KR20020042625A - 개량된 소형 성형충전밀봉기계 - Google Patents

Abstract

소형 성형충전밀봉기계는, 하부수용형성물 속에 흠집선들을 구비한 일시적인 개공형상들을 갖는 다양한 작은 분배포장용기들을 고속생산으로 짝맞추어서 판지상자(carton) 속으로 적재할 수 있다. 이 기계는 상부덮개부재에 다양한 형성물들과 흠집선들을 만들 수 있다. 이 기계는 또한 단순한 컵들과 통(tub)들을 생산한다. 이 기계는 실용상에서 모든 알려진 열성형플라스틱막에 대해 극히 고효율로 작동한다.

Description

개량된 소형 성형충전밀봉기계{Improved compact form-fill-seal machine}

관련 특허

여기에 참조문헌으로써 통합된 1989년 4월 11일자 미국특허 제4,819,406호는, 스트레스집중돌출부재 위로 연장되는 흠집선(fault line)을 가지며 유동성 물질들을 위한 밀봉식 컵들과 분배포장용기들(dispenser packages)을 포함한 다른 포장용기구조체들을 생산하기 위한 소형의 성형충전밀봉기계에 관한 것으로서, 출원인에게 특허 부여되었다. 스트레스집중돌출부재는 하부생산물수용부재의 비교적 단단하고 평탄한 상부플라스틱막덮개부재가 되게 성형되었다. 이 분배포장용기는 모두가 출원인에 의한 발명인 미국특허 제4,493,574호, 제4,611,715호 및 제4,724,982호의 주제이다.

도 1은 본 발명의 기계의 측면도를 도시하며;

도 2는 열스코어(hot score)조립체, 플래튼(platen)접촉히터조립체, 성형스테이션조립체 및 충전기스테이션의 측면도를 도시하며;

도 3은 열스코어조립체의 정면도를 도시하며;

도 4는 플래튼접촉히터조립체 및 성형스테이션조립체의 측면도를 도시하며;

도 5는 노즐충전기들의 개개의 도면을 도시하며;

도 6은 기계의 배면도를 도시하는 것으로 성형스테이션조립체 및 충전기스테이션을 보여주며;

도 7은 가열밀봉기다이조립체의 사시도를 도시하며;

도 8a는 세로절단조립체의 사시도를 도시하는 것으로 테이퍼진 칼날들을 보여주며;

도 8b는 테이퍼진 칼날들을 갖는 세로절단조립체의 사시도를 도시하며;

도 8c는 세로절단조립체의 뒤집힌 자세에서의 사시도를 도시하며;

도 8d는 칼날을 갖는 클램프나사의 평면도를 도시하며;

도 8e는 칼날을 갖는 클램프나사의 측면도를 도시하며;

도 9a는 이송조립체의 측면도를 도시하며;

도 9b 및 9c는 이송판의 측면도를 도시하며; 그리고

도 10은 상부웨브(top web)성형시스템을 도시한다.

미국특허 제4,493,573호, 제4,611,715호 및 제4,724,982호의 것들보다 비용과 다른 이익들 및 이점들이 현저히 뛰어난 새로운 분배포장용기가, 출원인에 의해 발명되었고 참고문헌으로써 여기에 통합되었다. 이 분배포장용기는 흠집선이 가로지르는 스트레스집중돌출부를 새로운 포장용기의 하부수용부재에 구비하여, 매우 얇고 쉽사리 인쇄되는 저가의 유연한(flexible) 박막과 같은 막에 의해 대체되게 함으로써 값비싸며 비교적 단단하고 평탄한 상부플라스틱막덮개가 필요 없게 한다. 하부성형다이 주위를 둘러싸는 공간은 꽉 들어차 있을 뿐 아니라 온도들의 각각이독립적으로 유지되고 나머지 것들로부터 고립되어야 하는 열성형 및 스코어링(scoring)을 위한 다양한 정밀제어된 온도들에 관련되었다. 예를 들면, 고정칼날(fixed blade)로써 포장용기의 상부웨브(web)를 스코어링하는 원래의 방법과는 달리, 각 포장용기에 대한 스코어들은 직선스코어들로 정렬되거나 또는 막이 고정칼날을 지나가게 하여 스코어들을 만들 때 서로 단일 직선방향으로 있는 경우에도 직선스코어들일 필요는 없으므로, 더 복잡한 스코어링시스템이 고안되어야 했다. 가열된 칼날들은 이 개량되고 개선된 기계에 합체된다. 이 칼날들은 좁은 온도범위 내에서 유지된다. (전형적인 온도는 365℉ +/-3°). 이러한 칼날들은 0.0002″증분 정도의 깊이로 된 스코어선들을 만든다. 이것은 스코어되는 막의 면 아래로 거의 1/8″인 고정위치에 칼날들을 유지시킴으로써 달성된다.

수직왕복모루가 막 위쪽에 위치되고 각 칼날 바로 위에 놓인다. 이러한 모루들 각각은 독립한 모루조절기구로부터 연장되어, 수직으로 왕복하는 공용(common)모루탑재대 위에 탑재되고 그것의 아래쪽 행정(stroke)의 최하부에서 고형(solid) 정지수단과 만난다. 모루들의 정지지점들은, 막에 접촉한 후, 고정 및 가열된 스코어링칼날들을 향해 막을 아래쪽으로 가압하여 정밀제어된 정확한 스코어깊이까지 막을 칼날에 대해 누르는 위치까지, 모루에 관련된 모루조절기구에 의해 그것들의 하향행정에서 0.0002″(만분의 2인치)로 각각 독립적으로 조정된다.

칼날들 및 가열된 칼날홀더들로부터의 열은 복사되어 막 쪽으로 올라가서, 간헐구동이 되는 정상적인 순환정지보다 훨씬 큰 임의의 기간 동안 기계가 정지할 때 문제를 야기할 것이다. 이 열은 스코어링 시에 수용되며, 기계가 그것의 정상적인 간헐인덱싱휴지사이클과는 다른 목적을 위해 정지될 때 막의 하부표면으로의 냉각공기의 자동제트분사에 의해 방산된다.

전형적인 예가 되는 칼날들은 각 포장용기의 그것의 중앙선을 따르는 축에 대해 45°각도로 향해있다. 이러한 정확한 깊이 및 온도들이 필요한 것은, 스트레스집중부가 포장용기의 수용부분 내에 있을 때 가열되며 늘여지고 따라서 얇은 벽이 되는 막으로 작업하기 때문이다. 교접식(mating) 암수다이들은 일반적으로 플러그수단 외에도 정확히 성형된 스트레스집중부들을 생성하는데 필요하다. 상부플러그는 그것에 탑재되어 하부성형다이의 하부수용성형부 내의 정밀기계제작된 암다이(accurately machined female die)와 맞물리는 정밀기계제작된 수다이(male die)를 가진다. 전체 성형다이온도는 온도증가를 만들지 않기에 충분한 여전히 차가운 막을 형성할 수 있게 하기에 충분할 만큼 따뜻한 온도로 정확히 유지되어야 하고, 그 전형적인 범위는 165°∼175°일 것이다. 냉각유체로 이 온도가 되게 함으로써 그 폭이 비교적 작게 된다.

상부 및 하부 플래튼히터들 모두를 사용하는 것이 성형 및 스코어링시스템 주위의 꽉 들어차게 되는 공간에 요구된다. 일부의 경우에는, 포장용기들의 라인은 단일 열(row)에서 다중 열들로 증가되어, 기계를 소형으로 유지하기 위해 그리고 이 출원인의 미국특허번호 제4,819,406호에 기재된 바와 같이 더 느린 속도에서의 큰 인덱스보다는 차라리 빠르고 짧은 인덱스들의 수가 많은 것이 더 낫다는 이론을 이용하기 위해, 포장용기들의 라인의 폭에 대해, 항상 전체적으로 짧은 인덱스를 유지하게 될 것이다. 이 제4,819,406호 특허에서는, 세로방향 실틈내기(slitting)가 완전히 성형, 충전, 밀봉된 포장용기들의 웨브를 고정칼날들을 통과하게 끎(drawing)으로써 달성된다. 이것은 포장용기들의 강도(강성)가 비교적 단단하며, 평탄하고, 두꺼운 상부부재에 의해 지지되었을 경우에 적합하였다. 새로운 스타일의 포장용기의 경우, 매우 얇은 박막과 같은 상부부재는 포장용기들의 강도가 강하지 못하게 하고 그러한 칼날들을 통해 포장용기들의 웨브를 끌고 가는 것은 포장용기들의 가로방향정렬에 호형(arc)의 끌린자국(drag)이 나타나게 한다. 신규한 새로운 수단은, 전진간에 포장용기들의 매트릭스의 간헐인덱스사이클의 휴지기간 동안, 막면에 대해 20°내지 30°의 각도로 세로방향으로 평행하게 향하는 일련의 칼날들을 보지하는 수직왕복칼날홀더에 의해 세로방향으로 포장용기들에 실틈을 내어, 포장용기의 후미(trailing end)에 있는 최저끝단이 그것의 인덱스방향에 있는 포장용기의 후미끝단의 펀치구멍에 들어가게 한다.

세로방향 실틈내기에 뒤이어, 수직왕복절단스테이션이 추가 처리를 위해 독립 포장용기들을 만드는 중간인덱스사이클의 휴지기간 동안 가로방향으로 절단을 한다.

바람직한 실시예에서, 다루어지고 최종 사용을 위해 접착지로부터 여전히 쉽게 박리될 수 있는 출하(shipping)상자 속에 적재되는 동안 포장용기들을 제 위치에 가볍게 보지하기 위해, 절단스테이션은 적절한 점착성 또는 끈기(tack)가 있는 접착지의 공급부 쪽으로 포장용기들을 압착하는 가압패드를 가진다. 이 접착지는 외부공급(outfeed)테이블 아래쪽에 탑재된 롤(roll)로부터 적절한 롤공급기에 의해 끌어내어진다. 이제 접착지에 접착된 포장용기들은, 그것들을 외부공급테이블의 해제코팅면(release coated surface)상에서 압착하고 간헐적으로 앞쪽으로 전진시키는 평평한 벨트인덱싱컨베이어에 의해 아래의 절단스테이션 쪽으로 눌러지고, 절단스테이션에서는 짝맞춰진(collated) 포장용기들의 시트를 공급하기 위해 비행칼날이 신호에 따라 접착지를 가로방향으로 절단한다.

추가적인 바람직한 실시예에서, 아직 절단되지 않은 시트는 외부공급테이블을 벗어나게 앞쪽의 "비행(flying)"운반부재로 운반되며, 이 비행운반부재는, 가로방향 칼날이 짝맞춰진 포장용기들의 시트를 절단한 후에, 신속히 짝맞춰진 포장용기들의 시트를 대기하는 출하판지상자 바로 위 지점으로 전진시키고, 이러한 전진의 말미에, 급속히 역방향으로 가속(감속)시켜, 관성을 여전히 유지하는 포장용기들의 시트가 아래로 미끌어져 나가게 하여 판지상자 속으로 수직으로 아래로 떨어지게 한다.

비행운반부재의 매끄러운 해제코팅면은 짝맞춰진 포장용기들의 시트가 얹혀 있는 운반판 위의 제 위치에 그 시트를 보지하기 위한 진공수단을 필요로 할 것이다. 운반판은, 출하판지상자 바로 위 지점에 포장용기들의 시트를 이송하기 위한 초기전진 직전에 포장용기들의 시트를 수용할 때의 그것의 선단(leading edge)보다 높게 되어 있던 그것의 후미가, 적재 시에 기울질 것이다. 그 사이클의 처음 구간에서는, 진공이 만들어져 시트를 운반판의 매끄러운 해제코팅면 상에 보지하고 그 각도는 포장용기조립품의 앞쪽으로의 "밀기(pushing)"를 돕는다. 반대방향의 급격한 가속시에, 진공은 해제되고 운반판은 그것의 경사진 구성 때문에 포장용기들의 시트를 순간적으로 밖으로 꺼내어지게 한다.

상부웨브도 성형될 수 있다는 것도 알 수 있다(도 10).

Claims (16)

1. 성형되며, 충전되고 밀봉된 포장용기들을 자동, 연속, 고속 생산할 수 있는 기계에 있어서,

   열성형가능한 플라스틱의 웨브로 된 간헐제동롤로부터의 하부웨브재료를 안치하고 당겨 그것을 전진시키는 수단을 갖는 한 쌍의 평행이송체인들을 간헐적으로 전진시키는 구동수단을 포함하며,

   상기 이송체인들은 하부웨브재료를 일련의 스테이션들을 지나가게 전진시키며, 상기 일련의 스테이션들은,

   상기 웨브가 정확히 스코어링되는 스코어링스테이션;

   상기 웨브가 열성형온도들로 제어 가열되는 가열스테이션;

   상기 가열된 웨브가 형성되는 성형스테이션으로서, 평판하고 성형되지 않은 웨브에 의해 둘러싸인 일련의 이격된 포켓형성물들을 성형할 수 있는 성형다이수단을 구비한 성형스테이션;

   각각의 상기 포켓형성물을 충전스테이션에 공급된 등량의 생성물로 채우는 충전스테이션; 및

   각 포켓형성물과 상기 하부웨브부재의 간헐적 전진으로 상부웨브재료를 제때에 간헐적으로 전진시키는 구동롤러수단를 포함하며,

   상기 구동롤러수단은, 상기 상부웨브를, 포켓형성물들로 채워진 상기 하부웨브의 위에서, 상부웨브가 하부웨브에 밀봉되는 밀봉스테이션 쪽으로 실질적으로 평행하고 극히 인접하게 이송하며,

   상기 이송체인들은 그 다음에 상기 밀봉된 하부웨브 및 상부웨브의 결합물을 추가적인 일련의 스테이션들 쪽으로 전진시키고, 상기 추가적인 일련의 스테이션들은,

   상기 포켓형성물들을 둘러싸는 성형되지 않고 밀봉된 웨브영역들에, 모양있는 개공들을 펀칭하며, 포켓형성물들의 라인의 각 끝단에 있는 펀칭된 구멍 및 각 포켓형성물 사이의 펀칭된 구멍을 직선으로 횡단하는 펀치스테이션;

   상기 펀칭된 구멍들을 사이를 움직여 가는 절단기로 막들을 세로방향으로 깎아내어 상기 포켓형성물들을 따르는 세로방향 테두리들을 만드는 세로절단스테이션; 및

   상기 포켓형성물 사이의 밀봉된 영역들을 가로방향으로 실틈내어 상기 포켓형성물들을 완전히 분리하고 가로방향 테두리들을 만들어 밀봉된 테두리들 및 펀칭된 모서리들을 갖는 개개의 대략 장방형의 완성된 포장용기들을 생성하는 가로절단스테이션을 포함하는 기계.
2. 제1항에 있어서, 밀봉된 테두리들을 갖는 상기 대략 장방형의 포장용기들은 짝맞춤(collation)수단에 의해 짝맞추어지고, 상기 짝맞춤수단은,

   가로절단수단에 대해 바로 뒤에 있고 평행한 휴지(idler)롤러에 대해 간헐적으로 전진하는 가벼운 접착용 짝맞춤지; 및

   수직왕복가로절단수단 위에 탑재된 가압패드로서, 그것의 하향 행정으로 개개의 완성된 포장용기들을 상기 짝맞춤지의 접착면에 압착한 다음, 상기 개개의 완성된 포장용기들에 대해 아래쪽으로 가볍게 눌러 짝맞춤지를 앞쪽으로 끌어낼 때 마찰벨트를 보조(assist)하고 짝맞춤지에 대한 상기 포장용기들의 접착을 더욱 확실하게 하는 조정가능한 부동(floating)가압판을 가지며 짝맞춤지 아래의 높은 마찰인덱싱벨트컨베이어로 구성된 인덱싱수단에 의해 다음 사이클에 앞쪽으로 포장용기들의 열(row)이 인덱싱되게 하는 가압패드를 포함하며,

   비행운판반부재 쪽으로 전진한 상기 짝맞춤된 포장용기들의 연속하는 시트는 진공수단으로 고속 공기작용식 이송플랫폼에 부착된 상기 운반판부재 상의 제 위치에 유지되며, 신호를 받는 다른 고속 가로방향이송플랫폼에 부착된 비행칼날(flying blade)은 상기 비행칼날의 후미에 옆을 대고 있는 상기 포장용기들 간의 짝맞춤지를 상기 비행운반판 상에 얹혀있는 개개의 시트가 되게 순간적으로 실틈내며,

   각 실틈난 시트의 상기 운반판으로의 전진이 완료되면, 신호를 받는 상기 운반판은 즉시 상기 포장용기들의 시트를 대기하는 출하판지상자 바로 위 지점으로 이송하고, 상기 지점에 도달한 상기 이송플랫폼은 신호를 받아 순간적으로 급격히 감속되고 동시에 진공 해제되어 상기 시트 위에서 떨어져, 시트는, 그것의 관성으로 인해, 중간의 공기 중을 이동하여 출하판지상자 속으로 떨어지는 기계.
3. 제2항에 있어서, 상기 진공운반판부재는 그것의 후미보다 선단이 아래로 기울어져 있는 기계.
4. 제1항에 있어서, 한 쌍의 웨브이송체인들에 의해 하부웨브재료를 안치하고 당기는 수단은, 상기 체인 위에 탑재된 일련의 직립핀부재들과, 상기 웨브재료를 상기 핀들의 각각의 측면에지들을 따라 찌르는 임페일러(impaler)수단을 포함하는 기계.
5. 제4항에 있어서, 상기 스코어링스테이션은, 수직왕복식의 마이크로미터까지 조정가능한 모루들과, 제어 가열식 스코어링 칼날들로서 상기 웨브를 상기 가열된 스코어링 칼날들에 대고 압착하는 상기 모루들에 의해, 간헐적 순환의 휴지기간 동안, 상기 웨브가 제어된 정확한 깊이로 스코어링되게 하는 제어 가열식 스코어링 칼날들을 포함하는 기계.
6. 제5항에 있어서, 상기 가열스테이션은, 열성형에 필요한 온도들로 상기 웨브를 제어 가열하도록 플래튼들 사이의 상기 웨브를 압착하는 상부 및 하부수직왕복접촉플래튼들을 포함하는 기계.
7. 제6항에 있어서, 상기 제어 가열되는 웨브는, 진공성형, 공기가압성형, 플러그 및 다이 성형, 및 일체식 스트레스집중수단을 가져 일련의 포켓형성물들을 성형 중의 적어도 하나를 할 수 있는 진공수단, 공기가압수단, 성형다이수단, 하부성형다이의 암다이수단과 교접하는 일체식 수다이수단을 구비할 수 있는플러그보조(assist)수단 중의 적어도 하나를 구비한 성형수단에 의해 성형되는 기계.
8. 제7항에 있어서, 상기 상부웨브는 상기 웨브로부터 검출된 신호로 각 포켓형성물에 대해 인쇄물을 기록할 수 있도록 만들어지는 기계.
9. 제8항에 있어서, 상기 밀봉스테이션은, 제어 가열되는 수직왕복상부 및 하부가열밀봉다이들, 및 밀봉물들을 급격히 냉각하여 굳어지게 하는 냉각다이들을 포함하는 기계.
10. 제9항에 있어서, 상기 펀치스테이션은, 밀봉된 상부 및 하부 웨브를 펀칭하여 모서리들을 만드는 일련의 암수펀치다이세트들과 펀칭제거된 플라스틱조각들을 제거하기 위한 진공수단을 포함하는 기계.
11. 제10항에 있어서, 상기 세로절단스테이션은, 수직방향으로 아래로 이동하여, 성형되고 충전되어 연결된 포장용기들의 간헐적 인덱스의 휴지사이클 동안 펀칭된 구멍들의 열(row) 속으로 들어가고 펀칭된 구멍들 사이로 이동하는 절단기로 막들을 세로방향으로 깎아내는 일련의 각이 진 칼날들을 구비한 수직왕복세로절단부재를 포함하는 기계.
12. 제11항에 있어서, 상기 가로절단수단은, 슬롯이 있는 가로방향 모루와 각이 진 칼날들이 탑재된 가로방향칼날홀더를 포함하며, 이것들 둘 다는, 상기 완전히 만들어지고 충전된 포장용기들이 그것들이 멀리 떨어져 있을 때 그것들 간에 인덱스가 되도록, 수직방향에서 서로에 대해 가까워지고 멀어지게 왕복운동하며, 각이 진 칼날들은, 절단되는 포장용기들 사이의 성형되지 않은 웨브부분들을 통과한 후의 그것들의 하향 행정으로 상기 슬롯에 들어가도록 정렬되고,

    상기 가로절단수단은, 칼날들이 빼내어질 때 포장용기들이 위로 빠지는 것을 방지하기 위한 스트리퍼(stripper)수단을 포함하는 기계.
13. 제1항에 있어서, 상부웨브를 가열 및 성형하도록 탑재된 성형스테이션을 가지는 기계.
14. 제13항에 있어서, 상기 성형스테이션은, 왕복운동하는 적어도 하나의 부재를 가진 한 쌍의 탑재부재들;

    각 탭재부재 위에 탑재되는 예열플래튼시스템의 왕복식(reciprocal) 부재들이 탑재된 예열플래튼시스템; 및

    각 탑재부재 위에 탑재된 왕복식 부재들을 갖는 성형다이시스템을 포함하는 기계.
15. 제14항에 있어서, 상기 탑재부재는 열(hot)스코어링기능을 가지며,

    웨브를 스코어링하도록 마이크로미터까지 조정가능한 모루들에 대해 구동되는 칼날홀더들에 탑재되어, 웨브가 휴지상태이고 탑재부재들이 왕복운동할 때 탑재부재들 간에 인덱싱을 하는 일련의 가열스코어링칼날들을 포함하는 기계.
16. 제13항에 있어서, 상부웨브를 가열 성형하도록 탑재된 성형스테이션을 가지는 기계.