외장용기계_1.골판지케이서_케이스조립기, 봉함기

[원텍지기]

3. 케이스 조립기

케이스 조립기는 몸통 접착돼 평편하게 절첩된 케이스 (골판지상자)를 매거진에서 1매씩 꺼내 상자 모양으로

세워 밀면 플랩을 접어 넣음과 동시에 봉함재로 세워 골판지상자로 마무리하는 외장용 기계입니다.

상자 포장 자동화 라인에서는 일련의 공정 선두에 배치되는 기계이며, 제함기 또는 포밍머신이라고도 불립니다.

케이스 조립기의 일반적인 구성은 케이스 매거진부, 개함부, 밑면 플랩 접어 넣음부, 봉함부, 일련의 동작을 순조

롭게 하기 위한 반송부 등의 각 부로 구성되어 있습니다.

케이스 조립기를 크게 나눠보면 케이스 종적 방식 (그림3-1, 사진3-1)과 케이스 평적 방식(그림3-2)등이 있습니다.

(1) 케이스 조립기의 구성

가. 케이스 매거진부

케이스 매거진부은 평편하게 절첩된 케이스를 적재 해 두고, 1매씩 꺼내는 부분입니다. 케이스 종적 방식과

케이스 평적 방식과의 차이는 개구부를 위로 향하게 하는지 옆으로 향하게 하는지의 차입니다.

케이스 매거진으로의 케이스 적재(케이스의 보급)는 기본적으로는 수동으로 하지만, 자동 공급기를 사용하는

경우도 있습니다. 적재 매수를 늘리면 보급 횟수가 줄기 때문에 한 번에 다량의 케이스를 적재할 수 있도록

매거진을 연장하기도 하고, 다련으로 하기도 하는 경우도 있습니다.

케이스의 적재 매수는 평적으로 70매 정도, 종적으로 200매 정도가 안정되게 사용할 수 있는 기준입니다.

케이스를 1매씩 꺼내는 방법에는 버큠 패드로 흡착해 꺼내는 방법, 케이스 1매분 두께의 집게로 걸어서

꺼내는 방법 등이 있습니다.

나. 개함부

개함부는 케이스 매거진부에서 1매씩 꺼낸 케이스를 상자 모양으로 세워 열고, 직방체로 성형하는 부분입니다.

개함 방법에는 케이스의 긴 면을 버큠 패드로 흡착해 만곡 한 판(포머)에 맞추면서 이동해 개함하는 방법(포머

개함), 케이스의 긴 면과 폭 면을 동시에 버큠 패드로 흡착해 강제적으로 개함하는 방법(강제 개함) 등이 있습니다.

(그림3-3)

다. 밑면 플랩 접어 넣음부

밑면 플랩 접어 넣음부는 밑면의 내측 플랩과 외측 플랩을 접어 넣는 부분입니다.

접어 넣기 방법은 케이스를 반송하면서 만곡된 판 등에 플랩을 맞춰 자연스럽게 접어 넣는 방식 (자연접기),

동력으로 암 등을 움직이게 해 플랩을 두드려 강제적으로 접어 넣는 방식(강제 접기) 등이 있습니다.

자연 접기는 스페이스를 필요로 하고, 케이스의 재질, 괴선의 깊이는 자연 접기에 비하면 케이스의 품질에

그다지 영향을 주지 않고, 스페이스도 작아지지만 동력원이 필요한 구조는 약간 복잡하게 됩니다.

라. 봉함부

봉함부는 제함된 케이스의 형상을 유지하기 위해 접어 넣기 처리된 밑면 플랩을 봉함재를 사용해 봉함하는

부분입니다.

봉함재에는 검테이프, 점착테이프, 핫멜트 글루, 콜드 글루, 스테이플 등의 종류가 있고, 내용물의 질량,

케이스의 강도 등에 의해 선정합니다. 이것들의 봉함제는 조합시켜 사용함으로써 접착 효과를 높일 수가

있습니다. (접착 강도를 올리는 등)

(2) 포장능력

케이스 조립기의 능력은 분당 10~20케이스 정도의 것이 일반적입니다. 분당 50케이스 이상의 포장능력

이 요구됐을 경우는 캠 기구 등을 갖춘 대형기로 대응합니다.

(3) 모형 교체 조정

다품종의 케이스를 1대의 기계로 제함하는 경우는 케이스 사이즈에 맞춰 모형 교체를 하고, 재조정하는 작업이

필요하게 됩니다.

모형 교체 방법에는 수동 조정식(핸들 조정식, 수동 버튼 조정식 등)과 프리세트 조정식 등의 자동 조정식이

있습니다.

가. 핸들 조정식

손으로 돌리는 수동 핸들을 이용하는 가장 일반적인 방법이며, 저렴합니다.

나. 수동 버튼 조정식

조정기구에 전동 모터 등의 동력을 조합, 버튼을 누르고 있는 사이에 조정 부분이 이동하는 방법입니다.

조정 치수 범위가 큰 경우 등에 이용합니다.

다. 프리세트 조정식

사용하는 케이스의 치수 데이터를 기계에 기억시키고, 제함하고 싶은 케이스를 선택함으로써 자동적으로

모형 교체를 하는 방법입니다.

케이스의 품종이 많고, 빈번하게 모형 교체를 하는 경우나 자동 라인에 넣어 마스터로부터의 지령으로

모형 교체를 하는 경우 등에 이용됩니다.

(4) 사용하는 케이스의 요건

가. 케이스 개봉 방향

케이스 조립기로 제함하는 케이스는 수동 제함하는 케이스와 달리 케이서의 개봉 방향에 주의하지 않으면

안 됩니다. 이것은 기계의 위치 관계에 따라 케이스의 인쇄(상하 방향)와 길이 면과 폭 면의 위치 관계가

변하기 때문에 충분한 확인이 필요합니다. (그림 3-4)

나. 케이스의 가공 요건

케이스 조립기로 제함하는 케이스는 최소한 아래의 요건을 만족하지 않으면 안 됩니다.

① 안쪽 플랩과 바깥쪽 플랩이 서로 간섭하지 않을 것

② 플랩의 접는 선에는 완전히 접어 넣어 제함에 지장을 주지 않는 괘선을 가질 것

③ 제함된 케이스가 직방체이고 변형이 없을 것

④ 안쪽 플랩도 바깥쪽 플랩도 접어 넣었을 때 전후 및 좌우의 플랩이 상호 간섭하지 않을 것 (오버랩 되지 않음)

⑤ 조립되었을 때 바깥쪽 플랩의 맨 앞이 좌우 맞을 것 (어긋나지 않음)

4. 봉함기

봉함기는 내용물을 채워 넣은 상태의 골판지상자 플랩을 접어 넣고, 테이프, 접착제, 스테이플 등으로 봉함하는

외포장용 기계입니다. 약칭 실링머신, 실러, 테이프 봉함의 경우는 테이프 실러 등이라 불립니다.

표준적인 봉함기는 골판지상자의 송입부, 플랩의 접어 넣음부, 봉함부, 반송부로 구성됩니다.

통상 위쪽 플랩을 봉함하지만, 봉함기 안에 밑면 플랩 접어 넣음 장치를 설치하거나, 윗면 플랩, 밑면 플랩 모두

봉함하는 것도 있습니다. (그림4-1, 사진4-1)

(1)봉함기의 구성

가. 송입부

송입부는 골판지 상자를 1케이스씩 타이밍을 맞춰 공급하는 부분으로 능력에 알맞은 피치로 봉함 기구의 동작에

맞춰 골판지상자를 송입 합니다.

송입부에는 다음과 같은 방식이 있습니다.

① 스토퍼 방식

입구부에서 스토퍼를 에어실린더 등에 의해서 상하로 맞춰 타이밍을 맞추는 방식으로 상류에서 케이스 사이에

적당한 피치를 열어 케이스가 보내져 올 경우에 적합합니다. 타이밍 맞춤용 송입장치로 저능력기에 사용됩니다.

저렴하고 콤팩트하게 제작할 수 있습니다. (그림4-2)

② 업다운 컨베이어 방식

입구부에 독립된 짦은 컨베이어를 배치하고, 그 입구 측에 지점을 두고 출구 측을 에어실린더 등으로 상하 움직이게

해 전후의 케이스를 분리합니다. 연속해 골판지상자가 보내져 오더라도 여기에서 분리하는 것이 가능하지만,

케이스의 길이가 갖춰져 있지 않아 차이가 큰 경우에는 보내지지 않습니다. (그림4-3)

③ 속도 차 벨트 구동 방식

입구에 속도가 다른 짧은 벨트 컨베이어를 2열 직렬로 배치해 2열의 속도 차를 이용해 케이스 사이를 엽니다.

타이밍은 입구 측 컨베이어의 기동과 정지로 받아들입니다.

케이스의 분리는 용이하고 또한 확실하게 할 수 있지만, 코스트가 높아지고 기계의 길이가 길어집니다.

(그림4-4)

④ 직각 이동 방식

상류에서의 케이스 송입에 대해서 봉함기를 직각으로 배치하는 방식입니다.

케이스의 분리는 확실히 할 수 있지만, 직각 배치를 위해 스페이스에 제약이 있습니다. (그림4-5)

나. 접어 넣음부

접어 넣음부는 봉함부의 전 공정이며, 여기에서 플랩을 순서대로 접어 넣습니다. 확실히 접어 넣지 않으면

플랩의 맞붙임이 어긋나거나 비뚤어져서 맞추기 위한 주의가 필요합니다.

플랩의 접어 넣기 순서는 위쪽 앞의 내측 플랩을 케이스 보내기에 맞춰 가이드를 따라 자연스럽게 접어 넣고,

다음에 위쪽 뒤의 내측 플랩을 접어 넣기 암을 구동해 접어 넣습니다. 그 후 위 안쪽 플랩을 와전히 접어 넣음과

동시에 팔자형 가이드 에서 위쪽 외측 플랩을 서서히 접어 넣는 것이 일반적입니다. 팔자형 가이드의 각도는

너무 둔각이면 플랩이 가운데 접히거나 반송에 무리한 힘이 걸려 케이스를 상하게 하는 원인이 됩니다.

이것을 회피하기 위해 케이스 치수가 긴 경우나 기계 길이를 짧게 하고 싶은 경우는 외측 플랩 접어 넣기 암을

구동식으로 합니다.

다. 봉함부

봉함방법은 다음에 나타냈듯이 여러 가지 방법 중에서 내용물의 종류, 질량, 봉함 강도, 용도, 보관 조건, 경제성,

작업성 등을 감안해 선택합니다.

① 테이프 봉함

테이프에 의한 봉함은 검테이프 접착과 점착테이프 접착이 있습니다.

테이프 접착 패턴을 (그림4-6)에 나타냈습니다.

검테이프 접착에는 종이(크라프트지) 검테이프가 통상 이용됩니다.

검테이프는 물에 넣으면 점착성이 나오는 테이프로 테이프 접착에 사용하는 접착기는 유수, 테이프 풀기 등의

기구가 복잡하고 고가가 되지만, 뛰어난 고속 봉함 성능을 발휘합니다.

종이 검테이프는 케이스를 리사이클 할 때의 환경 부하가 낮은 것도 유리한 점 입니다.

점착테이프 접착에는 주로 종이 점착테이프, 폴리프로필렌 (PP) 점착테이프가 사용됩니다. 접착기의 구조는 간단

하고 저렴하지만, 케이스의 반송력으로 테이프를 풀어내기 위해 포장능력이 높은 봉함기에는 부적합합니다.

② 접착제 봉함

접착제 봉함에서 대표적인 것은 콜드 글루 접착과 핫멜트 접착입니다. 콜드 글루는 재료, 기기 모두 비교적 저렴

하지만, 접착력이 나오기까지의 시간이 길기 때문에 고능력을 보존하기 위해서는 기계의 길이를 늘리고, 반송

중에 눌러 두는 시간을 확보할 필요가 있습니다. 일단 접착하면 영구적으로 접착력을 유지합니다.

핫멜트는 바로 접착이 완료되기 때문에 고능력기에 적합합니다. 접착 후 고온에 쬐면 접착력이 약해지는 등의

경시변화에 약점이 나타나는 경우가 있습니다.

영구 접착력으로 신뢰성이 높은 콜드 글루와 초기 접착력으로 강함을 발휘하는 핫멜트는 각각의 특징을 맞춰서

병용되는 경우도 있습니다.

③ 스테이플 봉함

스테이플 봉함은 스테이플러로 평선을 박아 넣어 봉함을 합니다. 스테이플을 박아 넣을 때 케이스를 일단 정지시키기 위해 테이프 봉함이나 접착제 봉함과 같이 케이스를 이동시키면서 봉함하는 방법에 비하면 봉함 능력에 제한이

있습니다.

라. 반송부

케이스를 보내고 배출하기까지의 공정을 반송부가 연결합니다. 각 공정이 자연스럽게 흐르는 듯한 반송부는 용도에

대응한 설계가 이루어집니다.

반송방법의 대표 예로서 보내기 바 방식과 벨트 보내기 방식을 비교합니다. (표4-1)

<표-4> 케이스 반송 방법과 그 특징

​	반송 질량	능력	반송 속도	케이스의 눌림 상처	봉함 품질	코스트
보내기 바 방식	큼	높음	높음	상처 발생 쉬움	뛰어남	높음
벨트 보내기 방식	작음	낮음	낮음	상처 발생 어려움	양호	낮음

(2) 모형 교체 조정

다품종의 케이스를 1대의 기계로 봉함하는 경우는 케이스 사이즈에 맞춰 모형 교체를 하고, 재조정하는 작업이

필요하게 됩니다.

모형 교체 조정 방법에 따라서 봉함기를 분류하면 고정식, 수동 조정식, 프리세트 조정식, 랜덤 자동 조정식 등의

방식이 있습니다. 이것들 중에서 수동 조정식과 프리세트 조정식은 케이스 조립기와 마찬가지 조정 방법입니다.

랜덤 자동 조정식은 다품종 집합 라인에 적합하고, 기계 사양 내의 각 사이즈의 케이스가 순서부동으로 들어오

더라도 자동적으로 케이스의 폭과 높이를 검지해서 케이스가 통과하는 각 부를 소정의 위치로 이동시켜 봉함

합니다.

구조가 그다지 복잡해지지 않도록 움직이는 부분을 몇 개의 동작 블록으로 나눠 블록마다에 파츠를 소정 위치까지

이동시키고 있습니다. 랜덤하게 폭과 높이가 다른 케이스가 넣어져 오는 것을 전제로 하고 있기 때문에 랜덤 실러

(랜덤 테이프 실러)라고 불리는 경우가 많습니다.

다른 방식에 비하면 편리한 방식이지만, 기구가 복잡하고 대형으로 되기 때문에 코스트 면에서 불리함과 동시에

봉함 능력에도 제한이 있습니다.

(참조:월간포장타임즈)