KR100196022B1 - 플라스틱 필름의 연신 이동장치 - Google Patents

Abstract

연속이동 물류라인의 개선된 운반장치 특히 고속운반에 적합한 프라스틱 필름 물류라인의 견인장치에 있어서는 최소한 하나의 가이드레일(3')(3)로 구성되어 있으며 이에 따라서 후크 요소들(1)이 선형모터(5)의 구동작용에 의하여 이동이 가능하며 이는 선형모터(5')(5)에 통합 설치되어 있다. 후크 요소들(1)은 가이드레일 시스템(3)에 대하여 슬라이드 베어링이나 또는 슬라이드 및 롤러베어링의 결합형으로 지지되어 있다.

Description

플라스틱 필름의 연신 이동장치

제1도는 가이드레일 및 그 위에서 횡방향으로 이동하는 선형모우터에 의하여 구동되는 캐리지의 횡방향에 수직 단면도.

제2a도는 가이드레일 시스템에 지지되어 있는 캐리지 몸체의 단면 사시도.

제2b도는 제2a도에 표시된 캐리지의 해당 사시도.

제3도는 제1도에 표시된 상부 선형모우터의 확대 상세도.

제4도는 통합 가이드레일을 포함하는 선형모우터의 측단면도.

제5도는 기타 류형의 제1도와 다른쪽에서 본 단면도.

제1도에는 정면 약도로서, 캐리지(1)가 표시되어 있으며 가이드레일 시스템(3)에 따라 즉, 도면에서 수직방향으로 선형모우터(5)의 구동에 의하여 이동된다.

캐리지(1)는 회전축(7)을 중심으로 회동되는 클램핑, 또는 레버(9)를 포함한다.

파선으로 된 반송라인 면(11)을 따라 반송라인, 플라스틱 필름의 제조의 경우에는 반송이동, 특히 연산과정 중 레버(9)의 하단협지부(9')와 협지판(13)사이의 끝단에서 연신할 플라스틱 필름웨브를 협지하게 되어 있다. 웨브의 맞은편에는 또 하나의 다른 가이드레일 시스템에서 똑같은 캐리지가 배치되어 있다.

가이드레일 시스템(3)은 상부 가이드레일(3')과 하부 가이드레일(3)로 구성되어 있으며, 제1도에 표시된 류형에서는 하나의 공유 가이드 면에서 서로가 연하여 설치되어 있는 바, 필름웨브면(11)에 수직이면서 웨브의 견인력 ZK에 대하여 수직으로 배열되어 있다.

양 가이드레일(3')(3)은 단면이 C형으로 되어 있는 가이드레일 케리어(21)에 위치하고 상·하부 캐리어 부분(21')(21)은 선형모우터(5)의 모우터 브라케트 역할도 한다. 상·하의 선형모우터(5')(5)는 다수의 강자성체 강판으로 된 강판코어(25)를 포함하고 있으며, 이것은 와류효과를 저지하거나 감소시켜 주기 위한 절연층을 피복하여 전기적으로 절연되어 있다.

제3도 및 제4도에 표시된 바와 같이 모우터 브라케트 역할을 하는 가이드레일 캐리어 부분(21')(21)에 대치하고 있는 동일하게 중첩된 강자성판(39)에는 길이방향으로 홈(41)이 형성되어 있으며, 여기에 다수의 개별 와이어가 감기어 권선헤드(42)를 이루고 있다. 각각의 선형모우터(5')(5)의 중심, 즉 각 강판코어(25) 중심에 이중레일로 형성된 레일(3)에 가이드레일(3')(3)이 결합 설치되어 있다.

제4도에 측면도에서는 상기 상부 및 하부 가이드레일(3')(3)에 다수의 홈(43)이 형성되어 있는 것을 볼 수 있다. 이러한 홈(43)은 자유단(45)(캐리지 몸체에 향하고 있음)의 가이드레일(3')(3)에 요입되어 있는데, 이때 홈(43)의 반송 웨브의 직각방향의 강판(39)의 홈(41)과 동일하게 가공되어 있다.

이로 인하여 중지(中指)형의 단면(47)은 강판 코어의 가장자리에 노출된다. 이러한 홈의 배열로 인하여 권선헤드(42)의 권선을 홈에 용이하게 삽입할 수 있어 권선헤드를 보다 용이하게 제작할 수 있다. 보통 주행궤도를 구성하기 위해서는 중지(中指)형 단면(47)에 의하여 제3도 및 제4도에 표시된 바 있는 U형 주행레일이 부착되며, 예컨데 리벳트(51)로 중지형 단면(47)에 뚫린 구멍(53)을 통하여 리벳팅한다.

이때 주행레일 프로필(49)의 높이는 제시된 류형의 예에서는 슬라이드면(59) 역할을 하는 강판코어(25)의 경계벽에 도달되게 선정한다. 즉 제1도에서 볼 수 있는 바와 같이 제1도에 단면도에서는 주로 앵글형 슬라이드부(17)가 사용되며, 일측의 슬라이브발(17a)은 선형모우터에 접하고 있는 슬라이드면(59)상에 접해 있고, 슬라이드 몸의 타측발(17a)은 가이드레일(3')(3)의 각 측부의 접촉면(63)에서 수직으로 접하여 있으며, 가이드레일의 측벽에 의하여 주행면 프로필(49)이 형성된다. 그러나 슬라이드 몸체(17)는 보완, 대안으로서 이들이 상·하로 배치, 즉 이동웨브를 가로 질러 배치된 가이드레일 가장자리의 선형모우터 코어(25)의 슬라이드면에서 지지되게 할 수 있다.

상기한 슬라이드 몸체(17)는 적당한 방법으로 훅몸체(1)에 지지고정된다.(예컨데 잠금식 결합에 의하여 서로가 슬라이드 몸체, 또는 훅몸체(1)의 가이드홈(19)의 경계단면에서 서로 맞물리게 하거나 동일한 대안, 또는 보완책으로 예컨데 압착 또는 가황처리를 하여 슬라이드 몸체(17)의 하중을 가하는 고정방식도 가능하다.)

제1도와 제2a도, 또는 제2b도에서 추가 표시된 바와 같이 슬라이드 몸체(17), 또는 개별 슬라이드 단면은 일반적으로 가이드레일(3)에 대하여 평행한 훅몸체(1)의 길이보다 짧게 할 수 있다. 이로 인하여 각각의 훅몸체에서 이의 길이방향으로 격리되어 있는 다수의 훅몸체, 또는 훅몸체의 단면이 형성되게 할 수 있다.

제2a도 및 2b도에서 볼 수 있는 바와 같이, 가이드레일에 대하여 캐리지(1)가 가능한 한 가장 적합한 간격을 유지하도록 해당 가이드레일(3')(3)과 각각 인접한 슬라이드 몸체(17), 또는 슬라이드 몸체 단면이 가이드레일의 길이방향으로 설정되어 있다.

또한, 제1도에 표시된 바와 같이 캐리지(1)에 형성된 자석(9), 즉 영구자석(29)은 각각 슬라이드 몸체(17)의 발(17a)과 함께 성형되어 있다. 이로 인하여 자석(29)과 선형모우터(5')(5)의 강판코어(25)와 인접한 벽면 사이에 형성된 틈이 슬라이드 몸체(17)의 재료에 인하여 연접된다. 따라서 영구자석(29)과 선형모우터의 당해 슬라이드면(59)사이의 미리 정해진 간극이 최적으로 유지될 수 있다.

슬라이드면의 구조에서 각각의 캐리지 몸체(1)를 지지하기 위한 가이드레일 시스템(3)은 양 가이드레일(3')(3)뿐 아니라 강판코어(25)을 포함한다. 즉, 모우터 자체를 포함한다. 그러므로 슬라이드 몸체는 연신하는 플라스틱 필름 웨브에 대하여 수직방향으로 직접 선형모우터에 의하여 지지되며 반송라인에 대하여 평행한 방향으로 가이드레일(3')(3)의 측벽에 지지된다.

모우터가 지지되는 상·하부 가이드레일 캐리어(21)의 단면(21')(21)에는 냉각구멍(65)이 뚫려 있으며, 이에 의하여 냉매가 순환된다. 냉각구멍(65)이 배열된 캐리어부분(21')(21)의 중간부에 형성된 U형 홈에 가이드레일(3')(3)의 일단부를 삽입하여 보울트(67)로 체결한다. 캐리어(21)의 상단부에서 레버(9)의 외측 반송라인 측으로 레버(9)의 지축(7)까지 실드(69')가 피복되게 형성되고, 하부 실드(69)는 캐리지 테이블의 일측에 위치하여 웨브면(11)의 상부 높이까지 뻗어 있다.

제5도에 표시된 류형의 것은 제1도에 표시된 류형의 것과 달리 슬라이드 베어링이 선형모우터측의 슬라이드면(59)에 대하여 수직방향으로만 작용하며, 이동 웨브에 주로 평행하게 작용하는 주행롤러(71)는 각각의 가이드레일(3')(3)의 양측면이나 접촉면(63)에 의하여 지지된다.

이러한 류형의 것은 특히 두께가 두터운 플라스틱 필름, 예컨데 폴리아미드와 같은 보다 특별한 큰 하중을 요하는 그러한 재료의 연신에 유리한다. 이때 슬라이드 베어링에는 보다 큰 힘이 걸리게 된다. 특히 가이드시스템의 중심선과 필름의 클램핑 장치 사이에는 레버암에 의하여 베어링에 추가적으로 하중이 발생된다. 이러한 베어링의 추가 하중은 제5도에 표시된 류형의 예에서 주행롤러(71)에 의하여 지지되며, 한편 선형모우터에 필요한 영구자석(29)이 조임하중에 의하여 발생되는 수직의 힘이 계속하여 균형을 이루면서 큰 면을 가진 슬라이드 베어링에 의하여 지지된다.

끝으로 제1도에 표시된 류형의 예와는 달리 반송방향에 평행한 방향의 측면뿐 아니라 가이드레일의 단면(3')(3)의 끝단 수평측면(75)(제3도)에서도 지지되는 슬라이드(17)나 슬라이드 몸체 단면도 사용될 수 있다. 이로 인하여 선형모우터의 강판코어(25)에 수평한 캐리어는 생략할 수 있다. 따라서 영구자석(29)과 강판코어(25)의 격벽사이의 간극에 틈이 남게 된다.

슬라이드 몸체, 또는 슬라이드 몸체 단면(17)은 이 경우에 있어서 제1도에 표시된 단면에서 U형의 형상으로 할 수 있으며, 상기한 주행면 프로필(49)를 덮을 수 있다. 이와 동일하게 각각의 가이드레일단면(3')(3)의 측벽 및 주행레일 프로필(49)의 하나, 또는 마주하는 접촉면(63)에서 지지되며, 이때 훅차의 길이방향으로 설정되는 U형이 아닌 앵글형의 슬라이드 단면도 사용할 수 있다.

본 발명은 청구범위 제1항 기재의 상위개념에 따라 필름 웨브(web)의 반송장치, 즉, 플라스틱 필름의 연신(延伸)이동장치에 관한 것이다. 특히, 플라스틱 필름 제조의 경우의 압출되는 필름의 연신장치로 사용된다.

플라스틱 필름의 제조에 있어서, 종방향 및 횡방향의 연신장치 및 이들의 유사한 연신장치들이 공지되어 있으며, 이들에 의하여 판재, 즉 플라스틱 필름웨브(web)를 횡방향과 종방향으로 연신하게 된다.

이러한 목적으로 소위 캐리지 또는 텐터(tenter) 캐리지가 사용되는데 이것들은 안내장치, 일반적으로 가이드레일을 따라 이동된다.

웨브의 이동, 특히 플라스틱 필름웨브를 2축 연신하는 장치로는, 예컨데 DE 37 41 582 C2가 알려져 있다. 이는 필름웨브의 양측에서 다루고저 하는 필름웨브를 협지한 다수의 캐리지, 또는 텐터 캐리지가 가이드레일을 따라 주행한다. 이때 체인 클립의 정해진 작동에 의하여 연신(延伸)목적에 따라 개별 캐리지의 간격이 커지게 됨으로 종횡(縱橫)의 연신비(延伸比)의 조절이 가능하게 된다. 캐리지에는 공지된 클램프 장치가 형성되어 있어 다루고져 하는 필름웨브의 양 연부(緣部)를 클램프로 협착하여 당기면서 반송(搬送)한다.

필름의 폭을 연신 및 고정하는 장치는, 예컨데 DE 40 06 440 C2가 알려져 있다. 이는 개별 캐리지, 또는 텐터 캐리지는 무단 회동하는 체인에 의하여 주행되고, 이때 개별 캐리지의 간격은 일반적으로 변화없게 유지되어 있다.

DE 33 33 983 A1에서 공지된 캐리지 체인은, 예컨데 3개의 위치가 다르면서 인접된 고정 슬라이드 가이드에 의하여 지지되어 있으며, 또 인용하는 DE 33 39 150 A1에 기재된 캐리지는 분리가능한 슬라이드 블록으로 되어 있다. 그러나 실제 가이드 라인의 길이 방향을 따라 캐리지들이 일정한 간격을 두고 고정되어 있고 텐터 캐리지에 수직 및 수평방향으로 지지되고 있는 다수의 롤러에 의하여 안내되는 캐리지가 형성된 반송(搬送)장치가 설치되어 있다.

이때 생산성을 높히기 위하여 필름웨브의 속도도 증가한다. 이 속도가 300m/분 이상되는 경우가 보통이다. 특히 무시할 수 없는 개별 캐리지의 크기에 따라 롤러와 베어링 및 가이드레일이 불가피하게 받는 하중도 증가한다.

또한, 예컨데 US 5,072,493 및 유사 특허에서는 캐리지에 대하여 이동속도를 높히고 고장율을 적게 하기 위하여 가이드레일을 따라 롤러에 의하여 이동하게 된 캐리지를 선형모우터(linear motors)에 의하여 구동하는 것이 제안되어 있다.

이것은 원칙적으로 캐리지가 개별적으로 제어되고 가속될 수 있다. 예컨데 DE 37 41 582 C2에 따른, 동시-연신장치와는 달리 개별 캐리지를 연결하는 체인레버를 생략할 수 있는 가능성을 열어주고 있다.

그러나, 필름웨브의 속도증대에 따라 캐리지의 속도증가와 캐리지에 가해지는 하중의 증가로 인하여, 캐리지의 베어링 등에 하중이 가중되어 연신장치의 반송(搬送)체제의 수명이 길지 못하고 고장이 빈번하여 수리를 요하게 된다.

US 5,072,493에서 이미 공지된 동시-연신장치의 경우 개별 캐리지를 연결하여 수직방향으로 균형을 잡아주는 체인이 빠져 있다. 이때 롤러장치와 롤러베어링, 특히 안내장치는 고도의 정밀도를 요하게 되며, 특히 이동속도가 300m/분을 넘는 경우에는 더욱 고도의 제조 공차(公差)를 요하게 되어 현저한 생산 코스트의 부담이 된다. 또한 고도의 공차를 유지한다고 해도 응력을 감소하기 위해서는 롤러 레일과 주행롤러의 비교적 제한된 수명, 또는 최대 허용속도에서 현저하게 제한을 받게 된다. 이는 롤러의 접촉시 큰 면압을 가져오며, 또 한편으로 발생되는 높은 회전속도, 베어링의 하중과 온도에서 마찰제제의 결함으로 인하여 단축되는 베어링의 수명의 한계의 원인이 된다.

따라서, 본 발명의 과제는 언급된 최신 기술수준에서 출발하여, 압출되는 필름웨브의 반송장치, 특히 필름웨브의 연신장치를 창안하였으며, 특히, 캐리지에 대하여 비교적 낮은 하중에서 고도의 이동속도를 낼 수 있게 하는데 있다.

본 발명의 과제는 본 발명에 의한 청구범위 제1항에 제시되어 있는 특징에 의해서 해결된다. 본 발명의 유효한 실시양태가 다음의 청구범위에 제시되어 있다.

본 발명에 의한 장치, 특히 병열-연신장치는 선형모우터를 사용하여 가이드시스템에 따라 구동되는 캐리지 몸체를 포함하고 있다. 또 본 발명은 선형모우터의 내부, 또는 모우터에 가이드레일, 또는 이중 가이드레일이 사용되며, 이로 인하여 안내장치에 작용하는 힘을 특별히 유효한 상태로 분포시킬 수 있다. 또 이러한 배치에 의하여 반송체제의 설치높이가 낮게 보장되므로 플라스틱 필름웨브를 당길 경우 가열에 필요한 공기의 흐름이 필름에 보다 가깝게 유도할 수 있다.

이로 인하여 연신장치의 설치기간이 단축되고 무엇보다 투자비가 절감된다. 본 발명에 의하면 캐리지 몸체는 일부 슬라이드 베어링에 의하여 가이드레일 시스템에서 이동될 수 있게 지지되어 있다.

본 발명의 한 류형에서, 베어링은 전적으로 슬라이드 베어링으로 한다. 특히, 본 발명에 따라 선형모우터, 또는 모우터에 가이드레일의 형태 및 배치와 관련한 힘의 최적분포가 통합되며, 특히, 슬라이드 베어링을 사용하므로서 힘의 최적분포가 이루어진다. 이로 인하여 연신장치의 수명이 현저하게 길어지며, 훅의 배치에 의하여 고장이 현저하게 줄어든다. 연신장치의 운전자를 위한 정체시간이 단축되므로 필름의 연신공정에 의한 생산성이 보다 높게 된다.

또 하나의 류형에서는 1개, 또는 여러개의 슬라이드 몸체가 고유의 가이드레일의 단면에서 슬라이드 되면서 지지되지 않거나 지지될 뿐아니라 선형모우터 자체의 작동면과 하우징 내벽(또는 선형모우터를 보호하고 있는 커버 벽)이 슬라이드면의 역할을 한다.

본 발명의 또다른 구조에서는 선형모우터와 캐리지 몸체 위에 있는 영구자석 사이에 형성된 틈이 슬라이드 몸체의 재료로 충진된다.

특히, 선형모우터에 형성되어 있는 슬라이드면을 가로질러 90° 방향으로 작용하는 힘은 선형모우터에서 돌출한 별도의 가이드레일의 단부에서 지지하게 되는 바, 이때, 우선적으로 슬라이드, 또는 별도의 롤러베어링의 지지도 가능하다.

본 발명의 상세한 설명과, 이득 및 특징은 다음의 도면에 표시된 류형의 실시예에 의하여 설명하며, 도면 설명은 다음과 같다.

Claims (15)

1. 플라스틱 필름웨브의 양연부를 당기어 연신하는 필름의 연신(延伸)장치에 있어서, 가이드레일(3')(3)로 된 가이드레일 시스템(3)을 따라 필름의 이동 웨브면(11)을 클램핑하여 당기는 캐리지 몸체(1)가 선형모우터(5)에 의하여 주행되는 것으로서, 가이드레일(3')(3)은 배치된 선형모우터(5')(5)속에 결합되고 캐리지 몸체(1)는 슬라이드 및 롤러베어링에 의하여 가이드레일(3')(3)에 지지되며, 캐리지 몸체(1)는 가이드레일(3')(3) 및 선형모우터(5')(5)에 지지되게 구성된 것을 특징으로 하는 플라스틱 필름의 연신 이동장치.
2. 제1항에 있어서, 선형모우터(5)는 상부 모우터(5')와 하부 모우터(5)로 형성되고 가이드레일 시스템(3)은 각각 배치된 상부 모우터(5')와 하부 모우터(5)에 결합된 가이드레일(3')(3)로 형성되며, 가이드레일(3')(3)은 이동 웨브면(11)과 대향하여 소정의 간격을 유지하며 캐리지 몸체(1)는 상부 모우터(5')와 하부 모우터(5) 및 상·하의 가이드레일(3')(3) 사이에 지지 및 안내되는 것을 특징으로 하는 플라스틱 필름의 연신 이동장치.
3. 제1항에 있어서, 가이드레일(3')(3)은 각 선형모우터(5')(5)의 중심부에 결합된 것을 특징으로 하는 플라스틱 필름의 연신 이동장치.
4. 제1항에 있어서, 각 가이드레일(3')(3)은 캐리지 몸체(1) 방향으로 배치되어 있는 각 선형모우터(5')(5)로부터 돌출되어 있는 것을 특징으로 하는 플라스틱 필름의 연신 이동장치.
5. 제1항에 있어서, 가이드레일 시스템(3)은 가이드레일(3')(3)과 이에 형성된 주행면 각 선형모우터(5')(5)에 형성된 슬라이드 및 주행면을 포함하는 것을 특징으로 하는 플라스틱 필름의 연신 이동장치.
6. 제1항에 있어서, 캐리지 몸체(1)는 슬라이드 몸체(17)에 고정되어 있고 슬라이드 몸체(17)의 발(17a)은 필름 웨브면(11)에 평행하게 선형모우터(5)의 상·하 모우터(5')(5)의 슬라이드면(59)에 간극을 두고 지지되어 있는 것을 특징으로 하는 플라스틱 필름의 연신 이동장치.
7. 제6항에 있어서, 선형모우터(5')(5)에 지지되어 있는 슬라이드 몸체(17)의 발(17a)의 두께는 선형모우터(5')(5)와 영구자석(29) 사이의 틈에 해당하는 두께로 되는 것을 특징으로 하는 플라스틱 필름의 연신 이동장치.
8. 제5항에 있어서, 선형모우터(5)에 지지되어 있는 슬라이드 몸체(17)의 발(17a)은 포켓형으로 형성되어 그 속에 영구자석(29)이 일체로 성형된 것을 특징으로 하는 플라스틱 필름의 연신 이동장치.
9. 제1항에 있어서, 슬라이드 몸체(17)는 발(17a)(17b)을 포함하고 있으며 이들 발은 가이드레일(3')(3)과 인접된 측면과 접촉면(63)에 지지되어 있는 것을 특징으로 하는 플라스틱 필름의 연신 이동장치.
10. 제1항에 있어서, 캐리지 몸체(1)는 마주보고 배치되어 있는 가이드레일의 주위(74)에 지지되어 있는 것을 특징으로 하는 플라스틱 필름의 연신 이동장치.
11. 제1항에 있어서, 캐리지 몸체는 베어링에 의하여 필름 웨브면(11)과 가로방향으로 평행하게 고정되어 있고 주행롤러(71)는 선형모우터(5')(5)보다 돌출된 가이드레일(3')(3)의 접촉면(63)에 지지되어 있는 것을 특징으로 하는 플라스틱 필름의 연신 이동장치.
12. 제1항에 있어서, 슬라이드 몸체(17)는 캐리지 몸체(1)의 전장보다 짧게 되어 있고 캐리지 몸체(1)의 전·후 주행면에 자리하고 있는 것을 특징으로 하는 플라스틱 필름의 연신 이동장치.
13. 제1항에 있어서, 가이드레일(3')(3)에 접하여 있는 슬라이드 몸체(17)는 캐리지 몸체(1)의 길이방향에 따라 위치가 다르며, 가이드레일의 측면에서 볼 때 중첩되지 않게 배치된 것을 특징으로 하는 플라스틱 필름의 연신 이동장치.
14. 제1항에 있어서, 선형모우터(5')(5)는 그 중심부에 형성된 홈(41)에 강판(39)으로 된 코어(25)가 삽입 형성되고 코어(25)에 배치된 가이드레일의 중심부에서 강판(39)의 홈(41)과 일치한 홈(43)이 형성된 것을 특징으로 하는 플라스틱 필름의 연신 이동장치.
15. 제14항에 있어서, 선형모우터(5')(5)에서 돌출된 가이드레일(3')(3)의 주행면에 프로필(49)이 고정되어 있는 것을 특징으로 하는 플라스틱 필름의 연신 이동장치.