KR20210134934A - 시트 재료를 검사하기 위한 검사 스테이션 및 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 크림핑된 시트 재료용 검사 스테이션에 관한 것이다. 스테이션은, 검사 위치에서 크림핑된 시트 재료를 비추기 위한 광원, 및 검사 위치에서 크림핑된 시트 재료를 진동시키기 위한 진동 장치를 포함한다. 진동 장치는 진동 요소를 포함하며, 크림핑된 시트 재료는 크림핑된 시트 재료가 진동 요소에 의해 진동되도록 진동 요소를 따라 또는 그 위로 안내될 수 있다. 검사 스테이션은, 진동된 크림핑된 시트 재료로부터 수신된 광을 검출하여 크림핑된 시트 재료의 이미지를 제공하기 위한 검출기, 및 시트 재료의 크림핑된 표면 상에서 유리된 재료를 결정하기 위한 제어기를 추가로 포함한다. 본 발명은 또한 검사 방법, 및 검사 스테이션을 포함한 장치에 관한 것이다.

Description

시트 재료를 검사하기 위한 검사 스테이션 및 방법

본 발명은 시트 재료, 특히 크림핑된 시트 재료(crimped sheet material)를 검사하기 위한 검사 스테이션 및 방법에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 검사 스테이션을 포함하는, 크림핑된 시트 재료 제조용 장치에 관한 것이다.

연속 시트 재료가 크림핑되고(crimped) 게더링되어(gathered) 연속 로드로 되고, 이어서 로드가 개별 세그먼트로 절단되는 방법이 공지되어 있다. 특히, 전자 장치에 사용되는 에어로졸 발생 물품에는 특정 연속 시트 재료, 예를 들어 폴리락트산이 사용된다. 이들 재료의 크림핑은 연속 시트 재료를 한 쌍의 구조화된 롤러를 통과시킴으로써 흔히 수행된다. 이러한 크림핑은 여러 요인, 예를 들어 크림핑 롤러의 상태 또는 온도와 같은 시트 상태에 의해 영향을 받을 수 있다. 한편, 크림핑 효과는 최종 로드의 물리적 파라미터, 예컨대 흡인 저항(RTD), 또는 로드의 직경, 난형도, 또는 경도에 직접적으로 영향을 미칠 수 있다.

크림핑된 시트 재료로 만들어진 최종 로드에서 품질 문제를 감소시키고 바람직하게는 이러한 로드의 연속 생산 공정을 제공할 수 있기 위해서는, 크림핑된 시트 재료의 제조 공정을 개선하는 것이 바람직하다.

본 발명에 따르면, 시트 재료에 대한, 바람직하게는 크림핑된 시트 재료에 대한, 보다 바람직하게는 연속 크림핑된 시트 재료에 대한 검사 스테이션이 제공된다. 검사 스테이션은 검사 위치에서 시트 재료를 비추도록 배열된 광원을 포함하고, 바람직하게는 적어도 부분적으로 검사 위치에 배열되는 진동 장치를 포함한다. 바람직하게는, 진동 장치는 20 kHz 내지 70 kHz 범위의 고주파수에서 발진 작용을 할 수 있다. 진동 장치는 검사 위치에서 시트 재료를 진동시키도록 구성된다. 시트 재료가 연속 시트 재료인 경우, 진동 장치는 연속 시트 재료가 검사 위치에서 진동 장치를 지나갈 때 검사 위치에서 시트 재료를 진동시키도록 구성되는 것이 바람직하다. 검사 스테이션은 진동 시트 재료로부터 수신된 광을 검출하여 시트 재료의 이미지를 제공하기 위한 검출기, 바람직하게는 카메라를 추가로 포함한다. 검사 스테이션의 제어기는, 시트 재료의 표면 상에서 유리된 재료(loose material)를 시트 재료의 이미지로부터 결정하여 크림핑된 시트 재료의 실제 크림핑된 표면 상태를 확인하도록 구성된다. 제어기는 유리된 재료에 대한 정보를 크림핑된 시트 재료의 이미지로부터 제거하도록 구성된다. 제어기는 크림핑된 표면 상에 존재하는 유리된 재료를 계산하여 크림핑된 표면의 이미지를 결정하도록 구성된다. 따라서, 표면 상에 임의의 유리된 재료가 존재할 수 있음에도 불구하고, 검사 스테이션에 의해 크림핑된 시트 재료의 크림핑된 표면을 검사할 수 있다. 이는 바람직하게는, 유리된 재료가 크림핑된 표면의 검사를 방해하지 않도록 검사 공정 동안에 상기 유리된 재료를 분리함으로써 수행된다.

일반적으로, 크림핑 공정 동안, 시트 재료가 가압되거나 변형되고, 재료가 분리되거나 먼지가 뭉쳐질 수 있다. 이러한 유리된 재료는 시트 재료뿐만 아니라 크림핑 장치의 롤러에도 잔류한다. 롤러는 크림핑 동작을 수행하면서, 예를 들어, 빗 형상의 스트리퍼에 의해 청소될 수 있다. 그러나, 시트 표면 상의 유리된 재료는 쉽게 제거되지 않는다. 또한, 예를 들어 폴리락트산(PLA) 호일과 같은 일부 호일 재료는 정전기로 대전되는 경향이 있어, 유리된 재료가 호일에 달라붙게 된다.

시트 재료 상의 유리된 재료는 육안 검사의 품질을 떨어뜨린다. 이는 가공될 시트 재료에 일반적으로 적용되지만, 시트 재료의 크림핑 효과를 육안 검사하는 데 특히 적용할 수 있다.

크림핑은 시트 재료에 표면 구조를 생성한다. 그러나, 크림핑 공정은 시트 재료를 손상시킬 수도 있다. 손상된 부분을 검출할 필요가 있다. 또한, 시트 재료 표면 상의 유리된 재료는 고속 기계에서 시트 재료의 부적합과 동일한 시각적 특징을 가질 수 있고, 이러한 부적합이 시트 재료의 부적합으로 오인될 수 있다.

검사 도중에 시트 재료로부터 유리된 재료를 제거하는 것을 무시할 수 있기 위해서, 크림핑 이후에 검사 스테이션이 제공되는데, 검사 스테이션은 크림핑된 시트 재료로부터 유리된 재료를 제거하지 않고도 크림핑 효과를 육안으로 검사할 수 있게 한다.

검사 스테이션에서, 시트 재료는 광학적으로 검사되고 진동되어, 임의의 유리된 재료가 시트 재료의 동일한 부분으로부터 취한 이미지로부터 인식될 수 있다. 진동으로 인해, 시트 재료가 진동되는 동안 유리된 재료가 시트 재료의 표면 상에서 변위되게 된다. 따라서, 시트 재료의 동일한 부분을 후속하여 취한 이미지들을 비교한 것에는 크림핑 효과를 포함하여 시트 재료의 표면 구조에 대한 정보뿐만 아니라 시트 재료에 속하지 않는 변위된 유리된 재료에 대한 정보도 포함된다. 그러면, 크림핑된 시트 재료의 크림핑된 표면의 표면 품질을 결정할 때 변위된 재료를 무시할 수 있다. 그러면, 검사된 표면의 결과, 더 나아가서 유리된 재료가 없는 상태로 결정된 크림핑된 표면의 표면 품질을 시트 재료 가공 공정, 특히 시트 재료의 크림핑 공정을 조정하는 데 사용할 수 있다.

적절한 데이터 및 이미지 처리를 이용해, 표면 구조, 특히 크림핑 효과에 대한 개선된 정보을 얻을 수 있다. 이러한 정보는 시트 재료 가공에 사용될 수 있다. 예를 들어, 제어기를 통해, 정보는 시트 재료의 크림핑 공정을 조정하는 데 사용될 수 있다. 이는 일반적으로 시트 재료 취급 공정을 조정하는 데 사용될 수 있다. 이는, 예를 들어 시트 이송 장치를 중단시킴으로써 시트 재료 가공을 중단시키는 데 사용될 수도 있다.

진동 장치는 시트 재료를 진동시키기에 적합한 임의의 진동 장치일 수 있다. 예를 들어, 진동 장치는 진탕기일 수 있거나 초음파 변환기를 포함할 수 있다.

바람직하게는, 진동 장치는 초음파 변환기를 포함한다.

진동 장치는 시트 재료와 직접 물리적으로 접촉한 상태로 시트 재료를 진동시킬 수 있다. 진동 장치에 의한 시트 재료의 진동은 진동 장치가 직접 물리적으로 접촉하지 않은 상태로, 예를 들어 시트 재료의 지지부를 진동시킴으로써 간접적으로 이뤄질 수도 있다.

바람직하게는, 진동 장치는, 바람직하게는 진동 대상 시트 재료와 직접 물리적으로 접촉하는 진동 요소를 포함한다. 바람직하게는, 크림핑된 시트 재료는 시트 재료가 진동 요소에 의해 가이드되고 진동되도록 진동 요소를 따라 또는 진동 요소 위로 가이드될 수 있다. 바람직하게는, 진동 요소는 원통형 막대이다.

진동 요소는 시트 재료를 그의 이송 방향을 따라, 바람직하게는 검사 위치를 통해 가이드하기 위한 가이드 요소로서 사용될 수도 있다.

진동 장치의 진동 요소는, 검사 대상 시트 재료가 검사 스테이션의 검사 위치를 지나갈 수 있도록 검사 위치 내에 또는 검사 위치에 가깝게 배열될 수 있다. 예를 들어, 진동 요소 또는 진동 장치는 검사 위치의 상류 또는 하류에 배열될 수 있다.

바람직하게는, 검출기는 진동된 시트 재료로부터 광을 검출하기에 적합한 카메라이다. 검출기는 검사 위치 위에 배열될 수 있다. 예를 들어, 투명한 시트 재료를 검사할 때 및 검사 스테이션의 설정이 이러한 검출 배열을 허용하는 경우, 검출기는 검사 위치 아래에 배치될 수도 있다.

진동 장치 및 검출기의 상이한 위치 설정 옵션은 공간이 제한되는 경우에 유리하다.

바람직하게는, 검사 스테이션은 진동 시트 재료로부터 수신된 광을 상이한 각도에서 검출하기 위한 2개 이상의 검출기를 포함한다.

바람직하게는, 2개 이상의 검출기는 중첩된 시야를 갖는다.

바람직하게는, 검사 스테이션은 중첩된 시야를 갖는 2개의 검출기를 포함한다.

바람직하게는, 2개 이상의 검출기가 시트 재료의 이송 경로의 폭에 걸쳐 연장되어 서로 나란히 배열된다. 시트 재료가 검사 스테이션 내에 배열되는 경우, 2개 이상의 검출기는 바람직하게는 시트 재료의 전체 폭에 걸쳐 연장되도록 배열된다.

검사 스테이션의 광원은 가시 범위 내의 광일 수 있다. 대안적으로, 광은 광 스펙트럼의 적외선 범위 또는 UV 범위 내의 광이다. 광원은 검사된 시트 재료로부터 얻어야 하는 정보에 따라 선택될 수 있다. 바람직하게는, 광은 시트 재료의 크림핑된 표면 상의 먼지 또는 부스러기 입자에 의한 흡광 또는 반사가 양호한 파장을 갖는다.

바람직하게는, 가시광 또는 UV 광이 시트 재료를 검사하는 데 사용된다. 가장 바람직하게는, 광원은 UV 광원이다. 유리하게는, 추가로 UV 광은, 시트 재료에 UV 광을 비출 때 시트 재료에 대한 멸균 효과를 갖는다. 이러한 멸균 효과, 특히 살균 효과는, 시트 재료가 예를 들어 식품 또는 의료 산업에서 사용될 때 특히 유리하다.

검사 스테이션의 바람직한 구현예에서, 2개 이상의 광원이 서로 이격된 상태로, 바람직하게는 시트 재료의 이송 경로를 따라 배열된다. 2개 이상의 광원은 검사 위치에서 2개 이상의 상이한 각도에서 시트 재료를 비추도록 배열된다. 바람직하게는, 제1 조명 각도는 시트 재료의 이송 방향에 있고, 제2 조명 각도는 시트 재료의 이송 방향을 향한다. 이에 의해, 이송 위치 내의 적어도 2개의 측면으로부터 시트 재료를 비추어, 조사 위치에서 시트 재료의 조명이 최적화되고 외부 광원으로부터의 간섭 효과가 감소되거나 제거되도록 한다.

본 발명에 따르면, 시트 재료, 바람직하게는 크림핑된 시트 재료 또는 연속 시트 재료, 보다 바람직하게는 크림핑된 연속 시트 재료를 검사하기 위한 방법이 또한 제공된다. 상기 방법은 시트 재료를 제공하는 단계 및 상기 시트 재료를 검사 스테이션의 적어도 검사 위치에서 진동시키는 단계, 및 상기 시트 재료를 검사 위치에서 광으로 비추는 단계를 포함한다. 상기 방법은, 바람직하게는 카메라를 사용해 진동 시트 재료로부터 수신된 광을 검출하는 단계, 시트 재료의 이미지를 나타내는 단계, 시트 재료 상에 존재하는 유리된 재료를 시트 재료의 이미지로부터 측정하는 단계, 이에 의해 유리된 재료의 정보가 제거된, 크림핑된 시트 재료의 크림핑된 표면의 실제 상태를 제공할 수 있는는 단계를 추가로 포함한다. 따라서, 방법 정보에서, 유리된 재료로 인한 이미지 내의 정보는 이미지 밖에서 계산된다. 이에 의해, 유리된 재료에 기초한 왜곡 정보가 제거된 크림핑된 표면의 이미지가 제공될 수 있다.

바람직하게는, 상기 방법은, 크림핑된 시트 재료의 연속된 실제 상태가 측정되고 원하면 모니터링될 수 있도록, 연속된 크림핑된 시트 재료를 검사 위치를 통해 연속적으로 안내하는 단계를 포함한다.

바람직하게는, 상기 방법은, 크림핑된 시트 재료의 실제 상태를 기준 시트 상태(reference sheet conditions)와 비교하는 단계; 및 기준 시트 상태로부터의 실제 상태의 편차에 따라, 시트 처리 파라미터를 조정하거나 크림핑된 시트 재료의 처리를 중단하는 단계를 포함한다. 크림핑된 시트 재료의 실제 상태의 편차, 특히 시트 재료의 크림핑 효과가 기준 시트 상태로부터 벗어나는 경우에, 시트 처리 파라미터가 조정될 수 있다. 예를 들어, 시트 재료의 이송 속력, 장력, 가열 온도, 형성 또는 유사한 속력이 조정될 수 있다. 특히, 시트 재료의 크림핑 파라미터가 조정될 수 있다. 예를 들어, 한 쌍의 크림핑 요소, 예컨대 한 쌍의 크림핑 롤러의 두 크림핑 요소 사이의 거리가 조정될 수 있다. 특히, 2개의 크림핑 롤러 사이의 닙은 더 작게 만들거나 더 크게 만들 수 있다. 대안적으로 또는 추가적으로 시트 재료의 실제 상태의 편차, 특히 시트 재료의 크림핑 효과가 기준 시트 상태로부터 벗어나는 경우에, 시트 처리를 중단할 수 있다. 이는, 결함이 있는 시트 재료 또는 낮은 품질을 갖는 시트 재료가 추가적으로 제조되는 것을 방지할 수 있다.

바람직하게는, 공정의 조정 또는 중단은 편차의 크기에 따라 이루어진다. 예를 들어, 편차의 크기가 특정 임계값을 초과하거나 그 미만이지만 여전히 특정 범위 내에 있는 경우에, 공정을 조정하거나 바람직하게는 적어도 편차를 기록한다. 편차의 크기가 상기 범위를 벗어나면, 바람직하게는 공정을 중단한다.

바람직하게는, 상기 방법은 상이한 각도에서 진동된 크림핑된 시트 재료로부터 광을 검출하는 단계를 추가로 포함한다. 상이한 각도 하에서의 광 검출은, 시트 재료 표면의 3차원 이미지를 측정할 수 있게 한다.

바람직하게는, 상기 방법은 시트 재료를 UV 광으로 조사함으로써 시트 재료를 멸균하는 단계를 추가로 포함한다. 바람직하게는, UV 광은 또한 시트 재료 검사 목적으로 사용된다.

본 발명에 따른 방법은, 기본적으로 시트 재료가 가공 처리되고, 재료 처리의 결과가 개선되어야 하는, 임의의 시트 재료 처리 방법에 사용될 수 있다. 특히, 상기 방법은 시트 재료의 표면 구조의 품질에 대한 검출 또는 평가가, 예를 들어 먼지 및 부스러기와 같이 유리된 재료에 의해 적어도 부분적으로 차단되는 곳에 사용될 수 있다. 바람직하게는, 상기 방법은 시트 재료가, 예를 들어 크림핑된 것처럼 기계적으로 처리된 시트 재료 처리 방법에 사용된다. 바람직하게는, 상기 방법은, 에어로졸 형성 물품, 예를 들어 폴리락트산(PLA) 호일의 제조에 사용되는, 연속 시트 재료의 검사에 사용된다.

바람직하게는, 상기 방법은 크림핑된 시트 재료를 진동시키기 전에 연속 시트 재료를 크림핑하는 단계, 및 크림핑된 시트 재료를 검사 스테이션에 제공하는 단계를 포함하며, 여기서 크림핑되고 진동된 시트 재료가 검사된다.

상기 방법은 복수의 시트 파라미터, 예를 들어 시트 재료의 두께, 이송 속력 또는 장력을 측정하는 단계를 추가로 포함할 수 있다. 상기 방법에서, 측정된 시트 파라미터는 시트 재료의 연장된 상태를 측정하는 데 추가로 사용될 수 있고; 시트 재료의 연장된 상태를 기준 시트 상태와 비교하고, 연장된 상태와 기준 시트 상태의 차이에 따라, 시트 처리 파라미터를 조정하거나 시트 재료의 처리를 중단시킨다.

상기 방법의 이들 구현예에서, 검사 스테이션에서 측정된 데이터 이외에, 시트 처리 방법에 제공된 하나 이상의 센서로부터 얻은 추가 데이터, 예를 들어 추가 시트 파라미터도 시트 처리를 조정하거나 중단하기 위해 사용될 수 있다.

바람직하게는, 이러한 추가 시트 파라미터는 검사 스테이션 내부 또는 근처에서 얻는다. 바람직하게는, 시트 재료의 특정 부분의 시트 파라미터를 검사 스테이션에서 검사된 시트 재료의 동일한 부분에 할당하기 위한 시간 정보가 시트 파라미터에 제공된다.

그런 다음, 공정의 조정 또는 중단은 보다 넓은 범위의 이용 가능한 시트 정보에 따라 이루어질 수 있으며, 따라서 표면 이미지뿐만 아니라 추가 시트 파라미터에 따라 이루어질 수 있다. 공정의 중단은, 예를 들어 측정되거나 결정된 값 중 3개가 특정 범위를 벗어나는 경우에 초기화될 수 있는 반면에, 측정되거나 결정된 값 중 2개만 특정 범위를 벗어나는 경우에 중단은 초기화되지 않는다.

검사 스테이션 및 상이한 시트 파라미터로부터 결정된 정보는 또한, 예를 들어 가중 관련성을 가질 수 있는데, 예를 들어 측정 또는 결정 값 중 하나는 달성될 최종 결과에 더 관련될 수 있고, 다른 하나의 결정 또는 측정 값은 덜 관련될 수 있다. 이에 따라, 더 중요한 파라미터의 관련성은, 공정이 중단되어야 하는지 여부에 대한 결정에 덜 중요한 파라미터보다 더 큰 영향을 미칠 수 있다. 예를 들어, 더 중요한 파라미터의 경우, 목표 값으로부터 2%의 편차가 중단을 작동시킬 수 있다. 덜 중요한 파라미터의 경우, 중단은, 예를 들어 덜 중요한 파라미터가 목표 값에서 5% 벗어나거나 2개의 덜 중요한 파라미터가 4% 벗어나는 경우에만 작동된다.

시트 재료의 상태는 실제 상태에 대응할 수 있다. 시트 재료의 실제 상태는 시트 재료의 표면으로부터의 이미지에 기초하여 검사 스테이션에 의해 측정된 시트 재료의 상태에 대응한다. 실제 상태는 시트 재료의 표면, 바람직하게는 크림핑된 표면의 상태를 나타내며, 바람직하게는 임의의 유리된 재료의 존재가 없다. 유리된 재료에 대한 정보는, 크림핑된 시트 재료의 표면의 실제 상태를 얻기 위해, 임의의 검출되거나 측정된 이미지 데이터로부터 제거된다. 실제 상태는 특히, 시트 재료의 크림핑 공정의 품질을 나타낸다.

시트 재료의 상태는 또한, 시트 재료의 연장된 상태에 대응할 수 있다. 시트 재료의 연장된 상태는, 바람직하게는 하나 또는 여러 개의 센서에 의해 측정되는, 적어도 하나의 추가 시트 파라미터에 의해 결정된 시트 재료의 상태와 조합된 (검사 스테이션에 의해 측정된) 시트 재료의 실제 상태에 대응한다. 따라서, 시트 재료의 연장된 상태는, 추가 시트 파라미터의 정보, 예컨대 온도, 장력 부여 또는 속력뿐만 아니라 시트 재료의 시각적인 검사로부터 얻어진 정보를 포함한다.

시트 재료는 검사 스테이션 내로 연속적으로 또는 단계적으로 도입될 수 있다. 시트 재료는 자동으로 또는 수동으로 검사 스테이션을 통과할 수 있다.

바람직하게는, 시트 재료는 연속적으로 그리고 자동으로 검사 스테이션 내로 도입된다.

본 발명은 또한 크림핑된 연속 시트 재료를 제조 및 검사하기 위한 장치, 바람직하게는 크림핑된 연속 시트 재료로부터 로드 형상의 연속 물품을 제조하기 위한 장치에 관한 것이다.

상기 장치는 연속 시트 재료를 크림핑하기 위한 크림핑 장치를 포함하고, 본 발명에 따르고 본원에 설명된 바와 같은 검사 스테이션을 추가로 포함한다. 검사 스테이션은 크림핑 장치의 하류에 배열된다.

바람직하게는, 장치는 또한, 크림핑된 연속 시트 재료의 연속 로드를 형성하기 위한 로드 형성 장치를 포함한다. 이들 구현예에서, 검사 스테이션은 크림핑 장치와 로드 형성 장치 사이에 배열된다.

바람직하게는, 상기 장치는 시트 이송 장치를 포함한다. 바람직하게는, 시트 이송 장치는 검사 스테이션의 제어기에 의해 중단될 수 있다. 이러한 중단은 바람직하게는 시트 재료의 이미지로부터 유도된 시트 재료의 실제 상태에 따라 달라진다. 추가적으로 또는 대안적으로, 중단은 시트 재료의 이미지의 편차 크기 또는 기준 시트 상태로부터 측정되거나 결정된 시트 파라미터의 편차의 크기에 의존한다. 추가적으로 또는 대안적으로, 중단은 시트 재료의 실제 상태를 고려한 시트 재료의 연장된 상태에 의존하고, 또한 측정되거나 결정된 시트 파라미터를 고려한다.

바람직하게는, 크림핑 장치의 크림핑 파라미터, 특히 한 쌍의 크림핑 요소의 크림핑 요소의 거리는 검사 스테이션의 제어기에 의해 조정될 수 있다. 크림핑 요소 사이의 거리는 다른 효과 중에서도 시트 재료의 크림핑 깊이에 대한 효과를 갖는다.

이러한 조정은 바람직하게는 시트 재료의 이미지로부터 유도된 시트 재료의 실제 상태에 따라 또는 기준 시트 상태로부터 시트 재료의 이미지의 편차의 크기에 따라 달라진다. 조정은 또한, 시트 재료의 실제 상태와 시트 재료의 이미지의 편차 크기의 조합에 따라 달라질 수 있다.

이에 따라, 조정은 또한, 시트 재료의 연장된 상태, 기준 시트 상태로부터 측정되거나 결정된 시트 파라미터의 편차의 크기, 또는 기준 시트 상태로부터 측정된 시트 파라미터의 연장된 상태 및 편차의 크기의 조합에 따라 달라질 수 있다.

바람직하게는, 장치는 적어도 하나의 시트 파라미터를 측정하거나 결정하기 위한 적어도 하나의 센서를 포함한다. 바람직하게는, 여러 개의 시트 파라미터가 측정되거나 결정된다. 예를 들어, 복수의 시트 파라미터, 예컨대 시트 재료의 장력, 속력 또는 두께를 측정하거나 결정하기 위해, 복수의 센서가 제공된다.

바람직하게는, 하나 이상의 센서는 검사 스테이션 내에 또는 이에 가깝게 배열된다. 보다 바람직하게는, 하나 이상의 센서는 검사 스테이션의 상류에 배열된다.

검사 스테이션과 관련하여 언급되고 설명된 특징부 및 요소는 또한, 본 발명의 방법 및 장치에 관한 것이며, 해당하는 경우 그 반대의 경우도 가능하다.

‘크림핑’은, 바람직하게는 시트 재료를 하나 또는 여러 쌍의 구조화된 롤러 사이에 통과시킴으로써 야기되는, 시트 재료 내의 규칙적인 길이 방향 구조로서 본원에서 이해된다. 시트 재료는, 예를 들어 2개의 구조화된 플레이트 사이를 통과할 수도 있다. 따라서, ‘크림핑 효과’는 크림핑 장치를 통과한 후의 시트 재료의 표면 상의 구조이다. 크림핑된 시트 재료는 정의된 깊이를 갖는 홈을 포함한다. 이러한 깊이는 크림핑 깊이로서 지칭된다.

이미지 처리 및 이미지 평가는, 이미지 처리 및 이미지 평가를 위한 공지된 수단으로 수행될 수 있다. 예를 들어, 이미지 처리는 흑백, 명암비, 밝기 또는 포화와 같은 필터를 사용할 수 있다. 이러한 이미지 처리 후, 유리된 재료는, 2개의 카메라의 이미지를 비교하고 유리된 변위 재료와 배경을 식별함으로써, 디지털 방식으로 제거될 수 있다. 이미지 평가는 컴퓨터 및 온라인에 의해 수행되거나 기준 샘플과 비교하여 수동으로 수행될 수 있다. 사용자의 필요에 따라 적절한 평가 방법을 선택할 수 있다.

온라인 이미지 평가는, 예를 들어 각각의 크림핑 선의 밀도, 크림핑 선의 밀도, 크림핑 선 사이의 거리 등을 측정하는 단계를 포함할 수 있다. 그 다음, 이러한 이미지 평가의 결과를 사용하여 시트 재료 처리 장치에, 특히 크림핑 장치에 피드백을 제공하여 크림핑을 위한 파라미터를 설정할 수 있다.

본 발명은 다음 도면에 의해 도시된 구현예와 관련하여 추가로 기술되며, 도면 중,
도 1은 검사 스테이션의 사시도이다.
도 2는 도 1의 검사 스테이션의 개략적인 측면도이다.
도 3은 로드 형성 장치를 나타낸다.
도 4는 다른 로드 형성 장치를 나타낸다.
도 5는 시트 재료에 대한 제어 공정의 개략도이다.

도 1은 진동 장치 그리고 조명 및 검출 장치를 포함한 검사 스테이션(2)을 나타낸다. 연속 시트 재료(5), 예를 들어 PLA 호일의 크림핑된 시트는 진동 장치의 원통형 막대(20)와 조명 및 검출 장치 사이에서 안내된다.

진동 장치는 초음파 변환기(24), 전이 섹션(25) 및 원통형 막대(20)를 포함한다. 원통형 막대(20)는 시트 재료(5)와 접촉하고 시트 재료를 진동시킨다. 전이 섹션은 통상적으로 낮은 진폭으로 진동하는 반면에, 시트 재료와 접촉하는 원통형 막대는 바람직하게는 약 5 μm 내지 10 μm의 높은 진폭으로 진동한다. 원통형 막대(20)는 금속으로 만든 고형 몸체일 수 있다. 전이 섹션(25)은 바람직하게는 20 kHz 내지 70 kHz, 예를 들어 최대 200 nm의 파장을 갖는 35 kHz의 공명 주파수를 증폭하도록 선택된다. 원통형 막대(20)는 또한, 상이한 형상, 예를 들어 직사각형 블록 형상으로 실현될 수 있다.

조명 및 검출 장치는, 위에 배열되고 원통형 막대(20)에 이격된다.

2개의 선형으로 배열된 카메라(34,35)를 갖는 선형 카메라 어레이는 2개의 발광 막대(31,32), 바람직하게는 UV 광 사이에 배열된다. 카메라 어레이 및 2개의 발광 막대(31,32)는 원통형 막대(20)에 평행하게 배열되고 시트 재료(5)의 이송 경로를 횡단한다.

바람직하게는, 카메라 어레이는 조사된 시트 재료(5)로부터 일련의 이미지를 캡처한다. 시트 재료(5)로부터 반사되고 카메라(34,35)로 진행하는 광은, 참조 부호(37)로 표시되어 있다. 각각의 카메라(34,35)는 표면의 상이한 사시도를 얻기 위해, 상이한 각도에서 시트 재료(5)의 표면을 캡처한다. 2개의 UV 광 방출 막대(31,32)는 상이한 각도로부터 시트 재료(5)를 비추고, 이에 따라 다른 광원과의 광 간섭을 감소시킨다.

원통형 막대(20)는 진동을 시트 재료(5)에 전달한다. 시트 재료(5)의 장력을 통해, 진동은 일반적으로 볼 수 없지만, 절반 또는 완전하게 유리된 재료가 영향을 받고 진동에 의해 교반된다. 유리된 재료의 진동은, 유리된 재료로 이전에 덮인 크림프 리지(crimp ridge)를 드러낸다. 이는, 시트 재료(5)의 표면의 시각적 이미지의 오해의 위험을 감소시킨다.

캡처된 이미지는 컴퓨터 시스템(미도시)에서 또는 후술하는 바와 같은 장치의 제어기에서 직접 처리될 수 있다. 두 카메라(34,35)의 사진은 검사 시트 재료(5)의 크림핑 효과의 기하학적 구조를 결정하고, 또한 시트 재료(5)의 표면 상의 유리된 재료 또는 시트 재료(5)의 오염 및 결함을 식별하기 위해 조합된다.

바람직하게는, UV 광은 100 nm 내지 300 nm, 예를 들어 180 nm의 파장을 갖는다. UV 광은 박테리아 및 다른 병원균에 대해 살균 효과를 갖는다. 따라서, 시트 재료는 검사되는 동안에, 바람직하게는 연속 모드로 멸균될 수 있다.

도 1로부터 알 수 있는 바와 같이, 검사 스테이션은 또한, 추가 제조 또는 시트 처리 단계와는 독립적으로 실현되고 적용될 수 있다. 예를 들어, 미리 제조된 호일 시트는, 이들이 검사될 수 있는 경우에, 검사 스테이션 내에 수동 삽입될 수 있다.

도 2는, 도 1의 검사 스테이션(2)의 개략적인 측면도가 나타나 있다. 동일한 참조 번호는 동일한 요소에 대해 사용된다.

시트 재료(5)는 이송 방향(100)으로 원통형 막대(20) 위로 안내된다. 이에 의해, 시트 재료(5)는, 막대(20)와 접촉하게 되는 막대(20) 아래에서 안내되고, 막대(20) 주위에서 검사 위치(39)로 안내된다. 도 2에서, 이송 방향(100)은 원통형 막대(20)로 상향 유도되고, 검사 위치(39)에 진입하는 경우 및 검사 스테이션(2)을 떠난 후에 기본적으로 수평 배열된다. 검사 위치(39)는 원통형 막대(20)의 중심으로부터 하류 방향으로 약간 변위되도록 배열된다. 이미지 캡처 영역(38)은 검사 위치(39)의 중앙에 배열되고, 이송 방향(100)으로 보았을 때에 막대(20)의 중앙에 가깝게 그리고 그 하류에 배열된다. 이미지 캡처 영역(38)은 시트 재료(5) 및 막대(20)의 접촉 영역의 하류에 실질적으로 배열된다. 이중선으로 그려진 시트 재료(5)의 초음파 여기 영역(26)은, 시트 재료(5)가 원통형 막대(20)와 더 이상 물리적으로 접촉하지 않을 경우에, 시트 재료(5)가 원통형 막대(20)를 바(20)의 위치의 바로 하류에 접촉하기 직전부터 본질적으로 연장된다.

2개의 광원(31,32)은 검사 위치(39)의 상류 및 하류로부터 시트 재료(5)를 비추고 있다.

검사 위치로부터 그리고 시트 재료(5) 상의 영역으로부터의 광(37)은(여기서, 2개의 광원(31,32)으로부터의 광이 간섭함), 방출된 광이 검출되는 카메라(34,35)로 방출된다. 카메라(34,35)는 2개의 광원(31,32) 사이에 배열된다.

시트 재료(5)가 PLA 호일과 같은 반투명 재료인 경우에, 호일의 바닥면에 대한 크림핑 효과도 카메라(34,35)에 의해 캡처된다.

도 3에 나타낸 장치는 일반적으로, 전자 에어로졸 발생 장치에 사용되는 에어로졸 발생 물품의 필터 또는 다른 세그먼트의 제조에 사용되는 PLA 재료 또는 다른 시트 재료의 연속 시트를 제공하기 위한 공급 수단; 연속 시트 재료를 크림핑하기 위한 크림핑 수단; 상기 연속 크림핑된 시트 재료를 모아서 상기 모은 재료를 래퍼로 둘러싸서 연속 로드를 형성하기 위한 로드 형성 수단; 및 상기 연속 로드를 복수의 별개 로드로 절단하기 위한 절단 수단을 포함한다. 장치는 또한 연속적인 시트를 공급 수단으로부터 크림핑 수단을 경유해서 로드 형성 수단으로 장치를 통해 하류로 이송하기 위한 이송 수단을 포함한다.

다른 적절한 재료는 폴리프로필렌 필름, 폴리에틸렌 필름, 페트 폴리에틸렌 테레프탈레이트 필름, 폴리에스테르 필름 또는 셀룰로오스 아세테이트 필름이다. 도 3에 나타낸 바와 같이, 예를 들어 PLA 재료의 연속적인 시트를 제공하기 위한 공급 수단은, 보빈(10)에 장착된 연속적인 시트 재료(5)를 포함한다. 크림핑 수단은 한 쌍의 회전형 크림핑 롤러(11)를 포함한다. 사용 시, 연속적인 시트(5)는 보빈(10)으로부터 흡인되고 일련의 가이드 및 인장 롤러(미도시)를 통하여 이송 기구에 의해 한 쌍의 크림핑 롤러(11) 하류로 이송된다. 연속적인 시트 재료(5)가 크림핑 롤러(11) 쌍 사이에 공급됨에 따라, 크림핑 롤러가 연속적인 시트 재료(5)와 체결하고 크림핑해서, 장치를 통해 시트 재료의 길이 방향 축에 실질적으로 평행한 복수의 이격된 리지 또는 물결 주름을 갖는 연속적인 크림핑된 시트 재료를 형성한다.

연속적인 크림핑된 시트 재료(5)는 한 쌍의 크림핑 롤러(11)로부터 로드 형성 수단을 향하여 하류로 이송된다. 연속 시트 재료(5)는 수렴 깔때기 또는 혼(12)을 통해 공급된다. 수렴 깔때기(12)는 그 길이 방향 축에 대하여 가로 방향으로 연속적인 시트 재료(5)를 모아준다. 재료(5)의 연속 시트는 수렴 깔때기(12)를 통과하면서 실질적으로 원통형 구성을 취한다.

수렴 깔때기(12)를 빠져나올 시, 모아진 PLA(50) 시트가 포장 재료의 연속적인 시트로 포장된다. 포장 재료의 연속 시트는 보빈(13)으로부터 공급되고, 무한 벨트 컨베이어 또는 가니처(garniture)(14)에 의해 모아진 연속 크림핑된 시트 재료 주위에 피복된다. 도 3에 나타낸 바와 같이, 로드 형성 수단은, 포장 재료의 연속 시트의 대향하는 길이 방향 에지가 접촉하는 경우에 그들이 서로 부착되어 연속 로드를 형성하도록, 포장 재료의 연속 시트의 길이 방향 에지 중 하나에 접착제를 적용하는 접착제 적용 수단(15)을 포함한다.

로드 형성 수단은, 사용 시 연속적인 로드가 로드 형성 수단으로부터 절단 수단(17)으로 하류로 이송될 때에 연속적인 로드의 이음매에 적용된 접착제를 건조시키며 접착제 적용 수단(15)의 하류에 있는, 건조 수단(16)을 추가로 포함한다. 건조 수단은 바람직하게는, 시트 재료(51)의 포장된 로드가 그의 최종 로드 형상으로 고정되도록 가열 및 압축 수단을 포함한다.

절단 수단(17)은 통상적으로 포장된 연속 로드(51)를 단위 길이 또는 다수의 단위 길이의 복수의 별개 로드(52)로 절단하는 회전식 절단기를 포함하고 있다.

도 3에 나타낸 장치는, 연속적인 크림핑된 시트 재료가 수렴 깔때기(12)에 의해 그의 길이 방향 축에 대하여 가로 방향으로 모으기 전에 크림핑된 연속 시트 재료를 조사하기 위해, 크림핑 수단과 로드 형성 수단 사이에 위치하는 조사 스테이션(2)를 추가로 포함한다.

바람직하게는, 검사 스테이션(2)은, 도 1 및 도 2에 설명되고 나타낸 바와 같은 검사 스테이션이다. 연속 시트 재료(5)는 가이드 롤(18)을 통해 안내되고 편향되어, 시트 재료(5)가 이어서 검사 스테이션(2)의 원통형 진동 요소(20)에 걸쳐 아래로부터 공급된다. 시트 재료(5)는 검사 스테이션(2)의 조명 및 검출 유닛(30) 아래의 검사 위치를 통해 진행한다. 검사 스테이션(2)에 의해 크림핑된 시트 재료(5)에 대해 얻어진 정보는 제어 유닛(미도시)으로 전송된다.

도 3에 나타낸 장치는 또한 크림핑 롤러(11)의 상류에 배열된 센서 유닛(40)을 포함한다. 센서 유닛(40)은 시트 재료(5)의 물리적 파라미터를 측정하거나 검출하기 위해, 하나, 바람직하게는 여러 개의 센서를 포함할 수 있다. 이러한 파라미터는, 예를 들어 시트 재료의 두께, 시트 재료(5)의 인장 또는 속력일 수 있다. 따라서, 센서 유닛(40)은 두께 센서 및 속력 센서를 포함할 수 있다. 센서 유닛(40)의 센서에 의해 측정된 데이터는, 추가 처리를 위해 제어 유닛에 또한 전송되는 타임 스탬프를 구비한다.

그러나, 도 4는 2개의 검사 스테이션(2,22)이 직렬로 배열된 로드 형성 공정을 나타낸다. 다른 장치 부품은 도 3을 참조하여 나타내고 설명된 장치의 장치 부품과 기본적으로 동일하다. 도 3에 나타낸 장치의 가이드 롤(18)은 진동 장치의 원통형 막대(21)로 대체된다. 시트 재료(5)가 원통형 막대(18) 아래에서 수평으로 안내되고 바(18) 주위로 안내되어 다른 검사 스테이션의 원통형 막대(20)와 더 멀리 하류에서 접촉하게 되므로, 원통형 막대(21)에 할당된 조명 및 검출 유닛(33)은 시트 재료(5)의 이송 경로 아래에 배열된다.

도 4에서, 동일한 참조 번호는 동일한 요소 또는 동일한 장치 부품에 대해 사용된다.

제2 검사 스테이션은, 재료가 불투명하거나 단일 검사 스테이션이 두 표면을 모두 검사하기에 충분하지 않은 경우에, PLA의 다른 측면을 아래에서 검사한다.

바람직하게는, 제2 검사 스테이션(22)은 원통형 막대(21) 아래에, 및 원통형 막대(20)의 상류에 배열되고 검사 스테이션 사이에서 약 20 cm 내지 50 cm의 바람직한 거리를 둔다.

도 5에서 제어 루프의 예시는 단순화된 방식으로 나타나 있다.

온라인 검사 스테이션(2 22)으로부터의 데이터는 데이터 평가를 위해 컴퓨터 시스템(81)에 전송된다. 또한, 목표 값, 예를 들어 기준 시트 상태가 컴퓨터 시스템(81)에 전송된다. 이러한 평가의 결과는 시트 처리 장치, 특히 크림핑 장치에 대한 피드백을 위해 사용될 수 있다. 컴퓨터 시스템(81)에서의 평가 결과가 원하는 결과로부터 편차를 나타내는 경우에, 이 정보는 제어기(83)에 전송된다. 그런 다음, 제어기는 크림핑 롤러 사이에서 닙(110)의 변경을 개시한다. 최종 조정된 크림핑된 시트 재료(84)는 검사 스테이션(2,22)에서 검사되고 루프가 새로 시작한다. 허용되지 않는 부적합의 경우, 원하는 결과로부터의 편차가 장비 파라미터를 변경함으로써 교정될 수 없다는 점에서, 컴퓨터 시스템(81)으로부터의 데이터는 또한 제어기(83)로 보내질 것이며, 그 다음 제어기는 부적합 제품이 제조되지 않도록 생산 장비를 정지시킨다.

컴퓨터 시스템(81)은, 예를 들어 센서 데이터 및 이미지 모음에 관한 상태 보고서를 생성할 수 있다. 이는 장치의 중단 시간을 단축시킬 수 있다.

컴퓨터 시스템은 제어기의 일체형 부분일 수 있거나, 부분적으로 또한 검사 스테이션(2,22)의 검출 시스템에 배열될 수 있다.

Claims (15)

1. 크림핑된 시트 재료(crimped sheet material)용 검사 스테이션으로서, 상기 스테이션은,
   검사 위치에서 크림핑된 시트 재료를 비추도록 배열된 광원;
   검사 위치에서 크림핑된 시트 재료를 진동시키도록 구성된 진동 장치로서, 진동 장치는 진동 요소를 포함하고, 크림핑된 시트 재료는 크림핑된 시트 재료가 진동 요소에 의해 진동되도록 진동 요소를 따라 또는 그 위로 안내될 수 있는, 진동 장치;
   진동된 크림핑된 시트 재료로부터 수신된 광을 검출함으로써 크림핑된 시트 재료의 이미지를 제공하는 검출기;
   크림핑된 시트 재료의 이미지로부터 크림핑된 시트 재료의 크림핑된 표면(crimped surface) 상에 유리된 재료(loose material)를 결정하도록 구성된 제어기를 포함하는, 검사 스테이션.
2. 제1항에 있어서, 진동 장치는 초음파 변환기를 포함하는, 검사 스테이션.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 진동 요소는 막대, 바람직하게는 원통형 막대인, 검사 스테이션.
4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 검출기는 진동된 크림핑된 시트 재료로부터 광을 검출하도록 구성된 카메라인, 검사 스테이션.
5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 진동된 크림핑된 시트 재료로부터 수신된 광을 상이한 각도에서 검출하기 위해 두 개 이상의 검출기를 포함하는 검사 스테이션.
6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 광원은 UV 광원인, 검사 스테이션.
7. 크림핑된 연속 시트 재료를 제조 및 검사하기 위한 장치로서, 상기 장치는 연속 시트 재료를 크림핑하기 위한 크림핑 장치를 포함하고, 크림핑 장치의 하류에 배열된 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 따르는 검사 스테이션을 더 포함하는, 장치.
8. 제7항에 있어서, 크림핑 장치의 크림핑 파라미터는 검사 스테이션의 제어기에 의해 조정될 수 있는, 장치.
9. 제7항 또는 제8항에 있어서, 적어도 하나의 시트 파라미터를 측정하거나 결정하기 위한 적어도 하나의 센서를 포함하는 장치.
10. 크림핑된 시트 재료를 검사하기 위한 방법으로서, 상기 방법은,
    크림핑된 시트 재료를 제공하고 검사 스테이션의 적어도 하나의 검사 위치에서 상기 크림핑된 시트 재료를 진동시키는 단계;
    검사 위치에서 크림핑된 시트 재료를 광으로 비추는 단계;
    진동된 크림핑된 시트 재료로부터 수신되고, 크림핑된 시트 재료의 이미지를 나타내는 광을 검출하는 단계;
    크림핑된 시트 재료 상에 존재하는 유리된 재료를 크림핑된 시트 재료의 이미지로부터 결정하여, 크림핑된 시트 재료의 크림핑된 표면의 실제 상태를 제공하는 단계를 포함하는, 방법.
11. 제10항에 있어서,
    크림핑된 시트 재료의 실제 상태를 기준 시트 상태(reference sheet conditions)와 비교하는 단계;
    기준 시트 상태로부터 실제 상태의 편차에 따라, 시트 가공 파라미터를 조정하거나 크림핑된 시트 재료의 가공을 중단하는 단계를 더 포함하는 방법.
12. 제10항 또는 제11항에 있어서,
    진동된 크림핑된 시트 재료로부터의 광을 상이한 각도에서 검출하는 단계를 더 포함하는 방법.
13. 제10항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서,
    크림핑된 시트 재료에 UV 광을 비추어 크림핑된 시트 재료를 멸균하는 단계를 더 포함하는 방법.
14. 제10항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서, 크림핑된 시트 재료는 에어로졸 형성 물품의 제조에 사용되는 연속 크림핑된 시트 재료, 예를 들어 폴리락트산(PLA) 호일인, 방법.
15. 제10항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서,
    복수의 시트 파라미터, 예를 들어 두께, 이송 속력 또는 장력을 측정하는 단계;
    측정된 시트 파라미터를 추가로 사용하여 크림핑된 시트 재료의 연장 상태를 결정하는 단계;
    크림핑된 시트 재료의 연장된 상태를 기준 시트 상태와 비교하고, 연장된 상태와 기준 시트 상태의 차이에 따라, 시트 가공 파라미터를 조정하거나 크림핑된 시트 재료의 가공을 중단시키는 단계를 더 포함하는, 방법.

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