KR101601888B1 - 병원에서 사용하기 위해 연속 플라스틱 밴드로 제공된 플라스틱 제품을 절단하기 위한 장치 - Google Patents

병원에서 사용하기 위해 연속 플라스틱 밴드로 제공된 플라스틱 제품을 절단하기 위한 장치 Download PDF

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하인츠 키부르크
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Abstract

본 발명은 병원에서 사용하기 위해 연속 플라스틱 밴드로 제공된 상호연결된 플라스틱 제품을 절단하기 위한 장치에 관한 것으로서, 적어도 하나의 레이저, 적어도 하나의 레이저 제어 시스템, 적어도 하나의 광학 취득 및 데이터 처리 유닛을 포함한다. 또한, 본 발명은 플라스틱 제품의 생산을 위한 기계, 특히 병원에서 사용하기 위한 충전되거나 또는 충전 가능한 플라스틱 제품의 생산을 위해, 플라스틱의 연속 밴드로 제공된 상호연결된 플라스틱 제품을 절단하기 위한 장치뿐만 아니라 플라스틱의 연속 밴드로 제공된 상호연결된 플라스틱 제품을 절단하기 위한 방법에 관한 것이다. 특히 본 발명은 병원에서 사용하기 위해 플라스틱의 연속 밴드로 제공된 상호연결된 플라스틱 제품을 절단하기 위한 장치에 관한 것으로서, 상기 장치는 적어도 하나의 레이저, 적어도 하나의 레이저 제어 시스템, 적어도 하나의 광학 취득 및 데이터 처리 유닛을 포함한다. 광학 취득 유닛은 밴드로 제공된 상호연결된 플락스틱 제품의 위치 데이터를 결정한다. 위치 데이터로부터 절단 패턴을 계산하고, 이 절단 패턴은 레이저 제어 시스템에 전송된다. 절단 패턴에 따라, 적어도 하나의 레이저 빔의 위치, 강도 및 초점이 레이저 제어 시스템에 의해 제어되며, 이 제어 시스템은 포커싱 옵틱, 편향 수단 및 빔-형성 수단을 포함한다.

Description

병원에서 사용하기 위해 연속 플라스틱 밴드로 제공된 플라스틱 제품을 절단하기 위한 장치{DEVICE FOR CUTTING PLASTIC PRODUCTS PROVIDED IN A CONTINUOUS PLASTIC BAND FOR USE IN THE MEDICAL SECTOR}
본 발명은 연속 플라스틱 밴드로 제공된 플라스틱 제품을 절단하기 위한 장치에 관한 것으로서, 단일 플라스틱 제품들은 병원에서 사용하기 위해 서로 연결되어 있으며, 적어도 하나의 레이저, 적어도 하나의 레이저 제어 시스템, 적어도 하나의 광학 취득 및 데이터 처리 유닛 및 레이저 절단이 부정확하거나 또는 충분하지 않은 것을 검출하기 위한 통합된(integrated) 압력 센서를 구비한 품질 제어 장치를 포함한다. 또한, 본 발명은 플라스틱 제품의 생산을 위한 기계, 특히 병원에서 사용하기 위해 충전되거나 또는 충전가능한 플라스틱 제품의 생산을 위해, 연속 플라스틱 밴드로 제공된 상호연결된 플라스틱 제품을 절단하기 위한 장치를 포함하는 기계에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 단일 플라스틱 제품들이 서로 연결되어 있는 연속 플라스틱 밴드로 제공된 플라스틱 제품을 절단하는 방법에 관한 것이다.
레이저는 절단, 용접 또는 조각 등에 사용될 수 있다는 것은 알려져 있다. 종래 기술에서는 다른 접근이 추구되고 있다. 독일 공개 특허 공보 제DE 10 2007 046142 A1호는 미리 결정된 기준 위치들로 이동될 수 있는 레이저 절단 헤드를 구비한 전기적으로 제어가능한 로봇을 구비한 장치를 개시한다. 레이저로 조각하기 위한 다른 방법은 독일 공개 특허 공보 제DE 10148759 A1호에 개시되어 있다. 이 방법에 있어서, 레이저는 기판에 집중되어 있으며, 이 기판은 x-y축으로 이동된다. 용접을 위한 다른 방법은 독일 특허 공보 제DE 10 2005 035495 B4호에 개시되어 있다.
미국 공개 특허 공보 제US 5 231 262 A호는 레이저, 위치 검출 시스템, 영상 처리기 및 거울, 광 셔터, 대물 렌즈 및 회전 암 형태의 레이저 제어 시스템을 포함하는 레이저 절단 장치를 개시한다. 미국 공개 특허 공보 제US 4 328 411 A호는 결정체를 통해 비정질 금속을 레이저로 절단하는 방법을 개시한다. 또한, 프레스 몰드와 조합된 펀칭기가 개시되어 있으며, 펀칭기는 비정질 금속으로부터의 사전 절단품을 펀칭한다.
본 발명의 목적은 종래 기술보다 더 개선된 장치를 제공하는 것이며, 또한 병원에서 사용하기 위해 연속 밴드로 제공된 플라스틱 제품을 절단할 때의 효율을 증대시킬 수 있는 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 목적은 특허청구범위의 청구항 1에 따른 절단 장치와 청구항 7의 절단 방법에 의해 달성된다.
바람직한 실시예들은 종속청구항, 실시예, 도면 및 상세한 설명에 의해 얻어진다.
본 발명은 연속 플라스틱 밴드로 제공된 플라스틱 제품을 절단하기 위한 장치에 관한 것으로서, 병원에서 사용하기 위해 단일 플라스틱 제품들이 서로 연결되어 있는 연속 밴드로 제공된 플라스틱 제품을 절단할 때, 적어도 하나의 레이저, 적어도 하나의 레이저 제어 시스템, 적어도 하나의 광학 취득 및 데이터 처리 유닛 및 레이저 절단이 부정확하거나 또는 충분하지 않은 것을 검출하기 위한 통합된 압력 센서를 구비한 품질 제어 장치를 포함하는 장치는 절단 효율을 증대시킨다는 놀라운 사실을 발견하였다.
도 1은 상호연결된 플라스틱 앰플(ampoule)을 갖는 벨트 또는 연속 벨트를 도시하는 도면으로서, A방향에서는 3개의 앰플 스트립을 도시하는 평면도를 나타내며, B방향에서는 A방향의 측면(좌측)에서 본 것으로 앰플 스트립의 앰플 저부를 도시하고 점선은 레이저 빔의 스냅샷을 개략적으로 나타내며, C방향에서는 A방향의 측면(정면)에서 본 것으로 벨트에 3개의 앰플 스트립이 도시되어 있다.
도 1에 있어서, 각각의 스트립은 20개의 앰플을 포함하며, 각각은 주위 재료의 나머지뿐만 아니라 측면들과 토글 영역(toggle region)의 이웃하는 앰플과 상호연결되어 있다. 레이저는 20개의 앰플을 포함하는 앰플 스트립으로부터 각각 5개의 앰플을 갖는 4개의 앰플 팩을 절단한다. 이는 앰플 스트립 내의 두 개의 최외부 앰플은 어떤 좁은 연결부를 통해 주위 재료에 아직 연결되어 있다는 것을 의미하지만, 앰플 팩 사이의 연결부, 즉 매 다섯번 째 앰플 뒤의 연결부는 서로 완전하게 분리되어 있다.앰플 팩 내의 앰플 사이의 연결부는 천공되어 있으며, 앰플 팩으로부터 앰플을 수동으로 쉽게 분리할 수 있게 한다. 앰플의 토글 영역 사이의 재료는 완전하게 절단되어 있으며, 앰플의 상부 가장자리는 어떤 좁은 연결부를 제외하고는 재료의 나머지로부터 분리되어 있다. 이 단계에서, 다음 앰플 스트립의 앰플들의 저부는 약간의 좁은 연결부를 제외하고는 다시 주위 재료로부터 분리된다. 이는 앰플의 기하학적 구조 때문에 동일한 가공 단계에서 레이저 빔이 앰플 저부에 도달할 수 없기 때문이다. 그 결과, 앰플 저부는 이전 가공 단계에서 분리된다. 현재 가공 단계에서, 앰플 팩의 나머지 측면들이 절단되고 다음 앰플의 저부가 절단된다.
도 2는 상호연결된 플라스틱 앰플들을 절단하기 위한 실시예의 개략 측면도를 도시하는 도면이다.
본 발명의 기능적 원리는 다음과 같다.
광학 취득 유닛은 연속 밴드로 제공된 상호연결된 플락스틱 제품의 위치 데이터를 결정한다. 위치 데이터는 절단 패턴을 계산하는 데 사용되며, 이 절단 패턴은 레이저 제어 시스템에 전송된다. 절단 패턴에 따라, 적어도 하나의 레이저 빔의 위치, 강도 및 초점은 포커싱 옵틱(focusing optic)과 편향 수단을 통해 제어된다.
본 발명에 따르면, 가스 레이저, 고체 레이저 및/또는 색소 레이저가 사용될 수 있다. 이들 레이저는 엑시머 레이저, 비활성 기체 이온 레이저, 금속 증기 레이저 또는 분자 기체 레이저를 포함하는 레이저 군에 속한다.
엑시머 레이저 군은 H2-레이저(116/123 nm), Ar2-레이저(126 nm), F2-레이저(157 nm), Xe2-레이저(172 nm), ArF-레이저(193 nm), KrF-레이저(248 nm), XeBr-레이저(282 nm), XeCl-레이저(308 nm) 및 XeF-레이저(351 nm)를 포함하지만, 이들에 한정되는 것은 아니다. 비활성 기체 이온 레이저는 Ar+-레이저(~460 nm, 480 nm, 500 nm, 520 nm), Kr+-레이저(650 nm) 및 He-Cd-레이저(325 nm, 440 nm)를 포함하지만 이들에 한정되는 것은 아니다.
금속 증기 레이저 군은 Cu-레이저(500 nm, 545 nm)와 Au-레이저(310 nm, 605 nm)를 포함하지만 이들에 한정되는 것은 아니다. 분자 기체 레이저 군은 CO-레이저(6 ~ 8 ㎛), CO2-레이저(9 ㎛, 10.6 ㎛, 11 ㎛) 및 N2-레이저(337 nm)를 포함한다.
고체 레이저는 루비 Cr3+:Al2O3-레이저(694 nm), 네오디뮴 유리(Nd:유리) 레이저(1062 nm), 네오디뮴-YAG-레이저(1064 nm), 알렉산드라이트-레이저(755 nm), ALGaN/GaN-레이저(400 ~ 500 nm), InGaAs/GaAs-레이저(700 ~ 880 nm), InGaAsP/InP-레이저(900 ~ 1100 nm) 및 Pb-칼코겐-레이저(2.6 ~ 30 ㎛)로부터 선택될 수 있다. 섹소 레이저 군은 다른것들과 더불어 300 내지 1300의 전체 스펙트럼을 덮는 스틸벤, 쿠마린 및 로다민을 포함한다.
다른 실시예에 있어서, 절단 공정은 다중 레이저에 의해 병렬로, 동기적으로 또는 연속적으로 실행될 수 있다. 바람직하게는, 절단 공정은 2개의 레이저, 바람직하게는 3개의 레이저, 더욱 바람직하게는 4개의 레이저에 의해 실행된다. 절단 공정에 있어서 레이저의 개수에는 제한이 없다. 레이저 개수는 연속 밴드로 제공된 플라스틱 제품의 절단 패턴의 복잡성, 절단 크기 및 절단 치수에 따라 달라진다. 또한, 절단 공정에 따라 빔 스플리터에 의해 레이저 빔을 다중 빔으로 나누는 것도 가능하며, 다중 빔을 서로에 대해 독립적으로 제어할 수 있다. 바람직한 레이저는 CO2-레이저와 UV-레이저이다. 특히 9.4 ㎛의 파장, 바람직하게는 각각 200W 또는 180W 내지 220W의 바람직한 출력을 갖는 10.3 ㎛ 또는 10.6 ㎛의 파장을 갖는 CO2-레이저가 바람직하다. 바람직한 UV-레이저는 Nd:YAG, YLF 또는 Nd:VO4에 기반한 고체 레이저를 포함하며, 비선형 결정체를 갖는 주파수 변환 수단에 의해 355 nm 또는 355 nm 근처의 파장을 갖는 제3고조파(third harmonic)가 생성된다. 이들 레이저는 매우 미세하게 레이저를 집중시키는 것이 가능하며, 플라스틱 구성부품 사이의 좁은 연결부를 완전하게 또는 부분적으로 절단, 분리 또는 천공하는 데 적합하게 되어 있다.
본 발명에 따르면, 플라스틱 제품 및/또는 연속 밴드 사이의 물질을 용융시키거나 또는 증발시키기 위해 집중된 레이저 빔은 연속 밴드로 제공된 플라스틱 제품의 외곽 둘레로 안내된다. 레이저 빔 단면의 가우스 강도 분포는 레이저 방사선이 플라스틱 제품의 가장자리에 있는 물질을 용융시키고 버(burr)가 형성되지 않도록 한다. 이는 의료 분야에서 사용된 살균 장갑을 손상시키거나 또는 절단 플라스틱 제품을 가공하는 사람의 손을 다치게 할 수 있는 위험이 있는 날카로운 가장자리 형태가 없는 플라스틱 제품의 가장자리를 제공하는 이점을 갖는다. 기계식 장치들의 사용은 버 또는 날카로운 가장자리의 형성을 본질적으로 유발하기 때문에, 레이저 빔으로 분리하는 것은 펀칭 장치와 같은 기계식 분리 장치에 비해 뚜렷한 이점을 갖는다. 날카로운 버 및/또는 절단 가장자리는 플라스틱 재료의 경도/강성에 직접 영향을 받는다.
바람직하게는, 플라스틱은 폴리아미드, 폴리올레핀 또는 코폴리머로 이루어진 군으로부터 선택되며, 또한 복합 재료 형태의 플라스틱 또는 코폴리머의 화합물로부터 선택된다. 바람직하게는, 플라스틱은 폴리에틸렌(PE)이며, 더 바람직하게는 폴리프로필렌(PP) 또는 적어도 폴리프로필렌(PP)의 인장 강도, 비틀림 모듈, 영률 및/또는 용융 범위를 갖는 임의의 다른 플라스틱이 바람직하다. 임의의 플라스틱, 즉 적어도 폴리프로필렌과 같은 강성 또는 경도를 갖거나 또는 폴리프로필렌 이상의 강성 또는 경도를 갖는 플라스틱이 본 발명에 따라 바람직하게 절단될 수 있다.
본 발명의 장치에 사용될 수 있는 또 다른 플라스틱은 다음으로 이루어진 군으로부터 선택될 수 있다: 폴리발레로락톤, 폴리-ε-데카락톤, 폴리락톤산, 폴리글리콜산, 폴리락티드, 폴리글리콜리드, 폴리락티드와 폴리글리콜리드와의 코폴리머, 폴리-ε-카프로락톤, 폴리히드록시부탄산, 폴리히드록시부티레이트, 폴리히드록시발레레이트, 폴리히드록시부티레이트-코-발레레이트, 폴리(1,4-디옥산-2,3-디온), 폴리(1,3-디옥산-2-온), 폴리-p-디옥산온, 폴리무수물 예컨대 폴리무수말레산, 폴리히드록시메타크릴레이트, 피브린, 폴리시아노아크릴레이트, 폴리카프로락톤디메틸아크릴레이트, 폴리-b-말레산, 폴리카프로락톤부틸-아크릴레이트, 예컨대 올리고카프로락톤디올과 올리고디옥산온디올과의 멀티블록폴리머, PEG와 폴리부틸렌테레프탈레이트와 같은 폴리에테르 에스테르 멀티블록 폴리머, 폴리피보토락톤, 폴리글리콜산 트리메틸-카보네이트, 폴리카프로락톤-글리콜리드, 폴리-g-에틸글루타메이트, 폴리(DTH-이미노카보네이트), 폴리(DTE-코-DT-카보네이트), 폴리(비스페놀-A-이미노카보네이트), 폴리오르토에스테르, 폴리글리콜산 트리메틸-카보네이트, 폴리트리메틸카보네이트, 폴리이미노카보네이트, 폴리(N-비닐)-피롤리돈, 폴리비닐알코올, 폴리에스테르아미드, 글리콜화 폴리에스테르, 폴리포스포에스테르, 폴리포스파젠, 폴리[p-카르복시페녹시)프로판], 폴리히드록시펜탄산, 폴리무수물, 폴리에틸렌옥사이드-프로필렌옥사이드, 폴리우레탄, 폴리에테르 에스테르 예컨대 폴리에틸렌옥사이드, 폴리알켄옥살레이트, 폴리오르토에스테르 및 이들의 코폴리머, 카라기난, 콜라겐, 폴리히드록시 알카노에이트, 펙틴산, 액틴산, 카르복시메틸설페이트, 콜라겐, 콜라겐-N-히드록시숙신이미드, 폴리아크릴산, 폴리아크릴레이트, 폴리메틸메타크릴레이트, 폴리부틸메타크릴레이트, 폴리아크릴아미드, 폴리아크릴로니트릴, 폴리아미드, 폴리에테르아미드, 폴리에틸렌 아민, 폴리이미드, 폴리카보네이트, 폴리카보우레탄, 폴리비닐 케톤, 폴리비닐 할라이드, 폴리비닐리덴 할라이드, 폴리비닐 에테르, 폴리비닐방향족 화합물, 폴리비닐 에스테르, 폴리비닐피롤리돈, 폴리옥시메틸렌, 폴리부틸렌, 폴리테트라플루오로에틸렌, 폴리올레핀 엘라스토머, 폴리이소부틸렌, EPDM 고무, 플루오로실리콘, 카르복시메틸키토산, 폴리에틸렌 테레프탈레이트, 폴리발레레이트, 에틸 비닐 아세테이트 코폴리머, 폴리설폰, 폴리에테르설폰, 에폭시 수지, ABS 수지, 실리콘 예컨대 폴리실록산, 폴리비닐할로겐 및 전술한 폴리머들의 코폴리머 및/또는 혼합물 및 전술한 폴리머들의 라미네이트 및 다층 시스템.
폴리프로필렌으로 제조된 플라스틱 제품들은 폴리에틸렌으로 제조된 플라스틱 제품들보다 더 큰 이점을 가지며, 이 폴리프로필렌 플라스틱 제품들은 121℃ 또는 이 온도 이상에서 가압 멸균 처리되거나 또는 살균될 수 있다. 이것은 모든 세균을 죽일 수 있기 때문에 병원에서 특히 중요한 것이다. 폴리프로필렌을 처리하기 위해서는 고온이 필요하기 때문에, 연속 플라스틱 밴드로 제공된 상호연결된 플라스틱 제품을 절단하기 전에, 플라스틱 제품은 긴 간격 및/또는 긴 시간 동안 냉각되어야 한다. 더욱이, 폴리프로필렌은 폴리에틸렌보다 더 단단하게 때문에 기계적 절단 또는 펀칭은 더욱 날카로운 버 및/또는 절단 가장자리들을 자연적으로 유발한다.
본 발명의 장치에 따르면, 가공 처리 후에 바로 높은 처리 온도에서 플라스틱 제품을 절단할 수 있다. 이는 플라스틱 제품이 냉각되는 것을 기다릴 필요가 없을 뿐만 아니라 이송 중에 플라스틱 제품을 절단하는 것이 가능한 온도로 플라스틱 제품을 냉각시키기 위한 긴 컨베이어 밴드를 설치할 필요도 없다. 따라서, 높은 영률을 갖기 때문에 기계식으로 절단 또는 펀칭될 때 날카로운 버 및/또는 가장자리들을 형성하는 플라스틱 제품의 절단에 바람직하다. 특히, 160℃ 내지 170℃의 용융 범위를 갖고 약 1520 N/㎟의 영률로 특정되는 폴리프로필렌에 바람직하다. 따라서, 이러한 플라스틱은 160℃ 이상, 바람직하게는 180℃ 이상, 더욱 바람직하게는 200℃ 이상, 더욱 더 바람직하게는 220℃ 이상의 용융 범위를 갖는 것이 바람직하며, 121℃에서 또는 이 온도 이상에서 변형없이 통상적으로 가압 멸균 처리될 수 있는 것이 바람직하다. 또한, 이러한 플라스틱은 100℃ 이상, 바람직하게는 110℃ 이상의 작동 온도 및/또는 1500 N/㎟ 이상, 바람하게는 1700 N/㎟ 이상, 더 바람직하게는 1900 N/㎟ 이상의 영률을 갖는 것이 바람직하다. 본 발명의 장치로 절단될 수 있는 특히 바람직한 플라스틱은 폴리프로필렌 및 폴리프로필렌 범위에 있는 용융 범위, 인장 강도, 비틀림 모듈 또는 경도/강성으로 특정되는 임의의 다른 플라스틱이며, "범위"의 정의는 폴리프로필렌의 대응 값에 ±10%, 즉 폴리프로필렌 값의 -10% 내지 +10%의 값으로서 정의된다.
본 발명의 장치는 플라스틱의 연속 밴드로 제공된 플라스틱 제품을 절단하기 위해 레이저를 사용한다. 뜨거운 플라스틱 제품을 위한 냉각 라인은 필요하지 않으며, 이는 레이저가 뜨거운 재료 또는 냉각 과정 중의 뜨거운 재료를 각각, 안정적으로, 그리고 정확하게 절단할 수 있기 때문이다. 이는 플라스틱 제품이 몰딩 롤을 빠져나온 후에 바로 또는 직후에 이미 경화되기 시작하는 고온에서 병원용 플라스틱 제품으로 절단할 때 특히 이롭다. 부가적으로, 플라스틱 구성부품 사이의 좁은 연결부를 완전하게 또는 부분적으로 천공하거나 또는 플라스틱 제품을 서로로부터 분리하는 것을 더 쉽게 하는 미리 결정된 파단점을 도입하는 것이 가능하다. 이는 플라스틱 제품이 폴리프로필렌으로 제조될 때 특히 이로우며, 이는 폴리프로필렌이 냉각된 후에 매우 질겨지고 이는 임의의 다른 기계적 지원없이, 즉 가위의 지원없이 수동으로 플라스틱 제품을 분리하는 것은 어렵기 때문이다.
따라서, 본 발명의 레이저 절단 장치는 따뜻하거나 또는 뜨거운 플라스틱 제품, 즉 적어도 60℃, 바람직하게는 적어도 80℃, 바람직하게는 적어도 100℃, 바람직하게는 적어도 115℃, 바람직하게는 적어도 125℃, 더 바람직하게는 적어도 135℃, 더욱 바람직하게는 적어도 145℃, 더욱 더 바람직하게는 적어도 155℃의 온도를 갖는 폴리머 또는 플라스틱을 절단하는 데 특히 유용하며, 이에 의해 플라스틱 및/또는 폴리머는 200℃ 내지 250℃의 온도 범위에서 절단될 수 있다. 더욱이, 본 발명에 따른 장치는 냉각 또는 가열 공정에서 플라스틱 제품을 절단하는 데 바람직하게 사용되며, 절단되는 세그먼트의 온도는 절단 공정의 개시 온도와 절단 공정의 말단에서의 온도는 서로 다르다. "세그먼트(segment)"라는 용어는 광학 취득 유닛에 의한 가공 사이클에서 알려져 있는 연속 벨트에서의 섹션(section)이며, 절단 패턴이 규정되는 것으로서 이해하여야 한다. 레이저 절단은 온도 구배가 존재할 때에도, 즉 플라스틱 제품 또는 플라스틱 세그먼트 각각을 절단하는 중에 온도 변화가 있는 경우에도 매우 정확하게 실시된다. 본 발명의 장치는 -100℃ 내지 +100℃의 온도 범위에서 플라스틱 제품에 대한 절단 패턴을 정확하게 획득하고 처리한다. 초당 최대 1℃의 플라스틱의 온도 변화가 본 발명의 장치에 의해 획득되고 처리될 수 있다. 이는 연이은 절단 패턴과 절단 모드들에서의 변경뿐만 아니라 소정 절단 패턴의 절단 중에 또는 연이은 세그먼트와 절단 패턴들에 대해 플라스틱 재료를 변경하는 것을 또한 포함한다.
본 명세서에 사용된 "절단" 또는 "레이저 절단"이란 용어는 레이저 빔으로 플라스틱 재료, 바람직하게는 폴리프로필렌과 이와 유사한 폴리머 또는 폴리에틸렌을 절단하는 것을 이해하여야 하며, 이는 또한 천공, 즉 절단 부품과 미절단 부품의 부품을 교체하는 것 뿐만 아니라 가늘어진 부품을 부분적으로 절단하는 것을 포함하며, 이는 절단점에서의 재료는 완전하게 절단된 것이 아니라 두께가 감소된, 즉 재료 접합부가 아직 존재하지만 적은 힘으로 기계적으로 분리될 수 있는 것을 의미한다. 따라서, 용어 "절단" 또는 "레이저 절단"은 절단 패턴의 전체 또는 절단 패턴의 특정 지점들에서만 플라스틱 재료를 완전하게 절단할 뿐만 아니라 절단 패턴의 전체 또는 절단 패턴의 특정 지점들에서만 플라스틱 재료를 천공하는, 즉 완전하게 절단한 제품을 미절단 부품들로 교체하는 것을 기술하는 것이다.
"절단 패턴"이란 용어는 절단되는 모든 부품으로서 이해되어야 하며, 이 부품들은 하나의 검출 단계에서 광학 취득 유닛에 의해 획득된다. 절단 패턴은 상호연결된 플라스틱 제품의 연속 밴드의 세그먼트에 위치될 수 있다. 따라서, 상호연결된 플라스틱 제품의 연속 밴드 또는 벨트에서 플라스틱 제품을 절단할 경우에, 광학 취득 유닛은 상호연결된 플라스틱 제품의 연속 밴드 또는 벨트의 일부(즉, 세그먼트)를 점진적으로 획득하며, 이 세그먼트는 본 발명의 장치로 공급되어 절단 패턴에 따라 절단된다. 절단 패턴은 광학 취득 유닛을 통해 획득되며, 통상적으로 평면 위아래에 놓이는 3차원이며, 연속 밴드 또는 연속 벨트를 통해 획정되는 플라스틱 제품을 포함하며, 절단 패턴은 추가로 사용자가 정의가능하고 따라서 절단 모드에 관한 사전 정의된 정보를 포함할 수 있다. 광학 취득 유닛은 예를 들면 절단이 실행되는 부분에 대한 위치를 검출할 수 있다. 절단 방법(완전하게, 부분적으로, 천공 등)은 사용자에 의해 미리 결정될 수 있다. 대안적으로 또는 부가적으로, 광학 취득 유닛은 각각의 마킹(marking)을 검출할 수 있으며, 이 마킹은 절단이 이루어진 위치에 대한 정보뿐만 아니라 정보로서 포함될 수 있는 절단 모드에 대한 정보를 부여한다. 전술한 조합이 당연히 가능하며, 따라서 사전 정의된 패턴들의 혼합과 절단 모드 및/또는 절단 패턴의 자동 검출이 가능하다. 연속 밴드 또는 연속 벨트 대신에, 연속 밴드의 단일 유닛들 또는 일부 부품, 즉 격리된 세그먼트들이 광학 취득 유닛에 의해 검출될 수도 있다.
절단 패턴과 절단 모드는 연속 밴드 또는 연속 벨트의 특정 섹션 또는 특정 부분을 절단하기 전에 광학 취득 유닛에 의해 새로 결정되고, 따라서 랜덤 순서로 다양한 절단 패턴과 절단 모드를 조정하는 것이 가능하다. 이는 기계적 절단 및/또는 펀칭 공정보다 더 명백한 이점을 갖는다. 기계적 펀칭 또는 기계적 절단 공구는 규정된 절단 패턴 또는 규정된 절단 모드를 결정하지만, 교차 세그먼트를 다른 절단 패턴 또는 절단 모드로 변경하는 것은 불가능하다. 본 발명의 레이저 절단 장치는 10개의 다른 절단 패턴과 다른 절단 모드를 갖도록 조정될 수 있으며, 이는 기계적 절단 또는 펀칭 공구로는 달성할 수 없다. 다른 펀칭 또는 절단 공구가 사용되더라도, 조정될 수 있는 패턴 수는 현재까지는 제한되고 있다. 본 발명의 장치는 정확한 절단 패턴을 독립적으로 실행하며, 즉 특정 패턴에 제한되는 것이 아니라 임의의 절단 패턴을 검출하고 조정할 수 있다.
절단 패턴은 적절한 마킹을 통해 결정되며, 이러한 마킹은 광학 취득 유닛에 의해 검출된다. 이는 칼라 마킹, 공간 마킹뿐만 아니라 방사성 마킹을 포함할 수 있다.
칼라 마킹은 예를 들면 가시 범위, 적외선 범위 또는 UV 범위의 칼라 마킹을 포함하며, 플라스틱에 편입되거나 또는 부착될 수 있다. 이는 플라스틱에 편입되거나 또는 부착될 수 있고, 가는 필라멘트, 와이어 또는 마이크로 입자들과 같은 플라스틱 재료와는 구별할 수 있는 다른 물질로 확장될 수 있다. 한편, 공간 마킹은 플라스틱 재료의 높이, 찌그러짐(dent) 또는 구멍으로서 인식될 수 있다. 방사성 마킹은 플라스틱 재료에 편입되거나 또는 부착된 방사성 물질이며, 플라스틱 제품의 방사능 분류 물질 또는 용액을 표시하는 데 이용될 수 있다.
데이터 처리 유닛은 절단 패턴의 부품이 레이저에 의해 완전하게 절단되었는지를 결정하거나 또는 천공만 되었는지, 간벌되었는지 및/또는 처리되지 않았는지를 결정한다. 따라서, 레이저는 광학 취득 유닛에 의해 검출된 그리고/또는 미리 결정된 절단 패턴의 제한 내에서, 사용자 또는 각각의 절단 패턴 또는 세그먼트의 마킹에 의해 미리 규정된 절단 모드에 따라, 특정 부품을 완전하게 절단하고, 천공하고, 재료의 두께를 특정 정도로 감소시키고 그리고/또는 특정 부품을 무시할 수 있다. 레이저는 데이터 처리 유닛의 제어하에서, 광학 취득 유닛과 미리 규정된 절단 모드에 의해 검출된 절단 패턴에 따라 안내된다.
플라스틱 제품의 정확한 절단을 위한 레이저 빔의 사용은 연속 플라스틱 밴드로 제공된 상호연결된 플라스틱 제품의 위치 데이터를 결정하는 광학 취득 유닛에 따른다. 위치 데이터는 광학 취득 수단에 의해 검출되는 형태, 크기, 형상, 기하학적 형태, 레이저 마킹, 그림자 투영, 칼라 인식, 명/암 구역 또는 반사에 대한 정보를 포함한다.
바람직한 실시예에 있어서, 광학 취득 유닛은 카메라를 포함한다. 다른 바람직한 실시예에 있어서, 레이저 스캐너는 연속 플라스틱 밴드로 제공된 상호연결된 플라스틱 제품을 측정하는 것에 의해 위치 데이터를 결정하기 위한 검출기와 함께 사용된다. 레이저는 플라스틱 제품의 완전한 표면 프로파일을 묘사하기 위한 거울 시스템에 의해 전환될 수 있다.
위치 데이터는 데이터 처리 유닛, 즉 프로그램가능한 마이크로 프로세서로 전송되어 이들 데이터들은 추가로 처리된다. "처리"라는 용어는 실제 결정된 위치 데이터가 데이터 처리 유닛에 저장된 위치 데이터와 비교되는 방식임을 이해하여야 한다. 위치 데이터의 각각의 조합을 위해, 절단 패턴이 데이터 처리 유닛에 저장되며, 이 절단 패턴은 레이저를 제어하기 위한 레이저 제어 시스템으로 전송된다.
이는 광학 취득 유닛이 플라스틱 제품의 각각의 실제 상태를 검출하기 때문에 연속 벨트로 제공된 플라스틱 제품의 정밀한 크기 정확도를 요구하지 않는다는 이점을 갖는다. 특히, 플라스틱 제품의 제조를 위한 통상적인 고온에서 사용된다. 플라스틱의 온도 의존 팽창 및/또는 수축은 기계식 펀칭을 고정된 저온에서만 가능하게 한다. 본 발명의 장치의 사용은 이러한 문제점을 제거하며, 플라스틱 제품은 서로 다른 온도에서 정확하게 절단될 수 있다. 더욱이, 본 발명의 장치는 다양한 다른 플라스틱 제품을 절단할 때, 절단 패턴을 위치 데이터에 대해서만 변경하기 때문에 장치의 복잡한 전환이 필요하지 않다.
다른 바람직한 실시예에 있어서, 위치 데이터는 저장된 위치 데이터와 비교되지는 않지만, 데이터 처리 유닛이 획득된 위치 데이터로부터의 각각의 절단 패턴을 계산하여 이 계산된 절단 패턴을 레이저를 제어하기 위한 레이저 제어 시스템으로 전송한다.
또 다른 바람직한 실시예에 있어서, 위치 데이터뿐만 아니라 절단 패턴이 저장되고, 이 저장된 절단 패턴은 각각의 실제 위치 데이터에 의해 보정되어 레이저를 제어하기 위한 레이저 제어 시스템으로 전송되기에 적합한 절단 패턴이 된다.
레이저 시스템은 바람직하게는 제어가능한 포커싱 옵틱, 제어가능한 편향 수단 및 빔-형성 수단으로 구성된다. 본 명세서에서 "제어가능한"이란 용어는 포커싱 옵틱과 편향 수단은 절단 패턴이 데이터 처리 유닛에 의해 계산되고 계산된 데이터가 적절한 형태로 전송되도록 제어될 수 있다는 것으로 이해하여야 한다. 빔-형성 수단은 우수한 포커싱의 목적을 위해 레이저 빔을 시준하고 빔의 편차를 감소시킨다. 결정된 위치 데이터에 따라, 적어도 하나의 레이저의 초점 위치와 초점의 강도는 제어가능한 포커싱 옵틱과 제어가능한 편향 수단에 의해 제어된다. 하나 이상의 레이저가 사용되는 경우, 바람직하게는 각각의 레이저는 또 다른 레이저 제어 시스템에 의해 제어된다.
일 실시예에 있어서, 레이저 제어 시스템은 레이저 빔을 시준하는 빔-형성 수단, 우수한 포커싱의 목적을 위해 빔의 편차를 감소시키는 망원 렌즈 시스템, 미리 결정된 절단 패턴에 따라 상호연결된 플라스틱 제품 둘레에 2차원 또는 3차원으로 레이저 빔을 안내하는 거울 편향 시스템, 레이저 빔을 포커싱하여 플라스틱 재료가 레이저 빔의 운동 중에 증발하도록 하는 포커싱 옵틱 및 절단 패턴에 대한 데이터를 거울상 운동으로 전환시키는 소프트웨어-제어 전극을 포함한다.
바람직한 실시예에 있어서, 제어가능한 편향 수단은 검류계 스캐너이며, 레이저 빔의 방향을 거울로 편향시킨다. 더 바람직한 실시예에 있어서, 검류계 스캐너는 2 이상의 거울로 레이저 빔을 편형시킨다. 플라스틱 제품의 기하학적 특성에 따라, 하나 이상의 제어가능한 편향 수단이 사용될 수 있다. 바람직한 실시예에 있어서, 플라스틱 제품과 레이저 옵틱 사이에 관련 운동이 없다면, 즉 레이저 옵틱이 고정되어 이동할 수 없다면, 레이저 빔은 제어가능한 편향 수단에 의해서만 제어된다.
다른 실시예에 있어서, 레이저 빔은 제어가능한 편향 수단에 의해 검출되지 않지만, 레이저 광 또는 레이저 광의 일부는 절단 공정을 실행하기 위해 플라스틱 제품에 대해 이동된다. "레이저 광"이란 용어는 레이저 빔 형성, 포커싱, 제어 또는 증폭에 필요한 모든 구성요소를 포함하는 것을 의미한다. 예를 들면, 플라스틱 제품에 대해 렌즈와 거울 시스템만이 이동될 수 있거나 또는 렌즈만이 이동될 수 있거나 또는 거울 시스템만이 이동될 수 있거나, 또는 전체 레이저 광이 이동될 수 있다.
특히 바람직한 실시예에 있어서, 레이저 빔은 이동가능하고 제어가능한 편향 수단에 의해 제어된다. 본 명세서에서의 용어 "이동가능한"이란 제어가능한 편향 수단이 x, y및 z축으로 이동될 수 있다는 것을 의미한다. 이는 레이저 빔이 서로 다른 접근으로 절단 영역에 도달하여 절단할 수 있도록 한다.
다른 이점은 제어가능한 편향 수단이 동시에 앰플 라벨링에 사용되어, 절단과 라벨링이 한번의 공정으로 이루어질 수 있는 이점을 갖는다.
바람직하게는 포커싱 옵틱은 렌즈 또는 거울이며, 더 바람직하게는 포커싱 옵틱은 볼록 렌즈 또는 포커싱 오목 거울이다. 볼록 거울은 특정 광학 물질을 사용하지 않고 동일 지점에 각각의 레이저 파장을 포커싱할 수 있는 추가 이점을 제공한다.
일 실시예에 있어서, 장치는 연속 밴드로 제공된 상호연결된 플라스틱 제품에 대한 이송 유닛을 포함한다. 이 이송 유닛은 연속 밴드로 제공된 상호연결된 플라스틱 제품을 레이저 또는 광학 취득 유닛 아래로 끌어당기는 피딩-인(feeding-in) 장치로 구성된다. 이는 연속 밴드로 제공된 플라스틱 제품의 높은 처리량과 완전 자동 절단을 허용한다.
다른 실시예들에 있어서, 이송 유닛은 상호연결된 플라스틱 제품이 운송되는 컨베이어 벨트이다.
플라스틱 제품, 즉 앰플, 백(bag) 또는 캐비티(cavity)의 레이저 분리의 큰 이점 중의 하나는 기계적 분리 후에 날카로운 릿지(ridge)가 아니라 융합 가장자리를 생성하는 것이다.
이는 날카로운 릿지는 멸균 장갑에 손상을 주거나 앰플을 사용하는 병원 의사 또는 직원의 손에 상처를 입히기 때문에 병원에서 사용하기 위한 플라스틱 제품의 절단시에 특히 중요하다. 기계적 절단 플라스틱 제품은 날카로운 릿지가 발생하는 절단선을 남기는 절단 블레이드의 측면 때문에 항상 날카로운 릿지들을 갖는다.
처리 가스용 노즐을 통해 고정 빔과 포커싱을 갖는 종래의 레이저 절단 공정은 가장자리들에 버를 또한 유발한다. 이동가능한 빔, 즉 갤보 스캐너로 앰플을 절단하게 되면, 이 방법은 망원경과 렌즈 및 스캐너 이동과 같은 레이저 파라미터와 빔-형성 소자들의 미세한 회전에 의해 더욱 정밀하게 실행할 수 있기 때문에 가장자리들이 접합부에서 융합된다. 이를 위해, 본 발명에서와 같은 센서와 제어 시스템이 요구된다.
그러나 이러한 분리 처리에도 불구하고, 절단 플라스틱 제품, 즉 앰플은 융합 가장자리들과 분리되지 않을 가능성이 있다. 이는 겨우 감지할 수 있는 날카로운 릿지가 앰플을 함께 유지하고 있는 경우이다. 앰플이 최종적으로 분리되어도 날카로운 릿지들은 남아있게 된다. 이러한 날카로운 릿지들은 레이저의 경미한 전력 변동 또는 빔 방향에서 겨우 검출할 수 있는 변형의 결과일 수 있다.
앰플들은 매우 좁은 연결부를 갖는 앰플 팩 내에 제공되어 있기 때문에, 레이저 절단 품질은 통상 매우 복잡한 영상 인식 시스템과 특정 카메라로만 평가될 수 있다. 전체 제조 공정의 속도를 늦추는 이러한 시스템은 본질적으로 고가이고 고장이 잦으며, 현재의 시스템들에 쉽게 통합될 수 없다.
그 결과, 본 발명의 장치는 절단 플라스틱 제품들을 압축하기 위한 통합된 압력 센서를 갖는 품질 제어 장치를 추가로 포함한다. 연속 플라스틱 밴드로 제공된 상호연결된 플라스틱 제품은 레이저에 의해 잔여 재료, 즉 프레임워크로부터 완전하게 분리되지 않는 것이 바람직하며, 따라서 절단 플라스틱 제품은 최종 분리가 일어날 때까지 주위 재료 내에 이송될 수 있다. 레이저 절단 중에, 정밀하게 형성된 좁은 연결부는 플라스틱 제품과 주위 잔여 재료 사이에 남겨진다. 최종 분리 단계에 있어서, 플라스틱 제품들은 통합된 압력 센서를 갖는 품질 제어 장치 아래로 운송된다. 연속 플라스틱 밴드의 단일 플라스틱 제품 또는 섹션의 미리 규정된 위치를 때리는 앰플 팩의 형태를 갖는 스탬프 또는 소정 개수의 핀을 갖는 스탬프는 플라스틱 제품을 압축하고 앰플의 토글 부품(toggle parts) 사이의 재료, 즉 잔여 주위 재료로부터 이웃하는 앰플의 넥 영역 사이의 재료를 압축한다. 주위 재료 및/또는 토글 영역 사이의 재료로부터 앰플을 밀어내기 위해 필요한 압력 또는 힘이 미리 규정된 제1 조정가능한 값을 초과하는 경우, 이는 플라스틱 제품은 충분히 분리되지 않았으며 주위 재료와 아직 연결되어 있는, 즉 벨트 또는 서로에 대해 아직 연결되어 있다는 것을 표시한다.
플라스틱 제품들을 분리하기 위해 플라스틱 제품 또는 유닛 또는 플라스틱 제품의 번들을 실제로 때리는 스탬프 대신에, 하나의 노즐 또는 복수의 노즐에 의해 생성된 하나의 공기 분사 또는 다중 가스 분사와 같은 가스 분사가 플라스틱 제품 또는 유닛 또는 플라스틱 제품의 번들에 가수 분사 압력을 부여하기 위해 사용될 수 있다. 이에 의해, 가스 분사 또는 가스 분사들이 단일 플라스틱 제품 또는 유닛 또는 플라스틱 제품의 번들을 분리하는 데 충분했다고 결정하는 것에 의해 레이저 절단의 품질을 다시 나타내는 규정된 압력으로 단일 가스 분사들이 생성된다. 가스 대신에, 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자들은 동일한 목적을 위해 물과 같은 액체를 또한 사용할 수 있다.
따라서, 통합된 압력 센서를 갖는 품질 제어 장치는 연속 밴드의 주위 잔여 재료로부터의 레이저 절단 플라스틱 제품을 압축하도록 지시하며, 이에 의해 아직 서로 부착되어 있지만 절단 장치에서 사용된 레이저에 의해 이미 바람직하게 천공된 단일 플라스틱 제품들 또는 플라스틱 제품의 유닛들을 생성시키고, 날카로운 릿지들을 형성시키기 않고 쉽게 분리가 이루어질 수 있다.
이는 통상적으로 앰플 또는 앰플 팩의 형태를 갖는 몰드로 실행된다. 부가적으로, 좁은 스탬프들은 토글 부품, 즉 두 개의 인접한 앰플의 넥 영역 사이의 영역 사이의 잔여 재료를 밀어내는 것을 포함할 수 있다. 미리 규정된 제1 조정가능한 값을 초과하면, 레이저 절단은 충분하지 않은 것이며 플라스틱 제품들은 별도로 수집된다. 이는 불충분하게 절단된 플라스틱 제품들을 정확하게 절단된 플라스틱 제품으로부터 별도로 수집하고, 후속 공정에서 다시 처리하여 폐기물로서 버려지지 않는 이점을 갖는다. 따라서, 일 실시예에 있어서 통합된 압력 센서를 구비한 품질 제어 장치는 주위 잔여 재료로부터 정밀하게 플라스틱 제품을 압축하는 앰플 형태의 몰드로 구성된다.
또한, 통합된 압력 센서를 갖는 품질 제어 장치는 레이저 절단의 품질, 즉 의도하는 분리의 품질을 제어할 수 있으며, 이는 주위 잔여 재료로부터 플라스틱 제품을 압축하기 위해 필요한 저항 및/또는 힘을 측정하는 것에 의해 제어할 수 있다. 앰플의 주위 재료 및/또는 토글 부품, 즉 이웃하는 앰플의 넥 영역 사이의 재료로부터 앰플을 밀어내기 위해 필요한 압력/힘은 날카로운 버 형성이 발생하지 않도록 레이저 절단이 가장자리들에 있는 재료를 훌륭하게 용융시켰는지에 대한 정보를 직접 부여한다.
본 출원인은 예를 들면 폴리프로필렌 앰플을 절단할 때, 이하의 적용을 발견하였다.
· 압력 센서가 임의의 저항을 등록하지 않는다면, 앰플들은 정확하게 분리되며 가장자리들은 앰플 둘레에 완전하게 융합됨.
· 압력 센서가 주위 잔여 재료로부터 앰플을 밀어내기 위해 최대 0.5 N의 저항을 등록한다면, 무시해도 될 정도의 릿지가 형성되어 있으며 앰플의 사용은 안전함.
· 압력 센서가 주위 잔여 재료로부터 앰플을 밀어내기 위해 0.5 N 이상의 저항을 등록한다면, 상당히 날카로운 릿지가 형성되어 있으며 앰플들은 무해함이 없도록 처리되어야 함.
따라서, 앰플의 주위 재료 및/또는 토글 부품, 즉 이웃하는 앰플의 넥 영역 사이의 재료로부터 백, 병, 실린더, 앰플 또는 다른 캐비티와 같은 플라스틱 제품을 밀어내기 위해 필요한 압력이 제1 임계값보다 아래인 제2 임계값을 초과하는 경우, 이는 레이저 절단이 불만족스러우며 플라스틱 제품에 날카로운 릿지 또는 버의 잠재적인 유해한 형성이 발생되었다는 표시를 부여한다.
다른 실시예에 있어서, 품질 제어는 토글 부품, 즉 두 개의 인접한 앰플의 넥 영역 사이의 영역 사이의 재료에서 실행된다.
따라서, 주위 잔여 재료로부터 플라스틱 제품을 밀어내기 위한 힘은 플라스틱 제품이 장확하게 절단되었는지에 대한 정보를 제공하며, 플라스틱 제품은 주위 재료로부터 밀려지거나 또는 밀려지지 않을 수 있다. 또한, 요구된 힘은 릿지들이 안전한 것인지 또는 잠재적으로 유해할 수 있는 임의의 날카로운 릿지들이 형성되어 있는지를 나타낸다.
통합된 압력 센서를 갖는 본 발명의 품질 제어 장치는 절단되는 플라스틱의 종류, 재료의 두께, 절단이 실행되는 온도, 레이저용 출력 및/또는 플라스틱 제품의 기하학적 구조 또는 크기와 같은 인자들에 따라 압력/힘에 대한 정확한 제1 값 및 제2 값 또는 임계값은 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자에게는 명확하다. 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자는 연속 밴드로 제공된 플라스틱 제품에 대한 압력 또는 힘의 임계값을 최소한의 경험을 통해 결정할 수 있다. 따라서, 플라스틱 제품에 대한 흠잡을 데 없는 절단 또는 허용할 수 없는 절단을 나타내는 올바른 압력 범위를 찾아내어 레이저의 조정을 실행하는 것은 복잡하지 않다.
다른 실시예에 있어서, 통합된 압력 센서를 갖는 품질 제어 장치는 앰플, 앰플 팩 및/또는 토글 영역, 즉 앰플의 넥 영역 사이의 재료와 같은 플라스틱 제품에 압축을 적용하는 것에 의해 레이저 절단의 품질을 결정한다. 작동 모드는 전술한 실시예와 유사하지만, 이 작동 모드는 주위 잔여 재료로부터 앰플, 앰플 팩 및/토글 영역을 분리하기 위해 요구된 힘을 측정하지 않는다. 대신에, 통합된 압력 센서를 갖는 품질 제어 장치는 소정 진공과 같은 소정 압축을 적용하기 위해 요구된 힘을 측정한다.
압력 또는 힘이 단일 플라스틱 제품들 또는 플라스틱 제품의 팩 또는 번들의 위로부터 상부면에 작용되는 동안, 압축 또는 진공은 연속 플라스틱 밴드 및 다른 단일 플라스틱 제품들 또는 플라스틱 제품의 다른 팩 또는 번들로부터 플라스틱 제품의 단일 플라스틱 제품들 또는 플라스틱 제품의 팩 또는 번들을 분리시키기 위해 단일 플라스틱 제품들 또는 플라스틱 제품의 팩 또는 번들 아래로부터 적용된다.
본 발명의 제3 실시예에 있어서, 통합된 압력 센서를 갖는 품질 제어 장치는 본 발명의 레이저 절단의 품질에 접근시키기 위해 결정될 수 있는 견인력을 적용한다. 이러한 견인력은 단일 플라스틱 제품들 또는 플라스틱 제품의 팩 또는 번들을 파지하고 연속 플라스틱 밴드 및 다른 단일 플라스틱 제품들 또는 플라스틱 제품의 다른 팩 또는 번들로부터 플라스틱 제품들을 분리하는 수단을 통해 적용될 수 있다. 단일 플라스틱 제품들 또는 플라스틱 제품의 팩 또는 번들을 분리하기 위해 요구된 힘이 측정될 수 있으며, 또한 레이저 절단이 흠잡을 데 없거나 또는 충분하지 않은 경우 레이저 절단의 품질을 접근시키기 위한 표시를 나타낸다.
그 결과, 본 발명에 따르면, 단일 플라스틱 제품들 또는 플라스틱 제품의 단일 팩 또는 단일 번들의 분리가 압력과 같은 미는 힘, 인입력 또는 진공과 같은 압축에 의해 처리되는가는 중요하지 않다.
다른 실시예에 있어서, 장치는 레이저 빔과 제어가능한 편향 수단의 장기 드리프트 효과(drift effect)를 보상하기 위한 시스템을 포함한다. 이는 온도 변화, 습도, 진동으로의 노출, 기계적 응력 및 구성요소의 노화에 의해 발생될 수 있으며, 레이저 빔의 정밀도에 나쁜 영향을 미칠 수 있다. 레이저 빔의 장기 드리프트 효과를 보상하기 위한 시스템은 레이저 빔의 정밀도를 항상 최적으로 하고, 장치의 유지보수에 의해 제품 손실을 완전하게 최소로 감소시키는 것을 보장한다.
일 실시예에 있어서, 열 영상 카메라는 절단 패턴의 외측에 놓이는 재료 표면에 선택적인 가열을 등록하기 위해 사용되지만, 제어가능한 편향 수단의 거울 시스템의 편향 범위 내에 있다. 선택적 가열은 특정 시간 동안 재료 표면에서 짧은 시간 동안 빔을 검출하는 것에 의해 얻어진다. 이들 단기 가열은 예를 들면 피딩-인 장치가 레이저와 광학 취득 유닛 아래의 연속 밴드로 제공된 다음의 상호연결된 플라스틱 제품을 끌어당기는 동안 실행될 수 있다. 열 영상 카메라는 리시버(receiver)에서의 위치와 정밀하게 프로그램된 설정/설계된 위치들을 비교한다. 그 후 수집된 데이터는 절단 패턴을 보정하고 조정하도록 레이저 제어 시스템으로 전송된다. 이 제어 메카니즘은 각각의 절단 공정에서 또는 공정 전 또는 소정의 미리 규정된 간격에서 일어날 수 있다. 열 영상 카메라는 가열된 재료의 온도를 동시에 결정하고 플라스틱 제품을 절단하기 위해 사용된 레이저 전력을 이 데이터로부터 결말짓는다. 따라서,레이저 전력의 감소는 조정될 수 있다.
다른 실시예에 있어서, 절단 패턴의 외측에 놓여 있는 밴드는 제어가능한 편향 수단의 거울 시스템의 편향 범위 내에 있지만, 플라스틱 밴드의 내측 또는 외측을 따라 인출되며, 이에 의해 레이저는 밴드의 재료의 양을 포인트(point) 형태로 제거한다. 카메라는 이 포인트의 위치를 프로그램된 기준 포인트와 비교하고, 임의의 편차는 전술한 처리와 유사하게, 보정 데이터로서 레이저 제어 시스템으로 전송된다.
의료 분야에서 사용하기 위해 연속 플라스틱 밴드로 제공된 상호연결된 플라스틱 제품은 바람직하게는 병, 백 또는 용기이며, 더 바람직하게는 앰플이다. 또한, 주사기, 물약병, 투석기용 중공 파이버 또는 분말 흡입기의 부품과 같은 의료 장치들 또는 의료 장치의 부품들이 본 발명에 따라 절단될 수 있다.
본 발명의 장치의 사용은 공압출 블로우 성형을 통해 제조된 것과 같은 다층 플라스틱 제품을 절단할 때 특별한 이점을 갖는다. 이들 다층 플라스틱 제품은 서로 다른 플라스틱의 긍정적인 특성을 함께 결합시키고, 통상적으로 접착제에 의해 함께 연결되는 두 개의 캐리어 층 사이에 배치된 배리어 층에 의해 특정된다. 바람직하게는, 이들 다층 플라스틱 제품은 가스에 대한 개선된 배리어 특성이 필요한 적용분야에서 사용된다. 기계적 절단 방법은 다층 플라스틱 제품의 접합부에서 특히 문제점을 갖는다. 이 접합부에서, 배리어 층은 당연히 매우 확실하게 드러나지 않으며, 배리어 층은 이들 영역에서의 기계적 절단에 방해를 일으키는 결함을 증가시킨다. 본 발명의 장치는 다층 플라스틱 제품의 개개의 층들은 레이저로 절단 중에 가장자리들을 따라 접합부에서 함께 융합되는 이점을 갖는다. 그 결과, 접합부,가장자리 또는 심(seam)의 배리어 특성은 온전하게 남아 있고 기계적 절단 방법들과 비교하여 개선된다.
플라스틱으로 제공되거나 또는 플라스틱에 의해 둘러싸인 플라스틱 제품의 분리 공정은 전술한 레이저 제어 시스템과 유사한 원리로 고객용 상품 또는 산업용 부품과 같은 다른 플라스틱 제품에 적용되고 실행될 수 있다.
특히 바람직한 실시예에 있어서, 본 발명의 장치는 BFS 프로세스(송풍-충전-밀봉 프로세스)(blow-fill-seal process) 하에서, 플라스틱 제품을 제조하는 장치와 결합되어 작동된다. 이러한 장치들은 고지되어 있으며, 예를 들면 유럽 특허 공보 제EP 1626903 B1호에 개시되어 있다.
본 발명의 장치는 상호연결된, 함께 접합된 그리고/또는 함께 결합된 플라스틱 앰플을 절단하는 것에 특별한 이점을 갖는다. 이들 앰플은 즉 BFS 프로세스(송풍-충전-밀봉 프로세스)에 의해 충전될 수 있지만, 빈 앰플들도 처리될 수 있다. 플라스틱 앰플이 BFS 프로세스(송풍-충전-밀봉 프로세스) 하에서 제조될 때, 연속 밴드로 제공된 상호연결된, 함께 접합된 그리고/또는 함께 결합된 앰플의 열로서 충전기를 떠난다. 이 연속 밴드에 있어서, 상호연결된, 함께 접합된 그리고/또는 함께 결합된 앰플의 하나의 열에는 다음의 앰플 열이 뒤따르고, 모든 열은 연속 밴드 내에 매립되며 잔여 플라스틱 재료에 의해 둘러싸인다. 연속 플라스틱 밴드 내에서 가능한 한 많은 앰플을 생산하기 위해, 앰플은 매우 가깝게 함께 배치되며, 따라서 앰플의 분리가 매우 어렵다. 이는 앰플의 넥의 토글 부분에 의한 것이다. 앰플 넥의 이 토글 부분은 기계적 펀칭 중의 임계 영역이며, 이 임계 영역은 매우 작은 영역이기 때문에 정밀하게 절단되어야 하며 종종 부분 분리만이 달성될 수 있다. 따라서, 단일 앰플을 개방하거나 또는 분리할 때에, 앰플의 토글 부분 사이의 불완전한 분리에 의해 이웃하는 앰플이 우발적으로 개방되는 위험이 항상 존재한다. 본 발명의 장치는 앰플 개방시에 손상 위험없이 안전하게 앰플의 이 부분을 분리할 수 있다.
의료 분야에서의 앰플은 통상적으로 팩으로 제공되며, 즉 소정 개수의 상호연결된 앰플은 연속 밴드로부터 기계적으로 펀칭된다. 그러나 폴리프로필렌으로 제조된 앰플은 본질적으로 기계적으로 절단될 때 또는 앰플 팩으로부터 하나의 앰플이 수동으로 분리될 때 날카로운 릿지를 형성하는 경향이 있다.
기계적 펀칭과는 반대로, 본 발명의 장치의 절단은 이하의 이점을 갖는다. 플라스틱 앰플은 냉각을 요구하지 않으며 고온에서 절단할 수 있다. 고온에서 앰플을 제조할 때에 앰플의 크기가 서로 다른 것은 본질직인 것으로서 피할 수 없으며, 냉각 시의 앰플의 수축 과정은 장치에 의해 검출되고 이에 따라 레이저 빔이 조정된다. 또한, 레이저로 절단할 때, 날카로운 릿지 및/또는 버의 형성이 회피되고, 앰플은 레이저에 의해 서로로부터의 분리를 쉽게 하는 플라스틱 제품 사이 또는 제품 내의 천공 또는 파단점이 제공될 수 있다.
본 발명의 장치와 BFS 프로세스(송풍-충전-밀봉 프로세스) 하에서의 플라스틱 제품의 생산을 위한 기계의 결합은 특별한 이점을 제공하는데, 이는 더 이상의 냉각 라인의 설치가 필요하지 않으며, 플라스틱 제품은 제조 후에 즉시 고온에서 절단될 수 있기 때문이다. 전술한 이점과 함께, 효율, 안정성 및 경제성의 증가를 유발한다.
본 발명은 또한 병원에서 사용하기 위해, 플라스틱의 연속 밴드로 제공된 상호연결된 플라스틱 제품을 절단하기 위한 방법을 제공하며, 이 방법은 하기의 단계를 포함한다.
a) 플라스틱의 연속 밴드에 매립된 상호연결된 플라스틱 제품을 제공하는 단계,
b) 광학 취득 유닛을 통해 플라스틱의 연속 밴드 내에 매립된 상호연결된 플라스틱 제품에 대한 위치 데이터를 결정하고 데이터 처리 유닛을 통해 절단 패턴을 계산하는 단계,
c) 제어가능한 포커싱 옵틱, 제어가능한 편향 수단 및 빔-형성 수단으로 구성되는 레이저 제어 시스템에 의해 레이저를 제어하는 단계로서, 결정된 위치 데이터에 따라 적어도 하나의 레이저의 초점 위치 및 강도가 제어되는 단계,
d) 계산된 절단 패턴에 따라 플라스틱의 연속 밴드로 제공된 상호연결된 플라스틱 제품을 절단하는 단계.
바람직한 실시예에 있어서, 플라스틱 제품 또는 플라스틱 제품의 팩은 플라스틱 제품 또는 플라스틱 팩의 60℃ 내지 155℃의 온도에서 절단된다.
다른 바람직한 실시예에 있어서, 본 발명의 방법은 하기 단계 e) 내지 e")중의 하나를 추가로 포함한다.
e) 절단 플라스틱 제품 또는 절단 플라스틱 제품의 팩을 밀어내기 위해 필요한 힘을 측정하는 통합된 압력 센서를 갖는 품질 제어 장치에 의해 품질 데스트를 실행하는 단계,
e') 절단 플라스틱 제품 또는 절단 플라스틱 제품의 팩을 분리하기 위해 요구된 압축을 측정하는 통합된 압력 센서를 갖는 품질 제어 장치에 의해 품질 테스트를 실행하는 단계,
e") 절단 플라스틱 제품 또는 절단 플라스틱 제품의 팩을 분리하기 위해 요구된 견인력을 측정하는 통합된 압력 센서를 갖는 품질 제어 장치에 의해 품질 테스트를 실행하는 단계.
따라서, 통합된 압력 센서에 의해, 주위 잔여 재료로부터 플라스틱 제품을 분리시키기 위해 요구되는 힘, 압축, 견인력 또는 임의의 다른 힘이 측정된다. 소정 값(즉, 값 A) 이하의 압력 또는 힘 또는 (진공과 같은)압축은 날카로운 릿지가 없는 적절하고 흠잡을 데 없는 절단을 나타내며, 소정 값(즉, 값 B) 이상의 압력 또는 힘 또는 (진공과 같은)압축은 부적합하고 불완전하여 플라스틱 제품이 분리될 수 없거나 또는 쉽게 분리될 수 없거나 또는 날카로운 릿지를 형성하지 않고 분리될 수 없다는 것을 나타낸다. 값 A와 B 사이의 압력 또는 힘 또는 압축은 플라스틱 제품이 분리되었지만 아직 날카로운 릿지를 갖는 불충분한 절단을 나타낸다. 플라스틱 제품, 사용된 플라스틱 종류 및 의료 분야에서의 플라스틱 제품의 사용에 따라, 값 A와 B 사이의 범위 내에서 얻어진 절단 플라스틱 제품은 적합한 의료 제품으로서 판매되거나 또는 교정할 수 없는 것으로서 폐기될 수 있다. 더욱이, 플라스틱 제품, 사용된 플라스틱 종류 및 의료 분야에서의 플라스틱 제품의 사용에 따라, 값 A는 값 B와 동일하거나 또는 거의 동일할 수 있다.
바람직한 실시예에 있어서, 주위 재료로부터 플라스틱 제품을 분리하기 위한 힘이 미리 규정된 제1 조정가능한 값에 도달했을 때, 이는 플라스틱 제품이 아직 벨트에 연결되어 있어 훌륭하게 분리되지 않았음을 나타내며, 이는 힘이 충분하지 않았다는 것을 나타낸다. 또한, 이 제1 임계값 또는 제1 값에 도달되었을 때, 플라스틱 제품을 분리하기 위해 더 이상 힘이 적용되지 않는 것을 시사한다. 이는 플라스틱 제품이 아직 주위 잔여 재료에 단단하게 연결되어 있는 경우, 힘을 무제한으로 적용하는 것은 (뜨거운) 벨트를 과잉 신장시키는 것에 의해 벨트와 후속 플라스틱 제품에 손상을 유발할 수 있기 때문에 중요하다.
또한, 제1 값 미만 또는 이하인 제2 값/임계값을 미리 규정하는 것이 가능하다. 주위 잔여 재료로부터 플라스틱 제품을 분리하기 위해 요구된 힘이 제2 값을 초과하지만 아직 제1 값 미만인 경우, 플라스틱 제품은 훌륭하게 분리되었지만, 불만족스럽고 잠재적으로 유해한 날카로운 릿지 또는 버의 형성을 나타낸다. 요구된 힘이 제2 값/임계값 미만에 머무르는 경우, 레이저 절단 품질은 만족스럽고 날카로운 릿지 및/또는 버의 위험이 없음을 나타낸다.
전술한 바와 같이, 절단되는 플라스틱의 종류, 재료의 두께, 절단이 실행되는 온도, 레이저용 출력 및/또는 플라스틱 제품의 기하학적 구조 또는 크기와 같은 인자들에 따른 압력/힘에 대한 정확한 제1 값 및 제2 값 또는 임계값은 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자에게 명확하다. 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자는 연속 밴드로 제공된 플라스틱 제품에 대한 압력 또는 힘의 임계값을 최소한의 경험을 통해 결정할 수 있다. 따라서, 플라스틱 제품에 대한 흠잡을 데 없는 절단 또는 허용할 수 없는 절단을 나타내는 올바른 압력 범위를 찾아내어 레이저의 조정을 실행하는 것은 복잡하지 않다.
바람직한 실시예에 있어서, 앰플 벨트(1)는 적어도 하나의 제어가능한 편향 수단(5)과 광학 취득 유닛(5a) 아래의 피딩-인 장치(2)에 의해 끌어당겨지고 위치된다. 광학 취득 유닛(5a)은 적어도 하나의 앰플 스트립(Ⅱ)의 위치 데이터를 획득하고, 데이터 처리 유닛은 상기 위치 데이터로부터, 적어도 하나의 앰플 스트립(Ⅱ)으로부터 다수의 앰플 팩 또는 개개의 앰플(Ⅲ)을 절단하기 위한 절단 패턴을 계산한다. 적어도 하나의 집중된 레이저 빔(Ⅳ)은 빔-형성 수단(4)에 의해, 앰플 사이 및/또는 앰플 둘레의 재료의 증발을 통해 앰플(Ⅲ)을 분리하기에 적합한 레이저 빔으로 변경된다. 제어가능한 편향 수단(5)과 제어가능한 포커싱 옵틱(5b)은 앰플을 개개의 앰플 또는 다수의 앰플 팩으로 절단하기 위해, 데이터 처리 유닛에 의해 계산된 절단 패턴에 따라 적어도 하나의 집중된 레이저 빔(Ⅳ)을 제어한다. 절단 공정 후에, 앰플 벨트(1)는 피딩-인 장치(2)에 의해 추가로 끌어당겨지고 다음 앰플 스트립(Ⅱ)이 제어가능한 편향 수단(5)과 광학 취득 유닛(5a) 아래에 위치된다. 절단 앰플(Ⅲ)은 아직 앰플 벨트(1) 아래에 위치되어 있으며, 통합된 압력 센서(7)와 스트립(8)을 분리하기 위한 나이프를 갖는 품질 제어 장치 아래에 위치된다. 통합된 압력 센서(7)와 스트립(8)을 분리하기 위한 나이프를 갖는 품질 제어 장치가 트리거되고, 토글 부품 사이의 분리된 재료는 분리 용기(14)에 수집된다. 앰플(Ⅲ)은 앰플 벨트(1)로부터 완전히 분리되고, 추가 처리를 위해 외부 이송 경로(9)로 슬라이드에 대해 직립 상태로 이송된다. 나이프(8)는 벨트로부터 스트립의 잔여 재료를 분리하고 용기(15) 내에 잔여 재료를 수집한다. 통합된 압력 센서(7)를 갖는 품질 제어 장치가 벨트로부터 앰플(Ⅲ)을 압축하기 위해 트리거될 때, 요구된 압력을 동시에 측정한다. 하나 이상의 앰플이 계획대로 분리되지 않은 경우, 벨트로부터 앰플(Ⅲ)을 압축하기 위해 요구된 압력은 정밀하게 조정가능한 임계값을 초과하며, 이에 의해 플랩(11)이 개방되고 충전된 앰플(12)을 갖는 잔여 재료는 용기(16) 내로 낙하된다. 레이저 절단 장치가 완전하게 어긋나 있는 경우, 두 개의 플랩(13)이 트리거되고 피딩-인 장치(2)는 후속 절단을 위해 장치로부터 미절단된 잔여 앰플 벨트(1)를 이송시킨다.
다른 실시예에 있어서, 본 발명의 장치는 프레임워크 및/또는 서로부터 용기 제품을 분리하며, 적어도 하나의 제어 시스템을 갖는 적어도 하나의 레이저와 영상 인식 및 영상 처리를 위한 적어도 하나의 광전자 시스템으로 구성되며, 상기 적어도 하나의 광전자 시스템은 프레임워크 및/또는 서로로부터 용기 제품의 위치를 결정하고, 이 데이터를 적어도 하나의 레이저 제어 시스템으로 전송하며, 이에 의해 적어도 하나의 레이저 및/또는 레이저 빔은 용기 제품이 프레임워크 및/또는 서로로부터 분리되도록 제어된다. 본 발명의 다른 실시예와 예시들은 이 실시예의 이점을 또한 적용한다.
다양한 온도에서의 플라스틱 제품 절단 방법
본 발명은 병원에서 사용하기 위해 세그먼트로 구성된 연속 밴드로 제공된 플라스틱 제품을 하나의 레이저로 절단하기 위한 방법에 관한 것이며, 본 발명의 방법은 연속 밴드로 제공된 플라스틱 제품을 다양한 온도에서 절단할 수 있다.
국제 공개 특허 공보 제WO 2009030311 A1호는 플라스틱 밴드로 제공된 단일 용기를 절단하기 위해, 자유 낙하 기계식 펀칭 장치로 특정되는 절단 장치를 개시하며, 단일 용기는 주위 재료로부터 단일 용기를 자유 낙하시키는 것에 의해 분리된다. 다른 국제 공개 특허 공보 제WO 2009106219 A1호는 개시 위치로부터 펀칭 위치로 펀칭 장치를 이동시키는 전자 모터에 의해 전동되는 기계식 펀칭 장치를 개시한다.
플라스틱 제품이 성형 몰드를 떠날 때, 플라스틱 제품은 주위 잔여 재료로부터의 분리 전에 통상적으로 냉각된다. 냉각 공정 중에, 플라스틱 제품은 온도 변화에 따라 그들의 크기가 변경된다(수축). 따라서, 종래 기술의 기계식 펀칭 장치는 플라스틱 제품이 분리될 수 있는 미리 결정된 온도에 종속하는데, 이는 이 온도에서만 연속 밴드로 제공된 플라스틱 제품의 크기가 펀칭 공구의 형상과 관련을 갖기 때문이다. 이는 기계식 펀칭 장치는 플라스틱 제품 제조 장치, 즉 송풍-충전-밀봉 장치(Blow-Fill-Seal apparatus)로부터 고정된 거리에 위치되어 있으며, 이에 따라 플라스틱 제품은 그들이 기계식 펀칭 장치에 도달하면 정확한 미리 결정된 온도를 가진다. 그러나 제조 공정에서의 어떠한 불일치, 작은 편차 및/또는 지연이 발생하게 되면, 플라스틱 제품은 요구된 온도를 더 이상 가질 수 없게 되며, 이에 따라 플라스틱 제품의 계산된 크기가 더 이상 주어지지 않게 된다. 그 결과, 후속 기계식 펀칭은 플라스틱 제품이 주위 잔여 재료로부터 펀칭될 때 필연적으로 플라스틱 제품을 손상시키고 그리고/또는 파괴시키게 된다. 따라서, 의료 분야에서 사용되는 플라스틱 제품에 대한 종래 기술의 기계식 절단 장치의 거의 모든 상태는, 고온에서 제조된 플라스틱 제품이 완전하게 냉각된 실온에서 운용되며, 이에 따라 이 장치에서는 더 이상 크기가 변화하지 않는다. 기계식 절단 공정이 고온에서 실시된다면, 플라스틱 제품의 온도 변화가 그들의 기하학적 구조와 크기의 변화시킨다는 사실 때문에, 기계식 절단 장치는 절단되는 상호연결된 플라스틱 제품의 공급이 거의 동일한 온도에서 이루어질 것을 요구한다. 기계식 절단 장치는 기하학적 구조와 크기의 이들 변화를 추종할 수 없으며, 따라서 서로 다른 온도에서의 절단은 부정확하거나 또는 불완전하게 되어 교정할 수 없는 폐기물을 생산하게 된다. 따라서, 종래의 방법은 임의의 온도 또는 30℃ 내지 155℃의 임의의 온도 범위에서 상호연결된 플라스틱 제품의 세그먼트의 플라스틱 제품을 절단하는 것이 필요하다.
따라서, 본 발명의 목적은 병원에서 사용하기 위해, 연속 밴드로 제공된 플라스틱 제품 또는 플라스틱 제품의 세그먼트들을 절단하기 위한 방법을 제공하는 것으로서, 본 발명의 방법은 연속 밴드로 제공된 플라스틱 제품 또는 플라스틱 제품의 세그먼트를 다양한 온도에서 절단할 수 있다.
본 발명의 목적은 청구항 12에 따른 절단 방법에 의해 달성된다. 또한, 바람직한 실시예는 종속 청구항들, 실시예, 도면 및 상세한 설명으로부터 얻어진다.
그 결과, 병원에서 사용하기 위해 레이저 절단되는 세그먼트로 구성되는 플라스틱의 연속 밴드로 제공된 플라스틱 제품을 절단하는 방법은 하기의 단계를 포함한다.
a) 레이저 절단되는 세그먼트로 구성되는 플라스틱의 연속 밴드에 매립된 상호연결된 플라스틱 제품을 제공하는 단계로서, 각각의 세그먼트는 레이저 절단 동안 냉각되고 30℃ 내지 155℃의 임의의 온도 범위를 가지는 단계,
b) 광학 취득 유닛을 통해 하나의 세그먼트에서의 플라스틱의 연속 밴드 내에 매립된 상호연결된 플라스틱 제품에 대한 위치 데이터를 결정하고 데이터 처리 유닛을 통해 절단 패턴을 계산하는 단계,
c) 제어가능한 포커싱 옵틱, 제어가능한 편향 수단 및 빔-형성 수단으로 구성되는 레이저 제어 시스템에 의해 레이저를 제어하는 단계로서, 결정된 위치 데이터에 따라 적어도 하나의 레이저의 초점 위치 및 강도가 제어되는 단계,
d) 계산된 절단 패턴에 따라 하나의 세그먼트에서의 플라스틱의 연속 밴드로 제공된 상호연결된 냉각된 플라스틱 제품을 절단하는 단계.
따라서, 본 발명의 방법은 따뜻하거나 또는 뜨거운 폴리머와 플라스틱, 즉 적어도 30℃, 바람직하게는 적어도 60℃, 바람직하게는 적어도 80℃, 바람직하게는 적어도 100℃, 바람직하게는 적어도 115℃, 바람직하게는 적어도 125℃, 바람직하게 적어도 135℃, 더 바람직하게는 적어도 145℃, 더욱 더 바람직하게는 적어도 155℃의 온도를 갖는 폴리머 또는 플라스틱을 절단하는 데 유용하며, 이에 의해 ㅍ플라스틱 및/또는 폴리머는 200℃ 내지 250℃의 온도에서 절단될 수 있다. 따라서, 레이저 절단의 개시에서, 세그먼트의 온도는 적어도 전술한 온도 이상을 갖는다.
다른 실시예에 있어서, 레이저 절단 개시에서, 세그먼트는 30℃ 내지 155℃, 바람직하게는 35℃ 내지 125℃, 바람직하게는 40℃ 내지 110℃, 바람직하게는 45℃ 내지 100℃, 더 바람직하게는 50℃ 내지 90℃, 더욱 더 바람직하게는 55℃ 내지 80℃의 온도 범위를 가진다.
따라서, 본 발명의 방법은 연속 밴드로 제공된 또는 연속 밴드의 세그먼트 내의 플라스틱 제품을 임의의 온도에서 절단하는 것을 허용하며, 수축에 의한, 즉 냉각 동안 플라스틱 제품의 임의의 크기 변화로부터 완전히 독립되어 있다, 플라스틱 제품의 형태 및 크기, 사용된 플라스틱의 정확한 형식 및 다수의 다른 인자들에 따라, 매우 좁은 적용, 즉 하나의 생산을 위한 단지 하나의 고정된 제조 공정에 대해 미리 결정된 온도에서만 기계적 펀칭을 하는 것이 가능한 플라스틱 제품의 온도를 변화시킬 수 있다. 이들 파라미터 중의 하나에서의 각각의 변화는 펀칭 몰드 자체의 변경을 포함할 뿐만 아니라 전체 펀칭 장치의 재위치설정을 포함하는 제조 라인의 재배치를 불가피하게 필요로 한다. 이는 높은 처리 온도를 가지고 기계식 펀칭 전에 긴 시간 동안 냉각해야 하는 다른 플라스틱 형식도 사용될 수 있다. 어떤 경우에는, 이용가능한 공간이 한정되어 있기 때문에 제조 라인을 재배치하는 것이 불가능할 수 있다, 펀칭 몰드의 변경, 제조 라인의 재배치 및 긴 냉각 라인의 설치가 필요 없이, 본 발명의 방법은 매우 큰 유연성을 가지며, 더 경제적이며 공간을 절감할 수 있다.
"연속 벨트로 제공된 상호연결된 플라스틱 제품"이란 용어는 규정된 폭을 갖는 무단 벨트로서 이해되어야 하며, 상호연결된 플라스틱 제품이 매설, 즉 잔여 재료에 의해 둘러싸여 있는 것으로 이해하여야 한다.
"세그먼트(segment)"라는 용어는 광학 취득 유닛에 의한 하나의 단일 가공 사이클에서 알려져 있는 연속 벨트에서의 섹션(section)이며, 절단 패턴이 규정되는 것으로서 이해하여야 한다. 따라서, "세그먼트'는 규정된 길이와 폭을 가지며, 소정 개수의 상호연결 플라스틱 제품을 포함한다. 그 결과, 세그먼트의 비율은 광학 취득 유닛의 설정에 직접 영향을 받는다. "세그먼트"라는 용어는 연속 벨트에서의 프리컷(precut) 분야 또는 마킹과 같은 물리적인 면으로 이해하지 않아야 하며, 광학 취득 유닛으로부터 획득 분야에 의해 규정되는 것이다. "세그먼트"는 하나의 가공 사이클에서 광학 획득 유닛과 데이터 처리 유닛에 의해 검출되고 픽업되며, 소정 개수의 상호연결 플라스틱 제품을 포함하는 연속 밴드의 이 부분을 의미한다. 그러나 연속 밴드의 세그먼트로의 세분 또는 분할은 연속 밴드가 세그먼트들을 나타내는 마커를 포함하지 않는다는 사실과 세그먼트들의 위치가 제멋대로 선택될 수 있는 사실 때문에 더 이론적인 구성이다. 더욱이, 두 개의 세그먼트 중첩 또는 두 개의 연속 세그먼트는 서로 직접 연결되지 않을 수 있다.
따라서, 본 발명의 방법은 소정 온도를 가지는 하나의 세그먼트를 절단할 수 있으며, 다른 온도를 가지는 후속 세그먼트를 직접 절단할 수 있다. 따라서, 각각의 세그먼트는 그의 온도와 이전의 온도 또는 연속 밴드의 플라스틱 제품을 갖는 후속 세그먼트로부터 독립적으로 정밀하게 절단할 수 있다. 기계식 펀칭 장치로서는 가변 온도에서 이러한 정밀한 절단이 불가능하다. 플라스틱 제품은 서로 다른 온도 때문에 다른 크기를 가지기 때문에 기계적으로 펀칭될 수 없다.
따라서, 본 발명에 따른 방법은 냉각 또는 가열 공정에서 플라스틱 제품을 절단하는 데 바람직하게 사용되며, 절단되는 세그먼트의 온도는 절단 공정의 개시 온도와 절단 공정의 말단에서의 온도는 서로 다르다. 레이저 절단은 온도 구배가 존재할 때에도, 즉 플라스틱 제품 또는 플라스틱 세그먼트 각각을 절단하는 중에 온도 변화가 있는 경우에도 매우 정확하게 실시된다. 플라스틱 제품의 절단 패턴은 -30℃ 내지 +300℃, 바람직하게는 +30℃ 내지 +300℃의 온도 범위에서 정확하게 획득하고 처리된다. 초당 최대 1℃의 플라스틱의 온도 변화가 획득되고 처리될 수 있다. 이는 연이은 절단 패턴과 절단 모드들에서의 변경뿐만 아니라 소정 절단 패턴의 절단 중에 또는 연이은 세그먼트와 절단 패턴들에 대해 플라스틱 재료를 변경하는 것을 또한 포함한다.
그 결과, 일 실시예에 있어서, 상호연결된 플라스틱 제품을 갖는 적어도 하나의 세그먼트는 상호연결된 플라스틱 제품을 갖는 이전의 세그먼트 중 어느 것보다 가변 온도를 가진다. "가변 온도"라는 용어는 적어도 0.5℃를 초과하는 임의의 온도 차를 포함하는 것으로 이해하여야 한다. 이는 제조 공정 중에 지연 및/또는 작은 불일치가 있는 경우에 특별한 이점을 가진다. 이러한 경우들에 있어서, 여분의 냉각 시간의 의한 플라스틱 제품의 크기 변경이 있더라도 연속 벨트로 제공된 상호연결된 플라스틱 제품을 갖는 다음의 세그먼트를 절단하는 것이 가능하다. 따라서, 본 발명의 방법은 분당 0.01℃ 내지 5℃의 냉각 속도를 갖는 연속 벨트로 제공된 상호연결된 플라스틱 제품을 바람직하게 절단할 수 있다. 바람직한 실시예에 있어서, 연속 벨트로 제공된 상호연결된 플라스틱 제품은 폴리프로필렌 및/또는 폴리에틸렌으로 구성된다.
다른 실시예에 있어서, 불완전하거나 또는 부정확한 절단 세그먼트들은 재공급되어 저온에서 다시 절단된다. 불완전하거나 또는 부정확한 절단 세그먼트들은 이들 세그먼트들이 완전하게 냉각되었을 때 이들 세그먼트들을 다시 절단하는 것이 불가능하기 때문에 고온에서 세그먼트를 펀칭하도록 구성된 기계적 펀칭기에 더 이상 적합하지 않아 버려진다. 본 발명의 방법은 이들 세그먼트들을 제공급하여 절단할 수 있다.
본 발명의 방법은 적어도 하나의 레이저, 적어도 하나의 레이저 제어 시스템, 적어도 하나의 광학 취득 및 데이터 처리 유닛 및 레이저 절단이 부정확한 것을 검출하기 위한 통합된 압력 센서를 구비한 품질 제어 장치를 포함하는 장치로 실행될 수 있다.
광학 취득 유닛은 연속 밴드로 제공된 상호연결된 플락스틱 제품의 위치 데이터를 결정한다. 세그먼트의 위치 데이터는 절단 패턴을 계산하는 데 사용되며, 이 절단 패턴은 레이저 제어 시스템에 전송된다. 절단 패턴에 따라, 적어도 하나의 레이저 빔의 위치, 강도 및 초점은 포커싱 옵틱과 편향 수단을 통해 제어된다.
따라서, 가스 레이저, 고체 레이저 및/또는 색소 레이저가 사용될 수 있다. 이들 레이저는 엑시머 레이저, 비활성 기체 이온 레이저, 금속 증기 레이저 또는 분자 기체 레이저를 포함하는 레이저 군에 속한다.
엑시머 레이저 군은 H2-레이저(116/123 nm), Ar2-레이저(126 nm), F2-레이저(157 nm), Xe2-레이저(172 nm), ArF-레이저(193 nm), KrF-레이저(248 nm), XeBr-레이저(282 nm), XeCl-레이저(308 nm) 및 XeF-레이저(351 nm)를 포함하지만, 이들에 한정되는 것은 아니다. 비활성 기체 이온 레이저는 Ar+-레이저(~460 nm, 480 nm, 500 nm, 520 nm), Kr+-레이저(650 nm) 및 He-Cd-레이저(325 nm, 440 nm)를 포함하지만 이들에 한정되는 것은 아니다.
금속 증기 레이저 군은 Cu-레이저(500 nm, 545 nm)와 Au-레이저(310 nm, 605 nm)를 포함하지만 이들에 한정되는 것은 아니다. 분자 기체 레이저 군은 CO-레이저(6 ~ 8 ㎛), CO2-레이저(9 ㎛, 10.6 ㎛, 11 ㎛) 및 N2-레이저(337 nm)를 포함한다.
고체 레이저는 루비 Cr3+:Al2O3-레이저(694 nm), 네오디뮴 유리(Nd:유리) 레이저(1062 nm), 네오디뮴-YAG-레이저(1064 nm), 알렉산드라이트-레이저(755 nm), ALGaN/GaN-레이저(400 ~ 500 nm), InGaAs/GaAs-레이저(700 ~ 880 nm), InGaAsP/InP-레이저(900 ~ 1100 nm) 및 Pb-칼코겐-레이저(2.6 ~ 30 ㎛)로부터 선택될 수 있다. 섹소 레이저 군은 다른것들과 더불어 300 내지 1300의 전체 스펙트럼을 덮는 스틸벤, 쿠마린 및 로다민을 포함한다.
다른 실시예에 있어서, 절단 공정은 다중 레이저에 의해 병렬로, 동기적으로 또는 연속적으로 실행될 수 있다. 바람직하게는, 절단 공정은 2개의 레이저, 바람직하게는 3개의 레이저, 더욱 바람직하게는 4개의 레이저에 의해 실행된다. 절단 공정에 있어서 레이저의 개수에는 제한이 없다. 레이저 개수는 연속 밴드로 제공된 플라스틱 제품의 절단 패턴의 복잡성, 절단 크기 및 절단 치수에 따라 달라진다. 또한, 절단 공정에 따라 빔 스플리터에 의해 레이저 빔을 다중 빔으로 나누는 것도 가능하며, 다중 빔을 서로에 대해 독립적으로 제어할 수 있다. 바람직한 레이저는 CO2-레이저와 UV-레이저이다. 특히 9.4 ㎛의 파장, 바람직하게는 각각 200W 또는 180W 내지 220W의 바람직한 출력을 갖는 10.3 ㎛ 또는 10.6 ㎛의 파장을 갖는 CO2-레이저가 바람직하다. 바람직한 UV-레이저는 Nd:YAG, YLF 또는 Nd:VO4에 기반한 고체 레이저를 포함하며, 비선형 결정체를 갖는 주파수 변환 수단에 의해 355 nm 또는 355 nm 근처의 파장을 갖는 제3고조파(third harmonic)가 생성된다. 이들 레이저는 매우 미세하게 레이저를 집중시키는 것이 가능하며, 플라스틱 구성부품 사이의 좁은 연결부를 완전하게 또는 부분적으로 절단, 분리 또는 천공하는데 적합하게 되어 있다.
본 발명에 따르면, 플라스틱 제품 및/또는 연속 밴드 사이의 물질을 용융시키거나 또는 증발시키기 위해 집중된 레이저 빔은 연속 밴드로 제공된 세그먼트의 플라스틱 제품의 외곽 둘레로 안내된다. 레이저 빔 단면의 가우스 강도 분포는 레이저 방사선이 플라스틱 제품의 가장자리에 있는 물질을 용융시키고 버가 형성되지 않도록 한다. 이는 의료 분야에서 사용된 살균 장갑을 손상시키거나 또는 절단 플라스틱 제품을 가공하는 사람의 손을 다치게 할 수 있는 위험이 있는 날카로운 가장자리 형태가 없는 플라스틱 제품의 가장자리를 제공하는 이점을 갖는다. 기계식 장치들의 사용은 버 또는 날카로운 가장자리의 형성을 본질적으로 유발하기 때문에, 레이저 빔으로 분리하는 것은 펀칭 장치와 같은 기계식 분리 장치에 비해 뚜렷한 이점을 갖는다. 날카로운 버 및/또는 절단 가장자리는 플라스틱 재료의 경도/강성에 직접 영향을 받는다.
바람직하게는, 플라스틱은 폴리아미드, 폴리올레핀 또는 코폴리머로 이루어진 군으로부터 선택되며, 또한 복합 재료 형태의 플라스틱 또는 코폴리머의 화합물로부터 선택된다. 바람직하게는, 플라스틱은 폴리에틸렌(PE)이며, 더 바람직하게는 폴리프로필렌(PP) 또는 적어도 폴리프로필렌(PP)의 인장 강도, 비틀림 모듈, 영률 및/또는 용융 범위를 갖는 임의의 다른 플라스틱이 바람직하다. 임의의 플라스틱, 즉 적어도 폴리프로필렌과 같은 강성 또는 경도를 갖거나 또는 폴리프로필렌 이상의 강성 또는 경도를 갖는 플라스틱이 본 발명에 따라 바람직하게 절단될 수 있다.
세그먼트의 레이저 절단 또는 폴리프로필렌의 레이저 절단은 30℃ 내지 155℃, 바람직하게는 35℃ 내지 125℃, 바람직하게는 40℃ 내지 110℃, 바람직하게는 45℃ 내지 100℃, 더 바람직하게는 50℃ 내지 90℃, 더욱 더 바람직하게는 55℃ 내지 80℃의 임의의 온도 범위에서 실행된다.
사용가능한 또 다른 플라스틱은 다음으로 이루어진 군으로부터 선택될 수 있다: 폴리발레로락톤, 폴리-ε-데카락톤, 폴리락톤산, 폴리글리콜산, 폴리락티드, 폴리글리콜리드, 폴리락티드와 폴리글리콜리드와의 코폴리머, 폴리-ε-카프로락톤, 폴리히드록시부탄산, 폴리히드록시부티레이트, 폴리히드록시발레레이트, 폴리히드록시부티레이트-코-발레레이트, 폴리(1,4-디옥산-2,3-디온), 폴리(1,3-디옥산-2-온), 폴리-p-디옥산온, 폴리무수물 예컨대 폴리무수말레산, 폴리히드록시메타크릴레이트, 피브린, 폴리시아노아크릴레이트, 폴리카프로락톤디메틸아크릴레이트, 폴리-b-말레산, 폴리카프로락톤부틸-아크릴레이트, 예컨대 올리고카프로락톤디올과 올리고디옥산온디올과의 멀티블록폴리머, PEG와 폴리부틸렌테레프탈레이트와 같은 폴리에테르 에스테르 멀티블록 폴리머, 폴리피보토락톤, 폴리글리콜산 트리메틸-카보네이트, 폴리카프로락톤-글리콜리드, 폴리-g-에틸글루타메이트, 폴리(DTH-이미노카보네이트), 폴리(DTE-코-DT-카보네이트), 폴리(비스페놀-A-이미노카보네이트), 폴리오르토에스테르, 폴리글리콜산 트리메틸-카보네이트, 폴리트리메틸카보네이트, 폴리이미노카보네이트, 폴리(N-비닐)-피롤리돈, 폴리비닐알코올, 폴리에스테르아미드, 글리콜화 폴리에스테르, 폴리포스포에스테르, 폴리포스파젠, 폴리[p-카르복시페녹시)프로판], 폴리히드록시펜탄산, 폴리무수물, 폴리에틸렌옥사이드-프로필렌옥사이드, 폴리우레탄, 폴리에테르 에스테르 예컨대 폴리에틸렌옥사이드, 폴리알켄옥살레이트, 폴리오르토에스테르 및 이들의 코폴리머, 카라기난, 콜라겐, 폴리히드록시 알카노에이트, 펙틴산, 액틴산, 카르복시메틸설페이트, 콜라겐, 콜라겐-N-히드록시숙신이미드, 폴리아크릴산, 폴리아크릴레이트, 폴리메틸메타크릴레이트, 폴리부틸메타크릴레이트, 폴리아크릴아미드, 폴리아크릴로니트릴, 폴리아미드, 폴리에테르아미드, 폴리에틸렌 아민, 폴리이미드, 폴리카보네이트, 폴리카보우레탄, 폴리비닐 케톤, 폴리비닐 할라이드, 폴리비닐리덴 할라이드, 폴리비닐 에테르, 폴리비닐방향족 화합물, 폴리비닐 에스테르, 폴리비닐피롤리돈, 폴리옥시메틸렌, 폴리부틸렌, 폴리테트라플루오로에틸렌, 폴리올레핀 엘라스토머, 폴리이소부틸렌, EPDM 고무, 플루오로실리콘, 카르복시메틸키토산, 폴리에틸렌 테레프탈레이트, 폴리발레레이트, 에틸 비닐 아세테이트 코폴리머, 폴리설폰, 폴리에테르설폰, 에폭시 수지, ABS 수지, 실리콘 예컨대 폴리실록산, 폴리비닐할로겐 및 전술한 폴리머들의 코폴리머 및/또는 혼합물 및 전술한 폴리머들의 라미네이트 및 다층 시스템.
폴리프로필렌으로 제조된 플라스틱 제품들은 폴리에틸렌으로 제조된 플라스틱 제품들보다 더 큰 이점을 가지며, 이 폴리프로필렌 플라스틱 제품들은 121℃ 또는 이 온도 이상에서 가압 멸균 처리되거나 또는 살균될 수 있다. 이것은 모든 세균을 죽일 수 있기 때문에 병원에서 특히 중요한 것이다. 폴리프로필렌을 처리하기 위해서는 고온이 필요하기 때문에, 연속 플라스틱 밴드로 제공된 상호연결된 플라스틱 제품을 절단하기 전에, 플라스틱 제품은 긴 간격 및/또는 긴 시간 동안 냉각되어야 한다. 더욱이, 폴리프로필렌은 폴리에틸렌보다 더 단단하게 때문에 기계적 절단 또는 펀칭은 더욱 날카로운 버 및/또는 절단 가장자리들을 자연적으로 유발한다.
본 발명의 방법에 따르면, 가공 처리 후에 바로 높은 처리 온도에서 플라스틱, 특히 폴리프로필렌을 절단할 수 있다. 이는 플라스틱 제품이 냉각되는 것을 기다릴 필요가 없을 뿐만 아니라 이송 중에 플라스틱 제품을 절단하는 것이 가능한 온도로 플라스틱 제품을 냉각시키기 위한 긴 컨베이어 밴드를 설치할 필요도 없다. 따라서, 높은 영률을 갖기 때문에 기계식으로 절단 또는 펀칭될 때 날카로운 버 및/또는 가장자리들을 형성하는 플라스틱 제품의 절단에 바람직하다. 특히, 160℃ 내지 170℃의 용융 범위를 갖고 약 1520 N/㎟의 영률로 특정되는 폴리프로필렌에 바람직하다. 따라서, 이러한 플라스틱은 160℃ 이상, 바람직하게는 180℃ 이상, 더욱 바람직하게는 200℃ 이상, 더욱 더 바람직하게는 220℃ 이상의 용융 범위를 갖는 것이 바람직하며, 121℃에서 또는 이 온도 이상에서 변형없이 통상적으로 가압 멸균 처리될 수 있는 것이 바람직하다. 또한, 이러한 플라스틱은 100℃ 이상, 바람직하게는 110℃ 이상의 작동 온도 및/또는 1500 N/㎟ 이상, 바람하게는 1700 N/㎟ 이상, 더 바람직하게는 1900 N/㎟ 이상의 영률을 갖는 것이 바람직하다. 본 발명의 장치로 절단될 수 있는 특히 바람직한 플라스틱은 폴리프로필렌 및 폴리프로필렌 범위에 있는 용융 범위, 인장 강도, 비틀림 모듈 또는 경도/강성으로 특정되는 임의의 다른 플라스틱이며, "범위"의 정의는 폴리프로필렌의 대응 값에 ±10%, 즉 폴리프로필렌 값의 -10% 내지 +10%의 값으로서 정의된다.
본 발명의 방법은 플라스틱의 연속 밴드로 제공된 플라스틱 제품을 절단하기 위해 레이저를 사용한다. 뜨거운 플라스틱 제품을 위한 냉각 라인은 필요하지 않으며, 이는 레이저가 뜨거운 재료 또는 냉각 과정 중의 뜨거운 재료를 각각, 안정적으로, 그리고 정확하게 절단할 수 있기 때문이다. 이는 플라스틱 제품이 몰딩 롤을 빠져나온 후에 바로 또는 직후에 이미 경화되기 시작하는 고온에서 병원용 플라스틱 제품으로 절단할 때 특히 이롭다. 부가적으로, 플라스틱 구성부품 사이의 좁은 연결부를 완전하게 또는 부분적으로 천공하거나 또는 플라스틱 제품을 서로로부터 분리하는 것을 더 쉽게 하는 미리 결정된 파단점을 도입하는 것이 가능하다. 이는 플라스틱 제품이 폴리프로필렌으로 제조될 때 특히 이로우며, 이는 폴리프로필렌이 냉각된 후에 매우 질겨지고 이는 임의의 다른 기계적 지원없이, 즉 가위의 지원없이 수동으로 플라스틱 제품을 분리하는 것은 어렵기 때문이다.
본 명세서에 사용된 "절단" 또는 "레이저 절단"이란 용어는 레이저 빔으로 플라스틱 재료, 바람직하게는 폴리프로필렌과 이와 유사한 폴리머 또는 폴리에틸렌을 절단하는 것을 이해하여야 하며, 이는 또한 천공, 즉 절단 부품과 미절단 부품의 부품을 교체하는 것 뿐만 아니라 가늘어진 부품을 부분적으로 절단하는 것을 포함하며, 이는 절단점에서의 재료는 완전하게 절단된 것이 아니라 두께가 감소된, 즉 재료 접합부가 아직 존재하지만 적은 힘으로 기계적으로 분리될 수 있는 것을 의미한다. 따라서, 용어 "절단" 또는 "레이저 절단"은 절단 패턴의 전체 또는 절단 패턴의 특정 지점들에서만 플라스틱 재료를 완전하게 절단할 뿐만 아니라 절단 패턴의 전체 또는 절단 패턴의 특정 지점들에서만 플라스틱 재료를 천공하는, 즉 완전하게 절단한 제품을 미절단 부품들로 교체하는 것을 기술하는 것이다. 바람직하게는 "절단하는" 또는 "절단" 또는 "레이저 절단"이란 용어는 연속 벨트의 하나의 세그먼트로 절단하는 것으로 이해하여야 한다. 절단 후에, 하나의 세그먼트를 가지며, 후속 세그먼트의 절단이 실행된다. 따라서, 각각의 절단은 하나의 세그먼트와 관계가 있으며, 각각의 세그먼트는 "절단" 또는 "레이저 절단"으로서 명명된 새로운 절단 공정을 개시한다.
"절단 패턴"이란 용어는 절단되는 모든 부품으로서 이해되어야 하며, 이 부품들은 하나의 검출 단계/가공 사이클에서 광학 취득 유닛에 의해 획득된다. 절단 패턴은 상호연결된 플라스틱 제품의 연속 밴드의 세그먼트에 위치될 수 있다. 따라서, "절단 패턴"이란 용어는 하나의 세그먼트 내의 전체 단일 절단 라인으로 언급된다. 상호연결된 플라스틱 제품의 연속 밴드 또는 벨트에서 플라스틱 제품을 절단할 경우에, 광학 취득 유닛은 상호연결된 플라스틱 제품의 연속 밴드 또는 벨트의 일부(즉, 세그먼트)를 점진적으로 획득하며, 이 세그먼트는 본 발명의 장치로 공급되어 절단 패턴에 따라 절단된다. 절단 패턴은 광학 취득 유닛을 통해 획득되며, 통상적으로 평면 위아래에 놓이는 3차원이며, 연속 밴드 또는 연속 벨트를 통해 획정되는 플라스틱 제품을 포함하며, 절단 패턴은 추가로 사용자가 정의가능하고 따라서 절단 모드에 관한 사전 정의된 정보를 포함할 수 있다. 광학 취득 유닛은 예를 들면 절단이 실행되는 부분에 대한 위치를 검출할 수 있다. 절단 방법(완전하게, 부분적으로, 천공 등)은 사용자에 의해 미리 결정될 수 있다. 대안적으로 또는 부가적으로, 광학 취득 유닛은 각각의 마킹을 검출할 수 있으며, 이 마킹은 절단이 이루어진 위치에 대한 정보뿐만 아니라 정보로서 포함될 수 있는 절단 모드에 대한 정보를 부여한다. 전술한 조합이 당연히 가능하며, 따라서 사전 정의된 패턴들의 혼합과 절단 모드 및/또는 절단 패턴의 자동 검출이 가능하다. 연속 밴드 또는 연속 벨트 대신에, 연속 밴드의 단일 유닛들 또는 일부 부품, 즉 격리된 세그먼트들이 광학 취득 유닛에 의해 검출될 수도 있다.
절단 패턴과 절단 모드는 연속 밴드 또는 연속 벨트의 특정 섹션 또는 특정 부분을 절단하기 전에 광학 취득 유닛에 의해 새로 결정되고, 따라서 랜덤 순서로 다양한 절단 .패턴과 절단 모드를 조정하는 것이 가능하다. 이는 기계적 절단 및/또는 펀칭 공정보다 더 명백한 이점을 갖는다. 기계적 펀칭 또는 기계적 절단 공구는 규정된 절단 패턴 또는 규정된 절단 모드를 결정하지만, 교차 세그먼트를 다른 절단 패턴 또는 절단 모드로 변경하는 것은 불가능하다. 본 발명의 레이저 절단 장치는 10개의 다른 절단 패턴과 다른 절단 모드를 갖도록 조정될 수 있으며, 이는 기계적 절단 또는 펀칭 공구로는 달성할 수 없다. 다른 펀칭 또는 절단 공구가 사용되더라도, 조정될 수 있는 패턴 수는 현재까지는 제한되고 있다. 본 발명의 장치는 정확한 절단 패턴을 독립적으로 실행하며, 즉 특정 패턴에 제한되는 것이 아니라 임의의 절단 패턴을 검출하고 조정할 수 있다.
절단 패턴은 적절한 마킹을 통해 결정되며, 이러한 마킹은 광학 취득 유닛에 의해 검출된다. 이는 칼라 마킹, 공간 마킹뿐만 아니라 방사성 마킹을 포함할 수 있다.
칼라 마킹은 예를 들면 가시 범위, 적외선 범위 또는 UV 범위의 칼라 마킹을 포함하며, 플라스틱에 편입되거나 또는 부착될 수 있다. 이는 플라스틱에 편입되거나 또는 부착될 수 있고, 가는 필라멘트, 와이어 또는 마이크로 입자들과 같은 플라스틱 재료와는 구별할 수 있는 다른 물질로 확장될 수 있다. 한편, 공간 마킹은 플라스틱 재료의 높이, 찌그러짐(dent) 또는 구멍으로서 인식될 수 있다. 방사성 마킹은 플라스틱 재료에 편입되거나 또는 부착된 방사성 물질이며, 플라스틱 제품의 방사능 분류 물질 또는 용액을 표시하는 데 이용될 수 있다.
데이터 처리 유닛은 절단 패턴의 부품이 레이저에 의해 완전하게 절단되었는지를 결정하거나 또는 천공만 되었는지, 간벌되었는지 및/또는 처리되지 않았는지를 결정한다. 따라서, 레이저는 광학 취득 유닛에 의해 검출된 그리고/또는 미리 결정된 절단 패턴의 제한 내에서, 사용자 또는 각각의 절단 패턴 또는 세그먼트의 마킹에 의해 미리 규정된 절단 모드에 따라, 특정 부품을 완전하게 절단하고, 천공하고, 재료의 두께를 특정 정도로 감소시키고 그리고/또는 특정 부품을 무시할 수 있다. 레이저는 데이터 처리 유닛의 제어하에서, 광학 취득 유닛과 미리 규정된 절단 모드에 의해 검출된 절단 패턴에 따라 안내된다.
플라스틱 제품의 정확한 절단을 위한 레이저 빔의 사용은 연속 플라스틱 밴드로 제공된 상호연결된 플라스틱 제품의 위치 데이터를 결정하는 광학 취득 유닛에 따른다. 위치 데이터는 광학 취득 수단에 의해 검출되는 형태, 크기, 형상, 기하학적 형태, 레이저 마킹, 그림자 투영, 칼라 인식, 명/암 구역 또는 반사에 대한 정보를 포함한다.
바람직한 실시예에 있어서, 광학 취득 유닛은 카메라를 포함한다. 다른 바람직한 실시예에 있어서, 레이저 스캐너는 연속 플라스틱 밴드로 제공된 상호연결된 플라스틱 제품을 측정하는 것에 의해 위치 데이터를 결정하기 위한 검출기와 함께 사용된다. 레이저는 플라스틱 제품의 완전한 표면 프로파일을 묘사하기 위한 거울 시스템에 의해 전환될 수 있다.
위치 데이터는 데이터 처리 유닛, 즉 프로그램가능한 마이크로 프로세서로 전송되어 이들 데이터들은 추가로 처리된다. "처리"라는 용어는 실제 결정된 위치 데이터가 데이터 처리 유닛에 저장된 위치 데이터와 비교되는 방식임을 이해하여야 한다. 위치 데이터의 각각의 조합을 위해, 절단 패턴이 데이터 처리 유닛에 저장되며, 이 절단 패턴은 레이저를 제어하기 위한 레이저 제어 시스템으로 전송된다.
이는 광학 취득 유닛이 플라스틱 제품의 각각의 실제 상태를 검출하기 때문에 연속 벨트로 제공된 플라스틱 제품의 정밀한 크기 정확도를 요구하지 않는다는 이점을 갖는다. 특히, 플라스틱 제품의 제조를 위한 통상적인 고온에서 사용된다. 플라스틱의 온도 의존 팽창 및/또는 수축은 기계식 펀칭을 고정된 저온에서만 가능하게 한다. 본 발명의 장치의 사용은 이러한 문제점을 제거하며, 플라스틱 제품은 서로 다른 온도에서 정확하게 절단될 수 있다. 더욱이, 본 발명의 장치는 다양한 다른 플라스틱 제품을 절단할 때, 절단 패턴을 위치 데이터에 대해서만 변경하기 때문에 장치의 복잡한 전환이 필요하지 않다.
다른 바람직한 실시예에 있어서, 위치 데이터는 저장된 위치 데이터와 비교되지는 않지만, 데이터 처리 유닛이 획득된 위치 데이터로부터의 각각의 절단 패턴을 계산하여 이 계산된 절단 패턴을 레이저를 제어하기 위한 레이저 제어 시스템으로 전송한다.
또 다른 바람직한 실시예에 있어서, 위치 데이터뿐만 아니라 절단 패턴이 저장되고, 이 저장된 절단 패턴은 각각의 실제 위치 데이터에 의해 보정되어 레이저를 제어하기 위한 레이저 제어 시스템으로 전송되기에 적합한 절단 패턴이 된다.
레이저 시스템은 바람직하게는 제어가능한 포커싱 옵틱, 제어가능한 편향 수단 및 빔-형성 수단으로 구성된다. 본 명세서에서 "제어가능한"이란 용어는 포커싱 옵틱과 편향 수단은 절단 패턴이 데이터 처리 유닛에 의해 계산되고 계산된 데이터가 적절한 형태로 전송되도록 제어될 수 있다는 것으로 이해하여야 한다. 빔-형성 수단은 우수한 포커싱의 목적을 위해 레이저 빔을 시준하고 빔의 편차를 감소시킨다. 결정된 위치 데이터에 따라, 적어도 하나의 레이저의 초점 위치와 초점의 강도는 제어가능한 포커싱 옵틱과 제어가능한 편향 수단에 의해 제어된다. 하나 이상의 레이저가 사용되는 경우, 바람직하게는 각각의 레이저는 또 다른 레이저 제어 시스템에 의해 제어된다.
일 실시예에 있어서, 레이저 제어 시스템은 레이저 빔을 시준하는 빔-형성 수단, 우수한 포커싱의 목적을 위해 빔의 편차를 감소시키는 망원 렌즈 시스템, 미리 결정된 절단 패턴에 따라 상호연결된 플라스틱 제품 둘레에 2차원 또는 3차원으로 레이저 빔을 안내하는 거울 편향 시스템, 레이저 빔을 포커싱하여 플라스틱 재료가 레이저 빔의 운동 중에 증발하도록 하는 포커싱 옵틱 및 절단 패턴에 대한 데이터를 거울상 운동으로 전환시키는 소프트웨어-제어 전극을 포함한다.
바람직한 실시예에 있어서, 제어가능한 편향 수단은 검류계 스캐너이며, 레이저 빔의 방향을 거울로 편향시킨다. 더 바람직한 실시예에 있어서, 검류계 스캐너는 2 이상의 거울로 레이저 빔을 편형시킨다. 플라스틱 제품의 기하학적 특성에 따라, 하나 이상의 제어가능한 편향 수단이 사용될 수 있다. 바람직한 실시예에 있어서, 플라스틱 제품과 레이저 옵틱 사이에 관련 운동이 없다면, 즉 레이저 옵틱이 고정되어 이동할 수 없다면, 레이저 빔은 제어가능한 편향 수단에 의해서만 제어된다.
다른 실시예에 있어서, 레이저 빔은 제어가능한 편향 수단에 의해 검출되지 않지만, 레이저 광 또는 레이저 광의 일부는 절단 공정을 실행하기 위해 플라스틱 제품에 대해 이동된다. "레이저 광"이란 용어는 레이저 빔 형성, 포커싱, 제어 또는 증폭에 필요한 모든 구성요소를 포함하는 것을 의미한다. 예를 들면, 플라스틱 제품에 대해 렌즈와 거울 시스템만이 이동될 수 있거나 또는 렌즈만이 이동될 수 있거나 또는 거울 시스템만이 이동될 수 있거나, 또는 전체 레이저 광이 이동될 수 있다.
특히 바람직한 실시예에 있어서, 레이저 빔은 이동가능하고 제어가능한 편향 수단에 의해 제어된다. 본 명세서에서의 용어 "이동가능한"이란 제어가능한 편향 수단이 x, y및 z축으로 이동될 수 있다는 것을 의미한다. 이는 레이저 빔이 서로 다른 접근으로 절단 영역에 도달하여 절단할 수 있도록 한다.
다른 이점은 제어가능한 편향 수단이 동시에 앰플 라벨링에 사용되어, 절단과 라벨링이 한번의 공정으로 이루어질 수 있는 이점을 갖는다.
바람직하게는 포커싱 옵틱은 렌즈 또는 거울이며, 더 바람직하게는 포커싱 옵틱은 볼록 렌즈 또는 포커싱 오목 거울이다. 볼록 거울은 특정 광학 물질을 사용하지 않고 동일 지점에 각각의 레이저 파장을 포커싱할 수 있는 추가 이점을 제공한다.
일 실시예에 있어서, 장치는 연속 밴드로 제공된 상호연결된 플라스틱 제품에 대한 이송 유닛을 포함한다. 이 이송 유닛은 연속 밴드로 제공된 상호연결된 플라스틱 제품을 레이저 또는 광학 취득 유닛 아래로 끌어당기는 피딩-인(feeding-in) 장치로 구성된다. 이는 연속 밴드로 제공된 플라스틱 제품의 높은 처리량과 완전 자동 절단을 허용한다. 더욱이, 연속 밴드의 불완전하거나 또는 부정확한 절단 세그먼트들은 완전한 절단을 위해 레이저 잘단 공정으로 다시 도입될 수 있다. 재도입된 세그먼트들은 이들 세그먼트들이 절단 공정으로 재도입되기 전에 추가 냉각되거나 또는 실온으로 냉각된다. 그러나 본 발명의 방법은 원래의 불완전하거나 또는 부정확한 레이저 절단이 실행되었던 온도와 비교하여 매우 다른 온도에서도 이들 세그먼트 내의 부정확하거나 또는 불완전한 레이저 절단을 완전하게 할 수 있다, 폐기물은 광학 취득 및 데이터 처리 유닛에 의해 새로 검출되고, 폐기물의 새로운 온도로 장치를 조정할 필요없이, 그리고 원래의 레이저 절단이 실행되었던 온도까지 폐기물을 가열할 필요없이 레이저 절단이 반복된다.
다른 실시예들에 있어서, 이송 유닛은 상호연결된 플라스틱 제품이 운송되는 컨베이어 벨트이다.
플라스틱 제품, 즉 앰플, 백 또는 캐비티(cavity)의 레이저 분리의 큰 이점 중의 하나는 기계적 분리 후에 날카로운 릿지(ridge)가 아니라 융합 가장자리를 생성하는 것이다. 이는 날카로운 릿지는 멸균 장갑에 손상을 주거나 앰플을 사용하는 병원 의사 또는 직원의 손에 상처를 입히기 때문에 병원에서 사용하기 위한 플라스틱 제품의 절단시에 특히 중요하다. 기계적 절단 플라스틱 제품은 날카로운 릿지가 발생하는 절단선을 남기는 절단 블레이드의 측면 때문에 항상 날카로운 릿지들을 갖는다.
처리 가스용 노즐을 통해 고정 빔과 포커싱을 갖는 종래의 레이저 절단 공정은 가장자리들에 버를 또한 유발한다. 이동가능한 빔, 즉 갤보 스캐너로 앰플을 절단하게 되면, 이 방법은 망원경과 렌즈 및 스캐너 이동과 같은 레이저 파라미터와 빔-형성 소자들의 미세한 회전에 의해 더욱 정밀하게 실행할 수 있기 때문에 가장자리들이 접합부에서 융합된다. 이를 위해, 본 발명에서와 같은 센서와 제어 시스템이 요구된다.
그러나 이러한 분리 처리에도 불구하고, 절단 플라스틱 제품, 즉 앰플은 융합 가장자리들과 분리되지 않을 가능성이 있다. 이는 겨우 감지할 수 있는 날카로운 릿지가 앰플을 함께 유지하고 있는 경우이다. 앰플이 최종적으로 분리되어도 날카로운 릿지들은 남아있게 된다. 이러한 날카로운 릿지들은 레이저의 경미한 전력 변동 또는 빔 방향에서 겨우 검출할 수 있는 변형의 결과일 수 있다.
앰들들은 매우 좁은 연결부를 갖는 앰플 팩 내에 제공되어 있기 때문에, 레이저 절단 품질은 통상 매우 복잡한 영상 인식 시스템과 특정 카메라로만 평가될 수 있다. 전체 제조 공정의 속도를 늦추는 이러한 시스템은 본질적으로 고가이고 고장이 잦으며, 현재의 시스템들에 쉽게 통합될 수 없다.
본 발명의 다른 실시예에 있어서, 레이저 절단 장치는 절단 플라스틱 제품들을 압축하기 위한 통합된 압력 센서를 갖는 품질 제어 장치를 선택적으로 포함한다. 연속 플라스틱 밴드로 제공된 상호연결된 플라스틱 제품은 레이저에 의해 잔여 재료, 즉 프레임워크로부터 완전하게 분리되지 않는 것이 바람직하며, 따라서 절단 플라스틱 제품은 최종 분리가 일어날 때까지 주위 재료 내에 이송될 수 있다. 레이저 절단 중에, 정밀하게 형성된 좁은 연결부는 플라스틱 제품과 주위 잔여 재료 사이에 남겨진다. 최종 분리 단계에 있어서, 플라스틱 제품들은 통합된 압력 센서를 갖는 품질 제어 장치 아래로 운송된다. 연속 플라스틱 밴드의 단일 플라스틱 제품 또는 섹션의 미리 규정된 위치를 때리는 앰플 팩의 형태를 갖는 스탬프 또는 소정 개수의 핀을 갖는 스탬프는 플라스틱 제품을 압축하고 앰플의 토글 부품(toggle parts) 사이의 재료, 즉 잔여 주위 재료로부터 이웃하는 앰플의 넥 영역 사이의 재료를 압축한다. 주위 재료 및/또는 토글 영역 사이의 재료로부터 앰플을 밀어내기 위해 필요한 압력 또는 힘이 미리 규정된 제1 조정가능한 값을 초과하는 경우, 이는 플라스틱 제품은 충분히 분리되지 않았으며 주위 재료와 아직 연결되어 있는, 즉 벨트 또는 서로에 대해 아직 연결되어 있다는 것을 표시한다.
플라스틱 제품들을 분리하기 위해 플라스틱 제품 또는 유닛 또는 플라스틱 제품의 번들을 실제로 때리는 스탬프 대신에, 하나의 노즐 또는 복수의 노즐에 의해 생성된 하나의 공기 분사 또는 다중 가스 분사와 같은 가스 분사가 플라스틱 제품 또는 유닛 또는 플라스틱 제품의 번들에 가수 분사 압력을 부여하기 위해 사용될 수 있다. 이에 의해, 가스 분사 또는 가스 분사들이 단일 플라스틱 제품 또는 유닛 또는 플라스틱 제품의 번들을 분리하는 데 충분했다고 결정하는 것에 의해 레이저 절단의 품질을 다시 나타내는 규정된 압력으로 단일 가스 분사들이 생성된다. 가스 대신에, 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자들은 동일한 목적을 위해 물과 같은 액체를 또한 사용할 수 있다.
따라서, 통합된 압력 센서를 갖는 품질 제어 장치는 연속 밴드의 주위 잔여 재료로부터의 레이저 절단 플라스틱 제품을 압축하도록 지시하며, 이에 의해 아직 서로 부착되어 있지만 절단 장치에서 사용된 레이저에 의해 이미 바람직하게 천공된 단일 플라스틱 제품들 또는 플라스틱 제품의 유닛들을 생성시키고, 날카로운 릿지들을 형성시키기 않고 쉽게 분리가 이루어질 수 있다. 이는 통상적으로 앰플 또는 앰플 팩의 형태를 갖는 몰드로 실행된다. 부가적으로, 좁은 스탬프들은 토글 부품, 즉 두 개의 인접한 앰플의 넥 영역 사이의 영역 사이의 잔여 재료를 밀어내는 것을 포함할 수 있다. 미리 규정된 제1 조정가능한 값을 초과하면, 레이저 절단은 충분하지 않은 것이며 플라스틱 제품들은 별도로 수집된다. 이는 불충분하게 절단된 플라스틱 제품들을 정확하게 절단된 플라스틱 제품으로부터 별도로 수집하고, 후속 공정에서 다시 처리하여 폐기물로서 버려지지 않는 이점을 갖는다. 따라서, 일 실시예에 있어서 통합된 압력 센서를 구비한 품질 제어 장치는 주위 잔여 재료로부터 정밀하게 플라스틱 제품을 압축하는 앰플 형태의 몰드로 구성된다.
또한, 통합된 압력 센서를 갖는 품질 제어 장치는 레이저 절단의 품질, 즉 의도하는 분리의 품질을 제어할 수 있으며, 이는 주위 잔여 재료로부터 플라스틱 제품을 압축하기 위해 필요한 저항 및/또는 힘을 측정하는 것에 의해 제어할 수 있다. 앰플의 주위 재료 및/또는 토글 부품, 즉 이웃하는 앰플의 넥 영역 사이의 재료로부터 앰플을 밀어내기 위해 필요한 압력/힘은 날카로운 버 형성이 발생하지 않도록 레이저 절단이 가장자리들에 있는 재료를 훌륭하게 용융시켰는지에 대한 정보를 직접 부여한다.
본 출원인은 예를 들면 폴리프로필렌 앰플을 절단할 때, 이하의 적용을 발견하였다.
· 압력 센서가 임의의 저항을 등록하지 않는다면, 앰플들은 정확하게 분리되며 가장자리들은 앰플 둘레에 완전하게 융합됨.
· 압력 센서가 주위 잔여 재료로부터 앰플을 밀어내기 위해 최대 0.5 N의 저항을 등록한다면, 무시해도 될 정도의 릿지가 형성되어 있으며 앰플의 사용은 안전함.
· 압력 센서가 주위 잔여 재료로부터 앰플을 밀어내기 위해 0.5 N 이상의 저항을 등록한다면, 상당히 날카로운 릿지가 형성되어 있으며 앰플들은 무해함이 없도록 처리되어야 함.
따라서, 앰플의 주위 재료 및/또는 토글 부품, 즉 이웃하는 앰플의 넥 영역 사이의 재료로부터 백, 병, 실린더, 앰플 또는 다른 캐비티와 같은 플라스틱 제품을 밀어내기 위해 필요한 압력이 제1 임계값보다 아래인 제2 임계값을 초과하는 경우, 이는 레이저 절단이 불만족스러우며 플라스틱 제품에 날카로운 릿지 또는 버의 잠재적인 유해한 형성이 발생되었다는 표시를 부여한다.
다른 실시예에 있어서, 품질 제어는 토글 부품, 즉 두 개의 인접한 앰플의 넥 영역 사이의 영역 사이의 재료에서 실행된다.
따라서, 주위 잔여 재료로부터 플라스틱 제품을 밀어내기 위한 힘은 플라스틱 제품이 장확하게 절단되었는지에 대한 정보를 제공하며, 플라스틱 제품은 주위 재료로부터 밀려지거나 또는 밀려지지 않을 수 있다. 또한, 요구된 힘은 릿지들이 안전한 것인지 또는 잠재적으로 유해할 수 있는 임의의 날카로운 릿지들이 형성되어 있는지를 나타낸다.
통합된 압력 센서를 갖는 본 발명의 품질 제어 장치는 절단되는 플라스틱의 종류, 재료의 두께, 절단이 실행되는 온도, 레이저용 출력 및/또는 플라스틱 제품의 기하학적 구조 또는 크기와 같은 인자들에 따라 압력/힘에 대한 정확한 제1 값 및 제2 값 또는 임계값은 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자에게는 명확하다. 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자는 연속 밴드로 제공된 플라스틱 제품에 대한 압력 또는 힘의 임계값을 최소한의 경험을 통해 결정할 수 있다. 따라서, 플라스틱 제품에 대한 흠잡을 데 없는 절단 또는 허용할 수 없는 절단을 나타내는 올바른 압력 범위를 찾아내어 레이저의 조정을 실행하는 것은 복잡하지 않다.
다른 실시예에 있어서, 통합된 압력 센서를 갖는 품질 제어 장치는 앰플, 앰플 팩 및/또는 토글 영역, 즉 앰플의 넥 영역 사이의 재료와 같은 플라스틱 제품에 압축을 적용하는 것에 의해 레이저 절단의 품질을 결정한다. 작동 모드는 전술한 실시예와 유사하지만, 이 작동 모드는 주위 잔여 재료로부터 앰플, 앰플 팩 및/토글 영역을 분리하기 위해 요구된 힘을 측정하지 않는다. 대신에, 통합된 압력 센서를 갖는 품질 제어 장치는 소정 진공과 같은 소정 압축을 적용하기 위해 요구된 힘을 측정한다.
압력 또는 힘이 단일 플라스틱 제품들 또는 플라스틱 제품의 팩 또는 번들의 위로부터 상부면에 작용되는 동안, 압축 또는 진공은 연속 플라스틱 밴드 및 다른 단일 플라스틱 제품들 또는 플라스틱 제품의 다른 팩 또는 번들로부터 플라스틱 제품의 단일 플라스틱 제품들 또는 플라스틱 제품의 팩 또는 번들을 분리시키기 위해 단일 플라스틱 제품들 또는 플라스틱 제품의 팩 또는 번들 아래로부터 적용된다.
본 발명의 제3 실시예에 있어서, 통합된 압력 센서를 갖는 품질 제어 장치는 본 발명의 레이저 절단의 품질에 접근시키기 위해 결정될 수 있는 견인력을 적용한다. 이러한 견인력은 단일 플라스틱 제품들 또는 플라스틱 제품의 팩 또는 번들을 파지하고 연속 플라스틱 밴드 및 다른 단일 플라스틱 제품들 또는 플라스틱 제품의 다른 팩 또는 번들로부터 플라스틱 제품들을 분리하는 수단을 통해 적용될 수 있다. 단일 플라스틱 제품들 또는 플라스틱 제품의 팩 또는 번들을 분리하기 위해 요구된 힘이 측정될 수 있으며, 또한 레이저 절단이 흠잡을 데 없거나 또는 충분하지 않은 경우 레이저 절단의 품질을 접근시키기 위한 표시를 나타낸다.
그 결과, 단일 플라스틱 제품들 또는 플라스틱 제품의 단일 팩 또는 단일 번들의 분리가 압력과 같은 미는 힘, 인입력 또는 진공과 같은 압축에 의해 처리되는가는 중요하지 않다.
다른 실시예에 있어서, 장치는 레이저 빔과 제어가능한 편향 수단의 장기 드리프트 효과(drift effect)를 보상하기 위한 시스템을 포함한다. 이는 온도 변화, 습도, 진동으로의 노출, 기계적 응력 및 구성요소의 노화에 의해 발생될 수 있으며, 레이저 빔의 정밀도에 나쁜 영향을 미칠 수 있다. 레이저 빔의 장기 드리프트 효과를 보상하기 위한 시스템은 레이저 빔의 정밀도를 항상 최적으로 하고, 장치의 유지보수에 의해 제품 손실을 완전하게 최소로 감소시키는 것을 보장한다.
일 실시예에 있어서, 열 영상 카메라는 절단 패턴의 외측에 놓이는 재료 표면에 선택적인 가열을 등록하기 위해 사용되지만, 제어가능한 편향 수단의 거울 시스템의 편향 범위 내에 있다. 선택적 가열은 특정 시간 동안 재료 표면에서 짧은 시간 동안 빔을 검출하는 것에 의해 얻어진다. 이들 단기 가열은 예를 들면 피딩-인 장치가 레이저와 광학 취득 유닛 아래의 연속 밴드로 제공된 다음의 상호연결된 플라스틱 제품을 끌어당기는 동안 실행될 수 있다. 열 영상 카메라는 리시버(receiver)에서의 위치와 정밀하게 프로그램된 설정/설계된 위치들을 비교한다. 그 후 수집된 데이터는 절단 패턴을 보정하고 조정하도록 레이저 제어 시스템으로 전송된다. 이 제어 메카니즘은 각각의 절단 공정에서 또는 공정 전 또는 소정의 미리 규정된 간격에서 일어날 수 있다. 열 영상 카메라는 가열된 재료의 온도를 동시에 결정하고 플라스틱 제품을 절단하기 위해 사용된 레이저 전력을 이 데이터로부터 결말짓는다. 따라서,레이저 전력의 감소는 조정될 수 있다.
다른 실시예에 있어서, 절단 패턴의 외측에 놓여 있는 밴드는 제어가능한 편향 수단의 거울 시스템의 편향 범위 내에 있지만, 플라스틱 밴드의 내측 또는 외측을 따라 인출되며, 이에 의해 레이저는 밴드의 재료의 양을 포인트(point) 형태로 제거한다. 카메라는 이 포인트의 위치를 프로그램된 기준 포인트와 비교하고, 임의의 편차는 전술한 처리와 유사하게, 보정 데이터로서 레이저 제어 시스템으로 전송된다.
의료 분야에서 사용하기 위해 연속 플라스틱 밴드로 제공된 상호연결된 플라스틱 제품은 바람직하게는 병, 백 또는 용기이며, 더 바람직하게는 앰플이다. 또한, 주사기, 물약병, 투석기용 중공 파이버 또는 분말 흡입기의 부품과 같은 의료 장치들 또는 의료 장치의 부품들이 본 발명에 따라 절단될 수 있다.
본 발명의 방법의 사용은 공압출 블로우 성형을 통해 제조된 것과 같은 다층 플라스틱 제품을 절단할 때 특별한 이점을 갖는다. 이들 다층 플라스틱 제품은 서로 다른 플라스틱의 긍정적인 특성을 함께 결합시키고, 통상적으로 접착제에 의해 함께 연결되는 두 개의 캐리어 층 사이에 배치된 배리어 층에 의해 특정된다. 바람직하게는, 이들 다층 플라스틱 제품은 가스에 대한 개선된 배리어 특성이 필요한 적용분야에서 사용된다. 기계적 절단 방법은 다층 플라스틱 제품의 접합부에서 특히 문제점을 갖는다. 이 접합부에서, 배리어 층은 당연히 매우 확ㅇ녀하게 드러나지 않으며, 배리어 층은 이들 영역에서의 기계적 절단에 방해를 일으키는 결함을 증가시킨다. 본 발명의 방법은 다층 플라스틱 제품의 개개의 층들은 레이저로 절단 중에 가장자리들을 따라 접합부에서 함께 융합되는 이점을 갖는다. 그 결과, 접합부,가잘장리 또는 시임의 배리어 특성은 온전하게 남아 있고 기계적 절단 방법들과 비교하여 개선된다.
플라스틱으로 제공되거나 또는 플라스틱에 의해 둘러싸인 플라스틱 제품의 분리 공정은 전술한 레이저 제어 시스템과 유사한 원리로 고객용 상품 또는 산업용 부품과 같은 다른 플라스틱 제품에 적용되고 실행될 수 있다.
본 발명의 방법은 상호연결된, 함께 접합된 그리고/또는 함께 결합된 플라스틱 앰플을 절단하는 것에 특별한 이점을 갖는다. 이들 앰플은 즉 BFS 프로세스(송풍-충전-밀봉 프로세스)에 의해 충전될 수 있지만, 빈 앰플들도 처리될 수 있다. 플라스틱 앰플이 BFS 프로세스(송풍-충전-밀봉 프로세스) 하에서 제조될 때, 연속 밴드로 제공된 상호연결된, 함께 접합된 그리고/또는 함께 결합된 앰플의 열로서 충전기를 떠난다. 이 연속 밴드에 있어서, 상호연결된, 함께 접합된 그리고/또는 함께 결합된 앰플의 하나의 열에는 다음의 앰플 열이 뒤따르고, 모든 열은 연속 밴드 내에 매립되며 잔여 플라스틱 재료에 의해 둘러싸인다. 연속 플라스틱 밴드 내에서 가능한 한 많은 앰플을 생산하기 위해, 앰플은 매우 가깝게 함께 배치되며, 따라서 앰플의 분리가 매우 어렵다. 이는 앰플의 넥의 토글 부분에 의한 것이다. 앰플 넥의 이 토글 부분은 기계적 펀칭 중의 임계 영역이며, 이 임계 영역은 매우 작은 영역이기 때문에 정밀하게 절단되어야 하며 종종 부분 분리만이 달성될 수 있다. 따라서, 단일 앰플을 개방하거나 또는 분리할 때에, 앰플의 토글 부분 사이의 불완전한 분리에 의해 이웃하는 앰플이 우발적으로 개방되는 위험이 항상 존재한다. 본 발명의 방법은 앰플 개방시에 손상 위험없이 안전하게 앰플의 이 부분을 분리할 수 있다.
의료 분야에서의 앰플은 통상적으로 팩으로 제공되며, 즉 소정 개수의 상호연결된 앰플은 연속 밴드로부터 기계적으로 펀칭된다. 그러나 폴리프로필렌으로 제조된 앰플은 본질적으로 기계적으로 절단될 때 또는 앰플 팩으로부터 하나의 앰플이 수동으로 분리될 때 날카로운 릿지를 형성하는 경향이 있다.
기계적 펀칭과는 반대로, 본 발명의 장치의 절단은 이하의 이점을 갖는다. 플라스틱 앰플은 냉각을 요구하지 않으며 고온에서 절단할 수 있다. 고온에서 앰플을 제조할 때에 앰플의 크기가 서로 다른 것은 본질직인 것으로서 피할 수 없으며, 냉각 시의 앰플의 수축 과정은 장치에 의해 검출되고 이에 따라 레이저 빔이 조정된다. 또한, 레이저로 절단할 때, 날카로운 릿지 및/또는 버의 형성이 회피되고, 앰플은 레이저에 의해 서로로부터의 분리를 쉽게 하는 플라스틱 제품 사이 또는 제품 내의 천공 또는 파단점이 제공될 수 있다.
바람직한 실시예에 있어서, 플라스틱 제품 또는 플라스틱 제품의 팩은 플라스틱 제품 또는 플라스틱 팩의 30℃ 내지 155℃의 온도에서 절단된다.
다른 바람직한 실시예에 있어서, 본 발명의 방법은 하기 단계 e) 내지 e")중의 하나를 추가로 포함한다.
e) 절단 플라스틱 제품 또는 절단 플라스틱 제품의 팩을 밀어내기 위해 필요한 힘을 측정하는 통합된 압력 센서를 갖는 품질 제어 장치에 의해 품질 데스트를 실행하는 단계,
e') 절단 플라스틱 제품 또는 절단 플라스틱 제품의 팩을 분리하기 위해 요구된 압축을 측정하는 통합된 압력 센서를 갖는 품질 제어 장치에 의해 품질 테스트를 실행하는 단계,
e") 절단 플라스틱 제품 또는 절단 플라스틱 제품의 팩을 분리하기 위해 요구된 견인력을 측정하는 통합된 압력 센서를 갖는 품질 제어 장치에 의해 품질 테스트를 실행하는 단계.
따라서, 통합된 압력 센서에 의해, 주위 잔여 재료로부터 플라스틱 제품을 분리시키기 위해 요구되는 힘, 압축, 견인력 또는 임의의 다른 힘이 측정된다. 소정 값(즉, 값 A) 이하의 압력 또는 힘 또는 (진공과 같은)압축은 날카로운 릿지가 없는 적절하고 흠잡을 데 없는 절단을 나타내며, 소정 값(즉, 값 B) 이상의 압력 또는 힘 또는 (진공과 같은)압축은 부적합하고 불완전하여 플라스틱 제품이 분리될 수 없거나 또는 쉽게 분리될 수 없거나 또는 날카로운 릿지를 형성하지 않고 분리될 수 없다는 것을 나타낸다. 값 A와 B 사이의 압력 또는 힘 또는 압축은 플라스틱 제품이 분리되었지만 아직 날카로운 릿지를 갖는 불충분한 절단을 나타낸다. 플라스틱 제품, 사용된 플라스틱 종류 및 의료 분야에서의 플라스틱 제품의 사용에 따라, 값 A와 B 사이의 범위 내에서 얻어진 절단 플라스틱 제품은 적합한 의료 제품으로서 판매되거나 또는 교정할 수 없는 것으로서 폐기될 수 있다. 더욱이, 플라스틱 제품, 사용된 플라스틱 종류 및 의료 분야에서의 플라스틱 제품의 사용에 따라, 값 A는 값 B와 동일하거나 또는 거의 동일할 수 있다.
바람직한 실시예에 있어서, 주위 재료로부터 플라스틱 제품을 분리하기 위한 힘이 미리 규정된 제1 조정가능한 값에 도달했을 때, 이는 플라스틱 제품이 아직 벨트에 연결되어 있어 훌륭하게 분리되지 않았음을 나타내며, 이는 힘이 충분하지 않았다는 것을 나타낸다. 또한, 이 제1 임계값 또는 제1 값에 도달되었을 때, 플라스틱 제품을 분리하기 위해 더 이상 힘이 적용되지 않는 것을 시사한다. 이는 플라스틱 제품이 아직 주위 잔여 재료에 단단하게 연결되어 있는 경우, 힘을 무제한으로 적용하는 것은 (뜨거운) 벨트를 과잉 신장시키는 것에 의해 벨트와 후속 플라스틱 제품에 손상을 유발할 수 있기 때문에 중요하다.
또한, 제1 값 미만 또는 이하인 제2 값/임계값을 미리 규정하는 것이 가능하다. 주위 잔여 재료로부터 플라스틱 제품을 분리하기 위해 요구된 힘이 제2 값을 초과하지만 아직 제1 값 미만인 경우, 플라스틱 제품은 훌륭하게 분리되었지만, 불만족스럽고 잠재적으로 유해한 날카로운 릿지 또는 버의 형성을 나타낸다. 요구된 힘이 제2 값/임계값 미만에 머무르는 경우, 레이저 절단 품질은 만족스럽고 날카로운 릿지 및/또는 버의 위험이 없음을 나타낸다.
전술한 바와 같이, 절단되는 플라스틱의 종류, 재료의 두께, 절단이 실행되는 온도, 레이저용 출력 및/또는 플라스틱 제품의 기하학적 구조 또는 크기와 같은 인자들에 따른 압력/힘에 대한 정확한 제1 값 및 제2 값 또는 임계값은 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자에게 명확하다. 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자는 연속 밴드로 제공된 플라스틱 제품에 대한 압력 또는 힘의 임계값을 최소한의 경험을 통해 결정할 수 있다. 따라서, 플라스틱 제품에 대한 흠잡을 데 없는 절단 또는 허용할 수 없는 절단을 나타내는 올바른 압력 범위를 찾아내어 레이저의 조정을 실행하는 것은 복잡하지 않다.
바람직한 실시예에 있어서, 앰플 벨트(1)는 적어도 하나의 제어가능한 편향 수단(5)과 광학 취득 유닛(5a) 아래의 피딩-인 장치(2)에 의해 끌어당겨지고 위치된다. 광학 취득 유닛(5a)은 적어도 하나의 앰플 스트립(Ⅱ)의 위치 데이터를 획득하고, 데이터 처리 유닛은 상기 위치 데이터로부터, 적어도 하나의 앰플 스트립(Ⅱ)으로부터 다수의 앰플 팩 또는 개개의 앰플(Ⅲ)을 절단하기 위한 절단 패턴을 계산한다. 앰플 스트립(Ⅱ)은 앰플 벨트(Ⅰ)의 세그먼트로서 명명될 수 있다. 이 세그먼트 또는 앰플 스트립(Ⅱ)은 절단 장치에 공급될 때 67.5℃의 온도를 가진다. 레이저 절단이 개시되면, 세그먼트 또는 앰플 스트립(Ⅱ)의 온도는 67.1℃이다. 적어도 하나의 집중된 레이저 빔(Ⅳ)은 빔-형성 수단(4)에 의해, 앰플 사이 및/또는 앰플 둘레의 재료의 증발을 통해 앰플(Ⅲ)을 분리하기에 적합한 레이저 빔으로 변경된다. 제어가능한 편향 수단(5)과 제어가능한 포커싱 옵틱(5b)은 앰플을 개개의 앰플 또는 다수의 앰플 팩으로 절단하기 위해, 데이터 처리 유닛에 의해 계산된 절단 패턴에 따라 적어도 하나의 집중된 레이저 빔(Ⅳ)을 제어한다. 절단 공정 후에, 앰플 벨트(1)는 피딩-인 장치(2)에 의해 추가로 끌어당겨지고 다음 앰플 스트립(Ⅱ)이 제어가능한 편향 수단(5)과 광학 취득 유닛(5a) 아래에 위치된다. 절단 앰플(Ⅲ)은 아직 앰플 벨트(1) 아래에 위치되어 있으며, 통합된 압력 센서(7)와 스트립을 분리하기 위한 나이프를 갖는 품질 제어 장치 아래에 위치된다. 통합된 압력 센서(7)와 스트립을 분리하기 위한 나이프를 갖는 품질 제어 장치가 트리거되고, 토글 부품 사이의 분리된 재료는 분리 용기(14)에 수집된다. 앰플(Ⅲ)은 앰플 벨트(1)로부터 완전히 분리되고, 추가 처리를 위해 외부 이송 경로(9)로 슬라이드에 대해 직립 상태로 이송된다. 나이프(8)는 벨트로부터 스트립의 잔여 재료를 분리하고 용기(15) 내에 잔여 재료를 수집한다. 통합된 압력 센서(7)를 갖는 품질 제어 장치가 벨트로부터 앰플(Ⅲ)을 압축하기 위해 트리거될 때, 요구된 압력을 동시에 측정한다. 하나 이상의 앰플이 계획대로 분리되지 않은 경우, 벨트로부터 앰플(Ⅲ)을 압축하기 위해 요구된 압력은 정밀하게 조정가능한 임계값을 초과하며, 이에 의해 플랩(11)이 개방되고 충전된 앰플(12)을 갖는 잔여 재료는 용기(16) 내로 낙하된다. 레이저 절단 장치가 완전하게 어긋나 있는 경우, 두 개의 플랩(13)이 트리거되고 피딩-인 장치(2)는 후속 절단을 위해 장치로부터 미절단된 잔여 앰플 벨트(1)를 이송시킨다. 통합된 압력 센서(7)를 갖는 품질 제어 장치가 세그먼트 또는 앰플 스트립(Ⅱ)의 레이저 절단이 불충분하고 또는 부정확하고 또는 불완전한 것을 검출하는 경우, 이 세그먼트 또는 앰플 스트립(Ⅱ)이 연속 밴드인 앰플 벨트(1)로부터 분리될 때 레이저 절단 공정으로 재도입될 수 있으며 절단 장치로 다시 공급된다. 이 분리된 세그먼트 또는 분리된 앰플 스트립(Ⅱ)을 다시 공급할 때, 그 동안 이 세그먼트 또는 앰플 스트립(Ⅱ)은 48℃로 냉각되고, 수축된다. 그러나 제공급 세그먼트 또는 앰플 스트립(Ⅱ)의 크기와 기하학적 구조의 변화는 제2 레이저 절단에 영향을 미치지 않는다. 절단 패턴은 광학 취득 유닛(5a)에 의해 새로 검출되며, 세그먼트 또는 앰플 스트립(Ⅱ)을 적절하고 정확하게 절단하도록 다시 레이저 절단이 실행된다. 적절하고 정확한 절단 세그먼트 또는 앰플 스트립(Ⅱ)은 부정확하거나 또는 불완전한 절단의 검출없이 통합된 압력 센서(7)를 갖는 품질 제어 장치를 통해 여느 때처럼 압축된다.
다른 실시예에 있어서, 본 발명의 장치는 프레임워크 및/또는 서로부터 용기 제품을 분리하며, 적어도 하나의 제어 시스템을 갖는 적어도 하나의 레이저와 영상 인식 및 영상 처리를 위한 적어도 하나의 광전자 시스템으로 구성되며, 상기 적어도 하나의 광전자 시스템은 프레임워크 및/또는 서로로부터 용기 제품의 위치를 결정하고, 이 데이터를 적어도 하나의 레이저 제어 시스템으로 전송하며, 이에 의해 적어도 하나의 레이저 및/또는 레이저 빔은 용기 제품이 프레임워크 및/또는 서로로부터 분리되도록 제어된다. 본 발명의 다른 실시예와 예시들은 이 실시예의 이점을 또한 적용한다.
하기의 예들은 본 발명의 바람직한 실시예를 기술하며, 본 발명을 어떠한 방식으로도 제한하지 않는다는 것을 이해하여야 한다. 임의의 대안적 및/또는 본 발명의 실시예들은 본 발명에 의해 획정되고 청구범위에 의해 보호된다는 것을 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자들은 인식할 것이다.
실시예
실시예 1:
연속 밴드로 제공된 상호연결된 플라스틱 앰플의 절단 방법
카메라는 플라스틱의 연속 밴드로 제공된 상호연결된 플라스틱 앰플에 대한 위치 데이터를 획득한다. 위치 데이터는 레이저 빔에 대한 절단 패턴으로 데이터 처리 유닛에 의해 전환된다. 레이저 빔으로 앰플을 분리하기 위한 정확한 경로는 앰플의 CAD 그래픽의 전환에 의해 얻어지며, 전환된 명령 형태로 레이저 빔 제어 시스템으로 전송된다. 빔 특성을 개선하기 위한 렌즈 시스템으로 구성되는 빔-형성 시스템은 빔이 증발에 의한 앰플 분리에 적합하고 또한 다수의 빔으로 분할되도록 레이저 빔(6)을 변경시킨다. 각각이 200 W의 출력을 갖는 전체 4개의 CO2-레이저가 전개되어 있다. 레이저 빔의 포커싱 특성을 개선시키기 위해, 레이저 빔의 직경은 확대되어 있고 후속 거울 편향기들로 조정된다. 거울 편향기는 빔이 필요한 편향 범위 이상으로 편향된 후에 포커싱 옵틱의 개구 내에서 자유롭게 이동할 수 있는 방식으로 크기를 이루고 있다. 이 예에 있어서, 4개의 거울 편향기와 포커싱 옵틱은 나란히 고정식으로 전개되어 있다. 레이저 빔은 12개의 인접한 앰플을 갖는 앰플 벨트로부터 앰플 팩을 절단하여, 각각의 팩은 5개의 앰플로 구성되어 있다. 앰플 기하학적 구조의 결과로서, 레이저 빔은 동일한 가공 단계에서 앰플 저부에 도달하지 않는다. 그 결과, 앰플 저부는 이전 가공 단계에서 분리되어 있다. 현재의 가공 단계에 있어서, 앰플 팩의 나머지 측면들이 절단되고 다음 앰플의 저부가 절단된다. 앰플 팩은 좁은 연결 조각들에 의해 외부 프레임워크에 연결되어 있지만, 단일 앰플 팩들은 인접한 앰플 팩들로부터 완전하게 분리되어 있다. 팩 내의 앰플 사이의 재료는 레이저로 천공되며, 앰플들을 수동으로 쉽게 분리할 수 있다.
실시예 2:
병원에서 사용하기 위해 연속 밴드로 제공된 상호연결된 플라스틱 앰플을 절단하기 위한 장치
충전기로부터 나온 앰플 스트립(1)을 갖는 벨트는 거울 편향기 아래의 처리 위치에 있는 피딩-인 장치(2)에 의해 끌어당겨진다. 이 위치에 있어서, 디지털 카메라는 다중 기준 마킹들의 영상을 취하고 이들 마킹들의 위치와 이전에 저장된 기준 마킹들의 설계된 위치를 비교한다. 따라서, 앰플의 위치와 크기가 등록되고, 앰플들 또는 앰플 스트립(1) 내의 온도 변화 또는 냉각 영역 변화에 의한 크기와 형태의 편차들을 보정하고 레이저 빔의 제어를 위해 전송된다.
레이저 빔으로 앰플을 분리하기 위한 정확한 경로는 앰플의 CAD 그래픽의 전환에 의해 얻어지며, 전환된 명령 형태로 레이저 빔 제어 시스템으로 전송된다. 빔 특성을 개선하기 위한 렌즈 시스템으로 구성되는 빔-형성 시스템은 빔이 증발에 의한 앰플 분리에 적합하고 또한 다수의 빔으로 분할되도록 레이저 빔(6)을 변경시킨다. 각각이 200 W의 출력을 갖는 전체 4개의 CO2-레이저가 전개되어 있다. 레이저 빔의 포커싱 특성을 개선시키기 위해, 레이저 빔의 직경은 확대되어 있고 후속 거울 편향기들로 조정된다. 거울 편향기는 빔이 필요한 편향 범위 이상으로 편향된 후에 포커싱 옵틱의 개구 내에서 자유롭게 이동할 수 있는 방식으로 크기를 이루고 있다. 이 예에 있어서, 4개의 거울 편향기와 포커싱 옵틱은 나란히 고정식으로 전개되어 있다. 레이저 빔은 12개의 인접한 앰플을 갖는 앰플 벨트로부터 앰플 팩을 절단하여, 각각의 팩은 5개의 앰플로 구성되어 있다. 앰플 기하학적 구조의 결과로서, 레이저 빔은 동일한 가공 단계에서 앰플 저부에 도달하지 않는다. 그 결과, 앰플 저부는 이전 가공 단계에서 분리되어 있다. 현재의 가공 단계에 있어서, 앰플 팩의 나머지 측면들이 절단되고 다음 앰플의 저부가 절단된다.
빔 형성에 필요한 모든 구성요소는 고감도 빔 안내 시스템으로 어떠한 공명 또는 진동이 전달되지 않도록 화강암 구성(3)의 밀봉체(17)와 연결되어 있다. 이동가능한 거울의 편향을 위한 제어 프로그램은 집중된 레이저 빔을 앰플의 외곽을 따라 안내하고, 이에 따라 앰플들은 좁은 연결부의 결합을 위한 잔여 재료로부터 분리된다. 이 공정 후에, 피딩-인 장치(2)는 다음 앰플 스트립을 처리 위치로 끌어당긴다. 완전하게 분리된 또는 완전한 분리에 가깝게 분리된 앰플뿐만 아니라 토글 부품 사이의 최종적으로 존재하는 재료는 통합된 압력 센서(7)를 갖는 품질 제어 장치에 의해 잔여 프레임워크로부터 분리되며, 앰플들은 추가 처리를 위해 외부 이송 경로(9)로 슬라이드에 대해 직립 상태로 이송되며, 토글 부품 사이의 잔여 재료는 용기(14) 내에 수집된다. 통합된 압력 센서(7)를 갖는 품질 제어 장치는 두 개의 동기 제어 스탬프로 구성되며, 하나의 스탬프는 앰플 팩을 밀고 다른 스탬프는 토글 부품 사이의 잔여 재료를 민다, 스탬프들은 공압식으로 이동되며, 이 압력은 조정가능하다. 요구된 압력이 제1 임계값을 초과하면, 센서가 작동되어 앰플의 불완전한 분리를 나타내며, 그 후 센서는 앰플을 제거하는 분류 장치로 신호를 전송한다. 요구된 압력이 제2 임계값을 초과하지만 아직 제1 임계값 미만인 경우, 센서가 작동되어 앰플에서의 불만족스럽고 잠재적으로 유해한 날카로운 릿지 또는 버의 형성을 나타내며, 그 후 센서는 앰플을 제거하는 분류 장치로 신호를 전송한다. 제거된 앰플들은 교정할 수 없는 폐기물은 아니며, 레이저 절단을 반복하기 위해 본 발명의 절단 장치로 재도입될 수 있다. 이 재도입은 자동적으로 실시될 수 있으며, 본 발명의 절단 장치 또는 본 발명의 절단기는 약간의 교정할 수 없는 폐기물만을 생산하기 때문에 비용과 재료를 저감하고 폐기물을 감소시킨다.
나이프(8)는 벨트로부터 스트립의 잔여 재료(10)를 분리하며, 잔여 재료(10)는 용기(15) 내에 수집된다. 하나 이상의 앰플이 계획대로 분리되지 않고 아직 잔여 재료에 연결되어 있다면, 즉 통합된 압력 센서를 갖는 품질 제어 장치가 분류 장치로 신호를 전송할 때, 플랩(11)이 개방되고 충전된 앰플(12)을 갖는 잔여 재료는 용기(16) 내로 낙하된다. 레이저 절단 장치가 완전하게 어긋나 있는 경우, 두 개의 플랩(13)이 트리거되고 피딩-인 장치(2)는 후속 절단을 위해 장치로부터 미절단된 잔여 앰플 벨트를 이송시킨다.
I: 앰플 스트립을 갖는 벨트 II: 앰플을 갖는 스트립
III: 앰플 IV: 집중된 레이저 빔
V: 앰플 사이의 재료 VI: 잔여 재료/프레임워크
1: 앰플 벨트 2: 피딩-인 장치
3: 화강암 구성 4: 빔-형성 수단
5: 제어가능한 편향 수단 5a: 광학 취득 유닛
5b: 제어가능한 포커싱 옵틱 6: 레이저 빔
7: 압력 센서
8: 나이프
9: 외부 이송 경로 10: 잔여 재료용 슬라이드
11: 분리되지 않은 앰플용 플랩
12: 분리되지 않은 앰플을 갖는 스트립
13: 완전한 벨트를 재지시하기 위한 플랩
14: 토글 부품 사이의 잔여 재료용 용기
15: 잔여 재료용 용기
16: 앰플을 갖는 스트립용 용기
17: 레이저 빔 시스템용 덮개 후드

Claims (19)

  1. 병원에서 사용하기 위해 연속 플라스틱 밴드로 제공되는 플라스틱 제품을 절단하는 장치로,
    상기 플라스틱 제품 절단 장치는 적어도 하나의 레이저, 적어도 하나의 레이저 제어 시스템, 적어도 하나의 광학 취득 유닛 및 데이터 처리 유닛을 포함하고,
    상기 적어도 하나의 레이저 제어 시스템은 적어도 하나의 제어가능한 포커싱 옵틱, 적어도 하나의 제어가능한 편향 수단 및 적어도 하나의 빔-형성 수단을 포함하며,
    상기 플라스틱 제품 절단 장치는 연속 플라스틱 밴드로 제공되는 플라스틱 제품이 냉각될 때에 수축하는 중에 상기 플라스틱 제품을 레이저 절단하도록 구성된 것을 특징으로 하는 플라스틱 제품 절단 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 플라스틱 제품은 병, 백, 용기 및 앰플 중의 적어도 어느 하나인 것을 특징으로 하는 플라스틱 제품 절단 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    연속 밴드로 제공되는 플라스틱 제품을 운송하기 위한 이송 유닛을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 플라스틱 제품 절단 장치.
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서,
    연속 플라스틱 밴드로 제공되는 플라스틱 제품이 냉각될 때에 수축하는 중에 레이저 절단하는 것은 30℃ 내지 155℃ 사이의 임의의 온도 범위에서 실행되는 것을 특징으로 하는 플라스틱 제품 절단 장치.
  6. 삭제
  7. 제1항 내지 제3항 및 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    냉각 시의 플라스틱 제품의 수축 과정은 상기 광학 취득 유닛에 의해 검출 가능하며 레이저 빔은 상응하게 조정 가능한 것을 특징으로 하는 플라스틱 제품 절단 장치.
  8. 제1항 내지 제3항 및 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    광학 취득 유닛이 플라스틱 제품의 각각의 실제 위치 데이터를 검출하도록 구성된 것을 특징으로 하는 플라스틱 제품 절단 장치.
  9. 제1항 내지 제3항 및 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    위치 데이터뿐만 아니라 절단 패턴이 데이터 처리 유닛에 저장되고, 절단 패턴은 광학 취득 유닛에 의해 검출된 각각의 실제 위치 데이터에 의해 보정되어 상응하게 레이저를 제어하기 위한 레이저 제어 시스템으로 전송할 수 있는 적합한 절단 패턴이 되는 것을 특징으로 하는 플라스틱 제품 절단 장치.
  10. 제1항 내지 제3항 및 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    위치 데이터는 데이터 처리 유닛에 저장된 위치 데이터와 비교되지는 않지만, 데이터 처리 유닛은 광학 취득 유닛에 의해 획득된 위치 데이터로부터의 각각의 절단 패턴을 계산하여 이 계산된 절단 패턴을 상응하게 레이저를 제어하기 위한 레이저 제어 시스템으로 전송하는 것을 특징으로 하는 플라스틱 제품 절단 장치.
  11. 제1항 내지 제3항 및 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 플라스틱 제품 절단 장치는 절단 패턴을 위치 데이터에 대해서만 변경함으로써 다양한 플라스틱 제품을 절단할 수 있는 것을 특징으로 하는 플라스틱 제품 절단 장치.
  12. 제1항 내지 제3항 및 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 플라스틱 제품 절단 장치는 폴리프로필렌으로 구성된 플라스틱 제품을 절단하기 위한 것을 특징으로 하는 플라스틱 제품 절단 장치.
  13. 제1항 내지 제3항 및 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    송풍-충전-밀봉 프로세스에 따라 플라스틱 제품을 생산하기 위한 장치가 결합되어 있는 것을 특징으로 하는 플라스틱 제품 절단 장치.
  14. 삭제
  15. 삭제
  16. 삭제
  17. 삭제
  18. 삭제
  19. 삭제
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