KR20190105650A - 용착 장치 - Google Patents

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KR20190105650A
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세이지 야마우라
히로타카 코지마
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나가노 오토메이션 가부시키가이샤
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Abstract

복수의 필름 형상 부재가 겹쳐진 부분을 사이에 끼워 넣고 가열하여 용착하는 한 쌍의 금형(10a 및 10b)과, 한 쌍의 금형을 각각 지지하는 한 쌍의 히터 블록(20a 및 20b)과, 일방의 히터 블록(20a)에 대해, 중간에 열 전달을 저해하는 부분을 포함하는 복수의 막대 형상 부재(50)를 통해 접속된 복수의 제1 지지 블록(37)과, 타방의 히터 블록(20b)에 대해 복수의 막대 형상 부재(50)를 통해 접속된 복수의 제2 지지 블록(38)과, 이들 지지 블록을 통해, 한 쌍의 금형의 간격을 가변시켜서 필름 형상 부재를 사이에 끼워 넣는 구동 기구(60)를 갖는 장치(1)를 제공한다. 복수의 제1 지지 블록은, 지지 대상인 히터 블록의 제1 방향의 열변형에 대응하여 구동 기구에 대해 제1 방향으로 이동하는 기구(35)를 포함하는 적어도 1개의 이동 가능한 지지 블록(39)을 포함하며, 복수의 제2 지지 블록은, 적어도 1개의 이동 가능한 지지 블록(39)을 포함한다.

Description

용착 장치
[0001] 본 발명은, 필름 형상 부재를 용착하는 장치에 관한 것이다.
[0002] 일본 특허공개공보 제2011-181390호에는, 압력 및 온도 분포를 모두 양호한 정밀도로 유지시킬 수 있는 용착 장치를 제공하는 것이 기재되어 있다. 상기 문헌에 개시(開示)된 장치는, 복수의 필름 형상 부재가 서로 겹쳐진 부분의 적어도 일부를 용착하는 한 쌍의 금형과, 한 쌍의 금형을 각각 지지하는 한 쌍의 지지 유닛을 가진다. 지지 유닛은, 각각, 히터를 내장하는 금속제의 히터 블록이며, 한쪽에 금형이 각각 부착된 히터 블록과, 히터 블록과 복수의 막대 형상 부재를 통해 연결된 지지 블록을 포함한다. 막대 형상 부재는, 각각, 금속제이고 중간(途中) 부분이 잘록하게 되어 있으며, 서로 간격을 두고 배치되어 있다.
일본 특허공개공보 제2011-181390
[0003] 금속층(금속박(箔), 금속 박막(薄膜))과 수지층이 적층된 필름 형상의 부재(라미네이트 필름)를 전지 케이스에 이용한 전지가 제공되고 있다. 이 라미네이트형 전지를 제조하는 과정에 있어서, 2매의 필름 형상 부재(라미네이트 필름)를 서로의 수지층이 내측이 되도록 겹치고, 그 주위에서 서로의 수지층을 열용착시킴으로써, 2매의 필름 형상 부재를 접합(접착)하여, 전지 케이스를 제조한다.
[0004] 최근, 전지의 대용량·대형화가 도모되고 있어, 전지 케이스도 대형화되고 있다. 나아가, 라미네이트 필름을 용착하여 전지 케이스를 제조할 때의 용착부에 대한 가열 정밀도(열 입력의 정밀도)에 대한 요망은 까다롭다. 이 때문에, 용착을 위해 필름 형상 부재를 사이에 끼워 넣은 한 쌍의 금형은, 대형화에 대응하여 길어지는 동시에, 휨 등에 의한 변형이 작고, 정밀도가 높은 형상을 유지시킬 수 있을 것이 요망되고 있다.
[0005] 본 발명의 하나의 양태는, 복수의 필름 형상 부재를 용착하는 장치로서, 복수의 필름 형상 부재가 겹쳐진 부분을 사이에 끼워 넣고 가열하여, 겹쳐진 부분의 적어도 일부를 용착하는 한 쌍의 금형이며, 각각이 제1 방향으로 연장된 한 쌍의 금형과, 한 쌍의 금형을 각각 지지하는 한 쌍의 히터 블록이며, 각각이 제1 방향으로 연장된 한 쌍의 히터 블록을 갖는 장치(용착 장치)이다. 이 장치는, 더욱이, 제1 방향으로 분산하여 배치된 복수의 제1 지지 블록이며, 한 쌍의 히터 블록 중 일방에 대해 복수의 막대 형상 부재를 통해 접속된 복수의 제1 지지 블록과, 제1 방향으로 분산하여 배치된 복수의 제2 지지 블록이며, 한 쌍의 히터 블록 중 타방에 대해 복수의 막대 형상 부재를 통해 접속된 복수의 제2 지지 블록을 가진다. 각각의 막대 형상 부재는, 제1 방향과 직교하는 방향으로 연장되며, 중간(途中)에 열 전달을 저해하는 부분, 예컨대, 잘록한 중간 부분을 포함한다. 이 장치는, 나아가, 복수의 제1 및 제2 지지 블록을 통해, 한 쌍의 금형의 간격을 가변(可變)시켜 필름 형상 부재를 사이에 끼워 넣는 구동 기구를 가지며, 복수의 제1 지지 블록은, 지지 대상인 히터 블록의 제1 방향의 열변형에 대응하여 상기 구동 기구에 대해 상기 제1 방향으로 이동하는 기구를 포함하는 적어도 1개의 이동 가능한 지지 블록을 포함하며, 복수의 제2 지지 블록은, 적어도 1개의 마찬가지로 이동 가능한 지지 블록을 포함한다.
[0006] 제1 방향으로 연장된 한 쌍의 금형의 형상의 정밀도를 유지하는 하나의 방법은, 금형을, 제1 방향으로 연장된 다른 강성(剛性)이 높은 지지 블록에 의해, 제1 방향을 따라 지지하는 것이다. 그러나, 이 방식에 의하면, 금형이 길어지면, 지지하기 위한 지지 블록도 길어져, 고온이 되는 금형과 지지 블록 간의 열 전달을 저해하였다 하더라도 장시간에 걸쳐 금형을 사용함에 따라 지지 블록의 온도도 상승한다. 이 때문에, 온도 상승에 따른 지지 블록의 열변형도 커져, 결과적으로 지지 블록에 의해 지지되는 금형이 변형되어 버린다는 것을 본원의 발명자들은 찾아내었다.
[0007] 지지 블록이 열변형되어 제1 방향으로 신장되었을 때 구동 기구에 대해 제1 방향으로 이동하는 기구, 예컨대, 슬라이드 기구를 도입하는 것은 가능하다. 그러나, 지지 블록의 열변형이 커졌을 때, 그러한 기구를 안정적으로 동작시키는 것은 용이하지 않다.
[0008] 이 때문에, 본 발명의 장치에 있어서는, 복수의 지지 블록을 제1 방향으로 분산하여 배치함으로써, 히터 블록과 지지 블록 간의 결합 부위(個所)를 한정하는 동시에, 중간에 열 전달을 저해하는 부분을 포함하는 막대 형상 부재를 통해 각각의 지지 블록과 히터 블록을 접속한다. 나아가, 복수의 지지 블록의 일부 또는 전부의 지지 블록을, 지지 대상인 히터 블록의 제1 방향의 열변형에 대응하여, 구동 기구에 대해 제1 방향으로 이동하는 기구를 포함하는 이동 가능한 지지 블록으로 하고 있다. 복수의 지지 블록에 의해 안정적으로 히터 블록을 지지할 수 있는 동시에, 각각의 지지 블록을 작게 분단(分斷; 나누어 자름)하여, 열의 유입을 더욱 억제함으로써 열변형을 억제할 수 있다. 이 때문에, 간이한 구성에 의해 안정적으로 제1 방향으로 이동하는 기구를 구비한 이동 가능한 지지 블록을 설치할 수 있어, 히터 블록이 제1 방향으로 안정적으로 신장되는 것을 가능하게 하는 장치를 제공할 수 있다. 따라서, 제1 방향으로 긴 금형이며, 휨 등이 발생하기 어렵고, 용착 대상인 필름 형상 부재에 대해, 보다 균등하게 압력을 가할 수 있는 용착용의 장치를 제공할 수 있다.
[0009] 복수의 제1 지지 블록 및 복수의 제2 지지 블록의 각각의 지지 블록은, 분산된 3곳 또는 4곳에 배치된 복수의 막대 형상 부재에 의해 접속되어 있어도 된다. 복수의 제1 지지 블록은, 이동 가능한 지지 블록을 포함하여 2개 또는 3개의 지지 블록에 의해 구성되며, 복수의 제2 지지 블록은, 이동 가능한 지지 블록을 포함하여 2개 또는 3개의 지지 블록에 의해 구성되어 있어도 된다.
[0010] 한 쌍의 히터 블록 중 일방의 전체 길이(Lh)와, 그 히터 블록에 대응하는 복수의 지지 블록, 예컨대, 복수의 제1 지지 블록의 합계 길이(Ls)가 이하의 조건 (1)을 만족해도 된다.
0.05＜Ls/Lh＜0.5 … (1)
복수의 지지 블록의 합계 길이(Ls)는, 열변형(열신장)에 의한 영향을 작게 하기 위해서는 짧은 것이 바람직하다. 한편, 너무 짧으면 지지 블록을 통해 히터 블록 및 금형을 움직여 압력을 가하는 것이 곤란해진다. 조건 (1)의 상한은, 0.3이어도 되고, 0.25여도 된다. 조건 (1)의 하한은, 0.07이어도 되고, 0.1이어도 되고, 0.15여도 된다.
[0011] 상기 장치는, 한 쌍의 금형, 한 쌍의 히터 블록, 및, 복수의 제1 및 제2 지지 블록을 내장하는 진공 용기를 더 갖고 있어도 된다.
[0012] 도 1은, 본 발명의 하나의 실시형태에 따른 용착 장치를 나타낸 평면도이다.
도 2는, 금형 및 히터 블록을 전방으로부터 바라본 상태를 나타낸 도면이다.
도 3은, 금형, 히터 블록 및 지지 블록을 측방으로부터 바라본 상태를 나타낸 도면이다.
도 4는, 지지 블록을 전방으로부터 바라본 상태를 나타낸 도면이다.
[0013] 도 1에는 용착 장치(1)의 일례를 상방으로부터 바라본 모습이 도시되어 있다. 이 용착 장치(1)는, 2매의 필름 형상 부재(라미네이트 필름, 필름)를 겹치고 일부를 용착하여, 라미네이트 팩을 제조하는 장치이다.
[0014] 용착 장치(1)는, 제1 방향(X방향, 길이 방향)으로 연장된 한 쌍의 금형(10a 및 10b)과, 한 쌍의 금형(10a 및 10b)을 각각 지지하는 한 쌍의 히터 블록(20a 및 20b)과, 제1 방향(X)으로 분산하여 배치되어, 히터 블록(20a 및 20b)을 통해 한 쌍의 금형(10a 및 10b)을 가압하는 힘을 중계하는 복수의 지지 블록(30)을 포함한다. 본 예의 용착 장치(1)의 지지 블록(30)은, 한 쌍의 좌우 2개의 지지 블록(31a 및 31b, 32a 및 32b)을 포함한다. 지지 블록(31a 및 32a)은, 한 쌍의 히터 블록(20a 및 20b) 중 일방의 블록(20a)을 지지하는 복수의 제1 지지 블록(37)에 포함된다. 지지 블록(31b 및 32b)은, 한 쌍의 히터 블록(20a 및 20b) 중 타방의 블록(20b)을 지지하는 복수의 제2 지지 블록(38)에 포함된다. 지지 블록(32a 및 32b)은, 길이 방향(X)으로 한정된 범위에서 이동하는 기구(이동 기구)(35)를 포함하는 이동 가능한 지지 블록(39)이며, 내부 구조의 개요를 나타내기 위해 단면(斷面)으로 나타내고 있다.
[0015] 또한, 한 쌍의 금형(10a 및 10b), 한 쌍의 히터 블록(20a 및 20b), 한 쌍의 좌우의 지지 블록(31a 및 31b, 32a 및 32b)은, 공통의 구성을 구비하고 있어, 구체적인 구성 또는 구조를 설명할 때에는, 일방의 금형(10a), 히터 블록(20a), 및 지지 블록(31a 및 32a)을 참조한다.
[0016] 용착 장치(1)는, 더욱이, 복수의 지지 블록(30)의 각각의 지지 블록(31a 및 32a)과 히터 블록(20a)을 접속하도록 제1 방향(X방향)과 직교하는 방향(Y방향)으로 연장된 복수의 막대 형상 부재(50)를 포함한다. 각각의 막대 형상 부재(50)는, 중간에 열 전달을 저해하는 부분(51)을 포함한다. 각각의 지지 블록(31a 및 32a)에 의해, 히터 블록(20a)은, 좌우 상하에 배치된 4개의 막대 형상 부재(50)에 의해 지지되어 있다. 열 전달을 저해하는 부분(51)을 포함하는 막대 형상 부재(50)의 일례는, 중간의 열 전달을 저해하는 부분(51)의 면적이 좁혀진 형상의 금속제의 부재이다.
[0017] 본 예의 막대 형상 부재(50)는, 더욱 구체적으로는, 중앙의 저해하는 부분(51)을 향해 가늘어진 2개의 원뿔대 또는 각뿔대가 중앙에서 맞붙은 형상으로 되어 있다. 단면적이 좁아진 중앙(중간) 부분(51)은, 단면적이 좁혀짐(줄어듦)으로써, 열 전달에 필요한 단면적이 줄어들어, 열 전달을 저해하는 부분이 되고 있다. 막대 형상 부재(50)의 중앙 부분(51)의 단면적을 줄이는 대신에, 또는 단면적을 줄이는 동시에, 단열성이 우수한 재료를 사이에 끼워 넣어도 된다. 단일의 재료로, 특히 금속제의 재료로 열 전달을 저해할 수 있는 구성을 포함하는 본 예의 막대 형상 부재(50)는, 구성이 간이하고, 가압력을 양호한 정밀도로 전달할 수 있는 부재의 적합한 예이다.
[0018] 용착 장치(1)는, 더욱이, 한 쌍의 금형(10a 및 10b), 한 쌍의 히터 블록(20a 및 20b), 한 쌍의 좌우의 지지 블록(31a 및 31b, 32a 및 32b)을 내장하는 진공 용기(3)와, 복수의 지지 블록(31a, 31b, 32a 및 32b)을 통해, 한 쌍의 금형(10a 및 10b)의 간격을 가변시켜 필름 형상 부재를 사이에 끼워 넣는 구동 기구(60)를 포함한다. 구동 기구(60)는, 부시(65)를 통해 진공 용기(3)의 벽을 관통하도록 배치되며, 각각의 지지 블록(31a∼32b)에 접속된 복수의 샤프트(66)와, 복수의 샤프트(66)를 진공 용기(3)의 외측으로부터 구동하는 한 쌍의 구동 바(67)를 포함한다. 본 예에서는, 일방의 구동 바(67)가 고정되어 있으며, 타방의 구동 바(67)를 유압 실린더 또는 에어 실린더 등의 가압 기구(미도시)에 의해 밀고 당김으로써 지지 블록(31a∼32b), 한 쌍의 히터 블록(20a 및 20b)을 통해, 한 쌍의 금형(10a 및 10b)의 간격을 가변시켜 용착 대상인 필름을 사이에 끼워 넣는 동시에 가압한다. 샤프트(66)는, 단열성을 향상시키기 위해 적당한 단열재를 사이에 끼운 구조여도 된다.
[0019] 구동 기구(구동 장치)(60)는, 복수의 지지 블록(30)을 통해 한 쌍의 금형(10a 및 10b)을 상대적으로 이동시킬 수 있고, 이들 금형(10a 및 10b) 사이의 틈새(18)를 제어하여, 금형(10a 및 10b)에 끼워지는 필름 형상 부재를 가압할 수 있는 구조이면 되며, 본 예의 구성에 한정되지 않는다. 더욱 구체적으로는, 구동 기구(60)는, 일방의 히터 블록(20a) 및 금형(10a)에 대해 제1 방향(X방향)으로 분산하여 배치된 복수의 제1 지지 블록(37)의 각각의 지지 블록(31a 및 32a)을 통해 금형(10a)의 위치를 제어할 수 있고, 타방의 히터 블록(20b) 및 금형(10b)에 대해 제1 방향(X방향)으로 분산하여 배치된 복수의 제2 지지 블록(38)의 각각의 지지 블록(31b 및 32b)을 통해 금형(10b)의 위치를 제어할 수 있는 것이면 된다.
[0020] 도 2에는, 금형(10a) 및 히터 블록(20a)을 전방(Y방향, Ⅱ방향)으로부터 바라본 모습이 도시되어 있다. 도 3에는, 금형(10a) 및 히터 블록(20a)이 막대 형상 부재(50)에 의해 지지 블록(31a)에 접속된 모습을 측방(X방향, Ⅲ방향)으로부터 바라본 모습이 도시되어 있다. 또한, 도 4에는, 지지 블록(31a)을 전방(Y방향, Ⅳ방향)으로부터 바라본 모습이 도시되어 있다.
[0021] 금형(10a)은, 히터 블록(20a)의 전방에 부착되어 있으며, 도 3에 파선(破線)으로 나타낸 바와 같이, 금형(10b)과의 사이(18)에 필름 형상 부재(19)가 겹쳐진 부분을 끼워 넣고 가압 및 가열하여, 필름 형상 부재(19)를 용착한다. 히터 블록(20a)은, 금형(10a)과 마찬가지로 X방향(제1 방향)으로 연장된 단면(斷面)이 사각형인 금속제의 부재이며, 중심에, 길이 방향(X)을 따라 히터(22)가 삽입되어 있다. 히터 블록(20a)은, 금형(10a)을 용착에 필요한 온도로 가열하는 동시에, 히트 싱크로서의 기능과, 금형(10a)을 지지하는 지지 부재로서의 기능을 구비하고 있다. 금형(10a)은, 히터 블록(20a)에 대해, X방향으로 분산하여 배치된 나사(볼트)(12)를 이용하여 고정되어 있으며, 심링(shim ring)을 사이에 끼움으로써 히터 블록(20a)에 대한 금형(10a)의 직선성(直線性)을 조정할 수 있도록 되어 있다.
[0022] 히터 블록(20a)은, X방향의 좌우 2곳으로 분산된 위치(접촉 부분, 접속 부분)(25 및 26)에서, X방향의 좌우 2곳으로 분산된 지지 블록(31a 및 32a)을 포함하는 복수의 제1 지지 블록(37)에 접속되어, 지지되어 있다. 지지 블록(31a 및 32a)은, 구동 기구(60), 구체적으로는 구동 기구(60)의 샤프트(66)에 접속되어 있다. 지지 블록(31a 및 32a)은 동기된 타이밍 및 힘으로 이동하는 샤프트(66)에 의해 가압된다. 이 때문에, 지지 블록(31a 및 32a)을 통해 히터 블록(20a)이 Y방향으로 움직여(가압되어), 히터 블록(20a)에 의해 가열된 금형(10a)을 움직여서, 대치하는 금형(10b)과의 사이(18)에 끼워진 필름 형상 부재(19)를 용착한다.
[0023] 히터 블록(20a)과, 지지 블록(31a 및 32a)은, 각각 상하 좌우에 배치된 4개의 막대 형상 부재(50)에 의해 접속되어 있다. 막대 형상 부재(50)는, 열의 이동을 방해하는 구조(51)를 포함하고 있어, 구동 기구(60)에 의해 인가(印加)되는 압력은 히터 블록(20a)으로 양호하게 전달되지만, 히터 블록(20a)으로부터의 열은 지지 블록(31a 및 32a)으로 전달되기 어려운 구조로 되어 있다. 본 예의 장치(1)에 있어서, 히터 블록(20a)의 X방향의 전체 길이(Lh)는 550mm, 지지 블록(31a 및 32a)의 X방향의 길이는 각각 65mm이다. 따라서, 지지 블록(31a 및 32a)의 합계 길이(Ls)는 130mm이고, Ls/Lh는 0.24가 되어 조건 (1)을 만족한다.
[0024] 상기 용착 장치(1)는, 히터 블록(20a)의 전체 길이가 550mm이며, 금형(10a)의 전체 길이도 거의 동일하여, 폭이 500mm 전후인 필름 형상 부재(19)를 용착할 수 있다. 이 때문에, 본 장치(1)에 의해 대형 전지 팩을 용착할 수 있어, 본 장치(1)는 대용량 전지의 제조에 적합하다. 히터 블록(20a)이 길어지면, 열팽창(열변형)에 의해, 온도를 상승시켰을 때의 히터 블록(20a)의 길이 방향(X방향, 제1 방향)으로의 신장도 커진다. 따라서, 히터 블록(20a)을 단일의 지지 블록에 의해 지지하고자 하면, 지지 블록과의 온도차 혹은 열팽창계수의 차에 의해 히터 블록(20a)의 응력이 변동되어, 히터 블록(20a)의 형상이 불안정해질 가능성이 있다. 나아가, 지지 블록의 열변형을 방지하기 위해 열이동을 저해하는 막대 형상 부재(50)에 의해 X방향으로 긴 지지 블록과 히터 블록(20a)을 접속하면, 지지 블록의 온도 변화와, 히터 블록(20a)의 온도 변화의 속도차가 커져서, 히터 블록(20a)의 형상이 안정되기 어렵다.
[0025] 이 때문에, 상기 용착 장치(1)에 있어서는, 우선, 히터 블록(20a) 전체를 지지 블록으로 지지하는 것이 아니라, 지지 블록(30)을 분산 배치하고, 나아가, 히터 블록(20a)과 지지 블록 간의 접촉 부분(25 및 26)의 접촉 면적을, 가압력이 안정적으로 전달될 수 있을 정도의 최소한의 면적(2차원의 양)을 확보할 수 있을 정도로 억제하도록 하고 있다. 나아가, 히터 블록(20a)과 지지 블록(31a 및 32a)을, 개수가 한정된 막대 형상 부재(50)이며, 열의 이동량이 낮은 막대 형상 부재(50)에 의해 접속하고 있다. 이에 의해, 히터 블록(20a)으로부터 지지 블록(31a 및 32a)으로 흐르는 열량을 최소한으로 억제할 수 있어, 히터 블록(20a)의 접촉 부분(25 및 26)의 온도 저하를 억제할 수 있다.
[0026] 본 예에 있어서는, 1개의 지지 블록(31a)을 4곳으로 분산하여 2차원적으로 배치된 4개의 막대 형상 부재(50)에 의해 히터 블록(20a)과 접속해서, 히터 블록(20a)에 대해 지지 블록(31a)의 자세를 유지시킨 상태로 압력을 히터 블록(20a)에 전달할 수 있도록 하고 있다. 지지 블록(31a)을 3곳으로 분산하여 2차원적으로 배치된 3개의 막대 형상 부재(50)에 의해 히터 블록(20a)과 접속해도 된다. 지지 블록(31a)을 5곳 이상으로 분산하여 2차원적으로 배치된 5개 이상의 막대 형상 부재(50)로 접속해도 되지만, 막대 형상 부재(50)의 개수를 늘림으로써 히터 블록(20a)으로부터 지지 블록(31a)으로의 열 유량이 증가하기 쉬워, 히터 블록(20a)에 온도 차가 발생하기 쉬워진다. 또한, 지지 블록(31a) 자체가 커지고, 그 온도도 올라가기 쉬워지므로 열에 의한 변형의 가능성이 높아진다.
[0027] 지지 블록(31a 및 32a)을 소형으로 하고, 최소한의 막대 형상 부재(50)에 의해 히터 블록(20a)과 접속함으로써, 히터 블록(20a)에 있어서는, 지지 블록(31a 및 32a)으로 유출되는 열량(열 유량)을 작게 할 수 있다. 따라서, 히터 블록(20a)의 길이 방향(X방향, 제1 방향)으로 삽입된 히터(22)에 의해, 히터 블록(20a)의 길이 방향(X)의 온도 분포가 보다 일정(균일)해지도록 제어할 수 있다. 이 때문에, 히터 블록(20a)을 가능한 한 균일하게 길이 방향(X)으로 변형시켜, 온도 상승에 의한 응력의 발생을 억제하여, 히터 블록(20a)이 온도 상승에 의해 휘거나, 만곡되거나, 예기치 않은 형상으로 변형되는 것을 억제할 수 있다.
[0028] 나아가, 지지 블록(31a 및 32a)에 있어서는, 히터 블록(20a)의 길이 방향(X방향)으로 분산하여 배치되어 있으므로, 각각의 지지 블록(31a 및 32a)의 길이를 단축할 수 있다. 이 때문에, 개개의 지지 블록(31a 및 32a)의 온도에 의한 열변형량(열신장량)을 억제할 수 있어, 막대 형상 부재(50)에 의해 가압력을 전달할 수 있는 기능을 유지시킬 수 있는 범위에서, 길이 방향(X)의 응력이 발생되기 어렵다. 따라서, 지지 블록(31a 및 32a)의 온도 상승으로 인한 변형이, 히터 블록(20a)에 미치는 영향을 최소한으로 할 수 있다.
[0029] 또한, 본 예의 용착 장치(1)에 있어서는, 제1 지지 블록(37) 중 일방의 지지 블록(32a)이, 구동 기구(60)의 샤프트(66)에 대해 길이 방향(X)으로 이동하는 기구(이동 기구, 슬라이드 기구)(35)가 조립된 이동 가능한 지지 블록(39)이다. 이 슬라이드 기구(35)에 의해, 히터 블록(20a)의 길이 방향(X)의 열신장에 대응하여, 지지 블록(32a)은 샤프트(66)에 대해 자율적으로 길이 방향(X)으로 이동한다. 따라서, 히터 블록(20a)은, 지지 블록(31a 및 32a)에 의해, 히터 블록(20a) 자체가 열변형하여 길이 방향(X)으로 신장되도록 지지되어 있다. 이 때문에, 히터 블록(20a)에 대한 응력의 발생을 억제할 수 있어, 히터 블록(20a)이 더욱 안정적으로, 균일하게 길이 방향(X)으로 열변형될 수 있고, 그 결과, 금형(10a)의 온도가 변화하더라도, 그 직선성을 유지할 수 있다.
[0030] 상술한 바와 같이, 다른 지지 블록(30)과 마찬가지로, 이동 가능한 지지 블록(39)은 소형이며, 막대 형상 부재(50)에 의해 히터 블록(20a)에 접속되어 있으므로 열의 유입도 작아, 열변형되기 어렵다. 또한, 히터 블록(20a)으로서 탄소강(炭素鋼) 등이 채용되어 있는 경우, 열변형에 의해 신장되는 양은 수 mm 정도로 전망된다. 따라서, 간이한 구조의 이동 기구(35)에 의해, 구동 기구(60)의 샤프트(66)에 대해 지지 블록(39)을 이동 가능하게 할 수 있다. 본 예에서는, 슬라이드 기구(35)로서, 샤프트(66)의 단차(段差) 구조를 구비한 선단(66a)이, 지지 블록(39)에 설치된 단차 구조를 구비한 구멍(35a)에 삽입되고, 단차 부분이 심링을 구비한 와셔(35b)를 통해 길이 방향(X)으로 슬라이드하는 구조가 채용되고 있다. 구멍(35a)은, 선단(66a)의 직경에 대해 이동량을 가미한 크기(사이즈, 직경)의 둥근 구멍 또는 긴 구멍으로 되어 있으며, 샤프트의 선단(66a)이 구멍(35a) 내에서 길이 방향(X)으로 이동함으로써, 지지 블록(39)이 샤프트(66)에 대해, 길이 방향(X)으로 슬라이드할 수 있도록 되어 있다. 샤프트(66)에 대한 지지 블록(39)의 Y방향의 위치는 심링을 겸한 와셔(35b)의 두께 또는 매수를 변경함으로써 자유롭게 조정할 수 있으며, 히터 블록(20a)을 통해 금형(10a)의 길이 방향(X)의 기울기를 미세 조정할 수 있다. 이동 가능한 지지 블록(39)에 실장(實裝; mounting)하는 기구(35)는, 본 예에 한정되지 않고, 길이 방향(X)으로 이동 가능한 것이면 되며, 슬라이드 레일 등의 다른 공지의 기구를 채용해도 된다.
[0031] 이와 같이, 용착 장치(1)에 있어서는, 히터 블록(20a)의 변형을 억제하는 것이 아니라, 히터 블록(20a)이 가열되었을 때, 길이 방향(X)으로 균일하게 변형되도록 하고 있다. 그 결과, 금형(10a)의 온도 변화로 인한 휨 등의 변형을 방지하여, 직선성을 유지시킬 수 있도록 하고 있다. 나아가, 히터 블록(20a)으로부터 지지 블록(31a 및 32a)에 대한 열 이동량을 억제할 수 있으므로, 히터 블록(20a)의 길이 방향(X)의 온도 분포의 변동을 억제할 수 있다. 이 때문에, 휨 등의 제어하기 어려운 변형이 발생하는 것을 억제할 수 있어, 히터 블록(20a)이 길이 방향(X)으로 균일하게 변형되기 쉽다. 이 점에서도, 금형(10a)의 온도 변화로 인한 휨을 방지할 수 있다.
[0032] 지지 블록(30)의 열변형을 억제하기 위해서는, 히터 블록(20a)을 지지하는 복수의 제1 지지 블록(37)의 합계 길이, 즉, 본 예에서는, 지지 블록(31a 및 32a)의 합계 길이(Ls)는 가능한 한 짧은 것이 바람직하다. 한편, 히터 블록(20a)에 대해 핀 포인트에서 힘을 가하면, 히터 블록(20a)이 왜곡되는 등의 변형이 발생하는 요인이 되어, 히터 블록(20a)에 의해 지지되고 있는 금형(10a)의 직선성을 손상시킬 가능성이 있다. 따라서, 복수의 제1 지지 블록(37)의 개개의 지지 블록(31a 및 32a)은, 전달되는 압력(가압력)에 의해 히터 블록(20a)이 왜곡되기 어려울 정도로, 구동 장치(60)로부터의 힘을 히터 블록(20a)에 분산하여 가하는 것이 바람직하다. 따라서, 일방의 히터 블록(20a)을 지지하는 복수의 제1 지지 블록(37)에 포함되는 지지 블록(30)의 개수는, 2개 이상이며, 가능한 한 개수가 적은 편이 바람직하고, 예컨대, 3개 이내인 것이 바람직하다.
[0033] 또한, 히터 블록(20a)과, 개개의 지지 블록(31a 및 32a)을 접속하는 막대 형상 부재(50)의 개수도 히터 블록(20a)이 기울거나 하는 일 없이 지지할 수 있고, 가압력이 전달될 수 있는 범위에서 적은 것이 바람직하다. 따라서, 막대 형상 부재(50)는, 각각의 지지 블록(31a 및 31b)에 상하 좌우로 분산하여 2차원으로 배치 가능한 범위에서 개수가 적은 것이 바람직하며, 상기에서 개시(開示)한 바와 같이 지지 블록 1개당 4개 또는 3개인 것이 바람직하다.
[0034] 히터 블록(20a)을 지지하는 복수의 제1 지지 블록(37)에 포함되는 일방의 지지 블록(32a)은 상술한 바와 같이 이동 가능한 지지 블록(39)으로서의 기능을 구비하고 있다. 타방의 지지 블록(31a)도 이동 가능한 지지 블록(39)이어도 되고, 슬라이드 기구(35)를 포함하지 않는, 구동 기구(60)의 샤프트(66)에 대해 길이 방향(X)의 위치가 고정된 지지 블록이어도 된다.
[0035] 상기에서는, 일방의 히터 블록(20a)을 지지하는 제1 지지 블록(37)을 예로 들어 설명하고 있지만, 타방의 히터 블록(20b)을 지지하는 제2 지지 블록(38)에 있어서도 마찬가지이며, 복수의 제2 지지 블록(38)의 개개의 지지 블록(31b 및 32b) 중 일방이 이동 가능한 지지 블록(39)이어도 되고, 양방(兩方)이 이동 가능한 지지 블록(39)이어도 된다.
[0036] 나아가, 상기 용착 장치(1)에 있어서는, 금형(10a 및 10b), 2개의 히터 블록(20a 및 20b), 복수의 막대 형상 부재(50), 및 지지 블록(31a 및 31b, 32a 및 32b)을, 모두 열팽창계수가 작은 금속, 예컨대 탄소강이나 스테인리스 스틸 등의 내열성 금속으로 구성할 수 있어, 수지, 세라믹, 파이버 등의 이른바 단열재를 사이에 끼우지 않고 금형(10a 및 10b)을 지지할 수 있다. 따라서, 수지, 세라믹, 파이버 등의 이른바 단열재를 이용할 때의 열팽창, 조립 정밀도, 내구성 등의 문제가 발생하기 어려운 용착 장치(1)를 제공할 수 있다.
[0037] 또한, 상기에는, 복수의 필름 형상 부재(19)를 용착하는 장치(1)로서, 복수의 필름 형상 부재가 겹쳐진 부분을 사이에 끼워 넣고 가열하여, 겹쳐진 부분의 적어도 일부를 용착하도록 각각이 제1 방향(X)으로 연장된 한 쌍의 금형(10a 및 10b)과, 한 쌍의 금형을 각각 지지하도록 각각이 제1 방향(X)으로 연장된 한 쌍의 히터 블록(20a 및 20b)과, 제1 방향(X)으로 분산하여 배치되어, 히터 블록을 통해 한 쌍의 금형을 가압하는 힘을 중계하는 복수의 지지 블록(30)과, 복수의 지지 블록의 각각의 지지 블록과 히터 블록을 접속하도록 제1 방향(X)과 직교하는 방향으로 연장된 복수의 막대 형상 부재(50)를 갖는 장치가 개시되어 있다. 복수의 막대 형상 부재(50)의 각각은, 중간에 열 전달을 저해하는 부분(51)을 포함하며, 복수의 막대 형상 부재는, 각각의 지지 블록(30)과 히터 블록(20a 또는 20b)을 적어도 3곳에서 지지하도록 배치된다.
[0038] 이 장치(1)에 있어서는, 지지 블록(30)을 제1 방향(X)으로 분산시킴으로써, 히터 블록(20a 또는 20b)과 지지 블록(30) 간의 결합 부위를 한정하고, 나아가, 중간에 열 전달을 저해하는 부분을 포함하는 막대 형상 부재(50)를 통해 각각의 지지 블록과 히터 블록을 접속한다. 이 때문에, 복수의 지지 블록(30)에 의해, 히터 블록(20a 또는 20b)으로부터 지지 블록으로의 열의 흐름을 최대한 줄이는 것이 가능해져, 히터 블록의 온도 분포를 균일하게 하여, 히터 블록에 열변형을 균일하게 발생시켜, 온도의 변화에 의해 히터 블록이 길이 방향인 제1 방향(X)으로 균일하게 신장되도록 지지할 수 있다. 따라서, 온도가 변화하더라도 히터 블록(20a 및 20b)의 직선성이 손상되는 것을 억제할 수 있다. 나아가, 제1 방향(X)으로 복수의 지지 블록(30)을 분산하여 배치하여, 지지 블록(30)의 제1 방향(X)의 합계 길이(Ls)를 단축시킴으로써, 지지 블록(30)의 열변형에 의한 히터 블록(20a 및 20b)에 대한 영향을 가능한 한 작게 할 수 있다. 따라서, 제1 방향(X)으로 긴 금형(10a 및 10b)이며, 휨 등이 발생하기 어렵고, 용착 대상인 필름 형상 부재에 대해, 보다 균등하게 압력을 가할 수 있는 금형(10a 및 10b)을 구비한 용착용의 장치(1)를 제공할 수 있다.
[0039] 복수의 지지 블록(30) 중 적어도 1개의 지지 블록은, 히터 블록(20a 및 20b)의 제1 방향(X)의 열변형에 대응하여 제1 방향(X)으로 이동하는 기구(35)를 포함해도 된다. 일방의 히터 블록(20a)을 지지 대상으로 하는 복수의 제1 지지 블록(37)은, 이동하는 기구(35)를 포함한 적어도 1개의 이동 가능한 지지 블록(39)을 포함하며, 타방의 히터 블록(20b)을 지지 대상으로 하는 복수의 제2 지지 블록(38)도 적어도 1개의 이동 가능한 지지 블록(39)을 포함하고 있어도 된다. 열변형이 작은 지지 블록(39)에 이동하는 기구(35)를 조립할 수 있으므로, 간이한 구성으로 온도 변화에 대해 안정적으로 이동할 수 있어, 히터 블록(20a 및 20b)의 열신장을 확실하게 흡수할 수 있다. 이 때문에, 히터 블록(20a 및 20b)에 열변형에 의한 응력이 발생하는 것을 더욱 억제할 수 있어, 금형(10a 및 10b)의 변형을 억제할 수 있다.
[0040] 일방의 히터 블록에 대응하는 복수의 지지 블록(37 및 38)은, 각각 2개 또는 3개의 지지 블록(30)에 의해 구성되어도 된다. 분산 배치되는 지지 블록(30)의 개수는, 적은 것이 바람직하다. 또한, 각각의 지지 블록(30)은, 2차원으로 분산 배치된 3개 또는 4개의 막대 형상 부재(50)에 의해, 각각의 지지 대상인 히터 블록(20a 또는 20b)에 접속되어 있어도 된다. 열의 전달이 발생하는 막대 형상 부재(50)는, 히터 블록(20a 및 20b)을 안정적으로 지지할 수 있는 범위에서 개수가 적어도 된다.
[0041] 또한, 상기에서는, 본 발명을, 그 특정한 형태 및 실시형태에 관련하여 설명하고 있지만, 본 발명의 정신 또는 범위로부터 벗어나는 일 없이, 상술한 것 이외의 다양한 변경이 가능하다는 것이 이해될 것이다. 예컨대, 모두 첨부의 청구범위에 정의되는 본 발명의 범위 내에서, 동등한 요소를, 구체적으로 도시 및 기재된 것으로 치환할 수 있고, 특정한 특징은 다른 특징으로부터 독립적으로 사용할 수 있으며, 어떤 경우에는, 요소의 특정한 위치가 반대(逆)로 되어도 되고, 사이에 존재(介在)해도 된다.

Claims (5)

  1. 복수의 필름 형상 부재를 용착하는 장치로서,
    상기 복수의 필름 형상 부재가 겹쳐진 부분을 사이에 끼워 넣고 가열하여, 상기 겹쳐진 부분의 적어도 일부를 용착하는 한 쌍의 금형이며, 각각이 제1 방향으로 연장된 한 쌍의 금형과,
    상기 한 쌍의 금형을 각각 지지하는 한 쌍의 히터 블록이며, 각각이 상기 제1 방향으로 연장된 한 쌍의 히터 블록과,
    상기 제1 방향으로 분산하여 배치된 복수의 제1 지지 블록이며, 상기 한 쌍의 히터 블록 중 일방에 대해, 상기 제1 방향과 직교하는 방향으로 연장되고, 중간(途中)에 열 전달을 저해하는 부분을 포함하는 복수의 막대 형상 부재를 통해 접속된 복수의 제1 지지 블록과,
    상기 제1 방향으로 분산하여 배치된 복수의 제2 지지 블록이며, 상기 한 쌍의 히터 블록 중 타방에 대해, 상기 복수의 막대 형상 부재를 통해 접속된 복수의 제2 지지 블록과,
    상기 복수의 제1 지지 블록 및 상기 복수의 제2 지지 블록을 통해, 상기 한 쌍의 금형의 간격을 가변(可變)시켜 상기 필름 형상 부재를 사이에 끼워 넣는 구동 기구를 가지며,
    상기 복수의 제1 지지 블록은, 지지 대상인 히터 블록의 상기 제1 방향의 열변형에 대응하여 상기 구동 기구에 대해 상기 제1 방향으로 이동하는 기구를 포함하는 적어도 1개의 이동 가능한 지지 블록을 포함하며,
    상기 복수의 제2 지지 블록은, 적어도 1개의 상기 이동 가능한 지지 블록을 포함하는, 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 제1 지지 블록 및 상기 복수의 제2 지지 블록의 각각의 지지 블록은, 분산된 3곳 또는 4곳에 배치된 상기 복수의 막대 형상 부재에 의해 접속되어 있는, 장치.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 복수의 제1 지지 블록은, 상기 이동 가능한 지지 블록을 포함하여 2개 또는 3개의 지지 블록에 의해 구성되며,
    상기 복수의 제2 지지 블록은, 상기 이동 가능한 지지 블록을 포함하여 2개 또는 3개의 지지 블록에 의해 구성되어 있는, 장치.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 한 쌍의 히터 블록 중 일방의 전체 길이(Lh)와, 상기 복수의 제1 지지 블록의 합계 길이(Ls)가 이하의 조건을 만족하는, 장치.
    0.05＜Ls/Lh＜0.5
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 한 쌍의 금형, 상기 한 쌍의 히터 블록, 상기 복수의 제1 지지 블록 및 상기 복수의 제2 지지 블록을 내장하는 진공 용기를 더 갖는, 장치.
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