KR100579093B1 - 액체 충전장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 액체를 용기 내부에 충전시키는 액체 충전장치에 관한 것으로서, 소정 높이로 형성된 테이블 위에 용기를 고정시키는 용기 홀더; 용기 내부에 액체가 정량 주입될 수 있도록 제어부에 의해 제어되는 토출밸브에 의해 액체의 흐름이 단속되는 노즐관; 상기 노즐관을 승하강시키는 노즐관 승하강장치; 및 상기 노즐관에 정량의 액체를 공급하는 액체 공급장치;를 포함하여 이루어지고, 상기 액체 공급장치는, 대량의 액체가 저장되는 호퍼; 상기 연결관과 연결되는 실린더; 상기 실린더의 형상에 대응되는 형상으로 형성되어 상기 실린더에 삽입되고, 전진시 상기 실린더 내부의 액체를 가압하여 상기 노즐관과 연결된 연결관으로 액체를 공급하며, 후진시 상기 실린더에 상기 호퍼의 액체가 낙하 유입될 수 있도록 상기 실린더를 개방하는 피스톤; 및 피스톤 승하강 모터를 이용하여 상기 피스톤을 승하강시키는 피스톤 승하강장치;를 포함하여 이루어지며, 상기 노즐관 승하강 모터와 상기 피스톤 승하강 모터에 제어 신호를 인가하여 정밀 제어하는 제어장치;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하기 때문에 좁은 용기에서도 액체를 담더라도 액체에 기포가 발생되는 것을 방지할 수 있도록 액체의 수면 상승 속도와 노즐관의 상승속도 및 액체의 토출 유량을 모터에 의해 정밀하게 자동 제어하여 양질의 제품을 생산할 수 있고, 생산성을 크게 향상시킬 수 있는 효과를 갖는다.

Description

액체 충전장치{Liquid filling apparatus}

도 1은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 액체 충전장치를 나타내는 전방 사시도이다.

도 2는 도 1의 후방 사시도이다.

도 3은 도 1의 부분 절개 측면도이다.

도 4는 도 2의 부분 절개 후면도이다.

도 5는 도 1의 노즐관 승하강장치의 노즐관 하강 상태를 나타내는 측면도이다.

도 6은 도 5의 피스톤 승하강장치의 피스톤 상승 상태를 나타내는 측면도이다.

도 7은 도 5의 노즐관 상승 상태를 나타내는 측면도이다.

도 8은 도 7의 피스톤 승하강장치의 피스톤 하강 상태를 나타내는 측면도이다.

본 발명은 액체 충전장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 점도가 낮은 휘 발성 액체이나 화학약품이나 시약부터 고점도의 접착제나 구리스나 음식에 이르기까지 각종 액상의 충진물을 용기에 담아 보관할 수 있게 하는 액체 충전장치에 관한 것이다.

일반적으로 용기 내부에 액상의 액체를 담아 장시간 보관하고자 용기는 물론, 액체를 살균하거나, 이물질을 제거하거나, 액체 내부의 기포를 제거하는 등 매우 다양한 형태의 용기 및 액체 가공이 필수적이다.

특히, 내부의 기포를 완전히 제거한 액체라 하더라도 이러한 액체를 용기에 담는 과정에서 액체의 흐름이 일정하지 못하거나 낙하시 공기와 섞이거나 점도에 의해 기포가 액체 내부로 포집되는 등 액체 내부에 기포가 함유된다.

따라서, 이러한 액체 충전과정에서 발생되는 기포를 제거하기 위하여 고도로 숙련된 숙련자가 용기에 차 오르는 액체의 수면 상승 속도에 맞추어 손으로 액체를 직접 주입하는 등 다양한 형태의 수동 작업이 이루어졌다.

그러나, 이러한 숙련자의 수동 작업에도 불구하고, 용기 포장 작업시 액체 충전 과정에서 발생하는 기포 발생 문제로 원천적으로 제거하지 못하여 포함된 기포로 인해 장시간 보관시 액체가 경화되는 등 제품에 심각한 불량을 발생시키는 것은 물론, 액체 충전 과정시 많은 시간과 고도로 숙련된 인력이 소요된다는 문제점이 있었다.

이러한 문제점들을 해결하고자 종래의 자동화된 액체 충전장치는 액체를 용기에 짜 넣기 위해 유압실린더나 공압실린더를 사용하기도 하였으나, 이러한 실린더를 액츄에이터로 사용하는 경우, 용기나 주입관의 상대적인 속도 및 액체의 주입 속도를 작동유체의 압력으로 정밀하게 제어하기가 어렵다는 문제점이 있었다.

또한, 실린더 내부의 작동유체가 탄성을 갖고 있기 때문에 실린더 내부의 작동유체의 압력을 밸브로 정밀하게 제어하는 것이 불가능하여 특히, 작은 구경의 좁고 긴 용기에 액체를 담기가 매우 어려웠었던 문제점이 있었다.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은, 좁은 용기에서도 액체를 담더라도 액체에 기포가 발생되는 것을 방지할 수 있도록 액체의 수면 상승 속도와 노즐관의 상승속도 및 액체의 토출 유량을 모터에 의해 정밀하게 자동 제어할 수 있고, 신속한 액체 충전을 가능하게 하는 액체 충전장치를 제공함에 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 액체 충전장치는, 액체를 용기 내부에 충전시키는 액체 충전장치를 구성함에 있어서, 소정 높이로 형성된 테이블 위에 용기를 고정시키는 용기 홀더; 상기 용기의 내부에 일부가 삽입될 수 있도록 형성되고, 용기 내부에 액체가 정량 주입될 수 있도록 제어부에 의해 제어되는 토출밸브에 의해 액체의 흐름이 단속되는 노즐관; 노즐관 승하강 모터를 이용하여 상기 노즐관을 승하강시키는 노즐관 승하강장치; 및 상기 노즐관에 연결된 연결관을 통해 상기 노즐관에 정량의 액체를 공급하는 액체 공급장치;를 포함하여 이루어지고, 상기 액체 공급장치는, 대량의 액체가 저장되는 호퍼; 상기 호퍼의 저면에 형성되고, 상기 연결관과 연결되는 실린더; 상기 실린더의 형상에 대응되는 형상으로 형성되어 상기 실린더에 삽입되고, 전진시 상기 실린더 내부의 액체를 가압하여 상기 노 즐관과 연결된 연결관으로 액체를 공급하며, 후진시 상기 실린더에 상기 호퍼의 액체가 낙하 유입될 수 있도록 상기 실린더를 개방하는 피스톤; 및 피스톤 승하강 모터를 이용하여 상기 피스톤을 승하강시키는 피스톤 승하강장치;를 포함하여 이루어지며, 상기 노즐관 승하강 모터와 상기 피스톤 승하강 모터에 제어 신호를 인가하여 정밀 제어하는 제어장치;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 따르면, 상기 노즐관 승하강 장치는, 상기 노즐관과 토출밸브가 설치되고, 승하강 가이드에 의해 안내되는 승하강판; 상기 승하강판의 일측을 나사 관통하여 수직으로 형성되는 나사봉; 상기 나사봉의 일단에 설치되는 종동 풀리; 상기 종동 풀리와 이격되게 설치되는 구동 풀리; 상기 종동 풀리와 구동 풀리를 서로 연결하는 타이밍 벨트; 및 상기 구동 풀리를 회전시키는 노즐관 승하강 모터;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 따르면, 상기 피스톤 승하강 장치는, 상기 피스톤과 연결된 연결봉이 설치되고, 승하강 가이드에 의해 안내되는 승하강판; 상기 승하강판의 일측을 나사 관통하여 수직으로 형성되는 나사봉; 상기 나사봉의 일단에 설치되는 종동 풀리; 상기 종동 풀리와 이격되게 설치되는 구동 풀리; 상기 종동 풀리와 구동 풀리를 서로 연결하는 타이밍 벨트; 및 상기 구동 풀리를 회전시키는 피스톤 승하강 모터;를 포함하여 이루어지는 것이 바람직하다.

한편, 본 발명에 따르면, 상기 제어장치는, 상기 용기 내부에서 차 오르는 액체 수면의 상승 속도에 맞추어 하강된 상태의 상기 노즐관이 상승할 수 있도록 상기 노즐관 승하강 모터에 노즐관의 승하강 속도 제어 신호를 인가하고, 상기 피 스톤 승하강 모터에 액체 토출 유량 제어 신호를 인가하는 것이 바람직하다.

이하, 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 액체 충전장치를 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

먼저, 도 1 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 액체 충전장치는, 액체(1)를 용기(2) 내부에 충전시키는 장치로서, 크게 용기 홀더(10)와, 노즐관(11)과, 노즐관 승하강장치(12) 및 액체 공급장치(13)로 이루어지는 구성이다.

여기서, 상기 용기 홀더(10)는, 소정 높이로 형성된 테이블(3) 위에 설치되어 용기(2)에 액체 주입시 용기가 흔들리지 않도록 상기 용기(2)를 고정시키는 것으로서, 용기(2)를 세워 놓을 수 있도록 용기(2)의 형상과 대응되는 형상으로 제작되는 것이다.

또한, 상기 노즐관(11)은, 상기 용기(2)의 내부에 일부가 삽입될 수 있도록 긴 주사 바늘 형상으로 형성되고, 용기(2) 내부에 액체(1)가 정량 주입될 수 있도록 제어부에 의해 제어되는 토출밸브(14)에 의해 액체(1)의 흐름이 단속되는 것이다.

여기서, 상기 토출밸브(14)는 각종 솔레노이드밸브나 유압밸브 등 다양한 형태의 밸브가 적용될 수 있는 것이다.

한편, 상기 노즐관 승하강장치(12)는, 도 3, 도 5 및 도 7에 도시된 바와 같이, 노즐관 승하강 모터(126)를 이용하여 상기 노즐관(11)을 정밀 제어하여 승하강시키는 것으로서, 승하강판(121), 나사봉(122), 종동 풀리(123), 구동 풀리(124), 타이밍 벨트(125) 및 노즐관 승하강 모터(126)를 포함하여 이루어진다.

즉, 상기 승하강판(121)은, 상기 테이블(3)의 전방에 설치되는 것으로서, 그 전방에 상기 노즐관(11)과 토출밸브(14)가 설치되고, 승하강 가이드(127)에 의해 안내되는 것이다.

또한, 상기 나사봉(122)은, 상기 승하강판(121)의 일측을 나사 관통하여 수직으로 설치되고, 상기 종동 풀리(123)는, 상기 나사봉(122)의 일단에 설치되며, 상기 구동 풀리(124)는, 상기 종동 풀리(123)와 이격되게 설치되고, 상기 타이밍 벨트(125)는, 상기 종동 풀리(123)와 구동 풀리(124)를 서로 연결하는 것이다. 또한, 상기 노즐관 승하강 모터(126)는, 상기 구동 풀리(124)를 회전시킴으로써 그 회전력이 상기 종동 풀리(123)와 나사봉(122)에 전달되도록 하는 것이다.

따라서, 도 7에 도시된 바와 같이, 상기 노즐관 승하강 모터(126)가 정회전하는 경우, 상기 구동 풀리(124), 타이밍 벨트(125), 종동 풀리(123)를 거쳐 정회전력이 상기 나사봉(122)에 전달되고, 상기 나사봉(122)이 나사 정회전하면서 상기 나사봉(122)에 의해 나사 관통된 상기 승하강판(121)이 상기 나사봉(122)을 따라 상승하고, 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 노즐관 승하강 모터(126)가 역회전하는 경우, 상기 구동 풀리(124), 타이밍 벨트(125), 종동 풀리(123)를 거쳐 역회전력이 상기 나사봉(122)에 전달되고, 상기 나사봉(122)이 나사 역회전하면서 상기 나사봉(122)에 의해 나사 관통된 상기 승하강판(121)이 상기 나사봉(122)을 따라 하강할 수 있는 것이다.

한편, 본 발명의 상기 액체 공급장치(13)는, 상기 노즐관(11)에 연결된 연결 관(132)을 통해 상기 노즐관(11)에 정량의 액체를 공급하는 것으로서, 호퍼(131), 실린더(132), 피스톤(133) 및 피스톤 승하강장치(134)를 포함하여 이루어진다.

즉, 상기 호퍼(131)는, 상기 테이블(3)의 후방에 설치되어 대량의 액체(1)가 저장되는 것이고, 상기 실린더는, 상기 호퍼(131)의 저면에 형성되고, 상기 연결관(132)과 연결되는 것이다.

특히, 본 발명의 상기 피스톤(133)은, 상기 실린더(132)의 형상에 대응되는 형상으로 형성되어 상기 실린더(132)에 삽입되고, 전진 및 후진이 가능한 구성으로서, 상기 피스톤(133)은, 도 8에 도시된 바와 같이, 전진시 상기 실린더(132) 내부의 액체(1)를 가압하여 상기 노즐관(11)과 연결된 연결관(132)으로 액체를 공급하며, 도 6에 도시된 바와 같이, 후진시 상기 실린더(132)에 상기 호퍼(131)의 액체가 낙하 유입될 수 있도록 상기 실린더(132)를 개방하는 할 수 있는 것이다.

또한, 상기 피스톤 승하강장치(134)는, 피스톤 승하강 모터(140)를 이용하여 상기 피스톤(133)을 승하강시키는 것으로서, 승하강판(135), 나사봉(136), 종동 풀리(137), 구동 풀리(138), 타이밍 벨트(139) 및 피스톤 승하강 모터(140)를 포함하여 이루어진다.

즉, 상기 승하강판(135)은, 상기 테이블의 후방에 설치되는 것으로서, 상기 피스톤과 연결된 연결봉(141)이 설치되고, 승하강 가이드에 의해 안내되는 것이다.

또한, 상기 나사봉(136)은, 상기 승하강판(135)의 일측을 나사 관통하여 수직으로 설치되고, 사기 종동 풀리(137)는, 상기 나사봉(136)의 일단에 설치되며, 상기 구동 풀리(138)는, 상기 종동 풀리(137)와 이격되게 설치되고, 상기 타이밍 벨트(139)는, 상기 종동 풀리(137)와 구동 풀리(138)를 서로 연결하며, 상기 피스톤 승하강 모터(140)는, 상기 구동 풀리(138)를 회전시킴으로써 그 회전력이 상기 종동 풀리(137)와 나사봉(136)에 전달되도록 하는 것이다.

따라서, 도 6에 도시된 바와 같이, 상기 피스톤 승하강 모터(140)가 정회전하는 경우, 상기 구동 풀리(138), 타이밍 벨트(139), 종동 풀리(137)를 거쳐 정회전력이 상기 나사봉(136)에 전달되고, 상기 나사봉(136)이 나사 정회전하면서 상기 나사봉(136)에 의해 나사 관통된 상기 승하강판(135)이 상기 나사봉(136)을 따라 상승하여 상기 실린더(132)에 상기 호퍼(131)의 액체가 낙하 유입될 수 있도록 상기 실린더(132)를 개방하고, 도 8에 도시된 바와 같이, 상기 피스톤 승하강 모터(140)가 역회전하는 경우, 상기 구동 풀리(138), 타이밍 벨트(139), 종동 풀리(137)를 거쳐 역회전력이 상기 나사봉(136)에 전달되고, 상기 나사봉(136)이 나사 역회전하면서 상기 나사봉(136)에 의해 나사 관통된 상기 승하강판(135)이 상기 나사봉(136)을 따라 하강하여 상기 실린더(132) 내부의 액체(1)를 가압함으로써 상기 노즐관(11)과 연결된 연결관(132)으로 액체를 공급할 수 있는 것이다.

한편, 본 발명의 상기 제어장치(20)는, 상기 노즐관 승하강 모터(126)와 상기 피스톤 승하강 모터(140)에 제어 신호를 인가하여 정밀 제어하는 것으로서, 상기 용기(2) 내부에서 차 오르는 액체 수면의 상승 속도에 맞추어 하강된 상태의 상기 노즐관(11)이 상승할 수 있도록 상기 노즐관 승하강 모터(126)에 노즐관의 승하강 속도 제어 신호를 인가하고, 상기 피스톤 승하강 모터(140)에 액체 토출 유량 제어 신호를 인가하는 것이다.

본 발명은 상술한 실시예에 한정되지 않으며, 본 발명의 사상을 해치지 않는 범위 내에서 당업자에 의한 변형이 가능함은 물론이다.

예컨대, 본 발명의 실시예에서는 각 구성요소들의 위치나 형태 및 종류가 한정되어 있으나 풀리 대신 기어를 사용하거나 나사봉 대신 리니어 모터를 사용하는 등 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 해당 분야에 종사하는 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 수정 및 변경하는 것이 가능하다.

따라서, 본 발명에서 권리를 청구하는 범위는 상세한 설명의 범위 내로 정해지는 것이 아니라 후술되는 청구범위와 이의 기술적 사상에 의해 한정될 것이다.

이상에서와 같이 본 발명의 액체 충전장치에 의하면, 좁은 용기에서도 액체를 담더라도 액체에 기포가 발생되는 것을 방지할 수 있도록 액체의 수면 상승 속도와 노즐관의 상승속도 및 액체의 토출 유량을 모터에 의해 정밀하게 자동 제어하여 양질의 제품을 생산할 수 있고, 생산성을 크게 향상시킬 수 있는 효과를 갖는 것이다.

Claims (4)

1. 액체(1)를 용기(2) 내부에 충전시키는 액체 충전장치를 구성함에 있어서,

   소정 높이로 형성된 테이블(3) 위에 용기(2)를 고정시키는 용기 홀더(10);

   상기 용기(2)의 내부에 일부가 삽입될 수 있도록 형성되고, 용기 내부에 액체가 정량 주입될 수 있도록 제어부에 의해 제어되는 토출밸브(14)에 의해 액체(1)의 흐름이 단속되는 노즐관(11);

   노즐관 승하강 모터(126)를 이용하여 상기 노즐관을 승하강시키는 노즐관 승하강장치(12); 및

   상기 노즐관(11)에 연결된 연결관(132)을 통해 상기 노즐관(11)에 정량의 액체를 공급하는 액체 공급장치(13);를 포함하여 이루어지고,

   상기 액체 공급장치(13)는, 대량의 액체가 저장되는 호퍼(131); 상기 호퍼(131)의 저면에 형성되고, 상기 연결관(132)과 연결되는 실린더(132); 상기 실린더(132)의 형상에 대응되는 형상으로 형성되어 상기 실린더(132)에 삽입되고, 전진시 상기 실린더(132) 내부의 액체를 가압하여 상기 노즐관(11)과 연결된 연결관(132)으로 액체를 공급하며, 후진시 상기 실린더에 상기 호퍼(131)의 액체가 낙하 유입될 수 있도록 상기 실린더(132)를 개방하는 피스톤(133); 및 피스톤 승하강 모터(140)를 이용하여 상기 피스톤(133)을 승하강시키는 피스톤 승하강장치(134);를 포함하여 이루어지며,

   상기 노즐관 승하강 모터(126)와 상기 피스톤 승하강 모터(140)에 제어 신호를 인가하여 정밀 제어하는 제어장치(20);를 포함하여 이루어지고,

   상기 제어장치(20)는, 상기 용기 내부에서 차 오르는 액체 수면의 상승 속도에 맞추어 하강된 상태의 상기 노즐관(11)이 상승할 수 있도록 상기 노즐관 승하강 모터(140)에 노즐관의 승하강 속도 제어 신호를 인가하고, 상기 피스톤 승하강 모터(140)에 액체 토출 유량 제어 신호를 인가하는 것을 특징으로 하는 액체 충전장치.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 노즐관 승하강 장치(12)는,

   상기 노즐관(11)과 토출밸브(14)가 설치되고, 승하강 가이드(127)에 의해 안내되는 승하강판(121);

   상기 승하강판(121)의 일측을 나사 관통하여 수직으로 설치되는 나사봉(122);

   상기 나사봉(122)의 일단에 설치되는 종동 풀리(123);

   상기 종동 풀리(123)와 이격되게 설치되는 구동 풀리(124);

   상기 종동 풀리(123)와 구동 풀리(124)를 서로 연결하는 타이밍 벨트(125); 및

   상기 구동 풀리(124)를 회전시키는 노즐관 승하강 모터(126);

   를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 액체 충전장치.
3. 제 1항에 있어서,

   상기 피스톤 승하강 장치(134)는,

   상기 피스톤과 연결된 연결봉(141)이 설치되고, 승하강 가이드에 의해 안내되는 승하강판(135);

   상기 승하강판(135)의 일측을 나사 관통하여 수직으로 설치되는 나사봉(136);

   상기 나사봉(136)의 일단에 설치되는 종동 풀리(137);

   상기 종동 풀리(137)와 이격되게 설치되는 구동 풀리(138);

   상기 종동 풀리(137)와 구동 풀리(138)를 서로 연결하는 타이밍 벨트(139); 및

   상기 구동 풀리(138)를 회전시키는 피스톤 승하강 모터(140);

   를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 액체 충전장치.
4. 삭제

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