KR101488808B1 - 롤-봉합 시트들을 위한 장치 - Google Patents

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sheet
roll
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데틀레프 게르티트슈크
유르겐 리브하르트
로베르트 레만
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울만 팍-시스테메 게엠베하 운트 코. 카게
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Abstract

피드 롤(1)과 봉합 롤(3) 사이의 성형 바닥 시트(4) 및 리딩 시트(5)를 함께 봉합하기 위한 장치는 봉합 작업 전에 리딩 시트(5)를 예열하기 위한 가열 유닛(7)을 갖는다. 가열 유닛(7)은 리딩 시트(5)의 이동 방향에 대해 횡방향으로 배치되고 코일(14)들 중 적어도 하나와 마주하여 배치되는 자기장 영향 요소(24)들 및 코일들을 갖는 무접촉 유도 가열 장치이다. 각각의 자기장 영향 요소(24)와 적어도 하나의 코일(14) 간의 거리는 리딩 시트(5)의 온도 프로파일을 조절하기 위해 자기장 영향 요소(24)들의 하류에 배치되는 온도 센서(26)들의 측정 값들을 토대로, 제어 유닛(13)에 의해 조정된다.

Description

롤-봉합 시트들을 위한 장치{DEVICE FOR ROLL-SEALING SHEETS}
본 발명은 롤-봉합 시트들을 위한 장치로서, 구체적으로는 약 제품(pharmaceutical product)들로 채워지는 작은 포켓들을 포함하는 성형 바닥 시트(formed bottom sheet), 및 소위 열성형 기계(thermoforming machine)에서의 열-봉합에 의한 리딩 시트(lidding sheet)에 관한 것이다. 성형 바닥 시트 및 리딩 시트는 피드 롤 및 봉합 롤 사이로 안내되고, 피드 롤에 대해 봉합력(sealing force)으로 압축되어 시트들이 함께 봉합됨으로써 봉합된 복합 시트 구조체를 형성한다.
피드 롤 및 가열가능한 봉합 롤을 이용하는 연속적인 롤-봉합 동안 높은 웹 속도로 모든 타입의 리딩 시트들을 처리할 수 있도록 하기 위해서는, 실제 봉합 작업의 상류에 예열 유닛을 설치할 필요가 있다. 예열 단계의 이용은 봉합 온도까지 리딩 시트를 가열하기 위한 가용 시간을 증가시키는 효과를 갖는다. 통상적으로, 리딩 시트는 열-봉합 래커(heat-seal lacquer)로 코팅된 알루미늄 포일로 이루어진다. 또한, 알루미늄 포일의 외측 표면이 종이 층에 대해 적층된 리딩 시트들은 어린이-보호 블리스터 팩(child-proof blister pack)들을 위한 사용이 증가되고 있다. 하지만, 종이는 열에 대해 나쁜 전도체여서, 높은 처리 출력을 얻는 데에는 리딩 시트가 봉합 스테이션에 진입하기 전에 봉합 래커를 용융점까지 가열시키기 위해 더 긴 예열 시간을 필요로 한다.
하지만, 알루미늄 포일과 연계하여 사용되는 예열 유닛들 중 어느 것도 짧은 시간 내에 충분한 열 출력을 제공할 수 없기 때문에, 상기 예열 유닛들 중에는 종이 층을 처리하기에 적합한 것이 없다. 알려진 예열 유닛들 중 하나에 의해 종이 측이 가열되고 있을 때, 높은 처리 출력을 얻기 위해서는 매우 높은 온도로 가동할 필요가 있다. 이는, 특히 열성형 기계가 시동되고 정지될 때, 종이 층의 바람직하지 않은 갈색 변색(brown discoloration)을 초래할 수 있다.
온도를 높이는 데 접촉 가열(contact heating)이 이용될 때에는, 온도가 봉합 래커의 용융점 아래에서 유지되어야만 하는데, 그렇지 않을 경우에는 래커가 손상될 수 있기 때문이다. 또한, 예열 유닛의 접촉 표면에 입자들이 가라앉고, 이들 입자들이 생산 시 돌아다니다가 패키지 내에서 발견될(turn up) 위험이 존재한다.
또한, 접촉식 가열기(contact heater)와 같은 알려진 예열 유닛들은 그들의 상당한 질량으로 인해 큰 열적 관성을 가지며, 그러한 이유로 이러한 예열기들이 사용될 때에는 생산 속도를 급격히 변화시키는 것은 불가능하다.
그러므로, 본 발명의 목적은 롤-봉합 시트들을 위한 장치를 제공하는 것이며, 여기서 리딩 시트를 예열하기 위한 가열 유닛은 리딩 시트 구조체에 대한 손상을 피하고, 신속하고 정확하게 상이한 생산 속도들을 고려할 수 있도록 조절될 수 있어야 하고, 상이한 폭의 시트들에 대해 융통성 있게 조정될 수 있어야 하며, 디자인이 콤팩트하고 단순해야 한다.
본 발명의 일 실시형태에 따르면, 롤-봉합 시트들을 위한 장치는,
피드 롤 및 상기 피드 롤에 대해 봉합력으로 가압되는 봉합 롤 - 성형 바닥 시트 및 리딩 시트는 상기 봉합 롤과 상기 피드 롤 사이로 안내되고 함께 봉합되어 봉합된 복합 시트 구조체를 형성함 - , 및
봉합 작업 전에 상기 리딩 시트를 예열하기 위한 가열 유닛 - 상기 가열 유닛은 무접촉 유도 가열 장치(contactless induction heating device)로서 설계됨 - 을 포함하며, 상기 무접촉 유도 가열 장치는,
상기 리딩 시트의 이동 방향으로 번갈아 배치되는 복수의 코일들,
상기 리딩 시트의 이동 방향에 대해 횡방향으로 배치되고 상기 코일들 중 적어도 하나와 마주하여 배치되는 복수의 자기장 영향 요소(magnetic-field influencing element)들 - 상기 리딩 시트를 위한 이동 채널은 상기 적어도 하나의 코일과 상기 자기장 영향 요소들 사이에 형성되며, 각각의 자기장 영향 요소들과 적어도 하나의 코일 간의 거리는 작동 구동부(actuating drive)에 의하여 조정될 수 있음 - ,
상기 리딩 시트의 온도 프로파일을 검출하기 위해 상기 리딩 시트의 이동 방향에 대해 횡방향으로 배치되고 상기 자기장 영향 요소들의 하류에 배치되는 복수의 온도 센서들, 및
상기 온도 센서들에 의하여 공급되는 측정 값들을 토대로 개별 자기장 영향 요소들과 적어도 하나의 코일 사이의 거리를 변경함으로써 상기 리딩 시트의 온도 프로파일을 조정할 수 있는 제어 유닛을 포함한다.
리딩 시트의 메인 금속 층은 금속 층에서 발생되는 맴돌이 전류 및 교번 자기장의 결과로서 무접촉 유도 가열 유닛에 의해 직접적으로, 접촉 없이 가열된다. 따라서, 봉합 래커 층, 종이 층, 및 보호 래커 층과 같은 메인 층에 존재할 수 있는 여타 층들 또한 가열된다. 코일들과 마주하여 자리한 자기장 영향 요소들은 교번 자기장을 묶어서(bundle) 리딩 시트의 가열 작용을 변화시킨다. 자기장 영향 요소들과 코일(또는 코일들) 간의 개별적으로 조정가능한 거리들은 자속을 변화시키거나 증가시켜, 특히 리딩 시트의 전체 폭에 걸쳐 균일한 온도 분포를 생성하고, 특히 상이한 폭의 리딩 시트들에 대한 상기 분포를 조정할 수 있게 한다. 자기장 영향 요소들의 하류에 배치되는 온도 센서들은 제어 유닛에 의해 작동되는 자동 온도 제어 회로의 제어 변수를 공급하고 리딩 시트가 봉합 롤과 접촉하는 곳에 가능한 가까운 온도 프로파일을 측정한다. 리딩 시트 내의 온도는 이동 방향으로 번갈아 배치되는 수개의 코일들에 의하여 단계적 방식으로 증가될 수 있다. 가열될 유도 가열 유닛의 요소들의 용량은 매우 적고, 이러한 이유로 장치는 리딩 시트 내의 온도 분포를 매우 신속하고 쉽게 조절할 수 있다. 수 개의 코일들, 그들 맞은 편의 조정가능한 자기장 영향 요소들, 및 온도 센서들을 갖는 디자인은 상대적으로 단순하다.
바람직한 실시예에서, 제어 유닛은 코일들 중 1 이상을 통한 전류를 변화시키고 및/또는 코일들과 자기장 영향 요소들 간의 거리를 변경함으로써 리딩 시트의 온도 프로파일을 자동적으로 제어하도록 구성된다. 수 개의 코일들이 리딩 시트의 이동 방향으로 번갈아 배치되는 경우, 온도는 점진적으로 또는 단계별로 증가될 수 있다. 이는, 예를 들어 이동 방향으로 하나의 코일에서 다음 코일로 특정 양만큼 코일 당 유도 가열 출력(inductive heating output)을 증가시킴으로써 이행될 수 있다. 대안적으로, 재료 조건 및 가열 요건들에 따라 리딩 시트로부터 또는 자기장 영향 요소들로부터의 코일들의 거리를 변경함으로써 리딩 시트 내의 온도 증가를 자동적으로 제어할 수 있다.
각각의 코일은 E 형상의 페라이트 코어(ferrite core)와 같은 자기 코어 주위에 권취되는 것이 바람직하다. 코일의 코어로 페라이트를 이용하면 인덕턴스를 증가시킨다. 따라서, 전류가 코일을 통과할 때, 리딩 시트를 통한 자속 밀도(magnetic flux density)가 증가된다. 결과적으로, 유도 가열 유닛의 코일의 가열 출력이 증가된다. 자기 코어의 다른 대안적인 형태들로는 C 형상 코어, K 형상 코어 등도 가능하다. 페라이트 외에, 다른 적합한 자기 재료들을 이용하는 것도 가능하다.
특히, 코일들 중 1 이상의 권선들이 적어도 리딩 시트의 폭에 걸쳐 연장되도록 하는 것이 유리하다. 따라서, 자기장이 리딩 시트의 전체 폭을 통해 흐르고, 그에 따라 가열되도록 보장한다. 또한, 코일들이 전체 폭에 걸쳐 연장되기보다 이동 방향에 대해 횡방향으로 서로 오버랩되거나 또는 보충되는 방식도 고려할 수 있다. 따라서, 리딩 시트의 온도 프로파일은 코일들의 적절한 배치에 의해 영향을 받을 수도 있다.
특히, 자기장 영향 요소들이 연이어 나란히(next to each other in a row) 배치되는 것이 바람직하다. 이는, 특히 콤팩트하고 단순한 구조를 유도해, 충분한 융통성을 제공하고 허용가능한 비용으로 제조될 수 있게 한다. 또한, 이동 방향으로 자기장 영향 요소들의 수 개의 열(row)을 배치하는 것도 가능하며, 특정 열의 각각의 자기장 영향 요소는, 예를 들어 이전 열 또는 다음 열의 자기장 영향 요소에 대해 소정의 오프셋을 가지고 배치된다. 따라서, 상이한 폭의 시트들에 대해 온도 프로파일을 훨씬 더 정확하게 조정할 수 있다.
또한, 온도 센서들도 연이어 나란히 배치하는 것이 바람직하다. 온도 센서들의 배치 및 선택과 관련하여, 온도 프로파일은 가능한 한 리딩 시트의 전체 폭에 걸쳐 검출되는 것이 중요하다. 예를 들어, 자기장 영향 요소들의 개수가 온도 센서들의 개수와 같을 경우, 그리고 측정 장들이 자기장 영향 요소들의 크기와 대략적으로 맞게 구성되는 경우에는, 온도를 자동적으로 제어하는 것이 비교적 쉽다. 하지만, 측정치들의 정확도를 높이기 위해 더 많은 수의 온도 센서들과 그에 대응하여 더 적은 수의 측정 장들(measuring fields)을 활용하는 것도 고려해 볼 수 있다.
또한, 코일들의 전력 밀도들이 상이하고 각각의 코일을 통과하는 전류가 개별적으로 제어될 수 있다면 유리하다. 상술된 바와 같이, 이러한 방식에서 리딩 시트의 이동 방향으로 점진적으로 또는 단계적 방식으로 온도 증가를 조정하는 것이 가능하다.
자기장 영향 요소들의 작동 구동부는 서보모터(servomotor), 스테핑 모터(stepping motor), 형상-기억 합금 액추에이터(shape-memory alloy actuator), 또는 유압식 또는 공압식 구동 액추에이터(hydraulically or pneumatically driven actuator)인 것이 바람직하다. 이러한 타입의 구동부들은 매우 정밀한 증분(fine increment)들로 조정될 수 있고, 그들의 위치설정과 관련하여 매우 정확하며, 그 결과 온도 프로파일의 불규칙성을 효과적으로 보상할 수 있다.
또한, 제어 유닛은 시트가 이동하고 있는 속도의 함수로서 리딩 시트의 온도를 자동적으로 제어하도록 구성되는 것이 유리하다. 봉합 스테이션의 처리 속도는 재료, 크기, 및 제품 특성들에 따라 상이하게 정해지기 때문에, 전체 생산 공정에 대해 자동 온도 제어 시스템이 리딩 시트의 이동 속도를 신속하게 최적화할 수 있도록 하는 것이 기본이다.
자기장 영향 요소들은 페라이트 요소들로서 설계되는 것이 바람직하다. 대안적으로, 유사한 특성들을 갖는 다른 적합한 자기 재료들이 이용될 수도 있다.
특히, 온도 센서들이 적외선 센서로서 설계되는 것이 유리하다. 이 타입의 온도 센서는 그것의 측정에 있어 매우 신속하고 정확하며, 온도가 접촉 없이 측정되기 때문에 리딩 시트에 대해 어떠한 손상도 야기하지 않는다.
롤-봉합 시트들을 위한 장치의 추가적인 장점들과 특징들은 도면을 참조하는 후속하는 설명으로부터 이해될 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 롤-봉합 시트들을 위한 장치의 전체 개략도,
도 2는 리딩 시트 상의 유도 가열 유닛의 작용이 예시된, 본 발명에 따른 롤-봉합 시트들을 위한 장치의 바람직한 실시예의 부분 단면도
도 3은 본 발명에 따른 롤-봉합 시트들을 위한 장치의 바람직한 실시예의 부분 단면도,
도 4는 본 발명에 따른 롤-봉합 시트들을 위한 장치의 바람직한 실시예의 온도 센서들의 배치를 나타낸 도,
도 5는 도 4의 온도 센서들의 평면도,
도 6은 자기장 영향 요소들의 작용 없이 코일들의 자기장에 의해 생성되는, 정지된 리딩 시트 상의 온도 분포의 평면도,
도 7은 자기장 영향 요소들의 효과가 없는, 이동 시 리딩 시트의 이동 방향에 대한 횡방향의 온도 프로파일의 그래프, 그리고
도 8은 자기장 영향 요소들의 효과를 갖는, 이동 시 리딩 시트의 이동 방향에 대한 횡방향의 온도 프로파일의 그래프이다.
도 1은 본 발명에 따른 롤-봉합 시트들을 위한 장치의 바람직한 실시예를 나타내고 있다. 여기에는, 성형 바닥 시트(4) 및 리딩 시트(5)가 구동부(2)에 의해 시계방향으로 구동되는 피드 롤(1)과 봉합 롤(3) 사이로 유도되어 함께 봉합됨으로써, 봉합된 복합 시트 구조체(6)를 형성한다. 성형 바닥 시트(4)는 복수의 포켓들을 포함하며, 이들은 태블릿(tablet)과 같은 생산품들로 채워지고 봉합 작업에 의해 봉합된다.
리딩 시트(5)는, 여기서 나타낸 실시예에서 반시계방향으로 회전되고 있는 봉합 롤(3)에 도달하기 전에 유도 가열 유닛(7)에 의해 사전결정된 온도로 예열된다. 유도 가열 유닛(7)은 추가 도면들을 참조하여 보다 상세히 후술된다. 도 1은 봉합 롤(3)과 대향되는 리딩 시트(5)의 측 상에 배치되는 코일들(도시 안됨)을 포함하는 하우징(8)을 개략적인 방식으로 도시하고 있다. 또한, 도면은 리딩 시트(5)의 다른 측 상의 작동 구동부(21)를 개략적인 방식으로 도시하고 있다. 이 모터는 자기장 영향 요소들(10)과 리딩 시트(5) 간의 거리를 조정하는 데 이용된다. 또한, 온도 센서(26)를 볼 수 있다. 피드 롤의 구동부(2), 하우징(8) 내의 코일들, 작동 구동부들(21), 및 온도 센서들(26)은 라인들(12)에 의해 제어 유닛(13)에 연결된다.
도 2는 롤-봉합 시트들을 위한 장치의 바람직한 실시예의 유도 가열 유닛(7)의 개략적인 부분 단면도를 나타내고 있다. 도 2의 리딩 시트(5)의 우측 상에서는, 2 개의 코일들(14)이 도시되어 있고, 그것의 권선이 도면의 지면에 대해 수직한 방향으로 배치된다. 일반적으로, 코일들(14)의 권선들은 리딩 시트(5)의 이동 방향과 실질적으로 평행한 평면 내에 배치된다. 코일들(14)은 E 형상 페라이트 코어들(15) 주위에 권취되고 하우징(16) 내에 배치된다. 비금속 보호 시트(17)는 먼지 및 손상으로부터 코일들(14)을 보호하기 위하여 리딩 시트(5)와 대향되는 측 상에서 하우징(16)에 부착된다.
여기에 도시된 실시예에서, 리딩 시트(5) 자체는 도 2에서 음영으로 도시된 알루미늄 포일(18)로 이루어지며, 그 일 측 상으로 봉합 래커(19)가 적용되는 한편, 다른 측에는 보호 래커에 의해 종이 층(20)이 접합된다. 리딩 시트(5)는 도 2에서 하향하는 화살표로 표시된 이동 방향으로 특정 속도로 이동된다.
도 2의 좌측의 리딩 시트(5)의 측 상에는, 크로스빔(22) 상에 장착되는 작동 구동부(21)가 도시되어 있다. 커플링(23)에 의하여, 작동 구동부(21)는 리딩 시트(5)의 이동 방향에 대해 수직방향으로 자기장 영향 요소(24)를 이동시킨다. 자기장 영향 요소(24)는 리딩 시트(5) 옆에 배치되는 페라이트 요소를 갖는다.
특정 주파수의 교류가 코일들(14)을 통해 흐를 경우, 각각의 코일(14)에 의해 리딩 시트(5)의 영역에서는 교번 자기장이 발생되는데, 이들 자기장의 자속 라인들(25)이 도 2에 개략적으로 예시되어 있다. 페라이트 요소로서 설계된 자기장 영향 요소(24)는 교번 자기장에 작용하며, 이에 대해서는 보다 상세히 후술될 것이다. 교번 자기장은 알루미늄 포일(18) 내에 맴돌이 전류를 유도하며, 나아가 이들 전류들은 옴 저항에 의해 알루미늄 재료를 가열시킨다. 알루미늄 포일(18)의 가열은 알루미늄 포일(18)과 접촉하는 보호 래커 종이 층(20) 및 봉합 래커(19)를 가열하는 효과를 갖는다.
도 3은 도 2의 실시예의 롤-봉합 시트들을 위한 장치의 유도 가열 유닛(7)의 단면도이며, 단면의 평면은 리딩 시트(5)의 이동 방향에 대해 수직하다. 리딩 시트(5) 아래에는, 하우징(16) 내에 코일(14)이 배치되며, 하우징(16)은 이동 방향으로 연이어 번갈아 배치되는 1 개보다 많은 코일(14)을 유지할 수 있다. 여기서 설명된 바람직한 실시예에서는, 하우징(16) 내에 3 개의 코일들(14)이 존재한다. 코일들(14)은 리딩 시트(5)의 폭(b) 너머까지 연장된다. 도 3의 리딩 시트(5) 위에는, 크로스빔(22) 상에 8 개의 작동 구동부(21)가 장착된다. 커플링들(23)에 의하여 작용하는 이들 작동 구동부들(21) 각각은 8 개의 자기장 영향 요소들(24) 중 하나의 높이 조정, 즉 자기장 영향 요소(24)와 리딩 시트(5) 간의 거리를 조정할 수 있다. 자기장 영향 요소들(24) 중 2 개는 리딩 시트(5)에 약간 더 가깝게 위치되며, 리딩 시트(5)의 2 개의 에지 영역들에 하나씩 위치한다. 도 2를 참조하여 상술된 바와 같이, 여기서 페라이트 요소로서 설계되는 것이 바람직한 자기장 영향 요소들(24)은 코일들(14)에 의해 발생되는 교번 자기장들의 강도가 자기장 영향 요소들(24)의 영역에서 증가되는 방식으로 작용한다. 따라서, 리딩 시트(5), 즉 그것의 알루미늄 층에서의 교번 자기장의 가열 작용 또한 증가된다. 또한, 자기장 영향 요소(24)와 리딩 시트(5) 간의 거리가 짧을수록, 자기장 영향 요소(24)에 가장 가까운 리딩 시트(5)의 영역에서의 가열 작용이 강해진다는 것도 사실이다. 따라서, 자기장은 자기장 영향 요소들(24)이 이동될 때 성형 작용(shaping action)을 거친다. 이러한 방식으로, 각각의 개별 자기장 영향 요소(24)와 리딩 시트(5) 간의 거리를 적절히 조정함으로써, 리딩 시트(5)의 온도 프로파일이 그것의 전체 폭(b)에 걸쳐 조정되거나 또는 자동적으로 조절될 수 있으며, 이에 대해서는 후술될 것이다. 또한, 본 명세서에서 "온도 프로파일"이라는 용어는 아마도 상이한 온도들에서의 균일한(일정한) 온도 프로파일들도 포괄한다. 그러므로, 온도 프로파일을 조정하는 것은 리딩 시트(5)의 일부 영역에서의 온도 또는 리딩 시트(5)의 전체 폭에 걸친 온도를 조정하는 것을 포괄하여 이루어질 수 있다.
여기에 도시된 예시적 실시예에서는 8 개의 작동 구동부들(21) 및 8 개의 자기장 영향 요소들(24)이 선택되지만, 이러한 개수들은, 예를 들어 이용되는 작동 구동부들(21)의 타입에 따라 상이하게 정해질 수 있다.
리딩 시트(5)의 이동 방향에 대해 수직하게 보았을 때, 도 4는 연이어 나란히 배치되고 하우징(28) 내에 장착되는 일 열의 온도 센서들(26)을 통한 단면도이다. 바람직한 실시예에서, 센서들은 접촉 없이 온도를 측정하는 적외선 센서들로서 설계된다. 상기 열의 자기장 영향 요소들(24)과 같이, 온도 센서들(26)은 리딩 시트의 이동 방향에 대해 횡방향의 열로 배치되며 같은 간격으로 이격된다. 각각의 온도 센서(26)는 그것이 온도를 측정하는 곳인 리딩 시트(5)의 사전결정된 측정치 획득 영역(predetermined measurement acquisition area), 여기서는 원형 영역을 덮는 검출 콘(detection cone; 27)을 포함한다. 센서들이 교번 자기장 및 상기 자기장에 의해 생성되는 효과들에 가능한 한 가까운 리딩 시트(5)의 온도 프로파일을 측정할 수 있도록, 온도 센서들(26)의 열은 리딩 시트(5) 위와, 자기장 영향 요소들(24)에 바로 인접한 곳, 및 그 하류에 배치된다. 온도 센서들(26)은 리딩 시트(5)에 수직해야만 하는 것은 아니다. 온도 센서들(5)이 리딩 시트(5)에 대해 소정 각도로 설정되는 것도 가능하다. 이는, 그들을 리딩 시트(5)의 재료가 가열되는 영역 훨씬 더 가까이에 위치될 수 있게 한다. 또한, 온도 센서들(26)은 연이어 나란히 배치되어야만 하는 것도 아니다.
도 5는 도 4의 온도 센서들(26)의 배치의 평면도이며, 화살표는 리딩 시트(5)가 지면의 최상부를 향하여 이동하고 있는 것을 나타낸다. 도 5로부터, 인접한 온도 센서들(26)의 열이 리딩 시트(5)의 거의 모든 전체 폭(b)에 걸쳐 온도를 검출함을 알 수 있다.
롤-봉합 시트들을 위한 장치의 기능에 대해서는 도 6 내지 도 8을 토대로 후술된다.
도 6은 리딩 시트(5)가 정지해 있는 동안 3 개의 코일들(14)의 교번 자기장들에 의해 생성되는 리딩 시트(5) 상의 온도 분포를 단계적 방식으로 나타내고 있다. 이 정적 상태는 롤-봉합 시트들을 위한 장치의 통상적 작동 상태를 나타내는 것이 아니며, 단지 본 발명의 설명을 돕기 위한 것이라는 데 유의하여야 한다.
리딩 시트(5) 상에서 온도 필드들(temperature fields; 29)을 볼 수 있다. 이들 필드들은 프로파일 라인들의 방식으로 도시되어 있는데, 즉 폐쇄된 라인은 실질적으로 일정한 온도를 갖는 영역을 나타낸다. 이동 방향에 대해 횡방향의 온도 분포, 즉 리딩 시트(5)의 폭(b) 방향으로의 온도 분포는 균일하거나 일정하지 않음이 분명하다. 이와는 대조적으로, 특히 리딩 시트(5)의 에지에서, 온도가 내려간 다음, 다시 훨씬 더 올라가는 영역을 갖는다. 따라서 이들 에지 영역들에서는, 온도 차이(dt)가 존재한다. 도 6에는, 이 구역이 평행한 선들로 특성화되어 있다.
도 7은 이 관계를 그래프의 형태로 나타내고 있으며, 리딩 시트(5)의 폭(b)은 가로축에 표시되어 있고, 온도(T)는 세로 축에 표시되어 있다. 중심에서의 값으로부터 리딩 시트(5)의 두 에지들에서의 편차는 쉽게 알 수 있으며, 온도 차는 절대 값(dt)을 갖는다. 이 타입의 비균일한 온도 분포, 즉 온도 프로파일은 리딩 시트(5)의 신뢰성 있는 예열의 관점에서 허용불가하고, 이러한 이유로 롤-봉합 시트들을 위한 장치는 이들 온도 차들을 보상할 수 있으며, 따라서 리딩 시트(5)의 전체 폭에 걸쳐 균일한 온도 프로파일을 제공할 수 있는 기구를 포함한다.
제어 유닛(13)에서 구현되는 자동 제어 유닛에 의하여, 본 발명에 따른 장치는 리딩 시트(5)의 측정된 온도 분포에 대응되는 다양한 변수들을 조정함으로써 온도 편차들에 반응할 수 있다. 주요 변수는, 특히, 리딩 시트(5)의 에지 영역들에서 각각의 개별 자기장 영향 요소(24)와 리딩 시트(5) 간의 거리(a)이다(도 3 참조). 다른 조정가능한 변수는 리딩 시트(5)로부터의 코일들(14)의 거리이며, 예를 들어 이동 방향으로 처음 나타나는 코일(14)이 가장 멀리에 위치하는 한편, 이동 방향으로 뒤이어 나오는 코일들(14)은 점진적으로 가까이에 위치하도록 개별 코일(14) 마다 이 거리를 변경하는 것이 가능하다. 또한, 예를 들어 제 1 코일(14)의 교번 자기장에 의하여 생성되는 리딩 시트(5)의 온도 증가가 이동 방향으로 보다 하류에 배치되는 코일들(14)에 의하여 생성되는 온도 증가보다 적은 방식으로 코일들(14)에 의해 발생되는 교번 자기장의 강도를 변화시키는 것도 가능하다. 또한, 리딩 시트(5)가 이동하는 속도의 함수로서 교번 자기장을 제어하는 것도 가능하다.
도 8은, 특히 도 3에 도시된 자기장 영향 요소들(24)의 배치에 대응되는, 본 발명에 따른 장치의 자동적으로 제어되는 작업 동안 리딩 시트(5)의 전체 폭(b)에 걸친 온도 프로파일 또는 온도 분포를 나타내고 있다. 리딩 시트(5)의 에지 영역에서의 온도 차(dt)는 훨씬 더 작다는 것을 알 수 있으며, 이는 이동 방향에 대해 횡방향으로 실질적으로 균일한 온도 분포가 조성되었다는 것을 의미한다.
본 발명은 리딩 시트(5)의 예열을 위한 가열 유닛이 리딩 시트 구조체에 대한 손상을 피하고, 신속하고 정확하게 자동적으로 제어될 수 있고, 상이한 폭의 시트들에 대해 융통성 있게 구성될 수 있으며, 콤팩트하고 단순한 디자인으로 이루어지는 롤-봉합 시트들을 위한 장치를 제공한다.

Claims (14)

  1. 롤-봉합 시트들을 위한 장치(device for roll-sealing sheets)에 있어서,
    피드 롤(1) 및 상기 피드 롤(1)에 대해 봉합력(sealing force)으로 가압되는 봉합 롤(3) - 상기 봉합 롤(3)과 상기 피드 롤(1) 사이로 안내되는 성형 바닥 시트(formed bottom sheet; 4) 및 리딩 시트(5)는 함께 봉합되어 봉합 작업 시 봉합된 복합 시트 구조체(6)를 형성함 - ; 및
    상기 봉합 작업 전에 이동 방향으로 움직이는 상기 리딩 시트(5)를 예열하기 위한 가열 유닛(7) - 상기 가열 유닛(7)은 무접촉 유도 가열 장치(contactless induction heating device)임 -
    을 포함하며, 상기 무접촉 유도 가열 장치는,
    상기 리딩 시트(5)의 이동 방향으로 번갈아 배치되는 복수의 코일들(14);
    상기 리딩 시트(5)의 이동 방향에 대해 횡방향으로 배치되고 상기 코일들(14) 중 적어도 하나와 마주하여 연이어(in a row) 배치되는 복수의 자기장 영향 요소(magnetic-field influencing element; 24)들 - 상기 리딩 시트(5)를 위한 이송 채널은 상기 적어도 하나의 코일(14)과 상기 자기장 영향 요소(24)들 사이에 형성됨 -;
    복수의 작동 구동부(actuating drive; 21)들 - 상기 작동 구동부들(21)의 각각은 상기 자기장 영향 요소들(24) 중 하나와 상기 적어도 하나의 코일(14) 간의 거리를 조정할 수 있음 -;
    상기 리딩 시트(5)의 온도 프로파일을 검출하기 위해 상기 리딩 시트(5)의 이동 방향에 대해 횡방향으로 배치되고 상기 자기장 영향 요소(24)들의 하류에 배치되는 복수의 온도 센서(26)들; 및
    상기 온도 센서(26)들에 의하여 공급되는 측정 값들을 토대로 상기 개별 자기장 영향 요소(24)들과 상기 적어도 하나의 코일(14) 사이의 거리를 변경함으로써 상기 리딩 시트(5)의 온도 프로파일을 조정하는 역할을 하는 제어 유닛(13)을 포함하는 롤-봉합 시트들을 위한 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제어 유닛(13)은 상기 자기장 영향 요소들로부터의 상기 코일(14)의 거리를 변경함으로써 상기 리딩 시트(5)의 온도 프로파일을 자동적으로 조절하도록 구성되는 롤-봉합 시트들을 위한 장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 제어 유닛(13)은 상기 코일(14)들 중 1 이상을 통과하는 전류를 변화시킴으로써 상기 리딩 시트(5)의 온도 프로파일을 자동적으로 조절하도록 구성되는 롤-봉합 시트들을 위한 장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 코일(14)들 각각은 자기 코어(15) 주위에 권취되는 롤-봉합 시트들을 위한 장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 자기 코어(15)는 E 형상 페라이트 코어(E-shaped ferrite core)인 롤-봉합 시트들을 위한 장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 각각의 코일(14)은 적어도 상기 리딩 시트(5)의 폭에 걸쳐 연장되는 권선들을 갖는 롤-봉합 시트들을 위한 장치.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 각각의 코일(14)의 권선들은 상기 리딩 시트(5)의 이동 방향과 평행하게 연장되는 롤-봉합 시트들을 위한 장치.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 자기장 영향 요소(24)들은 연이어 나란히 배치되는(next to each other in a row) 롤-봉합 시트들을 위한 장치.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 온도 센서(26)들은 연이어 나란히 배치되는 롤-봉합 시트들을 위한 장치.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 코일(14)들의 전력 밀도들은 상이하며, 상기 제어 유닛(13)은 상기 코일(14)들 각각을 통과하는 전류를 개별적으로 조절하도록 구성되는 롤-봉합 시트들을 위한 장치.
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 자기장 영향 요소(24)들의 작동 구동부(21)는 서보모터(servomotor), 스테핑 모터(stepping motor), 형상-기억 합금 액추에이터(shape-memory alloy actuator), 또는 유압식 또는 공압식 구동 액추에이터(hydraulically or pneumatically driven actuator)인 롤-봉합 시트들을 위한 장치.
  12. 제 1 항에 있어서,
    상기 제어 유닛(13)은 상기 리딩 시트의 속도의 함수로서 상기 리딩 시트(5)의 온도 프로파일을 자동적으로 조절하도록 구성되는 롤-봉합 시트들을 위한 장치.
  13. 제 1 항에 있어서,
    상기 자기장 영향 요소(24)들은 페라이트 요소들인 롤-봉합 시트들을 위한 장치.
  14. 제 1 항에 있어서,
    상기 온도 센서(26)들은 적외선 센서들인 롤-봉합 시트들을 위한 장치.
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