KR20210009106A

KR20210009106A - 가이드핀을 갖는 융착 장치

Info

Publication number: KR20210009106A
Application number: KR1020190085679A
Authority: KR
Inventors: 하윤철
Original assignee: 카이스 주식회사
Priority date: 2019-07-16
Filing date: 2019-07-16
Publication date: 2021-01-26
Also published as: KR102243174B1

Abstract

본 발명은 가이드핀을 갖는 융착 장치에 관한 것으로, 본 발명에 따르면 가이드핀을 갖는 융착 장치를 이용하여 보스의 내측 부분에도 충분하게 열을 공급하여 용융 산포를 좋게 하고, 융착 장치와 융착 대상물의 정렬이 바르지 않을 경우에는 융착이 이루어지지 않도록 함으로써 불량 접합 현상을 방지할 수가 있다.

Description

가이드핀을 갖는 융착 장치{Apparatus for fusion welding}

본 발명은 융착 장치에 관한 것으로, 더욱 구체적으로는 가이드핀이 마련되어 있는 융착 장치를 이용하여 용융 영역을 넓혀주고, 융착 장치와 융착 대상물이 서로 바르게 정렬되었을 경우에만 융착이 이루어지도록 하는 기술에 대한 것이다.

자동차 도어트림 등의 조립 과정에서 부품들의 견고한 고정을 위해 융착 방식이 적용된다.

도1은 종래의 융착 과정을 설명하기 위한 도면이다. 융착을 위해서는 먼저 도1의 (a)와 같이 피융착물(20)의 관통공(21)에 모재(10)에 돌출 형성된 보스(11)를 삽입시켜 준비한다. 보스(11)의 하방 둘레에는 피융착물(20)을 받치는 날개(12)가 형성되어 있는데, 이에 따라 피융착물(20)의 관통공(21) 둘레 부분이 날개(12)에 지지된다.

이후 도1의 (b)와 같이 보스(11)에 열을 공급하는 융착팁(30)을 하강시키면 보스(11)의 상단 부분이 용융되면서 피융착물(20)의 관통공(21) 둘레에 용융접합부(13)가 형성되고, 용융접합부(13)가 굳으면 용융접합부(13)에 관통공(21)이 걸리면서 빠지지 않게 고정된다. 이때 융착팁(30)의 하부 중앙에는 팁중앙부(31)가 돌출 형성되어 있다. 융착팁(30) 하부에 팁중앙부(31)가 돌출 형성되어 있는 이유는 보스(11)가 융착팁(30)에 최대한 넓은 면적에서 접촉되도록 하고 용융접합부(13)의 균일한 모양을 만들어주기 위함이다.

하지만 종래의 융착 방식은 다음과 같은 문제가 있다.

먼저 융착팁(30)이 보스(11)의 상부에서만 열을 가해주기 때문에 용융 산포(散布)가 좋지 않다. 즉, 보스(11)의 상부에서만 열을 가하면 보스(11)의 상부만 용융되어 피융착물(20)에 접합되고, 관통공(21)과 보스(11)의 측면 사이 틈에는 열이 전달되지 않아 용융 접합이 불가능하게 된다.

또한 종래의 융착 방식에서는 융착팁(30)과 융착 대상물 간의 정렬이 바르지 않을 경우에도 융착이 이루어진다. 즉 도1의 (c)에서와 같이 융착팁(30)이 보스(11)의 중앙에 정렬되지 않고 한쪽으로 치우쳐진 상태에서 그대로 하강하여 용융이 강제로 이루어지면, 용융접합부(13)의 모양이 비뚤어지게 되고 피융착물(20)과의 접합 부분도 균일하지 않아 어느 한쪽으로 치우치게 된다. 이렇게 오정렬 상태로 진행된 용융 접합에 의해서는 견고한 결합력을 기대하기 어렵다.

한편 자동차용 내장부품의 융착과 관련된 종래기술로는 대한민국등록특허 제10-0907038호(2009.07.02. '자동차용 내장부품 및 그 융착방법') 등이 있다.

본 발명은 상기한 종래기술의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 가이드핀을 갖는 융착 장치를 이용하여 보스의 내측 부분에도 충분하게 열을 공급하여 용융 산포를 좋게 하고, 융착 장치와 융착 대상물의 정렬이 바르지 않을 경우에는 융착이 이루어지지 않도록 함으로써 불량 접합 현상을 방지할 수 있도록 하는 기술을 제공하는 데 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 융착 장치는, 모재에 형성된 보스의 상단에 열을 공급하여 용융시키되 하부 중앙에 핀안착부가 형성된 본체; 및 상기 본체의 핀안착부에 안착되되, 평상시에는 상기 핀안착부의 하방으로 돌출된 상태를 유지하는 가이드핀;을 포함한다.

여기서, 상기 가이드핀에는 발열체가 내장될 수 있다.

또한, 상기 본체의 핀안착부 내측의 일 지점에 마련되어 상기 가이드핀이 상기 핀안착부의 내측으로 일정 깊이 진입하는 것을 감지하는 감지부;를 더 포함할 수 있다.

본 발명에 따른 융착 장치에 의하면, 융착 장치의 하부 중앙에서 돌출된 가이드핀이 보스의 내측으로 삽입되어 열을 공급함으로써 용융 산포를 높여 넓은 영역에서 용융 접합이 이루어질 수 있다.

또한 융착 장치와 융착 대상물이 서로 바르게 정렬되지 않았을 경우에는 가이드핀이 보스에 걸려 하강하지 못하고 감지부에서 이를 감지하여 융착 과정이 중단됨으로써 용융접합부가 비뚤게 형성되어 결합력이 저하되는 현상을 미연에 방지할 수가 있다.

도1은 종래의 융착 과정을 설명하기 위한 도면.
도2는 본 발명의 실시예에 따른 융착 장치를 설명하기 위한 도면.
도3 및 도4는 도2에 도시된 융착 장치를 이용한 융착 방법을 설명하기 위한 도면이다.

이하에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 설명한다. 다만 발명의 요지와 무관한 일부 구성은 생략 또는 압축할 것이나, 생략된 구성이라고 하여 반드시 본 발명에서 필요가 없는 구성은 아니며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 결합되어 사용될 수 있다.

도2는 본 발명의 실시예에 따른 융착 장치를 설명하기 위한 도면이고, 도3은 본 발명의 실시예에 따른 융착 방법 중 정상적인 융착 과정을 설명하기 위한 도면이며, 도4는 본 발명의 실시예에 따른 융착 방법 중 융착 장치와 융착 대상물 사이의 오정렬에 따라 융착이 중단되는 과정을 설명하기 위한 도면이다. 이하에서는 본 발명의 실시예에 따른 융착 장치(40)와, 이를 이용한 융착 방법을 함께 설명토록 한다.

먼저 도2에 도시된 바와 같이 본 발명의 실시예에 따른 융착 장치(40)는 본체(41), 가이드핀(45) 및 탄성체(48)를 포함한다.

본체(41)는 별도의 제어수단(미도시)에 의해 상승 및 하강 가능하며 보스(11)를 가압하면서 열을 공급하여 보스(11) 상단을 용융시키기 위해 마련된다. 이러한 본체(41)의 하부 중앙에는 핀안착부(42)가 형성되어 있다. 또한 본체(41)의 핀안착부(42)의 일 지점에는 감지부(43)가 마련되어 있다. 감지부(43)는 핀안착부(42)에 안착된 가이드핀(45)이 핀안착부(42) 내측으로 일정 깊이 이상 진입한 것을 확인하기 위해 마련된다. 감지부(43)에서 가이드핀(45)의 상승을 감지하게 되면 제어수단(미도시) 측으로 신호를 발신하게 되며, 제어수단은 감지부(43)로부터 가이드핀(45)의 상승 신호를 수신한 즉시 융착 장치(40)의 하강을 중단시키게 된다.

가이드핀(45)은 본체(41) 하부 중앙에 형성된 핀안착부(42)에 안착되어, 핀안착부(42) 내측으로 삽입되거나 인출 가능하도록 설치된다. 즉 가이드핀(45)은 탄성체(48)에 의해 핀안착부(42)의 상부면에 연결되어 있다. 따라서 평상시에는 탄성체(48)의 탄성력에 의해 가이드핀(45)이 하방으로 일정 길이 돌출된 상태를 유지하게 된다.

실시하기에 따라 가이드핀(45)의 상부 둘레에 돌출된 상태로 턱이 형성되어 있고, 핀안착부(42)의 하부 내측면에도 턱이 형성되어 있으며, 가이드핀(45)은 별도의 탄성체없이 핀안착부(42)에 끼워진 상태일 수도 있다. 이 경우 평상시 가이드핀(45)은 자중에 의해 항상 핀안착부(42) 아래로 돌출된 상태를 유지하게 되고, 가이드핀(45)이 특정 물체에 걸릴 경우 핀안착부(42) 안쪽으로 밀려 들어갈 수 있게 된다.

또한 가이드핀(45)에는 발열코일 등의 발열체(46)가 내장되어 있고, 발열체(46)는 전원공급선(49)과 연결되어 열을 공급받아 열을 발산시킬 수 있다. 물론 가이드핀(45)에 별도의 발열체(46)가 마련되어 있지 않더라도 본체(41)에 가해지는 열이 전도되어 가이드핀(45)에서 열이 발산될 수는 있다. 하지만 도2에 도시된 바와 같이 가이드핀(45) 자체에 발열체(46)가 내장되어 있으면 더욱 확실한 열 공급이 가능하다.

도2에 도시된 융착 장치(40)를 이용하여 융착 작업을 진행하는 과정을 도3 및 도4를 통해 설명하면 다음과 같다.

먼저 조립 대상이 되는 모재(10)와 피융착물(20)을 준비한다. 모재(10)의 상부에는 내부가 빈 원통 형상의 보스(11)가 돌출 형성되어 있다. 또한 보스(11)의 하부 둘레에는 십자형날개(12)들이 방사상으로 연장되어 형성되어 있다. 모재(10), 보스(11) 및 십자형 날개는 사출성형을 통해 일체로 제작될 수 있다.

모재(10)와 결합되기 위한 피융착물(20)에는 관통공(21)이 형성되어 있다. 따라서 모재(10)와 피융착물(20)을 고정시키기 위해 도3에 도시된 바와 같이 모재(10)에 형성된 보스(11)의 상단에 피융착물(20)의 관통공(21)을 정렬하고, 보스(11)를 피융착물(20)의 관통공(21)에 삽입시키면, 피융착물(20)의 저면이 보스(11)의 십자형날개(12) 상단에 지지된다. 실시하기에 따라 십자형날개가 구비되지 않은 보스가 적용될 수도 있으며, 이 경우에는 피융착물(20)의 저면과 모재(10)의 상단면이 직접 밀착하게 된다.

도3의 (a)와 같이 피융착물(20)에 모재(10)의 보스(11)를 끼워 준비한 상태에서 보스(11)의 상단으로 융착 장치(40)가 위치하게 된다. 도3에서는 융착 장치(40)과 융착 대상물(10,20)이 바르게 정렬된 상태이다. 따라서 도3의 (a) 상태에서 융착 장치(40)가 하강하면 융착 공정이 수행된다.

즉 도3의 (b)와 같이 융착 장치(40)가 하강하면 본체(41)의 저면이 보스(11)의 상단을 가압하면서 열을 공급하게 되고, 이에 따라 보스(11)의 상단이 용융된다.

한편 본체(41)의 하부 중앙에 돌출된 가이드핀(45)의 직경은 보스(11)의 내경보다 작게 설계된다. 따라서 가이드핀(45)이 보스(11)의 중앙에 바르게 정렬된 상태에서 하강하면, 가이드핀(45)이 보스(11)의 내측으로 진입하게 된다.

따라서 보스(11)의 상단이 본체(41)의 저면에 가압되어 열을 공급 받는 동안, 보스(11)의 내측면은 가이드핀(45)에서 발생하는 열을 공급 받게 된다. 즉 도3의 (b)를 통해 확인할 수 있듯이, 보스(11)의 내측면에서도 충분하게 열이 공급되어 용융 산포(散布)가 좋아짐에 따라, 피융착물(20)의 관통공(21)과 보스(11) 사이의 틈 부분에도 용융이 이루어지게 되고, 이에 따라 보스(11)와 관통공(21) 사이의 틈에도 용융물이 채워지게 된다.

이러한 과정으로 관통공(21) 둘레에 용융접합부(13)가 형성되고 나면 융착 장치(40)를 상승시켜 융착 과정을 종료한다.

도3을 통해 설명한 바와 같이 도2에 도시된 융착 장치(40)를 이용하여 융착이 이루어지면 보스(11)의 상단 뿐만 아니라 보스(11)의 내측면에서도 가이드핀(45)에 의해 넓은 영역에 열이 공급됨으로써 보스(11)와 피융착물(20)이 최대한 넓은 영역에서 용융 접합을 이룰 수 있게 되고, 이에 따라 융착 대상물(10,20) 간의 결합력도 더욱 높아지게 된다.

도4는 도2에 도시된 융착 장치를 이용하여 융착 과정을 수행할 시, 융착 장치와 융착 대상물 간의 정렬이 바르지 못한 경우의 작동 과정을 설명하기 위한 도면이다.

도4의 (a)와 같이 융착 장치(40) 아래에 융착 대상물(10,20)을 위치시켰으나 융착 장치(40)의 중심과 보스(11)의 중심이 바르게 정렬되지 못하고 비뚤어지는 경우가 있을 수도 있다.

만약 이 상태에서 융착 장치(40)가 하강하면 도4의 (b)에 도시된 바와 같이 융착 장치(40)의 본체(41) 하방으로 돌출된 가이드핀(45)이 보스(11)의 중앙으로 진입하지 못하고, 보스(11) 상단에 걸리게 된다. 이렇게 가이드핀(45)의 하단이 보스(11)의 상단에 밀착된 상태로 융착 장치(40)가 추가로 하강하면, 본체(41)는 하강하게 되지만 가이드핀(45)은 위치를 유지하게 된다. 즉 본체(41) 기준으로 본다면 가이드핀(45)은 핀안착부(42)의 내측으로 상승하게 되는 것이다.

가이드핀(45)이 일정 높이까지 상승하여 감지부(43)가 가이드핀(45)의 상승을 감지하게 되면, 제어수단(미도시) 측으로 정해진 신호가 발신된다. 제어수단이 감지부(43)로부터 신호를 수신하여 가이드핀(45)의 상승을 확인하게 되면 즉시 융착 장치(40)의 하강을 중단시키고 원위치로 복귀시킨다. 또한 제어수단은 별도의 알림수단(미도시)을 통해 오정렬 사실을 작업자에게 알리어 후속 조치가 이루어지도록 할 수 있다.

즉 도2에 도시된 융착 장치(40)를 이용할 경우 융착 장치(40)와 융착 대상물(10,20) 간의 정렬이 바르지 못할 경우 강제로 융착이 이루어지는 것이 아니라, 가이드핀(45)이 보스(11)에 눌리면서 본체(41)의 핀안착부(42)로 삽입되고, 감지부(43)에서 이를 인지하여 제어수단에 알림으로써 융착 과정이 즉시 중단되도록 할 수 있다. 따라서 오정렬 상태로 융착이 강제로 이루어져 비뚤어진 용융접합부(13)에 의해 결합력이 저하되는 현상을 미연에 방지할 수가 있다.

이상에서 상세히 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 융착 장치(40)에 의하면, 융착 장치(40)의 하부 중앙에서 돌출된 가이드핀(45)이 보스(11)의 내측으로 삽입되어 열을 공급함으로써 용융 산포를 높여 넓은 영역에서 용융 접합이 이루어질 수 있다.

또한 융착 장치(40)와 융착 대상물(10,20)이 서로 바르게 정렬되지 않았을 경우에는 가이드핀(45)이 보스(11)에 걸려 하강하지 못하고 감지부(43)에서 이를 감지하여 융착 과정이 중단됨으로써 용융접합부(13)가 비뚤게 형성되어 결합력이 저하되는 현상을 미연에 방지할 수가 있다.

한편 용융 산포를 좋게 하기 위하여 기존의 융착 방식에서도 융착팁(30)의 하부 중앙에서 팁중앙부(31)를 길게 형성시키는 방식을 적용하는 것도 고려해 볼 수는 있다. 하지만 본 발명과 같이 가이드핀(45)이 본체(41) 내측으로 진입할 수 있는 구조와 가이드핀(45)의 상승을 감지할 수 있는 감지부(43)의 구성 없이 단순히 팁중앙부(31)만을 길게 형성시킨다면, 오정렬 상태에서 기다란 팁중앙부(31)가 엉뚱한 부분을 강제 융착함에 따라 보스(11)와 모재(10)의 상당 부분이 훼손될 우려가 있다.

상기한 본 발명의 바람직한 실시예는 예시의 목적을 위해 개시된 것이고, 본 발명에 대해 통상의 지식을 가진 당업자라면, 본 발명의 사상과 범위 안에서 다양한 수정, 변경 및 부가가 가능할 것이며, 이러한 수정, 변경 및 부가는 본 발명의 특허청구 범위에 속하는 것으로 보아야 할 것이다.

10 : 모재
11 : 보스
12 : 십자형날개
13 : 용융접합부
20 : 피융착물
21 : 관통공
40 : 융착 장치
41 : 본체
42 : 핀안착부
43 : 감지부
45 : 가이드핀
46 : 발열체
48 : 탄성체
49 : 전원공급선

Claims

모재에 형성된 보스의 상단에 열을 공급하여 용융시키되 하부 중앙에 핀안착부가 형성된 본체; 및
상기 본체의 핀안착부에 안착되되, 평상시에는 상기 핀안착부의 하방으로 돌출된 상태를 유지하는 가이드핀;을 포함하는 것을 특징으로 하는 융착 장치.
제1항에 있어서,
상기 가이드핀에는 발열체가 내장되어 있는 것을 특징으로 하는 융착 장치.
제1항에 있어서,
상기 본체의 핀안착부 내측의 일 지점에 마련되어 상기 가이드핀이 상기 핀안착부의 내측으로 일정 깊이 진입하는 것을 감지하는 감지부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 융착 장치.