KR20140120344A - 방사상 베인 및 그 제조방법 - Google Patents

Abstract

스레드 번들의 용착부에서의 베인분리에 따른 절단 손실을 발생시키지 않고 제조가 가능한 경제성이 우수한 방사상 베인을 제공한다. 연속된 1개의 스레드 번들의 길이방향 중간부를 되접힘부로 하고, 그 되접힘부 양단측의 스레드 번들이 그의 중심부에 공간을 남기고 방사상으로 펼쳐 겹쳐지게 하고, 또한 상기 중심부의 공간주위에 형성되는 환형상의 되접힘부(12)의 외측이 환형상으로 용착되어 환형상 코어부(13)를 형성한다. 되접힘부(12)의 내측에 관통구멍(11)이 형성되고, 코어부(13)의 외측에는 둘레방향 전역으로부터 다수개의 스레드소재(21)가 외주측으로 연장된 방사상의 베인부(14)가 형성된다. 환형상의 되접힘부(12)는 양면측으로 돔 형상으로 돌출되고 중심측으로 아치 형상으로 돌출된 미용착부 내지 불완전 용착부이며, 복수매의 방사상 베인(10)을 축에 끼워 브러시헤드를 형성할 때 유효한 간격 조정용 보스부가 되고, 동시에 삽입을 용이하게 할 수 있는 슬라이드부, 삽입된 베인을 고정하는 그립부로서도 기능한다.

Description

방사상 베인 및 그 제조방법{RADIAL VANE AND METHOD OF MANUFACTURING SAME}

본 발명은 360도형 칫솔의 브러시헤드나 청소용 브러시, 공업용 브러시 등으로서 사용되는 원통형 브러시에 사용되는 디스크형 방사상 베인 및 그 제조방법에 관한 것이다.

칫솔의 일종으로서 특허문헌 1에 기재된 바와 같은 360도형 칫솔이 알려져 있다. 상기 칫솔은 브러시 핸들의 선단부에 원통 형상의 브러시헤드를 갖고 있다. 원통 형상의 브러시헤드는 디스크형의 방사상 베인을 중심축 방향으로 적층함으로써 구성되어 있다. 디스크형 방사상 베인의 종래 구조를 도 11의 (a), (b)에 나타낸다.

디스크형의 방사상 베인(1)은 내측을 브러시핸들의 선단부가 관통하는 디스크형의 환형상 코어부(2)와, 환형상 코어부(2)의 둘레방향 전역으로부터 다수개의 스레드소재(thread material)(21)가 외주측으로 연장되어 형성된 방사상의 베인부(3)로 이루어진다. 환형상 코어부(2)는 다수개의 스레드소재 (21)를 결합하는 용착부이고, 그 내측은 핸들 삽입통과용 관통구멍(4)이다. 특허문헌 1에 기재된 방사상 베인(1)에서는 브러시헤드에서의 중심축 방향의 식모 밀도를 작게 하기 위해 환형상 코어부(2)의 양면에 환형상 돌기(5)가 일체 성형되어 소위 보스부를 형성하고 있다.

이와 같은 방사상 베인을 제조하는 방법으로서는 지금까지는 특허문헌 1~3에 기재되어 있는 바와 같고, 기본적으로 동일한 원리에 기초하는 것이 채용되고 있었다. 그 제조원리를 도 12에 의해 설명한다. 방사상 베인의 제조장치는 나일론 수지계의 스레드소재 (21)를 묶어 형성된 스레드 번들(thread bundle)(20)로부터 방사상 베인(1)을 제조한다. 그 제조를 위해 제조장치는 수평인 가공베드(30)와, 그 베드상에 설치된 원기둥형 용착헤드(40)를 구비하고 있다.

가공베드(30)에는 스레드 번들(20)이 통과하는 수직의 관통구멍(31)이 설치되어 있다. 원기둥형 용착헤드(40)는 가공베드(30)의 관통구멍(31)상에 동심형상으로 수직 배치되어 있고, 도시되지 않은 구동기구에 의해 중심축 방향으로 승강 구동된다. 상기 용착헤드(40)는 초음파 진동에 의한 용착을 실시하는 용착혼(welding horn)이고, 도시되지 않은 진동자에 의해 발진 구동된다. 용착헤드(40)의 원형의 선단면은 용착면(41)이다.

방사상 베인(1)의 제조에서는 우선 가공베드(30)상의 용착베드(40)가 상방의 퇴피위치에 있는 상태에서, 스레드 번들(20)이 가공베드(30)의 관통구멍(31)을 통과하여 가공베드(30)상에 소정량 돌출된다. 스레드 번들(20)의 밀어올림은 가공베드(30)의 아래에 설치된 도시되지 않은 밀어올림 척(push-up chuck)에 의해 실시된다. 스레드 번들(20)의 돌출량은 제조되는 방사상 베인(1)의 반경에 따라서 설정된다.

스레드 번들(20)이 가공베드(30)상으로 소정량 돌출되면, 용착헤드(40)가 상방의 퇴피위치로부터 진동하면서 하강함으로써, 돌출부를 형성하는 스레드소재(21)가 용착헤드(40)의 선단부에 의해 주위로 균등하게 눌려 펼쳐진다. 용착 헤드(40)가 더욱 하강을 계속함으로써, 최종적으로는 용착헤드(40)의 용착면(41)에 의해 방사상으로 펼쳐진 스레드소재(21)의 중심부 주위가 가공베드(30) 표면의 관통구멍(31) 주위에 억압된다. 이에 의해 스레드 번들(20)의 돌출부에서의 스레드소재(21)는 주위로 직각으로 절곡되어 방사상으로 펼쳐지고, 또한 방사상으로 펼쳐진 스레드소재(21)의 중심부 주위가 용착헤드(40) 선단의 용착면(41)에 의해 용착된다. 또한, 방사상으로 펼쳐진 스레드소재(21)의 중심부도, 중심부 주위로부터의 전열(傳熱)에 의해 용착이 진행되고 최종적으로는 용착 고화부(25)가 된다.

방사상으로 펼쳐진 스레드소재(21)의 중심부 주위가 용착되면, 그 환형상 용착부(22)가 내측의 스레드 번들 부분으로부터 분리된다. 이에 의해, 완성된 방사상 베인(1)이 스레드 번들(20)로부터 분리되고, 환형상 용착부(22)가 방사상 베인(1)에서의 디스크 형상의 환형상 코어부(2)가 된다. 또한, 스레드 번들(20)의 선단부에 형성된 용착 고화부(25)는 완성된 방사상 베인(1)의 분리후, 다음의 방사상 베인(1)의 제조에 대비하여 절단 제거된다.

특허문헌 1에 기재된 제조방법에서는, 방사상으로 펼쳐진 스레드소재(21)의 중심부 주위의 용착 중(환형상 용착부(22)의 형성 중)에 브러시헤드에서의 중심축 방향의 식모 밀도를 작게 하기 위한 보스부(환형상 돌기(5,5))가 용융재료의 유동에 의해 일체적으로 성형된다. 또한, 특허문헌 3에 기재된 제조방법에서는, 방사상으로 펼쳐진 스레드소재(21)의 중심부 주위의 용착 중에 스레드 번들(20)의 가이드를 겸하는 원통 형상의 분리 지그에 의해, 방사상으로 펼쳐진 스레드소재(21)의 중심부 주위와 중심부가 성형 분리되어 제조공정수의 삭감, 제조시간의 단축이 도모된다.

한편, 특허문헌 2에 기재된 제조방법에서는, 완성된 방사상 베인(1)의 베인부(3)에서의 스레드소재의 밀도를 크게 하기 위해, 및 환형상 코어부(2)의 기계적 강도를 높이기 위해, 완성된 방사상 베인(1)을 가공베드(30)상의 정위치에 고정한 채, 환형상 코어부(2)의 내측에 형성된 관통구멍(4)을 통하여 다시 스레드 번들(20)을 방사상 베인(1) 위로 돌출시키고, 그 스레드 번들(20)을 다시 주위로 펼쳐 중심부 주위를 환형상으로 용착하고, 그 환형상 용착부(22)의 내측을 분리한다. 이렇게 함으로써, 환형상 코어부(2)에서 일체화된 2중 구조(2매 겹침(two-ply) 구조)의 방사상 베인(1)이 제조된다.

그러나, 어떤 제조방법에서도 가공베드(30)상에서 방사상 베인(1)이 제조될 때마다 방사상 베인(1)으로부터 분리된 스레드 번들(20)의 선단부가 용착 고화부(25)가 되고, 다음의 방사상 베인(1)의 제조시에서의 장해가 되므로 절단 제거된다. 제거부의 길이는 여유를 예측하여 3㎜ 전후에 이르는데, 이에 의한 스레드 번들(20)의 절단 손실이 제조비용을 상승시켜 제조비용 인하의 큰 장해가 되고 있다. 특허문헌 3에 기재된 이중구조의 방사상 베인(1)의 경우에는, 1매의 방사상 베인(1)을 제조할 때마다 2개의 제거부가 발생하므로, 1매당의 스레드 번들(20)의 절단손실은 수 ㎜나 된다.

방사상 베인(1)에서의 관통구멍(4)의 내부직경은 기본적으로 스레드 번들(20)의 외부직경과 일치한다. 관통구멍(4)의 내부직경을 이보다 크게 하는 것도 가능하지만, 그 경우에는 환형상 용착부(22)(환형상 코어부(2))를 보다 크게 제거하는 것이 필요해지고, 스레드 번들(20)의 용착부 분리에 따른 절단손실이 더욱 증가된다.

또한, 제조된 방사상 베인(1)의 환형상 코어부(2)는 스레드소재(21)가 초음파 용착에 의해 형성된 것이므로 얇고 또한 단단하므로(탄성이 없으므로), 코어부 내부직경(내측의 관통구멍직경)이 핸들 축부의 외부직경보다 작으면, 방사상 베인(1)을 축부에 끼워 맞출때 작업이 곤란해질뿐만 아니라, 환형상 코어부(2)가 쉽게 파손된다. 반대로, 환형상 코어부(2)의 내측에 형성되는 관통구멍(4)(핸들 삽입통과구멍)의 내부직경이 큰 경우에는, 방사상 베인(1)이 축부에 고정되지 않아 사용시의 공전(空轉) 등이 문제가 된다.

그 결과, 환형상 코어부(2)의 내부직경에 엄밀한 정밀도가 요구되고, 정밀도 불량품이 많아짐에 따라 방사상 베인(1)의 제조비용이 상승한다.

일본 특허 제4000355호 공보 일본 특허 제4673802호 공보 일본 특허 제4756616호 공보

본 발명의 목적은 관통구멍의 내부직경을 자유롭게 설정할 수 있고, 또한 그 내부직경의 크기에 관계없이 스레드 번들의 절단손실을 가급적으로 적게 할 수 있는 경제성이 우수한 방사상 베인 및 그 제조방법을 제공하는 데에 있다.

본 발명의 다른 목적은 상기 절단손실뿐만 아니라 그 이외의 제조비용 인상 요인도 함께 제거한 한층 경제적이고 또한 고기능의 방사상 베인 및 그 제조방법을 제공하는 데에 있다.

상기 목적을 달성하기 위해 본 발명자들은 종래와는 전혀 다른 발상에 기초하는 방사상 베인의 구조 및 제조방법을 생각해내어 본 발명을 완성시키기에 이르렀다.

즉, 종래의 방사상 베인의 제조에서는 2중 구조의 방사상 베인은 2매분이라는 최소 단위 매수마다 스레드 번들의 돌출량을 결정하고, 돌출부의 기단측을 기점으로 하여 스레드 번들을 방사상으로 펼친 후 기단부를 용착하고, 용착부에서 스레드 번들로부터 베인을 분리하고 있었다. 그 결과, 최소 단위 매수마다 스레드 번들의 용착부 분리에 따른 절단손실이 불가피하게 발생하고 있었다.

그래서 본 발명자들은, 방사상 베인에서의 베인부의 스레드소재 밀도로서는 이중구조(2매 겹침 구조)가 적정한 것에 착안하여 2매분의 길이의 스레드 번들의 길이방향 중간부를 되접힘부(fold-over part)로 하고, 그 되접힘부 양단측의 스레드 번들을 중심부에 공간을 남기고 방사상으로 펼치고 겹쳐 중심부의 공간 주위, 특히 중심부의 공간주위에 형성되는 환형상 되접힘부의 외측을 환형상으로 용착하는 제조방법을 생각해 냈다. 이 제조방법에 따르면, 둘로 접혀진 다수개의 스레드소재가 중심부의 공간주위에 방사상으로 나열된다. 보다 상세하게는, 내주부에서 입체적으로 겹쳐진 다수개의 스레드소재가 외주측을 향함에 따라서 둘레방향으로 분산되어 평면적이 된다. 그리고, 내주부에서 입체적으로 겹쳐진 다수개의 스레드소재가 환형상으로 용착되어 일체화되고, 2중 구조(2매 겹침 구조)의 방사상 베인이 된다.

상기 되접기 제조방법에 따르면, 스레드 번들 용착부에서의 베인분리공정이 존재하지 않으므로 스레드소재 밀도가 큰 이중구조(2매 겹침 구조)의 방사상 베인이 스레드 번들의 용착부 분리에 따른 절단 손실을 발생시키지 않고 1개의 연속된 스레드 번들로부터 제조된다. 즉, 2매분에 상당하는 길이의 스레드 번들의 길이방향 중간부를 환형상의 되접힘부로하여 내주부를 용착함으로써, 성형된 방사상 베인의 스레드 번들로부터의 분리작업이 불필요해지고, 스레드 번들의 용착부 분리에 따른 절단손실은 전혀 발생하지 않는 것이다. 또한, 중심부의 공간의 크기는 임의로 설정 가능하고, 그 대소가 상기 절단손실에 영향을 미치는 일도 없다.

중심부의 공간주위에서의 환형상 용착부에 관해서는 당초에는 되접힘부의 내주 가장자리까지 완전히 용착하고, 그 결과 환형상 용착부가 중심부의 공간에 접하고 있었지만, 그 후의 용착 위치를 검토하는 과정에서, 특히 환형상 되접힘부의 외주측을 환형상으로 용착하고, 중심부의 공간 주위에 환형상 되접힘부를 남긴 경우에는 그 환형상 되접힘부는 중심측으로 볼록부의 아치형 단면 형상을 갖는 두껍고 탄성을 갖는 보스부가 되고, 기능적으로 우수한 슬라이드부 및 그립부를 겸하게 되는 것으로 판명되었다.

즉, 환형상 용착부 내측에 남겨진 환형상 되접힘부는 미용착부 내지는 불완전 용착부이고, 스레드 번들을 형성하는 스레드소재가 탄성에 의해 둥글게 구부러져 형성되어 있으므로, 환형상 되접힘부는 외측의 환형상 용착부보다 두꺼워지고, 또한 환형상 용착부보다 큰 탄성을 갖는다. 또한, 환형상 되접힘부의 내주면에서는 스레드소재가 중심축 방향을 향하고 있다. 이 때문에, 환형상 되접힘부는 유효한 보스부가 되어 브러시헤드에서의 스페이서 기능을 수행할 뿐만 아니라, 방사상 베인을 파손이 생기지 않고 축에 헐렁하지 않게 단단하게 끼워 맞출 수 있다. 그 결과, 되접힘부 내측의 관통구멍의 내부직경 오차에 대한 허용도가 증대된다.

따라서, 두껍고 탄성을 갖는 아치 형상의 보스부에 의해 완성된 방사상 베인을 축에 밀어넣을 때, 약간 타이트해도 원활하게 밀어 넣어지고, 그 때 환형상 용착부가 파손될 위험성은 매우 적고, 또한 일단 밀어 넣어져 끼워 맞추어진 방사상 베인은 축으로부터 잘 빠지지 않고 둘레방향으로 잘 회전되지도 않는다.

이상과 같이 본 발명자들이 창출한 되접기 제조방법에 따르면, 방사상 베인의 베인부에서의 스레드소재 밀도의 적정화, 및 브러시헤드에서의 중심축 방향의 식모 밀도의 적정화를 도모할 수 있으면서, 제조비용의 상승 요인을 효과적으로 제거할 수 있다. 또한, 스레드 번들의 길이 및 되접힘부의 위치의 선택, 또한 중심부의 공간 내부직경의 선택에 의해 다양한 사이즈 및 형상의 방사상 베인의 제조가 가능하다.

본 발명의 방사상 베인은 이러한 견지에 기초하여 이루어진 것으로, 중심부에 관통구멍이 설치된 디스크 형상의 환형상 코어부의 둘레방향 전역으로부터 다수개의 스레드소재가 외주측으로 연장되어 방사상의 베인부를 형성한 디스크형 방사상 베인으로서, 연속된 1개의 스레드 번들의 길이방향 중간부를 되접힘부로 하고, 그 되접힘부 양단측의 스레드 번들이 중심부에 공간을 남기고 방사상으로 펼쳐져 겹쳐지고 또한 상기 중심부의 공간 주위가 환형상으로 용착되어 상기 코어부를 형성하고 있는 것을 구성상의 특징으로 하며, 상기 중심부의 공간 주위에 형성되는 환형상의 되접힘부의 외측이 환형상으로 용착되어 상기 코어부를 형성하는 구성이 특히 바람직하다.

본 발명의 방사상 베인에서는 중심부의 공간이 관통구멍이 되고, 그 관통구멍의 주위에 환형상 코어부를 통하여 방사상의 베인부가 형성되며, 바람직하게는 관통구멍의 주위에 단면이 아치 형상인 환형상 되접힘부가 형성되고, 또한 외측에 환형상 코어부를 통하여 방사상의 베인부가 형성된다.

여기에서, 환형상 되접힘부는 그의 외측이 용착되어 있으므로 미용착부 내지는 불완전 용착부이다. 또한, 스레드 번들을 형성하는 스레드소재가 완전히 절곡되어 있을 뿐만 아니라, 그 스레드소재의 탄성에 의해 아치형상으로 만곡되어 있다. 이 때문에, 환형상 되접힘부는 두께가 있는 보스부가 된다. 또한, 용착부인 환형상 코어부보다 큰 탄성을 갖고 있으므로, 방사상 베인을 축에 끼워 넣을 때 환형상 되접힘부는 베인을 고정하는 그립부가 되기도 한다. 또한, 환형상 되접힘부 내면에서의 스레드소재의 방향에 기인하여 환형상 되접힘부는 효과적인 슬라이드부가 되기도 한다. 또한, 환형상 되접힘부는 내측의 환형상 코어부에 대한 효과적인 보강부가 되기도 한다. 다시 말한다면, 환형상 코어부를 용착 성형할 때 용착이 양면측으로부터 실시되고 또한 가압력을 집중시키기 쉬우므로, 재료 용융이 촉진되고 환형상 코어 자체의 기계적 강도도 크다.

이로부터 알 수 있는 바와 같이, 본 발명의 방사상 베인에서도 가장 중요한 구성은 스레드 번들의 중간부에서 되접혀 양측에 베인이 형성되고, 이에 따라 베인 중심부의 관통구멍 주위에 환형상 되접힘부가 형성되는 것이고, 특히 상기 관통구멍을 향하여, 미용착부 또는 불완전 용착부로 이루어진 두께가 두꺼운 환형상 되접힘부가 형성되어 있는 것이다. 이 환형상 되접힘부의 두께 경도는 용착위치의 변경, 스레드소재의 굵기 및 갯수 등에 의해 조정이 가능하다.

또한, 본 발명의 방사상 베인 제조방법은 중심부에 관통구멍이 설치된 디스크 형상의 환형상 코어부의 둘레방향 전역으로부터 다수개의 스레드소재가 외주측으로 연장되어 방사상의 베인부를 형성한 디스크형 방사상 베인의 제조방법으로서, 연속된 1개의 스레드 번들의 길이방향 중간부를 되접힘부로 하고, 그 되접힘부의 일단측의 스레드 번들을 되접힘부를 기점으로 하고 또한 중심부에 공간을 확보한 상태에서 주위로 방사상으로 펼치는 제1 개방공정과, 주위로 방사상으로 펼쳐진 일단측의 스레드 번들을 중심부의 공간 주위에서 환형상으로 용착하는 제1 용착공정과, 상기 되접힘부의 타단측의 스레드 번들을 상기 되접힘부를 기점으로 하고 또한 중심부에 공간을 확보한 상태에서 주위로 방사상으로 펼치는 제2 개방공정과, 주위로 방사상으로 펼쳐진 타단측의 스레드 번들을 중심부의 공간 주위에서 환형상으로 용착하는 제2 용착공정을 포함하며, 용착부에서의 베인 분리를 실시하지 않고 효율적으로 방사상 베인의 제조를 실시할 수 있다.

특히, 제1 용착공정 및 제2 용착공정에서, 주위로 방사상으로 펼쳐진 양단측의 스레드 번들을 중심부의 공간 주위에 형성된 환형상의 되접힘부의 외측에서 환형상으로 용착하면 관통구멍 주위에 두껍고 탄성을 갖는 보스부, 슬라이드부 및 그립부를 겸하는 환형상 되접힘부가 남고, 스레드 번들의 용착부에서 베인을 분리하는 공정없이 전술한 고기능의 방사상 베인을 제조하는 것이 가능해진다.

본 발명의 방사상 베인 제조방법에서는 통상은 각 공정을 제1 개방공정, 제1 용착공정, 제2 개방공정, 제2 용착공정 순으로 단계적으로 실시하지만, 제1 개방공정과 제2 개방공정을 동시에 실시하고, 제1 용착공정과 제2 용착공정을 동시에 실시해도 좋다. 즉, 1개의 스레드 번들을 되접힘부의 양단측에서 단계적으로 가공해도 좋지만, 동시에 대칭적으로 가공해도 좋은 것이다.

제1 개방공정에서 스레드 번들의 중심부에 공간을 확보하기 위해, 그 중심부에 미리 봉 형상물을 삽입해 두는 것이 좋다. 또한, 스레드 번들의 개방에는 제1 용착공정에 사용하는 용착혼을 사용하는 것이 합리적이다. 스레드 번들의 개방에 용착혼을 사용하는 경우, 그 용착혼의 선단면으로부터 봉 형상물을 돌출시켜 두는 것이 좋다. 그렇게 함으로써, 제1 개방공정과 제1 용착공정을 연속하여 실시할 수 있다. 봉 형상물을 용착혼에 부착하는 경우, 봉 형상물이 용착혼과 공진하는 것을 방지하기 위해, 그 봉 형상물은 용착혼으로부터 독립된 별체물로 하는 것이 좋다. 봉 형상물이 용착혼과 공진하면, 되접힘부가 내측으로부터 용착되고, 방사상 베인의 관통구멍 주위에 두껍고 탄성을 갖는 보스부, 슬라이드부 및 그립부를 겸하는 환형상 되접힘부를 남기는 것이 곤란해진다.

제1 개방공정, 제1 용착공정, 제2 개방공정, 제2 용착공정 순으로 단계적으로 실시하는 경우에는, 제1 용착공정 이외에, 이에 계속되는 제2 개방공정 및 제2 용착공정에서도 제1 개방공정에서 중심부에 확보된 공간을 유지하는 것이 필요하고, 이를 위해 봉 형상물을 사용하는 것이 합리적이다. 그 봉 형상물이 제2 용착공정에 사용되는 용착혼에 부착되는 경우에는 그 용착혼으로부터 독립된 별체물로 하는 것이 좋다.

제1 용착공정에 사용하는 용착혼의 선단면으로부터 봉 형상물을 돌출시킨 경우, 그 봉 형상물은 제2 개방공정 및 제2 용착공정에서, 제1 개방공정에서 중심부에 확보된 공간의 유지에 이용 가능하다. 이 경우에는 두 혼을 접근시키게 되므로, 제2 용착공정에 사용되는 용착혼의 선단면에, 봉 형상물이 삽입되는 클리어런스부를 형성해 둘 필요가 있다.

이 클리어런스부는 제1 개방공정과 제2 개방공정을 동시에 실시하고, 제1 용착공정과 제2 용착공정을 동시에 실시하는 경우에도 유효하다. 왜냐하면, 이 경우에도 두 혼을 접근시키게 되기 때문이다.

방사상 베인의 관통구멍 주위에 두껍고 탄성을 갖는 보스부, 슬라이딩부 및 그립부를 겸하는 환형상 되접힘부를 남기기 위해서는, 제1 용착공정 및 제2 용착공정에 사용하는 용착혼의 선단면의 환형상 되접힘부에 대응하는 부분(중심부 주위)에 클리어런스부를 형성해 두는 것이 제조방법상, 장치 구성상, 간단하고 바람직하다.

본 발명의 방사상 베인은 중심부의 관통구멍 주위에서 스레드소재를 방사상으로 되접어 용착한 구성이므로, 베인부에서의 스레드소재 밀도를 2매 겹친 구조의 방사상 베인과 동일하게 할 수 있고, 또한 스레드 번들의 용착부에서의 베인 분리에 따른 절단 손실을 발생시키지 않고 제조할 수 있으며, 제조 비용의 감소를 가능하게 한다. 또한, 관통구멍의 크기를 임의로 설정할 수 있고, 그 설정이 절단손실, 더 나아가서는 제조비용에 영향을 미치지 않는다.

특히, 중심부의 관통구멍 주위에 상기 관통구멍을 향하여, 미용착부 또는 불완전 용착부로 이루어진 두께가 두꺼운 아치형상의 환형상 되접힘부를 남긴 구성인 경우에는 첫번째로, 스레드 번들의 용착부 분리에 따른 절단손실을 발생시키지 않고 제조되고, 제조비용의 감소를 가능하게 한다. 두번째로, 베인부에서의 스레드소재 밀도를 2매 겹친 구조의 방사상 베인과 동일하게 할 수 있다. 세번째로, 두께가 있는 보스부를 간단하게 형성할 수 있고, 중심축 방향으로 겹쳐 브러시헤드로 했을 때의 축방향에서의 식모 밀도의 광범위한 조절을 가능하게 한다. 네번째로, 상기 방사상 베인이 끼워 넣어지는 축에 헐렁하지 않게 고정되어 그의 공전을 방지할 수 있다. 다섯번째로, 관통구멍의 내부직경 정밀도에 대한 허용도를 증대시키고 또한 내측의 환형상 코어부의 보강에 기여하므로, 불량품의 발생빈도를 저하시킬 수 있고, 이 점에서도 제조비용의 감소를 가능하게 한다.

그리고, 본 발명의 방사상 베인 제조방법은 스레드 번들의 용착부에서의 베인 분리를 실시하지 않고, 이와 같은 방사상 베인을 효율적으로 제조할 수 있다.

도 1은 본 발명의 방사상 베인의 일례에 대해서, (a)는 그 구조를 도시한 평면도, (b)는 입면도, (c)는 종단면도이고, 종단면도 (c)는 도 1 중의 A-A선 단면 화살표도에 상당한다.
도 2는 본 발명의 방사상 베인의 다른 예에 대해서 그 구조를 도시한 종단면도이고, 도 1 중의 A-A선 단면 화살표도에 상당한다.
도 3은 본 발명의 방사상 베인의 또 다른 예에 대해서 그 구조를 도시한 종단면도이고, 도 1 중의 A-A선 단면 화살표도에 상당한다.
도 4는 본 발명의 방사상 베인 제조방법의 일례에 대해서, 그 제조에 적합한 제조장치의 구성도이다.
도 5의 (a) 내지 (g)는 동 제조장치를 사용한 제조방법의 제1 공정 설명도이다.
도 6의 (a) 내지 (e)는 동 제조방법의 제2 공정 설명도이다.
도 7은 본 발명의 방사상 베인 제조방법의 다른 예에 대해서, 그 제조에 적합한 제조장치의 구성도이다.
도 8의 (a) 내지 (g)는 동 제조장치를 사용한 제조방법의 공정 설명도이다.
도 9는 본 발명의 방사상 베인 제조방법의 다른 예에 대해서, 그 제조에 적합한 제조장치의 구성도이다.
도 10의 (a) 내지 (f)는 동 제조장치를 사용한 제조방법의 공정 설명도이다.
도 11의 (a)는 종래의 방사상 베인의 구조를 도시한 평면도, (b)는 B-B 단면도이다.
도 12는 종래의 방사상 베인 제조방법의 설명도이다.

이하에 본 발명의 실시형태를 도면에 기초하여 설명한다.

본 실시형태의 방사상 베인은 360도형 칫솔의 핸들 선단부에 장착되는 원통 형상의 브러시헤드에 사용되는 것이다. 즉, 360도형 칫솔에서의 브러시헤드는 칫솔에 사용되는 나일론 수지계의 스레드소재를 가공하여 형성된 디스크형 방사상 베인을 중심축 방향으로 소정 매수 중합시킴으로써 구성되지만, 본 실시형태의 방사상 베인은 이 브러시헤드를 구성하는 디스크형의 방사상 베인에 사용되는 것이다.

도 1의 (a)~(c)에 도시한 방사상 베인(10)은 2매의 방사상 베인(10a, 10b)을 용착부에서 일체화하여 중합시킨 2중 구조 베인이고, 다수개의 스레드소재의 번들(스레드 번들)로 형성되어 있다. 방사상 베인(10)의 중심부에는 브러시핸들의 선단축부가 관통하는 원형의 관통구멍(11)이 설치되어 있다. 관통구멍(11)의 주위에는 양면측으로 돔 형상으로 돌출되고, 내면측으로 아치형상으로 돌출된 환형상 되접힘부(12)가 관통구멍(11)에 접하여 형성되어 있고, 환형상 되접힘부(12)의 더욱 외측에는 스레드소재(21)의 용착에 의해 형성된 얇은 환형상의 판체로 이루어진 고강도의 환형상 코어부(13)가 설치되어 있다. 환형상 코어부(13)로부터는 다수개의 스레드소재(21)가 둘레방향으로 균일한 밀도로 방사상으로 연장되어 환형상의 베인부(14)를 형성하고 있다. 베인부(14)를 구성하는 스레드소재(21)는 긴 모(bristle)를 갖는 한쪽의 방사상 베인(10a)의 것과, 짧은 모를 갖는 다른쪽 방사상 베인(10b)의 것이 동수로 혼재되어 있다.

방사상 베인(10)에서의 스레드소재(21)의 갯수는 둘레방향에서 동일하다. 이 때문에, 스레드소재(21)는 내주부, 특히 환형상 코어부(13)보다 내측인 환형상 절곡부(12)에서는 입체적으로 밀집되어 있고, 환형상 코어부(13)보다 외측인 베인부(14)에서는 평면적이 되어 외주측을 향함에 따라서 둘레방향으로 분산된다.

도 4에 도시한 제조장치는 이 방사상 베인(10)을 제조하는 것이고, 병설된 제1 용착 유닛(50) 및 제2 용착 유닛(60), 및 이들 유닛들에서 공용되는 클램퍼 유닛(70) 및 그 수평 이동을 위해 이들 유닛들 사이에 걸쳐 가설(架設)된 클램퍼 반송 유닛(71)을 구비하고 있다. 클램퍼 유닛(70)은 분할 개폐식 클램퍼(72)를 갖고 있고, 이를 합체, 분리함으로써 방사상 베인의 제조소재인 스레드 번들(20)의 구속, 해방을 실시한다. 클램퍼 반송 유닛(71)은 클램퍼 유닛(70)의 수평 이동에 의해 제1 용착 유닛(50)으로부터 제2 용착유닛(60)으로의 재료반송을 실시한다.

제1 용착유닛(50)은 이중구조의 방사상 베인(10)에서의 1매째의 방사상 베인(10a)의 형성을 실시한다. 상기 제1 용착유닛(50)은 클램퍼 반송유닛(71)을 끼고 그 상하로 동심형상으로 배치된 스레드 송출 유닛(51), 제1 가공 받침대(processing pedestal)(52) 및 제1 용착혼(53)을 갖고 있다. 클램퍼 반송유닛(71)의 상하에 배치된 스레드 송출 유닛(51)은 나일론 수지계의 스레드소재(21)를 묶어 형성된 스레드 번들(20)을 하방으로 소정량씩 송출한다. 스레드 송출 유닛(51)과 클램퍼 반송유닛(71) 사이에 배치된 제1 가공 받침대(52)는 스레드 송출 유닛(51)에 의해 아래로 송출된 스레드 번들(20)을 위로부터 아래로 통과시키는 관통구멍(52a)을 갖고 있다. 클램퍼 반송 유닛(71)의 하방에 배치된 제1 용착혼(53)은 원기둥 형상을 한 상방향의 초음파 진동자이고, 도시되지 않은 구동장치에 의해 상하로 승강 구동된다.

제1 용착혼(53)의 원형의 상단면은 용착면(53a)이고, 보다 상세하게는 중심부의 봉형상 볼록부(53b) 및 이 봉형상 볼록부 외측의 환형상 오목부(53c)를 제외한 환형상 부분이 용착면(53a)이다. 즉, 제1 용착혼(53)의 원형의 상단면에는 가늘고 둥근 봉형상의 봉형상 볼록부(53b)가 중심부에 위치하여 설치되고 또한 그 봉형상 볼록부(53b)를 포위하도록 환형상 오목부(53c)가 설치되어 있으며, 그 환형상 오목부(53c)의 외측의 환형상 상단면이 용착면(53a)이다.

봉형상 볼록부(53b)는 방사상 베인(10)의 관통구멍(11)을 형성하기 위한 것이고, 스레드 번들(20)의 굵기(제1 가공 받침대(52)에서의 관통구멍(52a)의 내부직경)보다 충분히 작은 외경을 갖고, 방사상으로 펼쳐진 스레드 번들(20)의 중심부에 원형의 공간을 형성한다. 그리고, 이 봉형상 볼록부(53b)는 제1 용착혼(53)과의 공진방지를 위해 제1 용착혼(53)의 중심부에 설치된 관통구멍을 삽입 통과하는 둥근 봉형상의 별도의 부재의 선단 돌출부로 구성되어 있다. 환형상 오목부(53c)는 방사상 베인(10)의 환형상 되접힘부(12), 특히 1매째의 방사상 베인(10a)측에 환형상 되접힘부(12)를 형성하기 위한 클리어런스부(clearance part)이다.

제2 용착 유닛(60)은 이중 구조의 방사상 베인(10)에서의 2매째의 방사상 베인(10b)의 형성을 실시한다. 상기 제2 용착유닛(60)은 클램퍼 반송 유닛(71)을 끼고 그 상하에 동심형상으로 배치된 제2 용착혼(61), 제2 가공 받침대(62) 및 스레드 번들 개방에 사용되는 수직 가이드핀(63)을 갖고 있다. 클램퍼 반송 유닛(71)의 상방에 배치된 제2 용착혼(61)은 원기둥 형상을 한 하방향의 초음파 진동자이고, 도시되지 않은 구동장치에 의해 상하로 승강 구동된다.

제2 용착혼(61)의 원형의 하단면은 용착면(61a)이고, 보다 상세하게는 중심부의 세로로 긴 원형 오목부(61b) 및 이 원형 오목부 외측의 얕은 환형상 오목부(61c)를 제외한 환형상 하단면이 용착면(61a)이다. 원형 오목부(61b)는 상승하는 가이드핀(63)을 받아 들이는 클리어런스홀(clearance hole)이고, 가이드 구멍이다. 환형상 오목부(61c)는 방사상 베인(10)의 환형상 되접힘부(12), 특히 2매째의 방사상 베인(10b)측에 환형상 되접힘부(12)를 형성하기 위한 클리어런스부이다.

클램퍼 반송유닛(71)의 하방에 배치된 제2 가공 받침대(62)는 가이드핀(63)이 삽입 통과하는 관통구멍(62a)을 갖고 있다. 제2 가공 받침대(62)의 가공면인 상면에는 환형상 오목부(62b)가 관통구멍(62a)을 포위하도록 설치되어 있다. 환형상 오목부(62b)는 방사상 베인(10)의 환형상 되접힘부(12), 특히 1매째의 방사상 베인(10b)측에 형성된 환형상 되접힘부(12)를 수용하는 클리어런스부이다. 가이드핀(63)은 그 구동장치(63a)에 의해 상하 방향으로 승강 구동되고 상방으로는 제2 가공 받침대(62)의 상면보다 상방까지 구동되어, 2매째의 방사상 베인(10b)의 형성과정에서 스레드 번들(20)의 중심부에 삽입되고, 베인 중심부에 공간을 확보하고 또한 하강하는 제2 용착혼(61)의 안내를 실시한다.

다음에, 도 4에 도시한 제조장치에 의해 도 1에 도시한 방사상 베인(10)을 제조하는 방법에 대해서, 도 5의 (a)~(g) 및 도 6의 (a)~(e)를 참조하여 설명한다.

방사상 베인(10)의 제조에서는 우선 도 5의 (a) 및 (b)에 도시한 바와 같이, 스레드 송출 유닛(51)에 의해 스레드 번들(20)이 제1 가공 받침대(52)의 관통구멍(52a)을 통하여 제1 가공 받침대(52)의 아래까지 송출된다. 제1 가공 받침대(52)의 아래로 송출되는 스레드 번들(20)의 길이는 1매째의 방사상 베인(10a)의 제조에 필요한 양이다.

스레드 번들(20)의 송출이 종료되면, 도 5의 (c)에 도시한 바와 같이, 제1 용착혼(53)이 초음파 진동하면서 하방의 퇴피위치로부터 상승을 시작하고, 제1 가공 받침대(52)의 아래로 송출된 스레드 번들(20)의 스레드소재(21)를 주위로 펼친다. 또한, 제1 용착혼(53)이 상승을 계속하면 스레드소재(21)가 더욱 주위로 펼쳐지고, 최종적으로는 도 5의 (d)에 도시한 바와 같이 주위로 펼쳐진 스레드소재(21)가 제1 용착혼(53)의 환형상 용착면(53a)에 의해 제1 가공 받침대(52) 하면의 관통구멍(52a) 주위로 억압된다.

제1 용착혼(53)의 용착면(53a)에 의한 억압에 의해, 스레드 번들(20)의 송출부에서의 스레드소재(21)는 주위로 완전하게 펼쳐져 방사상이 된다. 동시에, 제1 용착혼(53)이 초음파 진동하고 있는 점에서, 제1 용착혼(53)의 용착면(53a)에 의해 억압된 방사상의 스레드소재(21)의 중심부 근방, 즉 제1 용착헤드(53)의 환형상 용착면(53a)과 관통구멍(52a) 주위의 제1 가공 받침대(52) 표면과의 사이에 끼워진 환형상 부분이 용착되어 환형상 용착부(22a)가 된다.

이 때, 제1 용착혼(53)의 상단면 중심부에 설치된 봉형상 볼록부(53b)는 스레드 번들(20)의 개방과정의 최종단계에서, 또한 용착이 시작되기 전에 스레드 번들(20)의 중심부에 삽입되고, 스레드 번들(20)의 중심부에 원형의 공간을 확보한 상태에서 용착을 실시하게 한다. 봉형상 볼록부(53b)는 또한 제1 용착혼(53)으로부터 독립된 별도의 부재가 되고, 제1 용착혼(53)과의 공진을 저지받고 있으므로, 주위로 방사상으로 펼쳐진 스레드소재(21)의 상기 공간과 접하는 부분의 용착을 방지한다. 또한, 환형상 오목부(53c)는 주위로 방사상으로 펼쳐진 스레드소재(21)의 내주 가장자리부(상기 공간의 근방)가 용착되는 것을 저지하고, 환형상 되접힘부(12)의 형성에 기여한다. 이렇게 하여 1매째의 방사상 베인(10a)의 형성이 종료된다.

제1 용착헤드(53)에 의한 용착이 종료되고, 1매째의 방사상 베인(10a)의 형성이 종료되면, 도 5의 (e)에 도시한 바와 같이 제1 용착혼(53)이 하강하고 또한 다시 스레드 송출 유닛(51)에 의해 스레드 번들(20)이 제1 가공 받침대(52)의 아래로 송출된다. 제1 가공 받침대(52)의 아래로 송출되는 스레드 번들(20)의 길이는 2매째의 방사상 베인(10b)의 제조에 필요한 양이다.

스레드 번들(20)의 송출이 종료되면 도 5의 (f)에 도시한 바와 같이, 양측의 퇴피 위치에 있던 분리상태의 클램퍼(72)가 다시 합체위치로 이동하고, 제1 가공 받침대(52)의 아래로 송출된 스레드 번들(20)을 구속한다. 이 상태에서, 도 5의 (g)에 도시한 바와 같이 커터 유닛(100)에 의해, 스레드 번들(20)이 제1 가공 받침대(52)의 하면을 따라서 절단된다.

스레드 번들(20)의 절단이 종료되면, 클램퍼(72)가 스레드 번들(20)을 구속한 채로, 클램퍼 유닛(70)이 제1 용착유닛(50)으로부터 제2 용착유닛(60)으로 이동한다. 이에 의해, 1매째의 방사상 베인(10a)이 2매째의 방사상 베인(10b)을 형성하기 위한 스레드 번들(20)과 함께 제1 용착유닛(50)으로부터 제2 용착유닛(60)으로 반송된다.

제2 용착유닛(60)에서는 도 6의 (a)에 도시한 바와 같이, 1매째의 방사상 베인(10a) 및 이 방사상 베인의 중심부로부터 위로 연장되는 스레드 번들(20)이 제2 용착혼(61)과 제2 가공 받침대(62) 사이에 고정된다. 그 결과, 도 6의 (b)에 도시한 바와 같이 가이드핀(63)이 상승을 개시하고, 제2 가공 받침대(62)의 관통구멍(62a)을 통과하며, 또한 1매째의 방사상 베인(10a)의 중심부에 형성된 원형의 공간을 통과하여 그 위의 스레드 번들(20)의 중심부에 끼워 넣어지고, 또한 이 스레드 번들(20)의 중심부를 관통하여, 제2 용착혼(61)의 하단면 중심부에 설치된 원형 오목부(61b)에 삽입된다.

그 후, 도 6의 (c)에 도시한 바와 같이 클램퍼(72)가 양측으로 펼쳐지고, 스레드 번들(20)을 해방하고 또한 제2 용착혼(61)이 상방의 퇴피위치로부터 하강을 시작한다. 동시에 가이드핀(63)도 하강을 시작한다. 이에 의해, 1매째의 방사상 베인(10a)은 제2 가공 받침대(62)의 상면에 접촉되고, 이 상태에서 가이드핀(63)의 주위에 존재하는 스레드소재(21)가 제2 용착혼(61)의 용착면(61a)에서 하방으로 억압되어 주위로 펼쳐진다.

제2 용착혼(61) 및 가이드핀(63)이 더욱 하강을 계속하면, 도 6의 (d)에 도시한 바와 같이 스레드소재(21)는 제2 가공 받침대(62)의 상면상에서 주위로 완전히 펼쳐져 방사상이 된다. 동시에, 초음파 진동하는 제2 용착혼(61)의 환형상 용착면(61a)에 의해, 방사상의 스레드소재(21)의 중심부 근방이 관통구멍(62a) 주위의 제2 가공 받침대(62)상면과의 사이에 끼워져 용착되고, 2매째의 방사상 베인(10b)에 대해서도 환형상 용착부(22b)〔도 6의 (g) 참조〕가 형성된다.

이 때, 제2 용착혼(61)의 원형 오목부(61b)의 주위에 형성된 환형상 오목부(61c)는 주위로 펼쳐진 스레드소재(21)의 내주 가장자리부(상기 공간의 근방)가 용착되는 것을 저지하고, 2매째의 환형상 되접힘부(12)의 형성에 기여한다. 또한, 제2 가공 받침대(62)의 관통구멍(62a)의 주위에 형성된 환형상 오목부(62b)는 제1 용착유닛(50)에서 형성된 1매째의 환형상 되접힘부(12)의 변형을 저지한다. 또한, 제2 용착혼(61)의 원형 오목부(61b)에 삽입된 가이드핀(63)은 제2 용착혼(61)으로부터 독립된 봉형상 부재이므로, 제2 용착혼(61)과의 공진이 없고, 환형상 되접힘부(12)의 내면을 용착할 위험이 없다.

그 결과, 환형상 용착부(22a, 22b)에서 일체화된 2매 겹친 구조의 방사상 베인(10)이 제2 가공 받침대(62)상에 형성된다. 일체화된 환형상 용착부(22a, 22b)는 완성된 방사상 베인(10)의 환형상 코어부(13)가 된다.

제2 가공 받침대(62)상에 방사상 베인(10)이 형성되면, 도 6의 (e)에 도시한 바와 같이 제2 용착혼(61)은 상방의 퇴피위치로 돌아가고, 가이드핀(63)은 하방의 퇴피위치로 돌아가 방사상 베인(10)를 구속 상태로부터 해방한다.

도 7에 도시한 제조장치는 방사상 베인(10)을 제조하는 별도의 장치이고, 클램퍼 반송유닛(71)을 끼고 그 상하에 동심상으로 배치된 제1 용착혼(80) 및 제2 용착혼(90)을 갖고 있다. 상기 제조장치의 특징은 동일한 위치에서, 2중 구조의 방사상 베인(10)에서의 1매째의 방사상 베인(10a)의 형성 및 2매째의 방사상 베인(10b)의 형성을 실시하는 것이고, 이중 구조의 방사상 베인(10)에서의 1매째의 방사상 베인(10a)의 형성을 제1 용착혼(80)이 실시되고, 2매째의 방사상 베인(10b)의 형성을 제2 용착혼(90)이 실시한다.

클램퍼 유닛(70)은 분할식의 클램퍼(73)를 갖고 있고 이를 분리, 합체시킴으로써 방사상 베인의 제조소재인 스레드 번들(20)의 구속, 해방을 실시한다. 상기 클램퍼(73)는 가공 받침대를 겸하고 있고, 그 때문에 고강도로 제작되어 있다. 클램퍼 반송 유닛(71)은 도면 좌측의 재료 수취 위치로부터 제1 용착혼(80)과 제2 용착혼(90) 사이의 가공위치로 재료 반송을 실시한다.

클램퍼 반송 유닛(71)의 하방에 배치된 제1 용착혼(80)은 원기둥 형상을 한 상방향의 초음파 진동자이고, 도시되지 않은 구동장치에 의해 상하로 승강 구동된다. 제1 용착혼(80)의 원형의 상단면은 용착면(81)이고, 보다 상세하게는, 중심부의 봉형상 볼록부(82) 및 이 봉형상 볼록부 외측의 환형상 오목부(83)를 제외한 환형상 부분이 용착면(81)이다.

봉형상 볼록부(82)는 방사상 베인(10)의 관통구멍(11)을 형성하기 위한 것이고, 스레드 번들(20)의 굵기보다 작은 외부직경을 갖고, 2매째의 방사상 베인(10b)의 형성 과정에서 스레드 번들(20)의 중심부에 삽입되고, 여기에 원형의 공간을 형성하고 또한 하강하는 제2 용착혼(61)의 안내를 실시한다. 또한, 그 봉형상 볼록부(82)는 도 4에 도시한 제조장치의 제1 용착혼(50)과 동일하게, 제1 용착혼(80)과의 공진(共振) 방지를 위해 제1 용착혼(80)의 중심부에 설치된 관통구멍을 삽입 통과하는 둥근 봉형상의 별도 부재의 선단 돌출부에 의해 구성되어 있다. 환형상 오목부(83)도 제1 용착혼(50)과 동일하게, 방사상 베인(10)의 환형상 되접힘부(12), 특히 1매째의 환형상 되접힘부(12)를 형성하기 위한 클리어런스부이다.

클램퍼 반송 유닛(71)의 상방에 배치된 제2 용착혼(90)은 원기둥 형상을 한 하방향의 초음파 진동자이고, 도시되지 않은 구동장치에 의해 상하로 승강 구동된다. 제2 용착혼(90)의 원형의 하단면은 용착면(91)이고, 보다 상세하게는, 중심부의 가늘고 긴 원형 오목부(92) 및 이 오목부 외측의 얕은 환형상 오목부(93)를 제외한 환형상 부분이 용착면(91)이다. 원형 오목부(61b)는 상승하는 봉형상 볼록부(82)를 수용하는 클리어런스홀이고, 환형상 오목부(61c)는 방사상 베인(10)의 환형상 되접힘부(12), 특히 2매째의 환형상 되접힘부(12)를 형성하기 위한 클리어런스부이다.

다음에, 도 7에 도시한 제조장치에 의해, 도 1에 도시한 방사상 베인(10)을 제조하는 방법에 대해서 도 7, 도 8의 (a)~(g)를 참조하여 설명한다.

방사상 베인(10)의 제조에서는 우선 클램퍼 반송 유닛(71)의 좌측 부분에 클램퍼 유닛(70)을 위치시키고, 이 클램퍼 유닛의 상방에 배치된 도시되지 않은 스레드 송출 유닛으로부터 송출되는 스레드 번들(20)을 클램퍼 유닛(7) 내의 클램퍼(73)로 구속한다. 이어서, 스레드 송출 유닛의 아래에 설치된 도시되지 않은 커터 유닛에 의해 스레드 번들(20)을 절단한다. 스레드 번들(20)의 절단길이(송출길이)는 2중 구조의 방사상 베인(10)을 제조하는 데에 필요한 길이이고, 보다 구체적으로는, 가공 받침대를 겸하는 클램퍼(73)의 하면(가공면)으로부터 하방으로 돌출되는 스레드 번들 길이는 1매째의 방사상 베인(10a)에 필요한 양이고, 클램퍼(73)의 하면(가공면)으로부터 상방 부분의 스레드 번들 길이는 2매째의 방사상 베인(10b)에 필요한 양이다.

스레드 번들(20)의 구속, 절단이 끝나면, 도 8의 (a)에 도시한 바와 같이 클램퍼(73)가 스레드 번들(20)을 구속한 채로, 클램퍼 유닛(70)이 제1 용착혼(80)과 제2 용착혼(90) 사이로 이동하고, 그 동안 스레드 번들(20)이 반송된다. 그 후, 도 8의 (b)에 도시한 바와 같이, 제1 용착혼(80)이 초음파 진동하면서 하방의 퇴피 위치로부터 상승을 시작하고, 클램퍼(73)의 아래로 돌출되는 스레드 번들(20)의 스레드소재(21)를 주위로 펼친다. 또한 제1 용착혼(80)이 상승을 계속하면, 스레드소재(21)가 더욱 주위로 펼쳐지고, 최종적으로는 도 8의 (c)에 도시한 바와 같이 주위에 펼쳐진 스레드소재(21)가 제1 용착혼(80)의 용착면(81)에 의해 클램퍼(73) 하면의 척 구멍(chuck hole) 주위에 억압된다.

제1 용착혼(80)의 용착면(81)에 의한 억압에 의해, 스레드 번들(20)의 하방 돌출부에서의 스레드소재(21)는 주위로 완전히 펼쳐져 방사상이 된다. 동시에, 제1 용착혼(80)이 초음파 진동하고 있는 점에서, 제1 용착혼(80)의 용착면(81)에 의해 억압된 방사상의 스레드소재(21)의 중심부 근방이 환형상으로 용착되어, 환형상 용착부(22a)〔도 8의 (d) 참조〕가 된다.

이 때, 제1 용착혼(80)의 상단면 중심부에 설치된 봉형상 볼록부(82)는 스레드 번들(20)의 개방 과정의 최종단계에서, 또한 용착이 시작되기 전에 스레드 번들(20)의 중심부에 삽입되고, 스레드 번들(20)의 중심부를 관통함으로써 그 중심부에 원형의 공간을 확보한 상태에서 용착을 실시하게 한다. 봉형상 볼록부(82)는 또한, 제1 용착혼(80)으로부터 독립된 별도의 부재가 되어 제1 용착혼(80)과의 공진을 저지받고 있으므로, 주위로 방사상으로 펼쳐진 스레드소재(21)의 상기 공간과 접하는 부분의 용착을 저지한다. 또한, 환형상 오목부(83)는 주위로 펼쳐진 스레드소재(21)의 내부 가장자리부(상기 공간의 근방)가 용착되는 것을 저지하여 환형상 되접힘부(12)의 형성에 기여한다. 이렇게 하여, 1매째의 방사상 베인(10a)의 형성이 종료된다.

제1 용착혼(83)에 의한 용착이 종료되고, 1매째의 방사상 베인(10a)의 형성이 종료되면, 도 8의 (d)에 도시한 바와 같이 클램퍼(73)가 개방된다. 그 후, 도 8의 (e)에 도시한 바와 같이 제2 용착혼(90)이 상방의 퇴피 위치로부터 하강을 시작한다. 이에 의해, 제1 용착혼(80)의 가이드핀을 겸하는 봉형상 볼록부(82)의 주위에 존재하는 스레드소재 (21)가 주위로 펼쳐진다. 또한, 제1 용착혼(80)의 봉형상 볼록부(82)가 제2 용착혼(90)의 클리어런스부인 원형 오목부(92)에 삽입된다. 제2 용착혼(90)이 더욱 하강을 계속하면, 도 8의 (f)에 도시한 바와 같이 스레드소재(21)는 방사상으로 펼쳐지고, 제2 용착혼(90)의 용착면(91)에 의해 제1 용착혼(80)의 용착면(81)에 억압된다.

이에 의해, 2매째의 방사상 베인(10b)에 대해서도 환형상 용착부(22b)〔도 8의 (g) 참조〕가 형성된다. 제1 용착혼(80)의 환형상의 용착면(81)은 하측의 가공 받침대를 겸한다. 이때, 제2 용착혼(90)의 클리어런스부인 원형 오목부(92)에 삽입된 제1 용착혼(80)의 봉형상 볼록부(82)는 제2 용착혼(90)으로부터 독립된 별도 부재이므로, 주위로 방사상으로 펼쳐진 스레드소재(21)의 내면이 용착되는 것을 저지한다. 제2 용착혼(90)의 원형 오목부(92)의 주위에 형성된 환형상 오목부(93)는 주위로 방사상으로 펼쳐진 스레드소재(21)의 내주부(상기 공간의 근방)가 용착되는 것을 저지하고, 2매째의 방사상 베인(10b) 측에 환형상 되접힘부(12)가 형성되는 것에 기여한다. 또한, 제1 용착혼(80)의 봉형상 볼록부(82)의 주위에 형성된 환형상 오목부(93)는 1매째의 방사상 베인(10a)측에 형성된 환형상 되접힘부(12)의 변형을 저지한다.

따라서, 환형상 용착부(22a, 22b)에서 일체화된 2매 겹침 구조의 방사상 베인(10)이 동일한 위치, 즉 제1 용착혼(80)과 제2 용착혼(90) 사이에서 형성된다. 일체화된 환형상 용착부(22a, 22b)는 완성된 방사상 베인(10)의 환형상 코어부(13)가 되고, 이 환형상 코어부의 내측에 환형상 되접힘부(12)가 형성된다.

제1 용착혼(80)과 제2 용착혼(90) 사이에서 방사상 베인(10)이 형성되면, 도 8의 (g)에 도시한 바와 같이 제1 용착혼(80)은 하방의 퇴피위치로 되돌아가고, 제2 용착혼(90)은 상방의 퇴피위치로 되돌아간다.

이 제조방법은 클램퍼(73) 및 제2 용착혼(90)이 가공 받침대를 겸하고 전용의 가공 받침대를 필요로 하지 않는 점, 및 제1 용착혼(80)의 봉형상 볼록부(82)가 가이드핀을 겸하고 전용의 가이드핀을 필요로 하지 않는 점에서, 장치 비용을 저렴하게 할 수 있는 이점이 있다.

도 9에 도시한 제조장치는, 장치 구성에 대해서는 도 7에 도시한 제조장치와 기본적으로 동일하다. 주된 상위점은, 클램퍼 유닛(70) 내의 클램퍼(74)가 도 4에 도시한 제조장치와 동일한 가공 받침대를 겸하지 않는 점, 대안적으로 클램퍼(74)가 사이드 용착 유닛(side welding unit)을 겸하는 점, 제1 용착혼(80)의 용착면(81)과 함께 제2 용착혼(90)의 용착면(91)이 가공 받침대를 겸하는 점의 3가지 점이다.

또한, 타이밍적으로 상위한 것은 도 10의 (a)~(f)에 도시한 바와 같이, 클램퍼 반송유닛(71)의 아래에 배치된 제1 용착혼(80)과, 클램퍼 반송유닛(71) 상에 배치된 제2 용착혼(90)이 동시에 승강되는 점이다.

즉, 도 9에 도시한 제조장치에서는 우선 클램퍼 반송 유닛(71)의 좌측부분에 클램퍼 유닛(70)을 위치시키고, 이 클램퍼 유닛의 상방에 배치된 도시되지 않은 스레드 송출 유닛으로부터 송출되는 스레드 번들(20)을 클램퍼 유닛(70) 내의 클램퍼(72)로 구속한다. 이어서, 스레드 송출 유닛의 아래에 설치된 도시되지 않은 커터 유닛에 의해 스레드 번들(20)을 절단한다. 스레드 번들(20)의 절단길이(송출길이)는 이중 구조의 방사상 베인(10)을 제조하는 데에 필요한 길이이고, 보다 구체적으로는 클램퍼(74)에 의한 클램퍼 위치 중앙으로부터 아래의 스레드 번들 길이는 1매째의 방사상 베인(10a)에 필요한 양이고, 클램퍼(74)에 의한 클램퍼 위치 중앙으로부터 위의 스레드 번들 길이는 2매째의 방사상 베인(10b)에 필요한 양이다.

스레드 번들(20)의 구속, 절단이 종료되면 도 10의 (a)에 도시한 바와 같이, 클램퍼(74)가 스레드 번들(20)을 구속한 채로, 클램퍼 유닛(70)이 제1 용착혼(80)과 제2 용착혼(90) 사이로 이동하고, 그 동안 스레드 번들(20)이 반송된다. 그 후, 도 10의 (b)에 도시한 바와 같이, 제1 용착혼(80)이 초음파 진동하면서 하방의 퇴피위치로부터 상승을 시작함과 동시에, 제2 용착혼(90)이 초음파 진동하면서 상방의 퇴피위치로부터 하강을 시작한다. 이에 의해, 클램퍼(74)의 상하로 돌출되는 스레드 번들(20)이 동시에 주위로 펼쳐진다.

제1 용착혼(80) 및 제2 용착혼(90)이 더욱 하강 및 상승을 계속하면, 도 10의 (c)에 도시한 바와 같이 사이드 용착유닛을 겸하는 클램퍼(74)에 의해, 스레드 번들(20)의 구속부분이 가용착된다. 그 후에는 도 10의 (d)에 도시한 바와 같이 클램퍼(74)가 양측으로 퇴피하고 또한 제1 용착혼(80) 및 제2 용착혼(90)이 더욱 상승 및 하강을 계속하여, 최종적으로는 도 10의 (e)에 도시한 바와 같이 스레드 번들(20)의 가용착부(23)〔도 10의 (d) 참조〕의 상하 부분들이 주위로 방사상으로 펼쳐지고, 그 중심부 주위가 제1 용착혼(80)의 용착면(81)과 제2 용착혼(90)의 용착면(91) 사이에서 용착된다.

용착 중, 주위로 펼쳐진 스레드 번들(20)의 중심부는 제1 용착혼(80)의 봉형상 볼록부(82)가 삽입 통과함으로써 관통구멍이 형성된다.

따라서, 이중구조(2매 겹침 구조)의 방사상 베인(10)이 제조된다. 이 제조방법의 이점은 하측의 방사상 베인(10a)과 상측의 방사상 베인(10b)이 동시에 형성되어 제조속도가 빠른 것이다. 제1 용착혼(80)의 봉형상 볼록부(83)가 제1 용착혼(80)으로부터도 또한 제2 용착혼(90)으로부터도 독립된 별도의 부재이므로, 환형상 되접힘부(12)의 내주면의 용착이 저지되는 것, 및 제1 용착혼(80)의 환형상 오목부(83) 및 제2 용착혼(90)의 환형상 오목부(93)도 환형상 되접힘부(12)의 형성에 기여하는 것은, 도 7에 도시한 제조장치에 의한 제조방법의 경우와 동일하다.

어떤 제조방법에서도 스레드 번들(20)의 절단량(송출량), 클램퍼(73, 73, 74)에 의한 스레드 번들(20)의 클램프 위치를 변경함으로써 방사상 베인(10)의 외부직경, 방사상 베인(10)을 구성하는 방사상 베인(10a, 10b)의 각 외부직경을 광범위하게 조절할 수 있다.

도 2에 도시한 방사상 베인은 환형상 되접힘부(12) 내로 링형상의 보강재(15)를 삽입한 것이다. 환형상 되접힘부(12)는 스레드 번들(20)을 중심부에 공간이 형성된 상태에서 외측으로 만곡시킴으로써 형성되므로, 그 만곡시에 링형상의 보강재(15)를 삽입하면 좋다. 그리고, 환형상 되접힘부(12) 내로 링형상의 보강재(15)를 삽입함으로써, 환형상 용착부의 둘레방향의 기계적 강도가 보다 향상된다.

도 3에 도시한 방사상 베인은 이중구조의 방사상 베인(10)에서의 1매째의 방사상 베인(10a)과 2매째의 방사상 베인(10b)이 동일 사이즈이고, 베인부(14)에서의 각각의 스레드 길이는 동일하다. 제조에 사용하는 스레드 번들(20)의 길이 선택, 환형상 되접힘부(12)의 위치 선택에 의해 여러 사이즈 및 형상의 방사상 베인(10)을 제조할 수 있는 것은 전술한 바와 같다.

방사상 베인(10)의 관통구멍(11) 주위에 환형상 되접힘부(12)를 형성하지 않은 경우, 즉 공간 주위의 스레드소재(21)의 되접힘부의 내주 가장자리까지 용착을 실시하는 경우에는 제1 용착 유닛(50, 80)에서의 봉형상 볼록부(53b, 83)를 제1 용착 유닛(50, 80)으로부터 독립시킬 필요도, 클리어런스부로서의 환형상 오목부(53c, 83)를 설치할 필요도 없는 것은 물론이다.

10, 10a, 10b: 방사상 베인 11: 관통구멍
12: 환형상 되접힘부 13: 환형상 코어부
14: 베인부 15: 보강재
20: 스레드 번들 21: 스레드소재
22: 환형상 용착부 23: 가용착부
50: 제1 용착유닛 51: 실송출 유닛
52: 제1 가공 받침대 53: 제1 용착혼
53a: 용착면 53b: 봉형상 볼록부(봉 형상물)
53c: 환형상 오목부 60: 제2 용착유닛
61: 제2 용착혼 61a: 용착면
61b: 원형 오목부 61c: 환형상 오목부
62: 제2 가공 받침대 63: 가이드핀
70: 클램퍼 유닛 71: 클램퍼 반송유닛
72, 73, 74: 클램퍼 80: 제1 용착혼
81: 용착면 82: 봉형상 볼록부(봉 형상물)
83: 환형상 오목부 90: 제2 용착혼
91: 용착면 92: 원형 오목부
93: 환형상 오목부 100: 커터 유닛

Claims (7)

1. 중심부에 관통구멍이 설치된 디스크 형상의 환형상 코어부의 둘레방향 전역으로부터 다수개의 스레드소재가 외주측으로 연장되어 방사상의 베인부를 형성한 디스크형 방사상 베인으로서, 연속된 1개의 스레드 번들의 길이방향 중간부를 되접힘부로 하고, 상기 되접힘부 양단측의 스레드 번들이 중심부에 공간을 남기고 방사상으로 펼쳐져 겹쳐지고, 또한 상기 중심부의 공간 주위가 환형상으로 용착되어 상기 코어부를 형성하는 방사상 베인.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 중심부의 공간 주위에 형성되는 환형상의 되접힘부의 외측이 환형상으로 용착되어 상기 코어부를 형성하는 방사상 베인.
3. 제 2 항에 있어서,
   환형상의 되접힘부는 양면측으로 돔 형상으로 돌출되고, 내면측으로 아치 형상으로 돌출된, 두껍고 탄성을 갖는 보스부인 방사상 베인.
4. 중심부에 관통구멍이 설치된 디스크 형상의 환형상 코어부의 둘레방향 전역으로부터 다수개의 스레드소재가 외주측으로 연장되어 방사상의 베인부를 형성한 디스크형 방사상 베인의 제조방법으로서,
   연속된 1개의 스레드 번들의 길이방향 중간부를 되접힘부로 하고, 상기 되접힘부의 일단측의 스레드 번들을 되접힘부를 기점으로 하고 또한 중심부에 공간을 확보한 상태에서 주위로 방사상으로 펼치는 제1 개방공정;
   주위로 방사상으로 펼쳐진 일단측의 스레드 번들을 중심부의 공간 주위에서 환형상으로 용착하는 제1 용착공정;
   상기 되접힘부의 타단측의 스레드 번들을 상기 되접힘부를 기점으로 하고 또한 중심부에 공간을 확보한 상태에서 주위로 방사상으로 펼치는 제2 개방공정; 및
   주위로 방사상으로 펼쳐진 타단측의 스레드 번들을 중심부의 공간주위에서 환형상으로 용착하는 제2 용착공정을 포함하는, 방사상 베인 제조방법.
5. 제 4 항에 있어서,
   제1 용착공정 및 제2 용착공정에서, 주위로 방사상으로 펼쳐진 양단측의 스레드 번들을 중심부의 공간 주위에 형성된 환형상의 되접힘부의 외측에서 환형상으로 용착하는, 방사상 베인 제조방법.
6. 제 4 항 또는 제 5 항에 있어서,
   제1 개방공정, 제1 용착공정, 제2 개방공정, 제2 용착공정을 단계적으로 실시하는 방사상 베인 제조방법.
7. 제 4 항 또는 제 5 항에 있어서,
   제1 개방공정과 제2 개방공정을 동시에 실시하고, 계속하여 제1 용착공정과 제2 용착공정을 동시에 실시하는, 방사상 베인 제조방법.

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