KR102251847B1 - 비회전식 섬유공급 어셈블리 및 이를 포함하는 유한 길이 섬유의 자동매듭 결속기 - Google Patents

비회전식 섬유공급 어셈블리 및 이를 포함하는 유한 길이 섬유의 자동매듭 결속기 Download PDF

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변철웅
문경일
황태진
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한국생산기술연구원
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Abstract

본 발명에 따른 비회전식 섬유공급 어셈블리는, 유한 길이 섬유의 자동매듭 결속기에 제1원사를 공급하는 섬유공급 어셈블리에 있어서, 예비원사를 권취한 상태로 거치하는 권취유닛, 상기 권취유닛으로부터 인출되는 예비원사의 소정 지점을 잡아 선형 궤도를 따라 인출시키는 섬유전달유닛, 상기 섬유전달유닛에 의해 인출된 예비원사의 일단부를 그립하는 제1좌측 그리퍼를 포함하는 제1좌측 섬유그립유닛, 상기 섬유전달유닛에 의해 인출된 예비원사의 타단부를 그립하는 제1우측 그리퍼를 포함하는 제1우측 섬유그립유닛, 상기 섬유전달유닛의 왕복에 의해 소정 길이로 인출된 예비원사의 타단부 외측을 커팅하는 커팅유닛 및 상기 제1좌측 섬유그립유닛 및 상기 제1우측 섬유그립유닛이 상기 섬유전달유닛의 n회 왕복에 따라 n개의 예비원사를 그립한 상태에서, 상기 제1좌측 섬유그립유닛 및 상기 제1우측 섬유그립유닛을 전방 측으로 회전시켜 섬유 결속장치에 상기 n개의 예비원사를 제1원사로서 전달하도록 하는 회전유닛을 포함한다.

Description

비회전식 섬유공급 어셈블리 및 이를 포함하는 유한 길이 섬유의 자동매듭 결속기{Irrotational Type Fiber Supply Assembly and Pneumatic Binding Apparatus for Finite Length Fiber Having the Same}
본 발명은 비회전식 섬유공급 어셈블리 및 이를 포함하는 유한 길이 섬유의 자동매듭 결속기에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 섬유의 공급으로부터 결속 과정까지에 걸친 유한 길이 섬유 제품을 제조하기 위한 전체 과정을 전면 자동화할 수 있도록 하는 섬유공급 어셈블리와, 이를 포함하는 유한 길이 섬유의 자동매듭 결속기에 관한 것이다
최근에는 복수의 섬유를 결속함으로써 제조되는 다양한 제품이 출시되고 있다.
특히 삶의 질이 향상됨에 따라, 외모에 대한 관심이 날로 높아지고 있으며, 특히 여성들의 경우, 피부미용, 메이크업 등 자신을 꾸미기 위한 다양한 활동을 활발하게 수행하고 있는 추세이며, 이와 함께 관련 시장 역시 급속도로 확대되고 있다.
특히 메이크업 용품은 날로 그 종류가 증가하고 있으며, 인체에 비교적 안전하며 적은 투자로 큰 효과를 얻을 수 있도록 복수의 섬유를 결속하여 제조한 인조눈썹은 필수품에 준하는 메이크업 용품으로 자리잡고 있다.
일반적으로 이와 같은 인조눈썹은 눈꺼풀에 부착할 수 있도록 베이스가 되는 가로 방향의 원사에 눈썹을 표현하기 위한 복수 가닥의 원사가 결속된 형태를 가진다.
종래의 경우, 이와 같이 복수의 섬유를 결속하여 제조하는 형태의 제품을 제조하는 일체의 과정은 수작업에 의해 노동 집약적으로 수행되어 왔다. 따라서 현재까지의 방식은 생산성이 극히 떨어지는 것은 물론, 제품의 품질 편차가 매우 큰 문제가 있었다.
하지만, 아직까지는 이와 같은 유한 길이 섬유를 결속한 형태로 형성되는 제품의 제조를 자동화하기 위한 시도가 전무한 실정이다.
따라서 이와 같은 문제점들을 해결하기 위한 방법이 요구된다.
한국공개특허 제10-2006-0023808호
본 발명은 상술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 발명으로서, 종래 수작업에 의해 수행되던 유한 길이 섬유의 공급 과정 및 결속 과정을 전면 자동화하기 위한 목적을 가진다.
또한 본 발명은 보다 정밀하고 신속하게 결속 작업을 수행함으로써 생산성을 극대화하고, 고품질의 제품을 제조 및 공급할 수 있도록 하기 위한 목적을 가진다.
더불어 본 발명은 합리적인 구조를 통해 장치의 간소화 및 부피의 최소화를 구현할 수 있도록 하기 위한 목적을 가진다.
본 발명의 과제들은 이상에서 언급한 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 비회전식 섬유공급 어셈블리는, 유한 길이 섬유의 자동매듭 결속기에 제1원사를 공급하는 섬유공급 어셈블리에 있어서, 예비원사를 권취한 상태로 거치하는 권취유닛, 상기 권취유닛으로부터 인출되는 예비원사의 소정 지점을 잡아 선형 궤도를 따라 인출시키는 섬유전달유닛, 상기 섬유전달유닛에 의해 인출된 예비원사의 일단부를 그립하는 제1좌측 그리퍼를 포함하는 제1좌측 섬유그립유닛, 상기 섬유전달유닛에 의해 인출된 예비원사의 타단부를 그립하는 제1우측 그리퍼를 포함하는 제1우측 섬유그립유닛, 상기 섬유전달유닛의 왕복에 의해 소정 길이로 인출된 예비원사의 타단부 외측을 커팅하는 커팅유닛 및 상기 제1좌측 섬유그립유닛 및 상기 제1우측 섬유그립유닛이 상기 섬유전달유닛의 n회 왕복에 따라 n개의 예비원사를 그립한 상태에서, 상기 제1좌측 섬유그립유닛 및 상기 제1우측 섬유그립유닛을 전방 측으로 회전시켜 섬유 결속장치에 상기 n개의 예비원사를 제1원사로서 전달하도록 하는 회전유닛을 포함한다.
또한 본 발명은 상기 제1좌측 섬유그립유닛에 인접하도록 상기 제1좌측 섬유그립유닛과 상기 제1우측 섬유그립유닛 사이에 구비되어, 상기 제1좌측 그리퍼를 보조하여 상기 예비원사의 일단부를 임시적으로 그립하는 제2좌측 그리퍼를 포함하는 제2좌측 섬유그립유닛을 더 포함할 수 있다.
이때 상기 제2좌측 섬유그립유닛은 상기 제2좌측 그리퍼가 수직 방향에 대해 전방으로 기울어진 상태로 구비될 수 있다.
그리고 본 발명은 상기 제1우측 섬유그립유닛에 인접하도록 상기 제1우측 섬유그립유닛과 상기 제1좌측 섬유그립유닛 사이에 구비되어, 상기 제1우측 그리퍼를 보조하여 상기 예비원사의 타단부를 임시적으로 그립하는 제2우측 그리퍼를 포함하는 제2우측 섬유그립유닛을 더 포함할 수 있다.
이때 상기 제2우측 섬유그립유닛은 상기 제2우측 그리퍼가 수직 방향에 대해 전방으로 기울어진 상태로 구비될 수 있다.
또한 상기 권취유닛은, 예비원사를 권취한 상태로 구비되는 보빈 및 상기 보빈으로부터 인출되는 상기 예비원사의 인출 방향을 가변시키는 하나 이상의 풀리를 포함하는 풀리 어레이를 포함할 수 있다.
이때 상기 풀리 어레이는 복수 개의 풀리를 포함하며, 상기 복수 개의 풀리 중 적어도 하나는 상하 방향으로 이동 가능하게 구비됨에 따라 상기 예비원사의 장력 및 인출량을 조절하도록 형성될 수 있다.
한편 본 발명은 상기 권취유닛, 상기 섬유전달유닛 및 상기 회전유닛을 고정시키는 메인프레임을 더 포함할 수 있다.
또한 상기 메인프레임에는 상기 섬유전달유닛의 선형 이동을 가이드하는 가이드레일이 형성될 수 있다.
그리고 상기 섬유전달유닛은 좌우 방향 및 상하 방향으로 이동 가능하게 형성될 수 있다.
이때 상기 섬유전달유닛은 상기 권취유닛으로부터 인출되는 예비원사의 소정 지점을 잡아 고정시키는 메인그리퍼를 포함할 수 있다.
그리고 상기 커팅유닛은 상기 예비원사의 타단부에 대응되는 위치에서 전후 이동 가능하게 형성되어, 전방으로 이동 시 상기 예비원사의 타단부를 커팅할 수 있다.
더불어 상기 회전유닛은, 상기 제1좌측 섬유그립유닛 및 상기 제1우측 섬유그립유닛 사이에 구비되며, 회전 구동력에 의해 회전하는 회전부재 및 상기 회전부재를 관통하여 고정되며, 양단이 각각 상기 제1좌측 섬유그립유닛 및 상기 제1우측 섬유그립유닛에 연결되어 상기 회전부재의 회전에 의해 상기 제1좌측 섬유그립유닛 및 상기 제1우측 섬유그립유닛이 회전되도록 하는 연결부재를 포함할 수 있다.
또한 본 발명에 따른 유한 길이 섬유의 자동매듭 결속기는 상기 나열한 바와 같은 비회전식 섬유공급 어셈블리를 포함할 수 있다.
상기한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 비회전식 섬유공급 어셈블리 및 이를 포함하는 유한 길이 섬유의 자동매듭 결속기는, 종래 수작업을 통해 수행되던 유한 길이 섬유의 공급 과정 및 결속 과정을 전면 자동화할 수 있는 장점이 있다.
또한 본 발명은 품질 편차를 최소화하여 균일하고 높은 품질의 제품을 제조할 수 있는 장점이 있으며, 섬유전달유닛이 선형으로 이동하는 합리적인 비회전 방식의 메커니즘에 의해 장치의 간소화 및 부피의 최소화를 구현할 수 있는 장점이 있다.
본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 청구범위의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 유한 길이 섬유의 자동매듭 결속기의 전체 모습을 나타낸 도면;
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 유한 길이 섬유의 자동매듭 결속기에 있어서, 제1거치 어셈블리의 모습을 나타낸 도면;
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 유한 길이 섬유의 자동매듭 결속기에 있어서, 제1결속 어셈블리 및 제2결속 어셈블리의 모습을 나타낸 도면;
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 유한 길이 섬유의 자동매듭 결속기에 있어서, 제2거치 어셈블리 및 원사배치 어셈블리의 모습을 나타낸 도면;
도 5 내지 도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 유한 길이 섬유의 자동매듭 결속기를 이용한 유한 길이 섬유의 결속방법의 전체 과정을 나타낸 도면;
도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 비회전식 섬유공급 어셈블리의 전체 모습을 나타낸 도면; 및
도 14 내지 도 22는 본 발명의 일 실시예에 따른 비회전식 섬유공급 어셈블리를 통해 제1원사로서 공급될 제1예비원사 및 제2예비원사를 준비하는 과정을 나타낸 도면이다.
이하 본 발명의 목적이 구체적으로 실현될 수 있는 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 설명한다. 본 실시예를 설명함에 있어서, 동일 구성에 대해서는 동일 명칭 및 동일 부호가 사용되며 이에 따른 부가적인 설명은 생략하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 유한 길이 섬유의 자동매듭 결속기(100)의 전체 모습을 나타낸 도면이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 유한 길이 섬유의 자동매듭 결속기(100)는 제1거치 어셈블리(110)와, 제2거치 어셈블리(120)와, 제1결속 어셈블리(130)와, 제2결속 어셈블리(140)와, 원사배치 어셈블리(150)를 포함한다.
본 발명은 이와 같은 각 구성요소들을 통해, 유한 길이를 가지는 복수의 섬유를 자동으로 결속할 수 있으며, 이때 복수의 섬유를 통해 제조되는 제품의 종류에는 그 제한이 없다. 예컨대 본 발명은, 인조눈썹 등과 같은 유한 길이의 섬유가 결속되는 제품에 적용될 수 있을 것이다.
본 실시예의 경우, 상기 각 구성요소들을 통해 베이스가 되는 가로 방향의 제2원사(t2)에 복수 가닥의 제1원사(t1)를 순차적으로 결속하게 된다.
상기 제1거치 어셈블리(110)는 제1원사(t1)를 거치하는 구성요소로서, 상기 제1원사(t1) 양단부의 한 쌍의 거치점을 잡아 좌우 방향으로 길게 거치한다.
또한 상기 제1거치 어셈블리(110)는 상기 제1원사(t1)의 양단부의 한 쌍의 거치점 간의 거리를 조절 가능하도록 할 수 있다. 상기 제1원사(t1)의 양단부의 한 쌍의 거치점 사이의 거리가 줄어들게 될 경우, 상기 제1원사(t1)는 상기 거치점 사이 영역이 늘어지게 될 것이다.
상기 제2거치 어셈블리(120)는 상기 제1원사(t1)를 결속하기 위한 제2원사(t2)를 상기 제1원사(t1)의 후방에 이격되도록 좌우 방향으로 길게 거치한다.
이때 상기 제1거치 어셈블리(110)는 상기 제1원사(t1)를 상하 방향으로 이동시킬 수 있으며, 이에 따라 상기 제2원사(t2)와의 상대 높이를 조절할 수 있다.
상기 제1결속 어셈블리(130)는 상기 제2거치 어셈블리(120)의 후방에 전후 방향으로 이동 가능하게 형성된다. 특히 전방으로 이동한 상태에서는, 상기 제1원사(t1)의 양단부 사이에 위치된 제1파지점을 파지하게 되고, 이후 상기 제1파지점을 상기 제2원사(t2)보다 후방으로 이동시키도록 할 수 있다.
또한 이와 같이 상기 제1파지점을 상기 제2원사(t2)보다 후방으로 이동시키는 과정에서는 상기 제1거치 어셈블리(110)가 상기 제1원사(t1) 양단부의 한 쌍의 거치점 간의 거리를 감소시키게 된다.
상기 제2결속 어셈블리(140)는 상기 제1결속 어셈블리(130)와 마찬가지로 상기 제2거치 어셈블리(120)의 후방에 전후 방향으로 이동 가능하게 형성된다.
그리고 상기 제2결속 어셈블리(140)는 상기 제1결속 어셈블리(130)에 의해 상기 제1파지점이 상기 제2원사(t2)보다 후방으로 이동된 상태에서 상기 제1파지점과 상기 거치점 사이에 위치된 한 쌍의 제2파지점을 파지하여 후방으로 이동시킬 수 있다. 이에 대한 자세한 사항은 후술하도록 한다.
상기 원사배치 어셈블리(150)는 상기 제1결속 어셈블리(130)와 상기 제2결속 어셈블리(140)의 상부에 구비되며, 제2원사(t2)에 결속된 상태의 상기 제1원사(t1)를 측 방향으로 밀어 이동시키는 역할을 수행한다.
즉 상기 원사배치 어셈블리(150)는 상기 제1거치 어셈블리(110), 상기 제2거치 어셈블리(120), 상기 제1결속 어셈블리(130) 및 상기 제2결속 어셈블리(140)에 의해 제2원사(t2)에 결속된 제1원사(t1)를 제2원사(t2) 상의 소정 위치로 밀어 배치하게 되며, 이와 같은 과정을 반복하여 제2원사(t2)에 복수의 제1원사(t1)를 소정 간격으로 배열할 수 있다.
이하에서는 상기 각 구성요소들을 보다 자세히 설명하도록 한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 유한 길이 섬유의 자동매듭 결속기에 있어서, 제1거치 어셈블리(110)의 모습을 나타낸 도면이다.
본 실시예에서 제1거치 어셈블리(110)는, 상기 제1원사(t1)의 일측 거치점을 파지하는 제1파지유닛(110a)과, 상기 제1원사(t1)의 타측 거치점을 파지하며, 상기 제1파지유닛(110a)과의 상대 이격 거리를 조절 가능하게 형성된 제2파지유닛(110b)을 포함한다.
그리고 상기 제1파지유닛(110a) 및 상기 제2파지유닛(110b)은 각각 제1핑거(111a) 및 제2핑거(111b)를 포함하는 거치부(111)를 가지며, 상기 제1핑거(111a) 및 상기 제2핑거(111b)는 각각 제2공압 액추에이터(160b)에 의해 구동되어 서로의 거리를 조절 가능하게 형성될 수 있다.
또한 상기 제1거치 어셈블리(110)는 상기 제1파지유닛(110a) 및 상기 제2파지유닛(110b)이 좌우 이동 가능하게 구비되는 메인프레임(114)과, 상기 메인프레임(114)의 상하 이동을 가이드하도록 구비되는 기립프레임(116)을 포함할 수 있다.
그리고 상기 메인프레임(114)은 제1공압 액추에이터(160a)에 의해 구동되어 상하 이동 가능하게 형성될 수 있으며, 이에 따라 상기 제1원사(t1)의 높이를 조절할 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 유한 길이 섬유의 자동매듭 결속기에 있어서, 제1결속 어셈블리(130) 및 제2결속 어셈블리(140)의 모습을 나타낸 도면이다.
전술한 바와 같이 제1결속 어셈블리(130)는 상기 제1거치 어셈블리(110) 및 상기 제2거치 어셈블리(120)보다 후방에 구비되며, 본 실시예의 경우 제1후방파지유닛(131)을 포함한다.
구체적으로 상기 제1후방파지유닛(131)은 메인파지부재(131a)와, 상기 메인파지부재(131a)와의 상대 이격거리를 조절 가능하게 형성된 보조파지부재(131b, 131c)를 포함하며, 이들은 제4공압 액추에이터(160d)에 의해 상기 메인파지부재(131a) 및 상기 보조파지부재(131b, 131c) 중 적어도 어느 하나가 구동되어 서로의 상대 이격거리를 조절할 수 있다.
또한 상기 제1결속 어셈블리(130)는 상기 제1후방파지유닛(131)이 고정되는 고정프레임(134)을 더 포함할 수 있다.
그리고 상기 제2결속 어셈블리(140)는 제2후방파지유닛(142)을 포함한다.
구체적으로 상기 제2후방파지유닛(142)은 우측파지부재(142a)와, 상기 우측파지부재(142a)와의 좌우 방향 상대 이격거리를 조절 가능하게 형성된 좌측파지부재(142b)를 포함하며, 상기 우측파지부재(142a) 및 상기 좌측파지부재(142b)는 별도의 공압 액추에이터(144)에 의해 서로의 이격거리를 조절할 수 있도록 구동된다.
또한 본 실시예에서 상기 제1후방파지유닛(131) 및 상기 제2후방파지유닛(142)은, 제5공압 액추에이터(160e)에 의해 전체적으로 전후 이동 가능하게 형성될 수 있다.
그리고 본 실시예의 경우 상기 제1결속 어셈블리(130) 및 상기 제2결속 어셈블리(140)를 함께 고정시키는 고정프레임(138)과, 상기 고정프레임(138)의 상하 이동을 가이드하는 가이드프레임(139)을 포함할 수 있다. 상기 고정프레임(138)은 제3공압 액추에이터(160c)에 의해 상하 방향으로 이동할 수 있도록 형성되며, 이에 따라 상기 제1후방파지유닛(131) 및 상기 제2후방파지유닛(142)의 높이를 조절할 수 있게 된다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 유한 길이 섬유의 자동매듭 결속기에 있어서, 제2거치 어셈블리(120) 및 원사배치 어셈블리(150)의 모습을 나타낸 도면이다.
상기 제2거치 어셈블리(120)는 전술한 바와 같이 제2원사(t2)를 상기 제1원사(t1)의 후방에 이격되도록 좌우 방향으로 길게 거치하는 구성요소이다.
본 실시예에서 상기 제2거치 어셈블리(120)는 상기 제2원사(t2)의 일측을 거치하는 제1거치유닛(120a)과, 상기 제2원사(t2)의 타측을 거치하는 제2거치유닛(120b)을 포함한다.
구체적으로 상기 제1거치유닛(120a) 및 상기 제2거치유닛(120b)은, 거치프레임(121)과, 상기 거치프레임(121) 상에 회전 가능하게 구비되며 제2원사(t2)의 일측 또는 타측이 권취되는 권취롤러(122)와, 상기 권취롤러(122)의 상부에 회전 가능하게 구비되어 상기 제2원사(t2)의 적어도 일부를 지지하는 지지롤러(123)와, 상기 권취롤러(122)에 회전 구동력을 전달하는 제6공압 액추에이터(160f)를 포함한다.
이에 따라 상기 제1거치유닛(120a) 및 상기 제2거치유닛(120b)은 상기 제2원사(t2)를 안정적으로 거치하게 되며, 특히 상기 권취롤러(122)는 정방향/역방향 회전 조절에 따라 상기 제2원사(t2)의 장력을 조절 가능하도록 형성될 수 있다.
그리고 본 실시예에서 상기 원사배치 어셈블리(150)는 상기 제2원사(t2)에 결속된 제1원사(t1)를 측 방향으로 밀어 이동시킬 수 있도록 좌우 방향으로 이동 가능하게 구비되는 배치유닛(151)과, 상기 배치유닛(151)을 선형 이동시키도록 구동력을 제공하는 제7공압 액추에이터(160g)를 포함한다.
이상으로 본 발명의 각 구성요소들에 대해 자세히 설명하였으며, 이하에서는 도 5 내지 도 12를 통해 본 발명의 일 실시예에 따른 유한 길이 섬유의 자동매듭 결속기를 이용한 유한 길이 섬유의 결속방법의 전체 과정에 대해 설명하도록 한다.
먼저, 도 5에 도시된 바와 같이 상기 제2거치 어셈블리(120)의 제1거치유닛(120a) 및 상기 제2거치유닛(120b)을 이용하여 상기 제2원사(t2) 양단부를 좌우 방향으로 길게 거치하는 단계와, 상기 제1거치 어셈블리(110)를 이용하여 상기 제1원사(t1) 양단부의 한 쌍의 거치점을 잡아 좌우 방향으로 길게 거치하는 단계가 수행된다.
즉 상기 각 단계에 의해 제2원사(t2)의 양단부는 상기 제1거치유닛(120a) 및 상기 제2거치유닛(120b)의 제2거치부(121)에 고정된 상태로 거치되며, 상기 제2원사(t2)의 양단부는 상기 제1파지유닛(110a) 및 상기 제2파지유닛(110b)의 거치부(111)에 고정된 상태로 거치된다.
이때 상기 제1원사(t1)는 상기 제2원사(t2)보다 전방에 위치되며, 동시에 상기 제2원사(t2)보다 상부에 위치된 상태를 가지도록 조절될 수 있다.
다음으로, 도 6에 도시된 바와 같이 상기 제1결속 어셈블리(130)를 전방으로 이동시켜 상기 제1원사(t1)의 제1파지점을 파지하는 단계가 수행된다.
즉 본 단계의 경우 상기 제1결속 어셈블리(130)가 전방으로 이동하여 상기 제1후방파지유닛(131)을 통해 상기 제1원사(t1)의 거치점 사이의 중앙 위치인 제1파지점을 파지하게 된다. 이때 상기 제1후방파지유닛(131)은 상기 제2원사(t2)보다 상부 위치에서 전후 방향으로 이동하게 된다.
다음으로, 도 7에 도시된 바와 같이 상기 제1결속 어셈블리(130)를 후방으로 이동시켜 상기 제1원사(t1)의 제1파지점이 상기 제2원사(t2)보다 후방으로 이동되도록 하며, 이와 동시에 상기 제1거치 어셈블리(110)의 상기 제1거치유닛(120a) 및 상기 제2거치유닛(120b) 간의 거리를 감소시키는 단계가 수행된다.
이와 같이 함에 따라, 상기 제1원사(t1) 양단의 거치점은 상기 제2원사(t2)보다 전방에 위치되며, 상기 제1원사(t1)의 제1파지점은 상기 제2원사(t2)보다 후방에 위치한 상태를 가지게 될 것이다.
이와 같은 상태에서, 도 8에 도시된 바와 같이 상기 제1거치 어셈블리(110)가 상기 제1원사(t1)의 높이를 낮추도록 구동되며, 이에 따라 상기 제2원사(t2)는 상기 제1원사(t1)의 제1파지점보다 상대적으로 상측으로 이동된다.
이와 같이 할 경우, 상기 제2원사(t2)가 상기 제1원사(t1)의 거치점과 제1파지점 사이 부분을 상부로 끌어 올리게 되고, 상기 제1원사(t1)는 상기 제2원사(t2)를 기준으로 전방 영역(r1) 및 후방 영역(r2)으로 구획된다.
이후 도 9에 도시된 바와 같이 상기 제2결속 어셈블리(140)를 전방으로 이동시켜, 상기 제1원사(t1)의 전방 영역(r1)에 위치된 제2파지점을 파지하는 단계가 수행된다.
본 단계에서는 상기 제2결속 어셈블리(140)의 제2후방파지유닛(142)이 상기 제1원사(t1)의 후방 영역(r2) 사이로 진입하여 상기 제1원사(t1)의 전방 영역(r1)에 도달하게 되고, 상기 제1원사(t1)의 전방 영역에 존재하는 제2파지점을 파기하게 된다.
그리고 이와 같은 상태에서, 도 10에 도시된 바와 같이 상기 제2결속 어셈블리(140)를 후방으로 이동시켜 상기 제1원사(t1)의 전방 영역(r1)을 후방 영역(r2) 사이로 통과시키는 단계가 수행된다.
본 단계에서는 상기 제1거치 어셈블리(110)가 상기 제1원사(t1)의 거치 상태를 해제하게 되며, 동시에 상기 제2결속 어셈블리(140)가 후방으로 이동되어 상기 제1원사(t1)가 상기 제2원사(t2)를 한 바퀴 감은 상태를 형성하게 된다.
다음으로, 도 11에 도시된 바와 같이 상기 제1결속 어셈블리(130)에 의한 상기 제1원사(t1)의 제1파지점의 파지 상태를 해제함과 동시에, 상기 제2결속 어셈블리(140)가 파지하고 있는 상기 제2파지점과 상기 제2원사(t2) 간의 거리를 증가시켜 상기 제1원사(t1)를 상기 제2원사(t2)에 결속시키는 단계가 수행된다.
특히 본 과정에서는 제1원사(t1)의 후방 영역(r2)의 대부분의 길이가 전방 영역(r1) 측으로 이동하게 되어 상기 제1원사(t1)가 상기 제2원사(t2)를 보다 타이트하게 감싸게 된다.
이와 같은 상태에서 도 12에 도시된 바와 같이 원사배치 어셈블리(150)의 상기 배치유닛(151)은, 상기 제7공압 액추에이터(160g)에 의해 제2원사(t2)에 결속된 상태의 상기 제1원사(t1)를 측 방향으로 밀어 이동시키고, 제1원사(t1)를 상기 제2원사(t2)의 소정 위치에 고정시키게 된다.
이후 도 5 내지 도 12의 과정을 반복하여, 상기 제2원사(t2)의 길이 방향을 따라 복수의 제1원사(t1)를 소정 간격으로 결속하게 되며, 이후 복수 개의 제1원사(t1)가 결속된 제2원사(t2)를 상기 제2거치 어셈블리(120)로부터 탈거한 뒤, 상기 제2원사(t2) 및 제1원사(t1)를 원하는 길이로 커팅하여 유한 길이 섬유 제품의 제조를 완료하게 된다.
이하에서는, 이상 설명한 유한 길이 섬유의 자동매듭 결속기의 제1거치 어셈블리(110)에 제1원사(t1)를 자동으로 공급하는 섬유공급 어셈블리에 대해 설명하도록 한다.
도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 비회전식 섬유공급 어셈블리(200)의 전체 모습을 나타낸 도면이다.
도 13에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 비회전식 섬유공급 어셈블리(200)는 예비원사를 권취한 상태로 거치하는 권취유닛(290)과, 상기 권취유닛(210)으로부터 인출되는 예비원사의 소정 지점을 잡아 선형 궤도를 따라 인출시키는 섬유전달유닛(210)을 포함한다.
특히 본 실시예에서 상기 권취유닛(290)은, 예비원사를 권취한 상태로 구비되는 보빈(291)과, 상기 보빈(291)으로부터 인출되는 상기 예비원사의 인출 방향을 가변시키는 하나 이상의 풀리(292, 293, 294, 295)를 포함하는 풀리 어레이를 포함한다.
이때 본 실시예의 경우 상기 풀리 어레이는 제1풀리(292), 제2풀리(293), 제3풀리(294) 및 제4풀리(295)로 이루어진 복수 개의 풀리(292, 293, 294, 295)를 포함하며, 상기 복수 개의 풀리(292, 293, 294, 295) 중 적어도 하나는 상하 방향으로 이동 가능하게 구비됨에 따라 상기 예비원사의 장력 및 인출량을 조절하도록 형성될 수 있다.
본 실시예의 경우 제3풀리(294)가 상하 이동 가능하게 형성됨에 따라 상기 예비원사의 장력 및 인출량을 조절하도록 형성된다.
그리고 상기 섬유전달유닛(210)은, 구동모터(220)의 구동력에 의해 좌우 방향 및 상하 방향으로 이동 가능하게 형성될 수 있으며, 상기 권취유닛(290)으로부터 인출되는 예비원사의 소정 지점을 잡아 고정시키는 메인그리퍼(212)를 포함한다.
또한 본 발명은 상기 섬유전달유닛(210)에 의해 인출된 예비원사의 일단부를 그립하는 제1좌측 그리퍼(232)를 포함하는 제1좌측 섬유그립유닛(230)과, 상기 섬유전달유닛에 의해 인출된 예비원사의 타단부를 그립하는 제1우측 그리퍼(252)를 포함하는 제1우측 섬유그립유닛(250)과, 상기 제1좌측 섬유그립유닛(230)에 인접하도록 상기 제1좌측 섬유그립유닛(230)과 상기 제1우측 섬유그립유닛(250) 사이에 구비되어, 상기 제1좌측 그리퍼(232)를 보조하여 상기 예비원사의 일단부를 임시적으로 그립하는 제2좌측 그리퍼(242)를 포함하는 제2좌측 섬유그립유닛(240)과, 상기 제1우측 섬유그립유닛(250)에 인접하도록 상기 제1우측 섬유그립유닛(250)과 상기 제1좌측 섬유그립유닛(230) 사이에 구비되어, 상기 제1우측 그리퍼(252)를 보조하여 상기 예비원사의 타단부를 임시적으로 그립하는 제2우측 그리퍼(262)를 포함하는 제2우측 섬유그립유닛(260)을 더 포함한다.
이때 본 실시예에서 상기 제2좌측 섬유그립유닛(240)은 상기 제2좌측 그리퍼(242)가 수직 방향에 대해 전방으로 기울어진 상태로 구비될 수 있으며, 또한 상기 제2우측 섬유그립유닛(260)은 상기 제2우측 그리퍼(262)가 수직 방향에 대해 전방으로 기울어진 상태로 구비될 수 있다.
상기 제2좌측 섬유그립유닛(240) 및 상기 제2우측 섬유그립유닛(260)이 이와 같이 형성되는 이유는 후술할 회전유닛(270)에 의해 상기 제1좌측 섬유그립유닛(230) 및 상기 제1우측 섬유그립유닛(250)이 전방으로 회전되는 과정에서 예비원사가 상기 제2좌측 그리퍼(242) 또는 상기 제2우측 그리퍼(262)에 걸리지 않도록 하기 위해서이다.
또한 본 발명은, 상기 섬유전달유닛(210)의 왕복에 의해 소정 길이로 인출된 예비원사의 타단부 외측을 커팅하는 커팅유닛(280)과, 상기 제1좌측 섬유그립유닛(230) 및 상기 제1우측 섬유그립유닛(250)이 상기 섬유전달유닛(210)의 n회 왕복에 따라 n개의 예비원사를 그립한 상태에서, 상기 제1좌측 섬유그립유닛(230) 및 상기 제2우측 섬유그립유닛(250)을 전방 측으로 회전시켜 전술한 섬유 결속장치에 상기 n개의 예비원사를 제1원사로서 전달하도록 하는 회전유닛(270)을 더 포함한다.
이때 상기 커팅유닛(280)은 상기 예비원사의 타단부에 대응되는 위치에서 전후 이동 가능하게 형성되어, 전방으로 이동 시 상기 예비원사의 타단부를 커팅하도록 형성될 수 있다.
또한 상기 회전유닛(270)은, 상기 제1좌측 섬유그립유닛(230) 및 상기 제1우측 섬유그립유닛(250) 사이에 구비되며, 회전 구동력에 의해 회전하는 회전부재(272)와, 상기 회전부재(272)를 관통하여 고정되며, 양단이 각각 상기 제1좌측 섬유그립유닛(230) 및 상기 제1우측 섬유그립유닛(250)에 연결되어 상기 회전부재(272)의 회전에 의해 상기 제1좌측 섬유그립유닛(230) 및 상기 제1우측 섬유그립유닛(250)이 회전되도록 하는 연결부재(274)를 포함한다.
더불어 본 실시예는 상기 권취유닛(290), 상기 섬유전달유닛(210) 및 상기 회전유닛(270)을 고정시키는 메인프레임(202)을 더 포함할 수 있으며, 상기 메인프레임(202)에는 상기 섬유전달유닛(210)의 선형 이동을 가이드하는 가이드레일(203)이 형성될 수 있다.
이상으로 본 발명의 일 실시예에 따른 비회전식 섬유공급 어셈블리(200)의 각 구성요소에 대해 설명하였으며, 이하에서는 이를 통해 전술한 섬유 결속장치에 상기 n개의 예비원사를 제1원사로서 전달하는 과정에 대해 설명하도록 한다.
도 14 내지 도 22는 본 발명의 일 실시예에 따른 비회전식 섬유공급 어셈블리(200)를 통해 제1원사로서 공급될 제1예비원사(n1) 및 제2예비원사(n2)를 준비하는 과정을 나타낸 도면이다.
본 실시예에서는 제1예비원사(n1) 및 제2예비원사(n2)가 겹쳐져 제1원사로서 공급되는 것으로 하였으나, 이는 설명의 편의를 의해 하나의 실시예로서 제시한 것으로, 상기 제1원사로는 하나의 예비원사만이 공급될 수도 있으며 또는 3개 이상의 예비원사가 겹쳐져 공급될 수도 있다.
먼저, 도 14에 도시된 바와 같이 섬유전달유닛(210)의 메인그리퍼(212)가 제1예비원사(n1)를 잡아 고정시킨 상태로 구비된다.
이후 도 15에 도시된 바와 같이, 상기 메인그리퍼(212)가 제1예비원사(n1)를 잡은 상태로 상기 섬유전달유닛(210)이 일측으로 선형 이동하여 상기 제1예비원사(n1)를 인출한 후, 이어 상기 섬유전달유닛(210)이 하향되어 상기 제1좌측 섬유그립유닛(230)의 제1좌측 그리퍼(232)가 상기 제1예비원사(n1)의 일단부를 그립하도록 한다.
다음으로 도 16에 도시된 바와 같이, 상기 섬유전달유닛(210)이 타측으로 선형 이동하여 복귀한 뒤 상기 제1우측 섬유그립유닛(250)의 우측에서 하향되어, 제1우측 그리퍼(252)가 각각 상기 제1예비원사(n1)의 타단부를 그립하도록 한다.
이때 상기 제2좌측 섬유그립유닛(240)의 제2좌측 그리퍼(242), 상기 제2우측 섬유그립유닛(260)의 제2우측 그리퍼(262) 역시 각각 상기 제1예비원사(n1)의 소정 지점을 그립하도록 한다.
그리고 도 17에 도시된 바와 같이, 커팅유닛(280)이 전진하여 상기 제1예비원사(n1)의 타단부를 커팅하게 되고, 상기 제1예비원사(n1)는 상기 제1좌측 섬유그립유닛(230), 상기 제2좌측 섬유그립유닛(240), 상기 제2우측 섬유그립유닛(260), 상기 제1우측 섬유그립유닛(250)에 의해 그립된 상태로 남게 된다.
또한 상기 섬유전달유닛(210)의 메인 그리퍼(212)는, 이후 작업할 제2예비원사(n2)를 잡은 상태로 대기하게 된다.
다음으로, 도 18에 도시된 바와 같이 상기 메인그리퍼(212)가 제2예비원사(n2)를 잡은 상태로 상기 섬유전달유닛(210)이 일측으로 선형 이동하여 상기 제2예비원사(n2)를 인출한 후, 이어 상기 섬유전달유닛(210)이 하향되어 상기 제1좌측 섬유그립유닛(230)의 제1좌측 그리퍼(232)가 상기 제2예비원사(n2)의 일단부를 그립하도록 한다.
이때 상기 제1좌측 섬유그립유닛(230)의 제1좌측 그리퍼(232)가 상기 제2예비원사(n2)를 그립하기 위해 일시적으로 벌어져 제1예비원사(n1)를 그립하지 않은 상태가 되지만, 제1예비원사(n1)의 일단부는 인접한 상기 제2좌측 섬유그립유닛(240)에 의해 그립된 상태를 가지므로 상기 제1예비원사(n1)의 위치는 상기 제1좌측 섬유그립유닛(230)의 제1좌측 그리퍼(232)로부터 이탈되지 않고 유지될 수 있다.
다음으로 도 19, 도 20 및 도 21에 도시된 바와 같이, 상기 섬유전달유닛(210)이 타측으로 선형 이동하여 복귀하는 과정에서, 상기 제2좌측 섬유그립유닛(240)의 우측, 상기 제2우측 섬유그립유닛(260)의 우측, 상기 제1우측 섬유그립유닛(250)의 우측 위치를 차례대로 경유하여 하향함에 따라 제2좌측 그리퍼(242), 제2우측 그리퍼(262) 및 제1우측 그리퍼(252)가 각각 상기 제2예비원사(n2)의 소정 지점을 그립하도록 한다.
이때 본 과정에서 상기 제2좌측 그리퍼(242), 상기 제2우측 그리퍼(262) 및 상기 제1우측 그리퍼(252) 역시 상기 제2예비원사(n2)를 그립하기 위해 일시적으로 벌어져 제1예비원사(n1)를 그립하지 않은 상태가 되지만, 제1예비원사(n1)는 나머지 그립유닛들에 의해 그립된 상태를 가지므로 상기 제1예비원사(n1)의 위치는 유지될 수 있다.
이상과 같은 과정에 의해 모든 그리퍼가 상기 제1예비원사(n1) 및 상기 제2예비원사(n2)를 그립하게 된다.
이후 도 22와 같이 커팅유닛(280)에 의해 제2예비원사(n2)의 커팅이 이루어진다.
그리고 이어 제2좌측 그리퍼(242) 및 제2우측 그리퍼(262)는 벌어져 상기 제1예비원사(n1) 및 상기 제2예비원사(n2)를 그립하지 않은 상태로 전환되고, 상기 제1좌측 섬유그립유닛(230) 및 상기 제2우측 섬유그립유닛(250)은 상기 회전유닛(270)에 의해 전방으로 회전됨에 따라 상기 제1예비원사(n1) 및 상기 제2예비원사(n2)는 유한 길이를 가지는 제1원사로서 유한 길이 섬유의 자동매듭 결속기 측으로 전달될 수 있다.
한편 제1원사로서 보다 많은 수의 예비원사를 겹쳐 공급하고자 할 경우에는, 상기의 과정을 n회 수행하여 보다 많은 수의 예비원사를 겹치도록 할 수 있을 것이다.
그리고 이와 같이 제1원사의 공급이 이루어진 이후에도 상기 섬유전달유닛(210)의 메인그리퍼(212)는 예비원사를 잡아 고정시킨 상태를 유지하고 있으므로, 다시 전술한 과정을 반복할 수 있다.
이상과 같이 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 살펴보았으며, 앞서 설명된 실시예 이외에도 본 발명이 그 취지나 범주에서 벗어남이 없이 다른 특정 형태로 구체화될 수 있다는 사실은 해당 기술에 통상의 지식을 가진 이들에게는 자명한 것이다. 그러므로, 상술된 실시예는 제한적인 것이 아니라 예시적인 것으로 여겨져야 하고, 이에 따라 본 발명은 상술한 설명에 한정되지 않고 첨부된 청구항의 범주 및 그 동등 범위 내에서 변경될 수도 있다.
100: 자동매듭 결속기
110: 제1거치 어셈블리
110a: 제1파지유닛
110b: 제2파지유닛
120: 제2거치 어셈블리
120a: 제1거치유닛
120b: 제2거치유닛
130: 제1결속 어셈블리
131: 제1후방파지유닛
140: 제2결속 어셈블리
142: 제2후방파지유닛
150: 원사배치 어셈블리
151: 배치유닛
t1: 제1원사
t2: 제2원사
n1: 제1예비원사
n2: 제2예비원사
200: 비회전식 섬유공급 어셈블리
202: 메인프레임
203: 가이드레일
210: 섬유전달유닛
220: 구동모터
230: 제1좌측 섬유그립유닛
240: 제2좌측 섬유그립유닛
250: 제1우측 섬유그립유닛
260: 제2우측 섬유그립유닛
270: 회전유닛
280: 커팅유닛
290: 권취유닛

Claims (14)

  1. 유한 길이 섬유의 자동매듭 결속기에 제1원사를 공급하는 섬유공급 어셈블리에 있어서,
    예비원사를 권취한 상태로 거치하는 권취유닛;
    상기 권취유닛으로부터 인출되는 예비원사의 소정 지점을 잡아 선형 궤도를 따라 인출시키는 섬유전달유닛;
    상기 섬유전달유닛에 의해 인출된 예비원사의 일단부를 그립하는 제1좌측 그리퍼를 포함하는 제1좌측 섬유그립유닛;
    상기 섬유전달유닛에 의해 인출된 예비원사의 타단부를 그립하는 제1우측 그리퍼를 포함하는 제1우측 섬유그립유닛;
    상기 섬유전달유닛의 왕복에 의해 소정 길이로 인출된 예비원사의 타단부 외측을 커팅하는 커팅유닛; 및
    상기 제1좌측 섬유그립유닛 및 상기 제1우측 섬유그립유닛이 상기 섬유전달유닛의 n회 왕복에 따라 n개의 예비원사를 그립한 상태에서, 상기 제1좌측 섬유그립유닛 및 상기 제1우측 섬유그립유닛을 전방 측으로 회전시켜 섬유 결속장치에 상기 n개의 예비원사를 제1원사로서 전달하도록 하는 회전유닛;
    을 포함하는 비회전식 섬유공급 어셈블리.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1좌측 섬유그립유닛에 인접하도록 상기 제1좌측 섬유그립유닛과 상기 제1우측 섬유그립유닛 사이에 구비되어, 상기 제1좌측 그리퍼를 보조하여 상기 예비원사의 일단부를 임시적으로 그립하는 제2좌측 그리퍼를 포함하는 제2좌측 섬유그립유닛을 더 포함하는 비회전식 섬유공급 어셈블리.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제2좌측 섬유그립유닛은 상기 제2좌측 그리퍼가 수직 방향에 대해 전방으로 기울어진 상태로 구비되는 비회전식 섬유공급 어셈블리.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제1우측 섬유그립유닛에 인접하도록 상기 제1우측 섬유그립유닛과 상기 제1좌측 섬유그립유닛 사이에 구비되어, 상기 제1우측 그리퍼를 보조하여 상기 예비원사의 타단부를 임시적으로 그립하는 제2우측 그리퍼를 포함하는 제2우측 섬유그립유닛을 더 포함하는 비회전식 섬유공급 어셈블리.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 제2우측 섬유그립유닛은 상기 제2우측 그리퍼가 수직 방향에 대해 전방으로 기울어진 상태로 구비되는 비회전식 섬유공급 어셈블리.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 권취유닛은,
    예비원사를 권취한 상태로 구비되는 보빈; 및
    상기 보빈으로부터 인출되는 상기 예비원사의 인출 방향을 가변시키는 하나 이상의 풀리를 포함하는 풀리 어레이;
    를 포함하는 비회전식 섬유공급 어셈블리.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 풀리 어레이는 복수 개의 풀리를 포함하며,
    상기 복수 개의 풀리 중 적어도 하나는 상하 방향으로 이동 가능하게 구비됨에 따라 상기 예비원사의 장력 및 인출량을 조절하도록 형성되는 비회전식 섬유공급 어셈블리.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 권취유닛, 상기 섬유전달유닛 및 상기 회전유닛을 고정시키는 메인프레임을 더 포함하는 비회전식 섬유공급 어셈블리.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 메인프레임에는 상기 섬유전달유닛의 선형 이동을 가이드하는 가이드레일이 형성된 비회전식 섬유공급 어셈블리.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 섬유전달유닛은 좌우 방향 및 상하 방향으로 이동 가능하게 형성되는 비회전식 섬유공급 어셈블리.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 섬유전달유닛은 상기 권취유닛으로부터 인출되는 예비원사의 소정 지점을 잡아 고정시키는 메인그리퍼를 포함하는 비회전식 섬유공급 어셈블리.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 커팅유닛은 상기 예비원사의 타단부에 대응되는 위치에서 전후 이동 가능하게 형성되어, 전방으로 이동 시 상기 예비원사의 타단부를 커팅하는 비회전식 섬유공급 어셈블리.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 회전유닛은,
    상기 제1좌측 섬유그립유닛 및 상기 제1우측 섬유그립유닛 사이에 구비되며, 회전 구동력에 의해 회전하는 회전부재; 및
    상기 회전부재를 관통하여 고정되며, 양단이 각각 상기 제1좌측 섬유그립유닛 및 상기 제1우측 섬유그립유닛에 연결되어 상기 회전부재의 회전에 의해 상기 제1좌측 섬유그립유닛 및 상기 제1우측 섬유그립유닛이 회전되도록 하는 연결부재;
    를 포함하는 비회전식 섬유공급 어셈블리.
  14. 제1항 내지 제13항 중 어느 한 항의 비회전식 섬유공급 어셈블리를 포함하는 유한 길이 섬유의 자동매듭 결속기.
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