KR20040069203A - 밀봉 상태 검사 장치 - Google Patents

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KR20040069203A
KR20040069203A KR10-2004-7010124A KR20047010124A KR20040069203A KR 20040069203 A KR20040069203 A KR 20040069203A KR 20047010124 A KR20047010124 A KR 20047010124A KR 20040069203 A KR20040069203 A KR 20040069203A
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KR
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sealed
sealing
sealed state
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KR10-2004-7010124A
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이시다토시히로
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테트라 라발 홀딩스 앤드 피낭스 소시에떼아노님
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Abstract

밀봉 상태 검사 장치는 밀봉 상태가 검사될 요소를 지지하는 지지 유닛, 상기 지지 유닛에 의해 검사되고 지지될 부분과 접촉하는 한 쌍의 전극, 검사될 부분에서 가변 전기를 검출하는 가변 전기 검출 유닛 및, 상기 가변 전기에 따라서 밀봉 상태를 판단하는 밀봉 상태 장치를 포함한다. 실제로, 밀봉 상태의 수용성이 검사될 부분에서 가변하는 전기를 토대로 판단되기 때문에, 결함있는 밀봉 상태가 발생되는지 여부가 오퍼레이터의 주관성에 관계없이 결정됨으로써, 밀봉 상태는 이들언팩함이 없이 검사될 수 있음으로, 검사 작업이 간단화될 뿐만 아니라 검사될 요소의 품질의 신뢰성이 개선될 수 있다.

Description

밀봉 상태 검사 장치{SEALED CONDITION INSPECTION DEVICE}
우유 및 소프트 드링크와 같은 액체 음식물을 담는 포장 용기는 웹-형 포장재 또는 포장 용기 블랭크-형 포장재를 사용하고 각 패킹 재료의 소정 부분을 열 밀봉 또는 초음파 밀봉 등으로 밀봉함으로써 제조된다. 예를 들어, 포장 용기는, 포장재를 튜브-형 재료로 만들며, 제1 밀봉 장치로서 수직 밀봉 장치를 사용하여 상기 재료를 수직 방향으로 밀봉하며, 액체 음식물을 상기 재료 내로 충전하는 동안 제2 밀봉 장치로서 트랜스버셜 밀봉 장치(transversal sealing device)를 사용하여 상기 재료를 횡방향으로 소정 길이로 밀봉하며, 벽돌-형 형상으로 원래 포장 용기를 형성하기 위하여 상기 재료를 절단하고 나서, 포장 용기를 완전히 형성하기 위하여 상기 원래 포장 용기를 다시 형성함으로써 형성된다.
포장재는 소정 핀칭 압력(pinching pressure)으로 핀칭하고 수지를 용해하기 위하여 열을 표면상에 가함으로써 밀봉된다. 그러나, 용해된 수지가 밀봉된 부분으로부터 새어나가고 충분한 량의 수지가 핀치 압력, 밀봉 온도, 및 수지 유형에 따라서 밀봉된 부분상에 남아 있지 않을 때, 열악한 밀봉이 발생될 수 있다. 열악한 밀봉으로 인해, 포장 용기내의 액체 음식물은 누출되거나 액체 음식물의 품질은 열화될 수 있는데, 그 이유는 공기가 포장 용기내로 들어오기 때문이다.
따라서, 오퍼레이터는 밀봉된 어떤 포장 용기를 선택하여 이 포장 용기로부터 액체 음식물을 방출시키고, 포장 용기를 언팩(unpack)하여 포장 용기 내부를 관찰함으로써 포장 용기의 밀봉된 부분을 검사한다.
그러나, 상술된 밀봉 상태 검사로는, 밀봉된 상태가 적절하게 판단될 수 없는데, 그 이유는 이 판단은 오퍼레이터의 주관에 따라서 가변하기 때문이다.
본 발명은 밀봉 상태 검사 장치에 관한 것이다.
도1은 본 발명의 실시예에서 제1 밀봉 상태 검사 장치의 외관을 도시한 도면.
도2는 본 발명의 실시예에서 충전기의 특징을 도시한 개념도.
도3은 본 발명의 실시예에서 원래 포장 용기의 정면도.
도4는 본 발명의 실시예의 포장 용기의 투시도.
도5는 본 발명의 실시예의 밀봉 상태 검사 장치의 개념도.
도6은 본 발명의 실시예의 밀봉 상태 검사 방법의 원리의 개념도.
도7은 본 발명의 실시예의 밀봉 상태 검사 장치의 블록도.
도8은 본 발명의 실시예의 밀봉 상태 검사 장치의 이동을 도시한 파형도.
도9는 본 발명의 실시예의 제어 유닛의 프론트 패널을 도시한 도면.
도10은 본 발명의 실시예의 전극 구조를 도시한 도면.
도11은 본 발명의 실시예의 다른 전극 구조를 도시한 도면.
도12는 본 발명의 실시예의 제2 밀봉 상태 검사부를 도시한 정면도.
도13은 본 발명의 실시예의 제2 밀봉 상태 검사부의 측면도.
본 발명의 목적은 밀봉 상태 검사 방법의 종래 문제점들을 해결함으로써 정확하게 밀봉 상태 검사하는 밀봉 상태 검사 장치를 제공하는 것이다. 이 목적을 성취하기 위하여, 본 발명의 밀봉 상태 검사 장치는 밀봉 상태가 검사될 요소를 지지하는 지지 유닛, 상기 지지 유닛에 의해 검사되고 지지될 부분과 접촉하는 한 쌍의 전극들, 검사될 부분에서 가변 전기를 검출하는 가변 전기 검출 유닛 및 가변 전기 에 따라서 밀봉 상태를 판단하는 밀봉 상태 장치를 포함한다.
본 발명의 밀봉 상태 검사 장치의 또 다른 실시예는 검사될 요소를 전달하는 컨베이어에 설치된 지지 유닛을 설명한다.
본 발명의 밀봉 상태 검사 장치의 또 다른 실시예는 검사될 요소를 설치하는 지지 유닛으로서 수납 플레이트를 설명한다.
본 발명의 밀봉 상태 검사 장치의 또 다른 실시예는 이동가능하게 배치되고검사 위치 및 후퇴 위치(retreat position)에 위치될 수 있는 하나 이상의 전극을 설명한다.
본 발명의 밀봉 상태 검사 장치의 또 다른 실시예는 다수의 전극 요소들을 포함하는 하나 이상의 전극을 설명한다.
본 발명의 바람직한 실시예의 상세한 설명이 첨부한 도면을 참조하여 설명된다. 벽돌형 포장 용기의 밀봉 상태를 검출하는데 사용되는 밀봉 상태 검사 장치가본 발명을 설명하는데 사용되지만, 이 설명은 다른 포장 용기들의 밀봉 상태에 적용될 수 있다.
도2는 본 발명의 실시예의 충전기의 특징으로 도시한 개념도이다. 도3은 본 발명의 원래 포장 용기의 정면도이다. 도4는 본 발명의 실시예의 포장 용기의 투시도이다.
도시되지 않은 포장재를 만드는 기계에 의해 제조되는 웹-형상을 지닌 포장재는 도시되지 않은 전달 기계에 설정되고 나서, 이 재료는 피더(feedr)에 의해 전달된다.
도시되지 않은 펀치 홀(punch hole)은 포장재상에 제공되는 반면에, 이 재료는 전달되고 도시되지 않은 내부 테이프 또는 풀-탭은 펀치 홀을 커버하도록 부착된다. 이 포장재는 포장재가 전달되는 방향의 여러 위치들 상에 배치되는 도시되지 않은 포밍 링들(forming rings)에 대해 수직 방향으로 전달된다. 그 후, 이 재료는 포장-재료 튜브(11)에 형성되고 제1 밀봉 장치로서 수직 밀봉 장치를 사용하여 밀봉된다. 도3에 도시된 바와 같이, 밀봉된 부분(S1)은 제1 밀봉 부분으로서 형성된다.
그 후, 액체 음식물은 충전 튜브를 통해서 포장재 튜브(11)로 공급된다. 이 포장재 튜브(11)는 제2 밀봉 장치의 구성요소들인 제1 밀봉 턱(sealing jaw)(44) 및 제2 밀봉 턱(45)에 의해 핀치되고, 상기 튜브는 어떤 간격으로 횡방향으로 밀봉된다. 그 후, 상기 튜브는 필러(filler) 형상으로 형성되어, 원래 포장 용기(18)를 형성한다.
제1 밀봉 턱(44) 및 제2 밀봉 턱(45) 둘 다는 절단 턱(51) 및 열 밀봉 턱(52)을 갖는다. 이 경우에, 포장재 튜브(11)는 하방향으로 전달되고, 동일한 구조를 갖는 제1 밀봉 턱(44) 및 제2 밀봉 턱(45)은 상기 턱들의 1/2 공정 사이클동안 시프팅됨으로써 교대로 작동되어, 충전기의 처리 속도를 개선시킨다.
이 절단 턱(51)은 턱의 프론트 단부상에 절단 바(53)(도2의 우측)를 갖고, 열-밀봉 턱(52)은 턱의 프론트 단부상에 2개의 표시기들(55)을 갖는 밀봉 블록(유도체 절연체)(54)을 갖는다. 제2 밀봉된 부분으로서 형성되고 2개의 밀봉 라인들을 갖는 횡방향으로 밀봉된 부분(S2)은 절단 턱(51) 및 열 밀봉 턱을 전진시키며, 절단 바(52) 및 밀봉 블록(54)을 사용하여 상기 튜브를 핀치함으로써 포장 튜브(11)의 대향 표면들을 접촉시킴으로서 형성된다.
횡방향으로 신장하는 평활 절단 칼(flat cutter knife)(56)은 절단 턱(51)의 중앙에 제공되어 자유롭게 이동한다(도2의 좌,우 방향으로 이동). (도2의 우 방향으로 이동하는)절단 칼(56)은 횡방향으로 밀봉된 부분(S2)의 2개의 라인들 간의 밀봉된 부분을 절단할 수 있다.
실린더(57)는 절단 칼의 배면 단부(도2의 좌측)상에 제공되고 절단 칼(56)은 공기를 실린더에 주입/배출함으로써 전진/후퇴한다.
절단 턱(51) 및 열 밀봉 턱(52)은 자유롭게 스윙하도록 제공된 포밍 플랩들(46 및 47)의 쌍을 가지고, 튜브를 둘러쌓음로서 포장재 튜브를 안내한다.
절단 턱(51) 및 열 밀봉 턱(52)은 전진되고, 포장재 튜브(11)의 양 단부는 제1 밀봉 턱(44)이 도2의 밀봉된 부분 절단 시작 위치에 있을 때 접촉한다. 제1 밀봉 턱(44)은 포장재 튜브(11)를 핀치하는 동안 하강하고, 횡방향으로 밀봉된 부분(S2) 및 원래 포장 용기(18)는 턱이 하강되는 동안 형성된다.
제2 밀봉 턱(45)은 밀봉 부분 절단 단부 위치의 앞으로 절단 칼(56)을 전진시켜, 횡방향 밀봉된 부분(S2)의 2개의 밀봉 라인들 간의 부분을 절단하여, 턱이 밀봉된 부분 절단 단부 위치에 있을 때 원래 포장 용기(18)를 분리시킨다.
제2 밀봉 턱(45)의 절단 턱(51) 및 열 밀봉 턱(52)은 횡방향으로 밀봉된 부분(S2)의 2개의 밀봉 라인들 간의 부분을 절단한 후 밀봉된 부분 절단 시작 위치까지 상방향으로 후퇴 및 이동시킨다. 제1 밀봉 턱(44)의 절단 칼(56)은 2개의 밀봉 라인들 간의 부분을 절단하도록 전진하여, 절단 턱(51) 및 열 밀봉 턱(52)이 밀봉된 부분 절단 시작 위치로부터 전진할 때 원래 포장 용기(18)를 제거한다.
게다가, 도시되지 않은 실린더 메카니즘은 제1 및 제2 밀봉 턱들(44 및 45)상에 배치되어, 절단 턱(51) 및 열 밀봉 턱(52)이 예를 들어, 압축 공기를 실린더 메커니즘으로 공급함으로써 밀봉된 부분 절단 시작 위치에서 서로 당겨지도록 하고 핀칭 압력이 높게 되도록 한다.
원래의 포장 용기(18)는 포밍된 폴드(formed fold)에 따라서 소정 형태로 형성되고, 포장 용기는 소정 량의 액체 음식물을 담는 벽돌형 포장 용기(10) 내로 형성된다. 포장 용기는 정면 벽(10a), 배벽(10b), 측벽들(10c 및 10d), 최상부 표면 벽(10e) 및 베이스 벽(10f), (10e 내지 10c 및 10d)측들로부터 접혀진 이어 피스(ear piece)(10g)(한 이어 피스가 도4에 도시되어 있다) 및 (10c 및 10d 내지 10f)측으로부터 접혀진 이어 피스를 포함한다.
이 경우에, 수직으로 밀봉된 부분(S1)에는 최상부 벽(10e), 배벽(10b) 및 베이스 벽(10f)이 형성된다. 횡방향으로 밀봉된 부분(S2)에는 최상부 표면 벽(10e) 및 최상부 표면 벽(10e) 및 최하부 벽(10f)상에 이어 피스(10g) 및 최하부 벽(10f)상에 이어 피스가 형성된다.
포장재는 포장 용기가 형성될 때 외부에서 내부로의 방향으로의 라미네이션 구조(lamination structure)를 갖는다. 이 라미네이션 구조는 폴리에틸렌과 같은 내부 수지 층, 장벽층으로서 알루미늄 호일 층, 페이퍼 베이스, 및 외부층으로서 사용되는 폴리에틸레과 같은 제2 수지층을 포함한다. 이 수지층(예를 들어, 폴리에스테르)은 알루미늄 호일 층 대신에 장벽층으로서 사용될 수 있다. 게다가, (38)은 포장재 튜브(11)를 안내하는 안내 롤러(guiding roller)이다.
포장재는 절단 턱(51) 및 열 밀봉 턱(52)을 사용하여 소정의 핀칭 압력으로 재료를 핀칭하여 제1 층의 수지 층들을 부착하고 수지를 용해하기 위하여 재료의 표면상에 열을 가하거나 재료를 초음파로 스윙함으로써 밀봉된다. 용해된 수지가 횡방향으로 밀봉된 부분(S2)으로부터 새어나오고 충분한 량의 수지가 핀칭 압력, 밀봉 온도, 및 수지 유형에 따라서 (S2)상에 남아 있지 않을 때 발생될 수 있다. 열악한 밀봉으로 인해, 포장 용기(10) 내의 액체 음식물은 누출될 수 있거나, 액체 음식물의 품질은 열화될 수 있는데, 그 이유는 공기가 포장 용기(10)내로 들어오기 때문이다.
따라서, 밀봉 상태 검사 장치는 밀봉 상태를 검사하도록 배치된다. 밀봉 상태 검사 장치는 2개의 모드들, 즉, 자동 모드 및 수동 모드를 갖는다. 충전기로부터 추출되는 포장 용기(10)는 제1 밀봉 상태 검사부로 전달되고, 횡방향으로 밀봉된 부분(S2)은 자동 모드에서 자동으로 검사된다.
도1은 본 발명의 실시예에서 제1 밀봉 상태 검사 장치의 외관을 도시한 도면. 도5는 본 발명의 실시예의 밀봉 상태 검사 장치의 개념도. 도6은 본 발명의 실시예의 밀봉 상태 검사 방법의 원리의 개념도. 도7은 본 발명의 실시예의 밀봉 상태 검사 장치의 블록도. 도8은 본 발명의 실시예의 밀봉 상태 검사 장치의 이동을 도시한 파형도.
도면에서, (71)은 제어 유닛이며, (72)는 상기 제어 유닛(71)의 배면에 배치된 컨베이어이고, (73)은 검사될 요소를 전달하는 컨베이어이며, 이는 절연 재료로 형성되고 도시되지 않은 컨베이어 모터로 동작한다. 제1 밀봉 상태 검사부는 컨베이어(73)상의 소정 위치들에 배치되고, 컨베이어(73)는 포장 용기(10)용 지지 유닛으로서 작동한다. 제어 유닛(71)은 제1 밀봉 상태 검사부상에 배치된다. 게다가, 절연 재료로 형성된 가이드들(G1 및 G2)은 제1 밀봉 상태 검사부에서 컨베이어(73)의 라인들과 함께 장치의 정면측 및 배면측상에 배치되고 가이드들은 포장 용기(10)를 유지시킨다.
제1 밀봉 상태 검사부에서, 제1 및 제2 전극부들(75, 76)의 쌍은 포장 용기(10)의 상부 부분상에 위치되는 도시되지 않은 지지 홀더상에 배치된다. 전극부들은 공기 실린더 등을 포함하는 도시되지 않은 제1 및 제2 구동부들을 구동시킴으로써 도1의 A 및 B 방향들로 전진/후퇴한다. 전극부들은 전진할 때 검사 위치로 이동한다. 다른 한편으로, 전극부들은 후퇴할 때 후퇴 위치로 이동한다.전극들(21, 22)은 전극부들(75 및 76) 각각의 팁(tip)상에 배치된다.
원래의 포장 용기(18)가 소정의 폴드를 따라서 형성됨으로써 포장 용기(10)에 형성되지만, 횡방향으로 밀봉된 부분(S2)이 도1 또는 도4에 도시된 형태중 한 형태를 갖는 경우, 이어 피스(10g)는 횡방향으로 밀봉된 부분(S2)이 정면 벽(10a) 측으로 경사진 후 측벽들(10c 및 10d)상에 부착된다. 최상부 표면 벽(10e)은 정멱 벽(10a) 측에 경사지는 수직 밀봉부(S2)를 갖는다.
따라서, 포장 용기를 제1 밀봉 상태 검사부로 전달할 때 포장 용기의 정면 벽(10a)이 나타나도록 하는 방식으로 포장 용기(10)는 컨베이어(71)상에 설정된다. 포장 용기(10)가 제1 밀봉 상태 검사부에 도달할 때, 수직 밀봉 부분(S2)은 최상부 표면 벽(10e)으로부터 위로 이동하고, 이 부분은 최상부 표면 벽을 향하여 다소 기울져 있다.
그러므로, 제2 전극(22)의 형상은 웨지(wedge)와 유사하고, 전극은 장치의 최상부 표면을 향하여 검사 표면(77)을 경사지게 함으로써 형성된다. 게다가, 전극부(75)는 검사 표면(77)에 대해 수직으로 전진/후퇴한다.
그러므로, 제2 전극(22)은 최상부 표면 벽에 다소 기울어져 전극이 부착되는 횡방향으로 밀봉된 부분(S2)의 하부에 삽입되고, 제1 전극(21)은 전극부들(75 및 76) 둘 다가 검사 위치에 있을 때 횡방향으로 밀봉된 부분(S2)의 상부에 부착된다.
밀봉된 상태 검사 장치는 2개의 동작 모드들, 즉 자동모드 코드 및 수동 모드를 갖는다. 포장 용기가 제1 밀봉된 상태 검사부에 도달하고 포장 용기를 전달하는 모터가 정지할 때, 포장 용기(10)는 도시되지 않은 스토퍼에 의해 정지된다.
전극부들(75 및 76)이 검사부로 전진할 때, 제1 전극부(75)는 제1 전극을 횡방향으로 밀봉된 부분(S2)으로 프레스한다. 검사가 종료될 때, 전극부들(75 및 76)은 후퇴 위치로 후퇴한다. 포장 용기를 전달하는 모터가 다시 작동되고, 포장 용기(10)가 컨베이어(73)로 전달된다. 이 경우에, 열악한 밀봉 상태를 갖는 포장 용기(10)는 제1 밀봉 상태 검사부 아래 배치된 판단 장치를 지닌 라인으로부터 자동적으로 추출된다.
다음 부분은 밀봉 상태 검사 장치의 동작을 설명한다.
도5에서, S2는 횡방향으로 밀봉된 부분이며, (17)은 제1 수지층(12), 알루미늄 호일 층(13), 페이퍼 매트릭스(14) 및 제2 수지층(15)을 포함하는 포장재이다. 포장재 튜브(11)(도2)가 횡방향으로 밀봉될 때, 절단 턱(51) 및 열 밀봉 턱(52)은 전진하고, 포장재 튜브(11)는 초음파로 핀치 또는 발진된다. 이 경우에, 제1 수지층들(12)은 접촉하고, 폴리에틸렌과 같은 층들상의 수지는 용접되어, 용접부(16)를 형성한다.
2개의 포장재들(17)은 횡방향으로 밀봉된 부분(S2) 내의 용접부(16)에 결합되고, 이 부분은 콘덴서(31)의 기능을 갖는데, 그 이유는 제1 및 제2 수지층들(12, 15) 등 각각이 유전체 재료들을 포함하기 때문이다. 폴리에스테르와 같은 수지가 장벽층에 사용되는 경우, 장벽층은 또한, 유전체 재료들을 포함한다. 게다가, 접착층은 알루미늄 호일 층(13) 및 페이퍼 매트릭스(14) 간에 도시되지 않은 아교를 포함한다. 접착층은 또한, 유전체 재료들로 이루어진다.
교류가 검사될 요소(F)에 공급되는데, 이는 횡방향으로 밀봉된 부분(S2)을검사하는데 사용된다. 검사될 요소(F)의 손실 팩터 및 커패시턴스로 인해, 밀봉된 상태 검사 장치는 밀봉된 상태를 검사한다.
그러므로, 밀봉된 상태 검사 장치는 한 쌍의 제1 및 제2 전극부들(75 및 76)을 포함하며, 검사될 요소(F)에 인가되는 교류를 발생시키는 전원 유닛(AC)(23), 검사될 요소(F)의 커패시턴스 및 손실 팩터를 검출하는 전류 감지기(24), 전원 유닛(23)에 의해 발생되는 전압 및 전류 감지기(24)에 의해 검출되는 전류를 판독하는 검출 처리부(25), 밀봉된 상태 검사 장치를 제어하는 CPU를 갖는 제어부(26), 디스플레이를 갖는 제1 디스플레이 장치(27) 및 소정의 데이터 등을 기록하는 기록 장치(29)를 포함한다. 게다가, 전류 감지기(24)는 검사될 요소(F)로 흐르는 교류를 검출한다. 전원 유닛(23)은 발생된 교류를 검출하고 도시되지 않은 전압 감지기는 가변 전기로서 교류 전압을 검출할 수 있다.
도전 재료들을 갖는 제1 및 제2 전극들(21 및 22)이 마주보고 배치될 때, 검사될 재료의 밀봉 상태가 소정 에리어를 갖는 경우, 검사될 요소(F)는 핀치되고 소정 압력으로 프레스된다. 전극들(21 및 22)은 전원 유닛(23) 및 전류 감지기(24)를 통해서 접속되고, 전원 유닛(23)에 의해 발생된 전압은 검사될 요소(F)에 인가된다.
검사될 요소(F)에 인가되는 전압은 제1 수지층(12), 알루미늄 호일 층(13), 페이퍼 매트릭스(14) 및 제2 수지층(15)의 재료 및 두께 각각과 같은 포장재(17)의 특성에 응답하여 설정된다. 전압이 검사될 요소(F)에 인가될 때, 도6에 도시된 등가 회로에는 검사될 요소(F) 및 전원 유닛(23)이 형성되어 있다. 이 경우에, 검사될 요소(F)는 병렬 회로를 가지며, 커패시턴스(Cp)를 갖는 콘덴서(31)는 저항(Rp)을 갖는 내부 저항(32)과 병렬로 배치된다. 콘덴서(31) 및 내부 회로(32)가 등가 회로로 접속될 때, 이들이 직렬 또는 병렬로 접속되는지 여부는 콘덴서(31)의 임피던스 및 내부 저항(32)에 따라서 결정된다. 내부 저항(32)의 임피던스가 횡방향으로 밀봉된 부분(S2) 처럼 콘덴서(31)의 임피던스 보다 극히 크다면, 내부 저항 및 콘덴서는 병렬로 접속된다.
전극(21 및 22)의 에리어가 "s"로 설정될 때, 검사될 요소(F)의 두께, 즉 부하 전극들 간의 거리(제1 전극 및 제2 전극간의 거리)는 "d"로서 설정되고, 유전 상수는 "ε"으로서 설정되며, 커패시턴스는 다음과 같이 구해진다.
Cp = εS/d
이 경우에, 검사될 요소에서 커패시턴스(Cp)의 량이 변화하는데, 그 이유는 유전 상수(ε)가 제1 수지층(12), 알루미늄 호일 층(13), 페이퍼 매트릭스(14) 및 수지층(15)의 두께 또는 재료와 같은 포장재(17)의 특성 변경에 따라서 변화하기 때문이다. 제1 수지층(12 및 15), 알루미늄 호일 층(13) 및 페이퍼 매트릭스(14)의 두께 또는 재료와 같은 유전체 재료들로 이루어진 층들의 특성이 변화할 때, 이 커패시턴스(Cp)의 량은 검사될 요소(F)에서 크게 변화하고 검사될 유전 상수(ε)는 크게 변화한다.
게다가, 검사될 재료의 커패시턴스(Cp)는 부하 전극들 간의 거리에 따라서 변화하는데, 그 이유는 수지의 용융 온도 및 절단 턱(51) 및 열 밀봉 턱(52)을 지닌 핀칭 압력과 같은 횡방향으로 밀봉된 부분(S2)에 대한 밀봉 상태의 변화에 따라서 변화하기 때문이다. 용융 온도 또는 핀칭 압력이 높으면 높을 수록, 용융된 수지의 량은 횡방향으로 밀봉된 부분(S2)의 양측으로 많이 새어나게 되어, 용접부(16)의 두께가 보다 얇게된다. 그러므로, 부하 전극들(d)간의 거리는 보다 짧게되고, 커패시턴스(Cp)의 량은 증가된다.
횡방향으로 밀봉된 부분(S2)을 밀봉할 때, 검사될 요소(F)의 커패시턴스(Cp)는 용접부(16)의 용융 정도에 따라서 변화한다. 수지층들(12)이 용융되고 포장재(17)가 부착될 때, 횡방향으로 밀봉된 부분(S2)의 수지 량은 감소되고 부하 전극들(d)간의 거리는 보다 짧게 되어, 검사될 재료(F)의 커패시턴스(Cp)는 증가한다. 수지층들이 용융되는 것으로 보이는 경우 조차도, 제1 수지층(12)이 용융되지 않을 때, 용접부(16)는 거의 형성되지 않는다. 제1 수지층들(12)이 모두 부착되기 때문에, 횡방향으로 밀봉된 부분(S2)상의 수지 량은 감소되지 않는다. 그러므로, 부하 전극들 및 커패시턴스(Cp) 간의 거리(D)는 또한 변경되지 않는다.
장치를 횡방향으로 밀봉하는데 사용되는 밀봉 라인의 길이가 변화될 때, 제1 및 제2 전극들(21 및 22)이 접촉하는 에리어 및 전극(21 및 22)의 에리어가 변경되어, 검사될 요소(F)의 커패시턴스(Cp)가 변경되도록 한다. 제1 및 제2 전극들의 형성은 횡방향으로 밀봉된 부분(S2)으로부터 바깥쪽으로 돌출하지 않도록 설정된다. 횡방향으로 밀봉된 부분(S2)의 폭이 W로서 설정될 때, 제1 및 제2 전극들(21, 22)의 폭이 W로서 설정되고 전극들의 길이가 2W로서 설정되는 것이 바람직하다. 전극들(21, 22)이 횡방향으로 밀봉된 부분(S2)으로부터 바깥쪽으로 돌출할 때, 횡방향으로 밀봉된 부분(S2) 내부의 용융된 수지의 상태는 상기 부분의 외부와 상이하게되어, 밀봉된 상태 검사의 정확도가 낮게되도록 한다.
커패시턴스(Cp)는 밀봉된 상태의 판단 요소로서 사용되는데, 그 이유는 검사될 요소(F)의 커패시턴스(Cp)가 포장재(17)의 특성, 횡방향 밀봉 장치의 밀봉 상태, 밀봉 방법, 및 장치의 구조 등등에 따라서 변화하기 때문이다
그러므로, 전원 유닛(23)에 의해 발생된 전압(Vs)은 포장재(17)의 특성, 횡방향 밀봉 장치를 위한 밀봉 상태, 밀봉 방법 및 장치의 구조 등등에 따라서 설정된다.
주파수(F)의 전압(Vs)이 전원 유닛(23)을 사용하여 검사될 요소(F)에 인가되고 콘덴서(31)로 흐르는 전류가 (Icp)로서 설정되고 내부 저항(32)으로 흐르는 전류가 (Irp)로 설정될 때, 콘덴서(31)의 임피던스(Zc)는 다음에 의해 구해질 수 있다.
Zc = 1/(2πㆍfㆍCp)...(1)
이 경우에, 전류 Icp는 다음에 의해 구해질 수 있다.
Icp = Vs/Zc = 2ㆍfㆍCpㆍVs....(2)
및 커패시턴스는 다음에 의해 구해질 수 있다.
Cp = Icp/(2πㆍfㆍVs)...(3)
게다가, 전압(Vs)이 검사될 요소에 인가되며, 전류(Icp)는 검사될 제1 요소에 인가되고, 전류(Irp)는 검사될 제2 요소에 인가된다.
검사될 요소(F)에서 손실 팩터가 D로서 설정될 때, 손실 팩터는 다음에 의해 구해질 수 있다.
D = 1/(2πㆍfㆍCpㆍRp)...(4)
및 내부 저항(32)의 저항(Rp)은 다음에 의해 구해질 수 있다.
Rp = 1/(2πㆍfㆍCpㆍD)...(5)
내부 저항(32)으로 흐르는 전류(Irp)가 Irp = Vs/Rp...(6)이기 때문에, 전류는 식(6) 및 식(5)를 치환함으로써 구해질 수 있다.
Irp = (2πㆍfㆍCpㆍD)ㆍVs...(7)
게다가, 식(3)이 식(7)으로 치환될 때 식은 Irp - Icp ㆍD가 되어, 손실 팩터는 다음식에 의해 구해지도록 한다.
D = Irp/Icp...(8)
그러므로, 손실 팩터는 전류(Irp) 대 전류(Icp)의 비율로 구해져, 손실 팩터가 밀봉 상태를 판독하는데 사용되도록 할 수 있다.
검사될 요소(F)에서 가변 전기를 나타내는 전류(It)는 다음에 의해 구해질 수 있다.
It = Icp + Irp...(9)
커패시턴스가 식(3)에 의해 구해지고 손실 팩터가 식(8)에 의해 구해지기 때문에, 커패시턴스(Cp) 및 손실 팩터(D)는 전압(Vs) 및 전류(Icp 및 Irp)가 구해질 때 계산될 수 있다.
이 경우에, 콘덴서(31)의 값은 검사될 요소(F)의 내부 저항(32)의 값과 동일하게 되어, 검사될 요소(F) 외부에 있는 내부 저항 및 콘덴서의 값을 검출할 수 없게 된다.
그러므로, 전류(Icp 및 Irp)는 전류 감지기(24)를 사용하여 검출된 전류(It)를 토대로 계산될 수 있다. 전류(Irp)는 도8에 도시된 바와 같이 검사될 요소(F)에 인가되는 전압(Vs)과 동일한 위상을 갖는데, 그 이유는 전류가 내부 저항(32)에 인가되기 때문이다. 다른 한편으로, 전류(Icp)의 위상은 전압(Vs)으로부터 90[°] 시프트되는데, 그 이유는 전류(Icp)가 콘덴서(31)에 인가되기 때문이다. 그러므로, 전류(It)(전류(It)를 전압(Vt)으로 변환시킴으로써 발생된 전압(Vt))는 위상 분리 회로에 인가되어, 전류(Icp) 및 전류(Irp)를 분리시킨다.
검출 처리부(25)는 전원 유닛(23)에 의해 발생된 전압(Vs)을 판독하고 아날로그/디지털 변환을 수행하는 A/D 변환기(61), 전류(It)를 판독한 후 전류(It)를 전압(Vt)으로 변환시키는 전압/전류 변환부(62), 전압(Vt)에서 전압(Vs)과 동일한 위상을 검출하는 동상 검출부(33), 전압(Vs)의 위상차를 검출하는 위상차 검출부(34), 상기 동상 검출부(33)을 사용하여 검출된 동상을 판독 후 아날로그/디지털 변환을 수행하는 A/D 변환기(35), 및 상기 위상차 검출부(34)를 사용하여 검출된 위상차를 판독후 아날로그/디지털 변환을 수행하는 A/D 변환기(36)를 포함한다. 위상 분리부는 동상 검출부(33) 및 위상차 검출부(34)를 포함하는 위상 분리 회로를 갖는다.
A/D 변환기(61)는 디지털 신호들을 포함하는 전압(Vs)을 출력하며, A/D 변환기(35)는 디지털 신호를 포함하는 전류(Irp)를 출력하고, A/D 변환기(36)는 디지털 신호를 포함하는 전류(Icp)를 출력한다. 출력 전압(Vs) 및 전류(Icp 및 Irp)는 제어 유닛(26)에 전송된다. 게다가, 인가된 전압 검출부는 A/D 변환기(61)를 포함하며, 검사될 재료를 위한 제1 전류 검출부는 위상차 검출부(34) 및 A/D 변환기(360를 포함하고, 검사될 재료를 위한 제2 전류 검출부는 동상 검출부(33) 및 A/D 변환기(35)를 포함한다.
제어 유닛(26)은 전원 유닛(23)에 설정된 주파수(f), 전압(Vs) 및 전류(Icp 및 Irp)를 판독하고 도시되지 않은 커패시턴스 계산 처리 평균은 식(3)으로 커패시턴스(Cp)를 계산한다. 도시되지 않은 손실 팩터 계산 처리 평균들의 제어 유닛(26)은 손실 팩터 계산을 수행하여 식(8)으로 손실 팩터(D)를 계산한다.
기록 장치(29)는 포장재(17)의 유형, 횡방향 밀봉 장치를 위한 밀봉 상태, 밀봉 방법, 및 장치의 구조 등을 고려함으로써 구해진 표준 커패시턴스(Cpref) 및 표준 손실 팩터(Dref)를 기록한다.
제어부(26)내의 도시되지 않은 제1 밀봉 상태 판단 장치는 제1 밀봉된 상태 판단 공정을 수행하고 표를 참조하여 계산된 커패시턴스(Cp)를 표준(Cpref)과 비교하고 나서, 편차 △Cp = ICp - CprefI가 임계값(Cpth) 보다 작은지 여부를 판단한다.
편차(△Cp)가 편차 (Cpth)보다 작다면, 밀봉 상태는 양화한 것으로서 판단된다. 다른 한편으로, 밀봉 상태는 편차(△Cp)가 임계값 (Cpth) 보다 작을 때 불량한 것으로서 판단된다. 밀봉 상태는 제1 밀봉 상태 판단 장치를 사용하여 판단될 수 있다.
제어부(26) 내의 제2 밀봉 상태 판단 장치는 표를 참조하여 제2 밀봉 상태 판단 공정을 수행하고 계산된 손실 팩터(D)를 표준 (Dref)과 비교하고 나서, 편차△D = ID-DrefI 가 임계값(Dth) 보다 작은지 여부를 판단한다. 편차(△D)가 편차(Dth) 보다 작을 때, 밀봉 상태는 양화한 것으로서 판단된다. 다른 한편으로, 밀봉 상태는 편차(△D)가 임계값(Dth) 보다 작을 때 불량한 것으로서 판단된다.
밀봉 상태는 또한, 제2 밀봉 상태 판단 장치를 사용하여 판단될 수 있다.
이 실시예에서, 제2 상태는 제1 판단 처리 또는 제2 판단 처리에 의해 판단된다. 그러나, 밀봉 상태 판단 처리들 둘 다를 사용하여 밀봉 상태를 판단할 수 있다.
다음 파트는 제어 유닛(71)에 대해 설명한다.
도9는 본 발명의 실시예의 제어 유닛의 프론트 패널을 도시한 도면이다.
도9에서, (71)은 제어 유닛이며, (27)은 디스플레이 장치이며, (28)은 제어 유닛이며, (SW1)은 제어 유닛을 스위치 온/오프하는데 사용되는 주 스위치이며, (SW2)는 자동 모드 및 수동 모드를 스위칭하는데 사용되는 모드 스위치이며, (SW3)는 제1 및 제2 전극들(21 및 22)을 스위치 온/오프하는데 사용되는 스위치이며, (SW4)는 제1 및 제2 전극들(21 및 22)을 구성하는 다수의 전극 요소들을 선택하는 스위치이며, (t1)은 제어 유닛(26) 및 제어 유닛(71)을 접속하는 접합 단자이며, (t2-t5)는 전극들(21 및 22)(도1)을 접속하는 접합 단자들이고, 제어 유닛(71, 78)은 타이머이며, (81-84)는 LED 램프들이며, (VM1)은 전원 유닛(23)에 발생된 전압(Vs)의 제1 설정 량(예를 들어, 8[V])이며, (VM2)는 전원 유닛(23)의 주파수(F)의 제2 설정량(예를 들어, 100[kHz]초과)이며, (VM3)는 편차 △D를 갖는 손실 팩터의 임계값(Dth) 및 편차 △Cp를 갖는 커패시턴스(Cp)의 임계값을 설정하는데 사용되는 제3 설정량이다. 이 경우에, (Cpth 및 Dth)의 수는 0-10의 범위에 설정될 수 있다. LED 표시 램프들(81-84)는 오퍼레이터에게 경보를 발하도록 조명된다.
다음 파트는 제1 전극(21) 및 제2 전극(22)를 설명한다.
도10은 본 발명의 실시예의 전극 구조를 도시한 도면이다.
도10에서, (21 및 22)는 검사될 요소(F) 양단에 배치된 제1 및 제2 전극들이다. 이 경우에, 제1 및 제2 전극들(21 및 22)은 다수의 채널들 및 다수의 전극 요소들(Ei)(1, 2, n...)을 포함하는 다수의 전극들 구조를 갖는다. 그러므로, 한 전극 요소는 스위치(SW4)(도9)를 사용함으로써 전극들(21 및 22)로부터 선택되어, 검사될 요소(F)의 소정 부분의 밀봉된 상태 만을 검사하도록 할 수 있다.
도11은 본 발명의 실시예의 다른 전극 구조를 도시한 도면이다.
도11에서, (21 및 22)는 검사될 요소(F) 양단에 배치된 제1 및 제2 전극들이다. 이 경우에, 제1 전극(21)은 다수의 채널들 및 다수의 전극 요소들(Ei)을 포함하는 다수의 전극들 구조를 갖고, 제2 전극(22)은 한 전극 요소를 포함하는 단일 전극 구조를 갖는다. 그러므로, 한 전극 요소는 스위치(SW4)(도9)를 사용하여 제1 전극(21) 및 제2 전극(22)의 전극 요소들(Ei)로부터 선택되어, 검사될 요소(F)의 소정 부분의 밀봉 상태만을 검사하도록 할 수 있다. 열악한 밀봉이 여러 지점들에서 발생될 때, 도11에 도시된 전극 구조가 바람직한데, 그 이유는 위치들을 규정하는 것이 불가능하기 때문이다. 이 경우에, 밀봉 상태 장치의 비용이 감소될 수 있다. 도10에 도시된 전극들(21 및 22)의 구조는 정확한 검사가 필요로 될 때 바람직하다. 다른 한편으로, 도11에 도시된 전극들(21 및 22)의 구조는 열악한 밀봉을 갖는 위치가 이미 검사된 경우 등과 같이 고 정확도가 필요로 하지 않을 때 바람직하다.
이하는 밀봉 상태를 수동 모드로 검사하는데 사용되는 제2 밀봉 상태 검사부를 설명한다.
도12는 본 발명의 실시예의 제2 밀봉 상태 검사부의 정면도이다.
도13은 본 발명의 실시예의 제2 밀봉 상태 검사부의 측면도이다.
도면들에서, (101)은 프레임이며, (102)는 브래킷이며, (103)은 지지 홀더이며, 상기 제1 전극부(175)는 지지 홀더(103)상에 배치되고, 제2 전극부(176)는 제1 전극부(175)와 마주보고 프레임(101)상에 배치된다. 제1 전극부(175)는 공기 실린더 등을 포함하는 구동부(104)를 구동시킴으로써 화살표로 표시된 C 마크에서 전진/후퇴한다. 이 부분은 검사 위치로 전진하고(도11의 하방향으로 이동) 후퇴 위치로 후퇴한다(도11의 상방향으로 이동).
제1 전극(21) 및 제2 전극(22)은 제1 전극부(175) 및 제2 전극부(176) 각각의 팁에 배치된다. 게다가, (105)는 제2 전극(21)을 절연하는데 사용되는 절연체이고, (106 및 107)은 제2 전극(22)을 절연하는 절연체들이다.
도전성 재료는 제2 전극(22)상에 배치되고 검사될 재료의 지지부로서 작용하고 포장 용기(10)를 지지하는 수납 보드(111)가 배치된다. 오퍼레이터는 수납 보드(111)상에 원래 포장 용기(18)(도2)를 배치하고 검사 지점상에 제1 전극부(175)를 배치하고 나서, 제1 전극(21)을 수직으로 밀봉된 부분(S1) 또는 횡방향으로 밀봉된 부분(S2)에 프레스하여 밀봉된 부분들중 어느 한 부분과 전극을 접촉시킨다. 이 경우에, 포장 용기(10) 자체는 콘덴서로서 작동한다.
게다가, 오퍼레이터는 원래의 포장 용기(18)로부터 액체 음식물을 추출하고 빈 원래의 포장 용기(18)를 수납 보드(111)상에 배치함으로써 밀봉된 상태를 검사할 수 있다.
그러므로, 본 발명에 따르면, 전압(Vs)이 재료에 인가될 때, 밀봉 상태는 오퍼레이터의 주관에 의해서가 아니라 검사될 요소(F)로 흐르는 전류(It)에 의해 검사된다. 그러므로, 밀봉 상태는 정확하게 검사될 수 있다.
게다가, 횡방향으로 밀봉된 부분(S1) 및 횡방향으로 밀봉된 부분(S2)의 밀봉 상태가 포장 용기(10)를 개봉함이 없이 검사되기 때문에 검사 공정을 간단하게 할 수 있다.
포장 용기(10)의 품질에 대한 신뢰성은 또한 이 공정에 의해 개선된다.
본 발명의 각종 변경 또는 수정이 본 발명의 범위 및 영역을 벗어남이 없이 행해질 수 있기 때문에, 본 발명은 상술된 실시예들로 국한되지 않는다는 것을 이해할 것이다.
본 발명의 밀봉 상태 검사 장치는 밀봉 상태가 검사될 요소를 지지하는 지지 유닛, 상기 지지 유닛에 의해 검사되고 지지될 부분과 접촉하는 한 쌍의 전극들, 검사될 부분에서 가변 전기를 검출하는 가변 전기 검출 유닛 및 가변 전기를 토대로 밀봉 상태를 판단하는 밀봉 상태 장치를 포함한다.
본 발명에 의하면, 밀봉 상태는 오퍼레이터의 주관에 의해서가 아니라 검사될 요소에서 가변하는 전기에 따라서 검사된다. 그러므로, 밀봉 상태는 정확하게 검사될 수 있다.
게다가, 검사될 재료의 밀봉 상태가 재료 개봉없이 검사될 수 있기 때문에 검사 공정을 간단하게 할 수 있다. 검사될 재료 품질에 대한 신뢰성은 이 공정에 따라서 개선된다.
본 발명의 밀봉 장치는 우유 및 소프트 드링크와 같은 액체 음식물을 담는 포장 용기의 밀봉 상태 검사 장치에 사용될 수 있다.

Claims (5)

  1. 밀봉 상태 검사 장치로서,
    (a) 밀봉 상태가 검사될 요소를 지지하는 지지 유닛,
    (b) 상기 지지 유닛에 의해 검사되고 지지될 부분과 접촉하는 한 쌍의 전극,
    (c) 검사될 부분에서 가변 전기를 검출하는 가변 전기 검출 유닛 및,
    (d) 상기 가변 전기 에 따라서 밀봉 상태를 판단하는 밀봉 상태 장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 밀봉 상태 검사 장치.
  2. 상기 검사될 요소의 지지 유닛은 상기 검사될 요소를 전달하는 컨베이어에 설치되는 밀봉 상태 검사 장치.
  3. 상기 지지 유닛은 상기 요소를 설치하기 위하여 상기 검사될 요소를 수납하는 수납 보드인 밀봉 상태 검사 장치.
  4. 상기 한 쌍의 전극들중 적어도 한 전극은 이동가능하게 배치되고 검사 위치 및 후퇴 위치에 위치될 수 있는 밀봉 상태 검사 장치.
  5. 상기 한 쌍의 전극들중 적어도 한 전극은 다수의 전극 요소들로 이루어지는 밀봉 상태 검사 장치.
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