KR20120120401A - 인자기구를 구비한 연속 로터리식 충전 포장 기계 - Google Patents

인자기구를 구비한 연속 로터리식 충전 포장 기계 Download PDF

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Abstract

본 발명은, 불량이 있는 충전 헤드나 밀봉 헤드를 식별할 수 있을 뿐 아니라, 밀봉 헤드에서의 밀봉 작용면의 어느 부분에 불량이 있는지를 특정할 수 있는 고속 연속 로터리식 충전 포장 기계를 제공하는 것으로, 액체 내용물이 충전된 용기 본체에 성형 뚜껑을 씌워 용기 본체와 성형 뚜껑을 밀봉함으로써 밀봉 용기를 만드는 고속 연속 로터리식 충전 포장 기계의 밀봉 장치에 있어서, 밀봉 헤드에서의 밀봉 작용면과 용기 성형 뚜껑의 윗면이 압접되어 밀봉 작용면과 밀봉 용기의 위치 관계가 고정되는 상태의 용기 본체에, 잉크, 바람직하게는 자외선을 조사함으로써 판독 가능한 불가시 잉크(투명 잉크) 등에 의해 충전 헤드 번호, 밀봉 헤드 번호를 잉크젯(인자) 한다.

Description

인자기구를 구비한 연속 로터리식 충전 포장 기계{CONTINUOUS ROTARY TYPE FILLING AND PACKING MACHINE PROVIDED WITH PRINTING MECHANISM}
본 발명은, 인자기구를 구비한 연속 로터리식 충전 포장 기계에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 밀봉 불량품의 감지?배출을 지원하기 위하여, 밀봉 장치에서 용기 본체상의 성형 뚜껑과 밀봉 헤드의 밀봉 작용면이 압접된 상태일 경우, 용기의 측주면(側周面)에 대하여 인자, 바람직하게는 불가시(Invisible) 잉크를 인자함으로써, 용기의 측주면에 충전 헤드 번호 및 밀봉 헤드 번호를 인자하는 인자기로 구성되는, 충전 장치 및 밀봉 장치의 품질관리 기능을 구비한 연속 로터리식 충전 포장 기계에 관한 것이다.
종래에 이런 종류의 충전 포장 기계로는 임의의 방향으로 공급되는 바닥을 갖는 통형상의 합성 수지제 용기 본체를 그 상단 개구부가 위쪽을 향하도록 정립(整立)하여 후공정에 공급하는 용기 정립 장치; 용기 정립 장치로부터 공급되는 용기에 내용물을 충전하는 충전 장치; 내용물이 충전된 용기의 상단 개구부에 대략 ㄷ자형 단면을 갖는 뚜껑을 씌우는 뚜껑 공급 장치; 및 상기 뚜껑을 용기 상단 개구부에 열접착 하는 밀봉 장치; 를 구비한 연속 로터리식 충전 포장 기계가 알려져 있다 (예를 들어, 특허 문헌 1 및 2 참조).
종래에, 충전 헤드 자체에 계량 기능을 갖추지 않은 연속 로터리식 충전 포장 기계는, 충전 목표치에 대한 충분한 충전량 결과를 구현할 수 없었다. 또한, 충전 종료후에 제품을 계량하여 불량품을 검출한다고 해도, 불량품으로 충전 장치의 복수의 충전 헤드안에서 충전 헤드 번호를 특정할 수 없었고, 그 결과, 충전 장치를 전수 검사로 점검하게 되어 점검 시간이 많이 걸렸다. 또한, 충전량에 관한 문제 이외에도, 밀봉 불량이 발생했을 경우 가열 장치에 자기 진단 기능이 없는 기구(고주파 발진기, 열접착기 등, 가열량을 측정할 수 없는 기구)도 마찬가지로 밀봉 불량 발생시에는 밀봉 장치의 복수의 밀봉 헤드안에서 밀봉 헤드 번호를 특정할 수 없어, 전수 검사의 대상이 되었다.
연속 로터리식 충전 포장 기계 등의 상기 문제점을 해결하는 수단으로, 복수의 처리 헤드를 갖는 로터리식 용기 처리 장치를 구비한 용기 처리 라인에서, 처리를 끝낸 용기를 선별해 골라내는 용기 선별 장치에 있어서, 상기 처리를 끝낸 용기가 어느 처리 헤드로 처리되었는지를 인식하는 인식 수단; 일정 용기를 골라내는 용기 배출 수단; 상기 용기 처리 장치와 용기 배출 수단 사이에 설치된 검사 수단; 선별된 용기에 상기 용기를 처리한 처리 헤드를 특정하는 정보를 인자하는 인자 수단; 상기 로터리식 용기 처리 장치가 일정 각도로 회전하는 타이밍에서 이동하는 시프트 레지스터(shift register)를 구비한 제어장치; 를 설치하여, 상기 검사 수단이 불량 용기를 검출하면, 제어장치는 불량 용기를 처리한 처리 헤드를 특정하는 정보를 시프트 레지스터에 기입하여 이동시키고, 상기 정보가 시프트 레지스터상의 인자 수단 위치까지 이동하면 인자 수단에 인자를 지령함과 동시에, 용기 배출 수단에 대응하는 위치까지 이동하면 용기 배출 수단에 배출을 지령함으로써, 수작업으로 헤드 넘버 등의 정보를 기입하지 않아도, 거부된 용기나 샘플링 용기의 식별을 가능하게 하는 장치가 제시되고 있다(예를 들어, 특허 문헌 3 참조).
그러나, 1 시간당 30000개 이상의 생산 능력을 갖춘 연속 로터리식 충전 포장 기계에서는 고속의 확실한 밀봉이 요구되어, 밀봉 장치, 그 중에서도 초음파 밀봉 장치에 있어서는, 불량이 있는 밀봉 헤드를 특정할 수 있다고 해도, 밀봉 헤드에서의 밀봉(혼;horn) 작용면의 어느 부분에 불량이 있는지를 특정할 수 없어, 밀봉 불량이 발견된 밀봉 헤드를 밀봉 장치에서 분리하여, 불량 원인을 별도로 조사해야만 하는 문제가 있었다. 그리고, 대다수의 경우, 밀봉 헤드를 밀봉 장치에 탑재한 상태로 밀봉(혼) 작용면의 불량개선 유무를 검증하는 것이 필수적이었다.
(특허 문헌 1) 일본특허공개공보 제 1974－37977호 (특허 문헌 2) 일본특허공개공보 제 2005－343508호 (특허 문헌 3) 일본특허공보 제 4258873호
본 발명의 과제는, 1 시간당 30000개 이상의 생산 능력을 갖춘 고속 연속 로터리식 충전 포장 기계의 밀봉 장치, 그 중에서도 초음파 밀봉 장치에 있어서, 불량이 있는 충전 헤드나 밀봉 헤드를 식별할 수 있을 뿐 아니라, 밀봉 헤드에서의 밀봉(혼) 작용면의 어느 부분에 불량이 있는지를 특정할 수 있고, 밀봉 헤드를 밀봉 장치에 탑재한 상태로 밀봉의 불량을 조정할 수 있는 고속 연속 로터리식 충전 포장 기계를 제공하는 것이다.
본 발명자들은, 상기 과제를 해결하기 위해 열심히 연구한 결과, 용기 본체에 액체 내용물을 충전하고, 액체 내용물이 충전된 용기 본체에 원반형 성형 뚜껑을 씌워 용기 본체와 성형 뚜껑을 밀봉 함으로써 밀봉 용기를 만드는 고속 연속 로터리식 충전 포장 기계의 밀봉 장치에 있어서는, 밀봉 헤드에서의 밀봉 작용면과 용기 성형 뚜껑의 윗면이 용기 본체의 개구된 입구부에 대응하는 위치에서 압접되어 밀봉 작용면과 밀봉 용기의 위치 관계가 고정되는 것에 주목하여, 밀봉 용기가 어느 충전 헤드로 충전되며, 어느 밀봉 헤드로 밀봉되었는지 식별할 수 있는 식별 기구를 구비한 인자 수단을 이용하여, 밀봉 작용면과 밀봉 용기의 위치 관계가 고정된 상태의 용기 본체에, 자외선을 조사함으로써 판독 가능한 불가시 잉크(투명 잉크) 등으로 충전 헤드 번호, 밀봉 헤드 번호를 잉크젯(숨은 인자) 함으로써, 충전이나 밀봉에서 불량이 있는 밀봉 용기에 대하여 충전된 충전 헤드나 밀봉된 밀봉 헤드를 식별할 수 있을 뿐 아니라, 밀봉 헤드에서의 밀봉 작용면의 어느 부분에 불량이 있는지를 특정할 수 있는 것을 발견하여, 본 발명을 완성하기에 이르렀다.
즉, 본 발명은, (1)용기 본체에 액체 내용물을 충전하고, 액체 내용물이 충전된 용기 본체에 성형 뚜껑을 씌워 용기 본체와 성형 뚜껑을 밀봉 함으로써 밀봉 용기를 만드는 연속 로터리식 충전 포장 기계로서, 용기 본체가 회전이동할 동안 용기안에 액체 내용물을 충전하기 위한 복수의 충전 헤드를 구비한 충전 장치; 충전 장치에서 반송된 액체 내용물이 충전된 용기 본체의 상단 개구부에 성형 뚜껑을 공급하는 뚜껑 공급 장치; 성형 뚜껑이 재치된 용기 본체가 회전이동할 동안, 성형 뚜껑을 용기 본체의 상단 개구부에 밀봉하여 밀봉 용기를 만드는 복수의 밀봉 헤드, 및 용기 본체가 재치된 용기대 또는 밀봉 헤드의 승강기구를 갖고, 용기 본체상의 성형 뚜껑과 밀봉 헤드의 밀봉 작용면이 압접되도록 구성된 승강 수단을 구비한 밀봉 장치; 상기 밀봉 장치에 의한 밀봉 공정에 있어서, 밀봉 헤드에서의 밀봉 작용면과 밀봉 용기의 성형 뚜껑의 윗면이 압접되어 밀봉 작용면과 밀봉 용기의 위치 관계가 고정된 상태의 밀봉 용기 본체에, 해당 밀봉 용기와 관련된 충전 헤드 번호 및 밀봉 헤드 번호를 인자하는 식별 인자기구를 구비한 인자 수단; 을 구비하는 연속 로터리식 충전 포장 기계, 또는 (2) 상기(1)에 있어서, 식별 인자기구에 의한 인자는 불가시 잉크에 의한 인자인 것을 특징으로 하는 연속 로터리식 충전 포장 기계, 또는 (3) 상기(2)에 있어서, 인자 수단은 자외선을 조사함으로써 판독 가능한 불가시 잉크를 이용한 잉크젯 프린터를 갖는 식별 인자기구를 구비하는 것을 특징으로 하는 연속 로터리식 충전 포장 기계, 또는 (4) 상기(3)에 있어서, 인자 수단은 용기의 측주면에 대해 인자할 때 잉크가 번지지 않도록, 용기에 부착된 물방울을 제거하기 위한 물방울 제거 기구를 잉크젯 프린터의 상류측에 구비하는 것을 특징으로 하는 연속 로터리식 충전 포장 기계, 또는 (5) 상기(1)~(4) 중 어느 하나에 있어서, 식별 인자기구는 용기에 인자해야 할 충전 헤드 번호 및 밀봉 헤드 번호를 연산하는 연산 장치를 갖는 제어 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 연속 로터리식 충전 포장 기계, 또는 (6) 상기(5)에 있어서, 연산 장치는 충전 헤드 번호를 기억하는 충전 헤드 번호 시프트 레지스터 및 밀봉 헤드 번호를 기억하는 밀봉 헤드 번호 시프트 레지스터를 구비하는 충전기 제어판; 및 충전 헤드 번호를 기억하는 충전 헤드 번호 링 카운터 및 밀봉 헤드 번호를 기억하는 밀봉 헤드 번호 링 카운터를 구비하는 IJP 제어판; 을 갖고 있는 것을 특징으로 하는 연속 로터리식 충전 포장 기계, 또는 (7) 상기(1)~(6) 중 어느 하나에 있어서, 밀봉 장치는 성형 뚜껑을 용기 본체의 상단 개구부에 초음파 밀봉해 밀봉 용기를 만드는, 성형 뚜껑과 용기 본체를 가압하는 가압 방향을 축의 중심으로 하는 회전 방향의 초음파 회전 진동을 작용시키는 초음파 혼을 구비한 초음파 밀봉 장치인 것을 특징으로 하는 연속 로터리식 충전 포장 기계, 또는 (8) 상기(1)~(7) 중 어느 하나에 있어서, 　밀봉 장치의 하류측에, 불량 용기를 검출하기 위해 배설(配設)된 불량 용기 검출 장치; 및 불량이 검출된 용기를 반송 라인에서 배출하는 불량 용기 배출 장치; 를 구비하는 것을 특징으로 하는 연속 로터리식 충전 포장 기계에 관한 것이다.
또한, 본 발명은 (9) 상기(1)~(8) 중 어느 하나의 연속 로터리식 충전 포장 기계를 이용하여, 용기 본체에 액체 내용물을 충전하고, 액체 내용물이 충전된 용기 본체에 성형 뚜껑을 씌워 용기 본체와 성형 뚜껑을 밀봉 함으로써 밀봉 용기를 제조하는 방법에 관한 것이다.
본 발명에 의하면, 1 시간당 30000개 이상의 생산 능력을 갖춘 고속 연속 로터리식 충전 포장 기계의 밀봉 장치, 그 중에서도 초음파 밀봉 장치에 있어서, 불량이 있는 충전 헤드나 밀봉 헤드를 식별할 수 있을 뿐 아니라, 밀봉 헤드에서의 밀봉(혼) 작용면의 어느 부분에 불량이 있는지를 특정할 수 있고, 밀봉 헤드를 밀봉 장치에 탑재한 상태로 밀봉의 불량을 조정할 수 있는 고속 연속 로터리식 충전 포장 기계를 제공할 수 있다. 또한, 충전 불량이나 밀봉 불량 발생시, 불량품을 다음 공정에 반송하지 않고, 반송 레인에서 배출하는 것을 지원하고, 배출된 용기에 인자된 불량 충전 헤드나 불량 밀봉 헤드를 즉시 확인하여, 단시간에 불량 장치와 그 부위의 특정 및 수복이 가능해진다.
도 1은 본 발명의 연속 로터리식 충전 포장 기계의 일 실시 형태의 전체를 나타내는 평면도이다.
도 2는 본 발명의 연속 로터리식 충전 포장 기계의 주요부의 평면도이다.
　　 도 3은 본 발명의 연속 로터리식 충전 포장 기계에서의 초음파 밀봉 장치의 종단면도이다.
　　 도 4는 본 발명의 연속 로터리식 충전 포장 기계를 이용하여 인자 처리된 용기를 나타내는 도면이다.
본 발명의 연속 로터리식 충전 포장 기계로는, 용기 본체에 액체 내용물을 충전하고, 액체 내용물이 충전된 용기 본체에 성형 뚜껑을 씌워 용기 본체와 성형 뚜껑을 밀봉함으로써 밀봉 용기를 만드는 연속 로터리식 충전 포장 기계로써, 용기 본체가 회전이동할 동안 용기안에 액체 내용물을 충전하기 위한 복수의 충전 헤드를 구비한 충전 장치; 충전 장치에서 반송된 액체 내용물이 충전된 용기 본체의 상단 개구부에 성형 뚜껑을 공급하는 뚜껑 공급 장치; 성형 뚜껑이 재치(載置)된 용기 본체가 회전이동할 동안, 성형 뚜껑을 용기 본체의 상단 개구부에 밀봉하여 밀봉 용기를 만드는 복수의 밀봉 헤드, 및 용기 본체가 재치된 용기대 또는 밀봉 헤드의 승강기구를 갖고, 용기 본체상의 성형 뚜껑과 밀봉 헤드의 밀봉 작용면이 압접되도록 구성된 승강 수단을 구비한 밀봉 장치; 상기 밀봉 장치에 의한 밀봉 공정에 있어서, 밀봉 헤드에서의 밀봉 작용면과 밀봉 용기의 성형 뚜껑의 윗면이 압접되어, 밀봉 작용면과 밀봉 용기의 위치 관계가 고정된 상태의 밀봉 용기 본체에, 해당 밀봉 용기와 관련된 충전 헤드 번호 및 밀봉 헤드 번호를 인자하는 식별 인자기구를 구비한 인자 수단; 을 구비한 연속 로터리식 충전 포장 기계라면 특별히 제한되지 않지만, 상기 잉크로는 불가시 잉크가 특히 바람직하다. 또한, 상기 액체 내용물로는, 우유, 주스, 젖산 음료, 술, 액상 요구르트, 기름 등을 들 수 있다.
본 발명의 연속 로터리식 충전 포장 기계는, 상기와 같이, 충전 장치, 뚜껑 공급 장치, 밀봉 장치, 및 인자 수단외에, 충전 장치의 상류측에 바닥을 갖는 통형상의 합성 수지제 용기 본체를 충전 장치에 공급하는 용기 공급 장치, 또는 뚜껑 공급 장치의 하류측에 배설된 뚜껑 검출 장치, 또는 밀봉 장치의 하류측에 배설된 불량 용기를 검출하기 위한 불량 용기 검출 장치, 또는 불량이 검출된 용기를 반송 라인에서 배출하는 불량 용기 배출 장치에 더하여, 원반형 뚜껑 본체와 뚜껑 본체 둘레부에 수하형으로 설치된 스커트부를 갖는 합성 수지제 성형 뚜껑을 시트형 뚜껑 재료로 성형하는 일차 뚜껑 냉간 성형 장치, 또는 일차 뚜껑 냉간 성형 장치로 성형된 밀봉 용기의 성형 뚜껑을 최종 뚜껑형으로 성형하는 이차 뚜껑 성형 장치를 구비하는 것이 바람직하다.
상기 용기 공급 장치로는, 바닥을 갖는 통형상의 합성 수지제 용기 본체를 충전 장치에 공급할 수 있는 장치, 예를 들어, 용기정립 장치, 반송 컨베이어, 스크류 컨베이어 등을 구비한 종래에 공지된 것을 사용할 수 있다. 이러한 용기 공급 장치를 이용하면, 용기정립 장치에 의해, 임의의 방향으로 공급되는 병모양 합성 수지제 용기를 그 상단 개구부가 윗쪽을 향하도록 정립하여 반송 컨베이어에 일렬로 재치할 수 있고, 반송 컨베이어에 재치된 용기는 하류측으로 반송되어 반송 컨베이어 하류부에서 스크류 컨베이어에 의해 일정 피치로 정렬되고, 정렬된 용기는, 입구 스타 휠(Inlet Stir Wheel)을 통해 충전 장치에 공급된다.
상기 충전 장치로는, 용기 공급 장치에 의해 공급된 용기 본체에, 용기 본체가 회전이동할 동안 용기안에 액체 내용물을 충전하기 위한 복수의 충전 헤드를 구비한 장치라면 특별히 제한되지 않고, 예를 들어, 충전액 탱크, 충전액 탱크 둘레부 하부면에 등간격으로 아래쪽을 향해 일정하게 설치된 충전 노즐, 충전 노즐 아래쪽의 충전 노즐 대응 위치에 설치된 용기 재치대, 및 용기 재치대가 장착된 회전대를 갖고 있는 종래에 공지된 것을 사용할 수 있고, 그 중에서도, 33000개/시의 고속 충전에는, 용기를 밀폐 상태로하여 공기를 흡입 제거하면서 충전하는 진공 충전 장치가 바람직하다. 이러한 충전 장치를 이용하면, 용기 재치대상의 용기가 회전할 동안 용기 재치대 또는 충전 노즐이 승강하여, 내용물을 충전할 수 있다.
상기 밀봉 장치로는, 성형 뚜껑이 재치된 용기 본체가 회전이동할 동안, 성형 뚜껑을 용기 본체의 상단 개구부에 밀봉하여 밀봉 용기를 만드는 복수의 밀봉 헤드와, 용기 본체가 재치된 용기대 및/또는 밀봉 헤드의 승강기구를 갖고, 용기 본체상의 성형 뚜껑과 밀봉 헤드의 밀봉 작용면이 압접되도록 구성된 승강 수단을 구비한 밀봉 장치라면 특별히 제한되지 않고, 초음파 밀봉 장치나 고주파 밀봉 장치를 구체적으로 들 수 있지만, 성형 뚜껑을 용기 본체의 상단 개구부에 초음파 밀봉하여 밀봉 용기를 만드는, 성형 뚜껑과 용기 본체를 가압하는 가압 방향을 축의 중심으로 하는 회전 방향의 초음파 회전 진동을 작용시키는 초음파 혼을 구비한 초음파 밀봉 장치가 특히 바람직하다.
상기 밀봉 장치에서의 용기대의 승강 수단으로는, 용기대를 밀어 올리는 스프링을 구비하여 밀봉시에 스프링의 가압력으로 용기 본체상의 성형 뚜껑과 밀봉 헤드의 작용면을 압접시키는 수단을 갖는 것이 바람직하고, 보다 구체적으로는, 하부 지지판에 고정된 재치대와, 재치대 위쪽에 승강 가능하게 설치된 용기대를 구비하고, 상기 재치대는, 하부 지지판에 고정되는 고정판, 고정판의 윗쪽에 설치된 안내통, 및 고정판에 수하형으로 설치된 통형상 브라켓을 갖고, 상기 용기대는, 용기를 재치하는 용기 재치판, 용기 재치판의 윗면에 설치되어 용기 재치판상의 용기의 위치를 결정하는 용기 홀더, 및 용기 재치판에 수하형으로 설치되는 통형상 스커트부를 갖고, 상기 안내통안에는, 안내통안을 승강 가능하게 슬라이드(摺動)할 수 있는 승강체가 설치되고, 상기 용기대의 통형상 스커트부는, 재치대의 안내통 바깥면에 슬라이드 가능하게 설치되어 승강체 상단과 용기 재치판 하부면 사이에는 용기대를 아래쪽에서 지지하는 스프링이 설치되고, 재치대의 안내통에는 슬롯(slot;長穴)이 설치되어 상기 슬롯에 대응하는 승강체의 위치에는 축이 설치되고, 상기 축의 끝단에는 캠 종동부가 설치되어 밀봉 장치의 하부 지지판 바깥쪽에 설치되는 캠에 의해 캠 종동부가 유도되어 캠 종동부의 동작에 의해 안내통 안의 승강체가 승강 동작하도록 구성되어 있는 승강 수단을 들 수 있다.
또한, 상기 밀봉 장치에서의 밀봉 헤드의 승강 수단으로는, 예를 들어 일본실용공개공보 제 1993－26006호에 기재된 바와 같이, 밀봉 헤드를 하강시켜 성형 뚜껑을 용기 본체의 입구부에 압착시켜 밀봉하는 승강용 실린더와, 상기 승강용 실린더를 작동시키는 상승용 스윗치 및 하강용 스윗치가 설치되어, 밀봉 헤드가 회전이동할 일정 위치에 상기 상승용 스윗치에 작용하여 밀봉 헤드를 상승시키는 상승용 캠과, 하강용 스윗치에 작용하여 밀봉 헤드를 하강시키는 하강용 캠이 설치되는 승강 수단을 들 수 있다.
상기 인자 수단으로는, 상기 밀봉 장치에 의한 밀봉 공정에 있어서, 밀봉 헤드에서의 밀봉 작용면과 밀봉 용기의 성형 뚜껑의 윗면이 압접되어 밀봉 작용면과 밀봉 용기의 위치 관계가 고정된 상태의 밀봉 용기 본체에, 해당 밀봉 용기와 관련된 충전 헤드 번호 및 밀봉 헤드 번호를 인자하는 식별 인자기구를 구비한 수단이라면 특별히 제한되지 않고, 상기 식별 인자기구로는 통상 이런 종류의 용기의 인자에 이용할 수 있는 공지된 인자기구라면 특별히 제한되지 않고, 잉크에 의한 인자의 경우, 흑색, 흰색, 적색, 청색, 황색 등의 유색 잉크 외에, 불가시 잉크를 들 수 있지만, 그 중에서도 불가시 잉크가 바람직하고, 이러한 불가시 잉크로는, 가시광선하에서는 시인되지 않고, 특정 파장의 광선을 조사했을 때 시인할 수 있는 투명 잉크 등을 들 수 있고, 잉크젯 프린터 등의 인자기를 이용하여 불가시 잉크(투명 잉크)로 인자한 문자나 기호는, 가시광선하에서는 불가시로 유지하고, 원할 때에, 예를 들어 자외선을 조사함으로써 시인할 수 있다. 통상, 밀봉 장치에 공급된 용기의 방향에는 규칙성이 없다. 이러한 용기에 일정 위치에서 가시 인자를 실행하면, 용기에 대한 인자 위치가 정해지지 않고, 용기의 외주면에 장식적인 인쇄 등이 되어 있는 경우에는, 용기의 외관을 현저하게 해치게 된다. 따라서, 불가시 잉크를 이용함으로써, 외관을 해치는 일 없이, 필요할 때에 필요한 정보를 얻을 수 있게 된다.
상기 인자 수단으로 용기의 측주면에 대해 인자할 때 잉크가 번지지 않도록, 용기에 부착된 물방울을 제거하기 위한 물방울 제거 기구를 잉크젯 프린터 등의 인자기의 상류측에 구비하는 것이 바람직하고, 물방울 제거 기구로는 열풍 배출공을 구비한 물방울 제거 장치, 또는 건조한 종이나 옷감을 용기의 측주면에 접촉시킬 수 있는 물방울 제거 장치를 들 수 있다.
또한, 인자 수단의 식별 인자기구에서의 밀봉 용기와 관련된 충전 헤드 번호 및 밀봉 헤드 번호를 식별하는 기구로는, 인자기에 의해 인자가 실행되는 용기가 복수의 충전 헤드 중 몇번째의 충전 헤드로 액체 내용물이 충전되었는지, 또한, 복수의 밀봉 헤드 중 몇번째의 밀봉 헤드로 밀봉되었는지의 식별 정보를 인자기에 전달하는 기구라면 특별히 제한되지 않고, 공지된 식별 기구를 비롯해 용기 검출기와 연산 장치를 갖춘 제어 수단을 구비한 기구를 들 수 있다.
다음으로, 충전 장치의 상류에 배설된 입구 스타 휠 전단의 스크류 컨베이어에 설치된 용기 검출 장치와, 용기에 인자해야 할 충전 헤드 번호 및 밀봉 헤드 번호를 연산하는 연산 장치를 갖는 제어 수단을 구비하는 식별 인자기구에 관하여 이하에서 설명한다.
스크류 컨베이어는, 충전 장치 및 밀봉 장치가 1 피치 움직이면 1회전하도록 구성되어 있다. 스크류 컨베이어의 축에는 리졸버(resolver)가 장착되고, 리졸버에 의해, 스크류 컨베이어의 1회전 360˚중 임의의 설정 각도에서, 타이밍 신호(1 펄스의 신호)를 출력하도록 되어 있다.
충전 장치는, 각각 고유의 충전 헤드 번호를 갖는 충전 헤드와, 충전 헤드와 함께 회전하는 충전 장치의 일정 위치에 설치된 도그를 구비하고 있다. 도그의 회전 궤도와 마주보는 위치에는 근접 스윗치가 설치되고, 근접 스윗치는 충전 장치가 1회전 할 동안 1회 도그를 검출하도록 되어 있다. 이와 같이, 밀봉 장치도 각각 고유의 밀봉 헤드 번호를 갖는 밀봉 헤드와, 밀봉 헤드와 함께 회전하는 밀봉 장치의 일정 위치에 설치된 도그를 구비하고 있다. 도그의 회전 궤도와 마주보는 위치에는 근접 스윗치가 설치되고, 근접 스윗치는 밀봉 장치가 1회전 하는 동안 1회 도그를 검출하도록 되어 있다.
제어 수단의 연산 장치는, 충전기 제어판과 IJP 제어판을 구비하고 있다. 충전기 제어판은, 충전 헤드 번호를 기억하는 충전 헤드 번호 시프트 레지스터, 및 밀봉 헤드 번호를 기억하는 밀봉 헤드 번호 시프트 레지스터를 구비하고 있다. 이와 같이 IJP 제어판도 충전 헤드 번호를 기억하는 충전 헤드 번호 링 카운터, 및 밀봉 헤드 번호를 기억하는 밀봉 헤드 번호 링 카운터를 구비하고 있다.
충전 포장 기계를 운전함에 있어서, 제어 수단을 포함하는 충전 포장 기계에 전원을 투입하지만, 이 시점에서는 충전기 제어판의 충전 헤드 번호 시프트 레지스터는 충전 헤드 번호와 그 위치를 인식하고 있지 않고, 밀봉 헤드 번호 시프트 레지스터는, 밀봉 헤드 번호와 그 위치를 인식하고 있지 않다.
이어서, 충전 장치 및 밀봉 장치가 회전하도록, 충전 포장 기계를 준비 운전시키면, 충전 장치 및 밀봉 장치의 근접 스윗치가 각각의 도그를 검출한다. 충전 헤드 및 밀봉 헤드와 각각의 도그는 일정한 위치 관계에 있으므로, 연산 장치는, 이 시점에서의 충전 헤드 번호와 그 위치, 및 밀봉 헤드 번호와 그 위치를 연산하여 충전 헤드 번호 시프트 레지스터 및 밀봉 헤드 번호 시프트 레지스터에 각각 인식시킨다.
충전기 제어판이 충전 헤드 및 밀봉 헤드 각각의 번호와 그 위치를 인식하면, 연산 장치는, 잉크젯 프린터가 용기에 인자해야 할 충전 헤드 번호와 밀봉 헤드 번호를 연산하여 상기 헤드 번호를 IJP 제어판의 충전 헤드 번호 링 카운터 및 밀봉 헤드 번호 링 카운터에 인식시킨다. 이상의 준비가 갖추어지면 충전 포장기는 통상 운전이 가능한 상태가 된다.
통상 운전이 가능한 상태가 되면, 스크류 컨베이어의 축에 장착된 리졸버에서 출력되는 타이밍 신호에 의해, 충전 헤드 번호 링 카운터 및 밀봉 헤드 번호 링 카운터가 인식하고 있는 충전 헤드 번호 및 밀봉 헤드 번호가, 1개씩 카운트업 된다. 충전 헤드 번호 링 카운터 및 밀봉 헤드 번호 링 카운터에는, 충전 헤드수 및 밀봉 헤드수와 동일한 수치가 설정되어 있어 상기 수치를 순서대로 반복하여 카운트해간다. 예를 들어, 충전 헤드가 40개인 경우, 충전 헤드 번호 링 카운터에는 1에서 40까지의 수치가 설정되어, 1, 2,???39, 40, 1, 2,???와 같이 카운트업 된다.
충전 포장기가 통상 운전을 시작하면, 스크류 컨베이어에 용기가 반송된다. 용기가 반송되어 오면, 스크류 컨베이어의 용기 검출기(광전 센서)가 "용기 있음" 신호를 출력한다. "용기 있음" 신호는 충전기 제어판에 충전 헤드 번호 및 밀봉 헤드 번호와 동일하게 축적되어, 이들 정보에 기초하여 충전기 제어판에서 I JP 제어판에 인자 신호가 출력된다. I JP 제어판이 인자 신호를 받으면, 충전 헤드 번호 링 카운터 및 밀봉 헤드 번호 링 카운터가 인식하고 있는 충전 헤드 번호 및 밀봉 헤드 번호를 잉크젯 프린터가 용기에 인자한다.
기타 방법으로는, 밀봉 헤드 번호를 인자하기 직전에, 밀봉 헤드 번호를 일정 리더(판독 장치)로 판독하여, 해당 번호를 인자기를 이용하여 즉시 인자하는 것도 가능하다. 또한, 상기 특허 문헌 3에 기재되어 있는 연산 장치, 로터리 인코더, 센서 및 도그에 의해 구성되어 있는 인식 수단을 이용할 수도 있다.
용기가 입구 스타 휠에서 반송되면, 중간 스타 휠(Intermediate Stir Wheel)의 하류 공정에 위치하는 검출 장치로 검사 확인이 실행되고, 용기 본체에 성형 뚜껑이 재치되지 않았다고 판정된 용기가 검출되면, 제어 수단에 의해 뚜껑이 없는 용기가 불량 용기 배출 장치로 반송 레인에서 배출된다.
또한, 용기가 반출 스타 휠(Carry-out Stir Wheel)의 하류측으로 반송되면, 불량 용기 검출 장치에 의해, 충전 불량, 밀봉 불량, 반송 불량 등의 제조 불량이 검출되고, 제조 불량으로 판정된 용기는 제어 수단에 의해 불량 용기 제거 장치로 반송 레인에서 배출된다. 또한, 제조 불량으로 판정되지 않으면, 불량 용기 제거 장치가 배출 제어되는 일 없이, 해당 용기는 다음 공정으로 반송된다. 그리고, 배출된 불량 용기의 하측주면에 블랙 라이트 등의 자외선을 조사함으로써, 인자된 충전 헤드 번호나 밀봉 헤드 번호를 판독할 수 있어 밀봉 불량의 경우, 밀봉 불량 부분과 인자의 위치 관계로부터, 밀봉 헤드에서의 혼 작용면의 어느 부분에 불량이 있는지를 특정할 수 있다. 이들 결과에 의해, 불량 장치 및 부위를 조기에 검출하여, 단시간에 불량 장치와 그 관련 부위의 수복이 가능해진다.
이하에서는 도면을 참조하여 본 발명의 연속 로터리식 충전 포장 기계를 보다 구체적으로 설명하지만, 본 발명의 기술적 범위는 이들 예시로 한정되지 않는다.
도 1에는, 본 발명의 일 실시 형태로, 33000개/시의 고속 충전용 연속 로터리식 충전 포장 기계의 전체 평면도가 도시되어 있다. 또한, 도 4에는 성형 뚜껑(P)이 용기 본체(B)의 상단 개구부에 밀봉된 밀봉 용기(A)가 도시되어 있다. 도 1에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 연속 로터리식 충전 포장 기계의 개요는, 바닥을 갖는 통형상 용기 본체를 충전 장치에 공급하는 용기 공급 장치(20), 공급된 용기 본체에 내용물을 충전하는 충전 장치(30), 원반형 뚜껑 본체와 뚜껑 본체 둘레부에 수하형으로 설치된 스커트부를 갖는 성형 뚜껑을 시트형 뚜껑 재료로 성형하는 일차 뚜껑 냉간 성형 장치(50), 내용물이 충전된 용기 본체의 상단 개구부에 성형 뚜껑(P)을 공급하는 뚜껑 공급 장치(60), 뚜껑 공급 장치의 하류측에 배설된 뚜껑 검출 장치(70), 성형 뚜껑(P)을 용기 본체(B)의 상단 개구부에 밀봉하여 밀봉 용기를 만드는 밀봉 장치(100), 밀봉된 밀봉 용기를 반출하는 용기 반출 장치(80), 및, 일차 뚜껑 냉간 성형 장치(50)로 성형된 밀봉 용기의 성형 뚜껑(P)을 최종 뚜껑형으로 성형하는 이차 뚜껑 성형 장치(90)를 구비하고 있다.
상기 용기 공급 장치(20)는, 용기정립 장치(21), 반송 컨베이어(22), 스크류 컨베이어(23)를 갖추고, 용기정립 장치(21)에서는, 임의의 방향으로 공급되는 병모양의 바닥을 갖는 통형상 용기 본체(B)를 그 상단 개구부가 윗쪽을 향하도록 정립하여 반송 컨베이어(22)에 일렬로 재치한다. 반송 컨베이어상에 재치된 용기 본체(B)는 하류측으로 반송되어 반송 컨베이어 하류부에서 스크류 컨베이어(23)에 의해 일정 피치로 정렬된다. 정렬된 용기 본체(B)는, 입구 스타 휠(24)를 통해 충전 장치(30)로 공급된다. 충전 장치(30)에서는, 장치안을 용기가 회전이동할 동안 용기안에 40개의 진공 충전 헤드(미도시)에서 액체 내용물이 충전된다. 액체 내용물이 충전된 용기는 중간 스타 휠(40)로 이체된다.
충전 장치(30)의 근방에는 일차 뚜껑 냉간 성형 장치(50)가 설치되어 있다. 일차 뚜껑 냉간 성형 장치(50)에서는, 시트형 뚜껑 재료를 대략 원반형으로 뚫는 동시에, 뚫린 뚜껑 재료를 대략 ㄷ자형의 단면을 갖는, 즉 원반형 뚜껑 본체와, 뚜껑 본체 둘레부에서 수하형으로 설치된 스커트부로 이루어지는 성형 뚜껑(P)에 성형한다. 성형된 뚜껑(P)은, 뚜껑 공급 장치(60)에 의해 중간 스타 휠(40)로 반송되는 용기 본체(B)의 상단 개구부에 씌울 수 있다. 그리고, 중간 스타 휠(40)의 뚜껑 공급 장치(60)의 하류측에 배설된 뚜껑 검출 장치(70)에 의해, 용기 본체(B)에 성형 뚜껑(P)이 재치되지 않은 용기를 검출한다.
이어서, 내용물이 충전된 용기는, 중간 스타 휠(40)에서 밀봉 장치(100)로 공급된다. 밀봉 장치(100)에서는, 뚜껑 검출 장치(70)에서 성형 뚜껑이 정상적으로 재치되었다고 판정된 용기를 대상으로 밀봉 장치안을 용기가 이동할 동안 용기에 성형 뚜껑(P)이 밀봉되고, 밀봉 용기는 용기 반출 장치(80)로 반송된다. 또한, 뚜껑 검출 장치(70)에서 성형 뚜껑(P)이 재치되지 않았다고 판정된 용기는, 성형 뚜껑(P)과 혼(108)의 접촉이 회피 제어된 상태로 용기 반출 장치(80)로 반송된다.
용기 반출 장치(80)는, 반출 스타 휠(81), 반출 컨베이어(82), 및 스크류 컨베이어(83)로 구성되고, 밀봉 용기는 반출 스타 휠(81)을 통해 반출 컨베이어(82)상에 재치된다. 반출 컨베이어(82)상에 재치된 밀봉 용기는 하류측으로 반송되어 반출 컨베이어 하류부에서 스크류 컨베이어(83)에 의해 일정 피치로 정렬된다. 정렬된 밀봉 용기는, 입구 스타 휠(91)을 통해 이차 뚜껑 성형 장치(90)로 공급된다. 이차 뚜껑 성형 장치(90)에서는, 장치안을 밀봉 용기가 이동할 동안 용기 본체에 밀봉된 성형 뚜껑(P)을 이차 성형하여 최종 형상의 밀봉 용기를 만든다. 최종 형상의 밀봉 용기는, 출구 스타 휠(Outlet Stir Wheel)(92)을 통해 다음 공정으로 반송된다.
도 2에는, 연속 로터리식 충전 포장 기계의 장치의 주요부가 도시되어 있다. 도 2에 도시되어 있는 뚜껑 검출 장치(70)에서 성형 뚜껑이 재치되어 있지 않다고 판정된 용기 및 불량 용기 검출 장치(84)에 있어서 불량 용기로 판정된 용기는, 반출 컨베이어(82)상에 재치된 불량 용기 제거 장치(85)에 의해 배출된다. 불량 용기 제거 장치(85)는, 반출 컨베이어(82)상의 뚜껑이 없는 용기 및 불량 용기를 공기 분사에 의해 컨베이어 옆의 미끄럼틀 형상의 슈트(chute)로 밀어내어, 슈트에서 기외로 배출되는 용기 배출 수단을 구비하고 있다.
또한, 도 2에 도시되어 있는 입구 스타 휠 전단의 스크류 컨베이어(23)에는, 용기 반송 방향에 직교 하는 면상, 및 한쌍의 광전 센서 송수신부 사이를 묶는 선분을 반송되어 온 용기가 차단하도록, 한쌍의 광전 센서(10)가 고정 설치되어, 상기 광전 센서(10)에 의해 용기의 반송 여부를 확인한다.
그리고, 스크류 컨베이어(23)가 몇차례 회전하면, 용기가 입구 스타 휠(24)의 포켓에 반입된다. 그 후, 용기는 충전 장치(30), 중간 스타 휠(40), 밀봉 장치(100)의 순서로 반송되어 인자기(잉크젯 프린터;110)의 전단에 설치된 물방울 제거 장치(111)에 의해 인자시 잉크가 번지지 않도록 용기에 부착된 물방울이 고정밀도로 제거된 후, 밀봉 장치(100)에 배설된 인자기(110)에 의해, 용기 하측주면에 충전 헤드 번호, 밀봉 헤드 번호가 불가시 잉크에 의해 인자(W)로 인쇄된다. 그리고, 인자(W)된 용기는 반출 스타 휠(81)에 반입되어 반출 스타 휠(81)의 하류측에 배설된 불량 용기 검출 장치(84)에 의해 제조 불량이 검출된다. 그리고, 불량이 검출되었을 경우, 불량 용기 배출 장치(85)에 의해, 불량이 검출된 용기가 반송 라인에서 배출된다.
그리고, 배출된 용기의 하측주면에 블랙 라이트 등의 자외선을 조사함으로써, 숨겨져 인자된 충전 헤드 번호나 밀봉 헤드 번호를 판독할 수 있고, 또한, 밀봉 불량의 경우, 밀봉 불량 부분과 인자의 위치 관계로부터, 밀봉 헤드에서의 혼 작용면의 어느 부분에 불량이 있는지를 특정할 수 있다.
이어서, 인자기(110)와 밀봉 위치의 관계를, 도 3의 밀봉 장치(100)의 전체 단면도를 참조하여 설명한다. 밀봉 장치(100)는, 30개의 초음파 용접기(101)가 그 둘레부에 등간격으로 고정 설치되어 있는 상부 지지판(102)과, 초음파 용접기 아래쪽의 마주보는 위치에 30개의 용기대(103)가 고정 설치되어 있는 하부 지지판(104)을 구비하고 있다. 상부 지지판(102) 및 하부 지지판(104)은 밀봉 장치의 구동축(105)에 고정되어 있다. 또한, 각 용접기의 윗쪽에는, 밀봉 장치의 제어장치(106)가 설치되어 있다. 초음파 용접기(101)는, 상부 지지판(102)에 고정 설치된 용접기 본체(107)와, 용접기 본체(107)에서 아래쪽으로 돌출되는 동시에 하단에 밀봉 작용면을 갖는 둥근 막대형의 혼(108)으로 이루어진다. 재치대를 통해 하부 지지판(104)에 설치된 용기대(103)의 상승에 의해 상사점(上死点)에서, 용기대(103)에 재치된 용기의 상단이 용기에 씌워진 성형 뚜껑(P)을 통해 혼(108)에 압압(押壓)되고, 혼의 작용면과 용기 성형 뚜껑(P)의 윗면이 용기 본체(B)의 개구된 입구부에 대응하는 위치에서 압접되어, 혼의 작용면과 밀봉 용기(A)의 위치 관계가 고정된다.
인자기(110)는 용기 본체상의 성형 뚜껑(P)과 혼(108)의 작용면이 압접된 상태인 밀봉 장치(100)의 약간 하류측에 있어서, 해당 인자기(110)의 노즐이 도 4에 나타낸 바와 같이, 용기 하측주면에 충전 헤드 번호, 밀봉 헤드 번호를 인자(W)하는 것이 가능해지도록, 용기의 하측주면에 대해 잉크의 제트 방향이 일정한 경사각을 갖도록 설치되어 있다.
10: 한쌍의 광전센서；용기검출장치(광전 스윗치) 20: 용기 공급 장치
21: 용기정립 장치 22: 반송 컨베이어
23: 스크류 컨베이어 24: 입구 스타 휠
30: 충전 장치 40: 중간 스타 휠
50: 일차 뚜껑 냉간 성형 장치 60: 뚜껑 공급 장치
70: 뚜껑 검출 장치 80: 용기 반출 장치
81: 반출 스타 휠 82: 반출 컨베이어
83: 스크류 컨베이어 84: 불량 용기 검출 장치
85: 불량 용기 제거 장치 90: 이차 뚜껑 성형 장치
91: 입구 스타 휠 92: 출구 스타 휠
100: 밀봉 장치 101: 초음파 용접기
102: 상부 지지판 103: 용기대
104: 하부 지지판 105: 구동축
106: 제어장치 107: 용접기 본체
108: 혼 110: 인자기(잉크젯 프린터)
111: 물방울 제거 장치 P: 성형 뚜껑
A: 밀봉 용기 B: 용기 본체
W: 인자

Claims (9)

  1. 용기 본체에 액체 내용물을 충전하고, 액체 내용물이 충전된 용기 본체에 성형 뚜껑을 씌워 용기 본체와 성형 뚜껑을 밀봉함으로써 밀봉 용기를 만드는 연속 로터리식 충전 포장 기계로서,
    용기 본체가 회전이동할 동안 용기안에 액체 내용물을 충전하기 위한 복수의 충전 헤드를 구비한 충전 장치;
    충전 장치에서 반송된 액체 내용물이 충전된 용기 본체의 상단 개구부에 성형 뚜껑을 공급하는 뚜껑 공급 장치;
    성형 뚜껑이 재치(載置)된 용기 본체가 회전이동할 동안, 성형 뚜껑을 용기 본체의 상단 개구부에 밀봉하여 밀봉 용기를 만드는 복수의 밀봉 헤드, 및 용기 본체가 재치된 용기대 또는 밀봉 헤드의 승강기구를 갖고, 용기 본체상의 성형 뚜껑과 밀봉 헤드의 밀봉 작용면이 압접되도록 구성된 승강 수단을 구비한 밀봉 장치;
    상기 밀봉 장치에 의한 밀봉 공정에 있어서, 밀봉 헤드에서의 밀봉 작용면과 밀봉 용기의 성형 뚜껑의 윗면이 압접되어, 밀봉 작용면과 밀봉 용기의 위치 관계가 고정된 상태의 밀봉 용기 본체에, 해당 밀봉 용기와 관련된 충전 헤드 번호 및 밀봉 헤드 번호를 인자하는 식별 인자기구를 구비한 인자 수단;
    을 구비하는 연속 로터리식 충전 포장 기계.
  2. 제 1항에 있어서,
    식별 인자기구에 의한 인자는 불가시(Invisible) 잉크에 의한 인자인 것을 특징으로 하는 연속 로터리식 충전 포장 기계.
  3. 제 2항에 있어서,
    인자 수단은, 자외선을 조사함으로써 판독 가능한 불가시 잉크를 이용한 잉크젯 프린터를 갖는 식별 인자기구를 구비하는 것을 특징으로 하는 연속 로터리식 충전 포장 기계.
  4. 제 3항에 있어서,
    인자 수단은, 용기의 측주면에 대해 인자할 때 잉크가 번지지 않도록, 용기에 부착된 물방울을 제거하기 위한 물방울 제거 기구를 잉크젯 프린터의 상류측에 구비하는 것을 특징으로 하는 연속 로터리식 충전 포장 기계.
  5. 제 1항 내지 제 4항 중 어느 한 항에 있어서,
    식별 인자기구는, 용기에 인자해야 할 충전 헤드 번호 및 밀봉 헤드 번호를 연산하는 연산 장치를 갖는 제어 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 연속 로터리식 충전 포장 기계.
  6. 제 5항에 있어서,
    연산 장치는, 충전 헤드 번호를 기억하는 충전 헤드 번호 시프트 레지스터 및 밀봉 헤드 번호를 기억하는 밀봉 헤드 번호 시프트 레지스터를 구비하는 충전기 제어판; 및 충전 헤드 번호를 기억하는 충전 헤드 번호 링 카운터 및 밀봉 헤드 번호를 기억하는 밀봉 헤드 번호 링 카운터를 구비하는 IJP 제어판; 을 구비하는 것을 특징으로 하는 연속 로터리식 충전 포장 기계.
  7. 제 1항 내지 제 6항 중 어느 한 항에 있어서,
    밀봉 장치는, 성형 뚜껑을 용기 본체의 상단 개구부에 초음파 밀봉하여 밀봉 용기를 만드는, 성형 뚜껑과 용기 본체를 가압하는 가압 방향을 축의 중심으로 하는 회전 방향의 초음파 회전 진동을 작용시키는 초음파 혼을 구비한 초음파 밀봉 장치인 것을 특징으로 하는 연속 로터리식 충전 포장 기계.
  8. 제 1항 내지 제 7항 중 어느 한 항에 있어서,
    밀봉 장치의 하류측에, 불량 용기를 검출하기 위해 배설(配設)된 불량 용기 검출 장치; 및 불량이 검출된 용기를 반송 라인에서 배출하는 불량 용기 배출 장치; 를 구비하는 것을 특징으로 하는 연속 로터리식 충전 포장 기계.
  9. 제 1항 내지 제 8항 중 어느 한 항의 연속 로터리식 충전 포장 기계를 이용하여, 용기 본체에 액체 내용물을 충전하고, 액체 내용물이 충전된 용기 본체에 성형 뚜껑을 씌워 용기 본체와 성형 뚜껑을 밀봉함으로써 밀봉 용기를 제조하는 방법.
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