KR101213256B1 - 임펄스 접착기 - Google Patents

Abstract

임펄스 접착기가 개시된다. 전류의 공급에 따라 온도가 상승되는 히터와;상기 히터의 온도를 감지하는 온도감지센서와; 상기 히터에 전력을 공급하는 전원과;상기 전류을 제어하는 제어부를 포함하되,상기 제어부에 설정온도가 입력될 경우, 상기 제어부는 상기 설정온도보다 높은 오프-온도와 상기 설정온도보다 낮은 온-온도를 설정하고, 상기 제어부가 상기 전류를 상기 히터에 공급하여 상기 히터의 온도가 상승하여 상기 오프-온도에 도달되는 것을 감지하면, 상기 히터에 공급되는 상기 전류를 차단하고,상기 제어부가, 상기 히터의 온도가 하강하여 상기 온-온도에 도달되는 것을 감지하면, 상기 전류를 상기 히터에 공급하는 것을 특징으로 하는 임펄스 접착기가 제공된다.

Description

임펄스 접착기{IMPULSE SEALER}

본 발명은 임펄스 접착기에 관한 것으로, 열접착이 이루어지는 히터의 온도를 설정할 경우, 설정온도에서 최소의 편차를 이루면서 온도를 유지하여 일정한 품질의 열접착이 이루어질 수 있도록 하는 임펄스 접착기에 관한 것이다.

식품이나 전자제품의 부품 등을 보관 및 운송하기 위해서 이들 제품을 비닐에 담고, 입구를 밀봉한다. 밀봉방법으로는 열접착을 이용한다.

일반적으로 비닐 등의 필름을 열접착하기 위한 종래기술의 임펄스 접착기는 하부에 선형의 히터가 히터 프레임에 부착된 상태로 배치되고 상부에는 이러한 히터에 대하여 승강하는 실링바(sealing bar)가 배치된다. 열접착되는 피접착물인 비닐 등의 필름은 그 접착부위가 히터와 실링바 사이에 배치되고, 히터상에 배치된 피접착물에 대하여 실링바가 하강하여 압착됨과 동시에 히터에 사전에 설정된 시간동안 임펄스 전류가 공급됨으로서 히터의 발열과 실링바의 압착력으로 피접착물이 열접착된다. 이러한 피접착물의 열접착이 이루어지도록 하는 히터의 온도는 히터에 공급되는 임펄스 전류의 공급시간에 따라서 결정된다.

즉, 상기 언급된 종래기술의 임펄스 접착기에서 히터의 온도는 임펄스 전류의 공급시간을 조절함으로서 제어된다. 그러나, 이러한 제어방식은 히터 및 히터 프레임에 남아 있는 잔열 등의 요인을 전혀 감안하지 않아 히터의 동작시간 동안 히터의 가열온도에서 온도의 큰 변화(fluctuation)를 보임으로서 열접착의 품질을 저하시킨다.

따라서, 초기에 셋팅한 방법으로 지속적으로 비닐 밀봉작업을 하면, 이후 시간이 경과하면 밀봉품질이 저하되며 과열 화재 및 기계파손의 등의 문제가 발생 한다 이러한 불량을 해결하기 위하여 다시 온도 셋팅을 하면, 또 다시 일정 시간이 경과하면 히터 및 히터 프레임의 잔열에 의해서 불량이 발생한다.

도 1과 같이, 종래의 임펄스 접착기는 임펄스 전류의 공급시간으로서 최적 접착포인트를 찾았으며, 이는 경험칙에 의한 것으로서, 최적 포인트를 벗어나면 임펄스 전류의 공급시간을 재설정해야 했다. 재설정 전에는 반드시 불량품이 발생하는 방식이었다.

도 1과 같이, 일정시간 임펄스 전류가 공급되면, 급작스러운 온도변화에 밀봉을 위한 적정 온도와 데이터를 찾는 것은 종래의 기술로는 불가능한 것이었다.

이러한, 문제점을 해결하기 특허출원 제10-2008-0050771호에서는 히터의 온도를 감지하여, 설정된 온도보다 현재온도가 높아지면, 임펄스 전류를 차단하고, 설정된 온도보다 낮아지면 일정시간 다시 전류를 공급하여 히터의 온도를 상승시키는 임플스 접착기의 온도제어방법에 대해서 기술하였다. 그러나, 이러한 방식도 설정온도와 현재온도를 비교한 후, 일정 시간 미리 설정된 시간 만큼 임펄스 전류를 공급하는 방식으로서, 도 2와 같이 설정된 시간만큼 전류가 흐를 경우 짧은 구간에 급작스런 온도 상승을 보이며, 섭씨 150도 정도에 설정온도를 맞추더라도 임펄스 전류가 흐르는 동안 최고 온도는 섭씨 160도가지 올라가게 된다. 즉, 설정온도를 기준으로 편차가 섭씨 10도 정도로 발생하여, 사실상 특정 온도로 유지된다고 보기는 힘들었다.

비닐의 재질이 다양해지고, 비닐 속에 담는 내용물도 고가의 전자부품일 경우, 밀봉과정에서 고온의 환경에 의해 손상을 받을 수도 있다. 아울러, 최적의 밀봉온도를 설정하고 불량품 없이 지속적으로 작업이 이루어지기 위해서는 온도 편차가 최소가 되도록 온도를 컨트롤 할 수 있는 임펄스 접착기의 온도제어방법이 필요하다.

특히, 타 공정과 함께 이루어지는 자동화 밀봉공정에서는 하나의 공정이 문제를 일으킬 경우 전 공정이 정지되어야 하는 문제가 발생한다. 이러한 문제를 해결하기 위해서는 임펄스 접착기의 온도가 정밀하게 제어되어야 한다.

본 발명은 온도편차를 최소화하며, 설정온도에 맞추어 히터의 온도를 유지할 수 있는 임펄스 접착기를 제공하고자 한다.

또한, 본 발명은 전류의 출력을 조절하여, 온도제어가 용이한 임펄스 접착기를 제공하고자 한다.

또한, 본 발명은 임펄스 접착기의 온도편차를 최소화 하고, 각 포장재질의 접착온도 및 포장재질의 특성에 관한 데이터를 제공할 수 있는 임펄스 접착기를 제공 하고자 한다.

본 발명은 온도상승과 하강에 따른 옵셋제어와, 전류의 펄스제어를 통하여 온도 제어가 용이한 임펄스 접착기를 제공하고자 한다.

본 발명의 일측면에 따르면,

전류의 공급에 따라 온도가 상승되는 히터와;

상기 히터의 온도를 감지하는 온도감지센서와;

상기 히터에 전력을 공급하는 전원과;

상기 전류을 제어하는 제어부를 포함하되,

상기 제어부에 설정온도가 입력될 경우, 상기 제어부는 상기 설정온도보다 낮은 오프-온도와 상기 설정온도보다 높은 온-온도를 설정하고,

상기 제어부가 상기 전류를 상기 히터에 공급하여 상기 히터의 온도가 상승하여 상기 오프-온도에 도달되는 것을 감지하면, 상기 히터에 공급되는 상기 전류를 차단하고,

상기 히터의 온도가 잔열로 상승하여 상기 온-온도에 도달되는 것을 상기 제어부가 감지하면, 상기 제어부는 상기 전류를 상기 히터에 공급하는 것을 특징으로 하는 임펄스 접착기가 제공된다.

또한,

상기 전류는 교류전류이며,

상기 제어부에는 상기 교류전류의 파장의 위상이 교차되는 지점인 제로 포인터를 찾는 제로 디텍터가 추가적으로 결합되며,

상기 제어부는 상기 히터에 상기 교류전류를 공급하는 동안, 상기 제로 포인터 지점에서 일부 전류를 차단하여, 상기 히터에 공급되는 전력을 제어하는 것을 특징으로 하는 임펄스 접착기가 제공된다.

본 발명은 온도편차를 최소화 하여 각 포장 재료의 온도특성에 따른 균일한 온도를 유지함과 어떠한 특정 온도 및 어느 정도의 경과 시간에서 접착이 되는지를 알 수 있는 데이터를 제공할 수 있는 임펄스 접착기를 제공한다.

또한, 본 발명은 전류의 출력을 조절하여 온도제어 및 장시간 사용이 가능한 임펄스 접착기를 제공한다.

본 발명은 온도상승과 하강에 따른 옵셋제어와, 전류의 펄스제어를 통하여 온도 제어가 용이한 임펄스 접착기를 제공한다.

도 1은 종래 기술에 따른 임펄스 접착기의 히터에 공급되는 전류의 시간에 따른 온도 변화 그래프.
도 2는 특허출원 제10-2008-0050771호의 방식으로 진행될 경우 히터에서 감지되는 전류의 시간에 따른 온도 변화 그래프.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 임펄스 접착기의 사시도.
도 4는 본 발명의 일 실시에에 따른 임펄스 접착기의 주요 구성도.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 임펄스 접착기의 작동 예시 그래프(온도와 시간).
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 임펄스 접착기의 작동 예시 그래프(확대도)
도 7은 본 발명의 일 실시예에 다른 임펄스 접착기의 교류전류 제어방법의 예시도.

이하에는, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부도면을 참조로 상세하게 설명하되, 이는 본 발명에 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세하게 설명하기 위한 것이지, 이로써 본 발명의 사상 및 범주가 한정되는 것을 의미하지는 않는다.

이하의 설명에서, "제어부(40)가 온도를 감지한다."라는 의미는"온도감지센서(30)가 제어부(40)로 온도 정보를 전송하고, 제어부(40)가 이를 수신하는 과정"을 의미한다.

도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 임펄스 접착기의 사시도이며, 도 4는 본 발명의 일 실시에에 따른 임펄스 접착기의 주요 구성도이며, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 임펄스 접착기의 작동 예시 그래프(온도와 시간)이며, 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 임펄스 접착기의 작동 예시 그래프(확대도)이다..

본 실시예의 임펄스 접착기(100)는 테이블(10) 상에 배치될 수 있다. 임펄스 접착기(100)는 각종 전자 및 기계 장치를 내장하는 하우징(12)과, 하우징(12)의 양측에 결합된 한 쌍의 레바(14)와, 레바(14)의 말단에 결합된 실링바(18)와, 하우징(12)의 전면측 하부에는 위치하여 실링바(18)에 대응하여 결합된, 히터 프레임(22)과, 히터 프레임(22)에 결합된 히터(20)로 구성된 외관을 갖춘다.

히터(20)에는 온도감지센서(30)가 결합되어, 실시간으로 히터(20) 온도에 관한 정보를 제어부(40)에 전달한다. 전원(30)은 히터(20)에 전류를 공급하는 수단으로, 본 실시예의 경우 220V,60Hz의 전압을 다운트랜스를 이용, 40V 출력의 교류전류로 히터(20)에 공급된다.

임펄스 접착기의 기본적인 외관 구성은 이미 공지된 것이므로, 이하에서는 본 실시예의 임펄스 접착기(100)의 온도제어방법에 대해서 설명하기로 한다. 본 실시예의 임펄스 접착기(100)는 섭씨 1.5도 정도의 범위의 편차를 가지면서 온도 제어가 가능하다.

우선, 본 실시예의 임펄스 접착기(100)의 온도제어방법을 설명하기 전에, 임펄스 접착기(100)의 히터(20)의 작동원리를 설명하기로 한다.

히터(20)는 선형니크롬 열선을 좌우 끝단에서 강한 장력으로 끌어당기고 있는 상태로 결합되어 있다. 선형니크롬 열선은 발열이 됨과 동시에 무한정 늘어나는 특성을 가지고 있으며, 일정시간이 경과하면 과열 및 단선이 일어나 기계의 파손 및 화재의 위험이 상당하며 일정한 품질을 얻을 수 없다. 이러한 문제를 해결하기 위하여 히터가 늘어날 수 있는 최대치 안에서 원하는 접착시간 만큼 원하는 접착 온도로 제어할 수 있는 기능이 있어야 하며, 본 발명에서는 온도를 제어하는 옵셋기능과 전류를 제어하는 펄스 기능이 있어서, 적극적으로 온도 제어하를 할 수 있게 된다.

또한, 히터(20)는 저항체로서, 전류가 흐르면 온도가 상승한다. 이때, 히터(20)는 일종의 관성이 작용하는 것처럼 반응하는데, 일정시간 동안 전류를 공급해야 온도가 상승하며, 전류를 차단하더라도 일정시간 동안은 온도가 상승한 이후 하강한다.

또한, 너무 짧은시간(예를 들어, 0.1초)동안 전류를 공급할 경우 공급된 전류에 비해 온도의 상승은 거의 없게 된다. 따라서, 종래의 기술들은 특정 시간동안 전류를 지속적으로 공급하였다.

예를 들어, 종래의 기술(특허출원 제10-2008-0050771호)에서는 설정온도를 기준으로, 히터의 온도가 설정온도에 도달하면, 일정시간 전류를 차단하고 공급하였으며, 다시 온도가 내려가 설정온도에 도달하면 일정시간 전류를 공급하는 방식이었다. 즉, 설정온도 도달이 오프(off)-스위치 역할을 했고, 일정 시간경과 후 온(on)되는 방식이다.

반면, 본 실시예의 온도제어방법은 제어부(40)에 설정온도(예를들어, 섭씨 200도, 도 6의 T1)가 입력되면, 제어부(40)는 자동으로 상기 설정온도보다 낮은 오프-온도(예를들어, 섭씨 199도, 도 6의 T3)와 상기 설정온도보다 높은 온-온도(섭씨 201도, 도 6의 T2)를 설정한다.

제어부(40)가 전류를 히터(20)에 공급함으로써 히터(20)의 온도가 상승하여 오프-온도(T3,도 6의 a)에 도달되는 것을 감지하면, 히터(20)에 공급되는 전류를 차단한다. 이렇게 전류를 차단하더라도, 히터(20)는 차단되기 전에 공급된 전류에 의해서 설정온도(T1)을 넘고 온-온도(T2)를 넘어 섭씨 201.5도까지 상승하다가 이후 하강한다.

이때, 온-온도(T2, 도 6의 b 또는 c)에서, 제어부(40)는 히터(20)에 전류를 다시 공급한다. 전류가 공급되더라도, 히터(20)의 온도는 바로 상승하는 것이 아니라, 이전에 전류가 차단된 상황에 의해서 히터(20)의 온도는 여전히 하강곡선을 그린다. 소정의 시간이 흐르면, 공급된 전류에 의해서 히터(20)의 온도는 다시 상승곡선을 그게되고, 도 6과 같은 사이클을 반복하게 된다.

이와 같이, 설정온도가 섭씨 200도라면, 히터(20)의 반응속도를 감안하여, 선제적으로 설정온도보다 낮은 온도(오프-온도)에서 미리 전류를 차단하고, 히터(20)의 온도가 하강할 상황이 되면, 다시 미리 선제적으로 전류를 공급함으로써, 히터(20)의 온도는 최소의 편차를 이루면서 설정온도를 기준으로 사이클을 그리게 된다.

본 발명은 전류의 공급에 따른 히터(20)의 온도상승과 하강의 시간차를 이해하고, 전류의 공급과 차단 타이밍을 온도 중심으로 제어함으로써, 최소의 편차를 이루면서 설정온도에 맞게 실제 히터(20)의 온도를 유지할 수 있다.

이러한 방식으로, 제어부(40)는 설정온도(T1)를 설정할 경우, 설정온도에 맞추어 오프-온도(T3) 및 온-온도(T2)가 자동으로 설정되도록 하고, 제어부(40)는 온도의 상승 및 하강 과정을 모니터링 한 이후 히터 온도에 따른 유지주기(pulse)를 결정하여 제어한다.

히터(20)는 공급되는 전류에 빠르게 반응하고, 또한 일종의 관성이 작용하기 때문에 너무 짧은 시간동안 전류를 공급해서는 원하는 목적의 온도에 도달할 수 없다. 또한, 전류를 차단하더라도 바로 히터(20)의 온도라 하강하지 않게 된다.

이러한, 금속 재질 히터의 특성에 맞추어 시간이 아니라 설정온도와 설정온도보다 낮은 오프-온도, 설정온도 보다 높은 온-온도 및 주기(pulse) 수치를 설정, 이러한 수치를 기준으로 제어부가 히터에 공급되는 전류를 제어함으로써 설정온도를 기준으로 편차를 좁힐 수 있다. 궁극적으로, 본 실시예에서는 섭씨 200도로 설정온도를 정할 경우, 섭씨198.5도에서 섭씨 201.5도의 범위로 온도가 제어(온도 편차 섭씨 1.5도)된다.

비닐과 같은 재질은 변형되기 시작하는 온도에서는 급격한 상태변화가 이루어진다. 따라서, 종래와 같이 온도 편차가 섭씨 10도를 넘어설 경우 일정한 품질로 비닐을 융착하기 힘들다.

본 실시예에서는, 금속 재질의 히터(20)의 특성을 고려하여, 철저히 히터(20)의 온도 중심으로 전류를 제어함으로써, 보다 정밀한 온도제어가 가능한 임펄스 접착기(100)를 제공한다.

한편, 히터(20)의 온도제어를 보다 정밀하게 하기 위해서는 전류의 제어가 필요하다. 본 실시예의 히터(20)에 공급되는 전원(30)은 교류전류로서, 한국에서 일반적으로 공급받을 수 있는 220V 전압의 60Hz의 교류전류이다. 이러한, 이러한, 교류전류를 다운트랜스에 의하여 40V의 출력으로 히터(20)에 공급할 경우, 히터(20)의 온도상승이 급작스럽게 이루어지므로 정밀한 온도제어가 불가능하다.

보다 정밀한 온도제어를 위하여, 본 실시예의 임펄스 접착기(100)의 제어부(40)에는 교류전류의 위상변화지점{제로(zero) 포인트)}를 찾을 수 있는 제로 디텍터(미도시)가 결합되어 있다. 제로 디텍터는 회로도로서 제어부(40)의 일부를 이룰 수 있다.

제어부(40)는 위상변화지점을 제로 디텍터를 이용하여 감지할 수 있음으로서, 특정 구간의 교류파장을 차단할 수 있게 된다. 그 결과, 히터(20)로 공급되는 전력의 출력을 제어할 수 있게 된다. 본 실시예의 도 6은 40V로 출력을 제어한 것으로서, 히터(20)에 공급되는 전류를 제어함으로써 히터(20)의 온도 급상승을 막을 수 있어, 온도제어가 용이하게 된다.

이상에서 본 발명의 실시예에 대해서 상세히 설명하였으나, 이는 하나의 실시예에 불과하며, 이로써 본 발명의 특허청구범위를 한정하는 것은 아니다. 본 실시예) 바탕으로 균등한 범위까지 당업자가 변형 및 추가하는 범위도 본 발명의 권리범위에 속한다 할 것이다.

임펄스 접착기(100) 테이블(10)
하우징(12) 레바(14)
실링바(18) 히터 프레임(22)
히터(20)

Claims (2)

1. 삭제
2. 전류의 공급에 따라 온도가 상승되는 히터와;
   상기 히터의 온도를 감지하는 온도감지센서와;
   상기 히터에 전력을 공급하는 전원과;
   상기 전류을 제어하는 제어부를 포함하되,
   상기 제어부에 설정온도가 입력될 경우, 상기 제어부는 상기 설정온도보다 낮은 오프-온도와 상기 설정온도보다 높은 온-온도를 설정하고,
   상기 제어부가 상기 전류를 상기 히터에 공급하여 상기 히터의 온도가 상승하여 상기 오프-온도에 도달되는 것을 감지하면, 상기 히터에 공급되는 상기 전류를 차단하고,
   상기 히터의 온도가 잔열로 상승하여 상기 온-온도에 도달되는 것을 상기 제어부가 감지하면, 상기 제어부는 상기 전류를 상기 히터에 공급하는 것을 특징으로 하는 임펄스 접착기에 있어서,
   상기 전류는 교류전류이며,
   상기 제어부에는 상기 교류전류의 파장의 위상이 교차되는 지점인 제로 포인터를 찾는 제로 디텍터가 추가적으로 결합되며,
   상기 제어부는 상기 히터에 상기 교류전류를 공급하는 동안, 상기 제로 포인터 지점에서 일부 전류를 차단하여, 상기 히터에 공급되는 전력을 제어하는 것을 특징으로 하며,
   상기 오프-온도와 상기 온-온도는 상기 설정온도를 기준으로 편차가 섭씨 1도인 것을 특징으로 하는 임펄스 접착기.
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   

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