KR100662928B1 - 카톤 정립 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 호퍼 유닛으로부터 대향 배치된 패널을 갖는 접혀진 카톤을 차례로 조작하여, 그의 정립을 개시하는 장치에 관한 것으로서, 상기 장치는 상기 대향된 패널 중 하나를 차례로 잇고, 호퍼 유닛으로부터 상기 한 패널을 포함하는 접혀진 카톤을 꺼내는 카톤 픽업 수단과, 회전가능한 축에 대하여 궤도를 그리며 상기 호퍼에서 포장장치의 이송단부로 상기 카톤을 이송하는 수단을 포함하고, 패널 파지 수단은 카톤 픽업 수단으로부터 이격되는 방향으로 상기 다른 패널을 파지하여 카톤의 펼침을 개시하기 위해 상기 대향된 패널 중 다른 것을 파지하며, 상기 패널 파지 수단은 가이드 레일과 이 가이드 레일을 따라 제 1 평면내서 이동하는 횡 운반대에 설치된다.

Description

카톤 정립 장치{CARTON ERECTING MECHANISM}
본 발명은 캔 이나 병 등의 주요 물품을 여러 개의 포장된 카톤(carton) 등으로 포장하는 것에 관한 것으로, 특히 호퍼 유닛으로부터 그러한 카톤을 접어진 상태로 공급하여 연속적으로 카톤의 조립작업을 시작하여 마무리하는 것에 관한 것이다.
공지의 포장장치(packaging machine)의 대다수는 한 타입의 한 크기의 카톤만을 조립하는 전용 장치이다. 따라서, 현재의 병주입 설비(bottling plants)는 다수의 장치를 사용하여 다른 타입의 카톤을 포장하는 것이 요구되는데, 이러한 각 장치는 상당한 점유 공간을 가지며 구입과 운용에 모두 상당한 비용이 들고 있다.
제한된 수의 장치만이 예를 들어, 랩어라운드 카톤(awraparound carton)을 6개, 8개 또는 12개 팩 등의 서로 다른 크기의 카톤을 포장할 수 있다. 이러한 모든 장치는 카톤을 어느 한 크기 또는 타입으로부터 다른 크기나 타입으로 바꾸는데 조정이 필요하다. 이 조정은 장치 내부의 모든 카톤의 수동 제거 및 경우에 따라서는 장치의 구성요소들의 기계적 조정을 포함한다. 이러한 변경을 하는데에는 30분 또는 그 이상이 소요될 수 있고, 장치를 사용할 수 없어서("정지시간(downtown)"으로 알려져 있음) 병주입 설비에는 고비용의 지연 원인이 있게 된다. 이러한 지연은 변경 기간 동안에 여러 문제들이 발생한다면, 장치뿐만이 아니라 전체 병주입 라인에 정지를 일으키게 된다.
본 발명은 하나 이상의 타입의 카톤을 조립할 수 있는 공급장치를 제공하여 현재 알려져 있는 장치의 단점을 해소하고자 한다. 또한, 본 발명은 하나의 카톤 타입으로부터 다른 타입으로 바꿀 수 있고, 또는 최소 정지시간으로 카톤의 크기를 바꿀 수 있다. 본 발명은 특징은 현재 알려져 있는 장치의 문제들을 극복하거나 적어도 완화시키는 "완전한 유연성(a fully flexible)" 장치를 제작할 수 있다.
본 발명은 관련 출원(출원인 참조번호 D-7725, 국내 출원번호 제2000-7002951호)에 설명된 장치에 사용될 수 있다. 본 발명을 여러가지 다른 타입의 장치에 사용할 수도 있다. 대안적으로, 본 발명의 조립기구(an erecting mechanism)를 새로운 장비에 맞도록 또는 기존의 장비를 개수하는 방식으로 장착되게 개별의 모듈로 판매할 수 있다.
영국특허 UK 2053133는 고정식 격납 창고에서 블랭크(blank)를 이동 /보관하고, 이 블랭크를 정립하고, 이송하는 장치에 관한 것이다. 이 장치는 4지점 연동장치(four point linkages)에 설치되고, 캔에 의해 조정되는 회전식 운반체(arotary carrier)에 배치된 이송부재(a transfer member)를 포함한다. 회전시에 블랭크의 이동을 용이하게 하기 위해, 상기 이송부재들은 정지한다. 정립된 블랭크를 이송장치로 이송하는 이송 동안, 구획 부재(a section member)들이 이송장치와 동시에 이동된다.
미국 특허 US 4625575는 깊은 구획(a deep section)과 얕은 캔 트랩 구획(a shallow can trap section)을 포함하는 연속 캔 트랙을 갖는 캔 플레이트(a can plate)가 제공되는 공급기구용 캔 조립체에 관한 것이다. 캔 트랙 종동암(can track follow arm) 깊고 보다 얕은 캔 트랙내에서 상대적 이동을 위해 사용된다. 픽업 수단은 편심 암에 의해 캔 암에 연결되고, 캔 트랙은 픽업 수단을 외측 연장위치로 이동시키고, 내측 수납 위치로 돌아온다.
국제출원 WO 92/15450은 창고로부터 접혀진 슬리브형 카톤을 취출하여 흡입 장치를 갖는 카톤 정립 장치에 관한 것이다. 흡입 장치는 중심 회전축 주위의 궤도를 따라 이동할 때 슬라이딩 로드상에서 내측 및 외측으로 이동한다. 흡입장치의 궤도 외측 설치된 진동 파지장치(an oscillating gripper)는 접혀진 카톤의 외부 패널상에서 외측으로 파지하여 그것을 개방시킨다.
종래 기술에서 이들 참조문헌들은 기본적으로 카톤 픽업 수단에 관한 것으로서, 평탄한 상태로부터 카톤을 정립시킬 때 연관된 문제를 해결하고 있지는 않다. 본 발명은 평탄한 상태로 보관된 후, 서로 다른 카톤의 대향 패널을 분리할 때 연관된 문제점을 해결하는 데 있다.
따라서, 본 발명은 종래 기술의 문제점을 극복하거나 적어도 완화하기 위한 것이다.
본 발명의 한 태양은 호퍼 유닛로부터 대향 배치된 패널을 갖는 접혀진 카톤을 순차적으로 조정하여 정립을 개시하기 위한 장치를 제공하고, 상기 장치는 상기 대향배치된 패널 중 하나를 차례로 파지하고, 호퍼 유닛으로부터 상기 한 패널을 포함하는 접혀진 카톤을 취출하기 위한 카톤 픽업 수단과 상기 호퍼 유닛으로부터 포장장치의 공급단부로 회전가능한 축에 대하여 궤도를 따라 상기 카톤을 이송하는 수단을 포함하고, 패널 파지 수단은 카톤 픽업 수단으로부터 이격되는 방향으로 상기 다른 패널을 파지하여 카톤의 개구를 개시하기 위해 상기 대향 패널 중 다른 것을 파지하기 위한 궤도 경로 외측에 배치되고, 상기 패널 파지 수단은 가이드 레일과 상기 가이드 레일을 따라 제 1 평면내에서 이동 가능한 횡 운반대(a transverse carriage)에 설치된다.
본 발명의 다른 태양의 특징에 의하면, 패널 파지 수단은 선형 서보 모터에 의해 제 1 평면내에서 이동될 수 있다.
본 발명의 또 다른 태양의 특징에 의하면, 상기 패널 파지 수단은 상기 가이드 레일과 실질적으로 수직으로 슬라이드 부재에 설치될 수 있고, 상기 슬라이드 부재는 상기 가이드 레일에 대하여 이동 가능하고, 이에 의해 상기 패널 파지 수단은 2개 평면에서 이동 가능하다.
본 발명의 다른 태양의 다른 특징에 의하면, 상기 패널 파지 수단은 선형 서보 모터에 의해 제 2 평면내에서 이동된다.
본 발명의 다른 태양의 다른 특징에 의하면, 제어 수단은 패널 파지 수단의 이동을 제어하도록 구성될 수 있다.
본 발명의 다른 태양의 또 다른 특징에 의하면, 상기 패널 파지 수단은 상기 슬라이드 부재상에 설치된 흡입 컵 및 컵 홀더를 포함하고, 상기 흡입 컵은 상기 카톤을 개구하는 동안 진공 공급장치에 연결된다.
본 발명의 또 다른 태양의 특징에 의하면, 상기 면 접촉 패널은 카톤의 대향 측면 패널을 포함할 수 있다.
이제 첨부한 도면을 참조하여 예를 통해서 본 발명의 실시예를 기술한다.
도 1은 본 발명의 한 실시예의 백 피더 메커니즘을 나타내는 포장장치의 공급부에 대한 사시도,
도 2는 도 1에 도시된 포장장치의 반대측에서 본 사시도,
도 3은 도 1에 도시된 백 피더 메커니즘의 확대 사시도,
도 4 내지 도 6은 카톤의 대향하는 패널을 분리하는 백 피더 메커니즘을 나타내는 사시도,
도 7a, 도 7b 및 도 7c는 바스켓 형태의 카톤, 8개의 병에 대한 완전 봉입형 카톤, 12개의 병에 대한 완전 봉입형 카톤의 측면도,
도 8은 흡입 컵의 X 좌표를 제어하는 선형 서보 모터의 시간에 대한 거리, 속도, 가속도 및 가속도의 도함수의 한 예를 나타내는 4개의 그래프 및
도 9는 흡입 컵의 Y 좌표를 제어하는 선형 서보 모터의 시간에 대한 거리, 속도, 가속도 및 가속도의 도함수의 한 예를 나타내는 4개의 그래프이다.
본 발명에 따른 메커니즘은 예를 들어 랩어라운드, 완전 봉입형 및 바스켓 형태의 카톤(wraparound, fully enclosed and basket type cartons)과 같은 다양한 카톤 형태를 정립할 수 있다. 카톤 형태에 대한 본 명세서의 참조는 서로 다른 크기의 특정 카톤 스타일을 포함한다. 예를 들어, 상기 메커니즘은 8개 또는 12개 물품에 대한 완전 봉입형 카톤을 적재할 수 있다.
도면의 도 1 및 도 2를 참조하면, 상기한 형태의 카톤을 처리하는 카톤 정립장치(10)가 도시되어 있다. 장치의 상류단은 예를 들면 접혀진 상태의 바스켓 형태 및 완전 봉입형 카톤(16, 18)과 같은 복수의 카톤이 처리를 위해 보관되어 있는 호퍼 유닛(12, 14)를 포함한다. 이 실시예에서, 각각의 호퍼 유닛(12, 14)은 중력 공급 형태이고, 카톤 블랭크는 경사진 각각의 호퍼 유닛에 유지되어 확실한 공급을 제공한다.
호퍼 유닛(12, 14)에 인접하여 설치된 회전식 진공 공급장치(20, a rotary vacuum feeder)는 호퍼 유닛에서 순차적으로 카톤을 차례로 취출되어, 도 3에 도시된 회전 경로 "Z"에서 카톤을 페이퍼 공급 체인(22, a paper feed chain)으로 이송한다. 페이퍼 공급 체인(22)은 카톤을 하류의 적재 스테이션(24, a loading station)까지 이송하기 위해 설치되어 있다.
카톤이 호퍼 유닛(12)에서 취출되어, 회전식 진공 공급장치(20)에 의해 회전될 때, 백 피더 메커니즘(30, a back feeder mechanism)은 대향하는 패널을 분리하고, 카톤을 정립하는데 부분적으로 도움을 주기 위해 사용된다. 도면에 도시된 실시예에서, 회전식 진공 공급장치에 의해 이송되는 카톤은 도 7b에 도시된 바와 같이 평평한 접혀진 상태의 완전 봉입형 카톤이다.
호퍼 유닛(12, 14)의 경사진 위치로부터 페이퍼 공급 체인(22)의 수직면까지 카톤을 이송하기 위해, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 수직면으로부터 회전식 진공 공급장치(20)의 회전축을 오프셋할 필요가 있다. 따라서, 백 피더 메커니즘(30)도 또한 카톤의 궤도 경로에 접선방향으로 오프셋되어야 한다.
도 3에 도시된 백 피더 메커니즘(30)의 구성으로 돌아가서, 하나 이상의 카톤 패널을 파지하기 위한 적절한 파지 수단(a suitable engagement means)을 포함한다. 본 실시예에서, 상기 파지 수단은 슬라이드 부재(36, a slide member)위에 설치된 컵 홀더(34, a cup holder)에 지지된 흡입 컵(32, a suction cup)을 포함한다. 파지 수단을 "X(제2 평면)" 및/또는 "Y(제1 평면)" 방향으로 이동하기 위해 적절한 수단이 설치된다. 예를 들어, 슬라이드 부재(36)가 횡 운반대(38, a transverse carriage)위에 설치되고, 횡 운반대에 대해 문자 X(제2 평면)로 표시된 방향으로 이동되어질 수 있다. 횡 운반대(38)는 지지 프레임(도시되지 않음)에 고정되는 가이드 레일(39)에 연결되는 것이 바람직하다. 횡 운반대는 가이드 레일(39)에 대하여 문자 Y(제1 평면)로 표시된 방향으로 흡입 컵과 슬라이드 부재를 이동하도록 구성되어 있다. 따라서, 흡입 컵(32)은 회전식 진공 공급장치(20)을 향하여 이동하거나 또는 이로부터 이격되는 방향으로 이동할 수 있고, 또는 카톤의 궤도 경로 Z에 평행한 방향으로 이동할 수 있다. 필요하면, 슬라이드 부재 및/또는 가이드 레일의 단부에 이동제한 정지부재를 포함할 수 있다.
대안적인 구성요소 또는 형상이 X-Y 방향으로 이동할 수 있는 조립체를 설치하기 위해 사용될 수 있는 것이 명확하다.
슬라이드 부재(36)는 예를 들어 적당한 제어시스템에 의해 제어되는 제 1 선형 서보 모터(도시되지 않음)와 같은 제 1 구동수단에 의해 이동되고, 횡 운반대(38)는 예를 들어 또한 제어시스템에 의해 제어되는 제 2 선형 서보 모터(도시되지 않음)와 같은 제 2 구동수단에 의해 이동된다. 몇몇 실시예에서, 제어시스템은 적당한 X-Y 좌표를 미리 설정(pre-set), 흡입 컵의 경로를 규정하기 위해 프로그램돠어진다. 제어수단은 전용 프로세서 또는 백 피더 메커니즘이 사용되는 포장장치용 제어수단일 수 있다. 대안적으로, 제어수단은 주지된 프로그램 가능한 서보 제어시스템인 것이 바람직하다. 특정한 "X" 또는 "Y" 좌표를 변경하기 위해 수동 입력수단이 포함될 수 있다. 한 형태의 제어시스템에 대한 보다 상세한 내용은 관련출원(출원인 참조번호 D-7725, 국내출원 제2000-7002951호)에 기재되어 있다.
사용시에, 백 피더 메커니즘(30)는 카톤 패널(40)의 하나를 회전식 진공 공급장치(20)에 의해 유지된 대향하는 패널(42)로부터 하나를 분리한다. 이 실시예에서, 사용된 대향하는 패널은 측면 패널(40, 42)이다. 회전식 진공 공급장치(20)가 카톤을 이송할 때, 백 피더 메커니즘(30)의 흡입 컵(32)은 도 4에 도시된 바와 같이 접혀진 카톤(18)의 측면 패널(40)과 접촉하여 앞쪽으로 이동된다. 접촉 위치는 대략 분리되는 벽의 중앙 부분에 있는 것이 바람직하다. 측면 패널(40)을 유지하기 위해 흡입 컵(32)에 진공이 가해진다. 회전식 진공 공급장치(20)가 카톤을 앞쪽으로 계속 회전시키면, 도 5에 도시된 바와 같이 백피더 메카니즘의 흡입 컵(32)은 2개의 측면 패널을 분리하기 위해 회전식 진공 공급장치(20)로부터 이격되어지도록 이동한다. 이 실시예에서, 회전식 진공 공급장치의 전측 흡입 컵(44) 쌍(a leading pair of suction cups)들은 전측 단부 패널(46, a leading end panel)을 해제한다. 따라서, 카톤은 측벽과 단부가 분리되어 부분 정립된 상태로 접혀진다. 다음에, 백 피더 메커니즘의 진공 공급이 차단되어, 카톤은 도 6에 도시된 백 피더에서 해제된다.
패널 중의 하나를 유지하기 위해 흡입 컵을 사용하는 것이 바람직하지만, 몇몇 실시예는 대안적인 구성요소, 예를 들어 기계적인 연결 수단을 사용할 수 있다.
카톤(18)은 페이퍼 공급 체인(22)과 접촉할 때까지 계속 궤도 경로를 따라 이동을 계속한다. 특히, 카톤의 전측 가장자리(48, a leading edge)는 페이퍼 공급 체인(22)의 전측 러그(50, a leading lug)과 인접하게 된다. 전측 러그(50)는 회전식 진공 공급장치(20)의 흡입 컵(44, 52)에서 이격되어 전측 가장장리(48)를 인도하고, 이에 의해 실질적으로 수직인 상태로 전면 단부 패널(54) 및 측면 패널(40)을 배치한다. 동시에, 후측 러그(56, a rear lug)는 정립을 완료하는데 도움을 주기 위해 후면 단부 패널(58)과 접촉하여 이동한다. 그 후, 회전식 진공 공급장치(20)의 흡입 컵(44, 52)은 카톤을 해제하고, "Z" 방향으로 계속 이동하며, 카톤(30)은 페이퍼 공급 체인에 의해 하류로 적재 스테이션(60)까지 이동된다.
상기에 설명한 바와 같이, 도 7에 도시된 백 피더 메커니즘의 흡입 컵의 바람직한 "픽업" 위치(62)는 대략 카톤의 측면 패널의 중앙에 위치한다. 그러나, 이 위치는 카톤의 형태에 따라 변화할 수 있고, 특히 각각의 카톤 형태와 서로 다른 카톤 크기에 대하여 측면 패널 및 단부 패널의 크기에 따라 변화한다. 바스켓 형태 카톤과 보다 큰 크기의 완전 봉입형 카톤에 적용된 이들 위치들의 예는 도 7a 및 도 7c에 도시되어 있다. 마찬가지로, 2개의 패널을 분리하는 흡입 컵의 경로도 또한 정립되는 특정 카톤 형태에 따라 변화할 것이다. 흡입 컵은 국제출원공개 WO 92/15450에 개시된 것과 유사한 변동 경로를 추종할 수 있다고 생각된다. 대안적으로, 몇몇 카톤에 대하여 회전식 경로가 사용될 수 있다. 상기에 기재된 백 피더 메커니즘의 이점은 시스템에 의해 제공되는 유연성에 있다. 따라서, 백 피더 메커니즘의 흡입 컵(32)의 위치는 소정 위치로 이동할 수 있거나 슬라이드 부재(36) 또는 가이드 레일(39)의 단부 이동을 제한하는 정지부재를 가지면은 어떤 경로를 채택하여도 좋다. 따라서, 백 피더 메커니즘은 경로를 추종 및/ 또는 특정 카톤 형태에 대한 픽업 위치로 이동하도록 프로그램될 수 있고, 경로 및 위치는 카톤 형태에 따라 변경 가능하다. 완전 봉입형 카톤을 구성할 때 흡입 컵의 경로, 흡입 컵의 X 방향(제2 평면) 및 Y(제1평면) 방향을 제어하는 선형 서보 모터의 속도 및 가속도의 실시예가 도 8 및 도 9에 도시되어 있다.
제어시스템을 미리 프로그래함으로써, 흡입 컵(32)의 위치 및 경로는 미리 설정되어질 수 있고, 따라서 카톤 형태 또는 스타일을 전환할 때 정지시간(down time)의 양을 줄일 수 있다. 본 발명에 따르면, 장치의 작동 속도가 개선될 뿐만 아니라 효율성 및 내구성이 개선된다.
여기에 기술된 바람직한 실시예는 카톤내에 병을 적재하기 위한 것이지만, 본 발명은 병용의 카톤으로 한정되는 것은 아니라고 이해될 것이다. 본 발명은 캔, 판지 "브릭" 및 다른 용기를 카톤내에 포장하는 장치에도 사용될 수 있다.
게다가, 여기에 기술된 바람직한 실시예는 수직 적재 슬리브형 카톤에 용기를 적재하는 장치의 일부분으로서 도시되어 있지만, 본 발명은 이런 형태의 카톤으로 한정되는 것은 아니다. 해당 기술분야의 당업자라면 알 수 있는 것처럼, 본 발명은 랩어라운드 또는 단부 적재 카톤에도 사용될 수 있다.
본 발명의 백 피더 메커니즘은 특정 실시예를 참조하여 기술되어 있고, 본 발명의 범위내에서 다양한 변형이 가능하다는 것을 알 수 있을 것이다. 이 백 피더 메커니즘은 메커니즘을 조정하는데 있어서 많은 시간을 소요하지 않고 예를 들어 4개, 6개, 8개 및 12개의 병과 같은 일정 범위의 카톤 크기 및 형태를 포함하는 물품의 그룹들의 다양한 구성을 포함하는 카톤을 처리할 수 있다.

Claims (9)

  1. 호퍼 유닛(12,14)으로부터 대향 배치된 패널을 갖는 접혀진 카톤(16,18)을 순차적으로 조정하여 정립을 개시하기 위한 카톤정립장치(10)에 있어서,
    상기 카톤정립장치는 상기 대향 배치된 패널 중 하나를 차례로 파지하고, 호퍼 유닛으로부터 상기 한 패널을 포함하는 접혀진 카톤을 취출하기 위한 카톤 픽업 수단과 상기 호퍼 유닛으로부터 포장장치의 공급 단부로 회전가능한 회전축에 대하여 궤도 경로를 따라 상기 카톤을 이송하는 수단을 포함하고,
    패널 파지 수단은 카톤 픽업 수단으로부터 이격되는 방향으로 상기 다른 패널을 파지하여 카톤의 개구를 개시하기 위해 상기 대향 패널 중 다른 것을 파지하기 위한 궤도 경로 외측에 배치되고, 상기 패널 파지 수단은 가이드 레일(39)과 상기 가이드 레일을 따라 제 1 평면(Y)내에서 이동 가능한 횡 운반대(38)에 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 카톤정립장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 패널 파지 수단은 선형 서보 모터에 의해 상기 제 1 평면(Y)내에서 이동되는 것을 특징으로 하는 카톤정립장치.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 패널 파지 수단은 상기 가이드 레일(39)과 수직 상태로 슬라이드 부재(36)에 설치되고, 상기 슬라이드 부재는 상기 가이드 레일에 대하여 이동 가능하여, 상기 패널 파지 수단은 제1, 2 평면(X,Y)내에서 이동하는 것을 특징으로 하는 카톤정립장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 패널 파지 수단은 선형 서보 모터에 의해 제 2 평면(X)내에서 이동되는 것을 특징으로 하는 카톤정립장치.
  5. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    제어수단이 상기 패널 파지 수단의 이동을 제어하는 특징으로 하는 카톤정립장치.
  6. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    제어수단이 상기 패널 파지 수단의 위치, 속도 및 가속도를 제어하는 것을 특징으로 하는 카톤정립장치.
  7. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    제어수단이 상기 궤도 경로 이송에서 카톤의 속도에 관한 정보를 수신하는 수신수단을 구비한 것을 특징으로 하는 카톤정립장치.
  8. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 패널 파지 수단은 흡입 컵(32) 및 상기 슬라이드 부재(36)상에 설치된 컵 홀더(34)를 포함하고, 상기 흡입 컵은 상기 카톤 개구 동안에 회전식 진공 공급장치(20)에 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 카톤정립장치.
  9. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 카톤의 대향하는 측면 패널은 대면 접촉하고는 있는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 카톤정립장치.
KR1020007002903A 1997-09-19 1998-09-21 카톤 정립 장치 KR100662928B1 (ko)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
GB9719948.3 1997-09-19
GBGB9719948.3A GB9719948D0 (en) 1997-09-19 1997-09-19 Carton erecting mechanism
PCT/US1998/019646 WO1999014127A1 (en) 1997-09-19 1998-09-21 Carton erecting mechanism

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