KR102609265B1

KR102609265B1 - 초음파 용착장치용 초음파 발생기

Info

Publication number: KR102609265B1
Application number: KR1020210143720A
Authority: KR
Inventors: 서한나
Original assignee: 서한나
Priority date: 2021-10-26
Filing date: 2021-10-26
Publication date: 2023-12-01
Also published as: KR20230059489A

Abstract

본 발명은 초음파 발생기에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 초음파 혼이 수직방향 회전되고 선단에 형성되는 헤드부의 곡률 구성에 의해 초음파 진동에너지의 둘레면 유도 발생이 가능하게 구성함으로써, 초음파 혼의 회전방향을 용착휠과 같은 수직 회전 방향의 구현이 가능하게 하며, 이에 따른 초음파 혼의 둘레면 다양한 면적에서의 용착이 가능하게 하고, 특히 원단이 진입되는 과정에서 그 진입 방향성의 확보에 따른 밀림 현상을 방지하기 위한 초음파 용착장치용 초음파 발생기에 관한 것이다.

Description

초음파 용착장치용 초음파 발생기{Ultrasonic Generator for Ultrasonic Welder}

본 발명은 초음파 발생기에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 초음파 진동에너지의 방향 전환 및 초음파 발생기의 회전방향 개선을 통해 초음파 혼의 수명 연장 및 원단의 유도가 가능하게 하는 초음파 용착장치용 초음파 발생기에 관한 것이다.

근자에 들어 레져 활동이나 취미 활동이 활발하게 이루어짐에 따라 다양한 기능성 의복이나 피복, 천막이나 텐트 등이 널리 사용되고 있다.

이와 같은 다양한 형태의 피복 등은 통상적으로 방수의 기능을 기본적으로 구비하고 있어야 하는 것으로서, 방수 기능을 갖는 방수원단을 통해 생산되고 있는 것이다.

이에 따라 기능성 의복이나 피복, 천막이나 텐트 등과 같은 방수가 필요한 원단은 상기의 방수원단을 이용하여 제작함에 따라 본래의 기능을 충실히 수행하면서도 방수 작용으로 인해 우천시에 대비할 수 있게 하는 것이다.

이에, 상기와 같은 방수원단은 용착 접합에 의해 서로 접합함으로 그 방수성을 확보할 수 있게 되는 것으로, 이러한 용착 접합 방식으로는 열용착 방식이 주로 사용되고 있는 것이다.

한편, 이러한 열 용착방법으로는 초음파, 고주파, 회전, 진동 용착방법 등이 적용되고 있다.

그 중 초음파 용착은, 220V, 50/60Hz의 전원을 Power supply를 통해 15,000~60,000Hz의 전기에너지로 변환시키고 이것을 다시 Converter를 통해 기계적 진동에너지로 바꾼 후 Booster로 그 진폭을 조절한다. 이렇게 형성된 초음파 진동에너지가 초음파 혼(horn)을 통하여 용착물에 전달되면 용착물의 접합면에서 순간적인 마찰열을 발생하여 합성수지가 용해 접착되어 강력한 분자적 결합을 이룬다.

한편, 일반적인 초음파 용착장치를 살펴보면, 받침대의 하부에는 받침대의 상부로 노출되는 초음파 혼을 갖는 초음파 발생부가 구성되고, 작업대의 상부에는 초음파 혼에 피용착물의 가압력을 부여하는 상,하 승강 작동형 지그가 구성된 것으로, 초음파 혼과 지그 사이에 피용착물을 내재시킨 상태에서 지그를 하강시켜 피용착물을 가압하게 되면 초음파 혼의 마찰열에 의해 용착이 이루어진다.

그러나 상기와 같은 종래의 초음파 용착장치는 지그가 단순히 상,하 승강 작동되는 구조를 이루는 것인바, 용착 작업시 항시 초음파 혼의 지정된 위치에서만 이루어지게 되는 등 초음파 혼의 마모가 쉽게 발생하는 등 용착 성능의 저하와 초음파 혼의 수명이 현격히 저하되는 문제점이 있었다.

이에, 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 초음파 혼의 회전을 통해 용착 면적을 다양화시켜 초음파 폰의 수명을 연장이 가능하게 하는 초음파 용착장치가 제안된 바 있다.

그러나 상기와 같은 초음파 혼은 그 진동 발생면이 초음파 혼의 선단면에 발생되는 것인바, 초음파 혼이 수평 회전되고 용착휠이 수직 회전하는 특성상 서로 다른 회전 방향에 의해 원단이 진입되는 과정에서 밀림 현상이 발생하는 등 용착 작업이 원활하지 못한 문제점이 있었다.

대한민국특허공개 제10-2000-0055435호. 대한민국특허등록 제10-2088557호.

본 발명은 상기와 같은 제반 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로, 초음파 혼이 수직방향 회전되고 선단에 형성되는 헤드부의 곡률 구성에 의해 초음파 진동에너지의 둘레면 유도 발생이 가능하게 구성함으로써, 초음파 혼의 회전방향을 용착휠과 같은 수직 회전 방향의 구현이 가능하게 하며, 이에 따른 초음파 혼의 둘레면 다양한 면적에서의 용착이 가능하게 하고, 특히 원단이 진입되는 과정에서 그 진입 방향성의 확보에 따른 밀림 현상을 방지하기 위한 초음파 용착장치용 초음파 발생기를 제공함에 본 발명의 목적이 있는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위한 구체적인 수단으로는, 진동자와, 부스터와, 초음파 혼으로 된 원통 형태의 초음파 발생기에 있어서,
상기 부스터의 둘레에는 초음파 발생기를 초음파용착장치에 설치 및 회전이 가능하게 하는 지지부가 형성되고,
상기 초음파 혼은,
상기 부스터와 연결되는 바디부; 및
상기 바디부의 선단에서 둘레로 돌출 형성되어 그 돌출된 둘레로 진동을 발생시키는 원반 형태의 헤드부를 포함하여 구성하되,
상기 지지부는,
상기 부스터의 둘레를 감싸며, 외주면 중앙에는 외측으로 돌출 형성되는 격벽이 형성된 고정브라켓;
상기 격벽을 중심으로 전방 및 후방에서 내륜이 고정브라켓을 감싸게 결합되는 한 쌍의 베어링;
전방에서 부스터와 간섭없이 그 부스터가 관통되며, 베어링의 외륜과 접하면서 베어링을 감싸는 베어링 하우징; 및
후방에서 부스터와 간섭없이 그 부스터가 관통되며, 상기 베어링 하우징의 후방을 마감 결합되는 마감판을 포함하여 구성하여, 베어링 하우징 및 마감판이 초음파용착장치에 설치되고 부스터가 회전되게 구성하며,
상기 초음파 혼의 헤드부는,
상기 바디부의 선단에서 곡률을 이루는 연결 곡선부로 연결 및 바디부보다 큰 직경을 이루는 원반 형태로 구성되며, 둘레 전방 및 후방에는 각각 곡률을 이루면서 두께를 확장시키는 전후방 곡선부가 형성된 진동 유도판; 및
상기 전후방 곡선부와 연결되며 외둘레면에 용착면을 이루는 진동 발생부를 포함하여 구성함으로 달성할 수 있는 것이다.

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이상과 같이 본 발명 초음파 용착장치용 초음파 발생기는 초음파 혼이 수직방향 회전의 구현과 헤드부의 둘레로 진동의 유도가 가능하게 구성된 것인바, 용착휠과의 같은 수직 회전 방향 조절에 따른 초음파 혼의 둘레면 다양한 면적에서의 용착으로 초음파 혼의 수명 연장이 가능하고, 특히 원단이 진입되는 과정에서 자연스럽게 진입 및 유도 배출이 가능하여 용착 과정에서 원단의 밀림 현상이 방지되는 등 작업성의 향상과 용착 불량이 최소화되는 효과를 얻을 수 있는 것이다.

도 1은 본 발명 초음파 용착장치용 초음파 발생기의 분해 사시도.
도 2는 본 발명 초음파 용착장치용 초음파 발생기의 결합 사시도.
도 3은 본 발명 초음파 용착장치용 초음파 발생기의 단면도.
도 4는 본 발명 초음파 용착장치용 초음파 발생기의 초음파 혼 요부도.
도 5는 본 발명 초음파 용착장치용 초음파 발생기의 설치상태도.
도 6은 본 발명 초음파 용착장치용 초음파 발생기의 초음파 진동에너지 작용상태도.

본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.

따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명 초음파 용착장치용 초음파 발생기의 분해 사시도이고, 도 2는 본 발명 초음파 용착장치용 초음파 발생기의 결합 사시도이며, 도 3은 본 발명 초음파 용착장치용 초음파 발생기의 단면도이고, 도 4는 본 발명 초음파 용착장치용 초음파 발생기의 초음파 혼 요부도이다.

도 1 내지 도 4의 도시와 같이 본 발명 초음파 용착장치용 초음파 발생기(1)는, 수평 길이를 이루며 후방으로부터 초음파 진동에너지를 발생시키는 진동자(100)와, 진폭을 조절하는 부스터(200)와, 초음파 진동에너지를 원단에 전달하는 초음파 혼(300)으로 된 원통 형태로 구성된다.

한편, 본 발명에서는 상기 부스터(200)의 둘레에는 초음파 발생기(1)를 초음파용착장치(도면중 미도시함)에 설치 및 회전이 가능하게 하는 지지부(210)가 구성된다.

이때, 본 발명에서 지지부(210)는 먼저, 상기 부스터(200)의 둘레는 감싸는 고정브라켓(211)이 구성된 것으로, 이때 고정브라켓(211)에는 외측으로 직각 돌출 형성되는 격벽(211a)이 구성되어 후술하는 베어링(212)(212')의 구획 장착이 가능하게 한다.

또한, 지지부(210)에는 부스터(200)의 회전력을 부여하기 위한 한 쌍의 베어링(212)(212')이 구성된 것으로, 이때 베어링(212)(212')은 상기 격벽(211a)을 중심으로 양측에 형성되되, 각각의 내륜이 고정브라켓(211)을 감싸게 장착 구성된다.

또한, 지지부(210)에는 상기 장착된 베어링(212)(212')을 구속 보호하는 베어링 하우징(213)이 구성된 것으로, 이때 베어링 하우징(213)은 상기 부스터(200)가 관통되도록 전방으로부터 베어링(212)(212')을 감싸되, 내주면이 베어링(212)(212')의 외륜과 접하면서 감싸게 구성되며, 중심으로부터 원주 방향으로 다수의 볼트홀(213a)이 구성된다.

이때, 본 발명에서 베어링 하우징(213)의 부스터(200)가 관통되는 내주면은 그 부스터(200)와 간섭이 방지되게 구성함이 바람직할 것이다.

또한, 지지부(210)에는 상기 베어링 하우징(213)의 개방된 후방을 마감하는 마감판(214)이 구성된 것으로, 이때 마감판(214)은 상기 부스터(200)가 관통되도록 후방으로부터 베어링 하우징(213)을 덮어 마감하게 구성되며, 중심으로부터 원주 방향으로 다수의 볼트홀(214a)이 구성되어 상기 베어링 하우징(213)과 볼트 결합되게 구성된다.

이때, 본 발명에서 마감판(214)의 부스터(200)가 관통되는 내주면은 그 부스터(200)와 간섭이 방지되게 구성함이 바람직할 것이다.

즉, 본 발명에서 지지부(210)는 상기 베어링 하우징(213) 및 마감판(214)이 별도의 브라켓 등을 통해 초음파용착장치에 고정 설치되며, 이때 베어링(212)(212')에 의해 부스터(200)의 회전이 가능하게 구성된다.

또한, 본 발명에서 상기 초음파 혼(300)은 구조적인 개선을 통해 진동이 선단면이 아닌 원둘레로 발생하게 구성된다.

이를 위해, 본 발명에서 초음파 혼(300)은 먼저, 바디부(310)를 이루게 구성된 것으로, 이때 바디부(310)는 상기 부스터(200)와 연결되게 구성된 것으로, 이때 부스터(200)와의 연결의 통상의 볼트 결합 등에 의해 가능할 것이다.

또한, 초음파 혼(300)에는 상기 바디부(310)의 선단에서 연장 형성되는 되어 실질적으로 진동을 발생시키는 헤드부(320)가 구성된 것으로, 이때 헤드부(320)는 상기 바디부(310)의 선단에 연장 형성되되, 헤드부(320)의 둘레로 돌출되는 소정 두께를 이루는 원반 형태로 구성된다.

한편, 본 발명에서 상기 헤드부(320)는 바디부(310)로 전달된 진동을 그 헤드부(320)의 둘레로 유도 발생시키게 구성된다.

이를 위해, 먼저, 헤드부(320)에는 상기 바디부(310)로부터 전달받은 진동을 후술하는 진동 발생부(322)로 유도하기 위한 진동 유도판(321)을 이루게 구성된 것으로, 진동 유도판(321)은 상기 바디부(310)의 선단에서 그 바디부(310) 보다 큰 직경을 이루게 구성된다.

이때, 진동 유도판(321)의 후면에 상기 바디부(310)가 연장되게 구성된 것으로, 그 바디부(310)가 연결되는 위치에는 연결 곡선부(321a)를 이루게 구성된다.

그리고 진동 유도판(321)에는 전후면 둘레에 각각 만곡한 곡률을 이루면서 진동 유도판(321)의 두께를 확장시키기 위한 전후방 곡선부(321b)(321b')를 이루게 구성된다.

또한, 헤드부(320)에는 상기 진동 유도판(321)으로부터 진동을 전달받아 실질적으로 진동을 발생시켜 마찰열을 부여하는 진동 발생부(322)가 구성된 것으로, 이때 진동 발생부(322)는 상기 진동 유도판(321)의 두께보다 두꺼워지도록 전후방 곡선부(321b)(321b')의 끝단 두께를 이루면서 소정의 폭을 이루는 원형때 형태를 이루며 외둘레면에 마찰열을 발생시키는 용착면(322a)을 이루게 구성된다.

이하, 상기와 같은 구성을 갖는 본 발명 초음파 용착장치용 초음파 발생기의 작용을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 1 내지 도 4를 참조하여 본 발명 초음파 용착장치용 초음파 발생기(1)는 초음파용착장치에 설치함에 있어 수평 방향 설치가 가능하게 하는 한편, 초음파 혼의 수직 회전력을 부여하여 원단의 용착 과정에서 용착휠과 초음파 혼의 롤링 작동을 통한 초음파 혼의 접촉 면적의 다양화 및 용착 과정에서 원단의 원활한 진입이 가능하게 한다.

이를 위해, 본 발명 초음파 용착장치용 초음파 발생기(1)는 도 5의 도시와 같이 용착휠(30)과 대응되도록 초음파 용장장치(10)의 작업 테이블(20)의 하부에서 수평 설치되게 구성된다.

상세히 살펴보면, 설치는 베어링 하우징(213) 및 마감판(214)에 의해 가능한 것으로, 베어링 하우징(213) 및 마감판(214)의 볼트홀(213a)(214a)를 통해 별도의 설치브라켓(40)으로 작업 테이블(20) 하부에서 수평 설치되되, 초음파 혼(300)의 진동 발생부(322) 둘레는 용착휠(30)과 대응되게 설치되며, 또한 부스터(200)에는 통상의 벨트풀리(50) 등을 통해 모터(60) 연결되게 구성된다.

이에, 본 발명 초음파 용착장치용 초음파 발생기(1)의 작용을 살펴보면,

모터(60)에 회전력을 부여하게 되면 풀리(50) 결합된 부스터(200)가 회전하게 되는 것인바, 이때 초음파 혼(300)이 함께 수직방향 회전하게 된다.

즉, 본 발명에서는 상기 부스터(200)와 베어링 하우징(213)이 베어링(212)(212')에 의해 서로 회전 간섭이 방지되게 구성된 것인바, 베어링 하우징(213)이 고정된 상태에서 부스터(200) 및 그 부스터(200)에 연결된 초음파 혼(300)이 회전하게 된다.

이와 동시에 부스터(200)에서 조절된 초음파 진동에너지가 초음파 혼(300)을 통하여 원단의 접합면에서 순간적인 마찰열이 발생하여 합성수지가 용해 접착되어 강력한 분자적 결합을 이룬다.

이때, 본 발명에서는 상기와 같이 부스터(200)로부터 전달되는 직진성을 가지면서 선단면으로 이동하려는 초음파 진동에너지를 초음파 혼(300)의 진동 발생부(322)로 원활하게 방향 전환 유도시키게 된다.

상세히 설명하면,

도 6을 참조하여 부스터(200)로부터 전달되는 초음파 진동에너지는 초음파 혼(300)의 바디부(310)의 선단으로 전달되게 된다.

이후, 전달된 초음파 진동에너지는 헤드부(320)로 전달되는 것으로, 이는 바디부(310)의 선단과 연결된 연결 곡선부(321a)를 통해 자연스럽게 헤드부(320)의 진동 유도판(321)으로 전달 및 원반 형태를 따라 둘레를 향해 직각 방향으로 방향 전환 및 고르게 전달되게 된다.

이후, 진동 유도판(321)에 전달된 초음파 진동에너지는 진동 발생부(322)로 전달되는 것으로, 이는 상기 진동 유도판(321)의 둘레에 형성된 전후방 곡선부(321b)(321b')를 통해 자연스럽게 진동 발생부(322)로 전달되게 된다.

이에, 진동 발생부(322)로 전달된 초음파 진동에너지는 그 선단면 즉, 진동 발생부(322)의 둘레면을 이루는 용착면(322a)에 발생하게 되는 것으로, 이렇게 발생된 초음파 진동에너지가 용착휠(30)과의 사이에서 원단에 전달되면 원단의 접합면에서 순간적인 마찰열을 발생하여 합성수지가 용해 접착되어 강력한 분자적 결합을 이룬다.

이상과 같이 본 발명 초음파 용착장치용 초음파 발생기(1)는 부스터(200)에서 발생되는 초음파 진동에너지를 방향 전환시켜 초음파 혼(300)의 진동 발생부(322)로 전달되게 되게 하고, 그 초음파 혼(300)의 수직 방향 회전에 의해 용착면(322a)의 다양한 면적에서 용착이 이루어지게 하는 등 초음파 혼의 수명 연장이 가능하게 한다.

특히, 본 발명 초음파 용착장치용 초음파 발생기(1)는 상기와 같이 초음파 혼(300)의 수직방향 회전 구성을 통해 용착휠(30)과 반대방향 롤링 작용에 의해 용착하고자 하는 원단의 진입 및 배출이 용이하게 되는 것인바, 용착 작업 과정에서 원단의 밀림 현상이 방지되게 된다.

100 : 진동자 200 : 부스터
210 : 지지부 211 : 고정브라켓
211a : 격벽 212,212' : 베어링
213 : 베어링 하우징 214 : 마감판
300 : 초음파 손 310 : 바디부
320 : 헤드부 321 : 진동 유도판
321a : 연결 곡선부 321b,321b' : 전후방 곡선부
322 : 진동 발생부 322a : 용착면

Claims

진동자(100)와, 부스터(200)와, 초음파 혼(300)으로 된 원통 형태의 초음파 발생기에 있어서,
상기 부스터(200)의 둘레에는 초음파 발생기를 초음파용착장치에 설치 및 회전이 가능하게 하는 지지부(210)가 형성되고,
상기 초음파 혼(300)은,
상기 부스터(200)와 연결되는 바디부(310); 및
상기 바디부(310)의 선단에서 둘레로 돌출 형성되어 그 돌출된 둘레로 진동을 발생시키는 원반 형태의 헤드부(320)를 포함하여 구성하되,
상기 지지부(210)는,
상기 부스터(200)의 둘레를 감싸며, 외주면 중앙에는 외측으로 돌출 형성되는 격벽(211a)이 형성된 고정브라켓(211);
상기 격벽(211a)을 중심으로 전방 및 후방에서 내륜이 고정브라켓(211)을 감싸게 결합되는 한 쌍의 베어링(212)(212');
전방에서 부스터(200)와 간섭없이 그 부스터(200)가 관통되며, 베어링(212)(212')의 외륜과 접하면서 베어링(212)(212')을 감싸는 베어링 하우징(213); 및
후방에서 부스터(200)와 간섭없이 그 부스터(200)가 관통되며, 상기 베어링 하우징(213)의 후방을 마감 결합되는 마감판(214)을 포함하여 구성하여, 베어링 하우징(213) 및 마감판(214)이 초음파용착장치에 설치되고 부스터(200)가 회전되게 구성하며,
상기 초음파 혼(300)의 헤드부(320)는,
상기 바디부(310)의 선단에서 곡률을 이루는 연결 곡선부(321a)로 연결 및 바디부(310)보다 큰 직경을 이루는 원반 형태로 구성되며, 둘레 전방 및 후방에는 각각 곡률을 이루면서 두께를 확장시키는 전후방 곡선부(321b)(321b')가 형성된 진동 유도판(321); 및
상기 전후방 곡선부(321b)(321b')와 연결되며 외둘레면에 용착면(322a)을 이루는 진동 발생부(322)를 포함하여 구성함을 특징으로 하는 초음파 용착장치용 초음파 발생기.
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