KR100442981B1 - Heat-resistance test machine of plastic container - Google Patents
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Abstract
본 발명은 플라스틱 용기의 가열건조 멸균과정에서 일어날 수 있는 용기의 변형을 시험하기 위한 장치에 관한 것으로, 용기변형이 일어나기 가장 높은 가열건조멸균과정을 열풍의 발생과 이송하는 열풍공급구조 및 상기 열풍을 일정한 통로로 안내하여 최종적으로 다수개의 공기분사노즐을 통해 여러 갈래로 압력 분사하는 열풍안내분사구조, 그리고 상기 각 공기분사노즐의 직하방에 시험할 용기를 안내 재치시키기 위한 용기지지구조 및 상기 용기지지구조를 선택적으로 수평으로 위치 변경시켜 용기가 열풍안내분사구조의 검사위치에 세팅되거나 또는 검사 후 해당 위치에서 벗어나도록 하기 위한 용기위치제어구조, 상기 열풍안내분사구조를 통해 분사되는 열풍을 회수하여 열풍공급구조의 블로워로 재 공급시키도록 함으로써 공기 가열에 요구되는 전기 에너지를 절약하고 열효율을 향상시키기 위한 열풍 회수구조, 상기 제반 작동구조들과 전기적으로 연결 구성되며 설정된 프로그램에 따라 작동구조들을 자동으로 작동시키기 위한 콘트롤러로 각각 구성되는 본 발명의 측정장치를 통해 사전에 검사 측정하여 실제 생산에서의 문제발생을 사전에 억제함으로써 생산성 및 효율증대를 기할 수 있도록 한 것이다.The present invention relates to a device for testing the deformation of the container that can occur during the heat-dry sterilization process of the plastic container, the hot air supply structure and hot air supply structure for transferring the hot air drying sterilization process and the hot air to the highest deformation of the container occurs Hot air guide spray structure for guiding through a plurality of air spray nozzles and finally pressure-injecting through a plurality of air spray nozzles, and a container support structure for guiding and placing a container to be tested directly below each air spray nozzle. A container position control structure for selectively repositioning the structure horizontally so that the container is set at the inspection position of the hot air guide injection structure or out of the corresponding position after the inspection, and recovers the hot air sprayed through the hot air guide injection structure. Required for air heating by re-supply to blower of supply structure Through the measuring device of the present invention, which is composed of a hot air recovery structure for saving electrical energy and improving thermal efficiency, and electrically connected to the various operating structures and a controller for automatically operating the operating structures according to a set program. By inspecting and measuring in advance, it is possible to increase productivity and efficiency by preventing problems in production in advance.
Description
본 발명은 플라스틱 용기의 가열건조 멸균과정에서 일어날 수 있는 용기의 변형을 시험하기 위한 장치에 관한 것으로, 좀더 구체적으로는 제품의 포장단계인 용기의 투입과 살균, 가열건조멸균, 내용물 투입, 뚜껑포장 등의 일련적인 제조과정 중에서 용기변형이 일어나기 가장 높은 가열건조멸균과정을 사전에 검사 측정하여 본 생산에서의 문제발생을 사전에 억제함으로써 생산성 및 효율증대를 기할 수 있도록 한 것이다.The present invention relates to a device for testing the deformation of the container that can occur during the heat-dry sterilization process of the plastic container, and more specifically, the input and sterilization of the container which is the packaging step of the product, the heat-dry sterilization, the contents input, the lid packaging In order to increase productivity and efficiency by inspecting and measuring the heat and dry sterilization process that is the highest in container deformation in the series of manufacturing processes in advance, the occurrence of problems in the production is suppressed in advance.
실제 생산에서의 플라스틱 용기의 투입 및 살균 이후의 가열건조 멸균과정은 외부공기를 가열하여 용기의 상부에서 노즐을 통하여 가압 분사하는 형태를 취하며, 이 과정은 살균약품이 완전히 건조되어질 때까지 지속된다.The heat drying sterilization process after the introduction and sterilization of the plastic container in actual production takes the form of heating external air to pressurize and spray through the nozzle at the top of the container, and this process is continued until the sterilizing agent is completely dried. .
이때 열풍공기는 적정시간과 온도로 분사되어야 하며, 이 과정에서 플라스틱 용기는 변형을 일으키지 않아야 하며 만약 용기의 변형이 발생하면 생산을 중단하며 문제의 용기를 제거하여야 한다.At this time, hot air should be injected at the proper time and temperature. In this process, plastic containers should not be deformed.
한편 종래에 사용되어온 측정방식은 실제 생산을 통과하는 제품의 일정량을 시료로 선택한 후 검사하여 용기의 변형상태를 검사하였으며, 이에 대한 대체검사로는 일정한 온도조건을 갖는 열수식 급탕 설비 내에 플라스틱 용기를 집어넣어 용기변형 검사를 측정하거나, 전자렌지를 이용하여 수초 내지는 수분 후에 변형되어지는 상태를 검사하였다. 이러한 방법들은 시험과정에서 많은 오류를 발생할 수 있으며, 측정된 자료가 본 생산에 적용되어질 시 시험에서의 측정상태와 실제 생산라인에서의 경우는 큰 차이를 나타날 수 있어 실용성의 저하되며 이로 인해 측정방식에 신뢰성이 저하되는 문제가 있었던 것이다.On the other hand, the measurement method used in the past is to check the deformation state of the container by selecting a certain amount of the product that passes the actual production as a sample, and the alternative inspection is to place the plastic container in a hydrothermal hot water supply facility having a constant temperature conditions The container deformation inspection was carried out and the state which deform | transforms after several seconds or several minutes was examined using the microwave oven. These methods can cause a lot of errors in the test process, and when the measured data are applied to this production, there can be a big difference between the measured state in the test and the actual production line, which reduces the practicality. There was a problem that the reliability is lowered.
따라서, 본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해소하고자 한 것으로서,Therefore, the present invention is to solve the above conventional problems,
본 발명의 목적은 실제 생산시의 가열건조 멸균과정에서 이루어지는 작업방식과 동일한 조건의 시험장치를 제작하여 실제 생산 이전에 적용시켜 사전검사 및 측정이 이루어지도록 함으로써 시험 데이터의 신뢰성을 향상시키고 정확한 측정을 통하여 실제 생산에서 발생될 수 있는 문제점을 제거하는 데 있다.It is an object of the present invention to improve the reliability of test data and to make accurate measurement by making test equipment under the same conditions as the working method in the heat-dry sterilization process in actual production and applying it before actual production to make the pre-inspection and measurement. This is to eliminate the problems that may occur in actual production.
본 발명의 또 다른 목적은 플라스틱 용기의 재질 및 형태 개선 시에 적용시켜 단시간 내에 제품개발을 이룰 수 있도록 함에 있는 것이며,Another object of the present invention is to apply to improve the material and shape of the plastic container to achieve product development in a short time,
상기와 같은 목적을 달성하기 위해서,In order to achieve the above object,
본 발명은 열풍을 발생시키고 이송하는 열풍공급구조와,The present invention provides a hot air supply structure for generating and transferring hot air,
상기 열풍을 일정한 통로로 안내하여 최종적으로 다수개의 공기분사노즐을 통해 여러 갈래로 압력 분사하는 열풍안내분사구조와,Hot air guide injection structure for guiding the hot air to a predetermined passage and finally pressure injection through a plurality of air injection nozzles into multiple branches,
상기 각 공기분사노즐의 직하방에 시험할 용기를 안내 재치시키기 위한 용기지지구조와,A container support structure for guiding and placing a container to be tested directly under each of the air spray nozzles;
상기 용기지지구조를 선택적으로 수평으로 위치 변경시켜 용기가 열풍안내분사구조의 검사위치에 세팅되거나 또는 검사 후 해당 위치에서 벗어나도록 하기 위한 용기위치제어구조와,A vessel position control structure for selectively repositioning the vessel support structure horizontally so that the vessel is set at the inspection position of the hot air guide injection structure or moved out of the position after inspection;
상기 열풍안내분사구조를 통해 분사되는 열풍을 회수하여 열풍공급구조의 블로워로 재 공급시키도록 함으로써 공기 가열에 요구되는 전기 에너지를 절약하고 열효율을 향상시키기 위한 열풍 회수구조와,A hot air recovery structure for saving electric energy required for air heating and improving thermal efficiency by recovering hot air injected through the hot air guide injection structure and resupplying it to the blower of the hot air supply structure;
상기 제반 작동구조들과 전기적으로 연결 구성되며 설정된 프로그램에 따라 작동구조들을 자동으로 작동시키기 위한 콘트롤러를 제시하게되는 것으로,The controller is electrically connected to the various operating structures and presents a controller for automatically operating the operating structures according to a set program.
이하 첨부되는 도면에 의거 본 발명의 구성을 상세하게 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, the configuration of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1은 본 발명의 전체 구성의 일 예를 보이는 사시도.1 is a perspective view showing an example of the overall configuration of the present invention.
도 2는 본 발명의 작동을 설명하기 위한 도면.2 is a view for explaining the operation of the present invention.
도 3은 본 발명의 일 요부인 공기분사노즐의 구성을 보이는 분리사시도.Figure 3 is an exploded perspective view showing the configuration of an air spray nozzle which is one part of the present invention.
※ 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 ※※ Explanation of code about main part of drawing ※
C:케이스 C1:시험용 챔버C: Case C1: Test Chamber
10:열풍공급구조 11:블로워10: hot air supply structure 11: blower
12:히터 13:공기 이송관12: heater 13: air transfer pipe
20:열풍안내분사구조 21:공기 투입관20: hot air guide injection structure 21: air input pipe
22:공기분사노즐 30:용기지지구조22: Air injection nozzle 30: Container support structure
31:용기재치공 32:지지판31: container mounting 32: support plate
40:용기위치제어구조 41:슬라이드 로드40: container position control structure 41: slide rod
42:공기실린더 42':피스톤로드42: air cylinder 42 ': piston rod
50:열풍회수구조 51:열풍 회수관50: hot air recovery structure 51: hot air recovery pipe
60:콘트롤러60: controller
도 1은 본 발명의 전체 구성의 일 예를 보이는 사시도이며, 도 2는 본 발명의 작동을 설명하기 위한 도면으로서,1 is a perspective view showing an example of the overall configuration of the present invention, Figure 2 is a view for explaining the operation of the present invention,
본 발명은 케이스(C)의 하부에는 공기를 가압 이송시키기 위한 블로워(11)와 공기를 가열하는 히터(12), 공기를 이동 통로기능을 하는 공기 이송관(13)으로 구성되는 열풍공급구조(10)를 설치하며 케이스(C)의 상부에는 하부와 격리상태로 콘트롤러(60)와 상기 열풍안내분사구조(20)와 상기 용기지지구조(30) 및 용기위치제어구조(40)가 위치되는 시험용 챔버(C1)를 둔다.The present invention has a hot air supply structure consisting of a blower 11 for pressurizing and transporting air to the lower portion of the case (C), a heater 12 for heating the air, and an air transfer pipe 13 having a function of moving the air ( 10) is installed in the upper part of the case (C) for the test in which the controller 60, the hot air guide injection structure 20, the vessel support structure 30 and the vessel position control structure 40 is located in an isolated state Place chamber C1.
상기 블로워(11)는 공기 이송관(13)을 통해 열풍안내분사구조(20)까지 연결되며 공기 이송관(13)의 중간에는 히터(12)를 두어 블로워(11)에서 열풍안내분사구조(20)로 공급되는 공기가 소정의 온도로 가열되도록 한다.The blower 11 is connected to the hot air guide injection structure 20 through the air transfer pipe 13, and the heater 12 is placed in the middle of the air transfer pipe 13 so that the blower 11 in the hot air guide injection structure 20 Air to be heated to a predetermined temperature.
상기 열풍안내분사구조(20)는 공기 이송관(13)과 연결되는 공기 투입관(21)과 이 공기 투입관(21)의 하단에 내부와 연통되는 상태로 등각으로 연결 설치되는 공기분사노즐(22)로 이루어지며 공기분사노즐(22)은 도 3에서와 같이 몸체(22A)에 체결되는 가지관(22B)과 몸체(22A)의 하단에 삽지되는 노즐관(22C)으로 구성된다.The hot air guide injection structure 20 is an air injection nozzle (21) connected to the air transfer pipe 13 and the air injection nozzle is installed at an equilibrium in communication with the inside at the lower end of the air input pipe (21) 22) and the air spray nozzle 22 is composed of a branch pipe 22B fastened to the body 22A and a nozzle pipe 22C inserted into the lower end of the body 22A as shown in FIG.
상기 용기지지구조(30)는 상기 각 공기분사노즐(22)의 형성위치와 일치되는 용기 재치공(31)을 갖는 지지판(32)으로 구성된다.The vessel support structure 30 is composed of a support plate 32 having vessel placement holes 31 coincident with the formation positions of the respective air spray nozzles 22.
상기 용기위치제어구조(40)는 상기 지지판(32)의 이동경로를 부여하는 한 조의 슬라이드 로드(41)와 상기 지지판(32)의 일측에 고정되는 피스톤로드(42')의 출몰에 의해 지지판(32)을 왕복 이동시켜 주는 공기 실린더(42)로 구성된다.The container position control structure 40 is supported by a set of slide rods 41 for providing a moving path of the support plate 32 and piston rods 42 'fixed to one side of the support plate 32. 32 is composed of an air cylinder 42 for reciprocating.
상기 열풍 회수구조(50)는 하단이 상기 블로워(11)의 공기흡입구측에 연결되며 상단의 입구는 시험용 챔버(C1)내부로 연결되어 상기 열풍안내분사구조(20)의 열풍분사위치에 근접되게 위치되는 열풍 회수관(51)으로 구성되며 시험용 챔버(C1)내로 투입되는 열풍을 재 순환시켜 최대한의 열손실을 억제하며 일정한 온도를 유지하는 형태로 구성되어진다.The hot air recovery structure 50 has a lower end connected to the air inlet side of the blower 11 and the inlet of the upper end is connected to the inside of the test chamber C1 so as to be close to the hot air spraying position of the hot air guide spraying structure 20. It is composed of a hot air recovery pipe 51 is located in the form to maintain a constant temperature to suppress the maximum heat loss by recirculating the hot air introduced into the test chamber (C1).
상기 콘트롤러(60)는 상기 블로워(11) 및 히터(12), 공기 실린더(42)등과 전기적으로 연결되며 케이스(C)의 전방으로 노출 구성되는 다수의 작동 버튼(B)이나 리모콘(미도시 함)등을 통해 검사 및 측정 조건의 데이터를 입력할 수 있다.The controller 60 is electrically connected to the blower 11, the heater 12, the air cylinder 42, and the like, and a plurality of operation buttons B or a remote controller (not shown) configured to be exposed to the front of the case C. You can enter data of inspection and measurement conditions.
※ 도면 중 미 설명 부호 ※※ Unexplained code in the drawing ※
(70)는 시험용 용기이며,70 is a test container,
(71)는 블로워의 회전속도를 제어하는 인버터 콘트롤러이고,71 is an inverter controller for controlling the rotational speed of the blower,
(72)는 온도 컨트롤러이며,72 is a temperature controller,
(73)는 릴레이 제어부이고,73 is a relay control unit,
(74)는 블로워의 공기 공급속도를 측정하기 위한 공기 유량계를 보인 것이다.74 shows an air flow meter for measuring the air supply speed of the blower.
이와 같이 구성되는 본 발명의 작용을 상세하게 설명하면 다음과 같다.Referring to the operation of the present invention configured in this way in detail as follows.
블로워(11)의 풍량 조절은 인버터 콘트롤러(71)의 주파수를 증감하면서 조절하며 블로워(11) 이후의 공기 이송관(13)에는 공기유량계(74)를 설치하여 인버터 콘트롤러(60)의 주파수와 풍량에 대한 보정을 할 수 있게 하였다.The air volume control of the blower 11 is controlled by increasing or decreasing the frequency of the inverter controller 71. The air flow meter 74 is installed in the air transfer pipe 13 after the blower 11, so that the frequency and the air volume of the inverter controller 60 are adjusted. It is possible to correct for.
상기 블로워(11)를 통해 공급되는 공기는 튜브형의 히터(12)를 거치도록 하여 설정 온도치로 유지되면서 열풍안내분사구조(20)로 공급되도록 한다.The air supplied through the blower 11 passes through the tubular heater 12 so as to be supplied to the hot air guide injection structure 20 while being maintained at a set temperature.
상기 히터(12)는 비례 미적분 보정(PID) 방식을 채택하여 히터(12) 이후의 온도 센서와 정밀한 상호 보정을 수행하게 하였으며 풍량에 민감하게 조절되도록 구성된다.The heater 12 adopts a proportional calculus correction (PID) scheme to perform precise mutual correction with the temperature sensor after the heater 12 and is configured to be sensitive to the air volume.
설정된 풍량과 온도로 공기를 용기(70)로 분사하는 열풍안내분사구조(20)의 공기 투입관(21)은 위치를 보정할 수 있도록 이중의 너트와 장축의 볼트로 체결되어 있으며, 각각의 가지관(22B)으로 분배되는 공기는 최소한의 손실과 동일한 양을 갖게 하기 위하여 공기 투입관(21)의 측면에서 등각으로 설치하였다.The air inlet pipe 21 of the hot air guide injection structure 20 for injecting air into the container 70 at the set air flow rate and temperature is fastened with a double nut and a long shaft bolt to correct the position. The air distributed to the pipe 22B was installed at a right angle on the side of the air inlet pipe 21 in order to have the same amount as the minimum loss.
또한 각 노즐관(22C)은 용기(70)의 적정부위에 분사될 수 있도록 높이조절이가능하도록 하였으며, 각 노즐관(22C)의 하단부는 테이퍼를 주어 용기의 디자인 별로 다른 분사각을 갖도록 함으로써 용기(70)의 내벽면과 바닥면에 적절한 열풍을 부여할 수 있도록 하되 테이퍼의 각도는 5∼10°가량으로 용기의 형태에 따라 변경된다.In addition, each nozzle tube (22C) is to be height adjustable to be injected to the appropriate portion of the container 70, the lower end of each nozzle tube (22C) by giving a taper to have a different injection angle for each container design by the container Proper hot air can be imparted to the inner wall surface and the bottom surface of the 70, but the angle of the taper is changed by the shape of the container at about 5 to 10 degrees.
용기(70)를 적재하는 지지판(32)은 각 용기의 형태대로 용기 재치공(31)을 뚫은 판체로 구성하였으며, 지지판(32)은 볼트를 통해 슬라이드 로드(41)와 결합시켜 줌으로써 시험할 용기의 변경 시 함께 교체할 수 있도록 하였다.The support plate 32 for loading the container 70 is composed of a plate through the container mounting hole 31 in the form of each container, the support plate 32 is coupled to the slide rod 41 through the bolt to test the container It can be replaced together when the change of.
상기 지지판(32)에서의 용기(70)의 투입 및 배출시간은 콘트롤러(60)에 있는 시간제어장치에 의하여 이루어지며, 제어시간은 999초까지 가능하며, 0.1초 단위로 구분하여 제어할 수 있게 구성하였다.The input and discharge time of the container 70 in the support plate 32 is made by a time control device in the controller 60, the control time is possible up to 999 seconds, so that it can be controlled in units of 0.1 seconds Configured.
상기 시험용 챔버(C1)는 한쪽 방향을 제외한 도면에서 보아 좌측면만을 개방하고 나머지 5방향을 밀폐하였으며, 시험용 챔버(C1)의 전면부는 투명의 아크릴 판을 사용하여 검사 작동 시 용기의 변형상태를 육안으로 확인 가능토록 하였다.The test chamber C1 opened only the left side and closed the other five directions as seen in the drawings except for one direction, and the front part of the test chamber C1 used a transparent acrylic plate to visually observe the deformation state of the container during the inspection operation. It was possible to confirm with.
이와 같은 본 발명의 작동과정을 알아보면 다음과 같다.Looking at the operation of the present invention as follows.
용기의 시험이 개시되기 위해 지지판(32)은 항상 도 1 및 도 2의 실선상태에서와 같이 열풍안내분사구조(20)의 하방에 위치되어 각 공기분사노즐(22)의 직하방에 지지판(32)의 용기 재치공(31)이 수직으로 일치되게 위치된다.In order to start the test of the container, the support plate 32 is always located under the hot air guide injection structure 20 as in the solid line state of FIGS. 1 and 2 to support the support plate 32 directly below each air injection nozzle 22. The container placement hole 31 of) is positioned vertically coincident.
이와 같은 상태에서 지지판(32)의 용기 재치공(31)에 측정 대상으로 선정된 용기(70)를 도 2에서와 같이 재치시킨 상태에서 블로워(11)를 구동시키면 공기는 히터(12)를 거치면서 설정된 온도로 가열되면서 공기 이송관(13)을 통해 공기 투입관(21)으로 유입되며 다시 이 가열된 공기는 공기분사노즐(22)의 가지관(22B)과 몸체(22A) 및 노즐관(22C)을 차례로 거치면서 설정된 일정 시간동안 용기(70)의 내벽면과 바닥에 고압으로 분사시킨다.In this state, when the blower 11 is driven in a state where the container 70 selected as the measurement target is placed in the container mounting hole 31 of the support plate 32 as shown in FIG. 2, the air passes through the heater 12. While being heated to the set temperature while being introduced into the air inlet tube 21 through the air transfer pipe 13, the heated air is again the branch pipe (22B) and the body (22A) of the air injection nozzle 22 and the nozzle pipe ( 22C) is sprayed at high pressure on the inner wall surface and the bottom of the container 70 for a predetermined time while passing through.
설정된 시간동안의 열풍의 공급이 완료되면 도 2의 가상선에서와 같이 공기 실린더(42)가 구동되어 피스톤 로드(42')가 돌출되면서 지지판(32)을 슬라이드 로드(41) 상에서 위치 이동시켜 용기(70)가 열풍안내분사구조(20)의 공기분사노즐(22)에서 벗어나도록 한 다음 벗어난 지지판(32)의 용기(70)를 육안으로 관찰하여 온도에 따른 용기의 변형여부를 확인하게 되는 것이다.When the supply of hot air for a predetermined time is completed, as shown in the imaginary line of FIG. 2, the air cylinder 42 is driven to protrude the piston rod 42 ′ to move the support plate 32 on the slide rod 41. The 70 is released from the air spray nozzle 22 of the hot air guide spraying structure 20 and then visually observes the container 70 of the support plate 32 that is removed to check whether the container is deformed according to temperature. .
열풍안내분사구조(20)에서 벗어난 지지판(32)은 새로 측정할 용기로 교체 후 다시 원위치로 복귀되어 열풍의 공급을 받게되는 과정을 거치게 된다.The support plate 32 deviated from the hot air guide injection structure 20 is returned to its original position after being replaced with a container to be newly measured, and undergoes a process of receiving hot air supply.
한편 블로워(11)가 토출구를 통해 공기를 열풍안내분사구조(20)로 송출하는 동안 블로워(11)의 공기흡입구측에는 흡입력이 발생되어 이에 연결된 열풍 회수관(51)의 상측 개방입구를 통해 용기(70)를 가열시킨 뒤 반사되는 고온의 열풍을 열손실이 발생되기 전에 신속하게 흡입시켜 도 2의 화살표와 같이 블로워(11)로 재순환시켜 줌으로써 히터(12)의 공기 가열 시 소요되는 전력의 낭비를 억제하며 설정된 온도로의 도달이 신속하여 열풍의 온도편차발생을 방지하게된다.On the other hand, while the blower 11 sends air to the hot air guide injection structure 20 through the discharge port, a suction force is generated on the air intake side of the blower 11 and is opened through the upper open inlet of the hot air recovery pipe 51 connected thereto. After heating 70), the hot air reflected by the hot air is rapidly sucked up before the heat loss occurs and recycled to the blower 11 as shown by the arrow of FIG. It is suppressed and the arrival at the set temperature is quick, thereby preventing the occurrence of temperature deviation of hot air.
이상과 같이 본 발명은 제품생산 공정 시 발생하는 플라스틱 용기의 수축변형을 단 기간 내에 사전 검사하여 실제 생산에서 불량생산을 최대한 억제하며 다양한 시험조건에서의 측정이 가능하여 다양한 플라스틱 재료를 사용하여 신제품 개발기간을 단축할 수 있어 경쟁력을 향상시킬 수 있는 유용한 발명이다.As described above, the present invention suppresses defective production in the actual production as much as possible by inspecting the shrinkage deformation of the plastic container occurring in the product production process in a short period in advance and developing new products using various plastic materials. It is a useful invention that can shorten the time period and improve the competitiveness.
Claims (2)
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