KR100758406B1 - 포장 필름 슬리브 밀봉장치 - Google Patents

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Abstract

포장 슬리브 밀봉 장치는, 제1 축을 중심으로 회전가능하고 제1 축으로부터 최대 거리에 있고 제1 축에 평행한 모선과 둘레방향 표면 길이에서 최대 길이 보다 짧은 곡률반경을 갖는 제1 둘레면을 포함한다. 제2 둘레면은 제1 축에 평행하게 배향된 제2 축을 중심으로 회전한다. 제1 및 제2 둘레면은 이들 사이에 포장 슬리브와 접촉선을 형성한다. 제1 및 제2 둘레면은 포장 슬리브가 이송방향으로 이동할 때 포장 슬리브의 밀봉에 영향을 주도록 서로 동시에 회전한다. 이 장치는, 제1 및 제2 둘레면이 회전할 때, 이송방향으로 접촉선의 변위를 달성하도록 포장 슬리브의 이송방향에 대해 가로질러서 제2 축에 대해 상기 제1 축을 변위한다.

Description

포장 필름 슬리브 밀봉장치{APPARATUS FOR SEALING A WRAPPER FILM SLEEVE}
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 가로지르는 방향 밀봉장치의 일부를 도시하는 사시도.
도 2는 본 발명에 따른 장치 중 하나의 밀봉 슈의 수직방향 구동 샤프트를 도시하는 사시도.
도 3은 도 1에 도시한 구조의 측단면도.
도 4는 본 발명의 동작 모드를 도시하는 다이어그램.
도 5a 내지 도 5d는 각기 다른 동작 위치를 순차적으로 도시하는 개략적인 측단면도.
도 6a, 6b 및 6c 는 세가지 변형예의 둘레 구성을 도시하는 다이어그램.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
10 : 하우징 11, 16 : 구동 샤프트
13, 18 : 밀봉 슈 14, 15 : 슬레드(Sled)
12, 17, 29 : 축 19, 20 : 캠 디스크
21, 22 : 롤러 28, 31 : 둘레면
30 : 모선 A : 이송방향
제품을 포장 슬리브에서 포장하는 포장기계에 있어서, 먼저 필름 슬리브를 물건 둘레에 형성한 다음 슬리브를 수직방향으로 밀봉한다. 가로지르는 방향 밀봉 스테이션에서 가로지르는 방향 봉합선(seam)이 물건 사이에 형성되고 순차적으로 슬리브를 따라 가로지르는 방향 봉합선의 중앙을 절단하여 별개의 팩키징이 얻어진다.
미국 특허 제5,052,166호에 대응하는 유럽 특허 제399,948호에는, 원통형 밀봉면과 대향 면(counter face)에 구비된 밀봉 슈와 대향 슈를 향하는 가로지르는 방향 밀봉 스테이션에 관하여 개시되어 있다. 이 밀봉면은 동축으로 배열되고 각각의 회전 축을 중심으로 회전한다. 밀봉 슈로부터 필름을 통해 밀봉 층까지의 열전달이 지연되기 때문에 슬리브의 최대 이송 속도는 이러한 가로지르는 방향 밀봉 스테이션을 사용하는가에 따라 제한된다.
이러한 열전달 지연을 고려하기 위해, 회전하면서, 포장 슬리브와 공동 이동하는 밀봉 슈와 대향 슈를 구비한 것이 또한 알려져 있다. 이러한 포장기계의 출력을 증가시키는 장치가, 예컨대 미국 특허 제5,771,660호에 대응하는 국제 출원 공보 WO 96/17720 에 개시되어 있다. 그러나, 상기 특허에 개시된 가로지르는 방향 밀봉 스테이션은, 구조가 비교적 복잡하므로 제조와 수리 비용이 비싸다. 또, 포장 슬리브의 운반 방향에 평행하게 전후방향으로 이동하는 질량(mass)은 포장기계 전체로 전달되어 진동을 발생시킨다.
본 발명의 목적은 구조가 간단한 수단으로 고용량 포장 능력을 달성할 수 있는 전술한 형태의 장치를 개선하는 데에 있다.
명세서에 기재된 바와 같이, 상기 목적 및 다른 목적은, 본 발명에 의해 명확하게 달성되고, 본 발명에 따르면, 간단히 설명하면, 포장 슬리브를 밀봉하기 위한 장치는 제1 축(17)을 중심으로 회전가능하게 지지되고 제1 둘레면(28)을 갖는 제1 밀봉 슈(18)를 포함한다. 제1 둘레면(28)은 제1 축(17)으로부터 최대 거리에 있고 제1 축(17)과 평행한 모선(30)과, 제1 둘레면(28)의 둘레방향 길이의 임의 점에서 이 최대 거리 보다 짧은 곡률반경을 갖는다. 제2 둘레면(31)을 갖는 제2 밀봉 슈(13)는 제1 축(17)에 평행하게 배향된 제2 축(12)을 중심으로 회전가능하게 지지된다. 포장 슬리브(33)가 사이에 개재된 채로, 제1 및 제2 둘레면(28, 31)이 함께 접촉선(32)을 서로 형성한다. 제1 및 제2 밀봉 슈(18, 13)가 동기적으로 회전하여서, 포장 슬리브(33)가 이송될 때 포장 슬리브(33)의 밀봉을 달성하면서 제1 및 제2 둘레면(28, 31)이 서로 롤링한다. 장치(14, 15, 19, 20, 21, 22)는, 제1 및 제2 밀봉 슈(18, 13)가 회전할 때 이송방향으로 접촉선 변위를 달성하기 위해서 포장 슬리브(33)의 이송방향에 대해 가로질러서 제2 축(12)에 대해 제1 축(17)을 이동시킨다.
도 1, 도 2 및 도 3에는, 축(12)을 중심으로 회전하는 구동 샤프트(11)를 지지하는 하우징(10)이 구비된 장치가 도시되어 있다. 두 개의 밀봉 슈(13)가 반경방향으로 대향 관계로 구동 샤프트(11)에 장착되어 있다. 또한, 도 4를 참조하면, 하우징(10)내 두 개의 슬레드(14, 15)는 수직 운동, 즉 포장 슬리브(33)의 이송방향(A)에 대해 가로지르는 운동을 안내한다. 구동 샤프트(16)는 슬레드(14, 15)내의 축(12)에 평행한 축(17)을 중심으로 회전가능하게 지지된다. 두 개의 별개 밀봉 슈(18)가 반경방향으로 대향 관계로 샤프트(16)에 고정되어 있다. 이 샤프트(16)의 대향 축에는 두 개의 캠 디스크(19, 20)가 각각 고정되어 있다. 캠 디스크(20)는 하우징(10)에 부착 지지된 롤러(21)상에서 회전하며, 다른 캠 디스크(19)는, 차례로, 하우징(10)내에서 수직방향으로 변위가능하게 지지된 추가의 슬레드(23)에 회전가능하게 장착된 롤러(22)상에서 회전한다. 두 개의 슬레드(23)(샤프트(16)의 대향 축 단부에서)는, 스프링(24)을 통해 롤러(21)를 하방으로 가압한다.
도 4에 도시한 바와 같이, 각각의 밀봉 슈(13, 18)의 둘레면(31, 28)은 원통형상으로 이루어지고, 도시된 실시예에 있어서 둘레면은 원형이다. 원통 축(29)이 밀봉 슈(18) 둘레면(28)의 모선(generatrix, 30)과 해당 샤프트(16)의 축(17) 사이에 위치되고 이에 평행하도록 둘레면(28)이 도시되어 있다. 바람직하게는, 둘레면(28)의 곡률반경(r1)은 회전 축(17)과 모선(30) 사이의 거리(r2)의 절반이다. 원통 둘레면(28)의 단면 형상은 대략 원형이고, 예컨대, 타원형상으로 형성하여도 좋다. 어쨌든, 둘레면(28)의 곡률반경(r1)은 둘레면(28)의 전체 원주 길이를 따라서 거리(r2) 보다 작다. 동일 관계가 밀봉 슈(13)의 둘레면(31)에도 적용될 수 있다.
샤프트(16)의 회전 운동과 밀봉 과정 동안, 축(17)이 도 4 및 도 5a 내지 도 5d에 도시된 수직방향 동기운동을 실행하도록 샤프트(16)와 연관된 캠 디스크(19, 20)로 구성되어 있다. 이 운동은 밀봉 슈(18)의 둘레면(28)이 밀봉 슈(13)의 대응 둘레면(31)에 가압되는 방식으로 진행한다. 도 4에 도시한 바와 같이, 이러한 방식의 경우, 밀봉 과정 동안 두 개의 접촉하는 밀봉 슈(18, 13) 사이의 접촉선(32)이 포장 슬리브(33)의 이송방향(A)으로 밀봉 과정 중에 이동(Shift)한다. 그 결과, 곡률반경이 거리(r2)에 대응하는 종래의 포장 슬리브(33)에 비해 포장 슬리브(33)는 보다 긴 밀봉시간을 얻을 수 있고, 또 동일 밀봉 시간에 포장 슬리브(33)의 더 큰 이송 속도를 얻을 수 있다. 밀봉 슈(18)의 수직운동을 최소한으로 하는 것에 의해 종래의 평행하게 동기 회전하는 가로지르는 방향 밀봉 슈에 비해 이송방향(A)으로 매우 작은 진동이 발생하지만, 또는 거의 진동이 발생하지 않는다. 이송방향(A)으로의 진동은 포장되는 제품 사이의 거리의 규칙성을 저해하는 위험이 있기 때문에 특히 바람직하지 않다. 본 발명에 따른 장치는 적은 수의 별개 요소만을 필요로 하므로 제조와 수리시 경제적이다. 탄성적으로 지지된 롤러(22)에 의해, 수직방향으로 간극(틈새)이 존재하지 않는다. 질량에 의해 발생된 힘을 저감하기 위해 수직방향으로 동작하는 샤프트(16)는 중공 구조이다. 전술의 장치는 수직방향 뿐만 아니라 수평방향 포장 필름 슬리브에도 동작하는 포장기계에도 적합하다는 것을 이해할 것이다.
도 4는 두 개의 구동 샤프트(11, 16)가 서로에 대해 동기적으로 수직방향으로 접근 및 이격되는 변형예를 도시한다. 따라서, 접촉선(32)은 하나의 평면에서 진행한다. 따라서, 이 변형예에서 구동 샤프트(11)(도 4에서 생략)는 또한 두 개의 각각의 슬레드 상의 양 단부에 장착되고 캠 디스크(19, 20)에 대응하는 추가의 캠 디스크에 의해 명확하게 안내됨으로써 또한 수직방향으로 이동가능하다. 유사하게, 롤러(21, 22)에 대응하는 롤러는 구동 샤프트(11)의 캠 디스크에 맞물리도록 제공된다. 구동 샤프트(11)의 지지는 두개의 축(12, 17)의 중앙의 수직방향 평면(51)에 대해 부재(14, 15) 및 부재(19-24)에 의해 샤프트(16)의 지지에 대해 완전 대칭이 된다. 이와 대조적으로, 도 1, 도 2 및 도 3에 도시된 변형예에 있어서, 구동 샤프트(11)는 하우징(10)에 고정 지지되고, 접촉선(32)의 이동 경로는 약간 원통형상이다.
도 6a, 도 6b 및 도 6c 는 밀봉 슈(13, 18)의 둘레면(28, 31)의 변형예를 도시한다. 도 6a 는 점선으로 도시한 밀봉 슈(13, 18)의 외방 이동한 위치가 중앙 수직방향 평면(51)에 대해 전후로 양 축(12, 17)이 이동하는 변형예로서 도 4의 도면에 대응한다. 점선으로 도시된 위치는, 차례로, 축(12)이 하우징에 고정되는 변형예에 대응한다. 첫번째 변형예는 이동하는 구동 샤프트(11, 12)의 질량이 동일한 경우 수직진동이 하우징(10)으로 전달되지 않는 장점을 갖고, 샤프트가 정확하게 역위상으로 동작한다. 계속해서, 두번째 변형예는 구조가 간단한 장점을 갖는다.
도 6b는 축(12)이 고정되고 원형 원통형상의 둘레면(31)이 축(12)과 동축인 변형예를 도시한다. 도시된 바와 같이, 이 변형예는 접촉선(32)의 경로를 이송방향(A)으로 동일하게 최대화시키기 위해 원주방향으로 더 긴 둘레면(28, 31)이 필요하다. 따라서, 도 6a 에 따른 대칭적 변형예는 도 6b 변형예에 비해 바람직하다.
도 6c는 밀봉 슈(13, 18)의 둘레면(28, 31)의 곡률반경(r1, r3)과 둘레면(28, 31)의 모선(30, 34)의 거리(r2, r4)가 둘레면(28, 31)의 축(12, 17)과 다른 일반적인 변형예를 도시한다. 예컨대, 구동 샤프트(11)에 균일하게 원주방향으로 분포하는 두 개 이상, 세 개의 밀봉 슈(13)를 균일하게 배열하도록 r2 에 1과 1/2 배가 되는 r4 를 선택하는 것이 가능하다. 드라이브(44, 45)의 전달비는 이러한 구조 또는 각각의 구동 샤프트(11, 16)에 연결된 별개로 제어되는 두 개의 서보 모터(42)를 결합하는 데에 적합하다.
도 3에 따르면, 구동 샤프트(16)는 두 개의 카르단 조인트(Cardan joint, 39) 및 카르단 샤프트(40)로 서보 모터(42)의 구동축(41)에 연결되어 있고, 또한 각도 변위 센서(43)에 연결되어 있다. 드라이브 샤프트(41)는 동일 크기의 두 개의 기어(44, 45)를 통해 구동 샤프트(11)에 연결되어 있다. 모터(42) 및 센서(43)는 포장 슬리브(33)의 이송방향으로 구동 샤프트(11, 16)의 회전 각도를 동기하는 제어장치(46)에 연결되어 있다. 밀봉 공정 중에 이송방향(A)으로 둘레면(28)의 원주방향 속도 성분이 포장 슬리브(33)의 이송 속도와 동일하도록 구동 샤프트(11, 16)의 각속도를 조절한다.
본 발명의 설명은 다양한 변형, 변화 및 변경이 첨부 청구항의 의미와 등가 범위내에 가능하다는 것을 이해할 것이다.
본 발명에 의하면, 구조가 간단한 수단으로 고용량의 포장능력을 달성할 수 있다.

Claims (14)

  1. 이송방향에 가로질러서 포장 슬리브(33)를 밀봉하기 위한 장치에 있어서,
    (a) 제1 축(17)을 주위로 회전가능하게 지지된 제1 밀봉 슈(18)로서,
    (1) 상기 제1 축(17)으로부터 최대 거리(r2)에 있고 상기 제1 축(17)에 평행한 모선(30)(generatrix);
    (2) 제1 둘레면(28)의 둘레방향으로 측정된 길이; 및
    (3) 상기 제1 둘레면(28)의 둘레방향으로 측정된 길이의 임의의 점에서 상기 제1 축(17)으로부터 모선(30)까지의 최대 거리(r2) 보다 짧은 곡률반경(r1)을 갖는 상기 제1 둘레면(28)을 포함하는 제1 밀봉 슈(18)와;
    (b) 상기 제1 축(17)에 평행하게 배향된 제2 축(12)을 주위로 회전가능하게 지지된 제2 밀봉 슈(13)로서, 제2 둘레면(31)을 구비하고, 상기 포장 슬리브(33)가 사이에 개재된 채로 상기 제1 및 제2 둘레면(28, 31)이 함께 접촉선(32)을 서로 형성하는 제2 밀봉 슈(13)와;
    (c) 상기 포장 슬리브(33)가 이송방향으로 이동할 때 포장 슬리브(33)의 밀봉을 달성하면서 상기 제1 및 제2 둘레면(28, 31)이 서로 롤링(rolling)하게 하기 위해 동기적으로 상기 제1 및 제2 밀봉 슈(18, 13)를 회전시키기 위한 수단과;
    (d) 상기 제1 및 제2 밀봉 슈(18, 13)가 회전할 때, 상기 이송방향으로 상기 접촉선(32)을 변위시키도록 포장 슬리브(33)를 포함하는 평면에 대해 수직한 방향으로 상기 제2 축(12)에 대해 상기 제1 축(17)을 변위시키는 장치를 포함하는 포장 슬리브 밀봉장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 곡률반경(r1)은 상기 제1 축(17)으로부터 모선(30)까지의 최대 거리(r2)의 절반 이하인, 포장 슬리브 밀봉장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1 축(17)으로 구성되는 회전 축을 갖는 제1 구동 샤프트(16)로서,
    둘레방향으로 균등하게 분포하여 상기 제1 샤프트(16)에 부착된 복수의 상기 제1 밀봉 슈(18)가 제공되는, 제1 구동 샤프트(16)와,
    상기 제2 축(12)으로 구성되는 회전 축을 갖는 제2 구동 샤프트(11)로서,
    둘레방향으로 균등하게 분포하여 상기 제2 샤프트(11)에 부착된 복수의 상기 제2 밀봉 슈(13)가 제공되는, 제2 구동 샤프트(11)를 더 구비하는 포장 슬리브 밀봉장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 밀봉 슈(18, 13)를 회전시키기 위한 상기 수단은 서보 모터(42)를 포함하고;
    전체 밀봉 단계 동안 상기 이송방향으로 측정된 상기 제1 및 제2 둘레면(28, 31)의 둘레방향 속도 성분이 포장 슬리브(33)의 이송속도와 동일하도록 상기 제1 및 제2 밀봉 슈(18, 13)의 회전 각도를 제어하기 위한 제어장치(46)를 더 포함하는, 포장 슬리브 밀봉장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 모선(30), 상기 최대 거리(r2) 및 상기 곡률반경(r1)은 각각, 제1 모선(30), 제1 최대 거리(r2) 및 제1 곡률반경(r1)이고,
    상기 제2 둘레면(31)은,
    (a) 상기 제2 축(12)으로부터 제2 최대 거리(r4)에 있고 상기 제2 축(12)에 평행한 제2 모선(34),
    (b) 상기 제2 둘레면(31)의 둘레방향으로 측정된 길이, 및
    (c) 상기 제2 둘레면(31)의 상기 길이의 임의의 점에서 제2 최대 거리(r4)보다 짧은 제2 곡률반경(r3)을 가지는, 포장 슬리브 밀봉장치.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 둘레면(28, 31)은 원형으로 원통 형상인, 포장 슬리브 밀봉장치.
  7. 제 5 항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 최대 거리(r2, r4)는 서로 같은, 포장 슬리브 밀봉장치.
  8. 제 5 항에 있어서,
    상기 제1 둘레면(28)은 상기 제1 모선(30)과 상기 제1 축(17)을 포함하는 평면에 대칭이고 상기 제2 둘레면(31)은 상기 제2 모선(34)과 상기 제2 축(12)을 포함하는 평면에 대칭인, 포장 슬리브 밀봉장치.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 둘레면(28, 31)은 포장 슬리브(33)가 이송되는 평면에 대해 서로 거울면 대칭인, 포장 슬리브 밀봉장치.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 제2 축(12)에 대해 상기 제1 축(17)을 변위시키는 장치는 상기 제1 및 제2 밀봉 슈(18, 13)의 회전 각도와 동기적으로 포장 슬리브(33)를 포함하는 평면에 대해 수직한 방향으로 상기 제1 축(17)을 변위시키기 위한 제어수단을 구비하는, 포장 슬리브 밀봉장치.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 제어수단은 캠 디스크 드라이브를 포함하는, 포장 슬리브 밀봉장치.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 캠 디스크 드라이브는, 각각 상기 제2 축(12)을 향해서, 그리고 상기 제2 축(12)으로부터 멀어지게 상기 제1 축(17)을 변위시키기 위해서 공통으로 구동되고 별개인 제1 및 제2 캠 디스크(20, 19)를 포함하는, 포장 슬리브 밀봉장치.
  13. 제 12 항에 있어서,
    (a) 상기 제1 축(17)으로 구성되는 회전축을 가지고, 상기 제1 밀봉 슈(18), 상기 제1 캠 디스크(20) 및 제2 캠 디스크(19)가 부착된 구동 샤프트(16)와,
    (b) 상기 제1 캠 디스크(20)와 회전 맞물림하는 고정 지지된 제1 롤러(21)와,
    (c) 상기 제2 캠 디스크(19)와 맞물리고, 상기 제1 및 제2 축(17, 12)을 포함하는 평면에 평행하게 변위가능한 제2 롤러(22), 및
    (d) 상기 제2 캠 디스크(19)를 향하여 상기 제2 롤러(22)를 가압하기 위한 가압수단(24)을 더 포함하는, 포장 슬리브 밀봉장치.
  14. 제 1 항에 있어서,
    포장 슬리브(33)를 포함하는 평면에 대해 수직한 방향으로 상기 제1 축(17)에 대해 상기 제2 축(12)을 변위시키기 위한 장치를 더 포함하는 포장 슬리브 밀봉장치.
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