KR20230078031A - 생산효율 관리가 가능한 안면 마스크 제조 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명 안면 마스크 제조 시스템은, 롤(roll) 형태로 감겨진 부직포 또는 필터 원단을 언와인딩하면서 연속적으로 공급하는 마스크 원단 공급부; 상기 마스크 원단 공급부로부터 공급된 복수의 부직포 및 필터 원단을 서로 겹친 상태로 가압 및 초음파 융착하여 일체로 접합하고, 상기 초음파 융착에 의해 접합된 마스크 원단을 커팅롤에 의해 일정 크기로 커팅하여 마스크 본체를 형성하며, 상기 마스크 본체의 커팅 라인을 비전 유닛에 의해 상시 모니터링하여 원단이 규정 속도보다 느리거나 빨리 이송되는 경우 상기 마스크 원단에 접촉된 아이들 롤러를 승하강시킴에 의해 마스크 원단의 이송 경로를 늘이거나 단축시켜 마스크 원단의 이송속도를 조정하는 이송속도 조정 유닛을 통해 마스크 원단의 이송속도를 보정하는 마스크 본체 융착, 커팅 및 검사부; 상기 마스크 본체 융착, 커팅 및 검사부를 거친 마스크 본체의 양측 각각 2개 지점에 일정 길이로 커팅된 이어밴드의 양 끝단을 가압 및 초음파 융착하여 동시에 고정한 다음, 비전 유닛을 통한 이어밴드의 융착 위치 검사와 이어밴드 인장 검사 유닛을 통한 이어밴드의 인장 검사를 연속적으로 수행하여 융착 상태 검사와 인장 검사에서 둘 중 어느 하나라도 불량으로 판정 시 불량품 배출 유닛이 즉시 해당 불량 마스크를 마스크 이송라인의 일측방으로 배출하는 이어밴드 융착 및 검사부; 및 상기 마스크 원단 공급부의 언와이딩의 속도, 상기 이송속도 조정 유닛에 의해 조정되는 마스크 원단의 이송속도를 수집하여 입력으로 하고 생산 효율값을 출력으로 하는 머신러닝을 수행하는 생산효율관리부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

생산효율 관리가 가능한 안면 마스크 제조 시스템 {Facial mask manufacturing system capable of managing production efficiency}

본 발명은 여러 겹의 부직포를 커팅 및 융착하여 마스크 본체를 형성한 뒤 상기 마스크 본체에 커팅된 이어밴드의 양단을 바로 초음파 융착하여 제조하는 안면 마스크 제조 시스템에 관한 것이다.

일반적으로 안면 마스크라 하면 황사나 미세먼지 등의 유해한 물질이 사람의 호흡기로 유입되는 것을 방지하기 위해 코와 입 주변에 착용하는 생활용품의 하나로서, 통상 면이나 부직포 등을 여러 겹으로 겹쳐서 유해한 물질을 걸러내기 위한 전면 필터와 상기 전면 필터를 귀에 걸어 착용할 수 있도록 하는 이어밴드 등으로 구성된다.

최근에는 황사나 미세먼지 등의 대기오염뿐만 아니라, 코로나 바이러스와 같은 전세계적인 감염병의 확산으로 인해 보건용 안면 마스크가 생활필수품이 될 정도로 그 사용량이 크게 증가하고 있다.

이러한 보건용 안면 마스크는 특히 감염병을 일으키는 바이러스의 주요 전파매체인 사람의 비말(침방울)이 호흡기에서 유출되거나 타인의 호흡기로 유입되지 못하도록 이를 걸러 바이러스의 침투를 차단하는 마스크로서, 통상 부직포 필터를 여러 겹으로 겹친 뒤 이를 열이나 초음파로 융착시켜 접합한 부직포 재질의 보건용 안면 마스크가 널리 사용되고 있다.

이러한 보건용 안면 마스크는 통상 마스크 본체와 상기 마스크 본체의 양 측면에 고정된 탄력 재질의 이어밴드로 구성되며, 특히 최근의 안면 마스크 제품의 코 부분에는 금속 와이어 등의 굽힘 부재가 삽입되어 있어서, 착용자가 자신의 코 부분 형상에 맞추어 쉽게 구부려 밀착시킬 수 있는 제품이 기본적으로 보급되고 있다.

또한, 상기 마스크 본체는 폴리에틸렌이나 나일론 등의 열가소성 수지재의 부직포를 잘라 접합한 외피와 내피로 구성되는데, 상기 외피 및 내피 사이에는 미세한 물질의 여과성능을 높이기 위해 나노 필터부재가 더 배치될 수 있다.

종래에는 상술한 보건용 안면 마스크를 제조하기 위해 커팅된 부직포 원단의 각 부분을 대부분 작업자가 수작업에 의해 열 또는 초음파로 융착하여 접합하는 방식으로 제조하여 왔는데, 최근에는 코로나 바이러스에 의한 보건용 안면 마스크의 급격한 수요 증가로 인해 부직포 원단의 공급과 커팅, 그리고 커팅된 마스크 각 부분을 열 또는 초음파로 융착하여 접합하는 과정까지 인라인 설비로 자동화한 마스크 제조 장치가 점차 보급되고 있는 상황이다.

이러한 마스크 제조 장치의 한가지 예가 국내 공개특허 제2018-0117338호(이하, ‘선행문헌’이라 함)에 개시되어 있다. 첨부된 도 1 내지 도 3을 참조하여 종래 마스크 제조 장치에 대해 보다 자세히 살펴보기로 한다.

도 1을 참조하면, 선행문헌에 개시된 종래 마스크 제조 장치는 마스크 본체(10)에 일반적인 귀걸이부(20) 이외에 상기 귀걸이부(20)의 일측에 길이조절부(30)가 더 형성되고, 상기 귀걸이부(20)와 길이조절부(30)를 동시에 형성하기 위해 특유의 마스크 형성 유닛(300) 및 그에 따른 세부 공정을 제공함을 특징으로 한다.

도 2를 참조하면, 이를 위해 상기 선행문헌에 개시된 마스크 제조 장치(1000)는 부직포 공급 유닛(100), 본체 형성 유닛(200), 마스크 형성 유닛(300), 후공정 유닛(400) 및 포장 유닛(500)을 포함할 수 있다. 상기 유닛들은 서로 연결될 수 있다.

자세하게, 상기 유닛들은 인라인(inline) 공정으로 연결되는데, 부직포 공급 유닛(100)과 본체 형성 유닛(200)은 마스크 제조 공정에 보편적으로 적용되는 방식과 동일하며, 롤 형태로 감겨진 여러 겹의 부직포와 필터를 언와인딩하면서 서로 겹쳐 초음파 융착에 의해 접합한 후, 이를 커팅하는 방식에 따라 제조된다.

보다 구체적으로, 상기 마스크 형성 유닛(300)은 투입부(310), 폴딩 영역 형성부(330), 귀걸이부 형성부(350) 및 고리 형성부(370)를 모두 포함하는 것으로서, 상기 마스크 형성 유닛(300)은 상기 귀걸이부(20)와 길이조절부(30)를 동시에 형성하기 위한 필수 구성요소로서, 별도의 지지대(311)를 반드시 필요로 하며, 상기 지지대(10)를 이용하여 마스크 본체(10)를 이송시키면서 상기 마스크 본체(10)에 귀걸이부(20)와 길이조절부(30)를 형성하게 된다.

이를 위해 상기 지지대(311)는 마스크 본체(10)에 귀걸이부(20)와 길이조절부(30)를 동시에 형성키 위해 상기 지지대(311)의 상면 및 하면을 관통하는 관통홀(315) 및 상기 지지대(311)의 상면에 형성되고, 상기 마스크 본체(10)와 이격되어 배치되는 복수 개의 고정 부재들(314)을 필수적으로 포함한다.

이어서, 상기 마스크 형성 유닛(300)을 거쳐 길이조절부(30)가 형성된 마스크(1)는 최종적으로 제조 완료된 마스크(1)의 외형, 상기 귀걸이부(20)의 부착 위치, 상기 길이조절부(30)의 형성 여부 등을 검사하는 후공정 유닛(400) 및 포장 유닛(500)을 거쳐 마스크(1)의 검사 및 제품 포장이 완료된다.

그러나, 상기한 종래 마스크 제조 장치는 귀걸이부(20) 이외에 길이조절부(30)를 갖는 구성의 마스크 제조에 특정된 장치 구성을 가지며, 이를 위해 관통홀(315) 및 복수 개의 고정부재들(314)을 포함하는 지지대(311)를 이용해야만 하고, 상기 지지대(311)를 이용하는 마스크 형성 유닛(300) 또한 투입부(310), 폴딩 영역 형성부(330), 귀걸이부 형성부(350) 및 고리 형성부(370)의 장치 구성을 반드시 필요로 하므로 복잡한 장치 구성뿐만 아니라, 공정 택 타임(tact time)의 증가와 더불어 공정 상에서 불량 발생 가능성이 더욱 증가되는 문제점이 있었다.

또한, 부직포 공급 유닛(100), 본체 형성 유닛(200), 마스크 형성 유닛(300)을 거쳐 제조가 완료된 완제품 마스크(1)를 후공정 유닛(400)에서 최종 검사한 뒤, 마지막으로 포장 유닛(500)에서 제품 포장이 이루어지기 때문에 후공정 유닛(400)에서 마스크 완제품(1)이 불량 판정되면 이를 폐기하게 되므로 마스크 완제품(1) 제조 과정에서의 투입되는 재료 소모가 과대할 뿐만 아니라, 공정 상의 택 타임 로스(loss)가 많이 발생되므로 이로 인해 공정 효율의 저하와 생산단가가 증대되는 문제점이 있었다.

한국 공개특허 제2018-0117338호 (2018.10.29. 공개)

이에 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해소할 수 있도록 발명된 것으로, 여러 겹의 부직포를 커팅 및 융착하여 마스크 본체를 형성한 뒤 상기 마스크 본체에 커팅된 이어밴드의 양단을 바로 초음파 융착하여 제조되는 안면 마스크 제조 시스템에 있어서, 마스크 원단의 공급부터 이어밴드의 초음파 융착까지 각 공정별로 지속적으로 발생되는 이송 오차 및 융착 불량을 상시 모니터 및 검사하고 이를 각 공정의 진행 중에 자동 보정할 수 있도록 개선함으로써 불필요한 재료 소모를 방지함은 물론, 마스크 제조의 공정 효율을 높이고, 마스크 제조 공정의 불량률 또한 현저히 감소시킨 안면 마스크 제조 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 롤(roll) 형태로 감겨진 부직포 또는 필터 원단을 언와인딩하면서 연속적으로 공급하는 마스크 원단 공급부; 상기 마스크 원단 공급부로부터 공급된 복수의 부직포 및 필터 원단을 서로 겹친 상태로 가압 및 초음파 융착하여 일체로 접합하고, 상기 초음파 융착에 의해 접합된 마스크 원단을 커팅롤에 의해 일정 크기로 커팅하여 마스크 본체를 형성하며, 상기 마스크 본체의 커팅 라인을 비전 유닛에 의해 상시 모니터링하여 원단이 규정 속도보다 느리거나 빨리 이송되는 경우 상기 마스크 원단에 접촉된 아이들 롤러를 승하강시킴에 의해 마스크 원단의 이송 경로를 늘이거나 단축시켜 마스크 원단의 이송속도를 조정하는 이송속도 조정 유닛을 통해 마스크 원단의 이송속도를 보정하는 마스크 본체 융착, 커팅 및 검사부; 상기 마스크 본체 융착, 커팅 및 검사부를 거친 마스크 본체의 양측 각각 2개 지점에 일정 길이로 커팅된 이어밴드의 양 끝단을 가압 및 초음파 융착하여 동시에 고정한 다음, 비전 유닛을 통한 이어밴드의 융착 위치 검사와 이어밴드 인장 검사 유닛을 통한 이어밴드의 인장 검사를 연속적으로 수행하여 융착 상태 검사와 인장 검사에서 둘 중 어느 하나라도 불량으로 판정 시 불량품 배출 유닛이 즉시 해당 불량 마스크를 마스크 이송라인의 일측방으로 배출하는 이어밴드 융착 및 검사부; 및 상기 마스크 원단 공급부의 언와이딩의 속도, 상기 이송속도 조정 유닛에 의해 조정되는 마스크 원단의 이송속도를 수집하여 입력으로 하고 생산 효율값을 출력으로 하는 머신러닝을 수행하는 생산효율관리부를 포함하여 구성된다.

또한 일 실시예에 따라, 상기 이송속도 조정 유닛은, 마스크 원단이 관통하여 통과할 수 있도록 내부에 중공을 갖는 상자 형태의 브래킷; 상기 브래킷의 중공 내부에 마스크 원단의 이송방향을 따라 일정 간격을 두고 이격 설치되어 마스크 원단이 상단에 접촉되는 한쌍의 고정 아이들 롤러; 상기 브래킷에 상단에 장착된 모터; 및 상기 고정 아이들 롤러 사이에 구비됨과 함께 마스크 원단이 하단에 접촉된 상태로 모터의 구동에 의해 승하강되면서 고정 아이들 롤러 사이의 마스크 원단을 하방으로 누름 또는 누름해제하여 마스크 원단의 이송속도를 조정하는 승강 아이들 롤러;를 포함하여 구성된다.

또한 일 실시예에 따라, 상기 이어밴드 인장 검사 유닛은, 마스크 이송라인 좌우측에 마스크 이송라인을 사이에 두고 각각 마주보게 배치된 한쌍의 실린더와, 상기 실린더의 축 끝단에 결합된 일정 높이의 후크부재와, 상기 후크부재 상단을 관통하여 구비된 센서로 구성되고, 이어밴드가 융착된 마스크가 이송되면서 상기 후크부재의 상단에 상기 이어밴드가 각각 자동적으로 끼워져 걸림된 상태로 마스크의 이송이 정지되고, 이어서 실린더의 구동에 의해 상기 두 후크부재가 마스크 이송라인을 사이에 두고 서로 멀어지는 방향으로 벌어지면서 후크부재의 상단에 걸림된 이어밴드를 양측으로 당기게 되고 이 때 상기 이어밴드가 끊어지는 경우 후크부재의 상단에 구비된 센서에 이어밴드가 인식되지 않음에 따라 이를 불량으로 판정한다.

또한 일 실시예에 따라, 상기 불량품 배출 유닛은, 마스크 이송라인 상방에 구비되어 마스크를 흡착한 상태로 일측으로 이동가능한 진공 패드; 상기 진공 패드를 위치 이동시키기 위한 수평 이송부재; 및 상기 진공 패드의 일측에 구비되어 진공 패드로부터 전달된 불량 마스크를 마스크 이송라인 일측으로 배출하기 위한 불량품 배출 컨베이어;를 포함하여 구성된다.

또한 일 실시예에 따라, 상기 초음파 융착이 수행되는 지점의 하방에는 초음파 혼이 각각 구비되고, 상기 각 초음파 혼의 일측에는 초음파 혼에 직접 냉풍을 분사하여 초음파 혼의 온도를 일정 온도 이하로 유지하기 위한 초음파 혼 냉각수단이 더 구비된다.

또한 일 실시예에 따라, 상기 초음파 혼 냉각수단은 펠티어 소자가 장착된 칠러와, 상기 칠러에 의해 냉각된 공기를 이송하기 위한 냉기 송풍관과, 냉기를 초음파 혼에 직접 분사하기 위한 블로잉팬를 포함한다.

또한 일 실시예에 따라, 상기 칠러 및 송풍팬은 초음파 혼의 온도를 80도 이하로 유지한다.

본 발명은 마스크 원단의 공급부터 이어밴드의 초음파 융착까지 각 공정별로 지속적으로 발생되는 이송 오차 및 융착 불량을 상시 모니터링 및 검사하고 이를 각 공정의 진행 중에 자동으로 보정함으로써 마스크 제조 공정의 불량률을 현저히 감소시킬 수 있다.

또한, 본 발명은 마스크 원단 공급부의 언와인딩의 속도, 이송속도 조정 유닛에 의해 조정되는 마스크 원단의 이송속도를 수집하여 입력으로 하고 생산 효율값을 출력으로 하는 머신러닝을 통해 생산효율을 현저히 향상 시킬 수 있다.

도 1은 종래 마스크 제조 장치에 의해 제조되는 마스크의 사시도
도 2는 종래 마스크 제조 장치의 마스크 형성 유닛의 구성을 개략적으로 보여주는 도면
도 3은 종래 마스크 제조 장치의 지지대의 사시도
도 4는 본 발명 안면 마스크 제조 시스템을 일 실시예에 따라 보인 평면도
도 5는 본 발명 안면 마스크 제조 시스템의 생산효율관리부의 기능블록도
도 6은 본 발명에 따른 마스크 융착, 커팅 및 검사부를 일 실시예에 따라 보인 동작 상태도로서, (a) 평면도 및 (b) 정면도
도 7은 도 6의 이송속도 조정 유닛을 확대하여 보인 사시도
도 8은 본 발명에 따른 이어밴드 융착 위치 검사 유닛의 동작 상태도로서, (a)는 융착 위치 검사 상태, (b)는 정상 판정 상태, (c)는 불량 판정 상태
도 9은 본 발명에 따른 이어밴드 인장 검사 유닛의 동작 상태도로서, (a)는 인장 검사 시작 상태, (b)는 정상 판정 상태, (c)는 불량 판정 상태
도 10는 도 9의 이어밴드 인장 검사 유닛을 확대하여 보인 사시도
도 11은 본 발명에 따른 이어밴드 융착 위치 검사 및 인장 검사 시 불량 판정된 마스크를 마스크 이송라인 측방으로 배출하는 동작 상태도
도 12는 본 발명에 따른 초음파 혼 냉각수단의 구성을 일 실시예에 따라 보인 동작 상태도

본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로서, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 내지 "구비하다" 등의 용어는 본 명세서에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

본 명세서에서 다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 나타낸다.

일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미가 있는 것으로 해석되어야 하며, 본 명세서에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않아야 한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명 안면 마스크 제조 시스템의 구성 및 작동 관계를 구체적으로 살펴보면 다음과 같다.

도 4는 본 발명 안면 마스크 제조 시스템을 일 실시예에 따라 보인 평면도이다.

본 발명 안면 마스크 제조 시스템은, 먼저 롤(roll) 형태로 감겨진 부직포 또는 필터 등으로 이루어진 마스크 원단(MF)을 언와인딩하면서 연속적으로 공급하는 마스크 원단 공급부(1000)가 구비된다.

또한, 상기 마스크 원단 공급부(1000)의 하류단에는 마스크 본체 융착, 커팅 및 검사부(2000)가 구비된다. 상기 마스크 본체 융착, 커팅 및 검사부(2000)는 마스크 원단 공급부(1000)로부터 공급된 복수의 부직포 및 필터 등의 마스크 원단(MF)을 서로 겹친 상태로 가압 및 초음파 융착하여 일체로 접합하고, 상기 초음파 융착에 의해 접합된 마스크 원단(MF)을 커팅롤(2300, 도 5 참조)에 의해 일정 크기로 커팅하여 마스크 본체(M)를 형성하며, 상기 마스크 본체(M)의 커팅 라인(CL)을 비전 유닛(2400)에 의해 상시 모니터링하여 원단이 규정 속도보다 느리거나 빨리 이송되는 경우 상기 마스크 원단(MF)에 접촉된 아이들 롤러(2250, 도 6 참조)를 승하강시킴에 의해 마스크 원단(MF)의 이송 경로를 늘이거나 단축시켜 마스크 원단(MF)의 이송속도를 조정하는 이송속도 조정 유닛(2200)을 통해 마스크 원단(MF)의 이송속도를 보정한다.

또한, 상기 마스크 본체 융착, 커팅 및 검사부(2000)의 하류단에는 이어밴드 융착 및 검사부(3000)가 구비된다.

상기 이어밴드 융착 및 검사부(3000)는, 마스크 본체 융착, 커팅 및 검사부(2000)를 거친 마스크 본체(M)의 양측 각각 2개 지점에 일정 길이로 커팅된 이어밴드(YB)의 양 끝단을 가압 및 초음파 융착하여 동시에 고정한 다음, 이어밴드 융착 위치 검사 유닛(3200)을 통한 이어밴드(YB)의 융착 위치 검사를 실시하고, 이어서 이어밴드 인장 검사 유닛(3300)을 통한 이어밴드(YB)의 인장 검사를 연속적으로 수행하여 어어밴드 융착 위치 검사와 인장 검사에서 둘 중 어느 하나라도 불량으로 판정 시 불량품 배출 유닛(3400)이 즉시 해당 불량 마스크(FM)를 마스크 이송라인의 일측방으로 배출한다.

상기 이어밴드 융착 위치 검사 및 이어밴드 인장 검사에서 정상 상태로 판정된 정상 마스크(M)는 마스크 이송라인의 양품 배출 컨베이어(3500)로 배출됨으로써 본 발명에 따른 안면 마스크(M)의 제조가 완료된다.

도 5는 본 발명 안면 마스크 제조 시스템의 생산효율관리부의 기능블록도이다.

생산효율관리부(4000)는 마스크 원단 공급부(1000)의 언와인딩의 속도, 이송속도 조정 유닛(2200)에 의해 조정되는 마스크 원단의 이송속도를 수집하는 수집모듈(4100)과, 수집모듈(4100)에 의해 수집된 언와인딩의 속도 및 마스크 원단의 이송속도 입력으로 하고 생산 효율값을 출력으로 하는 학습데이터를 이용하여 머신러닝을 수행함으로써 생산효율학습모델(4220)을 생성하는 학습모듈(4200)을 구비할 수 있다.

학습모듈(4200)은 수집모듈(4100)에 의해 수집된 언와인딩의 속도 및 마스크 원단의 이송속도를 생성된 생산효율학습모델(4220)에 입력하여 최적의 생산 효율값을 산출할 수 있다.

도 6은 본 발명에 따른 마스크 융착, 커팅 및 검사부를 일 실시예에 따라 보인 동작 상태도로서, (a) 평면도 및 (b) 정면도이고, 도 7은 도 6의 이송속도 조정 유닛을 확대하여 보인 사시도이다.

상기 이송속도 조정 유닛(2200)은, 마스크 원단(MF)이 관통하여 통과할 수 있도록 내부에 중공을 갖는 상자 형태의 브래킷(2210)과, 상기 브래킷(2210)의 중공 내부에 마스크 원단(MF)의 이송방향을 따라 일정 간격을 두고 이격 설치되어 마스크 원단(MF)이 상단에 접촉되는 한쌍의 고정 아이들 롤러(2260)와, 상기 브래킷(2210)에 상단에 장착된 모터(2220)와, 상기 고정 아이들 롤러(2260) 사이에 구비됨과 함께 마스크 원단(MF)이 하단에 접촉된 상태로 모터(2220)의 구동에 의해 승하강되면서 고정 아이들 롤러(2260) 사이의 마스크 원단(MF)을 하방으로 누름 또는 누름해제하여 마스크 원단(MF)의 이송속도를 조정하는 승강 아이들 롤러(2250)로 구성된다.

보다 구체적으로는, 상기 모터(2220)의 축(2221) 하단에는 롤러 브래킷(2240)이 나사결합됨과 함께 상기 롤러 브래킷(2240)에는 승강 아이들 롤러(2250)가 결합됨에 따라 상기 모터(2220) 및 모터 축(2221)이 회전 구동됨에 따라 상기 롤러 브래킷(2240) 및 승강 아이들 롤러(2250)가 상하 방향으로 이동되어진다.

또한, 도 7에서 도시된 바와 같이 상기 롤러 브래킷(2240)과 브래킷(2210) 사이에는 롤러 브래킷(2240)의 승하강을 가이드하기 위한 봉형 가이드부재(2230)가 더 구비될 수 있다.

즉, 비전 유닛(2400)에 의해 촬영되는 커팅 라인(CL) 사이의 간격이 좁은 것으로 판정된 경우에는 상기 승강 아이들 롤러(2300)가 하방으로 이동되어지고, 이에 따라 상기 승강 아이들 롤러(2300)가 마스크 원단(MF)을 하방으로 눌러 마스크 원단(MF)의 전체 이동 경로를 길게 신장시키게 됨으로써 결국 마스크 원단(MF)의 이동속도가 뒤로 약간 당겨져 늦춰지도록 조정되어진다.

반면, 비전 유닛(2400)에 의해 촬영되는 커팅 라인(CL) 사이의 간격이 넓은 것으로 판정된 경우 승강 아이들 롤러(2300)가 이번에는 상방으로 이동되어지고, 이에 따라 상기 승강 아이들 롤러(2300)가 마스크 원단(MF)을 누르고 있던 상태가 해제되면서 마스크 원단(MF)의 전체 이동 경로가 단축됨으로써 결국 마스크 원단(MF)의 이동속도가 앞으로 약간 당겨져 빨라지도록 조정될 수 있음은 이해 가능하다.

도 8은 본 발명에 따른 이어밴드 융착 위치 검사 유닛의 동작 상태도로서, (a)는 융착 위치 검사 상태, (b)는 정상 판정 상태, (c)는 불량 판정 상태이다.

일 실시예에 따라, 상기 이어밴드 융착 위치 검사 유닛(3200)은, 카메라 모듈일 수 있다. 상기 이어밴드 융착 위치 검사 유닛(3200)은 이어밴드(YB)의 초음파 융착 공정 시 이어밴드 밴드 융착부(WP)의 위치와 융착 상태를 상시 모니터링 검사함으로써 정상 또는 불량 여부를 판정하게 된다.

예시적으로, 도 8b는 마스크 본체(M)에 이어밴드(YB)가 정상적으로 융착된 상태(정상 상태)를 도시하고, 도 8c는 마스크(M)에 이어밴드(YB)가 정상적으로 융착되지 못한 상태(불량 상태)를 도시한다.

도 9는 본 발명에 따른 이어밴드 인장 검사 유닛의 동작 상태도로서, (a)는 인장 검사 시작 상태, (b)는 정상 판정 상태, (c)는 불량 판정 상태이고, 도 9는 도 8의 이어밴드 인장 검사 유닛을 확대하여 보인 사시도이다.

상기 이어밴드 인장 검사 유닛(3300)은, 마스크 이송라인 좌우측에 마스크 이송라인을 사이에 두고 각각 마주보게 배치된 한쌍의 실린더(3310)와, 상기 실린더(3310)의 축(3311) 끝단에 결합된 일정 높이의 후크부재(3320)와, 상기 후크부재 상단에 형성된 후크(3321) 하단을 관통하여 구비된 센서(3330)로 구성된다. 이 때, 상기 센서(3330)는 빛을 조사하여 물체의 유무를 감지하는 광센서 등의 비접촉 센서류 중 하나가 적용될 수 있다.

이에 따라 상기 이어밴드(YB)가 융착된 마스크(M)가 이송되면서 상기 후크부재(3320)의 후크(3321)에 하방으로 늘어뜨려져 있던 상기 이어밴드(YB)가 각각 자동적으로 끼워져 걸림되는데, 이 때 마스크의 이송은 수 초 동안 정지된다.

이어서 이어밴드 인장 검사 유닛(3300)의 실린더(3310)가 구동되면서 상기 양쪽의 후크부재(3320)가 마스크 이송라인을 사이에 두고 서로 멀어지는 방향으로 벌어지면서 후크부재(3320)의 후크(3321)에 걸림된 이어밴드(YB)를 양측으로 당기게 되고, 이 때 이어밴드(YB)가 끊어지는 경우 후크(3321)의 하단을 관통하여 구비된 센서(3330)에 이어밴드(YB)가 인식되지 않음에 따라 이를 불량으로 판정한다.

도 11은 본 발명에 따른 이어밴드 융착 위치 검사 및 인장 검사 시 불량 판정된 마스크를 마스크 이송라인 측방으로 배출하는 동작 상태도이다.

상기 불량품 배출 유닛(3400)은, 마스크 이송라인 상방에 구비되어 불량 판정된 마스크(FM)를 흡착한 상태로 일측으로 이동가능한 진공 패드(3410)와, 상기 진공 패드(3410)를 위치 이동시키기 위한 수평 이송부재(3420)와, 상기 진공 패드(3410)의 일측에 구비되어 진공 패드(3410)로부터 전달된 불량 마스크(FM)를 마스크 이송라인 일측으로 배출하기 위한 불량품 배출 컨베이어(3430)로 구성될 수 있다.

따라서, 상술한 이어밴드 융착 위치 검사 유닛(3200) 및 이어밴드 인장 검사 유닛(3300)에 의해 어느 하나라도 불량 판정되는 경우 상기 불량품 배출 유닛(3400)의 진공 패드가 불량품 배출 컨베이어(3430)를 통해 즉시 마스크 이송라인 일측으로 배출 회수된다.

도 12는 본 발명에 따른 초음파 혼 냉각수단의 구성을 일 실시예에 따라 보인 동작 상태도이다.

상술한 바에 따르면, 초음파 진동을 인가할 때 이와 접촉된 마스크 원단(MF)이 융착될 수 있도록 상기 초음파 융착이 수행되는 각 지점의 하방에는 초음파 혼(2500)이 각각 구비되는데, 이 때 상기 각 초음파 혼(2500)의 일측에는 초음파 혼(2500)에 직접 냉풍을 분사하여 초음파 혼(2500)의 온도를 일정 온도 이하로 유지하기 위한 초음파 혼 냉각수단(2600)이 더 구비될 수 있다.

상기 초음파 융착 과정을 보다 자세히 살펴보면, 마스크 원단을 상방에서 가압한 상태로 초음파 혼에 초음파를 인가하면 상기 초음파 혼이 인가된 초음파에 의해 진동되면서 초음파 혼이 가열되기 시작한다. 이 상태에서 상기 초음파 혼은 순간적으로 80도에 이르는 고열에 도달할 수 있으며, 상기 발생된 열이 가압된 마스크 원단 부분을 녹임으로써 최종적으로 초음파 혼에서 발생된 열에 의해 융착이 수행되어진다.

그러나, 상기한 초음파 혼(2500)은 중국 등지에서 전량 수입에 의존하는 실정인데, 80도 이상으로 가열되는 경우에는 고열에 인해 초음파 혼이 파손되거나 손상되는 폐단이 종종 발생되었다. 이 경우 현재 마스크 제조 현장에선 미리 구매해 두었던 새로운 초음파 혼으로 교체하여 계속 공정을 진행하거나 마스크 제조 설비에 대형 선풍기나 실내 에어컨을 가동하여 실내 온도를 전체적으로 낮춤으로써 임시 방편으로 대처하고 있는 실정이다.

그러나, 현재의 대처 방식으로는 선풍기를 이용하여 초음파 혼(2500)의 온도를 파손에 안전한 80도 미만의 온도 수준으로 유지하기 위해서는 초음파 혼의 냉각이 제대로 이루어지지 못할뿐만 아니라 제조 현장에 비산 먼지가 발생될 우려가 있고, 실내 에어컨을 가동할 경우에는 막대한 전력 소모로 비효율적인 문제점이 있다.

이를 위해 본 발명에서는 상기 초음파 혼(2500)이 80도 이상의 고열로 손상되지 않도록 초음파 혼(2500)에 직접 냉기를 분사하여 상기 초음파 혼을 파손에 안전한 적정 온도(80도 미만)로 집중 냉각하기 위한 초음파 혼 냉각수단(2600)을 제공하는 것을 또 다른 특징으로 한다.

상기 초음파 혼 냉각수단(2600)은, 펠티어(Peltier) 소자가 장착된 칠러(2610)와, 상기 칠러(2610)에 의해 냉각된 공기를 이송하기 위한 냉기 송풍관(2620)과, 냉기를 초음파 혼(2500)에 직접 분사하기 위한 블로잉팬(2630)을 포함한다.

이에 따라 상기 칠러(2610), 냉기 송풍관(2620) 및 블로잉팬(2630)은 초음파 혼(2500)에 약 10도 전후의 냉기를 집중적으로 직접 분사하여 상기 초음파 혼의 온도를 80도 이하로 일정하게 유지한다.

또한, 상기 블로잉팬(2630)은 냉기가 토출되는 분사구의 방향을 임의로 조절할 수 있도록 구성이 가능하다.

한편, 상기 도면에서 미설명 부호 2100은 융착롤이고, 3100은 이어밴드 융착 유닛이다.

아울러 본 발명은 단지 앞서 기술된 일 실시예에 의해서만 한정된 것은 아니며, 장치의 세부 구성이나 개수 및 배치 구조를 변경할 때에도 동일한 효과를 창출할 수 있는 것이므로 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 기술적 사상의 범주 내에서 다양한 구성의 부가 및 삭제, 변형이 가능한 것임을 명시하는 바이다.

1000: 마스크 원단 공급부 2000: 마스크 융착, 커팅 및 검사부
2100: 융착롤 2200: 이송속도 조정 유닛
2220: 모터 2250: 승강 아이들 롤러
2260: 고정 아이들 롤러 2300: 커팅롤
2400: 비전 유닛 3000: 이어밴드 융착 및 검사부
3200: 이어밴드 융착 위치 검사 유닛 3300: 이어밴드 인장 검사 유닛
3400: 불량품 배출 컨베이어 3500: 양품 배출 컨베이어
4000: 생산효율관리부 4100: 수집모듈
4200: 학습모듈 4220: 생산효율학습모델
M : 마스크 MF : 마스크 원단
WL : 융착 라인 CL : 커팅 라인
WP : 융착 부분 FM: 불량 마스크

Claims (7)

1. 롤(roll) 형태로 감겨진 부직포 또는 필터 원단을 언와인딩하면서 연속적으로 공급하는 마스크 원단 공급부;
   상기 마스크 원단 공급부로부터 공급된 복수의 부직포 및 필터 원단을 서로 겹친 상태로 가압 및 초음파 융착하여 일체로 접합하고, 상기 초음파 융착에 의해 접합된 마스크 원단을 커팅롤에 의해 일정 크기로 커팅하여 마스크 본체를 형성하며, 상기 마스크 본체의 커팅 라인을 비전 유닛에 의해 상시 모니터링하여 원단이 규정 속도보다 느리거나 빨리 이송되는 경우 상기 마스크 원단에 접촉된 아이들 롤러를 승하강시킴에 의해 마스크 원단의 이송 경로를 늘이거나 단축시켜 마스크 원단의 이송속도를 조정하는 이송속도 조정 유닛을 통해 마스크 원단의 이송속도를 보정하는 마스크 본체 융착, 커팅 및 검사부;
   상기 마스크 본체 융착, 커팅 및 검사부를 거친 마스크 본체의 양측 각각 2개 지점에 일정 길이로 커팅된 이어밴드의 양 끝단을 가압 및 초음파 융착하여 동시에 고정한 다음, 이어밴드 융착 위치 검사 유닛을 통한 이어밴드의 융착 위치 검사와 이어밴드 인장 검사 유닛을 통한 이어밴드의 인장 검사를 연속적으로 수행하여 융착 상태 검사와 인장 검사에서 둘 중 어느 하나라도 불량으로 판정 시 불량품 배출 유닛이 즉시 해당 불량 마스크를 마스크 이송라인의 일측방으로 배출하는 이어밴드 융착 및 검사부; 및
   상기 마스크 원단 공급부의 언와인딩의 속도, 상기 이송속도 조정 유닛에 의해 조정되는 마스크 원단의 이송속도를 수집하여 입력으로 하고 생산 효율값을 출력으로 하는 머신러닝을 수행하는 생산효율관리부를 포함하는,
   안면 마스크 제조 시스템.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 이송속도 조정 유닛은,
   마스크 원단이 관통하여 통과할 수 있도록 내부에 중공을 갖는 상자 형태의 브래킷;
   상기 브래킷의 중공 내부에 마스크 원단의 이송방향을 따라 일정 간격을 두고 이격 설치되어 마스크 원단이 상단에 접촉되는 한쌍의 고정 아이들 롤러;
   상기 브래킷에 상단에 장착된 모터; 및
   상기 고정 아이들 롤러 사이에 구비됨과 함께 마스크 원단이 하단에 접촉된 상태로 모터의 구동에 의해 승하강되면서 고정 아이들 롤러 사이의 마스크 원단을 하방으로 누름 또는 누름해제하여 마스크 원단의 이송속도를 조정하는 승강 아이들 롤러;를 포함하는,
   안면 마스크 제조 시스템.
3. 제 1 항에 있어서,
   상기 이어밴드 인장 검사 유닛은,
   마스크 이송라인 좌우측에 마스크 이송라인을 사이에 두고 각각 마주보게 배치된 한쌍의 실린더와, 상기 실린더의 축 끝단에 결합된 일정 높이의 후크부재와, 상기 후크부재 상단을 관통하여 구비된 센서로 구성되고,
   이어밴드가 융착된 마스크가 이송되면서 상기 후크부재의 상단에 상기 이어밴드가 각각 자동적으로 끼워져 걸림된 상태로 마스크의 이송이 정지되고, 이어서 실린더의 구동에 의해 상기 두 후크부재가 마스크 이송라인을 사이에 두고 서로 멀어지는 방향으로 벌어지면서 후크부재의 상단에 걸림된 이어밴드를 양측으로 당기게 되고 이 때 상기 이어밴드가 끊어지는 경우 후크부재의 상단에 구비된 센서에 이어밴드가 인식되지 않음에 따라 이를 불량으로 판정하는,
   안면 마스크 제조 시스템.
4. 제 1 항에 있어서,
   상기 불량품 배출 유닛은,
   마스크 이송라인 상방에 구비되어 마스크를 흡착한 상태로 일측으로 이동가능한 진공 패드;
   상기 진공 패드를 위치 이동시키기 위한 수평 이송부재; 및
   상기 진공 패드의 일측에 구비되어 진공 패드로부터 전달된 불량 마스크를 마스크 이송라인 일측으로 배출하기 위한 불량품 배출 컨베이어;를 포함하는,
   안면 마스크 제조 시스템.
5. 제 1 항에 있어서,
   상기 초음파 융착이 수행되는 지점의 하방에는 초음파 혼이 각각 구비되고, 상기 각 초음파 혼의 일측에는 초음파 혼에 직접 냉풍을 분사하여 초음파 혼의 온도를 일정 온도 이하로 유지하기 위한 초음파 혼 냉각수단이 더 구비되는,
   안면 마스크 제조 시스템.
6. 제 5 항에 있어서,
   상기 초음파 혼 냉각수단은 펠티어 소자가 장착된 칠러와, 상기 칠러에 의해 냉각된 공기를 이송하기 위한 냉기 송풍관과, 냉기를 초음파 혼에 직접 분사하기 위한 블로잉팬을 포함하는,
   안면 마스크 제조 시스템.
7. 제 5 항에 있어서,
   상기 초음파 혼 냉각수단은 초음파 혼의 온도를 80도 이하로 유지하는,
   안면 마스크 제조 시스템.

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