KR20220110944A

KR20220110944A - 플라스틱 박스 포장기

Info

Publication number: KR20220110944A
Application number: KR1020210013969A
Authority: KR
Inventors: 김현식
Original assignee: 김현식
Priority date: 2021-02-01
Filing date: 2021-02-01
Publication date: 2022-08-09
Also published as: KR102485878B1

Abstract

본 발명은 포장기에 관한 것이다. 본 발명의 실시예에 따른 포장기는 발포 폴리스티렌(Expanded Polystryrene)으로 제조된 박스(B)의 포장기로서, 제조된 상기 박스(B)가 투입되어 기설정된 진행 방향으로 투입된 박스(B)를 이동시키도록 구성된 슬라이더(10), 투입된 상기 박스(B)의 온도 변화율이 기설정된 온도 변화율 이하로 유지되도록 상기 박스(B)를 냉각시키도록 구성된 냉각부(20), 상기 박스(B)의 진행 방향과 수직하게 배치되어 상기 박스(B)를 포장하는 필름(F)을 제공하도록 구성된 필름 제공부(30), 상기 필름 제공부(30)에 의해 제공된 필름(F)이 커버된 박스(B)를 상기 기설정된 진행 방향으로 이동시키도록 구성된 컨베이어 벨트(40), 상기 필름 제공부(30) 후단에 상기 박스(B)의 진행 방향과 수직하게 배치되어 상기 박스(B)의 후면에 위치한 필름(F)을 접합하도록 구성된 후면 접합부(50), 상기 후면 접합부(50)에 의한 필름(F) 접합 시, 상기 박스(B)의 상기 컨베이어 벨트(40)에 대한 상대 위치를 고정하도록 구성된 파지부(60), 상기 후면 접합부(50) 후단에 상기 박스(B)의 진행 방향과 수평하게 배치되어 상기 박스(B)의 양측면에 위치한 필름(F)을 접합하도록 구성된 측면 접합부(70)를 포함할 수 있다.

Description

플라스틱 박스 포장기{Plastic Box Packaging Device}

본 발명은 플라스틱, 구체적으로 스티로폼 박스의 포장기에 관한 것이다.

포장 박스로서, 종이보다 내구성이 좋은 플라스틱 재질로 이루어진 박스가 이용되고 있으며, 특히 발포 폴리스티렌(Expanded Polystyrene)으로 제조된 이른 바 스티로폼(Styrofoam) 박스가 이용되고 있다.

스티로폼 박스는 비드라는 물질을 팽창시켜 제작하며, 약 98%가 공기로 구성되어 있고, 내부에 갇혀 있는 공기층이 열차단 성능을 발휘하여 단열성능이 뛰어나다는 점에서 여러 기술 분야에서 사용되고 있다.

스티로폼 박스는 일 예로, 고온의 발포 폴리스티렌을 성형 틀에 채우고 프레스 과정을 통해 제조될 수 있다.

이렇게 제조된 스티로폼 박스는 단일 개수마다 수축필름에 의해 포장이 이루어질 수 있으나, 다른 예에서는 5개씩 한 묶음으로 하여 수축필름에 의해 포장이 이루어질 수 있다.

상기 포장 작업은 종래에 인력에 의해 수행되어 왔으나, 최근에는 포장기가 이를 대체하여 포장 작업이 자동화되고 있는 추세에 있다.

한편, 스티로폼 박스의 포장은 스티로폼 박스의 제조 직후에 이루어지는데, 스티로폼 박스의 제조 직후에는 스티로폼 박스에 많은 수분이 함유되어 있어서 이를 수축필름으로 포장하더라도 수분에 의해 단열 성능이 저하되는 문제가 있다. 또한, 스티로폼 박스의 제조 직후의 박스 자체의 온도는 고온인데, 포장 과정에서 스티로폼 박스의 온도가 급격하게 감소하여 박스 형태의 수축이 일어나는 문제가 있다.

본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위해 창출된 것으로, 냉각부의 냉각에 의해 박스의 온도와 외부 온도 차이가 최소화되어, 박스 내부 또는 박스를 둘러싸는 필름의 내측면에 생성되는 결로 현상이 최소화되는 포장기를 제공하는 것에 그 목적이 있다.

또한, 냉각부에 의한 냉각 과정은 발포 폴리스티렌으로 이루어진 박스의 형상 변형이 이루어지지 않을 정도로 이루어져서, 정교한 포장이 이루어질 수 있으면서도 박스의 형상 변형이 이루어지지 않는 포장기를 제공하는 것에 그 목적이 있다.

또한, 정상 포장 박스 촬영 이미지와, 불량 포장 박스 촬영 이미지를 학습 데이터로 하여 학습된 인공지능 모델을 이용하여, 포장이 완료된 박스를 촬영한 촬영 이미지를 입력 데이터로 하여 포장 불량 여부를 연산할 수 있기에, 인력 소요 없이도 높은 정확도로 검수가 이루어지는 포장기를 제공하는 것에 그 목적이 있다.

또한, 타공부 및 제습제 투입부 구성으로 인해 박스 내부 또는 박스를 둘러싸는 필름의 내측면에 생성되는 결로 현상이 최소화되는 포장기를 제공하는 것에 그 목적이 있다.

또한, 포장 박스의 모서리에 보호 캡 설치부가 구비됨에 따라, 포장 박스가 외부 충격에도 강한 내구성을 갖게 되는 포장기를 제공하는 것에 그 목적이 있다.

상기와 같은 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예는, 발포 폴리스티렌(Expanded Polystryrene)으로 제조된 박스(B)의 포장기로서, 제조된 상기 박스(B)가 투입되어 기설정된 진행 방향으로 투입된 박스(B)를 이동시키도록 구성된 슬라이더(10), 투입된 상기 박스(B)의 온도 변화율이 기설정된 온도 변화율 이하로 유지되도록 상기 박스(B)를 냉각시키도록 구성된 냉각부(20), 상기 박스(B)의 진행 방향과 수직하게 배치되어 상기 박스(B)를 포장하는 필름(F)을 제공하도록 구성된 필름 제공부(30), 상기 필름 제공부(30)에 의해 제공된 필름(F)이 커버된 박스(B)를 상기 기설정된 진행 방향으로 이동시키도록 구성된 컨베이어 벨트(40), 상기 필름 제공부(30) 후단에 상기 박스(B)의 진행 방향과 수직하게 배치되어 상기 박스(B)의 후면에 위치한 필름(F)을 접합하도록 구성된 후면 접합부(50), 상기 후면 접합부(50)에 의한 필름(F) 접합 시, 상기 박스(B)의 상기 컨베이어 벨트(40)에 대한 상대 위치를 고정하도록 구성된 파지부(60), 상기 후면 접합부(50) 후단에 상기 박스(B)의 진행 방향과 수평하게 배치되어 상기 박스(B)의 양측면에 위치한 필름(F)을 접합하도록 구성된 측면 접합부(70), 상기 측면 접합부(70)에 의한 필름(F) 접합 시, 상기 박스(B)의 양측면에 위치한 필름(F)을 향해 공기를 분사하도록 구성된 공기 분사부(80) 및 상기 측면 접합부(70)에 의해 접합된 부분 외측의 가장자리 필름 부분을 제거하도록 구성된 절단부(90)를 포함하는, 포장기를 제공한다.

일 실시예에 있어서, 상기 박스의(B) 투입을 감지하여 상기 박스(B)가 상기 컨베이어 벨트(40)를 따라 상기 진행 방향으로 이동되도록 상기 컨베이어 벨트(40)를 구동시키도록 구성된 감지 구동부(100)를 더 포함할 수 있다.

일 실시예에 있어서, 상기 측면 접합부(70)에 의한 필름 접합이 이루어진 포장 완료된 박스(B)를 촬영하여 촬영 이미지를 획득하도록 구성된 촬영부(110) 및 상기 촬영 이미지(110)를 입력 데이터로 하여, 기설정된 방법으로 상기 촬영 이미지에 대한 포장 스코어를 연산하도록 구성된 포장 이상 연산부(120)를 더 포함할 수 있다.

일 실시예에 있어서, 상기 포장 이상 연산부(120)는, 제1 포장 스코어가 레이블링된 정상 포장 박스 촬영 이미지와, 제2 포장 스코어가 레이블링된 불량 포장 박스 이미지를 학습 데이터로 학습한 인공지능 모델을 이용하여 상기 촬영 이미지에 대한 포장 스코어를 연산하도록 구성되고, 상기 인공지능 모델에 의해 연산된 포장 스코어가 기설정된 포장 스코어 이하인 경우, 불량 포장 박스로 판단하며, 상기 제1 포장 스코어가 상기 제2 포장 스코어보다 높을 수 있다.

일 실시예에 있어서, 상기 촬영 이미지에서 상기 필름(F)이 차지하는 비율이 높을수록 낮은 포장 스코어가 부여되고, 상기 촬영 이미지에 포함된 물방울의 개수가 많을수록 낮은 포장 스코어가 부여될 수 있다.

일 실시예에 있어서, 상기 컨베이어 벨트(40)의 후단으로부터 분기된 제1 배출 라인(41)과 제2 배출 라인(42)을 더 포함하고, 상기 포장 이상 연산부(120)에 의해 정상 포장 박스로 판단된 박스(B)는 상기 제1 배출 라인(41)을 통해 배출되고, 상기 포장 이상 연산부(120)에 의해 불량 포장 박스로 판단된 박스(B)는 상기 제2 배출 라인(42)을 통해 배출될 수 있다.

일 실시예에 있어서, 상기 제1 배출 라인(41)으로부터 배출된 박스(B)의 외부를 둘러싸는 필름(F)을 타공하도록 구성된 타공부(130)를 더 포함할 수 있다.

일 실시예에 있어서, 상기 필름(F)과 상기 박스(B) 사이에 제습제를 투입하거나 도포하도록 구성된 제습제 투입부(140)를 더 포함할 수 있다.

일 실시예에 있어서, 상기 포장 완료된 박스(B)의 각 모서리에 보호 캡(C)을 배치하도록 구성된 보호 캡 설치부(150)를 더 포함할 수 있다.

본 발명에 따른 포장기는 냉각부의 냉각에 의해 박스의 온도와 외부 온도 차이가 최소화되어, 박스 내부 또는 박스를 둘러싸는 필름의 내측면에 생성되는 결로 현상이 최소화된다.

또한, 냉각부에 의한 냉각 과정은 발포 폴리스티렌으로 이루어진 박스의 형상 변형이 이루어지지 않을 정도로 이루어져서, 정교한 포장이 이루어질 수 있으면서도 박스의 형상 변형이 이루어지지 않는 장점이 달성된다.

또한, 정상 포장 박스 촬영 이미지와, 불량 포장 박스 촬영 이미지를 학습 데이터로 하여 학습된 인공지능 모델을 이용하여, 포장이 완료된 박스를 촬영한 촬영 이미지를 입력 데이터로 하여 포장 불량 여부를 연산할 수 있기에, 인력 소요 없이도 높은 정확도로 검수가 이루어질 수 있다.

또한, 타공부 및 제습제 투입부 구성으로 인해 박스 내부 또는 박스를 둘러싸는 필름의 내측면에 생성되는 결로 현상이 최소화된다.

또한, 포장 박스의 모서리에 보호 캡 설치부가 구비됨에 따라, 포장 박스가 외부 충격에도 강한 내구성을 갖게 된다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 포장기의 전체적인 모습을 측면에서 바라본 개략적인 도면이다. 도 2는 도 1의 포장기를 위에서 바라본 개략적인 도면이다. 도 3은 도 1의 포장기에서 수행되는 포장 과정을 설명하기 위한 개략적인 도면이다. 도 4는 도 1의 포장기를 설명하기 위한 개략적인 블록도이다. 도 5는 포장 이상 연산부에서 기계학습을 통해 생성된 예측 모델에서, 질의된 촬영 이미지에 따라 포장 스코어를 예측하고, 예측된 포장 스코어에 따라 포장 박스를 서로 다른 배출 라인을 통해 배출되도록 하는 것을 설명하기 위한 개략적인 블록도이다. 도 6 및 7은 본 발명의 실시예에 따른 포장기의 실제 모습을 나타낸 도면이다. 도 8은 본 발명에 따른 포장기에 의해 포장된 박스를 나타낸 도면이다.

몇몇 경우, 본 발명의 개념이 모호해지는 것을 피하기 위하여 공지의 구조 및 장치는 생략되거나, 각 구조 및 장치의 핵심기능을 중심으로 한 블록도 형식으로 도시될 수 있다.

명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함(comprising 또는 including)"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 또한, 명세서에 기재된 "…부", "…기", "모듈" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다. 또한, "일(a 또는 an)", "하나(one)", "그(the)" 및 유사 관련어는 본 발명을 기술하는 문맥에 있어서(특히, 이하의 청구항의 문맥에서) 본 명세서에 달리 지시되거나 문맥에 의해 분명하게 반박되지 않는 한, 단수 및 복수 모두를 포함하는 의미로 사용될 수 있다.

본 발명의 실시예들을 설명함에 있어서 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 그리고 후술되는 용어들은 본 발명의 실시예에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명한다.

본 발명의 실시예에 따른 플라스틱 박스 포장기는 투입된 플라스틱 박스의 포장을 위한 것으로서, 도 1을 참조하면 슬라이더(10), 냉각부(20), 필름 제공부(30), 컨베이어 벨트(40), 후면 접합부(50), 파지부(60), 측면 접합부(70), 공기 분사부(80), 절단부(90), 감지 구동부(100), 촬영부(110), 포장 이상 연산부(120), 타공부(130), 제습제 투입부(140) 및 보호 캡 설치부(150)를 포함한다.

먼저, 본 발명에 따른 포장기에서 포장의 대상이 되는 플라스틱 박스(B)를 먼저 설명한다.

플라스틱 박스(B)는, 플라스틱 재질로 이루어진 박스일 수 있으며, 구체적으로 발포 폴리스티렌(Expanded Polystyrene)으로 이루어진 박스일 수 있다. 내부에 소정의 공간이 마련되어, 보관 대상이 되는 물체를 보관하는 것이 가능하다. 몸체와, 몸체의 상부 개구를 커버하는 커버로 이루어질 수 있으며, 커버를 몸체로부터 분리시켜 몸체의 내부 공간에 물체를 적재하고, 커버를 덮는 방식으로 사용하는 것이 가능하다.

발포 폴리스티렌 박스는 제조 직후 본 발명에 따른 포장기에 의해 포장이 이루어지는데, 발포 폴리스티렌 박스는 일반적으로 고온에서 성형되므로 제조 직후에는 높은 온도를 가지고, 이에 따라 외부와의 온도 차이가 높아져서 표면 또는 내부에 많은 수분을 함유한 상태이다.

높은 온도를 갖는 발포 폴리스티렌 박스가 그대로 외기에 노출되어 필름(F)에 의한 포장 과정이 이루어질 경우, 그 온도가 급격히 낮아져서(즉, 온도 변화율이 높아서 박스(B)의 형태 변형이 이루어진다.

박스(B)의 형태 변형이 이루어질 경우, 박스(B) 본연의 기능을 수행할 수 없으며, 본 발명에서는 상기 문제점을 해결하기 위한 구성으로 냉각부(20) 구성을 채택하였다.

먼저, 제조된 박스(B)는 슬라이더(10)에 의해 기설정된 진행 방향을 따라 이동하게 된다. 포장 대상이 되는 박스는 일 예에서 1개일 수 있으나, 이에 제한되지 않고 2개 이상의 박스가 하나의 필름(F)에 의해 포장이 되는 것도 얼마든지 가능하다.

슬라이더(10)는 푸셔(11), 지지부(12) 및 이동부(13)를 포함한다.

슬라이더(10)는 투입 라인(1)에 설치될 수 있고, 투입 라인(1) 내부에는 슬라이더(10)의 이동을 위한 가이드 레일(R)이 설치될 수 있다.

이동부(13)는 가이드 레일(R)에 설치되어 가이드 레일(R)을 따라 이동 가능하게 구비되고, 지지부(12)는 이동부(13)에 연결되어 이동부(13)와 함께 이동하도록 구성된다. 그리고, 푸셔(11)는 지지부(12)에 연결되어 바(bar) 형태로 구비되어, 이동부(13)가 가이드 레일(R)을 따라 이동하는 경우, 함께 이동하여 투입된 박스(B)를 기설정된 진행 방향으로 투입시키게 된다. 본 발명에서는, 이동부(13)가 가이드 레일(R)을 따라 이동하도록 별도의 제1 구동부(M1)가 구비된다. 일 예에서, 슬라이더(10)는 유압 실린더 방식 또는 공압 실린더 방식의 구성이 적용되어 이동부(13)를 가이드 레일(R)을 따라 이동시킬 수 있으나, 특별히 이에 제한되는 것은 아니다.

냉각부(20)는 슬라이더(10)에 의해 투입된 박스(B)를 냉각시키도록 구성된다. 구체적으로, 냉각부(20)는 투입 라인(1) 상측에 형성되어 내부에 박스(B)가 기설정된 진행 방향으로 이동하면서 통과되는 형태로 구비된다.

냉각부(20)는 박스(B)를 냉각시키되, 냉각부(20)를 통과하는 박스(B)의 온도 변화율이 기설정된 온도 변화율 이하로 유지되도록 박스(B)를 냉각시키는 구성이다.

상기 기설정된 온도 변화율은, 투입 라인(1)의 길이에 따라 가변되는 요소로서, 적어도 박스(B)의 형태 변형을 야기하지 않는 수치이되, 냉각부(20)를 통해 배출되는 박스(B)의 온도가 실외 온도와 유사해지도록, 보다 구체적으로는 냉각부(20)를 통해 배출되는 박스(B)의 온도가 실외 온도와 일치되도록 하는 수치를 갖는 것이 바람직하다.

본 발명에 따른 냉각부(20) 구성을 통해, 박스(B)의 온도가 실외 온도와 최대한 유사한 온도를 가지며 냉각부(20)에서 배출됨으로써, 박스(B)의 형태 변형이 최소화될 수 있는 장점을 갖게 된다.

냉각부(20)를 통과한 박스(B)는 기설정된 진행 방향으로 이동하면서 박스(B)의 진행 방향에 대해 수직으로 배치된 필름(F)을 통과하게 된다.

필름(F)은 필름 제공부(30)의 권취 롤러에 권취되어 있으며, 권취 롤러의 회전 방향에 따라 필름 제공부(30)로부터 필름이 배출되거나, 또는 필름이 다시 권취될 수 있다.

필름 제공부(30)는 투입 라인(1) 상하에 각각 배치되고, 다수의 롤러의 회전에 의해 필름(F)을 박스(B)에 제공하게 된다. 보다 구체적으로, 필름(F)이 진행 방향으로 이동하는 힘에 의해 필름 제공부(30)의 권취 롤러가 회전하면서 필름(F)을 제공하여, 필름(F)이 박스(B)의 둘레를 둘러싸게 된다.

필름 제공부(30)에 의해 제공되는 필름(F)은 투명한 것이 바람직하며, 보다 구체적으로는 하나 이상의 층을 갖는 필름(F)에 열을 가하는 경우 상기 하나 이상의 층이 서로 접합되는 재질인 것이 바람직하다. 이를 통해, 추후 접합부에 의한 필름(F)의 열 접합이 가능하다.

박스(B)가 필름 제공부(30)를 통과하면, 박스(B)의 전면과 상면, 그리고 저면이 필름(F)에 의해 둘러쌓인 상태가 된다(후면과 양측면은 필름이 아직 접합되지 않은 상태이므로 필름에 의해 둘러쌓이지 않은 것임을 가정함).

본 발명에 따른 포장기는 필름 제공부(30)를 통과한 박스(B)가 컨베이어 벨트(40)에 투입되는 것을 감지하도록 구성된 감지 구동부(100)를 포함한다.

감지 구동부(100)에 의해 컨베이어 벨트(40)에 박스(B)가 투입된 것이 감지되면, 감지 구동부(100)는 컨베이어 벨트(40)를 구동시키는 제어 명령을 컨베이어 벨트(40)에 전송하게 된다. 따라서, 컨베이어 벨트(40)가 소정의 궤적으로 회전하게 되고 컨베이어 벨트(40) 상측에 놓인 박스(B)가 기설정된 진행 방향을 향해 이동하게 된다.

컨베이어 벨트(40)가 구동되어 필름(F)에 의해 둘러싸인 박스(B)가 기설정된 진행 방향으로 소정 거리 이동한 후, 박스(B)가 파지부(60) 아래에 위치되면 컨베이어 벨트(40)의 구동이 정지된다.

이후, 파지부(60)가 하방을 향해 이동(즉, 박스의 진행 방향과 수직한 하방을 향해 이동)하면서, 파지부(60)의 파지 부재(61)가 박스(B)의 상면을 누르게 된다. 다른 실시예에서는, 컨베이어 벨트(40)의 구동은 지속되되, 파지부(60)가 박스(B)의 상면을 가압하고 있어서 박스(B)의 컨베이어 벨트(40)에 대한 상대적 위치가 고정된다.

즉, 파지부(60)는 바(bar) 형태의 파지 부재(61), 파지 부재(61)가 상하 방향으로 운동하도록 파지 부재(61)에 구동력을 제공하는 제3 구동 부재(M3) 및 파지 부재(61)와 제3 구동 부재(M3)의 사이에 연결되는 피스톤 부재(62)를 포함할 수 있다. 일 예에서, 파지부(60)는 유압 실린더 방식 또는 공압 실린더 방식의 구성이 적용되어 파지 부재(61)를 상하 방향으로 이동시킬 수 있으나, 특별히 이에 제한되는 것은 아니다.

파지부(60)에 의해 박스(B)의 상면이 가압되면, 파지부(60) 후단에서 컨베이어 벨트(40) 상하측에 각각 위치된 후면 접합부(50)에 의한 필름(F) 후면 접합이 이루어진다.

이 때 파지 부재(61)가 박스(B)의 상면을 단단히 가압하고 있는 상태이므로, 후면 접합 과정시 박스(B)의 컨베이어 벨트(40)에 대한 상대 위치가 변경되어 필름(F)이 아닌 다른 구성이 접합되거나, 의도된 접합 부위가 아닌 다른 접합 부위에 접합이 이루어지는 것이 방지된다.

후면 접합부(50)는 바(bar) 형태의 후면 접합 부재(51), 후면 접합 부재(51)가 상하 방향으로 운동하도록 후면 접합 부재(51)에 구동력을 제공하는 제2 구동 부재(M2) 및 후면 접합 부재(51)와 제2 구동 부재(M2)의 사이에 연결되는 피스톤 부재(52)를 포함한다. 일 예에서, 후면 접합부(60)는 유압 실린더 방식 또는 공압 실린더 방식의 구성이 적용되어 후면 접합 부재(51)를 상하 방향으로 이동시킬 수 있으나, 특별히 이에 제한되는 것은 아니다.

도 1에 도시된 바와 같이, 후면 접합부(50)는 상측과 하측에 각각 1개씩 구비되어, 상측 후면 접합 부재와 하측 후면 접합 부재가 서로 반대 방향으로 이동하여 접촉하게 되면, 해당 접촉 부분에 위치한 필름(F)의 접합이 이루어진다.

예를 들어, 후면 접합 부재(51)는 순간적으로 열을 인가할 수 있도록 내부에 열선이 구비된 구성일 수 있으며, 열 접합 방식 이외에도 초음파를 인가하여 접합되는 방식 등 다양한 접합 방식이 본 발명에 적용될 수 있다고 할 것이다.

본 발명에서는 상측 후면 접합 부재가 하방을 향해 이동하고, 하측 후면 접합 부재가 상방을 향해 이동하여, 서로 접합되면 접합 부위에 위치한 필름(F)이 접합된다.

후면 접합부(50)에 의한 후면 접합 과정이 완료되면, 박스(B)는 전면, 상면, 저면 및 후면이 필름(F)에 의해 둘러싸인 상태가 된다. 이후, 파지 부재(61)는 상방을 향해 이동하고, 박스(B)의 가압이 해제됨에 따라, 박스(B)는 컨베이어 벨트(40)를 따라 기설정된 진행 방향으로 이동하게 된다. 다른 실시예에서는, 구동이 정지되어 있던 컨베이어 벨트(40)가, 파지 부재(61)가 상방을 향해 이동함과 동시에 또는 그 직후에 구동을 재시작하여 박스(B)가 기설정된 진행 방향으로 이동하는 것도 가능하다.

다음, 박스(B)가 기설정된 진행 방향으로 소정 거리 이동하여 측면 접합부(70) 하측에 위치된다.

측면 접합부(70)는 박스(B)를 둘러싸고 있는 필름(F)의 양측면을 접합하도록 구성된다.

도 1에 도시된 바와 같이, 측면 접합부(70)는 양 측면에 각각 1개씩, 그리고 상측과 하측에 각각 1개씩 구비되어, 상측 좌측면 접합 부재와 하측 좌측면 접합 부재가 서로 반대 방향으로 이동하여 접촉하게 되면, 해당 접촉 부분에 위치한 필름(F)의 접합이 이루어지고, 상측 우측면 접합 부재와 하측 우측면 접합 부재가 서로 반대 방향으로 이동하여 접촉하게 되면, 해당 접촉 부분에 위치한 필름(F)의 접합이 이루어진다.

측면 접합부(70)는 바 형태의 측면 접합 부재(71), 측면 접합 부재(71)가 상하 방향으로 운동하도록 측면 접합 부재(71)에 구동력을 제공하는 제4 구동 부재(M4) 및 측면 접합 부재(71)와 제4 구동 부재(M4)의 사이에 연결되는 피스톤 부재(72)를 포함한다. 일 예에서, 측면 접합부(70)는 유압 실린더 방식 또는 공압 실린더 방식의 구성이 적용되어 측면 접합 부재(71)를 상하 방향으로 이동시킬 수 있으나, 특별히 이에 제한되는 것은 아니다.

본 발명에서는, 측면 접합부(70)가 위치한 컨베이어 벨트(40)의 상측에는 공기 분사부(80)가 설치된다.

공기 분사부(80)는 양측을 향해 연장되는 공기 분사 노즐(81)을 포함하며, 공기 분사 노즐(81)을 통해 공기가 배출된다. 공기 분사 노즐(81)은 측면 접합이 이루어질 부분을 향해 공기를 분사하게 되는데, 이에 따라 접합된 필름(F)과 박스(B) 사이에 형성되는 빈 공간(empty space)을 최소화하는 것이 가능하다.

후면 접합부(50)에 의해 후면 접합된 박스(B)가 측면 접합부(70)의 하측에 위치되면, 컨베이어 벨트(40)의 구동이 정지된다.

먼저, 하측 측면 접합 부재가 상방을 향해 이동하고, 이후 상측 측면 접합 부재가 하방을 향해 이동하여 이들의 접합에 의해 측면 필름(F)이 서로 접합된다. 이 때, 박스(B) 측면에 위치하는 필름(F)이 박스(B)에 최대한 밀착되면서 서로 접착되는 경우 빈 공간의 형성이 최소화될 수 있지만, 그렇지 않은 경우 필름(F)과 박스(B) 사이에 큰 부피의 빈 공간이 형성될 수 있다. 빈 공간이 클수록 외부 충격에 따라 포장이 찢어지거나 하는 등의 문제가 발생할 확률도 높기에, 필름(F)이 최대한 박스(B)에 밀착된 상태에서 필름(F)의 접착 과정을 수행하는 것이 바람직하다.

따라서, 하측 측면 접합 부재가 상방을 향해 이동하여 하측 측면 접합 부재가 필름(F)과 접촉된 상태에서, 공기 분사부(80)가 측면 필름(F)을 향해 공기를 분사하게 되면 필름(F)이 박스(B)와 최대한 밀착된 상태가 형성될 수 있다. 공기 분사부(80)가 공기를 지속적으로 배출하는 상황에서, 상측 측면 접합 부재가 하방을 향해 이동하여 하측 측면 접합 부재와 접촉함으로써 측면 필름(F)의 접합이 이루어질 수 있다.

측면 접합부(70)에 의한 측면 필름(F) 접합이 완료되면, 컨베이어 벨트(40)가 다시 구동되고 박스(B)가 기설정된 진행 방향으로 이동하여 절단부(90) 하측에 위치된다.

이 때, 박스(B)는 전면, 후면 및 양측면이 모두 필름(F)에 의해 둘러싸인 상태이며, 후면과 양측면 필름(F)은 서로 접합된 상태이다.

도 1을 참조하면, 절단부(90)는 절단 부재(91), 절단 부재(91)가 상하 방향으로 운동하도록 절단 부재(91)에 구동력을 제공하는 제5 구동 부재(M5) 및 절단 부재(91)와 제5 구동 부재(M5)의 사이에 연결되는 피스톤 부재(92)를 포함한다. 일 예에서, 절단부(90)는 유압 실린더 방식 또는 공압 실린더 방식의 구성이 적용되어 절단 부재(91)를 상하 방향으로 이동시킬 수 있으나, 특별히 이에 제한되는 것은 아니다.

절단부(90) 역시 컨베이어 벨트(40)의 양 측면에 각각 1개씩, 그리고 상측과 하측에 각각 1개씩 구비되어 측면 필름(F)의 절단 과정을 수행할 수 있다.

측면 접합부(70)에 의해 측면 필름(F) 접합이 이루어지면, 접합이 이루어진 부분의 외측에 위치하는 필름 부분은 박스(B)의 포장 성능에는 영향을 미치지 아니하는 부분이 된다.

또한, 미관상 좋지 않기에 이를 절단하는 과정이 필요한데, 절단부(90)는 측면 접합 부분 외측에 위치하는 필름 부분을 절단하게 된다.

즉, 절단 부재(91)는 날카로운 칼날 형태로 구비되어, 상측 절단 부재 또는 하측 절단 부재 중 어느 하나가 하측 또는 상측으로 이동함으로써 상기 필름 부분을 절단할 수 있게 된다.

감지 구동부(100)는 박스(B)의 투입을 감지하여 박스(B)가 컨베이어 벨트(40)를 따라 기설정된 진행 방향으로 이동하도록 컨베이어 벨트(40)를 구동시키도록 구성된다.

일 예에서, 감지 구동부(100)는 냉각부(20)의 후단이되, 컨베이어 벨트(40)의 상측에 위치할 수 있으며, 센서 형태로 구비되어 박스(B)의 투입을 감지하도록 구성된다.

감지 구동부(100)에 의해 박스(B)의 투입이 감지되는 경우, 감지 구동부(100)는 컨베이어 벨트(40)가 구동하도록 제어 명령을 전송하며, 컨베이어 벨트(40)의 구동이 시작됨으로써 박스(B)가 컨베이어 벨트(40)를 따라 기설정된 진행 방향으로 이동하게 된다.

본 발명의 다른 실시예에서, 감지 구동부(100)는 박스(B)의 투입뿐만 아니라. 후면 접합부(50), 파지부(60), 측면 접합부(70), 절단부(90)의 동작을 감지하는 것도 가능하며, 각 구성의 동작을 감지하여 컨베이어 벨트(40)의 구동이 중지되도록 하는 제어 명령을 전송할 수 있다. 예를 들어, 파지부(60) 하측에 박스(B)가 위치한 경우 파지부(60)가 하방을 향해 이동하여 박스(B)를 고정시키게 되는데, 감지 구동부(100)는 이러한 파지부(60)의 동작을 감지하여 컨베이어 벨트(40)가 구동되지 않도록 하여 박스(B)가 기설정된 진행 방향으로 이동하지 못하게 할 수 있다.

절단부(90) 후단의 컨베이어 벨트(40) 상측에는 촬영부(110)가 설치된다.

촬영부(110)는 절단부(90)에 의해 절단이 완료된 포장 박스(B)를 촬영하도록 구성되고, 촬영부(110)에 의해 촬영되어 획득된 촬영 이미지는 포장 이상 연산부(120)에 전송된다. 촬영부(110)는 일 예로, 카메라일 수 있으나, 이에 제한되지 않고 적외선 카메라, 자외선 카메라 등 박스(B)에 대한 이미지를 획득할 수 있는 구성이면 특별히 이에 제한되지 않고 적용될 수 있다.

도 1에서는 1개의 촬영부(110)만이 구비된 것이 도시되나, 다른 실시예에서는 양 측면 각각에 촬영부(110)가 더 구비되는 것도 가능하다. 상측에만 촬영부(110)가 구비되는 경우, 박스(B)의 평면 이미지만이 획득 가능한 반면, 양 측면에 촬영부(110)가 더 구비되는 경우 박스(B)의 측면 이미지까지 획득하여 포장 이상 여부를 보다 높은 정확도로 연산하는 것이 가능하다는 장점을 갖게 된다.

포장 이상 연산부(120)는 촬영부(110)에 의해 획득된 촬영 이미지를 입력 데이터로 하여 기설정된 방법으로 촬영 이미지에 대한 포장 스코어를 연산하도록 구성된다.

이를 위해, 포장 이상 연산부(120)는 연산 기능을 갖춘 마이크로 컨트롤러 유닛(Micro Controller Unit)일 수 있으며, 다른 예에서는 컴퓨팅 장치(Computing Device)일 수 있으나, 후술하는 기능을 갖춘 구성이면 특별히 이에 제한되지 않는다.

포장 이상 연산부(120)는 일 예로, 기계학습을 통해 촬영 이미지에 대한 포장 스코어를 연산하도록 구성될 수 있다.

즉, 높은 포장 스코어가 레이블링(labeling)된 정상 포장 박스 촬영 이미지와, 낮은 포장 스코어가 레이블링된 불량 포장 박스 촬영 이미지 다수개를 학습 데이터로 하여 학습한 인공지능 모델을 이용할 수 있다.

예를 들어, 소정 면적을 갖는 촬영 이미지에서 필름(F)이 차지하는 비율이 일정 비율 이상이면, 낮은 포장 스코어가 부여될 수 있다. 필름(F)은 박스(B)에 최대한 밀착되어 접합되는 것이 가장 바람직하며, 필름(F)이 박스(B)에 밀착되지 않고 필름(F)과 박스(B) 사이에 많은 빈 공간이 형성된 경우 필름(F) 자체의 부피가 커져서(즉, 촬영 이미지에서 차지하는 부분이 커져서), 촬영 이미지에서 필름(F)이 차지하는 비율이 커질 수 있음을 고려한 것이다. 이는, 절단부(90)에 의해 외측 부분의 필름(F) 절단이 제대로 이루어지지 않은 경우에도 마찬가지이다.

또한, 촬영 이미지에 포함된 물방울의 개수가 많을수록 낮은 포장 스코어가 부여될 수 있다. 물방울의 개수가 많다는 것은, 필름(F) 내부와 외부의 온도 차이가 크다는 의미이다. 본 발명에 따를 경우 냉각부(20)에 의해 박스(B)의 온도와 외부 온도가 최대한 동일해지도록 박스(B)가 냉각되는데, 물방울의 개수가 많을수록 냉각 과정이 제대로 이루어지지 않았다고 판단될 수 있기에, 보다 낮은 포장 스코어가 부여될 수 있는 것이다.

이외에도, 박스(B)의 포장 과정에서 발생할 수 있는 다수의 문제 요소(factor)들이 촬영 이미지에 포함될수록 보다 낮은 포장 스코어가 부여될 수 있다.

다수의 정상 포장 박스 촬영 이미지와, 다수의 불량 포장 박스 촬영 이미지를 학습 데이터로 하여 학습이 이루어진 인공신경망 모델은, 추후 입력되는 촬영 이미지에 대한 포장 스코어를 연산하게 된다.

여기서, 인공신경망 모델은 DNN(Deep Neural Network), CNN(Convolutional Neural Network), DCNN(Deep Convolutional Neural Network), RNN(Recurrent Neural Network), RBM(Restricted Boltzmann Machine), DBN(Deep Belief Network), SSD(Single Shot Detector), MLP (Multi-layer Perceptron) 또는 어텐션 메커니즘(Attention Mechanism)을 기반으로 한 모델일 수 있으나, 이에 제한되지 않고 다양한 인공신경망 모델이 본 발명에 적용될 수 있다.

즉, 포장 이상 연산부(120)의 학습 모듈(121)은 각각 포장 스코어가 레이블링된 다수의 정상 포장 박스 촬영 이미지와 다수의 불량 포장 박스 촬영 이미지 중 일부를 학습 데이터(training data)로 하여 입력되는 촬영 이미지에 대한 포장 스코어를 예측하도록 기계학습된다.

교정 모듈(122)은 다수의 정상 포장 박스 촬영 이미지와, 다수의 불량 포장 박스 촬영 이미지 중 학습 데이터로 이용되지 않은 데이터를 검증 데이터로 하여, 기계학습의 결과로 생성된 예측 모델의 성능을 검증하도록 구성된다. 예측 모델의 성능이 최대치가 되도록 포장 스코어 예측에 이용되는 요소(factor)들(촬영 이미지에서 필름이 차지하는 비율, 촬영 이미지에 포함된 물방울의 개수 등의 요소)의 가중치를 적절히 수정하는 방법이 적용될 수 있다.

교정 모듈(122)에 의해 교정이 이루어진 예측 모델에 따라, 예측 모듈(123)은 촬영부(110)로부터 질의된 촬영 이미지에 대한 포장 스코어를 예측하게 된다. 예측 모듈(123)이 예측한 포장 스코어는 판단 모듈(124)에 전송되고, 판단 모듈(124)은 포장 스코어가 기설정된 포장 스코어 이하인 경우, 그 촬영 이미지에 해당하는 포장 박스를 불량 포장 박스로 판단하여 제2 배출 라인(42)을 통해 배출되도록 하고, 포장 스코어가 기설정된 포장 스코어보다 큰 경우, 그 촬영 이미지에 해당하는 포장 박스를 정상 포장 박스로 판단하여 제1 배출 라인(41)을 통해 배출되도록 한다.

도 2 및 4에 도시된 바와 같이, 컨베이어 벨트(40)는 그 후단에서 분기되는 제1 배출 라인(41)과 제2 배출 라인(42)을 포함한다.

본 발명에서, 제1 배출 라인(41)은 정상 포장 박스가 배출되는 라인이며, 제2 배출 라인(42)은 불량 포장 박스가 배출되는 라인을 의미한다. 다른 실시예에서는, 제2 배출 라인(42)이 정상 포장 박스가 배출되는 라인이고, 제1 배출 라인(41)이 불량 포장 박스가 배출되는 라인일 수도 있다.

포장 이상 연산부(120)에 의해 정상 포장 박스로 판단된 박스(B)는 제1 배출 라인(41)을 통해 외부로 배출되고, 불량 포장 박스로 판단된 박스(B)는 제2 배출 라인(42)을 통해 외부로 배출되도록 구성된다.

즉, 불량 포장 박스로 판단된 박스들이 정상 포장 박스가 적재된 적재함에 적재되지 않고, 자동으로 다른 불량 적재함에 적재되게끔 함으로써, 인력에 의한 검수 과정이 생략될 수 있다는 효과가 달성된다.

타공부(130)는 제1 배출 라인(41)으로부터 배출된 박스(B)를 둘러싸는 필름(F)의 적어도 일부에 하나 이상의 구멍이 형성되도록 하는 구성이다.

상기 구멍을 통해 기체 교환이 이루어질 수 있으며, 필름(F) 내부 공간의 온도와 외부 공간의 온도가 최대한 일치되도록 함으로써 필름(F) 내부 공간에 결로가 발생하지 않게 된다.

본 발명의 다른 실시예에서는, 타공부(130) 대신 필름(F)에 의해 박스(B)가 완전히 둘러싸이기 이전 과정에서, 필름(F)과 박스(B) 사이의 공간에 제습제를 투입하도록 구성된 제습제 투입부(140)를 포함할 수 있다.

제습제 투입부(140)에 의해 제습제가 투입됨으로써, 상기 구멍과 마찬가지로 필름(F) 내부 공간에 결로가 발생하지 않게 된다.

본 발명의 또 다른 실시예에서는, 포장이 완료된 박스(B)의 각 모서리에 보호 캡(C)을 배치하도록 구성된 보호 캡 설치부(150)를 더 포함할 수 있다. 보호 캡 설치부(150)에 의해 박스(B)의 각 모서리에 보호 캡(C)이 설치되면, 박스(B)의 내구성이 향상되어 외부 충격에도 강한 내구성을 갖게 되는 장점이 있다.

이상, 본 명세서에는 본 발명을 당업자가 용이하게 이해하고 재현할 수 있도록 도면에 도시한 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당업자라면 본 발명의 실시예로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 보호범위는 청구범위에 의해서 정해져야 할 것이다.

1: 투입 라인 10: 슬라이더 11: 푸셔 12: 지지부 13: 이동부 20: 냉각부 30: 필름 제공부 40: 컨베이어 벨트 41: 제1 배출 라인 42: 제2 배출 라인 50: 후면 접합부 51: 후면 접합 부재 52: 피스톤 부재 60: 파지부 61: 파지 부재 62: 피스톤 부재 70: 측면 접합부 71: 측면 접합 부재 72: 피스톤 부재 80: 공기 분사부 81: 공기 분사 노즐 90: 절단부 91: 절단 부재 92: 피스톤 부재 100: 감지 구동부 110: 촬영부 120: 포장 이상 연산부 121: 학습 모듈 122: 교정 모듈 123: 예측 모듈 124: 판단 모듈 130: 타공부 140: 제습제 투입부 150: 보호 캡 설치부 B: 박스 F: 필름 R: 가이드 레일 M1: 제1 구동 부재 M2: 제2 구동 부재 M3: 제3 구동 부재 M4: 제4 구동 부재 M5: 제5 구동 부재

Claims

발포 폴리스티렌(Expanded Polystryrene)으로 제조된 박스(B)의 포장기로서,제조된 상기 박스(B)가 투입되어 기설정된 진행 방향으로 투입된 박스(B)를 이동시키도록 구성된 슬라이더(10);투입된 상기 박스(B)의 온도 변화율이 기설정된 온도 변화율 이하로 유지되도록 상기 박스(B)를 냉각시키도록 구성된 냉각부(20);상기 박스(B)의 진행 방향과 수직하게 배치되어 상기 박스(B)를 포장하는 필름(F)을 제공하도록 구성된 필름 제공부(30);상기 필름 제공부(30)에 의해 제공된 필름(F)이 커버된 박스(B)를 상기 기설정된 진행 방향으로 이동시키도록 구성된 컨베이어 벨트(40);상기 필름 제공부(30) 후단에 상기 박스(B)의 진행 방향과 수직하게 배치되어 상기 박스(B)의 후면에 위치한 필름(F)을 접합하도록 구성된 후면 접합부(50);상기 후면 접합부(50)에 의한 필름(F) 접합 시, 상기 박스(B)의 상기 컨베이어 벨트(40)에 대한 상대 위치를 고정하도록 구성된 파지부(60);상기 후면 접합부(50) 후단에 상기 박스(B)의 진행 방향과 수평하게 배치되어 상기 박스(B)의 양측면에 위치한 필름(F)을 접합하도록 구성된 측면 접합부(70);상기 측면 접합부(70)에 의한 필름(F) 접합 시, 상기 박스(B)의 양측면에 위치한 필름(F)을 향해 공기를 분사하도록 구성된 공기 분사부(80); 및상기 측면 접합부(70)에 의해 접합된 부분 외측의 가장자리 필름 부분을 제거하도록 구성된 절단부(90);를 포함하는,포장기.
제1항에 있어서,상기 박스의(B) 투입을 감지하여 상기 박스(B)가 상기 컨베이어 벨트(40)를 따라 상기 진행 방향으로 이동되도록 상기 컨베이어 벨트(40)를 구동시키도록 구성된 감지 구동부(100);를 더 포함하는,포장기.
제2항에 있어서,상기 측면 접합부(70)에 의한 필름 접합이 이루어진 포장 완료된 박스(B)를 촬영하여 촬영 이미지를 획득하도록 구성된 촬영부(110); 및상기 촬영 이미지(110)를 입력 데이터로 하여, 기설정된 방법으로 상기 촬영 이미지에 대한 포장 스코어를 연산하도록 구성된 포장 이상 연산부(120);를 더 포함하는,포장기.
제3항에 있어서,상기 포장 이상 연산부(120)는,제1 포장 스코어가 레이블링된 정상 포장 박스 촬영 이미지와, 제2 포장 스코어가 레이블링된 불량 포장 박스 이미지를 학습 데이터로 학습한 인공지능 모델을 이용하여 상기 촬영 이미지에 대한 포장 스코어를 연산하도록 구성되고,상기 인공지능 모델에 의해 연산된 포장 스코어가 기설정된 포장 스코어 이하인 경우, 불량 포장 박스로 판단하며,상기 제1 포장 스코어가 상기 제2 포장 스코어보다 높은,포장기.
제4항에 있어서,상기 촬영 이미지에서 상기 필름(F)이 차지하는 비율이 높을수록 낮은 포장 스코어가 부여되고,상기 촬영 이미지에 포함된 물방울의 개수가 많을수록 낮은 포장 스코어가 부여되는,포장기.
제4항에 있어서,상기 컨베이어 벨트(40)의 후단으로부터 분기된 제1 배출 라인(41)과 제2 배출 라인(42)을 더 포함하고,상기 포장 이상 연산부(120)에 의해 정상 포장 박스로 판단된 박스(B)는 상기 제1 배출 라인(41)을 통해 배출되고, 상기 포장 이상 연산부(120)에 의해 불량 포장 박스로 판단된 박스(B)는 상기 제2 배출 라인(42)을 통해 배출되는 것을 특징으로 하는,포장기.
제6항에 있어서,상기 제1 배출 라인(41)으로부터 배출된 박스(B)의 외부를 둘러싸는 필름(F)을 타공하도록 구성된 타공부(130)를 더 포함하는,포장기.
제1항에 있어서,상기 필름(F)과 상기 박스(B) 사이에 제습제를 투입하거나 도포하도록 구성된 제습제 투입부(140);를 더 포함하는,포장기.
제6항에 있어서,상기 포장 완료된 박스(B)의 각 모서리에 보호 캡(C)을 배치하도록 구성된 보호 캡 설치부(150);를 더 포함하는,포장기.