KR101208221B1 - 패키징-충진 장치 및 패키징 재료 절단 장치 - Google Patents

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Abstract

패키징 및 충진 장치 그리고 패키징 재료 절단 장치는 절단 장치의 나이프가 절단 장치의 나이프의 사용 기간을 양적으로 결정함으로써 적합한 타이밍으로 교체될 수 있는 곳에서, 제공된다. 패키징 및 충진 장치는 베개형의 미리 형성된 몸체가 서로 분리되기 위해서, 액체 식품으로 웹의 패키징 재료로 튜브를 충진하고, 밴드가 튜브를 교차하는 방향으로 튜브를 밀봉함으로써 측면 밀봉 밴드를 성형하며, 일련의 베개형의 미리 형성된 몸체를 절단 장치로 절단하므로, 최종 형태의 패키징 및 충진 용기를 성형한다. 패키징 재료 절단 장치(32)는: 패키징 재료 절단 블레이드(33)가 패키징 재료로부터 받은 절단 저항을 측정하고, 획득된 측정값을 출력하기 위한 저항 측정 수단; 및 측정값에 기초하여 패키징 재료 절단 블레이드의 상태를 모니터링 하기 위한 패키징 재료 절단 블레이드 모니터링 수단을 포함한다.
패키징 및 충진 장치, 절단 장치, 패키징 재료, 절단 저항, 나이프

Description

패키징-충진 장치 및 패키징 재료 절단 장치 {PACKAGING-FILLING DEVICE AND PACKAGING MATERIAL CUTTING DEVICE}
본 발명은 우유 및 주스와 같은 액체 식품으로 충진되는 패키지 용기를 생산하기 위한 패키징 및 충진 장치 및 상기 장치에 장착된 패키징 재료 절단 장치에 관한 것이다.
우유와 같은 액체 식품으로 충진되는 패키지 용기를 제조하기 위한 종래의 기술은 웹의 가요성 라미네이트로 만들어진, 관(tubular)형 패키징 재료를 세로로 밀봉하는 단계를 포함하고, 그 후에 액체 식품으로 상기 관형 패키징 재료를 충진하는 동시에, 관형 패키징 재료를 가로로 밀봉한다.
도 2는 이와 같은 용기가 제조된 충진 및 패키징 장치의 예를 개략적으로 도시한다. 예시된 패키징 및 충진 장치는 롤 형태로 말려 있는 패키징 재료의 내부 및 외부 층으로서 열가소성 수지층을 갖는 웹(41)의 패키징 재료를 도시하고, 롤러에 의해서 패키징 및 충진 장치 내로 웹(41)의 패키징 재료를 운반한다. 스트립 테이프는 스트립 테이프 애플리케이터(43)에 의해 웹의 패키징 재료의 한 모서리에 고정된다. 그 후에, 웹(41)의 패키징 재료는 살균하기 위해서 살균액 탱크(44)를 통해 통과된다. 압축 롤러 및 에어 나이프(air knife)(45)는 패키징 재료의 표면상에 남은 약간의 살균액을 제거한다.
그 후에, 성형 롤러(46)는 상술된 웹의 패키징 재료를 튜브로 성형한다. 패키징 재료의 한 가장자리는 오버랩(overlap)을 성형하기 위해서 다른 에지로 커버된다. 세로 밀봉 요소(42)는 튜브의 길이 방향으로 오버랩을 밀봉한다. 그리고 튜브는 충진 파이프(47)로부터 액체 식품으로 충진된다. 하나의 패키징 용기의 길이에 대응하는 거리만큼 아래쪽을 향해 운반되는 동안에, 튜브는 각각의 측면 밀봉 장치(48)의 밀봉 죠(jaw) 및 대향하는 죠 사이에 고정된다. 측면 밀봉 밴드는 밴드와 튜브가 교차하는 방향으로 튜브를 밀봉함으로써 형성되며, 그러므로 일련의 베개형(pillow-like)의 미리 형성된 몸체(49)가 동시에 형성된다. 나이프와 같은 패키징 재료 절단 장치(도시되지 않음)는 베개형의 미리 형성된 몸체 사이의 각각의 측면 밀봉 밴드의 중간을 절단함으로써, 베개형의 미리 형성된 몸체(49)를 서로 분리한다. 그 결과 액체 식품으로 충진된 최종 형태의 패키징 용기가 성형된다.
도 3은 측면 밀봉 장치(48) 및 패키징 재료 절단 장치(32)의 일부를 상세히 도시한다. 실시예에서, 하나의 패키징 용기의 길이에 대응하는 거리만큼 아래쪽을 향해 운반되는 동안에, 식품으로 충진되는 관형 패키징 재료(41)가 거의 용기 형태로 성형되도록 두 쌍의 성형 플랩(flap)(31)으로 고정된다. 관형 패키징 재료(41)는 또한 두 쌍의 밀봉 죠 및 대향하는 죠로 고정된다. 두 쌍은 밴드와 튜브가 교차하는 방향으로 튜브를 밀봉함으로써 측면 밀봉 밴드를 성형한다. 그 다음, 베개형의 미리 형성된 몸체(49)를 연결하는 각각의 밀봉 밴드가 패키징 재료 절단 장치(32)의 나이프(33)로 중간을 통해 절단됨으로써, 베개형의 미리 형성된 몸체(49)를 서로 분리한다. 패키징 재료 절단 장치(32)의 나이프(33)는 압력 매체(예컨대, 오일 압력, 공기 압력)에 의해 작동되는 절단 메커니즘을 갖는다.
특허 문서 1: 일본 특허 출원 공개 번호 제 07-24938
패키징 재료의 수분 함유량, 라미네이트된 알루미늄 호일의 두께, 측면 밀봉 장치의 출력 등은 측면 밀봉 장치에 의해 성형된 측면 밀봉의 품질에 영향을 미친다. 절단 프로세스는 또한 측면 밀봉의 품질을 결정하는 요소(factor)일 수도 있다. 측면 밀봉 프로세스는 플라스틱을 용해하는 단계, 밀봉을 냉각하는 단계, 및 동시에, 절단 나이프로 패키징 재료를 절단하는 단계를 포함한다. 나이프의 절단 품질이 불량하다면, 냉각된 밀봉은 나이프로 절단에 의해 당겨져서, 그 결과 밀봉이 측면 밀봉 밴드의 소정의 영역으로부터 변이될 수도 있다.
이와 같은 문제점은 패키징 재료 절단 장치의 나이프를 규칙적으로 교체함으로써 예방될 수 있다. 나이프의 절단 품질의 양적 측정은 곧 실패(failure)가 나타날 때까지 나이프를 효과적으로 사용되는 것을 가능하게 한다.
패키징 재료 절단 장치의 나이프의 기능은 용기의 패키징 재료를 절단하는 것이다. 그러나 나이프의 절단 기능이 감소함으로써, 나이프의 절단 저항이 측면 밀봉 장치에 의해 성형되는 패키징 재료의 측면 밀봉을 당기기 쉬워서, 밀봉을 냉각하는 단계에서 밀봉 실패로 이어질 수도 있다. 이것을 막기 위해서, 재료의 새로운 절단면의 외부 상태가 검사되어야만 하거나 나이프가 고정 간격으로 교체되어야만 한다. 나이프의 사용 기간은 나이프로 절단되는 패키징 재료에 달려있다. 예를 들어, 패키징 재료가 더 경직(stiff)될수록, 나이프의 사용 기간은 더 짧아진다. 마모되고 찢어지는 것의 안전한 정도가 허용 가능하기 위해서, 나이프는 기대되는 교체 시간보다 더 빨리 교체되는 것이 필요로 된다. 이것은 고되고 구성 요소 비용을 증가시킨다.
따라서, 본 발명의 목적은 패키징 재료 절단 장치의 나이프의 수명을 정량적으로 파악하여, 적절한 시간에 나이프를 교체할 수 있도록 설계되는 패키징 및 충진 장치 및 패키징 재료 절단 장치를 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 패키징 및 충진 장치는 튜브의 형태로 웹의 패키징 재료를 세로로 밀봉하고, 액체 식품으로 튜브를 충진하고, 밴드와 튜브가 교차하는 방향으로 튜브를 밀봉함으로써 측면 밀봉 밴드를 형성하고, 베개형의 미리 형성된 몸체가 서로 분리되도록 일련의 베개형의 미리 형성된 몸체의 각각의 측면 밀봉 밴드의 중간을 패키징 재료 절단 장치로 절단하기 위한 패키징 및 충진 장치이므로, 최종 형태의 패키징 및 충진 용기를 성형하는데, 상기 패키징 및 충진 장치는: 패키징 재료 절단 장치 내의 패키징 재료 절단 블레이드가 패키징 재료로부터 받은 절단 저항을 측정하고, 그 결과 획득된 측정값을 출력하기 위한 저항 측정 수단; 측정값에 기초하여 패키징 재료 절단 블레이드의 상태를 모니터링하기 위한 패키징 재료 절단 블레이드 모니터링 수단을 포함하는 패키징 재료 절단 장치를 특징으로 한다.
본 발명의 패키징 및 충진 장치의 바람직한 실시예에 따르면, 패키징 재료 절단 블레이드 모니터링 수단은 측정값의 프로파일에 기초하여 패키징 재료 절단 블레이드의 상태를 모니터한다.
본 발명의 패키징 및 충진 장치의 다른 바람직한 실시예에 따르면, 패키징 재료 절단 블레이드 모니터링 수단은 측정값의 프로파일 및 미리 정해진 기준값의 프로파일 사이의 비교에 기초하여 패키징 재료 절단 블레이드의 상태를 모니터링한다.
본 발명의 패키징 및 충진 장치의 다른 바람직한 실시예에 따르면, 패키징 재료 절단 블레이드 모니터링 수단은 측정값의 프로파일로부터 획득된 최대 저항 압력 및 최대 저항 압력에 따르는 일정한 저항 압력의 압력차와 미리 정해진 압력차의 기준값과의 비교에 기초하여 패키징 재료 절단 블레이드의 상태를 모니터한다.
상술된 실시예에서, 패키징 재료 절단 블레이드, 즉 나이프가 압력 매체에 의해서 다뤄진다. 나이프가 절단하기 위해서 재료로 이동하고, 그 후에 재료를 절단하기 시작한다. 절단 과정에서, 나이프가 이동하는 속도는 나이프에 절단 저항 때문에 감소한다. 속도 변화는 나이프로 절단 저항과 함께 증가한다. 절단이 완료될 때, 나이프는 엔드 스트로크(end stroke)로 이동한다.
일련의 이동 동작 동안에, 패키징 재료 절단 블레이드가 패키징 재료로부터 받은 절단 저항은 저항 압력의 피크, 즉, 최대 저항 압력을 모니터하기 위해서 측정된다. 피크 압력은 절단 저항과 함께 변하는데, 이것은 나이프의 절단 품질의 변화를 모니터하는 것을 가능하게 한다. 그러나 제공된 압력 매체의 원래 압력 변화, 특히 최대 저항 압력에 따르는 일정한 저항 압력 변화는 피크 압력에 영향을 미칠 수도 있다. 따라서, 이것을 고려하기 위해서, 인지된 피크 압력에서 원래 압력을 뺀 압력차가 모니터된다. 이것은 실질적인 압력차 및 소정의 압력 값의 기준값 사이의 비교에 기초하여 패키징 재료 절단 블레이드의 상태를 정확히 모니터하는 것을 가능하게 한다.
본 발명의 패키징 재료 절단 장치는 튜브의 형태로 웹의 패키징 재료를 세로로 밀봉하고, 액체 식품으로 튜브를 충진하고, 밴드가 튜브를 교차하는 방향으로 튜브를 밀봉함으로써 측면 밀봉 밴드를 성형하고, 베개형의 미리 형성된 몸체가 서로 분리되기 위해서 일련의 베개형의 미리 형성된 몸체의 각각의 측면 밀봉 밴드의 중간을 패키징 재료 절단 장치로 절단하기 위한 패키징 및 충진에 사용하기 위한 패키징 재료 절단 장치이므로, 최종 형태의 패키징 및 충진 용기를 성형하는데, 상기 패키징 재료 절단 장치는: 패키징 재료 절단 장치에 패키징 재료 절단 블레이드가 패키징 재료로부터 받은 절단 저항을 측정하고, 그 결과 획득된 측정값을 출력하기 위한 저항 측정 수단; 측정값에 기초하여 패키징 재료 절단 블레이드의 상태를 모니터링하기 위한 패키징 재료 절단 블레이드 모니터링 수단을 포함하는 패키징 재료 절단 장치를 특징으로 한다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 패키징 재료 절단 블레이드 모니터링 수단은 측정값의 프로파일로부터 획득된 최대 저항 압력 및 최대 저항 압력에 따르는 일정한 저항 압력의 압력차와 미리 정해진 압력차의 기준값과의 비교에 기초하여 패키징 재료 절단 블레이드의 상태를 모니터한다.
본 발명은 나이프의 절단 품질을 양적으로 결정하는 것이 가능하므로, 절단 실패 전에 시간 교체 시간이 발생한다. 이것은 패키징 재료 절단 장치의 나이프가 패키징 재료 절단 장치의 나이프의 사용 기간을 양적으로 결정함으로써 적합한 타이밍에 교체될 수 있는, 패키징 및 충진 장치 그리고 패키징 재료 절단 장치를 실현한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따르는 패키징 재료 절단 장치의 저항 측정 수단 으로부터 획득된 측정값의 프로파일의 예를 도시하는 다이어그램.
도 2는 본 발명에 적용될 수 있는 패키징 및 충진 장치의 개략적인 사시도.
도 3은 본 발명의 실시예에 따르는 패키징 및 충진 장치의 측면 밀봉 장치 및 패키징 재료 절단 장치의 부분적인 단면도.
첨부된 도면을 참조하여, 패키징 및 충진 장치 그리고 패키징 재료 절단 장치의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.
본 발명에 따르는 패키징 재료 절단 장치는 도 2에 도시된 바와 같이 패키징 및 충진 장치의 아래쪽에 배열된다.
롤에 감긴 웹(41)의 라미네이트된 패키징 재료는 예시적인 패키징 및 충진 장치에 떨어져서 도시된다. 스트립 테이프는 스트립 애플리케이터(43)에 의해서 웹의 패키징 재료의 한 모서리에 고정된다. 그 후에, 웹의 패키징 재료는 살균하기 위해서 살균액 탱크(44)를 통해 통과된다. 압축 롤러 및 에어 나이프(45)는 패키징 재료의 표면상에 남은 약간의 살균액을 제거한다.
그리고 성형 롤러(46)는 웹의 패키징 재료를 튜브 내에 성형한다. 특히, 웹의 패키징 재료의 한 가장자리는 오버랩(overlap)을 성형하기 위한 순서로 커버된다. 세로 밀봉 요소(42)는 튜브의 길이 방향으로 오버랩을 세로로 밀봉한다. 충진 파이프(37)는 액체 식품으로 튜브를 충진한다. 하나의 패키징 용기의 길이에 대응하는 거리만큼 아래쪽을 향해 운반되는 동안에, 튜브는 각각의 측면 밀봉 장치(48)의 밀봉 죠 및 대향하는 죠로 고정된다. 측면 밀봉 밴드는 밴드가 튜브를 교차하는 방향으로 튜브를 밀봉함으로써 성형되므로, 일련의 베개형의 미리 형성된 몸체(49)는 동시에 성형된다. 패키징 재료 절단 장치(도시되지 않음)의 패키징 재료 절단 블레이드(도시되지 않음)는 베개형의 미리 형성된 몸체 사이의 각각의 측면 밀봉 밴드의 중간을 절단함으로써, 베개형의 미리 형성된 몸체(49)를 서로 분리한다. 그러므로 액체 식품으로 충진된 최종 형태의 패키징 용기가 성형된다.
측면 밀봉 장치(48) 및 패키징 재료 절단 장치(32)의 부분적인 단면을 상세히 도시하는 도 3을 참조하면, 하나의 패키징 용기의 길이에 대응하는 거리만큼 아래쪽을 향해 운반되는 동안에, 액체 식품으로 충진되는 관형 패키징 재료(41)는 거의 용기 형태로 성형되도록 두 쌍의 성형 플랩(flap)(31)에 의해서 고정된다. 관형 패키징 재료(41)는 또한 두 쌍의 밀봉 죠 및 대향하는 죠로 고정된다. 두 쌍은 밴드가 튜브에 교차하는 방향으로 튜브를 밀봉함으로써 측면 밀봉 밴드를 형성한다. 그 다음, 일련의 베개형의 미리 형성된 몸체의 각각의 밀봉 밴드 중간은 압력 수단(예컨대, 오일 압력, 공기 압력)에 의해서 다뤄지는 절단 메커니즘을 갖는 패키징 재료 절단 장치(32)의 나이프(33)로 절단된다.
본 발명에 따르면, 패키징 재료 절단 장치는 패키징 재료 절단 블레이드 모니터링 수단을 포함한다. 패키징 재료 절단 블레이드 모니터링 수단은 압력 센서와 같은, 패키징 재료 절단 블레이드는 패키징 재료로부터 겪는 절단 저항을 측정하고, 획득된 측정값을 출력하기 위한 저항 측정 수단으로 공급된다. 패키징 재료 절단 블레이드 모니터링 수단은 측정값 출력에 기초하여 패키징 재료 절단 블레이드의 상태를 모니터한다.
본 실시예에서, 패키징 재료 절단 블레이드 모니터링 수단은 측정값의 프로파일로부터 획득된 최대 저항 압력 및 최대 저항 압력에 따르는 일정한 저항 압력 사이의 압력차와 미리 정해진 압력차의 기준값과의 비교에 기초하여 패키징 재료 절단 블레이드의 상태를 모니터한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따르는 패키징 재료 절단 장치의 저항 측정 수단에 의해 획득된 측정값의 프로파일의 예를 도시한다.
예시적인 측정 프로파일에서, 가로축은 시간(Time)을 나타내고, 세로축은 압력(P)을 나타낸다. 압력 매체에 의해 다뤄지는, 패키징 재료 절단 블레이드는 절단하기 위해서 패키징 재료로 이동하고, 재료를 절단하기 시작한다. 절단 절차로서, 압력이 갑자기 증가한다. 동시에, 나이프가 이동하는 속도는 절단 저항으로 인해 감소한다. 바로 이때, 저항 압력은 압력의 피크(피크 압력(Pmax))에 도달한다. 그 다음, 압력은 감소하기 시작하지만, 그 후에 일정한 값(일정한 저항값(Ps))을 유지한다. 절단을 완료하자마자, 측정값은 갑자기 감소하고 나이프는 엔드 스트로크로 이동한다.
본 실시예에 따르면, 패키징 재료 절단 블레이드가 패키징 재료로부터 받은 절단 저항이 측정되고, 저항 압력의 피크 압력(Pmax), 즉, 최대 저항 압력이 모니터된다. 최대 저항 압력을 따르는 일정한 저항 값(Ps)의 변화는 피크 압력에 영향을 미친다. 따라서, 압력차(dP)는 피크 압력(피크 압력 Pmax)에서 원래 압력(일정한 저항 압력(Ps))을 뺌으로써 측정된다. 이에 따라 획득된 압력차 및 소정의 압력차의 기준값 사이의 비교에 기초하여, 패키징 재료 절단 블레이드의 상태가 정확히 결정될 수 있다.
소정의 압력차의 기준값은 패키징 재료 절단 블레이드의 교체에 대한 요구를 나타내는 압력차인데, 이것은 이론상이거나 경험상으로 결정된다.
제공된 압력 매체의 원래 압력, 즉, 최대 저항 압력에 따르는 일정한 저항 압력은 도 1에 도시된 바와 같이 P1에서 P2로 변하고, 피크 압력은 영향을 받을 수도 있다. 그러나 본 실시예는 피크 압력에 관계없이 비교적 정확한 모니터링을 가정한다.
본 발명은 바람직한 실질적인 실시예에 도시되고 설명되어 왔지만, 본 발명이 바람직한 실시예에 국한되는 것이 아니고 다른 구조적인 변화가 본 발명의 보호 범위를 포기하지 않고 변화에 실질적으로 적용될 수도 있다는 것을 인식해야한다.
본 발명에 따르는 패키징 및 충진 장치 그리고 패키징 재료 절단 장치는 우유, 주스 등과 같은 액체 식품으로 충진되는 패키징 용기를 생산한다.

Claims (6)

  1. 패키징 및 충진 장치의 동작 방법에 있어서,
    패키징 재료의 튜브를 형성하도록 웹의 패키징 재료를 길이 방향으로 밀봉하는 단계;
    상기 패키징 재료의 튜브에 액체 식품을 충진하는 단계;
    일련의 베개형의 미리 형성된 몸체를 생성하도록 상기 패키징 재료의 튜브에 이격된 측면 밀봉을 형성하는 단계;
    상기 측면 밀봉의 중간 영역에서의 상기 패키징 재료의 튜브를 절단 블레이드로 절단하여, 상기 미리 형성된 몸체를 서로 분리하고, 개개의 액체 충진 용기를 형성하는 단계;
    상기 절단 블레이드가 상기 패키징 재료로부터 받는 절단 저항 압력을 측정하는 단계; 및
    최대 측정된 절단 저항 압력과 상기 최대 측정된 절단 저항 압력에 따르는 일정한 측정된 절단 저항 압력 간의 차와 미리 정해진 압력차 기준값과의 비교에 기초하여 절단 블레이드의 상태를 결정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 패키징 및 충진 장치의 동작 방법.
  2. 웹의 패키징 재료를 튜브의 형태로 종방향으로 밀봉하고, 상기 튜브에 액체 식품을 충진하며, 측면 밀봉 밴드가 상기 튜브와 교차하는 방향으로 상기 튜브를 밀봉함으로써 측면 밀봉 밴드를 형성하고, 베개형의 미리 형성된 몸체가 서로 분리되도록 일련의 베개형의 미리 형성된 몸체의 각각의 측면 밀봉 밴드의 중간을 패키징 재료 절단 장치로 절단하여, 최종 형태의 패키징 및 충진 용기를 성형하는 패키징 및 충진 장치에 있어서,
    상기 패키징 재료 절단 장치는,
    상기 패키징 재료 절단 장치의 패키징 재료 절단 블레이드가 상기 패키징 재료로부터 받는 절단 저항 압력을 측정하여, 획득된 측정값을 출력하는 저항 측정 수단; 및
    상기 측정값에 기초하여 상기 패키징 재료 절단 블레이드의 상태를 모니터링하는 패키징 재료 절단 블레이드 모니터링 수단을 포함하는데,
    상기 패키징 재료 절단 블레이드 모니터링 수단은 상기 측정값의 프로파일로부터 획득되는 최대 저항 압력과 상기 최대 저항 압력에 따르는 일정한 저항 압력 간의 압력차와 미리 정해진 압력차 기준값과의 비교에 기초하여 상기 패키징 재료 절단 블레이드의 상태를 모니터링하는 것을 특징으로 하는 패키징 및 충진 장치.
  3. 웹의 패키징 재료를 튜브의 형태로 종방향으로 밀봉하고, 상기 튜브에 액체 식품을 충진하며, 측면 밀봉 밴드가 상기 튜브와 교차하는 방향으로 상기 튜브를 밀봉함으로써 측면 밀봉 밴드를 형성하고, 베개형의 미리 형성된 몸체가 서로 분리되도록 일련의 베개형의 미리 형성된 몸체의 각각의 측면 밀봉 밴드의 중간을 패키징 재료 절단 장치로 절단하여, 최종 형태의 패키징 및 충진 용기를 성형하는 패키징 및 충진 장치에 이용하기 위한 패키징 재료 절단 장치에 있어서,
    상기 패키징 재료 절단 장치의 패키징 재료 절단 블레이드가 상기 패키징 재료로부터 받는 절단 저항 압력을 측정하여, 획득된 측정값을 출력하는 저항 측정 수단; 및
    상기 측정값에 기초하여 상기 패키징 재료 절단 블레이드의 상태를 모니터링하는 패키징 재료 절단 블레이드 모니터링 수단을 포함하는데,
    상기 패키징 재료 절단 블레이드 모니터링 수단은 상기 측정값의 프로파일로부터 획득되는 최대 저항 압력과 상기 최대 저항 압력에 따르는 일정한 저항 압력 간의 압력차와 미리 정해진 압력차 기준값과의 비교에 기초하여 상기 패키징 재료 절단 블레이드의 상태를 모니터링하는 것을 특징으로 하는 패키징 재료 절단 장치.
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