KR20200081489A - 용접 장치 - Google Patents

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KR20200081489A
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Abstract

본 발명은 중합체 재료(8a, 8b), 상세하게는 이에 한정되는 것은 아니지만 얇거나 부서질 수 있는 재료를 용접하는데 적합한 용접 장치에 관한 것이다. 본 발명에 따르면, 중합체 재료의 용접 영역(6)을 따라 중합체 재료(8a, 8b)를 용접하는 용접 장치(2)이다. 용접 장치(2)는 캐리어(4)를 포함하여, 용접 영역(6)에 열을 공급함으로써, 중합체 재료를 용융시키고, 가열 부재(10)는 수축 및 확장 구조 사이에서 캐리어(4)에 대해 왕복 운동하도록 배열되어, 상기 부재(10)가 수축 구조로부터 확장 구조로 이동함에 따라 가열 부재(10)가 중합체 재료의 표면을 용융 및 침투하고, 캐리어(4)는 용접 영역(6)을 따라 가열 부재(10)를 후행하고, 용접 영역(6) 내의 용융된 중합체 재료를 구속하도록 배열된 후행 접촉 표면(14)을 추가로 포함한다. 가열 부재(10)는 또한 후행 접촉 표면(14)에 대해 왕복 운동하도록 배치된다.

Description

용접 장치
본 발명은 중합체 재료, 상세하게는 이에 한정되는 것은 아니지만 얇거나 부서질 수 있는 재료를 용접하는데 적합한 용접 장치에 관한 것이다.
예를 들어 차량 범퍼 또는 페어링과 같은 대형 중합체 품목을 수리할 때 중요한 문제가 발생한다. 예를 들어 범퍼가 손상되면, 교체 범퍼가 간단히 장착된다. 그러나 이는 고가이며 낭비이다. 또한, 차량의 복잡성이 증가함에 따라, 범퍼는 다수의 센서 또는 수리 중에 새로운 범퍼로 전달될 필요가 있는 근접 센서와 같은 다른 구성 부재를 포함할 수 있다. 그러나 비용은 금방 비싸지고, 비교적 간단한 품목의 수리 비용으로 인해 보험 상각으로 자동차가 종종 상각된다. 종래의 용접 기술은 많은 상이한 중합체 재료를 수리하는데 적합하지 않다. 이는 중합체 재료가 얇거나 부서지기 쉬운 경우에 특히 관련이 있다.
또한, 종래의 용접 기술이 바람직하다고 여겨지더라도, 적절한 충전제를 선택하기 위해 재료의 조성을 결정하는 것이 불가능한 다수의 상이한 중합체 조성물이 존재한다. 따라서 종래의 용접 기술은 실용적이지 않다.
본 발명은 상술한 문제점을 해결한다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 중합체 재료의 용접 영역을 따라 중합체 재료를 용접하는 용접 장치이고, 용접 장치는 캐리어와 중합체 재료를 용융하도록 용접 영역에 열을 공급하고, 캐리어에 의해 운송되는 가열 부재를 포함하고, 가열 부재는 수축 및 확장 구조 사이에서 캐리어에 대해 왕복 운동하도록 배열되어, 상기 부재가 수축 구조로부터 확장 구조로 이동함에 따라 가열 부재가 중합체 재료의 표면을 용융 및 침투하고, 캐리어는 용접 영역을 따라 가열 부재를 후행하고 용접 영역 내의 용융된 중합체 재료를 구속하도록 배열된 후행 접촉 표면을 추가로 포함하며, 가열 부재는 또한 후행 접촉 표면에 대해 왕복 운동하도록 배치된다.
이 용접 장치는 얇고 부서지기 쉬우며 이전에는 표준을 만족하도록 용접할 수 없는 많은 중합체 재료의 용접을 허용한다. 즉, 자동차 범퍼와 같은 부품을 폐기할 필요 없이, 대신에 수리할 수 있다. 용접 영역을 따라 연속 용접이 가능하다.
또한, 용접 장치는 필러가 필요하지 않으므로 사용자가 정확한 필러 재료를 선택하는 것에 의존하지 않는다. 이는 일반적으로 다수의 조합된 재료의 혼합물을 포함하는 재생된 중합체 재료를 용접할 필요가 있을 때 특히 유리하다.
캐리어는 용접 영역을 따라 이동 가능하므로, 캐리어와 중합체 재료 사이에는 상대적 이동이 존재한다. 캐리어는 바람직하게는 작동중인 고정된 중합체 재료에 대해 이동한다.
용접 영역은 2개의 중합체 재료 단편 사이의 이음부를 포함할 수 있다는 것이 이해될 것이다. 대안적으로, 용접 영역은 중합체 재료에 균열을 포함할 수 있다. 용접 장치는 나란한 방향으로 제공된 인접한 중합체 재료를 용접하는데 유리하며, 용접 영역은 인접한 나란한 중합체 재료 일부의 양자를 포함한다. 인접한 재료는 서로에 대해 상이한 평면으로 배향될 수 있다. 인접한 재료 각각은 접합 모서리(abutment edge)를 가지며, 용접 영역은 유리하게는 각각의 모서리로 연장되는 재료를 포함한다. 청구된 발명에 따른 용접 장치는 맞대기 용접(butt welding)을 위한 용접 장치로 지칭될 수 있다.
용접 장치는 휴대용일 수 있어서, 콤팩트하고 사용하기 쉬운 장치를 가능하게 하며, 비교적 용이하게 조작될 수 있으며, 복잡한 형상을 수용할 수 있다.
용접 장치는 단일의 가열 부재를 포함하는 것이 바람직하다.
후행 접촉 표면은 이동 방향으로 가열 부재의 바로 뒤에 뒤따를 수 있거나 및/또는 이동 방향에서 가열 부재의 측면으로 뒤따를 수 있다는 것이 이해될 것이다.
중합체 재료의 용융 및 침투를 통해, 용융된 중합체 재료가 용접 영역 내로 이송되어, 가열 부재의 왕복 운동의 이전 작업에 의해 형성된 공간을 효과적으로 다시 채운다.
캐리어는 바람직하게는 용접 영역을 따라 가열 부재를 안내하는 선행 접촉 표면을 추가로 포함한다. 이는 캐리어에 안정성을 제공하여, 사용시 접합될 재료의 이음부 라인을 보다 쉽게 따라갈 수 있는 이점을 제공한다. 선행 접촉 표면은 후행 접촉 표면보다 더 큰 마찰 계수를 가질 수 있다. 이를 통해 선행 접촉 표면과 접합 될 재료 사이의 양호한 접촉이 보장된다.
캐리어는 히터 부재를 추가로 포함하여, 선행 접촉 표면을 통해 열을 공급할 수 있다. 이는 용접 영역을 예열하는데 활용되어, 용접 시간을 단축하고 용접 품질을 향상시킬 수 있다.
히터 부재는 유리하게는 후행 접촉 표면에 대해 둔각으로 왕복 운동한다. 이는 용접 장치의 기능에 유리하며, 히터 부재가 용융된 용접 재료를 효과적으로 용융시키고 후방으로 구동한다. 이 재료는 후행 접촉 표면에 의해 구속되며, 이전 왕복 운동 동안 히터 부재의 작용에 의해 남겨진 갭을 효과적으로 채운다. 따라서, 중합체 재료는 용접 영역을 따라 후방으로 왕복 운동하는 히터 부재로부터 전달되어, 용접 영역을 채우고 결함 또는 이음부의 어느 한 쪽에서 중합체 재료를 균질화한다.
둔각은 유리하게는 100도 내지 135도, 더욱 유리하게는 110도 내지 120도이다.
용접 장치는 바람직하게는 작동기를 포함하여, 이는 한번의 입력에 응답하여 가열 부재의 다수의 왕복 운동을 야기하도록 작동 가능하다. 작동기는 바람직하게는 트리거와 같은 사용자의 입력이다. 따라서, 사용자의 입력 적용하는 경우, 한번의 작동 및 해제시 다수의 왕복 운동이 출력되거나, 바람직하게는 사용자의 입력이 연속적이고 단일 작동인 경우에 다수의 왕복 운동이 출력된다. 이것은 예를 들어 트리거를 압축한 구성으로 유지함으로써 가열 부재의 반복적인 왕복 운동을 야기함으로써 달성될 수 있고, 따라서 용접 단편과 캐리어 사이의 상대 이동이 존재함에 따라, 용접 영역을 따라 용접이 형성될 수 있다.
용접 장치는 온도 제어 시스템을 더 포함하며, 가열 부재에 의해 출력되는 열을 제어할 수 있다. 온도 제어 시스템은 바람직하게는 가열 부재가 수축 구성 및 확장 구성 모두의 경우에 가열 부재가 가열되도록 구성된다. 온도 제어 시스템은 바람직하게는 가열 부재로부터의 열 출력을 모니터링하고 측정된 열 출력에 따라 가열 부재로의 입력을 조정하도록 구성된다. 따라서, 가열 부재의 열 출력에 대한 조정은 능동적으로 조정되어 용접 품질의 일관성을 보장할 수 있다. 예를 들어 가열 부재에 제공된 가열 필라멘트를 통해 전기 파라미터의 형태로 입력을 변경함으로써 조정될 수 있다.
용접 장치는 사용자 작동 가능 입력을 포함하여, 가열 부재에 의해 공급되는 열을 선택할 수 있다. 온도 제어 시스템은 사용자가 선택한 열 출력으로 열 출력을 유지하도록 구성되어, 전체 용접 영역을 따라 일관된 열 출력이 달성되도록 다시 보장함으로써, 용접 품질의 일관성을 보장할 수 있다. 용접 장치는 데이터 저장 장치를 포함하여, 대응하는 중합체 재료에 대한 온도 데이터를 저장할 수 있다. 따라서, 사용자는 용접될 재료의 중합체 세부 사항 및 공급되는 적절한 온도를 입력할 수 있다.
가열 부재는 바람직하게는 확장된 구조에서 캐리어로부터 돌출 거리만큼 돌출되도록 배열되고, 용접 장치는 돌출 거리의 조절을 가능하게 하도록 구성될 수 있다. 따라서, 가열 부재의 깊이 제어가 가능하며, 이는 용접될 재료의 두께에 따라 돌출 거리를 제어 및 조정하는데 유리하다. 두꺼운 재료를 용접하는 경우 돌출 거리가 증가하는 것이 유리하다. 돌출 거리는 사용 중에 능동적으로 제어될 수 있다.
가열 부재는 유리하게 헤드로 연장되며, 헤드는 원형, 반원형, 다이아몬드 또는 정사각형 프로파일을 갖는다. 반원형 헤드 프로파일을 사용하는 경우, 직선 모서리는 용접 영역을 따라 이동하는 방향으로 헤드의 후행 모서리이다.
캐리어는 후행 접촉 표면을 갖는 풋(foot) 및 가열 부재를 수용하기 위한 하우징을 포함할 수 있고, 풋에 대한 하우징의 위치는 복수의 작동 위치 사이에서 조정 가능하다. 이는 풋에 대한 하우징의 위치를 변경함으로써, 풋에 대한 가열 부재의 각도를 또한 변경시킬 수 있다는 장점이 있다. 이는 용접될 상이한 중합체 재료 및/또는 용접될 상이한 두께의 중합체 재료와 함께 사용하기에 유리하다. 복수의 작동 위치에서 풋에 대해 하우징을 고정하는 수단이 제공되는 것이 바람직하며, 이는 하우징과 이에 따라 가열 부재 사이의 상대 각도를 원하는 각도로 사용되도록 변경 및 고정할 수 있음을 의미한다.
캐리어는 사용자에 의한 파지용 핸들 배열을 포함할 수 있다. 따라서 용접 장치는 용접 영역을 따라 용접 방향으로 당겨질 수 있다.
하나 이상의 휠과 같은 회전식 장착 부재가 제공되어, 용접 영역을 따라 캐리어의 회전 운동을 가능하게 할 수 있다. 따라서, 용접 장치는 사용자에 의해 또는 대안적으로 기계에 의해, 제어된 방식으로 용접 영역을 따라 용이하게 밀거나 당겨질 수 있다.
캐리어는 바람직하게는 하우징을 포함하여, 가열 부재를 수용하고, 바람직하게는 하우징과 가열 부재 사이에 분리 갭이 제공된다. 분리 갭은 바람직하게는 에어 갭이다. 분리 갭이 제공되어 가열 부재로부터 하우징으로의 열 전달을 감소시키고, 하우징은 작업자에 의해 파지될 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 중합체 재료를 용접하는 방법가 제공되며, 이는 중합체 재료의 용접 영역을 따라 중합체 재료에 대해 캐리어를 이동시키고, 캐리어가 가열 부재를 운반하여, 용접 영역에 열을 공급하여 중합체 재료를 용융시키고, 가열 부재를 수축 및 확장 구조 사이에서 캐리어에 대해 왕복 운동시켜, 상기 부재가 수축 구조로부터 확장 구조로 이동함에 따라 가열 부재가 중합체 재료의 표면을 용융 및 침투하며, 및 용접 영역을 따라 가열 부재를 후행하는 용융된 중합체 재료를 구속하는 단계를 포함한다.
캐리어가 용접 영역을 따라 이동한다는 것을 이해할 것이다. 바람직하게는, 중합체 재료가 정지 상태로 유지되는 동안 캐리어는 물리적으로 이동한다.
상기 방법은 바람직하게는 하기 순서로 작동한다: 가열 부재를 확장 구조로 확장시키고 가열 부재가 중합체 재료의 표면을 용융 및 침투하고; 가열 부재를 수축 구조로 수축시키고; 용접 영역을 따라 중합체 재료 및 캐리어의 상대적 이동을 야기하고, 후속적으로 용접 영역을 따라 상기 순서를 반복한다.
상기 방법은 바람직하게는 인접한 중합체 재료를 나란히 배향시키는 단계를 포함하며, 용접 영역은 인접한 나란한 중합체 재료 둘 모두의 일부를 포함한다.
상기 방법은 바람직하게는 가열 부재의 이동을 제어하여, 가열 부재가 더 느린 속도로 이동하거나 확장 구조로 또는 확장 구조 근처로의 이동을 중지시킨다. 바람직하게는, 가열 부재의 이동은 확장 구조에서 정지되어, 용접 영역으로의 열 전달을 증가시킨다.
본 발명에 따른 용접 장치는 다수의 중합체 재료를 용접하는데 사용될 수 있으며, 이는 폴리 프로필렌, 폴리에틸렌, ABS 및 폴리 카보네이트, PVC 및 폴리 아미드의 비제한적인 목록을 포함한다. 추가로 이들 재료의 혼합물도 용접될 수 있다. 이를 통해 특히 혼합물 재료인 경우 어려운 용접될 각각의 재료와 필러 재료를 매칭하는 복잡한 요구를 회피한다. 폴리 프로필렌 및 혼합된 폴리 프로필렌의 용접은 상당한 이점을 가지며, 이는 예를 들어 복잡하고 고가의 부품인 전등을 장착하기 위한 범퍼 및 브래킷과 같은 차량에서 널리 사용된다.
본 발명의 양태는 이하 첨부 도면을 참조하여 단지 예로서 설명될 것이다.
도 1a 및 도 1b는 본 발명의 예시적인 실시예의 개략적인 단면도 및 투시도이다. 도 1a는 또한 용접될 중합체 재료가 없는 예시적인 실시예에 따른 용접 장치의 일부를 도시한다.
도 2a 및 2b는 본 발명의 예시적인 실시예의 개략적인 단면도 및 투시도이다.
도 3은 본 발명의 예시적인 실시예의 측 단면도 및 저면도의 추가적인 개략도이다.
도 4는 본 발명의 예시적인 실시예의 측 단면도이다.
도 1을 참조하면, 중합체 재료를 용접하기 위한 용접 장치(2)가 제공되며, 이는 접합 또는 수리될 중합체 재료(8a, b)의 용접 영역(6)을 따라 이동 가능한 캐리어(4)를 포함한다. 가열 부재(10)는 캐리어(4)에 의해 운반되어, 용접 영역(6)에 열을 공급하여, 중합체 재료를 용융시킨다. 화살표(12)는 가열 부재(10)의 왕복 방향을 나타내고, 도 1a에는 확장 구조가 도시된다. 캐리어는 후행 접촉 표면(14)를 추가로 포함하며, 이는 용접 영역에서 용융된 중합체 재료를 구속하도록 배열된 용접 영역을 따라 가열 부재(10)를 후행한다. 후행 접촉 표면(14)은 풋(16)에 의해 지지되고, 예시적인 실시예에서 풋(16)은 하우징(18)으로부터 돌출되어, 가열 부재(10)를 수용한다. 가열 부재는 가열 부재(10)에 내장된 저항 가열 부재와 같은 다양한 수단에 의해 가열될 수 있음이 이해될 것이다. 가열 부재(10)는 후행 접촉 표면(14) 및 이에 따라 풋(16)에 대해 왕복 운동하는 것으로 이해될 것이다.
풋(16) 또는 캐리어의 하우징의 일부에 의해 제공될 수 있는 후행 접촉 표면(14)은 가열 또는 냉각 시스템을 포함하여, 용접의 마무리를 보강시킬 수 있다. 또한, 쿠션이 될 수 있는 롤러 또는 블레이드가 제공될 수 있으며, 롤러 또는 블레이드가 제공되어 용접의 외관을 수정한다. 예를 들어, 롤러 또는 블레이드는 용접을 매끄럽게 하여, 필요한 후속 처리를 감소시킬 수 있다. 대안적으로 또는 추가적으로, 하나 이상의 센서가 제공되어 제어 시스템에 열 데이터를 중계하여, 가열 부재의 온도 또는 가열 부재의 침투 깊이와 같은 작동 파라미터를 능동적으로 수정할 수 있다. 또한, 용접에서의 결함 또는 공극을 검출하기 위한 운행 시간 측정 장비와 같은 용접 품질을 결정하기 위한 장비가 제공될 수 있다.
캐리어는 선행 접촉 표면(22)을 추가로 포함하며, 이는 용접 영역(6)을 따라 가열 부재(10)를 안내하도록 배치된다. 선행 접촉 표면(22)은 풋(16)의 일부를 형성하고, 하우징(18)으로부터 전방으로 돌출될 수 있다. 선행 접촉 표면(22)은 거친 표면의 제공을 통해 용접될 재료 상에 파지하기 위한 표면 형성을 가진다. 거친 표면은 다수의 돌출부(24)를 포함하며, 이는 용접 영역(6)의 재료와 맞물릴 수 있다. 히터 부재(미도시)가 제공되어 선행 접촉 표면(22)을 통해 열을 공급할 수 있다. 이는 가열 부재(10)의 작업 전에 용접 영역을 예열하는 작용을 하여, 가열 부재(10)의 왕복 운동에 필요한 시간을 감소시키고 용접 품질을 향상시킨다. 선행 접촉 표면의 온도는 가열 부재(10)의 온도와 독립적으로 제어될 수 있다.
가열 부재(10)는 후행 접촉 표면(14)에 대하여 둔각으로 왕복 운동하는 것으로 도시된다. 이는 용접 영역(6)의 중합체 재료가 가열 및 침투됨에 따라, 가열 부재(10)는 용융된 재료를 후방으로 구동시키고 용접 영역을 다시 채운다. 둔각은 100도와 135도 사이, 더욱 바람직하게는 110도와 120도 사이이다. 정확한 둔각은 후술하는 바와 같이 헤드(26)에 의해 제공되는 구동면의 각도를 수정함으로써 수정될 수 있다. 따라서, 헤드의 구동 표면의 모따기(chamfering)를 통해, 용접 영역에 대해 구동 표면을 개방하도록 형성되는 구동 표면의 제공을 통해 가열 부재의 둔각은 효과적으로 감소된다.
가열 부재는 헤드(26)로 연장되며, 헤드(26)는 바람직하게는 구동 표면을 포함하며, 이는 참조 번호 26으로 표시되고, 바람직하게는 캐리어 및 용접 영역의 상대적인 이동 방향으로 용접 영역의 용융된 재료를 후방으로 가열하고 구동한다. 헤드 및 이에 따른 구동 표면은 단지 약간 다른 용접 프로파일을 제공하는 예로서 원형, 반원형, 다이아몬드 또는 정사각형 프로파일과 같은 다양한 형태를 취할 수있다.
가열 부재는 확장 구조에서 캐리어로부터 돌출 거리만큼 돌출되도록 배열되고, 용접 장치는 돌출 거리를 조절 가능하도록 구성된다. 이는 작동시에 하우징(18)으로부터의 돌출을 제어하기 위해 하우징(18)에 대한 가열 부재의 재배치에 의해 도면에 나타내지 않는 다양한 간단한 수단에 의해 달성될 수 있다. 이는 상이한 두께의 재료를 적절히 용접할 수 있도록 한다.
이제 도 2a 및 도 2b를 참조하면, 예시적인 실시예에 따른 용접 장치가 제시되고, 용접 장치는 휴대용(handheld)으로 형성된다. 작업자의 손에 안착되도록 배치된 하우징(30)이 제공된다. 작동기(31)는 입력에 응답하여 가열 부재의 왕복 운동을 유발하도록 작동 가능하다. 다수의 왕복 운동은 바람직하게는 트리거 형태 일 수 있는 작동기(31)의 계속된 누름을 통해 야기된다.
이제 도 3을 참조하면, 캐리어(4)는 후행 접촉 표면을 갖는 풋(32)과, 이 실시예에서 선행 접촉 표면(22)을 포함하고, 풋에 대한 하우징(18)의 위치는 복수의 작동 위치에서 풋에 대해 하우징을 고정하기 위한 수단에 의해 복수의 작동 위치 사이에서 조정 가능하다. 이러한 메커니즘은 풋(32)에 대한 하우징(18) 및 이에 따른 가열 부재(10)의 경사(tilting)를 가능하게 하여, 고정 부재(34)를 통해 위치에 고정될 수 있게 한다. 도 3의 실시예에서 조명(36)이 또한 존재하며, 이는 작업을 돕는다.
도 4의 실시예를 참조하면, 후행 접촉 표면은 가열 부재(10)의 어느 한 측면에 인접하고, 안정화 부품(38)이 추가로 제공되어, 용접 영역(6)의 어느 한 측면의 용접 장치를 안정화시킨다. 이러한 실시예는 동일 평면이 아닌 재료(8a, b)의 두 섹션을 용접하는데 유리하다.
제시된 임의의 실시예는 회전식 장착 부재를 추가로 포함하며, 이는 하나 이상의 휠과 같은 용접 영역을 따라 캐리어의 회전 운동을 가능하게 한다. 이는 용접 영역을 따라 용접 장치를 끌어 당기는데 도움이 된다.
심플형 용접 장치(2)에서, 가열 부재(10)의 온도는 단일의 소정의 온도로 설정될 수 있거나, 대안적으로 온도는 용접될 재료의 두께 및 용접될 재료에 대한 판단 경험에 기초하여, 작업자에 의해 선택될 수 있다. 대안적으로, 용접 장치는 데이터 저장 장치 및 프로세서를 포함할 수 있고, 상이한 재료가 용접될 적절한 온도 설정이 저장된다. 작업자는 적절한 용접 재료를 선택할 수 있고, 가열 부재(10)는 필요한 온도로 가열될 수 있다. 또한, 재료의 두께가 입력되면 이는 가열 부재 온도의 결정을 위해 고려될 수 있다.
다른 실시예에서, 가열 부재 온도의 선택은 자동화될 수 있다. 이러한 실시예에서, 제 1 센서가 제공되어 주변 온도를 결정할 수 있다. 이후 가열 부재의 온도는 이 판독 값을 고려하여, 더 높은 주위 온도의 경우, 가열 부재의 온도가 그에 따라 감소될 수 있다. 대안적으로 또는 추가적으로, 용접 장치는 후행 접촉 표면에 인접한 센서 또는 제 2 센서를 포함할 수 있다. 이 제 2 센서는 온도를 나타내는 판독 값을 취할 수 있고, 가열 부재(10)에 대해 설정된 온도와 비교할 수 있으며,이 정보는 가열 부재(10)의 온도 및/또는 적용 가능한 경우 용접 영역(6)을 가로 지르는 휠의 이동 속도를 제어하는데 사용된다.
제시된 임의의 실시예에서, 용접 장치가 자동화된 기계에 통합될 수 있지만, 용접 장치가 휴대용이고 용접 영역의 윤곽을 적절하게 따를 수 있다는 점에서 유리하다.
작동시, 캐리어는 중합체 재료의 용접 영역을 따라 수동으로 또는 자동화된 작동으로서 끌어 당겨지고, 가열 부재는 용접 영역에 열을 공급하여, 수축 구조와 확장 구조 사이에서 반복적인 왕복 운동을 통해 중합체 재료를 용융시킨다. 가열 부재가 수축 구조로부터 확장 구조로 이동함에 따라, 가열 부재는 수리될 중합체 재료의 용접 영역의 표면을 용융시키고 관통한다. 동시에, 용융된 중합체 재료의 유동은 용접 영역을 따라 가열 부재를 후행하는 후행 접촉 표면에 의해 구속된다. 이는 도면, 예를 들어 도 1a의 용접 재료(50)의 컬럼(column)에 의해 확인될 수 있다.
작업시, 본 발명은 수많은 유리한 특징을 제공한다. 중요한 특징은 후행 풋에 의해 운반될 수 있는 후행 접촉 표면을 제공하는 것이다. 별도의 히터 부재를 사용함으로써, 용융된 중합체가 팽창하고, 이는 열의 영향 및 히터 부재의 추진력으로 인해 의도된 용접 영역 밖으로 퍼진다. 그러나 후행 접촉 표면은 이를 방지하고 왕복 운동하는 히터 부재의 이전 작업에 의해 남겨진 영역이 용융된 중합체 재료로 채워지는 것을 보장한다. 이는 히터 부재와 후행 접촉 표면이 함께 작동하여 이전 작업에서 남은 채적을 채우는 것을 의미한다. 이 기술을 사용하면 우수한 용접 품질과 용접 균일성을 보장할 수 있다. 용접이 완료된 후, 용접은 부드러운 마무리를 제공하는 연삭에 의한 가벼운 마무리만 요구된다.
본 발명의 양태는 단지 예로서 설명되었으며, 첨부된 청구 범위에 의해 제공된 보호 범위를 벗어나지 않으면서 수정 및 변형이 이루어질 수 있다는 것은 당업자에게 이해될 것이다.

Claims (20)

  1. 중합체 재료의 용접 영역을 따라 중합체 재료를 용접하는 용접 장치로서, 용접 장치는 용접 영역에 열을 공급함으로써, 중합체 재료를 용융시키는 캐리어를 포함하고, 가열 부재는 수축 및 확장 구조 사이에서 캐리어에 대해 왕복 운동하도록 배열되어, 상기 부재가 수축 구조로부터 확장 구조로 이동함에 따라 가열 부재가 중합체 재료의 표면을 용융 및 침투하며, 캐리어는 용접 영역을 따라 가열 부재를 후행하고 용접 영역 내의 용융된 중합체 재료를 구속하도록 배열된 후행 접촉 표면을 추가로 포함하고, 가열 부재는 또한 후행 접촉 표면에 대해 왕복 운동하도록 배치되는 용접 장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 나란한 방향으로 제공된 인접한 중합체 재료를 용접하고, 용접 영역은 인접한 나란한 중합체 재료 일부의 양자를 포함하는 용접 장치.
  3. 전술한 청구항 중 어느 한 항에 있어서, 캐리어는 용접 영역을 따라 가열 부재를 안내하는 선행 접촉 표면을 추가로 포함하는 용접 장치.
  4. 제 3 항에 있어서, 상기 선행 접촉 표면은 상기 후행 접촉 표면보다 큰 마찰 계수를 갖는 용접 장치.
  5. 제 3 항 내지 제 4 항 중 어느 항에 있어서, 캐리어는 선행 접촉 표면을 통해 열을 공급하는 히터 부재를 추가로 포함하는 용접 장치.
  6. 전술한 청구항 중 어느 한 항에 있어서, 히터 부재는 후행 접촉 표면에 대해 둔각으로 왕복 운동하는 용접 장치.
  7. 제 6 항에 있어서, 둔각은 100도(degree) 및 135도 사이, 더욱 더 바람직하게는 110도 및 120도 사이인 용접 장치.
  8. 전술한 청구항 중 어느 한 항에 있어서, 온도 제어 시스템을 추가로 포함하여, 가열 부재로부터 출력되는 열을 제어하는 용접 장치.
  9. 제 8 항에 있어서, 온도 제어 시스템은 가열 부재가 수축 및 확장 구조 둘 다에 있을 때 가열 부재를 가열시키도록 구성되거나, 및/또는 온도 제어 시스템은 가열 부재로부터 출력된 열을 모니터링하고, 측정된 열 출력에 따라 가열 부재로의 입력을 조정하도록 구성된 용접 장치.
  10. 전술한 청구항 중 어느 한 항에 있어서, 가열 부재는 확장 구조에서 캐리어로부터 돌출 거리만큼 돌출되도록 배열되고, 용접 장치는 돌출 거리를 조정 가능하도록 구성된 용접 장치.
  11. 전술한 청구항 중 어느 한 항에 있어서, 가열 부재는 헤드로 연장되고, 헤드는 원형, 반원형, 다이아몬드형 또는 정사각형 프로파일을 갖는 용접 장치.
  12. 전술한 청구항 중 어느 한 항에 있어서, 캐리어는 후행 접촉 표면을 갖는 풋(foot) 및 히터 부재를 수용하는 하우징을 포함하고, 풋에 대한 하우징의 위치는 복수의 작동 위치 사이에서 조정 가능한 용접 장치.
  13. 제 12 항에 있어서, 복수의 작동 위치 사이에서 풋에 대한 하우징을 고정하는 수단을 포함하는 용접 장치.
  14. 전술한 청구항 중 어느 한 항에 있어서, 캐리어는 사용자에 의해 파지되는 핸들 장치를 포함하는 용접 장치.
  15. 전술한 청구항 중 어느 한 항에 있어서, 회전식 장착 부재를 추가로 포함하여, 용접 영역을 따라 캐리어의 회전 운동을 가능하게 하는 용접 장치.
  16. 전술한 청구항 중 어느 한 항에 있어서, 캐리어는 하우징을 포함하여 가열 부재를 수용하고, 분리 갭이 하우징과 가열 부재 사이에 제공되는 용접 장치.
  17. 중합체 재료의 용접 방법으로서, 중합체 재료의 용접 영역을 따라 중합체 재료에 대해 캐리어를 이동시키고, 캐리어가 가열 부재를 운반하여, 용접 영역에 열을 공급하여 중합체 재료를 용융시키는 단계, 가열 부재를 수축 및 확장 구조 사이에서 캐리어에 대해 왕복 운동시켜, 상기 부재가 수축 구조로부터 확장 구조로 이동함에 따라 가열 부재가 중합체 재료의 표면을 용융 및 침투하는 단계 및 용접 영역을 따라 가열 부재에 후행하는 용융된 중합체 재료를 구속하는 단계를 포함하는 방법.
  18. 제 17 항에 있어서, 가열 부재를 확장 구조로 확장시키고 가열 부재가 중합체 재료의 표면을 용융 및 침투하고; 가열 부재를 수축 구조로 수축시키고; 용접 영역을 따라 중합체 재료 및 캐리어의 상대적 이동을 야기하는 순서로 작동하고, 후속적으로 용접 영역을 따라 상기 순서를 반복하는 방법.
  19. 제 17 항 내지 제 18 항 중 어느 항에 있어서, 나란한 배향으로 인접한 중합체 재료를 제공하고, 용접 영역은 인접한 나란한 중합체 재료 둘 모두의 일부를 포함하는 방법.
  20. 제 17 항 내지 제 19 항 중 어느 항에 있어서, 가열 부재의 이동은 확장 구조에서 정지하는 방법,
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