KR20170131070A - 초음파 금속 용접 장치의 혼 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 초음파 금속 용접 시 초음파 진동을 가하면서 부품을 가압하면서 용접할 때 사용하는 혼에 관한 것이다.
본 발명은 초음파 금속 용접에 사용되는 혼에 널 플레이트 부착 시 블레이징 용접 방식, 슬라이드 결속 방식, 브라켓 결착 방식 등을 조합하여 혼에 널 플레이트를 부착하는 새로운 널 프레이트 부착방식을 구현함으로써, 초음파 금속 용접 시의 가혹한 조건 하에서도 널 플레이트의 고정력 확보는 물론 수평도를 유지할 수 있으며, 이에 따라 널 플레이트를 포함하는 혼의 전체적인 내구성 향상과 더불어 제품의 용접 품질을 높일 수 있는 초음파 금속 용접 장치의 혼을 제공한다.

Description

초음파 금속 용접 장치의 혼{Horn for Ultrasonic Metal Welding}
본 발명은 초음파 금속 용접 장치의 혼에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 초음파 금속 용접 시 초음파 진동을 가하는 동시에 부품을 가압하면서 용접할 때 사용하는 혼에 관한 것이다.
일반적으로 초음파 용접(Ultrasonic welding)은 적당한 전도부(傳導部)를 통하여 초음파를 가하고, 이때의 진동 에너지로 가열한 다음, 알맞게 가압하여 용접시키는 방법이다.
보통 초음파 금속 용접은 용접하고자 하는 두 개의 부품 중 일정 압력 하에서 한 개의 부품이 다른 고정된 부품에 대해 횡 진동하도록 함으로써, 용접 부위의 산화막(Oxides)이 제거되고, 용접 부품 재질의 분자가 서로 용접(Diffusion)이 일어나게 되면서 금속 결합이 형성되어 접합되도록 하는 방법이다.
이러한 초음파 금속 용접은 대량ㆍ소량 생산에 관계없이 환경오염이 없으며, 용접시간이 빠르고 용접에 필요한 납, 플럭스 등의 소모성 부품이 필요없을 뿐만 아니라 생산비용을 절감할 수 있는 등 확실한 용접품질을 보장할 수 있는 최신 용접 방식이다.
이와 같은 초음파 금속 용접을 위한 장치는, 도 1에 도시한 바와 같이, 초음파 컨트롤러(100), 진동자(110), 부스터(120), 혼(130), 엔빌(140) 등을 포함하며, 상기 혼(130)과 엔빌(140) 사이에 두 개의 용접 부품(150a,150b)을 배치한 상태에서 초음파를 가하는 동시에 혼(130)에 형성되어 있는 널(Knurl;160)을 이용하여 가압하면서 용접하는 방식으로 이루어진다.
여기서, 상기 초음파 컨트롤러는 60Hz를 20kHz 내지 40kHz로 전환시키는 기능을 하고, 상기 진동자(컨버터)는 전기 에너지를 기계적 에너지로 전환시키는 기능을 하고, 상기 부스터는 진폭을 증폭시키는 기능을 하고, 혼(Horn)은 진폭을 2차 증폭 및 에너지를 부품에 전달하는 기능을 하고, 엔빌(Anvil)은 부품을 고정시키는 기능을 한다.
그러나, 상기 혼의 경우 소모성 부품으로서 장시간 반복적인 진동 등이 수반되는 작업조건에 노출되는 관계로 금속 마찰에 의해 널 부분이 쉽게 마모되는 단점이 있고, 또 이러한 널 마모 시 혼 전체를 교체해야 하는 비효율적인 면이 있다.
이와 같은 점을 고려하여 한국 등록특허 10-0724965호에서는『복수 개의 팁이 구비된 초음파 용접용 혼』을 제시하고 있다.
하지만, 상기『복수 개의 팁이 구비된 초음파 용접용 혼』은 팁(18)을 가지는 팁 플레이트(17)를 몸체(12)의 단턱부(16)에 장착하여 사용하는 형태로서, 단순히 팁 플레이트를 장착하는 방식이기 때문에 내구성 측면에서 취약하고 품질 확보 측면에서 불리한 점이 있다.
예를 들면, 초음파 금속 용접의 경우, 팁과 앤빌 사이의 접합하고자 하는 부품면에 정하중을 가하면서 10∼75kHz 이상의 초음파 진동을 1∼7sec 동안 가하는 조건 하에서 보통 2만회 이상 작업을 실시하는 여건이기 때문에 내구성 확보는 물론 품질 확보를 위해서는 팁 플레이트의 장착력(고정력) 뿐만 아니라 수평도가 매우 중요한데, 단순한 장착구조를 채택하고 있는『복수 개의 팁이 구비된 초음파 용접용 혼』은 팁 플레이트의 장착력과 수평도 확보에 어려움이 있고, 결국 내구력 저하는 물론 품질을 보장할 수 없는 단점이 있다.
한국 등록특허 10-0724965호
따라서, 본 발명은 이와 같은 점을 감안하여 안출한 것으로서, 초음파 금속 용접에 사용되는 혼에 널 플레이트 부착 시 블레이징 용접 방식, 슬라이드 결속 방식, 브라켓 결착 방식 등을 조합하여 혼에 널 플레이트를 부착하는 새로운 널 프레이트 부착방식을 구현함으로써, 초음파 금속 용접 시의 가혹한 조건 하에서도 널 플레이트의 고정력 확보는 물론 수평도를 유지할 수 있으며, 이에 따라 널 플레이트를 포함하는 혼의 전체적인 내구성 향상과 더불어 제품의 용접 품질을 높일 수 있는 초음파 금속 용접 장치의 혼을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명에서 제공하는 초음파 금속 용접 장치의 혼은 다음과 같은 특징이 있다.
상기 초음파 금속 용접 장치의 혼은 복수의 팁을 가지는 널 플레이트를 혼 몸체에 결합시킨 형태로서, 상기 혼 몸체의 선단부에는 개방영역을 가지는 슬라이드 홈이 형성되고, 상기 슬라이드 홈 내에 널 플레이트가 측면의 날개부를 이용하여 삽입되므로서, 상기 널 플레이트는 개방영역을 통해 팁을 외부로 노출시킨 상태로 슬라이드 홈의 내부에 고정되는 형태로 이루어진다.
여기서, 상기 널 플레이트는 다양한 형태로 고정될 수 있는데, 일 예로서 상기 널 플레이트는 슬라이드 홈의 내부에 삽입된 후에 용접에 의해 고정될 수 있고, 다른 예로서 상기 널 플레이트는 슬라이드 홈의 내부에 삽입된 후에 홈 바깥쪽에서 혼 몸체에 체결되는 브라켓에 의해 고정될 수 있으며, 또 다른 예로서 상기 상기 널 플레이트는 슬라이드 홈의 내부에 삽입된 후에 홈 바깥쪽에서 혼 몸체에 체결되는 동시에 널 플레이트측과 접하는 가압편을 가지는 브라켓에 의해 가압 고정될 수 있다.
또한, 상기 혼 몸체에 형성되는 슬라이드 홈은 혼 몸체 길이방향을 따라 형성되어 널 플레이트가 혼 몸체 길이방향으로 삽입될 수 있거나, 또는 상기 혼 몸체에 형성되는 슬라이드 홈은 혼 몸체 폭방향을 따라 형성되어 널 플레이트가 혼 몸체 폭방향으로 삽입될 수 있다.
그리고, 상기 널 플레이트의 탈거 시 공구를 찔러넣기 위하여, 상기 혼 몸체에는 개방영역의 일측에 슬라이드 홈의 내부와 통하는 공구홈이 형성될 수 있다.
바람직한 실시예로서, 상기 팁을 포함하는 널 플레이트는 PCD(Polycrystalline Diamond) 소재 등으로 제작할 수 있으며, 상기 팁의 경우 피라미드 형태로서 산의 높이와 밑변 길이는 1:2의 비율로 이루어질 수 있는 동시에 산의 꼭지점은 0.1∼0.2mm 정도 커팅된 형태로 이루어질 수 있다.
한편, 본 발명의 바람직한 실시예로서, 상기 초음파 금속 용접 장치의 혼은 복수의 팁을 가지는 널 플레이트를 혼 몸체에 결합시킨 형태로서, 상기 널 플레이트는 혼 몸체의 선단부 한쪽면 또는 양쪽면에 직접 밀착되면서 배치되거나 또는 안착홈 내에 수용되면서 배치됨과 더불어 그 이면부 및 둘레부가 용접에 의해 고정되는 구조로 결합될 수 있다.
본 발명에서 제공하는 초음파 금속 용접 장치의 혼은 다음과 같은 효과가 있다.
첫째, 혼 몸체의 슬라이드 홈 내에 널 플레이트를 삽입한 후에 용접 및/또는 브라켓으로 고정시키는 방식을 채택함으로써, 널 플레이트를 견고하게 고정시킬 수 있는 동시에 수평도를 유지할 수 있으며, 따라서 널 플레이트 및 혼의 내구성 향상은 물론 제품의 용접 품질을 높일 수 있는 효과가 있다.
둘째, PCD(Polycrystalline Diamond) 소재의 널 적용으로 수명을 향상시킬 수 있으므로 장기적인 관점에서 원가를 절감할 수 있는 효과가 있다.
셋째, 혼 몸체로부터 널 플레이트의 탈거가 가능한 구조를 채택함으로써, 널 플레이트 마모 시 널 플레이트만 교체가 가능하고, 따라서 혼 교체에 따른 작업공수 및 품질사고를 방지할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 일반적인 초음파 금속 용접 장치를 나타내는 개략도
도 2는 본 발명의 제1실시예에 따른 초음파 금속 용접 장치의 혼을 나타내는 평면도 및 측면도
도 3은 본 발명의 제2실시예에 따른 초음파 금속 용접 장치의 혼을 나타내는 평면도 및 측면도
도 4는 본 발명의 제2실시예에 따른 초음파 금속 용접 장치의 혼을 나타내는 단면도
도 5는 본 발명의 제3실시예에 따른 초음파 금속 용접 장치의 혼을 나타내는 평면도 및 측면도
도 6은 본 발명의 제3실시예에 따른 초음파 금속 용접 장치의 혼을 나타내는 단면도
도 7은 본 발명의 제3실시예에 따른 초음파 금속 용접 장치의 혼에서 널 플레이트의 분리상태를 나타내는 사시도
도 8은 본 발명의 제4실시예에 따른 초음파 금속 용접 장치의 혼을 나타내는 평면도 및 측면도
도 9는 본 발명의 제4실시예에 따른 초음파 금속 용접 장치의 혼을 나타내는 단면도
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 2는 본 발명의 제1실시예에 따른 초음파 금속 용접 장치의 혼을 나타내는 단면도이다.
도 2에 도시한 바와 같이, 상기 초음파 금속 용접 장치의 혼은 별개의 부품으로 제작된 플레이트 형태의 널을 혼 몸체에 결속시키는 방식을 강화하여, 초음파 진동 등이 가해지는 가혹한 조건에서도 널 플레이트가 수평도를 확보하면서도 견고한 고정상태를 유지할 수 있도록 한 구조로 이루어진다.
이를 위하여, 상기 초음파 금속 용접 장치의 혼은 복수의 팁(10)을 가지면서 혼 몸체(12)에 고정되는 널 플레이트(11)를 포함한다.
이러한 복수의 팁(10)을 가지는 널 플레이트(11)는 혼 몸체(12)의 한쪽면이나 양쪽면 모두에 직접 결합될 수 있으며, 2개씩을 한 세트로 하여 한쪽면에 한 세트씩 양쪽면에 모두 구비하는 것이 바람직하다.
일 예로서, 상기 널 플레이트(11)는 혼 몸체(12)의 선단부 한쪽면 또는 양쪽면에 직접 밀착되면서 배치된 후에 그 플레이트 이면부(또는 둘레부도 포함)가 용접되므로서, 널 플레이트(11)는 용접부위(21)에 의해 혼 몸체(12)에 일체 결합될 수 있다.
다른 예로서, 상기 혼 몸체(12)의 선단부 한쪽면 또는 양쪽면에 일정깊의 안착홈(20)을 형성하고, 이렇게 형성한 안착홈(20) 내에 널 플레이트(11)를 안착시킨 후에 그 플레이트 이면부(또는 둘레부도 포함)를 용접함으로써, 널 플레이트(11)는 용접부위(21)에 의해 혼 몸체(12)에 일체 결합될 수 있다.
여기서, 상기 널 플레이트(11)의 용접은 브레이징 용접을 적용할 수 있으며, 널 플레이트(11)가 용접되는 혼 몸체(12)의 표면이나 안착홈(20)의 바닥면에는 브레이징 액이 일정량 도포된 상태를 유지할 수 있도록 해주는 홈 부분이 마련될 수 있게 된다.
도 3과 도 4는 본 발명의 제2실시예에 따른 초음파 금속 용접 장치의 혼을 나타내는 평면도, 측면도 및 단면도이다.
도 3과 도 4에 도시한 바와 같이, 상기 초음파 금속 용접 장치의 혼은 별개의 부품으로 제작된 플레이트 형태의 널을 혼 몸체에 부착하는 방식을 강화하여, 예를 들면 슬라이드 홈 내에 널을 결합시킨 상태에서 용접으로 고정하는 방식을 적용하여 초음파 진동 등이 가해지는 가혹한 조건에서도 널 플레이트가 수평도를 확보하면서도 견고한 고정상태를 유지할 수 있도록 한 구조로 이루어진다.
이를 위하여, 상기 혼 몸체(12)의 선단부에는 대략 "T"자형 단면을 가지는 슬라이드 홈(14)이 형성된다.
이러한 슬라이드 홈(14)은 혼 몸체(12)의 측단부 끝면에서부터 혼 몸체 폭방향을 따라 일정깊이 형성될 수 있다.
이때의 널 플레이트(11)는 플레이트 길이방향으로 혼 몸체 폭방향을 따라 삽입되면서 슬라이드 홈(14) 내에 끼워질 수 있다.
그리고, 상기 슬라이드 홈(14)은 널 플레이트(11)에 있는 복수의 팁(10)들을 외부로 노출시키기 위한 구조로서, 혼 몸체(12)의 상면 및/또는 하면으로 뚫려 있는 대략 사각형상의 개방영역(13)을 가지게 된다.
이에 따라, 상기 슬라이드 홈(14) 내에 널 플레이트(11)를 삽입하면 널 플레이트(11)의 한쪽면에 형성되어 있는 팁(10)들은 슬라이드 홈(14)의 개방영역(13)을 통해 외부로 돌출되어 해당 작업을 수행할 수 있게 된다.
이렇게 상기 슬라이드 홈(14)이 "T"자형 단면과 개방영역(13)을 가짐에 따라 슬라이드 홈(14)의 양편에는 자연스럽게 걸림편(19)이 각각 형성된다.
따라서, 상기 슬라이드 홈(14)의 내부에 끼워지는 널 플레이트(11)의 양편 날개부(15)가 슬라이드 홈(14)의 양편 걸림편(19)에 걸려지게 되고, 결국 슬라이드 홈(14) 내의 널 플레이트(11)는 사용 시 혼 몸체 상면쪽 또는 하면쪽으로 이탈되지 않게 된다.
또한, 상기 초음파 금속 용접 장치의 혼은 초음파 금속 용접 시 용접 부품과 직접 접촉하여 가압 및 초음파 진동을 인가하는 수단으로 널 플레이트(11)를 포함한다.
상기 널 플레이트(11)는 플레이트 폭방향 양쪽 측면에 각각 날개부(15)를 가지는 대략 사각판 형태로 이루어지게 되고, 이러한 널 플레이트(11)의 한쪽면에는 복수 개의 팁(10)이 일체 형성된다.
예를 들면, 상기 복수 개의 팁(10)은 널 플레이트(11)의 한쪽면 전체 면적에 걸쳐 가로 및 세로 방향으로 오와 열을 맞춰 정렬된 형태로 형성된다.
이러한 팁(10) 및 널 플레이트(11)는 초음파 금속 용접에 적합한 고경도의 소재, 예를 들면 고품질의 다이아몬드 소결체로 미립 다이아몬드 파우더를 고온 고압 공정을 이용하여 바인더와 결합한 후 소결한 형태의 PCD(Polycrystalline Diamond) 등과 같은 소재로 제작될 수 있다.
이렇게 팁(10) 및 널 플레이트(11)의 소재로 PCD 소재를 적용함으로써, 기존의 절삭공구 재료에 비해 수명, 마모 등에서 유리한 이점을 얻을 수 있다.
특히, 본 발명에서는 혼 몸체(12)의 슬라이드 홈(14) 내에 결합되는 널 플레이트(11)의 고정상태를 견고하게 유지하는 구조의 일 예로서, 널 플레이트(11)를 슬라이드 홈(14)의 내부에 삽입한 후, 혼 몸체(12)와 널 플레이트(11) 간의 밀착부위, 예를 들면 슬라이드 홈(14)의 바닥면과 널 플레이트(11)의 저면을 브레이징 용접하여 고정시키는 구조를 제공한다.
이렇게 상기 널 플레이트(11)가 슬라이드 홈(14) 내에 끼워맞춤 구조로 결합되고, 이와 더불어 용접에 의해 널 플레이트(11)의 결합상태가 한번 더 견고하게 고정되므로서, 초음파 금속 용접 시 널 플레이트(11)의 유동을 원천적으로 배제할 수 있음은 물론 수평도 또한 정확하게 확보할 수 있다.
이때, 상기 널 플레이트(11)의 용접은 브레이징 용접을 적용할 수 있으며, 널 플레이트(11)가 용접되는 슬라이드 홈(14)의 바닥면에는 브레이징 액이 일정량 도포된 상태를 유지할 수 있도록 해주는 홈 부분이 마련될 수 있게 된다.
그리고, 상기 슬라이드 홈(14) 내에 결합된 후에 용접되는 널 플레이트(11)는 용접부위(21)에 의해 혼 몸체(12)에 일체 결합될 수 있다.
또한, 상기 널 플레이트(11)가 삽입되는 슬라이드 홈(14)의 깊이는 널 플레이트(11)의 플레이트 길이에 대응하는 깊이로 설정하는 것이 바람직하다.
도 5와 도 6은 본 발명의 제3실시예에 따른 초음파 금속 용접 장치의 혼을 나타내는 평면도, 측면도 및 단면도이고, 도 7은 본 발명의 제3실시예에 따른 초음파 금속 용접 장치의 혼에서 널 플레이트의 분리상태를 나타내는 사시도이고, 도 8과 도 9는 본 발명의 제4실시예에 따른 초음파 금속 용접 장치의 혼을 나타내는 평면도, 측면도 및 단면도이다.
도 5 내지 도 9에 도시한 바와 같이, 상기 초음파 금속 용접 장치의 혼은 별개의 부품으로 제작된 플레이트 형태의 널을 혼 몸체에 부착하는 방식을 강화하여, 초음파 진동 등이 가해지는 가혹한 조건에서도 널 플레이트가 수평도를 확보하면서도 견고한 고정상태를 유지할 수 있도록 한 구조로 이루어진다.
이를 위하여, 상기 혼 몸체(12)의 선단부에는 대략 "T"자형 단면을 가지는 슬라이드 홈(14)이 형성된다.
이러한 슬라이드 홈(14)은 혼 몸체(12)의 측단부 끝면에서부터 혼 몸체 폭방향을 따라 일정깊이 형성될 수 있으며, 이 경우 널 플레이트(11)는 플레이트 길이방향으로 혼 몸체 폭방향을 따라 삽입되면서 슬라이드 홈(14) 내에 끼워질 수 있다.
다른 예로서, 상기 슬라이드 홈(14)은 혼 몸체(12)의 선단부 끝면에서부터 혼 몸체 길이방향을 따라 일정깊이 형성될 수 있으며, 이 경우 널 플레이트(11)는 플레이트 폭방향으로 혼 몸체 길이방향을 따라 삽입되면서 슬라이드 홈(14) 내에 끼워질 수 있다.
여기서, 상기 슬라이드 홈(14)과 널 플레이트(11) 간의 끼워맞춤 공차는 치수공차의 IT 등급 중 정밀한 게이지나 측정기기들의 부품을 설계할 경우에 적용하는 IT 등급 1급에서 4급 정도를 부여하거나, 또는 자동차 엔진이나 로봇 구동부 등의 정밀조립 부위에 들어가는 부품을 설계할 경우에 적용하는 IT 등급 6급에서 9급 정도를 부여하는 것이 부품 상호 간의 흔들림이나 유동 등을 최소화하는 측면에서 바람직하다.
그리고, 상기 슬라이드 홈(14)은 널 플레이트(11)에 있는 복수의 팁(10)들을 외부로 노출시키기 위한 구조로서, 혼 몸체(12)의 상면 및/또는 하면으로 뚫려 있는 대략 사각형상의 개방영역(13)을 가지게 된다.
이에 따라, 상기 슬라이드 홈(14) 내에 널 플레이트(11)를 삽입하면 널 플레이트(11)의 한쪽면에 형성되어 있는 팁(10)들은 슬라이드 홈(14)의 개방영역(13)을 통해 외부로 돌출되어 해당 작업을 수행할 수 있게 된다.
이렇게 상기 슬라이드 홈(14)이 "T"자형 단면과 개방영역(13)을 가짐에 따라 슬라이드 홈(14)의 양편에는 자연스럽게 걸림편(19)이 각각 형성된다.
이에 따라, 상기 슬라이드 홈(14)의 내부에 끼워지는 널 플레이트(11)의 양편 날개부(15)가 슬라이드 홈(14)의 양편 걸림편(19)에 걸려지게 되고, 결국 슬라이드 홈(14) 내의 널 플레이트(11)는 사용 시 혼 몸체 상면쪽 또는 하면쪽으로 이탈되지 않게 된다.
한편, 본 발명에서 제공하는 초음파 금속 용접 장치의 혼은 초음파 금속 용접 시 용접 부품과 직접 접촉하여 가압 및 초음파 진동을 인가하는 수단으로 널 플레이트(11)를 포함한다.
상기 널 플레이트(11)는 플레이트 폭방향 양쪽 측면 또는 플레이트 길이방향 양쪽 측면에 각각 날개부(15)를 가지는 대략 사각판 형태로 이루어지게 되고, 이러한 널 플레이트(11)의 한쪽면에는 복수 개의 팁(10)이 일체 형성된다.
예를 들면, 상기 복수 개의 팁(10)은 널 플레이트(11)의 한쪽면 전체 면적에 걸쳐 가로 및 세로 방향으로 오와 열을 맞춰 정렬된 형태로 형성된다.
이러한 팁(10) 및 널 플레이트(11)는 초음파 금속 용접에 적합한 고경도의 소재, 예를 들면 고품질의 다이아몬드 소결체로 미립 다이아몬드 파우더를 고온 고압 공정을 이용하여 바인더와 결합한 후 소결한 형태의 PCD(Polycrystalline Diamond) 등과 같은 소재로 제작될 수 있다.
이렇게 팁(10) 및 널 플레이트(11)의 소재로 PCD 소재를 적용함으로써, 기존의 절삭공구 재료에 비해 수명, 마모 등에서 유리한 이점을 얻을 수 있다.
특히, 상기 널 플레이트(11)에 형성되는 팁(10)의 경우, 피라미드 형태로 이루어질 수 있으며, 이러한 피라미드 형태의 밑변 길이(Pitch)의 치수는 용접 부품의 두께 치수와 일대일 대응되는 치수로 이루어질 수 있다.
그리고, 상기 널 플레이트(11)의 산 높이와 밑변 길이는 1:2의 비율, 즉 산의 높이는 피치 대비 1/2 정도의 치수로 이루어질 수 있다.
예를 들면, 산 높이가 0.3∼0.4mm인 경우 피치는 0.6∼0.8mm가 될 수 있다.
또한, 상기 널 플레이트(11)의 피라미드 형태의 산 꼭지점은 0.1∼0.2mm 커팅된 형태로 이루어질 수 있다.
또한, 상기 혼 몸체(12)의 슬라이드 홈(14) 내에 널 플레이트(11)가 끼워져 고정되는 구조의 경우, 팁 마모 시 널 플레이트(11)를 혼 몸체(12)로부터 분리한 후에 새로운 널 플레이트(11)를 재차 조립하여 교체 사용할 수 있다.
이렇게 널 플레이트(11)만을 교체할 수 있음에 따라 종전과 같이 혼 전체를 교체하던 작업에 비해 작업 공수를 줄일 수 있고, 수평도 틀어짐 등과 같은 품질사고를 방지할 수 있다.
이때, 상기 널 플레이트(11)의 교체작업을 보다 용이하게 하기 위하여, 상기 혼 몸체(12)의 상면 일측, 예를 들면 슬라이드 홈(14)의 개방영역과 접하는 위치에는 홈 내부와 통하는 구조의 공구홈(18)이 형성된다.
이에 따라, 널 플레이트(11)의 교체 시 공구홈(18)에 드라이버 등과 같은 공구를 삽입한 후에 널 플레이트(11)의 단부에 걸어서 널 플레이트(11)를 슬라이드 홈(14)의 안쪽에서부터 바깥쪽으로 밀어냄으로써, 널 플레이트(11)를 쉽게 빼낼 수 있는 등 교체작업을 매우 간편하게 할 수 있다.
한편, 초음파 금속 용접 장치의 혼에 구비되는 복수의 팁(10)을 포함하는 널 플레이트(11)는 혼 몸체(12)의 선단부 한쪽면(상면)이나 다른 한쪽면(하면)에 각각 1개씩 배치되는 싱글 타입, 혼 몸체(12)의 선단부 양쪽면(상하면) 모두에 1개씩 배치되는 싱글 타입, 혼 몸체(12)의 선단부 한쪽면(상면)이나 다른 한쪽면(하면)에 각각 2개씩 배치되는 듀얼 타입, 혼 몸체(12)의 선단부 양쪽면(상하면) 모두에 2개씩 배치되는 듀얼 타입 등이 적용될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서는 혼 몸체(12)의 선단부 양쪽면(상하면) 모두에 2개씩의 팁(10)을 포함하는 널 플레이트(11)가 배치되는 듀얼 타입을 제공한다.
특히, 본 발명에서는 혼 몸체(12)의 슬라이드 홈(14) 내에 결합되는 널 플레이트(11)의 고정상태를 견고하게 유지하는 구조의 일 예로서, 널 플레이트(11)를 슬라이드 홈(14)의 내부에 삽입한 후, 혼 몸체(12)와 널 플레이트(11) 간의 경계부위를 용접, 예를 들면 브레이징 용접하여 고정시키는 구조를 제공한다.
이렇게 상기 널 플레이트(11)가 슬라이드 홈(14) 내에 정밀한 끼워맞춤 구조로 결합되고, 이와 더불어 용접에 의해 널 플레이트(11)의 결합상태가 한번 더 견고하게 고정되므로서, 초음파 금속 용접 시 널 플레이트(11)의 유동을 원천적으로 배제할 수 있음은 물론 수평도 또한 정확하게 확보할 수 있다.
여기서, 위와 같이 용접 구조로 고정되는 널 플레이트(11)의 경우에는 교체용으로 사용될 수 없음은 물론이다.
또한, 본 발명에서는 혼 몸체(12)의 슬라이드 홈(14) 내에 결합되는 널 플레이트(11)의 고정상태를 견고하게 유지하는 구조의 다른 예로서, 용접에 의한 고정구조 이외에도 브라켓 체결방식으로 슬라이드 홈(14) 내의 널 플레이트(11)를 견고하게 고정시킬 수 있는 구조를 제공한다.
이를 위하여, 상기 혼 몸체(12)의 선단부에 형성되는 슬라이드 홈(14)의 내부에 복수 개의 팁(10)을 가지는 널 플레이트(11)가 삽입되고, 이렇게 널 플레이트(11)가 삽입되어 있는 슬라이드 홈(14)은 바 형태의 브라켓(16)에 의해 마감된다.
이러한 브라켓(16)은 혼 몸체(12)의 측단부 끝면에서 슬라이드 홈 진입구를 막아주면서 나란하게 밀착 배치되고, 이렇게 배치된 상태에서 홈 몸체(12)측에 체결되는 적어도 1개 이상의 볼트에 의해 함께 체결되어 고정되는 구조로 설치될 수 있다.
이에 따라, 상기 슬라이드 홈(14)의 내부에 결합되어 있는 널 플레이트(11)는 슬라이드 홈(14)의 바깥쪽으로 체결 설치되는 브라켓(16)에 의해 직접 규제 또는 후술하는 가압편(17)을 이용한 규제를 통해 고정되므로서, 보다 안정적이고 견고한 고정상태를 유지할 수 있다.
결국, 상기 널 플레이트(11)가 슬라이드 홈(14) 내에 정밀한 끼워맞춤 구조로 결합되고, 이와 더불어 브라켓(16)에 의해 널 플레이트(11)의 결합상태가 한번 더 견고하게 고정되므로서, 초음파 금속 용접 시 널 플레이트(11)의 유동을 원천적으로 배제할 수 있음은 물론 수평도 또한 정확하게 확보할 수 있다.
또 다른 예로서, 슬라이드 홈(14) 내의 널 플레이트(11)의 경우, 용접에 의한 고정 구조 및 브라켓을 이용한 고정 구조를 함께 적용하여 고정시킬 수도 있게 된다.
여기서, 위와 같이 브라켓(16)에 의해 고정되는 널 플레이트(11)의 경우에는 교체용으로 사용될 수 있음은 물론이다.
그리고, 상기 슬라이드 홈(14) 내의 널 플레이트(11)를 고정하기 위한 브라켓(16)의 경우, 슬라이드 홈 진입구가 있는 혼 몸체(12)의 측단부 끝면에 밀착 체결되는 일자형의 형태, 또는 측단부 끝면과 선단부 끝면에 모두 밀착 체결되는 "ㄱ"자형의 형태로 이루어질 수 있다.
또한, 슬라이드 홈 진입구가 있는 혼 몸체(12)의 선단부 끝면에 밀착 체결되는 일자형의 형태, 또는 선단부 끝면과 양쪽 측단부 끝면에 모두 밀착 체결되는 "ㄷ"자형의 형태로 이루어질 수 있다.
또한, 상기 널 플레이트(11)가 삽입되는 슬라이드 홈(14)의 깊이는 널 플레이트(11)의 플레이트 길이에 대응하는 깊이 또는 플레이트 길이보다 상대적으로 긴 깊이를 가질 수 있으며, 이 경우 혼 몸체(12)에 체결되어 널 플레이트(11)를 고정시켜주는 브라켓(16)은 그 내측면을 이용하여 널 플레이트(11)의 단부에 직접 밀착되는 구조로 널 플레이트(11)를 고정시켜줄 수 있다.
또한, 상기 널 플레이트(11)가 삽입되는 슬라이드 홈(14)의 깊이는 널 플레이트(11)의 플레이트 길이에 비해 상대적으로 긴 깊이를 가질 수 있다.
이 경우, 혼 몸체(12)에 체결되어 널 플레이트(11)를 고정시켜주는 브라켓(16)은 그 내측면을 따라 앞쪽으로 돌출 형성되는 가압편(17)을 이용하여 널 플레이트(11)의 단부를 직접 밀착 및 가압하는 구조로 널 플레이트(11)를 고정시켜줄 수 있다.
이와 같이, 본 발명에서는 초음파 금속 용접에 사용되는 혼에 복수 개의 팁을 가지는 널 플레이트를 용접에 의한 직접 고정 방식, 슬라이드 홈 내에 결합하는 고정 방식, 브라켓을 이용하는 고정 방식, 이들의 조합 방식 등을 이용하여 고정시키는 새로운 부착방식을 제공함으로써, 널 플레이트의 고정력 확보 및 수평도 유지가 가능하고, 따라서 널 플레이트를 포함하는 혼의 전체적인 수명 및 내구성 향상과 더불어 제품의 용접 품질을 높일 수 있다.
10 : 팁
11 : 널 플레이트
12 : 혼 몸체
13 : 개방영역
14 : 슬라이드 홈
15 : 날개부
16 : 브라켓
17 : 가압편
18 : 공구홈
19 : 걸림편
20 : 안착홈
21 : 용접부

Claims (10)

  1. 복수의 팁(10)을 가지는 널 플레이트(11)를 혼 몸체(12)에 결합시킨 형태로 이루어진 초음파 금속 용접 장치의 혼에 있어서,
    상기 널 플레이트(11)는 혼 몸체(12)의 선단부 한쪽면 또는 양쪽면에 직접 밀착되면서 배치되거나 또는 안착홈 내에 수용되면서 배치됨과 더불어 그 이면부 및 둘레부가 용접에 의해 고정되는 구조로 결합되는 것을 특징으로 하는 초음파 금속 용접 장치의 혼.
  2. 복수의 팁(10)을 가지는 널 플레이트(11)를 혼 몸체(12)에 결합시킨 형태로 이루어진 초음파 금속 용접 장치의 혼에 있어서,
    상기 혼 몸체(12)의 선단부에는 개방영역(13)을 가지는 슬라이드 홈(14)이 형성되고, 상기 슬라이드 홈(14) 내에 널 플레이트(11)가 삽입되므로서, 상기 널 플레이트(11)는 개방영역(13)을 통해 팁(10)을 외부로 노출시킨 상태로 슬라이드 홈(14)의 내부에 고정되는 것을 특징으로 하는 초음파 금속 용접 장치의 혼.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 널 플레이트(11)는 슬라이드 홈(14)의 내부에 삽입된 후에 용접에 의해 고정되는 것을 특징으로 하는 초음파 금속 용접 장치의 혼.
  4. 청구항 2 또는 청구항 3에 있어서,
    상기 널 플레이트(11)는 슬라이드 홈(14)의 내부에 삽입된 후에 홈 바깥쪽에서 혼 몸체(12)에 체결되는 브라켓(16)에 의해 고정되는 것을 특징으로 하는 초음파 금속 용접 장치의 혼.
  5. 청구항 2 또는 청구항 3에 있어서,
    상기 상기 널 플레이트(11)는 슬라이드 홈(14)의 내부에 삽입된 후에 홈 바깥쪽에서 혼 몸체(12)에 체결되는 동시에 널 플레이트(11)측과 접하는 가압편(17)을 가지는 브라켓(16)에 의해 가압 고정되는 것을 특징으로 하는 초음파 금속 용접 장치의 혼.
  6. 청구항 2에 있어서,
    상기 혼 몸체(12)에 형성되는 슬라이드 홈(14)은 혼 몸체 길이방향을 따라 형성되어 널 플레이트(11)가 혼 몸체 길이방향으로 삽입되는 것을 특징으로 하는 초음파 금속 용접 장치의 혼.
  7. 청구항 2에 있어서,
    상기 혼 몸체(12)에 형성되는 슬라이드 홈(14)은 혼 몸체 폭방향을 따라 형성되어 널 플레이트(11)가 혼 몸체 폭방향으로 삽입되는 것을 특징으로 하는 초음파 금속 용접 장치의 혼.
  8. 청구항 2에 있어서,
    상기 널 플레이트(11)의 탈거 시 공구를 찔러넣기 위하여, 상기 혼 몸체(12)에는 개방영역의 일측에 슬라이드 홈(14)의 내부와 통하는 공구홈(18)이 형성되는 것을 특징으로 하는 초음파 금속 용접 장치의 혼.
  9. 청구항 1, 청구항 2, 청구항 3, 청구항 6, 청구항 7, 청구항 8 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 팁(10)을 포함하는 널 플레이트(11)는 PCD(Polycrystalline Diamond) 소재로 이루어지는 것을 특징으로 하는 초음파 금속 용접 장치의 혼.
  10. 청구항 1, 청구항 2, 청구항 3, 청구항 6, 청구항 7, 청구항 8 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 팁(10)은 피라미드 형태로서 산의 높이와 밑변 길이는 1:2의 비율로 이루어지고, 산의 꼭지점은 0.1∼0.2mm 커팅된 형태로 이루어지는 것을 특징으로 하는 초음파 금속 용접 장치의 혼.
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