KR20170026498A - 시트재를 분리시키기 위한 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 시트재를 분리시키기 위한 장치(1)에 관한 것이다. 본 장치(1)는 액츄에이터(11) 및 이에 연결되어 있는 시트재 수용부(12)를 가지며, 액츄에이터(11)는 시트재 수용부(12)를 재위치시키도록 되어 있고, 시트재 수용부(12)는, 다수의 시트재 요소(5-1,..., 5-n)가 수직선 방향(y)을 따라 서로 상하로 층을 이루어 배치되어 있는 시트재 적층체(5)로부터 개별 시트재 요소(5-1)를 수용하도록 되어 있다. 본 발명에 따르면, 액츄에이터(11)는, 시트재 적층체(5)로부터 개별 시트재 요소(5-1)를 수용하기 위해, 수직선 방향(y)에 실질적으로 평행한 회전 축선(r) 주위로 시트재 수용부(12)를 진동 회전 운동을 시키도록 되어 있다.

Description

시트재를 분리시키기 위한 장치{DEVICE FOR SEPARATING SHEET MATERIAL}
본 발명은 특허 청구항 1의 전제부에 따른, 시트재를 분리시키기 위한 장치, 및 특허 청구항 15의 전제부에 따른, 시트재를 분리시키기 위한 방법에 관한 것이다.
시트재를 분리시키기 위한 일반적인 종류의 장치는 액츄에이터 및 이에 연결되어 있는 시트재 수용부를 가지고 있다. 액츄에이터는 예컨대 시트재 수용부가 병진 운동 또는 회전 운동을 하도록 그 시트재 수용부를 재위치시키도록 구성되어 있다. 예컨대, 공지된 시트재 수용부는 롤러 형태로 설계되어 있다. 여기서 시트재 수용부는 시트재 적층체로부터 개별 시트재 요소를 수용하도록 되어 있고, 시트재 적층체는, 수직선 방향을 따라 서로 상하로 층을 이루어 배치되는 다수의 시트재 요소를 가지고 있다.
시트재는 종이 시트, 판지 시트, 예컨대, 종이 유가 증권, 예컨대, 지폐, 통화권, 또는 수표 등일 수 있다. 그래서 각각의 시트재 적층체는 예컨대 종이 유가 증권, 종이 시트, 또는 판지 시트의 적층체를 포함한다.
시트재를 분리시키기 위한 일반적인 종류의 장치가 예컨대 WO 2014/005715 A1에 기재되어 있다. 이의 시트재 수용부는 진동 컨베이어 벨트의 형태로 되어 있고, 이 벨트에 의해 개별 시트재 요소가 시트재 적층체로부터 회수될 수 있다. 그러나, 컨베이어 벨트는 시트재 적층체의 최상측 시트재 요소와 접촉하지 않고, 시트재 적층체의 최하측 시트재 요소와 접촉하게 된다. 그래서 시트재 요소는 진동컨베이어 벨트에 의해 시트재 적층체의 하측에서 끌려 나오게 된다.
본 발명의 일 목적은, 시트재를 안정적이고 신뢰적으로 분리시킬 수 있는 수단을 제공하는 것이다.
상기 기술적 목적은, 독립 특허 청구항 1 및 15의 내용 중의 하나로 달성된다. 유리한 실시 형태의 특징은 종속 청구항에 기재되어 있다.
본 발명에 따르면, 상기 액츄에이터는, 시트재 적층체로부터 개별 시트재 요소를 수용하기 위해, 상기 수직선 방향에 실질적으로 평행한 회전 축선 주위로 상기 시트재 수용부를 진동 회전 운동을 시키도록 되어 있다. 개별 시트재 요소는 바람직하게는 시트재 적층체의 최상측 또는 최하측 시트재 요소이다.
시트재는, 예컨대 종이 시트, 판지 시트, 종이 유가 증권(예컨대, 지폐, 통화권, 또는 수표) 등이다. 시트재 적층체는 바람직하게는 동일한 종류의 다수의 시트재 요소를 가지고 있다. 그래서, 액츄에이터의 제어가 용이하게 된다. 시트재 적층체의 시트재 요소는 예컨대 직사각형 박스 형태로 되어 있고, 각각 하나의 길이, 하나의 폭 및 하나의 높이를 가지며, 각 시트재 요소의 높이는 예컨대 통화권의 경우 처럼 길이와 폭의 일 부분이다.
액츄에이터는 예컨대, 시트재 수용부가 회전 축선 주위로 상기 진동 회전 운동을 하도록 작동될 수 있는 전기기계적 수단을 포함한다. 액츄에이터의 정확한 설계 형태는 뒤에서 더 자세히 설명할 것이다.
상기 회전 축선 주위로의 상기 진동 회전 운동은 예컨대 10°미만의 각범위에서 일어난다. 이 각범위는 예컨대 대략 1°이다. 따라서, 액츄에이터는 예컨대 시트재 수용부를 회전 축선 주위로 대략 1°만큼 회전시켜 반대 방향의 회전 운동을 일으키게 된다.
상기 진동 회전 운동의 진동수는 바람직하게는 1 kHz 보다 크다. 예컨대, 진동 회전 운동의 진동수는 대략 40 kHz 이다. 상기 진동 회전 운동의 진동수는 바람직하게는 개별 시트재 요소의 높이에 따라 결정된다. 예컨대, 진동수는 그 높이의 역수에 비례한다.
상기 장치의 다른 실시 형태의 경우, 개별 시트재 요소를 수용하기 위한 상기 시트재 수용부를 특정한 힘으로 개별 시트재 요소의 표면 상으로 누르기 위해 상기 액츄에이터는 상기 시트재 수용부를 상기 수직선 방향을 따라 병진 운동시킨다. 예컨대, 액츄에이터는 시트재 수용부를 시트재 적층체 위에 위치시켜, 시트재 수용부를 최상측 시트재 요소의 중심점 상으로 누르게 된다.
시트재 수용부가 회전 축선 주위로 진동 회전 운동을 하고 또한 시트재 수용부를 개별 시트재 요소의 표면 상으로 누르기 위한 힘이 상기 액츄에이터에 의해 가해짐으로써, 시트재 수용부는 시트재 수용부와 개별 시트재 요소 사이의 인력(attractive force)을 발생시켜 개별 시트재 요소를 시트재 적층체로부터 제거한다. 예컨대, 접촉, 예컨대 소위 면과 가요성 면 간의 접촉이 시트재 요소와 수용 및 제거될 개별 시트재 요소 사이에 일어나고, 이 접촉에 의해 인력이 발생된다. 발생된 인력에 의해 개별 시트재 요소가 시트재 적층체로부터 제거될 수 있다. 이러한 목적으로, 상기 액츄에이터는, 수용된 개별 시트재 요소를 시트재 적층체로부터 제거하기 위해, 상기 시트재 수용부를 상기 수직선 방향에 실질적으로 수직인 제 1 방향을 따라 병진 운동시키며, 상기 제 1 방향은 개별 시트재 요소의 길이에 바람직하게 실질적으로 수직이다. 이에 대해 대안으로 또는 추가적으로, 상기 액츄에이터는, 수용된 개별 시트재 요소를 시트재 적층체로부터 제거하기 위해, 상기 시트재 수용부를 상기 수직선 방향에 실질적으로 수직인 제 2 방향을 따라 병진 운동시키며, 상기 제 2 방향은 개별 시트재 요소의 길이에 바람직하게 실질적으로 평행하다.
예컨대, 액츄에이터는 처음에 시트재 수용부를 시트재 적층체 위에 위치시켜, 시트재 수용부를 최상측 시트재 요소의 포면 상으로 누르게 된다. 그 전에, 그 동안에 또는 그 후에, 액츄에이터는 시트재 수용부를 진동 회전 운동을 시키게 된다. 그래서, 시트재 요소의 표면 상에 있는 시트재 수용부의 말단부와 개별 시트재 요소의 표면 사이에 인력이 발생된다. 그리하여, 시트재 적층체의 최상측 시트재 요소가 시트재 수용부의 말단부에 붙게 된다. 진동 회전 운동이 유지되는 중에, 상기 제 1 방향 및/또는 제 2 방향 및/또는 수직선 방향을 따른 병진 운동이 일어나, 시트재 적층체의 최상측 시트재 요소만이 그 시트재 척층체로부터 제거되어 예컨대 시트재 집결 컨테이너 또는 시트재 입력 장치 및/또는 시트재 출력 장치에 보내지게 된다.
시트재 수용부가 시트재 적층체 위에 위치되는 동안에 최상측 시트재 요소의 표면을 향하는 말단부에서 시트재 수용부는 바람직하게 수용 헤드를 가지고 있다. 또한, 액츄에이터에의 연결을 위한 연결 요소가 바람직하게 시트재 수용부의 기단부에 제공되어 있다. 이 연결 요소는 바람직하게는, 액츄에이터가 시트재 수용부를 상기 진동 회전 운동을 시키도록 설계되어 있다.
예컨대, 시트재 수용부는, 그의 질량 분포 및/또는 치수 면에서, 실질적으로 원통형으로 되도록 회전 축선에 대해 회전 대칭형이다. 진동 회전 운동 중에 시트재 수용부의 회전 대칭적인 구성으로 인해 어떠한 사소한 불평형력도 발생되지 않으며 또는 기껏해야 사소한 불평형력이 발생된다.
상기 시트재 수용부의 말단부에 제공되어 있는 수용 헤드는 볼록한, 평평한 또는 오목한 원주 방향 프로파일을 가질 수 있다. 수용 헤드가 회전 축선 상의 기준 점에 대해 대략 구형 대칭이 되도록, 예컨대, 시트재 수용부의 말단부는 둥글게 되어 있는데, 즉 볼록 또는 오목하게 되어 있다. 시트재 적층체의 최상측 시트재 요소의 표면과 시트재 수용부 사이의 접촉면은, 시트재 수용부의 볼록한 수용 헤드의 대략적인 구형 대칭 때문에 비교적 작다.
더 바람직한 실시 형태의 경우, 상기 개별 시트재 요소와 접촉하는 시트재 수용부는 탄성 재료를 갖는다. 이 탄성 재료는 예컨대 실리콘, 또는 다른 고무형 재료, 예컨대 탄성중합체이다. 탄성 재료는 예컨대 대략 30 내지 90 Shore A 경도, 예컨대 대략 40 Shore A 경도를 갖는다.
예시적인 실시 형태의 경우, 상기 시트재 수용부는 제 1 재료로 만들어지는 본체 및 제 2 재료로 만들어지고 상기 본체에 제공되는 코팅을 가지며, 제 2 재료는 탄성 재료를 포함한다. 코팅은 예컨대 수용 헤드에 제공되고, 예컨대 표면 코팅으로 설계된다. 예컨대, 본체는 실질적으로 원통형으로 설계되며, 대략 10 mm의 길이 및 대략 5 mm의 반경을 가지며, 코팅의 두께는 에컨대 대략 0.5 mm 이다.
시트재 수용부는 바람직하게는 고정 베어링으로 액츄에이터에 연결된다. 액츄에이터는 예컨대 병진 운동 요소 및 회전 요소를 갖는다. 병진 운동 요소는 시트재 수용부를 진동 회전 운동을 시킨다. 시트재 수용부를 수직선 방향을 따라 재위치시키는 것은 바람직하게는, 액츄에이터의 병진 운동 요소에 의해 수행된다. 시트재 수용부의 연결 요소는 바람직하게는 액츄에이터의 회전 요소에 연결된다. 액츄에이터의 병진 운동 요소 및 회전 요소는 바람직하게는 회전 조인트로 서로 연결되어 있다.
상기 장치는 예컨대 액츄에이터를 제어하기 위한 제어 유닛을 갖는다. 이 제어 유닛은 예컨대, 제어 프로그램에 따라 제어 신호를 제공하고 이 제어 신호를 액츄에이터에 공급하며, 액츄에이터는 제어 신호를 기계적 운동으로 변환시켜 시트재 수용부를 상기 진동적 회전 운동 및/또는 병진 운동을 시킨다.
또한, 상기 장치는, 위치 고정적으로 설치되어 있는 기부에 상기 액츄에이터를 연결하는 가동적으로 장착된 연결 편을 가질 수 있다. 예컨대, 연결 편은 상기 제 1 및/또는 2 방향으로 움직이도록 장착되며, 이들 방향은 수직선 방향에 수직이고, 연결 편은 마찬가지로 제어 유닛에 의해 작동된다. 이 예의 경우, 시트재 수용부를 위치시키는 것은, 연결 편에 의해 시트재 적층체의 최상측 시트재 요소 위에서 수행될 수 있고, 액츄에이터와 시트재 수용부는 연결 편에 대해 움직이지 않는다. 액츄에이터와 시트재 수용부는, 시트재 수용부를 최상측 시트재 요소의 표면 상으로 누르고 또한 시트재 수용부를 상기 진동 회전 운동을 시키도록 연결 편에 대해서만 움직인다.
독립 특허 청구항 15에 따른 방법은 본 발명의 다른 양태를 이룬다. 시트재를 분리시키기 위한 본 발명에 따른 방법은, 시트재를 분리시키기 위한 상기 장치의 이점을 공유하며, 상기 바람직한 실시 형태들은 종속 청구항에 기재되어 있기 때문에, 본 발명의 제 1 양태의 장치의 전술한 바람직한 실시 형태에 대응하는 바람직한 실시 형태를 가지며, 이와 관련해서는, 전술한 바를 참조하면 된다.
특히 바람직하게, 상기 방법은, 시트재 수용부를 시트재 적층체 위에 위치시키는 단계, 시트재 수용부를 시트재 적층체의 최상측 시트재 요소의 표면 상으로 누르는 단계, 및 상기 시트재 적층체로부터 개별 시트재 요소를 수용하기 위해, 상기 수직선 방향에 실질적으로 평행한 회전 축선 주위로 상기 시트재 수용부를 진동 회전 운동을 시키는 단계를 포함한다. 이 경우, 시트재 수용부를 최상측 시트재 요소의 표면 상으로 누르기 전에, 누르는 동안에 또는 누른 후에, 시트재 수용부가 상기 진동 회전 운동을 하게 된다.
본 발명의 주제는 임의의 종류의 시트재를 분리시키는데에 적합하다. 특히, 본 발명의 주제는 통화권 또는 지폐와 같은 종이 유가 증권을 분리시키는데에 사용될 수 있다.
본 발명의 이점은 특히, 시트재의 분리가 몇개의 구성품을 사용하여 안정적으로 또한 신뢰적으로 수행될 수 있다는 것이다. 특히, 상기 장치의 경우에 시트재의 분리는 마찰 상대를 제공할 필요 없이 수행될 수 있는데, 이 마찰 상대는 최상측 시트재 요소의 밑에 있는 시트재 요소가, 최상측 시트재 요소가 시트재 수용부에 의해 수용되고 있을 때 함께 제거되는 것을 방지한다.
시트재를 분리시키기 위한 상기 장치 및 방법에 대한 위의 설명의 경우, 시트재 수용부는 시트재 적층체의 최상측 시트재 요소와 접촉하는 것으로 항상 가정했다. 그러나, 시트재 수용부는 시트재 적층체의 최하측 시트재 요소와 접촉하는 것도 가능하다. 이 경우에, 시트재 수용부는 최하측 시트재 요소의 하측면 상에 눌리고 마찬가지로 상기 진동 회전 운동을 하게 된다. 그래서, 특히 상기 실시 형태는 종속 청구항에 기재되어 있기 때문에, 이 변형예는, 본 발명의 전술한 바람직한 실시 형태에 대응하는 바람직한 실시 형태를 갖는다. 이와 관련해서는, 전술한 바를 참조하면 된다.
이하, 도면에 도시되어 있는 예시적인 실시 형태를 가지고 본 발명의 개념을 더 상세히 설명한다.
도 1은 3개의 시트재 요소의 개략적인 단면도이다.
도 2는 시트재를 분리시키기 위한 장치의 개략적인 사시도이다.
도 3은 도 2에 나타나 있는 장치의 개략적인 단면도이다.
도 4는 도 2에 나타나 있는 장치의 다른 개략적인 단면도이다.
도 5a ∼ 5c는 도 2에 나타나 있는 장치에 있는 시트재 수용부의 개략적인 단면도이다.
도 2 내지 4는 시트재를 분리시키기 위한 장치(1)의 개략도를 나타낸다. 도 2는 그 장치(1)의 사시도를 나타내고, 도 3 및 4는 그 장치의 단면도를 나타낸다.
장치(1)는 시트재를 분리시키도록 설계되어 있다. 구체적으로, 장치는, 수직선 방향(y)을 따라 서로 상하로 층을 이루어 배치되어 시트재 적층체(5)를 형성하는 개별적인 시트재 요소(5-1 ∼ 5-n)를 분리시키도록 되어 있다. 이를 위해, 상기 장치(1)는 이 장치(1)의 액츄에이터(11)에 의해 구동되는 시트재 수용부(12)를 포함한다. 그래서 액츄에이터(11)는 뒤에서 더 상세히 설명하는 바와 같이 시트재 수용부(12)에 특정한 운동을 부여한다. 이 시트재 수용부(12)의 개략적인 단면도가 도 5에 나타나 있다.
시트재를 분리시키기 위한 장치(1) 및 시트재를 분리시키기 위한 방법을 설명하기 위해, 이하 도 2 내지 5를 참조한다. 이어서, 장치(1)를 작동시키기 위한 특정한 제어 파라미터를 어떻게 계산하는 지를 도 1을 참조하여 예시적으로 설명할 것이다.
액츄에이터(11)는 병진 운동 요소(111) 및 회전 요소(112)를 가지고 있다. 액츄에이터(11)는 장치(1)의 제어 유닛(도면에는 미도시)에 의해 작동된다.
병진 운동 요소(111)는 수직선 방향(y)을 따라 시트재 수용부(12)를 재위치시키도록 되어 있고, 그 시트재 수용부는 액츄에이터(11)의 회전 요소(112)에 의해 상기 수직선 방향(y)에 평행한 회전 축선(r) 주위로 진동 회전 운동을 하게 된다.
더욱이, 병진 운동 요소(111) 및 회전 요소(112)를 가지고 있는 상기 액츄에이터(11)는 수직선 방향(y)에 실질적으로 수직인 제 1 방향(x) 및/또는 제 2 방향(z)을 따라 이동할 수 있도록 배치되어 있어, 수용된 시트재 요소(5-1)가 x-방향 또는 z-방향으로 시트재 적층체(5)로부터 제거될 수 있다.
시트재 적층체(5)는, 예컨대 종이 시트, 판지 시트, 종이 유가 증권(예컨대, 지폐, 통화권, 또는 수표) 또는 유사한 시트형 매체의 적층체이다. 상기 매체는 수직선 방향(y)을 따라 서로 상하로 층을 이루어 배치되어 시트재 적층체(5)를 형성한다. 나타나 있는 예에서 시트재 요소(5-1 ∼ 5-n) 각각은 동일한 길이(L), 동일한 폭(B) 및 동일한 높이(H)를 가지고 있다. 그러나, 본 발명의 주제에서는, 모든 시트재 요소(5-1 ∼ 5-n)가 동일한 치수를 가질 필요는 없다.
개별적인 시트재 요소, 특히 최상측 시트재 요소(5-1)가 수용되도록, 액츄에이터(11)(이에 시트재 수용부(12)가 연걸되어 있음)는 처음에 시트재 적층체(5)의 상방에 위치된다. 그 후, 도 2에 개략적으로 나타나 있는 바와 같이, 액츄에이터(11)가 시트재 수용부(12)를 최상측 시트재 요소(5-1)의 표면(51) 상으로, 예컨대 최상측 시트재 요소(5-1)의 중심점 상으로 누르게 된다. 그 후, 액츄에이터(11)는 병진 운동 요소(111)를 이용하여 특정한 힘으로 시트재 수용부(12)를 최상측 시트재 요소(5-1)의 표면(51) 상으로 누른다. 시트재 수용부(12)를 표면(51) 상으로 누르기 전에, 누르는 동안에 또는 그 후에, 액츄에이터(11)는 회전 요소(112)를 이용하여 시트재 수용부(12)를 회전 축선(r) 주위로 진동 회전 운동을 시키게 된다.
회전 축선(r) 주위의 진동 회전 운동은 10°미만의 각범위에서 일어난다. 예컨대, 액츄에이터(11)는 회전 방향(rr)을 따라 시트재 수용부(12)를 회전 축선(r) 주위로 1°의 각도(
Figure pct00001
) 만큼 회전시킨다. 그 후, 액츄에이터(11)는 반대의 회전 방향(rr)을 따라 시트재 수용부(12)를 1°만큼 회전시키며. 특정한 진동수로 이 과정을 반복하게 된다. 이 진동 회전 운동은 예컨대 1 kHz 이상의 진동수로 수행된다. 진동수는 예컨대 대략 20 내지 40 kHz이다. 진동수는 예컨대 개별 시트재 요소(5-1)의 높이(H)에 따르도록 결정된다. 예컨대, 진동수는 개별 시트재 요소(5-1)의 높이(H)의 역수에 비례한다. 이는 뒤에서 도 1를 참조하여 더 상세하 설명될 것이다.
도 5a 내지 5c를 참조하여, 먼저 시트재 수용부(12)의 예시적인 가능한 설계의 실시 형태를 더 상세히 설명한다. 시트재 수용부(12)는 그의 기단부에서 연결 요소(121)(도 5에는 개략적으로만 도시되어 있음)를 포함한다. 시트재 수용부(12)는 그 연결 요소(121)에 의해 액츄에이터(11)의 회전 요소(112)에 연결된다.
시트재 수용부(12)는 실질적으로 원통형으로 설계되어 있어 특히 회전 축선(r)에 대해 회전 대칭형이다. 시트재 수용부(12)는 그의 말단부에서 수용 헤드(122)를 가지고 있다.
도 5a에 나타나 있는 실시예의 경우에, 수용 헤드(122)는 회전 축선(r) 상에 있는 기준 점(P)에 대해 구형 대칭이고 또한 볼록하게 설계되어 있다. 다시 말해, 수용 헤드(122) 및 시트재 수용부(12)의 말단부는 볼록한 원주 방향 프로파일을 갖는다. 그래서 수용 헤드(122)의 표면은, 그 위의 각 점이 기준 점(P)에 대해 동일한 반경(R)(따라서 구 반경에 대응함)을 갖도록 설계될 수 있다. 이 구 반경(R)은 시트재의 용도 또는 종류에 따라 결정된다.
도 5a에 대응하는 실시예의 경우에, 시트재 수용부(12)는 제 1 재료로 형성되는 본체(12-1) 및 제 1 재료와는 다른 제 2 재료로 만들어지는 코팅(12-2)을 가지고 있다. 코팅(12-2)의 제 2 재료는 탄성 재료, 예컨대 실리콘 또는 다른 고무형 재료를 포함한다. 시트재 수용부(12)의 본체(12-1)의 제 1 재료는, 코팅(12-2)의 재료의 탄성 보다 낮은 탄성을 가지고 있다. 나타나 있는 실시예의 경우에 코팅(12-2)은 수용 헤드(122)에만 제공되고, 1 mm, 또는 1mm 보다 작은 예컨대 0.5 mm의 작은 두께를 가지고 있다.
그러나, 시트재 수용부(12)는 그의 말단부에서 볼록한 원주 방향 프로파일 및/또는 상기 코팅(12-2)을 가질 필요는 없다. 도 5b에 따른 변형예의 경우에는, 수용 헤드(122) 및 시트재 수용부(12)의 말단부는 실질적으로 평평한 원주 방향 프로파일을 가지며, 도 5c에 따른 변형예에서는, 수용 헤드(122) 및 시트재 수용부(12)의 말단부는 실질적으로 볼록한 원주 방향 프로파일을 갖는다.
수용될 시트재 요소(5-1, ..., 5-n)의 종류에 따라, 수용 헤드(122)의 일 특정한 원주 방향 프로파일이 다른 프로파일 보다 편리할 수 있다. 도 3 및 4에서 시트재 수용부(12)는 볼록한 원주 방향 프로파일을 갖는 수용 헤드(122)를 갖는 것으로 나타나 있지만, 본원의 예시적인 실시 형태는 그러한 수용 헤드(122)에 한정되지 않는다. 오히려, 도 3 및 4에 따른 실시예의 경우에 수용 헤드(122)는 실질적으로 평평한 또는 오목한 원주 방향 프로파일을 가질 수도 있다.
일단 액츄에이터(11)가 시트재 수용부(12)를 최상측 시트재 요소(5-1)의 표면(51) 상으로 누르고 또한 시트재 수용부(12)를 상기 진동 회전 운동을 하도록 하면, 최상측 시트재 요소(5-1)는 x-방향으로 제 1 거리(△1) 만큼 재위치되며 그 밑에 있는 시트재 요소(5-2)는 제 2 거리(△2) 만큼 재위치된다. 도 4에서 명확히 볼 수 있는 바와 같이, 제 1 거리(△1)는 제 2 거리(△2) 보다 상당히 더 크다.
결국, 시트재 수용부(12)의 접촉 압력 및 시트재 수용부(12)의 진동 회전 운동에 의해, 최상측 시트재 요소(5-1)가 시트재 적층체(5)로부터 제거될 수 있다. 액츄에이터(11)는 시트재 수용부(12)의 진동 회전 운동을 유지시키면서, 시트재 적층체(5)로부터 최상측 시트재 요소(5-1)를 끌어 당기고 그 최상측 시트재 요소(5-1)를 예컨대 시트재 출력 장치(도면에는 미도시)에 전달할 수 있다. 전달되는 시트재 요소(5-1)의 전달시, 액츄에이터(11)는 시트재 적층체(5)로 복귀하고 다음 시트재 요소(5-2)를 가지고 동일한 방식으로 진행하게 된다.
시트재 수용부가 회전 축선(r) 주위로 진동 회전 운동을 하고 또한 시트재 수용부(12)를 최상측 시트재 요소(5-1)의 표면(51) 상으로 누르기 위한 힘이 액츄에이터(11)에 의해 가해짐으로써, 시트재 수용부(12)는 시트재 수용부(12)와 개별 시트재 요소(5-1) 사이의 인력(attractive force)을 발생시켜, 개별 시트재 요소(5-1)를 시트재 적층체(5)로부터 제거한다.
시트재 수용부(12)의 진동 회전 운동의 진동수를 결정하기 위해, 예컨대 다음과 같은 절차를 따를 수 있다. 시트재 적층체(5)는 직사각형 단면을 갖는 단체형 바아로서 모델링된다. 이 바아는 n개의 가상 요소를 포함하는데, 여기서 n은 개별 시트재 요소(5-1 ∼ 5-n)의 갯수에 대응하고, 각 요소는 한 시트재 요소에 대응한다. 이들 n개의 요소 중 서로 상하로 있는 요소(i-1, i, i+1)(그래서 예컨대 3개의 시트재 요소(5-1, 5-2, 5-3)를 나타냄)가 도 1에 도시되어 있다.
아래의 식 (1)에 의해
Figure pct00002
,
Figure pct00003
상기 바아의 고유 모드(eigenmode)가 결정된다. 상기 식 (1)에서,
M 은 질량 매트릭스이고,
K 는 강성 매트릭스이며,
Figure pct00004
는 요소의 비틀림 각도(회전 축선(r) 주위의 시트재 요소의 비틀림 각도)
Figure pct00005
는 2계 시간 도함수이다.
질량 매트릭스 M 및 강성 매트릭스 K를 결정하기 위해 운동 방정식을 세운다. 개별적인 n개의 가상 요소들 사이의 각각의 연결이 강성 c를 갖는 비틀림 스프링으로서 조정된다. 이 강성 c는 비틀림을 받는 요소의 비틀림 각도에 대한 아래의 식 (2)로부터 구해진다.
Figure pct00006
(2)
상기 식(2)에서,
T는 비틀림 토크이고,
G는 전단 계수이며,
It는 면적 관성 모멘트이고,
d는 바아의 길이다.
i 번째 요소(시트재 요소)에 대해 아래와 같은 운동 방정식(3)이 얻어진다.
Figure pct00007
(3)
여기서,
Figure pct00008
여기서, J는 회전 관성이고, n 번째 운동 방정식에 대해 아래의 식(4)이 얻어진다.
Figure pct00009
(4)
3개의 시트재 요소(n=3)를 갖는 시트재 적층체의 경우에, 질량 매트릭스 M 및 강성 매트릭스 K는 다음과 같다:
Figure pct00010
및
Figure pct00011
바아가 2개의 매트릭스 M 및 K에 의해 완전히 기술됨으로써, 고유 벡터로 기술되는 각각의 고유 모드와 함께 고유 진동수가 결정될 수 있다. 예컨대, 아래의 표에 나타나 있는 다음과 같은 파라미터를 사용하여 계산을 한다.
식 표시자 변수 값 단위
Figure pct00012
 i번째 요소(시트재 요소)의 비틀림 각도
n 서로 상하로 있는 요소
(시트재 요소)들의 갯수		 60
m 개별 요소(시트재 요소)의
질량		 0.001125 kg
G 전단 계수 300000 N/m2
B 개별 요소(시트재 요소)의
폭		 0.075 m
L 개별 요소(시트재 요소)의
길이		 0.15 m
It 비틀림에 대한 면적 관성
모멘트		 0.0000144842 m4
k 계산 계수 0.22888542
H 개별 요소(시트재 요소)의
높이		 0.001 m
J 회전 관성 0.00000263672 kg m2
c 비틀림 스프링의 강성 4345.26 Nm
이 데이타를 이용하여, 예컨대 상기 식(2) 및 상기 표에 나타나 있는 값을 이용하여, 나머지 시트재 요소(5-2 ∼ 5-n)가 시트재 적층체(5)로부터 함께 제거됨이 없이, 예컨대 최상측 시트재 요소(5-1)가 시트재 적층체(5)로부터 제거되도록 하기 위해서는 진동 회전 운동의 진동수는 40.595 kHz가 될 것임을 결정할 수 있다. 특히, 진동 회전 운동의 진동수는 또한 시트재 요소(5-1 ∼ 5-n)의 갯수(n)에 대해 독립적으로 결정될 수 있다. 전술한 수치 값 및 계산 방법은 물론 단순히 예시적인 것임을 이해할 것이다.
시트재를 분리시키기 위한 장치와 방법에 대한 위의 설명의 경우에, 시트재 수용부(12)는 시트재 적층체(5)의 최상측 시트재 요소(5-1)와 접촉하는 것으로 항상 가정했다. 그러나, 시트재 수용부(12)는 시트재 적층체(5)의 최하측 시트재 요소(5-n)와 접촉하는 것도 가능하다. 이 경우에, 시트재 수용부(12)는 최하측 시트재 요소(5-n)의 하측면 상에 눌리고 마찬가지로 회전 축선(r) 주위로 상기 진동 회전 운동을 하게 된다.
1 시트재를 분리시키기 위한 장치
11 액츄에이터
12 시트재 수용부
12-1 본체
12-2 코팅
121 연결 요소
122 수용 헤드
5 시트재 적층체
5-1,...,5-n 시트재 요소
51 최상측 시트재 요소(5-1)의 표면
B 개별 시트재 요소의 폭
L 개별 시트재 요소의 길이
H 개별 시트재 요소의 높이
r 회전 축선
rr 진동 회전 운동의 방향(회전 방향)
R 구 반경
P 회전 축선(r) 상의 기준 점
x x-축/제 1 방향
y y-축/수직선 방향
z z-축/제 2 방향
△1 제 1 거리
△2 제 2 거리

Claims (15)

  1. 시트재를 분리시키기 위한 장치(1)로서, 액츄에이터(11) 및 상기 액츄에이터에 연결되어 있는 시트재 수용부(12)를 가지며, 상기 액츄에이터(11)는 시트재 수용부(12)를 재위치시키도록 되어 있고, 시트재 수용부(12)는, 복수의 시트재 요소(5-1, ..., 5-n)가 수직선 방향(y)을 따라 서로 상하로 층을 이루어 배치되어 있는 시트재 적층체(5)로부터 개별 시트재 요소(5-1)를 수용하도록 되어 있으며,
    상기 액츄에이터(11)는, 시트재 적층체(5)로부터 개별 시트재 요소(5-1)를 수용하기 위해, 상기 수직선 방향(y)에 실질적으로 평행한 회전 축선(r) 주위로 상기 시트재 수용부(12)를 진동 회전 운동을 시키도록 되어 있는, 시트재를 분리시키기 위한 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 시트재 수용부(12)는 말단부에서 수용 헤드(122)를 가지며 그리고/또는 기단부에서는 상기 액츄에이터(11)에의 연결을 위한 연결 요소(121)를 가지고 있는, 시트재를 분리시키기 위한 장치.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 시트재 수용부(12)는 예컨대 실질적으로 원통형이 되도록 상기 회전 축선(r)에 대해 회전 대칭형인, 시트재를 분리시키기 위한 장치.
  4. 제 2 항 또는 제 3 항에 있어서,
    상기 수용 헤드(122)는 볼록한, 평평한 또는 오목한 원주 방향 프로파일을 갖는, 시트재를 분리시키기 위한 장치.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 액츄에이터(11)는, 수용된 개별 시트재 요소(5-1)를 시트재 적층체(5)로부터 제거하기 위해, 상기 시트재 수용부(12)를 상기 수직선 방향(y)에 실질적으로 수직인 제 1 방향(x)을 따라 병진 운동시키며, 상기 제 1 방향(x)은 개별 시트재 요소(5-1)의 길이(L)에 바람직하게 실질적으로 수직인, 시트재를 분리시키기 위한 장치.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 액츄에이터(11)는, 수용된 개별 시트재 요소(5-1)를 시트재 적층체(5)로부터 제거하기 위해, 상기 시트재 수용부(12)를 상기 수직선 방향(y)에 실질적으로 수직인 제 2 방향(z)을 따라 병진 운동시키며, 상기 제 2 방향(z)은 개별 시트재 요소(5-1)의 길이(L)에 바람직하게 실질적으로 평행한, 시트재를 분리시키기 위한 장치.
  7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    개별 시트재 요소(5-1)를 수용하기 위한 상기 시트재 수용부(12)를 특정한 힘으로 개별 시트재 요소(5-1)의 표면(51) 상으로 누르기 위해 상기 액츄에이터(11)는 상기 시트재 수용부(12)를 상기 수직선 방향(y)을 따라 병진 운동시키는, 시트재를 분리시키기 위한 장치.
  8. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 회전 축선(r) 주위로의 상기 진동 회전 운동은 10°미만, 예컨대 대략 1°의 각범위에서 일어나는, 시트재를 분리시키기 위한 장치.
  9. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 진동 회전 운동의 진동수는 1 kHz 보다 크고, 예컨대 대략 20 kHz 내지 40 kHz인, 시트재를 분리시키기 위한 장치.
  10. 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 진동 회전 운동의 진동수는 개별 시트재 요소(5-1)의 높이(H)에 따라 결정되고, 예컨대 높이(H)의 역수에 비례하는, 시트재를 분리시키기 위한 장치.
  11. 제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 개별 시트재 요소(5-1)와 접촉하는 시트재 수용부(12)는 탄성 재료, 예컨대 실리콘을 갖는, 시트재를 분리시키기 위한 장치.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 시트재 수용부(12)는 제 1 재료로 만들어지는 본체(12-1) 및 제 2 재료로 만들어지고 상기 본체에 제공되는 코팅(12-2)을 가지며, 제 2 재료는 탄성 재료를 포함하는, 시트재를 분리시키기 위한 장치.
  13. 제 1 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 시트재 수용부가 회전 축선(r) 주위로 진동 회전 운동을 하고 또한 시트재 수용부(12)를 개별 시트재 요소(5-1)의 표면(51) 상으로 누르기 위한 힘이 상기 액츄에이터(11)에 의해 가해짐으로써, 시트재 수용부(12)는 시트재 수용부(12)와 개별 시트재 요소(5-1) 사이의 인력(attractive force)을 발생시켜 개별 시트재 요소(5-1)를 시트재 적층체(5)로부터 제거하는, 시트재를 분리시키기 위한 장치.
  14. 제 1 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 액츄에이터(11)는 병진 운동 요소(111) 및 회전 요소(112)를 가지며, 상기 병진 운동 요소(111)는 수직선 방향(y)을 따라 시트재 수용부(12)를 재위치시키도록 되어 있고, 상기 회전 요소(112)는 시트재 수용부(12)를 회전 축선(r) 주위로 상기 진동 회전 운동을 시키도록 되어 있는, 시트재를 분리시키기 위한 장치.
  15. 액츄에이터(11) 및 상기 액츄에이터에 연결되어 있는 시트재 수용부(12)를 갖는 장치(1)를 이용하여 시트재를 분리시키기 위한 방법으로서, 상기 액츄에이터(11)는 시트재 수용부(12)를 재위치시키도록 되어 있고, 시트재 수용부(12)는, 다수의 시트재 요소(5-1, ..., 5-n)가 수직선 방향(y)을 따라 서로 상하로 층을 이루어 배치되어 있는 시트재 적층체(5)로부터 개별 시트재 요소(5-1)를 수용하도록 되어 있으며,
    상기 시트재 적층체(5)로부터 개별 시트재 요소(5-1)를 수용하기 위해, 상기 액츄에이터(11)를 이용하여, 상기 수직선 방향(y)에 실질적으로 평행한 회전 축선(r) 주위로 상기 시트재 수용부(12)를 진동 회전 운동을 시키는 단계를 포함하는, 시트재를 분리시키기 위한 방법.
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