포장물의 센터링장치{Centering apparatus for package}

본 발명은 포장물의 센터링장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 포장재를 이용하여 롤(roll) 형태로 생산되는 물품, 또는 중공이 형성되는 원통체의 물품을 포장기 위해 포장물의 중심에 대한 기준축을 형성하는 데 사용되는 포장물의 센터링장치에 관한 것이다.

강판코일, 제지, 합성수지재와 같이 길이가 긴 판재의 물품은 운반, 유통 등의 편의를 위해 롤 형태로 생산된다.

이와 같이 롤 형태로 생산되거나, 중공이 형성되는 원통체로 생산되는 물품의 생산공정 중에는, 상기 물품의 보호를 위해 상기 물품의 표면이 외부에 노출되지 않도록 외주면, 내주면 및 양 측면을 방수지, 방청지, 방청비닐, 비닐 등과 같은 포장재를 이용하여 감싸는 포장공정이 포함된다.

포장공정은 포장재 부착공정, 폴딩 공정, 테이핑 공정을 포함하여 이루어질 수 있다.

포장재 부착공정에서는 상기 물품의 외주면에 상기 포장재를 부착한다. 이때, 상기 포장재는 상기 물품의 외경부 모서리에서 접혀 양 측면을 감쌀 수 있도록 충분한 길이로 부착된다. 폴딩 공정은 상기 포장재를 상기 포장재의 외경부 모서리에서 접어 상기 포장재가 상기 물품의 측면을 감싸도록 한다. 그리고 폴딩 공정은 상기 포장재에 접기선을 형성하여 상기 포장재의 측면단부를 상기 물품의 내경부에 삽입한다. 테이핑 공정은 상기 물품의 내경부에 삽입된 상기 포장재의 측면단부와 상기 물품의 내주면에 테이프를 접착하여 상기 포장재가 상기 물품에 고정되도록 한다.

이러한 포장공정을 수행하는 장치에 대해서는 이미 본 출원인에 의해 출원되어 등록된 "대한민국 등록특허 10-0982864;코일 포장로봇 및 이를 이용한 코일 포장시스템"에 의해 개시된 바 있다.

한편, 포장공정에 사용되는 장치들을 운용하기 위해서는 상기 포장물에 대한 각각의 장치들의 위치정렬이 이루어져야 한다. 이를 위해, 상기 포장물의 내/외경, 중심 등을 감지하고, 이 데이터들과 상기 포장물의 이송거리를 조합하여 상기 포장물에 대한 위치데이터를 산출하고, 상기 위치데이터를 바탕으로 상기 장치들을 운용하고 있다.

하지만, 상기 위치데이터를 바탕으로 상기 장치들을 운용하다보면, 실질적으로 상기 포장공정 중에 상기 포장물의 위치가 변경되거나, 상기 장치들이 초기 위치로부터 이탈되는 현상이 발생될 수 있다.

따라서, 상기 위치데이터만을 사용하여 상기 포장공정을 수행하다보면, 상기 포장물에 상기 장치들의 정렬이 제대로 유지되지 못하여 상기 포장물에 대한 포장품질이 저하되는 문제점이 있다.

본 발명의 목적은 롤(roll) 형태로 생산되는 물품, 또는 중공이 형성되는 원통체의 물품을 포장하기 위해 상기 물품의 중심에 대한 물리적인 기준축을 제공하도록 한 포장물의 센터링장치를 제공하기 위한 것이다.

본 발명에 따른 포장물의 센터링장치는 포장물의 측방에 배치되는 허브와, 상기 허브로부터 상기 포장물을 향해 이송되어 상기 포장물의 내경부에 삽입되는 센터암과, 상기 허브에 지지되어 상기 센터암을 지지하며, 상기 센터암을 상기 포장물의 내경부로 이송하는 센터암이송부와, 상기 센터암의 선단부에 설치되며, 상기 센터암의 선단부로부터 확장되어 상기 포장물의 내경부를 가압하여 상기 센터암이 상기 포장물의 중심에 대한 물리적인 기준축이 되도록 하는 확장부를 포함할 수 있다.

상기 포장물의 센터링장치는 상기 허브를 지지하며, 상기 허브를 승강시키는 승강부와, 상기 승강부의 상측에 배치되어 상기 승강부를 지지하며, 상기 승강부를 상기 포장물을 향해 평면 이송시키는 간격조절부를 더 포함할 수 있다.

상기 포장물의 센터링장치는 상기 센터암에 설치되며, 상기 확장부가 상기 포장물의 내주면을 가압함에 따라 상기 센터암으로 전달되는 부하를 완충시키는 완충부재를 더 포함할 수 있다.

상기 완충부재는 인장코일스프링일 수 있다.

상기 센터암이송부는 상기 센터암을 지지하며 상기 센터암을 이송하는 이송모터와, 상기 허브의 내주면에 설치되는 복수의 가이드링과, 상기 복수의 가이드링에 각각 삽입되어 상기 센터암의 이송을 가이드하는 복수의 가이드바를 더 포함할 수 있다.

상기 포장물의 센터링장치는 상기 포장물의 내경보다 작은 크기로 마련되어 상기 센터암의 선단부에 결합되는 제 1지지판과, 상기 제 1지지판으로터 이격되는 제 2지지판과, 상기 제 1지지판과 상기 제 2지지판을 연결하는 연결바를 더 포함하며, 상기 확장부는 상기 제 1지지판과 상기 제 2지지판의 사이에 설치될 수 있다.

상기 확장부는 상기 제 1지지판과 상기 제 2지지판의 내측에 배치되는 복수의 확장판과, 상기 복수의 확장판을 지지하며 상기 복수의 확장판을 상기 제 1지지판과 상기 제 2지지판의 외측 방향으로 이송하는 상기 복수의 가압실린더를 포함할 수 있다.

상기 복수의 확장판은 상기 센터암이 상기 포장물을 향해 이송됨에 따라 상기 포장물의 측면을 가압하는 제 1가압부와, 상기 제 1지지판과 상기 제 2지지판의 외측 방향으로 이송됨에 따라 상기 포장물의 내주면을 가압하는 제 2가압부를 포함할 수 있다.

본 발명에 따른 포장물의 센터링장치는 롤(roll) 형태로 생산되는 물품, 또는 중공이 형성되는 원통체의 물품의 중심에 대한 물리적인 기준축을 제공하여 상기 물품을 포장하는 장치들의 상기 물품에 대한 정렬상태가 유지되도록 하여 포장공정의 효율을 향상시키며, 포장품질을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 실시예에 따른 포장물의 센터링장치가 설치된 상태를 나타낸 사시도이다.
도 2는 본 실시예에 따른 포장물의 센터링장치를 설치된 상태를 나타낸 측면도이다.
도 3은 본 실시예에 따른 포장물의 센터링장치의 일부를 나타낸 사시도이다.
도 4는 본 실시예에 따른 포장물 센터링장치의 일부를 나타낸 단면도이다.
도 5 내지 도 7은 본 실시예에 따른 포장물 센터링장치가 포장물의 내경부로 삽입되어 포장물의 내경부를 가압하는 동작을 나타낸 작동도이다.

이하, 본 실시예에 따른 포장물의 센터링장치에 대해 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하도록 한다.

먼저, 설명과 이해의 편의를 위해서 용어에 대해 정의하도록 한다.

'포장물'은 강판, 제지, 합성수지재 등과 같은 판재가 롤(roll) 형태로 생산되는 물품, 또는 중공이 형성되는 원통체로 생산되는 물품이다.

'x축 방향'은 도 1에 기재된 바와 같이, 포장물의 중심축방향이다.

'y축 방향'은 도 1에 기재된 바와 같이, 포장물의 중심축방향에 대해 평면 상에서 교차하는 방향이다.

'z축 방향'은 도 1에 기재된 바와 같이, 후술될 허브가 승강되는 방향이다.

도 1은 본 실시예에 따른 포장물의 센터링장치가 설치된 상태를 나타낸 사시도이며, 도 2는 본 실시예에 따른 포장물의 센터링장치를 설치된 상태를 나타낸 측면도이다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 본 실시예에 따른 포장물의 센터링장치(100)는 허브(200), 승강부(300) 및 간격조절부(400)를 포함한다.

허브(200)는 원통체로 마련된다. 허브(200)에는 중공(210)이 형성된다. 허브(200)는 포장물의 센터링장치(100)로 이송된 포장물(10)의 측방에 배치된다. 허브(200)는 중심축이 x축 방향을 향하도록 배치된다. 허브(200)는 이후에 설명될 센터암이송부(600)를 지지한다. 센터암이송부(600)에 대해서는 이후에서 별도의 도면을 참조하여 상세히 설명하도록 한다.

승강부(300)는 허브(200)를 z축 방향으로 승강시킨다. 승강부(300)는 승강몸체(310), 승강유닛(320) 및 이송구조체(330)를 포함한다.

승강몸체(310)는 원통체로 마련된다. 승강몸체(310)는 외주면으로터 돌출되는 승강돌기(311)가 형성된다. 승강몸체(310)에는 지지공(310a)이 형성된다. 지지공(310a)의 내경은 허브(200)의 외경보다 크게 형성된다. 승강몸체(310)는 지지공(310a)에 삽입되는 허브(200)를 지지한다.

승강유닛(320)은 승강실린더(321), 승강블럭(322) 및 승강가이드(323)를 포함한다. 승강실린더(321)는 승강몸체(310)에 연결된다. 승강실린더(321)는 승강몸체(310)를 승강시킨다. 승강블럭(322)은 승강돌기(311)에 결합된다. 승강블럭(322)은 승강가이드(323)를 따라 승강되도록 설치된다. 승강가이드(323)는 z축 방향으로 배치된다. 승강가이드(323)는 승강몸체(310)의 승강을 가이드한다. 승강실린더(321)로는 파워실린더를 사용할 수 있다. 파워실린더는 모터의 회전운동을 스크류를 사용하여 직선운동으로 변환시키므로, 고출력용으로 사용할 수 있다.

이송구조체(330)는 승강유닛(320)을 지지한다. 이송구조체(330)는 x축 방향, y축 방향 및 z축방향으로 각각 배치되어 서로 결합되는 복수의 프레임으로 이루어진다. 특히, z축 방향으로 배치되는 프레임은 승강가이드(323)를 지지한다.

간격조절부(400)는 허브(200)를 x축 방향으로 이송한다. 간격조절부(400)는 간격조절유닛(410) 및 지지구조체(420)를 포함한다.

간격조절유닛(410)은 간격조절실린더(411), 간격조절블럭(412) 및 간격조절가이드(413)를 포함한다. 간격조절실린더(411)는 이송구조체(330)에 연결된다. 간격조절실린더(411)는 이송구조체(330)를 x축 방향으로 이송시킨다. 간격조절실린더(411)로는 로드레스실린더(rodless cylinder)를 사용할 수 있다. 로드레스실린더는 로드를 가진 일반실린더에 비해 정확한 위치결정동작을 수행할 수 있다. 간격조절블럭(412)은 이송구조체(330)에 결합된다. 간격조절블럭(412)은 간격조절가이드(413)를 따라 이송되도록 설치된다. 간격조절가이드(413)는 이송구조체(330)의 이송을 가이드한다.

지지구조체(420)는 간격조절유닛(410)을 지지한다. 지지구조체(420)는 x축 방향, y축 방향 및 z축방향으로 각각 배치되어 서로 결합되는 복수의 프레임으로 이루어진다. 특히, x축 방향으로 배치되는 프레임에는 간격조절가이드(413)를 지지한다.

도시되지 않았지만, 승강블럭(322)과 승강가이드(323)의 사이, 간격조절블럭(412)과 간격조절가이드(413)의 사이에는 에어베어링이 각각 설치될 수 있다. 에어베어링은 승강블럭(322)과 승강가이드(323)의 마찰, 간격조절블럭(412)과 간격조절가이드(413)의 마찰을 최소화 할 수 있다. 또한 에어베어링은 허브(200)를 위치를 정밀하게 조절할 수 있도록 한다.

본 실시예에 따르면, 허브(200)가 z축 방향, 또는 x축 방향으로 이송될 수 있으므로, 포장물(10)에 대한 허브(200)의 위치가 원활하게 조절될 수 있다. 또한 본 실시예는 허브(200)를 이송하는 구성요소들이 포장물의 센터링장치(100)가 설치되는 장소의 바닥면으로부터 이격되므로, 허브(200)를 이송하기 위한 구성요소들이 포장물의 센터링장치(100)가 설치되는 장소의 바닥면에 설치되는 경우에 비하여, 토목 공사비용을 절감할 수 있으며, 포장물의 센터링장치(100)를 유지, 관리, 보수하는 데에 편의를 제공한다.

한편, 포장물(10)을 향하는 허브(200)에는 센터암(500) 및 센터암이송부(600)가 설치된다.

도 3은 본 실시예에 따른 포장물의 센터링장치의 일부를 나타낸 사시도이며, 도 4는 본 실시예에 따른 포장물 센터링장치의 일부를 나타낸 단면도이다.

도 3 및 도 4를 참조하면, 본 실시예에 따른 포장물의 센터링장치(100)는 센터암(500), 센터암이송부(600), 제 1지지판(701), 제 2지지판(702) 및 확산부(700)를 포함한다.

센터암(500)은 포장물(10)의 중심에 대한 물리적인 기준축이 되는 것으로, 포장물(10)의 중심을 향해 배치된다. 센터암(500)에는 완충부재(510)가 설치된다. 완충부재(510)는 이후에 설명될 복수의 확장판(710)이 포장물(10)의 내경부를 가압함에 따라 센터암(500)으로 전달될 수 있는 부하, 충격 등을 완화시킨다. 완충부재(510)로는 인장코일스프링을 사용할 수 있다.

센터암이송부(600)는 센터암(500)을 포장물(10)을 향해 이송하는 것으로, 제 2지지판(702)의 후방에 배치된다.

센터암이송부(600)는 센터암이송모터(610) 및 이송가이드(620)를 포함한다. 센터암이송모터(610)는 허브(200)의 내주면에 지지된다. 센터암이송모터(610)는 센터암(500)를 이송하기 위한 동력을 제공한다. 이송가이드(620)는 제 2지지판(702)의 이면 테두리부에 결합되는 복수의 이송가이드바(621)와, 허브(200)의 내주면에 결합되는 복수의 이송가이드링(622)으로 이루어질 수 있다.

상술된 설명에서, 센터암(500)을 이송하는 데 사용되는 동력원으로 센터암이송모터(610)이 사용되는 것으로 설명하고 있으나, 다른 실시예로 센터암(500)을 이송하는 데 사용되는 동력원으로는 유/공압 실린더가 사용될 수 있다.

한편, 제 1지지판(701)과 제 2지지판(702)은 센터암(500)의 선단부에 결합된다. 제 1지지판(701)과 제 2지지판(702)은 서로 이격된다. 제 1지지판(701)과 제 2지지판(702)의 사이에는 연결바(703)가 배치된다. 연결바(703)는 제 1지지판(701)의 중심부와 제 2지지판(702)의 중심부를 연결한다.

확장부(700)는 제 1지지판(701)과 제 2지지판(702)가 서로 이격됨에 따라 제 1지지판(701)과 제 2지지판(702)의 사이에 형성되는 공간에 설치된다. 확장부(700)는 복수의 확장판(710) 및 복수의 확장실린더(720)를 포함한다.

복수의 확장판(710)은 제 1지지판(701), 또는 제 2지지판(702)의 테두리부에 배치된다. 복수의 확장실린더(720)는 제 1지지판(701)와 제 2지지판(702)의 사이에 배치된다. 복수의 확장실린더(720)는 제 1지지판(701) 및 제 2지지판(702)의 중심을 기준으로 하는 방사형으로 배치된다. 각 확장실린더(720)의 로드에는 각 확장판(710)이 결합된다. 각 확장실린더(720)는 각 확장판(710)을 제 1지지판(701) 및 제 2지지판(702)의 지름방향으로 이송시킨다.

여기서, 복수의 확장판(710)은 제 1지지판(701) 및 제 2지지판(702)의 지름방향으로 확장됨에 따라 포장물(10)의 측면과 포장물(10)의 내주면을 함께 가압할 수 있도록 절곡될 수 있다. 즉, 각 확장판(710)은 포장물(10)의 측면을 가압하는 제 1가압부(711)와 포장물(10)의 내주면을 가압하는 제 2가압부(712)를 포함할 수 있다.

이와 같이 복수의 확장판(710)은 포장물(10)의 내주면과 포장물(10)의 측면을 함께 가압함으로써, 포장물(10)의 지름방향 및 x축 방향에 대하여 센터암(500)의 위치가 견고하게 유지되도록 한다.

본 실시예에 따르면, 확장부(700)는 센터암(500)과 함께 이송되어 포장물(10)의 내경부로 이송될 수 있다. 그리고 복수의 확장판(710)은 복수의 확장실린더(720)에 의해 제 1지지판(701) 및 제 2지지판(702)의 지름방향으로 확장되어 포장물(10)의 내경부를 가압한다. 이에 따라, 센터암(500)은 포장물(10)의 중심에 대한 물리적인 기준축을 형성할 수 있다.

이하, 본 실시예에 따른 포장물의 센터링장치의 작동에 대해 설명하도록 한다.

이하에서 참조되는 도면은 본 실시예에 따른 포장물의 센터링장치의 작동을 설명하기 위해 참조되는 도면이다. 따라서 이하에서 참조되는 도면 중에는 하기의 설명에 기재된 참조부호가 생략될 수 있다. 하기의 설명에 기재된 참조부호 중에 참조되는 도면에서 생략된 참조부호에 대해서는 상술된 설명을 위해 참조된 도면을 참조하여 이해해야 할 것이다.

도 5 내지 도 7은 본 실시예에 따른 포장물 센터링장치가 포장물의 내경부로 삽입되어 포장물의 내경부를 가압하는 동작을 나타낸 작동도이다.

도 5 내지 도 7을 참조하면, 포장물의 센터링장치(100)는 도시되지 않은 포장재의 부착장치, 포장재의 폴딩장치 및 포장재의 테이핑장치에 함께 설치될 수 있다. 즉, 포장물의 센터링장치(100)는 포장물(10)의 양측방에 배치되어 설치될 수 있으며, 포장재의 부착장치(미도시)는 포장물(10)의 상측, 또는 하측으로 포장재(40)를 공급하고, 포장물(10)의 폭에 따라 포장재(40)를 재단 및 부착할 수 있도록 설치될 수 있다. 또한, 포장재의 폴딩장치(미도시), 또는 포장재의 테이핑장치(미도시)는 허브(200)와 함께 승강되고, 포장물(10)을 향해 이송되도록 설치되어 포장물(10)에 부착된 포장재(40)에 폴딩공정, 또는 테이핑공정을 수행하도록 설치될 수 있다.

한편, 포장물(10)은 포장물이송기(20)에 의해 포장물의 센터링장치(100)로 이송될 수 있다. 이때, 포장물(10)에는 포장재(40)가 부착되지 않은 상태로 포장재의 부착장치(미도시)와 함께 설치되는 포장물의 센터링장치(100)로 이송될 수 있으며, 다른 실시예로 포장물(10)에는 포장재(40)가 부착된 상태로 포장재의 폴딩장치(미도시) 또는, 포장재의 테이핑장치(미도시)와 함께 설치되는 포장물의 센터링장치(100)로 이송될 수 있다. 포장물(10)에 포장재(40)가 부착되지 않은 경우, 포장재 부착공정을 시작으로 하는 포장공정이 진행될 수 있으며, 포장물(10)에 포장재(40)가 부착된 경우, 폴딩공정, 또는 테이핑공정이 별도로 진행될 수 있다.

이와 같이 포장물의 센터링장치(100)로 이송된 포장물(10)은 중심축이 x축 방향을 향하도록 놓여진다.

이어, 포장물(10)에 대한 허브(200)의 위치가 정렬된다. 즉, 허브(200)의 y축에 대한 정렬은 포장물이송기(20)에 의한 포장물지지대(20)의 위치를 조절함으로써 이루어질 수 있다. 허브(200)의 x축에 대한 정렬은 간격조절부(400)에 의한 이송구조체(330)의 위치를 조절함으로써 이루어질 수 있다. 허브(200)의 z축에 대한 정렬은 승강부(300)에 의한 승강몸체(310)의 위치를 조절함으로써 이루어질 수 있다.

이와 같이 포장물(10)에 대한 허브(200)의 위치가 정렬되면, 센터암(500)은 센터암이송유닛(600)에 의해 포장물(10)을 향해 이송된다. 센터암(500)이 포장물(10)을 향해 이송됨에 따라 복수의 제 1가압부(711)는 포장물(10)의 측면에 접촉되며 포장물(10)의 측면을 가압한다. 이때, 복수의 제 2가압부(712)는 포장물(10)의 내주면을 가압할 수 있도록 포장물(10)의 내경부에 삽입되어 위치한다. 이와 같이 제 1가압부(711)가 포장물(10)의 측면을 가압하는 상태에서 센터암(500)의 이송이 중단될 수 있다.

이어, 확산부(700)는 복수의 확장판(710)을 제 1지지판(701) 및 제 2지지판(702)의 지름방향으로 이송한다. 이에 따라 복수의 확장판(710)은 제 1가압부(711)가 포장물(10)의 측면을 가압함과 동시에, 제 2가압부(712)가 포장물(10)의 내주면을 가압한다. 이때, 완충부재(510)는 복수의 확장판(710)이 포장물(10)의 내경부를 가압함에 따라 센터암(500)으로 전달될 수 있는 진동, 충격, 부하를 완화시킨다.

이와 같이 복수의 확장판(710)이 포장물(10)의 내경부를 가압함에 따라, 센터암(500)은 포장물(10)의 중심에 대한 물리적인 기준축을 형성한다.

따라서 본 실시예에 따른 포장물의 센터링장치(100)는 포장물(10)을 포장하는 데 사용되는 각 장치를 운용하는 데 있어서, 포장물(10)에 대한 정확한 위치를 인식하고, 포장물(10)에 대한 각 장치들의 위치를 용이하게 정렬할 수 있으므로 포장품질을 향상시킬 수 있으며, 공정효율을 향상시킬 수 있다.

한편, 본 실시예에서, 포장물의 센터링장치(100)는 한쌍으로 마련되어 포장물(10)을 기준으로 양 측방에 각각 배치되는 것으로 도시되고 있다. 한쌍의 포장물의 센터링장치(100)는 포장물(10)의 양측면에 대한 포장공정을 함께 실시하여 공정효율을 향상시킬 수 있다. 물론, 포장물의 센터링장치(100)는 하나로 마련되어 포장물(10)의 일측방에 배치되고, 포장물(10)을 180도로 회전시켜 포장물(10)의 양측면에 대해 순차적으로 물리적인 기준축을 제공할 수 있다.

100 : 포장물의 센터링장치 200 : 허브
300 : 승강부 400 : 간격조절부
500 : 센터암 510 : 완충부재
600 : 센터암이송부 610 : 센터암이송모터
620 : 센터암이송가이드 700 : 확장부
710 : 확장판 711 : 제 1가압부
712 : 제2 가압부 720 : 확장실린더