KR20220077538A - 마스크 고속 제조장치 및 마스크 원단 융착방법 - Google Patents

Abstract

마스크 고속 제조장치 및 마스크 원단 융착방법을 개시한다.
및 마스크 원단 융착방법은, 원단의 이송 속도에 상응하는 융착기의 가압력을 프로그래밍하고, 그 프로그래밍에 따라 제어반이 공압 실린더에 작동신호를 제공하며, 공압 실린더는 융착기를 승하강(up or down)시키되, 프로그래밍에 따라 융착기를 승하강시킨 상태에서 융착함으로써, 정밀한 가압력으로 융착하기 때문에 융착불량이 발생하지 않으며, 마스크 생산성을 높일 수 있고, 융착기 융착팁의 파손을 효과적으로 방지할 수 있다.

Description

마스크 고속 제조장치 및 마스크 원단 융착방법{MASK HIGH SPEED MANUFACTURING APPARATUS AND MASK FABRIC FUSION METHOD}

본 발명은 마스크 고속 제조장치 및 마스크 원단 융착방법에 관한 것으로, 좀 더 구체적으로 원단의 이송 속도에 상응하도록 초음파 융착기의 가압력을 프로그래밍하고, 그 프로그래밍에 따라 초음파 융착기를 정밀한 가압력으로 융착함으로써, 고속모드(고속운전)에서도 융착 불량이 발생하지 않고 마스크를 대량 생산할 수 있는 마스크 고속 제조장치 및 마스크 원단 융착방법에 관한 것이다.

일반적으로 제지공장, 방직공장, 채석장 등의 작업 환경에서의 분진 등의 발생이나, 각종 화학 공장 및 용접, 도금 등의 금속가공 공장의 작업 환경에서는 다량의 유독성 기체가 발생한다.

이러한 분진이나 유독가스 등을 작업자가 지속적으로 흡입할 경우, 폐 등과 같은 인체의 호흡기 질환이 유발될 수 있을 뿐만 아니라, 심할 경우 인체에 치명적이기 때문에 마스크를 착용하여 유해 환경으로부터 자신의 건강을 보호하고 있다.

또한, 근래 들어서는 코로나 바이러스 감염증-19(COVID-19) 등과 같은 호흡기 감염 질환의 확산 방지를 위해 마스크의 사용이 증가하고 있다.

종래 일회용 마스크는, 마스크의 원단(부직포로 이루어진 필터지)의 전면을 수회 절곡 형성한 주름 형태의 전면부; 원단의 양 측면을 걸이밴드와 함께 초음파 열용착한 경질의 마감부; 및 상기 원단의 상부에 형성되어 자유 절곡이 가능한 금속재 와이어(코대 혹은 코선); 를 구비하며, 금속재 와이어는 굴곡이 심한 사용자의 얼굴 윤곽에 알맞도록 금속 와이어를 절곡시켜 밀착되게 함은 물론, 원단 전면의 주름부를 펼쳐 착용자의 코와 턱 하부까지 고르게 밀착시켜 방진효율을 높이도록 구성된다.

이와 같은 마스크는 마스크 자동 제조장치에 의해 대량으로 생산되는데, 종래 일회용 마스크 제조장치는 아래와 같은 문제가 있다.

마스크 생산은 저속모드(저속운전)로 적은 양의 마스크를 생산하거나, 또는 고속모드(고속운전)로 많은 양의 마스크를 생산할 수 있다.

통상, 마스크 생산시 저속모드로 셋팅하고 필요시에 고속모드로 운전을 전환하는 데, 저속모드에서 융착금형 롤러와 융착기 융착팁(공구혼) 사이의 가압력을 먼저, 셋팅한 후, 고속모드로 전환할 때 융착금형의 간극조정용 노브를 돌려서 간극을 더 작게 조정하여 가압력을 적절히 조정한 상태에서 원단의 테두리를 융착한다.

하지만, 작업자의 수작업으로만 간극을 조정하기 때문에, 간극 오차가 발생하고 그에 따라 융착기의 가압력이 부정확하여 융착 불량이 자주 발생하며, 마스크 생산이 지연되며, 융착금형의 간극조정용 노브를 너무 많이 돌려서 융착기의 가압력이 너무 과하게 설정되는 경우 융착기의 파손을 초래하는 심각한 문제가 있다.

국내 특허등록 제10-0783311호 (2007년 12월 03일)

본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 원단의 이송 속도에 상응하도록 초음파 융착기의 가압력을 프로그래밍하고, 그 프로그래밍에 따라 초음파 융착기를 정밀한 가압력으로 융착함으로써, 고속모드에서도 융착불량이 발생하지 않고 마스크를 대량 생산할 수 있는 마스크 고속 제조장치 및 마스크 원단 융착방법을 제공함에 있다.

전술한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 마스크 고속 제조장치는, 적어도 하나 이상의 원단을 공급하는 원단 공급유닛; 상기 원단의 텐션을 일정하게 자동 제어하는 원단 텐션 조절유닛; 코대(코선 또는 금속 와이어)를 공급하기 위하여 베이스 프레임에 설치되는 코대 공급유닛; 상기 원단의 편심을 조정하기 위하여 상기 베이스 프레임에 설치되는 원단 편심 조정유닛; 상기 원단에 주름을 형성하기 위하여 상기 베이스 프레임에 설치되는 주름 성형유닛; 상기 코대를 이송하여 상기 원단 안에 상기 코대를 형성하기 위한 코대 성형유닛; 가압력을 조절하면서 상기 원단의 테두리를 융착하고 상기 코대를 고정하는 원단 융착유닛; 상기 코대가 융착된 상기 원단을 일정 사이즈로 절단하기 위한 한 쌍의 원단 커팅롤러; 상기 원단 커팅롤러의 전 후방에 위치하며, 상기 원단 커팅롤러에 의해 커팅된 상기 원단을 이송하기 위한 한 쌍의 원단 이송롤러; 동력을 제공하기 위한 동력부; 백래시를 방지하기 위한 한 쌍의 백래시 방지용 더블기어; 및 상기 원단을 공급하고 상기 원단의 테두리를 융착하여 마스크를 제작하는 일련의 과정을 자동 제어하는 제어반; 을 포함한다.

또한, 상기 동력부(구동부)는, 동력을 발생하는 메인 구동모터; 타이밍 벨트에 의해 상기 메인 구동모터에 연결되며, 상기 메인 구동모터의 동력을 상기 코대 성형유닛의 코대 커팅롤러와 코대 이송롤러, 상기 원단 융착유닛의 융착금형 롤러, 상기 원단 이송롤러, 그리고 상기 원단 커팅롤러에 제공하기 위하여 상기 베이스 프레임에 설치되는 구동풀리; 및 상기 구동풀리의 구동기어에 연동 가능하게 이맞물림되어 설치된 복수의 기어열로 구성되는 기어유닛; 을 포함한다.

또한, 본 발명의 마스크 고속 제조장치는 상기 베이스 프레임 상면에 설치되는 프론트 서포트 브래킷; 상기 프론트 서포트 브래킷의 후방에 배치되는 리어 서포트 브래킷; 및 상기 원단의 이동을 가이드 하기 위해서 상기 베이스 프레임에 설치되는 복수의 원단 가이드 롤러; 를 포함한다.

또한, 상기 원단 텐션 조절유닛은, 상기 원단의 드럼 축 일단에 탈착 가능하게 설치되어 가변 신호 값을 발생하고, 그 가변 신호 값을 제어부에 제공하는 가변 신호발생부; 및 상기 드럼 축의 일단에 설치되며, 상기 제어부에 제공하는 신호 값에 따라 상기 드럼 축의 회전 토오크를 조정하기 위한 파우더 브레이크; 를 포함한다.

또한, 상기 가변 신호발생부는, 상기 드럼 축의 일단에 탈착 가능하게 설치되는 서포트 브래킷; 베어링에 의해서 상기 서포트 브래킷에 회전 가능하게 설치되는 아암 회전축; 원단 드럼의 외경 가변을 감지하는 외경 감지롤러; 상기 외경 감지롤러를 구비하며, 상기 아암 회전축에 일정각도로 회동 가능하게 설치되는 아암; 및 상기 아암 회전축에 연결되며, 상기 아암의 회동에 의한 각도가변에 따라 가변 신호를 상기 제어부에 제공하기 위한 가변저항; 을 포함한다.

본 실시 예의 원단 텐션 자동조절은, 원단 드럼의 직경 가변에 따라 가변저항에서 가변 신호를 발생하여 제어부에 제공하며, 상기 제어부는 해당 가변 신호에 상응하는 전압을 파우더 브레이크에 인가하여, 원단의 텐션을 일정하게 자동 제어하도록 한다.

또한, 상기 코대 공급유닛은, 상기 코대를 권취하는 코대 권취드럼; 상기 코대 권취드럼을 회전 가능하게 지지하기 위하여 상기 베이스 프레임에 설치되는 코대 권취드럼 서포트 브래킷; 및 상기 코대의 이송을 가이드 하기 위하여 상기 베이스 프레임의 상부에 설치되는 코대 가이드 튜브; 를 포함한다.

또한, 상기 원단 편심 조정유닛은, 상기 베이스 프레임에 설치되는 원단 편심 조정 본체; 상기 원단 편심 조정 본체의 중심에 기울기 조정 가능하게 설치되는 경사 샤프트; 상기 경사 샤프트의 상부에 설치되는 롤러 지지 플레이트; 원단을 지지할 수 있도록 상기 롤러 지지 플레이트의 상부에 일정간격을 유지하여 설치되는 한 쌍의 원단 편심조정 롤러; 상기 원단의 편심을 감지하도록 상기 원단 편심 조정 본체의 일측에 설치되는 편심 센서; 및 상기 편심 센서의 감지 값에 따라, 상기 경사 샤프트의 기울기를 조정하여 원단의 편심을 자동 조정하는 편심 조정 제어부; 를 포함한다.

또한, 상기 기어유닛은, 상기 구동풀리의 구동기어에 이맞물림(치합)되어 동력을 전달받을 수 있도록 상기 원단 커팅롤러의 회전축에 설치되며, 상기 백래시 방지용 더블기어에 이맞물림되게 배치되는 제1기어; 상기 원단 이송롤러의 회전축에 설치되며, 상기 백래시 방지용 더블기어에 이맞물림되게 배치되는 제2기어; 상기 융착금형 롤러의 회전축에 설치되며, 복수의 중계기어에 이맞물림되어 상기 제2기어의 회전력을 전달받는 제3기어; 상기 코대 성형유닛의 코대 커팅롤러의 회전축에 설치되는 제4기어; 상기 코대 성형유닛의 코대 이송롤러의 회전축에 설치되며, 복수의 중계기어에 이맞물림되어 상기 제4기어의 회전력을 전달받는 제5기어; 및 상기 제2기어의 회전력을 상기 제4기어에 전달하기 위한 보조 동력 전달유닛; 을 포함한다.

또한, 상기 보조 동력 전달유닛은, 상기 제2기어에 동심(同心)으로 설치되는 구동풀리; 상기 제4기어에 동심으로 설치되는 피동풀리; 상기 구동풀리와 상기 피동풀리를 연결하는 타이밍 벨트; 상기 타이밍 벨트의 장력을 유지하는 텐션롤러; 및 상기 피동풀리에 설치되는 파워 록; 을 포함한다.

또한, 상기 백래시 방지용 더블기어는, 외주에 치가 형성된 제1 백래시 방지용 기어; 상기 제1 백래시 방지용 기어의 치와 어긋나도록 외주에 치가 배치된 상태로 상기 제1 백래시 방지용 기어에 동심으로 체결되는 제2 백래시 방지용 기어; 및 상기 제1 백래시 방지용 기어와 상기 제2 백래시 방지용 기어를 체결하는 볼트; 를 포함한다.

또한, 상기 주름 성형유닛은, 상기 원단에 복수의 주름을 성형하는 주름 롤러; 및 상기 원단을 가압하여 주름을 완성하는 주름 가압부; 를 포함한다.

또한, 상기 코대 성형유닛은, 상기 코대의 이송을 가이드 하기 위한 코대 가이드 판; 상기 코대 가이드 판에 의해 가이드 된 상기 코대를 이송하는 코대 이송롤러; 상기 코대 이송롤러에 의해 이송된 상기 코대를 일정크기로 절단하는 코대 커팅롤러; 및 상기 코대 커팅롤러에 의해 커팅된 상기 코대를 상기 원단에 가압하여 밀착시키는 코대 누름판; 을 포함한다.

또한, 상기 코대 가이드 판의 하부에는 원단 가이드 판이 위치되고, 상기 원단 가이드 판의 양쪽에는 상기 원단의 이탈을 방지하기 위하여 가이드 측벽이 형성될 수 있다.

또한, 상기 원단 융착유닛은, 융착금형 롤러; 상기 베이스 프레임의 저면에 고정 설치되는 업다운 가이드 브래킷; 상기 업다운 가이드 브래킷에 상하 이동 가능하게 설치되는 슬라이더; 상기 슬라이더에 장착되며, 상기 융착금형 롤러에 가압하여 상기 원단의 테두리를 융착하는 융착기; 상기 슬라이더를 상하로 이동하기 위하여 상기 업다운 가이드 브래킷의 저면에 고정 설치되며, 상기 제어반의 명령신호에 따라 상기 융착금형 롤러와의 가압력을 조정하는 공압 실린더; 및 상기 융착기의 가압력을 감지하는 로드셀; 을 포함한다.

또한, 상기 업다운 가이드 브래킷의 측면에는 냉각 팬이 설치될 수 있다.

또한, 상기 베이스 프레임의 상면에는 상기 융착기의 융착팁이 관통하는 관통 홀이 형성되고, 상기 업다운 가이드 브래킷의 상단에는 상기 관통 홀과 연통되며 상기 융착팁을 가이드 하는 융착팁 가이드 부가 형성될 수 있다.

또한, 상기 융착팁의 더스트 오염을 방지하기 위하여 더스트 방지용 블로워가 더 설치될 수도 있다.

또한, 상기 슬라이더는 가이드 레일에 의해서 상기 업다운 가이드 브래킷에 상하 이동 가능하게 설치되며, 상기 슬라이더에는 상기 융착기를 탈착 가능하게 안착하기 위한 안착부가 형성될 수 있다.

한편, 본 발명의 마스크 고속 제조방법은, 원단을 공급하고 원단에 주름을 형성하며 원단의 테두리를 융착하여 마스크를 제작하는 마스크 고속 제조방법에 있어서, 원단의 텐션을 일정하게 자동 제어하는 텐션 조정단계; 원단의 편심을 조정하는 편심 조정단계; 원단의 이송속도에 상응하여 가압력을 조절하면서 원단의 테두리를 융착하는 융착단계; 및 원단을 일정 사이즈로 절단하는 커팅단계; 및 원단을 이송하는 이송단계; 를 포함한다.

또한, 상기 융착단계는, 원단의 이송속도에 상응하는 가압력을 프로그래밍하고, 그 프로그래밍에 따라 제어반이 공압 실린더에 해당 가압 신호를 제공하는 제1단계; 상기 공압 실린더가 슬라이더를 승하강(up or down)시키는 제2단계; 및 상기 제어반에서 제공한 가압 신호에 따라 상기 융착기를 소정위치로 위치시킨 상태에서 융착하는 제3단계; 를 포함한다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명은 원단의 이송 속도에 상응하는 융착기의 가압력을 프로그래밍하고, 그 프로그래밍에 따라 제어반이 공압 실린더에 작동신호를 제공하며, 공압 실린더는 융착기를 승하강(up or down)시키되, 프로그래밍에 따라 융착기를 승하강시킨 상태에서 융착함으로써, 정밀한 가압력으로 융착하기 때문에 융착불량이 발생하지 않으며, 마스크 생산성을 높일 수 있고, 융착기 융착팁의 파손을 효과적으로 방지할 수 있다.

또한, 제어반은 PLC(programmable logic controller)로 이루어지는 제어장치로서, 프로그램에 의하여 융착 공정은 물론 마스크 전체 생산공정을 제어하도록 함으로써, 불량율을 최소화 하고 고속모드로 대량 생산이 가능하다.

도 1은 본 발명에 따른 마스크 고속 제조장치를 도시한 정면도
도 2는 도 1의 평면도
도 3은 도 1의 우측면도
도 4는 도 1의 좌측면도
도 5는 도 6은 본 발명에 따른 마스크 고속 제조장치에서, 프론트 베이스 프레임 상에 설치된 마스크 고속 제조장치 구성을 도시한 사시도
도 6은 도 5의 배면도
도 7은 도 6의 평면도
도 8은 본 발명의 드럼 축과 척을 도시한 정면도
도 9는 본 발명의 가변신호 발생부를 도시한 측면도
도 10은 본 발명의 가변신호 발생부를 도시한 정면도
도 11은 본 발명의 원단 편심방지 유닛을 도시한 정면도
도 12는 본 발명의 원단 편심방지 유닛을 도시한 평면도
도 13은 본 발명의 원단 편심방지 유닛을 도시한 측면도
도 14는 본 발명의 코대 성형유닛을 도시한 사시도
도 15는 본 발명의 융착유닛을 도시한 정면도
도 16은 본 발명의 융착유닛을 도시한 측면도
도 17은 본 발명의 융착유닛을 도시한 배면도
도 18은 본 발명의 융착유닛에서, 융착팁 가이드 부를 도시한 평면도
도 19는 본 발명의 미세 조정노브를 도시한 정면도
도 20은 본 발명의 백래시 방지 더블기어를 도시한 사시도
도 21은 본 발명의 백래시 방지 더블기어를 도시한 종단면도
도 22는 본 발명의 마스크 고속 제조방법을 도시한 흐름도
도 23은 본 발명의 융착방법을 도시한 흐름도
도 24는 본 발명의 융착방법을 설명하기 위한 블럭도

이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 마스크 고속 제조장치, 제조방법 및 융착방법에 대하여 상세하게 설명한다.

본 실시 예를 설명함에 있어서 본 발명이 속하는 기술 분야에 익히 알려졌고 본 발명과 직접적으로 관련이 없는 기술 내용에 대해서는 설명을 생략한다.

이는, 불필요한 설명을 생략함으로써, 본 발명의 요지를 흐리지 않고 더욱 명확히 전달하기 위함이다. 마찬가지 이유로 첨부 도면에서 일부 구성요소는 과장되거나 생략되거나 개략적으로 도시 한다.

또한, 각 구성 요소의 크기는 실제 크기를 전적으로 반영하는 것이 아니다.

또한, 장치 또는 요소 방향(예를 들어 "전(front)", "후(rear)", "위(up)", "아래(down)", "상(top)", "하(bottom)", "좌(left)", "우(right)", "횡(lateral)") 등과 같은 용어들에 관하여 본원 발명에 사용된 표현 및 술어는 단지 본 발명의 설명을 단순화하기 위해 사용되고, 관련된 장치 또는 요소가 단순히 특정 방향을 가져야 함을 나타내거나 의미하지 않는다.

도 1은 본 발명에 따른 마스크 고속 제조장치를 도시한 정면도, 도 2는 도 1의 평면도, 도 3은 도 1의 우측면도, 도 4는 도 1의 좌측면도, 도 5는 도 6은 본 발명에 따른 마스크 고속 제조장치에서, 프론트 베이스 프레임 상에 설치된 마스크 고속 제조장치 구성을 도시한 사시도, 도 6은 도 5의 배면도, 도 7은 도 6의 평면도, 도 8은 본 발명의 드럼 축과 척을 도시한 정면도, 도 9는 본 발명의 가변신호 발생부를 도시한 측면도, 도 10은 본 발명의 가변신호 발생부를 도시한 정면도, 도 11은 본 발명의 원단 편심방지 유닛을 도시한 정면도, 도 12는 본 발명의 원단 편심방지 유닛을 도시한 평면도, 도 13은 본 발명의 원단 편심방지 유닛을 도시한 측면도, 도 14는 본 발명의 코대 성형유닛을 도시한 사시도, 도 15는 본 발명의 융착유닛을 도시한 정면도, 도 16은 본 발명의 융착유닛을 도시한 측면도, 도 17은 본 발명의 융착유닛을 도시한 배면도, 도 18은 본 발명의 융착유닛에서, 융착팁 가이드 부를 도시한 평면도, 도 19는 본 발명의 미세 조정노브를 도시한 정면도, 도 20은 본 발명의 백래시 방지 더블기어를 도시한 사시도, 그리고 도 21은 본 발명의 백래시 방지 더블기어를 도시한 종단면도이다.

위 도면을 참조하면, 발명의 마스크 고속 제조장치는 베이스 프레임(10: 11,12), 원단 공급유닛(20), 원단 텐션 조절유닛(100), 코대 공급유닛(30), 원단 가이드 롤러(40), 원단 편심 조정유닛(200), 주름 성형유닛(50: 51,52), 프론트 서포트 브래킷(61), 리어 서포트 브래킷(65), 코대 성형유닛(300), 원단 융착유닛(400), 원단 커팅롤러(71), 원단 이송롤러(75), 동력부(구동부), 백래시 방지용 더블기어(600), 및 제어반(80)을 포함한다.

이하, 본 발명의 마스크 고속 제조장치의 구성 요소들을 좀 더 구체적으로 설명한다.

우선, 도 1 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 베이스 프레임(10: 11, 12)은 프론트 베이스 프레임(11)과 리어 베이스 프레임(12)으로 구성될 수 있다.

상기 베이스 프레임(10: 11, 12)은 프론트 베이스 프레임(11)과 리어 베이스 프레임(12)에 국한되지 않으며, 프론트 베이스 프레임(11)과 리어 베이스 프레임(12)은 분리되거나 일체로 형성될 수도 있다.

상기 프론트 베이스 프레임(11)은 높이가 상대적으로 낮고, 리어 베이스 프레임(12)은 높이가 상대적으로 높게 구성될 수 있다.

상기 베이스 프레임(10: 11, 12)의 하부에는 받침대(13) 및 휠(14)이 설치될 수 있다.

상기 받침대(13)는 마스크 고속 제조장치 전체를 안정적으로 지지하며, 휠(14)은 이동 시에 사용된다.

상기 베이스 프레임(10: 11, 12)은 위에서 언급한 구성 요소들을 설치하기 위한 구조물로서, 본 실시 예에 국한되지 않으며, 갯수와 형태와 구조 등은 다양하게 변경될 수 있다.

또한, 상기 프론트 베이스 프레임(11) 상면에는 프론트 서포트 브래킷(61)과, 리어 서포트 브래킷(65)이 설치될 수 있다. 프론트 서포트 브래킷(61)의 후방에 리어 서포트 브래킷(65)이 배치된다.

프론트 서포트 브래킷(61)은 2개가 일정한 간격을 두고 한조로 설치되며, 그 간격 안에 원단 커팅롤러(71), 원단 이송롤러(75), 융착금형 롤러(410)가 각각 간극조정용 노브(72, 76, 411)에 의해서 높이조절(간극조절)이 가능하게 설치된다.

본 발명에서 제작하는 마스크는 3겹의 원단(부직포 및 필터지)으로 이루어진 일회용 마스크를 일예로 설명하며, 도 1에 도시된 바와 같이, 테두리(2)에는 융착이 형성되고, 그 테두리(2) 중 상단에 코대(3)가 삽입된다.

3개의 원단 폭(사이즈)은 195/175/195㎜ 이고, 마스크 폭은 95㎜로 제작될 수 있다. 본 실시 예에서는 양쪽 테두리(2)에 융착되는 걸리 밴드(미도시)에 대하여는 생략한다.

마스크의 원단(1)을 공급하는 원단 공급유닛(20)은 리어 베이스 프레임(22)의 소정 위치에 3개가 마련될 수 있다.

도 1, 도 3, 도 8에 도시된 바와 같이, 상기 원단 공급유닛(20)은 원단(1)을 공급하며, 원단(1)의 드럼 축(21)과 그 드럼 축(21)에 설치된 드럼 척(22)을 구비한다.

여기서, 원단 드럼(23)이란 원단(1)이 권취된 롤을 말하며, 드럼 축(21)이란 그 원단 드럼(23)을 장착하기 위한 축(샤프트)을 말한다.

상기 드럼 척(22)은 원단 드럼(23)의 내경에 삽입되어, 원단 드럼(23)을 탈착 가능하게 고정하는 역할을 한다.

또한, 상기 원단 텐션 조절유닛(100)은 원단(1)의 이송 속도에 상응하여 원단(1)의 텐션을 일정하게 자동 제어하는 장치이다.

이하, 도 1, 도 3, 도 9 및 도 10을 참조하여 원단 텐션 조절유닛의 구성 및 작동에 대하여 상세하게 설명한다.

상기 원단 텐션 조절유닛(100)은, 드럼 축(21)의 일단에 탈착 가능하게 설치되어 가변 신호 값을 발생하는 가변 신호발생부(110); 드럼 축(21)의 일단에 설치되며, 드럼 축(21)의 회전 토오크를 조정하기 위한 파우더 브레이크(120); 가변 신호발생부(110)에서 제공하는 신호 값에 따라 파우더 브레이크(120)의 작동을 제어하는 제어부(130); 를 포함한다. 제어부(130)는 리어 베이스 프레임(12)에 설치될 수 있다.

상기 파우더 브레이크(120)의 원리에 대해서만 간략하게 살펴보면, 여자 코일에 전류가 흐르지 않을 때는 클러치가 해방 상태가 되어 토오크(Torque)는 전달되지 않으며, 이때 파우더는 원심력에 의해 파우더 캡의 외주부에 밀어 붙여진다. 반대로, 여자 코일이 여자되면, 자속에 의해 파우더가 파우더 갭 내에 고리 모양으로 연결되어 토오크를 전달함으로써, 드럼 축(21)의 회전 토오크를 제어하는 원리로 작동한다.

도 9 및 도 10에 도시된 바와 같이, 상기 가변 신호발생부(110)는, 드럼 축(21)의 일단에 볼트 등으로 탈착 가능하게 설치되는 서포트 브래킷(111); 베어링(112)에 의해서 서포트 브래킷(111)에 회전 가능하게 설치되는 아암 회전축(113); 원단 드럼(23)의 외경 가변을 감지하는 외경 감지롤러(114); 외경 감지롤러(114)를 구비하며, 아암 회전축(113)에 일정각도로 회동 가능하게 설치되는 아암(115); 및 아암 회전축(113)에 연결되며, 아암(115)의 회동에 의한 가변 각도에 따라 가변신호를 제어부(130)에 제공하는 가변저항(116); 을 포함한다. 가변저항(116)은 커플링(117)에 의해서 아암 회전축(113)에 연결될 수 있다.

스토퍼 볼트(118)는 아암(115)의 회동각을 제한하는 역할을 한다. 즉, 스토퍼 볼트(118)는 원단 드럼(23) 교체 시에, 아암(115)을 뒤로 젖힐 때, 아암(115)이 일정각도 이상으로 젖혀지지 않도록 지지하는 역할을 한다.

상기 원단 텐션 조절유닛(100)의 작동을 살펴보면, 외경 감지롤러(114)가 원단 드럼(23)의 외경에 접하여 위치하며, 원단 이송시 원단 드럼(23)의 직경이 감소하며, 이때 아암(115)이 아암 회전축(113)을 중심으로 회동하며, 가변저항(116)은 아암(115)의 회동에 의한 가변 각도를 감지하여 그 가변 신호를 제어부(130)에 제공한다.

제어부(130)는 제공받은 가변 신호를 토대로 파우더 브레이크(120)에 원단 이송속도에 상응하는 전압을 파우더 브레이크(120)에 인가하여, 파우더 브레이크(120)가 드럼 축(21)의 회전 토오크를 조정함으로써, 원단(1)의 이동속도에 상응하여 원단(1)의 텐션을 항상 일정하게 유지할 수 있는 것이다.

이와 같이, 본 실시 예에서는, 원단 드럼(23)의 직경 가변에 따라, 가변저항(116)에서 가변 신호를 발생하여 제어부(130)에 제공하며, 상기 제어부(130)는 해당 가변 신호에 상응하는 전압을 파우더 브레이크(120)에 인가하여, 원단 이송시, 원단(1)의 텐션을 항상 일정하게 자동 제어하도록 한다.

이와 같이 원단(1)의 텐션을 항상 일정하게 유지함으로써, 제동 시에 제동 부위에 충격이 가해지지 않고 제동 부위의 손상을 방지하며, 원단(1)이 접히거나 절단되는 문제가 발생하지 않는다.

또한, 도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 코대 공급유닛(30)은, 마스크 착용자의 콧등을 감싸는 코대(코선)(3)를 공급하기 위한 장치이며, 리어 베이스 프레임(12)에 설치될 수 있다.

상기 코대 공급유닛(30)은, 코대(3)를 권취하는 코대 권취드럼(31); 코대 권취드럼(31)을 회전 가능하게 지지하기 위하여 리어 베이스 프레임(12)에 설치되는 코대 권취드럼 서포트 브래킷(32); 및 코대(3)의 이송을 가이드 하기 위하여 리어 베이스 프레임(12)의 상부에 설치되는 코대 가이드 튜브(33); 를 포함한다.

상기 코대 가이드 튜브(33) 안에는 코대(3)가 삽입되어, 코대(3)를 코대 성형유닛(300) 까지 안정적으로 안내하는 역할을 한다.

또한, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 원단 가이드 롤러(40)는 원단(1)의 이동을 가이드 하기 위해서 베이스 프레임(10)의 전반에 걸쳐 설치될 수 있다. 즉, 원단 가이드 롤러(40)는 41,42,43,44,45 등을 포함한다.

또한, 상기 원단 편심 조정유닛(200)은 원단(1)의 편심(偏心)을 조정하기 위한 장치이며, 리어 베이스 프레임(12)에 설치될 수 있다.

이하, 도 3, 도 11 내지 도 1을 참조하여 원단 편심 조정유닛(200)의 구성 및 작동에 대하여 상세하게 설명한다.

상기 원단 편심 조정유닛(200)은, 리어 베이스 프레임(120)에 설치되는 원단 편심 조정 본체(210); 원단 편심 조정 본체(210)의 중심에 기울기 조정 가능하게 설치되는 경사 샤프트(220); 경사 샤프트(220)의 상부에 설치되는 롤러 지지 플레이트(230); 원단(1)을 지지할 수 있도록 롤러 지지 플레이트(230)의 상부에 일정간격을 유지하여 설치되는 한 쌍의 원단 편심조정 롤러(240); 원단(1)의 편심을 감지하도록 원단 편심 조정 본체(210)의 일측에 설치되는 편심 센서(250); 및 편심 센서(250)의 감지 값에 따라 경사 샤프트(220)의 기울기를 조정하여 원단(1)의 편심을 자동 조정하는 편심 조정 제어부(260); 를 포함한다. 미설명 부호 211은 수동 텐션조정 노브를 도시한 것이다.

상기 원단 편심 조정유닛(200)의 작동을 살펴보면, 원단(1)이 한쪽으로 치우치는 현상, 즉 편심 현상이 발생하는 경우, 편심 센서(250)가 그 원단(1)의 편심을 감지하고, 그 감지 값에 따라 경사 샤프트(220)의 기울기를 제어하고, 원단 편심조정 롤러(240)의 위치를 조정하여 원단(1)의 편심을 제거함으로써, 원단이 접히지 않도록 하고, 융착 및 커팅 위치를 정확하게 셋팅할 수 있다.

또한, 상기 주름 성형유닛(50)은 원단(1)에 주름을 형성하기 위하여 프론트 베이스 프레임(11) 위에 설치될 수 있다. 상기 주름 성형유닛(50)은 원단(1)에 복수의 주름을 성형하는 주름 롤러(51), 및 원단(1)을 가압하여 주름을 완성하는 주름 가압부(52)를 포함한다.

또한, 상기 코대 성형유닛(300)은 코대(3)를 이송하여 원단(1) 안에 그 코대(3)를 형성하기 위하여 리어 서포트 브래킷(65)에 설치될 수 있다.

이하, 도 1, 도 2, 도 5, 도 7, 도 14 를 참조하여 코대 성형유닛(300)의 구성 및 작동에 대하여 상세하게 설명한다.

상기 코대 성형유닛(300)은, 코대(3)의 이송을 가이드 하기 위한 코대 가이드 판(310); 코대 가이드 판(310)에 의해 가이드된 코대(3)를 이송하는 코대 이송롤러(320); 코대 이송롤러(320)에 의해 이송된 코대(3)를 일정크기로 절단하는 코대 커팅롤러(330); 및 코대 커팅롤러(330)에 의해 커팅된 코대(3)를 원단(1)에 가압하여 밀착시키는 코대 누름판(340); 을 포함한다. 상기 코대 누름판(340)은 높이조절 노브(342)에 의해서 높이 조절될 수 있고, 코대 누름판(340) 앞에는 누름 롤러(341)가 설치되어 코대(3)와 원단(1)을 동시에 누르도록 구성될 수 있다.

코대 이송롤러(320)와 코대 커팅롤러(330)는 높이를 조절하는 높이조정용 노브(321,331)을 구비한다. 332는 코대 가이드 판(310)을 고정하는 고정 노브이다.

본 실시 예에서는 절단한 코대(3)의 사이즈는 100㎜로 셋팅할 수 있다.

참고로, 상기 코대 가이드 판(310)의 하부에는 원단 가이드 판(91)이 위치되고, 원단 가이드 판(91)의 양쪽에는 원단(1)의 이탈을 방지하기 위하 가이드 측벽(92)이 형성될 수 있다. 원단 가이드 판(91) 및 가이드 측벽(92)에 의해서, 원단의 이송을 안정적으로 유도하고, 그 원단(1)의 테두리(2)에 코대(3)가 정확히 위치하도록 한다.

상기 코대 성형유닛(300)의 작동을 살펴보면, 코대 가이드 판(310)은 코대(3)의 이송을 가이드 하며, 이때 코대(3)는 코대 가이드 튜브(33)를 통해서 유입될 수 있다. 코대 이송롤러(320)는 코대 가이드 판(310)에 의해 가이드된 코대(3)를 이송하며, 이후 코대 커팅롤러(330)는 회전하면서 코대(3)를 일정 크기로 절단한다. 코대 누름판(340)은 코대 커팅롤러(330)에 의해 커팅된 코대(3)를 원단(1)에 가압하여 밀착시키는 역할을 한다.

참고로, 원단 가이드 판(91) 및 가이드 측벽(92)에 의해서, 원단(1)은 이탈하지 않고 안정적으로 이송하도록 한다.

또한, 상기 원단 융착유닛(400)은 가압력을 조절하여 원단(1)의 테두리(2)를 융착하고 코대(3)를 고정하도록 한다.

이하, 도 15 내지 도 18을 참조하여 원단 융착유닛(400)의 구성 및 작동에 대하여 상세하게 설명한다.

상기 원단 융착유닛(400)은, 융착금형 롤러(410); 프론트 베이스 프레임(11)의 저면에 고정 설치되는 업다운 가이드 브래킷(420); 업다운 가이드 브래킷(420)에 상하 이동 가능하게 설치되는 슬라이더(430); 슬라이더(430)에 장착되며 융착금형 롤러(410)에 접촉하여 원단(1)의 테두리(2)를 융착하는 융착기(440); 슬라이더(430)를 상하로 이동하기 위하여 업다운 가이드 브래킷(420)의 저면에 고정 설치되며 제어반(80)의 프로그래밍에 따라 가압력을 조정하는 공압 실린더(450); 및 상기 융착기(440)의 가압력을 감지하는 로드셀(460); 을 포함한다. 융착기(440)는 초음파 융착기를 사용할 수 있으며, 공압 실린더(450)는 엑츄에이터의 일종으로서 이에 국한되지 않으며 승하강 제어할 수 있는 다른 장치로 대체될 수 있다.

본 실시 예에서는 마스크의 고속생산을 위해서 속도 반응식 압력제어 방법을 사용한다. 즉, 고속모드 전환시 원단 이송속도(V)가 커지면, 융착기(440)의 융착팁(441)에서의 초음파 조사 시간이 짧아져서, 초음파 진폭(A)과 가압력(P)을 높여야만 마스크 융착강도(W)를 높일 수 있다.

하지만, 초음파 진폭(A)이 일정하므로 가압력(P)을 높여야 마스크 융착강도(W)를 높일 수 있다. 이는, 마스크 융착강도는 아래의 공식으로부터 확인할 수 있다.

[공식]

마스크 융착강도(W)=[초음파 진폭(A)*가압력(P)]/[속도(V)]

참고로, 종래에는 융착금형 롤러의 노브를 수작업으로 조정하기 때문에 융착금형 롤러의 수평이 틀어지거나 간극 조정이 부정확하고 오차가 발생하며, 그로 인해 융착기의 가압력이 정밀하지 못하여 융착 불량이 발생하고, 마스크 생산이 지연되며, 간극조정용 노브를 너무 많이 돌려서 가압력이 과하게 되는 경우 융착팁의 파손을 초래하는 심각한 문제가 있다.

이러한 문제점을 고려하여 본 실시 예의 원단 융착유닛(400)은 다음과 같이 작동한다.

우선, 원단(1)의 이송 속도에 상응하는 융착기(440)의 가압력을 프로그래밍하고, 그 프로그래밍에 따라 제어반(80)이 공압 실린더(450)에 가압 신호를 제공한다.

상기 공압 실린더(450)는 융착기(440)를 승하강시키되, 제어반(80)에서 제공하는 가압 신호에 따라 융착기(440)를 승하강시킨 상태에서 융착함으로써, 간극 오차가 발생하지 않아 정밀한 가압력으로 융착할 수 있으며, 마스크 생산성을 높일 수 있고, 융착기 융착팁의 파손을 효과적으로 방지할 수 있다.

이때, 로드셀(460)은 융착기(440)의 가압력을 실시간으로 감지하고, 그 감지값을 제어반(80)에 피드백한다. 제어반(80)은 로드셀(460)에 의해 감지한 가압력을 토대로 저속모드 혹은 고속모드에 상응하는 정밀한 가압력으로 융착기의 위치를 제어하는 것이다.

상기 업다운 가이드 브래킷(420)의 측면에는 냉각 팬(480)이 설치될 수 있다. 냉각 팬(480)은 필요 시에 융착기(440)를 신속하게 냉각하는 역할을 한다.

상기 프론트 베이스 프레임(11)의 상면에는 융착기(440)의 융착팁(441)이 관통하는 관통 홀(11a)이 형성되고, 업다운 가이드 브래킷(420)의 상단에는 관통 홀(11a)과 연통되며 융착팁(441)을 가이드 하는 융착팁 가이드 부(420a)가 형성될 수 있다. 융착팁 가이드 부(420a)는 융착팁(441)을 가이드 하여 융착팁의 상하 이동을 안정적으로 유지하도록 한다.

상기 융착팁(441)의 더스트 오염을 방지하기 위하여 더스트 방지용 블로워(470)가 더 설치될 수도 있다.

상기 슬라이더(430)는 가이드레일(431)에 의해서 업다운 가이드 브래킷(420)에 상하 이동 가능하게 설치되어 상하 이동을 원활하게 하며, 슬라이더(430)에는 융착기(440)를 탈착 가능하게 안착하기 위한 안착부(433)가 형성될 수 있다. 안착부(433)는 융착기(440)를 안정적으로 설치하도록 하는 역할을 한다.

또한, 상기 원단 커팅롤러(71)는 코대(3)가 융착된 원단(1)을 일정 사이즈로 절단하도록 프론트 서포트 브래킷(11)에 설치될 수 있다.

상기 원단 커팅롤러(71)는 상하 롤러가 한 쌍으로 구성되며, 그 상하 롤러가 서로 일정한 간격을 유지하여 배치된 구조로서, 그 일정간격 사이로 원단(1)이 놓이며, 그 원단 커팅롤러(71) 상부에는 상하 롤러 간의 간격을 조정하기 위한 노브(72)가 설치될 수 있다. 이러한 구조는 공지의 기술이므로 이에 대한 도면번호를 생략한다.

또한, 도 5 내지 도 7을 참조하면, 상기 원단 이송롤러(75)는 원단 커팅롤러(71)의 전후방에 위치하며, 원단 커팅롤러(71)에 의해 커팅된 원단(1)을 이송하기 위하여 프론트 서포트 브래킷(11)에 설치될 수 있다.

상기 원단 이송롤러(75)도 상하 롤러가 한 쌍으로 구성되며, 그 상하 롤러가 서로 일정한 간격을 유지하여 배치된 구조로서, 그 일정간격 사이로 원단(1)이 놓이며, 그 원단 이송롤러(75) 상부에는 상하 롤러간의 간격을 조정하기 위한 노브(76)가 설치될 수 있다.

또한, 도 9를 참조하면, 프론트 서포트 브래킷(61)의 측면에는 원단(1)의 텐션을 조절하는 미세조정 롤러(77)가 설치되고, 그 미세조정 롤러(77)는 노브(78)의 회전에 의해서 중심축(79)을 중심으로 일정각도로 회동하여서 원단(1)의 텐션을 조절하도록 구성된다.

또한, 도 1, 도 5, 도 6 및 도 7을 참조하면, 상기 동력부(구동부)는 메인 구동모터(501)와, 구동풀리(85)와, 기어유닛(500)을 포함한다.

우선, 상기 메인 구동모터(501)는 동력을 발생하는 장치로서, 서보모터를 사용하여 저속모드 뿐만 아니라 고속모드에서도 큰 부하가 걸리지 않도록 하며, 속도 제어가 용이하도록 하는 것이 바람직하다.

상기 구동풀리(85)는 타이밍 벨트(86)에 의해서 메인 구동모터(501)에 연결되어 동력을 전달 받는다.

상기 구동풀리(85)는 메인 구동모터(501)의 동력을 코대 커팅롤러(330)와 코대 이송롤러(320), 융착금형 롤러(410), 원단 이송롤러(75), 그리고 원단 커팅롤러(71)에 제공하기 위하여 프론트 베이스 프레임(11)의 상부에 설치될 수 있다.

상기 기어유닛(500)은 서포트 브래킷(61,65)에 설치되며, 구동풀리(85)의 구동기어(85a)에 이맞물림되어 연동 가능하게 설치된 복수의 기어열로 구성된다.

이하, 도 5, 도 6, 도 7을 참조하여 기어유닛(500)의 구성 및 작동에 대하여 상세하게 설명한다.

상기 기어유닛(500)은, 구동풀리(85)의 구동기어(85a)에 이맞물림(치합)되어 동력을 전달받을 수 있도록 원단 커팅롤러(71)의 회전축에 설치되며, 백래시 방지용 더블기어(600)에 이맞물림되게 배치되는 제1기어(510); 원단 이송롤러(75)의 회전축에 설치되며, 백래시 방지용 더블기어(600)에 이맞물림되게 배치되는 제2기어(520); 융착금형 롤러(410)의 회전축에 설치되며, 복수의 중계기어(G1, G2, G3)에 이맞물림되어 제2기어(520)의 회전력을 전달받는 제3기어(530); 코대 커팅롤러(330)의 회전축에 설치되는 제4기어(540); 코대 이송롤러(320)의 회전축에 설치되며, 복수의 중계기어(G4, G5)에 이맞물림되어 제4기어(540)의 회전력을 전달받는 제5기어(550); 및 제2기어(520)의 회전력을 제4기어(540)에 전달하기 위한 보조 동력 전달유닛(560); 을 포함한다.

상기 제1기어(510)는 원단 커팅롤러(71)에 동심(同心)(동일한 축)으로 설치되며, 상기 제2기어(520)는 원단 이송롤러(75)에 동심으로 설치되며, 제3기어(530)는 융착금형 롤러(410)에 동심으로 설치되며, 제4기어(540)는 코대 커팅롤러(330)에 동심으로 설치되며, 제5기어(550)는 코대 이송롤러(320)에 동심으로 설치되도록 구성된다.

상기 기어유닛(500)의 작동을 살펴보면, 타이밍 벨트(86)를 통해서 메인 구동모터(501)로부터 동력을 전달받아 구동풀리(85)의 구동기어(85a)가 회전한다.

그 다음, 구동기어(85a)에 치합된 제1기어(510)가 회전하며, 제1기어(510)에 치합된 제2기어(520) 및 제3기어(530)가 회전함으로써, 원단 커팅롤러(71) 및 원단 이송롤러(75)가 회전하면서 원단(1)을 커팅하고 이송하는 것이다. 이때, 백래시 방지용 더블기어(600)에 의해서, 제1기어(510), 제2기어(520), 및 제3기어(530)의 치합시 발생하는 백래시 현상을 방지하도록 한다.

상기 보조 동력 전달유닛(560)은, 제2기어(520)에 동심(同心)으로 설치되는 구동풀리(561); 상기 제4기어(540)에 동심으로 설치되는 피동풀리(562); 구동풀리(561)와 피동풀리(562)를 연결하는 타이밍 벨트(563); 타이밍 벨트(563)의 장력을 유지하는 텐션롤러(564); 및 피동풀리(562)에 설치되는 파워 록(565); 을 포함한다.

마스크의 원단 위치 세팅시, 즉 코대 위치, 융착 위치, 커팅 위치를 정확하게 설정해야 양질의 마스크를 생산할 수 있는바, 상기 파워 록(565)은 키가 불필요하고, 기어열을 움직이거나 분리하지 않아도 원단 커팅롤러(71)와 원단 이송롤러(75) 등을 임의로 돌려서 원단 위치를 정확하게 세팅할 수 있기 때문에 작업이 매우 용이하다.

또한, 상기 백래시 방지용 더블기어(600)는 기어열의 백래시를 방지하기 위하여 리어 서포트 브래킷(12)에 설치되고 기어열에 이맞물림되는 바, 한쌍으로 구성되어 제1 기어(510)와 제2 기어(520)에 치합하도록 배치된다.

이하, 도 6, 도 20 및 도 21를 참조하여 백래시 방지용 더블기어(600)의 구성 및 작동에 대하여 상세하게 설명한다.

상기 백래시 방지용 더블기어(600)는, 외주에 치가 형성된 제1 백래시 방지용 기어(610); 제1 백래시 방지용 기어(610)의 치와 어긋나도록 외주에 치가 배치된 상태로 제1 백래시 방지용 기어(610)에 동심으로 체결되는 제2 백래시 방지용 기어(620); 및 제1 백래시 방지용 기어(610)와 제2 백래시 방지용 기어(620)를 체결하는 볼트(630); 를 포함한다. 즉, 제1 백래시 방지용 기어(610)는 샤프트(640)에 베어링(650)에 회전 가능하게 지지되고, 제2 백래시 방지용 기어(620)는 제1 백래시 방지용 기어(610)의 전면에 볼트(630)로 체결되도록 구성되며, 이때 각자의 치가 서로 어긋나게 체결된다. 볼트(630)를 조정하여 치의 위치를 조정할 수 있다.

상기 볼트(630)를 조정하여서 제1 백래시 방지용 기어(610)와 제2 백래시 방지용 기어(620)를 체결하되, 서로의 치가 어긋나게 배치함으로써, 제1 기어(510)와 제2 기어(520)의 치합시 발생하는 공차, 즉 백래시 현상을 효과적으로 방지할 수 있다.

즉, 백래시(Backlash)는 기어 등의 서로 맞물려 운동하는 기계 장치 등에서 운동방향으로 만들어진 틈(공차)로서, 이 틈에 의해 기어들이 자유롭게 움직일 수 있도록 한다. 하지만, 백래시는 기어 마모에 의해 확대되기 때문에, 이로 인해서 진동이나 소음을 발생시키고 기계의 수명을 저하시키는 원인이 되기도 하며, 원단 커팅롤러 및 원단 이송롤러의 회전수가 가변되어서 결국, 마스크의 폭(길이)이 불균일하게 생산되는 문제가 발생한다.

본 실시예에서는 백래시 방지용 더블기어(600)에 의해서, 제1기어(510), 제2기어(520), 및 제3기어(530)의 치합시 발생하는 백래시 현상을 방지함으로써, 원단 커팅롤러 및 원단 이송롤러의 회전수가 가변되어서 결국 마스크의 폭(길이)이 불균일하게 생산되는 종래의 문제를 모두 해소할 수 있으며. 융착 및 커팅 위치 등을 정확하게 셋팅하여 양질의 마스크를 생산할 수 있다.

또한, 상기 제어반(80)은 메인 구동모터(501)를 구동하여 원단(1)을 공급하고, 그 원단(1)에 코대(3)를 삽입한 후 융착하여 마스크를 제작하는 일련의 과정을 자동 제어하는 역할을 한다.

제어반(80)은 PLC(programmable logic controller)로 이루어지는 제어장치로서, 프로그램 제어에 이용되는 장비이다.

상기 제어반(80)은 다품종 소량생산 체제에 따른 제어 시스템에 적합하며, 디지털 또는 아날로그 입출력 모듈과 릴레이, 타이머, 카운터, 연산기능 등의 수행기능을 이용하여 제어 내용을 작성하고 기억시킬 수 있는 메모리를 사용하는 디지털 조작형 전자 장치로서, 프로그램에 의하여 융착공정은 물론 마스크 생산공정 전체를 제어하도록 되어 있다.

한편, 도 22는 본 발명의 마스크 고속 제조방법을 도시한 흐름도, 도 23은 본 발명의 융착방법을 도시한 흐름도, 및 도 24는 본 발명의 융착방법을 설명하기 위한 블럭도이다.

위 도면을 참조하면, 본 발명의 마스크 고속 제조방법은 원단(1)을 공급하고 원단에 주름을 형성하며 원단의 테두리를 융착하여 마스크를 제작하는 마스크 고속 제조방법에 있어서, 원단 이송시, 원단(1)의 텐션을 일정하게 자동 제어하는 텐션 조정단계; 원단(1)의 편심을 조정하는 편심 조정단계; 원단(1)의 이송 속도에 상응하여 가압력을 조절하면서 원단(1)의 테두리(2)를 융착하는 융착단계; 원단(1)을 일정 사이즈로 절단하는 커팅단계; 및 원단(1)을 이송하는 이송단계; 를 포함한다.

부연 설명하면, 상기 텐션 조정단계에서는, 원단 드럼(23)의 직경 가변에 따라 가변저항(116)에서 가변 신호를 발생하여 제어부(130)에 제공하며, 제어부(130)는 해당 가변 신호에 상응하는 전압을 파우더 브레이크(120)에 인가하여, 원단(1)의 텐션을 일정하게 자동 제어한다.

즉, 외경 감지롤러(114)가 원단 드럼(23)의 외경에 접하여 위치하며, 원단 이송시 원단 드럼(23)의 직경이 감소하며, 이때 아암(115)이 아암 회전축(113)을 중심으로 회동하며, 가변저항(116)은 아암(115)의 회동에 의한 가변 각도를 감지하여 그 가변 신호를 제어부(130)에 제공한다.

상기 제어부(130)는 가변 신호를 토대로 파우더 브레이크(120)에 원단 이송속도에 상응하는 전압을 파우더 브레이크(120)에 인가하여, 파우더 브레이크(120)가 드럼 축(21)의 회전 토오크를 조정함으로써, 원단(1)의 이동속도에 상응하여 원단(1)의 텐션을 항상 일정하게 유지할 수 있는 것이다.

이와 같이 원단(1)의 텐션을 항상 일정하게 유지함으로써, 제동 시에 제동 부위에 충격이 가해지지 않고 제동 부위의 손상을 방지하며, 원단(1)이 접히거나 절단되는 문제가 발생하지 않는다.

또한, 상기 편심 조정단계에서는, 원단(1)이 한쪽으로 치우치는 현상, 즉 편심 현상이 발생하는 경우, 그 원단(1)의 편심을 감지하고, 그 감지 값에 따라 경사 샤프트(220)의 기울기를 제어하고, 원단 편심조정 롤러(240)의 위치를 조정하여 원단(1)의 편심을 제거함으로써, 원단(1)이 접히거나 융착 및 커팅 위치가 어긋나지 않도록 하여 불량율을 대폭 감소할 수 있다.

또한, 상기 융착단계는, 원단(1)의 이송속도에 상응하는 가압력을 프로그래밍하고, 그 프로그래밍에 따라 제어반(8)이 공압 실린더(450)에 해당 가압 신호를 제공하는 제1단계(S131); 상기 공압 실린더(450)가 슬라이더(430)를 승하강시키는 제2단계(S132); 및 상기 제어반(80)에서 제공한 신호에 따라 상기 융착기(440)를 소정위치로 위치시킨 상태에서 융착하는 제3단계(S133); 를 포함한다.

즉, 원단(1)의 이송 속도에 상응하는 융착기(440)의 가압력을 프로그래밍하고, 그 프로그래밍에 따라 제어반(80)이 가압력을 제어한다. 상기 공압 실린더(450)는 융착기(440)를 승하강시키되, 제어반(80)에서 제어하면서 융착기(440)를 승하강시킨 상태에서 융착하도록 함으로써, 종래와 같이 간극 오차가 발생하지 않기 때문에 정밀한 가압력으로 융착할 수 있으며, 마스크 생산성을 높일 수 있고, 융착기 융착팁의 파손을 효과적으로 방지할 수 있다.

이때, 로드셀(460)은 융착기(440)의 가압력을 실시간으로 감지하고, 그 감지값을 제어반(80)에 피드백 한다. 제어반(80)은 로드셀(460)에 의해 감지한 가압력을 토대로 저속모드 혹은 고속모드에 상응하는 정밀한 가압력으로 융착기의 위치를 제어하는 것이다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명은 원단의 이송 속도에 상응하는 융착기의 가압력을 프로그래밍하고, 그 프로그래밍에 따라 제어반이 공압 실린더에 작동신호를 제공하며, 공압 실린더는 융착기를 승하강(up or down)시키되, 프로그래밍에 따라 융착기를 승하강시킨 상태에서 융착함으로써, 정밀한 가압력으로 융착하기 때문에 융착불량이 발생하지 않으며, 마스크 생산성을 높일 수 있고, 융착기 융착팁의 파손을 효과적으로 방지할 수 있다.

또한, 제어반은 PLC(programmable logic controller)로 이루어지는 제어장치로서, 프로그램에 의하여 융착 공정은 물론 마스크 전체 생산공정을 제어하도록 함으로써, 불량율을 최소화 하고 고속모드로 대량 생산이 가능하다.

이상에서 설명되는 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념으로 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.

따라서 본 명세서에 기재된 실시 예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시 예에 불과할 뿐이고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

1: 원단
2: 테두리
3: 코대
10: 베이스 프레임
11: 프론트 베이스 프레임
12: 리어 베이스 프레임
13: 받침대
14: 휠(바퀴)
20: 원단 공급유닛
21: 드럼 축(drum shaft)
22: 드럼 척(drum chuck)
23: 원단 드럼
30: 코대 공급유닛
31: 코대 권취드럼
32: 코대 권취드럼 서포트 브래킷
33: 코대 가이드 튜브
40: 원단 가이드 롤러
50: 주름 성형유닛
51: 주름 롤러
52: 주름 가압부
61: 프론트 서포트 브래킷
65: 리어 서포트 브래킷
71: 원단 커팅롤러
71a: 원단 커팅롤러의 회전축
75: 원단 이송롤러
72, 76, 411: 간극조정용 노브
75a: 원단 이송롤러의 회전축
77: 미세조정 롤러
78: 노브
79: 중심축
85: 구동풀리
85a: 구동풀리의 구동기어
86: 타이밍 벨트
91: 원단 가이드 판
92: 가이드 측벽
100: 원단 텐션 조절유닛
110: 가변 신호발생부
113: 아암 회전축
114: 외경 감지롤러
115: 아암(arm)
116: 가변저항
117: 커플링
118: 스토퍼 볼트
120: 파우더 브레이크(powder brake)
130: 제어부
200: 원단 편심 조정유닛
210: 원단 편심 조정 본체
211: 수동 텐션조정 노브를 도시한 것이다.
220: 경사 샤프트
230: 롤러 지지 플레이트
240: 원단 편심조정 롤러
250: 편심 센서
260: 편심 조정 제어부
300: 코대 성형유닛
310: 코대 가이드 판
320: 코대 이송롤러
330: 코대 커팅롤러
340: 코대 누름판
400: 원단 융착유닛
410: 융착금형 롤러
420: 업다운 가이드 브래킷
430: 슬라이더
440: 융착기
450: 공압 실린더
460: 로드셀
470: 더스트 방지용 블로워
480: 냉각 팬
500: 기어유닛
501: 메인 구동모터
510: 제1기어
520: 제2기어
530: 제3기어
330a: 코대 커팅롤러의 회전축
540: 제4기어
320a: 코대 이송롤러의 회전축
550: 제5기어
560: 보조 동력 전달유닛
561: 구동풀리
562: 피동풀리
563: 타이밍 벨트
564: 텐션롤러
565: 파워 록(power lock)
600: 백래시 방지용 더블기어
610: 제1 백래시 방지용 기어
620: 제2 백래시 방지용 기어
630: 볼트
G1, G2, G3, G4, G5: 중계기어

Claims (8)

1. 원단을 공급하는 원단 공급유닛; 코대를 공급하는 코대 공급유닛; 및 상기 코대가 삽입된 상기 원단을 융착하여 상기 코대를 고정하는 원단 융착유닛; 을 포함하되,
   상기 원단 융착유닛은 상기 원단의 이송속도에 상응하여 융착 가압력을 조절하여 융착공정을 수행하는 것을 특징으로 하는 마스크 고속 제조장치.
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 원단 융착유닛은,
   융착금형 롤러;
   베이스 프레임의 저면에 고정 설치되는 업다운 가이드 브래킷;
   상기 업다운 가이드 브래킷에 상하 이동 가능하게 설치되는 슬라이더;
   상기 슬라이더에 장착되며, 상기 융착금형 롤러에 가압하여 상기 원단을 융착하는 융착기;
   상기 슬라이더를 상하로 이동하기 위하여 상기 업다운 가이드 브래킷의 저면에 고정 설치되며, 프로그래밍에 따라 상기 융착기의 가압력을 조정하는 공압 실린더; 및
   상기 융착기의 가압력을 감지하는 로드셀; 을 포함하는 마스크 고속 제조장치.
3. 청구항 2에 있어서,
   상기 업다운 가이드 브래킷의 측면에는 냉각 팬이 설치되는 것을 특징으로 하는 마스크 고속 제조장치.
4. 청구항 2에 있어서,
   상기 베이스 프레임의 상면에는 상기 융착기의 융착팁이 관통하는 관통 홀이 형성되고, 상기 업다운 가이드 브래킷의 상단에는 상기 관통 홀과 연통되며 상기 융착팁을 가이드 하는 융착팁 가이드 부가 형성되는 것을 특징으로 하는 마스크 고속 제조장치.
5. 청구항 4에 있어서,
   상기 융착팁의 더스트 오염을 방지하기 위하여 더스트 방지용 블로워가 더 설치되는 것을 특징으로 하는 마스크 고속 제조장치.
6. 청구항 2 또는 3에 있어서,
   상기 슬라이더는 가이드 레일에 의해서 상기 업다운 가이드 브래킷에 상하 이동 가능하게 설치되며, 상기 슬라이더에는 상기 융착기를 탈착 가능하게 안착하기 위한 안착부가 형성되는 것을 특징으로 하는 마스크 고속 제조장치.
7. 원단을 융착하는 마스크 원단 융착방법에 있어서,
   상기 원단의 이송속도에 상응하는 융착 가압력을 프로그래밍하여, 그 프로그래밍에 따라 융착 가압력을 조절하여 융착을 수행하는 마스크 원단 융착방법.
8. 청구항 7에 있어서,
   상기 원단의 이송속도에 상응하는 가압력을 프로그래밍하고, 그 프로그래밍에 따라 공압 실린더에 해당 가압 신호를 제공하는 제1단계;
   상기 공압 실린더가 슬라이더를 승하강시키는 제2단계; 및
   상기 가압 신호에 따라 상기 융착기를 소정위치로 위치시킨 상태에서 융착하는 제3단계; 를 포함하는 마스크 원단 융착방법.
   
   

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