KR20230104740A - 용접 헤드 어셈블리 - Google Patents

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KR20230104740A
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welding head
rod
acoustic
head assembly
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KR1020237020662A
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홍지안 조우
씬후아 시
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에스비티 울트라소닉 테크놀로지 컴퍼니 리미티드
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Abstract

용접 헤드 어셈블리는, 초음파 용접에 사용되며, 어쿠스틱 로드(1), 스윙 로드(2) 및 연결 부재(3)를 포함하고, 스윙 로드(2)는 어쿠스틱 로드(1)에 의해 제1 스윙 로드(21) 및 제2 스윙 로드(22)로 2개로 나뉘고, 제1 스윙 로드(21)는 어쿠스틱 로드(1)와 연결 부재(3)를 연결하고, 제2 스윙 로드(22)의 일단은 어쿠스틱 로드(1)와 연결되고 타단은 용접 헤드 작업 부위(220)로 구성되며; 여기에서, 어쿠스틱 로드(1), 제1 스윙 로드(21) 및 연결 부재(3)는 일체형 부품이다.

Description

용접 헤드 어셈블리
본 발명은 초음파 용접 분야에 관한 것으로, 보다 상세하게는 용접 헤드 어셈블리에 관한 것이다.
초음파 용접은 초음파 발생기를 통해 전원 주파수 교류 전기를 고주파 전기 에너지로 변환하는 것으로, 변환된 고주파 전기 에너지는 에너지 변환기를 통해 동일 주파수의 기계적 운동으로 다시 변환되며, 기계적 운동은 진폭을 변경할 수 있는 한 세트의 진폭 변환 로드 장치를 통해 용접 헤드에 전달되고, 용접 헤드는 전달받은 진동 에너지를 용접할 공작물의 접합부로 전달하고, 해당 영역에서, 진동 에너지가 마찰 방식에 의해 열에너지로 변환되어 용접이 구현된다.
도 1은 종래의 용접 헤드 어셈블리의 개략도를 도시한 것으로, 여기에서, 용접 헤드 어셈블리(9)는 연결 부분(91), 용접 헤드 부재(92), 제1 부재(93) 및 제2 부재(94) 연결에 의해 형성되며, 여기에서, 제1 부재(93)와 제2 부재(94)는 용접 헤드 부재(92)의 양측에 연결되고, 통상적으로 용접 헤드 부재(92)에는 홀부가 개설되고, 제1 부재(93)와 제2 부재(94)는 각각 홀부를 관통한 후 볼트에 의해 연결되고, 연결된 제1 부재(93)와 제2 부재(94)는 용접 헤드 부재(92) 중심을 기준으로 대칭된다.
그러나 발명자는, 종래의 용접 헤드 어셈블리가 음향 요건을 충족시키고 제1 부재(93)와 제2 부재(94)가 연결될 수 있도록하기 위해서는, 종래의 용접 헤드 어셈블리의 용접 헤드 부재(92)가 제1 부재(93)와 제2 부재(94) 사이에 비교적 얇은 거리를 갖도록 보장해야 하므로, 용접 헤드 부재(92)의 구조적 변화가 제한되어, 용접 헤드 어셈블리의 변화가 제한됨을 발견하였다.
따라서 상이한 용접 요건을 충족할 수 있는 용접 헤드 어셈블리를 제공할 필요가 있다.
본 발명의 목적은 상이한 용접 요건을 충족할 수 있는 용접 헤드 어셈블리를 제공하는 데에 있다.
전술한 목적을 달성하기 위한 용접 헤드 어셈블리는 초음파 용접에 사용되며, 어쿠스틱 로드, 스윙 로드 및 연결 부재를 포함하고, 상기 스윙 로드는 상기 어쿠스틱 로드에 의해 제1 스윙 로드 및 제2 스윙 로드로 2개로 나뉘고, 상기 제1 스윙 로드는 상기 어쿠스틱 로드와 상기 연결 부재를 연결하고, 상기 제2 스윙 로드의 일단은 상기 어쿠스틱 로드와 연결되고 타단은 용접 헤드 작업 부위로 구성된다.
여기에서, 상기 어쿠스틱 로드, 상기 제1 스윙 로드 및 상기 연결 부재는 일체형 부품이다.
하나 이상의 실시방식에서, 상기 제2 스윙 로드는 상기 어쿠스틱 로드, 상기 제1 스윙 로드 및 상기 연결 부재와도 일체형 부품이다.
하나 이상의 실시방식에서, 초음파 용접에서, 초음파가 상기 제1 스윙 로드 및 제2 스윙 로드 상에 전파될 때, 상기 제1 스윙 로드 및 상기 제2 스윙 로드 상에 적어도 하나의 음파 진동형의 노드가 각각 구비된다.
여기에서, 상기 연결 부재와 상기 제1 스윙 로드의 연결 지점은 상기 노드가 있는 위치에 위치한다.
하나 이상의 실시방식에서, 상기 어쿠스틱 로드는 제1 길이 방향을 따라 연장되고, 상기 제1 길이 방향은 초음파 용접 중 어쿠스틱 로드 상에서 초음파의 전파 방향과 동일하고, 상기 제1 스윙 로드 및 상기 제2 스윙 로드는 제2 길이 방향을 따라 각각 연장되고, 상기 제1 길이 방향은 상기 제2 길이 방향과 수직을 이룬다.
여기에서, 상기 제1 스윙 로드 및 상기 제2 스윙 로드는 상기 제2 길이 방향 상에서 길이가 상이하다.
하나 이상의 실시방식에서, 상기 제1 스윙 로드 및 상기 제2 스윙 로드는 상기 제2 길이 방향 상에서 길이가 동일하다.
하나 이상의 실시방식에서, 상기 제1 스윙 로드 및/또는 상기 제2 스윙 로드는 상기 제2 길이 방향을 따라 가변 횡단면 구조이다.
하나 이상의 실시방식에서, 상기 용접 헤드 작업 부위의 횡단면에서, 상기 용접 헤드 작업 부위의 폭은 상기 용접 헤드 작업 부위의 두께보다 크거나 같다.
하나 이상의 실시방식에서, 상기 용접 헤드 작업 부위의 횡단면에서, 상기 용접 헤드 작업 부위의 폭은 상기 용접 헤드 작업 부위의 두께보다 작다.
하나 이상의 실시방식에서, 상기 제1 스윙 로드의 횡단면에서, 상기 제1 스윙 로드의 폭은 상기 제1 스윙 로드의 두께보다 작다.
하나 이상의 실시방식에서, 상기 제1 스윙 로드의 횡단면에서, 상기 제1 스윙 로드의 폭은 상기 제1 스윙 로드의 두께보다 크거나 같다.
본 발명의 유익한 효과에는 다음 중 하나 또는 조합이 포함된다:
본 용접 헤드 어셈블리에서, 어쿠스틱 로드, 제1 스윙 로드 및 연결 부재를 일체형 부품으로 구성함으로써, 용접 헤드 어셈블리의 우수한 용접 품질을 보장할 수 있으며, 동시에 스윙 로드가 어쿠스틱 로드에 의해 2개로 나뉘어, 제2 스윙 로드의 구성이 제1 스윙 로드의 영향을 받지 않고, 어쿠스틱 로드, 제1 스윙 로드 및 연결 부재와 동일하게 일체형 부품으로 구성되거나, 별도 제작된 후 연결되는 것과 관계 없이, 모두 제2 스윙 로드 및 그 일단의 용접 헤드 작업 부위가 다양한 구성으로 배치될 수 있도록 할 수 있으므로, 용접 헤드가 음향 성능 및 용접 품질을 보장하면서, 상이한 용접 요건 및 용접 상황을 충족시킬 수 있도록 할 수 있어, 활용되는 초음파 용접의 적용 범위가 확장될 수 있다.
본 발명의 구체적인 특징, 성능은 하기 실시예 및 첨부도면에 의해 추가로 설명된다.
도 1은 종래의 용접 헤드 어셈블리의 개략도이다.
도 2는 용접 헤드 어셈블리의 제1 실시방식에서의 사시도이다.
도 3은 본 용접 헤드 어셈블리의 제1 실시방식에서의 정면도이다.
도 4는 본 용접 헤드 어셈블리의 제2 실시방식에서의 사시도이다.
도 5는 본 용접 헤드 어셈블리의 제2 실시방식에서의 정면도이다.
도 6은 본 용접 헤드 어셈블리의 제3 실시방식에서의 사시도이다.
도 7은 본 용접 헤드 어셈블리의 제4 실시방식에서의 사시도이다.
도 8은 본 용접 헤드 어셈블리의 제5 실시방식에서의 사시도이다.
도 9는 본 용접 헤드 어셈블리의 제6 실시방식에서의 사시도이다.
도 10은 본 용접 헤드 어셈블리의 제7 실시방식에서의 사시도이다.
도 11은 본 용접 헤드 어셈블리의 제8 실시방식에서의 사시도이다.
이하에서는 다양한 상이한 실시에 따른 주제의 기술적 해결책에 대한 실시방식 또는 실시예를 공개하였다. 공개된 내용을 간략하게 설명하기 위해, 이하에서는 각각의 요소와 배열의 구체적인 예시를 설명하였으며, 물론, 이는 단지 예시일 뿐이며, 본 출원의 보호 범위를 제한하려는 의도가 아니다.
상이한 용접 요건을 충족할 수 있는 용접 헤드를 제공하기 위해, 본 발명의 일 양상은 용접 헤드 어셈블리를 제공하며, 이는 초음파 용접에 사용되고, 도 2는 본 용접 헤드 어셈블리의 제1 실시방식에서의 사시도를 도시하였고, 도 3은 용접 헤드 어셈블리의 제1 실시방식에서의 정면도를 도시하였다. 이러한 첨부도면 및 후속적인 기타 첨부도면은 모두 예시로만 사용되며, 이는 동일한 축척에 따라 제도되지 않았고, 이를 본 발명에서 실제 청구하는 보호 범위에 대한 제한으로 간주되어서는 안 된다는 점에 유의해야 한다. 또한, 상이한 실시방식에서의 변환 방식은 적절하게 조합될 수 있다. 또한, 이러한 공개 내용에서 상이한 예시에 참조 부호 및/또는 문자가 중복될 수 있다. 해당 중복은 간결함과 명료함을 위한 것으로, 그 자체가 논의될 각각의 실시방식 및/또는 구조 간의 관계를 나타내지 않는다.
도 2에 도시된 바와 같이, 본 초음파 용접용 용접 헤드 어셈블리는 어쿠스틱 로드(1), 스윙 로드(2) 및 연결 부재(3)을 포함한다. 스윙 로드(2)는 어쿠스틱 로드(1)에 의해 2개로 나뉘므로, 어쿠스틱 로드(1)에 의해 제1 스윙 로드(21) 및 제2 스윙 로드(22)로 나뉜다. 여기에서 2개로 나뉜다는 것은 스윙 로드(2)가 어쿠스틱 로드(1)에 의해 분리되어, 제1 스윙 로드(21) 및 제2 스윙 로드(22)가 독립된 2개의 부재가 된다는 것을 의미한다.
어쿠스틱 로드(1)는, 용접 헤드 어셈블리의 일부분이며, 초음파 진동은 그 축선 방향을 따르고, 그 단면은 원형 또는 사각형 또는 기타 형상일 수 있고, 진폭의 조정을 구현하기 위해, 그 단면은 가변 단면 구조일 수도 있다.
제1 스윙 로드(21)의 양단은 어쿠스틱 로드(1) 및 연결 부재(3)를 각각 연결하고, 제2 스윙 로드(22)의 일단은 어쿠스틱 로드(1)와 연결되고, 타단은 용접 헤드 작업 부위(220)로 구성된다. 도면에 도시된 바와 같은 방향에서, 제2 스윙 로드(22)의 상단은 어쿠스틱 로드(1)와 연결되고, 하단은 용접 헤드 작업 부위(220)로 구성되며, 해당 용접 헤드 작업 부위(220)는 초음파 용접 과정에서 용접할 공작물의 접합부와 접촉되는 부분으로 작용한다는 것을 이해할 수 있다.
여기에서, 어쿠스틱 로드(1), 제1 스윙 로드(21) 및 연결 부재(3)는 일체 성형 공정으로 제작된 일체형 부품으로, 어쿠스틱 로드(1), 제1 스윙 로드(21) 및 연결 부재(3)는 일체형 부품으로 이해될 수 있고, 이는 어쿠스틱 로드(1), 제1 스윙 로드(21) 및 연결 부재(3)가 기계 가공, 주조 성형 또는 적층 제조 등을 포함하나 이에 한정되지 않는 일체 성형 공정을 통해 동일한 블랭크 또는 원재료로 형성된 일체형 구조임을 의미한다.
종래의 용접 헤드에서 용접 연결 공정을 통해 어쿠스틱 로드(1), 제1 스윙 로드(21) 및 연결 부재(3)를 연결 성형하는 방식은, 용접 공정이 공정에 사용되는 고온, 또는 용접 시 발생하는 기공, 크랙 등의 요인으로 인해, 용접에 의해 연결된 어쿠스틱 로드(1), 제1 스윙 로드(21) 및 연결 부재(3)로 제작된 용접 헤드 전체가 변형되거나 결함으로 인해 용접 헤드 품질이 저하되어, 용접 성능이 낮아지는 등의 많은 문제가 존재한다. 종래의 다른 용접 헤드에서 체결 부재의 방식을 통해 어쿠스틱 로드(1), 제1 스윙 로드(21) 및 연결 부재(3)를 연결하는 방식도 조립 품질, 정밀도 등의 문제로 인해, 용접 헤드 품질이 저하되고, 용접 성능이 낮아질 수 있으며, 동시에 체결 부재를 통한 연결 방식은 스윙 로드 및/또는 어쿠스틱 로드의 외부 윤곽 구성도 제한하였다.
어쿠스틱 로드(1), 제1 스윙 로드(21) 및 연결 부재(3)를 일체형 부품으로 구성하는 방식은, 후속적인 조립 과정에서 발생할 수 있는 조립 품질 또는 조립 과정 중 부재의 파손으로 인한 본 용접 헤드 어셈블리 용접 품질 저하의 현상을 줄일 수 있다.
또한, 전술한 실시방식을 기반으로, 제2 스윙 로드(22)는 어쿠스틱 로드(1), 제1 스윙 로드(21) 및 연결 부재(3)와 함께 일체 성형 공정에 의해 제작되는 일체형 부품이 될 수도 있으며, 마찬가지로, 전술한 일체형 부품은, 제2 스윙 로드(22)와 어쿠스틱 로드(1), 제1 스윙 로드(21) 및 연결 부재(3)가 기계 가공, 주조 성형 또는 적층 제조 등을 포함하나 이에 한정되지 않는 일체 성형 공정을 통해 동일한 블랭크 또는 원재료로 성형된 일체형 구조임을 의미한다.
물론, 제2 스윙 로드(22)가 다른 부품과 일체로 성형되지 않은 실시방식에서, 제2 스윙 로드(22)는 별도 제작된 부품이고, 체결 부재 연결, 용접 등의 연결 방식에 의해 연결된 것일 수도 있다.
제2 스윙 로드(22)를 어쿠스틱 로드(1), 제1 스윙 로드(21) 및 연결 부재(3)와 일체로 성형하는 실시방식은, 후속적인 조립 과정에서 발생할 수 있는 조립 품질 또는 조립 과정 중 부재에 대한 파손으로 인한 본 용접 헤드 어셈블리 용접 품질 저하의 현상을 줄일 수 있다.
이에 대응하여 제2 스윙 로드(22)를 별도로 제작한 후 어쿠스틱 로드(1), 제1 스윙 로드(21) 및 연결 부재(3)와 연결하는 실시방식은, 상이한 구성을 갖는 제2 스윙 로드(22)를 교체하는 것만으로, 상이한 용접 요건 및 용접 상황을 충족시킬 수 있고, 장비 생산 제조의 비용을 줄일 수 있다.
제2 스윙 로드(22)와 어쿠스틱 로드(1), 제1 스윙 로드(21) 및 연결 부재(3)가 일체로 성형되는 실시방식, 또는 제2 스윙 로드(22)를 별도로 제작한 후 어쿠스틱 로드(1), 제1 스윙 로드(21) 및 연결 부재(3)와 연결하는 실시방식을 불문하고, 어쿠스틱 로드(1), 제1 스윙 로드(21) 및 연결 부재(3)를 일체형 부품으로 구성함으로써, 용접 헤드 어셈블리의 우수한 용접 품질을 보장하는 동시에, 제2 스윙 로드(22) 및 그 일단의 용접 헤드 작업 부위(220)를 다양한 구성으로 배치할 수 있으므로, 용접 헤드 작업 부위가 상이한 용접 요건 및 용접 상황을 충족시킬 수 있고, 활용된 초음파 용접의 적용 범위를 확장할 수 있으며, 본 용접 헤드 어셈블리의 하나 이상의 구성 변화에 대해서는 이하에서 보다 상세하게 설명하기로 한다.
계속해서 도 2 내지 도 3에 도시된 본 용접 헤드 어셈블리의 제1 실시방식으로 돌아가서, 도 3은 본 어쿠스틱 로드(1), 제1 스윙 로드(21) 및 제2 스윙 로드(22) 상에서 초음파가 전파될 때 발생하는 진동 모드를 도시하였으며, 점선 곡선(4)은 어쿠스틱 로드(1) 상에서 초음파가 전파될 때 발생하는 진동 모드를 도시한 것이고, 쇄선 곡선(5)은 제1 스윙 로드(21) 및 제2 스윙 로드(22) 상에서 초음파가 전파될 때 발생하는 진동 모드를 도시하였다. 여기에서, 도면에 도시된 바와 같은 쇄선 곡선(5) 구조는, 초음파가 제1 스윙 로드(21) 및 제2 스윙 로드(22) 상에서 전파될 때, 제1 스윙 로드 상에 2개의 음파 진동형의 노드(6)가 존재하고, 제2 스윙 로드 상에도 2개의 음파 진동형의 노드(6)가 존재하며, 연결 부재(3)와 제1 스윙 로드(21)의 연결 지점은 노드(6)가 있는 위치에 위치한다. 여기에서, 노드는, 모드 노드로도 불리며, 진동 진폭이 0에 가까운 위치를 의미하는데, 즉 진동형 애니메이션에서, 움직이지 않는 지점이 바로 노드이다. 연결 부재(3)와 제1 스윙 로드(21)의 연결 지점을 노드(6)가 있는 위치에 위치하도록 설치함으로써, 용접 과정에서 연결 부재(3)의 진동을 크게 감쇠시킬 수 있다.
나아가, 도 2 내지 도 3에 도시된 본 용접 헤드 어셈블리의 제1 실시방식에서, 어쿠스틱 로드(1)는 제1 길이 방향(a)을 따라 연장되고, 제1 길이 방향(a)은 초음파 용접 중 어쿠스틱 로드 상에서 초음파의 전파 방향과 동일하고, 제1 스윙 로드(21) 및 제2 스윙 로드(22)는 제2 길이 방향(b)을 따라 각각 연장되고, 제1 길이 방향(a)은 제2 길이 방향(b)과 수직을 이루므로, 제1 스윙 로드(21) 및 제2 스윙 로드(22)는 어쿠스틱 로드(1)의 양측에 각각 연결된다.
제1 스윙 로드(21)는 폭(c1) 및 두께(d1)를 가지며, 제2 스윙 로드(22)의 용접 헤드 작업 부위(220)는 폭(e1) 및 두께(f1)를 갖는다.
여기에서, 본 제1 실시방식에서, 도 2에 도시된 바와 같이, 제1 스윙 로드(21)는 제2 길이 방향(b)을 따라 가변 횡단면 구성이며, 구체적으로, 제1 스윙 로드(21)와 연결 부재(3) 연결 지점의 한 구간에는 도면에 도시된 바와 같이 안으로 수축되고, 비교적 작은 횡단면적이 구비된다. 제2 스윙 로드(22)는 제2 길이 방향(b)을 따르는 횡단면 구성이 변하지 않으며, 제1 스윙 로드(21)의 횡단면에서, 제1 스윙 로드(21)의 폭(c1)이 두께(d1)보다 작으므로, 횡방향 스윙 로드 구성을 획득할 수 있다. 제2 스윙 로드(22)의 용접 헤드 작업 부위(220) 지점의 횡단면에서, 용접 헤드 작업 부위(220)의 폭(e1)도 두께(f1)보다 작으므로, 제2 스윙 로드(22)가 횡방향 스윙 로드 구성을 나타내며, 이때 용접 헤드는 횡방향 용접 헤드라 칭한다. 어쿠스틱 로드(1), 제1 스윙 로드(21) 및 연결 부재(3)를 일체형 부품으로 구성함으로써, 본 용접 헤드 어셈블리는 횡방향 상부 스윙 로드와 횡방향 하부 스윙 로드가 결합된 구성으로 형성될 수 있으며, 해당 구성을 갖는 용접 헤드 어셈블리는, 상부 스윙 로드 횡방향 공간이 제한되지 않고 하부 스윙 로드에 비교적 큰 회피가 필요한 횡방향 용접 상황에 특히 적합하다.
나아가, 하나 이상의 실시방식에서, 어쿠스틱 로드(1)는 중심선(m)을 가지며, 일체형 용접 헤드 상단면에서 중심선(m)까지의 거리는 h1이고, h1의 크기는 143 내지 148mm이며, h1 크기가 상기 구간 범위에 있을 때 보다 우수한 음향 성능을 얻을 수 있음을 확인하였다.
나아가, 하나 이상의 실시방식에서, 일체형 용접 헤드 하단면에서 중심선(m)까지의 거리는 h2이고, h2의 크기는 79 내지 87mm 사이이고, h2 크기가 상기 구간 범위에 있을 때 보다 우수한 음향 성능을 얻을 수 있음을 확인하였다.
하나 이상의 실시방식에서, h2의 크기는 43 내지 63mm 사이이고, h2 크기가 상기 구간 범위에 있을 때 보다 우수한 음향 성능을 얻을 수 있음을 확인하였다.
하나 이상의 실시방식에서, 어쿠스틱 로드(1)는 외경 또는 두께(h)를 가지며, h는 36 내지 42mm 사이이고, h 크기가 상기 구간 범위에 있을 때 보다 우수한 음향 성능을 얻을 수 있음을 확인하였다.
제2 실시방식
제1 실시방식을 기반으로, 본 제2 실시방식은 후술하는 바와 같이 다양하게 변경된다. 이하에서는 이러한 변경 사항에 대해 상세하게 설명한다.
도 4는 본 용접 헤드 어셈블리의 제2 실시방식에서의 사시도를 도시하였으며, 도 5는 본 용접 헤드 어셈블리의 제2 실시방식에서의 정면도를 도시하였다.
도 5에서, 점선 곡선(4a)은 어쿠스틱 로드(1a) 상에서 초음파가 전파될 때 발생하는 진동 모드를 도시하였으며, 쇄선 곡선(5a)은 제1 스윙 로드(21a) 및 제2 스윙 로드(22a) 상에서 초음파가 전파될 때 발생하는 진동 모드를 도시한 것이다. 여기에서, 도 5에 도시된 바와 같은 쇄선 곡선(5a) 구조는, 제1 스윙 로드(21a) 및 제2 스윙 로드(22a) 상에서 초음파가 전파될 때, 제1 스윙 로드(21a) 상에 2개의 음파 진동형의 노드(6a)가 존재하고, 제2 스윙 로드(22a) 상에 1개의 음파 진동형의 노드(6a)가 존재한다.
도 4에 도시된 바와 같이, 제1 스윙 로드(21a) 및 제2 스윙 로드(22a)는 제2 길이 방향(b) 상에서 길이가 상이하며, 여기에서 제2 스윙 로드(22a)의 길이는 제1 스윙 로드(21a)의 길이보다 짧다. 어쿠스틱 로드, 제1 스윙 로드 및 연결 부재를 일체형 부품으로 구성함으로써, 본 용접 헤드 어셈블리는 길이가 상이한 상부 스윙 로드 및 하부 스윙 로드의 구성을 얻을 수 있으며, 해당 구성을 갖는 용접 헤드 어셈블리는 상부 스윙 로드 횡방향 공간이 제한되지 않고 하부 스윙 로드에 비교적 큰 회피가 필요하지 않은 횡방향 용접 상황에 특히 적합하다.
제3 실시방식
제1 실시방식을 기반으로, 본 제3 실시방식은 후술하는 바와 같이 다양하게 변경된다. 이하에서는 이러한 변경 사항에 대해 상세하게 설명한다.
도 6은 본 용접 헤드 어셈블리의 제3 실시방식에서의 사시도를 도시하였으며, 제1 스윙 로드(21b)는 폭(c3) 및 두께(d3)를 갖고, 제2 스윙 로드(22b)의 용접 헤드 작업 부위(220b)는 폭(e3) 및 두께(f3)를 갖는다.
본 제3 실시방식에서, 제1 스윙 로드(21b)의 횡단면에서, 제1 스윙 로드(21b)의 폭(c3)이 두께(d3)보다 크기 때문에, 종방향 스윙 로드 구성을 얻을 수 있다. 제2 스윙 로드(22b)의 용접 헤드 작업 부위(220b) 지점의 횡단면에서, 용접 헤드 작업 부위(220b)의 폭(e3)이 두께(f3)보다 작으므로, 제2 스윙 로드(22b)가 횡방향 스윙 로드 구성을 나타내며, 이때 용접 헤드도 횡방향 용접 헤드이다. 어쿠스틱 로드, 제1 스윙 로드 및 연결 부재를 일체형 부품으로 구성함으로써, 본 용접 헤드 어셈블리는 종방향 상부 스윙 로드와 횡방향 하부 스윙 로드가 결합된 구성으로 형성될 수 있으며, 해당 구성을 갖는 용접 헤드 어셈블리는, 상부 스윙 로드 횡방향 공간이 제한되고 하부 스윙 로드에 비교적 큰 회피가 필요한 횡방향 용접 상황에 특히 적합하다.
제4 실시방식
제3 실시방식을 기반으로, 본 제4 실시방식은 후술하는 바와 같이 다양하게 변경된다. 이하에서는 이러한 변경 사항에 대해 상세하게 설명한다.
도 7은 용접 헤드 어셈블리의 제4 실시방식에서의 사시도를 도시하였고, 제1 스윙 로드(21c) 및 제2 스윙 로드(22c)는 제2 길이 방향(b) 상에서 길이가 상이하며, 여기에서 제2 스윙 로드(22c)의 길이는 제1 스윙 로드(21c)의 길이보다 짧다. 어쿠스틱 로드, 제1 스윙 로드 및 연결 부재를 일체형 부품으로 구성함으로써, 본 용접 헤드 어셈블리는 종방향 상부 스윙 로드와 횡방향 용접 헤드가 결합된 구성을 기반으로, 길이가 상이한 상부 스윙 로드 및 하부 스윙 로드의 구성을 얻을 수 있으며, 해당 구성을 갖는 용접 헤드 어셈블리는, 상부 스윙 로드 횡방향 공간이 제한되고 하부 스윙 로드에 비교적 큰 회피가 필요하지 않는 횡방향 용접 상황에 특히 적합하다.
제5 실시방식
제1 실시방식을 기반으로, 본 제5 실시방식은 후술하는 바와 같이 다양하게 변경된다. 이하에서는 이러한 변경 사항에 대해 상세하게 설명한다.
도 8은 본 용접 헤드 어셈블리의 제5 실시방식에서의 사시도를 도시하였으며, 제1 스윙 로드(21d)는 폭(c5) 및 두께(d5)를 갖고, 제2 스윙 로드(22d)의 용접 헤드 작업 부위(220d)는 폭(e5) 및 두께(f5)를 갖는다.
본 제5 실시방식에서, 제1 스윙 로드(21d)의 횡단면에서, 제1 스윙 로드(21d)의 폭(c5)이 두께(d5)보다 크기 때문에, 종방향 스윙 로드 구성을 얻을 수 있다. 제2 스윙 로드(22d)의 용접 헤드 작업 부위(220d) 지점의 횡단면에서, 용접 헤드 작업 부위(220d)의 폭(e5)이 두께(f5)보다 작으므로, 제2 스윙 로드(22d)가 종방향 스윙 로드 구성을 나타내며, 이때 용접 헤드는 종방향 용접 헤드이다. 어쿠스틱 로드, 제1 스윙 로드 및 연결 부재를 일체형 부품으로 구성함으로써, 본 용접 헤드 어셈블리는, 종방향 상부 스윙 로드와 종방향 용접 헤드가 결합된 구성으로 형성될 수 있으며, 해당 구성을 갖는 용접 헤드 어셈블리는 상부 스윙 로드 종방향 공간이 제한되지 않고 하부 스윙 로드에 비교적 큰 회피가 필요한 종방향 용접 상황에 특히 적합하다.
제6 실시방식
제5 실시방식을 기반으로, 본 제6 실시방식은 후술하는 바와 같이 다양하게 변경된다. 이하에서는 이러한 변경 사항에 대해 상세하게 설명한다.
도 9는 본 용접 헤드 어셈블리의 제6 실시방식에서의 사시도를 도시하였고, 제1 스윙 로드(21e) 및 제2 스윙 로드(22e)는 제2 길이 방향(b) 상에서 길이가 상이하며, 여기에서 제2 스윙 로드(22e)의 길이는 제1 스윙 로드(21e)의 길이보다 짧다. 어쿠스틱 로드, 제1 스윙 로드 및 연결 부재를 일체형 부품으로 구성함으로써, 본 용접 헤드 어셈블리는 종방향 상부 스윙 로드와 종방향 용접 헤드가 결합된 구성을 기반으로, 길이가 상이한 상부 스윙 로드 및 하부 스윙 로드의 구성을 얻을 수 있으며, 해당 구성을 갖는 용접 헤드 어셈블리는, 상부 스윙 로드 종방향 공간이 제한되지 않고 하부 스윙 로드에 비교적 큰 회피가 필요하지 않는 종방향 용접 상황에 특히 적합하다.
제7 실시방식
제1 실시방식을 기반으로, 본 제7 실시방식은 후술하는 바와 같이 다양하게 변경된다. 이하에서는 이러한 변경 사항에 대해 상세하게 설명한다.
도 10은 본 용접 헤드 어셈블리의 제7 실시방식에서의 사시도를 도시하였으며, 제1 스윙 로드(21f)는 폭(c7) 및 두께(d7)를 갖고, 제2 스윙 로드(22f)의 용접 헤드 작업 부위(220f)는 폭(e7) 및 두께(f7)를 갖는다.
본 제7 실시방식에서, 제1 스윙 로드(21f)의 횡단면에서, 제1 스윙 로드(21f)의 폭(c7)이 두께(d7)보다 작기 때문에, 횡방향 스윙 로드 구성을 얻을 수 있다. 제2 스윙 로드(22f)의 용접 헤드 작업 부위(220f) 지점의 횡단면에서, 용접 헤드 작업 부위(220f)의 폭(e7)이 두께(f7)보다 크므로, 제2 스윙 로드(22f)도 종방향 스윙 로드 구성을 나타내며, 이때 용접 헤드도 종방향 용접 헤드이다. 어쿠스틱 로드, 제1 스윙 로드 및 연결 부재를 일체형 부품으로 구성함으로써, 본 용접 헤드 어셈블리는 횡방향 상부 스윙 로드와 종방향 용접 헤드가 결합된 구성으로 형성될 수 있으며, 해당 구성을 갖는 용접 헤드 어셈블리는, 상부 스윙 로드 종방향 공간이 제한되고 하부 스윙 로드에 비교적 큰 회피가 필요한 종방향 용접 상황에 특히 적합하다.
제8 실시방식
제7 실시방식을 기반으로, 본 제8 실시방식은 후술하는 바와 같이 다양하게 변경된다. 이하에서는 이러한 변경 사항에 대해 상세하게 설명한다.
도 11은 본 용접 헤드 어셈블리의 제8 실시방식에서의 사시도를 도시하였고, 제1 스윙 로드(21g) 및 제2 스윙 로드(22g)는 제2 길이 방향(b) 상에서 길이가 상이하며, 여기에서 제2 스윙 로드(22g)의 길이는 제1 스윙 로드(21g)의 길이보다 짧다. 어쿠스틱 로드, 제1 스윙 로드 및 연결 부재를 일체형 부품으로 구성함으로써, 본 용접 헤드 어셈블리는 횡방향 상부 스윙 로드와 종방향 용접 헤드가 결합된 구성을 기반으로, 길이가 상이한 상부 스윙 로드 및 하부 스윙 로드의 구성을 얻을 수 있으며, 해당 구성을 갖는 용접 헤드 어셈블리는, 상부 스윙 로드 종방향 공간이 제한되고 하부 스윙 로드에 비교적 큰 회피가 필요하지 않는 종방향 용접 상황에 특히 적합하다.
전술한 바와 같은 상기 제1 내지 제8 실시방식 중 하나 이상의 실시방식에서, 제1 스윙 로드(21) 및 제2 스윙 로드(22)의 구성은 많은 변형 또는 변경이 더 존재할 수 있다. 예를 들어 제2 스윙 로드(22)는 제2 길이 방향(b)을 따라 가변 횡단면 구조이다. 예를 들어 도 8 내지 도 11에 도시된 제5 내지 제8 실시방식에서, 제2 스윙 로드는 용접 헤드 작업 부위에 가까운 지점에 도면에 도시된 바와 같이 안으로 수축되고, 비교적 작은 횡단면적을 갖는다. 물론, 도시된 것과 상이한 다른 일부 실시방식에서는, 제1 스윙 로드(21) 및 제2 스윙 로드(22)가 모두 가변 횡단면 구조를 나타내거나, 제1 스윙 로드(21) 또는 제2 스윙 로드(22)만 가변 횡단면 구조를 나타낼 수 있으며, 해당 가변 횡단면 구조는 도면에 도시된 것과 상이한 구성을 가질 수 있다. 도 2 내지 도 11에 도시된 실시방식에서, 제1 스윙 로드(21) 및/또는 제2 스윙 로드(22)의 횡단면은 직사각형이나, 도면에 도시된 것과 상이한 다른 일부 실시방식에서는, 제1 스윙 로드(21) 및/또는 제2 스윙 로드(22)의 횡단면이 원형 구조일 수도 있다.
전술한 바와 같은 상기 제1 내지 제8 실시방식 중 하나 이상의 실시방식에서, 어쿠스틱 로드(1)의 구성은 많은 변형 또는 변경이 더 존재할 수 있다. 예를 들어 어쿠스틱 로드(2)는 도면에 도시된 바와 같이, 원기둥형 구조일 수 있으며, 사각형 구조일 수도 있고, 기타 가변 단면의 구조일 수도 있다.
전술한 바와 같이 상기 제1 내지 제8 실시방식 중 하나 이상의 실시방식에서, 상부 스윙 로드(21)와 하부 스윙 로드(22)는 방향(b)에 따른 길이가 일치할 수 있고, 상부 스윙 로드 길이가 하부 스윙 로드 길이보다 길 수도 있고, 상부 스윙 로드 길이가 하부 스윙 로드 길이보다 짧을 수도 있다.
전술한 바와 같은 상기 제1 내지 제8 실시방식 중 하나 이상의 실시방식에서, 연결 부재(3)의 구성은 많은 변형 또는 변경이 더 존재할 수 있다. 예를 들어 연결 부재(3)는 도면에 도시된 바와 같이 육면체 구조일 수 있으며, 쐐기형 구조를 갖는 육면체 구조일 수도 있고, 홀부를 갖는 연결 구조일 수도 있고, 기타 클램핑에 적합한 연결 구조일 수도 있다.
전술한 바와 같은 상기 제1 내지 제8 실시방식 중 하나 이상의 실시방식에서, 상이한 용접 상황에 적응하기 위해, 용접 헤드 작업 부위의 폭은 용접 헤드 작업 부위의 두께와 동일할 수 있고/있거나, 제1 스윙 로드의 폭은 제1 스윙 로드의 두께와 동일할 수 있다. 어쿠스틱 로드, 제1 스윙 로드 및 연결 부재를 일체형 부품으로 구성함으로써 전술한 구성을 갖는 용접 헤드 어셈블리를 구현할 수 있다.
전술한 바와 같은 상기 하나 이상의 실시방식에서의 용접 헤드 어셈블리는 초음파 용접기에 적용될 수 있으며, 여기에서, 용접 헤드 어셈블리의 어쿠스틱 로드(1)는 초음파 용접기 중의 에너지 변환기 또는 진폭 변조기와 연결되고, 초음파 용접기는 클램핑 구조를 가지며, 해당 클램핑 메커니즘은 용접 헤드 어셈블리의 연결 부재(3)를 클램핑하여 연결하고, 초음파 용접기에서, 초음파 용접기는 연결 부재(3)를 통해 용접 헤드 어셈블리에 압력을 가한다.
본 발명을 비교적 바람직한 실시예로 상기와 같이 공개하였으나, 이는 본 발명을 한정하려는 것이 아니며, 당업자라면 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고, 가능한 변경 및 수정을 모두 수행할 수 있다. 따라서, 본 발명의 기술적 해결책을 벗어나지 않으며, 본 발명의 기술적 실질을 기반으로 상기 실시예에 대해 수행한 임의 수정, 등가의 변경 및 개선은, 모두 본 발명의 특허청구범위에 의해 정의되는 보호 범위에 속한다.

Claims (10)

  1. 초음파 용접용 용접 헤드 어셈블리로서,
    어쿠스틱 로드, 스윙 로드 및 연결 부재를 포함하고, 상기 스윙 로드는 상기 어쿠스틱 로드에 의해 제1 스윙 로드 및 제2 스윙 로드로 2개로 나뉘고, 상기 제1 스윙 로드는 상기 어쿠스틱 로드와 상기 연결 부재를 연결하고, 상기 제2 스윙 로드의 일단은 상기 어쿠스틱 로드와 연결되고 타단은 용접 헤드 작업 부위로 구성되고;
    여기에서, 상기 어쿠스틱 로드, 상기 제1 스윙 로드 및 상기 연결 부재는 일체형 부품인 것을 특징으로 하는, 용접 헤드 어셈블리.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제2 스윙 로드는 상기 어쿠스틱 로드, 상기 제1 스윙 로드 및 상기 연결 부재와도 일체형 부품인 것을 특징으로 하는, 용접 헤드 어셈블리.
  3. 제1항에 있어서,
    초음파 용접에서, 초음파가 상기 제1 스윙 로드 및 제2 스윙 로드 상에 전파될 때, 상기 제1 스윙 로드 및 상기 제2 스윙 로드 상에 적어도 하나의 음파 진동형의 노드가 각각 구비되고;
    여기에서, 상기 연결 부재와 상기 제1 스윙 로드의 연결 지점은 상기 노드가 있는 위치에 위치하는 것을 특징으로 하는, 용접 헤드 어셈블리.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 어쿠스틱 로드는 제1 길이 방향을 따라 연장되고, 상기 제1 길이 방향은 초음파 용접 중 어쿠스틱 로드 상의 초음파 전파 방향과 동일하고, 상기 제1 스윙 로드 및 상기 제2 스윙 로드는 제2 길이 방향을 따라 각각 연장되고, 상기 제1 길이 방향은 상기 제2 길이 방향과 수직을 이루고;
    여기에서, 상기 제1 스윙 로드 및 상기 제2 스윙 로드는 상기 제2 길이 방향 상에서 길이가 상이한 것을 특징으로 하는, 용접 헤드 어셈블리.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 제1 스윙 로드 및 상기 제2 스윙 로드는 상기 제2 길이 방향 상에서 길이가 동일한 것을 특징으로 하는, 용접 헤드 어셈블리.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 제1 스윙 로드 및/또는 상기 제2 스윙 로드는 상기 제2 길이 방향을 따라 가변 횡단면 구조인 것을 특징으로 하는, 용접 헤드 어셈블리.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 용접 헤드 작업 부위의 횡단면에서, 상기 용접 헤드 작업 부위의 폭이 상기 용접 헤드 작업 부위의 두께보다 크거나 같은 것을 특징으로 하는, 용접 헤드 어셈블리.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 용접 헤드 작업 부위의 횡단면에서, 상기 용접 헤드 작업 부위의 폭이 상기 용접 헤드 작업 부위의 두께보다 작은 것을 특징으로 하는, 용접 헤드 어셈블리.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 제1 스윙 로드의 횡단면에서, 상기 제1 스윙 로드의 폭이 상기 제1 스윙 로드의 두께보다 작은 것을 특징으로 하는, 용접 헤드 어셈블리.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 제1 스윙 로드의 횡단면에서, 상기 제1 스윙 로드의 폭이 상기 제1 스윙 로드의 두께보다 크거나 같은 것을 특징으로 하는, 용접 헤드 어셈블리.
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