KR20210018363A - 장력 제어 기능의 공급부를 겸비한 위생 마스크 자동화 제조장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 원단과 필터의 공급 과정에서 원단과 필터에 장력을 부여함에 따라 균일한 제품 생산을 독려하던 기존의 장력 조절 기능과 구조를 적극 개선함으로써, 기존에 공공연하게 발생하던 공급과 가공 간 작동 흐름의 격차에 의한 장력불량과, 일정 속도로 회전하는 모터와 권취 잔량 변화에 따른 공급량의 격차로 장력 불량 문제가 완벽하게 해소되어 고품질의 위생 마스크를 균일하고 신속하게 생산할 수 있으며, 나아가 단순화된 구조에 기인하여 장치의 제작, 설비, 유지 관리 보수가 용이하고, 공정이 간소화되어 제품 생산 효율성이 극히 향상되는 장력 제어 기능의 공급부를 겸비한 위생 마스크 자동화 제조장치에 관한 것으로, 롤러에 권취된 원단과 필터가 텐션이 유지된 상태로 일 방향 공급되게 하는 공급부(100);와, 원단과 필터를 기설정 크기로 분할하는 분할부(200);와, 절단된 외피와 필터를 겹침하여 초음파로 수 회 접합하는 원단접합부(300);와, 컷팅날이 기설정 배열된 성형 틀을 거쳐 마스크의 외형으로 재단되는 성형부(400);와, 외피 양 측에 이어밴드를 접합시키는 밴드접합부(500);를 포함하며, 특히 상기 공급부(100)는 지면에 입설 설치되는 프레임(110);과, 프레임 상에 가로 설치되며 원단이 권취된 보빈을 좌우 정렬시켜 일 방향 공급하는 복수의 메인롤러(120);와, 프레임 상에 메인롤러와 인접 배치되어 원단 또는 필터의 이동 경로를 안내하는 복수의 가이드롤러(130);와, 복수의 가이드롤러 사이에 배치되고, 피니언기어의 맞물림으로 승하강 동작이 이루어지며 양 가이드롤러를 가로지르는 원단의 상부를 가압하여 지속적인 장력을 유지시키는 텐션롤러(140);로 구성된다.

Description

장력 제어 기능의 공급부를 겸비한 위생 마스크 자동화 제조장치{Sanitary Mask Automatic Manufacturing Machine}

본 발명은 위생 마스크 자동화 제조장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 원단과 필터의 공급 과정에서 원단과 필터에 장력을 부여함에 따라 균일한 제품 생산을 독려하던 기존의 장력 조절 기능과 구조를 적극 개선함으로써, 기존에 공공연하게 발생하던 공급과 가공 간 작동 흐름의 격차에 의한 장력불량과, 일정 속도로 회전하는 모터와 권취 잔량 변화에 따른 공급량의 격차로 장력 불량 문제가 완벽하게 해소되어 고품질의 위생 마스크를 균일하고 신속하게 생산할 수 있으며, 나아가 단순화된 구조에 기인하여 장치의 제작, 설비, 유지 관리 보수가 용이하고, 공정이 간소화되어 제품 생산 효율성이 극히 향상되는 장력 제어 기능의 공급부를 겸비한 위생 마스크 자동화 제조장치에 관한 것이다.

통상적으로 일회용 위생 마스크는 원단과 필터가 각각 공급되는 공급부와, 원단과 필터를 접합하는 제1접합부와, 원단을 일정 크기로 절단하고 설정 외형으로 재단하는 절단부와, 원단 양측에 이어밴드를 접합하는 제2접합부의 순차 가공으로 제조된다.

최근에는 코로나 19 등과 같이 비말에 의한 바이러스가 확산함에 따라 정부에서 위생 마스크의 착용을 적극적으로 권장하고 있으며, 이에 따라 일회용 위생 마스크를 제조하는 업체들은 고품질의 마스크를 대량으로 신속하게 생산하기 위해 각고의 노력을 기울이고 있다. 이러한 노력 중 하나로 위생 마스크 제조장치의 기능과 구조 개선을 하나의 방법으로 다뤄지고 있다.

상기와 같이 기능과 구조가 개선된 위생 마스크 제조장치의 일례로 등록특허공보 제10-2148709호 "마스크 제조장치 및 이에 적용되는 재배열 모듈"이 게재되어 있으며, 해당 기술은 원단공급부터 마스크의 제조완료에 이르기까지 일련의 모든 가공 공정이 일직선상에서 연속적으로 자동 수행되도록 구조를 개선한 것이다. 상기 기술은 재배열 모듈에 의해 구현되며 마스크 제조장치의 설치 공간이 획기적으로 감소되어 우수한 공간 활용성과 효율적인 작업공수 및 생산속도를 향상시킬 수 있다.

한편, 상기와 유사한 기술인 등록특허공보 제10-2147860호 "마스크 제조장치"가 게재되어 있으며, 해당 기술은 필터지를 성형하는 라인과 걸이밴드를 부착시키는 라인이 평행 배열되어 다소 협소한 공간에서도 마스크 제조장치를 설치할 수 있으며, 더불어 덴탈 마스크와 3D 마스크를 공용으로 제조할 수 있어 효율성이 뛰어난 기술을 제안하고 있다.

일반적으로 마스크 제조장치에서 프레스는 마스크를 종 방향(길이 방향)으로 성형하고, 이어 밴드는 마스크를 횡 방향으로 접합하기 때문에 전체적인 설비 레이아웃이 'ㄲ'의 형태를 이루는 바, 장치의 구조에 비해 터무니 없이 넓은 공간을 차지하였다. 따라서, 기존에는 마스크 제조장치의 제반 구조를 개선하여 설비 공간의 활용도를 확보하기 위해 많은 노력이 기울여졌고, 상기와 같은 우수한 결과를 획득할 수 있었다.

하지만, 아직까지 마스크 제조장치의 치명적인 문제가 남아 있었으니, 바로 마스크의 원단과 필터를 공급하는 공급장치의 장력 유지 문제이다. 예컨대 원단과 필터가 지속적으로 공급되는 공급장치와 원단과 필터를 접합하고 절단하는 가공장치의 상호 간 작업 흐름의 격차로 인해 발생하는 장력 저하 문제와, 지속적 공급에 의해 권취된 두께가 서서히 감소하는 원단 및 필터와 동일한 속도로 보빈을 회전시키는 모터의 구동 속도의 격차로 인해 발생하는 장력 저하 문제가 심각하여 균일한 제품을 생산할 수가 없었다.

따라서, 본 발명은 공급장치의 장력 유지 문제를 해소할 수 있는 마스크 원단 공급장치를 개발하게 되었다.

등록특허공보 제10-2148709호 "마스크 제조장치 및 이에 적용되는 재배열 모듈" 등록특허공보 제10-2147860호 "마스크 제조장치"

본 발명은 상기의 제반 문제점을 보다 적극적으로 해소하기 위하여 창출된 것으로, 마스크 원단과 필터의 장력 유지 구조를 적극 개선함으로써 기존의 원단과 필터를 공급하는 공급부의 구동 속도와 원단을 분할하고 접합하는 가공장치의 구동 속도에 대한 가공 흐름의 격차로 인해 발생하는 장력 저하 문제와, 상시 동일한 속도로 회전하는 모터와 원단과 필터가 공급될수록 지속적으로 감소되는 보빈의 권취 두께에 대한 풀림량 격차로 인해 발생하는 장력 초과 문제를 완벽하게 타개할 수 있는 위생 마스크 제조장치를 제공하는 것이 주된 해결 과제이다.

또한, 본 발명은 보빈에 권취된 원단과 필터가 공급 중에 기설정 경로를 이탈하지 않도록 정밀한 안내가 유도되며, 나아가 원단과 필터가 권취된 보빈을 장치에 쉽고 편리하게 교체할 수 있도록 구조를 제공하되 교체된 보빈에 대해 세밀한 정렬이 이루어질 수 있도록 그 기능을 부여하는 것이 다른 해결과제이다.

또한, 본 발명은 원단과 필터의 장력 제어에 대한 기능과 해당 구조를 적극적으로 단순화시켜 장치의 제작과 설비 그리고 유지 관리 보수를 용이하게 하고, 또한, 공급 방식을 간소화시켜 신속한 제품 생산이 이루어질 수 있도록 도모하는 것이 또 다른 해결과제이다.

상기의 해결 과제를 달성하기 위하여 본 발명에서 제안하는 장력 제어 기능의 공급부를 겸비한 위생 마스크 자동화 제조장치의 구성은 다음과 같다.

먼저, 상기 위생 마스크 제조장치(1)는 롤러에 권취된 원단과 필터가 텐션이 유지된 상태로 일 방향 공급되게 하는 공급부(100);와, 원단과 필터를 기설정 크기로 분할하는 분할부(200);와, 절단된 외피와 필터를 겹침하여 초음파로 수 회 접합하는 원단접합부(300);와, 컷팅날이 기설정 배열된 성형 틀을 거쳐 마스크의 외형으로 재단되는 성형부(400);와, 외피 양 측에 이어밴드를 접합시키는 밴드접합부(500);로 구성된다.

상기 공급부(100)는 지면에 입설 설치되는 프레임(110);과, 프레임 상에 가로 설치되며 원단이 권취된 보빈을 좌우 정렬시켜 일 방향 공급하는 복수의 메인롤러(120);와, 프레임 상에 메인롤러와 인접 배치되어 원단 또는 필터의 이동 경로를 안내하는 복수의 가이드롤러(130);와, 복수의 가이드롤러 사이에 배치되고, 피니언기어의 맞물림으로 승하강 동작이 이루어지며 양 가이드롤러를 가로지르는 원단의 상부를 가압하여 지속적인 장력을 유지시키는 텐션롤러(140);로 구성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 메인롤러(120)는 프레임(110)에 가로 배치되는 축부(121)와, 축부에 관통 설치되는 보빈(122)과, 축부의 일 단부와 보빈 사이에 권취되며 인장과 수축의 탄성력을 기반으로 보빈의 위치를 정렬 유도되게 하는 탄성체(123)와, 프레임에 설치되어 축부의 일 측 단부를 지지하는 2개 1조의 제1캠플로워(124)와, 프레임에 설치되어 축부의 타 측 단부를 지지하는 2개 1조의 제2캠플로워(125)와, 제2캠플로워와 브라켓(B)에 의해 설치되며 축부와 연결되어 회전력으로 인가하는 모터(126)로 구성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 텐션롤러(140)는 프레임 내부에 설치 가능토록 육면체의 사각 틀로 이루어진 바디(141)와, 바디의 양측면을 각각 커버하며 수직 방향으로 형성된 슬롯(Slot)을 포함하는 플레이트(142)와, 플레이트에 형성된 슬롯에 의해 가로 배치되고, 슬롯이 허용하는 범위 내에서 원단의 장력에 의해 승하강하는 장력롤러(143)로 구성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 플레이트(142)는 슬롯의 양측 변을 따라 설치된 랙기어(146)를 포함하고, 상기 장력롤러(143)는 랙기어에 맞물리는 피니언기어(145)가 형성된 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 플레이트(142)는 슬롯의 하측 영역에 배치되는 제1센서(144-1)와 슬롯의 상측 영역에 배치되는 제2센서(144-2)로 구분되어 장력롤러(143)의 승하강 위치를 감지하는 장력제어센서(144)가 설치되고, 상기 장력제어센서(144)는 모터(126)와 연동하여 장력롤러의 감지 위치에 따라 모터의 구동 속도가 제어되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 장력제어센서(144)는 제2센서(144-2)와 설정거리 이격된 하측에 제3센서(144-3)가 더 설치되어 모터의 구동 제어에 대해 1차적으로 대처하는 것을 특징으로 한다.

한편, 상기 축부(121)는 프레임(110)의 기설정 위치에 가로 배치되고, 원단 또는 필터가 권취된 보빈(122)을 관통 수용하며 수용된 보빈의 이탈 방지 및 위치 정렬을 위해 고정부재(121-1)가 양 측에 구비되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 고정부재(121-1)는 하우징 형태로 이루어져 축부(121) 상에서 자유 수평 이동 가능하며, 고정부재 사이 폭 조절에 기인하여 폭이 상이한 또 다른 보빈의 공용으로 수용이 가능한 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 고정부재(121-1)는 내부가 상하 내통되어 축부(121)에 관통 설치되고, 일 측은 보빈(122)의 내경으로 진입하며 타 측은 보빈의 내경보다 확장된 직경으로 이루어져 보빈의 좌우 이탈을 방지하며, 상기 고정부재(121-1)는 보빈의 내경으로 진입하는 단부에 '~' 형상의 판스프링이 둘레를 따라 복수 형성되며, 상기 판스프링은 보빈 내경으로 진입시 사방을 압박시켜 고정부재와 보빈 간의 견고한 결합을 유도되게 하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 고정부재(121-1)는 보빈(122)의 우측에 결합하는 제1고정부재(121-1a)와 보빈의 좌측에 결합하는 제2고정부재(121-1b)로 구분되어 이루어지고, 보빈을 각각 결합시킨 상태에서 축부(121)의 기설정 위치로 수평 이동시킨 후 볼트 조임으로 보빈의 위치가 결정 및 구속되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 가이드롤러(130)는 프레임(110)에 볼트 결합하는 하우징 형태의 결합블록(131)과, 결합블록으로부터 동심원상으로 연장 돌출되는 샤프트(132)와, 샤프트에 관통 설치되며 양단에 구비된 베어링에 의해 원활한 회전을 도모하여 원단 또는 필터의 안정적인 공급을 보조하는 보조롤러(133)와, 보조롤러의 회전 작동을 간섭하지 않는 범위 내에서 보조롤러 상단에 설치되어 보조롤러를 경유한 원단 또는 필터의 경로를 안내하는 안내레일(134)로 구성되는 것을 특징으로 한다.

상술한 구성으로 이루어지는 본 발명에 의하면, 가공 흐름에 의한 격차 발생으로 하여금 원단의 장력에 처짐이 발생할 경우 텐션롤러가 하강하여 처진 원단의 상부를 가압하기 때문에 장력이 지속적으로 유지되고, 보빈에 권취된 원단의 지속적인 공급으로 권취 두께가 감소됨과 모터의 회전 속도에 비례하여 장력이 권장 수준을 초과할 경우 텐션롤러가 승강하면서 장력을 균일하게 유지시킴과 더불어 감지 센서가 승강된 텐션롤러를 감지하면서 모터의 구동 속도를 제어시킴에 따라 다양한 가공 환경속에서도 원단과 필터를 균일한 장력으로 공급할 수 있어 상시 고품질의 위생 마스크를 제조할 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 메인롤러와 텐션롤러의 조합으로 장력 유지가 가능한 매우 단조로운 구조로 장치의 제작과 설비가 뛰어나며, 단순화된 작동 알고리즘에 기인하여 가동성과 유지관리보수가 우수하고, 특히 대량의 위생 마스크를 신속하게 제조할 수 있음에 따른 생산 효율성으로 마스크 제조업계 발전에 이바지할 수 있는 다른 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시 예에 의하여 구성되는 위생용 마스크 자동화 제조장치를 사시도로 나타낸 전체 설비 레이아웃.
도 2는 도 1의 위생용 마스크 자동화 제조장치를 평면도로 나타낸 전체 설비 레이아웃.
도 3은 본 발명이 제안하는 공급부의 사시도.
도 4는 본 발명이 제안하는 공급부의 정면도.
도 5는 공급부의 구성요소 중 하나인 메인롤러의 분해 사시도.
도 6은 본 발명이 제안하는 메인롤러의 사시도.
도 7은 본 발명이 제안하는 메인롤러의 단면도.
도 8은 본 발명이 제안하는 가이드롤러의 사시도 및 단면도.
도 9는 본 발명이 제안하는 텐션롤러의 삼각도.
도 10과 11은 메인롤러와 가이드롤러 및 텐션롤러의 조합에 의해 마스크 원단의 장력이 균일하게 제어되는 것을 순차적으로 나타낸 사용 상태도.
도 12는 도 9의 요부확대 상세도.

이하, 첨부도면을 참고하여 본 발명의 구성 및 이로 인한 작용, 효과에 대해 일괄적으로 기술하기로 한다.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시 예를 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예에 한정되는 것이 아니라, 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시 예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 그리고 명세서 전문에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성요소를 지칭한다.

본 발명은 원단과 필터를 공급, 합착, 절단, 재단, 접합, 접이 등의 과정을 자동화 공정에 의해 순차 진행하여 일회용 위생 마스크를 자동 생산할 수 있는 위생 마스크 제조장치의 기술사상에 관하여 개시된다.

무엇보다 본 발명은 원단과 필터의 공급 과정에서 원단과 필터에 장력을 부여함에 따라 균일한 제품 생산을 독려하던 기존의 장력 조절 기능과 구조를 적극 개선함으로써, 기존에 공공연하게 발생하던 공급과 가공 간 작동 흐름의 격차에 의한 장력불량과, 일정 속도로 회전하는 모터와 권취 잔량 변화에 따른 공급량의 격차로 장력 불량 문제가 완벽하게 해소되어 고품질의 위생 마스크를 균일하고 신속하게 생산할 수 있으며, 나아가 단순화된 구조에 기인하여 장치의 제작, 설비, 유지 관리 보수가 용이하고, 공정이 간소화되어 제품 생산 효율성이 극히 향상되는 장력 제어 기능의 공급부를 겸비한 위생 마스크 자동화 제조장치에 관련됨을 주지한다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시 예에 의하여 구성되는 위생용 마스크 자동화 제조장치를 사시도로 나타낸 전체 설비 레이아웃이고, 도 2는 도 1의 위생용 마스크 자동화 제조장치를 평면도로 나타낸 전체 설비 레이아웃이다.

도 1 및 도 2와 같이 본 발명의 위생 마스크 제조장치(1)는 공정별로 각 역할을 수행하는 복수의 장치가 일렬 또는 'ㄱ'자의 배열로 설비되어 연계적 가공작업이 실시되며, 상세하게는 보빈에 권취된 원단과 필터를 다음 공정으로 지속적 공급되게 하는 공급부(100);와, 공급된 원단과 필터를 사람의 안면 면적에 맞춰 균등하게 분할하는 분할부(200);와, 분할된 원단과 필터를 겹침한 후 초음파를 이용하여 접합되는 원단접합부(300);와, 컷팅날이 기설정 배열된 성형 틀을 거쳐 마스크의 외형으로 재단되는 성형부(400);와, 마스크 외피 양측에 이어 밴드를 배치하여 초음파로 접합시켜 마스크를 완성하는 밴드접합부(500);로 구성된다.

한편, 본 발명은 위생 마스크 제조장치(1)의 구성 요소들 중에서 마스크 원단과 필터를 분할부(200)로 공급하는 공급부(100)에 관한 기술을 제안하는 바, 공급부를 제외한 분할부, 원단접합부(300), 성형부(400), 밴드접합부(500)는 기존 기술을 그대로 사용하기 때문에 해당 구조에 대한 더 이상의 자세한 설명은 생략하고자 한다.

도 3은 본 발명이 제안하는 공급부의 사시도이고, 도 4는 본 발명이 제안하는 공급부의 정면도이다.

도 3 및 4와 같이 본 발명이 제안하는 공급부(100)는 분할부(200)에 도달하기 전 공급 위치를 정렬하면서 장력이 제어되는 기존의 방식과는 달리, 보빈으로부터 풀림이 이루어짐과 동시에 텐션이 연쇄적으로 조절됨에 따라 공급 경로의 균일함과 장력 유지의 지속성을 겸비한 상태로 분할부에 공급된다.

이와 같은 기능이 부여되도록 본 발명의 공급부(100)는 지면에 입설 설치되는 프레임(110);과, 프레임 상에 가로 설치되며 원단이 권취된 보빈을 좌우 정렬시켜 일 방향 공급하는 복수의 메인롤러(120);와, 프레임 상에 메인롤러와 인접 배치되어 원단 또는 필터의 이동 경로를 안내하는 복수의 가이드롤러(130);와, 복수의 가이드롤러 사이에 배치되고, 피니언기어의 맞물림으로 승하강 동작이 이루어지며 양 가이드롤러를 가로지르는 원단의 상부를 가압하여 지속적인 장력을 유지시키는 텐션롤러(140);로 구성된다.

상기 프레임(110)은 SQ PIPE나 프로파일 등의 소재를 이용하여 직육면체로 조립함으로써 상기 메인롤러(120)와 가이드롤러(130) 그리고 텐션롤러(140)가 기설정 위치에 설치될 수 있도록 공간을 제공한다.

상기 프레임(110) 상부에는 마스크의 외피가 되는 원단이 권취된 적어도 하나 이상의 메인롤러(120)가 수용되는 공간이 제공되고, 하부에는 마스크의 내피가 되는 필터가 권취된 적어도 하나 이상의 메인롤러가 수용되는 공간이 제공된다.

또한, 상기 프레임(110)은 메인롤러(120)와 또 다른 메인롤러 사이 또는 메인롤러와 분할부(200)의 사이에 원단이나 필터의 장력을 제어하는 가이드롤러(130)와 텐션롤러(140)가 설치되는 공간이 더 제공된다.

상기 프레임(110)은 측면 외측이나 프레임 배면 외측에 전장함이 설치되고, 저면에는 프레임의 설비 위치 변경을 유용하게 하는 캐스터(Caster)가 마련되며, 설비 위치가 결정된 프레임을 고정하면서 프레임의 높낮이를 설정 조절되게 하는 레벨풋(Levelfoot)이 더 마련된다.

도 5는 공급부의 구성요소 중 하나인 메인롤러의 분해 사시도이고, 도 6은 본 발명이 제안하는 메인롤러의 사시도이며, 도 7은 본 발명이 제안하는 메인롤러의 단면도이다.

도 5 내지 7과 같이 상기 메인롤러(120)는 보빈을 수용하는 축부와, 축부를 회전시키는 구동부재로 구성되어 보빈에 권취된 원단 또는 필터를 일 방향 인출되게 한다.

상기 메인롤러(120)는 프레임(110)에 가로 배치되는 축부(121)와, 축부에 관통 설치되는 보빈(122)과, 축부의 일 단부와 보빈 사이에 권취되며 인장과 수축의 탄성력을 기반으로 보빈의 위치를 정렬 유도되게 하는 탄성체(123)와, 보빈(122)이 축부에서 이탈되는 것을 방지하도록 탄성체(123) 맞은편의 축부(121)에 고정되는 위치결정너트(123a)와, 프레임에 설치되어 축부의 일 측 단부를 지지하는 2개 1조의 제1캠플로워(124)와, 프레임에 설치되어 축부의 타 측 단부를 지지하는 2개 1조의 제2캠플로워(125)와, 제2캠플로워와 브라켓(B)에 의해 설치되며 축부와 연결되어 회전력으로 인가하는 모터(126)로 구성된다.

상기 축부(121)는 앞서 언급한 바와 같이 프레임(110)의 기설정 위치에 가로 배치되고, 원단 또는 필터가 권취된 보빈(122)을 관통 수용하며, 수용된 보빈의 원치 않은 이탈과 보빈의 위치 정렬을 위해 고정부재(121-1)가 양 측에 구비된다.

상기 고정부재(121-1)는 하우징의 형태로 이루어져 축부(121) 상에서 자유로운 슬라이드 이동이 가능하며, 이로부터 고정부재 사이 폭 조절이 가능하여짐에 따라 다양한 폭의 보빈을 모두 수용할 수 있다.

상기 고정부재(121-1)는 내부가 상하 내통되어 축부(121)에 관통 설치되고, 일 측은 보빈(122)의 내경으로 진입하며 타 측은 보빈의 내경보다 확장된 직경으로 이루어져 보빈의 좌우 이탈을 방지한다.

상기 고정부재(121-1)는 보빈의 내경으로 진입하는 단부에 '~' 형상의 판스프링이 둘레를 따라 복수 형성되며, 상기 판스프링은 보빈 내경으로 진입시 사방을 압박시켜 고정부재와 보빈 간의 견고한 결합을 유도되게 한다.

한편, 상기 고정부재(121-1)는 전술한 내용에서 유추 가능하듯 보빈(122)의 우측에 결합하는 제1고정부재(121-1a)와 보빈의 좌측에 결합하는 제2고정부재(121-1b) 즉 2개 1조러 구분되어 이루어지고, 보빈을 각각 결합시킨 상태에서 축부(121)의 기설정 위치로 슬라이드 이동시킨 후 볼트를 조임함으로써 보빈의 위치가 결정 및 구속된다.

상기 보빈(122)은 당연하게도 상하 내통된 원통의 형상을 하며, 외표면에는 대량의 마스크 원단 또는 필터가 권취된 상태로 제공된다. 상기 보빈(122)은 제1고정부재(121-1a)와 제2고정부재(121-1b)가 양 측에 결합되어 축부(121)의 기설정 위치에 수용된다. 상기 보빈(122)은 일반적인 기능과 형태이기 때문에 더 이상의 설명은 생략한다.

상기 탄성체(123)는 축부(121)의 일 단부와 보빈(122) 사이에 권취되어 인장과 수축 작용에 기인해 보빈의 위치를 세밀하게 조절할 수 있도록 그 기능을 수행한다.

정확하게는 상기 탄성체(123)는 보빈(122)의 우측을 구속하는 제1고정부재(121-1a)와 축부(121)의 우측 단부 사이에 배치되며, 코일 형태로 이루어져 축부에 권취된다. 여기에서 축부(121)는 권취된 탄성체(123)가 이탈하지 않도록 우측 끝부분이 탄성체의 외경에 비해 다소 확장된 지름으로 이루어진 것을 포함한다.

상기 제1고정부재(121-1a)는 볼트 조임을 배재시켜 자유로운 슬라이드 이동이 가능한 상태에서 위치결정너트(123a)를 회전시켜서 제2고정부재(121-1b)를 제1고정부재 쪽으로 전진시킴에 따라 제1고정부재(121-1a)가 탄성체를 수축시키면서 보빈(122)의 위치가 우측으로 이동 조절된다. 상기 보빈(122)이 원하는 위치에 도달하면 비로서 제2고정부재(121-1b)의 위치결정너트(123a)를 고정하여 보빈의 위치를 구속하고, 이후 보빈의 위치 재설정이 요구될 경우 제2고정부재(121-1b)의 외부에 위치한 위치결정너트(123a)를 풀어서 조임을 해제시켜 탄성체(123)의 인장력을 기반으로 보빈을 좌측 방향으로 복귀시킨다.

상기와 같이 탄성체(123) 가진 탄성력을 기반으로 고정부재(121-1)의 위치를 용이하게 조절함으로써 보빈의 세밀한 위치 제어가 가능하게 된다.

상기 제1캠플로워(124)와 제2캠플로워(125)는 브라켓(B)에 의해 2개 1조의 캠플로워가 서로 밀접하게 마주한 상태로 설치되고, 서로 마주하는 굴곡면에 축부(121)의 좌측 단부와 우측 단부가 각각 안착 수용된다.

상기 제1캠플로워(124)와 제2캠플로워(125)는 축부(121)의 안정적 수용은 물론, 모터(126)에 의해 회전하는 축부가 더욱 원활하게 회전하도록 베어링의 역할을 수행하며, 특히, 캠플로워가 서로 마주하는 굴곡면에 축부(121)를 단순 안착시키는 행위만으로 결합 가능한 구조로써 추후 보빈의 교체가 매우 수월한 이점이 있다.

상기 모터(126)는 제2캠플로워(125)가 결합된 브라켓(B)을 통해 축부(121)와 동일한 동심원상에 설치되고, 축부의 우측 단부와 결합하여 회전 동력을 제공한다. 상기 모터(126)는 일반적인 기능과 구조로 더이상의 설명은 생략한다.

도 8은 본 발명이 제안하는 가이드롤러의 사시도 및 단면도이다.

도 8과 같이 상기 가이드롤러(130)는 메인롤러(120)와 소정 거리 떨어진 위치에서 메인롤러와 동일한 수평 선상으로 프레임(110)에 결합된다.

상기 가이드롤러(130)는 프레임(110)에 볼트 결합하는 하우징 형태의 결합블록(131)과, 결합블록으로부터 동심원상으로 연장 돌출되는 샤프트(132)와, 샤프트에 관통 설치되며 양단에 구비된 베어링에 의해 원활하게 회전하여 원단 또는 필터의 안정적인 공급을 보조하는 보조롤러(133)와, 보조롤러의 회전 작동을 간섭하지 않는 범위 내에서 보조롤러 상단에 설치되어 보조롤러를 경유한 원단 또는 필터의 경로를 안내하는 안내레일(134)로 구성된다.

상기 가이드롤러(130)는 앞서 언급한 바와 같이 메인롤러(120)와 인접한 위치에 설치되어 인출되는 원단 또는 필터를 인계받아 안내레일(134)에 기인하여 텐션롤러(140)로 경로를 안내하는 역할을 수행한다.

도 9는 본 발명이 제안하는 텐션롤러의 삼각도 이다.

도 9와 같이 상기 텐션롤러(140)는 가이드롤러(130)와 인접한 위치에 배치되며, 바람직하게는 가이드롤러(130)와 분할부(200) 사이에서 장력의 처짐이 가장 우려되는 중심부에 배치되는 것이 좋다.

상기 텐션롤러(140)는 프레임(110) 내부에 설치 가능토록 육면체의 사각 틀로 이루어진 바디(141);와, 바디의 양측면을 각각 커버하며 수직 방향으로 형성된 슬롯(Slot)을 포함하는 플레이트(142);와, 플레이트에 형성된 슬롯에 의해 가로 배치되고, 슬롯이 허용하는 범위 내에서 원단의 장력에 의해 승하강하는 장력롤러(143);로 구성된다.

상기 바디(141)는 전술한 바와 같이 프레임(110)의 내측 폭과 대응하는 크기의 사각 틀로 이루어지고, 측면 가장자리에 복수의 체결홀이 마련되어 프레임의 내측과 볼트에 의해 결합된다.

상기 플레이트(142)는 사각의 틀로 이루어진 바디(141)의 양측면을 커버하고, 수직 방향에 대해 슬롯(Slot)이 형성되어 아래 후술할 장력롤러(143)의 결합과 승하강 이동을 가능토록 한다.

상기 장력롤러(143)는 바디(141) 사이에서 슬롯에 의해 가로 설치되며, 원단 또는 필터를 롤러 저부로 지지하여 원단 또는 필터의 장력 변화에 대해 슬롯이 허용하는 범위 내에서 승강 또는 하강이 이루어진다.

한편, 상기 플레이트(142)와 장력롤러(143)는 원단 또는 필터의 장력 변화에 따른 급격한 승강 동작 또는 하강 동작으로 인한 장치 손상을 방지하기 위해 플레이트의 슬롯 양측 변을 따라 랙기어(146)가 설치되고, 장력롤러에는 피니언기어(145)가 마련되어 상호 맞물림에 기인한 유연한 승강 동작 또는 하강 동작이 이루어질 수 있다.

또한, 상기 플레이트(142)는 슬롯의 하측 영역에 배치되는 제1센서(144-1)와 슬롯의 상측 영역에 배치되는 제2센서(144-2)로 구분되어 장력롤러(143)의 승하강 위치를 감지하는 장력제어센서(144)가 더 설치된다.

상기 장력제어센서(144)는 모터(126)와 연동하여 장력롤러의 감지 위치에 따라 모터의 구동 속도가 제어되며, 덧붙여 상기 제2센서(144-2)와 설정거리 이격된 하측에 제3센서(144-3)가 더 설치되어 모터의 구동 제어에 대해 1차적으로 대처한다.

도 10과 11은 메인롤러와 가이드롤러 및 텐션롤러의 조합에 의해 마스크 원단의 장력이 균일하게 제어되는 것을 순차적으로 나타낸 사용 상태도이다.

도 10 및 11과 같이 상기 공급부(100)는 모터(126)에 의해 원단과 필터가 일정한 속도로 계속 공급되고, 분할부(200)와 원단접합부(300) 그리고 성형부(400)와 밴드접합부(500)는 가공을 위한 작동과 멈춤이 반복되기 때문에 가공 흐름의 격차가 발생하고, 이러한 격차는 공급부(100)와 분할부(200) 사이의 원단과 필터에 장력 저하 문제가 발생하게 된다.

상기와 같이 장력이 저하될 경우 당연하게도 원단과 필터가 처짐이 발생하게되는데 이때 텐션롤러(140)의 장력롤러(143)가 슬롯으로부터 하강하여 원단 또는 필터의 처진 부위를 지속적으로 가압하게 되므로 공급부(100)와 분할부(200)의 가공 흐름 격차에 관계없이 원단과 필터의 장력을 균일하게 유지할 수 있다.

또한, 상기 원단이나 필터는 분할부(200)로 공급될수록 보빈(122)에 권취된 잔여량이 줄어들면서 권취 지름이 점차 감소하고, 모터(126)는 상시 동일한 속도로 회전하기 때문에 보빈의 회전수에 따라 원단 또는 필터의 공급 길이가 달라질 수밖에 없다.

예컨대, 공급부(100)가 분할부(200)로 원단 또는 필터를 공급하는 속도는 일정한데 보빈(122)에 권취된 원단이나 필터의 잔여량이 줄어들어 권취 지름이 감소함에 따라 보빈의 회전수에 비해 풀림량이 줄어들었을 경우 공급부와 분할부 사이에 장력이 적정 수준을 초과하게 되고, 이러한 상황이 지속될 경우 원단이나 필터가 찢어지거나 훼손될 수도 있다.

상기와 같이 장력이 초과될 경우 원단이나 필터를 지지하고 있던 장력롤러(143)가 원단과 필터의 장력으로 인해 슬롯으로부터 승강하게 되고, 승강된 장력롤러를 제2센서(144-2) 또는 제3센서(144-3)가 감지하여 모터(126)의 구동 속도를 가속시킴으로써 보빈(122)에 권취된 원단 또는 필터의 인출량을 증가시켜 장력을 균일하게 조절한다.

상기와 같은 구성으로 이루어지는 본 발명의 위생 마스크 제조장치(1)는 가공 흐름에 의한 격차 발생으로 하여금 원단의 장력에 처짐이 발생할 경우 텐션롤러(140)가 하강하여 처진 원단의 상부를 가압하기 때문에 장력이 지속적으로 유지되고, 보빈(122)에 권취된 원단의 지속적인 공급으로 권취 두께가 감소됨과 모터(126)의 회전 속도에 비례하여 장력이 권장 수준을 초과할 경우 텐션롤러가 승강하면서 장력을 균일하게 유지시킴과 더불어 장력제어센서(144)가 승강된 텐션롤러를 감지하면서 모터의 구동 속도를 제어시킴에 따라 다양한 가공 환경속에서도 원단과 필터를 균일한 장력으로 공급할 수 있어 상시 고품질의 위생 마스크를 제조할 수 있다.

또한, 메인롤러(120)와 텐션롤러(140)의 조합으로 장력 유지가 가능한 매우 단조로운 구조로 장치의 제작과 설비가 뛰어나며, 단순화된 작동 알고리즘에 기인하여 가동성과 유지관리보수가 우수하고, 특히 대량의 위생 마스크를 신속하게 제조할 수 있음에 따른 생산 효율성으로 마스크 제조업계 발전에 이바지할 수 있다.

이상에서 설명한 본 발명은, 도면에 도시된 일실시 예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시 예가 가능하다는 점을 명확히 하여야 할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술적 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

100. 공급부 110. 프레임
120. 메인롤러 130. 가이드롤러
140. 텐션롤러 200. 분할부
300. 원단접합부 400. 성형부
500. 밴드접합부
1. 위생 마스크 제조장치

Claims (6)

1. 롤러에 권취된 원단과 필터가 텐션이 유지된 상태로 일 방향 공급하는 공급부(100)에서 공급되는 원단과 필터를 기설정 크기로 분할하고, 절단된 외피와 필터를 겹침하여 초음파로 수 회 접합하며, 컷팅날이 기설정 배열된 성형 틀을 거쳐 마스크의 외형으로 재단하고, 외피 양 측에 이어밴드를 접합하도록 구성하는 위생 마스크 자동화 제조장치(1)에 있어서,
   상기 공급부(100)는,
   지면에 입설 설치되는 프레임(110);
   프레임 상에 가로 설치되며 원단이 권취된 보빈을 좌우 정렬시켜 일 방향 공급하는 복수의 메인롤러(120);
   프레임 상에 메인롤러와 인접 배치되어 원단 또는 필터의 이동 경로를 안내하는 복수의 가이드롤러(130);
   복수의 가이드롤러 사이에 배치되고, 피니언기어의 맞물림으로 승하강 동작이 이루어지며 양 가이드롤러를 가로지르는 원단의 상부를 가압하여 지속적인 장력을 유지시키는 텐션롤러(140);
   로 구성되는 것을 특징으로 하는 장력 제어 기능의 공급부를 겸비한 위생 마스크 자동화 제조장치.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 메인롤러(120)는,
   프레임(110)에 가로 배치되는 축부(121);
   축부에 관통 설치되는 보빈(122);
   축부의 일 단부와 보빈 사이에 권취되며 인장과 수축의 탄성력을 기반으로 보빈의 위치를 정렬 유도되게 하는 탄성체(123);
   프레임에 설치되어 축부의 일 측 단부를 지지하는 2개 1조의 제1캠플로워(124);
   프레임에 설치되어 축부의 타 측 단부를 지지하는 2개 1조의 제2캠플로워(125);
   제2캠플로워와 브라켓(B)에 의해 설치되며 축부와 연결되어 회전력으로 인가하는 모터(126);
   로 구성되는 것을 특징으로 하는 장력 제어 기능의 공급부를 겸비한 위생 마스크 자동화 제조장치.
   
3. 제1항에 있어서,
   상기 텐션롤러(140)는,
   프레임 내부에 설치 가능토록 육면체의 사각 틀로 이루어진 바디(141);
   바디의 양측면을 각각 커버하며 수직 방향으로 형성된 슬롯(Slot)을 포함하는 플레이트(142);
   플레이트에 형성된 슬롯에 의해 가로 배치되고, 슬롯이 허용하는 범위 내에서 원단의 장력에 의해 승하강하는 장력롤러(143);
   로 구성되는 것을 특징으로 하는 장력 제어 기능의 공급부를 겸비한 위생 마스크 자동화 제조장치.
   
4. 제3항에 있어서,
   상기 플레이트(142)는 슬롯의 양측 변을 따라 설치된 랙기어(146)를 포함하고,
   상기 장력롤러(143)는 랙기어에 맞물리는 피니언기어(145)가 형성된 것을 특징으로 하는 장력 제어 기능의 공급부를 겸비한 위생 마스크 자동화 제조장치.
   
5. 제3항에 있어서,
   상기 플레이트(142)는 슬롯의 하측 영역에 배치되는 제1센서(144-1)와 슬롯의 상측 영역에 배치되는 제2센서(144-2)로 구분되어 장력롤러(143)의 승하강 위치를 감지하는 장력제어센서(144)가 설치되고,
   상기 장력제어센서(144)는 모터(126)와 연동하여 장력롤러의 감지 위치에 따라 모터의 구동 속도가 제어되는 것을 특징으로 하는 장력 제어 기능의 공급부를 겸비한 위생 마스크 자동화 제조장치.
   
6. 제5항에 있어서,
   상기 장력제어센서(144)는 제2센서(144-2)와 설정거리 이격된 하측에 제3센서(144-3)가 더 설치되어 모터의 구동 제어에 대해 1차적으로 대처하는 것을 특징으로 하는 장력 제어 기능의 공급부를 겸비한 위생 마스크 자동화 제조장치.

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