KR101253662B1 - 초음파 융착기가 구성된 스틱형 제품 포장기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 초음파 융착기가 구성된 스틱형 제품 포장기에 관한 것으로서, 포장지 필름에 대한 융착이 초음파 진동자에 의해 이루어지도록 하여 필름 접착부의 신뢰성을 향상시킴과 함께 포장지의 생산속도를 보다 증가시키기 위한 것이다.
이를 실현하기 위한 본 발명의 포장기는, 상부로부터 공급되는 필름(S)이 안내되어 지는 상부프레임(10)과; 상기 상부프레임(10) 일단부에 구비되며, 공급되는 필름(S)을 절개하여 다수 개로 분리시키기 위한 분리용 나이프(20)와; 상기 분리되어 진 각각의 필름(S)이 반으로 접혀진 상태로 이송되어 지도록 하기 위한 접힘부(30)와; 상기 접혀진 상태에서 이송되어 지는 각 필름(S)의 개방측을 수직방향으로 융착시켜 내부 공간을 형성하는 스틱형상을 이루도록 하기 위한 초음파 진동자(40)와; 상기 초음파 진동자(40) 하부에 설치되어 각 필름(S)을 당겨주는 당김롤러(46)와; 상기 형성된 각 필름(S)의 내부 공간에 저장호퍼(51)로 부터 공급되는 재료를 충진 공급하기 위한 충진노즐(50)과; 상기 재료 충진이 이루어진 필름(S)을 수평방향 일정 간격으로 열융착시키기 위한 2개의 가로접착롤러(60)와; 상기 가로접착롤러(60)에 의한 융착부위를 커팅시켜 내부가 밀폐된 스틱형 개별 제품으로 분리되도록 하기 위한 2개의 커팅날(71)이 양측에 각각 구비된 커팅롤러(70)로 구성한 것을 특징으로 한다.

Description

초음파 융착기가 구성된 스틱형 제품 포장기{A PACKING MACHINE HAVE ULTRASONIC JOINING DEVICE}

본 발명은 스틱형 제품 포장기에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 다양한 식품을 3면 씰링 방식을 통해 스틱형으로 포장하는 포장기의 초음파 융착방식 구조에 관한 것이다.

일반적으로, 스틱형 제품 포장기는 열접착 가능한 포장지를 일정간격으로 길이방향을 따라 절단하고, 상기 절단된 포장지의 양측면을 측면 접착하여 봉지형태로 만들며, 상기 봉지 내부에 분말과립, 설탕, 커피, 액체, 점체, 각종 시럽 등의 분말 또는 액체를 일정양 충진한 후 일정길이로 단부를 접착함과 아울러 접착된 단부를 절단하도록 하는 포장기계이다.

상기와 같은 스틱형 포장기는 크게 호퍼에서 공급되는 내용물을 일정량 공급하는 기능과, 내용물을 포장하기 위해 제공되는 포장지를 봉지형태(이하 "스틱"으로 칭함)로 성형하는 기능으로 구분할 수 있다.

그중, 일측에서 공급되는 필름 포장지를 스틱형태로 성형하는 단계에서는 고온의 열을 발생시키는 히팅롤러를 이용하여 포장지의 측면을 세로방향으로 접착하게 되며, 이후 가로 접착롤러에 의해 일정 간격으로 가로방향 접착이 이루어진 후, 가로방향 접착부위를 커팅함으로서 스틱형 포장이 이루어지게 된다.

한편, 종래 포장기는 세로방향 접착을 위해 상기 히팅롤러 내부에 히팅장치를 구성시키게 되는데, 이러한 종래 히팅롤러에 의한 필름 접합방식은 필름 내부로의 열전달속도가 늦어 필름의 이송속도 증가에 한계가 있게 되고 따라서 제품 생산성을 크게 향상시키지 못하는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기한 종래 기술에서의 문제점을 개선하기 위해 제안된 것으로서, 포장필름에 대한 세로방향 접합방식을 기존의 히팅융착 방식에서 초음파 진동자를 이용한 방식으로 개선시킴으로서 필름 접착부의 신뢰성을 향상시킴과 함께 포장지의 생산속도를 보다 증가시킬 수 있도록 하는데 목적이 있다.

상기 목적을 이루기 위한 본 발명의 포장기는, 상부로부터 공급되는 필름이 안내되어 지는 상부프레임과; 상기 상부프레임 일단부에 중앙에 구비되어 필름을 절개하여 다수 개로 분리시키기 위한 분리용 나이프와; 상기 분리되어 진 각각의 필름이 반으로 접혀진 상태로 이송되어 지도록 하기 위한 접힘부와; 상기 접혀진 상태에서 이송되어 지는 각 필름의 개방측을 수직방향으로 융착시켜 내부 공간을 형성하는 스틱형상을 이루도록 하기 위한 초음파 진동자와; 상기 초음파 진동자 하부에 설치되어 각 필름을 당겨주는 당김롤러와; 상기 형성된 각 필름의 내부 공간에 저장호퍼로 부터 공급되는 재료를 충진 공급하기 위한 충진노즐과; 상기 재료 충진이 이루어진 필름을 수평방향 일정 간격으로 열융착시키기 위한 2개의 가로접착롤러와; 상기 가로접착롤러에 의한 융착부위를 커팅시켜 내부가 밀폐된 스틱형 개별 제품으로 분리되도록 하기 위한 2개의 커팅날이 양측에 각각 구비된 커팅롤러를 구성하는 것을 특징으로 한다.

이러한 본 발명의 포장기는, 포장지 필름에 대한 융착이 초음파 진동자에 의해 이루어지게 됨으로써 필름 접착부의 신뢰성을 향상시킴과 함께 포장지의 생산속도를 보다 증가시킬 수 있는 효과를 나타낸다.

도 1은 본 발명 포장기의 전체적인 정면 구조도.
도 2는 본 발명 포장기의 측단면 구조도.
도 3은 본 발명 포장기의 평면도.
도 4는 본 발명 포장기의 초음파 융착부 사시도.
도 5은 도 2의 A부 확대도.
도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 에어실린더 방식 융착부 구조를 나타낸 것으로서,
6a는 평면 구조도.
6b는 측면 구조도.
도 7은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 압축스프링 방식 융착부 구조를 나타낸 것으로서,
7a는 평면 구조도.
7b는 측면 구조도.
7c는 동작 상태도.
도 8은 본 발명에서의 당김롤러 동작상태 상세 구조도.
도 9는 본 발명의 가로접착롤러 장착상태 개략 단면도.
도 10은 본 발명의 가로접착롤러, 세로접착롤러 및 냉각롤러부 외관도.
도 11은 본 발명에서의 필름 융착상태 정면도.
도 12는 본 발명에 의해 완성된 포장제품 외관도.

이하, 본 발명의 구체적인 실시 예를 첨부 도면을 참조하여 상세히 살펴보기로 한다.

먼저, 본 발명의 일 실시 예에 따른 포장기 구조를 살펴보면, 상부로부터 공급되는 필름(S)이 안내되어 지는 상부프레임(10)과, 상부프레임(10) 일단부에 구비되어 필름(S)을 2개로 분리시키기 위한 분리용 나이프(20)와, 분리되어 진 각각의 필름(S)이 반으로 접혀진 상태로 이송되어 지도록 하기 위한 접힘부(30)와, 상기 접혀진 상태에서 이송되어 지는 각 필름(S)의 개방측을 수직방향으로 초음파 융착시켜 내부 공간을 형성하는 스틱형상을 이루기 위한 초음파 진동자(40)와, 초음파 진동자(40) 하부에 설치되어 각 필름(S)을 당겨주는 당김롤러(46)와, 상기 형성된 필름(S)의 내부 공간에 저장호퍼(51)로 부터 공급되는 재료를 충진 공급하기 위한 2개의 충진노즐(50)과, 상기 재료 충진이 이루어진 필름(S)을 수평방향 일정 간격으로 열융착시키기 위한 2개의 가로접착롤러(60)와, 가로접착롤러(60)에 의한 융착부위를 커팅시켜 내부가 밀폐된 스틱형 개별 제품으로 분리되도록 하기 위한 2개의 커팅날(71)이 구비된 커팅롤러(70)와, 가로접착롤러(60) 하부에 장착되어 필름(S)의 수평 열융착 부위를 신속하게 냉각시켜주기 위한 냉각롤러(80)와, 냉각롤러(80) 하부에 장착되어 필름의 이송위치를 가이드하기 위한 필름가이드(90)가 구성되었다.

상기 당김롤러(46)와 가로접착롤러(60) 그리고 커팅롤러(70) 일측에는 각각 동력전달을 위한 서보모터(45,65,75)가 장착되었다.

특히, 초음파 진동자(40)는 필름(S)을 지지하기 위한 압착롤러(41)와 쌍을 이루어 구성되어지게 되는데, 이러한 압착롤러(41)는 초음파 진동자(40)와의 이격간격 조절수단에 의해 간격 조절이 이루어지는 구조를 이루게 된다.

즉, 간격 조절을 위한 일 실시 예로서, 도 6에서 나타내어지는 바와 같이 압착롤러(41)는 에어실린더(42)에 의해 초음파 진동자(40)와의 이격간격 조절이 가능하게 구비됨이 바람직하다.

또한, 간격 조절을 위한 다른 실시 예로서, 도 7에서 나타내어지는 바와 같이 압착롤러(41) 일측에는 제1지지 플레이트(42a)가 결합 되어지며, 제1지지 플레이트(42a)는 제2지지플레이트(42b)와 탄성스프링(43)에 의해 지지되어지고, 제2지지플레이트(42b)는 조절레버(44)에 의해 초음파 진동자(40)와의 이격간격 조절이 가능하게 구비되며, 이때 상기 조절레버(44)는 원통형 단면형태를 이루는 회동형 구조를 이루는 것으로서 일측에는 평탄면(44')을 형성시킴으로서 조절레버(44)의 회동 각도에 따라 제2지지플레이트(42b)의 위치를 조절할 수 있도록 하였다.

그리고, 초음파 진동자(40) 상부에는 도 5에서 나타내어지는 바와 같이 2겹으로 접혀진 상태로 하강되는 필름(S)의 접힘부위가 상호 밀착되어 지도록 가이드하기 위한 필름가이드(47)가 구성됨이 바람직하다.

한편, 당김롤러(46) 및 가로접착롤러(60)는 필름(S)을 가압하기 위해 복수개가 쌍을 이루어 구비되어져 있으며, 그중 가로접착롤러(60)는 필름(S) 접촉면에 대한 고온 열융착을 위해 내부에 히팅선 또는 히팅관이 내장 설치되어져 있다.

또한, 당김롤러(46)에는 필름(S)과의 마찰력을 향상시켜 필름(S)을 안정적으로 당겨주기 위해 너얼링 가공처리가 이루어진 요철면을 형성함이 바람직하다.

그리고, 가로접착롤러(60) 및 냉각롤러(80)는 타원형태의 단면 형상을 이루되, 양측에는 필름(S)과의 면접촉에 따른 가압이 이루어질 수 있도록 평탄면(61)이 도 9에서와 같이 양측에 대칭형태로 구비되었다.

상기 필름가이드(90)는 장치에 수평으로 고정 설치된 고정봉(91)의 양단부에 링형상을 이루어 각각 구비됨으로써 하향으로 이송되는 필름(S)이 좌,우로 쏠리지 않도록 하여 정확한 위치에서 커팅이 이루어질 수 있도록 하는 기능을 수행하게 된다.

도면 중 미설명 부호 1은 포장지 재료로 공급되어질 필름(S)이 감겨 지는 필름 권취롤이고, 52는 액상 또는 젤상태의 내용물을 충진노즐(50) 측으로 강제 이송시키기 위한 이송펌프를 나타낸다.

이와 같은 구성을 이루는 본 발명 포장기의 동작에 따른 작용효과를 살펴보기로 한다.

필름 권취롤(1)로 부터 풀려져서 상부프레임(10)측으로 상승 안내된 필름(S)은 공급 과정에서 2개가 일정 간격으로 배치된 분리용 나이프(20)에 의해 절개되어 3개로 분리된 상태로 안내봉(11)에 의해 안내되어 하향으로 이송되어 지게 되고, 접힘부(30)를 통과하면서 각각의 필름(S)은 세로방향으로 반으로 접혀진 상태로 이송이 이루어지게 된다.

그리고, 초음파 진동자(40)를 통과하는 과정에서 열과 압력이 가해져서 필름(S)의 해당부위에 대한 세로방향 융착이 이루어지게 된다.

즉, 필름(S)의 접혀진부위 반대측 개방부위 가장자리를 따라 수직방향으로 열융착(S')되어 짐으로서 내부에 밀폐 공간이 형성되어 지게 되는데, 이때의 열융착(S')이 초음파 진동자(40)의 순간적이 마찰열 작용에 의해 이루어 짐으로서 필름(S)으로의 열전달이 신속하게 이루어지게 됨을 알 수 있다.

특히, 융착이 이루어지는 부위에서 필름(S)이 압착롤러(41)에 의해 더욱 압착 지지되어 짐으로서 초음파 진동자(40)에 의한 융착 작용이 보다 효율적으로 이루어질 수 있게 되는 것이다.

이후, 세로방향 융착이 이루어진 필름(S)은 도 8에서와 같이 당김롤러(46)의 작용에 의해 계속적으로 하향으로 이동되어지는 과정에서 필름(S) 내부에는 저장호퍼(51)에 저장되어지는 내용물이 충진노즐(50)을 통해 공급되어지게 된 후, 하부에서 고온의 가로접착롤러(60)에 의해 수평방향 열융착(S')이 이루어지게 된다.

특히, 가로접착롤러(60)는 도 9에서와 같은 타원형태의 단면 형상을 이루는 것으로서, 쌍을 이루는 롤러가 일단부에서 기어(미도시)에 의해 치합되어 동일한 속도로 회동 되는 과정에서 양단의 평탄면(61)에 의해 가압되어지는 필름(S) 부위가 열융착 되어지게 되는 것이다.

그리고, 계속하여 하부로 이동된 필름(S)은 상기 가로접착롤러(60)에 의한 수평방향 열융착(S')부위에 대해 냉각롤러(80)에 의해 신속한 냉각이 이루어지게 된다.

즉, 이때 냉각롤러(80)는 가로접착롤러(60)와 동일한 크기 및 형상을 이루는 금속롤러로서 가로접착롤러(60)와 동일 회전수로 회동이 이루어 짐으로서 일치되는 열융착(S') 부위에 평탄면이 접촉되어 짐으로서 냉각작용이 이루어지게 됨을 알 수 있다.

이와 같이 세로방향 융착 후 도 10에서와 같이 일정 간격으로 가로방향 융착(S')이 이루어진 필름(S)은 필름가이드(90)에 의해 가이드 되는 상태에서 계속적으로 하향 이송되어 지게 되고, 최 하단부에서는 일정 속도로 회동 되는 커팅롤러(70)에 구비된 커팅날(71)에 의해 절단되어지게 된다.

즉, 상기 가로방향 열융착(S') 부위에 대해 커팅이 이루어지게 됨으로써 내부에 내용물이 충진된 각 개별제품으로 분리가 이루어져 도 12에서와 같은 스틱형 포장제품이 완성되어 지게 됨을 알 수 있다.

따라서, 본 발명의 자동 포장장치를 이용하게 되면 필름의 세로방향 융착이 초음파 진동자에 의해 이루어짐으로써 융착 품질을 향상시키고, 필름으로의 열전달이 신속하게 이루어질 수 있게 되므로 제품의 생산속도가 증대되어 질 수 있게 됨을 알 수 있다.

그리고, 상기에서 본 발명의 특정한 실시 예가 설명 및 도시되었지만 본 발명의 포장장치 구조가 당업자에 의해 다양하게 변형되어 실시될 수 있음은 자명한 일이다.

그러나, 이와 같은 변형된 실시예들은 본 발명의 기술적 사상이나 범위로부터 개별적으로 이해되어져서는 안 되며, 이와 같은 변형된 실시 예들은 본 발명의 특허청구범위 내에 포함된다 해야 할 것이다.

10 : 상부프레임 11 : 안내봉
20 : 분리용 나이프 30 : 접힘부
40 : 초음파 진동자 41 : 압착롤러
42 : 에어실린더 42a: 제1지지 플레이트
42b: 제2지지 플레이트 43 : 탄성스프링
44 : 조절레버 44': 평탄면
45,65,75: 서보모터 46 : 당김롤러
50 : 충진노즐 51 : 저장호퍼
52 : 이송펌프 60 : 가로접착롤러
70 : 커팅롤러 71 : 커팅날
80 : 냉각롤러 90 : 필름가이드

Claims (9)

1. 상부로부터 공급되는 필름(S)이 안내되어 지는 상부프레임(10);
   상기 상부프레임(10) 일단부에 구비되며, 공급되는 필름(S)을 절개하여 다수 개로 분리시키기 위한 분리용 나이프(20);
   상기 분리되어 진 각각의 필름(S)이 반으로 접혀진 상태로 이송되어 지도록 하기 위한 접힘부(30);
   상기 접혀진 상태에서 이송되어 지는 각 필름(S)의 개방측을 수직방향으로 융착시켜 내부 공간을 형성하는 스틱형상을 이루도록 하기 위한 초음파 진동자(40);
   상기 초음파 진동자(40) 하부에 설치되어 각 필름(S)을 당겨주는 당김롤러(46);
   상기 형성된 각 필름(S)의 내부 공간에 저장호퍼(51)로부터 공급되는 재료를 충진 공급하기 위한 충진노즐(50);
   상기 재료 충진이 이루어진 필름(S)을 수평방향 일정 간격으로 열융착시키기 위한 2개의 가로접착롤러(60); 및
   상기 가로접착롤러(60)에 의한 융착부위를 커팅시켜 내부가 밀폐된 스틱형 개별 제품으로 분리되도록 하기 위한 2개의 커팅날(71)이 양측에 각각 구비된 커팅롤러(70);로 구비된 것을 특징으로 하며,
   상기 초음파 진동자(40)는 필름(S)을 지지하기 위한 압착롤러(41)와 쌍을 이루어 구성되며, 상기 초음파 진동자 상부(40)에는 2겹으로 접혀진 상태로 하강 되는 필름(S)의 접힘부위가 상호 밀착되어 지도록 하기 위한 필름가이드(90)가 구비된 것을 특징으로 하고,
   상기 압착롤러(41)는 에어실린더(42)에 의해 초음파 진동자(40)와의 이격간격 조절이 가능하게 구비된 것을 특징으로 하고,
   상기 압착롤러 일측(41)에는 제1지지 플레이트(42a)가 결합 되어져 있으며, 상기 제1지지 플레이트(42a)는 제2지지플레이트(42b)와 탄성스프링(43)에 의해 지지되어지고, 상기 제2지지플레이트(42b)는 조절레버(44)에 의해 초음파 진동자(40)와의 이격간격 조절이 가능하게 구비된 것을 특징으로 하고,
   상기 조절레버(44)는 원통형 단면형태를 이루는 회동형 구조를 이루는 것으로서 일측에는 평탄면(44')이 구비된 것을 특징으로 하고,
   상기 당김롤러(46)와 가로접착롤러(60) 및 커팅롤러(70) 일측에는 각각 동력전달을 위한 서보모터(45, 64, 75)가 구비된 것을 특징으로 하고,
   상기 가로접착롤러(60) 하부에는 필름(S)의 수평 열융착 부위를 신속하게 냉각시켜주기 위한 냉각롤러(80)가 더 구비된 것을 특징으로 하고,
   상기 가로접착롤러(60) 및 냉각롤러(80)는 타원형태의 단면 형상을 이루되, 양측에는 필름(S)과의 면접촉에 따른 가압이 이루어질 수 있도록 평탄면(61)이 양측에 대칭형태로 구비된 것을 특징으로 하며,
   상기 냉각롤러(80) 하부에는 필름(S)의 이송위치를 가이드 하기 위한 필름가이드(90)가 더 구비된 것을 특징으로 하는 초음파 융착기가 구성된 스틱형 제품 포장기.
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