KR20110060311A - 포장물의 포장방향 및 적재간격 변환장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 흡착 헤드가 포장물을 픽업하여 상승하고 일정거리 수평이동한 위치에서 다시 하강하여 적재위치로 3차원 반송하는 구성으로 된 자동 포장설비로서, 모든 흡착 헤드를 랙과 피니온의 톱니 연결에 의한 회동 작용으로 90도 범위 이내의 방향전환을 가능케 하여, 포장물의 포장방향을 변환시킬 수 있게 하고, 또한 모든 흡착 헤드를 순서에 따라 홀수와 짝수의 2그룹으로 나누어서 홀수 그룹의 포장물을 짝수 그룹의 포장물에 근접하는 위치로 이동시켜 포장 적재간격의 조정을 도모할 수 있는 구성으로 된 것이다.

자동 포장, 포장물의 간격 이동, 진공 픽업, 자동 공급 포장

Description

포장물의 포장방향 및 적재간격 변환장치{apparatus transfer pack-direction and load-distance of sealed package}

본 발명은 자동 포장설비에서 다수로 연속 공급되는 포장물의 적재간격을 포장상자의 내부 공간에 맞춰 조절하여 적재 포장하는 장치에서 픽업된 포장물을 90도 방향 전환하여 공급할 수 있는 구성으로 된 포장물의 포장방향 및 적재간격 변환장치에 관한 것이다.

자동 포장설비 중에서 필름을 포장재로 사용한 제품의 포장은 평행 로봇이 콘베이어를 타고 이송되는 제품의 좌표를 영상장치로 읽고 소요 수량씩 픽업하여 적재 포장하는 방식, 혹은 수평 다관절 로봇으로 정해진 수량만큼 정렬된 제품을 픽업하여 적재 포장하는 방식이 주종을 이루고 있었으나, 이들 방식은 포장되려고 공급되는 제품을 연속하여 픽업 적재하는 것이 아니라 제품이 정해진 수량만큼 일정 위치로 이송되어 정렬한 상태에서 다수를 일시에 픽업하는 방식이므로 시간적, 경제적 관점에서 비능률적인 단점이 있다.

한편, 본 출원인은 한국 특허등록 제877903호를 통하여 다수 배치된 흡착헤드로 거리와 간격에 상관없이 직접 제품을 픽업하고, 포장상자의 내부 공간에 맞춰 적재 간격을 조절하면서 연속적으로 소요 수량씩 포장될 수 있도록 한 다수 물품의 흡착 전환 이송 집적장치를 개시한 바 있다.

본 출원인이 개발한 장치는 제품에 대하여 흡착헤드가 하강 이동 - 픽업 - 상승 - 홀수(짝수) 배열 흡착헤드를 짝수(홀수) 배열 흡착헤드에 가깝게 수평 이동시키는 3차원 반송방식을 채택하고 있어서 상당히 능률적인 포장을 기대할 수 있다.

그렇지만, 본 출원인이 개시한 장치는 포장물의 간격 조절만 가능하여 정사각형이나 원형, 정삼각형의 포장물에는 무리 없이 적용할 수 있으나. 방향 전환 기능이 없어서 가로 세로의 길이가 다른 직사각형이나 타원형 등의 외형으로 된 포장물에는 방향 전환 기능이 없어 불편한 결점이 있다.

더 구체적인 예로 설명하면, 포장물이 공급방향에 나란한 가로 변의 길이가 세로 변보다 긴 포장물은 그대로 포장하면 포장박스의 크기와 형상에도 영향을 주기 때문에 자세를 90도 변환시켜 포장박스의 크기를 작게 해야 하는 경우가 있다.

그외에도 포장물의 형태에 따라 자세를 변환시켜야만 자동 포장이 가능한 경우가 있으나 본 출원인이 개발한 자동 포장설비에서는 포장물의 자세를 변환시킬 수 없는 구조이므로 기능적으로 만족스럽지 못한 결점이 있다.

본 발명의 목적은 흡착헤드가 포장물을 픽업하여 상승하고 일정거리 수평이동한 위치에서 다시 하강하여 적재위치로 3차원 반송하는 구성으로 된 자동 포장설비에 있어서, 흡착헤드를 90도 범위 이내로 회동 가능한 구성으로 개선하여 상기 흡착헤드에 픽업된 포장물의 자세를 90도 범위로 변환할 수 있는 포장물의 포장방향 및 적재간격 변환장치를 제공함에 있다.

본 발명은 자동 공급되는 포장물을 홀수 흡착 헤드와 짝수 흡착 헤드로 픽업하고 홀수 흡착 헤드의 위치를 짝수 흡착 헤드에 근접한 위치로 이동시켜 적재간격을 조절하여 공급하게 되어 있는 자동 포장설비에 있어서, 기대의 횡 방향으로 배치되는 슬라이드 축과 이를 수평 연동시키기 위한 수평 이동 액츄에이터; 베어링에 지지 되어 회전 가능하고 둘레 면이 피니온관으로 형성된 홀수 흡착 헤드와 짝수 흡착 헤드; 상기 홀수 흡착 헤드에 구비되는 홀수 승강 실린더; 상기 짝수 흡착 헤드에 구비되고 상기 기대에 부착 고정되는 짝수 승강 실린더; 상기 홀수 흡착 헤드로 픽업되는 포장물의 포장방향을 변환시키기 위하여 상기 피니온관에 톱니 연결되는 홀수 랙을 갖춘 홀수 로드; 상기 짝수 흡착 헤드로 픽업되는 포장물의 포장방향을 변환시키기 위하여 상기 피니온관에 톱니 연결되는 짝수 랙을 갖춘 짝수 로드; 기대의 횡 방향으로 배치되어서 상기 홀수 로드를 수평 이동시키는 제1 수평 액츄에이터와 상기 홀수 로드를 탑재하고, 상면에 상기 홀수 승강 실린더가 부착 고정 되는 네크를 연장 형성한 슬라이더; 기대의 횡 방향으로 배치되어서 상기 짝수 로드를 수평 이동시키는 제2 수평 액츄에이터; 상기 홀수 승강 실린더와 상기 슬라이드 축 사이를 연결하여 상기 홀수 흡착 헤드가 짝수 흡착 헤드에 근접하는 위치로 이동될 수 있게 하는 링크; 로 이루어진다.

본 발명의 장치는 상기 제1 수평 액츄에이터와 제2 수평 액츄에이터, 그리고 수평 이동 액츄에이터를 복동식 공압 실린더로 구성할 수 있다.

또한, 본 발명의 장치는 상기 슬라이더를 수평 이동시키기 위한 수단으로, 스크루 축과, 이를 회전 구동시키는 서보 스핀들 모터, 그리고 상기 스크루 축을 타고 이동하는 캐리어로 구성할 수 있다.

또한, 본 발명의 장치는 상기 제1 및 제2 수평 액츄에이터의 실린더 로드 끝 부분에 통상의 길이 조절용 볼트 너트 조립체를 부가하여 스트로크 조절에 의한 포장물의 포장방향 변환각도를 조정할 수 있는 구성으로도 구현할 수 있다.

상술한 구성의 본 발명 포장물의 포장방향 및 적재간격 변환장치는 자동 공급되는 포장물을 홀수 흡착 헤드와 짝수 흡착 헤드로 픽업하여 상승한 위치에서 랙과 피니온관의 톱니 연결 작용으로 상기 홀수 흡착 헤드와 짝수 흡착 헤드가 회전되는 것에 의해 포장물의 포장방향을 90도 범위로 변환할 수있고, 변환 후에는 홀수 흡착 헤드를 짝수 흡착 헤드에 근접하는 위치로 이동시켜서 포장 적재 간격도 조절할 수 있는 것이므로 포장물의 외형, 규격에 맞는 포장방향의 선정과, 포장 적재 간격의 조절을 통하여 합리적인 박스 포장을 자동으로 행할 수 있는 이점을 갖 춘 것이다.

본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부 도면에 따라 상세히 설명하면 다음과 과 같다.

본 발명의 장치는 도 1로 나타낸 바와 같이, 한쪽에 흡기관(2)을 연통하고 있는 감압관(4)이 상부에 비치된 기대(6)와, 상기 감압관(4)의 뒤쪽에 다수로 배열된 밸브(8)와, 그리고 기대(6)의 앞쪽에서 나수 배열된 순서에 따라 홀수 흡착 헤드(10a)와 짝수 흡착 헤드(10b)로 구분 작동되는 구성을 포함한다.

홀수 및 짝수 흡착 헤드(10a)(10b)의 상측에는 각각 둘레가 톱니로 형성된 피니온 관(12)이 설치되어 있고, 이들 피니온 관(12)은 기대(6)의 앞쪽 하부에서 상하로 배치되는 홀수 로드(14a)와 짝수 로드(14b)에 각각 부착 고정된 홀수 랙(16a)과 짝수 랙(16b)에 톱니 연결되어 있으며, 또한 피니온 관(12)의 상측에는 베어링(18)이 개재되어 있어서 각 흡착 헤드(12a)(12b)는 상기 피니온 관(12)과 홀수 랙(16a), 또는 짝수 랙(16b) 사이의 톱니 연결로 정의되는 각도 내에서 피벗 회전할 수 있게 배치된다.

또한, 홀수 로드(14a)는 기대(6)의 횡 방향으로 수평 이동 가능한 슬라이더(20)에 탑재되어 있는 제1 수평 액츄에이터(22)에 연동하도록 연결되고, 짝수 로드(14b)는 기대(6)의 바깥에 부착 고정된 제2 수평 액츄에이터(24)에 연동하도록 연결되어 있다.

홀수 흡착 헤드(10a)와 짝수 흡착 헤드(10b)는 모두 블래킷(26)을 구비하고 있고, 이 블래킷(26)에는 홀수 승강 실린더(28)와 짝수 승강 실린더(28b)가 연계된다.

여기서 짝수 승강 실린더(28b)는 기대(6)에 부착 고정됨으로써 단순하게 짝수 흡착 헤드(10b)를 상하로 연동시키는 동작을 행하고, 홀수 승강 실린더(28a)는 홀수 로드(14a)를 지지하는 상기 슬라이더(22)에서 상방으로 연장된 네크(30)에 부착 고정되고, 다시 링크(32)를 통해 슬라이드 축(34)의 도중으로 부착 고정되어 이 슬라이드 축(34)과 함께 수평 이동할 수 있게 배치된다.

한편, 홀수 흡착 헤드(10a)와 짝수 흡착 헤드(10b)는 각각 홀수 다기관(38a) 과 짝수 다기관(38b)을 개재하여 하나의 밸브(8)에 이어져 있음에 따라, 상기 밸브(8)의 온 오프 작동에 의해 감압관(4)의 부압이 해당 홀수 흡착 헤드(10a) 또는 짝수 흡착 헤드(10b)로 작용하게 된다.

도 2는 홀수 흡착 헤드(10a)와 홀수 승강 실린더(28a) 사이의 배치 관계를 더 상세하게 나타낸 부분 확대도로서, 홀수 승강 실린더(28a)가 링크(32)를 개재하여 슬라이드 축(34)의 도중으로 연결된 구성과, 또한 상기 홀수 승강 실린더(28a)가 슬라이더(22)에서 상방으로 연장된 네크(30)에 부착 고정됨으로써 그 피스톤 로드(40)에 연결된 승강 블록(42)이 블래킷(26)을 승 하강시키게 되어 있고, 상기 블래킷(26)의 승 하강 연동에 의해 홀수 흡착 헤드(10a), 피니온관(12), 그리고 홀수 다기관(38a)이 함께 승 하강 연동하게 되는 것이며, 이러한 작동관계는 기대(6)에 부착 고정된 짝수 승강 실린더(28b)를 통해서도 동일하게 나타나 짝수 흡착 헤드(10b)와 피니온관(12) 및 짝수 다기관(38b)의 승 하강 연동이 이루어지게 된다.

상술한 구성으로 된 본 발명 포장물의 포장방향 및 적재간격 변환장치의 작용을 도 3 및 도 4에 따라 설명하면 다음과 같다.

도 3a는 홀수 흡착 헤드(10a)와 짝수 흡착 헤드(10b)의 하강 전 상태를 개략적으로 나타내는 주요부 측면도로서, 포장물(M)이 모든 흡착 헤드(10a)(10b)의 하측으로 이송 위치하였음을 인식하면 모든 승강 실린더(28a)(28b)는 하강 작동하여 모든 흡착 헤드(10a)(10b)가 도 3b의 도시와 같이 포장물(M)을 가볍게 내리누르고 있게 한다.

그리고 모든 승강 실린더(28a)(28b)의 하사점 위치에서 밸브(8)를 열어 감압관(4)의 부압이 모든 흡착 헤드(10a)(10b)에 작용하고 있게 해 놓고, 다시 모든 승강 실린더(28a)(28b)를 상승 동작시키면 포장물(M)은 일정 높이까지 픽업된다.

포장물(M)은 픽업되어도 아직 자세 변동은 일어나지 않은 상태이다.

본 발명에서 모든 승강 실린더(28a)(28b)의 승 하강 작동은 순차 작동으로 하거나 동시 작동으로 하거나 구애받지 않고 적용할 수 있다.

도 4a는 포장물(M)이 픽업되고 자세 변동 전의 상태를 개략적으로 나타내는 주요부 평면도이다.

홀수 흡착 헤드(10a)와 짝수 흡착 헤드(10b)가 모두 포장물(M)을 픽업 한 상태에서 제1 및 제2 수평 액츄에이터(22)(24)가 작동하면, 도 4b의 도시와 같이 홀수 로드(14a)와 짝수 로드(14b)가 일정 거리 수평 이동되면서 홀수 랙(16a)과 짝수 랙(16b)에 각각 톱니 연결된 피니온관(12)이 회전 연동하게 되고, 그 결과로 포장물(M)의 포장방향이 변동하게 되지만, 인접하는 포장물(M) 사이의 거리는 초기 간 격(L1)으로 유지된다.

또, 이 실시 예에서 포장물(M)의 포장 방향은 90도 변동되는 예로 설명하고 있으나, 그 각도는 제1 및 제2 수평 액츄에이터(22)(24)의 작동 스트로크를 조절하는 것으로 임의 조정할 수 있고, 다른 방식으로는 제1 및 제2 수평 액츄에이터(22)(24)의 실린더 로드 끝 부분에 길이 조절용 볼트 너트 조립체를 부가하여 스트로크를 조절하는 구조로도 구현될 수 있다.

포장물(M)의 방향 변환이 이루어지면 이번에는 수평 이동 액츄에이터(36)가 동작하여 도 4c의 도시와 같이 슬라이더(20)를 기대(6)의 횡 방향으로 이동시켜준다.

슬라이더(20)의 횡방향 이동에 의해 그 위로 탑재된 홀수 로드(14a), 홀수 랙(16a) 및 피니온관(12), 홀수 흡착 헤드(10a)가 함께 이동하게 되고, 그로 인하여 홀수 흡착 헤드(10a)는 움직일 수 없게 설치된 짝수 흡착 헤드(10b)에 대하여 이동간격(L2)을 이루면서 근접하게 되고, 이에 따라 포장박스로 적재될 수 있게 간격 조절되는 것이다.

이와 같이 적재 간격을 조절한 위치에서 모든 승강 실린더(28a)(28b)가 다시 하강 작동하여 하사점까지 내려오면, 모든 밸브(8)를 닫아 모든 흡착 헤드(10a)(10b)로 가하였던 부압을 소멸시킨다.

부압의 소멸로 인해 포장물(M)은 해방되어 다음 포장공정, 예를 들면 포장박스로의 수납공정으로 이송된다.밸브(8)의 동작과 제1, 제2 액츄에이터(22)(24), 그리고 수평 이동 액츄에이터(36)의 동작 순서는 통상의 PLC(Programmable Logic Controller)를 통한 프로그램으로 시이퀀스 제어될 수 있고, 본 발명에 적용되는 프로그램도 공지된 제어 프로그램과 같은 것이므로 이에 대한 상세 설명은 생략한다.

도 4a ~ 도 4c에서는 홀수 로드(14a)와 짝수 로드(14b)를 어긋나게 배치한 구조로 설명하고 있으나 이는 이해를 돕기 위한 것일 뿐이고, 실제로는 도 1로 나타낸 바와 같이 상하로 동일 직선을 이루게 배치되는 것이다.

상술한 실시 예에서 제1 수평 액츄에이터(22)와 제2 수평 액츄에이터(22), 그리고 수평 이동 액츄에이터(36)는 공기압으로 구동되는 복동 실린더를 채용하고 있으나 이러한 수단으로 정해지는 것은 아니고, 슬라이더(20)를 수평 이동시키기 위한 슬라이드 축(34)과 수평 이동 액츄에이터(36)는 도 5로 나타낸 바와 같이 스크루 축(44)과 서보 스핀들 모터(46)로 대체하고 상기 스크루 축(44)의 회전에 의한 나선 추진력으로 이동하는 캐리어(48)에 슬라이더(20)를 연결 지지하는 구성으로 할 수 있으며, 상기 제1 및 제2 수평 액츄에이터(22)(24)도 동일한 방식으로 대체될 수 있다.

본 발명은 상술한 바와 같은 작동을 반복하여 포장물이 포장박스에 수월하게 수납될 수 있도록 포장방향과 적재간격을 변환시키는 장치이다.

도 1은 본 발명의 장치 구성을 나타내는 사시도.

도 2는 본 발명의 주요부 구조를 설명하기 위한 부분 확대 사시도.

도 3a는 포장물의 픽업 전 상태를 도시하는 개략적 주요부 측면도.

도 3b는 흡착 헤드가 포장물에 번촉한 상태를 나타내는 개략적 주요부 측면도.

도 4a는 포장물의 방향 변환전의 상태를 개략적으로 나타내는 주요부 평면도.

도 4b는 포장물의 방향 변환후의 상태를 나타내는 주요부 평면도.

도 4c는 포장물의 적재간격 조절 예를 설명하기 위한 개략적 주요부 평면도.

도 5는 포장물의 적재간격 조정 수단에 관한 다른 예를 나타내는 개략적 주요부 평면도.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

2: 흡기관 4: 감압관

6: 기대 8: 밸브

10a: 홀수 흡착 헤드 10b: 짝수 흡착 헤드

12: 피니온관 14a: 홀수 로드

14b: 짝수 로드 16a: 홀수 랙

16b: 짝수 랙 18: 베어링

20: 슬라이더 22: 제1 수평 액츄에이터

24: 제2 수평 액츄에이터 26: 블래킷

28a: 홀수 승강실린더 28b: 짝수 승강 실린더

30: 네크 32: 링크

34: 슬라이드 축 36: 수평 이동 액츄에이터

38a: 홀수 다기관 38b: 짝수 다기관

40: 피스톤 로드 42: 실린더 블록

44: 스크루 축 46: 서보 스핀들 모터

Claims (4)

1. 자동 공급되는 포장물을 홀수 흡착 헤드와 짝수 흡착 헤드로 픽업하고 홀수 흡착 헤드의 위치를 짝수 흡착 헤드에 근접한 위치로 이동시켜 적재간격을 조절하여 공급하게 되어 있는 자동 포장설비에 있어서,

   기대(6)의 횡 방향으로 배치되는 슬라이드 축(34)과 이를 수평 연동시키기 위한 수평 이동 액츄에이터(36);

   베어링(18)에 지지 되어 회전 가능하고 둘레 면이 피니온관(12)으로 형성된 홀수 흡착 헤드(10a)와 짝수 흡착 헤드(10b);

   상기 홀수 흡착 헤드(10a)에 구비되는 홀수 승강 실린더(28a);

   상기 짝수 흡착 헤드(10b)에 구비되고 상기 기대(6)에 부착 고정되는 짝수 승강 실린더(28b);

   상기 홀수 흡착 헤드(10a)로 픽업되는 포장물의 포장방향을 변환시키기 위하여 상기 피니온관(12)에 톱니 연결되는 홀수 랙(16a)을 갖춘 홀수 로드(14a);

   상기 짝수 흡착 헤드(10b)로 픽업되는 포장물의 포장방향을 변환시키기 위하여 상기 피니온관(12)에 톱니 연결되는 짝수 랙(16b)을 갖춘 짝수 로드(14b);

   기대(6)의 횡 방향으로 배치되어서 상기 홀수 로드(14a)를 수평 이동시키는 제1 수평 액츄에이터(22)와 상기 홀수 로드(14a)를 탑재하고, 상면에 상기 홀수 승강 실린더(28a)가 부착 고정되는 네크(30)를 연장 형성한 슬라이더(20);

   기대(6)의 횡 방향으로 배치되어서 상기 짝수 로드(14b)를 수평 이동시키는 제2 수평 액츄에이터(24);

   상기 홀수 승강 실린더(28a)와 상기 슬라이드 축(34) 사이를 연결하여 상기 홀수 흡착 헤드(10a)가 짝수 흡착 헤드(10b)에 근접하는 위치로 이동될 수 있게 하는 링크(32);

   로 이루어진 포장물의 포장방향 및 적재간격 변환장치.
2. 청구항 1에 있어서,

   상기 제1 수평 액츄에이터(22)와 제2 수평 액츄에이터(24), 그리고 수평 이동 액츄에이터(36)는 복동식 공압 실린더로 구성한 것을 특징으로 하는 포장물의 포장방향 및 적재간격 변환장치.
3. 청구항 1에 있어서,

   상기 슬라이더(20)를 수평 이동시키기 위한 수단이 스크루 축(44)과, 이를 회전 구동시키는 서보 스핀들 모터(46), 그리고 상기 스크루 축(44)을 타고 이동하는 캐리어(48)로 구성한 것을 특징으로 하는 포장물의 포장방향 및 적재간격 변환장치.
4. 청구항 2에 있어서,

   상기 제1 및 제2 수평 액츄에이터(22)(24)의 실린더 로드 끝 부분에 통상의 길이 조절용 볼트 너트 조립체가 부가되어 스트로크 조절에 의한 포장물의 포장방 향 변환각도를 조정할 수 있게 구성한 것을 특징으로 하는 포장물의 포장방향 및 적재간격 변환장치.

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