KR102259038B1

KR102259038B1 - 마스크 포장 장치

Info

Publication number: KR102259038B1
Application number: KR1020210012766A
Authority: KR
Inventors: 한동희
Original assignee: 한동희
Priority date: 2021-01-29
Filing date: 2021-01-29
Publication date: 2021-05-31
Also published as: WO2022164092A1

Abstract

본 발명의 일측면에 따른 마스크 포장 장치는, 중심축선에 대하여 원형 배열로 형성된 복수개의 가이드홀들을 포함하는 가이드판; 상기 중심축선과 중심이 일치하는 샤프트; 베어링에 의해 상기 샤프트에 회전 가능하게 설치되며, 일측면에는 상기 가이드판이 결합된 외통; 상기 외통을 회전시키는 구동유닛; 각각이 상기 가이드홀들의 입구를 향해 있도록 상기 외통의 둘레를 따라 배열되고, 상기 외통이 회전할 때, 상기 마스크 공급유닛에서 해당 마스크를 픽업하여 상기 중심축선에 대하여 공전하는 복수개의 마스크 척들; 각각이 상기 가이드홀들의 출구를 향해 있도록 상기 가이드판에 결합되며, 상기 외통과 함께 상기 가이드판이 회전할 때, 상기 포장재 공급유닛에서 해당 포장재를 픽업하여 상기 중심축선에 대하여 공전하는 복수개의 포장재 척들; 상기 외통의 회전에 의해 해당 마스크 척이 마스크 삽입 구간에 도달하면, 해당 마스크 척의 일 단부가 해당 가이드홀의 입구에 근접하거나 들어가도록 해당 마스크 척을 전진시키는 캠메커니즘(cam mechanism); 및 상기 마스크 삽입 구간 내에 위치한 해당 마스크 척 상의 해당 마스크를 해당 가이드홀을 통과하도록 밀어, 해당 마스크를 해당 포장재 척 상의 해장 포장재 내로 삽입하는 푸쉬 액추에이터(push actuator)를 포함한다.

Description

마스크 포장 장치{APPARATUSES FOR PACKING MASKS}

본 발명은 마스크 포장 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 마스크를 일단이 개봉된 포장재 내로 삽입하는 작업을 자동으로 신속하게 수행할 수 있는 마스크 포장 장치에 관한 것이다.

마스크는 병균이나 먼지 등의 흡입 및 비산을 막기 위하여 코와 입을 가리는데 사용된다. 특히, 마스크는 외부로부터의 병균과 먼지를 포함하는 미세 이물질이 입과 코를 통해 신체의 내부로 유입되는 것을 방지하여 호흡기 질병을 예방하기 위한 목적으로 대중적으로 사용되고 있다.

최근, 미세먼지의 증가 등으로 인한 호흡기 질환 환자가 증가하고, 각종 바이러스성 질환이 빈번하게 유행함에 따라 마스크의 수요도 급격하게 증가하고 있는 추세이다.

통상적으로, 마스크는 거즈 또는 부직포 등의 섬유재질로 된 시트 형태의 마스크 본체를 반구 또는 사각 형상으로 만들고, 마스크 본체의 양측에 각각 밴드를 부착하여 코와 입과 턱 주변을 감싸는 형태로 제작된다. 마스크의 자동 생산 시스템에서, 마스크는 일단이 개봉된 파우치 형태의 포장재에 의해 포장된다.

종래에도 마스크 포장 작업을 자동으로 수행할 수 있는 마스크 포장 장치가 제안된 바 있다. 종래의 마스크 포장 장치는, 일정 스텝으로 회전하는 턴테이블과, 포장재의 입구 양단을 파지하도록 구성되고 턴테이블의 원주 상에 복수개로 마련된 복수개의 그립퍼들과, 턴테이블의 일측에 배치되어 그립퍼들에 포장재를 공급하는 포장재 공급부와, 포장재 공급부에서 공급된 포장재를 하나씩 들어올려 턴테이블에 의해 회전되는 그립퍼들 각각에 하나씩 전달하는 포장재 전달부와, 그립퍼에 의해 그립된 상태로 회전 이송되는 포장재 각각의 입구를 하나씩 벌려주는 입구 확장부와, 입구 확장부에 의해 벌려진 포장재 입구에 마스크를 하나씩 투입하는 마스크 투입부와, 마스크 투입부에 복수개의 마스크들을 차례대로 공급하는 마스크 공급부 등을 포함한다.

그러나 종래의 마스크 포장 장치는 구조가 복잡하고, 부품 수가 과도하게 많으며, 장치 전체 크기가 과도하게 크다는 단점이 있다. 또한, 종래의 마스크 포장 장치는, 포장재의 공급, 입구 벌림, 마스크 투입 등의 작업이 하나씩 순차적으로 이루어지므로, 전체 공정시간이 길다는 단점이 있다.

등록특허공보 제1968334호 (2019. 04. 05.)

본 발명은 상술한 바와 같은 점을 감안하여 안출된 것으로서, 종래에 비하여 부품 수가 적고 구조가 간단하면서도, 포장재의 공급, 입구 벌림, 마스크 삽입 등의 작업들을 끊김 없이 동시에 수행하여, 마스크 포장 작업 시간을 획기적으로 줄일 수 있는 마스크 포장 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 목적은 상술한 것에 한정되지 않으며, 언급되지 아니한 다른 목적들은 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상술한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일측면에 따른 마스크 포장 장치는, 중심축선에 대하여 원형 배열로 형성된 복수개의 가이드홀들을 포함하는 가이드판; 상기 중심축선과 중심이 일치하는 샤프트; 베어링에 의해 상기 샤프트에 회전 가능하게 설치되며, 일측면에는 상기 가이드판이 결합된 외통; 상기 외통을 회전시키는 구동유닛; 각각이 상기 가이드홀의 입구를 향해 있도록 상기 외통의 둘레를 따라 배열되고, 상기 외통이 회전할 때 상기 마스크 공급유닛에서 해당 마스크를 픽업하여 상기 중심축선에 대하여 공전하는 복수개의 마스크 척들; 각각이 상기 가이드홀의 출구를 향해 있도록 상기 가이드판에 결합되며, 상기 외통과 함께 상기 가이드판이 회전할 때, 상기 포장재 공급유닛에서 해당 포장재를 픽업하여 상기 중심축선에 대하여 공전하는 복수개의 포장재 척들; 상기 외통의 회전에 의해 해당 마스크 척이 마스크 삽입 구간에 도달하면, 해당 마스크 척의 일 단부가 상기 가이드홀의 입구에 근접하거나 들어가도록 해당 마스크 척을 전진시키는 캠메커니즘(cam mechanism); 및 상기 마스크 삽입 구간 내에 위치한 해당 마스크 척 상의 해당 마스크를 상기 가이드홀을 통과하도록 밀어 해당 마스크를 해당 포장재 척에 삽입하는 푸쉬 액추에이터(push actuator)를 포함한다.

상기 마스크 포장 장치는 상기 푸쉬 액추에이터의 구동 전에, 상기 마스크 삽입 구간 내 해당 포장재 척 상의 포장재를 상기 출구에 근접시키는 포장재 이송유닛을 더 포함한다.

상기 마스크 포장 장치는 해당 포장재가 상기 출구에 근접한 상태에서, 해당 포장재의 입구를 벌리는 입구 확장 유닛을 더 포함한다.

상기 캠메커니즘은, 외주면에 캠홈이 형성되고 상기 외통 내에서 상기 샤프트에 결합된 내통과, 일단이 상기 마스크 척에 연결되며, 상기 외통의 회전에 의해 상기 캠홈을 따라 이동하여, 상기 마스크 척을 상기 가이드홀의 입구와 가까워지는 방향 또는 상기 가이드홀의 입구와 멀어지는 방향으로 전진 또는 후퇴 이송시키는 캠 종동 로드를 포함한다.

상기 마스크 포장 장치는 지면에 세워진 다리와, 상기 다리에 의해 지지되는 베드를 더 포함하며, 상기 베드 상에는 상기 샤프트가 연결된 기둥이 세워져 설치되며, 상기 구동유닛은 모터와, 상기 모터와 연결된 주동풀리와, 상기 베드 위쪽에서 상기 외통의 일측면에 연결된 종동풀리와, 상기 주동풀리와 상기 종동풀리에 설치되어 상기 주동풀리의 회전력을 상기 종동풀리에 전달하는 벨트를 포함한다.

상기 마스크 척들 및 상기 포장재 척들 각각이 상기 중심축선에 대하여 공전하여 가장 낮게 위치할 때 상기 마스크 공급유닛 및 상기 포장재 공급유닛에서 마스크 및 포장재를 각각 픽업한다.

상기 가이드판의 중심으로부터 상기 가이드홀들 각각에 이르는 거리는 상기 중심축선에서 상기 외통의 둘레까지 거리보다 크다.

상기 포장재 이송유닛은, 클램프와, 해당 포장재의 후단을 파지할 수 있는 위치로 상기 클램프를 전진 이송시키는 제1 구동실린더와, 상기 클램프가 해당 포장재의 후단을 파지한 상태에서, 상기 제1 구동실린더 및 상기 클램프를 전진시켜, 해당 포장재를 상기 출구에 근접하게 이송시키는 제2 구동실린더를 포함한다.

상기 입구 확장 유닛은, 해장 포장재의 상부 겹(top layer)을 흡착하는 상부 흡착부와, 상기 상부 흡착부를 상하로 승강시키는 상부 승강 실린더와, 해장 포장재의 하부 겹(bottom layer) 흡착하는 하부 흡착부와, 상기 하부 흡착부를 상하로 승강시키는 하부 승강 실린더를 포함한다.

또한, 본 발명에 의한 마스크 포장 장치는 하나의 마스크 척에 대응되게 하나 이상의 가이드홀이 마련되며, 상기 복수개의 마스크 척들 각각은 상기 하나 이상의 가이드홀 각각의 입구에 삽입될 수 있는 하나 이상의 브랜치(branch)들을 포함할 수 있다.

상술한 바와 같은 본 발명에 따른 마스크 포장 장치는, 종래에 비하여 부품 수가 적고, 구조가 간단하면서도, 포장재의 공급, 입구 벌림, 마스크 삽입 등의 작업들을 끊김 없이 동시에 수행하여, 포장 작업 시간을 획기적으로 줄일 수 있다는 장점이 있다.

본 발명의 효과는 상술한 것에 한정되지 않으며, 언급되지 아니한 다른 효과들은 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 마스크 포장 장치를 전반적으로 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 도 1에 도시된 마스크 포장 장치의 마스크 포장 유닛을 확대하여 나타낸 도면이다.
도 3의 (a), (b) 및 (c) 각각은 외통에 대한 마스크 척들의 배열, 가이드판에 형성된 가이드홀들의 배열 및 가이드판에 결합된 포장재 척들의 배열을 나타낸 도면들이다.
도 4는 도 1 내지 도 3에 도시된 마스크 포장 장치의 마스크 포장 유닛을 설명하기 위한 평면도이다.
도 5는 마스크의 전단부가 가이드홀에 근접하거나 들어간 상태에서 마스크 포장 유닛을 일부를 나타낸 평면도이다.
도 6은 포장재가 가이드홀의 출구에 근접한 상태에서 마스크 포장 유닛의 일부를 나타낸 평면도이다.
도 7은 포장재가 가이드홀의 출구에 근접해 있고 입구 확장 유닛이 포장재의 입구를 확장시키 전 상태에서 마스크 포장 유닛을 나타낸 단면도이다.
도 8은 입구 확장 유닛이 포장재의 입구를 확장시킨 상태에서 마스크 포장 유닛을 나타낸 단면도이다.
도 9는 푸쉬 액추에이터가 가이드홀을 통해 밀어 마스크가 포장재에 삽입된 상태에서 마스크 포장 유닛을 나타낸 평면도이다.

이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예들에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예들에 한정되지 않는다.

본 발명을 설명함에 있어서, 도면에 도시된 구성요소의 크기나 형상 등은 설명의 명료성과 편의를 위해 과장되거나 단순화되어 나타날 수 있다.

또한, 본 발명의 구성 및 작용을 고려하여 특별히 정의된 용어들은 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 이러한 용어들은 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야 한다.

본 발명을 명확하게 설명하기 위하여 본 발명의 기술적 사상과 관계없는 부분의 설명은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 붙이도록 한다

또한, 여러 실시예들에 있어서, 동일한 구성을 가지는 구성요소에 대해서는 동일한 부호를 사용하여 대표적인 실시예에서만 설명하고, 그 외의 다른 실시예에서는 대표적인 실시예와 다른 구성에 대해서만 설명하기로 한다.

명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐만 아니라, 다른 부재를 사이에 두고 "간접적으로 연결"된 것도 포함한다. 또한, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함하는 것을 의미할 수 있다.

도 1 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 마스크 포장 장치는 일단이 개방된 파우치 형태의 포장재(20)들에 순차적으로 마스크(10)들을 삽입하여 포장하도록 구성된다. 또한, 본 실시예의 마스크 포장 장치는, 마스크(10)를 포장재(20)의 입구 내로 밀어 마스크(10)를 포장재(20)를 삽입하되, 마스크(10)를 포장재(20) 내에 삽입하는 과정에서 마스크(10)가 다른 경로로 이탈되지 않고 신뢰성 있게 가이드하기 위한 구성들을 포함한다.

본 실시예의 마스크 포장 장치는 포장재(20)에 대한 마스크 포장(10) 작업을 수행하는 마스크 포장유닛(1)과, 마스크 포장유닛(1)에 마스크(10)를 공급하기 위한 마스크 공급유닛(2)과, 마스크 포장유닛(1)에 포장재(20)를 공급하기 위한 포장재 공급유닛(3)을 포함한다. 마스크 공급유닛(2) 또는 포장재 공급유닛(3)은 예컨대, 컨베이어를 이용하는 컨베이어 타입 또는 턴테이블을 이용하는 턴테이블 타입이 채용될 수 있다. 컨베이어 타입의 경우, 마스크(10) 또는 포장재(20) 실어 이송하는 컨베이어와 그 컨베이어 상의 마스크(10) 또는 포장재(20)를 상승시켜 마스크 픽업 측 또는 포장재 픽업 측으로 이송시키는 수단을 포함할 수 있다. 턴테이블 타입의 경우, 원형으로 배열된 마스크(10) 또는 포장재(20)를 지지한 채 회전하는 턴테이블을 포함할 수 있으며, 회전하는 턴테이블은 소정 각도에서 해당 마스크(10) 또는 포장재(20)를 마스크 포장유닛(1)의 포장재 픽업 측으로 전달할 수 있도록 구성될 수 있다. 마스크 공급유닛(2)과 포장재 공급유닛(3)은 상기 구조 이외에 마스크 포장유닛(1)에 마스크와 포장재를 공급할 수 있는 다양한 구조의 것이 활용될 수 있다.

또한, 상기 마스크 포장유닛(1)은 마스크 공급유닛(2)을 통해 연속적으로 공급되는 마스크(10)들을 포장재 공급유닛(3)을 통해 연속적으로 공급되는 포장재(20)들에 연속적으로 삽입할 수 있도록 구성된다.

이를 위해, 상기 마스크 포장유닛(1)은, 중심축선(C)을 중심으로 가이드홀(141) 또는 가이드홀(141) 세트들이 원형으로 배열되어 있는 가이드판(140)과, 상기 중심축선(C)과 중심이 일치하는 샤프트(120)와, 베어링(13)들에 의해 상기 샤프트(120)에 회전 가능하게 설치되며, 상기 가이드판(140)이 일측면에 고정 결합된 외통(130)과, 상기 외통(130)의 둘레를 따라 원형으로 배열되되 각각이 상기 가이드홀(141)의 입구를 향해 있고 상기 외통(130)의 회전에 의한 캠메커니즘(200)의 작동에 의해 상기 가이드홀(140) 세트의 입구와 가까워지는 방향 또는 상기 가이드홀(141) 세트의 입구와 멀어지는 방향으로 이동하는 복수개의 마스크 척(150)들과, 상기 가이드판(140)의 측면에 고정되며 각각이 상기 가이드홀(141) 세트의 출구를 향해 있도록 원형 배열로 배열된 복수개의 포장재 척(160)들을 포함한다.

또한, 상기 마스크 포장유닛(1)은 상기 외통(130)을 상기 샤프트(120)에 대하여 회전시키는 구동유닛(300)과, 상기 외통(130)의 회전과 협력하여 상기 마스크 척(150)들을 상기 가이드홀(141) 세트의 입구 각각에 가까워지는 방향 또는 멀어지는 방향으로 전진 또는 후퇴시키도록 구성되어, 해당 마스크 척(150)이 마스크 삽입 구간(W)에 있을 때, 해당 마스크 척(150)의 일 단부가 상기 가이드홀(141) 세트의 입구에 근접하거나 들어가게 하는 캠메커니즘(200)과, 상기 마스크 삽입 구간(W) 내에 위치한 해당 마스크 척(150) 상의 해당 마스크를 전방으로 밀도록 구동되어, 해당 마스크(10)가 상기 가이드홀(141)을 통과한 후 상기 포장재(20)에 삽입되게 하는, 푸쉬 액추에이터(170)를 포함한다.

또한, 본 실시예에 따른 마스크 포장 장치는 지면에 세워진 다리(52)와 다리(52)에 의해 지지되는 베드(54)를 포함하는 프레임(5)을 포함한다. 상기 베드(54) 상에는 전술한 샤프트(120)가 연결된 기둥(110)이 세워져 설치된다. 이에 따라, 상기 샤프트(120)는 상기 기둥(110)에 외팔보 형태로 연결된다.

한편, 상기 구동유닛(300)은 지면에 설치된 모터(301)와, 상기 모터(301)와 연결된 주동풀리(302)와, 상기 베드(54) 위쪽에서 상기 외통(130)의 일측면에 연결된 종동풀리(303)와, 상기 주동풀리(302)와 상기 종동풀리(303)에 설치되어 상기 모터(301)의 구동시 상기 주동풀리(302)의 회전력을 상기 종동풀리(303)에 전달하는 벨트(304)를 포함한다. 상기 벨트(304)는 타이밍 벨트인 것이 바람직하다. 상기 구동유닛(300)은 상기의 구성 이외에 외통(130)을 회전시킬 수 있는 다양한 구조의 것이 활용될 수 있다.

상기 구동유닛(300)의 구동에 의해, 상기 외통(130) 및 상기 가이드판(140)이 일체로 회전하며, 이에 따라, 상기 외통(130)의 둘레를 따라 설치된 복수개의 마스크 척(150)들과 상기 가이드판(140)에 결합된 복수개의 포장재 척(160)들이 상기 중심축선(C)에 대하여 공전한다. 상기 마스크 척(150)들 각각은 상기 공전에 의해 가장 낮게 위치할 때 전술한 마스크 공급유닛(2)에서 공급된 마스크(10)를 픽업하고, 상기 포장재 척(160)들 각각은 상기 공전에 의해 가장 낮게 위치할 때 전술한 포장재 공급유닛(3)에서 공급된 포장재(20)를 픽업한다. 마스크(10)를 픽업한 마스크 척(150)과 포장재(20)를 픽업한 포장재 척(160)은 상기 공전을 계속하여 일정 각도 이상의 마스크 삽입 구간(W)에 도달하며, 이 마스크 삽입 구간(W)에서는, 상기 마스크(10)가 상기 가이드홀(141)를 통과한 후 상기 포장재(20)에 삽입되는 동작이 이루어진다.

다시 말해, 상기 마스크 척(150)들 각각과 상기 포장재 척(160)들 각각은 마스크(10) 및 포장재(20)가 로딩되는 로딩(loading) 구간, 마스크(10) 및 포장재(20)가 서로 근접하도록 위치 이동하는 이동 구간, 포장재(20) 내로 마스크(10)가 삽입되는 마스크 삽입 구간(W) 및 마스크가 삽입된 포장재가 언로딩되는 언로딩(unloading) 구간을 차례대로 지나도록 공전한다. 본 실시예에서, 상기 마스크 삽입 구간(W)은 도 3의 (a)에 나타낸 것과 같이 대략 135도 내지 225도 내 구간 내로 정해질 수 있다.

본 실시예에서, 상기 가이드홀(141) 세트들은 상기 외통(130) 일측면에 결합된 가이드판(140)의 외곽 영역에 원형 배열로 그리고 일정 간격으로 배열되되, 그들 각각은 서로 인접해 있는 복수 개(본 실시예에서는 3개)의 가이드홀(141)들을 포함한다. 상기 가이드홀(141)들은 상기 외통(130)의 선단측에 결합된 가이드판(140)에 형성되며, 따라서, 상기 외통(130)이 중심축선(C)을 중심으로 회전하면, 상기 중심축선(C)에 대하여 공전한다. 본 실시예에 있어서, 상기 외통(130)은 8각형 단면을 포함한다. 상기 가이드판(140)은 상기 외통(130)의 측면보다 큰 면적을 갖는 원형으로 형성되는 것이 바람직하지만, 다른 형상일 수도 있다. 상기 가이드판(140)의 중심으로부터 상기 가이드판(140)에 형성된 가이드홀(141)까지의 거리는 상기 중심축선(C)에서 상기 외통(130)의 둘레까지의 거리보다 큰 것이 바람직하다. 본 실시예에서는 상기 외통(130)이 8각형 단면을 갖는 것으로 예시하여 설명하였으나, 외통의 형상은 원통형 또는 다양한 다각형의 형상을 가질 수 있다. 즉, 외통은 후술할 내통에 대하여 간섭없이 회전할 수 있는 다양한 형상으로 마련될 수 있다. 또한, 가이드판 역시 원형이 아닌 다양한 다각형의 형상을 가질 수 있다.

상기 마스크 척(150)은 상기 마스크(10)를 진공으로 흡착하기 위한 제1 석션홀(154)들을 구비하고, 상기 포장재 척(160)은 포장재(20)를 진공으로 흡착하기 위한 제2 석션홀(164)들을 구비한다.

도면에서는 마스크 척(150), 포장재 척(160) 및 가이드홀(141) 또는 가이드홀(141) 세트가 각각 8개씩 배치되는 것으로 도시하였으나 이는 예시일 뿐이며, 마스크 척(150), 포장재 척(160) 및 가이드홀(140) 또는 가이드홀(141) 세트의 배치 갯수는 다양하게 변경될 수 있다.

앞에서 언급한 바와 같이, 마스크 포장 유닛(1)은 상기 외통(130)의 회전과 연동하여 상기 마스크 척(150)들을 전진 또는 후퇴시키도록 구성된 캠메커니즘(200)을 포함한다. 상기 캠메커니즘(200)은, 해당 마스크 척(150)이 상기 마스크 삽입 구간(W)에 있을 때, 중심축선(C)에 대하여 공전하고 있는 해당 마스크 척(150)의 일 단부가 상기 가이드홀(141)의 입구에 근접하거나 들어가도록, 상기 마스크 척(150)을 이동시키는 역할을 한다.

또한, 본 실시예의 마스크 포장 유닛(1)은 상기 마스크 삽입 구간(W) 내에 위치한 해당 마스크 척(150) 상의 해당 마스크(10)를 전방으로 밀도록 구동되어, 해당 마스크(10)가 해당 가이드홀(141)을 통과한 후 상기 포장재(20)에 삽입되게 하는, 푸쉬 액추에이터(170)를 포함한다. 상기 가이드홀(141)은 상기 푸쉬 액추에이터(170)가 상기 마스크(10)를 밀 때 상기 마스크(10)가 이탈되지 않도록 가이드하는 기능을 한다. 또한, 상기 가이드홀(141)의 내측 하부면 적어도 일부는 상기 마스크 척(150)의 마스크 받침면 및 포장재 척(150)의 포장재 받침면과 거의 동일 평면이 되도록 구성될 수 있으며, 이 경우, 마스크(10)가 보다 안정적으로 이송된 후 포장재(20) 내로 삽입될 수 있다.

또한, 상기 마스크 포장 유닛(1)은 상기 푸쉬 액추에이터(170)의 구동 전에, 상기 마스크 삽입 구간(W) 내 해당 포장재 척(160) 상의 포장재(20)를 상기 가이드홀(141)의 출구에 근접시키는 포장재 이송유닛(180)을 더 포함한다.

본 실시예에서, 상기 포장재 이송유닛(180)은 예컨대 공압에 의해 서로 벌어지거나 닫히는 한 쌍의 죠(jaw)를 포함하는 클램프(181)와, 해당 포장재(20)의 후단을 파지할 수 있는 위치로 상기 클램프(181)를 전진 이송시키도록, 전후 구동되는 제1 구동실린더(182)와, 상기 클램프(181)가 해당 포장재(20)의 후단을 물어 파지한 상태에서, 상기 제1 구동실린더(182) 및 상기 클램프(181)를 전진시켜, 해당 포장재(20)를 해당 가이드홀(141)의 출구에 근접하게 이송시키는 제2 구동실린더(183)를 포함할 수 있다. 여기서 구동실린더는 상기와 같이 제1 구동실린더(182)와 제2 구동실린더(183)가 별도로 설치되는 것 이외에 하나의 구동실린더가 설치되어 클램프(181)의 전진 및 포장재(20)의 이송을 하도록 할 수도 있다.

또한, 상기 마스크 포장 유닛(1)은 해당 포장재(20)의 전단부가 해당 가이드홀(141)의 출구에 근접해 위치한 상태에서, 해당 포장재(20)의 입구를 벌려, 전술한 마스크(10)의 삽입을 더 용이하게 해주는 입구 확장 유닛(190)을 더 포함한다.

상기 입구 확장 유닛(190)은, 해장 포장재(20)의 상부 겹(top layer)을 흡착하는 진공 플레이트 구조의 상부 흡착부(191) 및 상기 상부 흡착부(191)를 상하로 승강시키는 상부 승강 실린더(192)를 포함하는 상부 측 유닛과, 해당 포장재(20)의 하부 겹(bottom layer)을 흡착하는 하부 흡착부(193)와, 상기 하부 흡착부(193)를 상하로 승강시키는 하부 승강 실린더(194)를 포함하는 하부 측 유닛을 포함한다.

이때 상기 하부 측 유닛은 생략되고 상부 측 유닛만으로도 포장재(20)의 입구를 벌릴 수도 있다. 또한, 상기 하부 측 유닛은 포장재 척(160)에 의하여 그 기능이 대체될 수도 있다.

한편, 상기 캠메커니즘(200)은, 상기 샤프트(120)에 고정되어 상기 외통(130) 내에 위치하며 캠홈(211)이 형성된 내통(210)과, 일단이 상기 마스크 척(150)의 바닥에 연결되며, 상기 외통(130)의 회전에 의해 상기 캠홈(211)을 따라 이동하여 상기 마스크 척(150)을 간헐적으로 전후 이송시키는 캠 종동 로드(cam following rod; 220)를 포함한다. 상기 캠홈(211)의 형상에 따라, 상기 마스크 척(150)이 회전만을 하는 구간과, 상기 마스크 척(150)의 회전과 상기 마스크 척(150)의 전진이 동시에 일어나는 구간과, 상기 마스크 척(150)의 회전과 상기 마스크 척(150)의 후퇴가 동시에 일어나는 구간이 발생한다. 마스크 삽입 구간에 도달할 때, 상기 캠메커니즘(200)에 의해 상기 마스크 척(150)의 전단 일부가 상기 가이드홀(141)의 입구 내로 들어거거나 입구에 근접할 때까지 전진할 수 있다.

상기 마스크 척(150)이 최대로 전진된 상태에서, 진공에 의해 상기 마스크 척(150)에 흡착된 마스크(10)의 일부가 상기 마스크 척(150)과 함께 상기 가이드홀(141)에 들어갈 때까지 전진할 수 있다. 상기 마스크 척(150)이 최대로 전진된 상태에서, 상기 마스크 척(150)의 진공 석션(vacuum suction)이 해제되며, 이에 의해, 마스크 척(150) 상에 위치한 마스크(10)는 전술한 푸쉬 액추에이터(170)에 의해 밀려 상기 가이드홀(141) 통과 후, 상기 포장재(20)에 삽입될 수 있게 된다.

앞에서 간략하게 언급한 바와 같이, 상기 가이드부(140)는 입구에서 출구까지 폭이 일정한 복수개의 가이드홀(141)들을 일렬로 구비한다. 또한, 상기 마스크 척(150)은 상기 복수개의 가이드홀(141)들에 대응되게 복수개의 마스크들을 흡착하여 유지할 수 있는 크기 및 형상을 갖는다. 또한, 상기 포장재 척(160)은 상기 복수개의 가이드홀(141)들에 대응되게 복수개의 포장재(20)들을 흡착하여 유지할 수 있는 크기 및 형상을 갖는다.

또한, 상기 복수개의 마스크 척(150)들 각각은, 상기 캠메커니즘(200)에 의해 최대로 전진된 상태에서, 상기 가이드홀(141)들 각각의 입구에 들어갈 수 있는 복수개의 브랜치(151)들을 포함한다. 상기 브랜치(151)들 각각에는 마스크(10)들 각각의 전단부가 놓이며, 따라서 위와 같은 구성은 복수개의 마스크(10)를 흡착 유지하는 마스크 척(150)에 유지된 복수개의 마스크(10)들이 상기 복수개의 가이드홀(141)들의 입구 안쪽으로 각각 들어갈 수 있도록 해준다.

한편, 상기 복수개의 포장재 척(160)들 각각은 상기 포장재(20)의 후단이 놓일 위치에 형성된 절개부(161)를 포함한다. 또한, 전술한 클램프(181)는 상기 절개부(161) 내측에서 상기 포장재(20)의 후단을 파지한다. 또한, 상기 클램프(181)가 상기 포장재(20)의 후단을 파지한 상태로, 제2 구동실린더(183)가 상기 클램프(181) 및 그와 연결된 제1 구동실린더(181)를 함께 전진시켜, 상기 포장재(20)를 상기 가이드홀(141)의 출구와 가까이 근접시킨다. 이때, 상기 절개부(161)는 상기 클램프(181)의 이동을 저해하지 않는 형상 및 크기로 형성되는 것이 바람직하다.

상기 푸쉬 액추에이터(170)는 상기 마스크 척(150)에 흡착된 마스크(10)들의 개수에 대응되게 마련되는 것이 바람직하다. 하지만, 하나의 푸쉬 액추에이터가 마스크 척(150)에 놓인 복수개의 마스크(10)들을 동시에 밀도록 구성하는 것도 고려될 수 있다. 상기 푸쉬 액추에이터(170)는 상기 마스크 척(150)과 일체를 이루도록 구성되어 상기 마스크 척(150)과 함께 이동되는 것이 바람직하다. 하지만, 푸쉬 액추에이터(170)와 상기 마스크 척(150)이 분리되어 있을 수도 있음에 유의한다.

상기 포장재 척(160)들 각각은 연결부(30)에 의해 상기 가이드판(140)의 일면에 연결되어 고정된다. 상기 연결부(30)는 상기 가이드판(140)의 일측면에 형성된 단차에 걸쳐져 고정된 수평부(31)와 상기 수평부(31)와 상기 포장재 척(160)을 연결하는 수직부(32)를 포함할 수 있다. 상기 수직부(32)가 유압식, 공압식 또는 기구식으로 상하 신장되는 구조일 수 있으며, 이러한 구조 적용시, 포장재 척(160)의 높이를 미세하게 조절하는 것이 가능할 것이다.

상기 포장재 이송유닛(180)은 상기 포장재 척(160)에 흡착된 복수개의 포장재(20)들의 개수에 대응되게 마련되는 것이 바람직하다. 하지만, 하나의 포장재 이송유닛(180)이 포장재 척(160) 놓인 포장재(20)들을 동시에 밀도록 구성하는 것도 고려될 수 있다. 상기 포장재 이송유닛(180)은 상기 포장재 척(160)에 결합되는 것이 바람직하지만, 포장재 이송유닛(180)과 포장재 척(160)이 분리되어 있을 수도 있음에 유의한다.

상기 입구 확장 유닛(190)은 해당 포장재(20)의 상부 겹을 들어올리기 위해 상부 흡착부와 상부 승강 실린더를 포함하는 상부 측 유닛과, 해당 포장재(20)의 하부 겹을 끌어내리거나 움직임 없이 고정하기 위해 해당 포장재(20)의 하부 겹에 흡착되는 하부 흡착부를 포함하는 하부 측 유닛을 포함한다. 하지만, 하부 측 유닛이 생략될 수 있으며, 이 경우 포장재 척(160)이 포장재(20)의 하부 겹을 흡착하여 고정시키는 역할을 할 수 있다.

이하에서는 첨부된 도면들을 참조하여 본 실시예의 마스크 포장 장치가 마스크(10)를 포장재(20)에 포장하는 공정들을 차례대로 설명한다.

먼저 외통(130)은 구동유닛(300)에 의하여 간헐 회전하며, 도 3과 같이 마스크 척(150)과 포장재 척(160)이 각각 8개씩 배치된 경우 외통은 45도씩 간헐 회전한다. 이때 외통은 마스크 및 포장재가 로딩되는 로딩(loading) 구간, 마스크 및 포장재가 서로 근접하도록 각각 위치 이동하는 이동 구간, 포장재 내로 마스크가 삽입되는 마스크 삽입 구간 및 마스크가 삽입된 포장재가 언로딩되는 언로딩(unloading) 구간을 차례대로 지나도록 회전한다. 일례로 로딩 구간은 0도 부근, 이동 구간은 45도 내지 135도 부근, 마스크 삽입 구간은 135 내지 225도 부근, 언로딩 구간은 225도 내지 270도 부근에 형성될 수 있다. 또한, 315도 부근에 마스크 및 포장재의 위치 이동 및 삽입을 위하여 동작된 장치를 원위치시키는 구간이 형성될 수도 있다. 그러나 상기와 같이 외통의 회전 각도에 따라 형성되는 각 구간은 예시일 뿐이며, 각 구간은 구체적인 위치는 다양하게 변경될 수 있다.

이하에서는 마스크 척(150)과 포장재 척(160)이 각각 8개씩 배치되고, 도 3을 기준으로 로딩 구간이 0도 부근에 형성되며, 마스크 삽입 구간이 180도 부근에 형성되는 경우를 예시하여 마스크 포장 장치가 마스크(10)를 포장재(20)에 포장하는 공정들을 순차로 설명한다.

먼저 도 1 내지 도 3을 참조하면, 구동유닛(300)의 구동에 의해, 외통(130) 및 상기 외통(130)과 연결된 가이드판(140)이 회전하며, 상기 외통(130) 및 상기 가이드판(140)의 회전에 의해, 대략 0도 부근의 로딩 구간에서 복수개의 마스크(10)와 복수개의 포장재(20)를 각각 흡착하여 픽업한 마스크 척(150)과 포장재 척(160)이 상기 외통(130)의 중심축선(C)에 대해 회전하여 대략 180도 부근의 마스크 삽입 구간(W)에 도달한다. 로딩 구간에서는, 마스크 공급유닛(2) 및 포장재 공급유닛(3)이 해당 마스크(10) 및 해당 포장재(20)를 해당 마스크 척(150) 및 해당 포장재 척(160)에 전달한다. 한편, 상기 마스크 척(150)은 마스크 삽입 구간(W)에 도달하면서, 상기 캠메커니즘(200)에 의해 최대로 전진하며, 이에 의해 마스크(10)의 전단부가 가이드홀(141)의 입구 내로 진입한다.

해당 마스크 척(150), 해당 포장재 척(160) 및 해당 가이드홀(141)이 마스크 삽입 구간에 도달하는 동안, 포장재 이송유닛(180)은 도 5 내지 도 7에 도시된 바와 같이 해당 포장재 척(160) 상의 포장재(20)를 상기 가이드홀(41)의 출구에 근접시킨다. 포장재(20)를 가이드홀(141)의 출구에 근접시키는 동작은 도 5에 도시된 바와 같이 제1 구동실린더(182)의 구동에 의해 클램프(181)를 포장재(20) 후단을 파지할 수 있는 위치로 이동시킨 후, 포장재 클램프(181)가 포장재(20)의 후단을 파지한 상태에서 상기 포장재 척(160)의 포장재(20)에 대한 진공 흡착을 해제하고, 도 6 및 도 7에 도시된 바와 같이, 제2 구동실린더(183)의 구동에 의해, 포장재(20)의 후단을 파지한 클램프(181)를 추가로 더 전진시켜 상기 가이드홀(141)의 출구에 근접시킨다. 상기 제1 구동실린더(182), 상기 클램프(181) 및 상기 제2 구동실린더(183)의 순차적인 구동과 포장재 척(160)의 진공 흡착 및 진공 흡착 해제를 위한 구동은 미도시된 제어부에 의해 제어된다. 제어부는 앞에서 설명한 바와 같은 외통(130)의 회전 구동도 제어한다.

다음으로, 도 8에 도시된 바와 같이, 입구 확장 유닛(190)의 상부 흡착부(191)가 포장재(20)의 상부 겹을 흡착한 상태로 상승하고, 입구 확장 유닛(190)의 하부 흡착부(193)가 포장재(20)의 하부 겹을 흡착한 상태로 하강하여, 상기 포장재(20)의 전단 입구를 충분히 벌린다. 입구 확장 유닛(190)의 제어는 전술한 제어부에 의해 제어된다.

다음으로, 도 9에 도시된 바와 같이, 마스크(10)에 대한 마스크 척(150)의 진공 흡착 상태가 해제되고, 예컨대 공압실린더 구조일 수 있는 푸쉬 액추에이터(170)가 마스크 척(150) 상에 놓인 마스크(10)를 전방으로 밀어, 해당 마스크(10)가 가이드홀(141)을 통과한 후, 포장재(20) 내에 삽입되게 한다. 상기 푸쉬 액추에이터(170)의 구동과 마스크 척(150)의 진공 흡착 및 진공 흡착 해제를 위한 구동은 전술한 제어부에 의해 제어된다.

이후 마스크의 삽입이 된 포장재는 외통의 회전에 의하여 함께 회전하여 별도의 언로딩 장치에 의하여 언로딩되며, 언로딩이 완료된 후에는 마스크 및 포장재의 위치 이동 및 삽입을 위하여 동작된 장치가 원위치하게 된다.

상기와 같은 과정이 연속적으로 반복됨에 의하여 마스크가 포장재에 자동으로 신속하게 포장될 수 있다.

지금까지, 본 발명을 본 발명의 원리를 예시하기 위한 바람직한 실시예와 관련하여 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 그와 같이 도시되고 설명된 그대로의 구성 및 작용으로 한정되는 것이 아니며, 첨부된 청구범위의 사상 및 범위를 일탈함이 없이 본 발명에 대한 다수의 변경 및 수정이 가능함을 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 기술자들은 잘 이해할 수 있을 것이다.

1: 마스크 포장유닛 2 : 마스크 공급유닛
3: 포장재 공급유닛 C : 중심축선
10 : 마스크 20 : 포장재
130 : 외통 140 : 가이드판
141 : 가이드홀 150 : 마스크 척
160 : 포장재 척 170 : 푸쉬 액추에이터
200 : 캠메커니즘 200 : 캠메커니즘

Claims

중심축선에 대하여 원형 배열로 형성된 복수개의 가이드홀들을 포함하는 가이드판;
상기 중심축선과 중심이 일치하는 샤프트;
베어링에 의해 상기 샤프트에 회전 가능하게 설치되며, 일측면에는 상기 가이드판이 결합된 외통;
상기 외통을 회전시키는 구동유닛;
각각이 상기 가이드홀들의 입구를 향해 있도록 상기 외통의 둘레를 따라 배열되고, 상기 외통이 회전할 때, 마스크 공급유닛에서 해당 마스크를 픽업하여 상기 중심축선에 대하여 공전하는 복수개의 마스크 척들;
각각이 상기 가이드홀들의 출구를 향해 있도록 상기 가이드판에 결합되며, 상기 외통과 함께 상기 가이드판이 회전할 때, 포장재 공급유닛에서 해당 포장재를 픽업하여 상기 중심축선에 대하여 공전하는 복수개의 포장재 척들;
상기 외통의 회전에 의해 해당 마스크 척이 마스크 삽입 구간에 도달하면, 해당 마스크 척의 일 단부가 해당 가이드홀의 입구에 근접하거나 들어가도록 해당 마스크 척을 전진시키는 캠메커니즘(cam mechanism); 및
상기 마스크 삽입 구간 내에 위치한 해당 마스크 척 상의 해당 마스크를 해당 가이드홀을 통과하도록 밀어, 해당 마스크를 해당 포장재 척 상의 해장 포장재 내로 삽입하는 푸쉬 액추에이터(push actuator)를 포함하는 것을 특징으로 하는 마스크 포장 장치.
제1항에 있어서,
상기 푸쉬 액추에이터의 구동 전에, 상기 마스크 삽입 구간 내 해당 포장재 척 상의 해당 포장재를 해당 가이드홀의 출구에 근접시키는 포장재 이송유닛을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 마스크 포장 장치.
제2항에 있어서,
해당 포장재가 해당 가이드홀의 출구에 근접한 상태에서, 해당 포장재의 입구를 벌리는 입구 확장 유닛을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 마스크 포장 장치.
제1항에 있어서,
상기 캠메커니즘은, 외주면에 캠홈이 형성되고 상기 외통 내에서 상기 샤프트에 결합되어 위치가 고정된 내통과, 일단이 상기 마스크 척에 연결되며, 상기 외통의 회전에 의해 상기 캠홈을 따라 이동하여, 상기 마스크 척을 상기 가이드홀들의 입구와 가까워지는 방향 또는 상기 가이드홀들의 입구와 멀어지는 방향으로 전진 또는 후퇴 이송시키는 캠 종동 로드를 포함하는 것을 특징으로 하는 마스크 포장 장치.
제1항에 있어서,
지면에 세워진 다리와 상기 다리에 의해 지지되는 베드를 더 포함하며, 상기 베드 상에는 상기 샤프트가 연결된 기둥이 세워져 설치되며, 상기 구동유닛은 모터와, 상기 모터와 연결된 주동풀리와, 상기 베드 위쪽에서 상기 외통의 일측면에 연결된 종동풀리와, 상기 주동풀리와 상기 종동풀리에 설치되어 상기 주동풀리의 회전력을 상기 종동풀리에 전달하는 벨트를 포함하는 것을 특징으로 하는 마스크 포장 장치.
제1항에 있어서,
상기 마스크 척들 및 상기 포장재 척들 각각은, 상기 중심축선에 대하여 공전하되, 가장 낮게 위치할 때 상기 마스크 공급유닛 및 상기 포장재 공급유닛에서 마스크 및 포장재를 각각 픽업하는 것을 특징으로 하는 마스크 포장 장치.
제1항에 있어서,
상기 가이드판의 중심으로부터 상기 가이드홀들 각각에 이르는 거리는 상기 중심축선에서 상기 외통의 둘레까지 거리보다 큰 것을 특징으로 하는 마스크 포장 장치.
제2항에 있어서,
상기 포장재 이송유닛은, 클램프와, 해당 포장재의 후단을 파지할 수 있는 위치로 상기 클램프를 전진 이송시키는 제1 구동실린더와, 상기 클램프가 해당 포장재의 후단을 파지한 상태에서, 상기 제1 구동실린더 및 상기 클램프를 전진시켜, 해당 포장재를 해당 가이드홀의 출구에 근접하게 이송시키는 제2 구동실린더를 포함하는 것을 특징으로 하는 마스크 포장 장치.
제3항에 있어서,
상기 입구 확장 유닛은, 해장 포장재의 상부 겹(top layer)을 흡착하는 상부 흡착부와, 상기 상부 흡착부를 상하로 승강시키는 상부 승강 실린더와, 해장 포장재의 하부 겹(bottom layer) 흡착하는 하부 흡착부와, 상기 하부 흡착부를 상하로 승강시키는 하부 승강 실린더를 포함하는 것을 특징으로 하는 마스크 포장 장치.
제1항에 있어서,
하나의 마스크 척에 대응되게 하나 이상의 가이드홀이 마련되며, 상기 복수개의 마스크 척들 각각은 상기 하나 이상의 가이드홀 각각의 입구에 삽입될 수 있는 하나 이상의 브랜치(branch)들을 포함하는 것을 특징으로 하는 마스크 포장 장치.