KR101253511B1 - 로터리 포장기용 파우치 연동 노즐 시스템 - Google Patents

로터리 포장기용 파우치 연동 노즐 시스템 Download PDF

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KR101253511B1
KR101253511B1 KR1020120003938A KR20120003938A KR101253511B1 KR 101253511 B1 KR101253511 B1 KR 101253511B1 KR 1020120003938 A KR1020120003938 A KR 1020120003938A KR 20120003938 A KR20120003938 A KR 20120003938A KR 101253511 B1 KR101253511 B1 KR 101253511B1
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여환웅
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Abstract

본 발명은 로터리 포장기용 파우치 연동 노즐 시스템을 제공하는 것을 목적으로 하는 것으로, 본 발명의 로터리 포장기용 파우치 연동 노즐 시스템의 구성은 포장기 본체(4)의 중심축(6)에 턴테이블(8)이 결합되고, 상기 턴테이블(8)에는 노즐(12)을 통해 파우치(2)의 내부로 내용물이 충전되도록 상기 파우치(2)를 세워서 지지하는 그립퍼(10)가 원주 방향을 따라 일정 간격으로 구비된 로터리 포장기에 있어서, 상기 포장기 본체(4)의 상기 중심축(6)을 기준으로 회전 가능하게 설치됨과 동시에 상기 턴테이블(8)의 회전 중심부에 대해 반경 방향 외측으로 일정 간격 이격된 위치에는 상기 노즐(12)이 장착되어 있는 로터리부(20)와; 상기 포장기 본체(4)에 회전 가능하게 장착된 볼스크류(65B)와, 상기 볼스크류(65B)에 동력전달수단(62)을 매개로 모터축이 연결되어 그 구동에 따라 상기 볼스크류(65B)가 회전되도록 하는 모터(65A)를 구비한 로터리 드라이버(65)와; 상기 로터리부(20)에 연결됨과 동시에 상기 볼스크류(65B)에 상대 슬라이드 가능하게 연결되어 상기 볼스크류(65B)의 회전에 따라 상기 볼스크류(65B)의 길이방향을 따라 슬라이드되면서 상기 로터리부(20)와 상기 노즐(12)을 안정적으로 회전되도록 지지하는 로터리 가이드(66)를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

로터리 포장기용 파우치 연동 노즐 시스템{Pouch synchronous driving nozzle for rotary packing machine}
본 발명은 로터리 포장기용 파우치 연동 노즐 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 로터리 포장기(로터리 파우치 포장기)의 중심축 회전에 의해 노즐을 회전시키기보다는 노즐과 가까운 위치에서 노즐의 회전 운동을 제어함으로써 노즐의 흔들림을 방지하여 여러 가지 불량 요인 등을 해소할 수 있는 새로운 구조의 로터리 포장기용 파우치 연동 노즐 시스템에 관한 것이다.
액상 의약품, 레토르트 식품, 액체 주스, 소스류 등의 제품(이하, 액상 의약품, 레토르트 식품 등의 제품을 편의상 충전 내용물이라 함)은 비닐이나 알루미늄 등으로 제작된 파우치라 칭하는 포장지에 담아서 포장하는 경우가 많으며, 이러한 파우치에는 자동화 기계인 로터리 포장기에 의해 내용물을 충전하게 된다.
로터리 포장기에 의해 파우치에 내용물을 충전하여 포장하는 과정에 대해 개략적으로 설명하면, 파우치 공급부를 통해 공급되는 낱개의 파우치를 턴테이블에 구비된 그립퍼에 의해 수직으로 지지하여 세운 상태에서 턴테이블을 회전시키면서 내용물 충전부를 통해 파우치에 내용물을 충전한 다음, 계속해서 턴테이블을 회전시켜 파우치의 개구부를 열간 실링한 후 파우치를 그립퍼에서 낙하시켜 외부로 반출한다.
로터리 포장기에서는 각 스텝별로 각각의 역할을 담당하는 파트가 있는데, 대체로 파우치 공급(팩공급), 파우치 진공 벌림, 노즐을 통한 내용물 충전, 파우치 가열 실링, 냉각 실링, 배출(반출) 등의 공정을 따르게 된다.
로터리 포장기는 스텝 구동을 하는데, 파우치의 이동 시간 및 정지 시간으로 나누어진다.
이동 시간이라 함은 각 파트에서 각각의 역할이 이루어진 이후 다음 공정으로 이동하기 위한 시간을 의미하며, 정지 시간이라 함은 파우치 공급 및 실링 또는 충전을 하기 위해서 파우치의 이동이 멈추어져 있는 시간을 의미한다.
이동 시간과 정지 시간을 합쳐서 1회전의 사이클로 보고 1 사이클을 360ㅀ로 표시한다면 노즐이 이미 입구가 벌여져 있는 파우치에 내용물을 충전하는 시간은 정지 시간 중 노즐이 업다운하는 시간(승강하는 시간)을 제외하면 아주 적은 시간 동안만 충전 시간이 확보된다.
한편, 노즐이 내용물을 충전하는 속도를 높여주면, 태그 타임(즉, 생산 시간)을 높여줄 수 있고, 이러한 태그 타임의 향상으로 인한 생산성을 높일 수 있어서, 노줄이 충전하는 속도를 될 수 있는 한 빠르게 가져가는 것이 좋다.
그런데, 노즐이 내용물을 충전하는 속도를 높이면 상기와 같이 생산성은 좋아지나 충전되는 내용물이 파우치 내에서 넘치거나 거품이 발생할 수 있으며, 내용물이 넘치거나 거품이 발생한 상태에서 실링하면 실링면에 불량이 발생할 수 있다.
이를 보완하고자 파우치의 이동을 따라가면서 내용물을 충전하는 노즐 시스템이 개발된 바 있는데, 종래의 노즐 이송 시스템은 파우치 포장기의 중심축에 의해서 노즐을 회전 이동시키는 구조로 되어 있다.
그러나, 상기 중심축의 회전 운동에 따른 노즐은 고속으로 기계(즉, 노즐 유닛)가 회전하면 노즐의 무게에 따른 관성력을 이기지 못하여 노즐의 끝단의 흔들림이 심하게 되고, 이로 인한 불량을 발생시키게 된다. 즉, 노즐 자체의 무게가 워낙 많이 나가다 보니 로터리 포장기의 중심축의 회전 운동에 따른 회전 노즐 방식은 노즐 자체가 비교적 심하게 흔들리면서 여러 가지 불량의 요인을 유발하고 있는 실정이다.
본 발명은 전술한 바와 같은 문제를 해결하기 위한 것으로, 본 발명은 로터리 포장기에 있어서 내용물 충전용 노즐의 능력 증가를 위한 장치(시스템)로서, 로터리 파우치 포장기의 중심축의 회전에 의해 노즐을 회전시키기보다는 노즐과 가까운 위치(노즐 워크 위치)에서 노즐의 회전 운동을 제어함으로써 노즐의 흔들림을 방지하여, 여러 가지 불량 요인을 근절할 수 있는 새로운 구조의 로터리 포장기용 파우치 연동 노즐 시스템을 제공하는 것을 목적으로 하는 것이다.
상기와 같은 과제를 해결하기 위한 본 발명에 의하면, 포장기 본체(4)의 중심축(6)에 턴테이블(8)이 결합되고, 상기 턴테이블(8)에는 노즐(12)을 통해 파우치(2)의 내부로 내용물이 충전되도록 상기 파우치(2)를 세워서 지지하는 그립퍼(10)가 원주 방향을 따라 일정 간격으로 구비된 로터리 포장기에 있어서, 상기 포장기 본체(4)의 상기 중심축(6)을 기준으로 회전 가능하게 설치됨과 동시에 상기 턴테이블(8)의 회전 중심부에 대해 반경 방향 외측으로 일정 간격 이격된 위치에는 상기 노즐(12)이 장착되어 있는 로터리부(20)와; 상기 포장기 본체(4)에 회전 가능하게 장착된 볼스크류(65B)와, 상기 볼스크류(65B)에 동력전달수단(62)을 매개로 모터축이 연결되어 그 구동에 따라 상기 볼스크류(65B)가 회전되도록 하는 모터(65A)를 구비한 로터리 드라이버(65)와; 상기 로터리부(20)에 연결됨과 동시에 상기 볼스크류(65B)에 상대 슬라이드 가능하게 연결되어 상기 볼스크류(65B)의 회전에 따라 상기 볼스크류(65B)의 길이방향을 따라 슬라이드되면서 상기 로터리부(20)와 노즐(12)을 안정적으로 회전되도록 지지하는 로터리 가이드(66)를 포함하는 것을 특징으로 하는 로터리 포장기용 파우치 연동 노즐 시스템이 제공된다.
상기 로터리부(20)는, 상기 포장기 본체(4)의 상기 중심축(6)에 상대 회전 가능하도록 기단부가 축결합되고 선단부는 상기 중심축(6)에서 반경 방향 외측으로 수평하게 연장된 로터리 바아(22)와, 상기 로터리 바아(22)의 선단부에 장착됨과 동시에 상기 승강 서포트부(30)에 하측이 지지되어 상기 로터리 바아(22)가 상기 중심축(6)을 기준으로 회전시 상기 승강 서포트부(30)를 따라 구름 운동하는 슬라이딩 롤러(24)를 포함한다.
상기 승강 회전부(40)는, 상기 로터리부(20)에 승강 가이더를 매개로 상승 및 하강 가능하게 결합된 승강 가이더와, 상기 승강 가이더에 구비됨과 동시에 상기 노즐(12)이 장착된 노즐 지지대(46)와, 상기 노즐 지지대(46)의 선단부에 구비되어 상기 승강 서포트부(30)에 하측부가 지지된 상태로 구름 운동하면서 상기 로터리부(20)와 상기 노즐(12)의 원활한 회전을 유도함과 동시에 상기 노즐(12)의 관성력에 의한 유동 현상을 방지하는 슬라이딩 롤러(48)를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 승강 서포트부(30)는, 상기 포장기 본체(4)에 지지되어 직립 배치된 가이드 부재(32)와, 상기 가이드 부재(32)에 상대 슬라이드 가능하게 결합된 업다운 로드(34)와, 상기 업다운 로드(34)에 결합되어 수평 배치되며 상기 노즐 지지대(46) 선단부의 상기 슬라이딩 롤러(48)를 하부측에서 지지함으로써 상기 로터리부(20)의 회전에 의해 상기 노즐(12)이 회전될 때에 상기 노즐(12)의 유동을 방지하는 제1슬라이드 패널(38)과, 상기 로터리부(20)의 선단부에 구비된 슬라이딩 롤러(24)를 하측에서 지지함으로써 상기 노즐(12)의 유동을 방지하는 제2슬라이드 패널(36)을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 승강 작동 유닛(50)은, 상기 포장기 본체(4)에 직립 배치되어 승강하는 업다운 로드(34)에 선단부가 연결됨과 동시에 힌지부를 매개로 상기 포장기 본체(4)의 상하 방향으로 회동되는 회동 승강 링크(52)와, 상기 회동 승강 링크(52)의 기단부에 힌지부를 매개로 연결되며 중앙부의 축부재에 의해 상기 포장기 본체(4)에 지지된 로터(54)와, 상기 로터(54)에 회전력을 전달하는 로터 회전 작동체를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 로터리부(20)는, 상기 포장기 본체(4)의 상기 중심축(6)에 상대 회전 가능하도록 기단부가 축결합되고 선단부는 상기 중심축(6)에서 반경 방향 외측으로 수평하게 연장되어 로터리 바아(22)와, 상기 로터리 바아(22)의 선단부에 장착됨과 동시에 상기 승강 서포트부(30)에 하측이 지지되어 상기 로터리 바아(22)가 상기 중심축(6)을 기준으로 회전시 상기 승강 서포트부(30)에 지지되어 구름 운동하는 슬라이딩 롤러(24)를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 포장기 본체의 중심축에 턴테이블이 장착되고, 상기 턴테이블에는 파우치의 내부로 내용물이 충전되도록 파우치를 세워서 지지하는 그립퍼가 원주 방향을 따라 일정 간격으로 구비된 로터리 포장기에 있어서, 상기 로터리 포장기의 중심축에 기단부가 상대 회전 가능하게 지지된 로터리부와, 이 로터리부에 승강 가능하게 지지되며 노즐을 로터리부에 대해 상하 방향을 따라 상대 승강되도록 지지하면서 로터리부가 중심축을 기준으로 회전시 노즐을 파우치와 함께 회전될 수 있도록 지지하는 승강 회전부와, 로터리부의 선단부 위치에 승강 가능하게 배치되며 승강 회전부의 선단부측을 지지하여 로터리부와 승강 회전부 및 노즐이 로터리 포장기의 중심축을 기준으로 균일한 일정 높이에서 흔들림이 없이 안정적으로 왕복 회전되도록 가이드하는 로터리 드라이버와, 상기 로터리부와 노즐의 승강시 지지하기 위한 승강 서포트부와, 이러한 승강 서포트부와 노즐을 포장기 본체에서 상하 방향으로 올라가고 내려가도록 작동시키는 승강 작동 유닛과, 로터리 포장기를 구성하는 포장기 본체에 지지되어 로터리부와 노즐을 일정한 회전 각도 범위에서 왕복 회전시키는 로터리 드라이버와 로터리 가이드를 기본 구성으로 하는 것이다.
따라서, 본 발명에서는 포장기 본체의 중심축의 회전 운동에 따른 회전 노즐 방식 등에 의해 고속으로 기계(즉, 노즐 유닛)가 회전하는 구조가 아니라, 포장기 본체의 중심축을 기준으로 로터리 바아와 노즐 지지대 및 노즐이 회전하면서 노즐 부분의 승강시에도 포장기 본체에 장착되어 있으면서 로터리부의 회전을 가이드하는 로터리 가이드에 의해 안정적으로 노즐 장착 부분(즉, 포장기 본체의 중심축을 기준으로 회전하는 로터리 바아와 노즐)을 지지하는 구조이기 때문에, 노즐의 무게에 따른 관성력을 이기지 못하여 노즐의 흔들림이 심하게 되는 경우가 전혀 생기지 않으며, 이로 인한 여러 가지 불량 요인을 유발하는 경우는 전혀 없게 된다.
본 발명에서는 노즐의 회전 작동을 하는 로터리 바아의 기단부가 클램프 등에 의해 포장기 본체의 중심축에 연결되고, 상기 중심축은 포장기 본체에 구비된 축지지대에 베어링 등의 상대 슬립수단을 매개로 상대 회전 가능하게 설치되어, 상기 로터리 바아와 중심축 및 로터리 바아에 장착된 노즐이 상기 중심축과 함께 포장기 본체를 기준으로 회전하면서 파우치에 액상 약품과 같은 내용물을 충전하는데, 상기 로터리 바아에 회전력을 발생시키는 로터리 드라이버에 구동적으로 연결되면서 포장기 본체에 장착된 로터리 가이드 부분에 의해 로터리 바아와 이에 장착된 노즐을 위쪽에서 견고하게 잡아주면서 포장기 본체를 중심으로 회전 작동되도록 가이드하기 때문에, 포장기 본체의 축지지대에 축부재를 매개로 상대 슬립 가능하게 장착된 턴테이블의 회전 방향과 동일한 방향으로 로터리 바아와 노즐이 회전하면서 파우치에 내용물을 충전할 때에 상기 로터리 바아와 노즐 부분이 심하게 유동됨이 없이 안정적으로 수평 높이를 유지하면서 회전될 수 있으며, 로터리 바아와 노즐 부분이 턴테이블의 회전 방향과 반대 방향으로 회전되어 원위치 복귀할 때에도 역시 포장기 본체에 장착된 로터리 가이드 부분이 로터리 바아와 이에 장착된 노즐을 위쪽에서 견고하게 잡아주면서 포장기 본체를 중심으로 회전 작동되도록 가이드하기 때문에, 마찬가지로 상기 로터리 바아와 노즐 부분이 심하게 유동됨이 없이 안정적으로 수평 높이를 유지하면서 회전될 수 있도록 하는 것이다.
상기한 바와 같이, 로터리 바아의 기단부가 클램프 등의 연결수단에 의해 포장기 본체의 중심축에 결합된 구조인데, 로터리 바아와 노즐 부분이 포장기 본체의 중심축을 기준으로 회전시 노즐 부분 자체의 무게에 의해 노즐 부분이 아래로 처지는 힘이 많이 발생하면서 노즐을 지지하는 로터리 바아의 기단부를 포장기 본체의 중심축에 연결한 클램프 등의 연결 부분이 풀어지게 되는 기계 불량이 발생함은 물론이고, 이처럼 노즐을 지지하는 로터리 바아의 기단부가 포장기 본체의 중심축에서 헐거워지면 특히 노즐과 로터리 바아의 회전 작동시에 노즐 부분의 유동이 심하게 발생하고, 이러한 유동으로 인해 기타 여러 가지 불량 요인이 유발되는 것이지만, 본 발명에서는 상기와 같이 상기 로터리 바아에 회전력을 발생시키는 로터리 드라이버에 구동적으로 연결되면서 포장기 본체에 장착된 로터리 가이드 부분에 의해 로터리 바아와 이에 장착된 노즐을 위쪽에서 견고하게 잡아주면서 포장기 본체를 중심으로 회전 작동되도록 가이드하기 때문에, 노즐 자체의 무게에 따른 관성력을 이기지 못하여 노즐의 끝단의 흔들림이 심하게 되는 경우가 전혀 생기지 않으며, 이로 인한 불량을 발생시키는 경우, 다시 말해, 노즐 지지체인 로터리 바아가 포장기 본체의 중심축에서 헐거워지는 기계적 불량과 노즐 부분의 회전 작동시 노즐 부분의 심한 유동으로 인한 여러 불량 요인을 미연에 방지하는 효과가 있다.
다시 말해, 본 발명은 노즐 부분 자체의 무게가 많이 나가서 종래의 중심축의 운동에 따른 회전 노즐 방식은 노즐 자체가 심하게 흔들리고, 이로 인하여 여러 가지 불량의 요인을 유발하고 있는 실정이지만, 본 발명은 이를 감안하여 노즐 부분의 회전시에 상기 노즐의 끝단 부분(워크 부분)을 견고하게 지지하여 원활하고 안정적으로 노즐이 회전되도록 하므로, 노즐 자체의 무게에 의한 관성력 때문에 노즐이 심하게 유동하는 현상을 원천 봉쇄할 수 있으며, 이처럼 노즐의 심한 유동을 방지함으로써 여러 가지 불량 요인을 완전히 제거하는 효과를 기대할 수 있다. 나아가, 노즐 부분의 상승이나 하강시에도 제1슬라이드 패널과 제2슬라이드 패널(즉, 로터리 바아 선단부의 상부측 슬라이딩 롤러가 얹혀져서 구름 운동하는 제2슬라이드 패널과 노즐 지지대 선단부의 하부측 슬라이딩 롤러가 얹혀져서 구름 운동하는 제1슬라이드 패널) 부분에 의해 노즐 장착 부분의 끝단 위치(선단부)에서 노즐 부분을 견고하게 받쳐서 지지하므로, 노즐 자체의 무게에 의한 관성력 때문에 노즐이 심하게 유동하는 현상을 봉쇄하는데 더욱 기여할 수 있게 된다.
또한, 본 발명은 종래에 비하여 파우치의 회전 속도를 더욱 높이더라도 진동에 안정적이기 때문에, 파우치 제품의 생산성을 대폭 향상(거의 2배 이상 향상)시킬 수 있는 장점이 있다. 즉, 종래에는 그립퍼에 지지된 파우치의 회전 속도가 대략 33rpm의 속도만 되어도 노즐 부분의 진동이 매우 심하여 상기와 같은 여러 가지 불량 요인이 발생하여서 노즐 부분의 회전 속도를 33rpm 이하로 낮추어서 파우치 제품을 생산하여야 하므로, 파우치 제품 생산성이 저하되는 단점이 있으나, 본 발명은 파우치의 회전 속도를 대략 50rpm 정도까지 높여도 노즐 부분의 진동에 대해 매우 안정적이므로, 종래에 비하여 파우치 제품의 생산성을 상기와 같이 거의 2배 이상 대폭 향상시킬 수 있는 효과를 제공하는 것이다.
도 1은 본 발명에 의한 로터리 포장기용 파우치 연동 노즐 시스템의 구조 및 노즐이 기준 위치에 배치된 상태를 보여주는 정면도
도 2는 도 1의 평면도
도 3은 도 1의 일측면도
도 4는 본 발명에 의한 로터리 포장기용 파우치 연동 노즐 시스템의 구조 및 노즐이 회전 전진 위치에 배치된 상태를 보여주는 정면도
도 5는 도 4의 평면도
도 6은 도 4의 일측면도
도 7은 본 발명에 의한 로터리 포장기용 파우치 연동 노즐 시스템의 구조 및 노즐이 회전 전진 상승 위치에 배치된 상태를 보여주는 정면도
도 8은 도 7의 평면도
도 9는 도 7의 일측면도
도 10은 본 발명에 의한 로터리 포장기용 파우치 연동 노즐 시스템의 구조 및 노즐이 기준 상승 위치에 배치된 상태를 보여주는 정면도
도 11은 도 10의 평면도
도 12는 도 10의 일측면도
도 13은 본 발명의 주요부를 확대하여 보여주는 정면도
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세히 설명한다.
도면을 참조하면, 본 발명에 의한 로터리 포장기용 파우치 연동 노즐 시스템은 포장기 본체(4)의 중심축(6)에 장착된 턴테이블(8)에 파우치(2)를 세워서 지지하는 그립퍼(10)가 원주 방향을 따라 일정 간격으로 구비된 로터리 포장기에 있어서, 상기 로터리 포장기를 구성하는 포장기 본체(4)의 중심축(6)을 기준으로 회전 가능하게 지지된 로터리부(20)와, 포장기 본체(4)에 회전 가능하게 장착된 볼스크류(65B)와, 이러한 볼스크류(65B)에 동력전달수단(62)을 매개로 모터축이 연결되어 그 구동에 따라 볼스크류(65B)가 회전되도록 하는 모터(65A)를 구비한 로터리 드라이버(65)와, 상기 로터리부(20)에 연결됨과 동시에 볼스크류(65B)에 상대 슬라이드 가능하게 연결되어, 볼스크류(65B)의 회전에 따라 볼스크류(65B)의 길이방향을 따라 슬라이드되면서 로터리부(20)와 노즐(12)을 안정적으로 회전되도록 견고하게 잡아서 지지할 수 있는 구조의 로터리 가이드(66)를 포함한다.
상기 로터리부(20)는 포장기 본체(4)의 중심축(6)에 결합된 로터리 바아(22)를 구비한다. 로터리 바아(22)의 기단부는 클램프와 볼트 등의 체결구에 의해 포장기 본체(4)의 중심축(6) 외주면에 결합되어, 상기 중심축(6)과 함께 로터리 바아(22)가 회전될 수 있다. 로터리 바아(22)의 회전이 원활하도록 포장기 본체(4)에 구비된 축지지대와 중심축(6) 외주면 사이에는 베어링이나 부싱과 같은 상대 슬립수단이 개재될 수 있다. 이러한 로터리 바아(22)의 선단부는 중심축(6)에서 반경 방향 외측으로 수평하게 연장된다. 포장기 본체(4)의 중심축(6)은 수직 방향으로 연장되고, 로터리 바아(22)는 중심축(6)과 직교하는 수평 방향으로 연장되어 있다. 또한, 로터리 바아(22)의 선단부에는 상부측 슬라이딩 롤러(24)가 회전 가능하게 축결합되어 있다. 상기 로터리 바아(22)의 길이 방향과 나란한 방향으로 롤러축이 로터리 바아(22)의 선단부에 결합되어 있어서, 상부측 슬라이딩 롤러(24)가 로터리 바아(22)의 길이 방향과 나란한 회전 중심부를 기준으로 회전할 수 있게 된다. 즉, 슬라이딩 롤러(24)가 로터리 바아(22)의 선단부에 장착되어 있어서, 로터리 바아(22)가 포장기 본체(4)의 중심축(6)을 기준으로 회전시 승강 서포트부(30)에 슬라이딩 롤러(24)의 하측이 지지된 상태에서 승강 서포트부(30)의 상면(구체적으로, 후술할 제2슬라이드 패널(36)의 상면)을 따라 구름 운동할 수 있게 된다.
이때, 상기 승강 서포트부(30)는 포장기 본체(4)에 지지되어 직립 배치된 가이드 부재(32)와, 이 가이드 부재(32)에 상대 슬라이드 가능하게 결합된 업다운 로드(34)와, 이 업다운 로드(34)에 결합되어 수평 배치되며 노즐 지지대(46) 선단부의 하부측 슬라이딩 롤러(48)를 아래에서 지지함으로써 로터리부(20)의 회전에 의해 노즐(12)이 회전될 때에 노즐(12)의 유동을 방지하는 제1슬라이드 패널(38)과, 상기 로터리부(20)의 선단부에 구비된 상부측 슬라이딩 롤러(24)를 하측에서 지지함으로써 노즐(12)의 유동을 방지하는 제2슬라이드 패널(36)을 포함한다.
따라서, 상기 승강 서포트부(30)를 구성하는 하부측의 제1슬라이드 패널(38) 위에 하부측의 슬라이딩 롤러(48)가 얹혀진 상태에서 로터리 바아(22)가 포장기 본체(4)의 중심축(6)을 기준으로 회전할 때에 제1슬라이드 패널(38)에 의해 슬라이딩 롤러(48)의 아래 부분이 지지되면서 제1슬라이드 패널(38)의 상면을 따라 구름 운동하므로, 포장기 본체(4)에서 노즐(12)이 장착된 부분을 유동되지 않도록 안정적으로 지지할 수 있게 된다.
또한, 본 발명은 로터리부(20)에 승강 가능하게 지지되며 노즐(12)을 로터리부(20)에 대해 상하 방향을 따라 상대 승강되도록 지지하면서 로터리부(20)가 포장기 본체(4)의 중심축(6)을 기준으로 회전시 노즐(12)을 파우치(2)와 함께 회전될 수 있도록 지지하는 승강 회전부(40)를 구비한다.
상기 승강 회전부(40)는 승강 가이더에 노즐 지지대(46)가 결합되고, 노즐 지지대(46)에는 하부측 슬라이딩 롤러(48)가 결합되어 승강 서포트부(30)의 제1슬라이드 패널(38) 상면에 접촉된 상태로 승강되면서도 슬라이드 회전되는 구조를 가지고 있다.
상기 승강 가이더는 로터리부(20)를 구성하는 로터리 바아(22)에 결합된 가이드 부재(42)와, 이 가이드 부재(42)에 상대 승강 가능하게 결합된 승강 바아(44)를 구비한다. 가이드 부재(42)는 로터리 바아(22)의 기단부와 선단부 사이의 위치에 적어도 두 개로 구비되고, 승강 바아(44)도 가이드 부재(42)에 상대 승강 가능하게 결합되어 적어도 두 개로 구비된다. 적어도 두 개의 가이드 부재(42)와 승강 바아(44)가 구비되어야 노즐(12)이 흔들리지 않고 승강 작동이 안정적으로 이루어질 수 있게 된다. 부호 44a는 두 개의 승강 바아(44)의 상단부에 연결된 지지패널이다. 경우에 따라, 승강 가이더는 가이드 부재(42)가 없이 로터리 바아(22)에 상대 승강 가능하게 결합된 승강 바아(44)만을 구비한 구조를 가질 수도 있다.
상기 승강 가이드를 구성하는 승강 바아(44)에 노즐 지지대(46)가 결합되어 있다. 노즐 지지대(46)는 포장기 본체(4)에 수평 방향으로 배치된 것으로, 이 노즐 지지대(46)에는 노즐(12) 브라켓과 볼트 등의 고정구를 매개로 두 개의 노즐(12)이 수직 방향(직립 방향)으로 장착되어 있다. 이때, 노즐(12)은 포장기 본체(4)의 턴테이블(8)의 회전 원주 방향과 나란한 원주 방향으로 일정 간격 이격되어 배치됨으로써, 포장기 본체(4)의 중심축(6)을 기준으로 두 개의 노즐(12)이 동일한 원주상에서 회전될 수 있다. 즉, 턴테이블(8)의 회전 원주 방향과 동일 축선상의 원주 방향을 따라 두 개의 노즐(12)이 회전될 수 있게 된다.
상기 노즐(12)의 일측에는 액상 약품과 같은 내용물을 공급하는 튜브에 연결되는 유입구(12a)가 구비되고, 노즐(12)의 하단부(턴테이블(8)에 장착된 그립퍼(10)의 상부측과 마주하는 단부)에는 내부의 통로를 매개로 유입구와 연통되는 배출구가 구비되며, 노즐(12)의 유입구(12a)와 배출구 사이의 통로는 밸브에 의해 개폐되도록 구성된다.
본 발명에서는 노즐(12)의 상단부에 실린더(14)가 장착되고, 실린더(14)의 실린더 로드는 노즐(12)에 내장되고, 실린더 로드에는 밸브체가 구비되고, 노즐(12)의 유입구와 배출구 사이의 통로에는 밸브 시트가 구비되어, 실린더(14)의 실린더 로드의 신축 작동에 의해 밸브체가 노즐(12) 내부 통로의 밸브 시트에 밀착되거나 이격됨에 따라 노즐(12) 내부의 통로가 개폐되므로 노즐(12) 일측의 유입구에 연결된 튜브로부터 공급되는 내용물이 노즐(12)의 하단부 배출구를 통해 배출됨으로써, 턴테이블(8)의 그립퍼(10)에 의해 세워진 파우치(2) 내부로 내용물을 채워주고, 파우치(2)에 내용물이 다 채워지면 내용물 배출이 중단되도록 할 수 있다. 상기한 밸브체와 밸브 시트가 밸브 기능을 하는 것이라 할 수 있다.
상기 노즐 지지대(46)의 선단부에는 승강 서포트부(30)의 하부측 제1슬라이드 패널(38) 위에 아래면이 접촉 지지된 상태로 구름 운동하면서 로터리부(20)와 노즐(12)의 원활한 회전을 유도함과 동시에 노즐(12)의 관성력에 의한 유동 현상을 방지하는데 기여하는 하부측 슬라이딩 롤러(48)가 구비된다.
상기 노즐 지지대(46)의 선단부측에는 전술한 로터리 바아(22) 선단부에 구비된 상측의 슬라이딩 롤러(24) 하부에 배치되도록 하측의 슬라이딩 롤러(48)가 구비되어 있다. 상기 포장기 본체(4)의 중심축(6)에서 반경 방향과 나란한 방향으로 롤러축이 노즐 지지대(46)의 선단부측에 결합되어 있어서, 하측의 슬라이딩 롤러(48)가 노즐 지지대(46)의 기단부측과 선단부측을 잊는 길이 방향과 나란한 회전 중심부를 기준으로 회전할 수 있게 된다. 즉, 하측의 슬라이딩 롤러(48)가 노즐 지지대(46)의 선단부에 장착되어 있어서, 노즐 지지대(46)가 포장기 본체(4)의 중심축(6)을 기준으로 회전시 승강 서포트부(30)의 하부측 제1슬라이드 패널(38) 위에 하부측의 슬라이딩 롤러(48)의 아래가 얹혀져서 안정적으로 지지된 상태에서 제1슬라이드 패널(38) 위에서 원활하게 구름운동하므로, 노즐(12)의 원주 방향 회전은 원활하게 하면서도 포장기 본체(4)에서 노즐(12) 장착 부분을 안정적으로 받쳐서 지지하므로 노즐(12)이 유동되는 현상을 방지할 수 있게 된다.
이때, 상기 하부측의 제1슬라이드 패널(38)은 승강 작동 유닛(50)에 의해 승강될 수 있어서, 노즐(12)이 장착된 노즐 지지대(46)와 노즐(12)이 상승 위치에 있을 때와 하강 위치에 있을 때에 모두 제1슬라이드 패널(38)에 의해 노즐(12) 장착 부분을 안정적으로 받쳐줄 수 있게 된다.
본 발명에서 승강 작동 유닛(50)은 포장기 본체(4)에 직립 배치되어 승강하는 업다운 로드(34)에 선단부가 연결됨과 동시에 힌지부를 매개로 포장기 본체(4)의 상하 방향으로 회동되는 회동 승강 링크(52)와, 이러한 회동 승강 링크(52)의 기단부에 힌지부를 매개로 연결되며 중앙부의 축부재에 의해 포장기 본체(4)에 지지된 로터(54)와, 이 로터(54)에 회전력을 전달하는 로터 회전 작동체를 포함한다.
상기 포장기 본체(4)의 일측 위치에는 승강 서포트부(30)를 구성하는 슬리브 형상의 가이드 부재(32)가 직립 배치되어 있다. 부호 32a는 슬리브 형상 가이드 부재(32)의 하단부를 포장기 본체(4)에 고정되도록 하는 브라켓이고, 부호 32b는 브라켓(32a)을 포장기 본체(4) 상면에 고정하는 볼트 등의 체결구이다. 상부측의 제2슬라이드 패널(36)에는 상하 방향으로 직립 연결 패널(35)의 상단부가 연장되고, 직립 연결 패널(35)의 하단부에 슬리브 형상의 가이드 부재(32) 외주면에 결합되어 수평 배치된 하부 연결 패널(37)이 구비된다. 이러한 제2슬라이드 패널(36)과 직립 연결 패널(35) 및 하부 연결 패널(37)은 정면에서 볼 때에 대략 디귿자 형상을 이루고 있다.
상기 가이드 부재(32)의 내부에 업다운 로드(34)가 상대 승강 가능하게 결합되어 있다. 이때, 가이드 부재(32)와 업다운 로드(34)는 도 3의 측면도를 기준으로 전후 방향으로 두 개가 나란하게 배치되어 있는데, 이러한 전후 두 개의 업다운 로드(34) 상단부에는 수평 방향으로 상기 제1슬라이드 패널(38)이 연결되어 있다.
상기 두 개의 업다운 로드(34) 하단부에는 포장기 본체(4) 내부에 수용된 연결 지지패널(58)이 결합되어 있고, 연결 지지패널(58)의 센터부에는 힌지부를 매개로 연결 로드(59)의 상단부가 연결되어, 이러한 연결 로드(59)가 상하 방향으로 배치된다.
상기 연결 로드(59)의 하단부에는 힌지부를 매개로 회동 승강 링크(52)의 선단부가 연결되어 있고, 회동 승강 링크(52)는 수평 방향으로 배치되는데, 회동 승강 링크(52)의 기단부는 힌지부를 매개로 디스크 형상의 로터(54)에 연결되되, 상기 힌지부는 로터(54)의 회전 중심부에서 편심된 위치에 구비되어, 회동 승강 링크(52)의 기단부가 힌지부를 매개로 원형 디스크 형상의 회전 중심부에서 편심된 위치에 결합된 구조를 가지고 있다. 부호 54a는 로터(54)의 회전 중심부를 구성하는 회전축 지지를 위한 축서포트 브라켓이다. 이때, 로터(54)의 한쪽 위치에는 축서포트 브라켓(54a)에 장착된 모터(56)가 구비될 수 있고, 모터(56)의 모터축에는 구동 기어(56)가 축결합되며, 이 구동 기어(56)는 로터(54)에 구비된 종동 기어에 기어식으로 결합되어 있어서, 모터(56)의 모터축 회전에 따라 구동 기어(56)와 종동 기어에 의해 로터(54)가 회전 지지축을 중심으로 회전할 수 있다.
상기 모터(56)와, 이 모터(56)의 모터축에 축결합된 구동 기어와, 로터(54)에 구비된 종동 기어가 로터(54)에 회전력을 전달하는 로터 회전 작동체라 할 수 있는데, 종동 기어의 회전에 의해 로터(54)가 회전함에 따라 기단부가 힌지부를 매개로 연결된 회동 승강 링크(52)가 상하 방향으로 승강 작동되므로, 회동 승강 링크(52)에 연결 로드(59)와 연결 지지패널(58)을 매개로 연결된 승강 작동 유닛(50)의 업다운 로드(34)가 가이드 부재(32)를 따라 상하로 승강되므로, 결국 노즐 지지대(46)의 선단부에 구비된 하측의 슬라이딩 롤러(48)는 아래에서 받쳐서 지지하는 제1슬라이드 패널(38)이 승강될 수 있게 된다. 한편, 부호 52mh는 회동 승강 링크(52)의 선단부측 힌지부와 기단부측 힌지부 사이에 구비된 중간 힌지부로서, 회동 승강 링크(52)가 포장기 본체(4)의 내부 바닥면에 구비된 중간 힌지부(52mh)를 기준으로 상하로 승강 작동될 수 있게 된다. 본 발명에서는 로터(54)의 회전 지지축을 지지하는 축서포트 브라켓(54a)에 중간 힌지부(54mh)가 결합된 구조를 취하고 있다.
또한, 본 발명은 포장기 본체(4)에 장착됨과 동시에 로터리부(20)에 연결된 로터리 드라이버(65)를 구비한다. 로터리 드라이버(65)는 포장기 본체(4)에 회전 가능하게 장착된 볼스크류(65B)와, 이러한 볼스크류(65B)에 동력전달수단(62)을 매개로 모터축이 연결되어 그 구동에 따라 볼스크류(65B)가 회전되도록 하는 서보 모터(65A)를 구비한다. 본 발명에서 포장기 본체(4)의 어퍼 서포트 패널(6a) 저면에 두 개의 블록 형태의 볼스크류 서포터(64a)가 장착되고, 이러한 볼스크류 서포터(64a)에 볼스크류(65B)의 양단부측 외주면이 베어링 등의 상대 슬립수단을 매개로 상대 회전 가능하게 결합되어 있다.
상기 동력전달수단(62)을 매개로 볼스크류(65B)가 로터리 드라이버(65)를 구성하는 서보 모터(65A)의 모터축에 연결된다. 동력전달수단(62)은 서보 모터(65A)의 모터축에 축결합된 구동 풀리(62a)와, 볼스크류(65B)에 축결합된 종동 풀리(62b) 및 구동 풀리(62a)와 종동 풀리(62b)에 연결된 타이밍 벨트(62c)로 구성되어, 서보 모터(65A)의 모터축 회전시에 볼스크류(65B)가 회전되고, 이 볼스크류(65B)에 나사식으로 결합된 볼스크류 너트(65C)가 볼스크류(65B)의 길이 방향으로 이동 작동될 수 있으며, 서보 모터(65A)의 모터축이 정역회전하면 볼스크류 너트(65C)도 볼스크류(65B)의 길이 방향을 따라 전후진될 수 있다.
상기와 같이, 로터리부(20)는 포장기 본체(4)에 회전 가능하게 설치된 중심축(6)에 기단부가 결합되고 선단부는 중심축(6)에서 반경 방향 외측으로 수평하게 연장되어 로터리 바아(22)와, 상기 로터리 바아(22)의 선단부에 장착됨과 동시에 승강 서포트부(30)에 하측이 지지되어 로터리 바아(22)가 중심축(6)을 기준으로 회전시 승강 서포트부(30)를 따라 구름 운동하는 상부측 슬라이딩 롤러(24)를 포함하여 구성된다.
또한, 본 발명은 상기 포장기 본체(4)에 지지되어 로터리 바아(22)의 상부 위치에 배치된 서보 모터(65A)와, 이 서보 모터(65A)의 모터축의 회전력을 전달받을 수 있도록 연결된 볼스크류(65B)와, 이 볼스크류(65B)에 연결됨과 동시에 로터리 바아(22)에 연결되어 볼스크류(65B)의 회전에 의해 로터리 바아(22)와 노즐(12)을 포장기 본체(4)의 중심축(6)을 기준으로 일정 각도 범위에서 회전되도록 하는 로터리 가이드(66)를 포함한다.
도 1 내지 도 12를 참조하면, 포장기 본체(4)의 중심축(6) 상단부에는 어퍼 서포트 패널(6a)이 수평 방향으로 장착되어 있고, 이러한 어퍼 서포트 패널(6a)의 저면에는 서보 모터(65A)가 브라켓 등의 고정수단에 의해 장착되어 있다. 서보 모터(65A)의 모터축은 도 2와 도 4와 도 6과 도 8 및 도 10을 참조하면 포장기 본체(4) 중심축(6)의 상하 회전 중심부와 직교하면서 수평 방향으로 배치되어 있다. 즉, 로터리 바아(22)의 회전 방향과 교차되면서 포장기 본체(4) 중심축(6)의 상하 회전 중심부와 직교하는 수평 방향으로 서보 모터(65A)의 모터축이 배치되어 있다. 또한, 상기 서보 모터(65A)의 모터축에는 구동 풀리(62a)가 축결합되어 있다. 참고로, 서보 보터(62)는 파우치 이동 속도 검출 엔코더(16)에 따라 속도가 가감된다. 또한, 메인 코터의 속도에 따라 속도가 가감되므로 속도 변화에 따라 위치 변화가 없다.
본 발명에서는 볼스크류(65B) 회전 동력원으로 서보 모터(65A)를 채용하는데, 서보 모터(65A)는 엔코더(16)에 회로적으로 연결되어 있어서, 엔코더(16)의 턴테이블(8) 회전 감지 속도에 따라 서보 모터(65A)가 턴테이블(8)과 그립퍼(10) 및 파우치(2)의 이동 속도에 정확하게 맞추어 정밀 회전됨으로써 노즐(12)을 턴테이블(8)과 파우치(2) 회전 속도에 정확하게 일치하는 속도로 회전되도록 할 수 있으므로, 파우치(2)에 대한 내용물 충전 작업 등의 정밀도를 보장할 수 있으며, 이러한 점에서 서보 모터(65A)를 채용한 것에 의미가 있다. 턴테이블(8)의 회전 속도 가변이 있을 경우, 엔코더(16)가 이를 감지하여 서보 모터(65A)의 모터축 회전 속도도 턴테이블(8)의 가변 회전 속도에 대응하여 가변적으로 맞추어 줌으로써, 노즐(12)과 파우치(2)의 회전 속도를 정확하게 일치되도록 할 수 있으므로 노즐(12) 회전과 동시에 파우치(2)에 내용물을 충전하는 등의 작업 수행시에 높은 정밀도를 보장할 수 있는 것이다.
상기 로터리 포장기의 중심축(6)에 결합되어 수평 배치된 어퍼 서포트 패널(6a)의 저면에는 볼스크류 서포터(64a)에 의해 양단부측 외주면이 볼베어링 등에 의해 회전 가능하게 지지된 볼스크류(65B)가 장착되어 있다. 이 볼스크류(65B)는 서보 모터(65A)의 모터축과 나란한 방향으로 배치되어 있다.
상기 볼스크류(65B)의 일단부에는 종동 풀리(62b)가 축결합되며, 볼스크류(65B)의 종동 풀리(62b)와 서보 모터(65A)의 모터축에 결합된 구동 풀리(62a)는 타이밍 벨트(62c)에 의해 동력 전달 가능하게 연결되어 있으므로, 서보 모터(65A)의 모터축 회전시 볼스크류(65B)가 두 개의 볼스크류 서포터(64a)를 기준으로 회전할 수 있게 된다.
또한, 상기 볼스크류(65B)를 양단부측에서 지지하는 두 개의 볼스크류 서포터(64a) 사이에는 바아 형태의 슬라이딩 가이더(64sg)가 구비되고, 슬라이딩 가이더(64sg)에는 볼스크류(65B)에 나사식으로 결합된 볼스크류 너트(65C)의 상단부가 상대 슬라이드 가능하게 결합되어 있다. 본 발명에서는 볼스크류 너트(65C)를 수용한 볼스크류 너트 하우징 상단부에 전후방으로 슬라이드공이 관통되고, 이 슬라이드공에 상기 슬라이딩 가이더(64sg)가 결합되어 있는 구조로서, 볼스크류(65B) 회전에 의해 볼스크류 너트(65C)와 볼스크류 너트 하우징이 상기 슬라이딩 가이더(64sg)를 따라 볼스크류(65B)의 외주면에서 직선 운동식으로 전후진 작동할 수 있게 된다.
또한, 본 발명은 상기와 같이 볼스크류(65B)에 연결됨과 동시에 로터리 바아(22)에 연결되어 볼스크류(65B)의 회전에 의해 로터리 바아(22)와 노즐(12)을 포장기 본체(4)의 중심축(6)을 기준으로 일정 각도 범위에서 회전되도록 하는 로터리 가이드(66)를 포함한다.
이때, 로터리 가이드(66)는 어퍼 서포트 패널(6a)의 저면 하측 위치에 있는 로터리 바아(22)의 길이 방향과 나란한 방향으로 배치된 가이드 바아(66b)와, 이 가이드 바아(66b)에 대해 상대 슬라이드 가능하게 결합됨과 동시에 상기 볼스크류(65B) 외주면의 볼스크류 너트(65C)(정확하게는 볼스크류 너트 하우징) 하단부에 연결된 슬라이딩 가이드 부재(66b)를 포함한다. 부호 66c는 로터리 바아(22)의 상면에 서로 마주하도록 배치된 두 개의 지지블록(66c)으로서, 이러한 지지블록(66c)에 가이드 바아(66b)의 양단부측 외주면이 결합되어 있다. 슬라이딩 가이드 부재(66b)의 상단부는 상대 슬립수단(예를 들어, 베어링 등)을 매개로 볼스크류 너트(65C)(정확하게 볼스크류 너트(65C)의 저면)에 연결되어 있다. 본 발명에서는 슬라이딩 가이드 부재(66b)의 상단부에 연결 블록부(66bc)가 돌출되고, 이러한 연결 블록부(66bc)가 베어링 등의 상대 슬립수단(66bs)를 매개로 볼스크류 너트(65C)의 저면에 상대 회전 가능하게 연결되어 있어서, 볼스크류 너트(65C)는 직선 운동식으로 볼스크류(64)의 외주면을 따라 이동하고 볼스크류 너트(65C)에 대해 슬라이딩 가이드 부재(66b)가 상대 회전되므로 로터리 바아(22)가 포장기 본체(4)의 중심축(6)을 기준으로 회전될 수 있도록 한다. 본 발명의 경우, 도 1에 도시된 바와 같이, 로터리 가이드(66)는 로터리 바아(22)의 길이 방향과는 나란하게 배치되고, 두 개의 노즐(12)을 지지하는 노즐 지지대(46)와는 교차(대략 90°정도 교차)되어 있는 구조를 취하고 있다.
따라서, 볼스크류 너트(65C)는 볼스크류(65B)를 따라 직선 운동하는 한편 슬라이딩 가이드 부재(66b)는 볼스크류 너트(65C)에 대해 상기 상대 슬립수단(66bs)를 중심으로 상대회전될 수 있으므로, 서보 모터(65A)의 구동에 의해 볼스크류(65B)가 회전하면 볼스크류 너트(65C)와 이에 연결된 슬라이딩 가이드 부재(66b) 및 슬라이딩 가이드 부재(66b)에 연결된 로터리 바아(22)가 포장기 본체(4)의 중심축(6)과 함께 회전될 수 있다. 즉, 턴테이블(8)을 따라 로터리 바아(22)가 회전하여 노즐(12)에 의해 액상 약품 등의 내용물을 파우치(2)에 충전하는 작업을 할 수 있게 되는 것이다.
다시 말해, 서보 모터(65A)의 모터축이 회전하면 볼스크류(65B)가 회전되고, 볼스크류(65B)가 회전하면 볼스크류 너트(65C)가 볼스크류(65B)를 따라 전후진 작동되고 상기 볼스크류 너트(65C)에 연결된 로터리 가이드(66)의 슬라이딩 가이드 부재(66b)는 베어링과 같은 상대 슬립수단(66bs)에 의해 볼스크류 너트(65C)에 대해 상대 회전됨과 동시에 로터리 바아(22)의 상면에 구비된 가이드 바아(66b)를 따라 전후진되므로, 상기 로터리 바아(22)와 이에 장착된 노즐 지지대(46) 및 두 개의 노즐(12)이 포장기 본체(4)의 중심축(6)을 기준으로 원주 방향으로 회전될 수 있으며, 이처럼 두 개의 노즐(12)이 포장기 본체(4)의 중심축(6)을 기준으로 회전됨과 동시에 상기 중심축(6)에 회전 가능하게 센터부가 결합된 턴테이블(8)과 그립퍼(10)가 상기 두 개의 노즐(12)과 동일 방향으로 회전되므로, 노즐(12) 회전 작동 중에 그립퍼(10)에 의해 수직으로 세워진 파우치(2) 내부에 내용물을 충전할 수 있게 된다. 그리고, 상기 노즐(12)에 의해 파우치(2)를 따라가면서 내용물을 공급한 노즐(12)은 서보 모터(65A)의 모터축을 역회전시켜서 다시 원위치로 회전 복귀되도록 한다.
이하, 상기와 같은 구성의 본 발명에 의해 파우치에 내용물을 충전하는 과정에 대해서 설명한다.
도 1 내지 도 3에 도시된 기준 위치에 로터리 바아(22)와 노즐 지지대(46) 및 두 개의 노즐(12)이 있는 상태(여기서 기준 위치라 함은 이해의 편의상 로터리 바아(22)와 노즐 지지대(46) 및 두 개의 노즐(12)이 도 2의 원점 위치에 있으면서 노즐 지지대(46)와 노즐(12)은 하강한 상태로 규정함)에서 서보 모터(65A)의 모터축을 일방향으로 회전시키면, 볼스크류(65B)가 회전하여 볼스크류 너트(65C)가 볼스크류(65B)의 일단부측에서 타단부측으로 직선 운동식으로 이동하므로, 볼스크류 너트(65C)에 연결된 로터리 바아(22)와 노즐 지지대(46) 및 두 개의 노즐(12)이 턴테이블(8)과 그립퍼(10)의 회전 방향과 동일한 방향으로 회전되면서 노즐(12) 일측의 유입구에 연결된 튜브로부터 액상 약품과 같은 내용물을 파우치(2)에 충전되도록 한다. 도 1 내지 도 3에 도시된 기준 위치에서 도 4 내지 도 6에 도시된 회전 전진 위치(여기서, 회전 전진 위치라 함은 이해의 편의상 로터리 바아(22)와 노즐 지지대(46) 및 두 개의 노즐(12)이 턴테이블(8)과 함께 회전되고 노즐 지지대(46)와 노즐(12)은 하강한 상태로 규정함)를 향하여 두 개의 노즐(12)이 턴테이블(8)과 그립퍼(10)와 함께 회전하면서 파우치(2)에 내용물을 충전되도록 하는 것이다. 이때, 도 2에 도시된 바와 같이, 회동 승강 링크(52)와 연결 로드(59)와 업다운 로드(34) 및 제1슬라이드 패널(38)은 하강한 상태에서 제1슬라이드 패널(38)은 하부측의 슬라이딩 롤러(48)를 밑에서 지지하고 제2슬라이드 패널(36)은 상부측의 슬라이딩 롤러(24)를 밑에서 지지한 상태가 된다.
다음, 턴테이블(8)의 그립퍼(10)에 의해 회전되는 파우치(2)에 내용물이 다 채워지면 도 4 내지 도 6에 도시된 회동 전진 위치에서 상기 로터리 바아(22)와 노즐 지지대(46) 및 두 개의 노즐(12)을 다시 도 1 내지 도 3에 도시된 원점 위치인 기준 위치로 복귀시킨다.
이때, 본 발명에서는 두 개의 노즐(12)과 인접된 위치에서 노즐(12) 부분을 상승시켰다가 도 1 내지 도 3의 방향으로 역회전시키고 나서 다시 노즐 지지대(46)와 노즐(12) 부분을 하강시켜서 원위치인 기준 위치로 복귀시키도록 구성된다.
구체적으로, 도 3에서와 같이 회동 승강 링크(52)와 연결 로드(59)와 업다운 로드(34) 및 제1슬라이드 패널(38)이 하강한 상태에서 도 9에 도시된 바와 같이 로터(54)의 회전에 의해 회동 승강 링크(52)와 연결 로드(59) 및 업다운 로드(34)를 상승되도록 하면, 로터리 바아(22)의 가이드 부재(42)에 승강 가능하게 결합된 두 개의 승강 바아(44)와 노즐 지지대(46)와 두 개의 노즐(12) 및 노즐 지지대(46) 선단부측의 하부측 슬라이딩 롤러(48)가 제1슬라이드 패널(38)과 함께 상승된 상태가 된다. 이하에서는 이해의 편의상, 상기와 같이 노즐 지지대(46)와 두 개의 노즐(12) 및 제2슬라이드 패널(36)이 상승하여 있는 위치를 회전 전진 상승 위치라고 규정한다.
다음, 상기와 같은 회전 전진 상승 위치에 노즐 지지대(46)와 두 개의 노즐(12)이 있는 상태에서 상기 서보 모터(65A)의 모터축은 다시 반대 방향으로 회전시키면, 볼스크류(65B)가 도 5와 도 8에 도시된 회전 방향과 반대 방향으로 다시 역회전하여 볼스크류 너트(65C)가 볼스크류(65B)의 타단부측에서 일단부측으로 다시 후퇴하는 직선 이동을 하므로, 볼스크류 너트(65C)에 연결된 로터리 바아(22)와 노즐 지지대(46) 및 두 개의 노즐(12)이 턴테이블(8)과 그립퍼(10)의 회전 전진 방향과는 반대되는 방향으로 회전되면서 도 4 내지 도 6에 표시된 회전 전진 위치에서 도 11에 도시된 위치로 다시 회전 복귀된다. 이때, 상기 제2슬라이드 패널(36)과 노즐 지지대(46) 및 두 개의 노즐(12)은 아직 하강하지 않은 상태인데, 이하에서는 이해의 편의상 도 10 내지 도 12의 위치에 제1슬라이드 패널(38)과 노즐 지지대(46) 및 두 개의 노즐(12)이 있으면서 아직 하강되지 않고 그대로 상승하여 있는 상태를 기준 상승 위치라 규정한다.
이어서, 상기 제2슬라이드 패널(36)과 노즐 지지대(46) 및 두 개의 노즐(12)이 상기한 기준 상승 위치에 있다가 하강함으로써 기준 위치(즉, 도 7 내지 도 9에 도시된 기준 상승 위치에서 하강한 위치)로 완전 복귀한다. 구체적으로, 회동 승강 링크(52)와 연결 로드(59)와 업다운 로드(34) 및 제1슬라이드 패널(38)이 상승한 상태에서 로터(54)의 회전에 의해 회동 승강 링크(52)와 연결 로드(59) 및 업다운 로드(34)를 다시 하강되도록 하면, 로터리 바아(22)의 가이드 부재(42)에 승강 가능하게 결합된 두 개의 승강 바아(44)와 노즐 지지대(46)와 두 개의 노즐(12) 및 노즐 지지대(46) 선단부측의 하부측 슬라이딩 롤러(48)가 제1슬라이드 패널(38)과 함께 다시 하강한 상태가 되며, 이처럼 두 개의 노즐(12)이 원래의 기준 위치에 있는 상태에서 상기와 같은 과정을 반복하여 다량의 파우치(2)에 내용물을 충전하게 된다.
정리하면, 본 발명은 노즐(12)이 기준 위치 --> 회전 전진 위치 --> 회전 전진 상승 위치 --> 기준 상승 위치 --> 기준 위치를 반복하는 이동을 수행하도록 가이드함으로써 로터리 포장기의 턴테이블(8)을 따라 원주 방향으로 회전되는 다량의 파우치(2)에 내용물을 충전하는 것이다.
본 발명에 의한 로터리 포장기용 파우치 연동 노즐 시스템의 작동을 도 1 내지 도 12를 참조하여 다시 한 번 설명한다.
(1) "A" Position(기준 위치)
도 1 내지 도 3에서 표시된 "A" Positon은 노즐(12)은 하강한 상태에서 로터리 포장기의 중심축(6)을 기준으로 회전되지 않은 원위치에 있다는 것을 의미한다. 즉, 도 1에 도시된 바와 같이, 노즐(12)은 하강된 상태이고, 도 2에 도시된 바와 같이, 노즐(12)이 원위치에서 아직 회전되지 않은 상태이며, 도 3에 도시된 바와 같이, 회동 승강 링크(52)와 연결 로드(59)와 업다운 로드(34) 및 제1슬라이드 패널(38)은 하강한 상태에서 하부측의 슬라이딩 롤러(48)를 밑에서 지지한 상태이다.
(2) "B" Postion(회전 전진 위치)
도 4 내지 도 6에서 표시된 "B" Positon은 노즐(12)이 하강된 상태에서 로터리 포장기의 중심축(6)을 기준으로 회전된 위치에 있다는 것을 의미한다. 즉, 도 4에 도시된 바와 같이, 노즐(12)은 하강된 상태이고, 도 5에 도시된 바와 같이, 노즐(12)이 로터리 바아(22)가 로터리 포장기의 중심축(6)을 기준으로 회전함에 따라 회전된 위치에 있는 상태이며, 도 6에 도시된 바와 같이, 회동 승강 링크(52)와 연결 로드(59)와 업다운 로드(34) 및 제1슬라이드 패널(38)은 하강한 상태에서 하부측의 슬라이딩 롤러(48)를 밑에서 지지한 상태이다. 이때, 도 4에 도시된 위치에서 도 5에 도시된 위치로 노즐(12)이 회전하면서 로터리 포장기의 턴테이블(8)에 구비된 그립퍼(10)에 의해 세워져 있는 파우치(2) 내부로 액상 약품과 같은 내용물을 충전하게 된다.
(3) "C" Position(회전 전진 상승 위치)
도 7 내지 도 9에서 표시된 "C" Positon은 노즐(12)이 다시 상승한 상태에서 로터리 포장기의 중심축(6)을 기준으로 회전된 위치에 있다는 것을 의미한다. 즉, 도 7에 도시된 바와 같이, 노즐(12)과 하부측 슬라이딩 롤러(48)는 상승한 상태이고, 도 8에 도시된 바와 같이, 노즐(12)이 로터리 바아(22)가 로터리 포장기의 중심축(6)을 기준으로 회전함에 따라 회전된 위치에 있는 상태이며, 도 9에 도시된 바와 같이, 회동 승강 링크(52)와 연결 로드(59)와 업다운 로드(34) 및 제1슬라이드 패널(38)은 상승한 상태에서 하부측의 슬라이딩 롤러(48)를 밑에서 견고하게 지지한 상태이다. 이처럼, 노즐(12) 부분(정확하게는 노즐(12)과 업다운 로드(34) 및 제1슬라이드 패널(38) 및 하부측 슬라이딩 롤러(48) 부분)만을 상승시킨 상태에서 이들을 다시 역회전시킴으로써, 노즐(12)이 유동되지 않고 견고하게 받쳐진 상태에서 원위치로 복귀할 수 있는데 도움을 줄 수 있게 된다.
(4) "D" Positon(기준 상승 위치)
도 10 내지 도 12에서 표시된 "D" Positon은 로터리 바아(22)와 이에 연결 장착된 노즐(12)이 다시 로터리 포장기의 중심축(6)을 기준으로 역회전하여 다시 "A" Postion 이전의 상태로 복귀한 상태이다. 즉, 도 10에 도시된 바와 같이, 노즐(12)과 하부측 슬라이딩 롤러(48)는 상승한 상태이고, 도 11에 도시된 바와 같이, 노즐(12)이 로터리 바아(22)가 로터리 포장기의 중심축(6)을 기준으로 다시 역회전함에 따라 "A" Positon 바로 위에 있는 상태이며, 도 11에 도시된 바와 같이, 회동 승강 링크(52)와 연결 로드(59)와 업다운 로드(34) 및 제1슬라이드 패널(38)은 상승한 상태에서 하부측의 슬라이딩 롤러(48)를 밑에서 견고하게 지지하고 있는 상태이다.
(5) "A" Positon(기준 위치)
도 10 내지 도 12에 도시된 "D" Position 상태에서 다시 회동 승강 링크(52)와 연결 로드(59)와 업다운 로드(34) 및 제1슬라이드 패널(38)이 하강한 상태(도 3 및 도 6에 도시된 상태)가 되면, 상기 노즐(12)과 하부측 슬라이딩 롤러(48)가 다시 "A" Positon(즉, 기준 위치)로 다시 복귀한 상태가 된다.
본 발명은 상기와 같은 (1) "A" Position --> (2) "B" Position --> "C" Positon --> (4) "D" Positon --> (1) "A" Position과 같은 과정을 반복적으로 수행함으로써 로터리 포장기의 턴테이블(8)과 함께 회전하는 다량의 파우치(2)에 내용물을 주입하여 포장할 수 있는 것이다.
이때, 본 발명에서는 포장기 본체(4)의 중심축(6)의 회전 운동에 따른 회전 노즐(12) 방식 등에 의해 고속으로 기계(즉, 노즐(12) 유닛)가 회전하는 구조가 아니라, 포장기 본체(4)의 중심축(6)을 기준으로 로터리 바아(22)와 노즐 지지대(46) 및 노즐(12)이 회전할 때에는 물론 노즐(12) 부분의 승강시에도 포장기 본체(4)에 장착되어 있으면서 로터리부(20)의 로터리 바아(22) 회전을 가이드하는 로터리 가이드(66)에 의해 노즐(12) 장착 부분(즉, 포장기 본체(4)의 중심축(6)을 기준으로 회전하는 로터리 바아(22)와 노즐(12) 부분)을 안정적으로 잡아주는 형태로 지지하는 구조이기 때문에, 노즐(12) 부분이 자체의 무게에 따른 관성력을 이기지 못하여 노즐(12)의 흔들림이 심하게 되는 경우가 전혀 생기지 않으며, 이로 인한 여러 가지 불량 요인을 유발하는 경우는 전혀 없게 된다. 본 발명에서는 노즐(12)의 회전 작동을 하는 로터리 바아(22)의 기단부가 클램프 등에 의해 포장기 본체(4)의 중심축(6)에 연결되고, 상기 중심축(6)은 포장기 본체(4)에 구비된 축지지대에 베어링 등의 상대 슬립수단을 매개로 상대 회전 가능하게 설치되어, 상기 로터리 바아(22)와 중심축(6) 및 로터리 바아(22)에 장착된 노즐(12)이 상기 중심축(6)과 함께 포장기 본체(4)를 기준으로 회전하면서 파우치(2)에 액상 약품과 같은 내용물을 충전하는데, 상기 로터리 바아(22)에 회전력을 발생시키는 로터리 드라이버(65)의 서보 모터(65A)에 구동적으로 연결되면서 포장기 본체(4)에 장착된 로터리 가이드(66) 부분에 의해 로터리 바아(22)와 이에 장착된 노즐(12)을 위쪽에서 견고하게 잡아주면서 포장기 본체(4)를 중심으로 회전 작동되도록 가이드하기 때문에, 포장기 본체(4)의 축지지대에 축부재를 매개로 상대 슬립 가능하게 장착된 턴테이블(8)의 회전 방향과 동일한 방향으로 로터리 바아(22)와 노즐(12)이 회전하면서 파우치(2)에 내용물을 충전할 때에도 상기 로터리 바아(22)와 노즐(12) 부분이 심하게 유동됨이 없이 안정적으로 수평 높이를 유지하면서 회전될 수 있으며, 로터리 바아(22)와 노즐(12) 부분이 턴테이블(8)의 회전 방향과 반대 방향으로 회전되어 원위치 복귀할 때에도 역시 포장기 본체(4)에 장착된 로터리 가이드(66) 부분이 로터리 바아(22)와 이에 장착된 노즐(12)을 위쪽에서 견고하게 잡아주면서 포장기 본체(4)를 중심으로 원위치로 역회전 작동되도록 가이드하기 때문에, 마찬가지로 상기 로터리 바아(22)와 노즐 부분(12)이 심하게 유동됨이 없이 안정적으로 수평 높이를 유지하면서 회전될 수 있도록 하는 것이다. 즉, 노즐(12)의 충전 작업이 이루어지는 끝단 워크 부분을 포장기 본체(4)에 연결 장착된 로터리 가이드(66)에 의해 안정적으로 잡아서 지지하는 구조이기 때문에, 노즐(12)이 자체 무게에 의한 관성력을 이기지 못하여 심하게 유동되는 현상을 완전히 차단할 수 있는 것이며, 이로 인하여 노즐(12) 부분의 심한 유동으로 인한 여러 가지 불량 요인이 생길 일은 전혀 없게 되는 것이다.
또한, 본 발명은 포장기 본체(4)의 중심축을 기준으로 로터리 바아(22)와 노즐 지지대(46) 및 노즐(12)이 회전하면서 노즐(12) 부분의 승강시에도 제1슬라이드 패널(38)과 제2슬라이드 패널(36)에 의해서도 노즐(12) 장착 부분의 끝단을 안정적으로 지지하는 구조이기 때문에, 노즐(12)의 무게에 따른 관성력을 이기지 못하여 노즐(12)의 끝단의 흔들림이 심하게 되는 경우가 생기지 않으며, 이로 인한 불량을 발생시키는 경우를 방지하는데 더욱 기여하게 된다.
한편, 미설명 부호 16은 파우치 이동속도 검출 엔코더(16)로서, 상기한 바와 같이, 파우치(2)를 회전시키는 턴테이블(8)과 그립퍼(10)의 회전 속도를 파우치 이동속도 검출 엔코더(16)에 의해 검출하여 상기 로터리 바아(22)와 노즐(12)과 상부측 슬라이딩 롤러(24)와 하부측 슬라이딩 롤러(48) 및 서보 모터(65A)의 모터축 회전 속도와 자동으로 맞출 수 있게 된다.
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. 파우치 4. 포장기 본체
6. 중심축 6a. 어퍼 서포트 패널
10. 그립퍼 12. 노즐
14. 실린더 16. 파우치 이동속도 검출 엔코더
20. 로터리부 22. 로터리 바아
24. 슬라이딩 롤러 30. 승강 서포트부
32. 가이드 부재 34. 업다운 로드
35. 직립 연결 패널 36. 제2슬라이드 패널
37. 하부 연결 패널 38. 제1슬라이드 패널
40. 승강 회전부 42. 가이드 부재
44. 승강 바아 44a. 지지패널
46. 노즐 지지대 48. 슬라이딩 롤러
50. 승강 작동 유닛 52. 회동 승강 링크
54. 로터 56. 구동 기어
58. 연결 지지패널 65A. 서보 모터
62. 동력 전달수단 62a. 구동 풀리
62b. 종동 풀리 62c. 타이밍 벨트
64a. 볼스크류 서포터 65. 로터리 드라이버
65A. 서보 모터 65B. 볼스크류
65C. 볼스크류 너트 66. 로터리 가이드
66a. 가이드 바아 66b. 슬라이딩 가이드 부재
66c. 지지블록

Claims (6)

  1. 포장기 본체(4)의 중심축(6)에 턴테이블(8)이 결합되고, 상기 턴테이블(8)에는 노즐(12)을 통해 파우치(2)의 내부로 내용물이 충전되도록 상기 파우치(2)를 세워서 지지하는 그립퍼(10)가 원주 방향을 따라 일정 간격으로 구비된 로터리 포장기에 있어서,
    상기 포장기 본체(4)의 상기 중심축(6)을 기준으로 회전 가능하게 설치됨과 동시에 상기 턴테이블(8)의 회전 중심부에 대해 반경 방향 외측으로 일정 간격 이격된 위치에는 상기 노즐(12)이 장착되어 있는 로터리부(20)와;
    상기 포장기 본체(4)에 회전 가능하게 장착된 볼스크류(65B)와, 상기 볼스크류(65B)에 동력전달수단(62)을 매개로 모터축이 연결되어 그 구동에 따라 상기 볼스크류(65B)가 회전되도록 하는 모터(65A)를 구비한 로터리 드라이버(65)와;
    상기 로터리부(20)에 연결됨과 동시에 상기 볼스크류(65B)에 상대 슬라이드 가능하게 연결되어 상기 볼스크류(65B)의 회전에 따라 상기 볼스크류(65B)의 길이방향을 따라 슬라이드되면서 상기 로터리부(20)와 상기 노즐(12)을 안정적으로 회전되도록 지지하는 로터리 가이드(66);를 포함하는 것을 특징으로 하는 로터리 포장기용 파우치 연동 노즐 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 로터리부(20)에 승강 가능하게 지지되며 상기 노즐(12)을 상기 로터리부(20)에 대해 상하 방향을 따라 상대 승강되도록 지지하면서 상기 로터리부(20)가 상기 중심축(6)을 기준으로 회전시 상기 노즐(12)을 상기 파우치(2)와 함께 회전될 수 있도록 지지하는 승강 회전부(40)와;
    상기 로터리부(20)의 선단부 위치에 승강 가능하게 배치되며 상기 승강 회전부(40)의 선단부측을 지지하여 상기 로터리부(20)와 상기 승강 회전부(40)와 및 상기 노즐(12)이 상기 중심축(6)을 기준으로 균일한 일정 높이에서 흔들림이 없이 회전되도록 가이드하는 승강 서포트부(30)와;
    상기 승강 서포트부(30)와 상기 노즐(12)을 상기 포장기 본체(4)에서 상하 방향으로 올라가고 내려가도록 작동시키는 승강 작동 유닛(50);을 더 포함하며,
    상기 로터리부(20)는, 상기 포장기 본체(4)의 상기 중심축(6)에 상대 회전 가능하도록 기단부가 축결합되고 선단부는 상기 중심축(6)에서 반경 방향 외측으로 수평하게 연장된 로터리 바아(22)와, 상기 로터리 바아(22)의 선단부에 장착됨과 동시에 상기 승강 서포트부(30)에 하측이 지지되어 상기 로터리 바아(22)가 상기 중심축(6)을 기준으로 회전시 상기 승강 서포트부(30)를 따라 구름 운동하는 슬라이딩 롤러(24)를 포함하는 것을 특징으로 하는 로터리 포장기용 파우치 연동 노즐 시스템.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 승강 회전부(40)는, 상기 로터리부(20)에 승강 가이더를 매개로 상승 및 하강 가능하게 결합된 승강 가이더와, 상기 승강 가이더에 구비됨과 동시에 상기 노즐(12)이 장착된 노즐 지지대(46)와, 상기 노즐 지지대(46)의 선단부에 구비되어 상기 승강 서포트부(30)에 하측부가 지지된 상태로 구름 운동하면서 상기 로터리부(20)와 상기 노즐(12)의 원활한 회전을 유도함과 동시에 상기 노즐(12)의 관성력에 의한 유동 현상을 방지하는 슬라이딩 롤러(48)를 포함하는 것을 특징으로 하는 로터리 포장기용 파우치 연동 노즐 시스템.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 승강 서포트부(30)는, 상기 포장기 본체(4)에 지지되어 직립 배치된 가이드 부재(32)와, 상기 가이드 부재(32)에 상대 슬라이드 가능하게 결합된 업다운 로드(34)와, 상기 업다운 로드(34)에 결합되어 수평 배치되며 상기 노즐 지지대(46) 선단부의 상기 슬라이딩 롤러(48)를 하부측에서 지지함으로써 상기 로터리부(20)의 회전에 의해 상기 노즐(12)이 회전될 때에 상기 노즐(12)의 유동을 방지하는 제1슬라이드 패널(38)과, 상기 로터리부(20)의 선단부에 구비된 상부측 슬라이딩 롤러(24)를 하측에서 지지함으로써 상기 노즐(12)의 유동을 방지하는 제2슬라이드 패널(36)을 포함하는 것을 특징으로 하는 로터리 포장기용 파우치 연동 노즐 시스템.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 승강 작동 유닛(50)은, 상기 포장기 본체(4)에 직립 배치되어 승강하는 업다운 로드(34)에 선단부가 연결됨과 동시에 힌지부를 매개로 상기 포장기 본체(4)의 상하 방향으로 회동되는 회동 승강 링크(52)와, 상기 회동 승강 링크(52)의 기단부에 힌지부를 매개로 연결되며 중앙부의 축부재에 의해 상기 포장기 본체(4)에 지지된 로터(54)와, 상기 로터(54)에 회전력을 전달하는 로터 회전 작동체를 포함하는 것을 특징으로 하는 로터리 포장기용 파우치 연동 노즐 시스템.
  6. 제2항에 있어서,
    상기 로터리부(20)는, 상기 포장기 본체(4)의 상기 중심축(6)에 상대 회전 가능하도록 기단부가 축결합되고 선단부는 상기 중심축(6)에서 반경 방향 외측으로 수평하게 연장되어 로터리 바아(22)와, 상기 로터리 바아(22)의 선단부에 장착됨과 동시에 상기 승강 서포트부(30)에 하측이 지지되어 상기 로터리 바아(22)가 상기 중심축(6)을 기준으로 회전시 상기 승강 서포트부(30)를 따라 구름 운동하는 슬라이딩 롤러(24)를 포함하는 것을 특징으로 하는 로터리 포장기용 파우치 연동 노즐 시스템.
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