KR100797891B1 - 초음파 융착 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 화학섬유 원단으로 이루어진 안전보호복의 소매통이나, 바지통과 같이 길이가 길고 입체적인 부분을 봉제할 때 효과적으로 사용될 수 있는 초음파 융착 장치에 관한 것이다.

본 발명은 지지 구조물을 이루는 프레임; 상기 프레임의 상부에서 봉제 원단의 전후 이동방향을 따라서 경사 형성된 받침 레버를 구비하고, 회전 가능하도록 장착된 패턴 롤러를 구비한 원단 받침부; 상기 패턴 롤러의 상부 측에 배치되어 원단의 겹쳐진 부분을 용융 접합시키는 공구 혼을 구비한 초음파 발생부; 상기 초음파 발생부를 상하로 승 하강시키는 구동 실린더를 구비하여 상기 공구 혼을 승 하강시키는 높이 조절부; 및 상기 원단 받침부의 패턴 롤러에 구동력을 전달하고, 상기 초음파 발생부의 공구 혼을 동작시키며, 상기 높이 조절부의 구동 실린더를 동작시키는 스위치들을 내장한 발판부;를 포함하는 초음파 융착 장치를 제공한다.

본 발명에 의하면 화학섬유 원단으로 이루어진 안전보호복의 소매통이나, 바지통과 같이 길이가 길고 입체적인 부분에 상기 공구 혼과 패턴 롤러가 닿기 쉬워서 쉽게 씸 부분의 기밀을 완벽하게 유지하는 봉제작업을 이룰 수 있다.

초음파, 화학섬유 원단, 초음파 융착, 발판, 씸 퍼커링(seam puckering)

Description

초음파 융착 장치{Ultrasonic Fusion Apparatus}

도 1은 본 발명에 따른 초음파 융착 장치를 전체적으로 도시한 외관 사시도;

도 2는 본 발명에 따른 초음파 융착 장치의 내부 구조를 전체적으로 도시한 전방 단면도;

도 3은 본 발명에 따른 초음파 융착 장치의 내부 구조를 전체적으로 도시한 측 단면도;

도 4는 본 발명에 따른 초음파 융착 장치에 구비된 공구 혼과 패턴 롤러 부분을 상세히 도시한 사진;

도 5는 본 발명에 따른 초음파 융착 장치에 구비된 구동 실린더를 도시한 사시도;

도 6은 본 발명에 따른 초음파 융착 장치에 의해서 원단의 소매통이나, 바지통과 같이 길이가 길고 입체적인 부분을 봉제하는 상태를 도시한 사시도;

도 7은 본 발명에 따른 초음파 융착 장치에 의하여 이루어진 원단의 소매통이나, 바지통과 같이 길이가 길고 입체적인 부분의 씸 부분을 도시한 사진이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

1..... 본 발명에 따른 초음파 융착 장치

5..... 프레임 7.... 케이싱

7a.... 플랜지 10.... 받침 레버

15.... 패턴 롤러 15a... 패턴 면

15b... 패턴롤러 타이밍 기어 20.... 원단 받침부

22.... 구동 모터 22a.... 축

25.... 중간 타이밍 기어 27a.... 제1 타이밍 벨트

27b... 제2 타이밍 벨트 40.... 초음파 발생부

42.... 공구 혼 42a... 평면

44.... 부스터(booster) 46.... 진동자

48.... 케이스 48a.... 플랜지

50.... 높이 조절부 52.... 구동 실린더

52a.... 로드 54.... 공압 레귤레이터

56.... 솔레노이드 밸브 60a,60b... 가이드 로드

70.... 가압력 조절부 72.... 스토퍼(stopper)

80.... 발판부 90.... 구동 콘트롤러

92.... 작동 스위치 94.... 전기 스위치

100... 초음파 발진 기 B.... 베어링

c.... 화학 섬유원단

본 발명은 초음파 융착을 이용하여 화학 섬유원단을 접합하는 장치에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 초음파 에너지를 이용하여 화학섬유 원단을 용융점 이상으로 가열시켜 녹인 후에 압력을 가하여 기밀을 유지하면서 접합시키되, 의복의 소매통이나, 바지통과 같이 길이가 길고 입체적인 부분을 봉제할 때 효과적으로 사용될 수 있는 초음파 융착 장치에 관한 것이다.

일반적으로 초음파를 이용한 융착기는 음파의 진동을 이용하여 가공물을 융착하는 방법으로 50/60Hz의 전원을 이용하여 발진기(GENERATOR)를 통하여 20~40 kHz(1sec)의 전기적인 에너지를 발생시키고, 콘버터와 부스터를 통해 기계적인 진동에너지로 변환한 후, 공구 혼을 통하여 가공물에 전달되면 순간적으로 강력한 진동에 의한 마찰열을 발생시켜 가공물의 접합면이 용해 접착되도록 한 것이다.

이와 같은 초음파 융착은 초음파 융착 부분에서 작은 수직 진동이 일어나 정점에 있는 구성 요소를 통해 융착 선에 도달하여 그곳에서 인터페이스가 용해된다. 그 구성 요소는 이 수직 방향 운동에서 절대적으로 자유로워야하며, 시간은 일반적으로 0.1초에서 1초 사이이다. 비결정성 재료와 비교적 강도가 낮은 융착을 요하는 부분에는 보통 에너지 디렉터(energy director)를 사용하며, 밀폐 봉합에는 에너지 디렉터 융착 보다 융착 깊이가 큰 전단 이음을 사용한다.

부분 결정성 수지는 비결정성 수지보다 융착이 어렵고, 용융 점도가 높으면 용융된 재료가 융착 영역에서 흘러나간다. 따라서 융착 설계에서 전단 이음을 사용하여 이를 방지해야 한다. 열은 매우 국부적으로 발생하며 그 영향을 받는 영역은 수 십분의 1밀리에 불과하기 때문에, 수축 응력이 다른 융착 공정의 경우보다 높다. 보호복 이외의 분야에 초음파 융착이 적용되는 예로는 마이크로 스위치, 스팀다리미 물통, 퓨즈 홀더, 펌프 하우징 및 연결기 등이 있다.

한편 "안전보호복"은 작업을 진행하는 장소에서 작업으로 인해서 또는 작업장 자체에서 발생하는 유해환경으로부터 작업자를 보호하기 위해서 착용하는 보호복을 의미하는 것으로서, 유해환경에서 발생하는 분진이나 액체 및 기체상태로 날아다니는 미세한 화학독성물질들이 신체에 직접적으로 접촉하지 못하도록 차단해 주는 역할을 함과 동시에, 작업을 수행하면서 신체의 움직임으로 발생하게 되는 신체의 땀과 열을 보호복 밖으로 발산시켜줌으로써 쾌적성을 항상시켜 작업의 능률을 높이는 역할을 하게 된다.

즉 안전보호복은 유해환경으로부터 작업자를 보호하는 역할과 함께 작업의 쾌적성을 높여주어 작업의 능률을 향상시켜주기 때문에 안전사고 예방차원에서 그리고 작업자를 보호하고자 하는 노조 및 사주의 안전의식 향상으로 인하여 향후 그 수요가 더욱 확대될 전망이다.

그런데 이와 같은 안전보호복은 일반적인 봉제방법에 의하여 안전보호복을 제작하는 경우에는 봉사를 사용하여 원단을 합복시키게 되는데, 이때 톱니, 노루발 의 압력, 봉사장력 및 원단의 종류에 의하여 각각의 조합이 완전히 맞지 않을 경우에 봉제선의 씸(seam) 주위에 원하지 않은 작은 주름이 발생하는 퍼커링(puckering) 현상이 일어나게 된다.

또한 안전보호복의 경우에는 소매통이나, 바지통과 같이 입체적인 부분으로 분진이나 화학물질이 쉽게 침투할 수 있기 때문에 테이프로 열 접착시키는 씸 씰링(seam sealing) 공정을 통하여 이러한 부분까지 막아주게 된다. 특별히 퍼커링이 일어난 부분은 씸 씰링 작업이 매우 어려워서 불량이 나기 쉽기 때문에 완성된 제품을 사소한 실수로 인하여 불량 처리하게 되어서 이 부분이 인건비의 70% 이상을 차지하고 임가공의 손실 비용의 대부분을 차지하게 된다.

따라서, 생산성 향상을 위해서 안전보호복의 소매통이나, 바지통과 같이 입체적인 부분에 대해 기밀을 유지하면서 완벽하게 접합시킬 수 있는 새로운 초음파 융착 장치가 절실히 요구되고 있다.

본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해소하기 위한 것으로서, 그 목적은 화학섬유 원단을 봉제하고자 하는 경우, 소매통이나, 바지통과 같이 입체적인 부분에서 씸 퍼커링(seam puckering)이 발생하게 되어 봉제공정이 불량하게 되는 문제점을 해결하고, 씸 부분에서 기밀을 완벽하게 유지하여 양호한 품질의 봉제작업을 이룰 수 있는 초음파 융착 장치를 제공하려는 것이다.

또한, 본 발명은 다른 목적으로서 화학섬유 원단으로 이루어진 의복의 소매통이나, 바지통과 같이 입체적인 부분에서 손쉽게 기밀을 유지하면서 봉제 작업을 이룰 수 있음으로써 인건비의 비중을 줄이면서 생산성을 크게 향상시킬 수 있는 초음파 융착 장치를 제공하려는 것이다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 초음파 융착을 이용하여 화학 섬유원단을 봉제 접합하는 장치에 있어서,

지지 구조물을 이루는 프레임;

상기 프레임의 상부에서 봉제 원단의 전후 이동방향을 따라서 경사 형성된 받침 레버를 구비하고, 상기 받침 레버의 일측 단부에서 회전 가능하도록 장착된 패턴 롤러를 구비한 원단 받침부;

상기 패턴 롤러의 상부 측에 배치되어 봉제 원단에 초음파를 전달하고 원단의 겹쳐진 부분을 용융 접합시키는 공구 혼을 구비한 초음파 발생부;

상기 초음파 발생부를 상하로 승 하강시키는 구동 실린더를 구비하여 상기 공구 혼을 패턴 롤러에 대하여 승 하강시키는 높이 조절부; 및

상기 원단 받침부의 패턴 롤러에 구동력을 전달하고, 상기 초음파 발생부의 공구 혼을 동작시키며, 상기 높이 조절부의 구동 실린더를 동작시키는 스위치들을 내장한 발판부;를 포함하여 상기 원단의 입체적인 부분에서 기밀을 유지하면서 접합 봉제하는 것을 특징으로 하는 초음파 융착 장치를 제공한다.

그리고 본 발명은 바람직하게는 상기 원단의 입체적인 부분은 의복의 소매통이나, 바지통인 것임을 특징으로 하는 초음파 융착 장치를 제공한다.

또한 본 발명은 바람직하게는 상기 원단 받침부는 상기 패턴 롤러를 회전시키기 위한 구동 모터가 상기 프레임의 하부 측에 고정되고, 상기 구동 모터의 축은 상기 받침 레버의 타측에 마련된 중간 타이밍 기어에 제1 타이밍 벨트를 통하여 연결되고, 상기 중간 타이밍 기어는 제2 타이밍 벨트를 통하여 상기 받침 레버의 내측으로 연장되어 상기 패턴 롤러의 타이밍 기어에 연결된 것임을 특징으로 하는 초음파 융착 장치를 제공한다.

그리고 본 발명은 바람직하게는 상기 받침 레버는 속이 빈 중공형의 타원 단면의 튜브 구조로 이루어지고 상기 원단의 입체적인 부분의 길이방향을 따라서 형성되는 입체적인 씸 부분을 따라서 지지하도록 배치된 것임을 특징으로 하는 초음파 융착 장치를 제공한다.

또한 본 발명은 바람직하게는 상기 초음파 발생부의 공구 혼은 그 끝을 향하여 점차 가늘어지는 테이퍼 구조로 이루어진 것임을 특징으로 하는 초음파 융착 장치를 제공한다.

그리고 본 발명은 바람직하게는 상기 높이 조절부의 구동 실린더는 공압 실린더로 이루어지는 것임을 특징으로 하는 초음파 융착 장치를 제공한다.

또한 본 발명은 바람직하게는 상기 높이 조절부는 구동 실린더의 상단에 로드의 하강을 제어하여 공구 혼의 하강 위치를 조절하는 가압력 조절부를 추가 포함하고, 상기 가압력 조절부는 상기 로드의 상단에 나사 결합된 스토퍼(stopper)를 추가 포함하는 것임을 특징으로 하는 초음파 융착 장치를 제공한다.

그리고 본 발명은 바람직하게는 상기 높이 조절부는 상기 공구 혼을 내장한 케이스가 상기 프레임 상부 측의 케이싱에 복수의 가이드 로드를 통하여 연결되어 상하로 이동 가능한 것임을 특징으로 하는 초음파 융착 장치를 제공한다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시 예를 도면을 참조하여 보다 상세히 설명하기로 한다.

본 발명에 따른 초음파 융착 장치(1)는 도 1 내지 도 3에 전체적으로 도시된 바와 같이, 초음파 융착을 이용하여 화학 섬유원단(c)을 봉제 접합하되, 의복의 소매통이나, 바지통과 같이 입체적인 부분에서 기밀을 완벽하게 유지하면서 양호한 품질의 봉제작업을 이루는 장치이다.

본 발명에 따른 초음파 융착 장치(1)에서 사용되는 원단(c)의 주재료는 예를 들면 안전보호복을 제조하기 위한 화학섬유원단(c)이며, 다른 재료로 구성된 멀티레이어(multi-layer)의 재료도 가능하다. 다만, 이러한 경우 접합시키고자 하는 부위의 양쪽 원단(c)의 융착 부분이 화학섬유로 구성되어 있어서 융착에 아무런 문제가 없어야 한다.

일반적으로 사용 가능한 원단(c)의 재료는 폴리올레핀, 폴리에스터, 나일론, PVC 등이며 두께는 박지 직물 및 후지 직물을 모두 사용 가능하도록 설계하여 0.5~20 mm까지 사용 가능하지만, 본 발명은 이에 한정되지 않는다.

상기 원단(c)은 보통 2장이 공급되며, 2장의 원단(c)을 서로 연결하여 봉제를 하게 된다.

본 발명에 따른 초음파 융착 장치(1)는 지지 구조물을 이루는 프레임(5)을 구비하며, 상기 프레임(5) 상에 형성된 받침 레버(10)의 내부에서 복수의 봉제 원단(c)을 지지하는 패턴 롤러(15)를 구비한 원단 받침부(20)를 갖는다.

상기 패턴 롤러(15)은 상기 받침 레버(10)의 일측 단부에 베어링(B)을 통하여 회전 가능하게 장착된 것으로서, 일측에는 이후에 설명되는 원단 받침부(20)의 제2 타이밍 벨트(27b)가 걸리는 타이밍 기어(15b)를 형성한다.

상기 받침 레버(10)는 속이 빈 중공형의 타원 단면의 튜브 구조로 이루어지는 것으로서 상기 프레임(5) 상에서 상기 패턴 롤러(15)에 의한 원단이동방향을 따 라서 경사지게 돌출되어 배치된 것이다.

즉 상기 받침 레버(10)는 상기 패턴 롤러(15)에 의한 원단(c) 진행방향을 따라서 경사 배치된 것으로서, 이와 같이 원단(c) 진행방향을 따라 배치된 타원 단면의 받침 레버(10) 구조는 도 3에 도시된 바와 같이, 의복의 소매통이나, 바지통과 같이 길이가 길고 입체적인 부분이 상기 받침 레버(10)를 따라서 끼워질 수 있도록 구성된다. 따라서 원단(c)을 편하게 지지하면서 소매통이나, 바지통의 길이방향으로 형성되는 씸 부분을 따라서 용이하게 접합을 이룰 수 있다.

그리고 상기 원단 받침부(20)는 도 2 및 도 3에 상세히 도시된 바와 같이, 상기 패턴 롤러(15)를 회전시키기 위한 구동 모터(22)를 구비하고, 상기 구동 모터(22)의 축(22a)이 상기 받침 레버(10)의 내측으로 연장되어 패턴 롤러(15)에 연결된 구조이다.

상기 구동 모터(22)는 프레임(5)의 내측에 장착되고, 상기 구동 모터(22)의 축(22a)은 상기 받침 레버(10)의 일측에 회전 가능하도록 장착된 중간 타이밍 기어(25)에 제1 타이밍 벨트(27a)를 통하여 연결되고, 상기 중간 타이밍 기어(25)는 제2 타이밍 벨트(27b)를 통하여 상기 받침 레버(10)의 내측으로 연장되어 패턴 롤러(15)의 타이밍 기어(15b)에 연결되며, 상기 받침 레버(10)는 상기 패턴 롤러(15)에 의한 원단(c) 이동방향을 따라서 경사지게 형성된 구조이다.

따라서 상기 구동 모터(22)의 작동은 제1 타이밍 벨트(27a)를 통하여 중간 타이밍 기어(25)를 회전시키고, 이에 연결된 제2 타이밍 벨트(27b)를 통하여 상기 패턴 롤러(15)의 타이밍 기어(15b)를 회전시켜서 결과적으로 상기 패턴 롤러(15)의 회전을 이룰 수 있는 것이다.

한편 상기 원단 받침부(20)의 패턴 롤러(15)는 그 외주면에 직경이 확대된 패턴 면(15a)이 형성된 것으로서, 상기 패턴 면(15a)은 이후에 설명되는 초음파 발생부(40)의 공구 혼(42)과 함께 상기 원단(c)의 겹쳐진 부분을 용융시키고 접착 성형하는 부분이다. 이러한 패턴 면(15a)은 원단(c)을 여러 가지 종류의 패턴으로 디자인하기 위해 다양하게 형성될 수 있다.

상기 패턴 면(15a)은 원단(c)의 접착된 부분의 상하가 서로 뚫어지지 않고 완전히 접착되도록 성형한다. 이는 안전보호복의 경우 원단(c)을 연결한 부위, 특히 의복의 소매통이나, 바지통과 같이 입체적인 부분으로 화학 물질이 침투하지 않도록 완전히 밀봉하는 연속된 융착 부분을 제공한다. 상기 패턴 면(15a)에 의하여 융착이 완성된 부분은 충분한 인장 강도를 유지하면서 액체나 기체상태로 침투할 수 있는 독성물질을 차단하는 역할을 하게 된다.

따라서 상기 패턴 면(15a)에는 용도에 맞게 다양한 디자인으로 패턴을 각인할 수 있는데, 이와 같은 패턴 면은 용융된 화학섬유 원단(c) 부분을 가압하여 지나가면서 접착시켜주기 때문에 인장 강도를 높여주고, 융착된 부분의 기밀을 형성시켜줌으로써 액체나 기체상태로 침투할 수 있는 독성물질을 차단하는 역할을 한다.

그리고 본 발명은 상기 패턴 롤러(15)에 대향 배치되어 봉제 원단(c)에 초음파를 전달하고, 원단(c)의 겹쳐진 부분을 용융 접합시키는 공구 혼(42)을 구비한 초음파 발생부(40)를 갖는다. 상기 초음파 발생부(40)의 공구 혼(42)은 그 상부 측에 부스터(booster)(44)와 진동자(46)가 연결된 것으로서, 상기 진동자(46)의 하단에는 부스터(44) 및 공구 혼(42)들이 차례로 연결된다.

상기 공구 혼(42), 부스터(44) 및 진동자(46)들은 사각 박스형의 케이스(48) 내에 차례대로 내장된 것으로서, 이후에 설명되는 바와 같이, 초음파 발진기(100)에 전기적으로 연결되어 초음파 발생용 전원을 공급받는다.

그리고 본 발명은 상기 초음파 발생부(40)의 공구 혼(42)은 도 2 및 도 4에 도시된 바와 같이, 그 끝을 향하여 점차 가늘어지는 테이퍼 구조로 형성된 것이며, 그 끝단은 화학 섬유원단(c)을 누르는 경우, 손상을 입히지 않도록 일정 넓이의 평면(42a)을 형성하고 있다.

이와 같은 공구 혼(42)의 테이퍼 구조는 의복의 소매통이나, 바지통과 같이 길이가 길고 입체적인 부분을 접합시키는데에 특히 유용하다. 이는 테이퍼 구조의 공구 혼(42) 선단이 의복의 소매통이나, 바지통과 같이 길이가 길고 입체적인 부분에 닿기 쉽고, 용이하게 접합을 이룰 수 있는 형태이기 때문이다(도 3 참조).

그리고 본 발명은 상기 초음파 발생부(40)를 상하로 승 하강시키는 구동 실린더(52)를 구비하여 상기 패턴 롤러(15)의 가압력을 조절하는 높이 조절부(50)를 갖는다.

상기 높이 조절부(50)는 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 프레임(5) 상에 고정된 케이싱(7)의 일측 상단에 구동 실린더(52)가 장착된 것으로서, 상기 구동 실린더(52)의 로드(52a)는 하부로 연장되어 상기 초음파 발생부(40)가 내장된 케이스(48)에 연결된다.

그리고 상기 높이 조절부(50)의 구동 실린더(52)는 공압 실린더로 이루어지는 것으로서, 프레임(5)의 하부에 위치되는 공압 레귤레이터(54)와 솔레노이드 밸브(56)를 통하여 외부의 공압 공급원(미 도시), 예를 들면 에어 컴프레셔(air compressor)에 연결되어 있다. 따라서 상기 구동 실린더(52)는 상기 솔레노이드 밸브(56)에 의한 공압 제어를 통하여 그 로드(52a)의 승 하강이 이루어지도록 구성된다.

또한 상기 높이 조절부(50)는 상기 공구 혼(42)을 내장한 케이스(48)가 케이싱(7)의 일측에 복수의 가이드 로드(60a)(60b)를 통하여 연결되어 상하로 이동 가능한 구조이다. 이와 같은 복수의 가이드 로드(60a)(60b)들은 일정 간격을 유지하는 상기 케이싱(7)의 복수의 플랜지(7a) 부분을 상하로 관통하는 것으로서, 이러한 가이드 로드(60a)(60b)들에 상기 케이스(48)의 플랜지(48a)들이 연결되어 상기 공구 혼(42)은 수직방향에서 직선적으로 상기 구동 실린더(52)의 동작에 의해서 상하 이동할 수 있도록 구성된 것이다.

뿐만 아니라 상기 높이 조절부(50)는 구동 실린더(52)의 상단에 로드(52a)의 하강을 제어하여 공구 혼(42)의 하강 위치를 조절하는 가압력 조절부(70)를 추가 포함한다. 상기 가압력 조절부(70)는 상기 구동 실린더(52)의 로드(52a) 상단에 나사 결합된 스토퍼(stopper)(72)를 포함하는 것으로서, 상기 로드(52a)에 대한 스토퍼(72)의 나사 결합 위치를 조절함으로써 상기 구동 실린더(52)가 로드(52a)를 하방으로 밀을 수 있는 변위를 조절할 수 있고, 결과적으로 상기 로드(52a)에 연결된 공구 혼(42)이 패턴 롤러(15)와의 사이에서 원단(c)을 가압하는 힘을 조절할 수 있도록 하는 것이다.

본 발명에 따른 초음파 융착 장치(1)는 원단(c)의 두께에 따라서 융착의 정도가 달라지기 때문에 최적의 융착이 되도록 하기 위해서는 원단(c)의 두께에 따라서 눌러주는 압력이 달라지도록 조절해 주어야 한다. 이를 위하여 가압력 조절부(70)를 구비한 것이다.

한편 상기 높이 조절부(50)는 공압 공급원으로부터 압력을 제공받을 경우, 박지 직물의 경우 3~4.5 bar, 후지 직물의 경우 5~6.5 bar의 압력이 제공된다. 사용되는 원단(c)의 두께는 일반적으로 0.5~20 mm 이며, 초음파 융착이 가장 잘 일어날 수 있는 높이는 융착 속도 및 원단(c)의 재질의 종류, 초음파 진동자(46)에서 발진하는 에너지의 량에 따라서 달라질 수 있는데 일반적으로 0.5~10 mm 가 바람직하지만, 본 발명은 이에 한정되지 않는다.

따라서 상기 공구 혼(42)은 구동 실린더(52)에 의해서 승 하강하고, 가압력 조절부(70)에 의해서 가압력이 조절되어 상기 패턴 롤러(15)에 대하여 일정한 압력으로 원단(c)을 압착하는 것이다.

그리고 본 발명은 상기 원단 받침부(20)의 패턴 롤러(15)에 구동력을 전달하고, 상기 초음파 발생부(40)의 공구 혼(42)을 동작시키며, 상기 높이 조절부(50)의 구동 실린더(52)를 동작시키는 스위치들을 내장한 발판부(80)를 포함한다.

상기 발판부(80)는 통상적인 풋 스위치(foot switch)로 이루어지는 것으로서, 구동 콘트롤러(90)에 전기적으로 연결된 것이고, 사용자가 발판부(80)를 밟으면 내장된 스위치(미 도시)들이 동작하여 원단 받침부(20)의 구동 모터(22)를 작동시켜 패턴 롤러(15)를 회전시키고, 초음파 발생부(40)에 전원을 공급하여 공구 혼(42)을 통하여 초음파가 발진되도록 한다.

또한 상기 높이 조절부(50)의 구동 실린더(52)에 공압을 전달하여 공구 혼(42)을 하강시켜서 화학 섬유 원단(c)의 봉제작업을 이루게 된다.

한편 상기 프레임(5)의 상부측에 위치된 케이싱(7)의 전방에는 공압 원을 작동시키는 작동 스위치(92), 메인 전원을 온/오프 제어하는 전기 스위치(94) 등 본 발명의 작동에 관계된 에너지가 외부로부터 제공되는 것을 제어하는 각종 스위치들이 장착된 구동 콘트롤러(90)가 배치되어 있다. 또한 상기 프레임(5)의 하부 일측에는 상기 초음파 발생부(40)의 진동자에 초음파를 제공하는 초음파 발진 기(100) 가 배치된다.

상기와 같이 구성된 본 발명에 따른 초음파 융착 장치(1)는 원단(c)으로 이루어진 의복의 소매통이나, 바지통과 같이 길이가 길고 입체적인 부분이 복수로 겹쳐져서 상기 패턴 롤러(15)와 공구 혼(42)의 사이로 진입된다.

이와 같은 경우, 도 6에 도시된 바와 같이, 상기 받침 레버(10)는 상기 패턴 롤러(15)에 의한 원단(c) 진행방향을 따라서 배치된 것이므로, 의복의 소매통이나, 바지통과 같이 길이가 길고 입체적인 부분은 상기 받침 레버(10)가 내부에 위치하도록 그 외측에 끼워진다. 따라서 소매통이나, 바지통의 길이방향으로 형성되는 원단(c)의 씸 부분은 상기 패턴 롤러(15)에 의한 원단(c) 진행방향을 따라서 배치된다.

따라서 사용자가 발판부(80)를 밟게 되면, 내장된 풋 스위치(미 도시)들이 작동하여 원단 받침부(20)의 구동 모터(22)를 작동시켜 패턴 롤러(15)를 회전시키고, 초음파 발생부(40)에 전원을 공급하여 공구 혼(42)을 통하여 초음파가 발진되도록 한다.

또한 상기 높이 조절부(50)의 구동 실린더(52)에 공압을 전달하여 공구 혼(42)을 하강시켜서 패턴 롤러(15) 측에 밀착시키고 화학 섬유 원단(c)의 봉제작업을 이루게 된다.

그리고 이와 같은 상태에서 사용자가 발판부(80)를 지속적으로 누르면 원단 받침부(20)의 패턴 롤러(15)는 계속 회전되고, 초음파 발생부(40)에서는 AC 220 V (50~60 Hz)의 전원을 15~50 KHz의 전기에너지로 변환시켜 진동자(46)에 전달한다. 전기에너지를 공급받은 진동자(transducer)(46)는 이를 기계적 진동에너지로 변환시켜 주면서 부스터(booster)(44) 및 공구 혼(tool-horn)(42)으로 전달한다. 이때 진폭확대가 조절되고 가압하면서 초음파 에너지가 열가소성 물질에 순간적으로 마찰열을 발생시키면서 패턴 롤러(15)와의 사이에서 강력한 분자적 결합이 이루어지게 된다.

이와 같이 공구 혼(42)에서 발생된 진동주파수(진동 에너지)는 공구 혼(42)의 하부에 있는 패턴 롤러(15)로 이동되며, 공구 혼(42)과 패턴 롤러(15)는 각각의 재질 및 기계적인 특성에 의해 진동주파수의 이동범위가 다르기 때문에 공구 혼(42)과 패턴 롤러(15)의 접촉 면에서는 진동주파수의 이동범위의 차이에서 오는 진동 마찰열에 의해서 고열이 발생하게 된다. 이때 상기 공구 혼(42)과 패턴 롤러(15)의 사이에 위치하고 있는 원단(c)은 진동마찰열에 의해 용융 접합 된다.

여기서 상기 공구 혼(42)은 테이퍼 구조의 인하여 그 하단이 의복의 소매통이나, 바지통과 같이 길이가 길고 입체적인 부분에 닿기 쉬워서 사용자는 쉽게 원단 접합을 이룰 수 있다.

또한 이와 같은 과정을 통하여 도 6에 도시된 바와 같이, 복수의 봉제 원단(c)들은 원단 받침부(20)의 패턴 롤러(15)와, 초음파 발생부(40)의 공구 혼(42) 사이에서 융착되는 과정을 거치게 되고, 패턴 롤러(15)의 회전작동으로 전진하면서 연속적으로 봉제된 상태로 접합되는 것이다.

이때 상기 원단(c)의 씸 부분은 받침 레버(10)를 따라서 배치된 것이고, 상기 패턴 롤러(15)에 의한 원단(c) 진행방향을 따라서 배치된 구조이기 때문에 상기 패턴 롤러(15)의 회전작동으로 전진하면서 연속적으로 봉제된 상태로 접합되는 것이다.

도 7에는 본 발명에 의해서 봉제된 화학섬유 원단(c)으로 이루어진 안전 보호복의 소매통이나, 바지통과 같이 길이가 길고 입체적인 부분의 밀봉 결합상태의 외관이 도시되어 있다. 이와 같이 본 발명에 의하면 초음파 융착을 통하여 씸 퍼커링(seam puckering)을 발생시키지 않고, 의복 소매통이나, 바지통의 씸 부분(S)에서 기밀이 완벽하게 유지되는 양호한 품질의 봉제작업을 이룰 수 있는 것이다.

그리고 봉제 작업이 완료된 다음에는 사용자가 발판부(80)를 누르는 상태를 해제하게 되면, 원단 받침부(20)의 구동 모터(22) 작동을 정지시켜 패턴 롤러(15)의 회전을 정지시키고, 초음파 발생부(40)의 작동을 정지시키며, 높이 조절부(50)의 구동 실린더(52)에 반대로 공압을 전달하여 공구 혼(42)을 상승시키고, 패턴 롤러(15) 측으로부터 분리시킨 다음 원단(c)을 그 사이로부터 인출하여 봉제작업을 완료하게 된다.

본 발명은 상기에서 도면을 참조하여 특정 실시 예에 관련하여 상세히 설명 하였지만 본 발명은 이와 같은 특정 구조에 한정되는 것은 아니다. 당 업계의 통상의 지식을 가진 자라면 이하의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 기술 사상 및 권리범위를 벗어나지 않고서도 본 발명을 다양하게 수정 또는 변경시킬 수 있을 것이다. 예를 들면 구동 모터, 구동 실린더 등의 주요 부품들의 사양은 모두 장치 전체의 처리 능력을 고려하여 각각 다르게 설정될 수 있다. 또한 각종 부품들에 대해서도 균등한 기능의 다른 부품들로 대체될 수 있음은 물론이다. 그렇지만 그와 같은 단순한 설계적인 수정 또는 변형 구조들은 모두 명백하게 본 발명의 권리범위 내에 속하게 됨을 미리 밝혀 두고자 한다.

상기와 같이 본 발명에 의하면 안전 보호복 등에 사용되는 화학섬유 원단을 봉제하고자 하는 경우, 공구 혼이 그 하단을 향하여 테이퍼의 구조를 형성하고, 상기 공구 혼에 대향하는 패턴 롤러는 타원형 단면의 받침 레버 상에서 회전되며, 상기 받침 레버는 상기 패턴 롤러에 의한 원단 진행방향을 따라서 배치된 것이다.

따라서 접합시키고자 하는 의복의 소매통이나, 바지통과 같이 길이가 길고 입체적인 부분은 상기 받침 레버의 외측에 끼워질 수 있고, 상기 소매통이나, 바지통의 길이방향으로 형성되는 원단의 씸 부분이 상기 패턴 롤러에 의한 원단 진행방향을 따라서 배치될 수 있는 것이다.

그러므로 상기 공구 혼과 패턴 롤러는 의복의 소매통이나, 바지통과 같이 길이가 길고 입체적인 부분에 닿게 되어서 사용자는 쉽게 씸 부분에서 기밀이 완벽하 게 유지되는 양호한 품질의 봉제작업을 연속적으로 이룰 수 있다.

또한, 본 발명에 의하면 의복의 소매통이나, 바지통과 같이 길이가 길고 입체적인 부분에서 손쉽게 기밀을 유지하면서 봉제 작업을 연속적으로 이룰 수 있음으로써 인건비의 비중을 줄이면서 봉제 작업의 생산성을 크게 향상시킬 수 있는 유용한 효과가 얻어지는 것이다.

Claims (8)

1. 초음파 융착을 이용하여 화학 섬유원단을 봉제 접합하는 장치에 있어서,

   지지 구조물을 이루는 프레임;

   상기 프레임의 상부에서 봉제 원단의 전후 이동방향을 따라서 경사 형성된 받침 레버를 구비하고, 상기 받침 레버의 일측 단부에서 회전 가능하도록 장착된 패턴 롤러를 구비한 원단 받침부;

   상기 패턴 롤러의 상부 측에 배치되어 봉제 원단에 초음파를 전달하고 원단의 겹쳐진 부분을 용융 접합시키는 공구 혼을 구비한 초음파 발생부;

   상기 초음파 발생부를 상하로 승 하강시키는 구동 실린더를 구비하여 상기 공구 혼을 패턴 롤러에 대하여 승 하강시키는 높이 조절부; 및

   상기 원단 받침부의 패턴 롤러에 구동력을 전달하고, 상기 초음파 발생부의 공구 혼을 동작시키며, 상기 높이 조절부의 구동 실린더를 동작시키는 스위치들을 내장한 발판부;를 포함하여 상기 원단의 입체적인 부분에서 기밀을 유지하면서 접합 봉제하는 것을 특징으로 하는 초음파 융착 장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 원단의 입체적인 부분은 의복의 소매통이나, 바지통인 것임을 특징으로 하는 초음파 융착 장치
3. 제1항에 있어서, 상기 원단 받침부는 상기 패턴 롤러를 회전시키기 위한 구동 모터가 상기 프레임의 하부 측에 고정되고, 상기 구동 모터의 축은 상기 받침 레버의 타측에 마련된 중간 타이밍 기어에 제1 타이밍 벨트를 통하여 연결되고, 상기 중간 타이밍 기어는 제2 타이밍 벨트를 통하여 상기 받침 레버의 내측으로 연장되어 상기 패턴 롤러의 타이밍 기어에 연결된 것임을 특징으로 하는 초음파 융착 장치.
4. 제3항에 있어서, 상기 받침 레버는 속이 빈 중공형의 타원 단면의 튜브 구조로 이루어지고 상기 원단의 입체적인 부분의 길이방향을 따라서 형성되는 입체적인 씸 부분을 따라서 지지하도록 배치된 것임을 특징으로 하는 초음파 융착 장치.
5. 제1항에 있어서, 상기 초음파 발생부의 공구 혼은 그 끝을 향하여 점차 가늘어지는 테이퍼 구조로 이루어진 것임을 특징으로 하는 초음파 융착 장치.
6. 제1항에 있어서, 상기 높이 조절부의 구동 실린더는 공압 실린더로 이루어지는 것임을 특징으로 하는 초음파 융착 장치.
7. 제6항에 있어서, 상기 높이 조절부는 구동 실린더의 상단에 로드의 하강을 제어하여 공구 혼의 하강 위치를 조절하는 가압력 조절부를 추가 포함하고, 상기 가압력 조절부는 상기 로드의 상단에 나사 결합된 스토퍼(stopper)를 추가 포함하는 것임을 특징으로 하는 초음파 융착 장치.
8. 제6항에 있어서, 상기 높이 조절부는 상기 공구 혼을 내장한 케이스가 상기 프레임 상부 측의 케이싱에 복수의 가이드 로드를 통하여 연결되어 상하로 이동 가능한 것임을 특징으로 하는 초음파 융착 장치.

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