KR20230126057A - 열 융착장치 - Google Patents

Abstract

작업공간이 협소한 장소에서의 작동이 잘 되고 작업성이 우수한 열 융착장치가 개시된다. 발열유닛이 수납되는 쉘은 발열유닛 지지부와 장착부로 구성되고, 상기 발열유닛 지지부는 내부에 관통구멍을 구비하고, 상기 관통구멍의 내면과 일정 간극으로 이격되어 상기 발열유닛이 끼워지고, 상기 장착부는 상기 쉘을 기구물에 부착하는 나사구멍을 구비하여 브래킷의 역할을 한다.

Description

열 융착장치{Heat welding apparatus}

본 발명은 열 융착장치에 관한 것으로, 특히 작업공간이 협소한 장소에서의 작동이 잘 되고 작업성이 우수한 열 융착장치에 관련한다.

차량용 부품에서 플라스틱 부품 간의 결합은 다양한 장점으로 인해 종래 나사나 리벳을 이용한 결합으로부터 열 융착에 의한 결합으로 바뀌어 가고 있는 추세이다.

통상, 열 융착에는 열 융착장치가 사용되는데, 본 발명의 출원인에 의해 출원되어 등록된 국내 등록특허 제1634241호, 제1742319호, 제2043970호, 및 제2191713호에 열 융착장치가 개시되어 있고, 본 발명에 참조로 포함된다.

상기의 특허에 개시된 열 융착장치는 브래킷을 이용하여 기구물에 장착되는데, 브래킷의 폭과 너비가 열 융착장치에 비해 훨씬 크기 때문에, 가령 열 융착할 플라스틱 리벳이 설치된 사출물의 바닥이 깊고 작업 공간에 구조적 장애물이 많은 경우 브래킷에 의해 작업이 방해를 받을 수 있다.

또한, 종래 구성 부분 중 발열유닛과 이격된 쉘을 이용하여 열 융착장치의 표면 온도를 낮추고 있지만, 쉘이 밀폐 구조로 이루어져 여전히 열 융착장치의 표면 온도가 높다.

또한, 발열유닛의 끝에는 다양한 종류의 성형 팁이 결합하여 사용되는데, 작업 중 성형 팁에 가해지는 힘이나 구조적 결합 공차에 의해 성형 팁이 회전하거나 이동하여 최초 위치를 벗어남으로써 성형 팁을 다시 세팅해야 하므로 작업성이 떨어진다.

따라서, 본 발명의 목적은 장애물이 많고 협소한 작업 공간에서도 작업이 원활하게 이루어질 수 있는 열 융착장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 열 방출이 원활하게 이루어져 표면 온도를 낮출 수 있는 열 융착장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 열 융착 작업 중 성형 팁의 움직임을 최소화하여 작업성을 높일 수 있는 열 융착장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 조립성을 향상시키고 품질의 신뢰성을 높일 수 있는 열 융착장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 조립공정 중에 케이블의 연결 부분이 신뢰성 있게 연결될 수 있도록 하는 열 융착장치를 제공하는 것이다.

상기의 목적은, 내부에 발열체가 수용되고, 일단에 성형 팁이 결합하고 타단으로 케이블이 연장되는 로드(rod) 형상의 발열유닛; 상기 발열유닛의 타단에서 상기 발열유닛과 결합하는 히터 고정너트; 상기 발열유닛을 내부에 수용하고, 상기 히터 고정너트의 일부가 끼워져 결합하는 쉘(shell); 및 상기 케이블을 감싸 상기 히터 고정너트의 타단에 결합하는 케이블 보호구를 포함하며, 상기 쉘은 발열유닛 지지부와 장착부로 구성되고, 상기 발열유닛 지지부는 내부에 관통구멍을 구비하고, 상기 관통구멍의 내면과 일정 간극으로 이격되어 상기 발열유닛이 끼워지고, 상기 장착부는 상기 쉘을 기구물에 부착하는 나사구멍을 구비하여 브래킷의 역할을 하는 것을 특징으로 하는 열 융착장치에 의해 달성된다.

바람직하게, 상기 케이블과 상기 발열유닛 사이의 경계에서 상기 케이블을 감는 밀폐 부재를 구비하고, 상기 히터 고정너트에 상기 발열유닛을 끼우면서 상기 밀폐 부재가 직경방향으로 압착되어 상기 관통구멍을 막는다.

바람직하게, 상기 발열유닛 지지부에는 따라 다수의 열 방출용 개구가 형성되어 상기 간극이 상기 개구를 통하여 외부와 연통될 수 있다.

바람직하게, 상기 장착부의 후면에는 볼트구멍이 형성되어 상기 히터 고정너트를 가압 고정하도록 볼트가 끼워진다.

바람직하게, 상기 장착부의 선단에 결합하는 로케이터를 더 포함하고, 상기 로케이터는 단일의 몸체로 구성되고, 상기 성형 팁이 끼워지는 삽입구멍과 상기 장착부에 결합하기 위한 나사구멍을 구비한다.

바람직하게, 상기 발열유닛의 타단 외면에 폴리머 접착제가 도포되어 상기 발열유닛과 상기 히터 고정너트가 상기 폴리머 접착제의 경화에 의해 접합될 수 있다.

바람직하게, 쉘이 결합하는 부분에 폴리머 접착제가 도포되어 경화에 의해 서로 접합되고, 상기 장착부의 후면에서 상기 해당 부분에 형성된 볼트 구멍에 볼트가 끼워져 상기 히터 고정너트를 가압할 수 있다.

바람직하게, 상기 히터 고정너트는 내부에 관통구멍이 형성된 단일의 몸체로 이루어지고, 상기 관통구멍의 전방 입구로부터 한 지점에 걸림 턱이 형성되고, 후방 입구 주변의 외주면을 따라 접촉돌기가 돌출되고, 상기 후방 입구로부터 외주면의 한 지점에 스토퍼가 돌출 형성되고, 상기 스토퍼의 앞부분의 외면에 나사가 형성된다.

상기의 구조에 의하면, 열 융착장치를 별도의 브래킷 없이 기구물에 장착할 수 있기 때문에 구조적 장애물이 많고 협소한 작업 공간에서도 작업이 원활하게 이루어질 수 있다.

또한, 쉘의 길이방향으로 형성된 열 방출용 개구를 이용하여 열 방출이 원활하게 이루어져 열 융착장치의 표면 온도를 낮출 수 있다.

또한, 융착 작업 중 성형 팁의 움직임을 최소화하여 작업성을 높일 수 있다.

또한, 단일체의 히터 고정너트를 사용함으로써 조립성을 향상시키고 품질의 신뢰성을 높일 수 있다. 특히, 조립공정 중에 케이블의 연결 부분을 단 한번 접촉함으로써 해당 부분이 신뢰성 있게 연결되도록 할 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 열 융착장치를 보여준다.
도 2는 각 구성 부분을 분해해서 보여준다.
도 3은 열 융착장치의 내부 결합 구조를 상세하게 보여준다.
도 4는 브래킷 일체형 쉘을 상세하게 보여준다.
도 5는 본 발명의 열 융착장치를 실제 적용하는 예를 보여준다.

본 발명에서 사용되는 기술적 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아님을 유의해야 한다. 또한, 본 발명에서 사용되는 기술적 용어는 본 발명에서 특별히 다른 의미로 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 의미로 해석되어야 하며, 과도하게 포괄적인 의미로 해석되거나 과도하게 축소된 의미로 해석되지 않아야 한다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예를 구체적으로 설명한다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 열 융착장치를 보여주고, 도 2는 각 구성 부분을 분해해서 보여주고, 도 3은 열 융착장치의 내부 결합 구조를 상세하게 보여주며, 도 4는 브래킷 일체형 쉘을 상세하게 보여준다.

<발열유닛(140)>

발열유닛(140)은 케이싱에 의해 로드(rod) 형상이고, 내부에 히터가 수용되며, 일단에 성형 팁(tip)(10)이 분리 가능하게 장착되고 타단에 히터에 연결되는 전원선과 제어선(141)(이하, '케이블'이라 함)이 연장된다.

발열유닛(140)은 상기의 특허에 기재된 발열유닛이 적용될 수 있는데, 이들은 여기에 참조로 포함된다.

도 3을 보면, 발열유닛(140)과 케이블(141) 사이의 경계에서, 케이블(141) 부분에 밀폐 부재(142)가 감기는데, 밀폐 부재(142)로는 실 테이프(seal tape), 열수축튜브, 또는 실리콘고무 튜브 등이 적용될 수 있다.

실 테이프(142)는, 잘 알려진 것처럼, 나사식 결합형 관이음 등으로부터의 누출을 방지하기 위하여 사용되는 테이프이며, 발열유닛(140)과 케이블(141) 사이의 경계 부분에서 케이블(141)에 감아 해당 부분이 히터 고정너트(120)의 관통구멍(121)의 내경보다 두꺼워지도록 한다.

<히터 고정너트(120)>

도 2와 3을 보면, 히터 고정너트(120)는 내부에 관통구멍(121)이 형성된 단일의 몸체로 이루어지는데, 관통구멍(121)의 전방 입구로부터 한 지점에 걸림 턱(124)이 형성되어 발열유닛(140)의 타단에 접촉하여 지지한다.

또한, 후방 입구의 외주면을 따라 접촉돌기(126)가 돌출되어 케이블(141)을 내부에 수용하여 보호하는 합성수지 재질의 케이블 보호구(110)를 히터 고정너트(120)에 끼운 후 잘 빠지지 않도록 한다.

또한, 도 2와 같이, 몸체의 외면을 따라 스토퍼(125)가 돌출되고 그 앞부분에 나사(122)과 형성되어 쉘(130) 내부에서 쉘(130)과 나사 결합하는데, 스토퍼(125)는 쉘(130)이 히터 고정너트(120)에 결합하는 한계를 정해준다.

상기한 것처럼, 히터 고정너트(120)는 발열유닛(140)의 타단에 결합하여 발열유닛(140)을 지지하는데, 이 과정에서 실 테이프(142)를 직경방향으로 압착하여 관통구멍(121)이 완전히 막히도록 한다.

<쉘(130)>

도 4를 보면, 쉘(130)은 통 형상의 단일의 몸체로 이루어지는데, 기능적으로 발열유닛 지지부(130a)와 장착부(130b)로 구성된다.

발열유닛 지지부(130a)는 내부에 형성된 관통구멍(131)에 발열유닛(140)이 끼워지고 히터 고정너트(120)가 끼워져 결합되어 발열유닛(140)을 지지하는 역할을 한다.

장착부(130b)는 열 융착장치(100)를 작동을 위한 기구물(도시되지 않음)에 부착하는 브래킷의 역할을 한다.

이와 같이 쉘(130)을 브래킷 일체형으로 구성함으로써, 발열유닛(140)을 지지함과 동시에 별도의 브래킷 없이 쉘(130) 자체로 열 융착장치(100)를 기구물에 장착할 수 있기 때문에 바닥이 깊고 주변에 장애물이 많은 경우에도 융착작업을 원활하게 수행할 수 있는 이점이 있다.

관통구멍(131)의 전방 입구에는 스페이서(138)가 일체로 돌출 형성되어 발열유닛(140)의 표면과 관통구멍(131)의 내면 사이에 일정 간극이 형성되도록 하여 발열유닛(140)과 쉘(130)의 접촉에 의한 열전도를 최소화할 수 있다.

또한, 선택적으로, 발열유닛 지지부(130a)의 길이방향을 따라 열 방출용 개구(132)가 형성되어 발열유닛(140)의 표면과 관통구멍(131)의 내면 사이의 간극이 개구(132)를 통하여 외부와 연결된다. 그 결과, 상기한 것처럼, 발열유닛(140)과 쉘(130)의 접촉에 의한 열전도를 최소화하면서 개구(132)를 통하여 열이 방출되도록 함으로써 열 융착장치(100) 전체의 표면 온도를 더욱 낮출 수 있다.

물론, 개구(132)가 형성하지 않아도 표면 온도가 허용될 수 있는 정도라면 개구(132)를 형성하지 않을 수 있다.

또한, 개구(132)의 형태와 개수는 적절하게 설계할 수 있는데, 이 실시 예와 같이 아치 형상으로 절개된 형태가 아니라 관통구멍 형태로 형성하거나 좁은 폭을 갖는 다수의 슬릿 형태로 형성할 수 있다.

관통구멍(131)의 후방 입구에는 나사부(139)가 형성되어 관통구멍(131)에 끼워지는 히터 고정너트(120)의 나사(122)와 나사 결합한다.

장착부(130b)의 측면과 후면에는 장착을 위한 나사구멍(135)과 위치맞춤핀 홀(136)이 다수 개 형성되어 열 융착장치(100)를 기구물에 원하는 방향으로 장착할 수 있도록 한다.

또한, 장착부(130b)의 후면에는 볼트구멍(134)이 형성되어, 후술하는 것처럼, 히터 고정너트(120)를 가압 고정하도록 볼트가 끼워진다.

선택적으로, 장착부(130b)의 일정 부분에는 리세스(133)가 형성되어 후면 쪽이 기구물에 접촉하여 고정될 때 쉘(130)의 후면과 기구물 사이의 공간으로 공기가 흐르도록 하여 열전도를 최소화할 수 있다.

장착부(130b)의 선단에는 나사구멍(137)이 형성되어 로케이터(150)가 나사에 의해 장착부(130b)에 고정되도록 한다.

<로케이터(locator)(150)>

로케이터(150)는, 성형 팁(10)의 회전을 방지하고 조립시 성형 팁(10)의 장착 위치를 일정하게 정해주는 역할을 한다.

도 4를 참조하면, 로케이터(150)는 단일체(151)로 구성되고, 성형 팁(10)이 끼워지는 삽입구멍(153)이 형성되고 쉘(130)에 장착하기 위한 나사구멍(151, 152)이 형성된다.

이 실시 예에서, 삽입구멍(153)은 성형 팁(10)의 형상에 대응하여 사각형인데 성형 팁(10)의 단면 형상에 따라 모양을 갖는다.

이하, 본 발명의 열 융착장치를 조립하는 과정에 대해 설명한다.

먼저, 발열유닛(140)과 케이블(141)의 사이의 경계 부분에서 케이블(141)에 실 테이프(142)를 감고, 선택적으로, 경계 부분에서 발열유닛(140)의 끝부분 외면에 폴리머 접착제, 가령 록타이트(loctite)(상표명) 접착제를 도포한다.

이후, 히터 고정너트(120)의 관통구멍(121)의 전방 입구로부터 케이블(141), 실 테이프(142)를 거쳐 발열유닛(140)의 끝 부분을 끼우고 히터 고정너트(120)의 걸림턱(124)에 발열유닛(140)의 단부가 접촉할 때까지 밀어 넣는다.

여기서, 록타이트 접착제의 도포는 필수적이지 않으며, 히터 고정너트(120)를 실 테이프(142)를 강하게 누르면서 발열유닛(140)을 끼움으로써 발열유닛(140)이 히터 고정너트(120)와 단단하게 결합되도록 할 수 있다. 또한, 제조원가가 증가하더라도 스폿 용접 등에 의해 발열유닛(140)과 히터 고정너트(120)를 확실하고 단단하게 결합할 수 있다.

이 과정에서, 상기한 것처럼, 실 테이프(142)의 두꺼운 부분이 직경방향으로 압착되면서 히터 고정너트(120)의 관통구멍(121)을 막는다.

이러한 구조에 의하면, 히터 고정너트(120)의 관통구멍(121)이 실 테이프(142)에 의해 막혀 외부로부터 수분이 유입되는 것을 방지하고, 외부로부터 충격이 가해져도 감긴 실 테이프(142)는 탄성을 갖기 때문에 오히려 충격을 흡수할 수 있다.

또한, 탄성을 갖는 폴리머 접착제에 의해 부차적으로 발열유닛(140)과 히터 고정너트(120)이 단단히 결합하며, 접착제 사이에 틈이 생기더라도 이미 실 테이프(142)에 의해 수분 유입이 차단되어 있어 문제가 되지 않는다.

다음, 히터 고정너트(120)의 나사(122)에 록타이트 접착제를 도포하고, 쉘(130)을 발열유닛(140)의 전방으로부터 끼워 끝부분의 나사부(139)에서 히터 고정너트(120)와 나사 결합하여 쉘(130)을 고정한다.

록타이프 접착제가 굳으면, 볼트구멍(134)에 볼트를 끼워 넣어 히터 고정너트(120)와를 가압함으로써, 쉘(130)과 히터 고정너트(120)의 나사 결합이 움직이지 않도록 할 수 있다.

이어, 로케이터(150)를 쉘(130)의 장착부(130b)에 대고 나사(155)를 나사구멍(137)에 끼워 로케이터(150)를 결합한다.

케이블 보호구(110)를 히터 고정너트(120)의 후방에 강제로 압입하여 결합하는데, 케이블 보호구(110)는 탄성과 유연성을 구비하여 히터 고정너트(120)의 접촉돌기(123)에서 벌어지면서 끼워진 후 접촉돌기(126)에 걸려 히터 고정너트(120)로부터 쉽게 빠지지 않는다.

마지막으로, 성형 팁(10)을 발열유닛(140)의 단부로부터 끼워 결합하는데, 성형 팁(10)의 상단은 로케이터(150)의 개구(153)에 끼워진 상태로 고정된다.

상기와 같은 조립 과정을 통하여 열 융착장치를 완성하게 된다.

도 5는 본 발명의 열 융착장치를 실제 적용하는 예를 보여준다.

차량용 사출부품(200)은, 가령 높은 측벽(210)을 구비하여 바닥이 깊고, 다수의 구조물(220)을 구비하여 작업 공간이 협소할 수 있다.

이러한 작업 공간에서 바닥에 리벳(30)을 열 융착하는 융착작업을 수행하는 경우, 본 발명의 열 융착장치(100)는 별도의 브래킷을 이용하지 않고, 쉘(130)의 장착부(130b)를 나사(22)를 이용하여 기구물(20)에 장착할 수 있다.

이때, 장착될 기구물(20)의 폭과 너비를 열 융착장치(100)에 대응하는 정도의 사이즈로 제작할 수 있다.

그 결과, 작업 공간이 협소하고 구조물에 의해 작업이 방해를 받더라도, 열 융착장치(100)를 장착하기 위한 별도의 브래킷이 없고 기구물(20)의 사이즈도 최소화할 수 있어 열 융착 작업을 원할하게 수행할 수 있다.

이상에서는 본 발명의 실시 예를 중심으로 설명하였지만, 당업자 수준에서 다양한 변경이나 변형을 가할 수 있다. 이러한 변경과 변형이 본 발명의 범위를 벗어나지 않는 한 본 발명에 속한다고 할 수 있으며, 따라서, 본 발명의 권리범위는 이하에 기재되는 청구범위에 의해 판단되어야 할 것이다.

110: 케이블 보호구
120: 히터 고정너트
130: 쉘(shell)
140: 발열유닛
150: 로케이터

Claims (8)

1. 내부에 발열체가 수용되고, 일단에 성형 팁이 결합하고 타단으로 케이블이 연장되는 로드(rod) 형상의 발열유닛;
   상기 발열유닛의 타단에서 상기 발열유닛과 결합하는 히터 고정너트;
   상기 발열유닛을 내부에 수용하고, 상기 히터 고정너트의 일부가 끼워져 결합하는 쉘(shell); 및
   상기 케이블을 감싸 상기 히터 고정너트의 타단에 결합하는 케이블 보호구를 포함하며,
   상기 쉘은 발열유닛 지지부와 장착부로 구성되고,
   상기 발열유닛 지지부는 내부에 관통구멍을 구비하고, 상기 관통구멍의 내면과 일정 간극으로 이격되어 상기 발열유닛이 끼워지고,
   상기 장착부는 상기 쉘을 기구물에 부착하는 나사구멍을 구비하여 브래킷의 역할을 하는 것을 특징으로 하는 열 융착장치.
2. 청구항 1에서,
   상기 케이블과 상기 발열유닛 사이의 경계에서 상기 케이블을 감는 밀폐 부재를 구비하고,
   상기 히터 고정너트에 상기 발열유닛을 끼우면서 상기 밀폐 부재가 직경방향으로 압착되어 상기 관통구멍을 막는 것을 특징으로 하는 열 융착장치.
3. 청구항 1에서,
   상기 발열유닛 지지부에는 따라 다수의 열 방출용 개구가 형성되어 상기 간극이 상기 개구를 통하여 외부와 연통되는 것을 특징으로 하는 열 융착장치.
4. 청구항 1에서,
   상기 장착부의 후면에는 볼트구멍이 형성되어 상기 히터 고정너트를 가압 고정하도록 볼트가 끼워지는 것을 특징으로 하는 열 융착장치.
5. 청구항 1에서,
   상기 장착부의 선단에 결합하는 로케이터를 더 포함하고,
   상기 로케이터는 단일의 몸체로 구성되고, 상기 성형 팁이 끼워지는 삽입구멍과 상기 장착부에 결합하기 위한 나사구멍을 구비하는 것을 특징으로 하는 열 융착장치.
6. 청구항 1에서,
   상기 발열유닛의 타단 외면에 폴리머 접착제가 도포되어 상기 발열유닛과 상기 히터 고정너트가 상기 폴리머 접착제의 경화에 의해 접합되는 것을 특징으로 하는 열 융착장치.
7. 청구항 1에서,
   상기 히터 고정너트와 상기 쉘이 결합하는 부분에 폴리머 접착제가 도포되어 경화에 의해 서로 접합되고,
   상기 장착부의 후면에서 상기 해당 부분에 형성된 볼트 구멍에 볼트가 끼워져 상기 히터 고정너트를 가압하는 것을 특징으로 하는 열 융착장치.
8. 청구항 1에서,
   상기 히터 고정너트는 내부에 관통구멍이 형성된 단일의 몸체로 이루어지고,
   상기 관통구멍의 전방 입구로부터 한 지점에 걸림 턱이 형성되고,
   후방 입구 주변의 외주면을 따라 접촉돌기가 돌출되고, 상기 후방 입구로부터 외주면의 한 지점에 스토퍼가 돌출 형성되고,
   상기 스토퍼의 앞부분의 외면에 나사가 형성되는 것을 특징으로 하는 열 융착장치.
   

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