필로우 포장기_2

[원텍지기]

3) 기구

① 필름의 이송 방법

필름이 이동 경로를 보면, 보조 이송 롤에서 횡 접착부까지 사이에 필름 이송벨트를 간헐 동작에 의해서 필름을 이송합니다. 통상, 1사이클 내에서 약 1/3 시간 내에 결정된 봉지 길이로 이송하며, 남은 시간에 열 접착 (종 접착, 횡 접착), 절단, 각인 등의 작업을 합니다. 각 작업부는 각각 독립된 구동 장치를 가지며, 결정된 시간만큼 간헐적으로 동작합니다. 필름의 흐름도를 그림3-6에 나타냈습니다. 각 작업부가 독립적으로 구동원을 갖는다는 것은 1사이클 내에서 자유롭게 동작 타임을 조절할 수 있다는 의미입니다. 이러한 점은 범용성 면에서 매우 유리합니다.

각 작업부의 구동원으로는, 공압 기기 (에어 실린더)나 소형 모터를 사용합니다. 특히 공압 기기는 종형 필로우 타입

포장기의 기구를 간소화하고 범용성을 높이는데 오래 전부터 공헌을 해왔습니다.

롤 필름을 보조 롤에 의해서 간헐 동작으로 이송한 경우, 급격한 이송에서 발생되는 관점의 영향에 의해서 필름이

늘어지기도 하고, 필름이 좌우로 사행할 가능성이 있습니다.

특히, 속도를 높이는 경우에, 이러한 경향이 매우 심해지며, 필름의 안정적인 이송이 어렵게 됩니다. 롤 필름을

연속적으로 이송하는 방식을 채용하면 상기의 문제는 해결되며, 이송 안정성과 신뢰성이 높아집니다. 그러나,

이 경우 후 공정이 간헐 동작이면 전후의 관계를 완충시켜주는 기구를 장착할 필요가 있습니다. 이 역할을 하는

기구가 웨이트 롤입니다. 이 부분을 그림3-7에 나타내었습니다. 웨이트 롤은 여러 개의 센서에 의해서 웨이트의

위치를 관리하며, 마이크로컴퓨터는 봉지의 길이와 회전수로 부터 보조 이송 롤의 최적 이송 속도를 계산하고,

또한, 웨이트 롤의 위치를 파악하고, 롤 필름을 가능한 연속에 가까운 상태로 이송하도록 이송 속도를 정밀하게

제어합니다. 내용물의 공급이 중단될 때에는, 그 상태를 센서가 감지해 필름의 이송을 정지시키는 장치를 작동

시키지만, 이때 보조 이송 롤을 순간적으로 정지시키지 않고, 천천히 감속해 필름이 느슨해짐을 방지하고 있습니다. 이것도 필름 이송을 안정화시키는 방안입니다.

② 필름 이송 벨트

필름 이송 벨트부를 그림3-8에 나타냈습니다. 필름 이송은 접촉면의 마찰 저항이 큰 벨트를 양쪽에서 원통에

압착시켜 필름을 간헐적으로 이송하는 마찰 방식이 일반적입니다.

원통 부분에는 벨트가 접촉하는 일부분에 롤 (flat gauge) 가 취부되어 있어 롤과 벨트로 필름을 밀착시켜

부드럽게 이송합니다.

이와는 별도로, 벨트의 중심부에 일정 간격의 작은 구멍을 뚫어, 상하 프리한 공간에는 흡기구가 있는 진공부를

설치하고, 진공펌프를 이용해 필름을 벨트 측으로 밀착시킨 상태로 만들어 필름을 이송하는 진공방식입니다.

이 방식의 경우에는, 원통 내부에 필름을 이송하기 위한 롤을 없애기 위해서 원통 내에 요철 면을 없게 하며,

특히 작은 봉지 포장의 경우, 피착물이 걸리지 않는 효과가 있어 위생적인 면에서도 유리합니다.

필름 이송 벨트의 구동에는 서보 모터를 이용하며, 서보 모터의 특성을 이용해 이송 속도를 천천히 상승시키

거나 하강하게 하는 제어를 하는 것에 의해서 정밀도가 높고 안정적인 필름 이송이 가능합니다.

③ 열 접착

열 접착부는, 원통에 말려져 있는 원통형의 필름을 맞대어 열 접착을 하는 종 접착부와 피포장물이 공급된 후에 봉지의 상단과 하단을 동시에 열 접착하는 횡 접착부가 있습니다.

수직 접착부는 그림 3-9 에 나타낸 바와 같이 히터 블록을 원통에 직접 압력을 가해 밀봉 접착하는 밀착 방식과

열 접착하는 부분을 양측에서 히터 블록 사이에 끼어 넣어 접착시키는 협착 방식의 두 가지가 있습니다.

협착 방식이 많이 채용되고 있지만, 이 방식은 필름이 끼워진 좌우에 블록으로부터 열이 가하는 것으로 압력을 올리는 기구를 만들기가 쉬우므로 안정적인 접착 면을 얻을 수 있으며, 밀착 방식의 경우에 일어나기 쉬운 원통부에 필름

이 달라붙는 등의 우려를 없앨 수 있습니다.

수평 접착부는 그림 3-10 에 나타낸 바와 같이, 직선으로 움직이는 히터 블록과 그것을 작동시키는 접속 봉,

레버, 에어 실린더 등으로 구성되어 있습니다. 증압 기구 (토글 링)을 채용하는 것에 의해서 간단한 구조로 높은

압력을 얻을 수 있지만, 높은 접착 압력을 얻고 싶은 경우나 복수의 장치와 복잡하게 동기화하기를 원하는 경우

에는 고속 성능 요구를 만족시키기 위해서 횡 접착부의 구동에 서보모터를 이용하는 경우도 있습니다.

수평 접착부는 정면 쪽의 히터 블록에는 통상, 에어 실린더로 작동하는 컷터가 조립되어 있으며, 열 접착 후,

봉지의 절단과 취출을 행합니다. 접착 온도는 마이크로컴퓨터에 의해서 제어됩니다. 품종 교체를 행할 때에도

미리 데이터를 등록해 놓으면 온도 설정을 할 때마다 변경할 필요가 없습니다. 또한, 히터 블록의 온도를 안정적

으로 하기 위해서 히터와 평행하게 히트 파이프를 조립하여 사용하는 경우도 많습니다. 히터 블록이나 컷터의

형상을 바꾸거나, 필름을 절단하는 장치를 히터 블록에 장착해 접착형태를 용이하게 바꿀 수 있으며, 여러 가지

니즈로 대응이 가능합니다. 대표적인 열접착 형태를 그림3-11에 나타냈습니다.

④ 레지스터 마크 센서와 날짜 각인 장치의 조정

일반 용기인 경우, 레지스터 마크 센서와 날짜 인자 장치의 조정은 스테핑 모터를 구동원으로 사용하고,

마이크로컴퓨터로 설정한 지정 위치로 자동 조정되어 이송됩니다. 마이크로 컴퓨터에는 각 포장 대상 제품의

품종마다 지정 위치의 데이터를 기억시킬 수 있습니다. 이러한 자동 조정은 다음과 같은 4개의 정해진 장소에서

행합니다. 그림 3-12

a. 레지스터 마크 센서

ㄱ. 필름의 흐름 방향으로 위치 조정

ㄴ. 필름 폭 방향으로 위치 조정

b. 날짜 인자

ㄱ. 필름의 흐름 방향으로 위치 조정 (adjust roll의 이동)

ㄴ. 필름의 폭 방향으로 위치 조정

4) 옵션

수직형 필로우 포장기는 내용물을 위에서 자유낙하 시켜 충전 포장을 하는 구조로 되어 있습니다. 그러므로

비용적인 변화가 큰 것, 원통의 입구에서 걸리기 쉬운 것, 봉지 내의 탈기가 필요한 경우, 접착 직후에 심한 충격이 없어야 하는 경우 등 내용물에 대한 고려가 필요합니다. 이러한 연유로 많은 종류의 옵션 사양들이 부가되게 되며

역할 또한 큽니다. 게다가 상품의 다양화에 따라서, 옵션군의 종류도 증가하고 있습니다. 그 대표적인 것을 아래에

나타냈습니다.

① 진동 호퍼

내용물 형상이나 부피, 공급 상황에 따라서는 원통에 입구에서 내용물이 걸리는 경우가 있으므로, 호퍼에

진동 장치를 장착해 걸림을 방지하는 장치의 하나가 진동 호퍼입니다.

모터 구동에 의한 크랭크 운동을 이용해 원통 상부에 있는 호퍼를 직접 상하 운동을 시킵니다. 이렇게 해서

호퍼가 상하로 미세하게 진동하는 것에 의해서 잘 투입이 안 되는 내용물을 낱개로 분리시켜 걸림을 방지합니다.

② 봉지 두드림 장치

콘 스낵, 감자 칩 등은 그 날의 생산 조건에 따라서 내용물의 크기의 변화가 크고, 사이즈가 커진 내용물이

횡 접착 부근까지 올라오는 경우도 있습니다. 그래서 횡 접착부의 부근에 봉지에 대해서 직접 전후 방향에서

봉으로 두드려 진동을 시켜 내용물을 봉지 내로 가라앉히는 장치가 봉지 두드림 장치입니다.

③ 봉지 터짐 방지 장치

봉지 터짐 방지 장치는 낙하하는 충격에 의해 봉지의 파손, 열 접착부의 벌어짐, 내용물이 접착 면에 끼는

것을 방지하는 장치로 횡 접착부의 상부에 설계한 개폐식 셔터를 닫아 줌으로서 내용물을 받아 주는 장치입니다.

이 장치에 의해서 봉지 면이나 열 접착 면으로의 내용물의 낙하에 의한 충격이 완화되고, 봉지에 직접적인 손상을

방지하는 것이 가능합니다. 필요에 따라서는 셔터를 닫은 상태에서 에어를 불어 주면, 접착부를 냉각시키는

효과도 있습니다.

④ 가스 충전 장치

가스 충전 장치는 내용물의 품질 보호가 목적으로, 봉지 내에 가스 (질소 가스 등) 을 채워주는 장치로,

가는 파이프를 원통 내에 삽입하고, 그 파이프의 끝단의 노즐로 부터 가스를 불어 넣어줍니다. 육가공이나

커피, 절단된 야채 등의 포장에 많이 이용 되고 있습니다. 가스 치환율은 유량이나 포장하는 내용물에 영향을

받지만, 조건이 양호하면 99.5% 이상의 치환율을 얻을 수 있습니다.

5) 수직형 필로우 포장기와 연동하는 계량 장치

수직형 필로우 포장기는 계량 장치나 충전 방법을 변화시키는 것에 의해 여러가지 피포장물에 대응이

가능합니다. 설정이 가능한 계량 방식의 개요를 그림3-13에 나타냈습니다.

[그림 3-13] 계량 방식

6) 포장 라인으로 구성

생산 공장에서는 합리화나 생산성의 향상을 위해 필로우 포장기를 일련의 포장라인에 구성 요소로서

적용하는 경우가 증가하고 있습니다. 그러기 위해서는 수직형 필로우 포장기 자체의 안전 가동과 생산

체제에 편성되어 신속하게 따르는 유연한 기능이 요구되는 것은 물론, 라인을 구축할 때, 높은 신뢰성을

확보하는 것이 기본 요건이 됩니다.

그것을 위한 기술로서는 ① 코드 번호별 데이터 등록에 의한 다품종의 동작 타이밍과 조건 데이터 관리

② 자기 진단 기능에 의한 이상감지

③ 각종 센서 기술과 장치의 조합에 의한 불량품 검출 등의 마이크로컴퓨터 제어 기술이 강한 힘을

발휘합니다.

구체적인 예를 들면, 상하 접착부에서 제품이 끼는 것을 검출, 필름을 연결하는 테이프의 검출,

형상 컷트 위치의 벗어남 검출, 날짜 인자 장치의 인자 불량 검출 등의 감지 기술이 불량품의

유통을 방지하는 역할을 하게 됩니다.

그래서 즉시 제품을 불량으로 제거해야할 이상 상태가 검출 되어도 라인을 정지하지 않고,

불량품을 라인으로부터 확실히 제거할 수 있다면, 합리적으로 신뢰성이 높은 포장 라인의

실현이 가능해 질 것입니다.

(2) 수평형 필로우 포장기 (Horizontal Pillow Packer)

수직형 필로우 포장기를 고스란히 수평방향으로 뉘어놓은 것 같은 구조입니다.

그림 3-14. 즉, 포장용 필름을 계속해서 원통형으로 만들어 가면서 그 원통 속으로 피포장물을 밀어

넣어서 일정한 간격으로 정돈하고 직각방향으로 열 접착과 절단을 동시에 실행하여 포장하는 공정도를

그림 3-15 에 나타내었습니다.

(3) 역 수평형 필로우 포장기 (Reverse Horizontal Pillow Packer)

보통의 수평 필로우 포장기는 포장재료로 내용물을 위에서 덮어씌우는 형태로 포장하지만,

역 필로우 포장기는 그와 반대로 포장재료가 아래쪽에 있으며, 포장재료 위에 내용물을 받아

올려놓고 포장합니다. 그림 3-16

이와 같이 하면 흐트러지기 쉬운 것, 방향성이 있는 것, 돌기가 있는 것, 물렁물렁 하여 일정한

고형체가 될 수 없는 것, 표면이 끈적거리는 것, 부스러기가 많이 떨어 지는 것, 물리적인 마찰에

의해 표면이 긁히는 상처가 생기기 쉬운 것 등 일반 수평 필로우 포장기로는 포장이 곤란한

것들을 포장합니다. 말하자면, 포장재료 위에 피포장물을 올려놓는 형식이 되기 때문입니다. 그림3-17