KR100223260B1 - 관몸체의 제조장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 용접가능한 플라스틱을 둘러싸고, 그 세로연단들이 2개의 회전하는 무한벨트 사이에서 열과 압력, 이에 연속되는 냉각의 작동하에 결합되는 포일밴드로 구성된 패킹 튜브용 관몸체를 제조하는 장치에 관한 것이다. 벨트가 부분적으로 심봉위를 통과한다. 제조속도를 높이기 위하여 심봉은 구간별로 열에 의하여 다르게 작동되도록 형성되어 있다.

Description

관몸체의 제조장치
제1도는 패킹 튜브를 제조하는 장치의 개략적 측면도.
제2도는 제1도에 도시된 장치의 관형성 영역내에 있는 심봉을 도시한 확대도.
제3도는 관형성 영역내에 있는 성형요소를 도시한 전면도.
제4도는 제2도의 선 (i - i)에 따라 취한 심봉의 확대 단면도.
제5도는 제2도에 도시된 심봉으로서, 삽입물이 달려있는 심봉을 도시한 종 단면도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
10 : 기초판 11 : 지지판
12 : 조정부재 13 : 롤러
16 : 밴드 19 : 가열장치
20 : 압착장치 21 : 냉각장치
25 : 컨베이어 벨트 26 : 냉각레일
27 : 심봉 30 : 성형요소
31 : 홈 32 : 전향롤러
33 : 절취부 35 : 디스크
48 : 밴드인장장치 50 : 공기도관
53 : 동공 56 : 삽입물
61 : 스트랩 65 : 이송관
본 발명은 특허청구범위 제1항의 대개념에 의하여 관몸체를 제조하는 장치에 관한 것이다.
패킹 튜브용 관몸체는 용접가능한 플라스틱을 둘러싸는 포일밴드로 만들어지고, 그 세로연단들이 서로 겹쳐져서 열에 의하여 결합되어 있다. 이러한 열결합은 특허청구범위 제1항의 대개념에서 상세히 설명된 종류의 장치와 사이드 시머(side seamers)라도 부르는 세로접합용접기에 의하여 행하여진다.
공지된 세로접합용접기에는 서로 상하로 중첩하여 배치되어 있고, 그 사이에 포일밴드의 세로연단이 수용되는 회전하는 금속밴드가 포함되어 있다. 이러한 밴드에 가하여지는 열과 압력의 작용으로 공작물은 서로 중첩되어 있는 세로연단이 용해되어 한데 합쳐진다. 이어서, 기계내에서 이와같이 형성된 이음매는 밴드상에 작용하는 냉각장치에 의하여 냉각되면서 그 경도가 높아진다.
공지된 장치에서는 상부밴드가 롤러세트 둘레를 회전하고, 상·하부롤러 궤도 사이에는 하부롤러궤도에 작용하는 열발생장치, 압착장치 및 냉각장치가 배치되어 있다. 하부밴드는 공지된 장치의 일부내에서 회전하며, 이 부분내에서 용융작용, 압착작용 및 냉각작용이 행하여질뿐 아니라, 고유의 용접도 행하여진다. 상부밴드도 심봉내에서 동일한 행정을 거치게 된다.
하부밴드의 상부궤도는 심봉의 표면으로 안내되고, 부벽방향으로 상부밴드의 하부궤도와 협동하는데 반하여, 하부밴드의 하부궤도는 심봉에서 방향을 바꾸어 다시 심봉내로 귀환된다.
하부밴드의 상부궤도를 심봉의 표면에 도달하기전에, 상부밴드궤도에 작용하는 외측가열장치를 이용하여 가열시키는 것은 이미 공지되어 있다. 심봉내에 가열장치를 제공하고, 그 위로하부밴드의 상부궤도를 통과하게 하는 것도 공지되어 있다. 용접부위의 냉각을 촉진시키기 위하여, 상부밴드에 작용하는 냉각장치와 협동하는 분절내에서 심봉을 냉각시키는 것도 공지되어 있다.
공지된 심봉은 작업속도의 상승 및 세로접합용접기의 경제성에 있어서, 용접의 질적 요건으로 인하여 부과되는 한계가 있다. 용접이음매가 여기저기 불완전하게 용접되어 있거나, 서로 겹쳐있는 세로연단이 용접되지 아니한채 밀려나와 있는 관몸체는 그속에 집어넣는 포장물이 오손될 우려가 있기때문에 사용할 수 없다.
작업속도가 빠를때, 이와같은 이음매의 결함이 생기지 아니하게 하려면, 2개의 밴드, 즉, 상부밴드의 하부궤도와 압착작용과 함께 실시되는 용접물내로의 열유입과 용접물로부터의 열유출을 플라스틱 포일의 구조 및 공작물과 회전속도, 즉 세로접합용기의 작업속도와 긴밀히 동조시켜서 유지하여야 한다.
상부밴드에 있어서는 서로 분리구성되어 있기때문에, 이를거쳐 용접구간이 열과 압력에 있어서 개별적인 구간분절을 형성하는 단일요소로 되어있는 가열장치, 압착장치 및 냉각장치가 개별적으로 그 작용이 조정될 수 있음으로 층별 동조가능성이 원활하게 해결된다.
공지된 심봉에서는 전술한 것과 대비될만한 동조가능성이 없다. 이는 밴드를 심봉 앞에서 또는 심봉내에서 가열 및 냉각시킬때, 냉각방향으로 체감되는 열하강을 밴드내에서 조정하는데 기인되며, 이러한 열하강은 전체적으로 조정할 수 있느나, 원활하게 동조시키려면 분절이 아니라, 개별적으로 조정할 수 있다. 따라서, 용접과 정에 참여하는 공지된 심봉은 세로접합용접기의 작업속도 및 경제성과 실현된 용접 이음매의 질에 상당히 큰 영향을 준다.
본 발명의 과제는 특히 패킹 튜브용 관몸체로서, 용접가능한 플라스틱을 둘러싸고, 심봉이 들어있고, 그 열량단위를 그 세로구간에 걸쳐 분절마다 개별적으로 조정할 수 있는 포일밴드로 구성된 관몸체를 제조하는 장치를 제공하는 것이다. 이러한 과제는 본 발명의 특허청구범위의 제1항의 특징에 의하여 해설한다.
본 발명에 의하여 심봉을 서로 나란히 배치되고, 그 온도 또는 열량단위를 개별적으로 조정할 수 있는 여러개의 분절로 분할 함으로써 세로접합용접기의 작업속도를 높이는 한편, 전술한 종류의 플라스틱으로 구성된 튜브에 고품질의 확실한 용접부를 제공하는 장점을 실현할 수 있다.
본 발명에 의한 해결방법의 또다른 장점은 각 심봉분절을 일시적으로 집중가열시킴으로써 세로접합용접기의 도착시간을 명백히 단축시킬 수 있다는 점이다. 그외에도, 본 발명에 의한 해결방법은 용접되지 아니하거나, 불충분하게 용접된 포일재료의 도달탈락을 처음부터 감소시킨다는 장점도 있다.
본 발명의 또다른 적당한 구성들은 특허청구범위 종속항에 기술되어 있다.
본 발명의 실시예를 첨부도면에 의하여 더 상세히 설명하면 다음과 같다.
제1도는 지지판(11)이 수직방향으로 움직일 수 있게 되어 있는 기초판(10)으로 구성되어 있는 관형몸체를 만드는 본 발명에 의한 장치를 도시한 것이다.
지지판(11)은 기초판(10)과 지지판(11)에 배치되어있는 조정부제(12)를 거쳐 움직이기 때문에, 그 위치를 수직방향으로도 할 수 있고, 고정시킬 수도 있다.
지지판(11)에는 그 전면단부에 서로 일정한 간격을 두고 배치된 2개의 롤러(13,14)가 있다. 기초판(10)에는 지지판(11)의 후단부에서 일정한 간격을 두고 구동롤러(15)가 배치되어 있다.
상부궤도(17)와 하부궤도(18)가 달려있는 금속으로된 상부무한밴드(16)는 상부 컨베이어 벨트(16)를 따라 롤러(13,14)와 구동롤러(15)의 둘레를 회전한다. 상부궤도(17)와 하부궤도(18) 사이에는 컨베이어 벨트의 이동방향으로 보아서 나란히 하부궤도(18)와 협동하면서 가열장치(19), 압력장치(20) 및 냉각장치(21)가 제공되어 있고, 이러한 장치를 아래로 하부궤도(18)가 지나간다.
가열장치(19)와 압력장치(20)에는 수직조정의 목적으로 조정부재(22,23)가 제공되어 있기때문에, 가열장치(19)와 압력장치(20)에는 하부궤도(18)의 방향으로 수직조정할 수 있다.
가열장치(19)에는 조작상태에서 하부궤도(18)와 하부밴드(25)의 상부궤도(24)내에 하부컨베이어 벨트(25)에 따라 열을 발생시키는 유도작용을 하는 고주파발열체가 포함되어 있다.
상부 컨베이어 벨트(16)와 하부컨베이어 벨트(25)는 금속으로 구성되어 있고, 고주파에너지에 의하여 유도되어 가열된다. 이러한 금속벨트(16,25)는 질량이 적기때문에, 장치의 다른 부분까지 가열시킴이 없이, 신속히 가열 및 냉각될 수 있다.
금속으로 구성된 밴드(16,25)는 순수한 플라스틱 포일을 용접시킬 때 유리하다. 플라스틱 포일에 유도작용에 의하여 가열되어 플라스틱을 용해시키는 금속포일이 포함되어 있는 경우에는 밴드(16, 25)를 플라스틱 (예, 폴레테트라플루오르에틸렌)으로 구성할 수 있다.
가열을 유도하는데 이용되는 가열장치(19)에는 본질적으로 고주파스풀이 제공되어 있고, 여기에서 제공되는 에너지는 가열장치(19) 아래에 있는 가열될 영역에 집중된다. 고주파스풀에는 공지된 고주파 발생기에 의하여 전력이 공급된다.
압력장치(20) 다음에 배치되어 있는 냉각장치(21)는 용접이음매를 고정시키는데 필요한 열량을 초과하는 여분의 열을 제거하며, 압력장치(20)에 의한 사전압착은 용접이음매를 응결시키면서 행하여 진다.
상부궤도(17)는 냉각레일(26)위를 통과하고, 냉각레일은 상부궤도가 가열장치(19)를 거의 일정한 온도로 통과하도록 상부궤도(17)를 냉각시킨다.
관형몸체를 형성하는 장치부분에는 심봉(27), 회전구동하고, 심봉(27)쪽으로 향하여 있는 측면에 플라스틱-포일스트립(29)이 달려있는 성형벨트(28), 심봉(27)의 세로방향으로 서로 일정한 간격을 두고 배치되어 있고, 심봉(27)의 주변에서 성형벨트(28)와 포일스트립(29)을 성형하는 성형요소(30) 등이 포함되어 있다.
횡단면도로 도시되어 있고, 본 발명에 의하여 다각형, 특히 장방형으로도 할 수 있는 본 발명에 의한 둥근 심봉(27)은 기초판(10)에 배치되어 있다. 제2도에서는 심봉이 가열장치(19), 압력장치(20) 및 냉각장치(21)와 동일한 방향에 따라 일정한 간격을 두고 뻗어있다. 이음매없이 구동되고, 금속으로 구성된 하부컨베이어 벨트(25)의 상부궤도는 외표면상에서 이동하고, 세로방향에 따라 홈(31) 속으로 안내되며, 이러한 컨베이어 벨트는 심봉(27)의 전면 단부에서 전향롤러(33) 둘레로 안내되고, 이 전향롤러는 심봉(27)내에서 상부가 개방된 절취부(33)내로 수용되며, 하부궤도(34)로서는 심봉내의 절취부(49)내로 되돌아간다.
심봉(27)의 자유전단부에는 디스크(35)가 달려있고, 이 디스크는 압착공기가 관몸체의 이동방향으로 유출되는 것을 방지할 수 있도록 관몸체의 내부와 맞닿아 있다.
가열장치(19)의 영역내에서는 포일/성형벨트의 이동에 의하여 근소한 압력강하만이 생기기 때문에, 심봉(27)의 자유후단부, 즉 가열장치의 영역내에는 이러한 종류의 디스크가 제공되어 있지 않다.
가열장치(19)의 영역내에서 공기도관(50,51,52)을 거쳐 관몸체내로 도입되는 압착공기는 포일(29)과 심봉(27) 사이의 마찰을 방지하는데 이용될 뿐 아니라, 압력을 적당히 조정하는 때에도, 관몸체의 후속작업, 특히 튜브몸체의 형성을 어렵게하는 직경허용오차를 보정하기 위하여 관몸체 직경을 확대시키는때에도 이용된다.
홈(31)은 한편으로는 마찰을 줄이고, 다른 한편으로는 전기적으로 절연시키기 위하여 저부측에 하나의 성층(36)으로 제공되어 있다. 하부 컨베이어 벨트(25)의 상부궤도(24)와 상부 컨베이어벨트(16)의 하부궤도(18) 사이에는 슬릿이 형성되어있고, 이 슬릿내에서 세로방향으로 뻗어있는 용접이음매를 형성할 수 있게 서로 중첩되어 있는 포일(29)의 가장자리가 먼저 용해되고, 넘쳐나는 절단연단이 압착된 다음에 냉각된다.
제1도에 있어서, 하부컨베이어 벨트(25)는 기초링(10) 고정배치되어 있는 구동롤러(37), 그 내측면에 배치되고, 자유로이 회전할 수 있는 조정롤러(38), 그 외측면에 배치되어 있고, 상부궤도(24)를 심봉(27)의 안내홈(31)내로 안내하고, 전향롤러(32)와 협동하여 안내홈(31)의 저부까지 수평으로의 평행이동을 보장하는 조정롤러(39), 그 축위치내에서 이동할 수 없는 전향롤러(32) 및 조정롤러(40) 등의 둘레를 회전한다.
하부컨베이어 벨트(25)를 적어도 하부궤도(18)가 가열장치(19)내로 들어가는때의 온도로 가열시키기 위하여 조정롤러(39) 앞에는 특히 고주파스풀의 형태로된 발열체(41)가 제공되어 있다.
제3도는 그 내부에 심봉(27) (단면도로 도시된)이 장착되어 있는 성형요소(30)와 심봉(27)위에 배치되어 있는 가열장치(19)를 도시한 것이다. 성형요소(30)는 그 측면(43)에서 기초판(10)에 고정되어 있는 지지블록(42)으로 구성되어 있다. 성형요소(30)에는 자유로이 회전할 수 있는 3개의 성형롤러(44,45,46)가 달려있다. 심봉(27) 아래쪽에 배치되어 있는 성형롤러(44)는 수평축을 회전하고, 심봉(27)에 대하여 측면으로 배치되어 있는 성형롤러(45,46)는 수직축 둘레를 회전하며, 이러한 수직축은 포일연단들의 중복부분의 크기를 미세하게 조정할 수 있도록 편심적으로 조정한다.
최초의 성형요소(30)로부터 하나의 포일(29)의 연단들이 컨베이어 벨트(25)의 상부궤도(29)에 중첩되어 있는 성형요소(30)에 이르기까지 수평축과 수직축이 심봉(27)의 중심부로부터 일정한 간격을 두고 있기때문에, 성형롤러(44,45,46)의 볼록하게 성형된 회전요면이 회전롤러(44,45,46)와 심봉(27) 사이를 회전하고, 포일(29)이 위에 얹혀있는 성형벨트(28)를 신봉(27)에서 세로방향으로 전향시킨다. 성형벨트(28)의 폭은 그위에 놓여있는 포일(29)의 폭보다 더 작다.
제4도는 포일(29)의 가장자리들이 상부 컨베이어 벨트(16)의 하부궤도(18)와 하부 컨베이어 벨트(25)의 상부궤도(24) 사이에서 서로 중첩되고, 성형벨트(28)의 연단에 의하여 이와같이 형성된 튜브관의 내표면이 마찰력을 피할 수 있도록 심봉(27)의 외표면에는 인접되지 아니하는 위치에 유지될 수 있을 만큼만 심봉(27)에서 포일(29)이 전향되는 것을 도시한 것이다.
이에 의하여 여러가지 화학적 합성물의 프라스틱 포일로 구성된 성층박편이 포함되어 있는 플라스틱 포일, 플라스틱 적층포일 및 금속(예 : 알루미늄)을된 포일등에 있어서는 관의 팽창과 가열장치(19) 내에서 용융되고, 관벽면의 서로 인접된 용융되지 아니한 공작물의 겹침부분의 파열등이 방지되고, 이는 그 외측연단이 파열되지 아니하고, 균일하게 밀착되어 있는 용접이음매를 보장한다. 용접이음매가 열의 제거에 의하여 예정된 기계적 강도와 형상안정성을 가지게되는 즉시, 성형롤러(44,45,46)의 축들이 다시 심봉(27)의 중심점으로부터 간격을 두게 되기때문에, 성형벨트(28)가 개방되고, 성형벨트(28)는 관이 하부궤도(18)와 상부궤도(24)에서 벗어난 후, 관과 함께 심봉(27)에 대하여 세로방향으로 심봉(27)으로부터 떠날 수 있다.
제1도에 있어서, 쉽게 변형될 수 있는 섬유보강된 플라스틱으로 구성되어 있는 무한성형벨트(28)는 구동롤러(47)를 거쳐 구동되고, 밴드인장장치(48)를 거쳐 또다른 전향롤러 둘레로 안내된다.
구동롤러(47), 밴드인장장치(48) 및 전향롤러는 성형벨트(28)의 중앙선이 심봉(27)의 수직중앙선과 일치되도록 일정한 간격을 두고 기초판(10)에 배치되어 있기때문에, 성형요소(30)를 통과하는 때에는 성형벨트(28)의 연단이 경우에 따라서는 성형롤러(45,46)의 편심조정에 의하여 지지되면서, 항시 수평평면내에 서로 대향하여 놓여있고, 이에 의하여 정확한 쪽으로 서로 겹칠 수 있게 보장한다 (제4도).
플라스틱으로 구성된 관형몸체를 둘러 싸고 있는 포일에 확실한 용접이음매를 만들려면 특히 그 표면을 형성하고, 용융된 플라스틱이 중첩부분의 내측 및 외측연단에 따라 밀려나는 것을 피하고, 용접이음매의 연단내 및 연단에서의 인장과 팽창을 방지하려면, 컨베이어 벨트(16,25)와 성형벨트(28)가 동일한 회전속도로 회전하고, 하부궤도(18)와 포일(29)의 중첩된 연단사이, 포일(29)의 중첩된 연단과 상부궤도(24) 사이 및 성형벨트(28)와 그위에 놓여있는 포일(29) 사이의 상대이동이 없고, 이에 의하여 중첩된 포일연단들이 회전하는 컨베이어 벨트(16,25) 사이의 휴지위치에서 용해, 응결, 압착 및 냉각되게하는 것이 유리한 것으로 판명되었다.
이러한 목적으로 구동롤러(15,37,47)는 그 구동수가 서로 일치하게 제어된다.
제5도에서는 심봉(27)이 3개의 공동(53,54,55)이 제공되도록 형성되어 있고, 여기에서 공동(53)은 가열장치(19) 아랭에, 공동(54)은 압력장치(20) 아래에 공동(55)은 냉각장치(21) 아래에 각각 배치되어 있다.
공동(53,54,55)은 삽입몰(56,57,58)내에 수용되어 있고, 이러한 삽입몰은 심봉(27)을 그 폭에 걸쳐 가열장치(19), 압력장치(20) 및 냉각장치(21)의 세로구간에 따라 절취부내에서 가로방향으로 덮고 있으며, 심봉(27)에 의하여 외주면이 분할되어 있다.
제2도는 부착위치에 있는 삽입몰(56)을 도시한 횡단면도이고, 제5도는 심봉내에 부착위치에 있는 삽입물(56,57,58)을 도시한 종단면도이다. 컨베이어 벨트(25)의 상부궤도(24)쪽으로 향한 벽면을 제외하고, 공동(53,54,55)의 모든 다른 벽면에는 절연물(59)이 제공되어 있기때문에, 공동(53,54,55)이 심봉(27) 삽입물(56,57,58) 및 스트랩(61,62)에 대하여 절연되어 있음으로, 공동(53,54,55)의 열용량이 이를 옮기는 상부궤도(24)에 전도되고, 심봉에는 전도되지 아니하며, 이에 의하여 심봉내의 가열장치(19)에서 냉각장치로의 열강하가 저지되고, 심봉내의 열용량이 부채모양으로 용접이음매상에서 개별적으로 조정할 수 있게 된다.
제2도에 있어서, 공동(53)내에는 도선을 거쳐 전력이 공급되는 전기정항발열체(62)가 수용되어 있다. 본 발명에 의하면, 발열체를 유도식 발열체로서 형성할 수 있고, 2개의 발열체를 넓은 범위안에서 그 전력을 조정할 수 있다. 그외에도, 도선이 적당히 형성되어 있는 때에는 공동(53)을 가스상 또는 액체상 매질이 관류할 수 있게 형성할 수 있다.
공동(54)은 이송관(64)을 거쳐, 공동(55)은 이송관(65)를 거쳐 기체상 또는 액상 매질에 의하여 작동할 수 있고, 이러한 매질은 공동에 상응하는 궤도(24)의 밴드분절을 냉각 또는 가열시킬 수 있도록 그 열용량이 조정될 수 있다.

Claims (8)

  1. 용접 가능한 플라스틱 재를 포함하는 포일 밴드 및 열 적으로 서로 결합되는 세로연단(longitudinal edge)으로 이루어지고,
    심봉(mandrel)둘레에서 상기 포일 밴드를 성형하여 관체를 제공하는 성형 벨트; 그 벨트들 사이에 상호 중첩 적인 관계로 상기 세로 연단을 받는, 상기 심봉에서 회전하면서 구동되는 하부 컨베이어 벨트 및 구동되는 상부 컨베이어 벨트; 상기 상부 컨베이어 벨트 위에서 작동하여 상기 중첩된 세로 연단을 용융시키는 가열 장치; 상기 용융 플라스틱 재를 예비-경화(pre-hardening)함으로서 상기 용융 세로 연단을 압착시키기 위한 압력 장치; 상기 예비-경화 플라스틱 재의 경화를 종료하기 위한, 상기 압력 장치의 하류에 배치되는 냉각 장치; 로 이루어지는 관 몸체의 제조 장치에 있어서,
    상기 심봉(27)에서 회전하는 하부 컨베이어 벨트(25)는 가열 장치(19), 압력 장치(20) 및 냉각 장치(21)의 영역내에서 개별적인 열 용량에 의해서 작동될 수 있도록 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 관 몸체의 제조 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 심봉(27)은 세로 구간 내에 하부 밴드(25)에 의해서 나란히 옮겨질 수 있는 적어도 2개 또는 3개의 공동(53,54,55)이 포함되고, 상기 공동(53,54,55)이 기체상 매질 및 액체상 매질 또는 그들 중 하나에 의해서 가열 내지 냉각될 수 있게 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 관 몸체의 제조 장치.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 심봉(27)내의 상기 가열 장치(19)아래에 배치되어 있는 공동(53)은 조정 가능한 전기 저항 발열 장치를 포함하는 것을 특징을 하는 관 몸체의 제조 장치.
  4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 공동(53)은 유도 가열 장치에 있어서 가열될 수 있는 것을 특징으로 하는 관 몸체의 제조 장치.
  5. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 공동(53,54,55)은 삽입물(56,57,58)내에 수용되는 것을 특징으로 하는 관 몸체의 제조장치.
  6. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 공동(53,54,55)의 길이 및 폭은 상기 가열 장치(19), 상기 입력 장치(20) 및 상기 냉각 장치(21)의 길이 및 폭과 거의 일치하는 것을 특징으로 하는 관 몸체의 제조 장치.
  7. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 공동(53,54,55)의 벽에 절연물(59)이 제공되는 것을 특징으로 하는 관 몸체의 제조 장치.
  8. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    가열 구간과 함께 작동하는 상기 부분이 유도 가열 장치에 의해서 가열될 수 있는 것을 특징으로 하는 관 몸체의 제조 장치.
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