KR20210062827A

KR20210062827A - 플라스틱 융착기

Info

Publication number: KR20210062827A
Application number: KR1020190150959A
Authority: KR
Inventors: 김영술
Original assignee: 주식회사 허브엠텍
Priority date: 2019-11-22
Filing date: 2019-11-22
Publication date: 2021-06-01

Abstract

본 발명은 플라스틱 작업물을 융착하는 플라스틱 융착기에 관한 것으로, 플라스틱 작업물을 융착하는 플라스틱 융착기에 있어서, 일단의 작업단부를 갖는 관상 하우징과, 하우징 내에서 상승한 휴지위치와 하강한 작업위치 간을 슬라이딩 승강 가능한 피스톤부와, 피스톤부의 하단과 연결되어 작업단부를 통하여 작업물에 마련된 돌기부를 가압할 수 있는 펀치부와, 피스톤부와 연결된 펀치부를 승강 구동하는 피스톤구동부와, 휴지위치의 펀치부와 작업단부 사이에서 가압된 돌기부를 냉각하기 위해 선단슬리브의 내부에 냉각공기를 공급하는 냉각공기구동부와, 휴지위치의 펀치부와 작업단부 사이에 마련되어 선단슬리브의 내부공기를 가열하여 돌기부의 용융용 가열공기를 생성하는 히터부를 가지는 것을 특징으로 한다.

Description

플라스틱 융착기{plastic staking machine}

본 발명은 플라스틱 융착에 사용되는 플라스틱 융착기에 관한 것이다.

플라스틱 융착에 사용되는 융착기는 작업물을 용융한 후 압착하여 융착한다.

종래의 플라스틱 융착에서는 작업물의 용융에 필요한 열에너지를 융착기의 외부로부터 공급받거나 융착기의 상단에 위치한 히터로부터 공급받는다.

이러한 방법은 작업물의 용융을 위한 열에너지의 이동 과정에서 에너지의 손실이 발생하고, 작업물의 정확한 용융온도의 제어가 어려워 융착 품질의 저하가 발생되는 문제점이 있다.

따라서, 본 발명의 목적은, 플라스틱의 융착과정에서 융착에 필요한 열에너지 손실을 최소화하면서 작업물의 융착온도를 정확하게 제어하여 융착 품질을 향상시킬 수 있는 플라스틱 융착기를 제공하는 것이다.

상기 목적은 본 발명에 따라, 플라스틱 융착에 사용되는 플라스틱 융착기에 있어서, 일단의 작업단부를 갖는 관상 하우징과, 상기 하우징 내에서 상승한 휴지위치와 하강한 작업위치 간을 슬라이딩 승강 가능한 피스톤부와, 상기 피스톤부의 하단과 연결되어 상기 작업단부를 통하여 상기 작업물에 마련된 돌기부를 가압할 수 있는 펀치부와, 상기 피스톤부와 연결된 상기 펀치부를 승강 구동하는 피스톤구동부와, 휴지위치의 상기 펀치부와 상기 작업단부 사이에서 상기 가압된 돌기부를 냉각하기 위해 선단슬리브의 내부에 냉각공기를 공급하는 냉각공기구동부와, 휴지위치의 상기 펀치부와 상기 작업단부 사이에 마련되어 상기 선단슬리브의 내부공기를 가열하여 상기돌기부의 용융용 가열공기를 생성하는 히터부를 가지는 것을 특징으로 하는 플라스틱 융착기에 의해 달성된다.

그리고 상기 플라스틱 융착기가 상기 작업물 방향으로 이동하여 상기 플라스틱 융착기의 하단에 위치하는 상기 선단슬리브에 형성된 작업단부 내부에 상기 작업물의 돌기부가 수용되면 상기 히터부에서 생성된 가열공기가 상기 작업물의 돌기부를 용융시키고, 상기 용융된 돌기부를 가압하도록 상기 피스톤구동부가 휴지위치의 상기 펀치부를 작업위치로 이동시키고, 가압 완료 후 상기 피스톤구동부가 작업위치의 상기 펀치부를 휴지위치로 이동시키면 상기 냉각공기구동부가 상기 선달슬리브의 내부에 냉각공기를 공급하여 상기 가압된 돌기부를 냉각하도록 제어하는 제어부를 더 포함할 수 있다.

여기서 상기 히터부의 표면은 이물질 부착을 방지하는 이물질방지부를 더 포함하여 융착과정에서 발생되는 플라스틱 이물질이 히터부의 표면에 붙어 융착 품질이 저하되는 것을 예방할 수 있다.

끝으로, 상기 펀치부의 하단에 형성되는 펀치팁에는 상기 돌기부의 표면온도를 측정하는 온도센서를 더 포함하고, 상기 제어부가 상기 측정된 돌기부의 표면온도와 상기 돌기부의 소재에 따른 녹는점을 비교하여 표면온도가 녹는점 이상일 때 상기 히터의 동작을 정지할 경우 융착과정에서 사용되는 에너지 소비를 최소화하면서 작업물을 융착할 수 있다.

본 발명에 따른 플라스틱 융착기는 히터가 작업물과 마주하는 선단슬리브 내부에 마련되어 히터에서 발생된 열에너지의 이동거리를 최소화하여 작업물의 용융에 사용되는 에너지의 손실을 최소화하고 정확한 용융온도의 제어를 통하여 플라스틱 융착 품질을 향상시킬 수 있다.

도 1은 본 발명의 플라스틱 융착기를 나타내는 사시도,
도 2는 본 발명의 플라스틱 융착기를 나타내는 단면도,
도 3은 본 발명의 플라스틱 융착기의 히터부를 나타내는 사시도,
도 4는 본 발명의 제어부가 포함된 플라스틱 융착기를 나타내는 사시도,
도 5는 본 발명의 온도센서가 포함된 펀치팁을 나타내는 사시도,
도 6은 본 발명의 플라스틱 융착기의 동작과정을 나타내는 도면이다.

이하 본 발명에 따른 플라스틱 융착기(1)는 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 1과 도 2는 본 발명의 플라스틱 융착기(1)의 사시도와 단면도를 도시한 것이다. 본 발명에 따른 플라스틱 융착기(1)의 주요 구성요소에는 하우징(10), 피스톤부(20), 펀치부(22), 피스톤구동부(30), 냉각공기구동부(40), 히터부(50)가 있다.

먼저, 관상 하우징(10)의 내에는 상단의 피스톤부(20)와 하단의 펀치부(22)가 상호 슬라이딩 승강 가능하게 결합된다. 구체적으로 피스톤부(20)의 하단에 형성된 피스톤로드(20B)와 펀치부(22)의 상단에 형성된 펀치로드(23)가 연결된다.

펀치부(22)의 하단에 형성된 펀치팁(24)은 선단슬리브(26) 하단의 작업단부(26A)를 통하여 작업물(60)의 돌기부(64A)를 가압한다.

하우징(10)의 상단에는 하강공기주입튜브수용공(14)과 상승공기주입튜브수용공(16)이 형성되어, 하강공기주입튜브(32)와 상승공기주입튜브(34)를 각각 수용하여 하우징(10)과 연결된다.

여기서 하강공기주입튜브(32)와 상승공기주입튜브(34)는 피스톤구동부(30)와 연결되어 공기의 주입을 통하여 피스톤(20A)을 슬라이딩 상하 운동시킨다. 보다 상세하게, 하강공기주입튜브(32)를 통하여 공기통과로(12)에 공기가 유입되면 피스톤(20A)이 하강 슬라이딩 이동되어 피스톤부(20)와 연결된 펀치부(22)가 함께 하강하고, 상승공기주입튜브(34)를 통하여 공기가 유입되면 피스톤(20A)이 상승 슬라이딩 이동되어 펀치부(22)가 상승 이동한다. 이와 같은 피스톤(20A)의 상하 슬라이딩 운동을 통하여 펀치부(22)의 하단에 형성된 펀치팁(24)이 작업물(60)에 형성된 돌기부(64A)를 가압할 수 있다.

다음으로, 플라스틱 융착기(1)의 하단에는 펀치팁(24)을 수용하는 원기둥 모양의 선단슬리브(26)가 하우징(10)에 고정되어 위치한다. 선단슬리브(26) 상단 외주면 일측에는 냉각공기의 유입을 위한 냉각공기주입튜브수용공(26B)이 선단슬리브(26)의 반경 방향으로 형성되어 냉각공기주입튜브(42)와 연결되고, 선단슬리브(26)의 하단에는 펀치팁(24)의 출입을 위한 작업단부(26A)가 형성된다. 선단슬리브(26)는 펀치팁(24)이 통과하는 펀치팁수용공(26C)과 내향플랜지부(26D)를 가진다. 여기서, 내향플랜지부(26D)는 펀치팁(24)의 하단에서 반경 방향으로 확장된 외향플랜지부(24C)의 이탈을 저지한다.

여기서 냉각공기주입튜브(42)는 냉각공기구동부(40)와 연결되어 휴지위치의 펀치팁(24)과 작업단부(26A) 사이에서 선단슬리브(26)의 내부에 냉각공기를 공급하여 작업물(60)의 돌기부(64A)를 냉각한다.

다음으로, 작업물(60)은 상단작업물(62)과 하단작업물(64)이 상호 접촉하여 형성되며, 상단작업물(62)에는 하단작업물(64)과의 결합을 위한 작업물수용공(62A)이 형성되어 상단작업물(62)의 상면 방향으로 돌기부(64A)가 노출된다. 노출된 돌기부(64A)는 선단슬리브(26) 내측에 마련된 히터부(50)에 의해 용융된 후 펀치팁(24)의 가압에 의해 성형된다. 이때, 히터부(50)는 할로겐 히터, 석영관 히터, 세라믹 히터, 카본 히터 등의 다양한 종류가 사용될 수 있다. 선단슬리브(26) 내측에 히터부(50)가 위치하면 작업물(60)의 돌기부(64A)와의 거리를 최소화하여 돌기부(64A)의 용융에 필요한 에너지 소비를 최소화할 수 있다. 또한 용융에 소요되는 시간이 단축되어 전체적인 플라스틱 융착공정의 효율 개선이 가능하다.

끝으로, 펀치팁(24)의 축심방향 끝단에는 가압돌기(24A)와 압착성형부(24B)가 형성되어 상단작업물(62)의 상면에서 용융된 돌기부(64A)를 리벳 모양으로 성형하여 상단작업물(62)과 하단작업물(64)을 영구적으로 접착한다. 돌기부(64A)의 융착 형상은 펀치팁(24)의 선단방향으로 돌출된 가압돌기(24A)와 가압돌기(24A)의 둘레에서 오목하게 함몰되는 압착성형부(24B)에 의해 결정되며, 펀치(punch)형, 다이(die)형, 스케치(sketched)형, 퀼트(quilt)형 등의 다양한 형상이 사용될 수 있다.

도 3은 플라스틱 융착기(1)의 히터부(50) 사시도를 도시한 것이다. 히터부(50)의 내측에는 플라스틱의 융착과정에서 발생하는 이물질의 부착을 방지하는 이물질방지부(51)가 마련된다. 이물질이 히터부(50)에 부착될 경우 융착온도의 제어가 저하되고, 돌기부(64A)의 가압 과정에서 이물질에 의한 융착 불량이 발생될 수 있다. 따라서 히터부(50)의 내측에 이물질방지부(51)를 마련하여 융착 과정에서 발생될 수 있는 이물질에 의한 융착 품질 저하문제를 개선할 수 있다. 이때, 이물질방지부(51)의 소재는 PTFE, 세라믹, 유리, 금속 등의 다양한 종류의 소재가 사용될 수 있다.

추가적으로, 히터부(50)의 전원공급과 동작제어를 위한 히터부케이블(52)이 마련되며, 히터부케이블(52)은 제어부(70)와 연결되어 동작한다.

도 4는 제어부(70)가 포함된 플라스틱 융착기(1)의 사시도이다. 피스톤구동부(30)는 휴지위치의 펀치팁(24)을 돌기부(64A) 방향으로 하강 또는 상승 이동시킨다. 히터부(50)에서 생성된 가열공기는 돌기부(64A)를 용융시키고, 용융된 돌기부(64A)는 펀치팁(24)의 의해 가압으로 성형된다. 성형 완료 후 작업위치의 펀치팁(24)은 휴지위치로 이동되며, 이때 냉각공기구동부(40)가 선단슬리브(26)의 내부에 냉각공기를 공급하여 가압된 돌기부(64A)를 냉각한다. 이와 같은 피스톤구동부(30), 히터부(50), 냉각공기구동부(40)는 제어부(70)와 연결되어 제어된다.

여기서, 피스톤구동부(30)와 냉각공기구동부(40)의 구동에는 다수의 모터와 펌프가 사용될 수 있다.

도 5는 온도센서(28)가 포함된 펀치팁(24)의 사시도이다. 펀치팁(24)의 하단 일측에는 돌기부(64A)의 표면온도를 측정하는 온도센서(28)가 마련되고, 온도센서(28)는 온도센서케이블(28A)을 통하여 제어부(70)와 연결된다. 제어부(70)는 온도센서(28)를 통하여 측정된 돌기부(64A)의 표면온도가 돌기부(64A)의 소재에 따른 녹는점을 비교하여 동작을 제어한다. 온도센서(28)는 선단슬리브(26)가 돌기부(64A)를 수용하면 돌기부(64A)의 표면온도를 검지하고, 표면온도가 돌기부(64A) 소재의 녹는점 이상일 때 히터부(50)의 동작은 정지된다.

도 6은 플라스틱 융착기(1)의 융착 과정을 순차적으로 도시한 것이다. 융착 작업이 개시되면, 플라스틱 융착기(1)는 작업물(60)의 돌기부(64A)를 향해 서서히 하강하며, 이때 피스톤구동부(30), 냉각공기구동부(40), 히터부(50)는 가동되지 않는다(공정 A).

플라스틱 융착기(1)의 이동은 선단슬리브(26)에 형성된 작업단부(26A) 내부에 작업물(60)의 돌기부(64A)가 수용될 때까지 진행되며, 작업단부(26A) 내부에 돌기부(64A)가 수용되면 히터부(50)가 동작하여 선단슬리브(26) 내부공기를 가열한다. 가열된 내부공기는 돌기부(64A)를 용융시키고, 이때 피스톤구동부(30), 냉각공기구동부(40)는 가동되지 않는다(공정 B).

돌기부(64A)가 용융되면 피스톤구동부(30)의 동작으로 하강공기주입튜브(32)에 공기가 유입되어 펀치팁(24)은 하강 슬라이딩 이동하여 돌기부(64A)를 가압한다. 용융된 돌기부(64A)는 펀치팁(24)에 형성된 가압돌기(24A)와 압착성형부(24B)에 의해 리벳 모양으로 성형된다. 이때, 선단슬리브(26)는 돌기부(64A)를 수용한 상태에서 작업물(60)의 고정상태를 유지하고, 냉각공기구동부(40)와 히터부(50)는 가동되지 않는다(공정C).

돌기부(64A)의 성형이 완료되면 펀치팁(24)은 피스톤구동부(30)의 동작으로 상승공기주입튜브(34)에 공기가 유입되어 상승 슬라이딩하여 휴지위치로 이동하고, 냉각공기구동부(40)의 동작으로 냉각공기가 냉각공기주입튜브(42)를 통하여 선단슬리브(26)의 내부에 지속적으로 주입된다. 이때, 히터부(50)는 가동되지 않고 선단슬리브(26)는 가압 성형된 돌기부(64A)를 수용한 상태에서 작업물(60)의 고정상태를 유지한다(공정D).

끝으로, 돌기부(64A)의 냉각 작업이 완료되면 플라스틱 융착기(1)가 상승하여 선단슬리브(26)와 작업물(60)이 상호 분리되어 융착이 최종 완료된다. 이때 피스톤구동부(30), 냉각공기구동부(40), 히터부(50)는 가동되지 않는다(공정E).

1 : 플라스틱 융착기
10 : 하우징
12 : 공기통과로
14 : 하강공기주입튜브수용공
16 : 상승공기주입튜브수용공
20 : 피스톤부
20A : 피스톤
20B : 피스톤로드
22 : 펀치부
23 : 펀치로드
24 : 펀치팁
24A : 가압돌기
24B : 압착성형부
24C : 외향플랜지부
26 : 선단슬리브
26A : 작업단부
26B : 냉각공기주입튜브수용공
26C : 펀치팁수용공
26D : 내향플랜지부
28 : 온도센서
28A : 온도센서케이블
30 : 피스톤구동부
32 : 하강공기주입튜브
34 : 상승공기주입튜브
40 : 냉각공기구동부
42 : 냉각공기주입튜브
50 : 히터부
51 : 이물질방지부
52 : 히터부케이블
60 : 작업물
62 : 상단작업물
62A : 작업물 수용공
64 : 하단작업물
64A : 돌기부
70 : 제어부

Claims

플라스틱 작업물을 융착하는 플라스틱 융착기에 있어서,
일단의 작업단부를 갖는 관상 하우징과;
상기 하우징 내에서 상승한 휴지위치와 하강한 작업위치 간을 슬라이딩 승강 가능한 피스톤부와;
상기 피스톤부의 하단과 연결되어 상기 작업단부를 통하여 작업물에 마련된 돌기부를 가압할 수 있는 펀치부와;
상기 피스톤부와 연결된 상기 펀치부를 승강 구동하는 피스톤구동부와;
휴지위치의 상기 펀치부와 상기 작업단부 사이에서 상기 가압된 돌기부를 냉각하기 위해 선단슬리브의 내부에 냉각공기를 공급하는 냉각공기구동부와;
휴지위치의 상기 펀치부와 상기 작업단부 사이에 마련되어 상기 선단슬리브의 내부공기를 가열하여 상기 돌기부의 용융용 가열공기를 생성하는 히터부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 플라스틱 융착기.
제 1항에 있어서,
상기 플라스틱 융착기가 상기 작업물이 위치하는 방향으로 이동하여 상기 플라스틱 융착기의 하단에 위치하는 상기 선단슬리브에 형성된 작업단부 내부에 상기 작업물의 돌기부가 수용되면 상기 히터부에서 생성된 가열공기가 상기 작업물의 돌기부를 용융시키고, 상기 용융된 돌기부를 가압하도록 상기 피스톤구동부가 휴지위치의 상기 펀치부를 작업위치로 이동시키고, 가압 완료 후 상기 피스톤구동부가 작업위치의 상기 펀치부를 휴지위치로 이동시키면 상기 냉각공기구동부가 상기 선단슬리브의 내부에 냉각공기를 공급하여 상기 가압된 돌기부를 냉각하도록 제어하는 제어부를 더 포함하는 플라스틱 융착기.
제 1항에 있어서,
상기 히터부의 표면은 이물질 부착을 방지하는 이물질방지부를 더 포함하는 플라스틱 융착기.
제 2항에 있어서,
상기 펀치부의 하단에 형성되는 펀치팁에는 상기 돌기부의 표면온도를 측정하는 온도센서를 더 포함하고,
상기 제어부가 상기 측정된 돌기부의 표면온도와 상기 돌기부의 소재에 따른 녹는점을 비교하여 표면온도가 녹는점 이상일 때 상기 히터의 동작을 정지하는 것을 특징으로 하는 플라스틱 융착기.