KR102220179B1 - 화장품 충진장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 화장품 충진장치는, 고체 상태의 화장품 내용물을 고온으로 가열하여 액체 상태의 화장품 내용물이 저장되도록 하는 내용물 저장 모듈; 상기 내용물 저장 모듈과 이웃한 위치에 설치되어 화장품 내용물을 일정량만큼 용기로 토출하며, 화장품 내용물이 배출되는 단부가 교체되도록 분리되는 내용물 충진 모듈; 상기 내용물 충진 모듈의 노즐이 내용물 충진 위치까지 하강되고 충진 후 원위치로 상승되도록 상기 내용물 충진 모듈을 Z축 방향으로 이동시키는 Z축 이동 모듈; 상기 Z축 이동 모듈을 Y축 방향으로 이동시키는 Y축 이동 모듈; 상기 Y축 이동 모듈을 X축 방향으로 이동시키는 X축 이동 모듈; 및 상기 내용물 저장 모듈, 내용물 충진 모듈, Z축, Y축 및 X축 이동 모듈의 동작을 제어하는 컨트롤러;를 포함한다.
본 발명에 의하면, 내용물 충진 모듈을 탈착 구조로 구비하여 다품종 화장품의 충진이 가능하면서 유지보수가 용이하고, 간단한 방식으로 화장품 내용물의 토출량 조절이 가능하고, 밴드히터의 채용으로 화장품 내용물을 고온으로 가열할 수 있고, Z축 이동 모듈에 의해 노즐이 자동으로 승강하면서 화장품 내용물을 충진 가능하고, X축 이동 모듈과 Y축 이동 모듈을 수동에 의해 조작 가능하여 용기와의 중심 맞추는 작업이 용이하며, 노즐 또는 호스를 통해서 화장품 내용물의 공급이 가능한 효과가 있다.

Description

화장품 충진장치 {COSMETICS FILLING APPARATUS}
본 발명은 화장품 충진장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 고체 상태인 화장품 내용물을 가열하여 액체 상태에서 용기 내에 충진하는 장치에 관한 것이다.
일반적으로 화장품은 인체를 청결ㆍ미화하여 매력을 더하고 용모를 밝게 변화시키거나 피부ㆍ모발의 건강을 유지 또는 증진하기 위하여 인체에 바르고 문지르거나 뿌리는 등 이와 유사한 방법으로 사용되는 물품으로서 인체에 대한 작용이 경미한 것을 말한다.
여기서, 화장품 중 립스틱(lipstick) 또는 썬스틱(sunstick) 등과 같은 화장품은 화장품 원료를 열에 의해 녹인 후 액체 상태에서 용기 등에 붓고 응고시켜 제조되고 있다.
이렇게, 화장품을 제조하기 위한 충진장치가 한국등록특허 제1301686호 및 한국공개특허 제1999-005637호에 제안된 바 있다.
그러나 특허문헌 1, 2는 다품종의 화장품을 생산하기 위한 기계의 조작이 난해하고, 각각의 품종마다 해당 기계를 구비해야 하는 문제점이 있었다.
한국등록특허 제1301686호(2013.08.23) 한국공개특허 제1999-005637호(1999.01.25)
본 발명은 상기와 같은 점을 감안하여 안출된 것으로서, 본 발명의 해결과제는, 내용물 충진 모듈을 교체가 가능하도록 탈착 구조로 구비하고, 간단한 방식으로 화장품 내용물의 토출량 조절이 가능한 화장품 충진장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 화장품 충진장치는, 고체 상태의 화장품 내용물을 고온으로 가열하여 액체 상태의 화장품 내용물이 저장되도록 하는 내용물 저장 모듈; 상기 내용물 저장 모듈과 이웃한 위치에 설치되어 화장품 내용물을 일정량만큼 용기로 토출하며, 화장품 내용물이 배출되는 단부가 교체되도록 분리되는 내용물 충진 모듈; 상기 내용물 충진 모듈의 노즐이 내용물 충진 위치까지 하강되고 충진 후 원위치로 상승되도록 상기 내용물 충진 모듈을 Z축 방향으로 이동시키는 Z축 이동 모듈; 상기 Z축 이동 모듈을 Y축 방향으로 이동시키는 Y축 이동 모듈; 상기 Y축 이동 모듈을 X축 방향으로 이동시키는 X축 이동 모듈; 및 상기 내용물 저장 모듈, 내용물 충진 모듈, Z축, Y축 및 X축 이동 모듈의 동작을 제어하는 컨트롤러;를 포함할 수 있다.
상기 내용물 충진 모듈은, 상기 내용물 저장 모듈과 연통되도록 내부에서 상면까지 관통된 복수의 수직관로와, 내부에서 전면까지 관통된 복수의 수평관로가 내주면까지 동시 형성된 횡방향의 밸브부재 삽입공, 및 상기 밸브부재 삽입공에서 후면까지 횡방향으로 관통 형성된 실린더면을 포함하는 충진모듈 몸체; 상기 밸브부재 삽입공 내에 삽입되어 회전되며, 상기 피스톤의 후진시 상기 수직관로와 상기 실린더면을 연통시키고, 상기 피스톤의 전진시 상기 수평관로와 상기 실린더면을 연통시킬 수 있도록 외주면에 교차된 연통홀이 형성되는 밸브부재; 상기 밸브부재를 회전 구동시켜 관로를 변환시키는 관로 변환 구동부; 상기 실린더면에 각각 삽입되어 후진시 상기 수직관로를 통해 화장품 내용물을 흡입하고, 전진시 화장품 내용물을 상기 수평관로로 배출하도록 작동하는 피스톤; 및 상기 충진모듈 몸체의 전면에 설치되어 상기 수평관로를 통해 화장품 내용물을 배출하도록 복수의 노즐이 설치된 노즐 연결부재;를 포함할 수 있다.
상기 내용물 충진 모듈에는 화장품 내용물 충진시 상기 노즐에서 이격되고 충진 완료시 상기 노즐을 가열하도록 구동 실린더에 의해 이동하는 가열부재를 포함할 수 있다.
상기 내용물 충진 모듈은 상기 Z축 이동 모듈의 단부에 승강 가능하게 설치된 피스톤 구동 모듈의 단부에 탈착될 수 있다.
상기 피스톤 구동 모듈은, 상기 내용물 충진 모듈의 피스톤 단부가 결속되면서 전후 이동할 수 있도록 구비되는 피스톤 이동부재; 상기 피스톤 이동부재의 단부가 결합되도록 너트부재가 나선 체결된 볼 스크류; 및 상기 볼 스크류를 구동시키는 피스톤 이동모터;를 포함할 수 있다.
상기 충진모듈 몸체의 전면에 상기 노즐 연결부재 대신 호스가 설치된 호스 연결부재가 대체 사용될 수 있다.
상기 노즐 연결부재 또는 상기 호스 연결부재의 연결홀에 화장품 내용물에 의해 압력이 가해지면 개방되고, 화장품 내용물에 의한 압력이 가해지지 않으면 폐쇄되도록 탄성 지지되는 개폐부재가 설치될 수 있다.
상기 실린더면에는 환형 단면을 가지는 직경 조절부재가 화장품 내용물의 배출량에 따라 탈착 가능하도록 구비될 수 있다.
상기 Z축 이동 모듈은 자동에 의해 구동되고, 상기 Y축 이동 모듈 및 X축 이동 모듈은 수동에 의해 구동될 수 있다.
또한, 본 발명은, 고체 상태의 화장품 내용물을 고온으로 가열하여 액체 상태의 화장품 내용물이 저장되도록 하는 내용물 저장 모듈; 상기 내용물 저장 모듈의 일측에 설치되어 화장품 내용물을 일정량만큼 용기로 토출하며, 화장품 내용물이 배출되는 단부가 교체되도록 분리되는 내용물 충진 모듈; 상기 내용물 충진 모듈의 노즐이 내용물 충진 위치까지 하강되고 충진 후 원위치로 상승되도록 상기 내용물 충진 모듈을 Z축 방향으로 이동시키는 Z축 이동 모듈; 상기 Z축 이동 모듈을 Y축 방향으로 이동시키는 Y축 이동 모듈; 상기 Y축 이동 모듈을 X축 방향으로 이동시키는 X축 이동 모듈; 및 상기 내용물 저장 모듈, 내용물 충진 모듈, Z축, Y축 및 X축 이동 모듈의 동작을 제어하는 컨트롤러;를 포함하며, 상기 내용물 충진 모듈은, 상기 내용물 저장 모듈과 연통되도록 내부에 관로가 형성된 충진 모듈 몸체와, 상기 충진 모듈 몸체의 전면에 탈착 가능하게 설치되어 상기 내용물 저장 모듈에 저장된 화장품 내용물을 배출하도록 상기 노즐이 설치된 노즐 연결부재;를 포함하고, 상기 노즐 연결부재에는 상기 관로와 연통되도록 상기 노즐과 연결된 연결홀 내에 화장품 내용물에 의해 압력이 가해지면 개방되고, 화장품 내용물에 의한 압력이 가해지지 않으면 탄성력에 의해 폐쇄되도록 탄성 지지되어, 상기 노즐을 통해 화장품 내용물의 잔량이 유출되지 않게 하는 개폐부재를 포함할 수 있다.
또한, 본 발명은 고체 상태의 화장품 내용물을 고온으로 가열하여 액체 상태의 화장품 내용물이 저장되도록 하는 내용물 저장 모듈; 상기 내용물 저장 모듈의 일측에 설치되어 화장품 내용물을 일정량만큼 용기로 토출하며, 화장품 내용물이 배출되는 단부가 교체되도록 분리되는 내용물 충진 모듈; 상기 내용물 충진 모듈의 노즐이 내용물 충진 위치까지 하강되고 충진 후 원위치로 상승되도록 상기 내용물 충진 모듈을 Z축 방향으로 이동시키는 Z축 이동 모듈; 상기 Z축 이동 모듈을 Y축 방향으로 이동시키는 Y축 이동 모듈; 상기 Y축 이동 모듈을 X축 방향으로 이동시키는 X축 이동 모듈; 및 상기 내용물 저장 모듈, 내용물 충진 모듈, Z축, Y축 및 X축 이동 모듈의 동작을 제어하는 컨트롤러;를 포함하며, 상기 내용물 충진 모듈은, 상기 내용물 저장 모듈과 연통되도록 내부에 관로가 형성된 충진 모듈 몸체와, 상기 충진 모듈 몸체의 전면에 탈착 가능하게 설치되어 상기 내용물 저장 모듈에 저장된 화장품 내용물을 배출하도록 상기 노즐이 설치된 노즐 연결부재;를 포함하고, 상기 노즐 연결부재에는 상기 관로와 연통되도록 상기 노즐과 연결된 연결홀 내에 화장품 내용물에 의해 압력이 가해지면 개방되고, 화장품 내용물에 의한 압력이 가해지지 않으면 탄성력에 의해 폐쇄되도록 탄성 지지되어, 상기 노즐을 통해 화장품 내용물의 잔량이 유출되지 않게 하는 개폐부재를 포함하되, 상기 개폐부재는 일단부에 상기 노즐 연결부재의 전면까지 관통된 연결바가 연결되면서 상기 연결바의 관통된 단부에 상기 노즐 연결부재의 외벽면에 밀폐부재로 감싸진 탄성부재에 의해 탄성 지지되고, 상기 내용물 충진 모듈은 충진 모듈 몸체의 내부에 밸브부재 삽입공에서 후면까지 횡방향으로 관통 형성된 실린더면이 형성되되, 상기 실린더면에 환형 단면을 가지며, 화장품 내용물의 배출량에 따라 탈착 가능하면서 상기 실린더면에서 빨아들일 수 있는 화장품 내용물의 용량을 제어하도록 직경 조절부재를 포함하며. 상기 직경 조절부재는 상기 실린더면에서 분리한 상태에서 상기 실린더면의 내경과 대응되는 외경을 갖는 피스톤을 삽입하거나, 상기 실린더면에 삽입한 상태에서 상기 직경 조절부재의 중심에 형성된 피스톤 삽입홀에 대응하는 외경을 갖는 피스톤을 삽입하고, 상기 실린더면의 내부에서 단부가 상기 내용물 충진 모듈의 외부로 노출되도록 구비되어 후진시 화장품 내용물을 흡입하고, 전진시 화장품 내용물을 배출하도록 작동하는 피스톤이 상기 Z축 이동 모듈의 단부에 승강 가능하게 설치된 피스톤 구동 모듈의 단부에 직접 결합 또는 분리될 수 있다.
본 발명에 의하면, 내용물 충진 모듈을 탈착 구조로 구비하여 다품종 화장품의 충진이 가능하면서 유지보수가 용이하고, 간단한 방식으로 화장품 내용물의 토출량 조절이 가능하고, 밴드히터의 채용으로 화장품 내용물을 고온으로 가열할 수 있고, Z축 이동 모듈에 의해 노즐이 자동으로 승강하면서 화장품 내용물을 충진 가능하고, X축 이동 모듈과 Y축 이동 모듈을 수동에 의해 조작 가능하여 용기와의 중심 맞추는 작업이 용이하며, 노즐 또는 호스를 통해서 화장품 내용물의 공급이 가능한 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 화장품 충진장치를 도시한 정면도이다.
도 2는 본 발명의 화장품 충진장치를 도시한 측면도이다.
도 3은 본 발명의 화장품 충진장치에서 내용물 충진 모듈과, 피스톤 구동 모듈이 설치된 상태를 도시한 측면도이다.
도 4는 본 발명의 화장품 충진장치에서 내용물 충진 모듈과, 피스톤 구동 모듈이 설치된 상태를 도시한 평면도이다.
도 5는 본 발명의 화장품 충진장치에서 내용물 충진 모듈과, 피스톤 구동 모듈이 설치된 상태를 도시한 정면도이다.
도 6은 본 발명의 화장품 충진장치에서 내용물 충진 모듈과, 피스톤 구동 모듈이 분리된 상태를 도시한 측면도이다.
도 7은 본 발명의 화장품 충진장치에 포함된 내용물 충진 모듈의 충진 모듈 몸체를 도시한 측면도이다.
도 8은 본 발명의 화장품 충진장치에 포함된 내용물 충진 모듈의 충진 모듈 몸체에서 밸브부재의 회전에 따른 화장품 내용물의 이동 경로를 나타낸 부분확대 단면도이다.
도 9는 본 발명의 화장품 충진장치에 포함된 내용물 충진 모듈의 충진 모듈 몸체에서 직경 조절부재의 설치 전과 후 상태를 도시한 단면도이다.
도 10은 본 발명의 화장품 충진장치에 포함된 내용물 충진 모듈에서 충진 모듈 몸체에 호스 연결부재가 연결된 상태를 도시한 측면도이다.
본 발명의 상기와 같은 목적, 특징 및 다른 장점들은 첨부도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명함으로써 더욱 명백해질 것이다. 이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 화장품 충진장치에 대해 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 화장품 충진장치를 도시한 정면도이고, 도 2는 본 발명의 화장품 충진장치를 도시한 측면도이고, 도 3은 본 발명의 화장품 충진장치에서 내용물 충진 모듈과, 피스톤 구동 모듈이 설치된 상태를 도시한 측면도이고, 도 4는 본 발명의 화장품 충진장치에서 내용물 충진 모듈과, 피스톤 구동 모듈이 설치된 상태를 도시한 평면도이고, 도 5는 본 발명의 화장품 충진장치에서 내용물 충진 모듈과, 피스톤 구동 모듈이 설치된 상태를 도시한 정면도이고, 도 6은 본 발명의 화장품 충진장치에서 내용물 충진 모듈과, 피스톤 구동 모듈이 분리된 상태를 도시한 측면도이고, 도 7은 본 발명의 화장품 충진장치에 포함된 내용물 충진 모듈의 충진 모듈 몸체를 도시한 측면도이고, 도 8은 본 발명의 화장품 충진장치에 포함된 내용물 충진 모듈의 충진 모듈 몸체에서 밸브부재의 회전에 따른 화장품 내용물의 이동 경로를 나타낸 부분확대 단면도이고, 도 9는 본 발명의 화장품 충진장치에 포함된 내용물 충진 모듈의 충진 모듈 몸체에서 직경 조절부재의 설치 전과 후 상태를 도시한 단면도이며, 도 10은 본 발명의 화장품 충진장치에 포함된 내용물 충진 모듈에서 충진 모듈 몸체에 호스 연결부재가 연결된 상태를 도시한 측면도이다.
도 1 내지 도 9를 참조하면, 본 발명에 따른 화장품 충진장치(10)는 본체(100), X축 이동 모듈(200), Y축 이동 모듈(300), Z축 이동 모듈(400), 내용물 저장 모듈(500), 내용물 충진 모듈(600), 피스톤 구동 모듈(700) 및 컨트롤러(800)를 포함한다.
본체(100)는 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이 상부에 X축 이동 모듈(200), Y축 이동 모듈(300), Z축 이동 모듈(400), 내용물 저장 모듈(500), 내용물 충진 모듈(600), 피스톤 구동 모듈(700) 및 컨트롤러(800)가 설치되며, 저면에 화장품 충진장치(10)의 이동이 용이하도록 바퀴(102) 등이 설치될 수 있다.
X축 이동 모듈(200)은 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이 본체(100) 상면에 설치되어 Y축 이동 모듈(300)을 X축 방향으로 이동시키며, 제1 안내부재(210), 제1 이동부재(220), 하판(230) 및 X축 이동 핸들(240)을 포함한다.
제1 안내부재(210)는 레일 형태로 구비되면서 이격된 한 쌍이 본체(100)의 상면에 평행한 상태로 설치된다.
제1 이동부재(220)는 제1 안내부재(210) 상에 안착된 상태로 각각 슬라이딩 이동한다.
하판(230)은 제1 이동부재(220)의 상면에 고정되며, 그 상부에 Y축 이동 모듈(300)이 설치된다.
X축 이동 핸들(230)은 도면에는 도시하지 않았지만 단부에 양단이 지지된 스크류가 연결되고, 스크류에 나선 체결된 너트부재가 하판(230)의 저면에 고정되어 수동에 의한 회전시 하판(230)을 X축 방향으로 이동시킨다.
Y축 이동 모듈(300)은 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이 하판(230) 상면에 설치되어 Z축 이동 모듈(400)을 Y축 방향으로 이동시키며, 제2 안내부재(310), 제2 이동부재(320), 상판(330) 및 Y축 이동 핸들(340)을 포함한다.
제2 안내부재(310)는 레일 형태로 구비되면서 이격된 한 쌍이 X축 이동 모듈(200)의 하판(230) 상면에 제1 안내부재(210)와 직교하면서 평행한 상태로 설치된다.
제2 이동부재(320)는 제2 안내부재(310) 상에 안착된 상태로 각각 슬라이딩 이동한다.
상판(330)은 제2 이동부재(320)의 상면에 고정되며, 그 상부에 Z축 이동 모듈(400)이 설치된다.
Y축 이동 핸들(330)은 도면에는 도시하지 않았지만 단부에 양단이 지지된 스크류가 연결되고, 스크류에 나선 체결된 너트부재가 상판(330)의 저면에 고정되어 수동에 의한 회전시 상판(330)을 Y축 방향으로 이동시킨다.
Z축 이동 모듈(400)은 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이 단부에 설치된 노즐(644)이 내용물 충진 위치까지 하강되고 충진 후 원위치로 상승되도록 내용물 충진 모듈(600)을 Z축 방향으로 이동시키며, 프레임, 서보 모터(420), 볼 스크류(422), 너트부재(424) 및 가이드 봉(428)을 포함한다.
프레임은 상판(330)의 상면에 이격된 한 쌍이 직립 설치된 수직 지지대(410)와, 수직 지지대(410)의 전면에 상하 슬라이딩 이동하면서 내용물 저장 모듈(500), 내용물 충진 모듈(600) 및 교반모터(520)가 고정되는 고정편(412)과, 수직 지지대(410)의 상단에 설치되어 컨트롤러(800)가 설치되는 수평 지지대(414)와, 수직 지지대(410)의 후면에 설치되어 서보 모터(420)가 설치되는 모터 지지부재(416)를 포함한다.
서보 모터(servo motor: 420)는 고정편(412)을 승강시킬 수 있도록 구동력을 제공하며, 회전속도 등의 정밀 제어가 가능하므로 노즐(644)의 하강 위치를 일률적으로 정확하게 제어 수 있다.
볼 스크류(ball screw: 422)는 서보 모터(420)의 구동축에 설치되며, 단부가 수평 지지대(414)에 지지된다.
너트부재(424)는 볼 스크류(422)에 나선 체결되어 회전 방향에 따라 승강 또는 하강하게 된다.
더욱이, 너트부재(424)에는 이격된 고정편(412)을 연결대(426)에 의해 연결하여 고정편(412)이 연동되도록 한다.
가이드 봉(428)은 직립 상태에서 수평 지지대(414)와 모터 지지부재(416)에 상하단이 지지된 상태로 구비되면서 수직 지지대(410)와 볼 스크류(422)의 사이에 배치되어 고정편(412)의 승강시 고정편(412)의 이동 방향을 안내한다.
내용물 저장 모듈(500)은 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이 고체 상태의 화장품 내용물을 고온으로 가열하여 액체 상태의 화장품 내용물이 저장되도록 하며, 내용물 저장통(510) 및 교반모터(520)를 포함한다.
내용물 저장통(510)은 도면에는 도시하지 않았지만, 내부에 밴드 히터가 설치되어 150℃의 고온으로 내부에 담기는 고체 상태의 화장품 내용물을 가열할 수 있다.
더욱이, 내용물 저장통(510)은 하부의 배출구가 내용물 충진 모듈(600)의 상부에 형성된 유입구와 연결 또는 분리가 가능하다.
교반모터(520)는 내용물 저장통(510)의 상측에서 고정편(412)의 상부에서 횡방향으로 배치된 교반모터 지지대(512)에 고정되며, 구동축에 회전 및 승강 가능한 교반 날개(도면에 미도시)가 설치된다.
내용물 충진 모듈(600)은 도 3 내지 도 7에 도시된 바와 같이 내용물 저장 모듈(500)과 이웃한 하측에 설치되어 화장품 내용물을 일정량만큼 용기로 토출하고, 화장품 내용물이 배출되는 단부가 교체되도록 분리되며, 충진 모듈 몸체(610), 밸브부재(620), 관로 변환 구동부(630), 노즐 연결부재(640), 피스톤(650), 가열부재(660) 및 구동 실린더(670)를 포함한다.
한편, 내용물 충진 모듈(600)은 노즐(644)의 직경 등과 같이 작업 조건의 변경 및 조절이 요구되면 교체가 가능하도록 구비된다.
도 7을 참조하면, 충진 모듈 몸체(610)는 내부 전방에 횡방향으로 형성되어 밸브부재(620)가 삽입되는 밸브부재 삽입공(612)과, 내용물 저장 모듈(500)의 내용물 저장통(510)과 연통되도록 밸브부재 삽입공(612)의 내주면에서 상면까지 관통된 복수의 수직관로(614a)와, 밸브부재 삽입공(612)의 내주면에서 전면까지 관통된 복수의 전방 수평관로(614b), 및 밸브부재 삽입공(612)에서 후면까지 횡방향으로 관통 형성된 실린더면(616)을 포함한다. 여기서, 수직관로(614a)와 내용물 저장통(510)의 사이에는 내부에 수직홀이 형성된 연결구(680)가 설치된다.
이때, 밸브부재 삽입공(612)과 실린더면(616)의 사이에는 내경이 전방 수평관로(614b)와 동일한 후방 수평관로(614c)가 형성된다.
더욱이, 충진 모듈 몸체(610)는 도 4에 도시된 바와 같이 그 후단 양측에 결속홈(611a)이 횡방향으로 돌출부재(611)가 형성되어, 결속홈(611a) 내부에 피스톤 구동 모듈(700)의 선단 양측에 회전 가능하게 설치된 회전나사(712)를 위치시킨 후 회전나사(712)의 단부에 고정너트(714)를 체결시켜 피스톤 구동 모듈(700)을 간단하게 연결시킬 수 있다.
한편, 실린더면(616)에는 환형 단면을 가지는 원통 형상의 직경 조절부재(618)가 화장품 내용물의 배출량에 따라 탈착 가능하도록 구비될 수 있다.
즉, 직경 조절부재(618)는 실린더면(616)에서 빨아들일 수 있는 화장품 내용물의 용량을 제어하는 구성으로, 썬스틱 등과 같이 화장품 내용물이 다량 요구되면 실린더면(616)에서 분리한 상태에서 실린더면(616)의 내경과 대응되는 외경을 갖는 피스톤(650)을 삽입하게 된다[도 9(a) 참조].
그리고 립스틱 등과 같이 화장품 내용물이 소량 요구되면 실린더면(616)에 직경 조절부재(618)를 삽입한 상태에서 직경 조절부재(618)의 중심에 형성된 피스톤 삽입홀(618a)에 대응하는 외경을 갖는 피스톤(650)을 삽입하게 된다[도 9(b) 참조].
밸브부재(620)는 내부에 교차 형태로 형성된 복수의 연통홀(622)이 형성된 원통 형상으로 형성되어 밸브부재 삽입공(612) 내에 삽입된 상태로 회전되면서 내용물 저장 모듈(500)에 저장된 화장품 내용물을 노즐(644)로 전달 또는 전달 중지한다.
즉, 밸브부재(620)는 피스톤(650)이 후진할 때 내부에 형성된 연통홀(622)이 회전에 의해 "ㅏ" 자 형태로 위치되면서 수직관로(614a)와 후방 수평관로(614c)를 거쳐 실린더면(616)을 연통시켜 수직관로(614a)를 통해 화장품 내용물을 빨아들이게 된다. 이때, 전방 수평관로(614b)는 밸브부재(620)에 의해 폐쇄 상태를 유지한다[도 8(a) 참조].
그리고 밸브부재(620)는 피스톤(650)이 전진할 때 내부에 형성된 연통홀(622)이 회전에 의해 "ㅜ" 자 형태로 위치되면서 전, 후방 수평관로(614a, 614c)와 실린더면(616)을 연통시켜 전방 수평관로(614b)를 통해 화장품 내용물을 노즐(644)로 배출시키게 된다. 이때, 수직관로(614a)는 밸브부재(620)에 의해 폐쇄 상태를 유지한다[도 8(b) 참조].
관로 변환 구동부(630)는 충진 모듈 몸체(610)의 일측에 설치되면서 구동축에 밸브부재(620)의 일단부가 연결되어 회전 구동된 밸브부재(620)를 통해 관로를 변환시키도록 구동력을 제공하며, 일예로 모터 등이 이에 적용된다.
노즐 연결부재(640)는 충진모듈 몸체(610)의 전면에 볼팅에 의해 고정되어 전방 수평관로(614a)를 통해 화장품 내용물을 배출하도록 내부에 복수의 연결홀(672)이 도 7 기준 "┌" 형상으로 절곡 형성되면서 연결홀(672)의 수직부 하단에 직립된 복수의 노즐(644)이 설치된다.
더욱이, 노즐 연결부재(640)에는 도 7에 도시된 바와 같이 연결홀(642)의 단부를 개폐 가능하도록 개폐부재(646)가 구비되어 전방 수평관로(614b)를 통해 화장품 내용물의 잔량이 유출됨을 방지할 수 있다.
이를 위해 개폐부재(646)는 연결홀(642)의 입구를 개폐 가능하도록 구(球) 형상으로 형성되고, 선단에 연결바(646a)가 연장되며, 노즐 연결부재(640)의 외부로 노출되는 연결바(646a)의 후방에 걸림부재(646b)가 확장 형성된다.
그리고 연결바(646a)의 후단 및 걸림부재(646b)를 감싸도록 노즐 연결부재(640)의 전면에 밀폐부재(648a)가 구비되며, 걸림부재(646b)와 밀폐부재(648a)의 대향면에 탄성부재(648)가 구비된다.
따라서, 전방 수평관로(614b)를 통해 내용물 저장통(510) 내부의 화장품 내용물이 공급되면 화장품 내용물의 압력에 의해 밀폐부재(648a)의 후단이 후퇴하면서 연결홀(642)이 개방되지만, 화장품 내용물이 공급 중지되면 탄성부재(648)의 탄성력에 의해 밀폐부재(648a)의 후단이 연결홀(642)을 폐쇄시키게 된다.
한편, 노즐(644)의 하측에는 용기를 순차적으로 공급하도록 컨베이어가 설치된다.
도 10을 참조하면, 충진모듈 몸체(610)의 전면에 고정되는 노즐 연결부재(640) 대신 호스(644')가 설치된 호스 연결부재(640')가 대체 사용될 수 있다.
호스 연결부재(640')는 노즐 연결부재(640)와 같이 노즐 연결부재(640)를 분리한 상태에서 충진모듈 몸체(610)의 전면에 볼팅에 의해 고정되어 호스(644')를 통해 먼 거리의 용기에도 화장품 내용물을 공급할 수 있다.
한편, 호스(644')는 선단에 노즐이 고정되고, 후단에 호스 연결부재(640')의 연결홀(672')에 결합될 연결구가 나선 등의 구조로 체결될 수 있도록 설치된다.
여기서, 호스(644')는 외면에 히터 등이 설치되어 가열부재(660) 역할을 대신할 수 있다.
더욱이, 호스 연결부재(640')에도 앞서 설명한 노즐 연결부재(640)와 동일하게 개폐부재 및 탄성부재에 의해 화장품 내용물의 잔량이 유출됨을 방지할 수 있다.
피스톤(650)은 실린더면(616)에 각각 횡방향으로 삽입되어 후진시 수직관로(614a)를 통해 화장품 내용물을 동시 흡입하고, 전진시 화장품 내용물을 후방 수평관로(614c) 및 전방 수평관로(614b)로 동시 배출하도록 작동한다.
한편, 피스톤(650)은 후단에 외주면을 따라 함몰된 결속홈(652)이 형성되어 결속홈(652)이 피스톤 이동부재(730)의 선단에 위치되면 원호 형상의 피스톤 결속부재(654)에 의해 결속시킨다.
이때, 피스톤(650)은 상술한 바와 같이 실린더면(616)의 내경과 대응되는 내경을 갖는 제품과, 직경 조절부재(618)의 중심에 형성된 홀의 내경과 대응되는 내경을 갖는 제품으로 각각 구비되어 상황에 맞게 사용된다.
가열부재(660)는 충진모듈 몸체(610)의 저면 전방에 위치되어 복수의 노즐(644)을 가열하는 히터로, 화장품 내용물 충진시 노즐(644)에서 후퇴하게 되고 충진 완료시 노즐(644)을 가열하도록 노즐(644) 방향으로 전진하게 된다.
이때, 가열부재(660)는 전면에 복수의 노즐(644)을 감싸도록 노즐 감쌈 홈이 종방향으로 복수 형성된다.
구동 실린더(670)는 충진모듈 몸체(610)의 저면 전방에 설치되며, 로드의 단부에 가열부재(660)의 후면이 고정되어 가열부재(660)를 전진 또는 후진하도록 구동력을 제공한다.
피스톤 구동 모듈(700)은 도 3 내지 도 6에 도시된 바와 같이 Z축 이동 모듈(400)의 고정편(412)에 후단이 고정되면서 선단에 내용물 충진 모듈(600)이 탈착되어 내용물 충진 모듈(600)의 피스톤(650)을 전후로 구동시키는 기능을 하며, 구동모듈 몸체(710), 피스톤 이동모터(720), 및 피스톤 이동부재(730)를 포함한다.
구동모듈 몸체(710)는 후단이 Z축 이동 모듈(400)의 고정편(412)에 고정되며, 선단 양측에 종축을 기준으로 회전 가능하게 회전나사(712)가 각각 설치된다.
회전나사(712)는 구동모듈 몸체(710)에 내용물 충진 모듈(600)을 부착할 때 내용물 충진 모듈(600)의 돌출부재(611)에 형성된 결속홈(611a)에 삽입한 상태에서 단부에 고정너트(714)를 체결시킬 수 있도록 구성된다.
고정너트(714)는 단차진 원기둥 형상으로 형성되면서 단부에 회전나사(712)와 나선 체결되도록 나선홈이 형성된다.
피스톤 이동모터(720)는 구동모듈 몸체(710)의 저면 후방에 설치되어 구동모듈 몸체(710)의 내부에 횡방향으로 위치된 볼 스크류(722)에 회전력을 제공한다.
이때, 피스톤 이동모터(720)와 볼 스크류(722)는 기어 등의 연결 구조에 의해 동력을 전달할 수 있다.
피스톤 이동부재(730)는 돌출된 단차 형상으로 형성된 선단에 피스톤(650)의 후단이 삽입되도록 한 쌍의 홀이 횡방향으로 관통 형성되며, 볼 스크류(722)에 나선 체결된 너트부재의 상면에 저면이 고정된다.
한편, 피스톤 이동부재(730)는 한 쌍의 홀을 통과한 피스톤(650)의 결속홈(652)에 피스톤 결속부재(654)에 결속된다.
컨트롤러(800)는 도 2에 도시된 바와 같이 Z축 이동 모듈(400)의 수평 지지대(414) 상에 회전 가능하게 설치되어 X축 이동 모듈(200), Y축 이동 모듈(300), Z축 이동 모듈(400), 내용물 저장 모듈(500), 내용물 충진 모듈(600) 및 피스톤 구동 모듈(700) 등의 동작 조건을 제어한다.
이와 같이 본 발명에 따른 화장품 충진장치(10)의 작동 과정을 설명하면 다음과 같다.
먼저, 내용물 충진 모듈(600)의 노즐(644) 하측에 설치된 컨베이어(도면에 미도시)에 의해 용기를 순차적으로 공급시키게 된다.
다음으로, 용기가 노즐(644) 하측 동일 수직선상 위치에 도달하면 이를 감지하여 컨베이어의 작동을 중지시키도록 제어된다.
이때, 용기의 중심과 노즐(644)의 중심이 일치하지 않으면 X축 이동 모듈(200)의 X축 이동 핸들(240)과 Y축 이동 모듈(300)의 Y축 이동 핸들(340)을 회전시켜 수동으로 중심을 맞출 수 있게 된다.
다음으로, Z축 이동 모듈(400)의 서보 모터(420)가 볼 스크류(422)를 구동시키고, 볼 스크류(422)에 나선 체결된 너트부재(424)가 하측으로 이동하면서 너트부재(424)에 고정된 연결대(426)에 의해 내용물 저장 모듈(500), 내용물 충진 모듈(600) 및 교반모터(520)가 고정된 고정편(412)을 설정 높이만큼 하강시킨다.
다음으로, 고정편(412)의 하강에 의해 노즐(644)이 용기의 내부로 위치되면 이를 감지하며 피스톤 구동 모듈(700)의 피스톤 이동모터(720)가 구동되면서 볼 스크류(722)를 연동시켜 피스톤 이동부재(730)를 설정 거리만큼 후퇴시킨다.
이때, 밸브부재(620)가 관로 변환 구동부(630)에 의해 회전되면서 수직관로(614a)와 후방 수평관로(614c) 및 실린더면(616)을 연통시켜 수직관로(614a)를 통해 내용물 저장통(510)에 저장된 화장품 내용물을 빨아들이게 된다.
다음으로, 피스톤 이동부재(730)의 후퇴에 의해 피스톤 이동부재(730)에 고정된 피스톤(650) 역시 후퇴하면서 내용물 저장통(510)에 저장된 액체 상태의 화장품 내용물이 수직관로(614a)로 유입된다.
다음으로, 밸브부재(620)가 관로 변환 구동부(630)에 의해 더 회전되면서 전, 후방 수평관로(614a, 614c)와 실린더면(616)을 연통시킨 상태에서 피스톤 구동 모듈(700)의 피스톤 이동모터(720)가 구동되면서 볼 스크류(722)를 연동시켜 피스톤 이동부재(730)를 설정 거리만큼 전진시켜 이에 연동되는 피스톤(650)이 전진하게 되므로 전방 수평관로(614b)를 통해 화장품 내용물을 노즐(644)로 배출된다.
다음으로, 노즐(644)을 통해 화장품 내용물을 용기 내부로 충진시켜 정량만큼 충진이 완료되면 노즐(644)이 서보 모터(420)의 구동력에 의해 원위치로 상승하게 된다.
이때, 밸브부재(620)가 관로 변환 구동부(630)에 의해 원위치로 회전되면서 수직관로(614a)와 후방 수평관로(614c) 및 실린더면(616)을 연통시키게 된다.
다음으로, 화장품 내용물을 용기 내부로 충진 완료하면 가열부재(660)가 구동 실린더(670)에 의해 전진하면서 가열부재(660)에 의해 노즐(644)을 가열하게 되며, 화장품 내용물을 충진할 때는 가열부재(660)가 구동 실린더(670)에 의해 후진하게 된다.
한편, 내용물 충진 모듈(600)의 교체가 요구되면, 피스톤 구동 모듈(700)의 선단 양측에 회전 가능하게 설치된 회전나사(712)의 단부에서 고정너트(714)를 체결 해제시킨 후 회전나사(712)를 회전시켜 충진 모듈 몸체(610)의 후단 양측에 형성된 돌출부재(611)의 결속홈(611a)에서 분리시킨 다음 역순으로 내용물 충진 모듈(600)을 피스톤 구동 모듈(700)에 장착시킨다.
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예들을 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.
10: 화장품 충진장치 100: 본체
200: X축 이동 모듈 300: Y축 이동 모듈
400: Z축 이동 모듈 410: 수직 지지대
420: 서보 모터 422: 볼 스크류
424: 너트부재 426: 연결대
428: 가이드 봉 500: 내용물 저장 모듈
510: 내용물 저장통 520: 교반모터
600: 내용물 충진 모듈 610: 충진 모듈 몸체
620: 밸브부재 630: 관로 변환 구동부
640: 노즐 연결부재 650: 피스톤
660; 가열부재 670: 구동 실린더
700: 피스톤 구동 모듈 710; 구동모듈 몸체
720: 피스톤 이동모터 730: 피스톤 이동부재
800: 컨트롤러

Claims (9)

  1. 고체 상태의 화장품 내용물을 고온으로 가열하여 액체 상태의 화장품 내용물이 저장되도록 하는 내용물 저장 모듈;
    상기 내용물 저장 모듈의 일측에 설치되어 화장품 내용물을 일정량만큼 용기로 토출하며, 화장품 내용물이 배출되는 단부가 교체되도록 분리되는 내용물 충진 모듈;
    상기 내용물 충진 모듈의 노즐이 내용물 충진 위치까지 하강되고 충진 후 원위치로 상승되도록 상기 내용물 충진 모듈을 Z축 방향으로 이동시키는 Z축 이동 모듈;
    상기 Z축 이동 모듈을 Y축 방향으로 이동시키는 Y축 이동 모듈;
    상기 Y축 이동 모듈을 X축 방향으로 이동시키는 X축 이동 모듈; 및
    상기 내용물 저장 모듈, 내용물 충진 모듈, Z축, Y축 및 X축 이동 모듈의 동작을 제어하는 컨트롤러;를 포함하며,
    상기 내용물 충진 모듈은, 상기 내용물 저장 모듈과 연통되도록 내부에 관로가 형성된 충진 모듈 몸체와, 상기 충진 모듈 몸체의 전면에 탈착 가능하게 설치되어 상기 내용물 저장 모듈에 저장된 화장품 내용물을 배출하도록 상기 노즐이 설치된 노즐 연결부재;를 포함하고,
    상기 노즐 연결부재에는 상기 관로와 연통되도록 상기 노즐과 연결된 연결홀 내에 화장품 내용물에 의해 압력이 가해지면 개방되고, 화장품 내용물에 의한 압력이 가해지지 않으면 탄성력에 의해 폐쇄되도록 탄성 지지되어, 상기 노즐을 통해 화장품 내용물의 잔량이 유출되지 않게 하는 개폐부재를 포함하되,
    상기 개폐부재는 일단부에 상기 노즐 연결부재의 전면까지 관통된 연결바가 연결되면서 상기 연결바의 관통된 단부에 상기 노즐 연결부재의 외벽면에 밀폐부재로 감싸진 탄성부재에 의해 탄성 지지되고,
    상기 내용물 충진 모듈은 충진 모듈 몸체의 내부에 밸브부재 삽입공에서 후면까지 횡방향으로 관통 형성된 실린더면이 형성되되, 상기 실린더면에 환형 단면을 가지며, 화장품 내용물의 배출량에 따라 탈착 가능하면서 상기 실린더면에서 빨아들일 수 있는 화장품 내용물의 용량을 제어하도록 직경 조절부재를 포함하며. 상기 직경 조절부재는 상기 실린더면에서 분리한 상태에서 상기 실린더면의 내경과 대응되는 외경을 갖는 피스톤을 삽입하거나, 상기 실린더면에 삽입한 상태에서 상기 직경 조절부재의 중심에 형성된 피스톤 삽입홀에 대응하는 외경을 갖는 피스톤을 삽입하고,
    상기 실린더면의 내부에서 단부가 상기 내용물 충진 모듈의 외부로 노출되도록 구비되어 후진시 화장품 내용물을 흡입하고, 전진시 화장품 내용물을 배출하도록 작동하는 피스톤이 상기 Z축 이동 모듈의 단부에 승강 가능하게 설치된 피스톤 구동 모듈의 단부에 직접 결합 또는 분리되는 것을 특징으로 하는 화장품 충진장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 내용물 충진 모듈은,
    상기 내용물 저장 모듈과 연통되도록 내부에서 상면까지 관통된 복수의 수직관로와, 내부에서 전면까지 관통된 복수의 수평관로가 내주면까지 동시 형성된 횡방향의 밸브부재 삽입공을 포함하는 충진 모듈 몸체;
    상기 밸브부재 삽입공 내에 삽입되어 회전되며, 피스톤의 후진시 상기 수직관로와 상기 실린더면을 연통시키고, 상기 피스톤의 전진시 상기 수평관로와 상기 실린더면을 연통시킬 수 있도록 외주면에 교차된 연통홀이 형성되는 밸브부재; 및
    상기 밸브부재를 회전 구동시켜 관로를 변환시키는 관로 변환 구동부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 화장품 충진장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 내용물 충진 모듈에는 화장품 내용물 충진시 상기 노즐에서 이격되고 충진 완료시 상기 노즐을 가열하도록 구동 실린더에 의해 이동하며, 전면에 복수의 노즐을 감싸도록 노즐 감쌈 홈이 형성된 가열부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 화장품 충진장치.
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서, 상기 피스톤 구동 모듈은,
    상기 내용물 충진 모듈의 피스톤 단부가 결속되면서 전후 이동할 수 있도록 구비되는 피스톤 이동부재;,
    상기 피스톤 이동부재의 단부가 결합되도록 너트부재가 나선 체결된 볼 스크류; 및
    상기 볼 스크류를 구동시키는 피스톤 이동모터;를 포함하는 것을 특징으로 하는 화장품 충진장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 충진 모듈 몸체의 전면에 상기 노즐 연결부재 대신 호스가 설치된 호스 연결부재가 대체 사용되는 것을 특징으로 하는 화장품 충진장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 호스 연결부재의 연결홀에 화장품 내용물에 의해 압력이 가해지면 개방되고, 화장품 내용물에 의한 압력이 가해지지 않으면 폐쇄되도록 탄성 지지되는 개폐부재가 설치된 것을 특징으로 하는 화장품 충진장치.
  8. 삭제
  9. 제1항에 있어서,
    상기 Z축 이동 모듈은 자동에 의해 구동되고, 상기 Y축 이동 모듈 및 X축 이동 모듈은 수동에 의해 구동되는 것을 특징으로 하는 화장품 충진장치.
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