KR20240080427A - 공병 박스 포장 설비 및 포장 방법 - Google Patents

Abstract

공병을 일렬씩 들어 올려 박스에 적재하는 방식의 공병 적재 과정에서 박스 내에서 공병의 쓰러짐을 방지할 수 있도록, 작업프레임에 연결되어 공병을 작업 영역으로 이송하는 공병컨베이어, 상기 공병컨베이어에서 이격되어 배치되고 작업영역으로 연장되어 빈 박스를 공급하기 위한 박스컨베이어, 상기 박스컨베이어에 설치되어 작업 영역에 위치한 박스를 설정된 각도로 기울이기 위한 박스틸팅부, 상기 작업프레임에 설치되어 공병을 집어 상기 박스틸팅부에 의해 기울어져 있는 박스의 기울기에 맞춰 공병을 기울여 박스에 적재하기 위한 그리핑부를 포함하는 공병 박스 포장 설비를 제공한다.

Description

공병 박스 포장 설비 및 포장 방법{BOTTLE CASE PACKER AND METHOD FOR PACKAGING THE BOTTLE}

본 개시내용은 공병을 박스 포장하기 위한 공병 박스 포장 설비 및 포장 방법에 관한 것이다.

[이 발명을 지원한 연구개발사업]

[과제고유번호] E2222013

[부처명] 경기도

[연구관리전문기관] 경기도경제과학진흥원

[연구사업명] 소부장 기업 육성 지원사업

[연구과제명] 원형 PE 공병 케이스패커

[기여율] 1/1

[주관연구기관] 씨엘테크

[연구기간] 2022.04.01. - 2022.12.31

음료 등이 담기는 용기 제품들은 공정화된 자동 생산 공장에서 대량으로 생산되어 유통된다. 예를 들어, 음료 용기 등으로 널리 사용되는 PET(PolyEthylen Terephthalate) 재질의 병(이하 페트병이라 한다)은 성형장치에서 연속적으로 생산되고 일정단위로 박스에 포장되어 수요처로 운송된다. 수요처에서는 내부가 빈 공병에 음료 등을 담아 제품으로 출시하게 된다.

제조된 공병은 컨베이어를 따라 작업대로 이송되어 설정된 복수의 행과 열로 정렬된다. 공병이 복수의 행과 열로 정렬되면 그리퍼 장치가 공병 전체를 한꺼번에 클램핑하여 박스에 담게 된다. 이러한 종래 구조의 경우 한번에 대량의 공병을 박스에 담을 수 있는 반면에 작업 레이어가 변경되어 행과 열의 개수가 달라지게 되면 그에 맞춰 그리퍼 전체를 변경해줘야 하므로 작업이 힘들고 많은 시간이 소요되는 단점이 있다.

소품종 대량생산의 경우 위의 작업 내용이 적합할 수 있으나, 다품종 소량생산 현장에서는 이를 적용하기 어렵다.

이에, 다품종 소량 생산라인에는 공병을 일렬로만 정렬시키고 그리퍼는 일렬의 공병만을 들어 올려 박스에 순차적으로 적재하는 방식이 고려되고 있다. 이러한 방식은 작업 레이어가 변경되더라도 그에 맞춰 그리퍼를 빠르게 변경할 수 있는 장점이 있다.

그런데, 공병을 일렬씩 이동하여 적재함에 따라, 박스 내에서 공병이 쓰러지는 현상이 빈번하게 발생된다. 즉, 공병들은 일렬로만 박스에 이송되므로 박스 내에서 늘어서 있는 방향으로는 공병들이 서로 접하여 지지되나, 다른 방향으로는 의지할 공병이 없는 상태이다. 이에, 내용물이 채워져 있지 않아 가벼운 공병들은 서로 지지되지 못하고 작은 흔들림에도 박스 내에서 넘어져 쓰러지게 된다.

더욱이, 박스 내부에는 공병의 오염을 방지하기 위해 비닐포대가 장착되는 데 이러한 구조의 경우, 박스 내벽쪽으로 적재된 공병들이 비닐의 탄력에 의해 밀리면서 더 잘 쓰러져 넘어지게 된다. 이와 같이, 박스 내에 적재된 공병이 쓰러짐에 따라 다음 열의 공병을 제대로 적재하지 못하여 생산성이 저하되는 문제가 발생된다.

본 과제는 공병을 일렬씩 들어 올려 박스에 적재하는 방식의 공병 적재 과정에서 박스 내에서 공병의 쓰러짐을 방지할 수 있도록 된 공병 박스 포장 설비 및 포장 방법을 제공하는 것이다.

본 과제는 내부에 비닐이 설치된 박스에 공병 적재시 비닐에 의해 공병이 쓰러지는 것을 방지할 수 있도록 된 공병 박스 포장 설비 및 포장 방법을 제공하는 것이다.

본 과제는 공병 일렬 적재 과정에서 박스와 그리퍼 사이의 충돌에 의한 손상을 방지할 수 있도록 된 공병 박스 포장 설비 및 포장 방법을 제공하는 것이다.

본 구현예의 설비는, 작업프레임에 연결되어 공병을 작업 영역으로 이송하는 공병컨베이어, 상기 공병컨베이어에서 이격되어 배치되고 작업영역으로 연장되어 빈 박스를 공급하기 위한 박스컨베이어, 상기 박스컨베이어에 설치되어 작업 영역에 위치한 박스를 설정된 각도로 기울이기 위한 박스틸팅부, 상기 작업프레임에 설치되어 공병을 집어 상기 박스틸팅부에 의해 기울어져 있는 박스의 기울기에 맞춰 공병을 기울여 박스에 적재하기 위한 그리핑부를 포함할 수 있다.

상기 박스틸팅부는 작업 영역에서 박스컨베이어 사이에 배치되는 작업컨베이어, 상기 작업컨베이어와 작업프레임 사이에 설치되는 회동축, 상기 작업프레임과 상기 작업컨베이어 사이에 설치되어 상기 회동축을 중심으로 상기 작업컨베이어를 회동시켜 기울이기 위한 틸팅실린더를 포함할 수 있다.

상기 그리핑부는, 작업프레임 상부에 설치되는 대차, 상기 대차에 축부재를 매개로 회전가능하게 설치되는 회동부재, 상기 회동부재에 상하로 이동가능하게 설치되는 승강바, 상기 승강바 하단에 설치되어 공병을 클램핑하기 위한 그리퍼, 상기 회동부재에 설치되어 상기 승강바를 상하로 이동시키기 위한 승강모터, 상기 회동부재를 회동시켜 공병을 기울이기 위한 회동모터를 포함할 수 있다.

상기 그리핑부는 상기 작업프레임 상에 전후방향으로 레일이 설치되어 상기 대차가 레일을 따라 이동되고, 상기 대차에는 레일을 따라 대차를 이동시키기 위한 스텝모터가 구비되어, 상기 그리퍼 위치를 전후방향으로 순차적으로 이동시켜 박스에 공병을 순차적으로 적재하는 구조일 수 있다.

상기 그리퍼는 하단에 내측으로 절곡되어 공병의 상단 턱부를 잡는 홀더가 형성된 바디와, 상기 바디 내측에 설치되는 이동바, 상기 이동바를 따라 이동가능하게 설치되고 하단에는 상기 홀더와 대향되는 홀더가 형성되어 공병의 상단 턱부를 고정하는 이동부재, 상기 바디에 설치되어 상기 이동바를 따라 이동부재의 홀더와 바디의 홀더 사이를 벌리거나 모으는 구동부를 포함할 수 있다.

상기 승강바 하단과 상기 그리퍼 사이에 설치되어 상기 승강바에 대해 그리퍼를 180도 회전시켜, 전후방향을 따라 마지막 공병을 박스에 적재시에 그리퍼와 박스의 충돌을 방지하기 위한 방향전환부를 더 포함할 수 있다.

본 구현예의 포장 방법은, 공병컨베이어와 박스컨베이어를 통해 공병과 박스를 작업 위치로 이송하는 공급단계, 작업 위치에 도착한 박스를 설정된 각도로 기울어는 박스틸팅단계, 그리퍼로 공병을 들어올리고 기울어진 박스의 기울기에 맞춰 공병을 기울이는 공병틸팅단계, 기울어진 공병을 박스로 이동하여 박스에 적재하는 적재단계, 공병이 적재된 박스를 원상태로 회동시키고 이송하는 배출단계를 포함할 수 있다.

상기 적재 단계는 박스에 대해 공병 적재 위치를 전후방향으로 순차적으로 이동시켜 박스에 공병을 순차적으로 적재하는 순차 적재 단계를 더 포함할 수 있다.

상기 순차 적재 단계는, 전후방향을 따라 마지막 공병을 박스에 적재시에 공병을 클램핑하고 있는 그리퍼를 180도 회전시켜 그리퍼와 박스의 충돌을 방지하기 위한 방향 전환단계를 더 포함할 수 있다.

이와 같이 본 구현예에 의하면, 박스를 기울여 공병을 일렬씩 적재함으로써 박스 내에서 공병이 자중에 의해 박스 측면에 마치 눕혀진 상태로 적재될 수 있다. 이에, 공병이 박스 측면에 안정적으로 접하게 되어 박스 바닥쪽으로 쓰러지는 것을 방지할 수 있게 된다.

박스가 기울어져 있어, 박스 내부에 비닐이 설치된 경우에도 공병이 측면의 비닐을 누르면서 측면에 안착되어 쓰러지지 않고 비닐 내에 안정적으로 적재될 수 있다.

박스 내에 마지막 열의 공병을 적재하는 과정에서 그리퍼의 방향을 전환시킴으로써, 그리퍼가 박스에 충돌되는 것을 방지할 수 있게 된다. 이에, 그리퍼나 박스의 손상없이 박스 내에 마지막 열의 공병을 안정적으로 적재할 수 있게 된다.

도 1은 본 실시예에 따른 공병 박스 포장 설비의 개략적인 정면도이다.
도 2는 본 실시예에 따른 공병 박스 포장 설비의 개략적인 측면도이다.
도 3은 본 실시예에 따른 공병 박스 포장 설비의 개략적인 평면도이다.
도 4는 본 실시예에 따른 공병 박스 포장 설비의 그리퍼를 도시한 개략적인 도면이다.
도 5는 본 실시예에 따른 공병 박스 포장 설비의 작용을 설명하기 위한 개략적인 도면이다.

이하, 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 다만, 이는 예시로서 제시되는 것으로, 이에 의해 본 발명이 제한되지는 않으며, 본 발명은 후술할 청구범위의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 후술하는 실시예는 본 발명의 개념과 범위를 벗어나지 않는 한도 내에서 다양한 형태로 변형될 수 있다. 가능한 한 동일하거나 유사한 부분은 도면에서 동일한 도면부호를 사용하여 나타낸다.

이하에서 사용되는 전문용어는 단지 특정 실시예를 언급하기 위한 것이며, 본 발명을 한정하는 것을 의도하지 않는다. 여기서 사용되는 단수 형태들은 문구들이 이와 명백히 반대의 의미를 나타내지 않는 한 복수 형태들도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함하는"의 의미는 특정 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소 및/또는 성분을 구체화하며, 다른 특정 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소, 성분 및/또는 군의 존재나 부가를 제외시키는 것은 아니다.

도 1 내지 도 3은 본 실시예에 따른 공병 박스 포장 설비의 구성을 나타내고 있다.

이하 설명에서, 도 1의 x축 방향은 박스와 공병이 이동하는 방향으로, 이송방향 또는 진행방향이라 하고, y축 방향을 상하방향이나 수직방향이라 하고, 위쪽을 상 또는 상부, 아래쪽을 하 또는 하부라 한다. 도 2에서 z축 방향을 전후방향이라 하고, 전후방향을 따라 공병이 위치한쪽을 전 또는 앞쪽이라 하고 박스가 위치한 쪽을 후 또는 뒤쪽이라 한다.

본 실시예의 포장 설비는, 진행방향을 따라 일렬로 늘어선 복수의 공병을 들어 올려 이송방향을 따라 이송된 박스 내에 복수의 열로 적어도 한 층 이상 적재한다. 이 과정에서 포장 설비는 박스를 소정 각도로 기울인 상태로 공병을 적재함에 따라 공병이 박스 내에서 쓰러지는 것을 방지할 수 있게 된다.

이를 위해, 본 실시예의 포장 설비는 작업프레임(100)에 연결되어 공병(B)을 작업 영역으로 이송하는 공병컨베이어(110), 공병컨베이어(110)에서 이격되어 배치되고 작업영역으로 연장되어 빈 박스(C)를 공급하기 위한 박스컨베이어(120), 박스컨베이어(120)에 설치되어 작업 영역에 위치한 박스(C)를 설정된 각도로 기울이기 위한 박스틸팅부(130), 작업프레임(100)에 설치되어 공병(B)을 집어 박스틸팅부(130)에 의해 기울어져 있는 박스(C)의 기울기에 맞춰 공병(B)을 기울여 박스(C)에 적재하기 위한 그리핑부(150)를 포함할 수 있다.

작업프레임(100)은 포장 설비를 지지하는 프레임 구조물이다. 작업영역은 공병(B)을 박스(C)에 적재하는 일련의 작업이 이루어지는 위치나 공간을 의미할 수 있다.

전후방향을 따라 앞쪽과 뒤쪽에 이격되어 공병컨베이어(110)와 박스컨베이어(120)가 위치한다. 공병컨베이어(110)와 박스컨베이어(120)는 예를 들어 전후방향에 직각인 이송방향을 따라 연장되어 작업프레임(100)과 연결된다.

공병컨베이어(110)는 공병(B)을 일렬로 이송시키기 위한 구조일 수 있다. 공병컨베이어(110)는 예를 들어, 프레임에 설치되는 휠, 휠을 따라 회전되는 컨베이어밸트, 휠을 회전 구동시키기 위한 모터 등을 포함할 수 있다. 공병컨베이어(110)를 따라 설정된 개수의 공병(B)들이 일렬로 늘어서 작업 영역으로 이동될 수 있다.

박스컨베이어(120)는 이송방향을 따라 내부가 빈 박스(C)를 작업영역 쪽으로 이송하고, 공병(B)이 채워진 박스(C)를 작업영역 밖으로 이송한다.

본 실시예에서, 박스컨베이어(120)는 3개로 분리되어 이송방향을 따라 일렬로 늘어서 연속적으로 배치된 구조일 수 있다. 즉, 박스컨베이어(120)는 빈 박스(C)를 작업 영역으로 이송하는 컨베이어와, 작업영역에 위치한 컨베이어(이하, 설명의 편의를 위해 작업컨베이어(122)라 한다.), 이 작업컨베이터(122) 출측에 배치되어 공병(B)이 채워진 박스(C)가 이송되는 컨베이어, 이렇게 3개로 이루어질 수 있다.

3개로 구분된 박스컨베이어(120)는 길이만 상이할 뿐 모두 동일한 구조로 이루어질 수 있다. 예를 들어, 박스컨베이어(120)는 프레임에 설치되는 휠, 휠을 따라 회전되는 컨베이어밸트, 휠을 회전 구동시키기 위한 모터 등을 포함할 수 있다.

이에, 박스컨베이어(120)를 따라 이동되는 박스(C)를 작업영역 위치에서 설정된 각도로 틸팅시켜 기울일 수 있게 된다.

이와 같이, 박스컨베이어(120)는 빈박스(C)를 작업 영역으로 이동시키고, 작업 영역에서 작업컨베이어(122)를 틸팅시켜 박스(C)를 소정 각도로 기울이며, 공병(B)이 채워진 박스(C)를 출측으로 계속 이동시킬 수 있게 된다.

본 실시예의 박스틸팅부(130)는 작업 영역에서 박스컨베이어(120) 사이에 배치되는 작업컨베이터(122), 작업컨베이터(122)와 작업프레임(100) 사이에 설치되는 회동축(132), 작업프레임(100)과 작업컨베이터(122) 사이에 설치되어 회동축(132)을 중심으로 작업컨베이터(122)를 회동시켜 기울이기 위한 틸팅실린더(134)를 포함할 수 있다.

작업컨베이터(122)는 회동축(132)을 매개로 작업프레임(100)에 대해 회동가능하게 설치된다. 회동축(132)은 진행방향으로 연장되어 작업컨베이터(122)의 하부 중심에서 축결합되어 있어, 작업컨베이터(122)는 회동축(132)을 중심으로 앞쪽으로 틸팅되어 기울어지게 된다.

이에, 틸팅실린더(134)가 신장 구동되면 작업프레임(100)에 대해 작업컨베이터(122)가 회동축(132)을 축으로 하여 앞쪽으로 회동되어 수평상태에서 경사지게 기울어지게 된다.

따라서, 작업컨베이터(122)에 올려져 있던 박스(C) 역시 수평면에서 소정 각도로 기울어지게 된다.

여기서, 작업컨베이터(122)의 기울어지는 각도는 박스(C) 내에 적재되는 공병(B)이 넘어지지 않을 정도면 충분하며 다양하게 변형될 수 있다.

반대로, 틸팅실린더(134)가 수축구동되면 기울어져 있던 작업컨베이터(122)가 수평으로 복귀되고, 수평상태에서 작업컨베이터(122)의 구동에 따라 박스(C)는 출측으로 이동되어 작업컨베이터(122)에 연속하여 배치되어 있는 박스컨베이어(120)를 따라 이송된다.

그리핑부(150)는, 공병컨베이어(110)를 따라 작업 영역으로 이송되어 일렬로 늘어선 복수의 공병(B)을 클램핑하고 소정 각도로 기울여, 기울어져 있는 박스(C) 내부에 적재한다.

본 실시예의 그리핑부(150)는, 작업프레임(100) 상부에 설치되는 대차(152), 대차(152)에 축부재를 매개로 회전가능하게 설치되는 회동부재(154), 회동부재(154)에 상하로 이동가능하게 설치되는 승강바(156), 승강바(156) 하단에 설치되어 공병(B)을 클램핑하기 위한 그리퍼(160), 회동부재에 설치되어 승강바(156)를 상하로 이동시키기 위한 승강모터(157), 회동부재를 회동시켜 공병(B)을 기울이기 위한 회동모터(155)를 포함할 수 있다.

이에, 그리퍼(160)가 공병(B)을 클램핑하여 위로 들어올린 상태에서 박스(C)의 기울어진 방향으로 공병(B)을 기울임으로써, 기울어져 있는 박스(C) 내에 공병(B)을 용이하게 적재할 수 있게 된다.

대차(152)는 예를 들어 공병컨베이어(110)의 위쪽을 따라 작업프레임(100) 상부에 배치될 수 있다. 이에, 대차(152)로부터 그리퍼(160)를 수직방향으로 하강시켜 공병(B)을 클램핑한 후 회동부재(154)를 회동시킴으로서, 공병컨베이어(110) 뒤쪽에 배치된 박스(C)의 기울기에 맞춰 공병(B)을 정확히 기울여 줄 수 있게 된다.

그리퍼(160)가 설치되는 승강바(156)는 길게 연장된 바 구조로, 회동부재(154)에 상하로 승하강 가능하게 설치된다. 승강모터(157)는 회동부재(154)에 설치되어 회동부재(154)에 대해 승강바(156)를 상하로 이동시키기 위한 구동력을 제공한다.

승강모터(157)가 정역 회전 구동되면 회동부재(154)에 대해 승강바(156)가 상하로 이동되고, 승강하 하단에 설치되어 있는 그리퍼(160)를 상하로 이동시킬 수 있게 된다. 그리퍼(160)가 상하로 움직임에 따라 그리퍼(160)에 클램핑되는 공병(B)이 공병컨베이어(110) 위로 들어 올려지고 박스(C) 내부로 내려질 수 있게 된다.

회동부재(154)는 대차(152)에 대해 회동가능하게 설치된다. 회동모터(155)는 예를 들어, 대차(152) 일측에 설치되어 대차(152)에 대해 회동부재(154)를 회동시키기 위한 구동력을 제공한다. 회동부재(154)의 회동에 따라 회동부재(154)에 설치된 승강바(156)가 회동부재(154)를 중심으로 전후방향으로 회전되어 소정 각도로 기울어지게 된다. 따라서, 승강바(156) 하단의 그리퍼(160)에 클램핑되어 있는 공병(B)의 각도가 박스(C)의 기울어진 각도에 맞춰지면서 기울어진 박스(C)를 향하게 된다.

이와 같이, 승강바(156)가 경사지게 회동됨에 따라 승강바(156)를 승하강시켜, 공병(B)을 박스(C) 내부로 이동시킬 수 있게 된다.

도 4에 도시된 바와 같이, 본 실시예의 그리퍼(160)는 공병(B)의 상단을 선태적으로 클램핑할 수 있도록, 하단에 내측으로 절곡되어 공병(B)의 상단 턱부를 잡는 홀더(163)가 형성된 바디(162)와, 바디(162) 내측에 설치되는 이동바(166), 이동바(166)를 따라 이동가능하게 설치되고 하단에는 홀더(163)와 대향되는 홀더(165)가 형성되어 공병(B)의 상단 턱부를 고정하는 이동부재(164), 바디(162)에 설치되어 이동바(166)를 따라 이동부재(164)의 홀더(165)와 바디(162)의 홀더(163) 사이를 벌리거나 모으는 구동부(168)를 포함할 수 있다.

바디(162)와 이동부재(164)의 크기는 클램핑하고자 하는 공병(B)의 개수에 따라 달라질 수 있다.

바디(162)는 판재를 절곡하여 형성한 프레임 구조물로, 전면과 후면 사이에는 이동바(166)가 설치된다. 바디(162)의 전면(1621)은 하부로 연장되고 하단은 내측을 향해 직각으로 절곡되어 홀더(163)를 형성한다.

바디(162) 하단에 형성된 홀더(163)와 이동부재(164)의 하단에 형성된 홀더(165)는 서로 마주보도록 굽어진 부분으로, 예를 들어 공병(B) 상부의 입구쪽에 형성된 플랜지를 걸어 고정할 수 있다.

이동부재(164)는 바디(162) 상부에서 전면(1621)과 후면(1622) 사이에 설치된 이동바(166)를 따라 슬라이딩가능하게 설치된다. 구동부(168)가 작동하여, 이동부재(164)가 이동바(166)를 따라 이동함에 따라 홀더(163,165) 사이가 모아져 공병(B)을 클램핑할 수 있고, 홀더(163,165) 사이가 벌어지면서 공병(B)의 클램핑을 해제할 수 있다.

구동부(168)는 이동바(166)를 따라 이동부재(164)를 이동시킬 수 있는 구조면 모두 적용될 수 있다. 구동부(168)는 예를 들어 구동실린더의 신축 구동력을 이용한 구조일 수 있다.

본 실시예의 그리핑부(150)는, 작업프레임(100) 상에 전후방향으로 레일(151)이 설치되어 대차(152)가 레일(151)을 따라 이동되고, 대차(152)에는 레일(151)을 따라 대차(152)를 이동시키기 위한 스텝모터(153)가 구비되어, 그리퍼(160) 위치를 전후방향으로 순차적으로 이동시켜 박스(C)에 공병(B)을 순차적으로 적재하는 구조일 수 있다.

이에, 스텝모터(153)가 구동되면 설정된 이동거리만큼 대차(152)가 레일(151)을 따라 전후방향으로 이동된다. 그리핑부(150)는 대차(152)에 설치되어 있어, 대차(152)가 이동함에 따라 그리핑부(150) 전체가 전후방향으로 위치 이동하게 된다.

이에, 경사지게 회동된 그리퍼(160)의 위치 역시 전후방향으로 대차(152)의 이동량 만큼 이동되어, 박스(C)에 대해 그리퍼(160)에 클램핑되어 있는 공병(B)의 위치를 변경할 수 있게 된다.

따라서, 박스(C) 내에 일렬로 공병(B)을 적재한 후 대차(152)를 이동시킴으로써, 전후방향을 따라 다음 열쪽으로 그리퍼(160)가 이동되어 박스(C) 내에 다음 열에 공병(B)을 적재할 수 있게 된다.

또한, 그리핑부(150)는 그리퍼(160)의 방향을 180도 돌려주기 위한 방향전환부(170)를 더 포함할 수 있다. 방향전환부(170)는 승강바(156) 하단과 그리퍼(160) 사이에 설치되어 승강바(156)에 대해 그리퍼(160)를 180도 회전시키는 구조일 수 있다.

본 실시예에서, 방향전환부(170)는 승강바(156) 하단에 설치되고, 방향전환부(170)에서 축방향을 따라 하부로 연장된 회전축(172)에 그리퍼(160)가 설치될 수 있다. 이에, 방향전환부(170)의 구동에 따라 회전축(172)이 회전되면 회전축(172)에 설치된 그리퍼(160)가 180도로 회전되어 전후쪽 방향이 바뀔 수 있게 된다. 방향전환부(170)는 그리퍼(160)에 회전력을 인가하여 그리퍼(160) 방향을 전환할 수 있는 구조면 모두 적용될 수 있다.

그리퍼(160)는 언급한 바와 같이, 공병(B) 클램핑을 위해서는 이동부재(164)의 이동을 위해 바디(162)의 전면(1621)과 후면(1622) 사이가 이격되어 형성된다. 이에, 클램핑 상태에서는 이동부재(164)로부터 바디(162)의 후면(1622)이 멀어져 외측으로 크게 돌출된다. 따라서, 이상태로 승강바(156)가 신장되어 그리퍼(160)가 박스(C)쪽으로 이동하게 되면 그리퍼(160)의 후면(1622)이 박스(C) 후면(1622) 상단과 간섭이 발생하면서 박스(C)와 충돌하게 된다.

이에, 전후방향을 따라 앞쪽에서부터 공병(B)을 적재하면서 마지막 공병(B)을 박스(C)에 적재할 때에 그리퍼(160)의 방향을 180도 전환해줌으로써, 그리퍼(160)의 바디(162) 후면(1622)이 박스(C) 앞쪽으로 위치하게 된다. 따라서, 바디(162)의 후면(1622)과 박스(C) 간에 충돌을 방지할 수 있게 된다.

이와 같이, 본 실시예의 포장 설비는 박스(C)를 수평면에 대해 기울이고 기울어진 상태에서 공병(B)을 적재함으로써, 공병(C)의 쓰러짐을 방지할 수 있게 된다.

즉, 도 5에 도시된 바와 같이, 틸팅실린더(134)가 신장구동됨에 따라 회동축(132)을 중심으로 작업컨베이어(122)가 회전되어 박스(C)가 수평면에 대해 설정된 각도(R) 만큼 기울어지게 된다. 이 상태에서 박스(C) 내에 공병(B)이 적재되면 공병(B) 역시 기울어진 상태로 박스(C)의 바닥에 적재되어 앞쪽 내측면에 기대여진 상태로 적재가 이루어진다.

공병(B)의 하중은 박스(C)의 바닥면을 향하는 수직성분 외에 박스(C) 내측면을 향하는 수평성분에 의해 내측면쪽으로도 가해지게 되므로, 공병(B)은 박스(C)의 바닥은 물론 내측면에도 접하여 지지된 상태가 된다. 이에, 공병(B)은 하중 방향의 반대쪽으로 넘어가 박스(C) 내부에서 쓰러지지 않는다.

따라서, 박스(C) 내부에 장착된 비닐(P)의 탄성력에 의해 공병(B)이 밀리더라도 공병(B)이 박스(C) 바닥쪽으로 쓰러져 넘어지는 것을 방지할 수 있게 된다.

이하, 본 실시예의 공병 박스 포장 과정에 대해 설명하면 다음과 같다.

준비된 공병과 박스는 각각 공병컨베이어와 박스컨베이어를 따라 이송된다.

공병이 작업 영역에 설정된 개수로 정렬되면 그리퍼가 하강하여 일렬로 배치된 복수개의 공병을 클램핑한다. 공병이 클램핑되면 그리퍼가 상승하여 공병컨베이어로부터 공병을 들어 올리게 된다. 그리고 회동부재가 설정된 각도로 회전되면서 회동부재에 설치된 승강바가 수직방향에서 박스쪽을 향해 소정 각도로 기울어져 경사지게 배치된다. 이에, 그리퍼에 클램핑되어 있는 공병이 뒤쪽의 박스를 향해 기울어진 상태로 대기할 수 있다.

한편, 박스컨베이어를 따라 이동되는 박스는 작업영역에 위치한 작업컨베이어로 옮겨져 작업컨베이어 상에 정렬된다. 이 상태에서 틸팅실린더가 신장 구동되어 작업컨베이어는 회동축을 중심으로 설정된 각도로 회동된다. 이에, 작업컨베이어에 정렬되어 있는 박스는 수평면에 대해 소정의 각도로 앞쪽을 향해 기울어지게 된다.

수직 방향에 대한 승강바의 기울기 즉, 공병의 기울기와 수평면에 대한 박스의 기울기는 동일하다. 이에, 승강바의 축방향을 따라 공병을 하강시키게 되면 공병이 박스의 바닥면에 대해 정확히 수직으로 세워져 박스에 적재될 수 있다.

작업컨베이어의 틸팅이 완료되면 승강바가 하강되고 승강바의 선단에 설치된 그리퍼가 박스쪽으로 이동된다. 따라서, 그리퍼에 클램핑되어 있는 공병이 박스 내부로 삽입된다. 승강바의 축방향을 따라 공병의 이동 위치는 박스 내에서 전후방향으로 공병 적재 위치에 맞춰져 있어 공병을 정확한 위치에 적재할 수 있따.

공병이 박스 내부로 진입하여 바닥에 닿게 되면 승강바의 이동이 정지되고, 그리퍼는 공병에 대한 클램핑을 해제하여 공병을 박스에 적재한다.

이에, 박스 내에 일렬의 공병이 적재된다, 공병은 기울어진 박스에 적재되어 자중에 의해 마치 눕혀진 상태로 박스 내측면에 기대어 있기 때문에 박스 바닥쪽으로 넘어져 쓰러지지 않는다.

따라서, 박스 내면에 장착되어 있는 비닐의 탄성력에 의해 밀리더라도 쓰러지지 않고 바닥에 세워져 적재된 상태를 안정적으로 유지할 수 있게 된다.

이렇게 일렬의 공병이 박스 내에 적재되면, 승강바가 후진되면서 그리퍼가 박스 외측으로 이동된다. 회동부재가 회전되어 승강바가 원상태로 복귀하면서 그리퍼는 공병컨베이어 상에 위치하여, 공병컨베이어에 정렬되어 있는 새로운 공병을 클램핑할 수 있다.

그리퍼가 공병을 새로 클램핑하여 위로 들어올리고 승강바가 박스를 향해 기울어지면 대차가 이동하여 다음 적재 위치로 그리퍼를 이동시킨다. 대차가 레일을 따라 전후방향으로 이동하게 되면, 승강바와 그리퍼 및 그리퍼에 클램핑되어 있는 공병이 전체적으로 전후방향으로 이동되어 공병의 적재 위치를 변경할 수 있다. 이에, 박스내에 적재되어 있는 일렬의 공병과 간섭없이 다음 열 위치에 공병을 순차적으로 적재할 수 있다.

상기한 과정을 반복하여 전후방향을 따라 박스 앞쪽에서 뒤쪽으로 복수 열의 공병을 박스에 차례로 적재할 수 있다. 각 열의 공병들 역시 기울어진 상태로 적재되므로, 박스 내에서 넘어지지 않고 적재된 상태를 안정적으로 유지할 수 있다.

이 과정에서 박스 뒤쪽에 최종적으로 공병을 적재시에는 그리퍼를 180도 회전시키는 과정을 더 거칠 수 있다. 승강바 선단에 설치된 방향전환부가 구동됨에 따라 그리퍼가 승강바에 대해 180도 회전되어 전면과 후면의 위치가 바뀌게 된다

이에, 공병 클램핑 상태에서 이동부재 외측으로 튀어나온 후면이 앞쪽을 향하게 되고 전면이 뒤쪽을 향하게 된다. 이 상태로 승강바가 하강되어 그리퍼가 박스 내부로 진입함에 따라 튀어나온 그리퍼의 후면 부분이 박스에 충돌되는 것을 방지할 수 있다. 따라서, 그리퍼와 박스의 간섭을 최소화하면서 공병을 박스 뒤쪽까지 꽉 채워 적재할 수 있게 된다.

박스 내에 공병의 적재가 완료되면 작업컨베이어는 원상태로 회동되어 수평 상태로 복귀된다. 공병을 적재한 박스는 작업컨베이어 출측의 공병컨베이어로 배출되어 후 공정으로 이송되고, 새로운 빈 박스가 작업컨베이어로 이송된다

이상 설명한 바와 같이 본 발명의 예시적인 실시예가 도시되어 설명되었지만, 다양한 변형과 다른 실시예가 본 분야의 숙련된 기술자들에 의해 행해질 수 있을 것이다. 이러한 변형과 다른 실시예들은 첨부된 청구범위에 모두 고려되고 포함되어 본 발명의 진정한 취지 및 범위를 벗어나지 않는다 할 것이다.

100 : 작업프레임 110 : 공병컨베이어
120 : 박스컨베이어 122 : 작업컨베이어
130 : 박스틸팅부 132 : 회동축
134 : 틸팅실린더 150 : 그리핑부
151 : 레일 152 : 대차
153 : 스텝모터 154 : 회동부재
155 : 회동모터 156 : 승강바
157 : 승강모터 160 : 그리퍼
162 : 바디 1621 : 전면
1622 : 후면 163,165 : 홀더
164 : 이동부재 166 : 이동바
168 : 구동부 170 : 방향전환부
172 : 회전축

Claims (5)

1. 작업프레임에 연결되어 공병을 작업 영역으로 이송하는 공병컨베이어, 상기 공병컨베이어에서 이격되어 배치되고 작업영역으로 연장되어 빈 박스를 공급하기 위한 박스컨베이어, 상기 박스컨베이어에 설치되어 작업 영역에 위치한 박스를 설정된 각도로 기울이기 위한 박스틸팅부, 상기 작업프레임에 설치되어 공병을 집어 상기 박스틸팅부에 의해 기울어져 있는 박스의 기울기에 맞춰 공병을 기울여 박스에 적재하기 위한 그리핑부를 포함하는 공병 박스 포장 설비.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 박스틸팅부는 작업 영역에서 박스컨베이어 사이에 배치되는 작업컨베이어, 상기 작업컨베이어와 작업프레임 사이에 설치되는 회동축, 상기 작업프레임과 상기 작업컨베이어 사이에 설치되어 상기 회동축을 중심으로 상기 작업컨베이어를 회동시켜 기울이기 위한 틸팅실린더를 포함하는 공병 박스 포장 설비.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
   상기 그리핑부는, 작업프레임 상부에 설치되는 대차, 상기 대차에 축부재를 매개로 회전가능하게 설치되는 회동부재, 상기 회동부재에 상하로 이동가능하게 설치되는 승강바, 상기 승강바 하단에 설치되어 공병을 클램핑하기 위한 그리퍼, 상기 회동부재에 설치되어 상기 승강바를 상하로 이동시키기 위한 승강모터, 상기 회동부재를 회동시켜 공병을 기울이기 위한 회동모터를 포함하는 공병 박스 포장 설비.
4. 공병컨베이어와 박스컨베이어를 통해 공병과 박스를 작업 위치로 이송하는 공급단계,
   작업 위치에 도착한 박스를 설정된 각도로 기울어는 박스틸팅단계,
   그리퍼로 공병을 들어올리고 기울어진 박스의 기울기에 맞춰 공병을 기울이는 공병틸팅단계,
   기울어진 공병을 박스로 이동하여 박스에 적재하는 적재단계, 및
   공병이 적재된 박스를 원상태로 회동시키고 이송하는 배출단계
   를 포함하는 공병 박스 포장 방법.
5. 제 1 항에 있어서,
   상기 적재 단계는, 박스에 대해 공병 적재 위치를 전후방향으로 순차적으로 이동시켜 박스에 공병을 순차적으로 적재하는 순차 적재 단계를 더 포함하는 공병 박스 포장 방법.
   

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