KR102175604B1 - 립스틱 조립의 자동화 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 립스틱의 양산에서 조립 관련 공정을 자동화하는 시스템에 있어서: 스틱(18)의 생성을 위한 다수의 몰드(25)를 탑재한 지그(20); 상기 스틱(18)이 수용된 지그(20)를 순차적으로 정위치에 정렬하는 파지수단(30); 및 상기 지그(20)에서 몰드(25)의 일부를 분리하고 노출된 스틱(18)에 수납케이스(16)를 결합하는 조립수단(40);을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
이에 따라, 립스틱 제품을 양산하는 현장에서 성형 직후의 스틱 소재를 탈형시켜 수납케이스 상에 결합하는 공정을 신속하고 정확하게 수행하여 품질과 생산성 향상을 도모하는 효과가 있다.

Description

립스틱 조립의 자동화 시스템 {System for automatically assembling lipstick}

본 발명은 화장품의 립스틱 제조에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 화장품을 양산하는 현장에서 립스틱 소재를 탈형시켜 결합하는 공정을 수행하기 위한 립스틱 조립의 자동화 시스템에 관한 것이다.

통상 립스틱을 제조하는 양산 현장에서 내용물 충진, 스틱 추출, 삽입에 이르는 일련의 공정은 상하의 충진몰드 결합, 벌크 용융교반기로부터 충진량 조절, 잔여 내용물 제거, 냉각판상의 성형, 상하 충진몰드 분리, 립스틱 케이스 고정용 지그 장착 및 내용물 삽입 등 일련의 수작업이 요구되기 때문에 많은 시간이 소요된다. 더구나, 립스틱은 소비자의 접근성이 매우 용이하며 소비자들의 구매성향이 빠르게 변화하기 때문에 라이프 사이클이 매우 짧아 양산의 생산성 향상이 매우 중요한 요소로 인식된다.

특히, 립스틱 조립과 관련하여 한국 등록실용신안공보 제1996-0033358호, 한국 등록특허공보 제1710783호 등의 선행기술문헌을 참조할 수 있다.

전자는 직사각형의 연속되는 홈을 갖는 가이드프레임내에 연속적으로 순환될 수 있는 지그를 활주가능하게 취부시키고, 가이드프레임의 가장자리에 접착제주입기, 압축기 및 취출기 등을 취부시켜서 연속적인 조립공정을 수행할 수 있도록 구성한다. 이에, 소형 부품을 좁은 공간에서 연속적이고 긴밀하게 조립될 수 있도록 하는 효과를 기대한다.

그러나, 이는 하캡, 금속내통, 이음링 등의 케이스 부품 조립을 요지로 하므로 성형 직후의 스틱 소재를 추출하여 조립하는 공정에 적용하기 곤란하다.

후자는 승강부재를 승강시키는 구동수단; 및 승강부재에 구비되며, 베이스 상면의 일정위치에 고정된 하형몰드에 구비된 각 립스틱성형물의 직상방에 립스틱용기가 하면이 개방되도록 수용되는 복수개의 용기수용홈이 이격 형성된 용기설치대;를 포함한다. 이에, 작업이 간편하고 작업시간이 단축되어 생산성이 향상되며 인건비를 절감하는 효과를 기대한다.

그러나, 이는 하형몰드 외에 동일한 크기의 상형몰드(도시 생략)를 사용하는 구조적 한계에 기인하여 상형몰드를 수작업으로 분리하는 불편함 또는 전공정 자동화 연계의 효율성 저하를 초래한다.

한국 등록실용신안공보 제1996-0033358호 "립스틱 조립장치" (공개일자 : 1996.11.19.) 한국 등록특허공보 제1710783호 "립스틱성형물의 자동 삽입장치" (공개일자 : 2016.11.02.)

상기와 같은 종래의 문제점들을 개선하기 위한 본 발명의 목적은, 립스틱 제품을 양산하는 현장에서 성형 직후의 스틱 소재를 탈형시켜 수납케이스 상에 결합하는 공정을 신속하고 정확하게 수행하기 위한 립스틱 조립의 자동화 시스템을 제공하는 데 있다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 립스틱의 양산에서 조립 관련 공정을 자동화하는 시스템에 있어서: 스틱의 생성을 위한 다수의 몰드를 탑재한 지그; 상기 스틱이 수용된 지그를 순차적으로 정위치에 정렬하는 파지수단; 및 상기 지그에서 몰드의 일부를 분리하고 노출된 스틱에 수납케이스를 결합하는 조립수단;을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 세부 구성으로서, 상기 파지수단은 지그의 양단에 맞물림 가능한 파지대, 파지대의 클램핑 운동을 유발하는 파지구동기를 구비하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 변형예로서, 상기 파지대 및 파지구동기의 사이에는 설정된 파지력을 유지하기 위한 완충기, 파지대를 통하여 진동 부여와 온도 조절하는 탈형보조기를 더 구비하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 세부 구성으로서, 상기 조립수단은 탈형부와 결합부를 지니면서 승강구동기에 연결되는 조립대를 구비하고, 탈형부는 몰드의 하부체를 분리하는 조립구동기를 구비하고, 결합부는 스틱에 수납케이스를 결합하는 조립구동기를 구비하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 변형예로서, 상기 탈형부 및 결합부는 ㄱ자 형태로 배치되고 회전구동기에 연결되어 교호로 지그에 대향하도록 자세 변동되는 것을 특징으로 한다.

이상과 같이 본 발명에 의하면, 립스틱 제품을 양산하는 현장에서 성형 직후의 스틱 소재를 탈형시켜 수납케이스 상에 결합하는 공정을 신속하고 정확하게 수행하여 품질과 생산성 향상을 도모하는 효과가 있다.

도 1은 본 발명이 적용되는 립스틱 양산 시스템을 나타내는 구성도
도 2는 본 발명에 따른 시스템의 조립부를 정면에서 나타내는 구성도
도 3은 본 발명에 따른 시스템의 조립부를 측면에서 나타내는 구성도
도 4는 본 발명에 따른 조립부의 주요 작동 상태를 나타내는 모식도

이하, 첨부된 도면에 의거하여 본 발명의 실시예를 상세하게 설명하면 다음과 같다.

본 발명은 립스틱의 양산에서 조립 관련 공정을 자동화하는 시스템에 관하여 제안한다. 립스틱 양산 시스템은 프레임(10) 상의 컨베이어(11)를 기반으로 가온부(12), 충진부(13), 조립부(14) 등의 공정 경로를 구성한다. 립스틱은 광의적으로 수납케이스(16)에 스틱(18)이 결합된 제품 형태를 의미하고, 협의적으로 화장 원료(소재)인 스틱(18)만을 의미한다. 가온부(12)는 스틱(18)의 생성 전후에 몰드의 온도를 높이고, 충진부(13)는 탱크에서 용융된 원료를 몰드에 주입하고, 조립부(14)는 몰드의 스틱(18)을 수납케이스(16)로 이행한다. 본 발명은 양산 시스템에서 조립부(14)를 주요 대상으로 하지만 반드시 이에 국한되는 것은 아니다.

본 발명에 따르면 스틱(18)의 생성을 위한 다수의 몰드(25)를 탑재한 지그(20)가 구비된다. 지그(20)는 중량을 축소하도록 중공 구조로 형성되고 양측면의 개방구(21)와 더불어 상면의 수용홈(22)을 구비한다. 지그(20)의 중량이 증대될수록 작업자의 피로도를 높이는 동시에 자동화 시스템의 부담도 커진다. 양산 시스템에서 지그(20)는 컨베이어(11) 상에 밀집된 상태로 연속적으로 이송된다. 수지재인 몰드(25)는 상부체(26)와 하부체(27)를 결합한 구조이고, 상부체(26)와 하부체(27)는 각각의 플랜지(28)를 구비한다. 수지재 몰드(25)와 중공형 지그(20)는 경량 구조로 로딩/언로딩의 부하를 경감하므로 작업자의 피로도를 감소하고 자동화 시스템의 효율성을 향상한다.

또한, 본 발명에 따르면 파지수단(30)이 상기 스틱(18)이 수용된 지그(20)를 순차적으로 정위치에 정렬하는 구조이다. 파지수단(30)은 일련의 공정을 거쳐 조립부(14)에 도달한 지그(20)가 후술하는 조립수단(40)의 하측에 정렬되도록 한다. 지그(20)의 몰드(25)에 주입된 원료는 가온과 냉각을 거쳐 몰드(25) 내에서 다소 수축된 스틱(18)의 형태로 고화된다.

본 발명의 세부 구성으로서, 상기 파지수단(30)은 지그(20)의 양단에 맞물림 가능한 파지대(31), 파지대(31)의 클램핑 운동을 유발하는 파지구동기(35)를 구비하는 것을 특징으로 한다. 파지대(31)는 지그(20)의 양측 개방구(21)와 맞물리는 사각형 블록 형태로 형성되는데, 개방구(21)와 접촉하는 영역을 구배면으로 형성하는 것이 좋다. 파지구동기(35)는 전기식 솔레노이드 또는 공압식 실린더를 사용하는 것이 무난하다. 다수의 지그(20)가 컨베이어(11) 상에서 밀집된 상태로 연속하여 이송되지만 파지대(31)의 작동에 의해 하나의 지그(20)가 순차적으로 조립수단(40)인 조립대(41)의 하측에 정렬된다.

본 발명의 변형예로서, 상기 파지대(31) 및 파지구동기(35)의 사이에는 설정된 파지력을 유지하기 위한 완충기(33), 파지대(31)를 통하여 진동 부여와 온도 조절하는 탈형보조기(37)를 더 구비하는 것을 특징으로 한다. 완충기(33)는 쇽업소버와 같은 구조이지만 단순하게 스프링을 사용할 수도 있다. 파지구동기(35)의 가동으로 파지대(31)가 지그(20)의 양단에 맞물리는 순간 완충기(33)가 충격을 흡수하여 설정된 범위의 일정한 파지력이 작용하도록 한다. 몰드(25)에 대응한 스틱(18)의 원활한 분리를 조력하는 탈형보조기(37)는 파지대(31) 또는 완충기(33)와 인접하게 설치될 수 있다. 탈형보조기(37)는 진동 부여을 위한 압전 엑츄에이터, 몰드(25)의 냉각을 유발하는 냉풍기 등을 사용한다.

또한, 본 발명에 따르면 조립수단(40)이 상기 지그(20)에서 몰드(25)의 일부를 분리하고 노출된 스틱(18)에 수납케이스(16)를 결합하는 구조이다. 조립수단(40)은 파지수단(30)에 의하여 정렬 위치에 클램핑된 지그(20)에서 상부체(26)는 그대로 두고 하부체(27)를 분리한다. 몰드(25)의 하부체(27)가 분리ㆍ제거되면 스틱(18)의 단부가 노출되고, 노출된 단부에 수납케이스(16)를 결합하면 조립부(14)의 공정이 완료된다.

본 발명의 세부 구성으로서, 상기 조립수단(40)은 탈형부(42)와 결합부(43)를 지니면서 승강구동기(45)에 연결되는 조립대(41)를 구비하고, 탈형부(42)는 몰드(25)의 하부체(27)를 분리하는 조립구동기(47)를 구비하고, 결합부(43)는 스틱(18)에 수납케이스(16)를 결합하는 조립구동기(47)를 구비하는 것을 특징으로 한다. 조립부(14)에서 프레임(10)의 상측에 장착된 승강구동기(45)는 하단에 결합된 조립대(41)의 상하운동을 유발한다. 조립대(41)는 몰드(25)의 하부체(27)를 분리하는 탈형부(42) 및 스틱(18)에 수납케이스(16)를 결합하는 결합부(43)를 동시에 구비한다. 탈형부(42)의 조립구동기(47)는 하부체(27)의 플랜지(28)를 파지하는 척의 구조로 장착된다. 결합부(43)의 조립구동기(47)는 수납케이스(16)의 하단을 파지하는 척의 구조로 장착된다.

본 발명의 변형예로서, 상기 탈형부(42) 및 결합부(43)는 ㄱ자 형태로 배치되고 회전구동기(46)에 연결되어 교호로 지그(20)에 대향하도록 자세 변동되는 것을 특징으로 한다. 탈형부(42)와 결합부(43)는 지그(20)와 대향하는 크기로 형성되면서 측면에서 볼 때 도 3처럼 ㄱ자 형태를 갖추고 조립대(41)에 힌지를 개재하여 연결된다. 조립대(41)의 힌지에는 회전구동기(46)가 장착되어 탈형부(42) 및 결합부(43)의 90° 왕복 회전운동을 유발한다.

이때, 본 발명의 시스템에 의하면 마이크로프로세서, 메모리, 입출력인터페이스를 탑재한 제어부(52)를 구비한다. 제어부(52)는 지그(20)의 이송 상태, 파지수단(30)의 작동 상태, 조립수단(40)의 작동 상태를 검출하면서 설정된 알고리즘을 실행한다.

한편, 본 발명의 시스템에 의하면 조립수단(40)의 탈형부(42) 및 결합부(43)는 각각 세척부(54) 및 포장부(56)에 연계될 수 있다. 세척부(54)는 탈형부(42)가 지그(20)에서 분리한 하부체(27)를 세척하고, 포장부(56)는 결합부(43)가 지그(20)에서 수납케이스(16)에 결합한 제품을 포장한다. 물론 조립부(14), 세척부(54), 포장부(56)는 부분적인 수작업을 포함하도록 구성될 수 있다.

도 4를 중심으로 하면서 도 1 내지 도 3을 참조하여 작동의 일예를 설명한다. 다수의 몰드(25)를 탑재한 다수의 지그(20)가 컨베이어(11)를 따라 가온부(12), 충진부(13), 가온부(12)를 거쳐 조립부(14)에 도달하고, 파지수단(30)은 파지대(31)를 가동하여 특정 지그(20)를 클램핑하고, 조립수단(40)은 조립대(41)를 가동하여 수납케이스(16)에 스틱(18)을 조립한다.

좀 더 구체적으로, 조립대(41)의 탈형부(42)가 하방을 향하는 상태에서 하강하여 지그(20)의 하부체(27)를 클램핑한 다음 도 4(a)처럼 상승하고, 이때 조립대(41)의 결합부(43)에는 수납케이스(16)가 장착된 상태이며, 이어서 결합부(43)가 회전하여 하방을 향하는 상태에서 하강하여 노출된 스틱(18)에 도 4(b)처럼 수납케이스(16)를 결합하고, 이때 탈형부(42)의 하부체(27)는 분리되어 세척부(54)로 이송되며, 이어서 결합부(43)가 회전하여 수납케이스(16)와 스틱(18)을 포장부(56)로 보내는 동시에 도 4(c)와 같이 탈형부(42)가 하방을 향하여 도 4(a)의 과정을 반복하도록 준비한다.

본 발명은 기재된 실시예에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형할 수 있음이 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다. 따라서 그러한 변형예 또는 수정예들은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 해야 할 것이다.

10: 프레임 11: 컨베이어
14: 조립부 16: 수납케이스
18: 스틱 20: 지그
21: 개방구 22: 수용홈
25: 몰드 26: 상부체
27: 하부체 30: 파지수단
31: 파지대 33: 완충기
35: 파지구동기 37: 탈형보조기
40: 조립수단 41: 조립대
42: 탈형부 43: 결합부
45: 승강구동기 46: 회전구동기
47: 조립구동기 52: 제어부
54: 세척부 56: 포장부

Claims (5)

1. 립스틱의 양산에서 조립 관련 공정을 자동화하는 시스템에 있어서:
   스틱(18)의 생성을 위한 다수의 몰드(25)를 탑재한 지그(20);
   상기 스틱(18)이 수용된 지그(20)를 순차적으로 정위치에 정렬하는 파지수단(30); 및
   상기 지그(20)에서 몰드(25)의 일부를 분리하고 노출된 스틱(18)에 수납케이스(16)를 결합하는 조립수단(40);을 포함하여 이루어지되,
   상기 몰드(25)는 수지재의 상부체(26)와 수지재의 하부체(27)를 결합한 구조를 적용하고,
   상기 파지수단(30)은 지그(20)의 양단에 맞물림 가능한 파지대(31), 파지대(31)의 클램핑 운동을 유발하는 파지구동기(35)를 구비하고,
   상기 파지대(31) 및 파지구동기(35)의 사이에는 설정된 파지력을 유지하기 위한 완충기(33), 파지대(31)를 통하여 진동 부여와 온도 조절하는 탈형보조기(37)를 더 구비하며,
   상기 조립수단(40)은 탈형부(42)와 결합부(43)를 지니면서 승강구동기(45)에 연결되는 조립대(41)를 구비하고, 탈형부(42)는 몰드(25)의 하부체(27)를 분리하는 조립구동기(47)를 구비하고, 결합부(43)는 스틱(18)에 수납케이스(16)를 결합하는 조립구동기(47)를 구비하며,
   상기 탈형부(42) 및 결합부(43)는 ㄱ자 형태로 배치되고 회전구동기(46)에 연결되어 교호로 지그(20)에 대향하도록 자세 변동되는 것을 특징으로 하는 립스틱 조립의 자동화 시스템.
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