KR102163786B1 - 인조흑연 생산 자동화 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 인조흑연을 제조하는 모든 공정을 자동화하여 인조흑연의 생산성 향상과 작업의 효율성 향상을 도모할 수 있는 인조흑연 생산 자동화 시스템에 관한 것으로, 원료 저장탱크로부터 이송된 원료를 도가니 내부에 자동으로 충진시키는 원료 충진부; 상기 도가니 내부의 원료를 열처리하여 인조흑연을 생성하는 도가니 열처리부; 신규의 충전재를 각각 저장하고 이를 상기 도가니 열처리부로 이송하는 신규 충전재 공급부; 상기 도가니 열처리부에서의 열처리 공정 후 배출되는 충전재를 재사용하거나 폐기하는 공정을 수행하는 충전재 처리부; 및 상기 도가니 열처리부에서의 열처리 공정 후 이송되는 흑연도가니를 처리하고 그 내부에 수용된 인조흑연을 처리하며 인조흑연이 배출된 도가니를 처리하는 흑연도가니 처리부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

인조흑연 생산 자동화 시스템{Artificial graphite production automation system}

본 발명은 인조흑연을 생산하기 위한 자동화 시스템에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 인조흑연을 제조하는 모든 공정을 자동화하여 인조흑연의 생산성 향상과 작업의 효율성을 도모할 수 있는 인조흑연 생산 자동화 시스템에 관한 것이다.

인조흑연은 이차전지용 음극재, 제철·제강용 전극봉, 방전가공전극, 핵융합로, 반도체 및 태양전지 등의 분야에서 널리 사용되고 있다.

이러한 인조흑연은 천연흑연에 비해 흑연화도가 낮고 제조 공정 비용으로 인해 가격이 높은 단점이 있지만 수명 특성이 상대적으로 우수한 장점이 있어, 특히 이차전지의 음극재로 각광받고 있다.

종래의 인조흑연 제조 방법으로는 특허문헌 1의 리튬 이차 전지용 인조흑연 음극재의 제조 방법과 특허문헌 2의 리튬 이차전지 음극재용 흑연분말의 제조방법과 같이 다양한 방법들이 개시되어 있다.

특허문헌 1은 코크스 및 미세입자를 혼합하여 혼합물을 얻는 단계, 상기 혼합물을 제1 열처리하여 탄화물을 얻는 단계, 및 상기 탄화물을 2500 내지 2800 ℃ 의 온도에서 제2 열처리하여 흑연화물을 얻는 단계를 포함하고, 상기 미세입자는 금속 산화물, 금속 산화물 또는 이들의 조합을 포함하고, 상기 금속은 Ti, Ni, Al, Si, W 또는 이들의 조합을 포함하는 것을 특징으로 한다.

특허문헌 2는 체적 기준 적산 입도 분포에서의 적산 입도로 50%의 입경이 5∼50㎛인 생 코크스 불말을 비산화성 분위기 중 600∼1450℃의 온도 조건하에서 가열 처리하여 이루어지는 코크스 분말과, 탄소 전구체 바인더를, 상기 코크스 분말 100질량에 대해 상기 탄소 전구체 바인더의 고정 탄소량이 5∼15질량가 되도록 용융 혼합한 후, 가압 성형하여 가압 성형체를 제작하고, 이어서, 상기 가압 성형체를 비산화성 분위기 중에서 가열 처리하여 탄소화 및 흑연화를 실시함으로써 흑연화 성형체를 얻고, 얻어진 흑연화 성형체를 분쇄 처리하는 것을 특징으로 한다.

이와 같이 인조흑연의 제조 방법으로 다양한 기술들이 개발되고 있으나, 통상 상기 인조흑연은 코크스에 바인더 등을 혼합한 원료를 이용하고 이를 고온 열처리하는 공정을 거침으로써 제조되는 것이 일반적이다.

다만, 종래의 인조흑연을 제조하는 공정은 모두 작업자에 의해 수작업으로 이루어지므로 효율적이지 못하고 생산성도 저하하는 문제점이 있었다.

공개특허공보 제10-2019-0019430호(2019. 02. 27. 공개) 공개특허공보 제10-2015-0073951호(2015. 07. 01. 공개)

본 발명에서 해결하고자 하는 과제는, 인조흑연을 제조하는 모든 공정을 자동화하여 인조흑연의 생산성 향상과 작업의 효율성 향상을 도모할 수 있는 인조흑연 생산 자동화 시스템을 제공하는 것이다.

상기 과제를 해결하기 위하여 본 발명의 인조흑연 생산 자동화 시스템은, 원료 저장탱크로부터 이송된 원료를 도가니 내부에 자동으로 충진시키는 원료 충진부; 상기 도가니 내부의 원료를 열처리하여 인조흑연을 생성하는 도가니 열처리부; 신규의 충전재를 각각 저장하고 이를 상기 도가니 열처리부로 이송하는 신규 충전재 공급부; 상기 도가니 열처리부에서의 열처리 공정 후 배출되는 충전재를 재사용하거나 폐기하는 공정을 수행하는 충전재 처리부; 및 상기 도가니 열처리부에서의 열처리 공정 후 이송되는 흑연도가니를 처리하고 그 내부에 수용된 인조흑연을 처리하며 인조흑연이 배출된 도가니를 처리하는 흑연도가니 처리부;를 포함한다.

또한 본 발명의 인조흑연 생산 자동화 시스템은, 상기 원료 충진부가 상기 원료 저장탱크로부터 분체 상태의 원료가 이송되는 원료 이송라인, 무인이송대차에 탑재된 다수의 도가니로부터 도가니 몸체와 뚜껑을 분리하여 이동시키는 도가니 분리 로봇, 상기 도가니 분리 로봇에 의해 분리된 도가니 몸체가 이송되는 제1 이송라인, 상기 도가니 분리 로봇에 의해 분리된 뚜껑이 이송되는 제2 이송라인, 상기 제1 이송라인의 일측에 마련되어 상기 제1 이송라인을 따라 이송된 도가니 몸체 내부로 원료를 자동으로 정량만큼 충진시키는 충진장치, 및 상기 제1 이송라인 상의 충진장치를 통과한 도가니 몸체에 상기 제2 이송라인으로 이송된 뚜껑을 덮어 조립한 상태의 도가니를 무인이송대차에 적재하는 도가니 적재 로봇을 포함한다.

또한 본 발명의 인조흑연 생산 자동화 시스템은, 상기 충진장치 내의 하부에 구비되어 도가니를 진동시키는 진동부를 더 구비한다.

또한 본 발명의 인조흑연 생산 자동화 시스템은, 상기 도가니 열처리부가 도가니 내의 원료를 흑연화 처리하는 복수의 흑연화로, 상기 도가니의 입고 및 출고를 위한 도가니 작업용 로봇과 충전재의 공급 및 배출을 위한 충전재 작업용 로봇이 구비되는 작업용 갠트리, 및 상기 도가니 작업용 로봇과 충전재 작업용 로봇의 고장시 상기 로봇들이 수행하는 작업들을 대신 수행할 수 있는 갠트리 크레인을 포함한다.

또한 본 발명의 인조흑연 생산 자동화 시스템은, 상기 충전재 처리부가 상기 도가니 열처리부에서 열처리 작업이 종료된 후 자연 냉각되어 배출되는 충전재를 다시 냉각시키는 충전재 냉각장치, 상기 충전재 냉각장치를 통과한 충전재로부터 저항재와 보온재를 분리하는 충전재 분리장치, 상기 충전재 분리장치로부터 분리된 보온재를 저장하는 사용 보온재 저장탱크, 및 상기 충전재 분리장치로부터 분리된 저항재를 저장하는 사용 저항재 저장탱크를 포함한다.

또한 본 발명의 인조흑연 생산 자동화 시스템은, 상기 충전재 분리장치에 연결되되, 상기 도가니 열처리부에서 배출되는 충전재가 상기 충전재 분리장치 내부로 유입될 수 있도록 흡입력을 제공하는 저압흡입식 수송장치를 더 포함한다.

또한 본 발명의 인조흑연 생산 자동화 시스템은, 상기 흑연도가니 처리부가 상기 도가니 열처리부에서 열처리가 완료된 흑연도가니들이 이송되어 대기 상태로 있는 버퍼부, 상기 버퍼부로부터 이송되는 흑연도가니의 외부를 세척하는 외부 클리닝부, 상기 도가니 열처리부에서 생산된 인조흑연을 수득하는 흡입부, 상기 흡입부에서의 공정을 거친 도가니 내부를 세척하는 내부 클리닝부, 및 도가니의 크랙 유무와 파손 여부를 검사하고 강도 테스트를 실시하여 도가니의 품질을 검사하는 도가니 검사부를 포함한다.

또한 본 발명의 인조흑연 생산 자동화 시스템은, 상기 무인이송대차의 배터리 충전 정도가 소정값 이하로 떨어질 때 상기 무인이송대차가 스스로 이동하여 충전할 수 있는 충전스테이션이 더 구비된다.

본 발명의 인조흑연 생산 자동화 시스템에 의하면, 원료 충진부로 인하여 도가니 내로의 원료 충진 공정이 자동화됨으로써 도가니 내부로 원료를 균일한 양으로 충진할 수 있고, 작업자의 부주의로 인한 도가니 파손을 예방할 수 있으며, 충진 작업 시간도 대폭 단축할 수 있게 된다.

또한, 흑연화로에서의 모든 공정이 도가니 작업용 로봇과 충전재 작업용 로봇에 의해 자동으로 이루어지므로 작업의 효율성 및 안정성이 향상되고, 흑연화로의 도가니 입고 및 출고 작업 시간이 단축되므로 인조흑연의 생산성 증대도 이룰 수 있게 된다.

또한, 상기 충전재 처리부로 인하여 충전재의 일부인 보온재를 효과적으로 분리하여 재사용할 수 있게 된다.

또한, 흑연도가니 처리부로 인하여 인조흑연의 수득율을 높일 수 있고 품질이 담보된 도가니를 재사용할 수 있어 공정 진행 중 도가니가 파괴되는 것을 방지할 수 있으므로 전체 공정의 효율성을 향상시킬 수 있게 된다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 인조흑연 생산 자동화 시스템의 전체 구성도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 인조흑연 생산 자동화 시스템의 원료 충진부에 대한 구성도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 인조흑연 생산 자동화 시스템의 도가니 열처리부에 대한 구성도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 인조흑연 생산 자동화 시스템의 신규 충전재 공급부에 대한 구성도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 인조흑연 생산 자동화 시스템의 충전재 처리부에 대한 구성도이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 인조흑연 생산 자동화 시스템의 흑연도가니 처리부에 대한 구성도이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 인조흑연 생산 자동화 시스템에 사용되는 무인이송대차의 개략적인 사시도이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다.

또한, 본 발명에서는 인조흑연을 생산하기 위해 사용될 수 있는 모든 재료가 분체 상태로 혼합되어 있는 것을 "원료"라 하고, 흑연화로 내부에 적재된 다수의 도가니(p)들 사이에 메워지는 저항재 및 보온재를 "충전재"라 하며, 흑연화로에서의 열처리 후 생성된 인조흑연이 들어 있는 도가니(p)를 "흑연도가니"라 한다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 인조흑연 생산 자동화 시스템은 원료 충진부(100), 도가니 열처리부(200), 신규 충전재 공급부(300), 충전재 처리부(400) 및 흑연도가니 처리부(500)를 포함하여 이루어진다.

이하, 각 구성별로 본 발명의 구체적인 내용을 설명한다.

상기 원료 충진부(100)는 복수의 원료 저장탱크(10)로부터 이송된 원료를 도가니(p) 내부에 정해진 양만큼 자동으로 충진시키기 위한 구성이다.

도 2에 도시된 바와 같이, 상기 원료 충진부(100)는 원료 이송라인(110), 도가니 분리 로봇(120), 제1 이송라인(130), 제2 이송라인(140), 충진장치(150) 및 도가니 적재 로봇(160)을 포함하여 이루어진다.

상기 원료 이송라인(110)은 상기 복수의 원료 저장탱크(10)로부터 에어를 이용해 분체 상태의 원료가 이송되는 통로이다.

상기 도가니 분리 로봇(120)은 무인이송대차(A)에 탑재된 다수의 도가니(p)로부터 도가니(p)의 몸체와 뚜껑을 분리해 상기 제1 이송라인(130)과 제2 이송라인(140)으로 이동시킨다.

상기 제1 이송라인(130)은 상기 도가니 분리 로봇(120)에 의해 분리된 도가니(p) 몸체가 이송되는 컨베이어 라인으로서, 롤러 컨베이어로 이루어지는 것이 바람직하다.

상기 제2 이송라인(140)은 상기 도가니 분리 로봇(120)에 의해 분리된 뚜껑이 이송되는 컨베이어 라인이다.

상기 충진장치(150)는 상기 제1 이송라인(130)의 일측 상부에 마련되어, 상기 제1 이송라인(130)을 따라 상기 충진장치(150) 내측으로 이송된 도가니(p) 몸체 내부로 원료를 자동으로 정량만큼 충진한다.

한편, 도가니(p) 몸체 내부로 투입되는 분체 상태의 원료는 비중이 낮아 투입되면서 원료 사이에 다수의 공극이 형성되고 이곳에 공기가 채워져 투입되는 원료의 부피가 커지게 되는바, 본 발명은 원료의 원활한 투입과 정량 투입을 위하여 탈기관(미도시)과 진동부(미도시)를 구비한다.

상기 탈기관은 진공펌프(미도시)에 연결되어 도가니(p) 내부의 공기를 배출시켜 공극에 존재하는 공기를 배출시키게 된다.

상기 진동부는 도가니(p)를 진동시켜 원료 입자 간의 공극을 축소시킬 수 있고 상기 공기 배출 작업시 잔존 공기를 보다 원활히 배출시킬 수 있다.

상기 진동부는 상기 충진장치(150) 내의 하부에 구비하는 것이 바람직하다.

이와 달리, 상기 충진장치(150)에서의 충진 공정을 거친 도가니(p)에 진동을 가할 수 있도록 상기 충진장치(150)의 이송 출구를 지나 상기 제1 이송라인(130)의 일측 하부에 별도의 진동부를 추가적으로 구비할 수도 있다.

상기 도가니 적재 로봇(160)은 상기 제1 이송라인(130) 상의 충진장치(150)를 통과한 도가니(p) 몸체에 상기 제2 이송라인(140)으로 이송된 뚜껑을 덮어 조립한 상태의 도가니(p)를 무인이송대차(A)에 적재한다.

그 후, 무인이송대차(A)에 도가니(p)가 모두 적재되면 무인이송대차(A)는 주행로(r)를 따라 자동으로 도가니 열처리부(200)로 이동한다.

이와 같이 도가니(p) 내로의 원료 충진 공정이 자동화됨으로써 종래의 수작업시에 비해 도가니(p) 내부로 원료를 균일한 양으로 충진할 수 있고, 종래에 삽으로 원료를 퍼서 도가니(p) 내로 투입하는 과정에서 작업자의 부주의로 인해 발생하던 도가니(p) 파손을 방지할 수 있으며, 작업 시간도 대폭 단축할 수 있게 된다.

도 3에 도시된 바와 같이, 상기 도가니 열처리부(200)는 도가니(p) 내부의 원료를 가열하여 인조흑연을 생성하는 구성으로서, 복수의 흑연화로(210), 작업용 갠트리(230), 갠트리 크레인(250) 및 차폐막(270)을 포함하여 이루어진다.

상기 흑연화로는 직접 통전로, 애치슨(Acheson)로 등의 공지의 흑연화로를 이용할 수 있다.

여기서 애치슨로는 직육면체의 용기 안에 충전재를 채우고, 그 안에 도가니(p)를 매립한 후 전류를 통하여 거기서 발생하는 저항열로 도가니(p)를 간접 가열함으로써 도가니(p) 내의 원료를 흑연화 처리하게 된다.

상기 작업용 갠트리(230)에는 복수의 갠트리 로봇이 구비되고, 상기 갠트리 로봇은 도가니(p)의 입고 및 출고를 위한 도가니 작업용 로봇(233)과 충전재의 공급 및 배출을 위한 충전재 작업용 로봇(235)으로 구성된다.

구체적으로, 상기 도가니 작업용 로봇(233)은 도가니(p)를 파지할 수 있는 아암(arm)이 구비되어 있고, 상기 충전재 작업용 로봇(235)은 저항재 및 보온재가 공급되고 배출되는 통로인 입출라인(미도시)을 구비하고 있다.

또한, 상기 입출라인은 충전재가 유입되는 통로인 유입라인과, 충전재가 유출되는 통로인 유출라인과, 상기 유입라인과 유출라인에 연결되어 충전재가 흑연화로(210) 내부로 공급되거나 배출되는 통로인 작업라인으로 이루어지고, 상기 유입라인, 유출라인 및 작업라인은 3 방향 밸브로 연결하는 것이 바람직하다.

상기 갠트리 크레인(250)은 상기 갠트리 로봇의 고장시 상기 작업들을 대신 수행할 수 있도록 하기 위한 장치이다.

상기 작업용 갠트리(230)와 갠트리 크레인(250)은 서로 간섭되지 않도록 제작 설치하는 것이 바람직하다.

상기 차폐막(270)은 흑연화로(210)의 길이 방향으로 연장될 수 있도록 설치되고, 흑연화로(210) 상부로 방출되는 고온의 열을 차단하기 위하여 스틸 재질로 이루어진다.

상기 도가니 열처리부(200)에서의 공정을 살펴보면, 먼저 상기 도가니 작업용 로봇(233)은 흑연화로(210) 주변의 소정 위치에 도착한 무인이송대차(A)에서 도가니(p)를 꺼내어 흑연화로(210) 내부로 입고시킨다.

그 후, 입고된 도가니(p)들이 흑연화로 내부 수평면에 모두 채워져 하나의 층을 이루게 되면 상기 충전재 작업용 로봇(235)을 통해 후술하는 신규 저항재 저장탱크()로부터 신규 저항재를 공급받아 도가니(p) 사이의 틈새를 메꾸고, 이와 같은 과정을 복수의 층에 대하여 실시하며, 최상층이 완성되면 상기 충전재 작업용 로봇(235)을 통해 후술하는 신규 보온재 저장탱크()로부터 신규 보온재를 공급받거나 사용 보온재 저장탱크(450)로부터 사용 보온재를 공급받아 최상층을 덮고, 마지막으로 차폐막(270)을 덮어 마무리한다.

참고로, 도 3의 좌측 맨끝에 위치한 흑연화로(210)는 이처럼 차폐막(270)이 덮어진 상태의 흑연화로를 도시한 것이다.

그 후, 흑연화로(210)를 대략 3000℃로 2~3일 정도 가열 처리하고 이 과정에서 도가니(p) 내의 원료는 인조흑연으로 변하게 되며, 후속 공정을 실시할 때 안전성을 담보하기 위하여 적정 온도 이하로 자연 냉각시킨다.

상기한 공정이 종료되면 앞선 공정의 역순으로 즉, 차폐막(270)을 접어 흑연화로(210) 상부를 개방시키고, 상기 충전재 작업용 로봇(235)이 흑연도가니 사이의 보온재와 저항재를 흡입하여 배출시키며, 주변의 충전재가 제거된 흑연도가니는 흑연화로(210) 외부로 출고시켜 무인이송대차(A)에 적재하는 과정을 복수의 층에 대하여 반복 실시한다.

이처럼 본 발명은 흑연화로(210)에서의 모든 공정이 상기 도가니 작업용 로봇(233)과 충전재 작업용 로봇에 의해 자동으로 이루어지므로 작업의 효율성 및 안정성이 향상되고, 흑연화로의 도가니 입고 및 출고 작업 시간이 단축되므로 인조흑연의 생산성 증대도 이룰 수 있게 된다.

도 4에 도시된 바와 같이, 상기 신규 충전재 공급부(300)는 신규의 저항재와 보온재를 각각 저장하는 신규 보온재 저장탱크(310) 및 신규 저항재 저장탱크(330)와, 상기 신규 보온재 저장탱크(310) 및 신규 저항재 저장탱크(330)로부터 상기 도가니 열처리부(200)의 충전재 작업용 로봇(235)으로 상기 저항재와 보온재가 이송되는 통로인 신규 보온재 이송라인(350) 및 신규 저항재 이송라인(370)으로 이루어진다.

도 5에 도시된 바와 같이, 상기 충전재 처리부(400)는 상기 도가니 열처리부(200)에서의 열처리 공정 후 배출되는 충전재를 재사용하거나 폐기하는 공정을 수행하기 위한 구성으로서, 충전재 냉각장치(410), 충전재 분리장치(430), 사용 보온재 저장탱크(450) 및 사용 저항재 저장탱크(470)를 포함하여 이루어진다.

상기 충전재 냉각장치(410)는 상기 도가니 열처리부(200)에서 열처리 작업이 종료된 후 자연 냉각되어 배출되는 충전재는 여전히 높은 온도이므로 보다 확실한 안전성을 확보하기 위하여 이를 다시 냉각시키는 구성이다.

상기 충전재 분리장치(430)는 열처리가 완료된 흑연화로에서 배출되는 저항재와 보온재가 서로 혼합된 상태로 배출되므로 보온재의 재사용을 위하여 혼합 상태의 충전재로부터 저항재와 보온재를 서로 분리하는 장치이다.

또한, 상기 충전재 분리장치(430)에 연결되되, 상기 도가니 열처리부(200)에서 배출되는 충전재가 상기 충전재 분리장치(430) 내부로 유입될 수 있도록 흡입력을 제공하는 저압흡입식 수송장치(435)를 더 포함한다.

그리고 상기 충전재 분리장치(430)는 상기 저항재 및 보온재의 입자 크기가 다르다는 것을 이용할 수 있으면 다양한 형태로 구성될 수 있다.

상기 사용 보온재 저장탱크(450)는 상기 충전재 분리장치(430)로부터 분리된 보온재를 저장하는 탱크로서, 저항재는 1회 사용 후 폐기되나 보온재는 수 회 재사용이 가능하므로 사용된 횟수에 따라 각각 저장되도록 복수의 저장탱크로 이루어진다.

구체적으로, 상기 사용 보온재 저장탱크(450)는 1회 사용된 보온재가 저장되는 제1 보온재 저장탱크(453), 2회 사용된 보온재가 저장되는 제2 보온재 저장탱크(455), 3회 사용된 보온재가 저장되는 제3 보온재 저장탱크(457)로 이루어질 수 있다.

상기 제1 보온재 저장탱크(453)와 제2 보온재 저장탱크(455)에 저장된 보온재는 재사용을 위하여 흑연화로(210)로 다시 이송되고, 상기 제3 보온재 저장탱크(457)에 저장된 보온재는 폐기 처리하기 위하여 톤백 포장장치(T)나 탱크로리로 이송된다.

상기 사용 저항재 저장탱크(470)는 상기 도가니 열처리부(200)에서 사용된 저항재를 폐기 처리하기 위하여 일시 저장하는 공간이고, 상기 사용 저항재는 톤백 포장장치(T)나 탱크로리로 이송되어 폐기된다.

상기 충전재 처리부(400)로 인하여 본 발명은 충전재의 일부인 보온재를 효과적으로 분리하여 재사용할 수 있게 된다.

상기 흑연도가니 처리부(500)는 상기 도가니 열처리부(200)에서의 열처리 공정 후 이송되는 흑연도가니를 처리하고 그 내부에 수용된 인조흑연을 처리하며 인조흑연이 배출된 도가니(p)를 처리하기 위한 구성으로서, 버퍼부(510), 외부 클리닝부(530), 흡입부(550), 내부 클리닝부(570) 및 도가니 검사부(590)를 포함하여 이루어진다.

상기 버퍼부(510)는 컨베이어로 구성되고 상기 도가니 열처리부(200)에서 열처리가 완료된 흑연도가니들이 이송되어 대기 상태로 있게 된다.

상기 외부 클리닝부(530)는 상기 버퍼부(510)로부터 이송되는 흑연도가니의 외부를 세척하는 구성이고, 흑연도가니 외부에 부착되어 있는 분진을 제거한다.

이는 흑연도가니로부터 인조흑연을 꺼내기 위한 준비 과정 즉, 흡입 로봇(553)이 흑연도가니의 뚜껑을 분리하고 몸체를 파지하는 과정에서 흑연도가니 몸체 내부로 흑연도가니 외부에 부착되어 있는 분진이 유입되는 것을 방지하기 위한 것이다.

또한, 상기 외부 클리닝부(530)를 통과한 흑연도가니들이 후속 공정을 위하여 일시 대기 상태로 있는 추가 버퍼부(515)가 구비될 수 있다.

상기 흡입부(550)는 상기 도가니 열처리부(200)에서 생산된 인조흑연을 수득하기 위한 구성으로서, 흡입 로봇(553)과 인조흑연 저장탱크(555)를 포함하여 이루어진다.

상기 흡입 로봇(553)은 상기 준비 과정을 거친 후 흑연도가니 내의 인조흑연을 배출시킬 수 있는 별도의 라인을 구성하여 흑연도가니 내의 인조흑연을 인조흑연 저장탱크(555)로 이송시키며, 인조흑연이 배출된 후의 도가니(p)는 몸체와 뚜껑이 다시 조립되어 다음 공정을 위하여 배출된다.

상기 내부 클리닝부(570)는 상기 흡입부(550)에서의 공정을 거친 도가니(p) 내부를 세척하기 위한 구성으로서, 세척 로봇(573)과 추가 인조흑연 저장탱크(575)를 포함하여 이루어진다.

상기 세척 로봇(573)은 도가니(p)의 몸체와 뚜껑을 분리하여 파지한 후 회전 브러시를 이용해 몸체 내부를 청소함과 동시에 별도의 라인을 구성해 상기 회전 브러시에 의해 부유하는 인조흑연을 흡입하여 상기 추가 인조흑연 저장탱크(575)로 이송시키며, 내부 세척이 완료된 도가니(p)는 몸체와 뚜껑이 다시 조립되어 후속 공정을 위하여 배출된다.

상기 도가니 검사부(590)는 도가니(p)의 크랙 유무와 파손 여부를 검사하고 강도 테스트를 실시하여 도가니(p)의 품질을 검사하는 구성이다.

이로 인해 최종적으로 품질 검사를 통과한 도가니(p)만 재사용하고, 그렇지 못한 도가니(p)는 폐기한다.

또한, 상기 도가니 검사부(590)에는 각종 검사기구가 장착된 검사로봇(593)이 구비되어 상기 내부 클리닝부(570)에서의 세척 작업이 완료된 도가니들을 검사대(595)로 이송시키고, 검사가 완료된 도가니들을 무인이송대차(A)에 적재한다.

이때, 폐기되는 도가니는 무인이송대차(A)에 의해 폐도가니 보관 구역(610)으로 이송되고, 재사용이 가능한 도가니는 상기 도가니 검사부(590) 주변에 대기하고 있는 무인이송대차(A)에 적재되어 다시 원료 충진부(100)로 이동하거나 공정에 사용되지 않아 잉여 상태가 되는 경우 잉여 도가니 보관 구역(630)으로 이송되도록 제어된다.

한편, 뉴(new)도가니 보관 구역(650)은 새로운 도가니가 보관되어 있는 구역으로서 폐기되는 도가니를 보충하여 새로운 도가니를 공정에 투입하기 위하여 미리 준비되어 있다.

상기 흑연도가니 처리부(500)로 인하여 본 발명은 인조흑연의 수득율을 높일 수 있고 품질이 담보된 도가니를 재사용할 수 있어 공정 진행 중 도가니가 파괴되는 것을 방지할 수 있으므로 전체 공정의 효율성을 향상시킬 수 있게 된다.

또한, 본 발명의 인조흑연 생산 자동화 시스템은 제반 구성을 종합적으로 통제하고 관리하기 위하여 제어부(미도시)가 구성된다.

또한, 본 발명의 인조흑연 생산 자동화 시스템은 충전스테이션(700)이 추가로 구비된다.

상기 충전스테이션(700)은 무인이송대차(A)의 충전을 위한 구성으로서, 상기 무인이송대차(A)는 배터리 충전 정도가 소정값 이하로 떨어질 때 스스로 상기 충전스테이션(700)으로 이동하여 충전하도록 제어된다.

상기 무인이송대차(A)는 상기 제어부의 명령에 의해 본 발명의 각 공정을 수행하는 위치로 주행로(r)를 따라 자동으로 이동할 수 있고, 도 7에 도시된 바와 같이 충돌 방지를 위한 근접 센서(3), 장애물을 검지하기 위한 레이저센서(5) 및 무인이송대차(A)의 정지 위치를 보정하거나 장애물의 위치를 파악하기 위한 카메라(7)를 구비하고, 적재면의 높이를 조절할 수 있도록 승강 가능한 지지구조(9)를 구비한다.

이상에서 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하였으나, 본 발명의 정신을 벗어나지 않는 범위 내에서 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형 실시가 가능하다.

100:원료 충진부
110: 원료 이송라인 120: 도가니 분리 로봇 130: 제1 이송라인
140: 제2 이송라인 150: 충진장치 160:도가니 적재 로봇
200: 도가니 열처리부
210: 흑연화로 230: 작업용 갠트리 250: 갠트리 크레인
270: 차폐막
300: 신규 충전재 공급부
310: 신규 보온재 저장탱크 330: 신규 저항재 저장탱크
350: 신규 보온재 이송라인 370: 신규 저항재 이송라인
400: 충전재 처리부
410: 충전재 냉각장치 430: 충전재 분리장치
435: 저압흡입식 수송장치 450: 사용 보온재 저장탱크
470: 사용 저항재 저장탱크
500: 흑연도가니 처리부
510: 버퍼부 530: 외부 클리닝부
550: 흡입부 570: 내부 클리닝부
590: 도가니 검사부
610: 폐도가니 보관 구역 630: 잉여 도가니 보관 구역
650: 뉴도가니 보관 구역
700: 충전스테이션

Claims (8)

1. 원료 저장탱크(10)로부터 이송된 원료를 도가니 내부에 자동으로 충진시키는 원료 충진부(100);
   상기 도가니 내부의 원료를 열처리하여 인조흑연을 생성하는 도가니 열처리부(200);
   신규의 충전재를 각각 저장하고 이를 상기 도가니 열처리부(200)로 이송하는 신규 충전재 공급부(300);
   상기 도가니 열처리부(200)에서의 열처리 공정 후 배출되는 충전재를 재사용하거나 폐기하는 공정을 수행하는 충전재 처리부(400); 및
   상기 도가니 열처리부(200)에서의 열처리 공정 후 이송되는 흑연도가니를 처리하고 그 내부에 수용된 인조흑연을 처리하며 인조흑연이 배출된 도가니를 처리하는 흑연도가니 처리부(500);
   를 포함하고,
   상기 원료 충진부(100)는
   상기 원료 저장탱크(10)로부터 분체 상태의 원료가 이송되는 원료 이송라인(110),
   무인이송대차(A)에 탑재된 다수의 도가니로부터 도가니 몸체와 뚜껑을 분리하여 이동시키는 도가니 분리 로봇(120),
   상기 도가니 분리 로봇(120)에 의해 분리된 도가니 몸체가 이송되는 제1 이송라인(130),
   상기 도가니 분리 로봇(120)에 의해 분리된 뚜껑이 이송되는 제2 이송라인(140),
   상기 제1 이송라인(130)의 일측에 마련되어 상기 제1 이송라인(130)을 따라 이송된 도가니 몸체 내부로 원료를 자동으로 충진시키는 충진장치(150), 및
   상기 제1 이송라인(130) 상의 충진장치(150)를 통과한 도가니 몸체에 상기 제2 이송라인(140)으로 이송된 뚜껑을 덮어 조립한 상태의 도가니를 무인이송대차(A)에 적재하는 도가니 적재 로봇(160)을 포함하는 것을 특징으로 하는 인조흑연 생산 자동화 시스템.
2. 삭제
3. 제1항에 있어서,
   상기 충진장치(150) 내의 하부에 구비되어 도가니를 진동시키는 진동부를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 인조흑연 생산 자동화 시스템.
4. 제1항에 있어서,
   상기 도가니 열처리부(200)는
   도가니 내의 원료를 흑연화 처리하는 복수의 흑연화로(210),
   상기 도가니의 입고 및 출고를 위한 도가니 작업용 로봇(233)과 충전재의 공급 및 배출을 위한 충전재 작업용 로봇(235)이 구비되는 작업용 갠트리(230), 및
   상기 도가니 작업용 로봇(233)과 충전재 작업용 로봇(235)의 고장시 상기 로봇들(233, 235)이 수행하는 작업들을 대신 수행할 수 있는 갠트리 크레인(250)을 포함하는 것을 특징으로 하는 인조흑연 생산 자동화 시스템.
5. 제1항에 있어서,
   상기 충전재 처리부(400)는
   상기 도가니 열처리부(200)에서 열처리 작업이 종료된 후 자연 냉각되어 배출되는 충전재를 다시 냉각시키는 충전재 냉각장치(410),
   상기 충전재 냉각장치(410)를 통과한 충전재로부터 저항재와 보온재를 분리하는 충전재 분리장치(430),
   상기 충전재 분리장치(430)로부터 분리된 보온재를 저장하는 사용 보온재 저장탱크(450), 및
   상기 충전재 분리장치(430)로부터 분리된 저항재를 저장하는 사용 저항재 저장탱크(470)를 포함하는 것을 특징으로 하는 인조흑연 생산 자동화 시스템.
6. 제5항에 있어서,
   상기 충전재 분리장치(430)에 연결되되, 상기 도가니 열처리부(200)에서 배출되는 충전재가 상기 충전재 분리장치(430) 내부로 유입될 수 있도록 흡입력을 제공하는 저압흡입식 수송장치(435)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 인조흑연 생산 자동화 시스템.
7. 제1항에 있어서,
   상기 흑연도가니 처리부(500)는
   상기 도가니 열처리부(200)에서 열처리가 완료된 흑연도가니들이 이송되어 대기 상태로 있는 버퍼부(510),
   상기 버퍼부(510)로부터 이송되는 흑연도가니의 외부를 세척하는 외부 클리닝부(530),
   상기 도가니 열처리부(200)에서 생산된 인조흑연을 수득하는 흡입부(550),
   상기 흡입부(550)에서의 공정을 거친 도가니 내부를 세척하는 내부 클리닝부(570), 및
   도가니의 크랙 유무와 파손 여부를 검사하고 강도 테스트를 실시하여 도가니의 품질을 검사하는 도가니 검사부(590)를 포함하는 것을 특징으로 하는 인조흑연 생산 자동화 시스템.
8. 삭제

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