KR102242050B1 - 원심 성형용 금형 자동 정위치 정지 장치 및 그 작동 방법 - Google Patents

원심 성형용 금형 자동 정위치 정지 장치 및 그 작동 방법 Download PDF

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Abstract

개시되는 원심 성형용 금형 자동 정위치 정지 장치는, 원통형상으로, 외주에 형성되어 그리퍼(gripper)에 의해 그립되는 그립부와, 상기 그립부의 위치에 매칭되고 길이 방향의 양측 단면중 적어도 한 곳에 형성되는 마커를 포함하는 금형; 상기 금형의 회전 및 정지 작동에 필요한 동력을 인가하는 동력부; 상기 마커의 위치를 감지하여 마커 정보를 생성하는 센서; 및 상기 마커 정보를 기반으로 상기 동력부를 제어하여 상기 금형의 회전을 정지시키는 제어부;를 포함한다.

Description

원심 성형용 금형 자동 정위치 정지 장치 및 그 작동 방법{Apparatus and Method for Stopping Right Position of Centrifugal Forming Mold}
본 발명(Disclosure)은, 원심 성형용 금형 자동 정위치 정지 장치 및 그 작동 방법에 관한 것으로서, 구체적으로 고속으로 회전하는 콘크리트 파일 원심 성형용 금형을, 자동으로 감속하여 정확한 정위치에서 회전을 정지시킬 수 있는, 원심 성형용 금형 자동 정위치 정지 장치 및 그 작동 방법에 관한 것이다.
여기서는, 본 발명에 관한 배경기술이 제공되며, 이들이 반드시 공지기술을 의미하는 것은 아니다(This section provides background information related to the present disclosure which is not necessarily prior art).
원심 성형방법으로 제조되는 각종 콘크리트 파일은, 그 자중이 수백Kg에서 수Ton에 이른다.
일반적으로 하나의 원심 성형용 금형으로 두 개 이상의 콘크리트 파일이 제조함으로써, 생산 비용을 절감할 수 있다.
콘크리트가 주입된 중량의 원심 성형용 금형은, 거의 모든 공정에서 그리퍼가 장착된 크레인을 이용하여 금형을 양중하거나 또는 이동된다.
한편, 원심 성형용 금형은, 원통 형상으로서 일반적으로 상(上)금형과 하(下)금형으로 분리된다.
따라서, 그리퍼가 금형을 그리핑하기 위한 그립부의 위치는 상 금형의 특정한 위치에 배치되어야 한다.
그리퍼가 연직 하방으로 이동하여 그립핑할 수 있도록, 그립부는 항상 상측으로 배치되어야 한다.
원심 성형용 금형이 회전하는 모든 단위 공정에서 금형을 이동시키기 위해서는, 금형의 회전 정지된 상태에서 그립부가 상측으로 배치될 수 있도록 금형을 정위치에서 회전을 정지해야 한다.
지금까지 금형의 회전 작동이 완료된 후, 작업자가 그립부의 위치를 확인하며 금형을 회전시켰다. 따라서 금형을 정위치에 위치시키는데 많은 작업시간이 필요할 뿐만 아니라, 오차가 발생하는 문제점이 있다.
1. 한국등록특허공보 제10-16680021호
본 발명(Disclosure)은, 고속으로 회전하는 콘크리트 파일 원심 성형용 금형을, 자동으로 감속하여 정확한 정위치에서 회전을 정지시킬 수 있는, 원심 성형용 금형 자동 정위치 정지 장치 및 그 작동 방법의 제공을 일 목적으로 한다.
여기서는, 본 발명의 전체적인 요약(Summary)이 제공되며, 이것이 본 발명의 외연을 제한하는 것으로 이해되어서는 아니 된다(This section provides a general summary of the disclosure and is not a comprehensive disclosure of its full scope or all of its features).
상기한 과제의 해결을 위해, 본 발명을 기술하는 여러 관점들 중 어느 일 관점(aspect)에 따른 원심 성형용 금형 자동 정위치 정지 장치는, 원통형상으로, 외주에 형성되어 그리퍼(gripper)에 의해 그립되는 그립부와, 상기 그립부의 위치에 매칭되고 길이 방향의 양측 단면중 적어도 한 곳에 형성되는 마커를 포함하는 금형; 상기 금형의 회전 및 정지 작동에 필요한 동력을 인가하는 동력부; 상기 마커의 위치를 감지하여 마커 정보를 생성하는 센서; 및 상기 마커 정보를 기반으로 상기 동력부를 제어하여 상기 금형의 회전을 정지시키는 제어부;를 포함한다.
본 발명의 일 관점(aspect)에 따른 원심 성형용 금형 자동 정위치 정지 장치에서 상기 동력부는, 회전수 측정기를 구비한 모터; 및 상기 금형과 상기 모터 상호간에 회전력을 전달하는 회전롤러; 를 포함하고, 상기 제어부는, 최소 회전수를 입력받는 입력부;를 더 포함하여, 상기 제어부는 상기 회전수 측정기의 측정값이 상기 최소 회전수 이하로 감소하면, 상기 동력부를 제어하여 상기 금형의 회전을 정지시킬 수 있다.
본 발명의 다른 일 관점(aspect)에 따른 원심 성형용 금형 자동 정위치 정지 장치에서 상기 동력부는, 상기 회전롤러에 마찰력을 인가함으로써 상기 금형의 회전을 정지시키는 에어스토퍼;를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 또 다른 일 관점(aspect)에 따른 원심 성형용 금형 자동 정위치 정지 장치에서, 상기 마커는 상기 양측 단면상에서 색으로 구분되며, 상기 센서는 반사형 포토 센서일 수 있다.
본 발명의 또 일 관점(aspect)에 따른 원심 성형용 금형 자동 정위치 정지 장치에서 상기 마커는, 상기 금형의 회전축을 중심으로 하여, 서로 다른 색 또는 서로 다른 폭의 방사형 패턴일 수 있다.
상기한 과제의 해결을 위해, 본 발명을 기술하는 여러 관점들 중 어느 일 관점(aspect)에 따른 원심 성형용 금형 자동 정위치 정지 장치의 작동 방법은, 원통형상으로, 외주에 형성되어 그리퍼에 의해 그립되는 그립부와, 상기 그립부의 위치에 매칭되고 길이 방향의 양측 단면중 적어도 한 곳에 형성되는 마커를 포함하는 금형을 준비하는 제1 단계; 동력부에서 동력 생성 후, 상기 금형에 인가하고, 상기 금형이 회전하여 그 내부에서 콘크리트 파일이 원심 성형되어 양생되는 제2 단계; 외부의 운전장치로부터 상기 금형의 회전 정지 신호가 생성되는 제3 단계; 센서가 상기 마커의 위치를 감지하여 상기 마커의 감지 주기를 포함하는 마커 정보를 생성하는 제4 단계; 및 제어부가 상기 마커 정보를 기반으로 산출된 정지 시점에 상기 동력부를 제어하여 상기 금형의 회전을 정지시키는 제5 단계;를 포함한다.
본 발명의 일 관점(aspect)에 따른 원심 성형용 금형 자동 정위치 정지 장치의 작동 방법은, 상기 제3 단계에서 상기 제4 단계 사이에, 상기 동력부의 동력 생성을 중단하는 제3a 단계;를 더 포함하여, 상기 금형이 원심력에 의해 회전하여 감속될 수 있다.
본 발명의 다른 일 관점(aspect)에 따른 원심 성형용 금형 자동 정위치 정지 장치의 작동 방법은, 상기 제3a 단계에서 상기 제4 단계 사이에, 상기 동력부는 상기 동력을 생성하는 모터에 구비된 회전수 측정기를 이용하여, 원심력에 의해 회전하는 상기 금형의 회전력으로 회전하는 상기 모터의 회전수를 측정하는 제3b 단계; 상기 제어부는 입력부를 통하여 최소 회전수를 입력받는 제3c 단계; 및 상기 제어부는 상기 회전수 측정기의 측정값이 상기 최소 회전수 이하로 감소하면, 상기 금형의 회전수가 미리 설정된 즉시 정지 대비 속도로 회전하도록 상기 모터를 작동하는 제3d 단계;를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 또 다른 일 관점(aspect)에 따른 원심 성형용 금형 자동 정위치 정지 장치의 작동 방법은, 상기 제4 단계에서 상기 제5 단계 사이에, 상기 제어부는 상기 마커의 회전 주기를 기반으로 상기 정지 시점을 산출하는 제4a 단계;를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 또 다른 일 관점(aspect)에 따른 원심 성형용 금형 자동 정위치 정지 장치의 작동 방법에서 상기 마커는, 상기 금형의 회전축을 중심으로 하여, 서로 다른 색 또는 서로 다른 폭의 방사형 패턴일 수 있다.
본 발명에 따르면, 마커와 센서 및 제어부를 이용한 동력부 제어 방법을 이용함으로써, 고속으로 회전하는 콘크리트 파일 원심 성형용 금형을, 자동으로 감속하여 정확한 정위치에서 회전을 정지시킬 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 원심 성형용 금형 자동 정위치 정지 장치의 일 실시형태를 설명하는 도면.
도 2는 본 발명에 따른 원심 성형용 금형 자동 정위치 정지 장치의 작동 방법의 일 실시형태를 설명하는 순서도.
도 3은 본 발명에 다른 원심 성형용 금형 자동 정위치 정지 장치에서 마커의 다양한 실시형태를 보인 도면.
이하, 본 발명에 따른 원심 성형용 금형 자동 정위치 정지 장치 및 그 작동 방법를 구현한 실시형태를 도면을 참조하여 자세히 설명한다.
다만, 본 발명의 본질적인(intrinsic) 기술적 사상은 이하에서 설명되는 실시형태에 의해 그 실시 가능 형태가 제한된다고 할 수는 없고, 본 발명의 본질적인(intrinsic) 기술적 사상에 기초하여 통상의 기술자에 의해 이하에서 설명되는 실시형태를 치환 또는 변경의 방법으로 용이하게 제안될 수 있는 범위를 포섭함을 밝힌다.
또한, 이하에서 사용되는 용어는 설명의 편의를 위하여 선택한 것이므로, 본 발명의 본질적인(intrinsic) 기술적 사상을 파악하는 데 있어서, 사전적 의미에 제한되지 않고 본 발명의 기술적 사상에 부합되는 의미로 적절히 해석되어야 할 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 원심 성형용 금형 자동 정위치 정지 장치의 일 실시형태를 설명하는 도면이다.
도 1을 참조하면, 본 실시형태에 따른 원심 성형용 금형 자동 정위치 정지 장치는, 금형(10)과 동력부(20)와 센서(30)와 제어부(40)를 포함한다.
금형(10)은, 그립부(11) 및 마커(12)를 포함한다. 그립부(11)는, 원통형상으로, 외주에 형성되어 그리퍼(gripper, 11)에 의해 그립된다.
마커(12)는, 그립부(11)의 위치에 매칭되어 길이 방향의 양측 단면중 적어도 한 곳에 형성된다.
동력부(20)는, 금형(10)의 회전 및 정지 작동에 필요한 동력을 인가한다.
센서(30)는 마커(12)의 위치를 감지하여 마커 정보를 생성한다.
제어부(40)는, 마커 정보를 기반으로 동력부(20)를 제어하여 금형의 회전을 정시시킨다.
도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 원심 성형용 금형 자동 정위치 정지 장치는, 마커(12)의 위치에 따라 금형(10)을 정지시킴으로써, 그리퍼(1a)의 그립 작동이 용이하도록 그립부(11)의 위치를 미리 정해지 위치에 정위치 시킨다.
일반적으로 그리퍼(1a)는 크레인(1)의 하단에 배치되며, 다양한 형태로 금형(10)을 그리핑하여 수직으로 양중할 수 있다. 그립부(11) 정위치에 배치되지 않으면, 그립핑 작동이 불가능하다.
또한 도 1에 의하면, 본 실시형태에 따른 원심 성형용 금형 자동 정위치 정지 장치에서 동력부(20)는, 회전수 측정기(미도시)를 구비한 모터(21) 및, 금형(10)과 모터(21) 상호간에 회전력을 전달하는 회전롤러(22)를 더 포함할 수 있다.
또한 도 1에 의하면, 본 실시형태에 따른 원심 성형용 금형 자동 정위치 정지 장치에서 제어부(40)는, 최소 회전수를 입력받는 입력부(41)를 더 포함할 수 있다.
따라서, 제어부(40)는 회전수 측정기의 측정값이 최소 회전수 이하로 감소하면, 동력부(20)를 제어하여 금형(10)의 회전을 정지시킨다.
또한 도 1에 의하면, 본 실시형태에 따른 원심 성형용 금형 자동 정위치 정지 장치에서 동력부(20)는, 회전롤러(22)에 마찰력을 인가함으로써 금형(10)의 회전을 정지시키는 에어스토퍼(23)를 더 포함할 수 있다.
에어 스토퍼(23)를 이용함으로써, 즉각적인 회절롤러(22)의 정지 작동이 가능하다.
도 2는 본 발명에 따른 원심 성형용 금형 자동 정위치 정지 장치의 작동 방법의 일 실시형태를 설명하는 순서도이다.
도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 원심 성형용 금형 자동 정위치 정지 장치의 작동 방법은, 제1 단계(S01)에서 제5 단계(S05)로 구성된다.
제1 단계(S01)에서 제 단계(S02)는 운전 구간이며, 제3 단계(S03)는 금형(10)을 정지하기 위한 준비 구간이다. 또한 제4 단계(S04)는 금형(10)을 정지시키기 위한 정보 산출 구간이며, 제5 단계는 금형(10)을 정지시키는 작동이 수행되는 구간이다.
우선 제1 단계(S01)에서는, 원통형상으로, 외주에 형성되어 그리퍼(1a)에 의해 그립되는 그립부(11)와, 그립부(11)의 위치에 매칭되어 길이 방향의 양측 단면중 적어도 한 곳에 형성되는 마커(12)를 포함하는 금형(10)을 준비한다.
제2 단계(S02)에서는, 동력부(20)에서 동력 생성 후, 금형(10)에 인가하고, 금형(10)이 회전하여 그 내부에서 콘크리트 파일이 원심 성형되어 양생된다.
제3 단계(S03)에서는, 외부의 운전장치로부터 금형(10)의 회전 정지 신호가 생성된다.
제4 단계(S04)에서는, 센서(30)가 마커(12)의 위치를 감지하여, 마커(12)의 회전 주기를 포함하는 마커 정보를 생성한다.
제5 단계(S05)에서는, 제어부(40)가 마커 정보를 기반으로 산출된 정지 시점에 동력부(20)를 제어하여 금형(10)의 회전을 정시시킨다.
도 2를 참조하면, 본 실시형태에 따른 원심 성형용 금형 자동 정위치 정지 장치 작동 방법은, 제3 단계(S03)에서 제4 단계(S04) 사이에, 동력부(20)의 동력 생성을 중단하는 제3a 단계(S31)를 더 포함할 수 있다.
제3a 단계(S31)가 수행됨으로써, 금형(10)이 자체의 원심력에 의해 회전함으로써, 제 단계(S02)에서 제공되는 높은 회전 속도가 감속될 수 있다.
또한, 본 실시형태에 따른 원심 성형용 금형 자동 정위치 정지 장치 작동 방법은, 제3a 단계(S31)에서 상기 제4 단계(S04) 사이에, 제3b 단계(S32)와 제3c 단계(S33) 및 제3d 단계(S34)를 더 포함할 수 있다.
제3b 단계(S32)에서, 동력부(20)는 동력을 생성하는 모터(21)에 구비된 회전수 측정기(미도시)를 이용하여, 원심력에 의해 회전하는 금형(10)의 회전력으로 회전하는 모터(21)의 회전수를 측정한다.
제3c 단계에서, 제어부(40)는 입력부(41)를 통하여 최소 회전수를 입력받는다.
제3d 단계에서, 제어부(40)는 회전수 측정기(미도시)의 측정값이 최소 회전수 이하로 감소하면, 금형(10)의 회전수가 미리 설정된 즉시 정지 대비 속도로 회전하도록 모터(21)를 작동한다.
결론적으로, 본 발명에 따른 제3 단계(S03), 즉 준비 구간은, 운전 구간에서 고속으로 회전하는 금형(10)의 회전속도를 감속하는 단계이다. 고속으로 회전하는 중량의 금형(10)을 갑자기 정지시킬 수 없으며, 이러한 시도는 안전사고의 위험이 있다.
따라서, 제3 단계(S03)에서, 회전 정지 신호가 생성되면, 금형(10)이 즉지 정지 되더라도, 안전 사고가 발생하지 않을 정지 대비 속도로 감속된다.
또한, 본 실시형태에 따른 원심 성형용 금형 자동 정위치 정지 장치 작동 방법은, 제4 단계(S04)에서 제5 단계(S05) 사이에, 제어부(40)가 마커(12)의 감지 주기를 기반으로 정지 시점을 산출하는 제4a 단계(S41)를 더 포함할 수 있다.
센서(30)가 마커를 감지하면, 금형(10)의 회전주기에 따라 마커(12)가 감지되는 주기가 정해진다. 따라서 센서(30)를 통하여 마커(12)가 감지되는 주기를 기반으로 정위치 정지 시점을 예측할 수 있다.
도 3은 본 발명에 다른 원심 성형용 금형 자동 정위치 정지 장치에서, 금형이 정위치에 정지한 상태일 때, 마커의 다양한 실시형태를 보인 도면이다.
도 3을 참조하면, 본 실시형태에 따른 원심 성형용 금형 자동 정위치 정지 장치에서, 마커(12)는 양측 단면상에서 색으로 구분되며, 센서(30)는 반사형 포토 센서일 수 있다.
금형(10)의 단면에서, 색으로 구분되는 마커(12)를 형성하며, 이렇게 구분되는 마커(12)의 색에 반응하는 반사형 포토 센서를 사용함으로써, 종래 금형 및 이를 이용한 공정에도 용이하게 적용할 수 있다.
또한, 본 실시형태에 따른 원심 성형용 금형 자동 정위치 정지 장치에서, 마커(12)는, 금형(10)의 회전축을 중심으로 하여, 서로 다른 색 또는 서로 다른 폭의 방사형 패턴일 수 있다. 따라서 마커(12)의 형상이 회전 방향으로 서로 다른 주기 또는 서로 다른 감지 신호를 생성할 수 있다.
도 3에서 확인할 수 있듯이, 마커(12)는 메인 마커(12a)와 보조 마커(12b)로 분류되어 형성될 수 있다.
메인 마커(12a)는 실제 그립부(11)의 위치와 메칭됨으로써 그립부(11)의 위치를 직접적으로 지시하는 표시이다.
반면에 보조 마커(12b)는 메인 마커(12a)와 색 또는 크기 및 형상으로 차별화된다. 센서(30)는 보조 마커(12b)를 감지할 수 있으나 메인 마커(12a)의 감지 신호에 비하여 약하거나 신호의 펄스폭이 짧을 수 있다.
따라서 보조 마커(12b)는 메인 마커(12a)의 위치를 예측 가능하도록 한다.
더하여, 모터(21)의 회전수 측정기는, 모터(21) 자체의 회전수를 측정하기 때문에, 실제 금형(10)의 회전수와 주기가 다르며, 실시간으로 매칭되지 않은 문제점이 있다.
도 3에 도시된 바와 같은 다양한 형태의 마커(12)를 이용하면, 센서(30)에서 감지 주기를 포함하는 마커 정보에서, 정위치 정지에 필요한 정지 시점을 쉽게 예측할 수 있다. 또한, 마커 정보를 이용한 정지 시점 산출은, 모터(21)의 회전수를 이용한 정지 시점 산출보다 정확할 수 있다.

Claims (10)

  1. 원통형상으로, 외주에 형성되어 그리퍼(gripper)에 의해 그립되는 그립부와, 상기 그립부의 위치에 매칭되고 길이 방향의 양측 단면중 적어도 한 곳에 형성되는 마커를 포함하는 금형;
    상기 금형의 회전 및 정지 작동에 필요한 동력을 인가하는 동력부;
    상기 마커의 위치를 감지하여 마커 정보를 생성하는 센서; 및
    상기 마커 정보를 기반으로 상기 동력부를 제어하여 상기 금형의 회전을 정지시키는 제어부;를 포함하고,
    상기 마커는 상기 양측 단면상에서 색으로 구분되며,
    상기 센서는 반사형 포토 센서인 것을 특징으로 하는 원심 성형용 금형 자동 정위치 정지 장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 동력부는,
    회전수 측정기를 구비한 모터; 및
    상기 금형과 상기 모터 상호간에 회전력을 전달하는 회전롤러; 를 포함하고,
    상기 제어부는,
    최소 회전수를 입력받는 입력부;를 더 포함하여,
    상기 제어부는 상기 회전수 측정기의 측정값이 상기 최소 회전수 이하로 감소하면, 상기 동력부를 제어하여 상기 금형의 회전을 정지시키는 것을 특징으로 하는 원심 성형용 금형 자동 정위치 정지 장치.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 동력부는,
    상기 회전롤러에 마찰력을 인가함으로써 상기 금형의 회전을 정지시키는 에어스토퍼;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 원심 성형용 금형 자동 정위치 정지 장치.
  4. 삭제
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 마커는,
    상기 금형의 회전축을 중심으로 하여, 서로 다른 색 또는 서로 다른 폭의 방사형 패턴인 것을 특징으로 하는 원심 성형용 금형 자동 정위치 정지 장치.
  6. 원통형상으로, 외주에 형성되어 그리퍼에 의해 그립되는 그립부와, 상기 그립부의 위치에 매칭되고 길이 방향의 양측 단면중 적어도 한 곳에 형성되는 마커를 포함하는 금형을 준비하는 제1 단계;
    동력부에서 동력 생성 후, 상기 금형에 인가하고, 상기 금형이 회전하여 그 내부에서 콘크리트 파일이 원심 성형되어 양생되는 제2 단계;
    외부의 운전장치로부터 상기 금형의 회전 정지 신호가 생성되는 제3 단계;
    센서가 상기 마커의 위치를 감지하여 상기 마커의 감지 주기를 포함하는 마커 정보를 생성하는 제4 단계; 및
    제어부가 상기 마커 정보를 기반으로 산출된 정지 시점에 상기 동력부를 제어하여 상기 금형의 회전을 정지시키는 제5 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 원심 성형용 금형 자동 정위치 정지 장치의 작동 방법.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 제3 단계에서 상기 제4 단계 사이에,
    상기 동력부의 동력 생성을 중단하는 제3a 단계;를 더 포함하여,
    상기 금형이 원심력에 의해 회전하여 감속되는 것을 특징으로 하는 원심 성형용 금형 자동 정위치 정지 장치 작동 방법.
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 제3a 단계에서 상기 제4 단계 사이에,
    상기 동력부는 상기 동력을 생성하는 모터에 구비된 회전수 측정기를 이용하여, 원심력에 의해 회전하는 상기 금형의 회전력으로 회전하는 상기 모터의 회전수를 측정하는 제3b 단계;
    상기 제어부는 입력부를 통하여 최소 회전수를 입력받는 제3c 단계; 및
    상기 제어부는 상기 회전수 측정기의 측정값이 상기 최소 회전수 이하로 감소하면, 상기 금형의 회전수가 미리 설정된 즉시 정지 대비 속도로 회전하도록 상기 모터를 작동하는 제3d 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 원심 성형용 금형 자동 정위치 정지 장치 작동 방법.
  9. 청구항 8에 있어서,
    상기 제4 단계에서 상기 제5 단계 사이에,
    상기 제어부는 상기 마커의 회전 주기를 기반으로 상기 정지 시점을 산출하는 제4a 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 원심 성형용 금형 자동 정위치 정지 장치의 작동 방법.
  10. 청구항 8에 있어서,
    상기 마커는, 상기 금형의 회전축을 중심으로 하여, 서로 다른 색 또는 서로 다른 폭의 방사형 패턴인 것을 특징으로 하는 원심 성형용 금형 자동 정위치 정지 장치의 작동 방법.
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