KR100772053B1 - 원료의 정량 공급 장치 및 방법 - Google Patents

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정인배
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김현수
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박관배
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Abstract

본 발명은 젤라틴화된 원료를 제공하는 원료 제공부; 상기 원료 제공부로부터 제공된 원료를 스크류로 압축하는 압출기; 상기 압출기로부터 압축된 원료를 제공받아 펀칭 로드의 왕복 운동에 의해 상기 원료를 소정의 형상 및 질량으로 분할하여 단위 원료를 제공하는 단위 정량 취출기; 상기 단위 정량 취출기로부터 토출된 단위 원료를 운반하는 운송부; 및 상기 운송부에 의해 운반되는 상기 단위 원료의 질량을 측정하는 질량 측정부를 포함하는 원료의 정량 공급 장치를 제공한다.
젤라틴화, 원료, 정량, 압출

Description

원료의 정량 공급 장치 및 방법 {APPARATUS FOR SUPPLING A QUANTITATIVE MATERAIL AND METHOD THEREOF}
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 원료의 정량 공급 장치를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 제1 압출기와 제2 압출기를 나타낸 단면도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 제2 압출기의 확대 단면도이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 제1 압출기와 제2 압출기를 나타낸 단면도이다.
도 5 및 도 6은 본 발명의 실시예에 따른 단위 정량 취출기를 나타낸 사시도이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 질량 측정부를 나타낸 사시도이다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 원료의 정량 공급 장치의 공정 단계를 나타낸 블럭도이다.
*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*
10: 원료 제공부 20: 제1 압출기
22: 제1 스크류 30: 제2 압출기
32: 제2 스크류 40: 단위 정량 취출기
42: 회전판 43: 펀칭 로드
44: 가이드 회전판 45: 탄성 부재
46: 높이 조절판 47: 누름부
50: 운송부 60: 질량 측정부
100: 원료의 정량 공급 장치
본 발명은 원료의 정량 공급 장치 및 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 젤라틴화된 원료를 일정한 크기와 질량을 가지도록 정량으로 분할하여 공급하는 원료의 정량 공급 장치 및 방법에 관한 것이다.
종래에는 원료의 정량을 공급하는 방법으로 수작업을 통하여 반죽한 원료를 작업자가 저울을 통하여 일정한 질량을 맞추어서 원료를 분할하는 방법이 사용되었다. 그러나, 이와 같은 수작업에 의한 원료 공급은 원료에 이물질이 혼입될 가능성이 크고, 반죽 원료에 공기 유입으로 인한 밀도 저하로 최종 제품의 생산시 불량이 많고, 대량 생산을 하는 경우 비효율적인 문제점이 있다.
상기와 같은 수작업의 개량 방법으로 압출 성형기에 의해 원료를 일정한 폭과 두께로 형성한 다음, 낚시줄 또는 실을 이용하여 원하는 길이로 절단하는 방법이 개발되었다. 그러나, 이 방법은 절단 수단인 낚시줄 또는 실이 자주 끊어져 대 량 생산시 작업의 효율을 저하시키는 문제점이 있고, 끊어진 낚시줄이나 실이 젤라틴화된 원료에 혼입되어 제품의 불량을 초래할 수 있는 문제점이 있다.
최근 기존에 과자, 떡, 라면 제조 공정을 참조하여 종방향 및 횡방향의 나이프를 사용하여 시트화된 원료를 사각형으로 절단하는 방법이 개발되었다. 그러나, 이 방법은 횡방향 나이프의 피치(pitch) 제어 오차로 인한 원료의 크기 편차가 발생하고, 나이프에 의한 원료의 밀림 현상으로 원료의 중량 편차가 발생하는 문제점이 있다.
따라서, 본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 지속적으로 일정한 압력을 갖는 원료를 공급받아 중량 편차가 최소화된 단위 원료를 제공하고, 공급되는 원료와 외기와의 접촉을 차단하며, 자동화 및 대량 생산에 최적화된 원료의 정량 공급 장치 및 방법을 제공하는 것이다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 원료의 정량 공급 장치는 젤라틴화된 원료를 제공하는 원료 제공부; 상기 원료 제공부로부터 제공된 원료를 스크류로 압축하는 압출기; 상기 압출기로부터 압축된 원료를 제공받아 펀칭 로드의 왕복 운동에 의해 상기 원료를 소정의 형상 및 질량으로 분할하여 단위 원료를 제공하는 단위 정량 취출기; 상기 단위 정량 취출기로부터 토출된 단위 원료를 운반하는 운송부; 및 상기 운송부에 의해 운반되는 상기 단위 원료의 질량을 측정하는 질량 측정부를 포함한다.
또한, 상기 압출기는 상기 원료 제공부에서 제공되는 원료를 1차적으로 압축하는 제1 스크류를 포함하는 제1 압출기; 및 상기 제1 압출기의 후단에 장착되어 2차적으로 원료를 가압하는 제2 스크류를 포함하는 제2 압출기를 포함할 수 있다.
또한, 상기 제2 스크류는 원료의 진행 방향을 따라 점층적으로 직경이 커질 수 있으며, 이때, 상기 제2 스크류는 3개의 층으로 이루어지는 직경을 가질 수 있다.
또한, 상기 제2 압출기는 상기 제2 스크류의 후단부에 오리피스를 더욱 포함할 수 있다.
또한, 상기 제1 스크류 또는 상기 제2 스크류는 그 표면에 테프론 또는 니켈 중 적어도 하나의 물질로 이루어지는 코팅층을 포함할 수 있다.
또한, 상기 제1 압출기의 제1 스크류는 2 단으로 이루어질 수 있다.
또한, 상기 제2 압출기와 상기 단위 정량 취출기 사이에는 압력 제어 센서가 더욱 형성될 수 있다.
또한, 상기 단위 정량 취출기는 회전축; 상기 회전축에 장착되며, 둘레를 따라 상기 제2 압출기에서 압축된 원료가 공급되는 복수개의 원료 투입구를 구비하는 회전판; 및 상기 회전판의 원료 투입구에 삽입되어 왕복운동을 하면서 상기 원료 투입구에 공급된 원료를 상기 회전판 하부로 토출시키는 펀칭 로드를 포함할 수 있다.
또한, 상기 단위 정량 취출기는 상기 회전판 상부의 상기 회전축에 장착되며, 상기 원료 투입구에 대응하는 위치에 상기 펀칭 로드가 관통하는 홀을 구비하 는 가이드 회전판을 더욱 포함할 수 있다.
또한, 상기 단위 정량 취출기는 상기 펀칭 로드의 상단부에 형성된 플랜지부와 상기 가이드 회전판 사이에 설치되는 탄성 부재 및 상기 펀칭 로드 위에 위치하여 상기 탄성 부재에 압축력을 가하는 높이 조절판을 더욱 포함할 수 있다.
또한, 상기 높이 조절판은 일측에 하향으로 돌출된 누름부를 구비하며, 높이를 조절하여 단위 원료의 질량을 변경시킬 수 있으며, 상기 누름부는 상기 회전판의 회전시 상기 펀칭 로드의 왕복운동을 제공할 수 있다.
또한, 상기 누름부는 상기 회전판의 회전 방향으로 높이가 점진적으로 증가하여 상기 펀칭 로드를 하강시키는 하강 구간; 상기 하강 구간의 최고 높이를 일정하게 유지하는 유지 구간; 및 상기 유지 구간으로부터 상기 회전판의 회전 방향을 따라 점진적으로 높이가 감소하여 상기 펀칭 로드를 상승시키는 상승 구간을 포함할 수 있다.
또한, 상기 원료 투입구의 내면에는 테프론, 폴리에틸렌, 나일론 및 스틸(steel) 중 적어도 하나의 물질을 포함하는 내피층이 형성될 수 있다.
또한, 상기 원료 투입구에 삽입되는 상기 펀칭 로드의 단부에는 피스톤이 형성될 수 있으며, 상기 피스톤은 테프론, 폴리에틸렌, 나일론 및 스틸(Steel) 중 적어도 하나의 물질을 포함할 수 있다.
또한, 상기 질량 측정부는 측정된 단위 원료의 질량이 설정된 기준에 벗어나는 경우, 설정된 기준에 벗어난 단위 원료를 상기 압출기로 반송하는 반송부를 더욱 포함할 수 있다.
상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 실시예에 따른 원료의 정량 공급 방법은 젤라틴화된 원료를 제공하는 단계; 상기 제공된 원료를 스크류를 이용하여 연속적으로 압출하는 단계; 상기 압출된 원료의 압력을 측정하여 이 압력에 따라 상기 스크류의 회전수를 변화시켜 상기 압출된 원료의 압력을 제어하는 단계; 상기 압출된 원료를 복수개로 배열된 원료 투입구에 제공하는 단계; 상기 원료 투입구에 충진된 원료를 상기 원료 투입구 내를 왕복운동하는 펀칭 로드에 의해 토출시켜 단위 원료를 형성하는 단계; 및 상기 운송되는 단위 원료의 질량을 측정하는 단계를 포함한다.
또한, 상기 압출하는 단계는 상기 원료를 제1 스크류에 의해 예비적으로 압축하는 제1 압출 단계; 및 상기 예비적으로 압축된 원료를 제2 스크류에 의해 재 압출하는 제2 압출 단계를 포함할 수 있다.
또한, 상기 제1 압출 단계는 2단 스크류에 의해 이루어질 수 있다.
또한, 상기 단위 원료를 형성하는 단계는 회전축에 장착되어 둘레를 따라 상기 원료 투입구를 구비하는 회전판를 회전시키고, 상기 회전판과 함께 회전하는 상기 펀칭 로드를 일 지점을 지날 때 하강시켜 상기 원료 투입구에 충진된 원료를 토출시킨 후 다시 원래 위치로 복원시키는 것으로 이루어질 수 있다.
또한, 상기 원료의 정량 공급 방법은 상기 측정된 단위 원료의 질량이 설정된 기준에 벗어나는 경우, 설정된 기준에 벗어난 단위 원료를 다시 반송하는 단계를 더욱 포함할 수 있다.
이하, 본 발명의 실시예에 따른 원료의 정량 공급 장치 및 방법을 첨부한 도 면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 원료의 정량 공급 장치를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 1을 참고하면, 본 발명의 실시예에 따른 원료의 정량 공급 장치(100)는 원료 제공부(10), 제1 압출기(20), 제2 압출기(30), 단위 정량 취출기(40), 운송부(50) 및 질량 측정부(60)를 포함한다.
원료 제공부(10)는 젤라틴화된 원료를 배합하는 것으로서, 원료 저장소(12)와 원료 혼합기(14)를 포함한다. 원료 저장소(12)는 미세가루와 같은 전분 또는 곡식 등의 조성물을 저장하고, 원료 혼합기(14)는 원료 저장소(12)에 저장된 조성물을 공급받아 물과 함께 골고루 배합하여 젤라틴화된 원료를 형성한다.
원료 혼합기(14)는 약 70 ℃ 내지 100 ℃ 범위 내에서 조성물을 젤라틴화된 원료로 배합하며, 이중 자켓 혼합기로 이루어질 수 있다.
본 발명에서 젤라틴화된 원료란 미세가루와 같은 전분 또는 곡식 등이 포함된 조성물이 물과 혼합하여 말랑말랑한 상태로 형성된 원료를 의미한다.
제1 압출기(20)와 제2 압출기(30)는 원료 혼합기(14)로부터 젤라틴화된 원료를 공급받아 원료를 소정의 압력으로 압축한다.
단위 정량 취출기(40)는 압출기(20)(30)로부터 압축된 원료을 소정의 형상과 질량으로 분할하여 단위 원료를 토출한다.
운송부(50)는 단위 정량 취출기(40)로부터 토출된 단위 원료를 일 방향으로 운반하여 이 단위 원료가 필요한 다른 장치로 전달한다. 운송부(50)는 컨베이어 벨 트로 이루어질 수 있다. 상기와 같은 단위 원료의 운반 과정에서, 질량 측정부(60)는 운반되는 단위 원료의 질량이 설정된 범위 내에 들어오는지 여부를 측정한다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 제1 압출기와 제2 압출기를 나타낸 단면도이고, 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 제2 압출기의 확대 단면도이다.
도 2를 참고하면, 제1 압출기(20)는 제1 하우징(21), 이 제1 하우징(21) 내에 위치하는 제1 스크류(22), 및 이 제1 스크류(22)가 회전하도록 동력을 제공하는 제1 모터(23)를 포함한다. 원료는 제1 하우징(21)과 제1 스크류(22) 사이의 공간을 지나면서 제1 스크류(22)의 회전에 의해 압축된다. 제1 스크류(22)로는 코니칼(conical) 스크류, 싱글 스크류, 트윈 스크류 등이 사용될 수 있으나, 비용적인 측면에서는 코니칼 스크류가 유리하다.
제1 스크류(22)에 의해 예비적으로 압축된 원료는 제1 압출기(20)의 후단에 연결된 제2 압출기(30)에 의해 다시 압축된다. 제2 압출기(30)도 제1 압출기(20)와 같이, 제2 하우징(31), 이 제2 하우징(31) 내에 위치하는 제2 스크류(32) 및 이 제2 스크류(32)가 회전하도록 동력을 제공하는 제2 모터(33)를 포함한다.
상기와 같이, 제1 압출기(20)와 제2 압출기(30)를 사용하여 원료를 2 단으로 압축하는 이유는 제1 압출기(20)를 사용하지 않고 제2 압출기(30)만 사용하는 경우, 제2 압출기(30)에 의해 제어하고자 하는 원료의 압력이 급격하게 변하여 원료의 일정한 압력 제어가 어려워지기 때문이다. 즉, 원료를 단계적으로 압축하는 것이 원료의 일정한 압력 제어에 유리하다.
도 3을 참고하면, 제2 압출기(30)의 제2 스크류(32)는 원료의 진행 방향(도 3에 화살표로 표시)을 따라 직경이 점층적으로 증가하도록 구성된다. 일례로, 제2 스크류(32)는 3개의 층으로 이루어져 3개의 직경을 가지도록 구성될 수 있다. 보다 구체적으로, 제2 스크류(32)는 원료가 유입되는 부위인 제1 샤프트부(321)의 직경(D1)이 가장 작고, 중간 부위인 제2 샤프트부(322)의 직경(D2)이 그 다음으로 작으며, 원료가 유출되는 부위인 제3 샤프트부(323)의 직경(D3)이 가장 크다. (D1 ＜ D2 ＜ D3)
따라서, 제1 샤프트부(321)와 제2 하우징(31) 사이의 공간(S1)이 가장 크고, 제2 샤프트부(322)와 제2 하우징(31) 사이의 공간(S2)이 그 다음으로 크며, 제3 샤프트부(323)와 제2 하우징(31) 사이의 공간(S3)이 가장 작게 된다. (S1 ＞ S2 ＞ S3) 상기와 같이 구성된 제2 스크류(30)는 그 층수에 따라 원료를 단계적으로 압축한다.
제2 스크류(32)로는 비용을 고려하여 싱글 스크류를 사용하는 것이 바람직하다.
제2 압출기(30)는 원료에 충분한 압력을 가해주기 위해서 제2 스크류(32)의 후단부에 오리피스(34)를 구비한다.
제1 스크류(22) 및 제2 스크류(32)는 원료가 표면에 부착되지 않도록 코팅층(미도시)을 포함할 수 있다. 이 코팅층은 테프론 및 니켈 중 적어도 하나의 물질을 포함할 수 있다. 니켈은 무전해 니켈을 사용하는 것이 바람직하다.
제2 압출기(30)의 후단부에는 압력 제어 센서(35)가 설치되며, 이 압력 제어 센서(35)는 제2 압출기(30)로부터 압축되어 나오는 원료의 압력을 측정 및 제어한 다. 즉, 압력 제어 센서(35)는 제2 압출기(30)로부터 유출되는 원료의 압력이 설정된 압력보다 높은 경우에는 제2 모터(33)에 회전수를 낮추는 신호를 보내고, 제2 압출기(30)로부터 유출되는 원료의 압력이 설정된 압력보다 낮은 경우에는 제2 모터(33)에 회전수를 높이는 신호를 보낸다. 이 제2 모터(33)의 회전수의 가변에 따라 제2 스크류(32)의 회전수도 달라져 원료의 압력이 조절된다.
상기와 같은 압력 제어 센서(35)에 의해, 원료의 압력을 소정의 압력 범위(일례로, 3 내지 8 bar)내로 일정하게 유지할 수 있다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 제1 압출기와 제2 압출기를 나타낸 단면도이다.
도 4를 참고하면, 제1 압출기(70)는 2단으로 구성되어 수평 압출기(72) 및 수직 압출기(74)를 포함한다. 결과적으로, 압출기는 제2 압출기(30)를 포함하여 3단으로 구성된다. 이러한 단수는 원료의 성분, 물성, 원료의 압력에 따라 적절히 조절된다.
도 5 및 도 6은 본 발명의 실시예에 따른 단위 정량 취출기를 나타낸 사시도이다.
도 5 및 도 6을 참고하면, 단위 정량 취출기(40)는 회전축(41), 회전판(42), 펀칭 로드(43), 가이드 회전판(44), 탄성 부재(45), 높이 조절판(46) 및 누름부(47)를 포함한다.
회전축(41)은 모터(미도시)에 연결되어 동력을 제공받으며, 회전판(42)과 가이드 회전판(44)은 이 회전축(41)에 각각 일체로 설치되어 회전축(41)이 회전할 때 같이 회전한다.
원형의 회전판(42)은 회전축(41)의 하부에 설치되고, 그 둘레를 따라 등간격으로 배열된 복수개의 원료 투입구(421)를 구비한다. 이 원료 투입구(421)는 상기 제2 압출기(30)로부터 압출된 원료가 충진되어 원료의 형상을 형성하는 틀과 같은 역할을 한다. 이 원료 투입구(421)의 내면에는 젤라틴화된 원료가 부착되지 않도록 내피층(422)이 형성된다. 이 내피층(422)은 테프론, 폴리에틸렌(PE), 나일론, 탄소강과 같은 스틸(steel) 중 적어도 하나의 물질을 포함할 수 있다.
펀칭 로드(43)는 회전판(42)의 원료 투입구(421)에 소정 깊이로 삽입되어 있으며, 후술할 누름부(47)에 의해 왕복운동을 한다.
보다 구체적으로, 펀칭 로드(43)는 원료 투입구(421)에 삽입되는 하단부에 피스톤(431)을 구비하며, 이 피스톤(431)은 원료 투입구(421)의 내피층(422)과 접촉하면서 왕복운동을 함으로써, 원료 투입구(421)에 제공된 원료를 회전판(42)의 하부로 토출시킨다. 이에 따라, 원료는 소정의 형상과 질량을 갖는 단위 원료로 형성된다. 피스톤(431)은 상기 내피층(422)과 동일한 재질로 이루어질 수 있다.
또한, 펀칭 로드(43)의 상단부에는 외측으로 확장된 플랜지부(432)가 형성되어 후술할 탄성 부재(45)를 고정한다.
펀칭 로드(43)의 중간부에는 가이드 회전판(44)이 설치된다. 가이드 회전판(44)은 상기 원료 투입구(421)와 대응하는 위치에 펀칭 로드(43)가 관통하는 가이드 홀을 구비한다. 가이드 회전판(44)은 펀칭 로드(43)의 왕복 운동이 원활하게 이루어지도록 펀칭 로드(43)의 직선 운동을 안내하는 기능을 한다.
탄성 부재(45)는 상기 펀칭 로드(43)의 플랜지부(432)와 가이드 회전판(44) 사이에 설치되어 펀칭 로드(43)에 탄성력을 부여한다. 탄성 부재(45)는 일례로, 스프링이 사용될 수 있다.
높이 조절판(46)은 펀칭 로드(43)의 상단부에 위치하여 상기 탄성 부재(45)를 압축한다. 이 높이 조절판(46)은 상하 방향으로 높이를 조절할 수 있으며, 이 높이 조절판(46)의 위치에 따라 펀칭 로드(43)의 고정 높이가 결정된다. 따라서, 높이 조절판(46)의 높이가 높아지면, 탄성 부재(45)의 복원력에 의해 펀칭 로드(43)가 상승하고, 회전판(42)의 원료 투입구(421)에 삽입되는 펀칭 로드(43)의 삽입 깊이는 작아진다. 펀칭 로드(43)의 삽입 깊이가 작아지면 원료가 공급될 수 있는 원료 투입구의 가용 공간이 증가하게 된다. 즉, 높이 조절판(46)의 높이에 따라, 단위 원료의 질량을 변경할 수 있다.
높이 조절판(46)의 일측에는 하향으로 돌출되어 펀칭 로드(43)에 왕복운동을 제공하는 누름부(47)가 형성된다. 즉, 펀칭 로드(43)는 회전판(42)의 회전시 누름부(47)와 만나면 이 누름부(47)의 높이만큼 왕복운동을 한다.
누름부(47)는 하강 구간(471), 유지 구간(472) 및 상승 구간(473)으로 이루어진다. 하강 구간(471)은 회전판(42)의 회전 방향(도 5에 화살표로 표시)으로 높이(H)가 점진적으로 증가하여 펀칭 로드(43)를 하강시킨다. 유지 구간(472)은 상기 하강 구간(471)의 최고 높이를 일정하게 유지하여 펀칭 로드(43)의 하강 높이를 일정시간 유지시킨다. 상승 구간(473)은 상기 유지 구간(472)으로부터 상기 회전판(42)의 회전 방향을 따라 점진적으로 높이가 감소하여 상기 펀칭 로드(43)를 상 승시킨다.
본 실시예에서, 상기 하강 구간(471)과 상승 구간(473)은 직선으로 이루어져 있으나, 곡선으로 이루어질 수도 있다.
상기한 단위 정량 취출기(40)의 작용에 대해서 살펴보면, 모터에 연결된 회전축(41)이 회전하면, 회전판(42), 펀칭 로드(43) 및 가이드 회전판(44)이 동시에 회전한다. 이때, 회전하는 펀칭 로드(43)가 누름부(47)와 만나게 되면, 펀칭 로드(43)는 누름부(47)의 높이를 따라 하강하여 원료 투입구(421)에 공급된 원료를 아래로 밀어낸다. 그 후, 펀칭 로드(43)가 누름부(47)를 지나게 되면, 탄성 부재(45)의 복원력에 의해 다시 원위치로 복귀한다. 이와 같은 과정의 반복으로 단위 원료는 지속적으로 토출되는 것이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 질량 측정부를 나타낸 사시도이다.
도 7을 참고하면, 질량 측정부(60)는 운송부(50)에 의해 운송되는 단위 원료의 질량을 측정하는 질량 감시 센서(61)을 포함한다. 질량 감시 센서(61)는 단위 원료의 질량이 기준으로 설정된 범위 내에 속하는지 여부를 측정한다. 또한, 질량 측정부(60)는 상기 단위 원료의 질량이 설정된 범위를 벗어나는 경우, 그 범위를 벗어난 단위 원료를 에어건(air gun, 62)과 같은 장치를 이용하여 반송부(63)로 전송한다. 반송부(63)는 전송받은 단위 원료를 제1 압출기(20) 측으로 반송한다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 원료의 정량 공급 장치의 공정 단계를 나타낸 도면이다.
지금까지 설명한 원료의 정량 공급 장치의 공정에 대하여 살펴보면, 원료의 정량 공급 장치는 다음과 같은 방법으로 단위 원료를 공급한다.
도 8을 참고하여 본 발명에 따른 원료의 정량 공급 방법에 대하여 살펴보면, 원료 저장소(12)에 저장된 조성물은 원료 혼합기(14)에 공급되어 젤라틴화된 원료로 형성되고, 이 젤라틴화된 원료는 제1 압출기(20)와 제2 압출기(30)를 거쳐 연속적으로 압축된다. 이때, 제1 압출기(20)에 의한 압출 단계는 2단으로 형성될 수 있다.
이 압축된 원료는 압력 제어 센서(35)에 의해 압력이 감지된다. 측정된 압력에 따라 압력 제어 센서(35)는 제2 압출기(30)의 제2 모터(33)에 신호를 보내 회전수를 조절하고, 압축되고 있는 원료의 압력을 조절된다.
상기 압출된 원료는 복수개로 배열된 단위 원료 취출기(40)의 원료 투입구(421)에 제공되며, 상기 원료 투입구(421)에 충진된 원료는 상기 원료 투입구(421) 내를 왕복운동하는 펀칭 로드(43)에 의해 토출되며, 이로써 단위 원료가 형성된다.
상기 토출된 단위 원료는 설정된 질량의 기준에 부합하는지 측정되며, 기준에 부합하면, 정렬 장치 등으로 공급되고, 측정된 단위 원료의 질량이 설정된 기준에 벗어나는 경우, 다시 제1 압출기(20)로 반송된다. 이와 같은 공정의 반복으로 단위 원료는 지속적으로 공급된다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고 이 또한 본 발명의 범 위에 속하는 것은 당연하다.
이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명에 따른 원료의 정량 공급 장치 및 방법은 공급되는 단위 원료의 질량 표준 편차를 최소화하여 이 단위 원료로 제작되는 제품의 불량률을 감소시키고, 짧은 공정 라인으로 인하여 단위 원료의 초기 유지도를 오래 유지할 수 있으며, 작업 효율을 증대시켜 자동화 및 대량 생산에 유리한 효과가 있다.

Claims (22)

  1. 젤라틴화된 원료를 제공하는 원료 제공부;
    상기 원료 제공부로부터 제공된 원료를 스크류로 압축하는 압출기;
    상기 압출기로부터 압축된 원료를 원료 투입구에 충진하여 상기 원료 투입구 내를 왕복운동하는 펀칭 로드에 의해 상기 원료 투입구 내에 충진된 원료를 토출시켜 소정의 형상 및 질량으로 분할된 단위 원료를 제공하는 단위 정량 취출기;
    상기 단위 정량 취출기로부터 토출된 단위 원료를 운반하는 운송부; 및
    상기 운송부에 의해 운반되는 상기 단위 원료의 질량을 측정하는 질량 측정부;
    를 포함하는 원료의 정량 공급 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 압출기는,
    상기 원료 제공부에서 제공되는 원료를 1차적으로 압축하는 제1 스크류를 포함하는 제1 압출기; 및
    상기 제1 압출기의 후단에 장착되어 2차적으로 원료를 가압하는 제2 스크류를 포함하는 제2 압출기;
    를 포함하는 원료의 정량 공급 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제2 스크류는 원료의 진행 방향을 따라 점층적으로 직경이 커지는 원료의 정량 공급 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 제2 스크류가 3개의 층으로 이루어지는 직경을 가지는 원료의 정량 공급 장치.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 제2 압출기는 상기 제2 스크류의 후단부에 오리피스를 포함하는 원료의 정량 공급 장치.
  6. 제2항에 있어서,
    상기 제1 스크류 또는 상기 제2 스크류가 그 표면에 테프론 또는 니켈 중 적어도 하나의 물질로 이루어지는 코팅층을 포함하는 원료의 정량 공급 장치.
  7. 제2항에 있어서,
    상기 제1 압출기의 제1 스크류가 2 단으로 이루어지는 원료의 정량 공급 장치.
  8. 제2항에 있어서,
    상기 제2 압출기와 상기 단위 정량 취출기 사이에 압력 제어 센서를 더욱 포함하는 원료의 정량 공급 장치.
  9. 제2항에 있어서,
    상기 단위 정량 취출기는,
    회전축;
    상기 회전축에 장착되며, 둘레를 따라 상기 제2 압출기에서 압축된 원료가 공급되는 복수개의 원료 투입구를 구비하는 회전판; 및
    상기 회전판의 원료 투입구에 삽입되어 왕복운동을 하면서 상기 원료 투입구에 공급된 원료를 상기 회전판 하부로 토출시키는 펀칭 로드;
    를 포함하는 원료의 정량 공급 장치.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 단위 정량 취출기는,
    상기 회전판 상부의 상기 회전축에 장착되며, 상기 원료 투입구에 대응하는 위치에 상기 펀칭 로드가 관통하는 가이드 홀을 구비하는 가이드 회전판을 더욱 포함하는 원료의 정량 공급 장치.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 단위 정량 취출기는,
    상기 펀칭 로드의 상단부에 형성된 플랜지부와 상기 가이드 회전판 사이에 설치되는 탄성 부재; 및
    상기 펀칭 로드 위에 위치하여 상기 탄성 부재에 압축력을 가하는 높이 조절판;
    을 포함하는 원료의 정량 공급 장치.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 높이 조절판은 일측에 하향으로 돌출된 누름부를 구비하며, 높이를 조절하여 단위 원료의 질량을 변경시킬 수 있는 원료의 정량 공급 장치.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 누름부는 상기 회전판의 회전시 상기 펀칭 로드의 왕복운동을 제공하는 원료의 정량 공급 장치.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 누름부는,
    상기 회전판의 회전 방향으로 높이가 점진적으로 증가하여 상기 펀칭 로드를 하강시키는 하강 구간;
    상기 하강 구간의 최고 높이를 일정하게 유지하는 유지 구간; 및
    상기 유지 구간으로부터 상기 회전판의 회전 방향을 따라 점진적으로 높이가 감소하여 상기 펀칭 로드를 상승시키는 상승 구간;
    을 포함하는 원료의 정량 공급 장치.
  15. 제9항에 있어서,
    상기 원료 투입구의 내면에는 테프론, 폴리에틸렌, 나일론 및 스틸 중 적어도 하나의 물질을 포함하는 내피층이 형성되는 원료의 정량 공급 장치.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 원료 투입구에 삽입되는 상기 펀칭 로드의 단부에 피스톤을 포함하고,
    상기 피스톤은 테프론, 폴리에틸렌 , 나일론 및 스틸 중 적어도 하나의 물질을 포함하는 원료의 정량 공급 장치.
  17. 제1항에 있어서,
    상기 질량 측정부는 측정된 단위 원료의 질량이 설정된 기준에 벗어나는 경우, 설정된 기준에 벗어난 단위 원료를 상기 압출기로 반송하는 반송부를 더욱 포함하는 원료의 정량 공급 장치.
  18. 젤라틴화된 원료를 제공하는 단계;
    상기 제공된 원료를 스크류를 이용하여 연속적으로 압출하는 단계;
    상기 압출된 원료의 압력을 측정하여 이 압력에 따라 상기 스크류의 회전수를 변화시켜 상기 압출된 원료의 압력을 제어하는 단계;
    상기 압출된 원료를 복수개로 배열된 원료 투입구에 제공하는 단계;
    상기 원료 투입구에 충진된 원료를 상기 원료 투입구 내를 왕복운동하는 펀칭 로드에 의해 토출시켜 단위 원료를 형성하는 단계; 및
    상기 토출된 단위 원료의 질량을 측정하는 단계;
    를 포함하는 원료의 정량 공급 방법.
  19. 제18항에 있어서,
    상기 압출하는 단계는,
    상기 원료를 제1 스크류에 의해 예비적으로 압축하는 제1 압출 단계; 및
    상기 예비적으로 압축된 원료를 제2 스크류에 의해 재 압출하는 제2 압출 단계로 이루어지는 원료의 정량 공급 방법.
  20. 제19항에 있어서,
    상기 제1 압출 단계는 2단 스크류에 의해 이루어지는 원료의 정량 공급 방법.
  21. 제20항에 있어서,
    상기 단위 원료를 형성하는 단계는,
    회전축에 장착되어 둘레를 따라 상기 원료 투입구를 구비하는 회전판를 회전시키고, 상기 회전판과 함께 회전하는 상기 펀칭 로드를 일 지점을 지날 때 하강시켜 상기 원료 투입구에 충진된 원료를 토출시킨 후 다시 원래 위치로 복원시키는 것으로 이루어지는 원료의 정량 공급 방법.
  22. 제21항에 있어서,
    상기 측정된 단위 원료의 질량이 설정된 기준에 벗어나는 경우, 설정된 기준에 벗어난 단위 원료를 다시 반송하는 단계를 더욱 포함하는 원료의 정량 공급 방법.
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