KR20130093533A - 봉지의 탈기, 밀봉방법 및 장치 - Google Patents

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KR20130093533A
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Abstract

(과제)
본 발명은, 그리퍼(3, 3)로 협지되어 피포장물이 충전된 봉지(2)의 헤드 스페이스부(2a)를 한 쌍의 프레스 바(4, 5)에 의하여 압착시켜서 탈기한 후에 봉지의 입구를 밀봉하는 탈기 및 밀봉방법을 제공한다. 프레스 바(4, 5)로 헤드 스페이스부(2a)를 압착시킬 때에 봉지(2)를 구성하는 필름이 신장되거나 파손되지 않도록 한다. 피포장물(1)의 충전량을 변경하였을 경우나 피포장물(1)의 충전량에 의도하지 않는 편차가 발생한 경우에도 탈기 부족 등의 문제가 발생하지 않도록 한다.
(해결수단)
봉지(2)의 바닥부를 지지하여 봉지(2)를 상승시키는 승강식 봉지 밑바닥 지지대(16)와, 상승하는 봉지(2) 내의 피포장물(1)의 상면이 소정 높이(프레스 바(4, 5)의 바로 하측위치)에 도달하였을 때에 검출신호를 제어장치(18)로 발신하는 검출기(17)를 설치한다. 상기 검출신호에 의거하여 승강식 봉지 밑바닥 지지대(16)가 정지되고, 계속하여 프레스 바(4, 5)가 봉지(2)의 헤드 스페이스부(2a)를 압착시키고 또한 열판(8, 8)이 봉지 입구의 열밀봉을 한다.

Description

봉지의 탈기, 밀봉방법 및 장치{DEAERATION, SEALING METHOD AND SEALING DEVICE FOR BAG}
본 발명은, 봉지(bag)에 분체(粉體) 등의 피포장물을 충전(充塡)한 후에 봉지의 헤드 스페이스(head space)(봉지 내의 공간 중에서 피포장물의 상방이 될 수 있는 공간을 말한다) 내의 공기를 배제한 후에, 상기 봉지의 입구를 밀봉(密封 : sealing)하는 봉지의 탈기(脫氣), 밀봉방법 및 그 장치에 관한 것이다. 여기에서 봉지라 함은 포대는 물론 자루, 봉지, 봉투 등을 총괄하는 포괄적인 개념이다. 이하, 본 명세서에서 동일하다.
봉지의 양쪽 테두리부를 한 쌍의 그리퍼(gripper)로 협지(挾持)하여 매달고 상기 봉지를 소정의 이송경로(원형(圓形), 레이스트랙형(race track形), 직선 모양 경로 등)를 따라 간헐적(間歇的)으로 이송함과 아울러, 이송의 과정에서 상기 그리퍼로 협지한 봉지에 대하여, 봉지 입구의 개구(開口), 봉지 내에 대한 피포장물의 충전, 봉지 입구의 밀봉 등 각종 포장처리조작을 순차적으로 실시하는 백필링 포장기(bag-filling 包裝機)가 주지이다.
이러한 종류의 백필링 포장기에 있어서, 피포장물을 충전한 후 봉지의 입구를 밀봉하기 전에, 필요에 따라 봉지의 헤드 스페이스부 내의 공기를 배제하는 탈기공정(脫氣工程)이 이루어진다(예를 들면 특허문헌1 참조(다만 특허문헌1에서는 헤드 스페이스부 내의 잉여증기(剩餘蒸氣)를 배제하고 있다)). 봉지가 거세트 봉지(gusset bag)인 경우에, 봉지를 평면에서 볼 때에 있어서의 유효단면적이 일반적인 편평한 모양의 평봉지(flat bag)에 비하여 크기 때문에, 상기 헤드 스페이스도 크며 따라서 잔기량(殘氣量)도 많아지게 되어 탈기공정의 필요성이 더 크다.
탈기방법으로서는, 충전이 완료된 봉지 내에 노즐(nozzle)을 삽입하여 헤드 스페이스 내의 공기를 흡인하는 노즐탈기(nozzle脫氣)나 충전이 완료된 봉지를 감압챔버(減壓chamber) 내에 유입시켜서 봉지 내를 탈기하는 진공탈기(眞空脫氣)가 주지이다. 그러나 피포장물이 분체인 경우에 이들의 탈기방법에서는 봉지 내의 공기와 함께 충전된 분체의 일부도 봉지의 외부로 배출되기 때문에, 한 쌍의 프레스 바(press bar)에 의하여 헤드 스페이스를 봉지의 외부로부터 압착시켜서 헤드 스페이스 내의 공기를 몰아내는 프레스 탈기(press 脫氣)가 일반적이다.
프레스 탈기에 대하여, 수평면 내에서 간헐적으로 회전하는 테이블의 주위에 복수 쌍의 그리퍼가 설치된 주지의 간헐회전 테이블식 백필링 포장기(間歇回轉 table式 bag-filling 包裝機)(특허문헌1 참조)를 예로 하여 설명한다. 이 간헐회전 테이블식 백필링 포장기에서는, 봉지의 양쪽 테두리부를 한 쌍의 그리퍼로 협지하여 매달고 상기 봉지를 원형의 이송경로를 따라 간헐적으로 이송함과 아울러, 이송의 과정에서 상기 그리퍼로 협지된 봉지에 대하여, 봉지 입구의 개구, 봉지 내에 대한 피포장물의 충전, 봉지의 탈기 및 봉지 입구의 밀봉 등 각종 포장처리조작을 순차적으로 실시하도록 되어 있다. 도7(a)는, 이 간헐회전 테이블식 백필링 포장기에 있어서, 피포장물(1)(예를 들면 분체)이 충전된 봉지(2)(예를 들면 거세트 봉지)의 양쪽 테두리를 협지한 그리퍼(3, 3)(한쪽의 그리퍼(3)만 나타낸다)가 소정의 위치(탈기 및 밀봉공정위치)에서 정지된 시점의 상태를 나타낸다. 그리퍼(3, 3)가 상기 소정 위치에 정지됨에 따라 봉지(2)는 상기 이송경로 상의 소정 위치에 정지되고, 여기에서 봉지(2)에 대한 탈기 및 밀봉공정이 이루어진다.
도7(a)에 나타나 있는 바와 같이 그리퍼(3, 3)의 바로 하측위치에 한 쌍의 프레스 바(4, 5)가 각각 봉지(2)의 폭방향(도7(a)의 지면(紙面)과 수직방향)과 평행하게 봉지(2)를 협지하도록 대향(對向)하여 배치되어 있다. 프레스 바(4, 5)는 각각 봉지(2)의 폭과 거의 같은 정도의 길이를 구비하고, 그 중앙부가 프레스 로드(press rod)(6, 7)의 선단에 고정되어 있다. 프레스 로드(6, 7)의 후단은 각각 도면에 나타내지 않은 구동원(驅動源)(예를 들면 캠(cam)이나 에어실린더(air cylinder))에 접속되고, 상기 구동원이 작동함으로써 프레스 바(4, 5)가 수평면 내에서 봉지(2)의 두께방향으로 진퇴(進退)되어 서로 접근 또는 이반(離反)된다.
봉지(2)가 정지되면, 도7(b)에 나타나 있는 바와 같이 상기 구동원이 작동되어 프레스 바(4, 5)가 서로 접근하여(화살표 참조), 봉지(2)의 헤드 스페이스부(2a)를 외측으로부터 협지하여 헤드 스페이스부(2a)를 압착시켜서(이에 따라 봉지(2)는 높이(h)만큼 올라간다), 헤드 스페이스부(2a) 내의 공기를 봉지의 입구를 통하여 배제한다. 계속하여 그리퍼(3, 3)의 상방위치에 배치된 한 쌍의 열판(熱板)(8, 8)이 서로 접근하여 닫혀서 봉지(2)의 입구를 열밀봉(熱密封)한다.
상기 탈기행정(脫氣行程)에 있어서, 봉지(2)는 소정의 두께를 구비하고 그리퍼(3, 3)에 양쪽 테두리가 협지되어 매달려 있기 때문에, 프레스 바(4, 5)가 봉지(2)의 헤드 스페이스부(2a)를 압착시켰을 때에 봉지(2)를 구성하는 필름 특히 헤드 스페이스부(2a)의 필름에 큰 장력이 작용한다. 이 때문에 이 필름이 비교적 얇은 경우에 상기 장력에 의하여 필름이 신장되거나 파손되는 등 필름이 손상을 받기 쉽다는 문제가 발생한다.
한편 상기 백필링 포장기에 있어서, 같은 형상 및 사이즈의 봉지(2)에 대하여 피포장물(1)의 충전량을 변경하는 경우가 있을 수 있다. 충전량을 변경하기 전에 있어서의 피포장물(1)의 충전높이(봉지(2)의 바닥부로부터 피포장물(1)의 상면까지의 높이)가 T0이었다고 하면(도7 참조), 충전량을 변경한 후의 충전높이(T)는 T < T0 또는 T > T0이 된다.
도8(a)는, 피포장물(1)의 충전량을 감소시킴으로써 충전높이(T)가 T < T0이 된 예이다. 여기에서 가령 프레스 바(4, 5)의 높이방향의 위치가 충전량의 변경 전후에 있어서 변경되지 않은 것이라고 하면, 프레스 바(4, 5)에 의하여 봉지(2)의 헤드 스페이스부(2a)를 압착시켰을 때에 도8(b)에 나타나 있는 바와 같이 헤드 스페이스부(2a)는 충분하게 압착되지 않아 탈기가 불충분하게 된다. 반대로 충전량을 증가시킴으로써 충전높이(T)가 T > T0이 되었을 경우에, 프레스 바(4, 5)에 의하여 봉지(2)의 헤드 스페이스부(2a)를 압착시켰을 때에 헤드 스페이스부(2a)의 필름에 더 과대한 장력이 작용한다.
또한 같은 형상 및 사이즈의 봉지(2)를 사용하고 피포장물(1)의 충전량(목표값)을 변경하지 않는 경우에도 실제의 충전량에 의도하지 않은 편차가 발생함으로써 상기와 같은 문제가 발생할 수 있다.
피포장물(1)의 충전량을 변경함에 따른 상기 문제는, 충전량을 변경할 때마다 프레스 바(4, 5)의 높이방향의 위치를 변경함으로써 어느 정도 해결할 수 있다. 그러나 이 방법은 백필링 포장기의 오퍼레이터(operator)의 부담이 크다. 또한 이 방법에서는, 충전량에 의도하지 않는 편차가 발생하는 것에 대해서는 대처할 수 없다.
이 밖에 특허문헌2에는, 피포장물을 충전한 봉지를 콘베이어에 실어서 연속적으로 반송하면서, 가압 막대와 가이드 막대로 헤드 스페이스부를 외측으로부터 압착시켜서 헤드 스페이스부 내를 탈기하는 것이 기재되어 있다.
특허문헌3에는, 피포장물을 충전한 봉지를 콘베이어에 실어서 간헐적으로 반송하고, 소정의 정지위치에 있어서 가압부재로 헤드 스페이스부를 외측으로부터 압착시켜서 헤드 스페이스부 내를 탈기하는 것이 기재되어 있다.
특허문헌4에는, 피포장물이 충전된 봉지를 탈기하면서 블록(block) 모양으로 정형하는 방법이 기재되어 있다. 이 방법을 도9를 참조하여 설명하면, 우선 도9(a)에 나타나 있는 바와 같이 피포장물을 충전한 봉지(2)에 있어서 둘레의 4면을 전후좌우의 프레스 판(전후의 프레스판(9, 10)만 나타낸다)으로 둘러싸고, 봉지(2)의 상부를 뚜껑부재(11, 12)로 덮고 또한 고정로드(13, 14)에 의하여 협지하여 매단 모양으로 지지한다. 또 뚜껑부재(11)와 고정로드(13)는 프레스 판(9)에, 뚜껑부재(12)와 고정로드(14)는 프레스 판(10)에 각각 고정되어 있다. 계속하여 도9(b)에 나타나 있는 바와 같이 도면에 나타내지 않은 탈기노즐에 의하여 봉지 내의 공기를 흡인하여 탈기하면서, 봉지(2)의 바닥부를 플레이트(plate)(15)로 밀어올려서 봉지(2)를 블록 모양으로 정형하고, 이어서 봉지 입구를 밀봉한다. 특허문헌4에 기재된 방법에 의하면, 봉지(2)의 헤드 스페이스부(2a) 내를 탈기할 수 있지만, 도9(b)에 나타나 있는 바와 같이 헤드 스페이스부(2a)가 압착됨에 따라 헤드 스페이스부(2a)의 필름이 주름지게 되어 제품의 미려함이 저하된다.
일본국 공개특허 특개평9-95311호 공보 일본국 공개실용신안 실공평7-2407호 공보 일본국 실용신안등록 제2548921호 공보 일본국 특허 제3940856호 공보
본 발명은, 양쪽 테두리부가 한 쌍의 그리퍼로 협지되어 피포장물이 충전된 봉지의 헤드 스페이스부를 한 쌍의 프레스 바에 의하여 외측으로부터 압착시켜서 상기 헤드 스페이스부 내의 공기를 배제한 후에 상기 봉지의 입구를 밀봉하는 봉지의 탈기 및 밀봉방법에 있어서, 프레스 바에 의하여 압착하였을 때에 봉지를 구성하는 필름이 신장되거나 파손되는 등의 손상을 받지 않도록 하는 것을 주된 목적으로 한다. 또한 동일 사이즈의 봉지에 있어서 피포장물의 충전량(목표값)을 변경하거나 실제의 충전량에 의도하지 않는 편차가 발생한 경우에도 탈기 부족 등의 문제의 발생을 방지하는 것을 다른 목적으로 한다.
본 발명은, 양쪽 테두리부를 한 쌍의 그리퍼(gripper)로 협지(挾持)하여 피포장물이 충전(充塡)된 봉지(bag)의 헤드 스페이스부(head space部)를 한 쌍의 프레스 바(press bar)에 의하여 외측으로부터 압착시켜서, 상기 헤드 스페이스부 내의 공기를 배제한 후에 상기 봉지의 입구를 밀봉(密封 : sealing)하는 봉지의 탈기(脫氣) 및 밀봉방법에 있어서, 상기 봉지의 바닥부를 승강식 봉지 밑바닥 지지대(昇降式 bag bottom 支持臺)에 의하여 지지하여 상기 봉지를 상승시키고, 상기 봉지에 충전된 피포장물의 상면이 상기 프레스 바의 바로 하측에 도달하였을 때에 상기 승강식 봉지 밑바닥 지지대를 정지시키고, 상기 한 쌍의 프레스 바의 일방 또는 양방을 상기 피포장물의 상면을 따라 이동시켜서 상기 봉지의 헤드 스페이스부를 외측으로부터 압착시키는 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명은, 양쪽 테두리부를 한 쌍의 그리퍼로 협지하여 피포장물이 충전된 봉지의 헤드 스페이스부를 한 쌍의 프레스 바에 의하여 외측으로부터 압착시켜서, 상기 헤드 스페이스부 내의 공기를 배제한 후에 상기 봉지의 입구를 밀봉 및 봉지의 탈기 및 밀봉장치에 있어서, 상기 그리퍼의 하방위치에 배치되고 서로 접근 또는 이반(離反)이 가능한 상기 한 쌍의 프레스 바와, 상기 그리퍼의 상방위치에 배치되고 개폐(開閉)가 가능하여 닫혔을 때에 상기 봉지의 입구를 열밀봉(熱密封)하는 한 쌍의 열판(熱板)과, 상기 한 쌍의 프레스 바의 하방위치에 배치되고 승강(昇降)이 가능하여 상승할 때에 상기 봉지의 밑바닥을 지지하여 상기 봉지를 함께 상승시키는 승강식 봉지 밑바닥 지지대와, 상기 승강식 봉지 밑바닥 지지대가 상승할 때에 상기 봉지에 충전된 피포장물의 상면이 상기 프레스 바의 바로 하측에 도달한 것을 검출하는 검출기와, 상기 승강식 봉지 밑바닥 지지대의 승강을 제어하고 상기 검출기의 검출신호에 의거하여 상기 승강식 봉지 밑바닥 지지대의 상승을 정지시키는 제어장치(制御裝置)를 구비하고, 상기 승강식 봉지 밑바닥 지지대가 정지된 후에 상기 한 쌍의 프레스 바가 서로 접근하여 상기 헤드 스페이스부를 압착시키고, 계속하여 상기 한 쌍의 열판이 닫혀서 봉지 입구의 밀봉을 하는 것을 특징으로 한다.
상기 봉지의 탈기 및 밀봉장치는, 예를 들면 봉지의 양쪽 테두리부를 한 쌍의 그리퍼로 협지하고, 상기 봉지를 소정의 이송경로를 따라 간헐적으로 이송함과 아울러, 이송의 과정에서 상기 그리퍼로 협지한 봉지에 대하여, 봉지 입구의 개구(開口), 봉지 내에 대한 피포장물의 충전, 봉지의 탈기 및 봉지 입구의 밀봉 등 각종 포장처리조작을 순차적으로 실시하는 백필링 포장기(bag-filling 包裝機) 또는 피포장물을 충전한 봉지의 양쪽 테두리부를 한 쌍의 그리퍼로 협지하고, 상기 봉지를 소정의 이송경로를 따라 간헐적으로 이송함과 아울러, 이송의 과정에서 상기 그리퍼로 협지한 봉지에 대하여, 봉지의 탈기 및 봉지 입구의 밀봉조작을 실시하는 포장기에 적용된다. 모든 경우에 상기 프레스 바, 승강식 봉지 밑바닥 지지대 및 열판은 상기 이송경로 상의 정지위치 1개(탈기 및 밀봉공정위치)에 배치된다.
또한 상기 검출기는, 예를 들면 중간부를 수평한 지지축(支持軸)에 의하여 지지하여 연직면 내에서 회전하도록 된 검출편(檢出片)과, 상기 검출편의 일단(一端)의 위치를 검출하여 검출신호를 발생시키는 위치검출센서(位置檢出sensor)로 이루어지고, 상기 검출편의 타단(他端)은 상기 승강식 봉지 밑바닥 지지대에 지지되어 상승되는 봉지에 접촉되어 들어올려진다.
본 발명에서는, 한 쌍의 그리퍼로 양쪽 테두리를 협지한 봉지의 바닥부를 승강식 봉지 밑바닥 지지대에 의하여 지지하고 상기 승강식 봉지 밑바닥 지지대를 상승시켜서 봉지를 들어올리기 때문에, 봉지에 있어서 헤드 스페이스부의 필름에 느슨함이 발생한다. 필름에 느슨함이 발생한 헤드 스페이스부를 한 쌍의 프레스 바에 의하여 협지하기 때문에, 헤드 스페이스부의 필름에 종래와 같이 높은 장력이 부가되지 않는다. 이 때문에 봉지를 구성하는 필름이 비교적 얇은 경우이더라도 헤드 스페이스부의 필름에 손상을 주지 않고 완료된다.
본 발명에서는, 승강식 봉지 밑바닥 지지대에 의하여 봉지를 들어올릴 때에 있어서, 봉지에 충전된 피포장물의 상면이 한 쌍의 프레스 바의 바로 하측에 도달되었을 때에 승강식 봉지 밑바닥 지지대를 정지시키도록 하였다. 이 때문에 동일 사이즈의 봉지에 있어서 피포장물의 충전량(목표값)을 변경하거나 실제의 충전량에 의도하지 않는 편차가 발생한 경우에도 프레스 바의 봉지에 대한 높이방향의 위치는 항상 피포장물의 상면의 바로 상측위치로 유지된다. 이 때문에 항상 적정한 탈기를 할 수 있다.
또 승강식 봉지 밑바닥 지지대에 의하여 봉지를 들어올릴 때에 있어서, 봉지에 충전된 피포장물의 상면이 한 쌍의 프레스 바의 바로 하측에 도달되었을 때에 승강식 봉지 밑바닥 지지대를 정지시키고 이어서 한 쌍의 프레스 바를 작동시키기 때문에, 상기 프레스 바는 피포장물의 상면을 따라 이동(서로 접근)하게 된다. 이 때문에 헤드 스페이스부가 느슨하게 된 필름이 피포장물의 상면을 따라 대략 평평하게 되고, 잉여부는 상방으로 밀려나서, 주름이 적은 포장제품을 얻을 수 있다.
도1은 본 발명에 관한 탈기 및 밀봉장치의 측면도로서, 탈기공정 시작 전의 상태를 나타낸다.
도2는 본 발명에 관한 탈기 및 밀봉장치의 정면도로서, 탈기공정 시작 전의 상태를 나타낸다.
도3은 본 발명에 관한 탈기 및 밀봉장치의 측면도로서, 탈기공정 중 승강식 봉지 밑바닥 지지대가 프레스 바의 바로 하측에 도달하여 정지된 시점을 나타낸다.
도4는 본 발명에 관한 탈기 및 밀봉장치의 측면도로서, 탈기공정 중 한 쌍의 프레스 바가 봉지의 헤드 스페이스부를 압착시킨 시점(a) 및 밀봉공정(b)을 나타낸다.
도5는 본 발명에 관한 다른 탈기 및 밀봉장치의 측면도로서, 탈기공정 전의 상태를 나타낸다.
도6은 본 발명에 관한 탈기 및 밀봉장치의 다른 적용예를 나타내는 사시도이다.
도7은 종래의 탈기 및 밀봉방법을 설명하는 도면으로서, (a)는 탈기 전, (b)는 탈기 후의 상태를 나타낸다.
도8은 종래의 탈기 및 밀봉방법을 설명하는 도면으로서, (a)는 탈기 전, (b)는 탈기 후의 상태를 나타낸다.
도9는 특허문헌4에 기재된 탈기 및 정형방법을 설명하는 도면이다.
다음에 도1∼도6을 참조하여, 본 발명에 관한 봉지(bag)의 탈기(脫氣), 밀봉방법(密封方法) 및 장치에 대하여 구체적으로 설명한다. 또 도1∼도6에 나타내는 장치에 있어서, 도7에 나타내는 종래의 장치와 실질적으로 같은 부위에는 같은 번호를 부여한다.
우선 도1∼도4는, 본 발명에 관한 탈기 및 밀봉장치를 백필링 포장기(bag-filling 包裝機)에 적용한 예를 나타낸다.
도1, 도2에 나타나 있는 바와 같이 본 발명에 관한 탈기 및 밀봉장치는, 백필링 포장기에 있어서 그리퍼(gripper)(3, 3)의 바로 하측위치에 배치되고 서로 접근 또는 이반(離反)이 가능한 한 쌍의 프레스 바(press bar)(4, 5)와, 프레스 바(4, 5)의 하방위치에 배치된 승강식 봉지 밑바닥 지지대(昇降式 bag bottom 支持臺)(16)와, 봉지(2)가 승강식 봉지 밑바닥 지지대(16)에 의하여 들어올려질 때에 봉지(2) 내에 충전(充塡)된 피포장물(被包裝物)(1)의 상면이 소정 높이에 도달한 것을 검출하는 검출기(檢出器)(17)와, 개폐(開閉)가 가능하여 닫혔을 때에 봉지(2)의 입구를 열밀봉(熱密封)하는 한 쌍의 열판(熱板)(8, 8)과, 승강식 봉지 밑바닥 지지대(16)의 승강을 제어하는 제어장치(制御裝置)(18)를 구비한다.
상기 백필링 포장기는, 수평면 내에서 간헐적(間歇的)으로 회전하는 테이블의 주위에 복수 쌍의 그리퍼가 설치된 주지의 간헐회전 테이블식 백필링 포장기(間歇回轉 table式 bag-filling 包裝機)(특허문헌1 참조)로서, 봉지(2)의 양쪽 테두리부를 한 쌍의 그리퍼(3, 3)로 협지(挾持)하여 매달고 봉지(2)를 원형의 이송경로를 따라 간헐적으로 이송함과 아울러, 이송의 과정에서 그리퍼(3, 3)로 협지한 봉지(2)에 대하여, 봉지 입구의 개구(開口), 봉지 내에 대한 피포장물(1)의 충전(充塡), 봉지(2)의 탈기 및 봉지 입구의 밀봉 등 각종 포장처리조작을 순차적으로 실시하도록 되어 있다.
도1, 도2는, 이 백필링 포장기에 있어서, 피포장물(1)(예를 들면 분체(粉體))이 충전된 봉지(2)(예를 들면 거세트 봉지(gusset bag))의 양쪽 테두리를 협지한 그리퍼(3, 3)가 소정의 정지위치(탈기 및 밀봉공정위치)에 정지된 시점의 상태를 나타낸다. 그리퍼(3, 3)가 상기 정지위치에 정지됨에 따라 봉지(2)는 상기 이송경로 상의 소정의 정지위치에 정지되고, 여기에서 봉지(2)에 대한 탈기 및 밀봉공정이 이루어진다. 상기 프레스 바(4, 5), 승강식 봉지 밑바닥 지지대(16), 검출기(17) 및 열판(8, 8)은 이 정지위치의 근방에 배치되어 있다.
도1, 도2에 나타나 있는 바와 같이 프레스 바(4, 5)는 봉지(2)의 이송경로의 내측과 외측에, 봉지(2)를 협지하도록 대향(對向)하여 배치되어 있다. 프레스 바(4, 5)는, 그 길이방향이 봉지(2)의 폭방향(도1의 지면(紙面)과 수직방향)과 평행하도록 향하고, 봉지(2)의 폭과 거의 같은 정도의 길이를 구비하며, 프레스 로드(press rod)(6, 7)의 선단에 고정되어 있다. 프레스 로드(6, 7)의 후단은 각각 구동원(驅動源)(19, 20)에 접속되고, 구동원(19, 20)이 소정의 타이밍(timing)에서 작동함으로써 프레스 바(4, 5)가 수평면 내에서 봉지(2)의 두께방향으로 진퇴(進退)되어 서로 접근 및 이반(離反)된다. 구동원(19, 20)으로서 예를 들면 상기 테이블의 간헐회전(회전 및 정지)에 연동되어 작동하는 캠(cam)이나 에어실린더(air cylinder)를 사용할 수 있다.
열판(8, 8)은, 각각 봉지(2)의 폭방향(도1의 지면과 수직방향)과 평행하게 봉지(2)의 입구를 협지하도록 대향하여 배치되고, 구동원(21)에 의하여 소정의 타이밍에서 개폐된다. 구동원(21)으로서 예를 들면 상기 테이블의 간헐회전(회전 및 정지)에 연동되어 작동하는 캠이나 에어실린더를 사용할 수 있다.
승강식 봉지 밑바닥 지지대(16)는, 그리퍼(3, 3)에 양쪽 테두리가 협지된 봉지(2)의 바닥부보다 하측에 배치되고, 수평한 지지면을 구비하며, 승강로드(昇降rod)(22)의 상단에 고정되어 있다. 승강로드(22)의 하단부는 구동원(23)(예를 들면 서보모터(servo motor)로 이루어진다)에 접속되고, 이 구동원(23)이 작동함으로써 승강식 봉지 밑바닥 지지대(16)가 연직방향으로 승강된다. 승강식 봉지 밑바닥 지지대(16)는 하한위치(下限位置)(HB)와 상한위치(上限位置)(HT)의 사이를 승강할 수 있도록 되어 있고, 상승 전은 하한위치(HB)에 대기하고 있으며, 상승 시에는 후술하는 바와 같이 피포장물(1)의 충전량에 따른 정지위치(停止位置)(H)(상한위치(HT) 또는 그것보다 낮은 위치)까지 소정의 속도로 상승되어 여기에서 정지된다. 또 승강식 봉지 밑바닥 지지대(16)가 상승을 시작한 후에 상한위치(HT)에 도달할 때까지의 소요시간을 t0(최대소요시간)이라고 하고, 상기 정지위치(H)에 도달할 때까지의 소요시간을 t라고 하면, t ≤ t0의 관계가 성립한다.
검출기(17)는, 수평면 내에서 봉지(2)의 폭방향(도1의 지면과 수직방향)과 평행하게 설치된 지지축(支持軸)(24)에 중간부가 지지되고 지지축(24)을 중심으로 하여 연직면(봉지의 폭방향과 수직인 면) 내에서 회전하도록 되어 있는 판(板) 모양의 검출편(檢出片)(25)과, 검출편(25)의 일단(一端)(검출단(檢出端))(25a)의 위치를 검출하여 검출신호를 발생시켜서 제어장치(18)로 송신하는 위치검출센서(位置檢出sensor)(26)로 이루어진다.
검출편(25)은 지지축(24)을 중심으로 하여 오른쪽으로 회전(도1에 있어서 오른쪽으로 회전)하여 가볍게 가압되고, 검출편(25)에 외부로부터 부하가 걸리지 않을 때에는 도면에 나타내지 않은 스토퍼(stopper)에 접촉되어 도1에 나타내는 위치에 정지된다. 이 때에 검출편(25)의 검출단(25a)은 위치검출센서(26)에 매우 근접되어 있다.
이 예에서는 위치검출센서(26)는 근접센서(近接sensor)로서, 검출편(25)의 검출단(25a)이 근접하였을 때에 ON 신호를, 소정의 거리 떨어졌을 때에 OFF 신호를 제어장치(18)로 발신한다. 검출편(25)의 타단(他端)(작동단(作動端))(25b)은 지지축(24)을 사이에 두고 봉지(2)측에 배치되어 있고, 봉지(2)가 승강식 봉지 밑바닥 지지대(16)에 의하여 들어올려질 때에 봉지(2)의 어깨부가 닿는 위치에 배치되어 있다.
제어장치(18)는 승강식 봉지 밑바닥 지지대(16)의 구동원(23)을 제어하고, 구동원(23)에 의하여 승강식 봉지 밑바닥 지지대(16)가 소정의 타이밍에서 상승, 정지, 하강된다.
그리퍼(3, 3)가 도1의 위치에 정지되면, 제어장치(18)가 승강식 봉지 밑바닥 지지대(16)의 구동원(23)을 작동시키고, 이에 따라 승강식 봉지 밑바닥 지지대(16)가 상승되고, 상승의 과정에서 봉지(2)의 바닥부에 접촉되고, 봉지(2)의 바닥부를 지지하여 봉지(2)를 상승시킨다. 봉지(2)가 상승하는 과정에서 봉지(2)의 어깨부가 검출편(25)의 작동단(25b)에 접촉되고, 바꾸어 말하면 봉지(2) 내에 있어서 피포장물(1)의 상면이 봉지를 구성하는 필름을 넘어서 상기 작동단(25b)에 접촉되어 상기 작동단(25b)을 밀어올린다. 이에 따라 검출편(25)의 검출단(25a)은 반대로 밀려내려가서, 도3에 나타나 있는 바와 같이 상기 검출단(25a)과 위치검출센서(26)의 거리(D)가 소정값에 도달하였을 때에 위치검출센서(26)가 검출신호(OFF 신호)를 제어장치(18)로 발신한다.
제어장치(18)는 위치검출센서(26)로부터의 검출신호(OFF 신호)을 받아서 승강식 봉지 밑바닥 지지대(16)의 구동원(23)의 작동을 정지시키고, 이에 따라 승강식 봉지 밑바닥 지지대(16) 및 봉지(2)의 상승이 정지된다. 이 때에 도3에 나타나 있는 바와 같이 승강식 봉지 밑바닥 지지대(16)는 정지위치(H)에 정지되고, 봉지(2) 내의 피포장물(1)의 상면이 프레스 바(4, 5)의 바로 하측위치에 도달되어 있다. 가령 봉지(2)에 대한 피포장물(1)의 충전량에 편차가 발생하였을 경우에 승강식 봉지 밑바닥 지지대(16)의 정지위치(H)는 상하방향으로 변동되지만, 이 경우에 있어서도 피포장물(1)의 상면과 프레스 바(4, 5)의 위치관계는 본질적으로 변하지 않는다. 도3에 나타나 있는 바와 같이 봉지(2)가 상승되는 한편, 그리퍼(3, 3)는 승강되지 않기 때문에, 봉지(2)에 있어서 헤드 스페이스부(2a)의 필름은 느슨하게 되어 주름이 있는 상태로 되어 있다.
계속하여 소정의 타이밍에서 프레스 바(4, 5)의 구동원(19, 20)이 동시에 작동하여 프레스 바(4, 5)는 수평면 내에서 서로 접근하게 되어, 도4(a)에 나타나 있는 바와 같이 봉지(2)의 헤드 스페이스부(2a)를 외측으로부터 압착시켜서 헤드 스페이스부(2a) 내를 탈기한다. 이 타이밍은, 예를 들면 승강식 봉지 밑바닥 지지대(16)가 상승을 시작한 후에 상기 최대소요시간(t0)을 지나친 적절한 시점이 되도록 설정된다.
프레스 바(4, 5)는 봉지(2)의 헤드 스페이스부(2a)가 느슨하게 된 필름을 압착하기 때문에, 상기 필름에 종래와 같이 높은 장력이 부가되지 않아 필름에 손상을 주지 않고 완료된다. 또한 승강식 봉지 밑바닥 지지대(16)의 상승이 상기한 바와 같이 제어되고 있기 때문에, 피포장물의 충전량(목표값)을 변경하였을 경우나 봉지(2)에 대한 피포장물(1)의 충전량에 편차가 발생한 경우에도 프레스 바(4, 5)는 항상 피포장물(1)의 상면의 바로 상측위치를 협지하여 또한 적정한 탈기를 할 수 있다. 또한 프레스 바(4, 5)는 봉지(2) 내의 피포장물(1)의 상면을 따라 내측방향으로 이동하기 때문에, 봉지(2)의 헤드 스페이스부(2a)가 느슨하게 된 필름이 피포장물(1)의 상면을 따라 대략 평평하게 되고, 잉여 필름이 상방으로 밀려나게 된다. 이에 따라 주름이 적은 포장제품을 얻을 수 있다.
계속하여 소정의 타이밍에서 열판(8, 8)의 구동원이 작동되어 열판(8, 8)이 닫혀서, 도4(b)에 나타나 있는 바와 같이 봉지(2) 입구의 열밀봉을 한다. 이 타이밍은, 예를 들면 프레스 바(4, 5)가 접근하여 헤드 스페이스부(2a)를 압착한 직후로 설정된다.
봉지 입구를 열밀봉한 후에 구동원(19, 20, 21)이 반대로 작동되어 프레스 바(4, 5)가 서로 이반되고 또 열판(8, 8)이 열리고 또한 구동원(23)이 반대로 작동되어 승강식 봉지 밑바닥 지지대(16)가 하강되어, 이들 부재가 도1 및 도2에 나타내는 초기위치로 되돌아가고, 계속하여 그리퍼(3, 3) 및 봉지(2)가 다음의 정지위치를 향하여 이동을 시작한다.
도5에, 본 발명에 관한 봉지의 탈기 및 밀봉장치의 다른 예를 나타낸다. 도5에 있어서, 도1∼도4에 나타내는 장치와 실질적으로 같은 부위에는 같은 번호를 부여한다.
도5에 나타내는 장치는, 도1∼도4에 나타내는 장치와는 다음의 2가지만 다르다.
(1)검출기(17)가 광전센서(光電sensor)로 이루어진다. 이 검출기(17)는, 봉지(2) 내의 피포장물(1)의 상면이 높이방향의 소정 위치(프레스 바(4, 5)의 바로 하측위치)에 도달한 것을 반사광(反射光)에 의하여 검출하고, 그 검출신호를 제어장치(18)(도1 참조)로 송신한다. 제어장치(18)는 검출기(17)로부터의 검출신호(ON 신호)를 받아서 승강식 봉지 밑바닥 지지대(16)의 구동원(23)(도1 참조)의 작동을 정지시키고, 이에 따라 승강식 봉지 밑바닥 지지대(16) 및 봉지(2)의 상승이 정지된다.
(2)프레스 바(4, 5) 중에서 봉지(2)의 이송경로(원형의 경로)의 내측에 있는 프레스 바(5)가 봉지(2)의 두께방향 중앙부와 가까운 위치에 고정되고, 봉지(2)의 이송경로의 외측에 있는 프레스 바(4)만이 구동원(19)에 의하여 진퇴할 수 있도록 되어 있다.
봉지(2)의 이송경로의 내측에 있는 프레스 바(5)의 구동원(20)이 불필요하게 됨으로써, 본 발명에 관한 봉지의 탈기 및 밀봉장치의 구조가 간소화 된다. 또한 프레스 바(5)의 구동원(20)과, 보통 그리퍼(3, 3)의 바로 하측위치에 배치되는 상기 그리퍼(3, 3)의 개폐기구와의 사이의 간섭을 설계상 고려할 필요가 없다는 이점이 있다. 한편 프레스 바(4, 5)에 의하여 봉지(2)의 헤드 스페이스부(2a)를 압착시킬 때에, 내측의 프레스 바(5)가 고정이어서 봉지(2) 내의 피포장물(1)의 상면을 따라 이동하지 않음으로써 탈기 및 밀봉 후의 제품봉지에 있어서, 헤드 스페이스부(2a)의 내측(프레스 바(5)측)의 필름에 주름이 남는 경우가 있다. 그러나 제품봉지의 상면 전체에 주름이 형성되는 경우(특허문헌4)에 비하면, 미려함은 현격한 차이로 개선된다.
다음에 도6을 참조하여 본 발명에 관한 탈기 및 밀봉장치의 다른 적용예를 설명한다. 탈기 및 밀봉장치 자체는 도1∼5에 나타내는 것과 같다.
도6에 나타내는 백필링 포장기는, 봉지(2)에 피포장물(1)을 충전하는 충전장치(充塡裝置)(31)(호퍼(hopper)(32)만 나타낸다), 충전이 완료된 봉지(2)의 입구를 밀봉하는 포장장치(包裝裝置)(33) 및 포장장치(33)에 의하여 밀봉된 봉지(2)를 반출하는 도면에 나타내지 않은 반출 콘베이어(搬出 conveyer)로 이루어진다.
충전장치(31)에서는, 봉지(2)는 직선적인 이송경로를 따라 간헐적으로 이송되고(A∼C는 봉지(2)의 정지위치), 정지위치(B)(충전위치)에 있어서 피포장물(1)이 호퍼(32)를 통하여 봉지(2) 내에 충전된다. 피포장물(1)을 충전한 봉지(2)는, 다음의 정지위치(C)로부터 도면에 나타내지 않은 딜리버리 장치(delivery 裝置)에 의하여 포장장치(33)로 보내져서 그리퍼(3, 3)에 의하여 양쪽 테두리부가 협지된다.
포장장치(33)는, 수평이며 원형의 이동경로를 따라 동일한 간격으로 배치되고 또한 상기 이동경로를 따라 간헐적으로 이동하는 8조의 좌우의 그리퍼(3, 3)를 구비한다. 각 그리퍼(3, 3)는 상기 이동경로 상에서 소정의 타이밍에서 개폐되고 또 서로의 간격을 넓히거나 또는 좁힌다. 그리퍼(3, 3)가 상기 이동경로를 따라 간헐적으로 이동함에 따라 그리퍼(3, 3)에 협지된 봉지(2)는 소정의 이송경로를 따라 간헐적으로 이송된다. 상기 이동경로 상의 그리퍼(3, 3)(및 봉지(2))의 정지위치를 D∼K로 나타낸다.
충전장치(31)에 의하여 피포장물(1)을 충전한 봉지(2)는 상기 딜리버리 장치에 의하여 정지위치(D)로 보내지고, 여기에서 그리퍼(3, 3)에 의하여 양쪽 테두리부가 협지된다.
상기 이동경로를 따라 간헐적으로 이동하는 그리퍼(3, 3) 및 봉지(2)가 정지위치(E)를 지나치고, 이어서 정지위치(F)에 도달하기 전에 그리퍼(3, 3)가 서로의 간격을 넓혀서 봉지(2)의 입구를 수축시킨다. 정지위치(F)는 봉지(2)의 탈기 및 밀봉공정이 이루어지는 위치로서, 이 정지위치(F)에 본 발명에 관한 탈기 및 밀봉장치(도1∼도5 참조)가 배치된다. 도6에서는, 상기 탈기 및 밀봉장치 중에서 한 쌍의 프레스 바(4, 5), 한 쌍의 열판(8, 8) 및 승강식 봉지 밑바닥 지지대(16)만이 도면에 나타나 있다. 이 탈기 및 밀봉장치의 작동에 대해서는 설명을 생략한다.
다음의 정지위치(G)에는 한 쌍의 열판(34, 34)이 배치되고, 그리퍼 한 쌍(3, 3) 및 봉지(2)가 이 정지위치(G)에 정지되었을 때에 도면에 나타내지 않은 구동원에 의하여 상기 열판(34, 34)이 닫혀서, 그리퍼(3, 3)에 협지된 봉지(2)의 입구를 사이에 두고 동(同) 봉지의 입구에 2번째의 열밀봉을 한다. 정지위치(H)에는 한 쌍의 냉각판(冷却板)(35, 35)이 배치되고, 그리퍼 한 쌍(3, 3) 및 봉지(2)가 이 정지위치(H)에 정지되었을 때에 도면에 나타내지 않은 구동원에 의하여 상기 냉각판(35, 35)이 닫혀서, 그리퍼(3, 3)에 협지된 봉지(2)의 입구를 사이에 두고 동 봉지의 입구를 냉각시킨다.
정지위치(J)에서는 그리퍼(3, 3)가 열려서 봉지(2)를 놓아주게 된다. 이 봉지(2)는 도면에 나타내지 않은 이송수단에 의하여 도면에 나타내지 않은 상기 반출 콘베이어 상으로 이송되어, 다음의 공정위치를 향하여 반출된다(흰 부분이 있는 화살표 참조).
1 : 피포장물
2 : 피포장물이 충전된 봉지
3 : 그리퍼
4, 5 : 프레스 바
8 : 열판
16 : 승강식 봉지 밑바닥 지지대
17 : 검출기
18 : 제어장치
19, 20, 21, 23 : 구동원
24 : 지지축
25 : 검출편
25a : 검출단
25b : 작동단
26 : 위치검출센서

Claims (6)

  1. 양쪽 테두리부를 한 쌍의 그리퍼(gripper)로 협지(挾持)하여 피포장물이 충전(充塡)된 봉지(bag)의 헤드 스페이스부(head space部)를 한 쌍의 프레스 바(press bar)에 의하여 외측으로부터 압착시켜서, 상기 헤드 스페이스부 내의 공기를 배제한 후에 상기 봉지의 입구를 밀봉(密封 : sealing)하는 봉지의 탈기(脫氣) 및 밀봉방법에 있어서,
    상기 봉지의 바닥부를 승강식 봉지 밑바닥 지지대(昇降式 bag bottom 支持臺)에 의하여 지지하여 상기 봉지를 상승시키고, 상기 봉지에 충전된 피포장물의 상면이 상기 프레스 바의 바로 하측에 도달하였을 때에 상기 승강식 봉지 밑바닥 지지대를 정지시키고, 상기 한 쌍의 프레스 바의 일방 또는 양방을 상기 피포장물의 상면을 따라 이동시켜서 상기 봉지의 헤드 스페이스부를 외측으로부터 압착시키는 것을 특징으로 하는 봉지의 탈기 및 밀봉방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 봉지의 바닥부를 승강식 봉지 밑바닥 지지대에 의하여 지지하여 상기 봉지를 상승시킬 때에, 상기 봉지에 충전된 피포장물의 상면이 상기 프레스 바의 바로 하측에 도달한 것을 검출기(檢出器)에 의하여 검출하고, 그 검출신호에 의거하여 상기 승강식 봉지 밑바닥 지지대의 상승을 정지시키는 것을 특징으로 하는 봉지의 탈기 및 밀봉방법.
  3. 양쪽 테두리부를 한 쌍의 그리퍼로 협지하여 피포장물이 충전된 봉지의 헤드 스페이스부를 한 쌍의 프레스 바에 의하여 외측으로부터 압착시켜서, 상기 헤드 스페이스부 내의 공기를 배제한 후에 상기 봉지의 입구를 밀봉 및 봉지의 탈기 및 밀봉장치에 있어서,
    상기 그리퍼의 하방위치에 배치되고 서로 접근 또는 이반(離反)이 가능한 상기 한 쌍의 프레스 바와,
    상기 그리퍼의 상방위치에 배치되고 개폐(開閉)가 가능하여 닫혔을 때에 상기 봉지의 입구를 열밀봉(熱密封)하는 한 쌍의 열판(熱板)과,
    상기 한 쌍의 프레스 바의 하방위치에 배치되고 승강(昇降)이 가능하여 상승할 때에 상기 봉지의 밑바닥을 지지하여 상기 봉지를 함께 상승시키는 승강식 봉지 밑바닥 지지대와,
    상기 승강식 봉지 밑바닥 지지대가 상승할 때에 상기 봉지에 충전된 피포장물의 상면이 상기 프레스 바의 바로 하측에 도달한 것을 검출하는 검출기와,
    상기 승강식 봉지 밑바닥 지지대의 승강을 제어하고 상기 검출기의 검출신호에 의거하여 상기 승강식 봉지 밑바닥 지지대의 상승을 정지시키는 제어장치(制御裝置)를
    구비하고,
    상기 승강식 봉지 밑바닥 지지대가 정지된 후에 상기 한 쌍의 프레스 바가 서로 접근하여 상기 헤드 스페이스부를 압착시키고, 계속하여 상기 한 쌍의 열판이 닫혀서 봉지 입구의 밀봉을 하는 것을 특징으로 하는 봉지의 탈기 및 밀봉장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 봉지의 탈기 및 밀봉장치는, 봉지의 양쪽 테두리부를 한 쌍의 그리퍼로 협지하고, 상기 봉지를 소정의 이송경로를 따라 간헐적으로 이송함과 아울러, 이송의 과정에서 상기 그리퍼로 협지한 봉지에 대하여, 봉지 입구의 개구(開口), 봉지 내에 대한 피포장물의 충전, 봉지의 탈기 및 봉지 입구의 밀봉 등 각종 포장처리조작을 순차적으로 실시하는 백필링 포장기(bag-filling 包裝機)의 일부로서, 상기 승강식 봉지 밑바닥 지지대, 프레스 바 및 열판은 상기 이송경로 상의 정지위치 1개에 배치되는 것을 특징으로 하는 봉지의 탈기 및 밀봉장치.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 봉지의 탈기 및 밀봉장치는, 피포장물을 충전한 봉지의 양쪽 테두리부를 한 쌍의 그리퍼로 협지하고, 상기 봉지를 소정의 이송경로를 따라 간헐적으로 이송함과 아울러, 이송의 과정에서 상기 그리퍼로 협지한 봉지에 대하여, 봉지의 탈기 및 봉지 입구의 밀봉조작을 실시하는 포장기의 일부로서, 상기 승강식 봉지 밑바닥 지지대, 프레스 바 및 열판은 상기 이송경로 상의 정지위치 1개에 배치되는 것을 특징으로 하는 봉지의 탈기 및 밀봉장치.
  6. 제3항 내지 제5항 중 어느 하나의 항에 있어서,
    상기 검출기는, 중간부를 수평한 지지축(支持軸)에 의하여 지지하여 연직면 내에서 회전하도록 된 검출편(檢出片)과, 상기 검출편의 일단(一端)의 위치를 검출하여 검출신호를 발생시키는 위치검출센서(位置檢出sensor)로 이루어지고, 상기 검출편의 타단(他端)은 상기 승강식 봉지 밑바닥 지지대에 지지되어 상승되는 봉지에 접촉되어 들어올려지는 것을 특징으로 하는 봉지의 탈기 및 밀봉장치.
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