KR100552336B1 - 피드백 방식의 박막 신장 시스템 및 박막 신장 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 피드백을 이용한 박막 신장 시스템 및 신장 방법에 관한 것으로, 특히 박막 신장 시스템은, 박막을 재치하는 박막 로딩부; 상기 박막에 진공을 인가하여 박막을 신장하는 진공 공급부; 설정된 주파수의 시험음압을 상기 박막에 인가하는 음압 공급부; 상기 음압 공급부에서 제공된 시험음압에 따른 상기 박막의 떨림에 의해 박막에 대향하는 금속판에 발생하는 전압변화를 통해 상기 박막의 장력값을 측정하는 장력 측정부; 및 기입력된 설정 장력값과 상기 측정 장력값을 비교하여 상기 진공 공급부에서 제공하는 진공의 진공도를 재조정하는 진공 제어부를 포함하여 구성하는 것을 특징으로 함으로써, 진공을 이용한 박막 신장 공정에서 신장 작업중인 박막의 장력값을 측정하여 이를 이용하여 진공도를 피드백 제어하는 방법으로 박막이 설정된 장력값을 정확하게 유지할 수 있도록 하는 효과를 제공한다.
박막, 신장장치, 진공압, 음향장치, 피드백, Thin Film, Extension, Zero Pressure, Acoustic Device, Feed-Back

Description

피드백 방식의 박막 신장 시스템 및 박막 신장 방법{System for Tensioning Film Using Feed-back Control and Method thereof}
도 1은 본 발명의 실시례에 따른 박막 신장 시스템의 블록도.
도 2는 본 발명의 실시례에 따른 박막 신장 시스템의 구성도.
도 3은 본 발명의 실시례에 따른 장력 측정부의 구성도.
도 4는 본 발명의 실시례에 따른 박막 신장 방법의 순서도.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
100 : 박막 로딩부 110 : 메인 실린더
120 : 상판 몰드 130 : 하판 몰드
140 : 외곽 클램프 200 : 음압 공급부
220 : 앰프 300 : 진공 공급부
310 : 진공 탱크 320 : 진공 펌프
400 : 장력 측정부 410 : 금속판
420 : 전력 공급부 430 : FET 회로부
500 : 진공 제어부 510 : DSP 보드
530 : 진공 센서 540 : 진공 밸브
본 발명은 피드백을 이용한 박막 신장 시스템 및 박막 신장 방법에 관한 것으로 보다 상세하게는 진공압을 이용하여 신장 작업중인 박막의 장력값을 측정하여 이를 설정된 장력값과 비교하여 그 결과를 피드백하여 진공압을 조정함으로서 박막에 정확한 장력값을 제공할 수 있는 박막 신장 시스템 및 박막 신장 방법에 관한 것이다.
휴대폰, 전화기, 디지털카메라와 같은 전자제품에 사용되는 음향입력장치에서는 PET (Poly-Ethylene Terephthalate)필름과 같은 박막의 진동막을 사용하여 음압에 따른 진동을 전기적인 신호로 변환한다. 이 때, 진동막은 신장된 상태를 팽팽하게 유지해야하며, 진동막의 신장정도 즉 장력값(tension)에 따라 음향입력장치의 감도특성이 좌우된다. 음향입력장치 생산시 수율이 높이기 위해서는 각 제품마다 감도특성을 균일하게 유지하여야 하며 이를 위해서는 진동막에 사용되는 박막의 장력값이 일정하여야 한다. 따라서 진동막 생산공정에 있어서 진동막의 신장작업시 정확한 장력을 박막에 인가하는 것이 중요하다.
그런데 종래의 진동막 생산공정에 따르면 설정된 장력값에 따라 기계적인 하중 등으로 박막을 신장시키는 방법을 사용하는 것이 일반적이다. 이러한 방법은 설정된 장력값과 실제 작업후 신장된 박막의 장력값이 작업환경 또는 작업자의 숙련 도에 따라 편차가 발생하기 때문에 생산되는 음향입력장치마다 감도특성의 달라져서 최종제품의 수율이 떨어지는 문제가 발생한다.
본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 진공압을 이용하여 박막을 신장하는 공정에 있어서 신장 작업중인 박막에 시험음압을 인가하여 음압에 따른 전압변화를 통해 장력값을 실측하고 이를 피드백하여 진공압을 제어함으로서 박막에 정확한 장력값을 제공할 수 있는 피드백을 이용한 박막 신장방법에 관한 것이다.
상기한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 피드백을 이용한 박막 신장시스템은, 박막을 재치하는 박막 로딩부; 상기 박막에 진공을 인가하여 박막을 신장하는 진공 공급부; 설정된 주파수의 시험음압을 상기 박막에 인가하는 음압 공급부; 상기 음압 공급부에서 제공된 시험음압에 따른 상기 박막의 떨림에 의해 박막에 대향하는 금속판에 발생하는 전압변화를 통해 상기 박막의 장력값을 측정하는 장력 측정부; 기입력된 설정 장력값과 상기 측정 장력값을 비교하여 상기 진공 공급부에서 제공하는 진공의 진공도를 재조정하는 진공 제어부를 포함하여 구성하는 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명에 따른 피드백을 이용한 박막 신장 방법은, 금속판의 상부에 재치된 하판 몰드 위에 박막을 재치하는 제 1 단계; 상기 재치된 박막의 외곽부에 진공을 인가하여 상기 박막을 신장시키는 제 2 단계; 설정된 주파수의 시험음압을 상기 신장된 박막의 하부에 인가하는 제 3 단계; 상기 시험음압에 따른 상기 박막의 떨림에 의한 상기 금속판에 발생하는 전압변화를 통해 상기 박막의 장력값을 측정하는 제 4 단계; 기입력된 설정 장력값과 상기 측정 장력값을 비교하는 제 5 단계; 상기 비교 결과 허용 오차를 벗어나는 경우, 진공압을 재설정하여 상기 제 2 단계로 복귀하고, 비교 결과 허용 오차 이내인 경우 상판 몰드와 하판 몰드를 체결하는 제 6 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상술한 목적 및 기타의 목적과 본 발명의 특징 및 이점은 첨부된 도면과 관련한 다음의 상세한 설명을 통하여 보다 분명해 질 것이다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시례를 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 1 및 도 2는 본 발명의 실시례에 따른 박막 신장 시스템을 도시한다. 본 발명에 따른 박막 신장 시스템은, 박막 로딩부(100), 음압 공급부(200), 진공 공급부(300), 장력 측정부(400), 및 진공 제어부(500)를 포함하여 구성된다.
박막 로딩부(100)는 박막 신장 시스템에 박막(160)을 재치하는 역할을 수행한다. 도 2를 참조하여 박막 로딩부(100)의 실시례를 상세히 설명하면 다음과 같다. 박막 로딩부(100)는 메인 실린더(110), 상판 몰드(120), 하판 몰드(130), 외곽 클램프(140), 클램프 실린더(150)를 포함하여 구성되는 것이 바람직하다. 진동막 제조에 사용되는 박막(160)은 신장상태를 유지하여 링 형상의 폴라 링에 접착되어 사용되는 것이 일반적이다. 신장 공정을 마친 박막(160)이 폴라 링 접착 공정 등의 별도의 공정에 제공되기 위해서 박막(160)은 사각의 프레임 형상의 상판 몰드(120) 및 하판 몰드(130) 사이에 게재하여 신장 상태를 유지하여야 한다.
이를 위해서 본 발명에서는 박막(160)을 사각 프레임 형상의 하판 몰드(130)위에 재치하면, 클램프 실린더(140)가 하강하여 하판 몰드(130) 주변의 박막(160)을 외곽 클램프(140)로 고정한 후, 메인 실린더(110)가 상판 몰드(120)를 하강하여 하판 몰드(130)와 결합하여 신장된 박막(160)을 고정하는 방법을 사용한다.
음압 공급부(200)는 신장된 박막(160)에 설정된 주파수의 시험음압을 인가하는 역할을 수행한다. 음압 공급부(200)에서 인가되는 음압의 주파수는 작업자가 원하는 박막의 장력값에서의 공진주파수로 설정하는 것이 바람직하다. 공진주파수는 박막(160)의 장력값의 제곱근에 비례하기 때문에 공진주파수의 설정은 박막(160)의 장력값의 설정으로 이해할 수 있다.
한편 음압 공급부(200)는 일정 주파수를 발생시키는 신호 발생기(미도시), 음향신호를 발생시키는 앰프(220), 음압을 발생시키는 스피커(210), 및 시험음압을 측정하는 표준 마이크(미도시)를 포함하여 구성되는 것이 바람직하다. 표준 마이크는 스피커(210)를 통해 발생한 시험음압을 측정하여 오차가 발생하는 경우 앰프의 출력을 조절하여 음압 오차를 보정하는 역할을 수행한다. 한편 박막(160)의 하부에서 인가되는 시험음압이 금속판(410)을 통해 박막(160)에 전달되도록 하기 위해 금속판(410)에는 다수의 음압인가 홀을 형성하는 것이 바람직하다.
진공 공급부(300)는 박막(160)에 진공을 인가하여 박막(160)을 신장하는 역할을 수행한다. 진공 공급부(300)는 도 2에 도시된 바와 같이 진공압을 유지하기 위한 진공탱크(310), 진공압을 발생시키는 진공펌프(320), 및 진공압을 해제하기 위한 배기용 밸브(550)를 포함하여 구성되는 것이 바람직하다. 특히 본 발명의 실 시례에서는 배기용 밸브(550)를 더 포함함으로서 신장 작업 완료 후 다음 작업을 위하여 박막 신장 시스템의 진공도를 강제로 강하시킬 수 있도록 구성하였다.
장력 측정부(400)는 음압 공급부(200)에서 제공된 시험음압에 따른 박막(160)의 떨림에 의해 박막(160)에 대향하는 금속판(410)에 발생하는 전압변화를 측정하는 방법으로 박막(160)의 장력값을 측정한다. 도 3을 참조하여 상세히 설명하면 장력 측정부(400)는 금속판(410)에 일정 전압(예컨대, 1V)을 공급하는 전압 공급부(420), 금속판(410)에 발생하는 전류의 변화를 전압으로 변환하는 FET 회로부(420) 및 FET 회로부(420)에서 변환된 전압을 측정하는 전압 측정부(미도시)를 포함하여 구성되는 것이 바람직하다. 음향입력장치의 진동막으로 사용되는 박막(160)은 일측에 금속을 코팅하기 때문에 일정한 간격을 두고 대향하는 금속판(410)과 함께 평판 커패시터를 형성하고, 박막(160)이 진동하면 따라 금속판(410)과 박막(160)간의 거리의 변화가 발생함으로써 커패시터의 유전율이 변화하여 금속판(410)으로부터 출력되는 전류 역시 변화하게 되고, 이러한 전류 변화를 FET 회로부(420)를 통해 전압 변화로 변환하여 박막(160)의 장력값을 측정할 수 있다.
진공 제어부(500)는 기입력된 설정 장력값과 측정 장력값을 비교하여 박막(160)이 설정된 장력값을 가지도록 진공 공급부(300)에서 제공하는 진공의 진공도를 재조정하는 역할을 수행한다. 도 2를 참조하여 보다 상세히 설명하면 진공 제어부(500)는 진공도를 조절하기 위한 진공 밸브(540), 진공도를 측정하기 위한 진공 센서(530), 및 장력 측정부(400)에서 측정한 측정 장력값과 기입력된 설정 장 력값을 비교하고, 비교 결과에 따라 진공 밸브(540)를 제어하는 DSP 보드(510)를 포함하여 구성된다.
진공 제어부(500)는 장력 측정부(400)에서 측정된 전압값을 장력값으로 사용할 수 있으며, 이 경우 음압 공급부(200)에서 설정한 주파수에서 가장 큰 전압이 발생하도록 진공 제어부(500)가 진공 공급부(300)의 진공도를 조정함으로써 박막(160)이 설정한 주파수의 공진 주파수에 해당하는 장력값을 가지도록 할 수 있다.
도 4는 본 발명의 실시례에 따른 피드백을 이용한 박막 신장 방법을 도시한다. 먼저, 금속판(410)의 상부에 재치된 하판 몰드(130) 위에 박막(160)을 재치하는 제 1 단계(S100)를 수행한다. 박막 재치 단계(S100)는, 보다 상세하게는 금속판(160)의 상부에 재치된 하판 몰드(130) 위에 박막(160)을 재치하는 단계(S100), 하판 몰드(130) 영역을 제외한 외곽 영역의 박막(160)을 클램핑하는 단계(S110), 박막(160)을 매개하여 상판 몰드(120)를 하판 몰드(130) 위에 재치하는 단계(S130)를 포함할 수 있음은 전술한 바와 같다.
다음으로 재치된 박막(160)의 외곽부에 진공을 인가하여 박막(160)을 신장시키는 제 2 단계(S120)를 수행한다. 진공이 인가되는 시점은 외곽클램프(140) 하강(S110) 후에 실시하여 박막(160)이 신장된 상태에서 메인 실린더(110)가 하강함으로써 상판 몰드(120)와 하판 몰드(130)가 결합하는 것이 바람직하다.
다음으로 스피커(210)는 설정된 주파수의 시험음압을 신장된 박막(160)의 하부에 인가하는 제 3 단계(S140)를 수행한다. 이때 시험음압은 설정된 장력값에서의 박막(160)의 공진주파수에 해당하는 주파수를 가지는 것이 바람직하다.
다음으로 시험음압에 따른 박막(160)의 떨림에 의해 금속판(410)에 발생하는 전압변화를 통해 박막의 장력값을 측정하는 제 4 단계(S150)를 수행한다. 장력값 측정 단계(S150)를 보다 상세히 설명하면 다음과 같다. 일정한 전압(예컨대 1V)이 인가되는 금속판(410)과 이에 대향하는 박막(160)의 진동에 따른 거리변화에 따라 발생하는 전류의 변화를 FET 회로부(430)를 통해 전압의 변화로 변환시키는 단계 및 FET 회로부(430)에서 변환된 전압을 측정하여 장력값을 측정하는 단계를 포함하여 구성될 수 있음은 전술한 바와 같다.
다음으로, DSP 보드(510)는 기입력된 설정 장력값과 상기 측정 장력값을 비교하는 제 5 단계(S160)를 수행한다. 이때 설정 장력값은 설정 장력값의 박막(160)에 공진주파수가 인가되었을 때 금속판(130)에서 발생하는 전압값이고, 측정 장력값은 실제 인가된 시험음압에 따른 금속판(130)에서 발생하는 측정 전압값인 것이 바람직하다.
마지막으로, 제 5 단계(S160)에서의 비교 결과 허용 오차를 벗어나는 경우, DSP 보드(510)는 진공 밸브(540)를 조절하는 방법으로 진공압을 재설정하여(S180) 제 2 단계로 복귀하여 박막(160)을 재조정된 진공압으로 다시 신장시키고(S120), 비교 결과 허용 오차 이내인 경우 상판 몰드(120)와 하판 몰드(130)를 나사 인입 등의 방법으로 결합 체결하는 제 6 단계(S170 및 S190)를 수행함으로서 박막 신장 공정을 완료한다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 피드백을 이용한 박막 신장 시스템 및 박막 신장 방법에 따르면, 진공을 이용한 박막 신장 공정에서 신장 작업중인 박막의 장력값을 측정하여 이를 이용하여 진공도를 피드백 제어함으로서 설정된 장력값을 정확하게 유지할 수 있는 현저한 효과를 제공한다.
아울러 본 발명의 바람직한 실시예들은 예시의 목적을 위해 개시된 것이며, 당업자라면 본 발명의 사상과 범위 안에서 다양한 수정, 변경, 부가 등이 가능할 것이며, 이러한 수정 변경 등은 이하의 특허청구의 범위에 속하는 것으로 보아야 할 것이다.

Claims (11)

  1. 박막을 재치하는 박막 로딩부;
    상기 박막에 진공을 인가하여 박막을 신장하는 진공 공급부;
    설정된 주파수의 시험음압을 상기 박막에 인가하는 음압 공급부;
    상기 음압 공급부에서 제공된 시험음압에 따른 상기 박막의 떨림에 의해 박막에 대향하는 금속판에 발생하는 전압변화를 통해 상기 박막의 장력값을 측정하는 장력 측정부; 및
    기입력된 설정 장력값과 상기 측정 장력값을 비교하여 상기 진공 공급부에서 제공하는 진공의 진공도를 재조정하는 진공 제어부를 포함하여 구성하는 것을 특징으로 하는 피드백 방식의 박막 신장 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 시험 음압은 상기 설정 장력값의 공진주파수에 해당하는 주파수이고;
    상기 설정 장력값은 공진주파수에서 상기 박막과 상기 금속판 사이에 발생할 수 있는 최대전압이고;
    상기 측정 장력값은 시험음압에서 상기 박막과 상기 금속판 사이에서 측정된 전압인 것을 특징으로 하는 피드백 방식의 박막 신장 시스템.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 장력 측정부는,
    상기 금속판에 전압을 공급하는 전압 공급부;
    상기 금속판에 발생하는 전류의 변화를 전압으로 변환하는 FET 회로부; 및
    상기 FET 회로부에서 변환된 전압을 측정하는 전압 측정부를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 피드백 방식의 박막 신장 시스템.
  4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 진공 제어부는,
    진공도를 조절하기 위한 진공 밸브;
    진공도를 측정하기 위한 진공 센서; 및
    상기 장력측정부의 측정 장력값과 기입력된 설정 장력값을 비교하고, 상기 비교 결과에 따라 상기 진공 밸브를 제어하는 DSP 보드를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 피드백 방식의 박막 신장 시스템.
  5. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 진공 공급부는,
    상기 박막의 하부에 설치되어 진공압을 제공하는 진공흡입 홀;
    진공압을 유지하기 위한 진공탱크;
    진공압을 발생시키는 진공펌프; 및
    진공압을 강제 해제하기 위한 배기용 밸브를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 피드백 방식의 박막 신장 시스템.
  6. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 박막 로딩부는,
    상기 박막의 외곽부를 클램핑하는 외곽 클램프;
    상기 박막의 하부에 재치되는 하판 몰드;
    상기 박막의 상부에 재치되어 상기 하판 몰드와 결합하는 상판 몰드; 및
    상기 상판 몰드를 상하 운동시키는 메인 실린더를 포함하겨 구성되는 것을 특징으로 하는 피드백 방식의 박막 신장 시스템.
  7. 금속판의 상부에 재치된 하판 몰드 위에 박막을 재치하는 제 1 단계;
    상기 재치된 박막의 외곽부에 진공을 인가하여 상기 박막을 신장시키는 제 2 단계;
    설정된 주파수의 시험음압을 상기 신장된 박막의 하부에 인가하는 제 3 단계;
    상기 시험음압에 따른 상기 박막의 떨림에 의한 상기 금속판에 발생하는 전압변화를 통해 상기 박막의 장력값을 측정하는 제 4 단계;
    기입력된 설정 장력값과 상기 측정 장력값을 비교하는 제 5 단계; 및
    상기 비교 결과 허용 오차를 벗어나는 경우, 진공압을 재설정하여 상기 제 2 단계로 복귀하고, 비교 결과 허용 오차 이내인 경우 상판 몰드와 하판 몰드를 체결하는 제 6 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 피드백 방식의 박막 신장 방법.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 시험 음압은 상기 설정 장력값의 공진주파수에 해당하는 주파수이고;
    상기 설정 장력값은 공진주파수에서 상기 박막과 상기 금속판 사이에 발생할 수 있는 최대전압이고;
    상기 측정 장력값은 시험음압에서 상기 박막과 상기 금속판 사이에서 측정된 전압인 것을 특징으로 하는 피드백 방식의 박막 신장 방법.
  9. 제 7 항 또는 제 8 항에 있어서, 상기 제 4 단계는,
    일정한 전압이 인가되는 상기 금속판에 발생하는 전류의 변화를 FET 회로부를 통해 전압의 변화로 변환시키는 제 1 부단계; 및
    상기 FET 회로부에서 변환된 전압을 측정하여 장력값을 측정하는 제 2 부단계를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 피드백 방식의 박막 신장 방법.
  10. 제 7 항 또는 제 8 항에 있어서, 상기 제 6 단계는,
    DSP 보드를 이용하여 측정 장력값과 기입력된 설정 장력값을 비교하여, 상기 비교 결과에 따라 진공압을 조절하기 위한 진공 밸브를 제어하는 방법으로 진공압을 재설정하는 것을 특징으로 하는 피드백 방식의 박막 신장 방법.
  11. 제 7 항 또는 제 8 항에 있어서, 상기 제 1 단계는,
    상기 금속판의 상부에 재치된 상기 하판 몰드 위에 상기 박막을 재치하는 제 3 부단계;
    상기 하판 몰드 영역을 제외한 외곽 영역의 상기 박막을 클램핑하는 제 4 부 단계;
    상기 박막을 매개하여 상기 상판 몰드를 상기 하판 몰드 위에 재치하는 제 5 부단계를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 피드백 방식의 박막 신장 방법.
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