은 상대 압력(예컨대, 대기압)], 진공력이 진공 입구(110)에 근접한 부품에 인가된다. 이런 진공력으로 인해 픽업 공구(100)에 의한 부품의 조작(예컨대, 배향, 위치, 배치)이 가능해진다.
가압 공기 및 진공 입구(110)을 통해 도입되는 공기는 호른(104)의 내부 체적으로부터 배기 포트(112)를 통해 진행한다. 도 2의 픽업 공구(100)는 공기 공급 입구(108)와 배기 포트(112)가 오프셋되어 있는 것으로 도시되어 있지만, 공기 공급 입구와 배기 포트 사이의 상대적 배향은 변경될 수도 있다(예컨대, 평행하게 위치설정되거나 유사하게 위치설정될 수도 있다).
도 2는 기단부(134) 및 말단부(136)를 갖는 호른 팁(106)을 도시한다. 예시적인 양태에서, 또한 호른 말단부(136)는 상술된 바와 같이 부품 접촉 말단부(121)이다.
도 2의 진공 픽업 공구(100)에는 절단선 5-5가 도시되어 있는데, 이 절단선은 이하에서 기술되는 도 5에서 도 2의 픽업 공구(100)의 내부 절단 단면도를 나타낸다.
도 3은 본 발명의 양태에 따른 커플러(coupler; 200) 내부에 장착된 픽업 공구(100)의 사시도이다. 예시적인 양태에서, 커플러(200)는 픽업 공구(100)가 이동가능한 부재에 제거가능하게 부착될 수 있게 한다. 예컨대, 상술된 바와 같이 픽업 공구(100)는 CNC 로봇에 연결될 수도 있다. CNC 로봇은 하나 이상의 부품을 조작 및 용접하기 위해 픽업 공구(100)를 위치설정시키기 위한 이동가능한 부재로서 기능한다.
도 4는 본 발명의 양태에 따른 도 1의 절단선 4-4를 따라 취한 픽업 공구(100)의 내부도이다. 도 4는 호른(104)의 내부 체적(124)을 통과하는 진공 채널(116)을 도시하고 있다. 예컨대, 종래의 호른에서 내부 체적(124)은 컨버터(102)로부터의 기계적 진동을 피용접 부품에 효과적으로 전달하기 위해 연속적으로 고형일 수도 있다. 그러나, 고형 호른은 도 4에 도시된 바와 같은 내부 진공 채널(116)을 제공할 수가 없다.
도 1과 관련하여 상술된 바와 같이, 이런 양태에서 픽업 공구(100)는 외부 진공 발생기를 필요로 한다. 따라서, 진공력이 진공원 포트(111)를 통해 호른(104)으로 도입된다. 후속적으로, 진공력은 진공 채널(116)을 거쳐 호른(104)의 내부 체적을 통해 전달된다. 진공 채널은 호른 말단부(122)를 향해 계속 연장되어 있다. 호른 말단부(122)는 호른 팁(106)의 기단부(134)에 근접해 있다.
호른 팁(106)은 호른 팁(106)의 말단부(136)에서 진공력을 소정의 영역으로 전달하는 개구(140)를 포함한다. 예시적인 양태에서, 도 4에 도시된 바와 같이 개구(140)는 단일의 원형 개구이지만, 추가적인 구성의 개구(140)가 이용될 수도 있다(예컨대, 도 9 내지 도 17 참조). 이 예에서, 호른 팁(106)의 말단부(136)은 또한 부품 접촉 말단부(121)의 적어도 일부분을 형성한다.
특정한 양태의 진공원 포트(111) 및 진공 채널(116)이 도 4에 도시되어 있지만, 추가적인 배향, 구성, 크기, 치수 등이 또한 고려될 수 있다. 예컨대, 진공 채널(116)은 호른 팁(106) 내부에서만 연장되고, 진공원 포트(111) 및 개구(140) 양자 모두는 호른 팁(106) 내에 유지될 수도 있다.
도 5는 본 발명의 양태에 따른 도 2의 절단선 5-5를 따라 취한 픽업 공구(100)의 내부도이다. 도 5의 픽업 공구(100)에는 내부 벤투리 효과 진공 펌프가 도시되어 있다. 특정한 구성이 도시되어 있지만, 추가적인 구성이 실시될 수도 있다.
이 예에서 진공력의 내부 발생은 진공력을 발생시키는 유입 가압 공기에 영향을 미친다. 예컨대, 가압 공기는 공기 공급 입구(108)를 통해 호른(104) 내부로 도입된다. 가압 공기는 공기 공급 입구(108)로부터 공기 공급 채널(114)을 통해 진공 발생기(128)로 진행한다. 도 5의 예시적인 진공 발생기(128)는 진공력을 발생시키기 위해 벤투리 효과를 필요로 하지만, 코안도 효과가 또한 다른 구성에서 이용될 수도 있다.
호른(104) 내부에서, 진공력은 호른(104)의 내부로부터 진공 채널(116)을 통해 진공 입구(110)로 전달된다. 또한, 공기 공급부로부터의 공기 및 진공 입구(110)를 통해 인입된 공기는 배기 채널(118)을 통해 배기 포트(112)에서 호른(104)의 내부로부터 배출된다.
도 6은 본 발명의 양태에 따른 다른 내부 진공 메커니즘을 이용하는 예시적인 픽업 공구(100)의 내부도이다. 이 예에서, 진공력의 내부 발생은 카트리지 인서트(129)에 의해 달성될 수 있다. 예컨대, 소정량의 진공력을 발생시키기 위해 호른(104)에 삽입되도록 기능하는 진공 발생기가 제조될 수도 있다. 예컨대, 몇몇 예에서는 제조상의 한계로 인해 호른(104) 내부에서 형성되는 채널 및 구성요소의 개수가 제한될 수도 있다. 또한 예시적인 양태에서는, 호른(104) 내부에 구성요소를 일체로 형성해야하는 복잡성 없이 호른(104)의 내부에서 진공력을 발생시키는데 필요한 적절한 구성요소를 포함하는 카트리지 인서트를 고려하는 것이 바람직할 수도 있다. 또한, 호른(104)은 호른(104)의 내부를 통해 전달되는 진공력을 발생시킬 수 있는 카트리지를 수용하도록 구성될 수도 있다.
이 예에서, 카트리지 인서트(129)는 호른(104)과 별개인 구성요소이지만, 카트리지 인서트(129)는 결합되어 사용되는 경우 호른(104)의 일부분으로 간주된다. 또한, 카트리지 인서트(129) 내부의 구성요소들은 따라서 호른(104)의 내부에 존재한다.
도 7은 본 발명의 양태에 따른 코안다 효과 내부 진공 발생기를 갖는 예시적인 호른(104)을 도시한다. 도 5와 관련하여 기술된 벤투리 진공 발생기와 유사하게, 코안다 효과 진공 펌프는 소정 공급량의 가압 공기를 이용하여 진공력을 발생시킨다. 가압 공기는 공기 공급 입구(108)에서 호른(104)에 수용된다. 후속적으로, 가압 공기는 공기 공급 채널(114)을 통해 진공 발생기(128)로 전달된다. 진공 채널(116)은 진공 입구(110)로 흡인된 공기를 진공 발생기(128)로 전달한다. 배기 채널(118)은 (이제 더 낮은 압력으로 존재하는)가압 공기 및 호른(104)의 내부로 도입된 임의의 공기를 진공 입구(110)를 통해 배기 포트(112)로 전달한다.
도 8은 본 발명의 양태에 따른 예시적인 호른 팁(106)과 커플링된 호른(104)을 도시한다. 구체적으로, 호른 팁(106)은 개구(140)로 연장되는 진공 채널(116)의 사시도를 제공하기 위해 호른(104)으로부터 분해되어 도시되어 있다. 또한, 호른 팁(106)과 호른(104)을 분리가능하게 커플링시키기 위한 수단인 예시적인 쓰레딩이 도시되어 있다. 도 8에는 절단선 9-9가 도시되어 있는데, 이 절단선은 이하의 도 9 내지 도 17에서 평행 평면을 도시하는데 이용된다.
도 9 내지 도 17은 본 발명의 양태에 따른 호른 팁(106)의 말단부(136)를 통해 연장되는 예시적인 개구의 조합들을 도시한다. 예컨대, (예컨대, 도 9에 도시된 바와 같은)원형 개구(142), (예컨대, 도 17에 도시된 바와 같은)비원형 개구, 및/또는 (예컨대, 도 16에 도시된 바와 같은)다양한 개구의 조합이 도 9 내지 도 17에 도시되어 있다. 도시된 구조들은 기본적으로 예시일뿐이며, 본 명세서에서 고려되는 양태를 제한하는 것이 아니다. 예컨대, 도시된 하나 이상의 구조는 도 9 내지 도 17에 도시된 하나 이상의 다른 구조와 함께 결합/변경될 수도 있다.
본 발명의 예시적인 양태는 호른 팁(106)의 말단부(136) 내의 비다공성 중심부(146)를 포함한다. 예컨대, (예컨대, 도 10 내지 도 12에 도시된 바와 같은)비다공성 중심부(146)는 픽업 공구(100)로부터의 기계적 진동의 충분한 부분을 피용접 부품으로 전달하기 위한 호른 팁(106)의 유효 부분이다. 예시적인 양태에서, 비다공성 중심부(146)는 개구를 포함하지 않기 때문에, 용접가능한 부품에 접촉되는 호른 팁(106)을 위해 말단부(136)의 외부면(138)의 연속적인 부분을 제공한다.
그러나, 말단부(136)의 외부면(138)의 임의의 부분도 픽업 공구(100)가 용접가능한 부품에 접촉되는데 있어서 효과적일 수도 있다. 또한, 다른 구조들도 본 명세서에서 고려될 수 있다. 예컨대, 호른 팁(106)은 더 많거나 더 적은 개구(140)를 포함할 수도 있다. 또한, 다양한 기하학적 구조(예컨대, 원형, 직사각형, 삼각형 등)도 이용될 수 있다. 다양한 개구(140)에 대해 (조합되거나 일관된)다양한 크기가 이용될 수 있다. 또한, 개구(140)의 크기, 기하학적 구조 및/또는 배향의 다양한 조합도 본 명세서에서 고려될 수 있다.
예시적인 양태들이 예시를 위해 본 명세서에 개시되어 있다. 또한, 추가적인 확장부/양태도 본 발명의 양태와 관련되어 고려된다. 예컨대, 구성요소들의 개수, 크기, 배향 및/또는 형태, 부품, 및/또는 속성은 본 발명의 양태의 범주 내에서 고려된다.
100 : 초음파 용접 진공 공구(픽업 공구)
102 : 컨버터 104 : 호른
106 : 호른 팁 110 : 진공 입구
111 : 진공원 포트 116 : 진공 채널
121 : 부품 접촉 말단부 122 : 호른 말단부
124 : 내부 체적 134 : 기단부
136 : 말단부 140 : 개구

Claims (23)

  1. 초음파 용접 진공 공구로서,
    전기적 입력을 초음파 기계적 진동으로 변환시키기 위한 컨버터와,
    상기 초음파 기계적 진동을 호른의 부품 접촉(part-contacting) 말단부로 전달하기 위해 컨버터에 커플링되며 진공 채널을 포함하는 호른을 포함하고,
    상기 진공 채널은 호른의 외부면으로부터 호른의 내부를 통해 호른의 부품 접촉 말단부까지 연장되는 것인 초음파 용접 진공 공구.
  2. 제1항에 있어서, 상기 호른의 부품 접촉 말단부는 호른 팁을 포함하는 것인 초음파 용접 진공 공구.
  3. 제2항에 있어서, 상기 호른 팁은 호른에 제거가능하게 커플링되는 것인 초음파 용접 진공 공구.
  4. 제2항에 있어서, 상기 호른 팁은 말단부 및 기단부를 포함하고, 상기 기단부는 호른에 커플링되며, 상기 말단부는 호른의 부품 접촉 말단부를 형성하는 것인 초음파 용접 진공 공구.
  5. 제4항에 있어서, 상기 호른 팁의 말단부는 단일 개구를 포함하는 것인 초음파 용접 진공 공구.
  6. 제4항에 있어서, 상기 호른 팁의 말단부는 복수의 개구를 포함하는 것인 초음파 용접 진공 공구.
  7. 제4항에 있어서, 상기 호른 팁의 말단부는 말단부의 비다공성 중심부를 적어도 부분적으로 둘러싸는 복수의 개구를 포함하는 것인 초음파 용접 진공 공구.
  8. 제4항에 있어서, 상기 호른 팁의 말단부는 원형 개구를 포함하는 것인 초음파 용접 진공 공구.
  9. 제4항에 있어서, 상기 호른 팁의 말단부는 비원형 개구를 포함하는 것인 초음파 용접 진공 공구.
  10. 제1항에 있어서, 상기 진공 채널은 진공 펌프의 적어도 일부분을 형성하는 것인 초음파 용접 진공 공구.
  11. 제1항에 있어서, 상기 진공 채널은 벤투리(venturi) 진공 펌프의 적어도 일부분을 형성하는 것인 초음파 용접 진공 공구.
  12. 제1항에 있어서, 상기 진공 채널은 코안다 효과(coanda effect) 진공 펌프의 적어도 일부분을 형성하는 것인 초음파 용접 진공 공구.
  13. 제1항에 있어서, 상기 진공 채널은 진공력 발생기에 커플링되는 것인 초음파 용접 진공 공구.
  14. 초음파 용접 진공 공구로서,
    기단부에서 부품 접촉 말단부로 초음파 진동을 전달하기 위한 초음파 용접 호른(horn)을 포함하며,
    상기 초음파 용접 호른이
    (1) 대기압보다 높은 압력에서 소정 공급량의 공기를 수용하도록 구성되는 공기 공급 입구와,
    (2) 상기 호른의 내부로부터 상기 부품 접촉 말단부에 근접한 호른의 외부로 진공력을 전달하도록 구성되는 진공 입구와,
    (3) 상기 공기 공급 입구와 진공 입구로부터 공기를 배출시키도록 구성되는 배기 포트와,
    (4) 상기 공기 공급 입구, 진공 입구 및 배기 포트에 커플링되는 진공 발생기를 포함하는 것인
    초음파 용접 진공 공구.
  15. 제14항에 있어서, 전기적 입력을 초음파 기계적 진동으로 변환시키도록 구성되는 컨버터를 더 포함하며,
    상기 호른은 초음파 기계적 진동이 컨버터에서 호른으로 전달되도록 컨버터에 커플링되는 것인 초음파 용접 진공 공구.
  16. 제14항에 있어서, 상기 호른은 호른 팁을 더 포함하며, 상기 호른 팁은 호른에 커플링되고 상기 부품 접촉 말단부를 형성하는 것인 초음파 용접 진공 공구.
  17. 제16항에 있어서, 상기 호른 팁은 개구를 포함하며, 상기 개구는 호른 팁의 외부로부터 진공 입구까지 연장되는 것인 초음파 용접 진공 공구.
  18. 제16항에 있어서, 상기 호른 팁은 강성 재료로 형성되는 것인 초음파 용접 진공 공구.
  19. 제16항에 있어서, 상기 호른 팁은 금속 재료 또는 폴리머계 재료로 형성되는 것인 초음파 용접 진공 공구.
  20. 제14항에 있어서, 상기 진공 발생기는 공기 공급 채널, 진공 채널 및 배기 채널을 포함하고,
    상기 공기 공급 채널은 진공 발생기를 공기 공급 입구와 커플링시키고,
    상기 진공 채널은 진공 발생기를 진공 입구와 커플링시키며,
    상기 배기 채널은 진공 발생기를 배기 포트와 커플링시키는 것인 초음파 용접 진공 공구.
  21. 제20항에 있어서, 상기 공기 공급 채널, 배기 채널 및 진공 채널은 각각 적어도 부분적으로 호른 내부에 존재하는 것인 초음파 용접 진공 공구.
  22. 제14항에 있어서, 상기 진공 발생기는 진공력을 발생시킬 때 벤투리 효과 또는 코안다 효과를 이용하도록 구성되는 것인 초음파 용접 진공 공구.
  23. 진공 공구로서,
    전기적 입력을 하나 이상의 부품의 초음파 용접을 위해 기능하는 초음파 진동으로 변환시키도록 구성되는 컨버터와,
    상기 컨버터와 커플링되는 호른 기단부, 및 대향하는 호른 말단부를 갖는 호른과,
    상기 호른의 내부 체적의 적어도 일부분을 통해 호른 말단부로 연장되는 진공 채널과,
    상기 호른과 커플링되는 호른 팁 기단부, 호른 팁 말단부, 및 상기 호른 팁 말단부로부터 호른 팁 기단부까지 연장되어 상기 진공 채널과 정렬될 수 있는 개구를 갖는 호른 팁을 포함하는
    진공 공구.
KR1020147028641A 2012-03-15 2013-03-12 중공 팁 용접 공구 KR20150045924A (ko)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US13/421,541 2012-03-15
US13/421,514 US20130240152A1 (en) 2012-03-15 2012-03-15 Hollow tip welding tool
PCT/US2013/030393 WO2013138283A1 (en) 2012-03-15 2013-03-12 Hollow tip welding tool

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20150045924A true KR20150045924A (ko) 2015-04-29

Family

ID=49156564

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020147028641A KR20150045924A (ko) 2012-03-15 2013-03-12 중공 팁 용접 공구

Country Status (6)

Country Link
US (1) US20130240152A1 (ko)
EP (1) EP2825368A4 (ko)
KR (1) KR20150045924A (ko)
CN (1) CN104136198A (ko)
TW (1) TW201347885A (ko)
WO (1) WO2013138283A1 (ko)

Families Citing this family (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8858744B2 (en) 2011-11-18 2014-10-14 Nike, Inc. Multi-functional manufacturing tool
US9010827B2 (en) 2011-11-18 2015-04-21 Nike, Inc. Switchable plate manufacturing vacuum tool
DE202012010508U1 (de) 2012-10-25 2012-11-12 BANDELIN patent GmbH & Co. KG Vorrichtung zur Beaufschlagung flüssiger Medien mitUltraschall durch eine Membran sowie Ultraschallsystem
JP6218669B2 (ja) * 2014-05-13 2017-10-25 東洋自動機株式会社 エアバッグ付き袋への気体封入方法及び気体封入装置
DE102014111661A1 (de) * 2014-08-14 2016-02-18 Herrmann Ultraschalltechnik Gmbh & Co. Kg Schwingungselement mit entkoppeltem Bauteil
ES2649741B1 (es) * 2016-07-14 2018-11-16 Carles VILA NORIA Dispositivo de soldadura por ultrasonidos
DE102017123749A1 (de) * 2017-10-12 2019-04-18 Kme Germany Gmbh & Co. Kg Kontaktdüse für das Lichtbogenschweißen
CN109576673B (zh) * 2018-12-10 2020-02-14 华中科技大学 用于微纳米颗粒充分分散包覆的超声流化原子层沉积装置
US20210016409A1 (en) * 2019-07-16 2021-01-21 Facebook Technologies, Llc Ultrasonic sub-aperture polishing of an optical element
EP3937224A1 (de) * 2020-07-08 2022-01-12 Infineon Technologies AG Vorrichtung und verfahren zum herstellen eines leistungshalbleitermoduls
CN116169042B (zh) * 2023-04-19 2023-07-28 智新半导体有限公司 一种半导体模块的超声焊接方法及设备

Family Cites Families (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3464102A (en) * 1967-03-10 1969-09-02 Branson Instr Solid acoustic horn with suction means
US3696229A (en) * 1970-04-14 1972-10-03 Thomas L Angelucci Bonding tool for through the tool observation bonding and method of bonding
CH687366A5 (de) * 1993-06-04 1996-11-29 Emporia Maschinen Ag Vorrichtung zum Ausstanzen eines Fuegeteils und zum Verschweissen desselben mit einem Werkstueck, sowie Sonotrode fuer den Gebrauch in einer solchen Vorrichtung.
US5772100A (en) * 1996-03-22 1998-06-30 American Technology, Inc. Ultrasonic welder with dynamic nodal horn support
JP3295942B2 (ja) * 1996-10-08 2002-06-24 トヨタ自動車株式会社 基体に硬質の樹脂製品を溶着する装置
JP2000141489A (ja) * 1998-11-12 2000-05-23 Pop Rivet Fastener Kk 超音波溶着装置及び超音波溶着方法
DE20105550U1 (de) * 2001-03-29 2001-08-16 Branson Ultraschall Sonotrodenanordnung
US6817550B2 (en) * 2001-07-06 2004-11-16 Diamicron, Inc. Nozzles, and components thereof and methods for making the same
US6599381B2 (en) * 2001-09-28 2003-07-29 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Combination ultrasonic weld horn/vacuum
JP3952959B2 (ja) * 2002-02-25 2007-08-01 株式会社村田製作所 超音波ホーンおよびこの超音波ホーンを用いた超音波接合装置
AU2003299987A1 (en) * 2003-01-03 2004-08-10 Nanopierce Technologies, Inc. Ultrasonic bonding of electrical devices
DE602005014263D1 (de) * 2004-11-16 2009-06-10 Elopak Systems Vorrichtung und Verfahren zur Verwendung beim Anbringen von Ausgiesstüllen an Behältern
JP2006346951A (ja) * 2005-06-15 2006-12-28 Ito Yoshihiko 超音波溶着装置における溶着ホーンとその使用法。
ATE498470T1 (de) * 2007-11-14 2011-03-15 Schunk Gmbh & Co Kg Vakuumgriff für cnc-maschinen und werkzeughalter mit einem vakuumgriff
DE102009047083C5 (de) * 2009-11-24 2013-09-12 J. Schmalz Gmbh Druckluftbetriebener Unterdruckerzeuger oder Unterdruckgreifer

Also Published As

Publication number Publication date
TW201347885A (zh) 2013-12-01
EP2825368A4 (en) 2016-05-18
US20130240152A1 (en) 2013-09-19
WO2013138283A1 (en) 2013-09-19
EP2825368A1 (en) 2015-01-21
CN104136198A (zh) 2014-11-05

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR20150045924A (ko) 중공 팁 용접 공구
TWI740683B (zh) 轉移製造配件、轉移接附製造配件及組合拾取工具的方法
TWI696578B (zh) 拾取工具以及操作拾取工具的方法
CA2813846C (en) System and method for mounting ultrasonic tools
KR102295338B1 (ko) 하이브리드 픽업 툴
JP5610512B2 (ja) 部品検出ホーン
US9751257B2 (en) Ultrasonic welder clamp
CN111876585B (zh) 焊接残余应力产生过程的声波消减均化调控装置及方法
US6599381B2 (en) Combination ultrasonic weld horn/vacuum
CN101778690A (zh) 超声接合方法和刀头平坦端面设置有平直凹槽的装置
CN104602630A (zh) 超声波传递单元和超声波处理装置
US10052714B2 (en) Ultrasonic welding device with dual converters
US20160243711A1 (en) Hand tool for processing goods
EP1250996A3 (de) Sonotrode für eine Ultraschall-Schweissanlage
US9873534B2 (en) Tooling for ultrasonic tube sealer for sealing an end portion of a tube to have a rounded configuration
CN101396866B (zh) 应用于聚合物微器件联接的吸附式超声波工具头
JP7492391B2 (ja) 超音波接合装置、超音波接合装置のチップ部材及びチップ部材の取付方法
CN212681603U (zh) 一体式变幅杆及包含其的超声波焊接装置
JP2019055525A (ja) 超音波溶着装置用アンビルおよび超音波溶着装置

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E601 Decision to refuse application