KR100911707B1 - 회전식 자동 정량 액체 충전장치 및 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 회전식 자동 정량 액체 충전장치 및 방법에 관한 것으로, 필링 노즐에서 분사되었지만 용기 내에 충전되지 못한 공중에 떠있는 액체를 감안하여 충전량을 셋팅하고 충전량을 구간별로 조절함으로써 정확한 충전이 이루어지도록 함을 목적으로 한다.

본 발명에 의한 회전식 자동 정량 액체 충전장치는, 액체가 수용되는 탱크(20)와; 회전수단에 의해 일정 궤도로 회전하면서 상기 탱크로부터 액체를 공급받아 용기(2)에 충전하는 다수의 필링 노즐(10)과; 상기 용기를 지지하는 트레이(30)의 저부에 셀블록(40)을 통해 설치되며 상기 셀블록을 통해 상기 필링 노즐에 의해 액체가 충전되는 용기의 중량을 감지하는 로드셀(L)과; 그리고, 상기 로드셀로부터 실시간으로 인가되는 중량값을 기 저장된 중량값과 비교하여 상기 필링 노즐의 작동을 제어하며, 상기 필링 노즐에서 분사되어 상기 용기에 충전되지 못하고 공중에 떠있는 액체를 감안하여 액체를 충전하도록 제어하는 컨트롤러(C)로 구성된다.

액체, 충전, 필러, 낙차

Description

회전식 자동 정량 액체 충전장치 및 방법{ROTARY TYPE FILLING MACHINE AND FILLING METHOD}

본 발명은 액체 충전장치 및 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 충전의 개시 이전에 셋팅된 충전량과 실제 충전량이 동일하여 충전을 종료한 후에도 이미 필링 노즐에서 분사된 액체가 용기에 충전되며, 이처럼 공중에 떠있는 액체의 양을 감안하여 충전량을 정확하게 충전할 수 있는 회전식 자동 정량 액체 충전장치 및 방법에 관한 것이다.

그리고, 본 발명은 충전량을 맞추기 위한 충전방식을 충전량에 따라 대출충전과 소출충전으로 구분하여 충전속도를 빠르게 하면서도 정확한 충전이 이루어지도록 한 회전식 자동 정량 액체 충전장치 및 방법에 관한 것이다.

액체(샴푸, 세제 등)를 용기에 충전하는 장치로 회전식 액체 충전장치가 있다.

회전식 액체충전장치는 빈 용기를 공급받아 필링 노즐(filling nozzle)과 용 기를 함께 회전시키는 중에 액체의 충전량을 계량하면서 상기 필링 노즐을 통해 액체를 상기 용기에 충전하는 것이다.

여기서, 액체의 계량은 부피 계량식과 중량 계량식으로 구분된다.

부피 계량식은 온도에 따라 변하는 액체의 부피를 감안하지 않기 때문에 동일 제품이더라도 온도 등에 따라 부피가 달라지므로 소비자들로 하여금 불만의 대상이 되고 있으며, 이에 따라 중량식 계량이 주로 사용되고 있다.

종래 회전식 액체충전장치의 작동을 개략적으로 설명하면 다음과 같다.

1. 충전 셋팅.

관리자는 용기에 충전할 액체의 중량값을 선택한다.

2. 충전 개시.

충전 셋팅 완료 후 충전 개시를 조작하면 필링 노즐에서 액체가 분사되어 용기에 채워지게 된다.

3. 충전 완료.

용기는 로드셀 등의 중량센서를 통해 중량이 실시간으로 감지되며 감지값이 셋팅값에 도달하면 필링 노즐의 노즐공을 닫아 액체의 충전을 완료한다. 충전이 완료된 용기는 개구부에 캡을 체결하기 위한 캡핑기로 이송된다.

종래 기술에 의한 회전식 액체충전장치는 다음과 같은 문제점이 있다.

충전 완료는 로드셀에서 감지된 값이 셋팅값과 동일한 시점에서 이루어지는 것이다. 그런데, 도 1에서처럼, 필링 노즐(1)에서 이미 분사되었지만 용기(2)에 내부에는 충전되지 않은 일부 액체가 존재한다. 즉, 로드셀(L)은 용기(2)의 중량(용 기(2)에 충전된 액체의 중량)만을 감지하는 것이기 때문에 로드셀(L)에 의한 감지값과 셋팅값이 일치되어 필링 노즐(1)이 닫히더라도 이미 필링 노즐(1)에서 분사되어 용기(2)에 충전되지 않은 액체는 용기(2)에 충전되므로 실제 충전량은 셋팅값보다 낙차값(D)만큼 많아질 수밖에 없다.

그리고, 액체의 충전은 가압방식인 것으로, 충전 개시부터 완료까지 소정의 유속으로 액체를 주입하며, 이때 생산량을 감안하여 충전 속도를 낮추는데 한계가 있기 때문에 액체를 고속으로 충전할 수밖에 없고 결과적으로 용기 내에 충전되는 액체의 출렁거림이 심하고, 이처럼 유속이 고속이면 전술한 낙차값이 커질 수밖에 없으므로 실제 충전량과 셋팅값간에 큰 차이가 발생되는 문제점도 있다.

또한, 충전이 완료되어 필링 노즐의 노즐공을 폐쇄하여도 일부 액체가 노즐공에 묻어 있게 되며, 현재 이 액체를 처리할 수 없기 때문에 결국 용기 내부로 자유낙하하고, 이 액체의 중량은 실제 충전값과 셋팅값의 오차이다.

이상에서 설명한 것처럼 종래 회전식 액체충전장치는 액체를 정량 충전하지 못하여 신뢰성이 매우 낮은 실정이다.

한편, 로드셀(L)은 용기(2)의 저부에 각도 조절 가능한 셀블록(3) 내부에 설치되어 로드셀 접촉부의 접촉을 통해서 용기(2)의 중량을 감지하는 것인데, 로드셀(L)과 로드셀 접촉부가 면접촉되어 마모가 쉽게 일어나고 중량 감지의 정밀도가 떨어지는 문제점도 있다.

한편, 로드셀(L)에 의해 감지된 중량은 용기의 중량과 액체의 중량이 더해진 값이다. 그러나, 용기에는 순수한 액체의 실 중량이 표시되거나 순수한 액체의 중 량이 표기되지 않고 용기와 액체의 혼합중량이 표기되고 있으며, 소비자들은 제품에 표기된 중량을 순수한 액체의 중량으로 판단할 수밖에 없으므로 이에 따른 민원이 발생되고 있다. 이를 해결하기 위하여 관리자가 수동으로 용기의 중량을 측정하고, 이 용기의 중량을 감안한 액체의 충전량을 셋팅하는 방식이 있긴 하지만, 이는 관리자에 의한 수동방식이기 때문에 생산성과 작업성이 떨어지는 문제점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 액체를 충전하는 필링 노즐에서 이미 분사되었지만 용기 내부에 충전되지 않은 액체를 감안하여 액체를 충전함으로써 정량 충전이 가능하도록 한 회전식 자동 정량 액체 충전장치 및 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

그리고, 본 발명의 다른 목적은 액체의 충전 속도를 조절하여 충전 시간을 짧게 하면서도 정량 충전이 가능하도록 하려는데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 충전 완료 직후 필링 노즐에 묻은 잔여 액체가 용기로 낙하하지 않도록 하려는데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 용기의 중량을 감지하는 로드셀의 마찰을 최소화하여 마모를 줄이고 감지값의 신뢰도를 높이려는데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 용기의 중량을 자동으로 감지하여 액체의 충전시 용기의 중량을 소거함으로써 순수한 액체의 정량 충전이 가능하도록 하려는데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 필링 노즐을 닫은 직후 필링 노즐에서는 분사되었지만 용기에는 도달하지 못하여 계량되지 않고 있는 액체의 양을 낙차값이라고 하는데, 이 낙차값은 제품의 온도, 점도 및 충전 속도에 따라 변하는 바 이 낙차값의 변화를 정확히 보상하여 정량 충전이 가능하도록 하는데 있다.

전술한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 회전식 자동 정량 액체 충전장치는, 회전수단에 의해 일정 궤도로 회전하면서 탱크로부터 액체를 공급받아 용기에 충전하는 다수의 필링 노즐과; 상기 용기를 지지하는 트레이의 저부에 설치되어 상기 용기의 중량을 감지하는 로드셀과; 상기 로드셀로부터 실시간으로 인가되는 중량값을 기 저장된 중량값과 비교하여 상기 필링 노즐의 작동을 제어하며, 상기 필링 노즐에서 분사되어 상기 용기에 충전되지 못하고 공중에 떠있는 액체를 감안하여 액체를 충전하도록 제어하는 컨트롤러를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.

상기 필링 노즐의 노즐공에 묻은 잔여액을 제거하는 제거수단이 더 포함된 것을 특징으로 한다.

상기 필링 노즐은 노즐공의 개도를 다단계로 조절 가능하게 구성됨을 특징으로 한다.

상기 로드셀은 점접촉을 통해 상기 용기의 중량을 감지하도록 구성된 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의한 회전식 자동 정량 액체 충전방법은, 초기 셋팅단계에서 셋팅된 충전량과 충전량 검출단계에서 검출된 실제 충전량을 비교하여 이들이 일치하지 않으면 실제 충전량과 셋팅된 충전량의 차액만큼을 상기 셋팅단계에서 셋팅된 낙차 값과 충전량에서 가감하는 단계가 포함된 것을 특징으로 한다.

액체를 주입하는 필링 노즐의 노즐공에 묻은 잔여액을 진공 흡입하여 제거하는 단계가 더 포함되는 것이 바람직하다.

액체 주입 단계에서는 액체의 충전속도 및 양을 다단계로 조절하여 1차로 고속으로 액체를 주입한 후 2차로 나머지 양의 액체를 저속으로 주입하면서 충전량을 미세 조절하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의한 회전식 자동 정량 액체 충전장치 및 방법에 의하면, 액체의 충전후 실제 충전량과 기 저장된 셋팅값을 비교하여 낙차값을 확인하고, 이 낙차값을 다음 충전시 자동 반영하여 낙차값에 의한 충전 오차를 소거함으로써 정량 충전장치의 신뢰성을 향상할 수 있다.

그리고, 액체의 충전량을 대출 및 소출로 구분하여 일정 구간동안은 액체의 충전량을 대출로 하여 충전 시간을 짧게 하며 충전 완료 직전에는 액체의 충전량을 소출로 하여 정량을 맞춤으로써 정량 충전이 가능해진다.

또한, 충전완료 직후 필링 노즐에 묻은 잔여 액체가 용기에 낙하하지 않도록 제거하여 이미 정량으로 충전된 액체의 충전량을 유지함으로써 충전량의 정밀도를 높일 수 있다.

또한, 로드셀과 셀블록이 점접촉되어 이들 간의 마찰력이 극소화됨에 따라 마찰에 의한 마모를 줄여 내구성을 향상할 수 있고 로드셀에 의한 정밀도를 높일 수 있다.

또한, 액체의 충전 이전에 용기의 중량을 감지하여 용기의 양부를 판정한 후 양질의 용기에만 액체를 충전하고, 용기의 중량을 소거하여 로드셀에서 순수한 액체의 중량만을 감지함으로써 정량 충전장치로서의 신뢰성을 향상할 수 있다.

도 3과 도 4는 본 발명에 의한 회전식 자동 정량 액체 충전장치의 개념도로, 이에 도시된 바와 같이, 자동 정량 액체 충전장치는, 원주방향을 따라 일정 간격을 두고 배치되며 회전하는 중에 탱크(20)로부터 액체를 공급받아 용기(2)에 충전하는 다수의 필링 노즐(10), 다수의 필링 노즐(10)로부터 각각 액체를 충전받는 용기(2)의 중량을 각각 감지하는 로드셀(L), 액체의 중량이 임의로 셋팅되며 이 저장된 액체의 중량과 로드셀(L)에 의해 실시간으로 인가되는 현재 중량을 비교하여 다수의 필링 노즐(10)의 개도를 각각 조절하는 컨트롤러(C)로 구성된다.

탱크(20)는 공급관(21)을 통해 액체가 일정량 저장되며 저장된 액체를 필링 노즐(10)에 공급하는 것으로, 필링 노즐(10)과 함께 회전하거나 고정될 수 있다.

필링 노즐(10)은 충전장치의 사양에 따라 탱크 하부에 삽입될 수도 있고 탱크의 외벽에 고정 설치될 수 있으며, 본 발명은 필터 노즐(10)의 설치 위치에 상관없이 모든 방식에 적용이 가능하다.

필링 노즐(10)은 회전수단(회전모터, 회전축(S))에 의해 일정 궤도를 연속 회전하면서 공급되는 용기(2)에 액체를 충전한다.

도 5에서와 같이, 필링 노즐(10)은 내부가 중공인 관체이며 노즐공(11a)과 공급공(11b)이 형성된 노즐몸체(11), 노즐몸체(11)의 내부에 승강 가능하게 설치되어 노즐몸체(11)의 노즐공(11a)의 개도를 조절 즉, 대출모드(대출모드는 액체의 충전속도를 빠르게 하기 위하여 다량의 액체를 충전하는 모드를 말함)와 소출모드(액체의 정량 충전을 위하여 소량의 액체를 충전하는 모드를 말함) 및 충전완료모드에 따라 노즐공(11a)의 개도를 조절하는 노즐봉(16), 노즐봉(16)을 모드별로 구동하는 액추에이터로 구성될 수 있다.

노즐봉(16)은 선단부(도 5 기준 하단부)에 노즐공(11a)을 개폐하는 노즐헤드(12a)가 갖추어진다. 노즐공(11a)과 노즐헤드(12a)는 각각 액체의 분사가 용이하고 노즐공(11a)의 개도 조절이 용이하도록 경사형으로 형성되는 것이 바람직하다.

액추에이터는 노즐봉(16)을 3단계(대출모드, 소출모드, 충전완료모드)로 작동할 수 있는 모든 제품과 방식이 사용 가능하며, 예를 들어 솔레노이드, 유압 실린더, 에어 실린더, 래크/피니언 등이 있을 것이고, 본 발명에서는 노즐공 개폐실린더(14) 및 개구량 조절실린더(13)로 구성된 것을 예로 들어 설명한다. 여기서, 노즐공 개폐실린더(14) 및 개구량 조절실린더(13)는 위치가 서로 바뀔 수 있다.

노즐공 개폐실린더(14)는 예컨대 노즐몸체(11)의 상단부(도 5 기준)에 탑재되며 노즐봉(16)이 승강 가능하게 관통되고 에어를 공급받아 노즐봉(16)을 노즐공(11a)측으로 전진 및 후진시킨다.

개구량 조절실린더(13)는 예컨대 노즐몸체(11)의 내부에 삽입되며 노즐봉(16)이 승강 가능하게 관통되고 에어를 공급받아 노즐봉(16)을 노즐공(11a)측으로 전진 및 후진시켜 노즐공(11a)의 개구량을 조절한다.

한편, 노즐봉(16)의 이동 거리를 구속하기 위하여 스토퍼(15)가 갖추어질 수 있다. 도 5의 원호에서 보이는 것처럼, 스토퍼(15)는 노즐공 개폐실린더(14)에 연결된 노즐봉(16)에 나사 체결되어 노즐봉(16)을 따라 전후진하여 노즐공 개폐실린더(14)의 행정거리를 조절함으로써 노즐봉(16)의 이동거리를 조절할 수 있다.

필링 노즐(10)을 회전시키는 회전축(S)에는 용기(2)를 수용 및 이송하는 트레이(30)가 구성된다.

트레이(30)는 통상적으로 회전식 액체 충전장치에서 사용되는 제품이며, 셀블록(40)을 통해 로드셀(L)이 설치된다.

셀블록(40)은 로드셀(L)의 수평을 맞추기 위하여 상하 블록(41,42)이 좌우 블록(43,44)에 힌지를 통해 회동 가능하게 결합된 구성이다.

여기서, 로드셀(L)과 셀블록(40)간의 마찰을 최소화하기 위하여 로드셀(L)에는 강구(L1)가 설치되며, 상부 블록(41)의 강구(L1) 대향면에는 강봉(45)이 설치된다. 즉, 강구(L1)는 로드셀(L)의 표면보다 돌출되도록 설치되어 강구(L1)와 강봉(45)이 점접촉됨으로써 용기(2)의 중량을 감지함에 따라 로드셀(L)과 셀블록(40)간의 마찰이 극소화되고, 로드셀(L) 작용점의 접촉 위치 정도가 높아져서 측정치의 정도가 향상된다. 강구(L1)와 강봉(45)은 설치 위치가 서로 바뀔 수도 있고, 교체 가능하게 볼트 등으로 고정될 수 있다.

강구(L1)와 강봉(45)은 각각 열처리강(세라믹 등 경도가 높은 재료의 사용 가능)으로 경도가 높은 것이 사용될 수 있다.

본 발명은 필링노즐(10)의 노즐공(11a)에 묻은 액체가 용기(2) 내부에 낙하하지 않도록 제거하는 제거수단이 더 갖추어진다.

상기 제거수단은 내부 흡입식과 외부 흡입식으로 구분될 수 있다.

내부 흡입식은 진공에 의해 잔여 액체를 흡입하여 필링노즐(10)에서 제거하는 것으로, 예컨대 도 7a와 같이 고정 상태의 공급관(21) 둘레부에 집수통(50)을 설치하고, 필링노즐(10)의 노즐봉(16) 내부에 흡입홀(12b)을 형성하며, 흡입홀(12b)과 집수통(50)을 연결관(51)으로 연결하여 흡입홀(12b)을 통해 노즐공(11a)측에 묻은 액체를 집수통(50)으로 유도 제거한다. 공급관(21)은 고정이지만 필링 노즐(10)은 회전하므로 집수통(50)은 공급관(21)에 고정되는 고정부(52) 및 고정부(52)의 둘레부에 베어링(미도시)을 통해 회전 가능하게 연결되며 필링 노즐(10)이 연결되는 회전부(53)로 이루어진다. 회전부(53)에는 흡입관(54)이 연결된다. 액체의 흡입방식은 흡입관(54)에 진공흡입기(미도시)를 연결하여 흡입하는 방식, 흡입관(54)에 에어를 공급하여 흡입관(54)측에 부압을 형성함으로써 흡입하는 방식 등이 있다.

외부 흡입식은 도 7b와 같이, 필링 노즐(10)의 노즐공(11a)측에 외부흡입노즐(60)을 설치하여 외부흡입노즐(60)을 통해 노즐공(11a)에 묻은 액체를 제거하는 방식이다. 외부흡입노즐(60)은 충전완료구간에 고정 설치되어 필링 노즐(10)에 매달려 있는 잔여액을 흡입하여 제거할 수도 있다.

컨트롤러(C)는 로드셀(L)로부터 감지되는 용기(2)의 중량, 액체 충전량을 근거로 하여 용기(2)의 양부를 판정하고 다수의 필링 노즐(10)을 제어하며, 이를 위하여 도 8에서처럼, 필링 노즐(10-1,10-2,,,,)과 로드셀(L-1,L-2)은 각각의 고유번호가 지정되면서 해당 용기(2-1,2-2,,,)의 중량을 감지 및 해당 필링 노즐(10-1,10-2,,,)을 제어할 수 있도록 서로 대응되도록 전기적으로 연결된다.

컨트롤러(C)의 기능은 다음과 같다.

1. 용기(2) 양부 판정.

액체를 충전하기 이전에 용기(2)의 중량을 근거로 용기(2)의 양부를 판정하며, 만약 불량 용기의 판정시 불량 용기에 액체를 충전하지 않도록 해당 필링 노즐의 동작을 정지시킨다.

2. 충전량 조절.

충전 개시부터 1차 목표중량에 도달할 때 까지는 다량의 액체를 고속으로 충전하고, 남은 잔량은 저속으로 충전하도록 필링 노즐(10)을 제어한다.

3. 낙차값 보상.

필링 노즐(10)에서는 토출되었지만 용기(2)에 충전되지 못한 공중에 떠있는 액체의 양, 즉 낙차값을 검출하고 연산하여 그 다음 충전시 충전량을 조절한다.

예를 들어, 초기 충전 셋팅값을 1000g으로 할 때 낙차값을 20g으로 셋팅하여 충전한 결과 실제 충전량이 1000g이라면 낙차값을 그대로 유지하지만, 실제 충전량이 1010g이라면 낙차값이 30g인 것이므로 낙차값을 30g으로 조절하여 실제 노즐이 닫히는 값을 970g으로 재조절하는 것이다. 즉, 로드셀(L)로부터 감지된 충전량이 970g일 때를 충전 완료지점으로 하는 것이다. 그렇다면 용기(2) 충전량 970g에 낙차값 30g이 더해질 것이므로 실제 충전량은 셋팅값인 1000g으로 맞출 수 있는 것이다.

여기서, 낙차값은 하나의 수치를 통해 이루어질수도 있지만 다양한 오차를 감안하여 다수 회의 결과치를 합산하여 평균치를 구하여 반영하는 것이 바람직하다.

4. 잔여액 제거.

진공흡입장치로 필링 노즐(10)의 노즐공(11a)에 묻은 잔여액을 제거한다.

본 발명은 회전식이기 때문에 기준 위치를 중심으로 한 용기(2)의 위치변화를 근거로 하여 액체를 정량 충전하는 것이며, 따라서 용기(2)의 위치를 측정하는 센서가 갖추어지고, 이하 도 9와 도 10을 참고하여 구체적인 액체 충전방법을 설명한다.

(S10) 기기 셋팅.

조작반을 통하여 용기(2)의 양부 판정을 위한 용기(2)의 정상 중량 범위, 액체 충전량, 낙차값 등의 데이터를 입력하며, 컨트롤러(C)는 입력된 데이터를 저장한다. 낙차값은 용기(2)의 중량 검출시에는 공중에 떠있지만 용기(2)에 충전될 액체의 중량을 말하는 것으로, 예를 들어 1000g을 충전하려 할 경우 낙차값을 20g으로 셋팅하면 로드셀(L)에서는 1000g에서 20g을 감한 중량을 감지할 때 충전을 종료하여야 할 것이며, 왜냐하면 낙차값이 더해지기 때문이다. 따라서, 낙차값을 20g으로 설정하면 로드셀(L)에서 검출할 중량을 980g으로 셋팅하는 것이다.

(S20) 용기(2) 공급.

원점(P1)을 기준으로 하고 용기투입점(P2)에서 용기(2)가 투입된다. 용기(2)의 투입과 이송은 기존 회전식 액체 충전장치와 동일하여 구체적인 설명을 생략하며, 당업자라면 충분히 실시할 수 있는 것이다.

(S30) 용기(2) 중량 검출.

용기투입점(P2)에서부터 용기중량측정구간(P3)까지 용기(2)의 중량을 측정한다. 물론 용기(2)의 중량은 로드셀(L)을 통해 이루어지는 것이며, 로드셀(L)에서는 실시간으로 용기(2)의 중량값을 컨트롤러(C)에 인가한다.

(S40) 용기(2) 양부 판정.

컨트롤러(C)는 각각의 로드셀(L)에서 인가되는 현재 용기(2)의 중량값과 기 저장된 용기(2)의 기준값을 비교하며, 입력값이 기준값에 포함되면 정상으로 판정하고 기준값을 벗어나면 불량 용기로 판정한다. 로드셀(L)의 고유번호를 통해 불량 용기로 판정된 용기와 대응되는 필링 노즐(10)의 구동을 정지시켜 불량 용기에 불필요한 충전이 이루어지지 않도록 한다.

정상 용기(2)로 판정되면 액체의 충전이 진행될 것이며, 용기(2)의 중량이 포함되지 않도록 컨트롤러(C)는 로드셀(L)에 의한 중량값을 "0"으로 소거한다. 즉, 이후 로드셀(L)에서 감지되는 중량값은 용기(2)의 중량이 포함되지 않은 순수한 액체의 중량값인 것이다.

(S30) 용기 중량 검출공정과 (S50) 용기 양부 판정 공정은 필요에 따라 선택적으로 사용된다.

(S50) 액체 충전.

용기중량측정구간(P3)을 지나면 액체의 충전이 개시된다.

본 발명에 따른 액체충전구간(4)은 대출충전구간(4-1)과 소출충전구간(4-2)으로 구분된다. 대출충전구간(4-1)에서는 전체 충전량의 40~99중량%를 충전하며 소출충전구간(4-2)에서 나머지 중량%가 충전된다. 대출충전구간(4-1)과 소출충전구간(4-2)에서의 충전속도, 유량은 충전용량, 충전 거리 등에 따라 달라질 수 있는 것이므로 구체적인 수치로 한정하지는 않으며, 단 소출충전구간(4-2)은 정확한 충전량을 맞추기 위한 것이므로 대출충전구간(4-1)보다 저속으로 충전이 이루어진다.

대출충전구간(4-1)과 소출충전구간(4-2)은 각도에 의해 미리 정해질 수도 있고, 충전량을 근거로 하여 정해질 수도 있다.

대출충전구간(4-1)과 소출충전구간(4-2)에서의 충전은 개구량 조절실린더(13)에 의해 필링 노즐(10)의 노즐공(11a)의 개도를 조절하여 이루어지며, 노즐공(11a)의 개도조절은 필링 노즐(10)의 구성 설명시 충분히 설명하였으므로 여기서는 구체적인 설명을 생략한다.

(S60) 충전량 확인.

로드셀(L)은 실시간으로 용기(2)의 중량(실제로는 순수한 액체의 중량임)을 감지하여 컨트롤러(C)에 인가하며, 컨트롤러(C)는 입력된 중량값이 기 셋팅된 중량값과 일치하면 필링 노즐(10)의 노즐공(11a)을 폐쇄하여 충전을 완료한다. P5는 이때의 충전완료지점이 되는 것이다.

(S70) 강제 충전 종료.

한편, 용기(2)가 배출되려는 지점에 도달하여도 용기(2)의 충전량이 기 셋팅된 충전량보다 작을 수 있을 것이며, 이렇게 되면 용기(2)는 배출되지만 필링 노즐(10)은 액체를 계속해서 분사할 것이므로 강제로 충전을 종료하여야 한다.

따라서, 용기(2)가 배출되기 이전인 강제충전종료지점(P6)에서는 무조건 필링 노즐(10)의 노즐공(11a)을 폐쇄하여 충전을 종료한다.

(S50) 액체 충전 공정, 강제 충전 종료 직후 진공흡입장치를 통해 필링 노즐(10)의 노즐공(11a)에 남은 잔여액을 제거한다.

(S80) 충전량 확인.

용기(2)가 배출되기 이전에서 용기(2)의 중량을 검출하여 기 저장된 셋팅값과 비교하며, 충전량과 셋팅값이 일치되면 정상으로 판정하여 다음 공정인 캡핑공정으로 이동시키고(S81), 충전량과 셋팅값이 일치하지 않으면 불량으로 판정하여 선별한다(S82). 용기(2)의 선별은 기존 선별기와 동일하므로 구체적인 설명은 생략한다.

이상의 공정을 통해 액체를 정량 충전하며, 본 발명은 앞서 설명한 것처럼 충전량의 정밀도를 위하여 낙차값을 미리 셋팅하여 충전을 진행하므로 셋팅된 낙차 값에 따른 충전량을 확인하여 낙차값을 수정할 수 있고, 도 11에서와 같이 낙차값 수정 공정은 다음과 같다.

(S90) 낙차값 셋팅.

충전 개시전에 낙차값을 임의로 셋팅한다. 셋팅된 낙차값은 충전량, 충전속도등을 감안하여 임의로 지정된 것이다.

(S91) 용기 충전량 검출.

액체의 충전 완료 후에 로드셀(L)을 통해 충전량을 확인한다. 충전량을 확인하는 것은 셋팅된 낙차값에 따른 실제 충전량을 확인하기 위한 것이다.

(S92) 충전량 비교.

실제 충전량과 기 저장된 셋팅값을 비교한다.

충전량이 셋팅값과 일치하면 셋팅된 낙차값을 유지하고(S93), 일치하지 않으면 낙차값을 수정한다(S94). 낙차값의 수정은 충전량과 셋팅된 충전량의 차이를 기 셋팅된 낙차값에 가감함으로써 이루어진다.

도 1은 종래 기술에 의한 액체 충전장치에 의한 낙차값을 보인 도면.

도 2는 종래 기술에 의한 액체 충전장치에 적용된 로드셀의 작동을 보인 도면.

도 3은 본 발명에 의한 회전식 자동 정량 액체 충전장치의 구성도.

도 4는 본 발명에 의한 회전식 자동 정량 액체 충전장치의 개략적인 구성을 보인 개념도.

도 5는 본 발명에 의한 회전식 자동 정량 액체 충전장치에 적용된 필링 노즐의 구성도.

도 6은 본 발명에 의한 회전식 자동 정량 액체 충전장치에 적용된 로드셀의 설치 상태도.

도 7a와 도 7b는 각각 본 발명에 의한 회전식 자동 정량 액체 충전장치에 적용된 잔여액 제거수단의 구성도.

도 8은 본 발명에 의한 회전식 자동 정량 액체 충전장치에 적용된 컨트롤러와 로드셀 및 필링 노즐의 관계도.

도 9는 본 발명에 의한 회전식 자동 정량 액체 충전방법의 개념도.

도 10은 본 발명에 의한 회전식 자동 정량 액체 충전방법의 공정도.

도 11은 본 발명에 의한 회전식 자동 정량 액체 충전방법에 적용된 낙차값 수정의 공정도.

< 도면의 주요 부분에 대한 부호 설명>

2 : 용기, 10 : 필링 노즐

11 : 노즐몸체, 12 : 노즐봉

13 : 노즐공 개폐실린더, 14 : 개구량 조절실린더

15 : 스토퍼, 20 : 탱크

21 : 공급관, 30 : 트레이

40 : 셀블록, 45 : 강봉

50 : 집수통, 60 : 외부흡입노즐

L : 로드셀,

Claims (14)

1. 삭제
2. 삭제
3. 회전수단에 의해 일정 궤도로 회전하면서 액체를 공급받아 용기(2)에 충전하는 다수의 필링 노즐(10)과;

   상기 용기를 지지하는 지지구에 셀블록(40)을 통해 설치되며 상기 셀블록을 통해 상기 필링 노즐에 의해 액체가 충전되는 용기의 중량을 감지하는 로드셀(L)과; 그리고,

   상기 로드셀로부터 실시간으로 인가되는 중량값을 목표 중량값과 비교하여 상기 필링 노즐의 작동을 제어하며, 상기 필링 노즐에서 분사되어 상기 용기에 충전되지 못하고 공중에 떠있는 액체를 감안하여 액체를 충전하도록 제어하는 컨트롤러(C)를 포함하고,

   상기 필링 노즐은 내부가 중공인 관형이며 액체를 분사하는 노즐공(11a)과 액체를 공급받는 공급공(11b)이 구비된 노즐몸체(11), 상기 노즐몸체의 내부 또는 외부에 승강 가능하게 삽입되어 상기 노즐몸체의 노즐공의 개도를 조절하는 노즐봉(12) 및 상기 노즐봉의 승강을 제어하는 액추에이터를 포함하며,

   상기 액추에이터는, 상기 노즐몸체에 장착되며 내부에 상기 노즐봉이 승강 가능하게 관통되고 내부에 공급되는 에어에 의해 상기 노즐봉을 전진 또는 후진시켜 노즐공을 개폐하는 노즐공 개폐실린더(13), 상기 노즐몸체에 삽입되며 상기 노즐봉이 승강 가능하게 관통되고 내부에 공급되는 에어에 의해 상기 노즐봉을 전진 또는 후퇴시켜 노즐공의 개구량을 조절하는 개구량 조절실린더(14)를 포함하는 것을 특징으로 하는 회전식 자동 정량 액체 충전장치.
4. 청구항 3에 있어서, 상기 노즐몸체의 외부로 돌출되는 노즐봉의 단부에 나사 체결되어 상기 노즐봉의 전진을 구속하는 스토퍼가 더 포함된 것을 특징으로 하는 회전식 자동 정량 액체 충전장치.
5. 회전수단에 의해 일정 궤도로 회전하면서 액체를 공급받아 용기(2)에 충전하는 다수의 필링 노즐(10)과;

   상기 용기를 지지하는 지지구에 셀블록(40)을 통해 설치되며 상기 셀블록을 통해 상기 필링 노즐에 의해 액체가 충전되는 용기의 중량을 감지하는 로드셀(L)과; 그리고,

   상기 로드셀로부터 실시간으로 인가되는 중량값을 목표 중량값과 비교하여 상기 필링 노즐의 작동을 제어하며, 상기 필링 노즐에서 분사되어 상기 용기에 충전되지 못하고 공중에 떠있는 액체를 감안하여 액체를 충전하도록 제어하는 컨트롤러(C)를 포함하고,

   상기 필링 노즐은 내부가 중공인 관형이며 액체를 분사하는 노즐공(11a)과 액체를 공급받는 공급공(11b)이 구비된 노즐몸체(11), 상기 노즐몸체의 내부 또는 외부에 승강 가능하게 삽입되어 상기 노즐몸체의 노즐공의 개도를 조절하는 노즐봉(12) 및 상기 노즐봉의 승강을 제어하는 액추에이터를 포함하며,

   상기 필링 노즐의 노즐공에 묻은 잔여액을 제거하는 제거수단이 더 포함된 것을 특징으로 하는 회전식 자동 정량 액체 충전장치.
6. 청구항 5에 있어서, 상기 잔여액 제거수단은, 상기 노즐몸체의 내부에 형성된 흡입홀(12b), 액체를 공급하는 공급관(21)의 둘레부에 설치되며 연결관(51)을 통해 상기 흡입홀로부터 잔여액을 흡입 제거하는 집수통(50)을 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 회전식 자동 정량 액체 충전장치.
7. 삭제
8. 회전수단에 의해 일정 궤도로 회전하면서 액체를 공급받아 용기(2)에 충전하는 다수의 필링 노즐(10)과;

   상기 용기를 지지하는 지지구에 셀블록(40)을 통해 설치되며 상기 셀블록을 통해 상기 필링 노즐에 의해 액체가 충전되는 용기의 중량을 감지하는 로드셀(L)과;

   상기 로드셀로부터 실시간으로 인가되는 중량값을 목표 중량값과 비교하여 상기 필링 노즐의 작동을 제어하며, 상기 필링 노즐에서 분사되어 상기 용기에 충전되지 못하고 공중에 떠있는 액체를 감안하여 액체를 충전하도록 제어하는 컨트롤러(C)를 포함하고,

   상기 로드셀과 셀블록의 서로 마주하는 면에는 강구와 강봉이 각각 설치되어 이 강구와 강봉을 통해 서로 점접촉되는 것을 특징으로 하는 회전식 자동 정량 액체 충전장치.
9. 삭제
10. 액체를 충전하는 필링 노즐과 용기 사이의 공중에 떠있는 액체의 중량을 낙차값으로 하여 이 낙차값을 임의로 셋팅하고, 이 낙차값에 따라 액체 충전량을 셋팅하며, 용기의 중량을 셋팅하는 제1단계와;

    용기를 공급하는 제2단계와;

    상기 제2단계를 통해 공급되는 용기에 액체를 충전하는 제3단계와;

    상기 제3단계에 의해 액체가 충전되는 용기의 중량을 검출하는 제4단계와;

    상기 제1단계에서 셋팅된 충전량과 제4단계에서 검출된 실제 충전량을 비교하여 이들이 일치하지 않으면 실제 충전량과 셋팅된 충전량의 차이만큼을 상기 제1단계에서 셋팅된 낙차값과 충전량에서 가감하는 제5단계와;

    상기 용기에 대한 액체 충전을 종료하는 제6단계와; 그리고,

    상기 충전이 종료된 용기를 배출하는 제7단계를 포함하며,

    상기 제4단계에서는 다수 용기의 충전량을 근거로 평균치를 산출한 후 이 평균치를 이용하여 상기 제1단계에서 셋팅된 낙차값과 충전량에서 가감하는 것을 특징으로 하는 회전식 자동 정량 액체 충전방법.
11. 청구항 10에 있어서,

    상기 제2단계는, 상기 용기의 중량을 검출하는 제2-1단계와;

    상기 제1단계에서 셋팅된 용기의 중량과 상기 제2-1단계에서 검출된 실제 용기의 중량을 비교하여 용기의 양불을 판정하는 제2-2단계와;

    상기 제2-2단계에서 불량으로 판정된 용기에는 액체를 충전하지 않도록 제어하는 제2-3단계가 더 포함된 것을 특징으로 하는 회전식 자동 정량 액체 충전방법.
12. 액체를 충전하는 필링 노즐과 용기 사이의 공중에 떠있는 액체의 중량을 낙차값으로 하여 이 낙차값을 임의로 셋팅하고, 이 낙차값에 따라 액체 충전량을 셋팅하며, 용기의 중량을 셋팅하는 제1단계와;

    용기를 공급하는 제2단계와;

    상기 제2단계를 통해 공급되는 용기에 액체를 충전하는 제3단계와;

    상기 제3단계에 의해 액체가 충전되는 용기의 중량을 검출하는 제4단계와;

    상기 제1단계에서 셋팅된 충전량과 제4단계에서 검출된 실제 충전량을 비교하여 이들이 일치하지 않으면 실제 충전량과 셋팅된 충전량의 차이만큼을 상기 제1단계에서 셋팅된 낙차값과 충전량에서 가감하는 제5단계와;

    상기 용기에 대한 액체 충전을 종료하는 제6단계와; 그리고,

    상기 충전이 종료된 용기를 배출하는 제7단계를 포함하며,

    상기 제6단계에서는,

    상기 용기의 충전량과 셋팅된 충전량이 일치하면 충전을 종료하는 제6-1단계와;

    상기 용기가 강제충전종료지점(P6)에 도착하면 상기 용기의 충전을 강제 종료하는 제6-2단계와;

    상기 제6-2단계를 통해 충전이 종료된 용기의 충전량을 검출하여 셋팅된 충전량과 비교하는 제6-3단계와;

    상기 제6-3단계에 의해 불량으로 판정된 용기를 선별하는 제6-4단계로 이루어진 것을 특징으로 하는 회전식 자동 정량 액체 충전방법.
13. 액체를 충전하는 필링 노즐과 용기 사이의 공중에 떠있는 액체의 중량을 낙차값으로 하여 이 낙차값을 임의로 셋팅하고, 이 낙차값에 따라 액체 충전량을 셋팅하며, 용기의 중량을 셋팅하는 제1단계와;

    용기를 공급하는 제2단계와;

    상기 제2단계를 통해 공급되는 용기에 액체를 충전하는 제3단계와;

    상기 제3단계에 의해 액체가 충전되는 용기의 중량을 검출하는 제4단계와;

    상기 제1단계에서 셋팅된 충전량과 제4단계에서 검출된 실제 충전량을 비교하여 이들이 일치하지 않으면 실제 충전량과 셋팅된 충전량의 차이만큼을 상기 제1단계에서 셋팅된 낙차값과 충전량에서 가감하는 제5단계와;

    상기 용기에 대한 액체 충전을 종료하는 제6단계와; 그리고,

    상기 충전이 종료된 용기를 배출하는 제7단계를 포함하며,

    상기 제6단계 직후 액체를 충진하는 필링 노즐에 묻은 잔여액을 흡입하여 제거하는 제6-5단계가 더 포함된 것을 특징으로 하는 회전식 자동 정량 액체 충전방법.
14. 액체를 충전하는 필링 노즐과 용기 사이의 공중에 떠있는 액체의 중량을 낙차값으로 하여 이 낙차값을 임의로 셋팅하고, 이 낙차값에 따라 액체 충전량을 셋팅하며, 용기의 중량을 셋팅하는 제1단계와;

    용기를 공급하는 제2단계와;

    상기 제2단계를 통해 공급되는 용기에 액체를 충전하는 제3단계와;

    상기 제3단계에 의해 액체가 충전되는 용기의 중량을 검출하는 제4단계와;

    상기 제1단계에서 셋팅된 충전량과 제4단계에서 검출된 실제 충전량을 비교하여 이들이 일치하지 않으면 실제 충전량과 셋팅된 충전량의 차이만큼을 상기 제1단계에서 셋팅된 낙차값과 충전량에서 가감하는 제5단계와;

    상기 용기에 대한 액체 충전을 종료하는 제6단계와; 그리고,

    상기 충전이 종료된 용기를 배출하는 제7단계를 포함하며,

    상기 제3단계에서는

    상기 제1단계에서 셋팅된 충전량 전체 100중량%에 대해 40~99중량%를 먼저 고압고속으로 충전하고, 나머지를 저압저속으로 충전하면서 실제 충전량을 셋팅된 충전량과 맞추는 것을 특징으로 하는 회전식 자동 정량 액체 충전방법.

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