KR102638994B1 - 고형음식물 자동 충진 장치 - Google Patents

고형음식물 자동 충진 장치 Download PDF

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KR102638994B1
KR102638994B1 KR1020230053910A KR20230053910A KR102638994B1 KR 102638994 B1 KR102638994 B1 KR 102638994B1 KR 1020230053910 A KR1020230053910 A KR 1020230053910A KR 20230053910 A KR20230053910 A KR 20230053910A KR 102638994 B1 KR102638994 B1 KR 102638994B1
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박재열
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(주)모든시스템
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Abstract

본 발명에 따른 고형음식물 자동 충진 장치는 호퍼로부터 공급되는 고형음식물을 저장하며, 일정량의 고형음식물을 주기적으로 공급하는 음식물 공급부 및 상기 음식물 공급부로부터 공급되는 고형음식물을 주기적으로 포장재로 토출하는 음식물 충진부를 포함할 수 있다. 이때, 상기 음식물 공급부는 상기 호퍼와 연통된 저장부와, 상기 저장부 아래에 가로방향으로 결합되어 내부에 상기 저장부로부터 공급되는 고형음식물을 임시로 저장하는 제1 실린더와, 상기 제1 실린더 내부에서 수평 왕복운동 하면서, 상기 제1 실린더 내부의 음식물을 상기 고형음식물 충진부로 밀어내는 제1 피스톤과 수용홈이 형성된 원기둥형의 몸체를 가지며, 상기 저장부와 상기 제1 실린더의 연통경로를 차단하도록 양단이 회전축에 결합되며, 회전운동을 통하여 상기 수용홈에 수용된 고형음식물을 상기 제1 실린더로 낙하시킨 다음 원상복귀하는 이송자를 포함할 수 있다.

Description

고형음식물 자동 충진 장치{apparatus for automatically filling solid food}
본 발명은 음식물 자동 충진 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 자동으로 일정량의 고형 음식물을 포장재에 반복적으로 충진할 수 있는 장치에 관한 것이다.
배추김치, 깍두기, 가공육류 등과 같은 고형음식물은 포장비닐이나 포장용기와 같은 포장재에 충진하여 판매하는데, 순수한 고체로 보기 어렵고 일부 액상물질을 포함하고 있으므로 포장과정에서 정량으로 포장재에 주입하는 것이 용이하지 않은 문제점이 있다. 또한, 고형음식물을 정량으로 포장재에 충진하는 기존의 장치들은 정교하고 복잡한 구조를 가지고 있어 고장이 잦고 내구성이 낮은 문제점을 가지고 있는 경우가 많다.
이에 본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는, 고형음식물을 포장재에 주기적으로 정량 주입할 수 있는 고형음식물 자동 충진 장치를 제공하는 것이다.
그리고 본 발명이 해결하고자 하는 다른 기술적 과제는, 기존의 장치에 비해 단순한 기계적 구조를 가짐으로써 오작동 가능성이 낮고 내구성이 높은 고형음식물 자동 충진 장치를 제공하는 것이다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 고형음식물 자동 충진 장치는, 호퍼로부터 공급되는 고형음식물을 저장하며, 일정량의 고형음식물을 주기적으로 공급하는 음식물 공급부; 및 상기 음식물 공급부로부터 공급되는 고형음식물을 주기적으로 포장재로 토출하는 음식물 충진부를 포함할 수 있다.
상기 음식물 공급부는, 상기 호퍼와 연통된 저장부; 상기 저장부 아래에 가로방향으로 결합되어 내부에 상기 저장부로부터 공급되는 고형음식물을 임시로 저장하는 제1 실린더; 상기 제1 실린더 내부에서 수평 왕복운동 하면서, 상기 제1 실린더 내부의 음식물을 상기 고형음식물 충진부로 밀어내는 제1 피스톤; 및 수용홈이 형성된 원기둥형의 몸체를 가지며, 상기 저장부와 상기 제1 실린더의 연통경로를 차단하는 위치에서 회전축에 결합되어 고정되며, 회전운동을 통하여 상기 수용홈에 수용된 고형음식물을 상기 제1 실린더로 낙하시킨 다음 원상복귀하는 이송자를 포함할 수 있다.
상기 이송자는, 상기 수용홈의 바닥의 깊이를 조절하여 상기 수용홈에서 수용되는 고형음식물의 양을 조절할 수 있는 용량 조절부재를 더 포함할 수 있다.
상기 수용홈은, 원통형의 홈이며, 상기 용량 조절부는, 상기 수용홈의 바닥을 이루는 원판형의 바닥부재; 및 상기 바닥부재의 하부에서 연장되어 상기 몸체에 나사결합되며, 회전에 의하여 상기 바닥부재의 높이를 조절하는 승강부재를 포함할 수 있다.
상기 용량 조절부는, 상기 바닥부재의 높이가 조절된 상태에서 상기 바닥부재의 회전을 방지하는 승강억제부재를 더 포함할 수 있다.
상기 수용홈은, 상기 수용홈의 최대 수용용량에 대응되는 기본바닥에 결합부가 형성된 원통형의 홈이며, 상기 용량 조절부는, 상기 결합부에 결합되어 상기 수용홈의 새로운 바닥을 형성하여 상기 수용홈의 부피를 감소시키는 추가 바닥부재를 포함할 수 있다.
상기 이송자의 몸체는, 상기 제1 실린더와 서로 직교하여 배치되며, 상기 이송자가 상기 수용홈이 상기 제1 실린더로 향하도록 회전한 상태에서, 상기 수용홈이 형성된 공간의 일부는, 상기 제1 피스톤의 수평 왕복운동 경로와 중첩될 수 있다.
상기 음식물 충진부는, 상기 제1 실린더에 세로방향으로 결합되어 측면이 상기 제1 실린더와 연통되어 고형음식물을 상기 제1 실린더로부터 공급받는 제2 실린더; 상기 제1 실린더 내부에서 승강하면서, 상기 제2 실린더 내부의 음식물을 상기 고형음식물 포장재로 토출하는 제2 피스톤을 포함할 수 있다.
상기 제2 실린더의 하부 내측의 단면은, 상기 제2 피스톤의 직경에 대응되는 제1 구간; 상기 제1 구간의 단부에서 연장되어 직경이 증가하는 제2 구간; 상기 제2 구간의 단부에서 상기 제2 구간 단부와 같은 직경으로 연장되는 제3 구간을 포함할 수 있다.
상기 제2 구간은, 상기 제1 구간의 단부에서 수평으로 직경이 증가하는 수평 확경부; 및 상기 수평 확경부에서 연장되어 경사지게 직경이 증가하는 경사 확경부를 포함할 수 있다.
상기 수평확경부의 길이는, 상기 경사 확경부의 길이보다 짧고, 상기 경사 확경부는, 상기 수직방향 기준 10도 내지 20도의 경사를 가질 수 있다.
상기 제2 실린더의 내측의 제1 구간에는, 상기 제1 실린더와의 연통구보다 위에는 제1 패킹부재가 마련되며, 상기 제1 실린더와의 연통구보다 아래에는 제2 패킹부재가 마련되며, 상기 제2 패킹부재는, 상기 제1 구간에서 상기 제2 구간의 연결부에 인접하여 마련될 수 있다.
상기 제2 피스톤 하단부의 단면은, 상기 제2 피스톤의 중심으로 수평연장되는 단턱부; 및 상기 단턱부에서 상기 제2 피스톤의 중심으로 라운드지게 함몰된 토출 유도홈을 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 고형음식물 자동 충진 장치는 인접하여 서로 연동되어 기능하는 실린더와 피스톤 구조를 통하여 고형음식물을 자동으로 포장재에 공급할 수 있는 구조로, 구성이 간단하여 고장의 염려가 낮아 내구성이 높고 공간효율성이 높은 장점을 제공할 수 있다.
그리고 본 발명에 따른 고형음식물 자동 충진 장치는 한번에 공급할 수 있는 정량을 가변적으로 조절할 수 있으므로 다양한 용량의 포장재에 고형음식물을 충진할 수 있는, 높은 활용도 또는 편리함을 제공할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 고형음식물 자동 충진 장치는 고형음식물의 잔류물이 실린더 내부의 불필요한 공간으로 이동하거나 끼이는 것을 방지하기 위한 다수의 수단을 포함하고 있으므로, 오작동을 일으키거나 장치 자체의 내구성이 저하되는 것이 방지될 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 고형음식물 자동 충진 장치는 고형음식물의 토출을 용이하게 하고 토출 과정에서 고형음식물이 비산되는 것을 차단할 수 있는 장점을 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 고형음식물 자동 충진 장치(100)의 주요 구성을 나타낸다.
도 2 내지 도 4는 본 발명에 따른 고형음식물 자동 충진 장치(100)의 음식물 공급부(110)에서 고형음식물을 음식물 충진부(120)로 전달하는 과정을 설명하기 위한 개념도이다.
도 5는 본 발명에 따른 고형음식물 자동 충진 장치(100)의 음식물 공급부(110)에서 이송자(115)와 제1 실린더(113)의 배치와 구조에 대해 설명하기 위한 단면도이다.
도 6은 본 발명에 따른 고형음식물 자동 충진 장치(100)에서 고형음식물의 충진량을 조절하기 위한 이송자(115)의 다른 예를 살펴보기 위한 개념도이다..
도 7은 본 발명에 따른 고형음식물 자동 충진 장치(100)에서 고형음식물의 충진량을 조절하기 위한 이송자(115)의 또 다른 예를 살펴보기 위한 개념도이다.
도 8은 본 발명에 따른 고형음식물 자동 충진 장치(100)의 음식물 충진부(120)를 설명하기 위한 단면 구조도이다.
도 9는 도 8의 음식물 충진부(120)의 하부의 확대도이다.
도 10은 본 발명에 따른 고형음식물 자동 충진 장치(100)의 고형음식물 충진 고정을 설명하기 위한 순서도이다.
본 발명과 본 발명의 동작상 또는 기능상의 이점 및 본 발명의 실시에 의하여 달성되는 목적을 충분히 이해하기 위해서는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 첨부 도면 및 첨부 도면에 기재된 내용을 참조하여야만 한다.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여, 본 발명을 보다 상세하게 설명하고자 한다. 본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다. 첨부된 도면에 있어서, 구조물들의 치수는 본 발명의 명확성을 기하기 위하여 실제보다 확대 또는 축소하여 도시한 것일 수 있다.
제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
또한, 다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
도 1은 본 발명에 따른 고형음식물 자동 충진 장치(100)의 주요 구성을 나타낸다. 도 2 내지 도 4는 본 발명에 따른 고형음식물 자동 충진 장치(100)의 음식물 공급부(110)에서 고형음식물을 음식물 충진부(120)로 전달하는 과정을 설명하기 위한 개념도이다. 도 5는 본 발명에 따른 고형음식물 자동 충진 장치(100)의 음식물 공급부(110)에서 이송자(115)와 제1 실린더(113)의 배치와 구조에 대해 설명하기 위한 단면도이다. 참고로, 도 5는 도 4에서 이송자(115)의 길이방향의 절단선에 따른 절단면을 나타낸다.
상기 고형음식물 자동 충진 장치(100)는 호퍼로부터 공급되는 고형음식물을 포장재에 주기적으로 정량 주입할 수 있다. 상기 고형음식물 자동 충진 장치(100)는 음식물 공급부(110) 및 음식물 충진부(120)를 포함한다.
한편, 도 1에서는 상기 고형음식물 자동 충진 장치(100)의 핵심 구성과 그 기능을 설명하기 위하여 상기 고형음식물 자동 충진 장치(100)의 일부만을 도시한 것이다. 즉, 상기 고형음식물 자동 충진 장치(100)는 도시된 것보다 많은 구성요소들을 갖거나 그보다 적은 구성요소들을 가질 수도 있다. 이하 각 구성요소들에 대해서 보다 상세히 살펴본다.
상기 음식물 공급부(110)는 고형음식물이 저장된 호퍼(미도시)로부터 고형음식물을 공급받아 저장하며, 일정량의 고형음식물을 주기적으로 상기 음식물 충진부(120)로 공급할 수 있다. 상기 음식물 충진부(120)는 상기 음식물 공급부(110)로부터 공급되는 고형음식물을 주기적으로 상기 음식물 충진부(120) 아래에 위치하는 포장재(미도시)로 토출할 수 있다.
상기 음식물 공급부(110)는 몸체(111), 상기 호퍼와 연통되어 고형음식물을 공급받아 저장하는 저장부(112), 상기 저장부(112) 아래에 가로방향으로 결합되어 내부에 상기 저장부(112)로부터 공급되는 고형음식물을 임시로 저장하는 제1 실린더(113), 상기 제1 실린더(113) 내부에서 수평 왕복운동을 하면서, 상기 제1 실린더(113) 내부의 고형음식물을 상기 음식물 충진부(120)로 밀어내는 제1 피스톤(114), 회전운동하면서 일정량의 고형음식물을 상기 저장부(112) 측에서 상기 제1 실린더(113) 측으로 낙하시키는 이송자(115)를 포함한다.
상기 제1 실린더(113)에서 상기 몸체(111) 내부의 부분은 솔리드 타입의 상기 몸체(111)에 형성된 홀일 수 있고, 상기 실린더(113)에서 상기 몸체(111) 외부의 부분은 상기 몸체(111) 내부의 홀과 연통되는 별도의 구조물일 수 있다. 한편, 본 발명의 다른 구현예에서 상기 실린더(113)에서 상기 몸체(111) 내부의 부분도 상기 몸체(111)의 내부에 형성된 홀에 삽입되는 별도의 구조물일 수 있다.
상기 제1 피스톤(114)에는 패팅부재로 오링이 다수 장착되어 있다. 이러한 구성은 상기 이송자(115) 및 상기 음식물 충진부(120)의 제2 피스톤(122)에도 포함되어 있을 수 있다.
상기 이송자(115)는 원기둥형의 몸체(115A)를 가지며, 상기 몸체(115A)에는 고형음식물이 일정량 담겨질 수 있는 수용홈(115B)이 마련되어 있다. 그리고 상기 몸체(115A)에는 회전력을 제공하는 회전축이 결합되는 결합부(115C)가 마려련되어 있다.
상기 이송자(115)는 상기 저장부(112)와 상기 제1 실린더(113)의 연통경로(113A)를 차단하도록 위치하며, 일단에 마련된 결합부(115C)에 결합되는 회전축을 통해 회전력을 제공받을 수 있다. 참고로 본 명세서에서의 도면에는 상기 이송자(115)를 회전시키기 위한 회전축과 동력공급부는 도시되지 않았다.
상기 수용홈(115B)은 상기 저장부(112)의 단부에 위치하여 상기 저장부(112)로부터 고형음식물을 수용하는 부분이다. 상기 수용홈(115B)에 고형음식물이 수용된 상태에서 상기 이송자(115)가 회전력에 의해 회전하면, 상기 수용홈(115B)이 상기 제1 실린더(113) 방향을 보게 되어 상기 수용홈(1115B)에 담겨진 고형음식물이 상기 이송자(115) 아래의 상기 제1 실린더(113)로 낙하된다.
그런 다음, 상기 이송자(115)는 원상태로 회전하여 다시 상기 수용홈(115B)에 고형음식물을 수용하게 된다. 상기 이송자(115)는 이와 같은 동작을 주기적으로 반복하면서 고형음식물을 상기 저장부(112)에서 상기 제1 실린더(113)로 이송할 수 있다.
상기 음식물 공급부(110)에서 상기 제1 실린더(113)의 내부 공간은 상기 음식물 충진부(120) 방향으로 하방 경사질 수 있다. 그러면, 상기 제1 실린더(113) 내부의 음식물이 더 용이하게 상기 제1 피스톤(114)에 의하여 밀려 나갈 수 있다.
상기 제1 실린더(113)의 경사 정도는 3도 내지 7도 정도인 것이 바람직하다. 경사 정도가 3도 미만이면 경사가 너무 약하여 고형음식물 용이 공급의 의미가 희석될 수 있고, 경사 정도가 7도를 넘으면 의도치 않게 상기 고형음식물의 액체성분이 중력에 의하여 제2 실린더(121)로 흘러들어가 상기 음식물 충진부(120) 아래로 떨어져 깔끔한 포장을 방해할 수 있기 때문이다.
도 2는 이송자(115)의 수용홈(115B)이 저장부(112)로 향해져 있는 상태를 나타내는데, 상기 수용홈(115B)에는 일정량의 고형음식물이 수용되어 있다. 그리고 도 2의 상태에서는, 상기 이송자(115)에 의하여 상기 저장부(112)와 상기 제1 실린더(113)의 연통경로(113A)가 차단되어 있으므로 고형음식물이 상기 제1 실린더(113)로 떨어지지 않는다.
도 2의 상태에서 상기 이송자(115)가 회전축을 중심으로 회전하면, 상기 수용홈(115B)은, 도 3과 같이, 상기 제1 실린더(113)로 향하게 되고, 상기 수용홈(115B)에 수용된 고형음식물(SF)은 상기 제1 실린더(113)로 전달(또는 이송 또는 낙하)된다.
그런 다음, 도 4와 같이, 상기 제1 실린더(113) 내부의 제1 피스톤(114)이 고형음식물(SF)을 상기 음식물 충진부(120)로 밀어낸 다음, 도 2에서와 반대방향으로 회전하여 원위치로 복귀한다.
상기 이송자(115)의 몸체(115A)는 상기 제1 실린더(113)와 서로 직교하여 배치된다. 그리고 상기 이송자(115)가 상기 수용홈(115B)이 상기 제1 실린더(113)를 향하도록 회전한 상태에서, 상기 수용홈(115B)이 형성된 공간의 일부는 제1 피스톤(114)의 수평왕복 경로와 중첩될 수 있다. 이러한 배치와 구조적 특징에 따르면 상기 음식물 공급부(110)는 높은 공간 효율성을 가질 수 있다(특히, 도 5의 단면도 참조).
이상에서 살펴본 바와 같이 본 발명에 따른 고형음식물 자동 충진 장치(100)는 핵심구성인 음식물 공급부(110) 및 음식물 충진부(120)가 서로 인접하여 위치하여 연동작동하는 실린더와 피스톤 구조 및 이송자로 구현되어, 기존의 장치들에 비하여 구성이 간단하여 고장의 염려가 낮아 내구성이 높고 공간효율성이 높은 장점을 제공할 수 있다.
한편, 상기 이송자(115)는 다양한 용량의 포장재에 고형음식물을 충진시키기 위하여, 수용홈(115B)에 1번에 수용되는 고형음식물의 양을 조절할 수 있는 구조를 가질 수 있다. 그 대표적인 예가, 상기 이송자(115)에 있어서, 상기 수용홈(115B)의 깊이를 변경할 수 있는 용량 조절부를 이용하는 것이다. 이에 대해서는 아래에서 도 6 및 도 7을 참조하여 살펴본다.
도 6은 본 발명에 따른 고형음식물 자동 충진 장치(100)에서 고형음식물의 충진량을 조절하기 위한 이송자(115)의 다른 예를 살펴보기 위한 개념도이다.
상기 이송자(115)에는 원통형의 몸체(115A)에 원통형의 수용홈(115B)이 마련되어 있다. 상기 수용홈(115B)의 수용 용량을 변경할 수 있는 용량조절부(115D)는 상기 수용홈(115B)의 바닥을 구성하는 원판형의 바닥부재(115E)와 상기 바닥부재(115E)의 하부에서 연장되어 상기 몸체(115A)의 결합부에 해당되는 암나사부(115F)에 나사결합되는 승강부재(115G)를 포함한다.
상기 용량조절부(115D)를 회전시키면 상기 용량조절부(115D)는 상기 수용홈(115B) 내에서 위로 올라오거나 아래로 내려가면서 상기 수용홈(115B)의 바닥의 깊이를 변경함으로써, 상기 수용홈(115B)에 수용되는 고형음식물의 양을 조절할 수 있다. 상기 용량조절부(115D)의 바닥부재(115E)의 상부에는 상기 용량조절부(115D)를 용이하게 회전시키기 위한 공구를 이용하기 위한 홈(115H)이 마련되어 있다. 한편, 도면에 도시되지는 않았으나, 상기 용량조절부(115D)는 상기 바닥부재(115E)의 높이가 조절된 상태에서 상기 바닥부재(115D)의 회전을 방지하는 회전억제부재를 더 포함할 수 있다.
도 7은 본 발명에 따른 고형음식물 자동 충진 장치(100)에서 고형음식물의 충진량을 조절하기 위한 이송자(115)의 또 다른 예를 살펴보기 위한 개념도이다.
도 7의 (a)는 상기 이송자(115)의 수용홈(115B)의 최대 수용용량에 대응되는 기본바닥에 형성된 결합부(115F)에 기본 용량조절부(115I)가 결합된 것을 나타낸다.
도 7의 (b) 및 도 7의 (c)는 상기 결합부(115F)에 도 7의 (a)의 예보다 수용홈(115B)의 수용 용량이 점점 작아지는(즉, 상기 수용홈(115B)의 부피를 점점 감소시키는) 용량조절부(115J 및 115K)가 결합된 것을 나타낸다. 한편, 도 7의 (b) 및 도 7의 (c)의 예에서 용량조절부(115J 및 115K)는 상기 수용홈(115B)의 새로운 바닥을 형성하는 원판형 구조를 가진다.
한편, 도 6 및 도 7에 도시되지는 않았으나, 상술한 용량 조절부들은 상기 수용홈(115B)에 장착된 다음에는 그 회전을 차단하는 추가부재를 더 포함할 수 있다.
이상에서 도 6 및 도 7을 참조하여 살펴본 바와 같이, 본 발명에 따른 고형음식물 자동 충진 장치(100)는, 수용홈(115B)에 결합되는 간단한 부품을 이용하여, 쉽게 이송자(115)의 수용홈(115B)의 깊이를 조절함으로써 다양한 용량의 고형음식물 충진에 이용될 수 있는 장점을 가질 수 있다.
도 8은 본 발명에 따른 고형음식물 자동 충진 장치(100)의 음식물 충진부(120)를 설명하기 위한 단면 구조도이다. 도 9는 도 8의 음식물 충진부(120) 하부의 확대도이다.
상기 음식물 충진부(120)는 제2 실린더(121) 및 제2 피스톤(122)을 포함한다. 상기 음식물 충진부(120)는 상기 음식물 공급부(110)로부터 주기적으로 공급되는 고형음식물을 상기 음식물 충진부(120)의 아래에 주기적으로 이송되는 포장재에 주입할 수 있다.
상기 제2 실린더(121)는 제1 실린더(113)에 세로방향으로 결합되며, 측면이 상기 제1 실린더(111)와 연통구(123)로 연통되어 고형음식물을 제공받을 수 있다. 상기 제2 피스톤(122)은 상기 제2 실린더(122) 내부에서 승강하면서 상기 제2 실린더(121) 내부의 고형음식물을 상기 포장재로 토출할 수 있다.
상기 제2 실린더(122)의 하부 내측의 단면은 상기 제2 피스톤의 직경에 대응되는 제1 구간(121A), 상기 제1 구간(121A)의 단부에서 연장되어 직경이 증가하는 제2 구간(121B) 및 상기 제2 구간(121B)의 단부에서 연장되어 상기 제2 구간(121B) 단부와 같은 직경으로 연장되는 제3 구간(121C)을 포함한다.
상기 제1 구간(121A)에서 상기 연통구(123)보다 위에는 오링과 같은 제1 패킹부재(121D)가 마련된다. 상기 제1 패킹부재(121D)는 상기 제2 피스톤(122)과의 밀착력을 향상시키는 역할을 한다. 그리고 상기 제1 패킹부재(121D)는 고형음식물이 토출된 다음 상승하는 제2 피스톤(122)에 의하여 고형음식물의 액체성분이나 미세조각 등이 상기 제2 실린더(121) 상부의 공간으로 넘어오는 것을 차단할 수 있다.
그러므로, 상기 제1 패킹부재(121D)는 상기 음식물 충진부(120)가 오작동하거나 상기 제2 실린더(121)의 상부 공간이 오염되는 것을 방지하고, 내구성 저하를 방지할 수 있다.
상기 제1 구간(121B)에서 상기 연통구(123)의 아래에는 제2 패킹부재(121E)가 마련된다. 상기 제2 패킹부재(121E)는 상승하는 제2 피스톤(122)에 부착된 고형음식물의 잔류물이 상기 제2 실린더(121)와 상기 제2 피스톤(122) 사이에 껴서 상기 제2 피스톤(122)의 자연스럽고 부드러운 승강을 방해하는 것을 차단할 수 있다.
상기 제2 패킹부재(121E)는 상기 제1 구간(121A)와 상기 제2 구간(121B)의 연결부에 인접하여 마련되는 것이 바람직하다.
한편, 상기 제2 구간(121B)는 상기 제1 구간(121A)의 단부에서 수평으로 직경이 증가하는 수평 확경부(121B-1) 및 상기 수평 확경부(121B-1)에서 연장되어 경사지게 직경이 증가하는 경사 확경부(121B-2)를 포함한다.
상기 수평 확경부(121B-1)와 상기 경사 확경부(121B-2)는 모두 직경의 증가로 인하여 고형음식물이 용이하게 토출되도록 하기 위한 구조이다. 상기 수평 확경부(121B-1)는 상기 제2 패킹부재(121F)와 같이 상기 제2 피스톤(122)의 상승시 상기 제2 피스톤(122)에 묻은 고형음식물의 잔류물이 유입되는 양을 줄이는 단턱 역할을 할 수 있다.
상기 수평 확경부(121B-1)의 길이는 상기 경사 확경부(121B-2)의 길이보다 짧은 것이 바람직하다. 예컨대, 상기 수평 확경부(121B-1)는 고형음식물의 잔류물을 걸러주기 위한 것으로 그 길이는 수 mm 이내인 것이 바람직하다.
이에 반해 상기 경사 확경부(121B-2)의 길이는 수 cm 이내이며, 수직방향 기준 10도 내지 20도의 경사를 가질 수 있다. 이는 상기 제2 실린더(122)의 두께와 가공의 한계를 고려하여 직경이 서서히 증가하는 것이 바람직하기 때문이다.
한편, 상기 경사 확경부(121B-2)의 경사가, 10도 미만이면 고형음식물의 용이한 토출을 위한 직경 증가의 의미가 줄어들며, 20도를 초과하면 고형음식물의 가로방향으로 분사되는 정도가 강하여 고형음식물의 액체나 점성의 성분이 상기 제2 실린더 내측에서 비산하여 포장재로의 깨끗한 토출 또는 분사를 방해할 수 있기 때문이다.
상기 제3 구간(121C)은 상기 제2 구간(121B)에서의 직경 증가로 인하여 고형음식물이 가로방향으로 넓게 펴져 분사되는 범위를 제한하기 위한 구조이다. 상기 제3 구간(121C)의 길이 역시 상기 수평 확경부(121B-1)의 길이보다 긴 것이 바람직하다.
상기 제2 피스톤(122)의 하단부의 단면은 상기 제2 피스톤(122)의 중심으로 수평으로 연장되는 단턱부(122A) 및 상기 단턱부(122A)에서 상기 제2 피스톤(122)의 중심으로 라운드지게 함몰된 토출 유도홈(122B)을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 단턱부(122A)는 상기 제2 피스톤(122)이 하강할 때 상기 제2 실린더(121) 내측벽에 부착된 고형음식물을 상기 제2 실린더(121)의 하부로 깔끔하게 밀어내는 것에 중점을 둔 구조이다. 그리고 상기 토출 유도홈(122B)은 상기 제2 실린더(121) 내부 공간의 고형음식물과 상기 단턱부(122A)에 의하여 상기 제2 실린더(121)의 내측벽으로부터 긁혀지는 고형음식물을 상기 제2 피스톤(122)의 중심부로 모아주어 상기 제2 피스톤(122)의 부드러운 하강과 고형음식물의 깔끔한 토출을 가능케 한다.
한편, 도면에는 명확히 도시되지는 않았으나, 상기 단턱부(122A)와 상기 토출 유도홈(122B)의 연결부위는, 고형음식물이 큰 저항없이 상기 제2 피스톤(122)의 중심부로 유도될 수 있도록, 적당한 길이 및 적당한 곡률로 연결되는 것이 바람직하다.
상기 단턱부(122A) 및 상기 토출 유도홈(122B)의 기능과 구조의 가공의 용이성 등을 고려할 때, 상기 단턱부(122A)는 2mm 내지 5mm의 길이를 가지며, 상기 토출유도홈122B)는 5mm 내지 10mm 깊이를 가지는 것이 바람직하다.
도 10은 본 발명에 따른 고형음식물 자동 충진 장치(100)의 고형음식물 충진 고정을 설명하기 위한 순서도이다. 이하 필요한 도면들을 참조하여 상기 고형음식물 충진 과정을 살펴본다.
상기 고형음식물 자동 충진 장치(100)가 동작하기 위해서는 먼저 고형음식물의 대형 저장공간인 호퍼로부터 음식물 공급부(110)의 저장부(112)로 고형음식물이 공급된 상태여야 한다. 그러면 이송자(115)의 수용홈(115B)은 상기 저장부(112) 방향으로 위치하므로, 상기 수용홈(115B)은 상기 저장부(112)에 저장된 고형음식물로 채워진 상태가 된다.
즉, 상기 이송자(115)의 수용홈(115B)에 고형음식물이 채워진 상태에서, 동력공급부로부터 공급되는 힘에 의하여 상기 이송자(115)가 회전하면, 상기 수용홈(115B)이 제1 실린더(113)를 바라보게 되므로, 상기 수용홈(115B)에 채워져 있던 고형음식물은 상기 제1 실린더(113)로 전달(즉, 낙하)된다(S100).
그러면, 제1 피스톤(114)은 상기 제1 실린더(113) 내부의 고형음식물을 상기 음식물 충진부(120)의 제2 실린더(121)로 밀어낸다(S110). 상기 제2 실린더(121)가 하방으로 약간의 경사를 가지므로 고형음식물의 공급이 더 용이할 수 있다.
상기 제1 피스톤(114)의 동작은 상기 이송자(115)가 회전된 상태에서 이루어질 수 있다. 이는 앞서 도 2 및 도 3을 참조하여 살펴본 바와 같이, 상기 이송자(115)의 몸체(115A)가 상기 제1 실린더(113)와 서로 직교하여 배치되고, 상기 수용홈(115B)이 형성된 공간의 일부가 상기 제1 피스톤(114)의 수평왕복 경로와 중첩되기 때문에 가능한 것일 수 있다.
그러 다음, 상기 이송자(115)와 상기 제1 피스톤(114)이 원상복귀하고(S120), 고형음식물이 충진될 포장재가 상기 제2 실린더(121) 아래로 이송된다(S130). 그런 다음, 상기 제2 실린더(122)가 하강하면서 상기 제2 실린더(121) 내부의 고형음식물을 상기 포장재로 토출한다(S140).
그런 다음, 상기 제2 피스톤(122)이 원상복귀하고 포장재는 다음 단계를 공정을 위하여 이송된다(S150). 그러 다음, 상기 고형음식물 자동 충진 장치(100)는 고형음식물 충진 작업의 종료 여부를 판단하고(S160), S100 내지 S150 단계를 반복하여 수행하거나 작업을 종료한다.
이상과 같이 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다.
그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
100: 고형음식물 자동 충진 장치 110: 음식물 공급부
112: 저장부 113: 제1 실린더
114: 제1 피스톤 115: 이송자
115A: 이송자 몸체 115B: 수용홈
120: 음식물 충진부 121: 제2 실린더
122: 제2 피스톤 123: 연통구

Claims (10)

  1. 호퍼로부터 공급되는 고형음식물을 저장하며, 일정량의 고형음식물을 주기적으로 공급하는 음식물 공급부; 및
    상기 음식물 공급부로부터 공급되는 고형음식물을 주기적으로 포장재로 토출하는 음식물 충진부를 포함하며,
    상기 음식물 공급부는,
    상기 호퍼와 연통된 저장부;
    상기 저장부 아래에 가로방향으로 결합되어 내부에 상기 저장부로부터 공급되는 고형음식물을 임시로 저장하는 제1 실린더;
    상기 제1 실린더 내부에서 수평 왕복운동 하면서, 상기 제1 실린더 내부의 음식물을 상기 고형음식물 충진부로 밀어내는 제1 피스톤; 및
    수용홈이 형성된 원기둥형의 몸체를 가지며, 상기 저장부와 상기 제1 실린더의 연통경로를 차단하는 위치에 마련되며, 회전운동을 통하여 상기 수용홈에 수용된 고형음식물을 상기 연통경로를 통하여 상기 제1 실린더로 낙하시킨 다음 원상복귀하는 이송자를 포함하며,
    상기 이송자의 몸체는,
    상기 제1 실린더와 서로 직교하여 배치되며,
    상기 이송자가 상기 수용홈이 상기 제1 실린더로 향하도록 회전한 상태에서,
    상기 수용홈이 형성된 공간의 일부는,
    상기 제1 피스톤의 수평 왕복운동 경로와 겹치는 것을 특징으로 하는, 고형음식물 자동 충진 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 이송자는,
    상기 수용홈의 바닥의 깊이를 조절하여 상기 수용홈에서 수용되는 고형음식물의 양을 조절할 수 있는 용량 조절부재를 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 고형음식물 자동 충진 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 수용홈은,
    원통형의 홈이며,
    상기 용량 조절부는,
    상기 수용홈의 바닥을 이루는 원판형의 바닥부재; 및
    상기 바닥부재의 하부에서 연장되어 상기 몸체에 나사결합되며, 회전에 의하여 상기 바닥부재의 높이를 조절하는 승강부재를 포함하는 것을 특징으로 하는, 고형음식물 자동 충진 장치.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 수용홈은,
    상기 수용홈의 최대 수용용량에 대응되는 기본바닥에 결합부가 형성된 원통형의 홈이며,
    상기 용량 조절부는,
    상기 결합부에 결합되어 상기 수용홈의 새로운 바닥을 형성하여 상기 수용홈의 부피를 감소시키는 추가 바닥부재를 포함하는 것을 특징으로 하는, 고형음식물 자동 충진 장치.
  5. 삭제
  6. 제1항에 있어서,
    상기 음식물 충진부는,
    상기 제1 실린더에 세로방향으로 결합되어 측면이 상기 제1 실린더와 연통되어 고형음식물을 상기 제1 실린더로부터 공급받는 제2 실린더;
    상기 제1 실린더 내부에서 승강하면서, 상기 제2 실린더 내부의 음식물을 상기 고형음식물 포장재로 토출하는 제2 피스톤을 포함하며,
    상기 제2 실린더의 하부 내측의 단면은,
    상기 제2 피스톤의 직경에 대응되는 제1 구간;
    상기 제1 구간의 단부에서 연장되어 직경이 증가하는 제2 구간;
    상기 제2 구간의 단부에서 상기 제2 구간 단부와 같은 직경으로 연장되는 제3 구간을 포함하는 것을 특징으로 하는, 고형음식물 자동 충진 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 제2 구간은,
    상기 제1 구간의 단부에서 수평으로 직경이 증가하는 수평 확경부; 및
    상기 수평 확경부에서 연장되어 경사지게 직경이 증가하는 경사 확경부를 포함하는 것을 특징으로 하는, 고형음식물 자동 충진 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 수평확경부의 길이는,
    상기 경사 확경부의 길이보다 짧고,
    상기 경사 확경부는,
    수직방향 기준 10도 내지 20도의 경사를 갖는 것을 특징으로 하는, 고형음식물 자동 충진 장치.
  9. 제6항에 있어서,
    상기 제2 실린더의 내측의 제1 구간에는,
    상기 제1 실린더와의 연통구보다 위에는 제1 패킹부재가 마련되며,
    상기 제1 실린더와의 연통구보다 아래에는 제2 패킹부재가 마련되며,
    상기 제2 패킹부재는,
    상기 제1 구간에서 상기 제2 구간의 연결부에 인접하여 마련되는 것을 특징으로 하는, 고형음식물 자동 충진 장치.
  10. 제6항에 있어서,
    상기 제2 피스톤 하단부의 단면은,
    상기 제2 피스톤의 중심으로 수평연장되는 단턱부; 및
    상기 단턱부에서 상기 제2 피스톤의 중심으로 라운드지게 함몰된 토출 유도홈을 포함하는 것을 특징으로 하는, 고형음식물 자동 충진 장치.
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KR102120690B1 (ko) * 2019-11-21 2020-06-09 일흥자동기계(주) 음식물 충진장치
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