KR101021764B1 - 에어 턴 어셈블리 및 그를 구비한 원단 지지장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 에어 턴 어셈블리(air turn assembly) 및 그를 구비한 원단 지지장치를 개시한다. 본 발명은 내부 공간이 구비되며 외면에 그 내부 공간과 연통되는 다수 개의 공기 구멍들이 구비된 몸통부와, 상기 몸통부의 양측면에 각각 구비되며, 상기 내부 공간과 연통되어 공기가 유입되는 통로가 각각 구비된 두 개의 고정 축들을 포함하는 에어 턴과; 상기 고정 축들에 각각 회전 가능하게 결합되며 상기 몸통부의 양측 단부를 각각 복개하는 회전 커버들과; 상기 회전 커버들과 함께 회전하면서 그 회전 커버들과 함께 원단의 양단 부분을 각각 지지하는 롤러들을 포함한다. 본 발명은 코팅 또는 인쇄된 원단의 이송 방향을 바꿀 때 원단에 코팅 또는 인쇄된 부분을 손상시키지 않고 안정되게 원단의 이송 방향을 바꾸게 된다.

Description

에어 턴 어셈블리 및 그를 구비한 원단 지지장치{AIR TURN ASSEMBLY AND FLEXIBLE WEB SUPPORT APPARATUS HAVING THE SAME}

본 발명은 유연성을 갖는 원단의 이송 방향을 바꾸는 장치에 관한 것이다.

유연성을 갖는 원단(flexible web)을 계속 이동시키면서 그 원단에 인쇄, 코팅, 건조시키는 장비에는 그 원단의 이송 경로를 바꾸기 위하여 공기 부양 롤(air flotation roll)이 구비된다. 상기 원단의 종류는 플라스틱 재질인 필름, 알루미늄 재질인 호일(foil), 펄프 재질인 페이퍼 등이 있으며, 그 두께는 수㎛ ~ 수십㎛ 이다.

상기 공기 부양 롤의 일예로, 내부 공간이 구비된 원통체의 외주면에 그 내부 공간과 연통된 공기 구멍들이 구비된다. 그 원통체의 일측면에 그 원통체의 내부 공간과 연통되는 공기 유입관이 구비되며, 그 원통체의 타측면에 지지 축이 구비된다.

상기 공기 구멍들은 원통체의 외주면 일부 영역에 구비된다.

상기 공기 유입관과 지지 축은 각각 프레임에 고정된다.

이와 같은 공기 부양 롤의 작동은 다음과 같다.

압축 공기가 공기 유입관을 통해 원통체의 내부 공간으로 공급된다. 상기 원통체의 내부 공간에 공급된 압축 공기는 원통체의 공기 구멍들을 통해 원통체의 외부로 빠져나간다. 상기 압축 공기가 공기 구멍들을 통해 원통체의 외부로 빠져나가면서 그 원통체의 외측에 유동장(流動場)을 형성하게 된다.

상기 유동장에 의해, 상기 원통체를 감싸면서(원통체와 접촉되지 않은 상태임) 이송되는 원단과 그 원통체의 외주면 사이에 압력이 형성된다. 상기 원통체의 외주면과 원단 사이에 형성된 압력과 상기 원단에 작용하는 장력이 평형을 이루는 위치에서 원단이 부양된다. 이와 같이 부양된 상태에서 상기 원단이 원통체를 감싸면서 이송된다. 따라서, 상기 원단은 원통체에 접촉되지 않고 이송 방향을 바꾸게 된다.

상기 원단이 원통체의 외주면으로부터 부양되는 높이는 상기 원통체의 공기 구멍들로부터 빠져나오는 압축 공기의 유량과 상기 원단에 작용하는 장력에 의해 결정된다. 상기 압축 공기의 유량이 일정한 상태에서 장력이 크게 되면 그 부양 높이가 낮게 되고, 상기 장력이 일정한 상태에서 압축 공기의 유량이 많게 되면 그 부양 높이가 높게 된다.

상기 원단이 원통체에 접촉되지 않고 부양된 상태에서 이송 방향을 바꿀 수 있으므로 그 원단에 인쇄 또는 코팅된 면이 원통체에 닿지 않게 되어 원단의 인쇄 또는 코팅 면을 손상시키지 않게 된다. 또한, 원단이 원통체에 접촉되지 않게 되므로 원단이 긁혀 손상되는 것을 방지하게 된다.

한편, 상기 공기 부양 롤을 두 개 이용하면 원단의 앞,뒷면을 뒤집을 수 있 으며, 따라서 원단의 앞,뒷면 모두에 인쇄 또는 코팅을 연속적으로 할 수 있다.

상기 공기 부양 롤의 실시예들이 D1; U.S. Pat. No. 6,505,792, D2; U.S. Pat. No. 4, 182, 472, D3; U.S. Pat. No. 4,288,015, D4; U.S.Pat. No. 4,282,998 등에 개시되어 있다.

그러나 상기한 바와 같은 공기 부양 롤은 원단을 원통체의 외주면으로부터 일정 간격 띄워진 상태로 이송될 수 있게 함으로써 그 원통체의 공기 구멍들을 통해 분사되는 압축 공기가 불균일하거나 상기 원단에 작용하는 장력이 불균일하게 되면 원단이 폭 방향으로(옆으로) 이동하여 이탈되거나 원단이 평평한 상태를 유지하지 못하게 된다. 이와 같은 경우, 원단이 원통체에 접촉되어 원단 이송이 불안정하게 될 뿐만 아니라 원단의 인쇄 또는 코팅면에 손상이 발생된다. 또한, 원단이 떨려 소음을 발생시키기도 한다.

본 발명의 목적은 원단에 코팅 또는 인쇄된 표면이 손상되지 않도록 하면서 그 원단의 이송 방향을 안정되게 바꾸는 것이다.

상기한 바와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 내부 공간이 구비되며 외면에 그 내부 공간과 연통되는 다수 개의 공기 구멍들이 구비된 몸통부와, 상기 몸통부의 양측면에 각각 구비되며, 상기 내부 공간과 연통되어 공기가 유입되는 통로가 각각 구비된 두 개의 고정 축들을 포함하는 에어 턴(air turn)과; 상기 고정 축들에 각각 회전 가능하게 결합되며 상기 몸통부의 양측 단부를 각각 복개하는 회전 커버들과; 상기 회전 커버들과 함께 회전하면서 그 회전 커버들과 함께 원단의 양단 부분을 각각 지지하는 롤러들을 포함하는 에어 턴 어셈블리가 제공된다.

상기 회전 커버와 고정 축 사이에 베어링이 구비되는 것이 바람직하다.

상기 몸통부는 일정 외경을 갖는 원통체인 것이 바람직하다.

상기 회전 커버는 일정 두께와 외경과 길이를 가지며 내부에 고정 축이 삽입되는 축 지지부와, 상기 축 지지부의 일측 단부에 연장되어 상기 몸통부의 측면에 대면되는 원판부와, 상기 원판부에 연장되어 몸통부의 단부를 감싸는 원통 형태의 원단 지지부를 포함하는 것이 바람직하다.

또한, 내부 공간이 구비되며 외면에 그 내부 공간과 연통되는 다수 개의 공기 구멍들이 구비된 몸통부와, 상기 몸통부의 양측면에 각각 구비되며, 상기 내부 공간과 연통되어 공기가 유입되는 통로가 각각 구비된 두 개의 고정 축들을 포함하는 에어 턴과; 상기 고정 축들에 각각 회전 가능하게 결합되며 상기 몸통부의 양측 단부를 각각 복개하는 회전 커버들과; 상기 고정 축들이 고정되는 베이스 프레임과; 상기 에어 턴과 일정 간격을 두고 베이스 프레임에 결합된 가이드 부재와; 상기 가이드 부재에 움직임 가능하게 결합되는 롤러 지지유닛들과; 상기 롤러 지지유닛에 회전 가능하게 결합되며, 상기 회전 커버들과 함께 회전하면서 원단의 양단 부분을 각각 지지하는 롤러들을 포함하는 원단 지지장치가 제공된다.

본 발명은 원단의 코팅 또는 인쇄된 부분을 에어 턴의 몸통부로부터 일정한 높이로 부양시키고, 그 원단의 코팅 또는 인쇄되지 않은 횡 방향 양측 단부를 회전 커버와 롤러가 접촉하여 지지하게 된다. 이로 인하여, 원단에 코팅 또는 인쇄된 부분을 손상시키지 않고 안정되게 원단의 이송 방향을 바꿀 수 있게 된다.

이하, 본 발명의 에어 턴 어셈블리 및 그를 구비한 원단 지지장치의 실시예를 첨부도면을 참고하여 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명의 에어 턴 어셈블리 및 그를 구비한 원단 지지장치의 일실시예를 도시한 정면도이다. 도 2는 상기 에어 턴 어셈블리를 도시한 정단면도이고, 도 3은 상기 에어 턴 어셈블리를 도시한 측단면도이다.

도 1에 도시한 바와 같이, 본 발명의 에어 턴 어셈블리 및 그를 구비한 원단 지지장치의 일실시예는 에어 턴 어셈블리(100), 베이스 프레임(200), 가이드 부재(300), 롤러 지지유닛(400)들을 포함한다.

상기 에어 턴 어셈블리는 에어 턴(110), 회전 커버(120)들, 롤러(130)들을 포함한다.

상기 에어 턴(110)은, 도 1, 2, 3에 도시한 바와 같이, 내부 공간(S)이 구비되며 외면에 그 내부 공간(S)과 연통되는 다수 개의 공기 구멍(10)들이 구비된 몸통부(111)와, 상기 몸통부(111)의 양측면에 각각 구비되는 두 개의 고정 축(112)들을 포함한다. 상기 몸통부(111)는 원통 형태임이 바람직하다.

상기 몸통부(111)의 다른 형태로, 일정 길이를 갖는 반원통 형태로 형성될 수 있다. 즉, 원통체가 길이 방향으로 1/2 절단되고 그 전단된 부분이 평판으로 복 개된 형태이다. 또한, 상기 몸통부(111)의 또 다른 형태로, 원통체가 길이 방향으로 1/4 절단되고 그 절단된 부분들이 각각 평판으로 복개된 형태가 될 수 있다.

이하에서, 상기 몸통부(111)는 원통 형태인 것에 대하여 설명한다.

상기 고정 축(112)들은 각각 내부에 통로(20)가 구비되고, 그 통로(20)는 몸통부(111)의 내부 공간(S)과 연통된다. 상기 고정 축(112)들에 각각에 압축 공기 공급유닛(미도시)이 연결되며, 그 압축 공기 공급유닛에서 발생된 압축 공기가 고정 축(112)의 통로(20)를 통해 몸통부(111)의 내부 공간(S)으로 유입된다.

상기 몸통부(111)와 고정 축(112)들은 일체로 이루어진 것이 바람직하다.

상기 공기 구멍(10)들은 원단이 유입되는 부분의 일정 영역과 원단이 유출되는 부분의 일정 영역에 각각 밀집하게 배열되고 그 유입 부분과 유출 부분 사이의 영역에 밀집하지 않게 배열되는 것이 바람직하다. 상기 일정 영역에 각각 구비되는 공기 구멍(10)들은, 도 4에 도시한 바와 같이, 몸통부(111)의 길이 방향으로 일정 간격을 이루도록 직선으로 배열되며, 그 공기 구멍(10)들의 열은 몸통부(111)의 원주 방향으로 일정 간격을 두고 배열된다. 상기 열들을 순서적으로 제1,2,3,4 열이라 할 때 제1,3 열들의 첫번째 공기 구멍(10)들은 몸통부(111)의 일측면으로부터의 같은 거리에 위치하며, 제2,4 열들의 첫번째 공기 구멍(10)들은 몸통부(111)의 일측면으로부터 같은 거리에 위치한다. 그리고 상기 제1 열의 첫번째 공기 구멍(10)과 제2 열의 첫번째 공기 구멍(10)은 몸통부(111)의 일측면으로부터 거리가 다르며, 그 차이는 두 개의 공기 구멍(10)들 사이의 거리의 1/2인 것이 바람직하다.

상기 공기 구멍(10)들의 내경은 각각 같은 것이 바람직하다. 상기 공기 구 멍(10)의 내경은 다양한 크기로 할 수 있다.

상기 몸통부(111)의 공기 구멍(10) 테두리에 모따기된 경사면이 구비됨이 바람직하다. 상기 경사면이 구비되면 그 공기 구멍(10)을 통해 분사되는 공기의 퍼짐이 좋게 된다.

또한, 상기 공기 구멍의 단면적 비율은 약 0.02 ~ 0.03인 것이 바람직하다. 상기 단면적 비율이란, 도 5에 도시한 바와 같이, 인접한 4개 공기 구멍(10)들의 중심점을 연결한 사각형 면적에 대하여 사각형 면적에 포함된 공기 구멍 부분들의 단면적의 비율로 표시될 수 있다. 도 5에 도시된 공기 구멍들의 배열에서 공기 구멍의 단면적 비율(α)은 〔π×d²/4〕/〔a×b〕이다. 공기 구멍의 단면적 비율은 공기 구멍(10)의 직경을 변화시키거나, 공기 구멍(10)들의 간격을 변화시킴에 따라 조절이 가능하게 된다.

상기 회전 커버(120)는 두 개이다. 하나의 회전 커버(120)는 에어 턴(110)의 일측 단부에 회전 가능하게 결합되고 다른 하나의 회전 커버(120)는 에어 턴(110)의 타측 단부에 회전 가능하게 결합된다. 그 두 개의 회전 커버(120)들의 형상은 서로 같은 것이 바람직하다.

상기 회전 커버(120)는 일정 두께와 외경과 길이를 가지며 내부에 고정 축(112)이 삽입되는 원통 형태의 축 지지부(121)와, 상기 축 지지부(121)의 일측 단부에 연장되어 상기 몸통부(111)의 측면에 대면되는 원판부(122)와, 상기 원판부(122)에 연장되어 몸통부(111)의 단부를 감싸는 원통 형태의 원단 지지부(123)를 포함한다.

상기 축 지지부(121)와 원판부(122) 그리고 원단 지지부(123)는 일체로 이루어지는 것이 바람직하다.

상기 축 지지부(121)의 내경은 상기 고정 축(112)의 외경보다 크고, 상기 원단 지지부(123)의 내경은 상기 몸통부(111)의 외경보다 크다. 상기 원단 지지부(123)의 외경은 상기 몸통부(111)의 외경보다 3m ~ 5m 큰 것이 바람직하다. 상기 원단 지지부(123)의 두께(t)와 상기 몸통부(111)의 외경(D)의 비(t/D)는 0.01 ~ 0.015인 것이 바람직하다.

상기 축 지지부(121)의 길이는 상기 고정 축(112)의 길이보다 짧다.

하나의 회전 커버(120)의 축 지지부(121)에 에어 턴(110)의 한쪽 고정 축(112)이 관통되고 몸통부(111)의 일측 단부가 그 회전 커버(120)의 원단 지지부(123) 내에 위치한다. 다른 하나의 회전 커버(120)의 축 지지부(121)에 에어 턴(110)의 다른 한쪽 고정 축(112)이 관통되고 그 몸통부(111)의 타측 단부가 다른 하나의 회전 커버(120)의 원단 지지부(123) 내에 위치한다.

상기 원단 지지부(123)의 내주면과 상기 몸통부(111)의 외주면의 간격은 일정하다.

상기 축 지지부(121)의 내주면과 고정 축(112)의 외주면 사이에 베어링(140)이 구비된다. 그 베어링(140)은 볼 베어링인 것이 바람직하다.

상기 두 개의 원단 지지부(123)들의 각 끝 사이에 상기 몸통부(111)에 구비된 공기 구멍(10)들이 위치하는 것이 바람직하다.

상기 에어 턴(110)이 고정된 상태에서 상기 회전 커버(120)들에 각각 회전력이 작용하면 그 회전 커버(120)들은 회전하게 된다.

상기 에어 턴(110)의 고정 축(112)들은 상기 베이스 프레임(200)에 고정 결합된다.

상기 베이스 프레임(200)은 소정의 면적을 가지며 바닥에 접촉되는 베이스부(210)와, 상기 베 이스부(210)의 상면에 일정 간격을 두고 각각 구비되며, 내부에 각각 결합 구멍(221)이 구비된 두 개의 측판부(220)들을 포함한다. 상기 두 개의 측판부(220)는 각각 설정된 두께와 면적을 갖는다.

상기 두 개의 측판부(220)에 각각 구비된 결합 구멍(221)의 중심선은 같다.

상기 에어 턴(110)의 하나의 고정 축(112)은 하나의 측판부(220)의 결합 구멍(221)에 고정되게 관통되고, 다른 하나의 고정 축(112)은 다른 하나의 측판부(220)의 결합 구멍(221)에 고정되게 관통된다.

상기 고정 축(112)들에 각각 그 고정 축(112)의 통로로 공기를 공급하는 압축 공기 공급유닛이 연결됨이 바람직하다.

한편, 하나의 압축 공기 공급유닛에 연결된 두 개의 연결관이 상기 고정 축(112)들에 각각 연결될 수 있다.

상기 에어 턴(110)과 일정 간격을 두고 베이스 프레임(200)의 두 개 측판부(220)들에 가이드 부재(300)가 결합된다. 상기 가이드 부재(300)는, 도 1, 6에 도시한 바와 같이, 일정 길이를 가지며 단면이 사각형인 막대(310)의 측면에 일정 폭과 길이와 깊이를 갖는 측면 가이드 홈(320)이 구비되고 그 막대(310)의 상면에 일정 폭과 길이와 깊이를 갖는 상면 가이드 홈(330)이 구비된다. 상기 측면 가이드 홈(320)과 상면 가이드 홈(330)은 연통됨이 바람직하다.

상기 가이드 부재(300)의 일측 단부가 상기 두 개의 측판부(220)들 중 하나의 측판부(220)에 고정 결합되고, 그 가이드 부재(300)의 타측 단부가 다른 하나의 측판부(220)에 고정 결합된다. 상기 가이드 부재(300)의 양단부는 다수 개의 볼트들에 의해 상기 측판부(220)들에 각각 결합됨이 바람직하다. 한편, 상기 가이드 부재(300)의 양단부는 용접에 의해 상기 측판부(220)들에 각각 고정 결합될 수 있다.

상기 가이드 부재(300)에 복수 개의 롤러 지지유닛(400)들이 설치된다. 상기 롤러 지지유닛(400)들은 가이드 부재(300)의 임의의 위치에 설치될 수 있다. 상기 롤러 지지유닛(400)은 두 개임이 바람직하다.

상기 롤러 지지유닛(400)은 몸체(410)와, 상기 가이드 부재(300)의 측면 가이드 홈(320)에 삽입되는 브라켓(420)과, 상기 몸체(410)와 브라켓(420)을 연결시키는 연결 유닛(430)과, 상기 브라켓(420)을 가이드 부재(300)의 임의의 위치에 고정시키는 고정 유닛(440)과, 상기 롤러(130)가 회전 가능하게 결합되는 롤러 지지대(450)와, 상기 롤러 지지대(450)에 고정되며 상기 몸체(410)에 관통 삽입되는 두 개의 가이드 축(460)들과, 상기 몸체(410)와 롤러 지지대(450)에 결합되어 그 롤러 지지대(450)를 상 또는 하로 움직이는 구동 유닛(470)을 포함한다.

상기 몸체(410)는 육면체 형태로 형성되며 그 육면체에 상기 두 개의 가이드 축(460)이 삽입되는 가이드 구멍(미도시)들과 상기 구동 유닛(470)이 장착되는 장착 홀(미도시)과 상기 연결 유닛(430)이 체결되는 두 개의 나사공(미도시)들이 구 비된다. 상기 가이드 구멍들과 나사공들은 육면체의 모서리 부분에 각각 위치하며 그 두 개의 가이드 구멍들은 대각선 방향으로 위치하고 상기 나사공들도 서로 대각선 방향으로 위치한다.

상기 브라켓(420)은 일정 두께를 갖는 사각판 형태로 형성됨이 바람직하고 그 사각판에 네 개의 장공(421)들이 구비되고 그 네 개의 장공(421)들 가운데 부분에 위치하도록 그 사각판에 하나의 구멍(422)이 구비되며 상기 네 개의 장공(421)들의 옆에 위치하도록 사각판에 상기 고정 유닛이 체결되는 두 개의 나사공(423)들이 구비된다.

상기 연결 유닛(430)은 두 개의 볼트들로 구성됨이 바람직하다.

상기 고정 유닛(440)도 두 개의 볼트들로 구성됨이 바람직하다.

상기 구동 유닛(470)은 공압 실린더임이 바람직하다.

상기 롤러 지지대(450)의 일실시예로, 일정 폭과 두께와 길이를 갖는 수평부(451)와, 상기 수평부(451)의 양단부에 절곡되어 일정 길이로 연장되는 두 개의 수직부(452)들로 이루어진다. 상기 수직부(452)에 각각 삽입 구멍이 구비된다. 상기 가이드 축(460)들의 일측은 각각 상기 수평부(451)의 상면에 일정 간격을 두고 고정 결합되고 그 가이드 축(460)의 타측에 나사산이 구비된다.

상기 브라켓의 일측이 상기 가이드 부재(300)의 측면 가이드 홈(320)에 삽입되고, 상기 고정 유닛(440)인 두 개의 볼트들이 상면 가이드 홈(330)에 각각 관통 삽입되어 브라켓(420)의 나사공(423)들에 각각 체결된다. 상기 몸체(410)의 가이드 구멍들에 각각 가이드 축(460)들이 관통 삽입됨과 아울러 브라켓(420)의 장공(421) 들에 각각 관통된다. 그 가이드 축(460)의 단부에 너트가 체결됨이 바람직하다. 그리고 상기 연결 유닛(430)인 두 개의 볼트들이 브라켓(420)의 장공(421)들에 각각 관통되어 몸체(410)의 나사공들에 각각 체결된다.

상기 롤러 지지대(450)에 롤러(130)가 결합된다. 그 롤러(130)는 중심에 구멍이 구비된 원통체(131)와, 상기 롤러(130)의 구멍과 롤러 지지대(450)의 삽입 구멍들에 관통된 롤러 축(132)을 포함한다.

상기 롤러의 다른 실시예로, 상기 롤러는 원통체와 그 원통체의 양단에 각각 구비되는 롤러 축들을 포함한다. 상기 롤러 축들은 상기 롤러 지지대의 삽입 구멍들에 각각 삽입된다.

상기 원단이 상기 회전 커버(120)와 롤러(130)에 접촉되면서 이송 방향을 바꾸게 될 때 그 원단이 폭 방향으로 펴지면서 이송 방향을 바꾸도록 하기 위하여 상기 롤러(130)의 축 방향(길이 방향) 중심선이 회전 커버(120)의 중심선과 교차하도록 상기 롤러(130)가 위치하는 것이 바람직하다. 상기 원단이 이송되는 방향을 기준으로 할 때, 도 7에 도시한 바와 같이, 롤러(130)의 중심 안쪽끝이 회전 커버(120)의 중심선보다 윗쪽에 위치한다.

상기 롤러(130)의 중심선과 회전 커버(120)의 중심선이 교차되도록 할 때 상기 브라켓(420)에 네 개의 장공(421)들이 구비되어 있어 그 장공(421)들에 삽입된 볼트들과 가이드 축들에 각각 체결된 너트들의 체결을 느슨하게 한 다음 롤러(130)의 중심선을 회전 커버(120)의 중심선이 교차되도록 몸체(410)를 일정 각도 회전시킨다. 그리고 그 너트들을 조인다.

상기 구동 유닛(470)의 작동에 의해 롤러(130)가 상 또는 하로 움직여 회전 커버(120)와 롤러(130) 사이에 위치하는 원단을 눌러 지지하거나 그 누름을 해제하게 된다.

상기 고정 유닛(440)이 브라켓(420)을 가이드 부재(300)에 고정시킨다. 상기 원단의 폭에 맞게 상기 롤러(130)를 수평 방향으로 이동시킬 때 상기 고정 유닛(440)인 볼트들과 브라켓(420)의 체결 상태를 느슨하게 한 다음 상기 롤러(130)가 원단의 폭 방향 단부에 위치하도록 롤러 지지유닛(400) 및 롤러(130)를 이동시킨다. 상기 고정 유닛(440)인 볼트들과 브라켓(420)의 체결 상태를 견고하게 하여 브라켓(420)을 가이드 부재(300)에 고정시킨다.

이하, 본 발명의 에어 턴 어셈블리 및 그를 구비한 원단 지지장치의 작용 효과를 설명하면 다음과 같다.

먼저, 유연성을 갖는 원단이 에어 턴(110)의 몸통부(111)를 감싸면서 그 원단에서 코팅 또는 인쇄가 되지 않은 원단의 폭 방향 양측 단부가 각각 롤러(130)와 회전 커버(120) 사이에 위치한다. 상기 롤러(130)가 원단의 한 쪽면에 접촉되고 회전 커버(120)에 그 원단의 다른 쪽면이 접촉된다. 그리고 코팅 또는 인쇄된 원단의 가운데 부분(이하, 인쇄 또는 코팅 영역이라 함)은 두 개의 회전 커버(120)들 사이에 위치하게 되어 그 롤러(130)와 회전 커버(120)에 접촉되지 않는다.

상기 에어 턴(110)을 기준으로, 원단이 유출되는 쪽에서 원단이 당겨져 이송된다. 상기 원단이 이송되면서 그 원단에 장력이 작용한다.

이와 함께, 압축 공기 공급유닛이 압축 공기를 고정 축(112)의 통로(20)를 통해 몸통부(111)의 내부 공간(S)으로 공급한다. 상기 몸통부(111)의 내부 공간(S)으로 공급된 압축 공기는 몸통부(111)의 공기 구멍(10)들을 통해 몸통부(111)의 외부로 분사되면서 그 몸통부(111)의 바깥쪽에 유동장을 형성하게 된다. 상기 유동장에 의해, 상기 몸통부(111)를 감싸면서 이송되는 원단과 몸통부(111)의 외면 사이에 압력이 형성된다. 상기 몸통부(111)의 외면과 원단 사이에 형성된 압력(이하, 공기층 압력이라 함)과 상기 원단에 작용하는 장력이 평형을 이루는 위치로 원단의 인쇄 또는 코팅 영역이 부양되어 그 몸통부(111)를 감싸면서 이송 방향을 바꾸게 된다.

도 8에 도시한 바와 같이, 원단이 이송됨에 따라 원단의 폭 방향 양단부에 각각 접촉된 상기 롤러(130)와 회전 커버(120)가 회전하면서 원단의 횡 방향 양측 단부를 지지하게 되며, 그 원단의 인쇄 또는 코팅 영역은 에어 턴(110)의 몸통부(111)에 접촉되지 않는다. 상기 롤러(130)와 회전 커버(120)에 의해 지지되는 원단의 폭 방향 양측 단부는 인쇄 또는 코팅되지 않은 영역으로 제한되며, 그 인쇄 또는 코팅되지 않은 영역에 의해 회전 커버(120)들 사이의 간격과 롤러(130)들의 위치가 결정된다.

상기 원단은 보통 횡 방향 양단부에 인쇄 또는 코팅이 되지 않고, 인쇄 또는 코팅 영역에 인쇄 또는 코팅된다.

도 9에 도시한 바와 같이, 상기 원단(W)이 에어 턴(110)의 몸통부 외주면으로부터 떨어지는 거리, 즉 부양 높이는 공기층 압력과 장력이 평형을 이루는 위치이므로 그에 대한 관계식은 다음과 같다.

공기층 압력(P) = (2×T)/D 가 된다. 이 관계식을 식 1이라 한다.

여기서, T는 장력이며, D는 몸통부(111)의 외경이다.

한편, 베르누이 방정식에 의해 몸통부(111)의 내부 공간 압력(P1), 공기층 압력(P) 및 몸통부(111)의 공기 구멍(10)을 통해 압축 공기가 분사되는 평균 유속(U) 간에는 다음과 같은 관계식이 성립된다.

공기 유속(U) = K √2(P1-P)/ρ 가 된다. 이 관계식을 식 2라 한다.

여기서, ρ는 공기의 밀도로, 1.2 kg/m³ 인 상수이고, K는 몸통부(111)의 공기 구멍(10)을 통해 분사되는 공기의 확산 계수이다. 상기 확산 계수는 실험에 의해 결정되는 값으로 통상적으로 0.65 ~ 0.8 범위에서 설정하게 된다. P1은 압축 공기 공급유닛에 의해 조절하게 된다.

위의 식에서와 같이, 몸통부(111)의 공기 구멍(10)을 통해 분사되는 공기의 유속(U)은 몸통부(111)의 내부 공간(S)의 압력(P1)과 공기층 압력(P)의 차에 의해 형성되며, 그 유속과 몸통부(111)에 구비된 공기 구멍(10)들의 총 단면적을 곱하면 공기층(유동장)을 형성하는 공기의 유량이 된다. 이러한 공기의 유량에 따라 몸통부(111)의 외주면으로부터 원단이 부양되는 높이가 결정된다.

위의 설명으로부터 원단을 부양시키기 위해 필요한 유량(Q)을 설정하는 식은 Q = U × A = A × K √2(P1 - P)/ρ 이 된다. 이 관계식을 식 3이라 한다.

여기서 A는 몸통부(111)에 구비된 공기 구멍(10)들의 총 단면적이다.

통상적으로, 공기층 압력(P)이 몸통부(111)의 내부 공간 압력(P1)의 약 66% 정도이므로 P = 0.66 P1 인 관계가 설정된다. 이러한 관계와 식 1과 식 3을 대입하여 정리하면 Q = A × K √〔2.06 ×Ｔ〕/〔ρ×Ｄ〕이 된다. 이 관계식을 식 4라 한다.

따라서, 원단에 작용하는 장력, 몸통부(111)에 구비된 공기 구멍(10)의 총 단면적, 몸통부(111)의 외경(D)을 조절하여 몸통부(111)의 외주면으로부터 원단이 부양되는 높이를 조절할 수 있다.

상기 몸통부(111)의 외경(D)을 설정하는 것은 위에서 언급한 P = (2×T)/D 에서 유추될 수 있다. 원단의 장력이 동일한 상태에서 몸통부(111)의 외경이 작으면 원단이 공기층에 의해 부양되기 위해서 공기층 압력(P)이 커져야 한다. 동시에, 식 4로부터 공기 구멍을 통해 분사되는 유량도 증가하고, 이에 따라 동일한 크기의 공기 구멍 단면적 조건에서 유속도 증가하게 된다. 이와 같이, 몸통부(111)의 외경이 작아질수록 필요한 압력, 유량 및 유속이 증가함에 따라 압축 공기 공급유닛의 용량이 커져야 한다. 이는 경제적인 측면에서 불리하게 된다. 또한, 몸통부(111)의 공기 구멍(10)을 통해 분사되는 공기의 유속이 증가하게 되면 공기층 압력 증가와 고속의 공기 흐름으로 인하여 원단의 떨림을 유발시키게 되고 이로 인하여 소음을 발생시키게 된다. 또한, 인쇄 또는 코팅된 표면에 심한 충격을 가하게 되어 인쇄 또는 코팅 표면의 손상을 유발시키게 된다.

따라서, 에어 턴의 몸통부 외경은 가능한 크게 제작함이 바람직하다.

그리고 몸통부(111)의 공기 구멍(10)을 통해 분사되는 공기의 유속을 결정짓는 큰 변수는 공기 구멍(10)의 단면적 비율이다. 공기 구멍(10)의 단면적 비율은 동일한 공기 구멍(10)들의 배열에서 공기 구멍(10)의 내경을 변화시키거나 또는 공기 구멍(10)들의 내경이 동일한 상태에서 공기 구멍(10)들의 간격을 변화시킴에 의해 조절할 수 있다. 이러한 공기 구멍(10)의 단면적 비율 α=0.02 ~ 0.05의 범위로 하여 원단의 지지를 안정되게 할 수 있다.

상기 에어 턴의 몸통부(111)에 구비된 공기 구멍(10)들이, 원단이 유입되는 부분과 원단이 유출되는 부분에 집중적으로 배열되고 그 유입 부분과 유출 부분의 가운데 부분에 집중되지 않게 배열하게 되어 그 공기 구멍(10)들을 통해 분사된 공기의 유동장이 원단과 에어 턴의 몸통부(111) 사이에 균일하게 작용하게 됨으로써 원단의 부양 높이가 일정하게 유지되고 원단이 쭈그러지지 않고 평평하게 상태로 부양된다.

상기 회전 커버(120)의 원단 지지부(123)의 두께(t)와 상기 몸통부(111)의 외경(D)의 비(t/D)는 0.01 ~ 0.015이고, 또한 상기 원단 지지부(123)의 외경이 상기 몸통부(111)의 외경보다 3m ~ 5m 크게 하게 되면 몸통부(111)의 내부 공간(S)에 압축 공기를 공급하는 압축 공기 공급유닛의 용량을 작게 할 수 있고 또한 회전 커버(120)를 가공하기 위한 모재의 외경이 작게 된다.

상기 몸통부(111)의 외경이 일정한 상태에서 회전 커버(120)의 원단 지지부(123)의 외경이 크게 될 경우 원단의 부양 높이가 높게 되어 압축 공기 공급유닛의 용량이 커지게 되고, 몸통부(111)의 외경이 일정한 상태에서 회전 커버(120)의 원단 지지부(123)의 외경 및 내경이 작게 될 경우 몸통부(111)와 회전 커버(120)의 조립 공차가 작아져 그 회전 커버(120)의 원단 지지부(123)의 가공이 어렵게 된다.

상기 회전 커버(120)를 제작시 축 지지부(121)와 원단 지지부(123)를 각각 제작한 다음 그 두 개의 부품을 용접 등에 의해 연결하게 될 경우 축 지지부(121)의 중심과 원단 지지부(123)의 중심을 일치시키기가 어렵게 되고, 또한 용접에 의한 열변형으로 축 지지부(121)와 원단 지지부(123)의 진원도가 각각 떨어지게 된다. 상기 회전 커버(120)의 축 지지부(121)와 원단 지지부(123)의 진원도가 떨어지게 되면 그 회전 커버(120)가 회전시 에어 턴(110)과 접촉이 발생되고 또한 원단을 안정적으로 지지하지 못하게 된다. 따라서 회전 커버(120)는 하나의 모재를 기계 가공하여 제작하는 것이 바람직하다.

상기 롤러(130)의 위치는 상기 롤러 지지유닛(400)으로 조정할 수 있다. 상기 롤러(130)의 중심선을 회전 커버(120)의 중심선과 불일치하게 배치하여 그 원단이 롤러(130)와 회전 커버(120)에 의해 지지될 때 그 원단이 수평 방향(원단의 폭 방향)으로 힘이 작용하여 그 원단이 평평하게 펴지게 된다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 에어 턴 어셈블리 및 그를 구비한 원단 지지장치는 원단의 코팅 또는 인쇄된 부분을 에어 턴의 몸통부(111)로부터 안정되게 부양시키면서 그 원단의 코팅 또는 인쇄되지 않은 횡 방향 양측 단부를 회전 커버(120)와 롤러(130)가 지지하게 된다. 이로 인하여, 원단에 코팅 또는 인쇄된 부분을 손상시키지 않고 안정되게 원단의 이송 방향을 바꿀 수 있게 된다.

도 1은 본 발명의 에어 턴 어셈블리 및 그를 구비한 원단 지지장치의 일실시예를 도시한 정면도,

도 2는 본 발명의 에어 턴 어셈블리의 일실시예를 도시한 정단면도,

도 3은 본 발명의 에어 턴 어셈블리의 일실시예를 도시한 측단면도,

도 4는 상기 에어 턴 어셈블리를 구성하는 에어 턴의 공기 구멍들의 배열을 도시한 정면도,

도 5는 상기 에어 턴 어셈블리를 구성하는 에어 턴의 공기 구멍 총단면적 비율을 나타내기 위한 공기 구멍들의 배열을 나타낸 평면도,

도 6은 본 발명의 원단 지지장치를 구성하는 롤러 지지유닛을 도시한 평면도,

도 7은 상기 에어 턴 어셈블리를 구성하는 롤러의 위치를 도시한 평면도,

도 8은 본 발명의 에어 턴 어셈블리 및 그를 구비한 원단 지지장치의 일실시예의 작동 상태를 도시한 평면도,

도 9는 본 발명의 에어 턴 어셈블리 및 그를 구비한 원단 지지장치의 일실시예의 작동 상태를 도시한 측단면도.

Claims (10)

1. 내부 공간이 구비되며 외면에 그 내부 공간과 연통되는 다수 개의 공기 구멍들이 구비된 몸통부와, 상기 몸통부의 양측면에 각각 구비되며, 상기 내부 공간과 연통되어 공기가 유입되는 통로가 각각 구비된 두 개의 고정 축들을 포함하는 에어 턴;

   상기 고정 축들에 각각 회전 가능하게 결합되며 상기 몸통부의 양측 단부를 각각 복개하는 회전 커버들; 및

   상기 회전 커버들과 함께 회전하면서 그 회전 커버들과 함께 원단의 양측 단부를 각각 지지하는 롤러들을 포함하는 에어 턴 어셈블리.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 회전 커버와 고정 축 사이에 베어링이 구비된 것을 특징으로 하는 에어 턴 어셈블리.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 몸통부는 일정 외경과 길이를 갖는 원통 형태로 형성된 것을 특징으로 하는 에어 턴 어셈블리.
4. 제 1 항에 있어서, 상기 몸통부는 일정 길이를 갖는 반원통 형태로 형성된 것을 특징으로 하는 에어 턴 어셈블리.
5. 제 1 항에 있어서, 상기 회전 커버는 일정 두께와 외경과 길이를 가지며 내부에 고정 축이 삽입되는 축 지지부와, 상기 축 지지부의 일측 단부에 연장되어 상기 몸통부의 측면에 대면되는 원판부와, 상기 원판부에 연장되어 몸통부의 단부를 감싸는 원통 형태의 원단 지지부를 포함하는 것을 특징으로 하는 에어 턴 어셈블리.
6. 제 5 항에 있어서, 상기 축 지지부와 원판부 그리고 원단 지지부는 일체로 이루어진 것을 특징으로 하는 에어 턴 어셈블리.
7. 제 5 항에 있어서, 상기 원단 지지부의 두께(t)와 상기 몸통부의 외경(D)의 비(t/D)는 0.01 ~ 0.015인 것을 특징으로 하는 에어 턴 어셈블리.
8. 제 5 항에 있어서, 상기 원단 지지부의 외경은 상기 몸통부의 외경보다 3mm ~ 5mm 큰 것을 특징으로 하는 에어 턴 어셈블리.
9. 제 1 항에 있어서, 상기 공기 구멍들은 몸통부의 길이 방향으로 일정 간격을 이루도록 직선으로 배열되며, 그 열은 몸통부의 원주 방향으로 일정 간격을 두고 배열되고, 상기 열을 구성하는 공기 구멍들의 첫번째 공기 구멍과 그 열에 인접한 열을 구성하는 공기 구멍들의 첫번째 공기 구멍은 몸통부의 일측 단부에서부터 두 개의 공기 구멍들 사이 거리의 1/2의 거리 차를 갖는 것을 특징으로 하는 에어 턴 어셈블리.
10. 내부 공간이 구비되며 외면에 그 내부 공간과 연통되는 다수 개의 공기 구멍들이 구비된 몸통부와, 상기 몸통부의 양측면에 각각 구비되며, 상기 내부 공간과 연통되어 공기가 유입되는 통로가 각각 구비된 두 개의 고정 축들을 포함하는 에어 턴;

    상기 고정 축들에 각각 회전 가능하게 결합되며 상기 몸통부의 양측 단부를 각각 복개하는 회전 커버들;

    상기 고정 축들이 고정되는 베이스 프레임;

    상기 에어 턴과 일정 간격을 두고 베이스 프레임에 결합된 가이드 부재;

    상기 가이드 부재에 움직임 가능하게 설치되는 롤러 지지유닛들;

    상기 롤러 지지유닛에 회전 가능하게 결합되며, 상기 회전 커버들과 함께 회전하면서 그 회전 커버들과 함께 원단의 양단 부분을 각각 지지하는 롤러들을 포함하는 원단 지지장치.

Images