KR101159213B1 - 화학 섬유용 초음파 융착기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 초음파 융착을 이용하여 화학 섬유 원단을 접합하는 화학 섬유용 초음파 융착 장치에 관한 것이다.

본 발명은 화학섬유 원단을 용융점 이상으로 가열시켜 녹인 후에 압력을 가하여 기밀을 유지하면서 접합시키거나, 화학 섬유 원단과, 화학섬유 원단을 이용한 의류의 소매부리, 바지통을 하나의 기계로 융착하여 완성할 수 있도록 하는데 그 목적이 있다.

본 발명은 초음파 융착기의 위치를 상하 변경되게 하고, 받침판을 절첩하거나 붙이고 뗌으로써 상기의 과제를 해결할 수 있다.

본 발명은 하나의 기계로 모든 공정을 할 수가 있기 때문에 3대의 기계를 구입하는 비용보다 절감할 수가 있으므로 상기의 과제를 해소할 수가 있다.

그리고 본 발명은 제품의 공급에 따라 초음파 기계를 단순한 공정의 기계를 필요한 공정으로 변경할 수가 있기 때문에 전체적인 작업속도를 원활하게 조절할 수가 있다.

초음파 융착기, 화학섬유, 상하이송장치, 경사각 조절장치,

Description

화학 섬유용 초음파 융착기{Vitrasonic welding machine for a syathetic fiber}

본 발명은 초음파 융착을 이용하여 화학 섬유 원단을 접합하는 화학 섬유용 초음파 융착 장치에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 초음파를 이용하여 화학섬유 원단을 용융점 이상으로 가열시켜 녹인 후에 압력을 가하여 기밀을 유지하면서 접합 시키거나, 의복의 소매통이나, 바지통과 같이 길이가 길고 입체적인 부분을 봉제할 때와 의복의 솔기 부분, 소매 부리, 바지 부리와 같은 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 접합 면이 용해 접착되도록 한 것이다.

이와 같은 초음파 융착은 초음파 융착 부분에서 작은 수직 진동이 일어나 정점에 있는 구성 요소를 통해 융착선에 도달하여 그곳에서 인터페이스가 용해된다.

상기의 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, 상기와 같은 점을 이용하여 화학섬유를 융착하는 초음파 융착기(대한민국 특허 제0797890호, 제0797891호, 제0809980호)가 발명되었는바. 상기의 발명들은 각각 독립된 기계로 구성되어 있어 3개의 기계를 각각 구입하여 사용하여야 하는 단점이 있다.

즉 상기의 발명들은 원단을 용융점 이상으로 가열시켜 녹인 후에 압력을 가하여 기밀을 유지하면서 접합시키거나, 의복의 소매통이나, 바지통과 같이 길이가 길고 입체적인 부분을 봉제하는 것과 의복의 솔기 부분, 소매 부리, 바지 부리와 같은 입체적인 부분을 봉제할 때 사용하는 방법이다.

그러나 상기의 특허는 원단을 가공하는 기계와 소매통이나 바지통을 가공하는 기계와 솔기 부분 소매부리, 바지부리를 가공하는 기계가 각각 구비되어 있기 때문에 하나의 기계로 한가지의 작업밖에 할 수 없는 단점이 있다.

또한, 상기 종래의 기계는 3가지의 기계가 하나의 세트로 이루어져야 하나의 제품을 생산할 수가 있기 때문에 3개의 기계를 각각 구입하여야 하는 단점이 있으며, 이로 인하여 기계의 부피가 크므로 불필요한 공간을 많이 차지함으로써 넓은 공간을 요하였다.

그리고 상기의 방식은 각각의 라인에서 지정된 작업만 하여야 하기 때문에 사업주는 여러 대의 초음파 융착기를 각각 구입하여야 함으로써 불필요한 지출을 초래하게 되는 문제점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 발명한 것으로서 화학섬유 원단을 용융점 이상으로 가열시켜 녹인 후에 압력을 가하여 기밀을 유지하면서 접합 시키거나, 소매통이나 바지통을 가공하는 기계와 솔기 부분 소매부리, 바지부리를 가공하는 기계가 각각 구비되어 있기 때문에 하나의 기계로 완성할 수 있도록 하는데 그 목적이 있다.

본 발명의 다른 부가적인 목적으로 기계의 부피를 줄여 제조단가를 절감할 수 있도록 하는데 그 부가적인 목적이 있다.

상기의 과제를 해결하기 위한 수단으로 초음파 융착기에 융착기의 위치를 상하 변경되게 하고 받침판을 절첩하거나 붙이고 뗌으로써 상기의 과제를 해결할 수 있다.

상기 부가적인 목적을 해소하기 위한 수단으로 하나의 기계에 받침판을 절첩하거나 붙이고 떼게 함으로써 하나의 기계로 모든 공정을 할 수가 있기 때문에 3대의 기계를 구입하는 비용보다 절감할 수가 있으므로 상기의 과제를 해소할 수가 있다.

본 발명은 하나의 초음파 융착기로 화학 섬유 원단을 용융점 이상으로 가열시켜 녹인 후에 압력을 가하여 기밀을 유지하면서 접합시키거나, 화학 섬유 원단과, 화학섬유 원단을 이용한 의류의 소매부리, 바지통을 하나의 기계로 융착할 수 있도록 한 것으로, 구조가 간단하여 제작이 용이하다.

그리고 본 발명은 제품의 공급에 따라 초음파 기계를 단순한 공정의 기계를 필요한 공정으로 변경할 수가 있기 때문에 전체적인 작업속도를 원활하게 조절할 수가 있다.

즉, 본 발명은 하나의 기계로 모든 공정을 할 수가 있기 때문에 작업공정이 어려워 늦어지는 공정에 쉬운 공정에 속해 작업속도가 빠른 공정의 기계를 더 투입하여 전체적으로 원활한 공정이 되어 제품을 대량 생산할 수 있도록 한 유용한 발명이다.

초음파 융착을 이용하여 화학 섬유 원단을 접합하는 장치에 있어서,

지지 구조물을 이루는 본체(1),

상기 본체(1)의 상측에 케이스(2)를 설치하여 내부에 제품의 형태 즉 수평원단과 바지통 또는 소매부리 등의 작업에 따라 작동하는 상하작동장치(3)와 경사각 조절장치(4)가 설치되며 원단의 겹쳐진 부분을 융착하는 초음파 장치(5),

상기 본체의 한쪽에 수평에서 수직으로 절첩되는 받침판(6),

상기 본체(1)의 측면부 중앙에 모우터(7)와 회전축(8)에 의하여 회전되는 패턴 롤러(9)가 장착된 수평 원단 받침부(10)

상기 수평 원단 받침부(10)의 한쪽에 경사지게 형성되고, 내부에 모우터(11)와 회전축(12)에 의하여 회전되는 패턴 롤러(13)가 초음파장치의 하단에 위치하도록 장착되는 경사 원단 받침부(14)를 포함하여서 된 것으로, 화학 섬유 원단과, 화학섬유 원단을 이용한 의류의 소매부리, 바지통을 하나의 기계로 융착 작업을 할 수 있도록 한 것으로, 미 설명 부호 40은 초음파장치의 헤드를 보인 것이다.

상기 상하작동장치(3)는 본체(1)의 상부에 케이스(2)를 설치하되 케이스(2)의 내부 한쪽에 지지대(15)를 설치하여 실린더(16)를 고정하고, 그 하단 양측에는 가이드 봉(17)을 설치하되 가이드 봉에는 각각 상하이송구(18)를 체결하며, 양측의 상하작동구(18)는 초음파 장치(5)의 양측에 축을 이용하여 회전가능하게 체결하고 초음파 장치(5)의 상측 중앙부에는 실린더(16)로드를 체결하여 실린더(16)에 의하여 초음파 장치(5)가 가이드 봉을 타고 상하 작동되도록 하여서 된 것이다.

상기 경사각 조절장치(4)는 케이스(2)의 내부에 설치된 상하작동장치(3)의 다른 쪽에 양측으로 가이드 봉(20)을 설치하고, 이 가이드 봉(20)에 상하작동구(21)를 설치하되 상하작동구(21)의 중앙부 상측에 케이스(2)에 고정된 실린더(22)를 설치하여 실린더(22)에 의하여 상하 작동구(21)가 상하작동되도록 한 것이다.

상기 경사 원단 받침부(14)는 본체(1)의 측면에 반원형의 체결홈(30)이 형성된 체결공(31)을 형성하고, 이 체결공(31)에 상측에 체결돌기(32)가 형성하여서 된 경사 원단 받침대(33)를 체결하되 경사 원단 받침대(33)의 내부에는 패턴 롤러를 를 회전시키는 회전축을 설치하여서 된 것이다.

상기와 같이 된 본 발명의 작동을 설명하면 다음과 같다.

화학 섬유 원단을 융착 고정할 때 본체에 설치된 컴퓨터를 이용하여 작업하고자 하는 공정을 세팅한다.

즉 세팅작업은 초음파장치에 설치된 헤드와 수평 원단 받침부(10) 및 경사 원단 받침부(14)의 각도를 미리 세팅하여 화학 섬유 원단을 용융점 이상으로 가열시켜 녹인 후에 압력을 가하여 기밀을 유지하면서 접합시키는 작업과 소매통이나 바지통을 가공하는 작업 및 솔기 부분 소매부리, 바지부리를 작업할 경우 컴퓨터에 의하여 미리 입력된 상태로 초음파 장치의 헤드와 수평 원단 받침부(10) 및 경사 원단 받침부(14)의 각도가 상하 이송장치(3)와 경사각 조절장치(4)에 의하여 자동으로 이루어지도록 한다.

상기에서 세팅된 작업이 화학 섬유 원단을 연결하고자 할 경우 본체(1)의 측면에 설치된 받침판(6)을 수평으로 올리기 전에 본체(1)의 측면에 설치된 경사 원 단 받침부(14)를 분리한다.

이때 경사 원단 받침부(14)는 경사원단 받침부(14)를 고정하고 있는 볼트를 분리한 다음 경사원단 받침대(33)를 당기면 경사 원단 받침대(33)를 본체(1)의 체결공(31)에 체결된 상태이고, 그리고 경사원단 받침부(14)의 내부에 설치된 회전축의 끝 부분에는 커플링이 설치되어 있기 때문에 회전축이 모터와 쉽게 분리되므로 경사원단 받침부(14)를 쉽게 분리할 수가 있다.

이와 같은 상태에서 본체(1)의 한쪽 측면에 설치된 받침판(6)을 상측으로 올려 고정한다.

이때 받침판(6)은 경첩에 의하여 절첩되거나 펼쳐지며, 받침판(6)의 저면에 에어 쇼바나 별도의 고정구를 이용하여 지지가 되게 고정한다.

상기와 같은 상태에서 융착기를 작동시키면 컴퓨터에 세팅된 프로그램에 의하여 상하작동장치(3)와 경사각 조절 장치(4)에 의하여 초음파 장치(5)가 하강하게 되고, 이로 인하여 초음파 장치(5)가 하강하여 헤드가 수평 원단 받침부(10)에 설치된 롤러와 35°각도로 접하게 된다.

즉 상하 작동장치(3)의 실린더(16)가 작동하게 되면 초음파 장치(5)는 가이드 봉(17)을 타고 하강하게 되고, 이와 동시에 경사각 조절장치(4)의 실린더(22)가 작동하여 상하작동구(18)가 하강하면 상하작동구(18)가 초음파장치(5)의 끝 부분에 회전가능하게 연결되어 있기 때문에 초음파 장치(5)의 헤드가 수평 원단 받침부(10)의 패턴 롤러(9)와 35°각도로 이루어지게 된다.

상기와 같은 상태에서 받침판(6)의 전면에서 융착하고자 하는 원단을 공급하면 원단이 초음파 장치(5)의 헤드와 수평 원단 받침부(10)에 설치된 롤러 사이를 통과하면서 초음파의 진동에 의하여 발생하는 고열로 인하여 화학 섬유가 융착하게 된다.

본 발명에서 초음파장치(5)와 수평 원단 받침부(10)는 본인의 특허(등록 제0797890호 초음파 융착장치)와 방식과 같으며, 그 방식은 수평원단 받침부(10)의 내부에 설치된 회전축과 본체에 설치된 모터에 의하여 패턴 롤러가 회전하게 된다.

한편, 화학 섬유 원단의 솔기 부분 소매부리, 바지부리를 융착하고자 할 경우 본체의 한쪽에 수평으로 전개된 받침판(6)을 하단으로 절첩하여 수직으로 내리면 본체(1)의 측면에 설치된 수평 원단 받침부(10)만이 남게 된다.

상기와 같은 상태에서 솔기부분 소매부리, 바지부리를 수평원단 받침부(10)에 끼워 넣은 다음 초음파 장치(5)를 작동시키면 초음파 장치의 헤드와 롤러에 의하여 원단이 초음파 장치(5)의 헤드에 의하여 열이 발생하면서 융착되며, 이와 같은 방식으로 수평 원단 받침부(10)에 설치된 롤러가 회전하면서 원단을 당기게 되므로 원단은 원형으로 회전하면서 융착되는 것이다.

본 발명에서 초음파 장치(5)와 수평 원단 받침부(10)는 본인의 특허(등록 제0797890호 및 특허 제 0809980호 초음파 융착장치)와 방식과 같으며, 그 방식은 수평 원단 받침부의 내부에 설치된 회전축와 본체에 설치된 모터에 의하여 패턴 롤러가 회전하게 된다.

한편, 소매통이나 바지통을 가공하고자 할 경우 본체(1)의 측면에 설치된 받침판(6)을 수직으로 절첩한 다음 본체(1)의 측면에 형성된 체결공(31)에 경사 원단 받침대(33)를 삽입하여 체결한다.

이때 체결공(31)에 형성된 체결홈(30)에 경사 원단 받침대(33)에 형성된 체결돌기(32)가 삽입되면서 체결한 다음 볼트를 이용하여 고정하므로 체결돌기(32)에 의하여 경사 원단 받침대(14)가 항상 일정한 각도로 체결 고정되는 것이다.

상기와 같은 상태에서 전원을 인가하면 본체에 설치된 컴퓨터에 의하여 상하작동장치(3)와 각도 조절장치(4)가 작동하여 초음파 장치(5)의 헤드(51)와 경사 원단 받침부(14)의 패턴 롤러(13)의 각도를 15°로 이루어지게 된다.

이와 같은 상태에서 경사 원단받침대(14)에 설치된 회전축이 본체에 설치된 모터에 의하여 회전하게 되고, 이와 동시에 회전축의 끝 부분에 체결된 벨트에 의하여 패턴 롤러가 회전하게 되는 것이다.

한편, 회전축과 모터 사이에는 커플링이 체결되어 있어 경사 원단 받침대의 분리 및 조립이 용이하다.

도 1은 본 발명의 설치 상태를 보인 전체 개략 사시도

도 2는 본 발명의 설치상태를 보인 개략 정면도

도 3은 본 발명의 설치상태를 보인 측면도

도 4는 본 발명의 설치상태를 보인 개략 평면도

도 5는 본 발명의 각도 조절장치를 보인 정면도

도 6은 본 발명의 각도 조절장치를 보인 측면도

도 7은 본 발명의 상하작동장치를 보인 정면도

도 8은 본 발명의 상하작동장치를 보인 측면도

도 9는 본 발명 진동장치를 보인 측면도

도 10은 본 발명 수평원단 받침부를 보인 개략 단면도

도 11은 본 발명 수평원단 받침부를 보인 개략 정면도

도 12는 본 발명 경사원단 받침부를 보인 개략 정면도

도 13은 본 발명 경사 원단 받침부를 보인 개략 평면도

도 14는 본 발명 경사 원단 받침대를 보인 측면도

도 15는 본 발명 헤드의 경사각을 보인 블럭도

도 16은 본 발명 헤드의 다른 경사각을 보인 블럭도

** 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 **

1. 본체 2. 케이스

3. 상하작동장치 4. 경사각조절장치

5. 초음파 장치 6. 받침판

7. 11. 모우터 8. 회전축

9. 13. 패턴 롤러 10. 수평원단 받침부

12. 회전축 14. 경사원단 받침부

15. 지지대 16. 22. 실린더

17. 20. 가이드봉 18. 상하이송구

21. 상하작동구 30. 체결홈

31. 체결공 32. 체결돌기

33. 경사원단 받침대

Claims (6)

1. 초음파 융착을 이용하여 화학 섬유 원단을 접합하는 장치에 있어서,

   지지 구조물을 이루는 본체(1),

   상기 본체(1)의 상측에 케이스(2)를 설치하여 내부에 제품의 형태 즉 수평원단, 바지통, 소매부리의 작업에 따라 작동하는 상하작동장치(3)와 경사각 조절장치(4)가 설치되며 원단의 겹쳐진 부분을 융착하는 초음파 장치(5),

   상기 본체의 한쪽에 수평에서 수직으로 절첩되는 받침판(6),

   상기 본체(1)의 측면부 중앙에 모우터(7)와 회전축(8)에 의하여 회전되는 패턴 롤러(9)가 장착된 수평 원단 받침부(10)

   상기 수평 원단 받침부(10)의 한쪽에 경사지게 형성되고, 내부에 모우터(11)와 회전축(12)에 의하여 회전되는 패턴 롤러(13)가 초음파장치의 하단에 위치하도록 장착되는 경사 원단 받침부(14)를 포함하여서 된 것으로, 화학 섬유 원단과, 화학섬유 원단을 이용한 의류의 소매부리, 바지통을 하나의 기계로 융착 작업을 할 수 있도록 한 것을 특징으로 하는 화학 섬유용 초음파 융착기.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 상하작동장치(3)는 본체(1)의 상부에 케이스(2)를 설치하되 케이스(2)의 내부 한쪽에 지지대(15)를 설치하여 실린더(16)를 고정하고, 그 하단 양측에는 가이드 봉(17)을 설치하되 가이드 봉에는 각각 상하이송구(18)를 체결하며, 양측의 상하작동구(18)는 초음파 장치(5)의 양측에 축을 이용하여 회전가능하게 체결하고 초음파 장치(5)의 상측 중앙부에는 실린더(16)로드를 체결하여 실린더(16)에 의하여 초음파 장치(5)가 가이드 봉을 타고 상하 작동되도록 하여서 된 것을 특징으로 하는 화학 섬유용 초음파 융착기.
3. 제 1항에 있어서,

   상기 경사각 조절장치(4)는 케이스(2)의 내부에 설치된 상하작동장치(3)의 다른 쪽에 양측으로 가이드 봉(20)을 설치하고, 이 가이드 봉(20)에 상하작동구(21)를 설치하되 상하작동구(21)의 중앙부 상측에 케이스(2)에 고정된 실린더(22)를 설치하여 실린더(22)에 의하여 상하 작동구(21)가 상하작동되도록 한 것을 특징으로 하는 화학 섬유용 초음파 융착기.
4. 제 1항에 있어서,

   상기 경사 원단 받침부(14)는 본체(1)의 측면에 반원형의 체결홈(30)이 형성된 체결공(31)을 형성하고, 이 체결공(31)에 상측에 체결돌기(32)가 형성하여서 된 경사 원단 받침대(33)를 체결하되 경사 원단 받침대(33)의 내부에는 패턴 롤러를 를 회전시키는 회전축을 설치하여서 된 것을 특징으로 하는 화학 섬유용 초음파 융착기.
5. 제 1항에 있어서,

   상기 초음파 장치(5)의 헤드(51)가 수평 원단 받침부(10)에 장착된 패턴 롤러(9)와 35°각도로 이루어진 것을 특징으로 하는 화학 섬유용 초음파 융착기.
6. 제 1항에 있어서,

   상기 초음파 장치(5)의 헤드(51)와 경사 원단 받침부(14)에 장착된 패턴 롤러(13)와 15°각도로 이루어진 것을 특징으로 하는 화학 섬유용 초음파 융착기.

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