상포기(겉포장기)_가로형 필로우 타입 포장기_필로우포장기

[원텍지기]

포장된 모습이 베개 (필로우)와 닮았기 때문에 최초 개발국인 미국 (1920년대) 에서 이름을 붙인 필로우

팩이라는 이름을 그대로 이어받아 필로우 라고 하고, 피포장물을 수평 가로방향으로 포장작업을 하기 때문에

가로형 필로우 타입 포장기 (통칭 가로형 필로우 포장기)라는 이름이 붙여졌습니다.

최초로 개발된 것은 인스턴트 라면의 자동포장이였습니다. 그 후 비스킷, 빵 기타 여러 가지 상품의 포장공정

자동화에 이용되었고, 기종 모델을 가장 많이 갖춘 포장기가 되었습니다.

1984년경부터는 마이크로컴퓨터 제어, 서보모터 구동 등으로 포장기 각 유닛의 구동이 독립적으로 이루어지고,

서보모터의 특성이 기계의 기능에 직접 반영되게 되었습니다.

(사진1-1)은 서보모터 구동에 의한 가로형 필로우 타입 포장기의 예입니다.

가로형 필로우 타입 포장기로 사용되는 필름은 처음에는 대부분 폴리에틸렌과 셀로판의 래미네이트 필름에

한정되었지만 그 후 각종 필름이 개발돼 용도에 따라 이용되고 있습니다.

(1) 가로형 필로우 타입 포장의 메커니즘

(그림1-1)은 가로형 필로우 타입 포장기에 의한 포장의 구조를 나타낸 것입니다. 포장용 필름은 포장되는

물품 (피포장물)에 맞춰 적당한 폭으로 미리 슬리트 된 두루마리 모양으로 감긴 필름을 사용합니다.

플라스틱 필름이 많이 사용되고 있는데, 특별한 경우에는 종이나 알루미늄박 등을 기초재로 한 필름도

사용됩니다.

필름은 풀림 롤러에 의해 연속적으로 송출돼 제대기(포머) 부분을 통과할 때에 그 내측에서 터널 모양

(피포장물의 단면 형상에 가까운 모양) 으로 형성됩니다. 이 후 필름 양측 테두리부가 합장 모양으로 맞춰

지고, 그 상태로 핀치 롤러에 끼워 보내 센터 씰 장치에 이르고, 가열과 압착에 의해 열 접착됩니다.

피포장물은 제대기의 위쪽 (그림에서는 좌측)에 배치된 공급 컨베이어 장치 (통칭 핑거 컨베이어)의 핑거에

의해 운반되고, 소정의 피치 (간격)을 유지하면서 터널 모양으로 형성된 필름 내에 순차적으로 삽입됩니다.

필름은 내측에 피로장물을 수용한 상태를 유지하면서 조금씩 진행되고, 엔드 씰 (톱 씰이라고 불립니다.)

장치 부분을 통과할 때 진행 직각 방향의 필름 부분 (피포장물과 피포장물의 사이) 이 가열, 가압돼 열 접착됨

과 동시에 접착 장치에 들어간 커터에 의해 절단돼 1봉투분의 필로우 타입 포장품이 완성됩니다.

이렇게 해서 완성된 필로우 타입 포장품은 아래쪽의 슈트 컨베이어에 의해 다음 공정으로 보내집니다.

가로형 필로우 타입 포장기에서는 필름의 흐름과 피포장물의 보내기는 연속 운동이 기본입니다.

(2) 각 장치의 움직임과 그 구동 관계

(그림1-1)에 나타낸 바와 같이 가로형 필로우 타입 포장기는 피포장물을 일정 피치를 유지해 반송하기 위한

통칭 핑거 컨베이어 장치, 필름 지지 장치(필름 공급부), 필름 풀림 장치, 필름 감김 장치, 센터 씰 장치, 엔드

씰 장치, 슈트 컨베이어 장치, 제대 장치로 구성돼 있습니다.

핑거 컨베이어 장치는 체인의 소정 피치마다 피포장물의 후반부를 밀고 나가기 위한 핑거를 다수 갖추고

있습니다. 핑거의 설치 속도는 피포장물의 크기 (봉투 커트 크기)에 따라서 결정됩니다.

필름 풀림 롤러와 필름 감김 롤러 장치에 의해 필름은 필요한 크기만큼 (봉투 크기 x 포장 처리 속도) 연속해서

감겨지게 되어 있습니다. 이 그림에서는 필름 풀림 장치는 상하의 벨트 컨베이어에 의해 풀리는 것을 나타내고

있는데, 센터 접착부의 롤러만으로 풀리는 것도 있습니다.

센터 씰 장치는 제대 장치의 아랫부분에 두고, 제대 장치에서 통 모양으로 형성된 필름의 내측에 피포장물이

삽입된 상태로 진행되는 필름의 양측 테두리부분을 합장 모양으로 겹쳐 맞춰 그 부분을 열 접착하는 장치입니다.

롤러의 회전 주속도를 앞에 나타낸 풀림 롤러에 의한 필름의 송출량과 같은 주속도가 되도록 하는 것이 기본입니다.

그것과 함께 여기에서는 같은 속도로 내측에 피포장물을 넣은 통 모양의 필름은 상하로부터 벨트 컨베이어에서

끼워져 (상하 벨트 컨베이어 장치와 필름과의 마찰로) 진행됩니다.

엔드 씰 장치는 앞에 서술한 터널 모양이 되어 진행되는 필름을 상하에서 끼우는 형태로 회전하는 2축에,

각각 서로 향해 설치된 열 접착기가 있고 (일반적으로는 한 벌의 축간 거리는 100mm 정도), 접착기에는

커터가 설치돼 있습니다. 한벌의 회전 접착기가 맞물릴 때에 필름을 가열.가압해 접착함과 동시에 커트됩니다.

이 때 회전 접착기가 서로 물릴때의 주속도가 필름의 진행하는 속도와 같아서는 안 됩니다. 너무 빠르면 필름이

무리하게 인장되고, 늦으면 느슨해 집니다. 이 때문에 포장 봉투의 길이에 맞도록 회전 접착기가 맞물릴 때의

주속도를 조절할 필요가 있습니다.

슈트 컨베이어 장치는 완성된 포장품을 다음 공정으로 보내지기 위한 것으로 위쪽에 통칭 에어 빼기 브러시

등이라 불리는 부드러운 회전체가 설치돼 있습니다. 이것은 엔드 씰 하기 직전에 봉투 안의 공기를 되돌아오게

하는 일과 엔드 씰 완성품 (필로우 타입 포장 완성품) 을 슈트 컨베이어 쪽으로 감기는 일을 합니다.

이상과 같은 각 장치는 다음과 같은 조건 설정에 의해 구동되는 것이 기본입니다.

① 엔드 씰 장치의 1회전에 대해서 핑거가 1피치 이동할 것 (핑거의 1피치에 의해 보내주는 피포장물의 위치는

상하의 엔드 씰러가 맞물리는 위치를 기준으로 합니다.)

② 필름 풀림 롤러에 의한 송출 속도, 필름 잠김 장치의 벨트 속도, 센터 접착 장치의 주속도는 모두 동일할 것

③ 엔드 씰 장치의 상하 접착기가 맞물릴 때의 주속도와 필름의 송출 속도와는 거의 동일할 것

④ 슈트 컨베이어 장치의 속도는 필름의 송출 속도보다 조금 빠를 것

이러한 각 장치의 속도는 필름의 이동 속도 즉 포장속도 (봉투길이 x 포장개수)에 의해 결정됩니다.

메커니즘 구동의 경우, 동력은 각 장치로 한 대의 메인 모터로부터 무단 변속 장치, 감속 장치 등을 경유해

전달되고 있었습니다.

(그림1-2)는 그 예입니다. (기계의 안쪽에서 내부를 엿본 상태를 스케치한 것이기 때문에 피포장물의 흐름은

(그림1-1)과는 거꾸로 되어 있습니다.)

(그림1-3)은 메커니즘에 의한 주기적 변속 장치의 예로 기어 박스의 출력축에 설치된 캠 판의 홈에 맞는 캠

폴로워를 끼워 회전 전달시키고 있는 종동축을 미미하게 편심 시킴으로써 종동축의 회전을 주기적으로

변속시키도록 한 것입니다.

(3) 필름의 인쇄 모양 맞춤

두루마리 모양으로 감겨져 공급되는 포장용 필름에는 통상 1봉투 길이마다에 상품을 PR하는 그림이나 사진,

상품명, 제조회사명, 판매회사명, 조리방법 등의 디자인이 되어 있습니다.

봉투의 크기를 나타내는 표시가 아이마크인데, 인쇄된 아이마크를 광전센서로 검출해 움직이고 있는 필름의

위치와 하류에 있는 엔드 씰러의 검출해 움직이고 있는 필름의 위치와 하류에 있는 엔드 씰러의 맞물리는

위치와의 관계를 계측해 필름의 진행이 너무 빠르면 늦게, 늦으면 빠르도록 필름의 송출 속도를 제어해

인쇄 모양의 위치를 맞춥니다. 진행 제어가 지연제어인지 어느 쪽인지 만으로 인쇄 모양 맞춤을 하는

경우도 있습니다. 두루마리 모양으로 감겨져 공급되는 포장용 필름은 인쇄, 슬리트, 권취 등의 제조공정

각 단계에서 아주 조금이지만 아이마크의 피치에 오차가 생깁니다.

그 오차는 필름의 재질.두께 등에 의해 한결같지는 않지만 모양 맞춤에서는 통상 ±2~3mm 범위는 제어할 수

있도록 하고 있습니다. 순간적으로 너무 큰 제어를 하게 되면 위치 맞춤의 격차를 커지게 해 버리기 때문에

기본적으로는 인쇄 오차가 적은 것이 바람직합니다. 메커니즘 구동의 경우, 이 필름 지진기구는 필름 풀림

구동계의 도중에 넣습니다.

(그림1-4)는 이 기구의 예입니다. 소위 차동치차 기구이고, 간단하게 원리만을 설명하면 다음과 같습니다.

입력측의 회전 풀리와 일체인 태양치차는 유성치차를 회전시키고 유성치차는 디퍼런셜기어인 내치차와

맞물려 공전해 핀과 일체인 출력측 회전축을 회전시킵니다.

디퍼런셜기어와 일체 고정된 대치차는 소치차와 맞물리고 소치차는 보정 회전 모터에 설치돼 신호에 의해

필요량의 보정 회전이 순간적으로 행해져 디퍼런셜기어를 회전시킵니다. 디퍼런셜기어를 순간 회전 제어함으로써

출력측 회전수가 순간제어 되는 이유입니다.

(참조:월간포장타임즈)