KR20050002211A

KR20050002211A - 자동 충전 및 캡핑 장치

Info

Publication number: KR20050002211A
Application number: KR1020030043560A
Authority: KR
Inventors: 이탁영
Original assignee: 이탁영
Priority date: 2003-06-30
Filing date: 2003-06-30
Publication date: 2005-01-07
Also published as: KR100521243B1

Abstract

본 발명은 화장품 샘플용기와 같은 소용량 용기에 소정의 액체를 충전시킨 후 뚜껑을 씌우는 자동 충전 및 캡핑 장치에 관한 것으로서, 본 발명에 따르면, 빈 소용량 용기(101)를 이송블록(111)에 의해 순차적으로 이동시키는 이송장치와; 상기 용기(101)를 수용하고 있는 용기 호퍼(120; hopper)와; 충전될 액체를 담고 있는 내용물 통(251)으로부터의 액체를 이송되어 온 빈 용기(101) 내로 일정량씩 충전시키는 충전장치(200)와; 상기 충전장치(200)에 의해서 액체가 충전된 후 이송되어 온 용기(101)에 뚜껑(103)을 씌워 밀봉시키는 캡핑장치(300)와; 뚜껑을 뚜껑 정렬공급기(410)로부터 상기 캡핑장치(300)로 공급시키는 뚜껑 공급장치(400)와; 액체가 충전된 후 뚜껑이 씌워진 용기(101)를 다음 공정으로 배출시키는 배출장치(130)와; 상기 이송장치, 용기 호퍼(120), 충전장치(200), 캡핑장치(300), 뚜껑 공급장치(400) 및 배출장치(130)의 동작을 작업자가 제어할 수 있도록 하는 제어패널(190)과; 상기 이송장치, 용기 호퍼(120), 충전장치(200), 캡핑장치(300), 뚜껑 공급장치(400), 배출장치(130), 및 제어패널(190)을 지지하는 몸체(100); 를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 자동 충전 및 캡핑 장치가 제공된다.

Description

자동 충전 및 캡핑 장치{Apparatus for automatically filling and capping a small bottle}

본 발명은 화장품 샘플용기와 같은 소용량 용기에 소정의 액체를 충전시킨 후 뚜껑을 씌우는 자동 충전 및 캡핑 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 합성수지제의 일회용 주사기를 충전기에 활용하여 접액부분의 청소작업을 생략할 수 있도록 한 충전장치, 진공의 발생원을 척의 내부에 내장시킴에 의해 장치의 소형화가 가능한 캡핑장치, 그리고 직선적으로 왕복이동되는 공급 플레이트를 이용하여 캡핑장치에 뚜껑을 순차적으로 공급함에 의해 장치의 소형화가 가능한 뚜껑 공급장치를 구비하고 있는 자동 충전 및 캡핑 장치에 관한 것이다.

종래 액상 물질을 소용량 용기 내에 충전시킨 후 뚜껑을 씌우는 자동 충전 및 캡핑 장치로서 다양한 장치들이 공지되어 사용되고 있었다.

이와 같은 종래의 자동 충전 및 캡핑 장치의 충전장치에 있어서, 수시로 혹은 어떤 하나의 원료를 사용하는 작업이 완료될 때마다 충전기의 접액부분을 청소해 줄 필요가 있었다. 그러나, 충전기의 접액부분을 청소하기 위해서는 충전기를 분해하여 각 부품별로 청소작업을 행한 후 다시 조립 설치하여야 하는 번거로움이있었다.

또한, 충전할 액체를 충전기에 공급함에 있어서, 종래의 충전장치에서는 일정한 양의 액체를 공급하기 위해 펌프를 이용하고 있었기 때문에, 장치 전체의 부피가 커지는 동시에 장치의 제작비용이 증대되었다. 아울러, 종래의 충전장치에서는 펌프와 함께 이 펌프를 작동시킬 별도의 제어장치가 장착되어야 하였으므로, 역시 장치의 부피 및 제작비용을 증가시키는 원인이 되었다.

또한, 종래의 자동 충전 및 캡핑 장치의 캡핑장치의 일례로서 진공을 이용하여 뚜껑을 파지하여 용기에 씌우는 진공 척을 이용한 것이 있었다.

그런데, 이러한 진공 척을 이용한 캡핑장치의 경우에는, 진공을 발생시키기 위해서 진공펌프 및 모터 등을 구비하여야 하였으므로 장치 전체의 부피가 커지는 동시에 장치의 제작비용이 증대되었다. 아울러, 회전하는 척의 내부에 진공을 야기시키기 위해서 장치가 복잡해지고 조립작업에 시간과 노력이 많이 들어 제작비용 증가의 원인이 되었다.

또한, 종래 소정 크기의 용기에 뚜껑을 씌우는 캡핑장치에 순차적으로 뚜껑을 공급해 주는 다양한 장치들이 공지되어 사용되고 있었다. 이와 같은 뚜껑 공급장치는 통상 수평면상에서 회전하는 컨베이어 장치를 이용하거나 수직면상에서 회전하는 컨베이어 장치를 이용하는 것이 알려져 있었다.

이와 같이 컨베이어 장치를 이용하여 뚜껑을 순차적으로 공급하여 주는 뚜껑 공급장치의 경우에는, 이 컨베이어 장치를 구동시키기 위해서 별도의 모터 등을 구비하여야 하였으며 컨베이어 벨트를 순환시키기 위해서는 많은 공간이 필요하였으므로 장치 전체의 부피가 커지는 동시에 장치의 제작비용이 증대되었다.

결국, 종래의 자동 충전 및 캡핑 장치는 장치의 부피가 크기 때문에 설치공간을 많이 차지하고 이동설치가 곤란하였으며, 부품점수가 많고 세척이 불편하여 유지관리에 많은 노력과 시간이 필요하여, 생산성이 저하된다는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기된 바와 같은 문제점들을 해결하기 위하여 발명된 것으로서, 본 발명의 목적은, 장치의 부피를 소형으로 하여 설치공간이 많이 필요하지 않으며 이동 설치가 가능하고, 운전 및 관리가 용이한 자동 충전 및 캡핑 장치를 제공하고자 하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은, 합성수지제의 일회용 주사기를 충전기에 활용하여 접액부분의 청소작업을 생략할 수 있도록 함에 의해 사용이 간편하고 유비보수에 드는 비용, 노력 및 시간을 절감시킬 수 있는 충전장치를 구비한 자동 충전 및 캡핑 장치를 제공하고자 하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은, 기밀용기의 내부압력 변동을 이용하여 충전할 액체를 흡입용기에 정량 공급할 수 있도록 함에 의해 별도의 펌프 및 펌프 제어장치를 생략하여 장치 전체의 부피 및 제작비용을 절감시킬 수 있는 충전장치를 구비한 자동 충전 및 캡핑 장치를 제공하고자 하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은, 진공의 발생원을 척의 내부에 내장시킴에 의해 장치의 소형화가 가능하고 제작에 따른 비용, 노력 및 시간을 절감시킬 수 있는 캡핑장치를 구비한 자동 충전 및 캡핑 장치를 제공하고자 하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은, 직선적으로 왕복이동되는 공급 플레이트를 이용하여 캡핑장치에 뚜껑을 순차적으로 공급함에 의해 장치의 소형화가 가능하고 제작에 따른 비용, 노력 및 시간을 절감시킬 수 있는 뚜껑 공급장치를 구비한 자동 충전 및 캡핑 장치를 제공하고자 하는 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 자동 충전 및 캡핑 장치의 정면도,

도 2a, 도 2b 및 도 2c는 본 발명에 따른 자동 충전 및 캡핑 장치에 장착되어 사용되는 실린더의 위치 및 기능을 설명하기 위한 정면도, 측면도 및 평면도,

도 3은 본 발명에 따른 자동 충전 및 캡핑 장치의 충전장치의 정면도,

도 4a 내지 도 4d는 상기 충전장치의 작동을 순차적으로 나타내는 측면도,

도 5는 상기 충전장치의 평면도,

도 6은 상기 충전장치에서 충전할 액체를 흡입용기에 정량 공급하는 원리를 설명하기 위한 도면,

도 7은 본 발명에 따른 자동 충전 및 캡핑 장치의 캡핑장치의 정면도,

도 8a 내지 도 8c는 상기 캡핑장치의 작동을 순차적으로 나타내는 측면도,

도 9는 상기 캡핑장치의 평면도,

도 10a 및 도 10b는 상기 캡핑장치의 캡핑 척의 작동을 설명하기 위한 단면도,

도 11은 본 발명에 따른 자동 충전 및 캡핑 장치의 뚜껑 공급장치 및 배출장치의 사시도,

도 12는 상기 뚜껑 공급장치의 정면도,

도 13은 상기 뚜껑 공급장치의 일부 평면도,

도 14a 및 도 14b는 상기 뚜껑 공급장치의 작동을 설명하기 위한 배면도이다.

이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따라서, 빈 소용량 용기를 이송블록에 의해 순차적으로 이동시키는 이송장치와; 상기 용기를 수용하고 있는 용기 호퍼와; 충전될 액체를 담고 있는 내용물 통으로부터의 액체를 이송되어 온 빈 용기 내로 일정량씩 충전시키는 충전장치와; 상기 충전장치에 의해서 액체가 충전된 후 이송되어 온 용기에 뚜껑을 씌워 밀봉시키는 캡핑장치와; 뚜껑을 뚜껑 정렬공급기로부터 상기 캡핑장치로 공급시키는 뚜껑 공급장치와; 액체가 충전된 후 뚜껑이 씌워진 용기를 다음 공정으로 배출시키는 배출장치와; 상기 이송장치, 용기 호퍼, 충전장치, 캡핑장치, 뚜껑 공급장치 및 배출장치의 동작을 작업자가 제어할 수 있도록 하는 제어패널과; 상기 이송장치, 용기 호퍼, 충전장치, 캡핑장치, 뚜껑 공급장치, 배출장치, 및 제어패널을 지지하는 몸체를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 자동 충전 및 캡핑 장치가 제공된다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 자동 충전 및 캡핑 장치의 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다.

도 1에는 본 발명에 따른 자동 충전 및 캡핑 장치의 정면도가 도시되어 있다. 도 2a, 도 2b 및 도 2c에는 본 발명에 따른 자동 충전 및 캡핑 장치에 장착되어 사용되는 실린더의 위치 및 기능을 설명하기 위한 정면도, 측면도 및 평면도가 도시되어 있다.

도 1에 도시된 바와 같이, 상기 자동 충전 및 캡핑 장치는, 바퀴(109)에 의해 이동 가능한 몸체(100)와, 빈 소용량 용기(101)를 이송블록(111)에 의해 순차적으로 이동시키는 이송장치와, 상기 용기(101)를 수용하고 있는 용기 호퍼(120; hopper)와, 충전될 액체를 담고 있는 내용물 통(251)으로부터의 액체를 이송되어 온 빈 용기(101) 내로 일정량씩 충전시키는 충전장치(200)와, 상기 충전장치(200)에 의해서 액체가 충전된 후 이송되어 온 용기(101)에 뚜껑(103)을 씌워 밀봉시키는 캡핑장치(300)와, 뚜껑을 뚜껑 정렬공급기(410)로부터 상기 캡핑장치(300)로 공급시키는 뚜껑 공급장치(400)와, 액체가 충전된 후 뚜껑이 씌워진 용기(101)를 다음 공정으로 배출시키는 배출장치(130)를 포함하여 이루어진다.

도 2a 내지 도 2c에 도시된 바와 같이, 상기 자동 충전 및 캡핑 장치는 복수개의 실린더에 의해서 작동되어 각 공정의 작업을 수행한다.

여기에서, 부재번호 112는 용기(101)를 지지하여 이송시키는 이송블록(111)이 충전장치(200), 캡핑장치(300) 및 배출장치(130)를 순차적으로 통과할 수 있도록 상기 이송블록(111)을 도 2a에서 볼 때 우측방향으로 이동시키는 제1 이송 실린더이고, 부재번호 113은 충전되고 캡핑된 용기(101)를 배출장치(130)에 의해 배출시킨 후 상기 이송블록(111)을 회수하기 위해 도 2a에서 볼 때 아래쪽으로 이동시켜 몸체(100)의 내부로 위치시키는 제2 이송 실린더이고, 부재번호 114는 몸체(100)의 내부로 이동된 상기 이송블록(111)을 도 2a에서 볼 때 좌측방향으로이동시키는 제3 이송 실린더이고, 부재번호 115는 몸체(100)의 내부에서 좌측으로 이동된 상기 이송블록(111)을 위쪽으로 이동시켜 빈 용기(101)를 새롭게 지지할 수 있도록 하는 제3 이송 실린더이다. 부재번호 132는 충전되고 캡핑된 용기(101)를 배출시키기 위하여 흡입 빨판(131)을 전후방향으로 이동시키는 배출 실린더이다.

또, 부재번호 223은 충전장치(200)의 주사기 피스톤(211)을 도 2a에서 볼 때 상하로 이동시켜 주사기 내로 액체를 흡입하거나 주사기 내의 액체를 배출시키도록 하는 제3 충전 실린더이고, 부재번호 230 및 부재번호 240은 상기 충전장치(200)의 파지유닛(220)을 각각 도 2a에서 볼 때 상하방향 및 전후방향으로 이동시키는 제1 및 제2 충전 실린더이고, 부재번호 261은 충전장치(200)에 의해 용기(101) 내에 액체를 충전시킬 때 용기(101)의 흔들림을 방지하기 위해 용기를 가압하여 고정하기 위한 제1 용기 가압 실린더이다.

또, 부재번호 340 및 부재번호 350은 캡핑장치(300)의 캡핑 척(310)을 각각 도 2a에서 볼 때 상하방향 및 전후방향으로 이동시키는 제1 및 제2 캡핑 실린더이고, 부재번호 361은 캡핑장치(300)에 의해 용기(101)에 뚜껑(103)을 씌울 때 용기(101)의 흔들림을 방지하기 위해 용기를 가압하여 고정하기 위한 제2 용기 가압 실린더이다.

또, 부재번호 441은 뚜껑 공급장치(400)의 공급 플레이트(420)를 도 2a에서 볼 때 좌우방향으로 왕복 이동시키는 왕복이동 실린더이다.

상기된 각각의 실린더의 작동에 대한 구체적인 설명은 후술하는 바와 같다.

상기 이송장치는 제1 내지 제4 이송 실린더(112 내지 115)에 의해 상기 이송블록(111)을 순환시킨다. 상기 이송블록(111)은 상기 이송장치에 의해 간헐적으로 한 스텝씩 이송된다.

빈 용기(101)는 용기 호퍼(120)에 수용되어 있으며, 작업자는 직접 손으로 용기(101)를 이송블록(111)에 위치시킨다.

용기(101)는 이송블록(111)이 이송장치에 의해 이송됨에 따라 충전장치(200)에서 충전되고 캡핑장치(300)에서 뚜껑이 씌우진 다음, 도 11에 도시된 바와 같은 배출장치(130)로 이송된다.

상기 배출장치(130)는 도시되지 않은 진공 발생장치에 튜브(134)를 통하여 연결되는 흡입 빨판(131)과, 상기 흡입 빨판(131)을 이송블록(111) 쪽으로 왕복 이동시키기 위한 배출 실린더(132)와, 상기 흡입 빨판(131)에 의해 흡입된 후 상기 배출 실린더(132)에 의해 후방으로 이동되어 온 용기(101)를 포장 등의 다음 공정으로 배출시키기 위한 배출 벨트(133)를 포함하여 이루어진다.

상기 흡입 빨판(131)에는 용기의 위치에 상응하는 위치에 흡입 구멍(131a)이 설치되며 이 흡입 구멍(131a)을 통하여 외기를 흡입함으로써 용기(101)를 흡착시킨다. 상기 흡입 빨판(131)은 배출 실린더(132)에 의해 전진되어 이송블록(111)에 지지된 용기(101)를 흡착한 후, 다시 배출 실린더(132)에 의해 후진되어 용기를 이송블록으로부터 이탈시켜 배출 벨트(133) 상으로 옮겨 놓는다.

상기 배출 벨트(133)는 도시하지 않은 모터 등에 의해 구동되는 연속적인 컨베이어 벨트로 이루어지는 것이 바람직하다.

또한, 설명하지 않은 부재번호 190은 제어패널로서, 본 발명의 자동 충전 및캡핑 장치를 이루는 각각의 장치들의 동작을 작업자가 제어할 수 있도록 한다.

본 발명에 따른 자동 충전 및 캡핑 장치에 구비되어 사용되는 충전장치는, 도 3 내지 도 6을 참조하여 이하 설명된다.

도 3은 본 발명에 따른 충전장치의 정면도로서, 주사기의 피스톤(211)이 뽑혀진 상태가 실선으로 도시되어 있고, 주사기(210)의 선단을 레벨러(252)의 액체에 담근 상태가 점선으로 도시되어 있는 도면이다.

도 4a 내지 도 4d는 본 발명에 따른 충전장치의 작동을 순차적으로 나타내는 측면도들이다. 도 4a는, 파지유닛(220)이 상승 유지된 상태가 도시되어 있는 도면이다. 도 4b는, 파지유닛(220)이 후진 하강된 상태가 실선으로 도시되어 있고, 이 상태에서 주사기의 피스톤(211)이 뽑혀진 상태가 점선으로 도시되어 있는 도면이다. 도 4c는, 주사기의 피스톤(211)이 뽑혀진 채로 파지유닛(220)이 상승된 상태가 실선으로 도시되어 있고, 이 상태에서 파지유닛(220)이 전진된 상태가 점선으로 도시되어 있는 도면이다. 그리고, 도 4d는, 파지유닛(220)이 전진 하강된 상태가 실선으로 도시되어 있고, 이 상태에서 주사기의 피스톤(211)이 가압된 상태가 점선으로 도시되어 있는 도면이다.

도 5는 본 발명에 따른 충전장치의 평면도로서, 파지유닛(220)이 전진된 상태를 나타내는 도면이다.

도 3 내지 도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 충전장치(200)는, 하나 이상 구비되는 주사기(210)와, 상기 주사기(210)가 착탈 가능하게 장착되어 있으며 상기 주사기의 피스톤(211)을 상하방향(도 1 및 도 3에 도시된 도면을 기준으로함)으로 직선 왕복이동 가능하게 파지하는 파지유닛(220)과, 상기 파지유닛(220)을 상하방향으로 직선 왕복이동 시키는 제1 충전 실린더(230)와, 상기 파지유닛(220)을 전후방향(도 1 및 도 3에 도시된 도면을 기준으로 함)으로 직선 왕복이동 시키는 제2 충전 실린더(240)와, 충전될 액체를 담고 있는 내용물 통(251)으로부터 상기 주사기(210) 내로 액체를 공급하기 위한 액체 공급유닛(250)을 포함하여 이루어진다.

상기 주사기(210)는 합성수지제로 만들어진 일회용 제품을 사용하는 것이 바람직하다. 상기 주사기(210)는 교체가 필요할 때 상기 파지유닛(220)으로부터 분리시켜 폐기시키고 새로운 주사기(210)를 상기 파지유닛(220)에 장착시킴으로써 간단히 교체할 수 있다. 따라서, 본 발명에 따르면, 접액부분에 대한 청소작업을 행할 필요 없이, 접액부분을 이루는 상기 주사기를 새로운 주사기로 교체하기만 하면 된다.

상기 파지유닛(220)은, 하나 이상의 상기 주사기(210)의 실린더(212)를 파지하고 있는 제1 파지부재(221)와, 하나 이상의 상기 주사기의 피스톤(211)을 파지하고 있으며 상기 제1 파지부재(221)에 대하여 상하방향으로 직선 이동 가능하게 설치되는 제2 파지부재(222)와, 상기 제1 파지부재(221)에 장착되어 상기 제2 파지부재(222)를 상하방향으로 직선 왕복이동 시키는 제3 충전 실린더(223)로 이루어진다.

상기 제3 충전 실린더(223)를 비롯하여 상기 제1 및 제2 충전 실린더(230, 240)는 공압 실린더인 것이 바람직하다. 후술하는 바와 같이, 상기 제1 내지 제3충전 실린더(230, 240, 223)에 의해서 액체를 용기(101) 내에 충전시키는 작업이 수행된다.

도 6에 도시된 바와 같이, 상기 액체 공급유닛(250)은, 충전될 액체를 담고 있으며 내부의 압력이 일정하게 유지되도록 기밀되어 있는 내용물 통(251)과, 상기 내용물 통(251)으로부터 유입되는 액체를 주사기(210) 내로 주입시키기 전에 일시적으로 담고 있는 레벨러(252; leveler)와, 상기 내용물 통(251)의 하단에 형성된 액체 출구(251a)로부터 상기 레벨러(252)의 바닥 근처까지 뻗어 있는 제1 튜브(253)와, 상기 레벨러(252)의 소정 높이로부터 상기 내용물 통(251)의 상단에 형성된 공기 입구(251b)까지 뻗어 있는 제2 튜브(254)로 이루어진다.

본 발명에 따른 충전장치(200)는, 용기(101) 내에 액체를 충전시킬 때 용기의 흔들림을 방지하기 위해서 용기(101)를 가압하여 파지하는 제1 용기 가압유닛(260)을 더 포함할 수 있다. 상기 제1 용기 가압유닛(260)은 상기 파지유닛(220)의 동작에 연동되어 상기 파지유닛(220)이 용기(101) 내에 액체를 충전시키기 위해서 하강될 때 용기(101)를 가압하여 정위치에 고정시킬 수 있다면 어떤 기구가 활용되어도 좋으며, 예컨대 제1 용기 가압 실린더(161)에 의해 전후진되는 가압부재 등이 채용될 수 있다.

도면에 있어서 용기를 충전시키기 위해서 5개의 일회용 주사기를 사용하고 있는 것으로 도시되어 있지만, 그 개수 및 주사기의 용량 등은 본 발명을 한정하지 않는다.

또한, 도 5에 도시된 미설명 부재번호 240a는 파지유닛(220)을 제2 충전 실린더(240)에 의해 이동시킬 때 그 직선이동을 가이드하기 위한 가이드 봉을 나타내는 것이고, 도 3에 도시된 미설명 부재번호 223a는 제2 파지부재(222)를 제3 충전 실린더(223)에 의해 이동시킬 때 그 직선이동을 가이드하기 위한 가이드 봉을 나타내는 것이다.

이하, 상기된 바와 같이 이루어진 본 발명에 따른 충전장치의 작동에 관하여 설명한다.

도 4a에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 충전장치(200)가 초기의 제1 위치에 있을 때, 상기 파지유닛(220)은 제1 충전 실린더(230)에 의해 상승위치에서 유지되는 동시에 제2 충전 실린더(240)에 의해 후방위치에서 유지된다. 또한, 상기 주사기(210)는 제3 충전 실린더(223)에 의해 피스톤(211)이 압축된 상태로 유지된다.

본 발명에 따른 충전장치가 작동을 시작하면, 제1 충전 실린더(230)는 상기 파지유닛(220)을 하강위치로 하강시켜 도 4b에 도시된 제2 위치로 이동시키고, 이 때 상기 주사기(210)의 선단부분은 상기 레벨러(252)에 담겨있는 액체의 액면 이하로 내려가게 된다. 그 다음, 도 4b에 점선으로 도시된 바와 같이, 제3 충전 실린더(223)가 제2 파지부재(222)를 통하여 상기 주사기의 피스톤(211)을 잡아당겨 주사기 내로 액체를 흡입시킨다.

계속해서, 도 4c에 도시된 바와 같이, 제1 충전 실린더(230)는 상기 파지유닛(220)을 상승시켜 제1 위치로 복귀시키는데, 이 상태는 도 4a에서와는 달리 상기 주사기의 피스톤(211)이 잡아당겨져 주사기 내에 액체가 담겨진 상태이다. 그 다음, 도 4c에 점선으로 도시된 바와 같이, 제2 충전 실린더(240)가 작동되어 상기 파지유닛(220)을 전방위치로 이동시키게 된다.

계속해서, 도 4d에 도시된 바와 같이, 제1 충전 실린더(230)는 상기 파지유닛(220)을 하강시켜 상기 주사기(210)의 선단부분이 용기(101)의 입구 내에 위치되도록 한다. 그 다음 도 4d에 점선으로 도시된 바와 같이, 제3 충전 실린더(223)가 작동되어 상기 주사기의 피스톤(211)이 가압되면서 주사기(210) 내의 액체가 용기(101)에 충전된다.

충전작업이 완료된 후, 제1 충전 실린더(230) 및 제2 충전 실린더(240)가 순차적으로 작동되어 상기 파지유닛(220)은 상승된 후 후진됨으로써 도 4a에 도시된 제1 위치로 복귀된다. 이상 설명한 동작이 반복적으로 이루어짐에 의해 액체가 용기(101) 내에 충전되는 작업이 반복적으로 수행된다.

상기 레벨러(252)의 액체를 주사기(210)에 의해 흡입하기 때문에, 작업이 진행됨에 따라서 레벨러(252)의 수위는 낮아지게 된다. 이 때, 소정의 높이에 설치된 상기 제2 튜브(254)의 선단 높이 이하로 수위가 낮아지게 되면, 제2 튜브(254)를 통하여 상기 내용물 통(251) 내로 공기가 흡입되면서 내용물 통(251) 내부의 압력균형이 깨지게 된다.

그에 따라 상기 내용물 통(251) 내로 흡입되는 공기의 양만큼 내용물 통(251)으로부터 상기 제1 튜브(253)를 통하여 액체가 흘러나와 상기 레벨러(252)의 수위가 높아진다. 레벨러(252)의 수위가 상기 제2 튜브(254)의 선단 높이 이상으로 높아지면, 더 이상 제2 튜브(254)를 통하여 공기가 흡입되지 않게 되고, 상기내용물 통(251) 내부의 압력균형이 다시 맞춰진다.

압력균형이 맞춰지면 상기 제1 튜브(253)를 통하여 내용물 통(251)으로부터 흘러나오던 액체가 더 이상 흘러나오지 않게 된다. 이와 같은 원리에 의해서 상기 레벨러(252)에는 항상 일정한 양의 액체가 공급되므로, 상기 레벨러(252)에서 액체는 거의 동일한 수위로 유지될 수 있게 된다.

본 발명에 따른 자동 충전 및 캡핑 장치에 구비되어 사용되는 캡핑장치는, 도 7 내지 도 10b를 참조하여 이하 설명된다.

도 7은 본 발명에 따른 캡핑장치의 정면도로서, 캡핑 척이 2개만 설치되어 있는 상태가 도시되어 있는 도면이다.

도 8a 내지 도 8c는 본 발명에 따른 캡핑장치의 작동을 순차적으로 나타내는 측면도들이다. 도 8a는, 캡핑 척(310)이 후진 상승된 초기 상태가 실선으로 도시되어 있고, 캡핑 척(310)이 후진 하강되어 뚜껑(103)을 흡착한 상태가 점선으로 도시되어 있는 도면이다. 도 8b는, 캡핑 척(310)이 뚜껑(103)을 흡착한 채로 상승된 상태가 실선으로 도시되어 있고, 이 상태에서 캡핑 척(310)이 전진된 상태가 점선으로 도시되어 있는 도면이다. 그리고, 도 8c는, 캡핑 척(310)이 전진 상승된 상태가 실선으로 도시되어 있고, 이 상태에서 캡핑 척(310)이 회전되면서 하강되어 용기(101)에 뚜껑(103)을 씌운 상태가 점선으로 도시되어 있는 도면이다.

도 9는 본 발명에 따른 충전장치의 평면도로서, 캡핑 척(310)이 전진된 상태를 나타내는 도면이다.

도 10a 및 도 10b는 본 발명에 따른 캡핑장치의 캡핑 척(310)의 작동을 설명하기 위한 단면도이다. 도 10a는 캡핑 척(310) 내부의 압축스프링(314)이 압축되지 않은 상태를 나타내는 도면이고, 도 10b는 캡핑 척(310) 내부의 압축스프링(314)이 압축된 상태를 나타내는 도면이다.

도 7 내지 도 9에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 캡핑장치(300)는, 하나 이상 구비되는 자흡(自吸) 방식의 캡핑 척(310)과, 상기 캡핑 척(310)이 회전 가능하게 장착된 지지부재(320)와, 상기 지지부재(320)에 설치되어 상기 캡핑 척(310)을 회전 구동시키기 위한 구동유닛(330)과, 상기 지지부재(320)를 상하방향(도 1 및 도 7에 도시된 도면을 기준으로 함)으로 직선 왕복이동 시키는 제1 캡핑 실린더(340)와, 상기 지지부재(320)를 전후방향(도 1 및 도 7에 도시된 도면을 기준으로 함)으로 직선 왕복이동 시키는 제2 충전 실린더(350)를 포함하여 이루어진다.

도 10a 및 도 10b에 도시된 바와 같이, 상기 캡핑 척(310)은, 선단에 뚜껑(103)을 흡착할 수 있도록 함몰부(311a)가 형성되어 있는 중공의 원통형상 몸체(311)와, 상기 구동유닛(330)에 의해 상기 몸체(311)를 회전시킬 수 있도록 상기 지지부재(320)에 베어링(312a)을 통하여 연결되어 있으며 상기 몸체(311)의 중심에 삽입되는 중심축(312)과, 상기 중심축(312)의 선단에 부착되어 있으며 상기 몸체(311)의 내주면에 밀착되는 고무소재의 피스톤 헤드(313)와, 상기 몸체(311)의 내주면과 상기 중심축(312) 사이에 개재되는 압축 스프링(314)과, 상기 중심축(312)에 고정된 가압부재(315)에 선택적으로 접촉되도록 상기 몸체(311)의 내부에 고정되어 있는 클러치 부재(316)로 이루어진다.

상기 몸체(311)는 선단의 함몰부(311a)와 중공의 내부공간을 연결하는 흡입구멍(311b)을 가진다. 상기 피스톤 헤드(313)가 위쪽으로 이동하면 상기 몸체(311)의 내부에서는 부압이 발생되어 상기 흡입구멍(312b)을 통하여 외부의 공기가 빨려 들어가게 된다. 이 때, 함몰부(311a)에 뚜껑(103)을 위치시키면 공기가 빨려 들어가는 대신 뚜껑(103)이 흡착되게 되며, 상기 피스톤 헤드(313)가 아래쪽으로 이동되지 않는 한 뚜껑(103)의 흡착 상태도 계속 유지된다.

상기 피스톤 헤드(313)는 고무 소재로서, 몸체(311) 내부에서 위쪽으로 이동될 때에 몸체(311)의 내주면에 보다 확실하게 밀착될 수 있도록 상부면의 지름이 하부면의 지름보다 크게 만들어진다.

상기 압축 스프링(314)의 한 쪽 끝은 상기 중심축(312)에 고정된 가압부재(315)에 맞닿아 지지되고, 상기 압축 스프링(314)의 다른 쪽 끝은 상기 몸체(311) 내부의 단턱부(311c)에 맞닿아 지지된다.

상기 클러치 부재(316)는 마찰 패드의 역할을 수행하는 것으로서 실리콘 소재에 의해 만들어지는 것이 바람직하다. 상기 클러치 부재(316)는 상기 중심축(312)이 삽입 관통되도록 중심에 관통구멍이 형성된 원반형상을 가진다.

도 10a에 도시된 바와 같이 캡핑 척(310) 내부의 압축 스프링(314)이 압축되지 않은 상태, 즉 캡핑 척(310)에 외부로부터 아무런 힘도 작용하지 않은 상태에서는, 상기 중심축(312)에 고정되어 있으며 상기 압축 스프링(314)을 지지하는 가압부재(315)가 압축 스프링(314)에 의해 가압되어 클러치 부재(316)에 밀착된다. 따라서, 중심축(312)이 회전하면 캡핑 척의 몸체(311)도 함께 회전한다.

그러나, 도 10b에 도시된 바와 같이 캡핑 척(310) 내부의 압축 스프링(314)이 압축된 상태, 즉 캡핑 척(310)의 외부로부터 이 캡핑 척(310)을 위쪽(지지부재 방향)으로 가압하는 힘이 작용한 상태에서는, 중심축(312)은 가만히 있고 몸체(311)가 위쪽으로 올라가게 된다. 결국, 중심축(312)에 고정된 상기 가압부재(315) 역시 움직이지 않는 것에 반하여 몸체(311)에 고정된 클러치 부재(316)는 몸체와 함께 위쪽으로 이동되어, 상기 가압부재(315)와 상기 클러치 부재(316)는 서로 이격된다. 따라서, 중심축(312)이 회전하더라도 캡핑 척의 몸체(311)는 회전력을 전달받지 못한다.

상기 구동유닛(330)은, 상기 지지부재(320)에 설치된 모터(331) 및 감속기(332)와, 상기 모터(331) 및 감속기(332)를 통하여 회전되는 회전축(333)과, 상기 회전축(333)과 함께 회전하면서 상기 캡핑 척의 중심축(312)으로 회전력을 전달하는 베벨기어(334)로 이루어진다. 상기 베벨기어(334)는 본 발명의 캡핑장치에서 사용되는 캡핑 척(310)의 장착 개수만큼 구비된다.

상기 제1 및 제2 캡핑 실린더(340, 350)는 공압 실린더인 것이 바람직하다. 후술하는 바와 같이, 상기 제1 및 제2 캡핑 실린더(340, 350)와 모터(331)에 의해서 용기(101)에 뚜껑(103)을 씌우는 작업이 수행된다.

본 발명에 따른 캡핑장치(300)는, 용기(101)에 뚜껑(103)을 씌울 때 용기의 흔들림을 방지하기 위해서 용기(101)를 가압하여 파지하는 제2 용기 가압유닛(360)을 더 포함할 수 있다. 상기 제2 용기 가압유닛(360)은 상기 캡핑 척(310)의 동작에 연동되어 상기 캡핑 척(310)이 용기(101)에 뚜껑(103)을 씌우기 위해서 하강될때 용기(101)를 가압하여 정위치에 고정시킬 수 있다면 어떤 기구가 활용되어도 좋으며, 예컨대 제2 용기 가압 실린더(161)에 의해 전후진되는 가압부재 등이 채용될 수 있다.

도면에 있어서 2개의 캡핑 척이 부착된 것으로 도시되어 있지만, 본 실시예의 경우에는 총 5개의 캡핑 척을 사용하는 것으로 설계되었다. 그러나, 캡핑 척의 개수 등은 본 발명을 한정하지 않는다.

또한, 도 7에 도시된 미설명 부재번호 340a는 지지부재(320)를 제1 캡핑 실린더(340)에 의해 이동시킬 때 그 직선이동을 가이드하기 위한 가이드 봉을 나타내는 것이고, 도 8a 내지 도 9에 도시된 미설명 부재번호 350a는 지지부재(320)를 제2 캡핑 실린더(350)에 의해 이동시킬 때 그 직선이동을 가이드하기 위한 가이드 봉을 나타내는 것이다.

이하, 상기된 바와 같이 이루어진 본 발명에 따른 캡핑장치의 작동에 관하여 설명한다.

도 8a에 실선으로 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 캡핑장치(300)가 초기의 제1 위치에 있을 때, 상기 캡핑 척(310)은 제1 캡핑 실린더(340)에 의해 상승위치에서 유지되는 동시에 제2 캡핑 실린더(350)에 의해 후방위치에서 유지된다. 또한, 이 때 캡핑 척(310)을 회전 구동시키는 모터(311)는 정지된 상태로 유지된다.

본 발명에 따른 캡핑장치가 작동을 시작하면, 제1 캡핑 실린더(340)는 상기 캡핑 척(310)을 하강위치로 하강시켜 도 8a에 점선으로 도시된 제2 위치로 이동시키고, 이 때 상기 캡핑 척(310)의 선단부분에 형성된 함몰부(311a) 내에 뚜껑 공급장치(400)로부터 공급되어 온 뚜껑(103)이 위치되게 된다.

상기 캡핑 척(310)의 함몰부(311a) 내에 뚜껑(103)이 위치된 후에도 제1 캡핑 실린더(340)는 작동을 멈추지 않도록 사전에 설정되어 있기 때문에, 상기 캡핑 척(310)이 뚜껑(103)에 맞닿아 더 이상 움직이지 않더라도 캡핑 척(310)이 지지되어 있는 지지부재(320)는 하강을 계속한다. 따라서, 상기 지지부재(320)에 연결되어 있는 캡핑 척 내부의 중심축(312)은 압축 스프링(314)을 압축시키면서 하강되어, 캡핑 척은 도 10b에 도시된 상태가 된다.

사전에 설정된 거리만큼 하강작업이 완료된 제1 캡핑 실린더(340)는 다시 상승작업을 시작하여 상기 지지부재(320)를 상승시킨다. 이 때, 지지부재(320)에 연결되어 있는 중심축(312)은 상승되지만, 압축 스프링(314)에 의해서 캡핑 척(310)은 상승되지 않고 뚜껑(103)에 맞닿은 상태가 유지된다. 계속해서 지지부재(320)가 상승되어 압축 스프링(314)이 완전히 신장되면 캡핑 척(310)은 도 8b에 점선으로 도시된 바와 같이 최초의 제1 위치로 복귀된다. 다만, 피스톤 헤드(313)가 중심축(312)과 함께 상승되면서 발생된 부압에 의해서 캡핑 척(310) 선단의 함몰부(311a)에는 뚜껑(103)이 흡착된 상태로 캡핑 척(310)이 상승된다.

계속해서, 도 8b에는 점선으로 도시되어 있으며 도 8c에는 실선으로 도시되어 있는 바와 같이, 제2 캡핑 실린더(350)가 작동하여 상기 지지부재(320)를 전진시킴으로써 캡핑 척(310)은 제3 위치로 전진된다. 이 때에도 여전히 캡핑 척(310) 선단의 함몰부(311a)에는 뚜껑(103)이 흡착된 상태이다. 캡핑 척(310)이 제3 위치로 이동되면 상기 지지부재(320)에 장착된 모터(331)가 작동되어 캡핑 척(310)을회전 구동시킨다.

계속해서, 도 8c에 점선으로 도시된 바와 같이, 제1 캡핑 실린더(340)는 회전하고 있는 상기 캡핑 척(310)을 하강시켜 제4 위치로 이동시키는데, 이 때 캡핑 척(310)의 바로 아래에는 충전장치(200)에서 액체가 충전된 용기(101)가 이송되어 대기하고 있다.

회전하면서 하강되는 캡핑 척(310) 선단의 함몰부(311a)에 흡착되어 있는 뚜껑(103)은 캡핑 척(310)과 함께 회전하면서 하강되며, 용기(101)와 맞닿으면 뚜껑(103)은 용기에 나사식으로 회전 결합되면서 씌워진다.

뚜껑(103)이 용기(101)에 맞닿아 캡핑 척(310)이 더 이상 하강되지 않더라도 캡핑 척(310)이 지지되어 있는 지지부재(320)는 계속하여 하강한다. 따라서, 상기 지지부재(320)에 연결되어 있는 캡핑 척 내부의 중심축(312)은 압축 스프링(314)을 압축시키면서 하강된다. 다만, 이 때의 하강은 뚜껑(103)을 흡착할 때와는 달리 캡핑 척의 중심축(312)에 고정된 가압부재(315)가 캡핑 척의 몸체(311)에 고정된 클러치 부재(316)로부터 이탈될 수 있을 만큼만 이루어진다.

상기 지지부재(320)에 연결되어 있는 캡핑 척 내부의 중심축(312)이 압축 스프링(314)을 압축시키면서 하강되면, 상기 가압부재(315)가 상기 클러치 부재(316)로부터 이탈되는 동시에 중심축(312)에 고정된 피스톤 헤드(313)가 하강된다.

상기 가압부재(315)가 상기 클러치 부재(316)로부터 이탈되면 모터(331)로부터의 회전력은 더 이상 몸체(311)로 전달되지 않게 되고, 그와 함께 상기 피스톤 헤드(313)가 하강되면 뚜껑(103)을 흡착하고 있던 부압이 해제된다. 결국, 상기캡핑 척(310)과 상기 뚜껑(103)은 서로 분리된다.

이 때, 상기 가압부재(315)가 상기 클러치 부재(316)로부터 이탈되더라도 관성에 의해서 캡핑 척의 몸체(311)와 뚜껑(103)은 회전을 계속하고, 뚜껑이 용기(101)에 완전히 결합되면 뚜껑의 회전이 멈춰지게 된다.

계속해서, 도 8c에 점선으로 도시된 바와 같이, 제1 캡핑 실린더(340)에 의해서 상기 캡핑 척(310)이 하강되어 제4 위치로 이동되면 모터(331)의 작동이 멈춰지고, 그 다음 상기 캡핑 척(310)은 제1 캡핑 실린더(340)에 의해서 상승된 후 제2 캡핑 실린더(350)에 의해서 후진되어 최초의 제1 위치로 복귀된다. 이상 설명한 동작이 반복적으로 이루어짐에 의해 용기(101)에 뚜껑(103)이 씌워지는 작업이 반복적으로 수행된다.

본 발명에 따른 자동 충전 및 캡핑 장치에 구비되어 사용되는 뚜껑 공급장치는, 도 11 내지 도 14b를 참조하여 이하 설명된다.

도 11은 본 발명에 따른 뚜껑 공급장치의 사시도로서, 직선적으로 왕복이동되는 공급 플레이트(420)가 최초의 제1 위치에 있는 상태가 도시되어 있는 도면이다.

도 12는 본 발명에 따른 뚜껑 공급장치의 정면도로서, 공급 플레이트(420)가 도면에서 볼 때 우측 끝의 제1 위치에 위치된 상태가 실선으로 도시되어 있고, 공급 플레이트(420)가 도면에서 볼 때 좌측 끝의 제2 위치에 위치된 상태가 점선으로 도시되어 있다.

도 13은 본 발명에 따른 뚜껑 공급장치의 일부 평면도로서, 공급플레이트(420)가 도면에서 볼 때 우측 끝의 제1 위치에 위치된 상태가 실선으로 도시되어 있다.

도 14a 및 도 14b는 본 발명에 따른 뚜껑 공급장치의 작동을 설명하기 위한 배면도이다. 도 14a는, 공급 플레이트(420)가 도면에서 볼 때 좌측 끝의 제1 위치에 위치된 상태가 실선으로 도시되어 있고, 공급 플레이트(420)가 직선 이동을 개시하여 절반 정도 이동한 상태가 점선으로 도시되어 있다. 도 14b는, 공급 플레이트(420)가 도면에서 볼 때 우측 끝의 제2 위치에 위치된 상태가 실선으로 도시되어 있고, 공급 플레이트(420)가 제1 위치로 복귀하는 직선 이동을 개시하여 절반 정도 이동한 상태가 점선으로 도시되어 있다.

도 11 내지 도 13에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 뚜껑 공급장치(400)는, 뚜껑(103)을 담고 있는 동시에 정렬 프레임(413)을 통하여 다음 공정으로 뚜껑(103)을 순차적으로 정렬하여 공급하기 위한 정렬 공급기(410)와, 복수개의 뚜껑(103)을 적재한 상태로 직선 왕복이동하는 공급 플레이트(420)와, 상기 정렬 프레임(413)으로부터 상기 공급 플레이트(420)로 뚜껑(103)을 전달하기 위한 경사 프레임(430)과, 상기 공급 플레이트(420)를 직선적으로 왕복 이동시키기 위한 왕복이동 유닛(440)을 포함하여 이루어진다.

상기 정렬 공급기(410)는 바닥으로부터 뚜껑이 나선형으로 밀려 올라오는 구조로서 공지된 어떤 공급기도 사용 가능하므로 자세히 설명하지 않는다.

상기 정렬 프레임(413)의 말단에는 상기 경사 프레임(430)의 입구 부분(431)이 위치되어 뚜껑(103)을 연속적으로 전달받게 된다. 상기 경사 프레임(430)은 입구 부분(431)에서 선회축(433)에 의해서 자동 충전 및 캡핑 장치의 본체 프레임에 선회 가능하게 지지되어 있으며, 상기 경사 프레임(430)의 출구 부분(432)은 상기 공급 플레이트(420) 상에 얹혀져 있다. 상기 경사 프레임(430)에 일렬로 적재되어 있는 뚜껑(103)은 중력에 의해서 경사 프레임의 출구 부분(432)으로 집중된다.

상기 공급 플레이트(420) 상에는 복수개의 오목부(421)가 형성되어 있으며, 각각의 오목부(421) 내에는 원통형 돌기(422)가 하나씩 마련되어 있다. 상기 오목부(421)는 일측이 비스듬히 경사진 원통형상을 가지는 것으로서, 이와 같이 일측이 비스듬히 경사진 이유는 뚜껑(103)이 오목부(421) 내로 원활하게 미끄러져 들어가게 하기 위해서이다.

도 14a 및 도 14b에 도시된 바와 같이, 경사 프레임(430)의 배면에는 일측으로 절첩 가능한 지지부재(435)를 통하여 바퀴(436)가 설치되어 있다. 보다 상세하게는, 상기 경사 프레임(430)의 배면에 수평방향으로 연장된 브래킷(434)이 부착되어 있으며, 이 브래킷(434)의 끝에 수직 하방으로 연장된 지지부재(435)가 설치되어 있다.

상기 지지부재(435)는 브래킷(434)에 직접적으로 고정된 고정부(435a)와, 상기 고정부(435a)에 선회축(435c)을 통하여 결합되는 절첩부(435d)로 이루어진다. 여기에서, 상기 절첩부(435d)가 일측 방향으로만 절첩될 수 있도록 하기 위해서, 상기 고정부(435a)와 절첩부(435d) 사이에는 서로 상응하는 형상의 경사진 돌기(435b, 435e)가 각각 마주보도록 형성되어 있다. 이 돌기(435b, 435e)의 형상은 도면에 도시된 것으로 한정되는 것이 아니며, 상기 절첩부(435d)가 일측 방향으로만 절첩될 수 있게 할 수 있다면 어떠한 형상을 가져도 좋다. 상기 바퀴(436)는 절첩부(435d)의 말단에 회전 가능하게 설치되어 있다. 이들 지지부재(435) 및 바퀴(436)의 작동은 아래에 상세히 설명된다.

상기 왕복이동 유닛(440)은, 상기 공급 플레이트(420)를 왕복 이동시키기 위한 왕복이동 실린더(441)와, 상기 공급 플레이트(420)의 직선이동을 가이드하기 위한 가이드 부재(442)를 포함한다. 상기 왕복이동 실린더(441)는 공압 실린더인 것이 바람직하다.

도면에 있어서 공급 플레이트(420) 상에 5개의 오목부(421)가 형성되어 있는 것으로 도시되어 있지만, 그 개수 등은 본 발명을 한정하지 않는다.

도 11 내지 도 13에 도시된 바와 같이, 초기 상태에 있어서 상기 공급 플레이트(420)는 도 11에서 볼 때 우측에 위치되며, 이 때 상기 경사 프레임(430)의 출구 부분(432)은 공급 플레이트(420)의 좌측 끝 부분에 지지된다. 이러한 초기 상태가 도 12 및 도 13에 실선으로 도시되어 있다.

상기 공급 플레이트(420)가 도 11에서 볼 때 좌측으로 이동되어 공급 플레이트(420)의 오목부(421)가 상기 경사 프레임(430)의 출구에 적재된 뚜껑(103) 아래에 도달되면, 상기 경사 프레임(430)의 출구에 적재된 뚜껑(103)은 오목부(421)의 경사진 내주면을 따라 미끄러져 내려간다. 이 때 공급 플레이트(420)는 계속해서 좌측으로 이동되고 있으므로, 오목부(421) 내로 미끄러져 내려간 뚜껑(103)은돌기(422)에 걸려서 공급 플레이트(420)와 함께 이동된다. 따라서, 도면에 도시된 바와 같이 5개의 오목부가 형성된 공급 플레이트(420)에 의하면, 공급 플레이트(420)가 일회 이동될 때마다 5개의 뚜껑이 캡핑 장치(300)에 공급된다.

이와 같이 공급 플레이트(420)가 최초 위치로부터 이동을 시작할 때 경사 프레임(430)의 배면에 설치된 지지부재(435) 및 바퀴(436)의 작동을 도 14a 및 도 14b를 참조하여 이하 설명한다. 도 14a 및 도 14b는 경사 프레임(430)의 배면 방향에서 본 도면이므로, 도 11 내지 도 13과는 좌우 방향이 반대로 도시되어 설명된다.

도 14a에 실선으로 도시된 바와 같이, 상기 공급 플레이트(420)가 초기의 제1 위치에 있을 때, 바퀴(436)는 공급 플레이트(420)의 일측 모서리가 절취되어 형성된 절취부(424)에 위치되며, 지지부재의 절첩부(435d)는 수직 하방으로 향해 있게 된다.

상기 공급 플레이트(420)가 이동을 시작하면, 도 14a에 점선으로 도시된 바와 같이, 이동되는 공급 플레이트(420)에 의해 절첩부(435d)가 시계 반대방향으로 선회되면서 바퀴(436)는 공급 플레이트(420)의 상면을 따라 공회전된다.

도 14b에 실선으로 도시된 바와 같이, 상기 공급 플레이트(420)가 뚜껑(103)을 적재한 채로 이동이 완료되어 제2 위치에 있을 때, 도 14b에서 보았을 때 공급 플레이트(420)의 좌측 끝부분에 마련되어 있는 경사진 돌출부(423)에 경사 프레임의 출구 부분(432)이 맞닿아 상기 경사 프레임(430)은 선회축(433)을 중심으로 회전되어 상방으로 밀어 올려진다. 이와 같이 경사 프레임(430)이 돌출부(423)에 의해 밀려 올라가면, 절첩되어 있던 절첩부(435d)는 자중에 의해 시계방향으로 선회되면서 바퀴(436)가 수직 하방을 향하는 최초의 자세로 복귀된다.

공급 플레이트(420)가 도 14b에 실선으로 도시된 제2 위치에 있을 때, 이 공급 플레이트(420)는 자동 충전 및 캡핑 장치의 캡핑장치(300)에 포함된 캡핑 척(310)의 아래에 위치되며, 공급 플레이트(420)에 적재된 뚜껑(103)은 캡핑 척(310)에 의해 흡착되어 용기(101)로 운반된 후 씌워진다. 이러한 동작은 본 발명의 범위를 벗어나므로 더 이상 상세하게 설명하지 않는다.

뚜껑이 캡핑 척(310)에 흡착된 후, 도 14b에 점선으로 도시된 바와 같이, 공급 플레이트(420)는 제1 위치로 복귀된다. 이 때, 절첩부(435d)는 고정부(435a)와의 사이에서 각각의 돌기(435b, 435e)가 서로 접촉되기 때문에 바퀴가 수직을 향하는 직립 자세에서 더 이상 시계방향을 향하여 선회될 수 없다.

결국, 절첩부(435d)는 공급 플레이트(420)가 제1 위치로 완전히 복귀될 때까지 직립된 자세가 유지되며, 그에 따라 경사 프레임(430)이 공급 플레이트(420) 상에 접촉되지 않은 상태로 공급 플레이트(420)는 제1 위치로 복귀된다.

이와 같이, 일측으로만 절첩되는 지지부재(435) 및 바퀴(436)의 작용에 의해서, 공급 플레이트(420)가 제1 위치에서 제2 위치로 이동될 때에는 경사 프레임(430)이 공급 플레이트(420) 상에 접촉되어 공급 플레이트의 오목부(421) 내의 돌기(422)가 뚜껑(103)을 잡아챌 수 있도록 하는 반면에, 공급 플레이트(420)가 제2 위치에서 제1 위치로 이동될 때에는 경사 프레임(430)이 공급 플레이트(420) 상에 접촉되지 않아 경사 프레임(430)의 출구 부분(432)이 공급 플레이트의돌기(422)에 의해 간섭되지 않게 된다.

이상 설명한 바와 같이 상기 공급 플레이트(420)가 반복적으로 왕복이동됨에 의해 뚜껑(103)이 캡핑 장치(300)로 공급되는 작업이 반복적으로 수행된다.

또한, 도시하지는 않았지만, 본 발명에 따른 자동 충전 및 캡핑 장치에는, 각 공정에 있어서 공급되는 용기의 개수, 뚜껑의 개수 등에 이상이 있는지 유무를 확인하는 복수개의 센서가 설치되어 있으며, 이상이 발견되면 상기 센서는 상기 제어패널(190)로 신호를 보내 장치의 작동을 멈추고 부저, 경고등 등을 이용하여 작업자에게 경고하도록 구성되어 있는 것이 바람직하다.

이상 설명한 바와 같이 본 발명에 의하면, 장치의 부피를 소형으로 하여 설치공간이 많이 필요하지 않으며 이동 설치가 가능하고, 운전 및 관리가 용이한 자동 충전 및 캡핑 장치가 제공된다.

또한, 본 발명에 의하면, 합성수지제의 일회용 주사기를 충전기에 활용하여 접액부분의 청소작업을 생략할 수 있도록 한 충전장치를 구비한 자동 충전 및 캡핑 장치가 제공된다. 그에 따라, 본 발명에 의하면, 사용이 간편하고 세척 등의 유비보수에 드는 비용, 노력 및 시간이 절감된다.

또한, 본 발명에 의하면, 기밀용기의 내부압력 변동을 이용하여 충전할 액체를 흡입용기(레벨러)에 정량 공급할 수 있도록 한 충전장치를 구비한 자동 충전 및 캡핑 장치가 제공된다. 그에 따라, 본 발명에 의하면, 액체의 공급에 사용되는 별도의 펌프 및 펌프 제어장치가 생략될 수 있어 장치 전체의 부피 및 제작비용을 절감시킬 수 있게 된다.

또한, 본 발명에 의하면, 레벨러의 수위가 소정의 범위 내에서 일정하게 유지되기 때문에, 주사기에 액체를 흡입하기 위하여 주사기의 선단을 레벨러 내의 액체에 담그는 정도가 최소한으로 유지될 수 있어, 주사기의 외부표면에 묻은 액체가 작업중 흘러내리는 것이 방지된다. 그에 따라 용기 내에 액체를 정량 충전할 수 있는 동시에 장치 주변이 지저분해지는 것을 방지할 수 있게 된다.

또한, 본 발명에 의하면, 진공의 발생원을 척의 내부에 내장시킴에 의해 장치의 소형화가 가능하게 한 캡핑장치를 구비한 자동 충전 및 캡핑 장치가 제공된다.

또한, 본 발명에 의하면, 캡핑장치에 있어서 별도의 진공 발생용 펌프 및 모터 등이 사용되지 않기 때문에, 제작에 따른 비용 및 시간이 절감되며, 캡핑 척 몸체의 내부에 설치되어 있는 클러치 부재는 중심축에 고정된 가압부재와 접촉되어 있을 때에도 회전하는 가압부재를 무리하게 정지시킬 필요가 없기 때문에 클러치 부재가 마모되지 않아 캡핑 척의 유지보수에 필요한 비용 및 시간이 절감된다.

또한, 본 발명에 의하면, 직선적으로 왕복이동되는 공급 플레이트를 이용하여 캡핑장치에 뚜껑을 순차적으로 공급함에 의해 장치의 소형화를 가능하게 한 뚜껑 공급장치를 구비한 자동 충전 및 캡핑 장치가 제공된다.

또한, 본 발명에 의하면, 뚜껑 공급장치에 있어서, 캡핑장치에 뚜껑을 공급해 주기 위해서 별도의 컨베이어 장치와, 이 컨베이어 장치를 구동시키기 위한 별도의 모터 등을 구비할 필요가 없으므로, 장치 전체의 부피가 작아져 설치에 많은공간이 필요하지 않는 동시에 장치의 제작에 따른 비용 및 시간이 절감된다.

Claims

빈 소용량 용기(101)를 이송블록(111)에 의해 순차적으로 이동시키는 이송장치와; 상기 용기(101)를 수용하고 있는 용기 호퍼(120; hopper)와; 충전될 액체를 담고 있는 내용물 통(251)으로부터의 액체를 이송되어 온 빈 용기(101) 내로 일정량씩 충전시키는 충전장치(200)와; 상기 충전장치(200)에 의해서 액체가 충전된 후 이송되어 온 용기(101)에 뚜껑(103)을 씌워 밀봉시키는 캡핑장치(300)와; 뚜껑을 뚜껑 정렬공급기(410)로부터 상기 캡핑장치(300)로 공급시키는 뚜껑 공급장치(400)와; 액체가 충전된 후 뚜껑이 씌워진 용기(101)를 다음 공정으로 배출시키는 배출장치(130)와; 상기 이송장치, 용기 호퍼(120), 충전장치(200), 캡핑장치(300), 뚜껑 공급장치(400) 및 배출장치(130)의 동작을 작업자가 제어할 수 있도록 하는 제어패널(190)과; 상기 이송장치, 용기 호퍼(120), 충전장치(200), 캡핑장치(300), 뚜껑 공급장치(400), 배출장치(130), 및 제어패널(190)을 지지하는 몸체(100); 를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 자동 충전 및 캡핑 장치.
제 1 항에 있어서,

상기 몸체(100)는 바퀴(109)에 의해 이동 가능하며,

상기 이송장치는, 상기 이송블록(111)을 간헐적으로 한 스텝씩 이송시켜 순환시키기 위한 제1 내지 제4 이송 실린더(112 내지 115)를 포함하여 이루어지며,

상기 배출장치(130)는, 진공 발생장치에 튜브(134)를 통하여 연결되는 동시에 용기의 위치에 상응하는 위치에 흡입 구멍(131a)이 설치되어 있는 흡입 빨판(131)과, 상기 흡입 빨판(131)을 이송블록(111) 쪽으로 왕복 이동시키기 위한 배출 실린더(132)와, 상기 흡입 빨판(131)에 의해 흡입된 후 상기 배출 실린더(132)에 의해 후방으로 이동되어 온 용기(101)를 배출시키기 위한 배출 벨트(133)를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 자동 충전 및 캡핑 장치.
제 1 항에 있어서,

상기 충전장치(200)는, 하나 이상 구비되는 주사기(210)와, 상기 주사기(210)가 착탈 가능하게 장착되어 있으며 상기 주사기의 피스톤(211)을 상하방향으로 직선 왕복이동 가능하게 파지하는 파지유닛(220)과, 상기 파지유닛(220)을 상하방향으로 직선 왕복이동 시키는 제1 충전 실린더(230)와, 상기 파지유닛(220)을 전후방향으로 직선 왕복이동 시키는 제2 충전 실린더(240)와, 충전될 액체를 담고 있는 내용물 통(251)으로부터 상기 주사기(210) 내로 액체를 공급하기 위한 액체 공급유닛(250)을 포함하여 이루어지며,

여기에서,

상기 파지유닛(220)은, 상기 주사기의 실린더(212)를 파지하고 있는 제1 파지부재(221)와, 상기 주사기의 피스톤(211)을 파지하고 있으며 상기 제1 파지부재(221)에 대하여 상하방향으로 직선 이동 가능하게 설치되는 제2 파지부재(222)와, 상기 제1 파지부재(221)에 장착되어 상기 제2 파지부재(222)를상하방향으로 직선 왕복이동 시키는 제3 충전 실린더(223)로 이루어지는 것과,

상기 액체 공급유닛(250)은, 충전될 액체를 담고 있으며 내부의 압력이 일정하게 유지되도록 기밀되어 있는 내용물 통(251)과, 상기 내용물 통(251)으로부터 유입되는 액체를 주사기(210) 내로 주입시키기 전에 일시적으로 담고 있는 레벨러(252)와, 상기 내용물 통(251)의 하단에 형성된 액체 출구(251a)로부터 상기 레벨러(252)의 바닥 근처까지 뻗어 있는 제1 튜브(253)와, 상기 레벨러(252)의 소정 높이로부터 상기 내용물 통(251)의 상단에 형성된 공기 입구(251b)까지 뻗어 있는 제2 튜브(254)로 이루어지는 것을 특징으로 하는 자동 충전 및 캡핑 장치.
제 3 항에 있어서,

상기 주사기(210)는 합성수지제로 만들어진 일회용 제품이며,

상기 제1 내지 제3 충전 실린더(230, 240, 223)는 공압 실린더이며,

상기 충전장치(200)는 용기(101) 내에 액체를 충전시킬 때 용기의 흔들림을 방지하기 위해서 용기(101)를 가압하여 파지하는 제1 용기 가압유닛(260)을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 자동 충전 및 캡핑 장치.
제 1 항에 있어서,

상기 캡핑장치(300)는, 하나 이상 구비되는 자흡(自吸) 방식의 캡핑 척(310)과, 상기 캡핑 척(310)이 회전 가능하게 장착된 지지부재(320)와, 상기 지지부재(320)에 설치되어 상기 캡핑 척(310)을 회전 구동시키기 위한구동유닛(330)과, 상기 지지부재(320)를 상하방향으로 직선 왕복이동 시키는 제1 캡핑 실린더(340)와, 상기 지지부재(320)를 전후방향으로 직선 왕복이동 시키는 제2 충전 실린더(350)를 포함하여 이루어지며,

여기에서,

상기 캡핑 척(310)은, 선단에 뚜껑(103)을 흡착할 수 있도록 함몰부(311a)가 형성되어 있는 중공의 원통형상 몸체(311)와, 상기 구동유닛(330)에 의해 상기 몸체(311)를 회전시킬 수 있도록 상기 지지부재(320)에 베어링(312a)을 통하여 연결되어 있으며 상기 몸체(311)의 중심에 삽입되는 중심축(312)과, 상기 중심축(312)의 선단에 부착되어 있으며 상기 몸체(311)의 내주면에 밀착되는 피스톤 헤드(313)와, 상기 몸체(311)의 내주면과 상기 중심축(312) 사이에 개재되는 압축 스프링(314)과, 상기 중심축(312)에 고정된 가압부재(315)에 선택적으로 접촉되도록 상기 몸체(311)의 내부에 고정되어 있는 클러치 부재(316)로 이루어지는 것과,

상기 구동유닛(330)은, 상기 지지부재(320)에 설치된 모터(331) 및 감속기(332)와, 상기 모터(331) 및 감속기(332)를 통하여 회전되는 회전축(333)과, 상기 회전축(333)과 함께 회전하면서 상기 캡핑 척의 중심축(312)으로 회전력을 전달하는 베벨기어(334)로 이루어지는 것을 특징으로 하는 자동 충전 및 캡핑 장치.
제 5 항에 있어서,

상기 몸체(311)는 선단의 함몰부(311a)와 중공의 내부공간을 연결하는 흡입구멍(311b)을 가지고 있어, 상기 피스톤 헤드(313)가 위쪽으로 이동하면 상기몸체(311)의 내부에서는 부압이 발생되어 뚜껑(103)이 흡착되게 되며,

상기 클러치 부재(316)는 실리콘 소재에 의해 상기 중심축(312)이 삽입 관통되도록 중심에 관통구멍이 형성된 원반형상을 가지도록 만들어지며,

상기 캡핑장치(300)는 용기(101)에 뚜껑(103)을 씌울 때 용기의 흔들림을 방지하기 위해서 용기(101)를 가압하여 파지하는 제2 용기 가압유닛(360)을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 자동 충전 및 캡핑 장치.
제 1 항에 있어서,

상기 뚜껑 공급장치(400)는, 뚜껑(103)을 담고 있는 동시에 정렬 프레임(413)을 통하여 뚜껑(103)을 순차적으로 정렬하여 공급하기 위한 정렬 공급기(410)와, 복수개의 뚜껑(103)을 적재한 상태로 직선적으로 왕복 이동하는 공급 플레이트(420)와, 상기 정렬 공급기의 정렬 프레임(413)으로부터 상기 공급 플레이트(420)로 뚜껑(103)을 전달하기 위한 경사 프레임(430)과, 상기 공급 플레이트(420)를 직선적으로 왕복 이동시키기 위한 왕복이동 유닛(440)을 포함하여 이루어지며,

여기에서,

상기 공급 플레이트(420)는, 그 표면상에 복수개의 오목부(421)가 형성되고, 각각의 오목부(421) 내에는 원통형 돌기(422)가 하나씩 마련되어 있으며,

상기 경사 프레임(430)은 그 입구 부분(431)에서 선회축(433)에 의해서 자동 충전 및 캡핑 장치의 본체 프레임에 선회 가능하게 지지되어 있으며,

상기 경사 프레임(430)의 출구 부분(432)은 상기 공급 플레이트(420) 상에 얹혀져 있으며,

상기 경사 프레임(430)의 배면에는 수평방향으로 연장된 브래킷(434)이 부착되고, 상기 브래킷(434)에는 수직 하방으로 연장되며 절첩 가능한 지지부재(435)가 설치되고, 상기 지지부재(435)의 말단에는 바퀴(436)가 설치되어 있으며,

상기 지지부재(435)는 브래킷(434)에 직접적으로 고정된 고정부(435a)와, 상기 고정부(435a)에 선회축(435c)을 통하여 결합되는 절첩부(435d)로 이루어지며, 상기 절첩부(435d)가 일측 방향으로만 절첩될 수 있도록 하기 위해서, 상기 고정부(435a)와 절첩부(435d) 사이에는 서로 상응하는 형상의 경사진 돌기(435b, 435e)가 각각 마주보도록 형성되어 있으며,

상기 왕복이동 유닛(440)은, 상기 공급 플레이트(420)를 왕복 이동시키기 위한 왕복이동 실린더(441)와, 상기 공급 플레이트(420)의 직선이동을 가이드하기 위한 가이드 부재(442)를 포함하는 것을 특징으로 하는 자동 충전 및 캡핑 장치.
제 1 항에 있어서,

각 공정에 있어서 공급되는 용기의 개수, 뚜껑의 개수 등에 이상이 있는지 유무를 확인하는 복수개의 센서를 더 포함하고 있으며,

이상이 발견되면 상기 센서는 상기 제어패널(190)로 신호를 보내 장치의 작동을 멈추고 부저, 경고등 등을 이용하여 작업자에게 경고하는 것을 특징으로 하는 자동 충전 및 캡핑 장치.