KR101230429B1

KR101230429B1 - 동기화 연속 공정을 이용한 팩제품 포장기

Info

Publication number: KR101230429B1
Application number: KR1020110101653A
Authority: KR
Inventors: 이갑현
Original assignee: 세진테크 주식회사
Priority date: 2011-10-06
Filing date: 2011-10-06
Publication date: 2013-03-18

Abstract

본 발명은 동기화 연속 공정을 이용한 팩제품 포장기를 제공하는 것을 목적으로 하는 것으로, 본 발명의 구성은 포장팩 공급 스테이지와; 상기 포장팩 공급 스테이지에 이어지며 호퍼가 구비된 충전 스테이지와; 상기 포장팩 공급 스테이지에서 세워진 포장팩을 잡아서 지지하는 클램프를 구비한 포장팩 인출 트랜스퍼와; 상기 충전 스테이지의 상기 호퍼 하단 배출부에 배치된 상기 포장팩의 상단부를 벌려주는 팩오픈 유닛과; 상기 충전 스테이지의 다음단에 이어지는 실링 스테이지와; 상기 실링 스테이지에 배치된 실링 트랜스퍼와; 상기 실링 스테이지의 다음단에 이어지는 쿨링 스테이지와; 상기 쿨링 스테이지에 배치된 쿨링 트랜스퍼와; 상기 포장팩 인출 트랜스퍼와 상기 실링 트랜스퍼 및 상기 쿨링 트랜스퍼를 상기 포장팩 공급 스테이지에 대해 상대 전후진 작동시키는 트랜스퍼 이송수단을 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

동기화 연속 공정을 이용한 팩제품 포장기{Pack product packaging machine}

본 발명은 동기화 연속 공정을 이용한 팩제품 포장기에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 팩제품 포장시에 공정별로 대기 시간이 소요되는 경우가 방지됨으로써 팩제품의 생산성 향상을 기할 수 있는 동기화 연속 공정을 이용한 팩제품 포장기에 관한 것이다.

일반적으로, 쌀이나 콩과 같은 곡물은 일정량을 포장팩에 담고, 곡물이 담긴 팩제품의 상단 투입구를 실링(sealing)한 다음 상품으로 판매하게 된다. 따라서, 곡물 팩제품의 이동과 휴대가 간편하고, 필요한 때에 손쉽게 개방하여 사용할 수 있게 된다.

이러한 포장팩에 곡물을 담아서 포장하기 위한 팩제품 포장기로는 포장기 본체에 포장팩을 공급하고, 이렇게 포장기 본체에 공급된 포장팩의 상단 투입구를 통해 곡물을 정해진 일정량만큼 투입한 다음, 히터를 이용하여 포장팩의 상단 투입구 부분을 열간 실링(탑실링)한 다음, 열간 실링부를 일정 시간 쿨링 건조시키는 구성을 가진 장치가 있다. 즉, 상기 팩제품 포장기는 포장팩 공급이 이루어진 다음에 일정 시간 동안 포장팩의 상단 투입구로 곡물을 투입하고, 일정 시간 경과 후에 포장팩 내부로 곡물 충전이 완료되면, 다시 일정 시간 포장팩의 상단 투입구 부분을 열간 실링한 다음, 포장팩의 열간 실링 부분을 일정 시간 동안 쿨링하는 공정을 거쳐서 곡물이 담긴 팩제품을 생산하게 되는 것이다.

그런데, 종래 팩제품 포장기의 경우, 상기와 같이, 포장팩(주로, 비닐 포장백을 의미함)을 포장기 본체에 공급하고 나서 포장팩의 상단 투입구를 통해 곡물을 투입하여 충전 완료될 때까지의 시간을 기다리고, 곡물이 투입된 포장팩의 상단 투입구 부분을 열간 실링하는 동안 기다리는 등의 공정을 대기해야 하는 등 각각의 공정 중에 대기 시간(휴지 시간)이 길어져서 낭비되는 시간이 많아지기 때문에, 단위 시간당 생산성이 저하되는 문제점이 있다. 즉, 종래 팩제품 포장기의 경우 상기 포장팩 투입 공정은 물론 곡물 투입 공정 및 충전 공정과 열간 실링 공정 등의 각각의 공정에서 휴지 시간(아이들링 타임)이 많이 늘어나기 때문에, 단위 시간당 생산성이 저하되는 문제점이 있는 것이다. 다시 말해서, 포장팩에 곡물을 투입하여 충전 완료될 때까지 일정 시간 기다려야 되고, 포장팩에 곡물이 담긴 후에도 포장팩의 상단 투입구 부분을 열간 실링하기 위해 일정 시간 대기해야 하며, 열간 실링 부분의 쿨링을 위해서도 일정 시간 기다려야 하기 때문에, 전체 공정상 팩제품 생산시의 휴지 시간이 많이 늘어나게 되어 결과적으로 팩제품의 생산성이 저하될 수밖에 없는 것이다.

본 발명은 전술한 바와 같은 문제를 해결하기 위해 개발된 것으로, 본 발명의 목적은 팩제품 포장시 각각의 공정별로 대기 시간이 소요되는 경우가 초래됨이 없이 각각의 공정이 동기적으로 수행(동시적으로 수행)됨으로써 팩제품 생산성의 향상을 기대할 수 있는 새로운 구조의 동기화 연속 공정을 이용한 팩제품 포장기를 제공하고자 하는 것이다.

상기와 같은 과제를 해결하기 위한 본 발명에 의하면, 포장팩을 상하 방향으로 세워서 지지하는 핑거 유닛을 구비한 포장팩 공급 스테이지와; 상기 포장팩 공급 스테이지에 이어지며 상부에는 포장 내용물이 채워지는 호퍼가 구비된 충전 스테이지와; 상기 충전 스테이지에서 상기 포장팩 공급 스테이지로 진입할 수 있도록 설치되며 상기 포장팩 공급 스테이지에서 세워진 포장팩을 잡아서 지지하는 클램프를 구비한 포장팩 인출 트랜스퍼와; 상기 포장팩 인출 트랜스퍼에 의해 상기 충전 스테이지로 인출되어 상기 호퍼의 하단 배출부에 배치된 상기 포장팩의 상단부를 벌려주는 팩오픈 유닛과; 상기 충전 스테이지의 다음단에 이어지며 상부측에는 상기 포장팩의 상단 투입구를 실링하는 실링 유닛이 구비된 실링 스테이지와; 상기 실링 스테이지에 배치되어 상기 포장팩 인출 트랜스퍼가 상기 포장팩 공급 스테이지로 진입할 때에 상기 포장팩 인출 트랜스퍼와 함께 상기 충전 스테이지로 진입하며 상기 충전 스테이지에서 내용물이 충전된 팩제품을 잡아서 지지하는 클램프가 구비된 실링 트랜스퍼와; 상기 실링 스테이지의 다음단에 이어지며 상부측에는 상기 포장팩의 상단 투입구의 실링부를 냉각하는 쿨링 유닛이 구비된 쿨링 스테이지와; 상기 쿨링 스테이지에 배치되어 상기 실링 트랜스퍼가 상기 포장팩 인출 트랜스퍼와 함께 상기 충전 스테이지로 이동할 때에 상기 실링 스테이지로 진입하며 상기 실링 스테이지에서 상단부에 실링부가 형성되어 밀봉된 상기 팩제품을 잡아서 지지하는 클램프를 구비한 쿨링 트랜스퍼와; 상기 포장팩 인출 트랜스퍼와 상기 실링 트랜스퍼 및 상기 쿨링 트랜스퍼를 상기 포장팩 공급 스테이지에 대해 상대 전후진 작동시키는 트랜스퍼 이송수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 동기화 연속 공정을 이용한 팩제품 포장기가 제공된다.

상기 핑거 유닛은, 상기 포장팩 공급 스테이지의 내부에 수평 방향으로 적재된 포장팩을 흡입하는 진공 패드와, 상기 진공 패드에 실린더 로드가 연결되어 상기 포장팩 공급 스테이지에 상하 방향으로 직립 배치된 실린더와, 상기 포장팩 공급 스테이지에 가로 방향으로 수평 배치되며 양단부는 상기 포장팩 공급 스테이지의 양측벽에 회전 가능하게 연결된 샤프트와, 상기 샤프트에 기단부가 연결되어 서로 나란하게 배치되며 선단부에는 서로 마주하는 방향으로 연장된 고정 핑거가 구비된 한 쌍의 핑거 아암과, 상기 핑거 아암에 기단부가 힌지부를 통해 연결되어 상기 고정 핑거와 밀착되는 방향으로 회동되는 한 쌍의 회동 핑거와, 상기 핑거 아암에 기단부가 연결되고 선단부의 실린더 로드는 상기 회동 핑거에 연결되어 상기 회동 핑거를 상기 고정 핑거 방향으로 접혀지거나 펼쳐지도록 하는 실린더와, 상기 샤프트에 일단부가 연결된 로테이션 아암과, 상기 로테이션 아암의 타단부에 실린더 로드가 연결되어 상기 포장팩 공급 스테이지에 장착된 실린더를 포함한다.

상기 호퍼는, 내부에 내용물이 투입되며 하단부에는 배출부가 구비된 제1호퍼와, 상기 제1호퍼의 하측에 배치된 제2호퍼로 구성되고, 상기 제1호퍼 하단부의 배출부에 인접되도록 중량 미터가 구비되며, 상기 중량 미터는 상기 제1호퍼의 상기 배출부에서 낙하하는 내용물이 아래로 흐르도록 경사부를 가진 플로우 가이더와, 상기 플로우 가이더에 내장되어 낙하하는 내용물의 중량을 검출하는 로드셀을 포함한다.

상기 제1호퍼의 상기 배출부에는 두 개의 제1배출공과 제2배출공이 형성되고, 상기 배출부에는 상단부가 힌지부에 의해 상기 제1호퍼에 연결되며 바텀부가 상기 배출부의 제1배출공을 차단하는 제1게이트와, 상단부가 힌지부에 의해 상기 제1호퍼에 연결되며 바텀부는 상기 배출부의 나머지 제2배출공을 차단하는 제2게이트가 구비되며, 상기 제1게이트에 의해 차단되는 상기 제1배출공은 상대적으로 배출 면적이 작은 보조 배출공이 구비되고, 상기 제1게이트는 상기 제1배출공을 차단하고 상기 보조 배출공을 차단하는 이단 차단 구조를 구비한 것을 특징으로 한다.

상기 포장팩 인출 트랜스퍼와 상기 실링 트랜스퍼 및 상기 쿨링 트랜스퍼의 각각의 클램프는, 트랜스퍼 베이스에 전후 방향으로 배치된 로테이션 디스크와, 상기 트랜스퍼 베이스의 상부 위치에서 전후 방향으로 대칭되도록 배치되며 상기 트랜스 베이스에 중간 힌지부를 매개로 연결된 한 쌍의 클램핑 아암과, 상기 클램핑 아암의 상부측에 장착되어 서로 마주하도록 배치된 한 쌍의 클램핑 바아와, 상기 로테이션 디스크의 일측에 선단부가 연결되고 기단부는 두 개의 클램핑 아암 중에서 하나의 클램핑 아암의 하단부에 연결되어 상기 트랜스퍼 베이스의 일측에 전후 방향으로 배치된 제1링크부재와, 상기 로테이션 디스크의 타측에 선단부가 연결되고 기단부는 다른 클램핑 아암의 하단부에 연결되어 상기 제1링크부재와 반대되는 위치에서 상기 트랜스퍼 베이스의 전후 방향으로 배치된 제2링크부재와, 상기 로테이션 디스크를 회전시켜서 상기 제1링크부재와 상기 제2링크부재를 서로 마주하는 방향으로 전진시키거나 서로 반대 방향으로 후진 작동시키고 상기 한 쌍의 클램핑 아암을 중간 힌지부를 기준으로 상대 회동시켜 상기 한 쌍의 클램핑 바아를 서로 마주하는 방향으로 전후진시키는 클램핑 구동수단을 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 팩오픈 유닛은, 상기 충전 스테이지의 상기 호퍼의 배출구 하측에 서로 나란하게 좌우 방향으로 배치되어 서로 마주하는 방향으로 전후진되는 한 쌍의 오픈 프레임과, 상기 한 쌍의 오픈 프레임 중에서 어느 하나의 오픈 프레임에 연결됨과 동시에 상기 충전 스테이지의 전후 방향으로 배치된 제1랙기어와, 다른 하나의 오픈 프레임에 연결되어 상기 제1랙기어와 마주하는 방향으로 배치된 제2랙기어와, 상기 제1랙기와 상기 제2랙기어에 치합된 피니언 기어와, 상기 한 쌍의 오픈 프레임의 서로 마주하는 위치에 장착되어 상기 오픈 프레임들이 전후진함에 따라 서로 근접되거나 멀어지도록 작동되는 진공 패드와, 상기 제1랙기어와 상기 제2랙기어를 상기 피니언 기어를 중심으로 상대 슬라이드시켜서 상기 진공 패드를 장착한 상기 한 쌍의 오픈 프레임을 상대 전후진시키는 오픈 프레임 작동수단을 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.

상기 팩오픈 유닛은, 상기 충전 스테이지에 좌우 방향으로 배치된 실린더와, 상기 실린더 선단부의 실린더 로드에 연결되어 상기 충전 스테이지에 좌우 방향으로 배치된 제3랙기어와, 상기 제3랙기어에 나란한 좌우 방향으로 배치되며 피니언 기어에 의해 상기 제3랙기어와 상대 슬라이드도록 연동되는 제4랙기어와, 상기 제3랙기어와 상기 제4랙기어에 연결되어 상기 충전 스테이지에 전후 방향으로 배치됨과 동시에 서로 마주하는 위치에서 상기 충전 스테이지의 좌우 방향으로 이동 가능하게 배치된 한 쌍의 이동 프레임과, 상기 이동 프레임에 장착되어 서로 마주하는 좌우 위치에 배열되며 상기 이동 프레임의 이동 방향과 교차되는 전후 방향으로 서로 벌어지거나 맞닿는 한 쌍의 그립핑 블록을 구비한 한 쌍의 그립퍼와, 상기 그립퍼의 상기 한 쌍의 그립핑 블록을 벌어지거나 맞닿도록 작동시키는 그립핑 작동 수단을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 실링 유닛은, 상기 실링 트랜스퍼의 상부측에서 상기 실링 스테이지에 좌우 방향으로 장착된 제1실링바아와, 상기 제1실링바아와 나란하도록 좌우 방향으로 배치되며 상기 실링 스테이지에 구비된 이동 수단에 의해 상기 제1실링바아에 대해 상대 전후진 작동되는 제2실링바아와, 상기 제1실링바아와 제2실링바아에 구비되어 서로 마주하도록 배치된 한 쌍의 히터를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 쿨링 유닛은, 상기 쿨링 트랜스퍼의 상부측에서 상기 쿨링 스테이지에 좌우 방향으로 장착된 제1쿨링바아와, 상기 제1쿨링바아와 나란하도록 좌우 방향으로 배치되며 상기 쿨링 스테이지에 구비된 이동 수단에 의해 상기 제1쿨링바아에 대해 상대 전후진 작동되는 제2쿨링바아를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의하면, 팩제품 생산시 각 공정별, 예를 들어, 팩인출 공정과 내용물 충전 공정, 열간 실링 공정 및 쿨링 공정별로 대기 시간(아이들링 타임)을 최소화시킬 수 있기 때문에, 단위시간당 팩제품의 생산성을 현저히 향상시킬 수 있게 된다. 다시 말해, 포장팩을 인출하여 포장팩에 곡물 등의 내용물을 충전하는 공정을 수행하는 도중에 포장팩을 다시 인출하고, 포장팩에 내용물이 충전된 팩제품을 실링하는 공정을 수행하면서 상기 포장팩 인출 공정과 내용물 충전 공정을 동시에 수행하고, 상기 팩제품의 상측 열간 실링부를 쿨링하는 공정과 함께 상기 팩제품 인출 공정과 내용물 충전 공정과 실링 공정을 계속적으로 동시에 수행하는 동기화 공정을 달성함으로써, 포장기에서의 각 공정 수행시의 대기 시간(아이들링 타임) 내지 휴지 시간을 제거할 수 있으며, 이로 인하여 본 발명은 궁극적으로 팩제품의 생산성을 현저히 향상시킨 것에 특징이 있는 동기화 연속 공정에 의한 팩제품 포장기를 제공할 수 있다.

또한, 본 발명에 의하면, 호퍼를 구성하는 제1호퍼의 하단 배출공에 중량 미터 배럴이 구비되고, 제1호퍼의 배출공과 바로 인접한 위치에는 로드셀이 구비되어 있어서, 제1호퍼의 배출공을 통해 낙하하는 곡물 등의 내용물을 즉시적으로 감지함으로써 내용물의 낙하거리로 인한 중량 계측 오차를 최소화시킬 수 있기 때문에, 포장팩에 내용물이 과다하게 많이 채워지거나 적게 채워지는 것을 방지하며, 이로 인하여, 팩제품의 신뢰성을 현저히 높일 수 있게 된다. 내용물을 100g 충전한다면, 대략 ±2g 정도밖에 오차가 생기지 않아서, 포장팩에 내용물이 과다하게 많이 채워지거나 적게 채워지는 것을 방지할 수 있는 것이며, 결과적으로 소비자들에게 팩제품의 중량 측면에서 상당한 신뢰성을 보장할 수 있는 것이다.

또한, 본 발명에 의하면, 상기 호퍼의 제1호퍼 하측에 구비된 중량 미터 배럴이 구비되고, 중량 미터 배럴의 하단 배출공은 게이트에 의해 개폐되는데, 게이트의 개폐 작동을 유도하는 실린더의 실린더 로드가 작동하여 게이트를 열어주고자 할 때에는 게이트의 외부에 구비된 개방 작동바아가 실린더 로드에 걸려짐으로써 게이트가 열리는 작동을 하므로, 상기 중량 미터 배럴에서 게이트의 개폐 작동을 하는 부분인 실린더가 평상시(즉, 게이트를 닫아 놓은 상태)에는 중량 미터 배럴에 닿아 있지 않기 때문에, 중량 미터 배럴로 채워지는 내용물의 계측 정밀도를 상당히 높일 수 있으며, 이로 인하여 중량에 있어서 팩제품의 신뢰성을 높이는데 더욱 기여할 수 있다.

본 발명은 곡물 전용자동계량 포장기로서, 기존제품의 계량포장기 능력의 2배 ~ 3배 정도 고속 자동계량 소포장기(1kg~10kg)이면서 포장팩의 투입구를 열접착 실링하는 열접착 포장기로서, 포장생산성에 많은 기여가 되는 제품이며 기존 열접착 실링이 임펄스 시일 방식임에 비하여 히트 시일 방식과 냉각기능이 포함된 제품으로 포장 실링면이 미려하고 보다 완벽한 실링이 되며, 기존 실링면이 포장지 상단에서 25m/m 밑으로 실링이 되고 있어 포장지 실링면 폭이 넓은 면을 상단끝에 실링하므로 포장 실링면이 깨끗하게 이루어지는 특징이 있다. 본 발명에서는 실링 스테이지의 실링 유닛의 높이는 포장팩의 상단 끝에 배치되도록 함으로써 탑실링이 이루어지도록 하면서도 미려한 실링을 달성할 수 있다. 그리고, 본 발명은 다음 공정인 쿨링 스테이지에서의 쿨링을 위한 쿨링 클램프의 높이는 실링 클램프의 높이에 비해 상대적으로 낮은 위치에 배치되도록 함으로써, 포장팩의 미려한 탑실링 상태를 유지하면서도 쿨링 공정은 확실하고 원활하게 이루어지도록 할 수 있다.

상기내용이 주 특징이므로 검토하여 적용하여 주시기 바랍니다.

도 1은 본 발명에 의한 동기화 연속 공정을 이용한 팩제품 포장기의 정면도
도 2는 도 1의 측면도
도 3과 도 4는 본 발명을 구성하는 포장팩 공급 스테이지의 핑거 유닛의 구조를 보여주는 정면도와 측면도
도 5a와 도 5b는 본 발명을 구성하는 매거진 파트를 보여주는 도면
도 6은 본 발명을 구성하는 호퍼와 게이트 부분을 확대하여 보여주는 측면도
도 7은 도 6에 도시된 게이트의 하부에 배치된 로드셀 부분을 확대하여 보여주는 정면도
도 8은 본 발명을 구성하는 호퍼의 최하단 배출 게이트를 확대하여 보여주는 측면도
도 9a와 도 9b 및 도 9c는 본 발명의 주요부인 팩오픈 유닛의 구조와 작동 상태를 보여주는 평면도
도 10과 도 11은 본 발명을 구성하는 충전 스테이지의 포장팩 인출 트랜스퍼의 구조와 작동 상태를 보여주는 측면도
도 12는 도 10의 평면도
도 13은 본 발명의 주요부인 실링 유닛의 구조를 보여주는 평면도
도 14는 도 13의 일측면도
도 15는 본 발명의 인쇄 유닛의 구조를 보여주는 정면도
도 16은 도 15의 측면도
도 17 내지 도 29는 본 발명의 팩제품 포장기에 의해 팩제품을 생산하는 공정을 보여주는 정면도

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 팩제품 포장기에 대하여 상세히 설명한다. 한편, 이하의 설명에서 언급되는 팩제품이라 함은 주로 곡물이 봉투형의 포장팩(주로 비닐팩)에 담긴 제품을 의미하지만, 곡물 이외의 다른 내용물을 포장팩에 담은 제품을 범용적으로 의미함을 밝혀둔다.

도면을 참조하면, 본 발명의 실시예는 포장팩(2)을 상하 방향으로 세워서 지지하는 핑거 유닛(320)을 구비한 포장팩 공급 스테이지(20)와, 이 포장팩 공급 스테이지(20)에 이어지며 상부에는 포장 내용물(4)이 채워지는 호퍼(30)가 구비된 충전 스테이지(40)와, 이 충전 스테이지(40)에서 포장팩 공급 스테이지(20)로 진입할 수 있도록 설치되며 포장팩 공급 스테이지(20)에서 세워진 포장팩(2)을 잡아서 지지하는 클램프(200)를 구비한 포장팩 인출 트랜스퍼(50)와, 이 포장팩 인출 트랜스퍼(50)에 의해 충전 스테이지(40)로 인출되어 호퍼(30)의 하단 배출부의 아래에 배치된 포장팩(2)의 상단부를 벌려주는 팩오픈 유닛(60)과, 상기 충전 스테이지(40)의 다음단에 이어지며 상부측에는 포장팩(2)의 상단 투입구(2a)를 실링하는 실링 유닛(180)이 구비된 실링 스테이지(70)와, 이 실링 스테이지(70)에 배치되어 포장팩 인출 트랜스퍼(50)가 포장팩 공급 스테이지(20)로 진입할 때에 포장팩 인출 트랜스퍼(50)와 함께 충전 스테이지(40)로 진입하며 충전 스테이지(40)에서 내용물(4)이 충전된 팩제품(6)을 잡아서 지지하는 클램프(200)가 구비된 실링 트랜스퍼(80)와, 이 실링 스테이지(70)의 다음단에 이어지며 상부측에는 포장팩(2)의 실링부를 냉각하는 쿨링 유닛(190)이 구비된 쿨링 스테이지(90)와, 이 쿨링 스테이지(90)에 배치되어 상기 실링 트랜스퍼(80)가 상기 포장팩 인출 트랜스퍼(50)와 함께 상기 충전 스테이지(40)로 이동할 때에 실링 스테이지(70)로 진입하며 실링 스테이지(70)에서 상단부에 실링부가 형성되어 밀봉된 상기 팩제품(6)을 잡아서 지지하는 클램프(200)를 구비한 쿨링 트랜스퍼(100)와, 상기 포장팩 인출 트랜스퍼(50)와 실링 트랜스퍼(80) 및 쿨링 트랜스퍼(100)를 포장팩 공급 스테이지(20)에 대해 상대 전후진 작동시키는 트랜스퍼 이송수단을 포함한다. 미설명 부호 15는 본 발명의 팩제품 포장기의 작동을 제어하는 컨트롤러이다.

따라서, 본 발명은 포장팩(2)을 인출하여 포장팩(2) 내부에 곡물 등의 내용물(4)을 충전하는 공정을 수행하는 도중에 포장팩(2)을 다시 인출하고, 포장팩(2)에 내용물(4)이 충전된 팩제품(6)을 실링하는 공정을 수행하면서 상기 포장팩(2) 인출 공정과 내용물(4) 충전 공정을 수행하고, 상기 팩제품(6)의 상측 열간 실링부를 쿨링하는 공정과 함께 상기 팩제품(6) 인출 공정과 내용물(4) 충전 공정과 실링 공정을 계속적으로 수행하는 동기화 공정을 달성함으로써, 팩제품 포장기에서의 각 공정 수행시의 대기 시간(아이들링 타임) 내지 휴지 시간을 제거함으로써, 팩제품(6)의 생산성을 현저히 향상시킨 점에서 주요 특징이 있는 동기화 연속 공정에 의한 팩제품 포장기이다.

본 발명에서는 포장기 본체(33)의 상부 위치에 곡물 등의 내용물(4)을 채워넣고 포장팩(2)에 공급하기 위한 호퍼(30)가 구비되고, 상기 호퍼(30)의 하부 위치에는 일측 방향에서 타측 방향으로 상기 포장팩 공급 스테이지(20)와 충전 스테이지(40)와 실링 스테이지(70) 및 쿨링 스테이지(90)가 연속적으로 이어진 구조를 가지고 있다. 즉, 복수개의 상하 좌우 프레임이 대략 직육면체 공간부를 형성하도록 결합되어 포장팩 공급 스테이지(20)와 충전 스테이지(40)와 실링 스테이지(70) 및 쿨링 스테이지(90) 내부에 공간부가 구비되고, 상기 스테이지들의 내부 공간부가 서로 이어진 구조를 취하고 있는 것이다.

상기 포장팩 공급 스테이지(20)에는 매거진 파트(120)가 구비된다. 도 5a와 도 5b는 본 발명을 구성하는 매거진 파트를 보여주는 도면으로서, 매거진 파트(120)는 포장팩 공급 스테이지(20)의 전후 방향으로 이어지며 상면에는 복수개의 포장팩(2)이 적재되는 대략 사각의 테이블(122)을 갖는다. 여기서, 포장팩(2)은 대략 사각형 봉투 형상으로 이루어지며 상단에는 투입구(2a)가 구비된 팩을 의미하는데, 포장팩(2)은 비닐팩이 될 수도 있고, 기타 다른 재질의 팩이 될 수도 있다. 상기 테이블(122)의 전단부에는 상향으로 연장된 판형상의 프론트 스톱퍼(124)가 구비되고, 테이블(122)의 후방 위치에는 상향으로 연장된 판형상의 리어 스톱퍼(126)(126)가 구비된다. 부호 126a는 테이블(122)의 저면에서 전후 방향으로 이동하는 슬라이더(126a)이고, 부호 126b는 슬라이더(126a)에 상하 회전 가능하게 연결됨과 동시에 리어 스톱퍼(126)에 연결된 픽스 볼트(126b), 부호 126c는 픽스 볼트(126b)가 전후진 가능하게 가이드하는 이동 슬릿(126c)으로서, 픽스 볼트(126b)를 조여서 리어 스톱퍼(126)와 슬라이더(126a)를 테이블(122)에 고정함으로써 테이블(122)에 눕혀져 적재된 포장팩(2)의 상하단 길이에 맞게 프론트 스톱퍼(124)와 리어 스톱퍼(126) 사이를 조정할 수 있게 된다. 또한, 부호 128은 테이블(122)에 전후 방향으로 배치됨과 동시에 서로 마주하도록 배치된 한 쌍의 사이드 스톱퍼(128)이고, 부호 128a는 브라켓(328d)에 의해 테이블(122)의 저면에 회전 가능하게 장착되며 외주면에는 나사부가 형성된 드라이빙 스크류(128a), 부호 128b는 핸들(128b), 부호 128c는 드라이빙 스크류(128a)의 나사부에 결합된 어드저스트 너트(128c), 부호 128d는 사이드 스톱퍼(128)를 어드저스트 너트(128c)에 연결하는 스페이서(128d), 부호 128e는 스페이서(128d)의 이동을 위한 이동 슬릿(128e)으로서, 상기 드라이빙 스크류(128a)를 회전시킴에 따라 한 쌍의 마주하는 사이드 스톱퍼(128)가 거리가 좁혀지거나 벌어짐으로써, 상기 포장팩(2)의 좌우 너비에 맞추어 한 쌍의 사이드 스톱퍼(128) 사이의 거리를 조절할 수 있다.

상기 포장팩 공급 스테이지(20)에는 매거진 파트(120)의 상부측에 배치되도록 핑거 유닛(320)이 구비된다.

상기 핑거 유닛(320)은 포장팩 공급 스테이지(20)의 내부에 수평 방향으로 적재된 포장팩(2)을 흡입하는 진공 패드(322)와, 이 진공 패드(322)에 실린더 로드(324a)가 연결되어 포장팩 공급 스테이지(20)에 상하 방향으로 배치된 실린더(324)와, 상기 포장팩 공급 스테이지(20)에 가로 방향으로 배치되며 양단부는 포장팩 공급 스테이지(20)의 양측벽에 회전 가능하게 연결된 샤프트(326)와, 이 샤프트(326)에 기단부가 연결되어 서로 나란하게 배치되며 선단부에는 서로 마주하는 방향으로 연장된 고정 핑거(328a)가 구비된 한 쌍의 핑거 아암(328)과, 이 핑거 아암(328)에 기단부가 힌지부를 통해 연결되어 고정 핑거(328a)와 밀착되는 방향으로 회동되는 한 쌍의 회동 핑거(328b)와, 상기 핑거 아암(328)에 기단부가 연결되고 선단부의 실린더 로드(332)는 회동 핑거(328b)에 연결되어 회동 핑거(328b)를 고정 핑거(328a) 방향으로 접혀지거나 펼쳐지도록 하는 실린더(330)와, 상기 샤프트(326)에 일단부가 연결된 로테이션 아암(332)과, 이 로테이션 아암(332)의 타단부에 실린더 로드(334a)가 연결되어 포장팩 공급 스테이지(20)에 장착된 실린더(334)를 포함한다.

상기 진공 패드(322)는 포장팩 공급 스테이지(20)의 정면을 기준으로 좌우 두 열로 배치되는데, 진공 패드(322)에는 연결관 등을 통하여 진공 장치가 연결되어 있어서, 진공 패드(322)에 의해 진공으로 매거진 파트(120)에 눕혀져 적재된 포장팩(2)을 집어 올릴 수 있게 된다. 두 열의 진공 패드(322)가 브라켓 등을 매개로 실린더(324)의 실린더 로드(324a)에 연결되어, 실린더 로드(324a)가 전진함에 따라 진공 패드(322)가 매거진 파트(120)의 테이블(122) 위에 수평으로 눕혀져 있는 포장팩(2)의 표면에 밀착되고, 실린더(324)의 실린더(324a)를 다시 후진시킴에 따라 진공 패드(322)가 진공 흡입력으로 포장팩(2)을 한 장씩 위로 집어 올릴 수 있게 된다.

부호 326a는 샤프트(326)의 양단부를 포장팩 공급 스테이지(20)의 좌우 양측에 연결하는 베어링(326a)으로서, 샤프트(326)가 베어링(326a)에 의해 회전될 수 있다. 이러한 샤프트(326)의 일측 외주면에는 로테이션 아암(332)의 일단부가 고정되고, 로테이션 아암(332)의 타단부는 다른 실린더(334)의 실린더 로드(334a)에 힌지부를 통해 연결된다. 도 4의 미설명 부호 334b는 상기 실린더(334)를 포장팩 공급 스테이지(20)에 고정하는 실린더 브라켓(334b)이다. 회동 핑거(328b)의 기단부측 내측면에서 핑거 아암(328) 방향으로 연장된 연결 로드 부분을 힌지부에 의해 핑거 아암(328)에 고정한다. 또한, 실린더(330)의 기단부를 핑거 아암(328)의 브라켓 부분에 힌지부가 연결한다.

따라서, 상기 실린더(324)에 연결된 진공 패드(322)에 의해 포장팩(2) 한 장을 집어 올려서 고정 핑거(328a)와 회동 핑거(328b) 사이에 배치시킨 다음, 상기 실린더(332)의 실린더 로드(332a)를 신장시키면, 회동 핑거(328b)가 힌지부를 중심으로 고정 핑거(328a) 방향으로 회동되면서 수평하게 들려진 포장팩(2)을 집게식으로 양측에서 물게 되고, 이러한 상태에서 상기 포장팩 공급 스테이지(20)에 고정된 실린더(334)의 실린더 로드(334a)를 신장시키면, 로테이션 아암(332)의 기단부는 아래로 내려가고 로테이션 아암(332)의 선단부에 연결된 샤프트(326)는 양단부의 베어링(326a)에 의해 회전하면서 상기 핑거 아암(328)과 고정 핑거(328a) 및 회동 핑거(328b)와 실린더(324)를 상하 방향(즉, 수직 방향)으로 세워지도록 하므로, 상기 포장팩(2)이 포장팩 공급 스테이지(20)에서 수직 방향으로 세워질 수 있다.

상기 포장팩 공급 스테이지(20)에서 세워진 포장팩(2)은 인수 그립퍼(336)에 의해 상부측이 그립핑되어 인수된다. 인수 그립퍼(336)는 고정 핑거(328a)와 회동 핑거(328b)가 세워졌을 때, 고정 핑거(328a)와 회동 핑거(328b)를 상부에서 만나도록 포장팩 공급 스테이지(20)의 상부 위치에 장착되며 전후 방향으로 상대 이동 가능하게 배치된 한 쌍의 인수 그립핑 블록과, 이러한 인수 그립핑 블록 중에서 적어도 하나에 실린더 로드가 연결되어 포장팩(2)이 세워졌을 때에 포장팩(2)의 상부를 한 쌍의 인수 그립핑 블록이 물어주도록 하는 실린더를 포함하는 구성을 가질 수 있다. 물론, 인수 그립퍼(33)의 전후 한 쌍의 인수 그립핑 블록을 서로 맞닿도록 하는 이동 수단은 실린더 이외에 모터와 기어와 같이 다른 구조를 취할 수도 있다.

상기 충전 스테이지(40)의 상부 위치에는 곡물 등의 내용물(4)을 채워놓고 공급하기 위한 호퍼(30)가 구비된다. 이러한 호퍼(30)는 내부에 내용물(4)이 투입되며 하단부에는 배출부가 구비된 제1호퍼(32)와, 이 제1호퍼(32)의 하측에 배치된 제2호퍼(34)로 구성된다. 도 6에 도시된 바와 같이, 제1호퍼(32)의 하부측은 두 개의 콘형 배출 가이드부로 구획되고, 각각의 콘형 배출 가이드부에는 배출공(32c 및 32d)이 형성되어 있다.

상기 제1호퍼(32)의 각각의 배출 가이드부 하측에는 내용물(4)의 하부로의 배출을 유도하는 가이드 드럼(32b)이 구비된다. 이 가이드 드럼(32b)의 하부 역시 콘형 배출 가이드부(32a)를 구비하는데, 이 가이드 드럼(32b)의 배출 가이드부(32a) 하단부에는 두 개의 제1배출공(32c)과 제2배출공(32d)이 형성되어, 상기 제1호퍼(32)의 하단부에 제1배출공(32c)과 제2배출공(32d)이 구비된 구조를 이루고 있으며, 이러한 제1호퍼(32)의 제1배출공(32c)과 제2배출공(32d)은 각각 두 개의 제1게이트(36)와 제2게이트(38)에 의해 개방된다.

상기 제1게이트(36)는 바닥부의 양단부에 상측으로 연장된 연결 지지부가 구비되어 있어서, 제1게이트(36)의 연결 지지부가 힌지부를 매개로 제1호퍼(32)에 전후 방향으로 회동 가능하게 장착되므로, 제1게이트(36)가 힌지부를 중심으로 전후 방향(즉, 충전 스테이지(40)의 전후 방향)으로 열리고 닫히면서 제1게이트(36)의 바텀부가 제1호퍼(32)의 제1배출공(32c)을 개폐하게 된다. 부호 136은 제1호퍼(32)가 지지된 충전 스테이지(40)에 힌지부를 매개로 기단부가 연결되고 선단부의 실린더 로드(136a)는 제1게이트(36)에 힌지부를 매개로 연결된 실린더(136)로서, 상기 실린더(136)의 실린더 로드(136a)가 신축함에 따라 제1게이트(36)가 회동되면서 제1호퍼(32) 하단부의 배출공(32c)과 보조 배출공(32e)를 개폐한다. 제1게이트(36)는 힌지부를 중심으로 제1호퍼(32)의 전방으로 회동하여 열렸다가 후방으로 닫힌다. 이때, 제1게이트(36)에 의해 차단되는 제1호퍼(32)의 제1배출공(32c)은 상대적으로 배출 면적이 작은 보조 배출공(32e)이 구비되는데, 제1게이트(36)를 회동 작동시키는 실린더(136)는 실린더 로드(136a)가 이단으로 인출되는 구조라서, 제1게이트(36)가 제1배출공(32c)을 차단하고 나서 보조 배출공(32e)을 차단하는 이단 차단 구조를 구비하고 있다. 보조 배출공(32e)은 물론 제1호퍼(32)의 내부에 연통되어 있다.

상기 제2게이트(38)는 바닥부의 양단부에 상측으로 연장된 연결 지지부가 구비되어 있어서, 제2게이트(38)의 연결 지지부가 힌지부를 매개로 제1호퍼(32)에 연결됨과 동시에 제1게이트(36)의 후방 위치(측면을 기준으로 뒤쪽 위치)에 구비되어 있으므로, 제2게이트(38)가 힌지부를 중심으로 열리고 닫히면서 제2게이트(38)의 바텀부가 제1호퍼(32)의 다른 배출공(32d)을 개폐하게 된다. 부호 138은 제1호퍼(32)가 지지된 충전 스테이지(40)에 힌지부를 매개로 기단부가 연결되고 선단부의 실린더 로드(138a)는 힌지부를 매개로 제2게이트(38)에 연결된 실린더(138)로서, 상기 실린더(138)의 실린더 로드(138a)가 신축함에 따라 제2게이트(38)가 제1게이트(36)의 뒤쪽 방향으로 회동되면서 제1호퍼(32) 하단부의 다른 배출공(32d)(즉, 상기 배출공(32c 및 32e)의 뒤쪽 배출공)을 개폐한다. 즉, 제2게이트(38)는 힌지부를 중심으로 제1호퍼(32)의 후방으로 회동하여 열렸다가 전방으로 닫힌다.

상기 제1호퍼(32) 하단부의 배출부에 인접되도록 중량 미터(430)가 구비된다. 즉, 제1호퍼(32)의 하단부에 구비된 가이드 드럼(32b)의 하부에 배치되도록 통형상의 중량 미터 배럴(432)이 구비되는데, 중량 미터(430)가 중량 미터 배럴(432)에 내장되어 제1호퍼(32) 하단부의 배출공(32c,32d 및 32e)에 인접되도록 배치된다. 이때, 도 7에 도시된 바와 같이, 중량 미터(430)는 제1호퍼(32)의 배출공(32c,32d 및 32e)에서 낙하하는 내용물(4)이 아래로 흐르도록 경사부를 가진 플로우 가이더(430a)와, 이 플로우 가이더(430a)에 내장되어 낙하하는 내용물(4)의 중량을 검출하는 로드셀(430b)을 포함한다. 플로우 가이더(430a)는 중심부를 기준으로 양측으로 하향 경사진 플로우 가이드면을 구비한 구조이다. 플로우 가이드면은 제1호퍼(32)의 배출공(32c,32d 및 32e)와 만나는 중심부를 기준으로 좌우 방향으로 하향 경사진 구조이다. 상기 중심부를 기준으로 전후 방향으로도 하향 경사진 가이드면이 더 구비될 수도 있다. 그리고, 로드셀(430b)은 곡물 등의 내용물(4)이 투하되어 플로우 가이더(430a)의 중심부에 떨어질 때에 즉시 감지하여 포장팩(2)에 채워질 내용물(4)의 중량을 즉시 측정하여 내용물(4)의 양에 있어서 오차 범위를 상당히 줄이는 기능을 하게 된다. 다시 말해, 내용물(4)이 투하될 때에 즉시적으로 내용물(4)의 투하를 감지함으로써, 포장팩(2)에 채워질 내용물(4)이 과다하게 많거나 적어지게 되는 현상을 방지하는 기능을 갖게 된다. 예를 들어, 포장팩(2)에 곡물 등의 내용물을 100g 충전한다면, 대략 ±2g 정도밖에 오차가 생기지 않아서, 포장팩에 내용물이 과다하게 많이 채워지거나 적게 채워지는 것을 방지할 수 있는 것이다.

상기 중량 미터(430)를 구성하는 중량 미터 배럴(432)의 하단부측 배출공은 도 8에 도시된 제3게이트(434)가 개폐한다. 중량 미터 배럴(432)에는 좌우 방향으로 연장된 지지축이 구비되고, 제3게이트(434)는 바닥부의 양단부에 상측으로 연장된 연결 지지부가 구비되어 있어서, 상기 제3게이트(434)의 양쪽 연결 지지부의 상단 내측면이 중량 미터 배럴(432)의 외부 양측면(즉, 좌우 양측면)에 마주하도록 배치되면서 중량 미터 배럴(432)에 구비된 상기 지지축의 양단부측 둘레부에 결합되어 있고, 제3게이트(434)의 적어도 일측면에는 개방 작동바아(434a)가 측방으로 돌출되도록 구비되어 있고, 상기 중량 미터 배럴(432)에 구비된 지지축에는 회동 개방 링크(434b)의 일단부가 상대 회전 가능하게 결합되고, 회동 개방 링크(434b)의 타단부는 힌지부를 통해 실린더(436)의 실린더 로드(436a)에 연결되며, 상기 실린더(436)의 기단부는 상기 충전 스테이지(40) 등의 주변 지지물에 힌지부를 매개로 연결되어 있어서, 실린더(436)의 실린더 로드(436a)를 신축시키면, 회동 개방 링크(434b)가 뒤로 회동되면서 제3게이트(434) 외측면의 개방 작동바아(434a)를 뒤로 밀어서 들어올리는 힘을 작용시키므로, 제3게이트(434)가 상단의 힌지부를 중심으로 뒤로 열리면서 중량 미터 배럴(432)의 하단부측 배출공을 개방하게 되며, 이처럼 중량 미터 배럴(432)의 하단 배출공이 열리면 중량 미터 배럴(432)에 채워져 있던 곡물 등의 내용물(4)이 아래로 쏟아져서 제2호퍼(34)로 투입되고, 제2호퍼(34) 하단부의 배출공을 통해 포장팩(2)의 내부로 내용물(4)이 투입되어 충전될 수 있게 된다.

상기 충전 스테이지(40)에는 호퍼(30)의 최하단 배출공의 아래에 위치되도록 팩오픈 유닛(60)이 구비된다. 이때, 팩오픈 유닛(60)은 충전 스테이지(40)의 좌우 위치에 전후 방향으로 나란하게 배치된 한 쌍의 가이드 레일에 양단부가 슬라이드 가능하게 지지되어 호퍼의 배출공 하측에 서로 나란하게 좌우 방향으로 배치된 한 쌍의 오픈 프레임(162)을 구비한다. 또한, 상기 한 쌍의 오픈 프레임(162) 중에서 어느 하나의 오픈 프레임(162)에 연결됨과 동시에 충전 스테이지(40)의 전후 방향으로 배치된 제1랙기어(164G)와, 다른 하나의 오픈 프레임(162)에 연결되어 제1랙기어(164G)와 마주하는 방향으로 배치된 제2랙기어(166G)와, 제1랙기어(164G)와 제2랙기어(166G)에 치합된 피니언 기어를 구비한다. 또한, 상기 한 쌍의 오픈 프레임(162)의 서로 마주하는 위치에 장착되어 오픈 프레임(162)들이 전후진함에 따라 서로 근접되거나 멀어지도록 작동되는 진공 패드(164)를 구비한다. 진공 패드(164)는 좌우 두 열로 구비되는데, 진공 패드(164)에는 연결관 등을 통해 진공 장치에 연결된다. 그리고, 상기 제1랙기어(164G)와 제2랙기어(166G)를 피니언 기어(168G)를 중심으로 상대 슬라이드시켜서 진공 패드(164)를 장착한 한 쌍의 오픈 프레임(162)을 상대 전후진시키는 오픈 프레임 작동수단을 포함한다. 이때, 오픈 프레임 작동수단은 기단부가 충전 스테이지(40)에 고정되고 선단부의 실린더 로드(165a)는 두 개의 오픈 프레임(162) 중에서 하나의 오픈 프레임(162)에 연결된 실린더(165)로 구성될 수 있다.

따라서, 도 9a와 도 9에 도시된 바와 같이, 상기 실린더(165)의 실린더 로드(165a)를 신장시키면, 상기 좌우 가이드 레일을 따라 한 쌍의 전후 오픈 프레임(162)이 상기 제1랙기어(164G)와 제2랙기어(166G)가 피니언 기어(168G)에 의해 서로 근접하도록 상대 이동하는 작동에 의해 서로 근접하면서 한 쌍의 마주하는 진공 패드(164)를 밀착시키고, 한 쌍의 진공 패드(164) 사이에 개재된 포장팩(2)을 진공 흡입한 상태에서 다시 실린더(165)의 실린더 로드(165a)를 축소시키면, 상기 제1랙기어(164G)와 제2랙기어(166G)가 다시 원래의 자리로 복귀하면서 근접되어 있던 한 쌍의 오픈 프레임(162)과 한 쌍의 진공 패드(164)를 원위치로 벌리기 때문에, 진공 패드(164)에 흡착되어 있던 포장팩(2)의 상단 투입구(2a)가 벌어진다.

한편, 상기 팩오픈 유닛(60)은 충전 스테이지(40)에 좌우 방향으로 배치된 실린더(167)와, 이 실린더(167) 선단부의 실린더 로드(167a)에 연결되어 충전 스테이지(40)에 좌우 방향으로 배치된 제3랙기어(167G)와, 이 제3랙기어(167G)에 나란한 좌우 방향으로 배치되며 피니언 기어(169G)에 의해 제3랙기어(167G)와 상대 슬라이드 작동되는 제4랙기어(168G)와, 제3랙기어(167G)와 제4랙기어(168G)에 연결되어 충전 스테이지(40)에 전후 방향으로 배치됨과 동시에 서로 마주하는 위치에 배치된 한 쌍의 이동 프레임(172)과, 이러한 이동 프레임(172)에 장착되어 서로 마주하는 좌우 위치에 배열되며 이동 프레임(172)의 이동 방향과 교차되는 전후 방향으로 서로 벌어지거나 맞닿는 한 쌍의 그립핑 블록(174a 및 174b)을 구비한 한 쌍의 좌우 그립퍼(174)와, 이 그립퍼(174)의 한 쌍의 전후 그립핑 블록(174a 및 174b)을 벌어지거나 맞닿도록 작동시키는 그립핑 작동 수단을 더 포함한다. 이때, 그립핑 작동수단은 한 쌍의 그립핑 블록(174a 및 174b)의 상단부에 축결합되며 서로 치합된 한 쌍의 벌림 작동 기어와, 이 벌림 작동 기어 중에서 적어도 하나의 기어에 선단부의 실린더 로드가 연결된 실린더로 구성될 수 있다. 그리고, 상기 전후 오픈 프레임(162)에는 가로 방향으로 슬라이드 가능하게 한 쌍의 조인트 부재가 결합되고, 이 조인트 부재 중에서 하나의 조인트 부재에는 실린더 선단부의 실린더 로드가 연결되고, 상기 실린더의 기단부는 충전 스테이지(40)에 지지되는 구조를 가질 수 있다.

따라서, 상기 충전 스테이지(40)에 세워서 투입되는 포장팩(2)의 상단부를 양쪽에서 한 쌍의 그립퍼(174)의 전후 회동되는 그립핑 블록(174a 및 174b)에 의해 잡아서 지지한 상태에서 상기 진공 패드(164)에 의해 포장팩(2)의 상단 투입구(2a)를 벌릴 수 있게 된다.

다시 말해, 실린더의 실린더 로드를 신장시켜서 그립퍼(174)의 한 쌍의 전후 그립핑 블록(174a 및 174b)에 연결된 벌림 작동 기어를 일방향으로 회전시키면, 상기 한 쌍의 좌우 그립퍼(174)를 구성하는 전후 그립핑 블록(174a 및 147b)이 상단부를 중심으로 회동되면서 하측 부분이 서로 벌어진 상태가 되고, 이러한 상태에서 전후 그립핑 블록(174a 및 174b) 사이에 상기 충전 스테이지(40)에 세워서 투입되는 포장팩(2)의 상단부 중에서 양쪽 부분을 배치시킨 다음, 상기 실린더의 실린더 로드를 다시 축소시키는 작동을 하면 한 쌍의 벌림 작동 기어가 반대 방향으로 회전하면서 전후 그립핑 블록(174a 및 174b)의 하부측이 상단부를 기준으로 원위치 회동하여 포장팩(2)의 상단부측 양쪽을 잡은 상태가 된다.

이러한 상태에서 상기 실린더(167)의 실린더 로드(167a)를 신장시키면, 제3랙기어(167G)와 제4랙기어(168G)가 피니언 기어(169G)에 의해 서로 근접하는 방향으로 상대 이동되고, 동시에 한 쌍의 조인트 부재와 이에 장착된 한 쌍의 좌우 그립퍼(174)가 서로 마주하는 방향으로 근접하면서 포장팩(2)의 상단 투입구(2a)를 전후 방향으로 벌려주려는 힘이 작용되도록 하고, 동시에 상기와 같이 전후 진공 패드(164)가 포장팩(2)을 진공 흡착한 상태에서 전후 진공 패드(164)를 전후 방향으로 후퇴시키면 포장팩(2)의 상단 투입구(2a)가 충분하게 벌어질 수 있게 된다. 즉, 상기 한 쌍의 좌우 그립퍼(174)에 의해서는 세워진 포장팩(2)의 상단부 양쪽을 잡은 상태에서 좌우 그립퍼(174)를 서로 마주하는 방향으로 근접 이동시키고, 동시에 상기 한 쌍의 전후 진공 패드(164)에 의해서는 포장팩(2)을 전후 방향으로 벌려주는 작동을 함으로써, 포장팩(2)의 상단 투입구(2a)를 충분하게 벌려줄 수 있는 것이다. 도 9c에는 포장팩(2)의 상단 투입구(2a)가 벌어진 상태가 도시되어 있는데, 이러한 상태에서 호퍼(30)에서 포장팩(2)의 투입구(2a)를 통해 내용물을 부어서 충전하게 된다.

한편, 상기 포장팩(2)에 내용물(4)이 다 충전된 다음에는 상기 제1랙기어(164G)와 제2랙기어(166G) 및 제3랙기어(167G)와 제4랙기어(168G)를 다시 원위치로 복귀되도록 하면, 상기 진공 패드(164)도 서로 멀어지는 위치로 복귀하고 좌우 한 쌍의 그립퍼(174)도 서로 멀어지는 원위치(좌우 위치)로 복귀하므로, 포장팩(2)의 상단 투입구(2a)가 벌려진 상태에서 다시 일자형으로 닫혀진 상태로 될 수 있다. 즉, 상기 전후 방향 실린더(165)의 실린더 로드(165a)를 신장시킨 상태에서 다시 축소시키면 제1랙기어(164G)와 제2랙기어(166G)가 다시 서로 멀어지는 방향으로 상대 이송하여 원위치 복귀하므로, 전후 진공 패드(164)를 서로 멀어지는 원위치로 복귀시키고, 가로 방향의 실린더(167)의 실린더 로드(167a)도 신장시킨 상태에서 다시 축소시키면 제3랙기어(167G)와 제4랙기어(168G)도 다시 서로 멀어지는 방향으로 상대 이송하여 원위치 복귀하므로, 포장팩(2)의 양측을 잡고 있던 좌우 한 쌍의 그립퍼(174)를 다시 서로 멀어지는 좌우 원위치로 복귀시킬 수 있는 것이다. 그리고, 상기 한 쌍의 그립퍼(174)의 전후 그립핑 블록(174a 및 174b)을 회동 작동시키는 실린더의 실린더 로드를 다시 신장시키면, 전후 그립핑 블록(174a 및 174b)이 다시 상단부를 중심으로 벌어지면서 포장팩(2)의 양측을 그립핑하지 않고 놓은 상태로 될 수 있으며, 이처럼 좌우 그립퍼(174)가 포장팩(2)의 양측을 놓게 되면, 포장팩(2)을 충전 스테이지(40) 다음단의 실링 스테이지(70)로 이송시킬 수 있는 상태가 된다.

상기 충전 스테이지(40)에 배치되는 포장팩 인출 트랜스퍼(50)는 세워진 포장팩(2)을 잡아주는 클램프(200)가 구비된다. 도 10과 도 11을 참조하면, 상기 클램프(200)는 트랜스퍼 베이스(204)에 상하로 연장된 한 쌍의 전후 클램핑 작동 로드(202)와 클램핑 바아(206)를 구비한다.

상기 트랜스퍼 베이스(204)는 충전 스테이지(40)에 배치된 대략 사각 박스 형상으로 구성되는데, 이 트랜스퍼 베이스(204)의 내부에는 원판형의 로테이션 디스크(208)의 중심부가 베어링을 매개로 축결합되어 있다. 또한, 트랜스퍼 베이스(204)의 상면 전후방 위치에는 수직 방향으로 지지체(210)가 구비되어 있다. 이 지지체(210)는 상하 방향으로 길다란 대략 사각 박스 형상으로 구성된다.

상기 트랜스퍼 베이스(204) 위의 전후방 지지체(210)에는 클램핑 작동 로드(202)가 중간 힌지부(202a)를 중심으로 결합되어, 한 쌍의 전후 클램핑 작동 로드(202)가 중간 힌지부(202a)를 중심으로 서로 마주하는 방향으로 근접 회동하거나 서로 멀어지는 방향으로 회동될 수 있는 구조를 가지고 있다.

상기 클램핑 작동 로드(202)의 상단부에는 각각 클램핑 바아(206)가 구비된다. 이러한 한 쌍의 클램핑 바아(206)는 충전 스테이지(40)의 좌우 방향(즉, 이송 방향)과 나란하면서 서로 마주보는 위치에 배치된다.

상기 한 쌍의 클램핑 작동 로드(202) 중에서 전방의 클램핑 작동 로드(202)의 하단부에는 하나의 링크부재(212)의 기단부가 힌지부를 매개로 연결되고, 상기 링크부재(212)의 선단부는 힌지부를 통해 로테이션 디스크(208)의 상부측에 연결된다. 또한, 후방의 클램핑 작동 로드(202)의 하단부에는 다른 링크부재(214)의 기단부가 힌지부를 매개로 연결되고, 상기 다른 링크부재(214)의 선단부는 로테이션 디스크(208)의 하부측에 힌지부를 매개로 연결된다. 부호 216은 실린더(216)로서, 이 실린더(216)의 실린더 로드(216a)가 힌지부를 매개로 로테이션 디스크(208)에 연결되어 실린더(216)의 실린더 로드(216a)가 신축됨에 따라 로테이션 디스크(208)을 정역회전시킬 수 있다. 상기 실린더(612)의 실린더 로드(216a)는 힌지부를 매개로 어느 하나의 링크부재(212 또는 214)의 기단부에 힌지부를 매개로 연결되도록 하는 구성도 가능하다.

따라서, 상기 한 쌍의 클램핑 작동 로드(202)와 이에 구비된 클램핑 바아(206)가 서로 벌어져 있는 상태에서 로테이션 디스크(208)을 일방향으로 회전시키면, 두 개의 링크부재(212 및 214)의 선단부가 서로 근접하는 방향으로 전진하고, 한 쌍의 전후방 클램핑 작동 로드(202)는 중간 힌지부(202a)를 중심으로 서로 근접회동되며, 한 쌍의 전후방 클램핑 작동 로드(202)가 근접 회동함에 따라 한 쌍의 전후방 클램핑 바아(206)가 근접하여 내측면끼리 맞닿게 되며, 이처럼 전후방 클램핑 바아(206)가 맞닿음으로써 세워져 공급되는 포장팩(2)의 상단 부분을 잡아서 지지할 수 있게 된다. 클램핑 바아(206)의 서로 마주하는 내측면에는 포장팩(2)에 비교적 밀착성이 좋은 재질(예를 들어, 고무 재질)로 된 밀착 패드가 부착되는 것이 바람직하다.

또한, 상기 클램핑 바아(206)와 트랜스퍼 베이스(204) 상부 위치의 지지체(210)에는 클램핑 작동 로드(202)의 바깥에 위치되는 신축로드(218)의 상하단부가 각각 힌지부를 통해 연결되어 있다. 이 신축로드(218)는 클램핑 바아(206)와 지지체(210)에 힌지부를 통해 연결된 한 쌍의 상하부 나사축과, 이 나사축에 나사식으로 결합된 스크류 슬리브로 구성된다. 바람직하게, 신축로드(218)는 각 스테이지의 정면을 기준으로 좌우 한 쌍으로 배치되도록 한다.

따라서, 상기 신축로드(218)를 구성하는 스크류 슬리브를 회전시킴에 따라 신축로드(218)의 길이가 상하부로 늘어나거나 줄어들게 되고, 이처럼 신축로드(218)의 길이를 조절함에 따라 한 쌍의 클램핑 바아(206)가 클램핑 작동 로드(202)의 상단 힌지부를 중심으로 상하 회동되므로, 각각의 클램핑 바아(206)의 수평도를 정밀하게 맞출 수 있게 된다.

상기 실링 트랜스퍼(80)는 포장팩 인출 트랜스퍼(50)의 구조와 동일하다. 즉, 실링 트랜스퍼(80)는 상기 트랜스퍼 베이스(204), 지지체(210), 클램핑 작동 로드(202), 클램핑 바아(206), 로테이션 디스크(208), 링크부재(212 및 214)를 구비한 것이다.

상기 쿨링 트랜스퍼(100)도 역시 포장팩 인출 트랜스퍼(50)의 구조와 동일하다. 즉, 쿨링 트랜스퍼(100)도 마찬가지로 상기 트랜스퍼 베이스(204), 지지체(210), 클램핑 작동 로드(202), 클램핑 바아(206), 로테이션 디스크(208), 링크부재(212 및 214)를 구비한다.

상기 실링 스테이지(70)에는 실링 유닛(180)이 구비된다. 도 13과 도 14를 참조하면, 상기 실링 유닛(180)은 실링 스테이지(70)의 상부측에 장착된 지지챔버(182)와, 이 지지챔버(182)에 결합되어 선단부가 지지챔버(182)의 외부로 돌출되며 실링 스테이지(70)의 좌우 방향과 직교하는 전후 방향으로 배치된 제1로드(184)와, 상기 지지챔버(182)에 전후진 가능하게 설치됨과 동시에 제1로드(184)와 옆으로 나란하게 배치된 제2로드(186)와, 상기 지지챔버(182)의 내부에서 제2로드(186)에 연결블록 등을 매개로 연결된 전후진 작동로드와, 상기 전후진 작동로드와 나란하도록 지지챔버(182)에 구비된 실린더(188)와, 이 실린더(188)의 실린더 로드(188a)와 전후진 작동로드의 기단부에 힌지부를 매개로 연결된 링크부재(181)와, 상기 제1로드(184)의 선단부에 고정되어 실링 스테이지(70)의 좌우 방향으로 연장된 제1실링바아(184B)와, 상기 제2로드(186)의 선단부에 고정되어 상기 제1실링바아(184B)와 나란하게 배열된 제2실링바아(186B)와, 제1실링바아(184B)와 제2실링바아(186B)의 서로 마주하는 면에 구비된 실링 히터(189)를 포함한다. 부호 189a는 실링 히터(189)에 발열을 위한 전원을 공급하는 전원선(189a)이다.

따라서, 상기 실린더(188)의 실린더 로드(188a)가 신장되어 링크부재(181)와 전후진 작동로드에 의해 제2로드(186)가 전진하면, 두 개의 제1실링바아(184B)와 제2실링바아(186B)가 서로 벌어진 상태가 되며, 이러한 상태에서 실링 트랜스퍼(80)의 클램프(200)가 내용물(4)이 채워진 팩제품(6)을 잡고 실링 스테이지(70)에 들어오면, 팩제품(6)의 상단부가 두 개의 제1실링바아(184B)와 제2실링바아(186B) 사이에 배치된다.

이어서, 상기 실린더(188)의 실린더 로드(188a)를 다시 축소시키면, 제2실링바아(186B)가 제1실링바아(184B)에 밀착되면서 제1실링바아(184B)와 제2실링바아(186B)가 팩제품(6)을 상단부를 물어주고, 전후 위치 두 개의 실링 히터(189)는 팩제품(6)의 상단부측 양면에 밀착된 상태가 되며, 이처럼 제1실링바아(184B)와 제2실링바아(186B)가 팩제품(6) 상단부를 물고 있을 때에 실링 히터(189)에 전원을 공급하여 발열시키면, 팩제품(6)의 포장팩(2) 상단부가 열간 실링(탑실링)될 수 있게 된다.

상기 쿨링 스테이지(90)의 상부측에는 쿨링 유닛(190)이 구비된다. 이 쿨링 유닛(190)은 실링 유닛(180)의 구조와 동일 유사하고, 다만 실링 히터(189)가 없다는 점에서만 차이가 난다. 즉, 쿨링 유닛(190)은 쿨링 스테이지(90)의 상부측에 장착된 지지챔버와, 이러한 지지챔버에 결합되어 선단부가 지지챔버의 외부로 돌출되며 쿨링 스테이지(90)의 좌우 방향과 직교하는 전후 방향으로 배치된 제1로드와, 상기 지지챔버에 전후진 가능하게 설치됨과 동시에 제1로드와 옆으로 나란하게 배치된 제2로드와, 상기 지지챔버의 내부에서 제2로드에 연결블록 등을 매개로 연결된 전후진 작동로드와, 상기 전후진 작동로드와 나란하도록 지지챔버에 구비된 실린더와, 이 실린더의 실린더 로드와 전후진 작동로드의 기단부에 힌지부를 매개로 연결된 링크부재와, 상기 제1로드의 선단부에 고정되어 쿨링 스테이지(90)의 좌우 방향으로 연장된 제1쿨링바아와, 상기 제2로드의 선단부에 고정되어 제1쿨링바아와 나란하게 배열된 제2쿨링바아를 포함한다.

따라서, 상기 실린더의 실린더 로드가 신장되어 링크부재와 연결로드에 의해 제2로드가 전진하면, 두 개의 제1쿨링바아와 제2쿨링바아가 서로 벌어진 상태가 되며, 이러한 상태에서 쿨링 트랜스퍼(100)의 클램프(200)가 내용물(4)이 채워져서 탑실링된 팩제품(6)을 잡고 쿨링 스테이지(90)에 들어오면, 팩제품(6)의 상단부가 두 개의 제1쿨링바아와 제2쿨링바아 사이에 배치된다.

이어서, 상기 실린더의 실린더 로드를 다시 축소시키면, 제2쿨링바아가 제1쿨링바아에 밀착되면서 제1쿨링바아와 제2쿨링바아가 팩제품(6)을 상단부를 물어준 상태가 되며, 이처럼 제1쿨링바아와 제2쿨링바아가 팩제품(6) 상단부를 물고 있는 상태에서 팩제품(6)의 상단 열간 실링부가 냉각될 수 있다. 제1쿨링바아와 제2쿨링바아가 팩제품(6)의 상단부를 물어준 상태에서 팩제품(6)의 실링부를 자연 냉각시키는 것이다.

그리고, 상기 쿨링 유닛(190)에 의해 상단부의 열간 실링부가 쿨링된 팩제품(6)은 쿨링 스테이지(90)의 하부에 배치된 콘베이어 벨트(170) 위로 낙하시켜 외부로 반송하면 된다.

또한, 상기 포장팩 인출 트랜스퍼(50)와 실링 트랜스퍼(80) 및 쿨링 트랜스퍼(100)는 한 몸으로 포장팩 공급 스테이지(20) 방향으로 진입하거나 포장팩 공급 스테이지(20) 반대 방향으로 인출될 수 있는 구조를 가지고 있다. 본 발명에서는 상기 트랜스퍼의 하부 베이스 지지체(210)인 트랜스퍼 베이스(204)에 수직 방향의 지지포스트를 연결하고, 지지포스트에는 상기 충전 스테이지(40)에서 쿨링 스테이지(90)까지 이어지는 연결패널을 결합하고, 이러한 연결패널은 상기 포장팩 공급 스테이지(20)에서 쿨링 스테이지(90)까지 이어지는 엘엠 가이드에 상대 슬라이드 가능하게 연결함으로써, 상기 포장팩 인출 트랜스퍼(50)와 실링 트랜스퍼(80) 및 쿨링 트랜스퍼(100)가 한 몸으로 동시에 전후진 작동되는 구성을 취할 수 있다. 엘엠 가이드는 연속으로 이어진 상기 스테이지들의 이송 방향으로 길게 이어지며 전후로 배치된 적어도 한 쌍의 가이드 레일과, 이 가이드 레일에 슬라이드 가능하게 결합된 슬라이드 가이드 블록으로 구성될 수 있으며, 엘엠 가이드의 상기 슬라이드 가이드 블록에 상기 연결패널을 고정하여, 엘엠 가이드를 따라 상기 트랜스퍼들이 일체로 동시에 포장팩 공급 스테이지(20) 방향으로 전진하거나 후진하도록 구성할 수 있다. 물론, 상기 연결패널은 충전 스테이지(40)와 마주하는 부분에는 호퍼(30) 하단부의 배출공과 연통되는 내용물(4) 낙하용 배출 통공이 형성되도록 한다.

상기 포장팩 인출 트랜스퍼(50)와 실링 트랜스퍼(80) 및 쿨링 트랜스퍼(100)를 연결한 연결패널은 실린더의 실린더 로드에 연결하여, 실린더 로드를 신축시킴에 따라 상기 트랜스퍼들이 포장팩 공급 스테이지(20) 방향으로 전후진 작동되고 포장팩 인출 트랜스퍼(50)는 직접 포장팩 공급 스테이지(20)에 진입하거나 인출되어 포장팩(2)을 인출해낼 수 있는 구성을 취할 수 있다. 물론, 상기 트랜스퍼들을 동시에 포장팩 공급 스테이지(20)에 대해 상대 전후진 작동시키는 이송수단은 구동모터와 볼스크류와 같은 다양한 장치로 채용할 수도 있다.

또한, 포장팩 인출 트랜스퍼(50)와 실링 트랜스퍼(80) 사이에는 트랜스퍼 베이스(204)에 지지된 인쇄 유닛(510)이 구비된다. 포장팩 인출 트랜스퍼(50)와 실링 트랜스퍼(80)의 트랜스퍼 베이스(204)에 수평 방향으로 지지 플레이트(512)가 연결 설치되고, 지지 플레이트(512)에는 상방향으로 나사축 형태의 지지 포스트(514)가 구비되고, 이 지지 포스트(514)에는 나사축 형태의 승강 슬리브(516)가 구비되며, 이 승강 슬리브(516)에는 브라켓과 같은 연결수단을 매개로 인쇄 헤드 지지체(518)가 장착되고, 인쇄 헤드 지지체(518)에는 선단부에 인쇄 문구가 양각(또는 음각)되어 있는 인쇄 헤드(519)가 실린더 등의 이동수단에 의해 전후진 가능하게 장착되어 있다. 부호 516a는 승강 슬리브(516)의 회전 조작을 위한 핸들(516a)이다. 부호 513a와 513b는 인쇄 헤드 지지체(518)에 구비된 상부 가이드롤(513a)과 하부 가이드롤(513b)인데, 상부 가이드롤(513a)과 하부 가이드롤(513b)은 인쇄 헤드(519)의 상부와 하부 위치에 배열된다. 그리고, 미도시된 공급 보빈에 의해 먹지(193)가 상부 가이드롤(513a)과 인쇄 헤드(519)의 전단부 및 하부 가이드롤(513b)을 따라 루프식으로 이송 공급된다.

따라서, 상기 포장팩 인출 트랜스퍼(50)의 클램프(200)에 의해 잡아서 포장팩(2)에 내용물(4)이 채워진 팩제품(6)의 표면으로 인쇄 헤드(519)가 전진하면서 먹지(193)에 의해 팩제품(6) 표면에 인쇄 문구를 프린트할 수 있게 된다. 그리고, 상기 승강 슬리브(516)를 회전시켜 인쇄 헤드 지지체(518)와 인쇄 헤드(519)의 높낮이를 조절하여 팩제품(6)의 필요한 위치에 인쇄 문구를 프린트할 수 있다.

한편, 팩제품(6)의 하단부를 크래들(8)에 의해 받쳐주게 된다. 그리고, 실린더 등의 승강수단을 작동시켜 크래들(8)을 팩제품(6)의 사이즈에 맞추어 승강시킬 수 있게 된다.

이하, 상기 구성의 본 발명에 의해 팩제품(6)(다시 말해, 포장팩(2)의 내부에 곡물 등의 내용물(4)이 충전된 제품)을 포장하는 공정에 대하여 도 17 내지 도 29를 참조하여 설명한다.

도 17은 포장팩 공급 스테이지(20)에서 포장팩(2)을 집어올려 핑거 유닛(320)에 의해 물어준 상태가 도시되어 있다. 이처럼 핑거 유닛(320)에 의해 수평 방향에서 양측 부분이 물려진 포장팩(2)은 핑거 유닛(320)이 상향으로 회동함으로써 수직 방향으로 세워진다.

도 18은 핑거 유닛(320)에 의해 포장팩(2)을 세우고 인수 그립퍼(336)에 포장팩(2)을 인수한 상태이다. 도 18에는 두 개의 전후방 인수 그립퍼(336)가 포장팩(2)의 상단부를 물어서 인수한 상태가 도시되어 있다.

도 19는 포장팩 공급 스테이지(20)에 포장팩 인출 트랜스퍼(50)와 실링 트랜스퍼(80) 및 쿨링 트랜스퍼(100)(이하, 포장팩 인출 트랜스퍼(50)와 실링 트랜스퍼(80) 및 쿨링 트랜스퍼(100)를 통칭하여 트랜스퍼 그룹이라 칭함)가 동시에 포장팩 공급 스테이지(20) 방향으로 전진하여 포장팩 인출 트랜스퍼(50)가 포장팩 공급 스테이지(20)로 진입한 다음, 포장팩 인출 트랜스퍼(50)의 클램프(200)에 의해 포장팩(2)을 그립핑한 상태이다.

도 20은 상기 트랜스퍼 그룹이 다시 충전 스테이지(40)로 복귀하여 포장팩(2)을 충전 스테이지(40)로 인출한 상태와 호퍼(30)의 제1호퍼(32) 하측에 구비된 중량 미터 배럴(432)에 곡물 등의 내용물(4)이 예비적으로 채워진 상태 및 포장팩 공급 스테이지(20)에서 포장팩(2)이 세워져서 인수 그립퍼(336)에 인수된 상태가 도시되어 있다. 즉, 포장팩 인출 트랜스퍼(50)가 포장팩(2)을 인출하는 동안 호퍼(30)의 중량 미터 배럴(432)에 내용물(4)을 채워놓는 공정과 포장팩 공급 스테이지(20)에 포장팩(2)을 세워서 인출될 수 있는 공정이 동시에 수행된 것이라 할 수 있다.

도 21은 충전 스테이지(40)로 인출되어 나온 포장팩(2)의 상단 투입구(2a)를 벌려주는 공정인데, 상기 포장팩 오픈 유닛(160)의 작동 상태는 도 9a와 도 9b 및 도 9c에 도시되어 있다. 이때, 충전 스테이지(40)에는 별도의 미도시된 포장팩(2) 오픈 감지 센서가 구비되고, 이 포장팩(2) 오픈 감지 센서는 포장팩 인출 트랜스퍼 상부측에 구비된 포장팩 오픈 유닛(160)의 벌림 작동을 하는 주요부인 실린더에 연결되어, 포장팩(2) 오픈 감지 센서가 포장팩(2)의 상단부가 오픈된 상태를 감지하여 실린더의 작동을 중단함으로써, 포장팩(2) 오픈 유닛에 의해 포장팩(2)의 상단 투입구(2a)를 벌린 상태로 유지하도록 하는 것이 바람직하다.

도 22는 충전 스테이지(40)로 인출되어 상단 투입구(2a)가 벌려진 포장팩(2)에 호퍼(30)의 게이트(434)를 열어서 내용물(4)을 충전하고 동시에 트랜스퍼 그룹이 포장팩 공급 스테이지(20)로 전진하여 포장팩 인출 트랜스퍼(50)에 의해 포장팩(2)을 클램핑하여 다시 가지고 나오기 위한 공정이 도시되어 있다.

도 23은 포장팩(2)에 내용물(4)이 다 채워진 다음에 포장팩 오픈 유닛(160)을 원위치 복귀시켜 포장팩(2)의 상단 투입구(2a)를 다시 일자형으로 밀착된 상태로 만들며, 동시에 포장팩(2) 오픈 유닛이 포장팩(2)을 놓아서 다음단의 실링 스테이지(70)로 이송될 수 있는 상태로 된 것이다.

도 24는 포장팩 공급 스테이지(20)로 전진하였던 트랜스퍼 그룹이 다시 원위치로 후진하여 충전 스테이지(40)에서 내용물(4)이 충전된 팩제품(6)은 다음단의 실링 스테이지(70)로 이송시키면서 포장팩 인출 트랜스퍼(50)에 의해 다음 장의 포장팩(2)을 충전 스테이지(40)로 인출하고, 동시에 호퍼(30)에 구비된 중량 미터 배럴(432)에 다시 내용물(4)을 채워넣는 공정이 도시되어 있다.

도 25는 실링 스테이지(70)로 이송된 팩제품(6)을 실링 유닛(180)에 의해 그립핑한 상태에서 팩제품(6)의 상단 투입구(2a)를 실링 히터(189)에 의해 열간 실링하는 공정을 수행하고, 동시에 트랜스퍼 그룹은 다시 포장팩 공급 스테이지(20)로 전진하여 포장팩 인출 트랜스퍼(50)가 그 다음장의 포장팩(2)을 끌고 나올 수 있는 공정 및 충전 스테이지(40)의 호퍼(30) 하측에 내용물(4)을 충전할 포장팩(2)을 배치한 공정이 도시되어 있다. 즉, 상기 실링 스테이지(70)에 투입된 팩제품(6)(포장팩(2)에 내용물(4)이 채워진 제품)을 상단부를 열간 실링(탑실링)하면서 동시에 다음장의 포장팩(2)을 충전 스테이지(40)에 공급하고 그 다음장의 포장팩(2)을 끄집어 내오기 위한 각 공정을 동시 다발적으로 수행하는 동기화 공정을 수행하게 되는 것이며, 이러한 동기화 공정으로 인하여 팩제품(6)의 실링 시간 동안 대기하는 휴지 시간(아이들링 타임)을 최소화시키는 것이다.

도 26에서는 상기 충전 스테이지(40)의 호퍼(30) 하측으로 투입된 다음 장의 포장팩(2)의 상단 투입구(2a)를 충분한 사이즈로 벌려주는 공정이다. 다음 장의 포장팩(2)의 투입구(2a)도 상기 포장팩 오픈 유닛(160)에 의해 벌려주게 된다.

도 27에서는 상기 실링 스테이지(70)에서 탑실링된 팩제품(6)을 쿨링 스테이지(90)로 이송시키고 다음 장의 포장팩(2)에는 내용물(4)이 충전되며 충전 스테이지(40)의 호퍼(30) 하측에는 그 다음장의 포장팩(2)을 세워서 인출한 상태 및 포장팩 공급 스테이지(20)에서 또 다른 포장팩(2)을 세워서 인수 그립퍼(336)에 인수한 상태가 도시되어 있다.

도 28에서는 탑실링이 완료된 팩제품(6)을 쿨링 스테이지(90)의 쿨링 유닛(190)에 의해 그립핑하여 쿨링시키고 상기 트랜스퍼 그룹은 다시 포장팩 공급 스테이지(20)로 전진하여 포장팩 인출 트랜스퍼(50)에 의해 포장팩(2)을 물고 나오는 공정과 충전 스테이지(40)의 호퍼(30) 하부에 포장팩(2)을 인출하여 배치하는 공정 및 내용물(4)이 채워진 포장팩(2)을 실링 스테이지(70)에 투입한 과정이 도시되어 있다. 즉, 도 12에서는 탑실링된 포장팩(2)의 쿨링 공정, 내용물(4)이 채워진 팩제품(6)을 실링 스테이지(70)에 이송하는 공정, 빈 포장팩(2)을 충전 스테이지(40)에 이송하는 공정 및 다른 포장팩(2)을 포장팩 인출 트랜스퍼(50)에 의해 물고 나오기 위한 공정이 동시 다발적으로 수행되는 과정(동기화 공정)을 보여준다.

도 29는 탑실링 및 쿨링 완료된 팩제품(6)을 쿨링 스테이지(90)의 하부에 구비된 콘베이어 벨트에 낙하시켜 반출될 수 있는 공정이 도시되어 있다.

결국, 본 발명은 도 17 내지 도 29에 도시된 공정을 반복적으로 수행함으로써, 팩제품(6)을 동기화된 연속 공정으로 생산할 수 있게 된다.

따라서, 본 발명은 팩제품(6)의 생산시 각 공정별, 예를 들어, 팩인출 공정과 내용물(4)의 충전 공정, 열간 실링 공정 및 쿨링 공정별로 대기 시간(아이들링 타임)을 최소화시킬 수 있기 때문에, 단위시간당 팩제품(6)의 생산성을 현저히 향상시킬 수 있다.

이상, 본 발명의 특정 실시예에 대하여 상술하였다. 그러나, 본 발명의 사상 및 범위는 이러한 특정 실시예에 한정되는 것이 아니라, 본 발명의 요지를 변경하지 않는 범위 내에서 다양하게 수정 및 변형이 가능하다는 것을 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이해할 것이다.

따라서, 이상에서 기술한 실시예들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이므로, 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 하며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.

2. 포장팩 2a. 투입구
4. 내용물 6. 팩제품
8. 크래들 15. 컨트롤러
20. 포장팩 공급 스테이지 30. 호퍼
32. 제1호퍼 32a. 콘형 배출 가이드부
32b. 가이드 드럼 32c. 제1배출공
32d. 제2배출공 32e. 보조 배출공
33. 포장기 본체 34. 제2호퍼
36. 제1게이트 38. 제2게이트
40. 충전 스테이지 50. 포장팩 인출 트랜스퍼
60. 팩오픈 유닛 70. 실링 스테이지
80. 실링 트랜스퍼 90. 쿨링 스테이지
100. 쿨링 트랜스퍼 120. 메거진 파트
122. 테이블 124. 프론트 스톱퍼
126. 리어 스톱퍼 126a. 슬라이더
126b. 픽스 볼트 126c. 이동 슬릿
128. 사이드 스톱퍼 128a. 드라이빙 스크류
128b. 핸들 128c. 어드저스트 너트
128d. 스페이서 128e. 이동 슬릿
160. 가이드 레일 162. 오픈 프레임
164. 진공패드 164G. 제1랙기어
165. 실린더 165a. 실린더 로드
167. 실린더 167a. 실린더 로드
166G. 제2랙기어 167G. 제3랙기어
168G. 제4랙기어 169. 피니언 기어
172. 이동 프레임 174. 그립퍼
174a, 174b. 그립핑 블록 180. 실링 유닛
181. 링크부재 182. 지지챔버
184. 제1로드 184B. 제1실링바아
186. 제2로드 186B. 제2실링바아
188. 실린더 188a. 실린더 로드
189. 히터 189a. 전원선
200. 클램프 202. 클램핑 아암
202a. 힌지부 204. 트랜스퍼 베이스
206. 클램핑 바아 208. 로테이선 디스크
210. 지지체 212, 214. 링크부재
216. 실린더 216a. 실린더 로드
218. 신축 로드 320. 핑거 유닛
322. 진공패드 324. 실린더
324a. 실린더 로드 324b. 힌지부
326. 샤프트 326a. 베어링
328. 핑거 아암 328a. 고정 핑거
328b. 회동 핑거 328c. 힌지부
328d. 브라켓 330. 실린더
330a. 실린더 로드 332. 로테이션 아암
334. 실린더 334a. 실린더 로드
334b. 실린더 브라켓 336. 인수 그립퍼
430. 중량 미터 430a. 플로우 가이더
430b. 로드셀 432. 중량 미터 배럴
434. 제3게이트 434a. 개방 작동바아
434b. 힌지부 436. 실린더
436b. 힌지부 436b. 실린더 로드
510. 인쇄 유닛 512. 지지 플레이트
514. 지지 포스트 516. 승강 슬리브
516a. 핸들 518. 인쇄 헤드 지지체
519. 인쇄 헤드 513a, 513b. 가이드롤

Claims

포장팩(2)을 상하 방향으로 세워서 지지하는 핑거 유닛(320)을 구비한 포장팩 공급 스테이지(20)와;
상기 포장팩 공급 스테이지(20)에 이어지며 상부에는 포장 내용물(4)이 채워지는 호퍼(30)가 구비된 충전 스테이지(40)와;
상기 충전 스테이지(40)에서 상기 포장팩 공급 스테이지(20)로 진입할 수 있도록 설치되며 상기 포장팩 공급 스테이지(20)에서 세워진 포장팩(2)을 잡아서 지지하는 클램프(200)를 구비한 포장팩 인출 트랜스퍼(50)와;
상기 포장팩 인출 트랜스퍼(50)에 의해 상기 충전 스테이지(40)로 인출되어 상기 호퍼(30)의 하단 배출부에 배치된 상기 포장팩(2)의 상단부를 벌려주는 팩오픈 유닛(60)과;
상기 충전 스테이지(40)의 다음단에 이어지며 상부측에는 상기 포장팩(2)의 상단 투입구(2a)를 실링하는 실링 유닛(180)이 구비된 실링 스테이지(70)와;
상기 실링 스테이지(70)에 배치되어 상기 포장팩 인출 트랜스퍼(50)가 상기 포장팩 공급 스테이지(20)로 진입할 때에 상기 포장팩 인출 트랜스퍼(50)와 함께 상기 충전 스테이지(40)로 진입하며 상기 충전 스테이지(40)에서 내용물(4)이 충전된 팩제품(6)을 잡아서 지지하는 클램프(200)가 구비된 실링 트랜스퍼(80)와;
상기 실링 스테이지(70)의 다음단에 이어지며 상부측에는 상기 포장팩(2)의 상단 투입구(2a)의 실링부를 냉각하기 위한 쿨링 유닛(190)이 구비된 쿨링 스테이지(90)와;
상기 쿨링 스테이지(90)에 배치되어 상기 실링 트랜스퍼(80)가 상기 포장팩 인출 트랜스퍼(50)와 함께 상기 충전 스테이지(40)로 이동할 때에 상기 실링 스테이지(70)로 진입하며 상기 실링 스테이지(70)에서 상단부에 실링부가 형성되어 밀봉된 상기 팩제품(6)을 잡아서 지지하기 위한 클램프(200)를 구비한 쿨링 트랜스퍼(100)와;
상기 포장팩 인출 트랜스퍼(50)와 상기 실링 트랜스퍼(80) 및 상기 쿨링 트랜스퍼(100)는 상기 포장팩 공급 스테이지(20)에 대해 상대 전후진 작동시키는 트랜스퍼 이송수단;을 포함하는 것을 특징으로 하는 동기화 연속 공정을 이용한 팩제품 포장기.
제1항에 있어서,
상기 핑거 유닛(320)은, 상기 포장팩 공급 스테이지(20)의 내부에 수평 방향으로 적재된 포장팩(2)을 흡입하는 진공 패드(322)와, 상기 진공 패드(322)에 실린더 로드(324a)가 연결되어 상기 포장팩 공급 스테이지(20)에 상하 방향으로 배치된 실린더(324)와, 상기 포장팩 공급 스테이지(20)에 가로 방향으로 배치되며 양단부는 상기 포장팩 공급 스테이지(20)의 양측벽에 회전 가능하게 연결된 샤프트(326)와, 상기 샤프트(326)에 기단부가 연결되어 서로 나란하게 배치되며 선단부에는 서로 마주하는 방향으로 연장된 고정 핑거(328a)가 구비된 한 쌍의 핑거 아암(328)과, 상기 핑거 아암(328)에 기단부가 힌지부를 통해 연결되어 상기 고정 핑거(328a)와 밀착되는 방향으로 회동되는 한 쌍의 회동 핑거(328b)와, 상기 핑거 아암(328)에 기단부가 연결되고 선단부의 실린더 로드(330a)는 상기 회동 핑거(328b)에 연결되어 상기 회동 핑거(328b)를 상기 고정 핑거(328a) 방향으로 접혀지거나 펼쳐지도록 하는 실린더(330)와, 상기 샤프트(326)에 일단부가 연결된 로테이션 아암(332)과, 상기 로테이션 아암(332)의 타단부에 실린더 로드(334a)가 연결되어 상기 포장팩 공급 스테이지(20)에 장착된 실린더(334)를 포함하는 것을 특징으로 하는 동기화 연속 공정을 이용한 팩제품 포장기.
제1항에 있어서,
상기 호퍼(30)는, 내부에 내용물(4)이 투입되며 하단부에는 배출부가 구비된 제1호퍼(32)와, 상기 제1호퍼(32)의 하측에 배치된 제2호퍼(34)로 구성되고, 상기 제1호퍼(32) 하단부의 배출공에 인접되도록 중량 미터(430)가 구비되며, 상기 중량 미터(430)는 상기 제1호퍼(32)의 상기 배출공에서 낙하하는 내용물(4)이 아래로 흐르도록 경사부를 가진 플로우 가이더(430a)와, 상기 플로우 가이더(430a)에 내장되어 낙하하는 내용물(4)의 중량을 검출하는 로드셀(430b)을 포함하는 것을 특징으로 하는 동기화 연속 공정을 이용한 팩제품 포장기.
제3항에 있어서,
상기 제1호퍼(32)의 하부측에는 두 개의 제1배출공(32c)과 제2배출공(32d)이 형성되고, 상기 제1호퍼(32)의 하측 배출부에는 상단부가 힌지부에 의해 상기 제1호퍼(32)에 연결되며 바텀부가 상기 제1배출공(32c)을 차단하는 제1게이트(36)와, 상단부가 힌지부에 의해 상기 제1호퍼(32)에 연결되며 바텀부는 상기 배출부의 나머지 제2배출공(32d)을 차단하는 제2게이트(38)가 구비되며, 상기 제1게이트(36)에 의해 차단되는 상기 제1배출공(32c)은 상대적으로 배출 면적이 작은 보조 배출공(32e)이 더 구비되고, 상기 제1게이트(36)는 상기 제1배출공(32c)을 먼저 차단하고 상기 보조 배출공(32e)을 차단하는 이단 차단 구조를 구비한 것을 특징으로 하는 동기화 연속 공정을 이용한 팩제품 포장기.
제1항에 있어서,
상기 포장팩 인출 트랜스퍼(50)와 상기 실링 트랜스퍼(80) 및 상기 쿨링 트랜스퍼(100)의 각각의 클램프(200)는, 트랜스퍼 베이스(204)에 전후 방향으로 배치된 로테이션 디스크(208)과, 상기 트랜스퍼 베이스(204)의 상부 위치에서 전후 방향으로 대칭되도록 배치되며 상기 트랜스 베이스에 중간 힌지부(202a)를 매개로 연결된 한 쌍의 클램핑 아암(202)과, 상기 클램핑 아암(202)의 상부측에 장착되어 서로 마주하도록 배치된 한 쌍의 클램핑 바아(206)과, 상기 로테이션 디스크(208)의 일측에 선단부가 연결되고 기단부는 두 개의 클램핑 아암(202) 중에서 하나의 클램핑 아암(202)의 하단부에 연결되어 상기 트랜스퍼 베이스(204)의 일측에 전후 방향으로 배치된 제1링크부재(212)와, 상기 로테이션 디스크(208)의 타측에 선단부가 연결되고 기단부는 다른 클램핑 아암(202)의 하단부에 연결되어 상기 제1링크부재(212)와 반대되는 위치에서 상기 트랜스퍼 베이스(204)의 전후 방향으로 배치된 제2링크부재(214)와, 상기 로테이션 디스크를 회전시켜서 상기 제1링크부재(212)와 상기 제2링크부재(214)를 서로 마주하는 방향으로 전후진 작동시키고 상기 한 쌍의 클램핑 아암(202)을 중간 힌지부(202a)를 기준으로 상대 회동시켜 상기 한 쌍의 클램핑 바아(206)가 서로 마주하는 방향으로 전후진되도록 하는 클램핑 구동수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 동기화 연속 공정을 이용한 팩제품 포장기.
제1항에 있어서,
상기 팩오픈 유닛(60)은, 상기 충전 스테이지(40)의 상기 호퍼(30)의 배출구 하측에 서로 나란하게 좌우 방향으로 배치되어 서로 마주하는 방향으로 전후진되는 한 쌍의 오픈 프레임(162)과, 상기 한 쌍의 오픈 프레임(162) 중에서 어느 하나의 오픈 프레임(162)에 연결됨과 동시에 상기 충전 스테이지(40)의 전후 방향으로 배치된 제1랙기어(164G)와, 다른 하나의 오픈 프레임(162)에 연결되어 상기 제1랙기어(164G)와 마주하는 방향으로 배치된 제2랙기어(166G)와, 상기 제1랙기어(164G)와 상기 제2랙기어(166G)에 치합된 피니언 기어(168G)와, 상기 한 쌍의 오픈 프레임(162)의 서로 마주하는 위치에 장착되어 상기 오픈 프레임(162)들이 전후진함에 따라 서로 근접되거나 멀어지도록 작동되는 진공 패드(164)와, 상기 제1랙기어(164G)와 상기 제2랙기어(166G)를 상기 피니언 기어(168G)를 중심으로 상대 슬라이드시켜서 상기 진공 패드(164)를 장착한 상기 한 쌍의 오픈 프레임(162)을 상대 전후진시키는 오픈 프레임 작동수단을 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 동기화 연속 공정을 이용한 팩제품 포장기.
제6항에 있어서,
상기 팩오픈 유닛(60)은, 상기 충전 스테이지(40)에 좌우 방향으로 배치된 실린더(167)와, 상기 실린더(167) 선단부의 실린더 로드(167a)에 연결되어 상기 충전 스테이지(40)에 좌우 방향으로 배치된 제3랙기어(167G)와, 상기 제3랙기어(167G)에 나란한 좌우 방향으로 배치되며 피니언 기어(169G)에 의해 상기 제3랙기어(167G)와 상대 운동하는 제4랙기어(168G)와, 상기 제3랙기어(167G)와 제4랙기어(168G)에 연결되어 상기 충전 스테이지(40)에 전후 방향으로 배치됨과 동시에 서로 마주하는 위치에 배치된 한 쌍의 이동 프레임(172)과, 상기 이동 프레임(172)에 장착되어 서로 마주하는 좌우 위치에 배열되며 상기 이동 프레임(172)의 이동 방향과 교차되는 전후 방향으로 서로 벌어지거나 맞닿는 한 쌍의 그립핑 블록(174a 및 174b)을 구비한 한 쌍의 그립퍼(174)와, 상기 그립퍼(174)의 한 쌍의 그립핑 블록(174a 및 174b)을 벌어지거나 맞닿도록 작동시키는 그립핑 작동 수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 동기화 연속 공정을 이용한 팩제품 포장기.