KR100708504B1 - 파스너 상에 열가소성 수지를 도포시키기 위한 분말 공급 장치 및 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 종래기술의 문제점을 극복하기 위해 위치 조정이 가능한 중력 부가 부품과 진공 재순환 부품의 조합체를 사용하여 수지 코팅물을 파스너에 도포시키기 위한 장치 및 방법에 관한 것이다.

Description

파스너 상에 열가소성 수지를 도포시키기 위한 분말 공급 장치 및 방법 {POWDER FEED APPARATUS AND PROCESS FOR THE APPLICATION OF A THERMOPLASTIC RESIN ONTO A FASTENER}

도 1은 본 발명을 실시하기에 바람직한 장치의 사시도이다.

도 2는 도 1의 라인 2-2를 따라서 취한 도 1에 도시된 장치의 부분 평면도로서, 결합된 회전 카로우젤(carousel) 컨베이어 상에 정위된 파스너에 대한 송출관과 진공 노즐 사이의 관계를 나타낸다.

도 3은 도 1에 도시된 장치의 부분 측면도로서, 파스너에 대한 송출관의 자유 단부와 진공 노즐의 자유 단부 사이의 조정 가능한 관계를 나타낸다.

도 4는 도 1의 라인 4-4를 따라서 취한 횡단면도로서, 저장 용기와 송출관 사이의 조정 가능한 포트를 나타낸다.

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*

10 : 분말 호퍼 12 : 저장 용기

14 : 송출관 16 : 자유 단부

20 : 파스너 22 : 진공 노즐

24 : 팬 26 : 진공 도관

30 : 수직 포스트 32 : 카로우젤

34 : 통기공 40 : 유도 코일

50 : 배플판 54 : 리테이닝 볼트

본 발명은 가공된 파스너, 및 보다 특히 자가 고정(self-locking) 및 밀봉 작용 또는 그밖에 당해 기술 분야에 널리 공지된 목적을 달성하기 위해 수지 물질이 도포된 파스너를 제조하는 장치 및 방법에 관한 것이다.

파스너에 수지 코팅물을 도포하는 방법은 다양하다. 많은 장치 및 방법이 개발되었고, 이러한 목적을 지향해왔다. 통상적인 기술 중 하나는 미국특허 제 3,830,902호(바네스(Barnes)) 및 미국특허 제 3,286,964호(버게스(Burgess))와 같은 선행특허에 기술된 바와 같이 파스너를 중력 작용에 의한 수지 캐스케이드를 통과시킴으로써 분말 수지를 적재시키는 것을 포함한다. 또 다른 기술은 미국특허 제 3,498,352호(두피(Duffy))에 기술된 바와 같이 공기 스트림 중에 분말 수지를 동반시키고, 생성된 공기 동반 분말을 노즐을 통해 통과하는 파스너를 향해 분무시키는 기술이다. 상기 참조된 처리 공정 동안 파스너를 측면으로 통과하는 분말 수지의 폐물 형성을 억제하기 위해, 미국특허 제 5,836,721호(왈리스(Wallace))에는 과량의 분말을 수거하고 재순환시키는 진공 장치의 사용이 제안되었다.

중력 공급 방법의 공지된 단점 중에는, 분말 수지의 적재에 있어 정확성이 떨어진다는 점이 있다. 과다한 분말 유속은 보통 적어도 최소 요구량의 분말이 파스너에 도포되도록 유도되기 때문에, 수지 물질의 품질을 떨어뜨릴 수 있는 원하지 않는 수준의 폐물을 형성시키거나 수지를 지나치게 재순환시킨다. 공기 동반 분무 방법은 폐물을 감소시키고 정확성을 개선시키지만, 부수적으로 비용을 증가시킨다. 분무 방법의 사용은 가압된 공기 스트림을 발생시키고 분말 도포에 앞서 파스너를 예열처리해야 하기 때문에 보다 높은 에너지를 필요로 한다. 더욱이, 상기 방법에서 일반적으로 사용되는 압축 공기는 습기 및 오일을 제거하고 분말 오염물질을 최소화시키기 위해 세척하는 것이 바람직하다. 분무 방법에 의해 필요로 되는 예열처리된 파스너는 분말 코팅물이 파스너에 곧바로 결합되어 코팅물이 요구되지 않거나 요망되지 않는 경우에 파스너 영역 상에 부주의로 적재된 수지의 제거를 방해하는 조건을 만든다.

따라서, 파스너 상에 코팅물을 도포시키는 시스템으로서, 공기 분무 방법의 정확성을 어느 정도 유지하면서 중력 공급 방법에 의해 비용이 절감되는 분말 도포 시스템을 갖는 것이 유리하다. 또한, 가열 결합시키기 전에 파스너로부터 과량의 분말을 제거하는 능력을 보유하는 것이 유리하다.

본 발명은 종래기술의 문제점을 극복하기 위해 분말화된 수지 코팅물을, 위치 조정이 가능한 중력 부가 부품과 진공 재순환 부품의 조합체를 사용하여 파스너에 도포시키기 위한 장치 및 방법에 관한 것이다.

따라서, 본 발명은 수지 코팅물을 파스너에 도포시키기 위한 장치 및 방법에 관한 것이다. 분말 수지 물질을 수용하기 위한 저장 용기에는 위치 조정이 가능한 자유 단부를 갖는 송출 수단이 구비된다. 송출 수단 또는 도관은 중력 유도 캐스케이드를 형성하여 수지 물질을 파스너 상에 공급한다. 송출관 치수의 변화에 의해 자유 단부를 이탈하는 캐스케이딩 분말 스트림에 적합한 다양한 형태가 만들어질 수 있다. 파스너는 컨베이어 수단에 의해 분말 스트림을 통과한다. 분말 스트림 및 컨베이어에 의해 운반된 파스너 근처에 위치 조정이 가능한 진공 노즐이 제공되어 초과량의 수지를 수거한다. 송출관과 진공 노즐의 공간 및 위치 관계를 조정하는 능력에 의해, 파스너에 적재되는 분말 수지 물질의 양 및 위치를 보다 정확하게 조절할 수 있게 된다. 분말 적재 및 수거 단계 후, 파스너는 가열 수단을 통과하여 수지 물질을 파스너에 영구히 결합되게 한다.

바람직한 구체예로서, 컨베이어 수단은 이들이 분말 스트림을 통과할 때 각각의 파스너를 회전시키기 위한 수단을 갖는 회전 카로우젤이다. 파스너를 회전시키기 위한 하나의 가능한 수단은 수직 포스트(post)를 회전 카로우젤에 적용시키는 것을 포함한다. 포스트는 다양한 크기의 파스너를 수용하기 위해 조정 가능하게 공간형성될 수 있다. 파스너는 각각의 포스트의 상부에 고정된 상태로 위치하게 되며, 회전은 포스트 자체를 회전시키는 수단에 의해 달성된다.

본 발명의 또 다른 바람직한 특징은 수지 물질의 송출관으로의 공급 속도의 조절을 돕기 위해 저장 용기를 진동시키기 위한 수단을 포함하는 것이다. 송출관은 공급 속도를 추가로 조절하기 위해 송출관의 머리부에 조정 가능한 입력 배플을 또한 포함할 수 있다. 또한, 진공 노즐 상에 가해지는 네거티브 압력을 조정하기 위한 수단은 파스너 상에 과다하게 적재수지 물질의 제거에 대해 추가로 조절한다.

본 발명의 특징은 특허청구범위에서 설명된다. 그러나, 추가의 목적 및 수반되는 이점과 함께 본 발명 자체는 첨부 도면과 관련된 하기의 설명을 참조하게 되면 이해가 가장 빠를 것이다.

바람직한 구체예의 설명

도 1은 본 발명의 전반적인 특징부를 도시한 사시도이다. 분말 호퍼(10)는 분말 수지 물질을 저장 용기(12)로 공급한다. 장치가 작동 중일 때, 수지 물질은 진동 작용 및 중력에 의해 저장 용기(12)로부터 포트(18)를 통해 송출관(14)으로 유동한다. 송출관(14)은 자유 단부(16)에서 종결된다. 수지 물질이 자유 단부(16) 위를 통과할 때, 송출관(14)의 폭과 동등한 측방향 길이를 갖는 분말 수지의 자유 낙하 캐스케이드 또는 스트림이 생성된다. 따라서, 수지 물질의 공급 속도 및 파스너(20)와 수지 물질간의 접촉 시간 모두는 송출관(14) 폭에 따라서 부분적으로 좌우됨을 알 수 있다.

도 1 및 2에 도시된 하나의 구체예로서, 파스너(20)는 수평으로 회전하는 카로우젤(32)과 같은 컨베이어 수단에 의해 캐스케이드의 길이부를 따라서 통과한다. 파스너(20)는 수직 자성 포스트(30)에 의해 카로우젤(32) 상에 적소에 유지된다. 대안적으로, 진공 시스템이 공정 전체에 걸쳐 적절한 위치에 비자성 부품을 보유하기 위해 포스트내에 배치될 수도 있다. 수직 포스트(30)의 간격은 다양한 형상 및 크기의 파스너를 수용할 수 있도록 조정될 수도 있다. 카로우젤(32)이 컨베이어 수단으로 사용될 때, 코팅 물질의 케스캐이드가 도 2에 도시된 바와 같이 컨베이어 경로의 원호에 접하여 정위된다. 각각의 파스너(20)가 자유 단부(16)로부터 낙하하는 캐스케이드를 통해 통과할 때, 수지 물질이 적재된다. 고려되는 코팅 방법의 순서는 파스너(20)가 가열 장소(40)에 들어가기 전에 송출 단부(16)와 부합되는 진공 노즐(22) 사이를 통과하는 것을 필요로 한다. 각각의 파스너(20)에서 화살표 A는 원주 코팅이 요구되는 경우 바람직할 수 있는 회전 운동을 나타낸다. 바람직한 구체예로서, 파스너(20)는 수직 포스트(30)를 회전시킴으로써 회전된다. 개개의 수직 포스트를 회전시키기 위한 다양한 장치는 당업자에게는 널리 공지되어 있다. 이러한 장치의 예는 미국특허 제 4,775,555호 및 1997년 1월 7일자로 출원된 미국특허출원 제 08/779,684호에 기술되어 있으며, 이들은 본원에 참고문헌으로 인용된다.

진공 노즐(22)은 컨베이어 수단이 파스너(20)를 이동시켜 수지 물질 스트림과 연통할 때 파스너(20)가 송출관(14)의 자유 단부(16)와 진공 노즐(22) 사이에 정위되도록 자유 단부(16)에 근처에 정위된다. 도 3은 자유 단부(16), 파스너(20) 및 진공 노즐(22) 사이의 위치 관계를 도시하고 있다. 본 발명의 중요한 특징은 송출관 자유 단부(16)와 진공 노즐(22) 둘 모두가 파스너(20)에 대하여 조정가능하게 정위될 수 있다는 것이다. 도 3은 수평 및 수직 평면에서 자유 단부(16) 및 노즐(22)의 위치 조정을 도시한다. 이러한 조정은 당업자에게는 널리 공지된 수동으로 조정될 수 있는 장치 또는 모터로 구동되는 어셈블리를 사용하여 달성될 수 있다. 전형적으로, 천분의 수인치에서부터 약 2분의 1인치 범위로의 수직 및/또는 수평 이동은 전체 범위의 수지 코팅물 도포에 충분할 것이다. 코팅을 하는 동안 수평 및 수직 위치 둘 모두를 조절하는 능력은 파스너(20)의 특정부 상으로 수지 물질을 보다 정확하게 위치되도록 하며, 도포되는 코팅물의 두께를 보다 정확하게 조절한다. 진공 노즐은 또한 진공 도관(26)에 의해 변속 팬(24)과 연통할 수 있다. 상기 팬(24)의 속도 조정은 노즐(22) 위치의 조정과 함께 사용되어 파스너(20)에 적재되고 보유된 수지 물질의 양을 조절할 수도 있다.

진공 노즐(22)에 의해 수거된 수지 물질은 재순환 시스템에 의해 저장 용기(12)로 다시 이송된다. 팬(24)은 과량의 코팅 물질을 노즐(22)로부터 진공 도관(26)으로 그리고 도관(28)을 통해 공급 호퍼(10)로 유도한다. 호퍼(10)는 저장 용기(12) 방향으로 입구가 개방되어 있는 원뿔 바닥을 갖는다. 탱크(10)의 상부에 있는 통기공(34)은 공기를 대기중으로 배기시킨다.

파스너(20)가 송출관(14)의 자유 단부(16)와 진공 노즐(22) 사이에서 코팅 물질의 캐스케이드를 통해 통과한 후, 이들은 코팅물을 파스너에 영구적으로 결합시키기 위해 유도 코일(40)과 같은 가열소를 통해 카로우젤(32)을 거쳐 이송된다. 예를 들어 미국특허 제 3,787,222호; 제 4,060,868호; 및 제 4,842,890호에 기술된 바와 같이 당해기술분야에 널리 공지된 다른 컨베이어가 사용될 수도 있다.

도 4에 도시된 본 발명의 일 구체예로서, 저장 용기(12)와 송출관(14)의 상류 단부 사이의 인터페이스는 조정 가능한 입력 포트(18)로 구성된다. 배플판(50)은 입력 포트(18)를 제한하고 저장 용기 개구를 덮을 수 있는 크기로 만들어진다. 상기 배플판(50)은 송출관(14)의 측벽에 형성된 슬롯화된 채널에 의해 측방향으로 적소에 보유된다. 상기 배플판(50)은 수직으로 조정될 수 있으며 조정 슬롯(52)내에 배치된 리테이닝 볼트(54)에 의해 특정 위치에 유지될 수도 있다.

유속 조절의 추가 수단은 가변 진동 수단의 조정에 의해 달성될 수 있다. 이러한 진동 시스템(34)은 개선된 송출 속도를 조절할 뿐만 아니라 수지 물질의 응집작용을 감소시킴으로써 수지 공급 장치의 작동을 돕는다. 진동 시스템(34)은 진동의 크기 및 횟수를 조절하도록 작동될 수 있는 조절 장치(36)를 포함한다. 진동 속도의 조정 능력에 의해 저장 용기(12)로부터의 수지 물질의 송출 속도가 보다 정확하게 조절된다.

본 발명의 장치 및 방법은 도면에 도시된 바와 같이 파스너의 머리부 및 몸통부의 접합점에서 분말 수지 물질의 도포에 아주 적합하다. 전형적으로, 이러한 분말 수지는 본원에 참고문헌으로 인용된 미국특허 제 5,141,375호에 보다 완전하게 기술된 바와 같이, 경화 후에 탄성적이고 유연한 완전 밀봉체를 형성시키는 폴리올레핀을 포함할 수 있다. 본 발명의 실시시 이러한 분말 폴리에틸렌 수지를 도포시킬 때, 송출관(14)의 자유 단부(16)가 파스너의 몸통 및 머리부의 접속부로부터 위로 약 1/2인치, 그리고 수평으로 약 1/8인치에 정위되어야 함이 밝혀졌다. 한편, 진공 노즐은 상기와 동일한 파스너 접속부로부터 아래로 약 3/8인치, 그리고 수평으로 3/16인치에 정위되는 것이 바람직하다. 또한, 하기의 공정 파라미터가 이러한 공정에 적합한 것으로 밝혀졌다:

· 분말 송출관 폭 - 2인치

· 송출 스트림내에서 파스너의 회전수 - 약 3회전

· 분말 송출 속도 - 약 2oz./분

· 분말 스트림을 통과하는 파스너의 선형 속도 - 약 1인치/초

· 가열장소로부터 배출되는 파스너의 온도 : 약 500℉

· 진공 노즐에서의 진공 기류 - 약 1500FPM

· 파스너에서의 진공 기류 - 약 950FPM

파스너에 보다 근접한(수직 또는 수평으로) 노즐(22) 또는 포지셔닝 노즐(22)에서 발생된 진공의 증가로 인해 파스너 상에 보다 적은 양의 분말 수지가 적재된다.

물론, 본원에 기술된 바람직한 구체예에 대한 다양한 변경 및 변형이 당업자에게는 자명할 것이라는 사실이 이해되어야 한다. 이러한 변경 및 변형은 부수적인 이점을 축소시키지 않으면서 만들어질 수 있다. 따라서, 이러한 변경 및 변형은 하기의 특허청구범위에 포함되어야 한다.

이상에서와 같이, 본 발명의 분말 공급 장치 및 방법을 사용하게 되면 공기 분무 방법의 정확성을 어느 정도 유지하면서 중력 공급 방법에 의해 비용이 절감되며, 가열하여 결합시키기 전에 파스너로부터 초과량의 분말을 제거할 수 있게 된다.

Claims (16)

1. 저장 용기로부터 송출되는 분말 수지가 중력의 작용하에 소정 형태의 분말 수지 스트림으로 낙하하도록 자유 단부에서 종결되는 송출관을 갖는 분말 수지 저장 용기;

   수지 스트림을 통과하는 다수의 파스너를 지지하고 이송하기 위한 컨베이어;

   상기 컨베이어가 낙하하는 수지 스트림을 통과하도록 상기 파스너를 이동시킬 때, 각각의 파스너가 송출관의 자유 단부와 진공 노즐 사이에 위치되고, 상기 진공 노즐은 상기 수지 스트림을 통과하는 파스너의 이동 경로에 대하여 조정가능하게 정위될 수 있고, 상기 노즐의 위치는 파스너 상에 보유된 분말 수지의 양을 조절하도록 조정될 수 있도록 송출관의 자유 단부에 인접하여 위치된 진공 노즐; 및

   파스너 상에 보유된 분말 수지를 가열하여 상기 파스너 상에 상기 수지를 응집성 코팅물로 융합시키기 위해 컨베이어 근처에 정위된 가열기를 포함하는, 수지 코팅물을 파스너에 도포시키기 위한 장치.
2. 제 1항에 있어서, 진공 노즐이 수지 스트림을 통과하는 파스너의 이동 경로에 대하여 수평 방향과 수직 방향으로 조정될 수 있음을 특징으로 하는 장치.
3. 제 1항에 있어서, 진공 노즐내로 유도되는 공기의 유속이 파스너 상에 보유된 수지의 양을 추가로 조절하도록 조정될 수 있음을 특징으로 하는 장치.
4. 제 1항에 있어서, 분말 수지 저장 용기가 분말 수지를 송출시키기 위해 진동하며, 송출된 수지의 양이 저장 용기의 진동을 조정함으로써 조절됨을 특징으로 하는 장치.
5. 제 1항에 있어서, 컨베이어가 회전 카로우젤(carousel)을 포함함을 특징으로 하는 장치.
6. 제 1항에 있어서, 컨베이어가 하나 이상의 선형 벨트를 포함함을 특징으로 하는 장치.
7. 제 1항에 있어서, 컨베이어가 수지 스트림을 통해 이동할 때 파스너를 회전시키기 위한 수단을 포함함을 특징으로 하는 장치.
8. 제 1항에 있어서, 컨베이어가 다수개의 수직으로 서 있는 포스트를 갖는 수평 회전 카로우젤을 포함하며, 각각의 포스트는 각각의 파스너를 지지하기에 적합하고, 이에 의해 상기 파스너의 이동 경로는 수평 아치형 경로로 한정됨을 특징으로 하는 장치.
9. 제 8항에 있어서, 포스트가 수지 스트림을 통과할 때 회전함으로써 파스너를 회전시킴을 특징으로 하는 장치.
10. 제 1항에 있어서, 상기 송출관의 자유 단부는 기다란 분말 스트림을 형성시키도록 배향되고 상기 컨베이어에 의해 운반된 상기 파스너는 상기 기다란 분말 스트림을 따라 통과함을 특징으로 하는 장치.
11. 제 10항에 있어서, 송출관의 자유 단부와 진공 노즐이 컨베이어에 의해 운반되는 파스너의 이동 경로를 향하여 서로 마주보도록 정위됨을 특징으로 하는 장치.
12. 제 1항에 있어서, 송출관의 자유 단부가 컨베이어에 의해 운반되는 파스너의 이동 경로에 대하여 조정가능하게 정위될 수 있음을 특징으로 하는 장치.
13. 제 1항에 있어서, 분말 수지 저장 용기가 송출관으로의 조정 가능한 입력 포트를 포함함을 특징으로 하는 장치.
14. 제 9항에 있어서, 송출관의 자유 단부가 회전 카로우젤에 의해 운반되는 파스너의 이동 경로에 대체로 접선으로 배향되는 기다란 분말 스트림을 형성시키도록 배치됨을 특징으로 하는 장치.
15. 송출관의 자유 단부로부터 분말 수지의 낙하 스트림을 송출시키는 단계;

    다수의 외부 나사산형 파스너를 수지 스트림을 통해 운반하는 단계로서, 상기의 각 파스너가 머리부와 몸통부를 가지며 상기 머리부와 몸통부의 접합부가 수지 스트림을 교차하게 하여 수지 스트림의 일부가 파스너 상에 적재되게 정위시키는 단계;

    진공 노즐을 수지 스트림을 통과하는 파스너의 이동 경로 근처에 정위시키고, 진공 노즐의 위치를 조정하여 파스너 상에 보유된 분말 수지의 양을 조절하는 단계; 및

    파스너 상에 보유된 분말 수지를 가열함으로써 파스너의 머리부와 몸통부의 접합부에 보유된 분말 수지를 응집성 코팅물로 융합시키는 단계를 포함하여, 외부 나사산형 파스너 상에 수지 코팅물을 도포시키는 방법.
16. 제 15항에 있어서, 송출관의 위치를 조정하여 파스너 상에 보유된 분말의 양을 추가로 조절하는 단계를 추가로 포함함을 특징으로 하는 방법.

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