KR20240002858A - 캔 시밍장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 캔 받침대에 캔이 안착됨을 자동으로 감지하고, 캔 높이에 상관없이 캔 뚜껑을 밀봉할 수 있음과 동시에 시밍불량을 감지하고 이를 외부로 알릴 수 있는 캔 시밍장치를 제공한다.
본 발명에 따르면 캔 받침대에 캔이 안착된 것을 감지하고, 캔의 높이에 맞게 캔 받침대를 상승시킨 후 캔 시밍부를 동작하여 캔 뚜껑을 밀봉함으로써 사용자가 캔을 캔 받침대에 놓기만 하면 캔 시밍이 이루어짐으로 캔 시밍 작업의 생산성을 향상시킬 수 있다.

Description

캔 시밍장치{CAN SEAMING APPARATUS}

본 발명은 캔 시밍장치에 관한 것이다.

각종 음료의 포장용기로서 사용되는 캔을 제조하는 과정에 있어서, 캔의 몸통에 음료를 채워 넣은 후에 캔 내부와 외부의 공기의 이동을 차단하도록 밀봉하는 기술이 가장 중요하다.

캔의 제조를 위해서는 먼저 변형이 용이한 판을 정해진 치수의 사각형으로 자른 뒤, 이를 원형으로 말아 사이드심(Side seam)을 용접하여 원통 형태의 바디(Body, 즉, 상하가 개구된 캔)을 만든다. 이후에 바디의 개구부를 캔 뚜껑으로 덮고, 바디의 개구부 테두리와 캔 뚜껑의 테두리를 함께 감아 압착함으로써 캔을 밀봉한다. 이와같이, 캔 뚜껑을 캔 바디의 테두리에서 감아서 압착하는 작업을 캔 시밍(seaming)이라고 일컫는다.

캔 시밍 장치에서는 리프트 수단에 의해 뚜껑이 얹혀진 캔이 상승하면, 시밍 척(seaming chuck)이 캔 뚜껑의 상면에 맞닿아 리프트 수단과 시밍 척 사이에 캔이 고정된다. 이후에, 시밍 척이 빠르게 회전하여 고정된 캔을 회전시키는 동안 시밍 롤(seaming roll)이 수평 운동으로 시밍 척에 접근하여 캔의 테두리를 밀면서 압력을 가하여 캔을 밀봉한다.

이러한 캔 시밍 장치는 모터에서 발생된 회전력을 벨트를 통해 시밍 척으로 제공하도록 구성되었는데, 그 구성의 부피와 무게가 상당하여 주로 공장에서 사용된다. 그런데, 최근에 주류법 완화로 수제맥주공급이 가능하여 수제 맥주의 공급과 수요가 증가하고 질소 커피나 더치 커피 등의 판매가 증가하면서, 가정에서 또는 개인 사업장에서 직접 캔을 밀봉하기 위한 소형 캔 시밍 장치의 개발이 요구되고 있다.

본 발명과 관련된 선행기술로 대한민국공개특허공보 제10-2019-0087902호의 자동 셋팅 시밍 머신이 개시되어 있다. 상기 선행기술은 시밍하려는 캔의 높이에 따라 높이 조절부의 일측에 다수 개의 관통공을 형성하여 높이를 조절하고 난 이후 고정핀을 상기 관통공에 삽입되어 고정시키고 있다. 즉 상기 선행기술은 시밍헤드는 고정된 상태로 캔의 높이에 따라 상기 높이 조절부를 매번 조정하여야 하는 불편함이 있다.

따라서 다양한 용량에 따른 다양한 캔 높이를 갖는 캔을 시밍함에 있어서 매번 캔 높이에 따라 캔 받침대의 높이를 조절할 필요가 없는 새로운 캔 시밍장치의 개발이 필요하다 할 것이다.

1. 대한민국공개특허공보 제10-2019-0087902호

본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 캔 받침대에 캔이 안착됨을 자동으로 감지하고, 캔 높이에 상관없이 캔 뚜껑을 밀봉할 수 있음과 동시에 시밍불량을 감지하고 이를 외부로 알릴 수 있는 캔 시밍장치를 제공하기 위한 것이다.

상기 과제를 해결하기 위해, 본 발명의 일실시예인 뚜껑을 밀봉하려고 하는 캔을 수납하는 안착부, 상기 안착부에 놓여있는 캔의 뚜껑을 시밍하기 위하여 시밍영역까지 캔을 승강시키는 승강부, 상기 승강부에 의하여 시밍영역에 위치한 캔 뚜껑을 시밍헤드를 회전시켜 밀봉하는 시밍부 및 상기 승강부 및 시밍부의 동작을 제어하는 제어부를 포함하며, 상기 제어부는 전면 2개의 수직프레임을 연결하는 수직판상에 위치한 캔 감지센서를 통하여 캔이 캔 받침대에 안착되었다고 판단하여 승강모터를 동작시키고, 캔 받침대 블록의 하부에 위치한 캔 밀봉센서를 통하여 캔이 시밍영역에 도달하였다고 판단하여 승강모터의 동작을 정지시킴과 동시에 시밍모터를 동작시키는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 일실시예에 따르면 상기 승강부는 승강모터, 모터 축과 연결되고 모터축의 회전대비 스크류의 회전을 감속시키기 위하여 다수의 기어들로 구성되는 감속기, 일단은 상기 감속기의 어느 하나의 기어에 연결되고 다단은 수직프레임에 지지되는 고정판에 연결되어 회전하는 스크류, 상기 스크류에 나사결합되어 스크류의 회전에 의하여 상하 이동하는 제1 승강블록, 상기 제1 승강블록과 연결되고, 일단은 고정판에 지지되고, 타단은 받침판에 연결되는 가이드 바에 의하여 가이드되어 상하 이동하는 제2 승강블록을 포함할 수 있다.

본 발명의 일실시예에 따르면 시밍영역을 촬영할 수 있는 초고속카메라를 더 포함하며, 상기 제어부는 미리 저장되어 있는 시밍기준영상과 초고속카메라로부터 획득된 시밍 현재영상을 비교함으로써 시밍불량을 판단하는 것을 특징으로 한다.

상기와 같은 본 발명에 따르면, 캔 받침대에 캔이 안착된 것을 감지하고, 캔의 높이에 맞게 캔 받침대를 상승시킨 후 캔 시밍부를 동작하여 캔 뚜껑을 밀봉함으로써 사용자가 캔을 캔 받침대에 놓기만 하면 캔 시밍이 이루어짐으로 캔 시밍 작업의 생산성을 향상시킬 수 있다.

또한 시밍불량이라고 판단되었을 경우, 디스플레이 또는 스피커 등이 알람부(600)를 통하여 외부에 시밍불량을 표시함으로써 사용자는 시밍불량에 따른 시밍헤드 조정 등의 조치를 곧바로 실행함으로써 시밍불량에 따른 캔 폐기를 최소화할 수 있다.

도 1a 내지 도 1c는 본 발명의 일 실시예에 따른 캔 시밍장치의 구성을 나타내는 도면이다.
도 2a 및 도 2b는 본 발명의 일 실시예에 따른 캔의 높이에 따라 캔을 상승시키는 승강부를 설명하기 위한 도면이다.
도 3a 및 도 3b는 본 발명의 일 실시예에 따른 캔이 안착되고 시밍시 캔을 회전을 지지하기 위한 안착부를 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 캔 시밍장치의 전반적이 동작과정을 설명하기 위한 블록구성도이다.

이하의 상세한 설명은 예시에 지나지 않으며, 본 발명의 실시 예를 도시한 것에 불과하다. 또한 본 발명의 원리와 개념은 가장 유용하고, 쉽게 설명할 목적으로 제공된다.

따라서, 본 발명의 기본 이해를 위한 필요 이상의 자세한 구조를 제공하고자 하지 않았음은 물론 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 실체에서 실시될 수 있는 여러 가지의 형태들을 도면을 통해 예시한다.

이하 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대한 구성 및 작용을 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1a 내지 도 1c는 본 발명의 일 실시예에 따른 캔 시밍장치의 구성을 나타내는 도면이다.

도 1a 내지 도 1c에서 보는 바와 같이, 캔 시밍장치(1000)는 뚜껑을 밀봉하려고 하는 캔을 수납하는 안착부(300), 상기 안착부(300)에 놓여있는 캔의 뚜껑을 시밍하기 위하여 시밍영역까지 캔을 승강시키는 승강부(200) 및 상기 승강부(200)에 의하여 시밍영역에 위치한 캔 뚜껑을 시밍헤드를 회전시켜 밀봉하는 시밍부(100)를 포함할 수 있다.

캔 시밍장치(1000)는 받침판(10)에 4개의 수직프레임(20)이 연결되고, 수직프레임 상부에 시밍부(100)가 위치하며, 전면 2개의 수직프레임을 연결하는 수직판(30)이 형성될 수 있다. 수직판(30)상의 소정의 위치에는 안착부(300)에 캔이 놓였을 경우 이를 감지하고 제어부로 캔 안착신호를 출력하는 캔 감지센서(40)가 위치할 수 있다. 상기 캔 감지센서(40)는 적외선, 초음파 또는 레이져를 통하여 캔의 위치를 판단할 수 있는 거리센서일 수 있으며, 안착부에 안착된 캔을 감지할 수 있도록 수직판(30)상의 소정의 높이에 위치할 수 있다. 제어부(400)는 상기 캔 감지센서로부터 캔 안착신호를 수신하는 경우, 캔이 안착부(300)에 안착되었음을 판단하고 승강부(200)를 동작시켜 캔을 상부로 수직이동시킬 수 있다.

캔 시밍장치(1000)는 승강부(200)에 의하여 캔을 수직상승시켜 시밍부(100)의 시밍영역까지 자동으로 이동시킴으로써 높이가 다른 캔을 시밍영역까지 이동시키는데 높이조절레버 등의 물리적 작업을 수행할 필요가 없다. 제어부(400)는 안착부(300)에 놓인 캔이 승강부(200)에 의하여 상승시 시밍영역에 도달하였음을 캔 밀봉센서(420)을 통하여 인식할 수 있다. 캔 밀봉센서(420)는 안착부(300)의 캔 받침대블록(321) 하단에 위치할 수 있다. 캔 밀봉센서(420)는 캔이 상승하여 캔 뚜껑이 시밍영역상에 형성된 시밍부(100)의 중앙헤드(111)에 접촉된 상태에서 승강부에 의한 안착부의 계속적인 상승을 감지하는 경우, 제어부로 시밍영역도달신호를 출력할 수 있다. 캔 밀봉센서(420)의 구성 및 동작에 대해서는 안착부의 구조를 설명하는 도 3a 및 도 3b에서 상세히 설명한다.

제어부(400)는 캔 밀봉센서(420)로부터 시밍영역도달신호를 수신하는 경우, 승강부(200)의 동작을 중단하고, 시밍부(100)를 동작시켜 캔 뚜껑을 시밍하기 위한 시밍헤드를 동작시킬 수 있다.

시밍부(100)는 제어부(400)의 제어에 의하여 동작하는 시밍모터(110), 상기 시밍모터의 회전력을 시밍헤드부(130)에 전달하는 연결기어(120) 및 캔 뚜껑을 캔 몸체에 밀봉하기 위한 시밍헤드부(130)를 포함할 수 있다. 시밍헤드부((130)는 캔 몸체에 놓인 캔 뚜껑을 지지하는 중앙헤드(111) 및 중앙 헤드에 지지되어 회전하는 캔 뚜껑의 가장자리 부분에 캠의 회전에 의하여 밀착되어 압력을 가함으로써 캔 뚜껑을 캔 몸체에 밀봉시키는 2개의 측면헤드(112)을 포함할 수 있다. 시밍헤드부(130)는 캠, 하나의 중앙헤드, 2개의 측명헤드로 이루어지고, 측면헤드는 캔 뚜껑을 캔 몸체측면에 압력을 가하여 밀봉시킨 후 처음 상태로 돌아오기 위하여 스프링이 연결될 있다. 시밍부(100)의 동작 및 구성은 현재 캔 시밍장치에서 동작되는 구조로 이루어질 수 있음으로 상세한 설명은 생략한다.

캔 시밍장치(1000)는 승강부의 동작불량에 따라 승강부가 승강범위를 초과하여 이동하지 않도록 이를 감지하는 리미트 스위치가(410)를 포함할 수 있다. 상기 리미트스위치(410)는 상승범위초과를 감지하기 위한 상부 리미트스위치(411) 및 하강범위초과를 감지하기 위한 하부 리미트스위치(412)로 이루어지고, 승강부(200) 이동경로상의 소정의 위치에 각각 설치될 수 있다.

캔 시밍장치(1000)는 밀봉상태를 실시간으로 판단하기 위한 초고속카메라(500)가 수직판(30)의 일영역에 설치될 수 있다. 초고속카메라(500)는 시밍영역상의 시밍부(100)의 중앙헤드(111) 및 측면헤드(112)의 동작에 따른 뚜껑의 밀봉상태를 촬영하기 위하여 수직판의 일영역에 설치될 수 있다. 초고속카메라(500)에 의한 밀봉불량판단에 대해서는 도 4에서 상세히 설명한다.

도 2a 및 도 2b는 본 발명의 일 실시예에 따른 캔의 높이에 따라 캔을 상승시키는 승강부를 설명하기 위한 도면이다.

도 2a를 참고하면, 제어부(400)는 캔이 안착부에 안착하였음을 캔 감지센서(40)를 통하여 인식하는 경우, 승강부(200)가 수직이동하도록 제어할 수 있다. 승강부(200)는 제어부(400)에 의하여 제어되는 승강모터(210), 모터 축과 연결되고 모터축의 회전대비 스크류의 회전을 감속시키기 위하여 다수의 기어들로 구성되는 감속기(220), 일단은 상기 감속기의 어느 하나의 기어에 연결되고 다단은 수직프레임(20)에 지지되는 고정판(250)에 연결되어 회전하는 스크류(240), 상기 스크류에 나사결합되어 스크류의 회전에 의하여 상하 이동하는 제1 승강블록(230), 상기 제1 승강블록과 연결되고, 일단은 고정판(250)에 지지되고, 타단은 받침판(10)에 연결되는 가이드 바(260)에 의하여 가이드되어 상하 이동하는 제2 승강블록(270)을 포함할 수 있다. 여기서 상기 제2 승강블록(270)은 연결블록(280)을 통하여 캔 받침대 블록(321)과 연결되어 제2 승강블록(270)의 상하 이동에 따라 안착부(300)는 상하 이동할 수 있다. 도 2b를 참고하면, 승강부(200)는 제2 승강블록(270)으로부터 연장 형성되어 제2 승강블록의 상하이동에 따라 상부 및 하부 리미트스위치(411,412)와 접촉하여 리미트스위치를 스위칭 할 수 있는 스위치 바(271)를 더 포함할 수 있다. 여기서 상기 스위치 바(271)에 의한 리미트스위치(411,412)와의 접촉은 승강부의 동작 이상에 따라 미리 설정된 승강이동범위를 초과할 경우 발생될 수 있으며, 제어부(400)는 상기 리미트스위치(411,412)로부터 감지신호를 수신하는 경우, 즉시 승강모터(210)의 동작을 중단시킴으로써 더 큰 사고를 미연에 방지할 수 있다.

도 3a 및 도 3b는 본 발명의 일 실시예에 따른 캔이 안착되고 시밍시 캔을 회전을 지지하기 위한 안착부를 설명하기 위한 도면이다.

도 3a 및 도 3b에서 보는 바와 같이, 안착부(300)는 밀봉하려는 캔이 놓이는 캔 받침대(310), 캔 받침대 하부에 연결되는 캔 받침대 블록(321), 캔 받침대 블록의 내부에 위치하는 베어링(322), 상기 베어링의 중심을 관통하는 중심축(324), 중심축을 감싸고 있는 스프링(323)을 포함할 수 있다. 안착부(300)의 중심축(324)의 일단은 스프링(323)에 의하여 캔 받침대(310)과 접촉된 상태를 유지함으로써 캔 받침대(310)는 캔 받침대 블록 내부 저면으로부터 소정의 간격을 가지고 이격될 수 있다. 한편 캔 받침대 블록(321)의 하부에는 캔 밀봉센서(420)가 위치하고 중심축이 캔 밀봉센서의 감지영역에 진입하는 경우, 캔 밀봉센서(420)는 제어부로 시밍영역도달신호를 출력할 수 있다. 여기서 캔 밀봉센서(420)는 광경로를 갖는 광센서일 수 있으며, 중심축과 기계적 접촉에 의하여 접점이 변경되는 리미트센서일 수 있다.

안착부의 상승에 의하여 캔이 중앙헤드에 접촉된 상태에서 승강부가 계속 동작하는 경우, 캔이 더이상 위로 상승하지 못하므로 캔 받침대(310)가 캔 받침대 블록(321)의 내부에서 하강하게 되고 이에 따라 중심축(324)도 따라서 하강될 수 있다. 즉 캔(1)이 중앙헤드에 접촉된 경우, 중심축(324)이 하강되어 중심축의 하단이 캔 밀봉센서(420)의 감지영역으로 진입되고, 캔 밀봉센서(420)로부터 시밍영역도달신호를 수신받은 제어부(400)는 즉각적으로 승강모터(210)의 동작을 중단하고, 시밍모터(110)를 동작시켜 시밍부에 의하여 캔 뚜껑이 캔 몸체에 밀봉되도록 제어할수 있다.

이러한 캔 받침대 하부에 위치하는 캔 밀봉센서(420)에 의하여 캔 시밍장치(1000)는 캔의 높이에 따른 별도의 높이설정작업을 할 필요없이 다양한 높이를 갖는 캔의 승강거리를 자동으로 조정함으로써 캔 밀봉시 작업자는 캔을 캔 받침대에 놓기만 하면 되므로 캔 시밍작업의 효율성을 향상시킬 수 있다.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 캔 시밍장치의 전반적이 동작과정을 설명하기 위한 블록구성도이다.

도 4에서 보는 바와 같이, 제어부(400)는 캔 감지센서(40)를 통하여 캔이 캔 받침대에 안착되었다고 판단하여 승강모터(210)를 동작시키고, 캔 밀봉센서(420)를 통하여 캔이 시밍영역에 도달하였다고 판단하여 승강모터(210)의 동작을 정지시킴과 동시에 시밍모터(110)를 동작시켜 캔 시밍작업을 제어할 수 있다.

한편 제어부(400)는 시밍영역을 촬영할 수 있는 초고속카메라(500)으로부터 획득된 영상을 분석하여 시밍불량을 판단할 수 있는 시밍불량판단부(450)를 더 포함할 수 있다. 시밍불량판단부(450)는 메모리(미도시)에 미리 저장되어 있는 시밍기준영상과 초고속카메라(500)로부터 획득된 시밍 현재영상을 비교함으로써 시밍불량을 판단할 수 있다. 예를 들어 시밍불량판단부(450)는 평균해시매칭 등의 서로 다른 두 이미지나 영상을 비교하여 비슷하거나 같은 객체를 매칭시켜 두 영상의 일치 여부를 판단할 수 있는 소정의 영상처리알고리즘일 수 있다. 예를 들어 시밍불량판단부는 캔 뚜껑의 가장자리와 캔 상단 가장자리가 접촉되어 형성되는 밀봉밴드에 굴곡이 생긴 시밍현재영상은 미리 저장되어 있는 시밍기준영상과 일치율이 소정의 범위를 벗어난 경우, 이를 시밍불량이라고 판단할 수 있다. 제어부(400)는 시밍불량이라고 판단되었을 경우, 디스플레이 또는 스피커 등이 알람부(600)를 통하여 외부에 시밍불량을 표시함으로써 사용자는 시밍불량에 따른 시밍헤드 조정 등의 조치를 곧바로 실행함으로써 시밍불량에 따른 캔 폐기를 최소화할 수 있다.

이상에서는 대표적인 실시 예를 통하여 본 발명에 대하여 상세하게 설명하였으나, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 상술한 실시 예에 대하여 본 발명의 범주에서 벗어나지 않는 한도 내에서 다양한 변형이 가능함을 이해할 것이다.

그러므로 본 발명의 권리범위는 설명된 실시 예에 국한되어 정해져서는 안 되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

1:캔 10:받침판
20:수직프레임 30:수직판
40:캔 감지센서 100:시밍부
110:시밍모터 120:기어부
130:시밍헤드부 200:승강부
210:승강모터 220:감속부
230:제1 승강블록 240:스크류
250:고정판 260:가이드 바
270:제2 승강블록 271:스위치 바
280:연결블록 300:안착부
310:캔 받침대 321:캔 받침대 블록
322:베어링 323:스프링
324:중심축 400:제어부
410:리미트센서 411:상부 리미트센서
412:하부 리미트센서 450:시밍불량 판단부
500:초고속카메라 600:알람부
1000:캔 시밍장치

Claims (3)

1. 뚜껑을 밀봉하려고 하는 캔을 수납하는 안착부(300),
   상기 안착부(300)에 놓여있는 캔의 뚜껑을 시밍하기 위하여 시밍영역까지 캔을 승강시키는 승강부(200),
   상기 승강부(200)에 의하여 시밍영역에 위치한 캔 뚜껑을 시밍헤드를 회전시켜 밀봉하는 시밍부(100) 및
   상기 승강부 및 시밍부의 동작을 제어하는 제어부(400)를 포함하며,
   상기 제어부는 전면 2개의 수직프레임을 연결하는 수직판(30)상에 위치한 캔 감지센서(40)를 통하여 캔이 캔 받침대에 안착되었다고 판단하여 승강모터(210)를 동작시키고, 캔 받침대 블록(321)의 하부에 위치한 캔 밀봉센서(420)를 통하여 캔이 시밍영역에 도달하였다고 판단하여 승강모터(210)의 동작을 정지시킴과 동시에 시밍모터(110)를 동작시키는 것을 특징으로 하는 캔 시밍장치.
   
2. 제 1 항에 있어서, 상기 승강부(200)는
   승강모터(210), 모터 축과 연결되고 모터축의 회전대비 스크류의 회전을 감속시키기 위하여 다수의 기어들로 구성되는 감속기(220), 일단은 상기 감속기의 어느 하나의 기어에 연결되고 다단은 수직프레임(20)에 지지되는 고정판(250)에 연결되어 회전하는 스크류(240), 상기 스크류에 나사결합되어 스크류의 회전에 의하여 상하 이동하는 제1 승강블록(230), 상기 제1 승강블록과 연결되고, 일단은 고정판(250)에 지지되고, 타단은 받침판(10)에 연결되는 가이드 바(260)에 의하여 가이드되어 상하 이동하는 제2 승강블록(270)을 포함하는 캔 시밍장치.
   
3. 제 2 항에 있어서,
   시밍영역을 촬영할 수 있는 초고속카메라(500)를 더 포함하며,
   상기 제어부는 미리 저장되어 있는 시밍기준영상과 초고속카메라(500)로부터 획득된 시밍 현재영상을 비교함으로써 시밍불량을 판단하는 것을 특징으로 하는 캔 시밍장치.