KR20180045513A - 플라스틱 융착장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 자동차 내장부품 등을 결합시키는 데 사용되는 플라스틱 융착장치에 관한 것이다.
상기 플라스틱 융착장치는, 관 형상의 바디와 상기 바디의 전단부에서 연장 형성되는 관 형상의 헤드로 이루어지는 하우징; 상기 하우징의 내부공간에서 하우징의 길이방향을 따라 이동하며, 상기 헤드 부분에 위치하는 펀치와 상기 바디 부분에 위치하며 상기 펀치에 연결되는 펀치지지부로 이루어지는 펀치부; 상기 펀치부를 이동시키는 펀치부 이동수단; 상기 바디의 내부공간에서 상기 펀치부와 간격을 두고 배치되는 히터; 상기 바디의 후단부에서 상기 하우징의 내부공간으로 공기를 공급하는 제1공기투입부; 상기 바디의 전단부에서 상기 헤드의 내부공간으로 공기를 공급하는 제2공기투입부; 및 상기 하우징을 길이방향으로 이동시키는 메인 이동수단;을 포함한다.

Description

플라스틱 융착장치{Plastic joining tool}

본 발명은 자동차 내장부품 등을 결합시키는 데 사용되는 플라스틱 융착장치에 관한 것이다.

자동차 차체와 같이 다수의 내장부품이 겹쳐져 이루어지는 부재는, 내장부품들을 서로 결합시켜줄 필요가 있다.

다수의 내장부품들을 결합시키는 방법 중 하나로 열융착장치를 사용하는 방법이 있다. 이 방법은, 내장부품들 중 플라스틱 소재로 이루어지는 내장부품에 돌기를 형성하고 나머지에 홀을 형성하여, 상기 돌기를 홀에 삽입한 후 돌기의 상단을 열융착장치로 변형시킴으로써 내장부품들을 결합시킨다.

그런데 열융착장치를 이용하여 내장부품들을 결합시킬 때에는 작업 단계에 따라 열융착장치를 가열 또는 냉각해주어야 하는데 해당 작업 단계에 맞는 적정한 온도로 조절하는 것이 쉽지 않아 결합 작업의 품질을 유지하는 것이 쉽지 않고, 가열과 냉각을 반복함에 따라 열융착장치의 내구성이 저하되는 문제점이 있다.

KR 10-1393506 B1

본 발명은 상기한 것과 같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 작업의 품질이 높고 우수한 내구성을 가지는 플라스틱 융착장치를 제공하는 데에 그 목적이 있다.

상기한 것과 같은 과제를 해결하기 위한 본 발명의 바람직한 실시예에 의하면, 관 형상의 바디와 상기 바디의 전단부에서 연장 형성되는 관 형상의 헤드로 이루어지는 하우징; 상기 하우징의 내부공간에서 하우징의 길이방향을 따라 이동하며, 상기 헤드 부분에 위치하는 펀치와 상기 바디 부분에 위치하며 상기 펀치에 연결되는 펀치지지부로 이루어지는 펀치부; 상기 펀치부를 이동시키는 펀치부 이동수단; 상기 바디의 내부공간에서 상기 펀치부와 간격을 두고 배치되는 히터; 상기 바디의 후단부에서 상기 하우징의 내부공간으로 공기를 공급하는 제1공기투입부; 상기 바디의 전단부에서 상기 헤드의 내부공간으로 공기를 공급하는 제2공기투입부; 및 상기 하우징을 길이방향으로 이동시키는 메인 이동수단;을 포함하는 것을 특징으로 하는 플라스틱 융착장치가 제공된다.

상기 펀치지지부는 상기 바디의 길이방향과 평행한 다수 개의 지지브랜치가 중앙에 히터공간을 두고 배치되어 형성되고, 상기 히터는 상기 히터공간 내에 배치될 수 있다.

상기 헤드는 알루미늄 7000계 합금으로 이루어지는 것이 바람직하다.

상기 헤드는 금 또는 은으로 도금되는 것이 바람직하다.

상기 펀치가 헤드의 외부로 돌출되는 것을 방지하는 스토퍼를 더 구비할 수 있다.

상기 헤드의 전단부는 절연체로 이루어질 수 있다.

본 발명에 의한 플라스틱 융착장치는 차량의 일 내장부품 돌기를 성형하는 부분인 펀치부가 급속하게 가열되거나 가열되지 않으므로 성형 품질이 우수하고, 플라스틱 융착장치의 내구성 또한 우수하다.

그리고 장치의 헤드 부분으로 융착목적물을 고정시킨 상태에서 융착작업을 하므로 가공 품질의 우수성을 확보할 수 있다.

도 1 및 2는 본 발명에 의한 플라스틱 융착장치의 단면도이다.
도 3은 상기 플라스틱 융착장치의 작동과정에 관한 설명도이다.

이하에서는 본 발명의 구체적인 실시예에 대해 도면을 참고하여 자세하게 설명한다.

도 1에는 본 발명에 의한 플라스틱 융착장치(1)의 종단면도가 도시되어 있고, 도 2에는 상기 도 1의 종단면도와 수직한 방향의 종단면도가 도시되어 있다.

본 발명에 의한 플라스틱 융착장치(1)는, 하우징(10), 펀치부(20), 펀치부 이동수단(30), 히터(40), 제1공기투입부(50), 제2공기투입부(60) 및 메인 이동수단(70)을 포함한다.

하우징(10)은, 플라스틱 융착장치(1)의 다른 구성인 펀치부(20)와 히터(40)가 내장되는 부분으로서, 관 형상의 바디(11)와 상기 바디(11)의 전단부에서 연장 형성되는 관 형상의 헤드(12)로 이루어진다.

참고로, 바디(11)의 '전단부'에서 '전(前)'방향은, 본 발명에 의한 플라스틱 융착장치의 사용시 내장부품들을 향하는 방향을 가리킨다. 이는 플라스틱 융착장치의 다른 구성에 있어서도 마찬가지이다.

상기 헤드(12)는 하우징(10)의 전단부를 구성하며, 전단으로 갈수록 직경이 점진적으로 감소하도록 형성될 수 있다.

펀치부(20)는 상기 하우징(10)의 내부공간에서 하우징(10)의 길이방향을 따라 이동하는 것으로, 상기 헤드(12) 부분에 위치하는 펀치(21)와 상기 바디(11) 부분에 위치하며 상기 펀치(21)에 연결되는 펀치지지부(22)로 이루어진다. 상기 펀치(21)는 가열된 상태에서 일 내장부품에 형성된 돌기(B)를 가압함으로써 상기 돌기(B)를 변형시킨다.

이러한 펀치부(20)는 펀치부 이동수단(30)에 의하여 하우징(10)의 길이방향을 따라 이동한다. 상기 펀치부 이동수단(30)은 도 1 등에 도시되어 있는 것과 같이 실린더로 이루어질 수도 있으나, 모터로 이루어질 수도 있다. 도 1에서는 실린더의 로드(31)와 펀치지지부(22)가 펀치부 홀더(32)에 의해 결합된 것을 볼 수 있다.

히터(40)는 바디(11)의 내부공간에 위치하여 상기 펀치부(20) 및 하우징(10) 내부공간의 공기를 가열하는 역할을 하는데, 상기 펀치부(20)와는 간격을 두고 배치되어 간접적으로 펀치부(20)를 가열한다. 상기 히터(40)로는 세라믹히터, 코일히터 또는 에어히터 등이 사용될 수 있다.

제1공기투입부(50)는 상기 히터(40)에서 발생한 열을 하우징(10) 내부공간 전체로 순환시키는 역할을 하는 것으로, 상기 바디(11)의 후단부에 위치하여 상기 하우징(10)의 내부공간으로 공기를 공급한다.

그리고 제2공기투입부(60)는, 플라스틱으로 이루어지는 일 내장부품을 변형시킨 후의 펀치부(20), 헤드(12) 및 헤드(12) 내의 공간을 냉각하는 역할을 하는 것으로, 상기 바디(11)의 전단부에서 상기 헤드(12)의 내부공간으로 공기를 공급한다. 상기 제2공기투입부(60)가 헤드(12)의 내부공간으로 공기를 공급할 수 있도록 도 2에 도시되어 있는 것과 같이 제2공기투입부(60)는 'ㄱ'자 형으로 꺾이어 제2공기투입부(60)의 출구가 바디(11)의 전단부에서 헤드(12)의 내부공간을 향하게 된다.

메인 이동수단(70)은, 상기 하우징(10)을 포함한 플라스틱 융착장치(1)의 다른 구성부를 하우징(10)의 길이방향으로 이동시킨다.

이하에서는 상기 플라스틱 융착장치(1)의 작동과정에 대하여 설명하면서, 각 과정에 따른 플라스틱 융착장치의 동작과 각 구성들의 역할에 대하여 보다 상세하게 설명하도록 한다. 도 3에는 본 발명에 의한 플라스틱 융착장치의 작동과정에 관한 설명도가 도시되어 있다.

본 발명에 의한 플라스틱 융착장치(1)의 작동과정은, a) 메인 이동수단(70)을 이용하여 플라스틱 융착장치를 하강시켜, 헤드(12)의 전단면으로 내장부품들(C)을 가압하는 단계(도 3의 (a)); b) 히터(40)를 작동시키면서 제1공기투입부(50)를 통해 공기를 투입하여, 펀치부(20)와 플라스틱으로 이루어지는 일 내장부품의 돌기(B)를 가열하는 단계(도 3의 (b)); c) 펀치부 이동수단(30)을 이용하여 펀치부(20)를 하강시켜, 펀치부(20)의 펀치(21)로 상기 일 내장부품의 돌기(B)를 성형하는 단계(도 3의 (c)); 및 d) 펀치부(20)를 원위치시킨 후 제2공기투입부(60)를 통해 공기를 투입하여, 일 내장부품의 돌기(B)를 냉각하는 단계(도 3의 (d));로 이루어진다.

상기 a 단계에서 헤드(12)의 전단면이 내장부품들을 가압함으로 인해, 후속의 c 단계에서 펀치(21)가 일 내장부품의 돌기(B)를 가압하며 성형할 때에 내장부품들(C)이 고정된 상태를 유지할 수 있으므로 성형의 품질을 향상시킬 수 있다.

b 단계에서 상기 돌기(B)는 히터(40)와 간격을 두고 위치하며 히터(40)에 의해 가열된 공기를 통해 간접적으로 가열되어, 급격하게 가열되거나 과열되지 않으므로 성형의 품질이 향상되고 펀치부(20) 자체의 내구성 또한 향상된다. 상기했던 바와 같이, 하우징(10)의 헤드(12)가 전단으로 갈수록 직경이 점진적으로 감소하도록 형성되는 경우, 하우징(10)의 내부공간 크기가 감소하여 히터(40)가 펀치(21) 및 하우징(10) 내부공간의 공기를 보다 신속하게 가열할 수 있다. 상기 제1공기투입부(50)를 통해 유입된 공기는 히터(40)에서 발생한 열을 하우징(10)의 내부 전체에 고르게 분산시켜주어 펀치부(20)가 고르게 가열되고 일 내장부품의 돌기(B)가 고르게 용융되므로 용착의 품질이 향상된다.

펀치부 이동수단(30)이 펀치(21)에 가하는 힘은 적절하게 조절하여 펀치(21)가 융착 작업시 내장부품들에 무리한 힘을 가하지 않도록 하는 것이 제품의 품질을 향상시키는 측면에서 바람직하다.

상기 제2공기투입부(60)는 헤드(12)의 내부공간으로 공기를 공급하므로, 바디(11)의 내부에 위치하는 히터(40)의 영향을 받지 않고 성형된 일 내장부품의 돌기(B)를 효과적으로 냉각할 수 있다. 제2공기투입부(60)를 통해 공급된 공기에 의하여 펀치(21)와 헤드(12) 또한 냉각됨은 당연하다.

플라스틱은 종류에 따라 성형 가능한 용융 온도나 유동성이 상이하므로, 상기 펀치부 이동수단(30)에 의한 펀치(21)의 하강 속도를 플라스틱의 종류에 따라 달리하여 융착의 품질을 향상시킬 수 있다. 상기 펀치부 이동수단(30)이 실린더인 경우 실린더에 스피드 컨트롤을 부착하여 공급 유체의 양을 조절함으로써 펀치(21)의 하강 속도를 조절할 수 있고, 모터인 경우에는 모터의 회전 속도를 조절하여 펀치의 하공 속도를 조절할 수 있다.

상기 제1공기투입부(50), 제2공기투입부(60)를 통해 공급된 공기 또는 하우징(10) 내 공기의 가열에 의하여 하우징(10) 내의 공기압력이 상승하지 않도록 헤드(12)의 전단부에는 토출구(E)가 형성되는 것이 바람직하다.

일 내장부품에 형성된 돌기(B)의 수에 따라, 즉 내장부품들(C)의 결합부 개소에 따라 하우징(10), 하우징(10) 내부의 구성들 및 펀치부 이동수단(30)은 내장부품들의 결합부 개소에 맞게 다수 개 형성될 수 있으며, 이때 메인 이동수단(70)은 결합플레이트(71)를 통해 다수 개의 하우징(10) 등과 접합되어 이들을 한꺼번에 이동시킬 수 있다.

그리고 상기 결합플레이트(71)와 하우징(10) 등은, 하우징(10) 등에 고정되고 결합플레이트(71)에 체결되는 볼트(72)를 통해 접합하여, 상기 볼트(72)의 체결된 정도를 달리함으로써 하우징(10) 등의 높이를 조절하는 것이 가능하다. 볼트(72)에는 결합플레이트(71)의 상하 높이로 너트(73)를 체결하여 하우징(10) 등의 조절된 높이를 고정해줄 수 있다.

상기 펀치지지부(22)는 상기 바디(11)의 길이방향과 평행한 다수 개의 지지브랜치(22a)가 중앙에 히터공간(S)을 두고 배치되어 형성되고, 상기 히터(40)는 상기 히터공간(S) 내에 배치될 수 있다.

펀치지지부(22)가 다수 개의 지지브랜치(22a)로 이루어지면 펀치지지부(22)의 표면적이 증가하고, 지지브랜치(22a)들 사이에 위치하는 히터공간(S)과 가깝게 면하는 면적 또한 증가하기 때문에 펀치(21)를 신속하게 가열할 수 있다. 이에 따라, 에너지의 손실을 방지할 수 있고 융착의 품질을 향상시킬 수 있다.

상기 펀치지지부(22)는 도 1에서와 같이 2 개의 지지브랜치(22a)로 이루어질 수도 있으나, 더 많은 수의 지지브랜치(22a)로 이루어질 수도 있다.

상기 헤드(12)는 알루미늄 7000계 합금으로 이루어질 수 있다.

헤드(12)에 대해서는 가열과 냉각이 반복적으로 이루어지므로 상기 헤드(12)는 큰 열응력을 받게 되는데, 상기한 것과 같이 우수한 강도를 가지는 알루미늄 7000계 합금으로 이루어지는 경우, 헤드(12)의 내구성을 향상시키는 측면에서 유리하다.

상기 헤드(12)는 금 또는 은으로 도금될 수 있다.

이 경우, 금 등의 우수한 전도성에 의해 헤드(12)가 보다 신속하게 냉각되어 온도가 낮게 유지되므로, 헤드(12)의 내구성이 향상되고 작업의 안전성을 확보할 수 있으며, 헤드(12)와 접하는 내장부품들이 높은 온도에 장시간 노출되어 탄화되는 것을 방지할 수 있다.

상기 펀치(21) 또한 금 또는 은으로 도금하여, 펀치(21)의 내구성을 향상시키고, 융착되는 일 내장부품의 돌기(B)가 탄화되는 것을 방지할 수 있다.

상기 헤드(12)의 전단부는 절연체로 이루어질 수 있다.

헤드(12) 내부의 공기는 상기 플라스틱 융착장치의 작동과정에 따라 가열 또는 냉각되어야 하지만, 내장부품과 접하게 되는 헤드(12)의 전단면은 내장부품이 열에 의하여 변형되지 않도록 가능한 한 온도가 일정한 것이 바람직하다.

본 실시예에서와 같이 헤드(12)의 전단부를 절연체로 형성하는 경우, 헤드(12) 내 공기에 의해 헤드(12)의 다른 부분이 냉각 또는 가열되더라도 헤드(12)의 전단부는 온도가 크게 변화하지 않으므로 내장부품에 대한 영향을 감소시킬 수 있다.

본 발명에 의한 플라스틱 융착장치는, 상기 펀치(21)가 헤드(12)의 외부로 돌출되는 것을 방지하는 스토퍼(80)를 더 구비할 수 있다.

상기 펀치(21)가 일 내장부품의 돌기(B)를 성형하기 위해서는 일 내장부품을 가압하여야 하지만, 내장부품들(C)을 너무 강하게 가압하는 경우에는 내장부품들에 손상을 줄 수 있다.

상기 스토퍼(80)는 펀치(21)가 이동할 수 있는 위치를 헤드(12)의 전단면까지로 제한함으로써 펀치(21)의 가압에 의해 내장부품들이 손상되는 것을 방지한다.

상기 스토퍼(80)는 예시적으로, 도 1에서와 같이 바디(11)의 후단부에 형성된 수평한 부재로서, 펀치부 이동수단(30)으로서의 실린더가 작동함에 따라 실린더 로드(31)에 연결된 펀치부 홀더(32)가 전방으로 이동하였을 때 펀치부 홀더(32)의 전단면과 접하여 펀치부 홀더(32)의 이동 위치, 즉 펀치부 홀더(32)에 고정된 펀치부(20)의 이동 위치를 제한한다.

이상에서는 본 발명의 구체적인 실시예에 대해 도면을 참고하여 설명하였으나, 청구범위의 기술적 사상으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 당업자가 본 발명을 다양하게 변형하여 실시할 수 있을 것이며, 이 또한 청구범위의 기재에 따라 본 발명의 권리범위에 속한다고 할 것이다.

1 : 플라스틱 융착장치 10 : 하우징
11 : 바디 12 : 헤드
20 : 펀치부 21 : 펀치
22 : 펀치지지부 22a : 지지브랜치
30 : 펀치부 이동수단 40 : 히터
50 : 제1공기투입부 60 : 제2공기투입부
70 : 메인 이동수단 80 : 스토퍼
S : 히터공간

Claims (6)

1. 관 형상의 바디와 상기 바디의 전단부에서 연장 형성되는 관 형상의 헤드로 이루어지는 하우징;
   상기 하우징의 내부공간에서 하우징의 길이방향을 따라 이동하며, 상기 헤드 부분에 위치하는 펀치와 상기 바디 부분에 위치하며 상기 펀치에 연결되는 펀치지지부로 이루어지는 펀치부;
   상기 펀치부를 이동시키는 펀치부 이동수단;
   상기 바디의 내부공간에서 상기 펀치부와 간격을 두고 배치되는 히터;
   상기 바디의 후단부에서 상기 하우징의 내부공간으로 공기를 공급하는 제1공기투입부;
   상기 바디의 전단부에서 상기 헤드의 내부공간으로 공기를 공급하는 제2공기투입부; 및
   상기 하우징을 길이방향으로 이동시키는 메인 이동수단;을 포함하는 것을 특징으로 하는 플라스틱 융착장치.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 펀치지지부는 상기 바디의 길이방향과 평행한 다수 개의 지지브랜치가 중앙에 히터공간을 두고 배치되어 형성되고,
   상기 히터는 상기 히터공간 내에 배치되는 것을 특징으로 하는 플라스틱 융착장치.
   
3. 제1항에 있어서,
   상기 헤드는 알루미늄 7000계 합금으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 플라스틱 융착장치.
   
4. 제1항에 있어서,
   상기 헤드는 금 또는 은으로 도금되는 것을 특징으로 하는 플라스틱 융착장치.
   
5. 제1항에 있어서,
   상기 펀치가 헤드의 외부로 돌출되는 것을 방지하는 스토퍼를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 플라스틱 융착장치.
   
6. 제1항에 있어서,
   상기 헤드의 전단부는 절연체로 이루어진 것을 특징으로 하는 플라스틱 융착장치.
   

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