JP2020160433A - 周波数相殺を利用した騒音低減振動融着機 - Google Patents

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Abstract

【課題】騒音を低減または除去できる周波数相殺を利用した騒音低減振動融着機を提供する。【解決手段】本発明は周波数相殺を利用した騒音低減振動融着機に関し、結合させようとする二つの合成樹脂製品を振動融着機の上端ジグと下端ジグにそれぞれ固定させて、定められた周波数と振幅によって上端ジグの左右振動を通じて発生する摩擦と共に加圧されながら対象物を溶融拡散させて融着することになり、この時、作業工程で発生する騒音を除去するための技術であり、より詳細には、作業工程中に振動によって発生する騒音の周波数を確認して逆相形態の周波数を生成する騒音分析器を通じて、装置内の外部スピーカーに相殺音を出力させて騒音を誘発する周波数を相殺させることによって、該当騒音を低減または除去して作業者の不快感と聴力損失の危険を最小化し、騒音公害を防止することができるようになる。【選択図】図２

Description

本発明は周波数相殺を利用した騒音低減振動融着機に関し、より詳細には結合させようとする二つの合成樹脂製品を振動融着機の上端ジグと下端ジグにそれぞれ固定させて、定められた周波数と振幅によって上端ジグの左右振動摩擦と共に加圧しながら対象物を溶融拡散させて融着することになり、このような作業工程で発生する騒音を低減できるようになる周波数相殺を利用した騒音低減振動融着機に関する。
一般に振動融着機は合成樹脂からなる射出物を融着する時に使うものであって、結合させようとする二つの合成樹脂製品に圧力を加えた状態で振動摩擦させることによって、製品相互間の接触面に瞬間的な摩擦熱によって溶融過程を経て堅固な結合力を有する製品を生産することになる。
このために、大韓民国登録特許公報第１０−１４８８７３８号には、本明細書の図１に図示されているように、本体の内側中間の下端に設置され、上部に下部の製品を固定できるようにヒーターが設置されたジグが設置され、底面にサーボモーターが設置されてサーボモーターによって上部と下部として作動する上部と下部作動テーブルと前記上部と下部作動テーブルの上側に設置され、底面に上部製品固定用ジグが設置されて上端部には振動用ヘッドが設置された振動テーブルからなる振動融着機の振動融着時に発生するチップの発生を防止するための方法およびその装置が掲示されている。
しかし、従来技術は振動融着機の作業工程間に発生する騒音が作業者に負担とならない程度に装置内で自体的に低減または除去できず、別途に防音ドアを設置し、作業間の開閉を通じて内部への騒音を遮断する方法が利用される。これは装置の全面を取り囲むことができる防音材と防音ドアが別途に設置されなければならない、空間を考慮した構造的設計および製作が必要であり、防音材を厚くすることができない設計的限界によって、装置の内部で発生した騒音は作業者に負担または一時的な苦痛を与え得る水準の騒音が外部に伝達され得る。
大韓民国登録特許公報第１０−１４８８７３８号
前述したような問題点を解決するために、本願発明では、上端ジグと下端ジグにそれぞれ固定されて、定められた周波数と振幅によって上端ジグの左右振動摩擦と共に加圧しながら結合させようとする二つの合成樹脂製品を溶融拡散させて融着させる作業工程のうち、振動によって発生する騒音に対する特定周波数の逆相形態の周波数を生成する分析器を通じて、装置内部、外部スピーカーに相殺音を出力させて騒音を誘発する周波数を相殺させることによって、該当騒音を低減または除去できる周波数相殺を利用した騒音低減振動融着機を提供することを目的とする。
目的を達成するための構成としては、中央部に振動スプリングが備えられ、前記振動スプリングの両側端に電磁コイルからなって下端には上端ジグが含まれ、前記上端ジグの下部には上端固定具が備えられるヘッドフレームと、前記ヘッドフレームの両側端面を支持し上部の内側にガイドシャフト結合部を具備してガイドシャフトと結合される下部フレームと、前記ガイドシャフトが両側端に貫通する作業台と、前記作業台の下部に油圧シリンダーが備えられ上端には下端ジグを含み、前記下端ジグの上部には下部固定具からなる加圧装置部と、前記ヘッドフレームと下部フレームと加圧装置部とが内蔵される防音ケースと、前記防音ケースの内部一側面に騒音分析器が備えられ、内部の各角部から騒音源に向かう少なくとも一つ以上のスピーカーからなり、前記ヘッドフレームの中央部に内部マイクロホンが含まれ、前記電磁コイルの上端に装備加速度センサが備えられる騒音制御部で構成され、前記防音ケースの内部から作業者が位置する外側に向かう外向きスピーカーとともに防音ケースの外部から作業者方向に向かう追加的な外向きスピーカーが備えられる周波数相殺を利用した騒音低減振動融着機である。
より詳細には、前記騒音分析器は前記騒音制御部を通じて周波数と振幅、騒音数値、温度数値の入力を受け、同一周波数と振幅を有するものの、１８０°に変換された位相信号を有する相殺音を前記スピーカーに出力することになる。
本発明の他の特徴としては、前記防音ケースの内部上端の中央部には温度測定機が備えられ、前記防音ケースの外側に外部マイクロホンが備えられて外部発生騒音の周波数が前記騒音分析器の入力値に伝達される。
本発明のさらに他の特徴としては、振動スプリングが位置するヘッドフレーム部に加速度センサが備えられ、前記上端固定具と下部固定具の外側面に加速度センサが追加的に備えられる。
前記した通り、本発明に係る周波数相殺を利用した騒音低減振動融着機は、振動融着作業の遂行時に発生する騒音の特定周波数に対して騒音分析器を通じて位相変移を発生させて相殺音波を出力することによって、逆相形態の周波数が相殺作用を起こして作業騒音を低減または遮断し、これにより作業者の不快感と聴力損失の危険を最小化させることができ、騒音公害を防止することができる。
既存の振動融着機の正面図。 本発明に係る周波数相殺を利用した騒音低減振動融着機の正面図。 本発明に係る周波数相殺を利用した騒音低減振動融着機の平面図。 本発明に係る周波数相殺を利用した騒音低減振動融着機の側面図。
図２〜図４はそれぞれ本発明に係る周波数相殺を利用した騒音低減振動融着機の実施例の正面図と平面図、側面図であり、これを参照して本願発明の詳細構成を説明すれば下記の通りである。
周波数相殺を利用した騒音低減振動融着機において、中央部に振動スプリング１１が備えられ、前記振動スプリング１１の両側端に電磁コイル１２からなって下端には上端ジグ１３が含まれ、前記上端ジグ１３の下部には上端固定具１４が備えられるヘッドフレーム１０と、前記ヘッドフレーム１０の両側端面を支持し上部の内側にガイドシャフト結合部２１を具備してガイドシャフト２２と結合される下部フレーム２０と、前記ガイドシャフト２２が両側端に貫通する作業台３１と、前記作業台３１の下部に油圧シリンダー３２が備えられ上端には下端ジグ３３を含み、前記下端ジグ３３の上部には下部固定具３４からなる加圧装置部３０と、前記ヘッドフレーム１０と下部フレーム２０と加圧装置部３０とが内蔵される防音ケース４０と、前記防音ケース４０の内部の一側面に騒音分析器５１が備えられ、内部の各角部から騒音源に向かう少なくとも一つ以上のスピーカー５２からなり、前記ヘッドフレーム１０の中央部に内部マイクロホン５３が含まれ、前記電磁コイル１２の上端に装備加速度センサ５４が備えられる騒音制御部５０で構成されることになる。
また、前記防音ケース４０の内部上端の中央部には温度測定機５５が備えられ、前記防音ケース４０の外側に外部マイクロホン５６が備えられ、これを通じて外部で確認される騒音の周波数が前記騒音分析器５１の入力値に伝達されることになる。
これを通じて、合成樹脂からなる射出物を対象に結合させようとする二つの合成樹脂製品に圧力を加えた状態で振動摩擦させることによって、製品相互間の接触面に瞬間的な摩擦熱によって溶融過程を経て堅固な結合力を有する製品を生産するようになる。しかし、このような作業工程のうち、振動によって発生する騒音の特定周波数に対して逆相形態の周波数を生成する前記騒音分析器５１を経て、アンプで発生信号を受けてスピーカーを動かすことができる程度に一定比率拡大または増幅させて装置内部に装着された前記スピーカー５２に相殺音波を出力させて騒音を誘発する周波数を相殺させることができるようになる。
日常的な大きな会話レベルの騒音度は６５ｄＢであり、一般に交通量の多い道路と大きなトラックが通り過ぎる時の騒音度は約８０〜９０ｄＢである。作業場での騒音露出は徐々に聴力損失が進行されるため、数年〜数十年が経過してから日常生活でコミュニケーションに支障を与える程度の難聴障害として現れ得、通常、１日８時間、平均８０ｄＢ以上、または２４時間、７０ｄＢ以上持続的に露出されると聴力に障害の影響が現れ得る。振動融着機では通常７５ｄＢ以上の騒音が発生しており、これは作業現場で持続的に露出されると作業者に聴力損失を与え得る危険があるため、本願発明の周波数相殺を利用した騒音低減振動融着機を利用してそのような危険を低減させ、影響を最小化することができるようになる。
前記騒音分析器５１には騒音制御部５０構成装置を通じて周波数と振幅、騒音数値の入力を受け、同一周波数と振幅を有するものの、１８０°に変換された位相信号を有する相殺音を前記スピーカー５２に出力することによって、騒音を低減または除去することができるようになる。より詳細には、内部マイクロホン５３を通じて装置内部で発生する騒音が入力されて前記騒音分析器５１にデータが伝達され、装備加速度センサ５４では周波数と振幅情報が得られてこれが前記騒音分析器５１に伝達される。また、温度測定機５５を通じて装置内部温度値を測定して前記騒音分析器５１に該当情報が伝達される。音波が空気の中を１秒の間に伝達されていく速度である音速は温度により変化され得、これは音速（ｖ）、温度（Ｔ）とするとき、ｖ＝（３３１．５＋０．６１Ｔ）で音速値を求めることができる。周波数は音速に比例し波長に反比例する値を有し、音速は温度が高くなると早くなり反対に低くなると遅くなる。このような装備内部の騒音と周波数、振幅、温度情報に基づいて、前記騒音分析器５１では該当周波数と振幅を維持する逆相形態の信号を生成して前記騒音制御部５０に構成されたスピーカー５２を通じて相殺音波を出力することになり、装置内部の騒音は低減または除去され得るようになる。
加速度センサはスプリングと質量からなるシステムの変位を測定する方式を有することができ、質量部分の固有角振動数に比べて測定する角振動数が低い場合、質量部分の変位は加速度に対応され得る。加速度センサとしては可動コイル型、圧電型、静電容量型、変形ゲージ型、サーボ型、差動トランス型に区分されて使われる。このうち、可動コイル型は錘に装着された磁石とコイルの相対的位置が変化した時に発生する起電力を測定する方式であり、圧電型、静電容量型、変形ゲージ型、差動トランス型などは質量部分の変位をそれぞれ圧電素子、静電容量、変形ゲージ、差動トランスなどを利用して検出する方式で使われる。また、サーボ型では質量部分の変位をサーボ器具を使ってゼロにさせ、その時の駆動コイルに流れる電流から加速度を求めることになる。前記サーボ型のセンサは直線性がよく、精度に信頼性が高い。
また、前記スピーカー５２は防音ケース４０の内側上端の各角部に備えられるものの、横線上の各角部の両端には騒音源である上下端ジグ部に向かう二つのスピーカー５２が位置し、これと対向する角部の両端には前記スピーカー５２が向く方向と同一に位置させて外部マイクロホン５６方向に構成され得る。これと共に、前記振動スプリング１１が位置するヘッドフレーム１０部に加速度センサ６１が備えられ、前記上端固定具１４と下部固定具３４の外側面には加速度センサ６１が備えられてリアルタイムで騒音を測定してこれと反対となる位相の相殺音波を出力することができる。
前記外部マイクロホン５６は前記防音ケース４０の外側面に地面から１．６Ｍ〜２Ｍの高さに位置され、前記外部マイクロホン５６と１Ｍ〜２Ｍの距離に離隔して同一高さの線上に追加的に外部マイクロホン５６が備えられて作業者が実際に聞くことができる騒音の程度を最適化して収集することができる。
前記外向きスピーカー６２は地面から１．５Ｍ〜２Ｍの高さに位置して構成され、前記防音ケース４０の外側面に前記高さと同一に位置して作業者に向かうように追加的に備えられる。より詳細には、前記外向きスピーカー６２は前記防音ケース４０の両端に位置することができ、前記外向きスピーカー６２の１Ｍ〜２Ｍに前記防音ケース４０の縦面の外側直線距離に離隔して追加的な外向きスピーカー６２が構成されるものの、前記四つの外向きスピーカー６２は正面または作業者を向く方向に備えられ得る。
前記加速度センサ６１は機械で騒音に聞こえるか発進に感じられ得る振動を測定できる構成要素であって、振幅と周波数をリアルタイムで精密に測定することができ、これを騒音分析器５１に伝達し、情報が総合分析されて発生する騒音の相殺音を前記スピーカー５２と外向きスピーカー６２を通じて出力することができる。
これを通じて振動融着機の内部だけではなく、外部で作業者が聞くことになる騒音を相殺させることができる構成要素を追加して作業環境を改善し、これによる作業能率を最大化させることができる。
本願発明のさらに他の実施例として、前記温度測定機５５を通じて得ることになる装置内部温度情報は、騒音低減の効果的な相殺を可能とさせ得る共鳴器を、前記下端ジグ３３または作業台３１の上面に少なくとも一つ以上の共鳴器を追加的に構成して、騒音に対する特定周波数の逆相形態の共鳴周波数を生成して相殺させることによって、該当騒音を低減または除去して微調整ができるように使われてもよい。
図３で確認可能な前記外部マイクロホン５６の構成を通じて装置内部で発生する騒音が相殺され、この結果で実際に外部に伝達される騒音の程度を測定するためのものとして、外部に伝達される騒音が前記外部マイクロホン５６を通じて入力されて前記騒音分析器５１に伝達されて実際の騒音が相殺されたかに対するフィードバック情報を提供することになる。これとともに、作業者が位置した融着機の上部空間での騒音を取得してこれを騒音分析器５１に伝達し、該当騒音に対する周波数と振幅、騒音数値が分析されて外部騒音を相殺させることができる相殺音を前記外向きスピーカー６２を通じて出力できる構成要素として使われ得る。
前記の通り、本発明を通じて、振動融着作業間に発生する特定周波数の新しい逆相形態の振動に変わる位相変移周波数を、位相変移を発生させて相殺音波を出力することによって、騒音周波数と逆相形態の周波数が相殺作用を起こして作業騒音を低減または遮断して、作業者の不快感と聴力損失の危険を最小化させることができ、騒音公害を防止することができる。
本発明は特定の実施例および適用例と関連して図示および説明したが、添付された特許請求の範囲によって示された発明の思想および領域から逸脱しない限度内で多様な改造および変化可能であることは、当業界で通常の知識を有する者であれば誰でも容易に分かるであろう。
１０：ヘッドフレーム
１１：振動スプリング
１２：電磁コイル
１３：上端ジグ
１４：上端固定具
２０：下部フレーム
２１：ガイドシャフト結合部
２２：ガイドシャフト
３０：加圧装置部
３１：作業台
３２：油圧シリンダー
３３：下端ジグ
３４：下部固定具
４０：防音ケース
５０：騒音制御部
５１：騒音分析器
５２：スピーカー
５３：内部マイクロホン
５４：装備加速度センサ
５５：温度測定機
５６：外部マイクロホン
６１：加速度センサ
６２：外向きスピーカー

Claims (9)

  1. 周波数相殺を利用した騒音低減振動融着機において、
    中央部に振動スプリング１１が備えられ、前記振動スプリング（１１）の両側端に電磁コイル（１２）からなって下端には上端ジグ１３が含まれ、前記上端ジグ（１３）の下部には上端固定具（１４）が備えられるヘッドフレーム（１０）と、
    前記ヘッドフレーム（１０）の両側端面を支持し上部の内側にガイドシャフト結合部（２１）を具備してガイドシャフト（２２）と結合される下部フレーム（２０）と、
    前記ガイドシャフト（２２）が両側端に貫通する作業台（３１）と、前記作業台（３１）の下部に油圧シリンダー（３２）が備えられ上端には下端ジグ３３を含み、前記下端ジグ（３３）の上部には下部固定具（３４）からなる加圧装置部（３０）と、
    前記ヘッドフレーム（１０）と下部フレーム（２０）と加圧装置部（３０）とが内蔵される防音ケース（４０）と、
    前記防音ケース（４０）の内部の一側面に騒音分析器（５１）が備えられ、内部の各角部から騒音源に向かう少なくとも一つ以上のスピーカー（５２）からなり、前記ヘッドフレーム（１０）の中央部に内部マイクロホン（５３）が含まれ、前記電磁コイル（１２）の上端に装備加速度センサ（５４）が備えられる騒音制御部（５０）と、で構成され、
    前記防音ケース（４０）の内部から作業者が位置する外側に向かう外向きスピーカー（６２）が構成されることを特徴とする、周波数相殺を利用した騒音低減振動融着機。
  2. 前記防音ケース（４０）の内部上端の中央部には温度測定機（５５）が備えられることを特徴とする、請求項１に記載の周波数相殺を利用した騒音低減振動融着機。
  3. 前記防音ケース（４０）の外側に外部マイクロホン５６が備えられるものの、
    発生騒音の周波数が前記騒音分析器（５１）の入力値に伝達されることを特徴とする、請求項１に記載の周波数相殺を利用した騒音低減振動融着機。
  4. 前記騒音分析器（５１）は前記騒音制御部（５０）構成装置を通じて周波数と振幅、騒音数値の入力を受け、同一周波数と振幅を有するものの、１８０°に変換された位相信号を生成して前記スピーカー（５２）に相殺音波を出力させることを特徴とする、請求項１に記載の周波数相殺を利用した騒音低減振動融着機。
  5. 前記スピーカー（５２）は防音ケース（４０）の内側上端の各角部に備えられるものの、
    横線上の各角部の両端には騒音源である上下端ジグ部に向かう二つのスピーカー（５２）が位置し、これと対向する角部の両端には前記スピーカー（５２）が向かう方向と同一に位置させて外部マイクロホン５６方向に構成されることを特徴とする、請求項１に記載の周波数相殺を利用した騒音低減振動融着機。
  6. 前記振動スプリング（１１）が位置するヘッドフレーム（１０）部に加速度センサ（６１）が備えられ、
    前記上端固定具（１４）と下部固定具（３４）の外側面に加速度センサ（６１）が備えられることを特徴とする、請求項１に記載の周波数相殺を利用した騒音低減振動融着機。
  7. 前記外部マイクロホン（５６）は前記防音ケース（４０）の外側面に地面から１．６Ｍ〜２Ｍの高さに位置し、
    前記外部マイクロホン（５６）と１Ｍ〜２Ｍの距離に離隔して同一高さの線上に追加的に外部マイクロホン（５６）が備えられることを特徴とする、請求項３に記載の周波数相殺を利用した騒音低減振動融着機。
  8. 前記外向きスピーカー（６２）は地面から１．５Ｍ〜２Ｍの高さに位置して構成され、
    前記防音ケース（４０）の外側面に前記高さと同一に位置して作業者に向かうように追加的に外向きスピーカー（６２）が備えられることを特徴とする、請求項１に記載の周波数相殺を利用した騒音低減振動融着機。
  9. 前記外向きスピーカー（６２）は前記防音ケース（４０）の両端に位置し、
    前記外向きスピーカー（６２）の１Ｍ〜２Ｍに前記防音ケース（４０）の縦面の外側直線距離に離隔して追加的な外向きスピーカー（６２）が構成されるものの、
    前記四つの外向きスピーカー（６２）は正面または作業者を向く方向に備えられることを特徴とする、請求項８に記載の周波数相殺を利用した騒音低減振動融着機。
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