KR102218838B1 - 다중 파우더 이송장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 다중 파우더 이송장치에 관한 것으로서, 특히 다른 종류의 파우더가 각각 저장되고, 하단에 구비된 토출관을 통해 파우더가 배출되는 한 쌍의 호퍼와; 상기 호퍼의 토출관 하단으로부터 일정거리 이격된 상태에서 회전하는 회전디스크와; 상기 회전디스크에 회전력을 제공하는 회전모터와; 상기 회전디스크 상면에 적재된 파우더를 흡입하여 외부로 이송하는 석션부;를 포함하되, 상기 한 쌍의 호퍼는 일체화되어 상기 회전디스크의 직경라인을 따라 함께 직선 이동됨으로써, 각 호퍼의 토출관과 회전디스크의 회전중심 거리가 가변되기 때문에, 장치의 소형화가 가능하고 이종의 파우더 혼합비율을 용이하게 조정할 수 있는 효과가 있다.

Description

다중 파우더 이송장치{Multiple powder feeding apparatus}

본 발명은 다중 파우더 이송장치에 관한 것으로서, 특히 이종(異種)의 파우더를 정해진 혼합비로 정밀하게 혼합하여 이 혼합된 파우더를 사용하는 3D 프린터와 같은 외부 장치에 공급하는 다중 파우더 이송장치에 관한 것이다.

3D 프린터를 비롯하여 제약, 화장품, 배터리 등과 같은 산업분야에서는 정해진 혼합비율로 균일하게 혼합된 이종의 파우더가 다양한 용도로 사용되고 있는데, 이러한 수요를 충족시키기 위하여 위와 같은 산업분야의 장치들에 균일하게 혼합된 파우더를 공급하기 위한 파우더 이송장치가 사용되고 있다.

이러한 종래의 파우더 이송장치는 이종(異種)의 파우더를 혼합하기 위하여, 종류가 다른 각각의 파우더마다 이들을 제어하기 위해 독립적으로 구비된 장치와 컨트롤러를 선행기술(http://www.sanko-stellite.co.jp/products/pdf/gtv_catalog_pf_en.pdf)에서 제시하고 있는 것처럼 단순히 하나로 결합하는 방식을 취하고 있다.

이러한 방식의 파우더 이송장치는 각 파우더마다 독립적으로 구비된 장치를 단순히 하나로 결합하다보니 중복되는 장치들이 결합되어 그 크기가 대형화되는 문제가 있고, 혼합되는 파우더의 성분비를 정밀하게 제어하는데 한계가 있어서 혼합비에 오차가 발생될 수 있는 문제가 있었다.

http://www.sanko-stellite.co.jp/products/pdf/gtv_catalog_pf_en.pdf (The PF series of powder feeders)

본 발명은 상기한 종래기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 장치의 소형화 구현이 가능하고 이종(異種) 파우더의 혼합비를 용이하게 조정하며 호퍼에서 배출되는 파우더의 총 토출량을 용이하게 조정할 수 있는 다중 파우더 이송장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기한 과제를 해결하기 위한 본 발명에 의한 다중 파우더 이송장치는 다른 종류의 파우더가 각각 저장되고, 하단에 구비된 토출관을 통해 파우더가 배출되는 한 쌍의 호퍼와; 상기 호퍼의 토출관 하단으로부터 일정거리 이격된 상태에서 회전하는 회전디스크와; 상기 회전디스크에 회전력을 제공하는 회전모터와; 상기 회전디스크 상면에 적재된 파우더를 흡입하여 외부로 이송하는 석션부;를 포함하되, 상기 한 쌍의 호퍼는 일체화되어 상기 회전디스크의 직경라인을 따라 함께 직선 이동됨으로써, 각 호퍼의 토출관과 회전디스크의 회전중심 거리가 가변된다.

여기서, 상기 석션부는 상기 회전디스크의 직경라인을 따라 배치되되 상기 호퍼의 토출관을 연결하는 라인과 직각을 이루도록 배치되는 제1석션기와; 상기 회전디스크의 회전중심을 기준으로 상기 제1석션기에 마주보게 직렬 배치되는 제2석션기;로 구성된다.

그리고, 상기 제1,2석션기는 상기 회전디스크의 상측에 배치되어 하면을 통해 회전디스크에 적재된 파우더를 흡입하고, 상단으로 갈수록 폭이 작아지는 바디와; 상기 바디의 상단에 연결되어 파우더를 외부로 안내하는 이송튜브;로 구성된다.

또한, 상기 토출관은 하단 부분의 벽 두께가 토출관의 다른 부분보다 두껍게 형성된다.

또한, 상기 회전디스크는 상기 호퍼의 토출관을 연결하는 라인을 따라 직선 이동한다.

상기와 같이 구성되는 본 발명의 다중 파우더 이송장치는 호퍼가 일체화되어 함께 움직이고 2개의 호퍼에서 배출되는 파우더가 하나의 회전디스크에 적재되는 등 그 구성이 단순해져 장치를 소형화시킬 수 있는 이점이 있다.

또한, 회전디스크의 회전중심과 2개의 호퍼에 구비된 각 토출관 사이의 거리를 조정하여 각 호퍼에서 배출되는 이종의 파우더 토출량을 조절함으로써 파우더의 혼합비율을 용이하게 조정할 수 있고, 성분비 오차를 최소화할 수 있는 이점이 있다.

또한, 회전디스크의 회전속도를 일정하게 하면 파우더의 혼합비를 조정하면서 파우더의 총 토출량은 항상 일정하게 유지할 수 있는 이점이 있다.

또한, 회전디스크의 회전속도를 증감함으로써 호퍼에서 배출되는 파우더의 총 토출량을 용이하게 조정할 수 있는 이점이 있다.

도 1은 본 발명에 의한 다중 파우더 이송장치를 보인 도.
도 2는 본 발명에 의한 다중 파우더 이송장치의 호퍼 토출관에서 파우더가 토출되는 모습을 보인 도.
도 3은 본 발명에 의한 다중 파우더 이송장치의 호퍼를 이동시켰을 때 파우더가 토출되는 모습을 보인 도.

이하, 본 발명에 의한 다중 파우더 이송장치의 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명에 의한 다중 파우더 이송장치를 보인 도이고, 도 2는 본 발명에 의한 다중 파우더 이송장치의 호퍼 토출관에서 파우더가 토출되는 모습을 보인 도이며, 도 3은 본 발명에 의한 다중 파우더 이송장치의 호퍼를 이동시켰을 때 파우더가 토출되는 모습을 보인 도이다.

본 발명에 의한 다중 파우더 이송장치는 한 쌍의 호퍼(10)와, 상기 호퍼(10)의 하측에 배치되는 회전디스크(20)와, 상기 회전디스크(20)에 회전력을 제공하는 회전모터(30)와, 상기 회전디스크(20)에 적재된 파우더를 흡입하여 외부로 이송하는 한 쌍의 석션부(40)를 포함하여 구성된다.

상기 한 쌍의 호퍼(10)는 밴딩 또는 그 외의 방법으로 일체화되어 함께 움직이도록 구성된다. 부연하면 일체화된 한 쌍의 호퍼(10)는 호퍼 구동부(50)로부터 동력을 제공받아 직선 운동 가능하도록 구성됨으로써, 어느 하나의 호퍼가 호퍼 구동부(50)로부터 동력을 제공받아 특정 방향으로 움직이면 다른 하나의 호퍼도 같이 움직여서 한 쌍의 호퍼(10)가 함께 움직인다.

이러한 한 쌍의 호퍼(10) 내부에는 다른 종류의 파우더가 각각 저장된다. 그리고, 호퍼(10)는 하측부분이 아래쪽으로 갈수록 직경이 작아지도록 구성하여, 내부에 저장된 파우더가 자중에 의해 하측으로 잘 흘러 내려갈 수 있도록 하였다.

더불어, 호퍼(10)의 하단에는 토출관(11)이 구비되어 이 토출관(11)을 통해 파우더가 배출된다.

상기 토출관(11)은 직경이 동일한 파이프 형태로 형성되는데, 하단 부분은 벽 두께가 토출관(11)의 다른 부분보다 두껍게 형성된다. 즉 토출관(11)은 하측 부분을 제외한 나머지 부분은 동일한 직경으로 형성되고, 하측 부분에는 토출관(11)의 외주면을 따라 둥글게 링형 블록(11a)이 일체로 돌출되게 형성된다.

상기 링형 블록(11a)은 파우더가 배출되는 토출관(11)의 하단에 형성되기 때문에, 회전디스크(20)가 회전하기 전에 석션부(40)의 흡입압력에 의해 파우더가 빨려 들어가는 것을 최소화한다. 즉 토출관(11)의 하단과 회전디스크(20)의 상면 사이에는 토출관(11)에서 배출된 소량의 파우더가 적층되어 있는데, 링형 블록(11a)이 없으면 석션부(40)의 흡입압력이 토출관(11)의 끝부분과 그 밑에 적층된 파우더에 직접적으로 영향을 미쳐서 회전디스크(20)가 회전하기 전부터 파우더를 흡입할 수 있게 된다. 이러한 현상을 최소화하기 위하여 링형 블록(11a)을 구비한다.

한편, 앞서 기재한 대로 한 쌍의 호퍼(10)는 일체화되어 회전디스크(20)의 상측에 배치되는데, 이때 한 쌍의 호퍼(10)에 각각 구비된 토출관(11)은 회전디스크(20)의 중심을 지나는 직경라인을 따라 배치된다.

따라서, 호퍼 구동부(50)의 작동에 의해 한 쌍의 호퍼(10)가 회전디스크(20)의 직경라인을 따라 함께 직선 이동하게 되면, 마찬가지로 한 쌍의 토출관(11)도 회전디스크(20)의 직경라인을 따라 함께 직선 이동을 하게 된다. 이로써 토출관(11)의 이동거리에 따라 각 호퍼(10)의 토출관(11)과 회전디스크(20)의 회전중심 사이의 거리는 가변된다.

상기 회전디스크(20)는 호퍼(10)의 토출관(11) 하단으로부터 일정거리 이격된 상태에서 회전을 한다. 회전디스크(20)는 얇은 원판 형상을 취하는 것으로서, 회전모터(30)로부터 회전력을 제공받아 회전을 하면서 토출관(11)에서 낙하된 파우더가 원호 형상으로 상면에 적재된다.

이러한 회전디스크(20)는 가장자리를 따라 단턱(21)이 돌출된다.

상기 단턱(21)은 일정 높이로 형성되어 회전디스크(20)의 상면에 적층된 파우더가 회전디스크(20) 외부로 이탈되는 것을 방지한다.

한편, 디스크 구동부(60)의 작동에 의해 회전디스크(20)가 호퍼(10)의 토출관(11)을 연결하는 라인을 따라 직선 이동하도록 구성하는 것도 가능하다.

좀 더 자세히 설명하면, 디스크 구동부(60)를 작동시켰을 때 회전디스크(20)가 한 쌍의 호퍼(10) 토출관(11)을 연결하는 라인을 따라 직선 이동이 되도록 구성할 수 있다. 이런 방식으로 구성하면, 위에서 설명한 방식인 회전디스크(20)의 상측에서 한 쌍의 호퍼(10)가 회전디스크(20)의 직경 라인을 따라 움직이도록 하는 방식과 동일한 효과를 얻을 수 있다.

즉, 호퍼(10)를 회전디스크(20)의 직경 라인을 따라 움직이게 하면 회전디스크(20)의 중심에서부터 각 토출관(11) 사이의 거리가 가변되도록 할 수 있는데, 마찬가지로 호퍼(10)는 정지상태로 두고 회전디스크(20)를 직선 이동시켜도 회전디스크(20)의 중심으로부터 각 토출관(11) 사이의 거리를 가변시킬 수 있다.

이렇게 호퍼(10)를 직선 이동시키거나 회전디스크(20)를 직선 이동시켜 회전디스크(20)의 중심으로부터 각 토출관(11) 사이의 거리를 가변시키는 이유는 이종(異種)의 파우더의 혼합비를 조정하기 위해서이다.

한 쌍의 호퍼(10) 중에서 어느 하나의 호퍼 토출관과 회전디스크(20)의 회전중심 사이의 거리(R1)가 나머지 호퍼 토출관과 회전디스크(20)의 회전중심 사이의 거리(R2)보다 긴 상태(R1 > R2)에서 회전디스크(20)가 일정 속도로 회전을 하면, 회전디스크(20)의 회전중심에서 멀리 있는 토출관에서 더 많은 파우더가 토출되고, 회전디스크(20)의 회전중심에서 가까이 있는 토출관에서 적은 양의 파우더가 토출된다. 따라서, 회전디스크(20)의 회전중심에서 토출관(11) 사이의 거리와 파우더의 토출량은 비례의 관계를 갖는다. 이러한 원리를 이용하여 회전디스크(20)의 회전중심으로부터 토출관(11) 사이의 거리를 조절하면 각각의 파우더 배출량을 조절할 수 있고, 이로써 이종의 파우더 혼합비를 조정할 수 있다.

더불어, 회전디스크(20)의 회전속도를 조절함으로써 호퍼(10)의 토출관(11)에서 토출되는 파우더의 양을 조정할 수 있다.

도 2에 도시된 것처럼 회전디스크(20)가 회전되지 않으면 토출관(11)에서 배출된 소량의 파우더가 회전디스크(20)와 토출관(11) 사이에 적층되어 토출관(11)의 하단을 막는 역할을 함으로써 더 이상 파우더가 토출되지 않도록 한다.

이러한 상태에서 회전디스크(20)가 일방향으로 회전을 하면 토출관(11)의 후방쪽으로 파우더가 계속하여 토출되고, 이 상태에서 회전디스크(20)의 회전속도를 높이면 더 많은 파우더가 토출관(11)을 통해 배출된다.

따라서, 회전디스크(20)의 회전속도와 토출관(11)을 통한 파우더의 토출량은 비례의 관계를 갖는다.

그리고 회전디스크(20)의 회전속도가 일정한 경우에는, 회전디스크(20)의 회전중심에서부터 각 토출관(11) 사이의 거리(R1, R2)에 따라 각 호퍼에서 토출되는 파우더의 부피비는 V1/V2 = R1/R2 이 되고, 2개의 호퍼(10)에서 토출되는 파우더의 총 토출량 V1+V2는 일정하다.

상기 석션부(40)는 회전디스크(20)의 상면에 적재된 파우더를 흡입하여 외부로 이송한다. 석션부(40)에서 흡입되어 이송되는 이종의 파우더는 믹서로 공급되어 균일하게 혼합된 후 3D프린터나 그 외에 파우더를 사용하는 여러 분야(제약, 화장품, 배터리 등)의 장치에 공급된다.

이러한 석션부(40)는 회전디스크(20)의 직경라인을 따라 배치되는 제1석션기(41)와, 상기 회전디스크(20)의 회전중심을 기준으로 제1석션기(41)에 마주보게 직렬 배치되는 제2석션기(42)를 포함하여 구성된다.

상기 제1석션기(41)는 한 쌍의 호퍼(10) 토출관(11)을 연결하는 라인과 직각을 이루도록 배치된다.

이러한 제1석션기(41)는 바디(41a)와, 상기 바디(41a)의 상단에 연결된 이송튜브(41b)로 구성된다.

상기 바디(41a)는 회전디스크(20)의 상면에서 일정거리 위쪽에 배치되는 것으로서, 개방된 하면을 통해 회전디스크(20)의 상면에 적재된 파우더를 흡입한다. 이러한 바디(41a)는 상단으로 갈수록 폭이 작아진다.

상기 이송튜브(41b)는 바디(41a)를 통해 흡수한 파우더를 외부로 안내한다.

상기 제2석션기(42)는 일정거리 이격된 상태로 제1석션기(41)와 마주보게 설치되는데, 제1석션기(41)와 제2석션기(42)를 연결하는 라인은 호퍼(10)의 토출관(11)을 연결하는 라인과 직각을 이룬다.

이러한 제2석션기(42)는 바디(42a)와, 상기 바디(42a)의 상단에 연결된 이송튜브(42b)로 구성된다.

상기 바디(42a)는 회전디스크(20)의 상면에서 일정거리 위쪽에 배치되는 것으로서, 제1석션기(41)의 바디(41a)와 일직선으로 배치되고, 개방된 하면을 통해 회전디스크(20)의 상면에 적재된 파우더를 흡입한다. 이러한 바디(42a)는 상단으로 갈수록 폭이 작아진다.

상기 이송튜브(42b)는 바디(42a)를 통해 흡수한 파우더를 외부로 안내한다.

10: 호퍼 11: 토출관
11a: 링형 블록 20: 회전디스크
21: 단턱 30: 회전모터
40: 석션부 41: 제1석션기
41a: 바디 41b; 이송튜브
42: 제2석션기 42a: 바디
42b: 이송튜브 50: 호퍼 구동부
60: 디스크 구동부

Claims (5)

1. 다른 종류의 파우더가 각각 저장되고, 하단에 구비된 토출관(11)을 통해 파우더가 배출되는 한 쌍의 호퍼(10)와;
   상기 호퍼(10)의 토출관(11) 하단으로부터 일정거리 이격된 상태에서 회전하는 회전디스크(20)와;
   상기 회전디스크(20)에 회전력을 제공하는 회전모터(30)와;
   상기 회전디스크(20) 상면에 적재된 파우더를 흡입하여 외부로 이송하는 석션부(40);를 포함하되,
   상기 한 쌍의 호퍼(10)는 일체화되어 상기 회전디스크(20)의 직경라인을 따라 함께 직선 이동됨으로써, 각 호퍼(10)의 토출관(11)과 회전디스크(20)의 회전중심 거리가 가변되는 것을 특징으로 하는 다중 파우더 이송장치.
   
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 석션부(40)는 상기 회전디스크(20)의 직경라인을 따라 배치되되 상기 호퍼(10)의 토출관(11)을 연결하는 라인과 직각을 이루도록 배치되는 제1석션기(41)와;
   상기 회전디스크(20)의 회전중심을 기준으로 상기 제1석션기(41)에 마주보게 직렬 배치되는 제2석션기(42);로 구성된 것을 특징으로 하는 다중 파우더 이송장치.
   
3. 청구항 2에 있어서,
   상기 제1,2석션기(41,42)는 상기 회전디스크(20)의 상측에 배치되어 하면을 통해 회전디스크(20)에 적재된 파우더를 흡입하고, 상단으로 갈수록 폭이 작아지는 바디(41a,42a)와;
   상기 바디(41a,42a)의 상단에 연결되어 파우더를 외부로 안내하는 이송튜브(41b,42b);로 구성된 것을 특징으로 하는 다중 파우더 이송장치.
   
4. 청구항 1에 있어서,
   상기 토출관(11)은 하단 부분의 벽 두께가 토출관(11)의 다른 부분보다 두껍게 형성된 것을 특징으로 하는 다중 파우더 이송장치.
   
5. 청구항 1에 있어서,
   상기 회전디스크(20)는 상기 호퍼(10)의 토출관(11)을 연결하는 라인을 따라 직선 이동하는 것을 특징으로 하는 다중 파우더 이송장치.

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