KR102487788B1 - 용기 자동 충진 포장장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 용기 자동 충진 포장장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 용기의 이송, 세병, 내용물 충진, 용기 밀봉 후 배출 등 용기 충진 포장과 관련된 전 공정을 자동화시키고, 특히 각 공정별로 용기의 이송 및 정지가 보다 안정적으로 이루어지면서, 용기의 크기에 상관없이 다양한 용기를 안전하게 이송할 수 있게 하는 용기 자동 충진 포장장치에 관한 것이다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 용기 자동 충진 포장장치는, 용기를 용기 세병부와 내용물 충진부와 용기 밀봉부를 순차 이송하는 이송유닛을 포함하되, 상기 이송유닛은, 이송판의 상부 정위치에서 내외측으로 전후진하도록 좌우 대칭 배열된 고정 그리퍼들을 구비한 용기 고정부, 상기 고정 그리퍼들과 중첩되어 좌우 대칭 배열된 이송 그리퍼들과, 상기 이송 그리퍼들을 내외측으로 전후진 및 전후 직선방향으로 왕복 이동시키는 작동 플레이트를 구비한 용기 이송부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

용기 자동 충진 포장장치{AUTOMATIC CONTAINER FILLING AND PACKAGING APPARATUS}

본 발명은 용기 자동 충진 포장장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 용기의 이송, 세병, 내용물 충진, 용기 밀봉 후 배출 등 용기 충진 포장과 관련된 전 공정을 자동화시키고, 특히 각 공정별로 용기의 이송 및 정지가 보다 안정적으로 이루어지면서, 용기의 크기에 상관없이 다양한 용기를 안전하게 이송할 수 있게 하는 용기 자동 충진 포장장치에 관한 것이다.

용기에 내용물을 충진하여 밀봉 포장하는 다양한 자동화 설비가 개발되어 있다.

이러한 용기 충진 포장 자동화 설비는 용기의 이송, 내용물 충진, 밀봉 등의 기본적인 공정 외에, 종류에 따라 세병, 내부캡 부착 등의 공정이 추가되어, 모든 공정이 자동으로 이루어진다.

이때 용기 이송의 정확도, 즉 용기가 이송 후 후속 공정 위치에 정확히 정지하고, 이송 중 용기가 넘어지거나 충진된 내용물이 용기 외부로 이탈하지 않는 것이 중요하다.

한편 종래의 용기 충진 자동화 설비의 경우, 용기의 이송에 있어서 벨트나 롤러를 이용한 이송 방식을 취하고 있다.

이러한 이송 방식은 빠른 이송 속도로 인해 생산성이 높으나, 용기 이송의 안정성이 떨어지는 단점이 있다.

특히 제약 산업 관련, 바이알(Vial) 또는 앰풀(Ampoule)과 같은 유리 또는 플라스틱 재질의 용기의 경우 용기 이송의 정확도가 매우 중요한데, 벨트나 롤러를 이용한 종래의 이송 방식의 경우 이송의 정확도 내지 안정성이 떨어지기 때문에 이러한 문제점을 개선할 수 있는 기술의 필요하다.

참고로 이와 관련된 종래기술로써, 등록특허 제10-1969532호, 등록특허 제10-1346279호 등이 있다.

이에 본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 용기들을 개별적으로 파지하여 정확한 위치에 이송시켜 공정별 정확도를 높이고, 특히 용기들을 개별적으로 파지 후 이송하여 용기 이송의 안정성을 높일 수 있는 용기 자동 충진 포장장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 용기 자동 충진 포장장치는,

용기를 용기 세병부와 내용물 충진부와 용기 밀봉부를 순차 이송하는 이송유닛을 포함하되,

상기 이송유닛은,

이송판의 상부 정위치에서 내외측으로 전후진하도록 좌우 대칭 배열된 고정 그리퍼들을 구비한 용기 고정부,

상기 고정 그리퍼들과 중첩되어 좌우 대칭 배열된 이송 그리퍼들과, 상기 이송 그리퍼들을 내외측으로 전후진 및 전후 직선방향으로 왕복 이동시키는 작동 플레이트를 구비한 용기 이송부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

그리고 본 발명에 따른 용기 자동 충진 포장장치에서,

상기 고정 그리퍼들과 이송 그리퍼들은 내측단에 'V'자형 파지홈을 구비하는 것을 특징으로 한다.

또한 본 발명에 따른 용기 자동 충진 포장장치에서,

상기 고정 그리퍼들과 이송 그리퍼들은 용기를 파지할 때 압력을 센싱하여 그리퍼들의 작동이 제어되는 것을 특징으로 한다.

아울러 본 발명에 따른 용기 자동 충진 포장장치에서,

상기 용기 고정부와 용기 이송부는 각각 상기 고정 그리퍼들과 이송 그리퍼들을 전후진시키는 양방향 피스톤을 구비한 실린더를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 용기 자동 충진 포장장치는,

용기들을 그리퍼가 개별적으로 파지하여 이송하기 때문에 안정성이 뛰어나며, 특히 용기들이 정지 상태에서 그리퍼로 정지 상태가 유지되어 공정별 작업 안전성이 뛰어나며,

용기의 크기에 상관없이 용기들을 안정적으로 파지하여 이송할 수 있으면서, 용기 파지 시 압력 센싱으로 용기가 파손되는 것을 방지할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 따른 용기 자동 충진 포장장치의 평면도.
도 2는 본 발명에 따른 용기 자동 충진 포장장치의 측면도.
도 3은 본 발명에 따른 용기 자동 충진 포장장치의 후면도.
도 4는 본 발명에 따른 이송유닛의 작동을 도시한 평면도.
도 5는 본 발명에 따른 완충부재를 개략적으로 도시한 요부 단면도.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 구현예(態樣, aspect)(또는 실시예)들을 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 게시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

각 도면에서 동일한 참조부호, 특히 십의 자리 및 일의 자리 수, 또는 십의 자리, 일의 자리 및 알파벳이 동일한 참조부호는 동일 또는 유사한 기능을 갖는 부재를 나타내고, 특별한 언급이 없을 경우 도면의 각 참조부호가 지칭하는 부재는 이러한 기준에 준하는 부재로 파악하면 된다.

또 각 도면에서 구성요소들은 이해의 편의 등을 고려하여 크기나 두께를 과장되게 크거나(또는 두껍게) 작게(또는 얇게) 표현하거나, 단순화하여 표현하고 있으나 이에 의하여 본 발명의 보호범위가 제한적으로 해석되어서는 안 된다.

본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 구현예(태양, 態樣, aspect)(또는 실시예)를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.

본 출원에서, ~포함하다~ 또는 ~이루어진다~ 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

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 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

본 명세서에서 기재한 ~제1~, ~제2~ 등은 서로 다른 구성 요소들임을 구분하기 위해서 지칭할 것일 뿐, 제조된 순서에 구애받지 않는 것이며, 발명의 상세한 설명과 청구범위에서 그 명칭이 일치하지 않을 수 있다.

본 발명에 따른 용기 자동 충진 포장장치를 설명함에 있어 편의를 위하여 엄밀하지 않은 대략의 방향 기준을 도 1을 참고하여 특정하면, 중력이 작용하는 방향을 하측으로 하여 보이는 방향 그대로 상하좌우를 정하고, 다른 도면과 관련된 발명의 상세한 설명 및 청구범위에서도 다른 특별한 언급이 없는 한 이 기준에 따라 방향을 특정하여 기술한다.

이하에서는 본 발명에 따른 용기 자동 충진 포장장치를 첨부된 도면을 참조하여 설명하기로 한다.

본 발명은 도 1 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 용기를 용기 세병부(10)와 내용물 충진부(20)와 용기 밀봉부(30)를 순차 이송하는 이송유닛(T)을 포함하는 용기 자동 충진 포장장치에 관한 것이다.

상기 용기 세병부(10)는 용기 내부의 이물질 제거 내지 살균 작업을 하는 것으로, 노즐을 이용한 공압 분사 방식 등 공지된 세병기가 사용될 수 있으며, 대표적으로 이오나이저 세병기가 사용될 수 있다.

상기 내용물 충진부(20)는 호퍼에 저장된 내용물을 일정량만큼 용기 내부로 충진하는 것으로써, 액상 내용물은 물론, 알약이나 분말과 같은 고형 내용물 등 그 종류에 제한이 없다.

상기 용기 밀봉부(30)는 용기의 입구를 막아서 포장하는 것으로써, 대표적으로 용기의 입구에 캡을 씌워서 밀봉하는 공정이 있으며, 그 밖에도 용기의 입구에 별도의 내부캡을 부착 후 패킹하고, 그 위에 외부캡을 씌운 후 외부캡을 회전시켜 잠그는 등의 공정으로 세분화될 수 있으며, 상세한 구성은 공지된 바와 같다.

이렇게 내용물의 충진 및 포장이 완료된 용기는 측면 컨베이어 타입의 배출수단을 통해 최종 배출된다.

이어서 본 발명의 핵심인 이송유닛(T)을 설명한다.

상기 이송유닛(T)은,

이송판(2)의 상부 정위치에서 내외측으로 전후진하도록 좌우 대칭 배열된 고정 그리퍼(41)들을 구비한 용기 고정부(40),

상기 고정 그리퍼(41)들과 중첩되어 좌우 대칭 배열된 이송 그리퍼(51)들과, 상기 이송 그리퍼(51)들을 내외측으로 전후진 및 전후 직선방향으로 왕복 이동시키는 작동 플레이트(52)를 구비한 용기 이송부(50)를 포함한다.

상기 이송판(2)은 베드(1) 상면에 직선형으로 설치된 것으로 마찰 계수가 작은 금속 재질로 이루어진다.

상기 고정 그리퍼(41) 및 이송 그리퍼(51)는 블록 형태로써 이송판(2)의 좌우을 따라 소정 간격 이격하여 일렬로 배열되어 있다.

이러한 고정 그리퍼(41) 및 이송 그리퍼(51)는 각각의 내측단에 'V'자형 파지홈(411)(511)이 형성되어 있어, 이송판(2) 위의 용기를 정중앙에 위치시키면서 파지가 이루어지며, 용기의 크기에 제약 없이 다양한 용기들을 개별 파지할 수 있다.

특히 본 발명의 고정 그리퍼(41)들과 이송 그리퍼(51)들은 용기를 파지할 때 압력을 센싱하여 그리퍼들의 작동이 제어되는 것을 특징으로 한다.

압력 센싱을 통한 그리퍼(41)(51)의 작동 제어는 다양한 방식으로 이루어질 수 있는 데, 예를 들어 후술하는 실린더 작동 시 각 그리퍼(41)(51)에 일정한 압력이 가해질 때 이를 감지하여 피스톤의 행정 거리를 제어하는 방식이 고려될 수 있다.

즉, 실린더에 의해 양측의 그리퍼(41)(51)가 동시 전진하여 그리퍼(41)(51) 사이의 용기를 파지하면서 일정 이상의 압력이 감지되면 실린더의 작동이 정지됨에 따라 피스톤이 전후진하는 행정 거리를 제어함으로써, 용기의 종류나 크기에 상관없이 그리퍼(41)(51)들을 이용한 용기의 개별 파지 및 이송이 가능하게 할 수 있다.

그리고 상기 용기 고정부(40)와 용기 이송부(50)는 각각 상기 고정 그리퍼(41)들과 이송 그리퍼(51)들을 전후진시키는 양방향 피스톤을 구비한 실린더를 포함한다.

구체적으로 상기 용기 고정부(40)는 상기 이송판(2) 하부에 설치되고 양측의 고정 그리퍼(41)에 연결된 양방향 피스톤을 구비한 제1 실린더(42)를 포함한다.

용기 고정부(40)의 경우, 양측의 고정 그리퍼(41) 1세트마다 각각의 제1 실린더(42)에 의해 전후진 작동하도록 연결되어 있으며, 제1 실린더(42)들의 작동은 동시 제어된다.

이때 제1 실린더(42)의 양방향 피스톤은 상기 이송판(2)을 우회하여 상부로 연결된 연결암(43)을 통해 각 고정 그리퍼(41)에 연결되어 있다.

그리고 상기 이송 그리퍼(51)들은 상기 고정 그리퍼(41)들 상부에 중첩되어 있고,

상기 용기 이송부(50)는 베드(1) 하부에 설치되고 양측의 작동 플레이트(52)에 연결된 양방향 피스톤을 구비한 제2 실린더(53)와, 상기 제2 실린더(53)가 설치되고 가이드레일(55)에 지지되어 전후 왕복 이동하는 작동판(56)을 포함한다.

용기 이송부(50)의 경우, 상기 이송판(2)의 좌측 이송 그리퍼(51)들과, 상기 이송판(2)의 우측 이송 그리퍼(51)들이 각각 하나의 작동 플레이트(52)에 장착된 상태로, 양측의 작동 플레이트(52)가 베드(1) 하부의 제2 실린더(53)에 연결되어 있다.

그리고 용기 이송부(50) 역시, 상기 제2 실린더(53)의 양방향 피스톤은 상기 연결암(43)을 우회하여 상부로 연결된 연결암(54)을 통해 각 작동 플레이트(52)에 연결되어 있으며, 이 경우 상기 베드(1)에는 상기 연결암(54)의 전후진을 위한 가이드홈(1a)이 마련되어 있다.

상기 작동판(56)은 가이드레일(55)에 슬라이딩 결합되어 상기 이송판(2)의 길이방향으로 전후진 왕복 이동하는 것으로, 모터(57)로부터 동력을 전달 받는다.

이러한 구성을 갖는 이송유닛(T)의 작동을 구체적으로 설명하면,

먼저 고정 그리퍼(41)들과 이송 그리퍼(51)들이 모두 후진하여 벌어진 상태에서 이송판(2)에 용기가 순차적으로 투입된다.

용기가 투입되면 상기 제2 실린더(53)가 작동하여 상기 이송 그리퍼(51)를 전진시켜 용기를 개별 파지한 후, 상기 작동판(56)이 세팅된 거리만큼 전진 작동하여 용기를 전방으로 이송한다.

용기가 이송 후 정지하면, 상기 제1 실린더(42)가 작동하여 상기 고정 그리퍼(41)를 전진시켜 용기를 개별 파지한 상태에서, 동시에 또는 순차적으로 상기 제2 실린더(53)가 작동하여 상기 이송 그리퍼(51)를 후진시켜 용기를 놓게 된다.

그리고 상기 작동판(56)이 원 위치로 후진 복귀한 다음 상기 제2 실린더(53)에 의해 상기 이송 그리퍼(51)가 다시 전진하여 용기를 다시 파지한다.

다음으로 상기 이송 그리퍼(51)가 전진 이동하기 전에, 상기 제1 실린더(42)에 의해 상기 고정 그리퍼(41)가 후진하여 용기를 놓게 되며, 이 상태에서 이송 그리퍼(51)가 작동판(56)에 의해 전진 이동하면, 이송 그리퍼(51)에 파지된 용기들이 동시에 전진 이송되며,

이러한 일련의 작동이 반복됨에 따라 이송판(2) 위의 용기들은 개별적으로 파지 후 이송이 이루어진다.

이렇게 용기들의 이송이 이루어질 때, 각 용기가 고정 그리퍼(41)에 의해 정지된 상태에서 상기 용기 세병부(10)와 내용물 충진부(20)와 용기 밀봉부(30)는 해당 공정 위치로 이송되어 정지된 상태의 용기에 대해 각 공정을 실시한다.

한편 본 발명은 상기 고정 그리퍼(41) 및 이송 그리퍼(51)의 전진 시 압력 센싱을 방해하지 않으면서, 용기를 보다 안전하게 파지하고 위치를 변동시키지 않게 하는 완충부재(S)를 더 포함한다.

설명의 편의를 위해 도 5를 참고하여 상기 고정 그리퍼(41)에 구비된 완충부재(S)를 대표하여 설명한다.

상기 완충부재(S)는 소정의 탄성력을 갖는 소재로써, 상기 'V'자형 파지홈(411)의 양 면에 각각 구비되어 있되 원호 형상의 탄력 발생부(S11)를 구비한 한 쌍의 탄성 스트랩(S1)으로 구성된다.

상기 탄성 스트랩(S1)은 연질 플라스틱 소재로써, 양단이 각각'V'자형 파지홈(411)의 양 면에 형성된 끼움공에 끼워져 있다.

이때 상기 탄성 스트랩(S1)은 일측단 일부가 'V'자형 파지홈(411)의 양 면 내부에 고정되어 있고, 상기 탄력 발생부(S11)의 타측단이 'V'자형 파지홈(411)의 중앙부 외측에 축설된 조절봉(S2)에 권취되어 있다.

상기 조절봉(S2)은 상기 고정 그리퍼(41)에 입설되어 좌우 회전하는 것으로, 양측의 탄성 스트랩(S1)이 동일방향으로 감기게 연결되어 있다.

이에 상기 조절봉(S2)을 시계방향으로 회전시키면 양측의 탄성 스트랩(S1)이 조여지면서 탄력 발생부(S11)가 줄어들어 상대적으로 큰 용기를 감싸게 하고, 상기 조절봉(S2)을 시계 반대방향으로 회전시키면 탄성 스트랩(S1)이 풀리면서 탄력 발생부(S11)가 늘어나 상대적으로 작은 용기를 감싸게 한다.

따라서 용기의 크기에 맞게 탄성 스트랩(S1)의 크기를 조절하면, 고정 그리퍼(41)가 전진할 때 탄력 발생부(S11)가 먼저 접촉하면서 충격을 흡수하고, 고정 그리퍼(41)가 후진할 때도 탄력 발생부(S11)들이 용기를 사방에서 잡아주게 되며, 이러한 탄성 스트랩(S1)은 상기 이송 그리퍼(51)에도 동일하게 적용되어, 용기를 보다 안전하게 이송 및 고정할 수 있게 된다.

이상에서 본 발명을 설명함에 있어 첨부된 도면을 참조하여 용기 자동 충진 포장장치를 위주로 설명하였으나 본 발명은 당업자에 의하여 다양한 수정, 변경 및 치환이 가능하고, 이러한 수정, 변경 및 치환은 본 발명의 보호범위에 속하는 것으로 해석되어야 한다.

10 : 용기 세병부 20 : 내용물 충진부
30 : 용기 밀봉부 40 : 용기 고정부
41 : 고정 그리퍼 42 : 제1 실린더
43 : 연결암 50 : 용기 이송부
51 : 이송 그리퍼 52 : 작동 플레이트
53 : 제2 실린더 54 : 연결암
55 : 가이드레일 56 : 작동판
57 : 모터
411, 511 : 'V'자형 파지홈 T : 이송유닛

Claims (4)

1. 용기를 용기 세병부(10)와 내용물 충진부(20)와 용기 밀봉부(30)를 순차 이송하는 이송유닛(T)을 포함하되,
   상기 이송유닛(T)은,
   이송판(2)의 상부 정위치에서 내외측으로 전후진하도록 좌우 대칭 배열된 고정 그리퍼(41)들을 구비한 용기 고정부(40),
   상기 고정 그리퍼(41)들과 중첩되어 좌우 대칭 배열된 이송 그리퍼(51)들과, 상기 이송 그리퍼(51)들을 내외측으로 전후진 및 전후 직선방향으로 왕복 이동시키는 작동 플레이트(52)를 구비한 용기 이송부(50)를 포함하고,
   상기 고정 그리퍼(41)들과 이송 그리퍼(51)들은 내측단에 'V'자형 파지홈(411)(511)을 구비하고,
   상기 고정 그리퍼(41) 및 이송 그리퍼(51)의 'V'자형 파지홈(411)(511)에는,
   소정의 탄성력을 갖는 소재로써, 상기 'V'자형 파지홈(411)(511)의 양 면에 각각 구비되어 있되 원호 형상의 탄력 발생부(S11)를 구비한 한 쌍의 탄성 스트랩(S1)으로 구성된 완충부재(S)를 포함하고,
   상기 탄성 스트랩(S1)은 일측단 일부가 'V'자형 파지홈(411)(511)의 양 면 내부에 고정되어 있고, 상기 탄력 발생부(S11)의 타측단이 'V'자형 파지홈(411)(511)의 중앙부 외측에 축설된 조절봉(S2)에 권취되어 있으며,
   상기 조절봉(S2)은 상기 고정 그리퍼(41)에 입설되어 좌우 회전하는 것으로, 양측의 탄성 스트랩(S1)이 동일방향으로 감기게 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 용기 자동 충진 포장장치.
   
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 용기 고정부(40)와 용기 이송부(50)는 각각 상기 고정 그리퍼(41)들과 이송 그리퍼(51)들을 전후진시키는 양방향 피스톤을 구비한 실린더(42)(53)를 포함하는 것을 특징으로 하는 용기 자동 충진 포장장치
   
3. 제 1 항에 있어서,
   상기 고정 그리퍼(41)들과 이송 그리퍼(51)들은 용기를 파지할 때 압력을 센싱하여 그리퍼들의 작동이 제어되는 것을 특징으로 하는 용기 자동 충진 포장장치.
   
4. 제 2 항에 있어서,
   상기 용기 고정부(40)는 이송판(2) 하부에 설치되고 양측의 고정 그리퍼(41)에 연결된 양방향 피스톤을 구비한 제1 실린더(42)를 포함하며, 상기 제1 실린더(42)의 양방향 피스톤은 상기 이송판(2)을 우회하여 상부로 연결된 연결암(43)을 통해 각 고정 그리퍼(41)에 연결되어 있고,
   상기 용기 이송부(50)는 베드(1) 하부에 설치되고 양측의 작동 플레이트(52)에 연결된 양방향 피스톤을 구비한 제2 실린더(53)와, 상기 제2 실린더(53)가 설치되고 가이드레일(55)에 지지되어 전후 왕복 이동하는 작동판(56)을 포함하며, 상기 제2 실린더(53)의 양방향 피스톤은 상기 연결암(43)을 우회하여 상부로 연결된 연결암(54)을 통해 각 작동 플레이트(52)에 연결되어 있고, 상기 베드(1)에는 상기 연결암(54)의 전후진을 위한 가이드홈(1a)이 마련되어 있는 것을 특징으로 하는 용기 자동 충진 포장장치.

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