KR102386016B1

KR102386016B1 - 김치 제조용 자동화 장치

Info

Publication number: KR102386016B1
Application number: KR1020210042492A
Authority: KR
Inventors: 이윤규
Original assignee: (주)로픽; 김치은
Priority date: 2021-04-01
Filing date: 2021-04-01
Publication date: 2022-04-14

Abstract

본 발명은 절임배추의 속(잎) 내부로 양념을 투입시켜 김치를 제조할 수 있는 김치 제조용 자동화 장치에 관한 것으로, 상세하게는, 이송부로 투입된 절임배추의 뿌리 부분을 찍어 눌러 절임배추의 흔들림없이 안정적으로 양념 투입지점으로 이송하고, 잎 리프팅부를 통해 절임배추의 잎을 폭방향으로 양측에서 하나씩 순차적으로 들어올린 후 양념 공급부를 통해 들어올려진 잎 사이로 미리 제조된 양념을 투입시켜 김치 제조공정을 자동화할 수 있는 김치 제조용 자동화 장치에 관한 것이다.

Description

김치 제조용 자동화 장치{AUTOMATIC APPARATUS FOR MANUFACTURING KIMCH}

김치, 즉 배추김치는 우리 민족 고유의 음식 중 하나로서, 배추 등을 소금에 절여서 고추, 마늘, 파, 생강, 젓갈 등의 양념을 버무린 후 젖산 생성에 의해 숙성시키고 저온에서 발효시킨 제품을 말한다. 이러한 배추김치는 수확한 배추를 깨끗하게 세척하여 다듬은 후 반으로 가른다. 그리고, 반으로 가른 배추를 소금에 절임한 후 절임이 완료된 절임배추의 잎 사이마다 양념('소')을 넣는 과정을 통해 완성한다.

이와 같이, 배추김치는 전통적인 제조방식으로, 세척 및 다듬는 과정, 절단과정, 절임과정 및 양념투입과정(양념 제조과정 포함) 등과 같이 여러 번의 공정을 통해 제조함에 따라 대량으로 배추김치를 제조 생산하고자 하는 경우 생산하고자 하는 배추의 양에 비례하여 많은 인력과 시간이 소요되기 때문에 생산 비용이 증가하는 원인이 되었다. 특히, 최근들어 그 맛과 효능을 전 세계적으로 인정받아 김치에 대한 수요가 폭발적으로 증가하고 있어 김치 대량 생산에 대한 필요성이 대두됨에 따라 대량 생산이 가능한 자동화 설비에 대한 연구 개발이 절실히 요구되고 있다.

배추김치 제조공정을 자동화하는데 있어서, 절임배추의 잎들 사이로 양념을 투입하는 과정은 자동화에서 매우 중요한 과제 중 하나이다. 국내 등록특허 제10-1479119호에서는 절임배추의 잎 들의 간격을 벌리는 잎 넘김 유닛을 통해 절임배추의 잎을 넘긴 후 그 사이로 양념을 투입할 수 있는 배추김치 제조장치를 제안하였다.

국내 등록특허 제10-1479119호에서 제안된 잎 넘김 유닛은 이송본체 상에 배치되어 고정부재에 고정된 절임배추의 잎을 고정부재를 기준으로 일측에서 타측 방향으로 넘겨 잎들의 간격을 벌리는 방식을 제안하고 있으나, 로봇암의 단부에 구비된 핑거부를 이용하여 절임배추의 각 잎을 직접 잡고 타측 방향으로 넘기는 과정에서 핑거부에서 가해지는 힘에 의해 잎들이 쉽게 찢어져 손상될 수 있고, 또한 타측 방향으로 넘겨진 잎이 복원력에 의해 원위치로 복귀하는 등의 문제가 발생할 수 있다.

또한, 국내 등록특허 제10-0958875호에서는 혼합수단의 내부에 김치포기(절임배추)와 양념속을 투입한 후 임펠러를 이용하여 김치포기와 양념속을 동시에 회전시키면서 김치포기에 양념을 묻히는 포기김치 양념 속 넣기 혼합 자동화 장치를 제안하고 있으나, 이러한 방식에서는 양념이 김치포기의 잎들 사이로 깊게 투입되지 못하고, 이로 인해 김치포기에 양념이 골고루 투입되지 않아 김치의 고유한 맛을 내는데 한계가 있다. 특히, 김치포기와 양념을 혼합하는 과정에서 김치포기가 임펠러에 부딪치거나, 혹은 김치포기들끼리 부딪쳐셔 손상되는 문제가 발생할 수 있다.

또한, 국내 등록특허 제10-1444761호에서는 혼합실 내부에 일정 점도를 갖는 걸쭉한 죽과 같은 상태의 양념을 투입하고 절임배추를 투입하여 양념 혼합실 내부에 설치된 스크루 컨베이어의 회전작동과 진동장치의 진동작동에 의해 양념 혼합실 내부에 투입된 절임배추와 양념이 고르게 혼합될 수 있도록 한 양념 속 넣기 장치를 제안하였으나, 국내 등록특허 제10-0958875호에서와 같이 양념을 골고루 혼합하는데 한계가 있고, 혼합과정에서 절임배추가 손상되는 문제가 그대로 발생할 수 있다.

또한, 국내 등록특허 제10-1579620호에서는 양측으로 설치되는 이송벨트 사이로 절임배추를 이동시키면서 이송벨트 하부에 설치된 양념통의 승강작동에 의해 절임배추가 양념통에 담긴 죽과 같은 상태의 양념소에 침지되게 하여 양념소가 일정하고 고르게 배인 고품질의 김치를 대량을 생산할 수 있도록 한 침지식 김치 양념소 넣기 장치가 제안되었으나, 절임배추의 뿌리 부분에서 잎들 사이가 긴밀하게 밀착되어 있기 때문에 양념을 잎들 사이로 깊숙하게 투입하는데 여전히 한계가 있다.

KR 10-1479119 B1(등록일: 2014. 12. 29.), "배추김치 제조 장치" KR 10-0958875 B1(등록일: 2010. 05. 12.), "포기김치 양념 속 넣기 혼합 자동화 장치" KR 10-1444761 B1(등록일 : 2014. 09. 19.), "양념 속 넣기 장치" KR 10-1579620 B1(등록일 : 2015. 12. 16.), "침지식 김치 양념소넣기 장치"

따라서, 본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 절임배추의 찢어짐 등과 같이 절임배추에 손상을 입히지 않고도 절임배추의 잎들 사이로 양념을 깊게 골고루 투입시킬 수 있는 김치 제조용 자동화 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기한 목적을 달성하기 위해 본 발명은 절단면이 상부를 향하도록 투입된 절임배추를 양념 투입지점으로 이송하는 이송부와, 상기 이송부를 통해 상기 양념 투입지점에 도착한 상기 절임배추의 잎을 들어올리는 잎 리프팅부와, 상기 잎 리프팅부를 통해 들어올려진 상기 절임배추의 잎들 사이로 양념을 투입하는 양념 투입부를 포함하는 김치 제조용 자동화 장치에 있어서, 상기 잎 리프팅부는 상기 절임배추의 이송방향과 반대방향으로 호선 형태의 궤적을 따라 회전하는 회전유닛; 및 상기 회전유닛의 단부에 결합되고, 상기 양념 투입지점으로 도착한 절임배추의 폭방향으로 상기 절임배추의 양측에 배치되고 상기 절임배추의 잎들 사이로 진입하여 들어올릴 잎의 하부를 받친 후 상기 회전유닛의 회전시 호선 형태의 궤적을 따라 함께 회전하여 하부가 받쳐진 잎을 들어올리는 리프팅 핀을 포함하는 리프팅 지그를 포함하는 것을 특징으로 하는 김치 제조용 자동화 장치를 제공한다.

또한, 본 발명에 따른 김치 제조용 자동화 장치의 상기 잎 리프팅부는 베이스 플레이트에 장착된 3개의 구동유닛에 결합된 로봇암과, 상기 로봇암의 종단부에 연결된 엔드 이펙터를 포함하는 병렬로봇을 더 포함하고, 상기 회전유닛은 상기 엔드 이펙터에 장착되어 상기 구동유닛과 함께 4축 구동을 제공하고, 상기 리프팅 지그는 상기 회전유닛에 결합되고, 상기 회전유닛의 구동에 의해 상기 절임배추의 뿌리 부분에서 상기 절임배추가 이송되는 이송방향과 반대방향으로 회전하는 회전본체; 상기 절임배추의 폭방향과 직교하는 방향으로 상기 회전본체에 설치된 가이드를 따라 서로 가까워지거나 멀어지는 방향으로 직선 왕복운동하는 한 쌍의 이동블럭; 및 상기 한 쌍의 이동블럭 각각의 종단부에 한 개 또는 복수 개가 설치되어 상기 절임배추의 잎들 사이로 진입하여 잎의 하부를 받친 후 상기 회전본체의 회전에 의해 호선 형태의 궤적을 따라 회전하여 하부가 받쳐진 잎을 들어올리는 상기 리프팅 핀을 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 김치 제조용 자동화 장치는 상기 양념 투입지점에 설치되고, 상기 양념 투입지점에 도착한 절임배추를 카메라를 통해 촬영하여 상기 양념 투입지점에 도착한 절임배추의 폭을 산출한 후 산출된 절임배추의 폭에 따라 상기 한 쌍의 이동블럭의 이동값을 산출하는 비전 시스템을 더 포함하고, 상기 한 쌍의 이동블럭은 상기 비전 시스템을 통해 산출된 이동값을 토대로 상기 가이드를 따라 이동하여 상기 절임배추의 폭에 대응하여 서로 간의 간격이 조정되는 것을 특징으로 할 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 김치 제조용 자동화 장치의 상기 리프팅 핀은 상기 절임배추의 잎들 사이로 진입이 용이하도록 상기 잎들 사이의 틈새에 대응하여 상기 한 쌍의 이동블럭에 각각 일정 각도로 경사진 상태로 고정 설치되거나, 상기 한 쌍의 이동블럭에 각각 일정한 각도로 회동 가능하게 결합되어 경사각이 자유롭게 조정되는 것을 특징으로 할 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 김치 제조용 자동화 장치의 상기 이송부는 어태치먼트가 부착된 롤러 체인; 및 상기 어태치먼트에 회전가능하게 설치되고, 상기 롤러 체인의 상부에 설치된 안치부에 올려진 절임배추의 뿌리 부분에 박혀 상기 절임배추를 고정하는 고정핀이 형성된 고정구를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 김치 제조용 자동화 장치에서, 상기 절임배추는 절단면을 기준으로 외측에서 중앙으로 갈수록 잎의 크기가 작아지는 구조를 가지고, 상기 리프팅 지그는 외측에서 중앙으로 배치된 잎들을 순차적으로 들어올리며, 상기 양념 투입부는 상기 리프팅 지그에 의해 순차적으로 들어올려진 잎들 사이로 각각 양념을 투입하는 것을 특징으로 할 수 있다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 김치 제조용 자동화 장치에 따르면, 이송부로 투입된 절임배추의 뿌리 부분을 찍어 눌러 절임배추의 흔들림없이 안정적으로 양념 투입지점으로 이송할 수 있고, 잎 리프팅부를 통해 절임배추의 잎을 폭방향으로 양측에서 잎들 사이로 진입하여 해당 잎을 받치면서 들어올린 후 양념 공급부를 통해 들어올려진 잎 사이로 미리 제조된 양념을 투입시킴으로써 절임배추가 손상되는 것을 원천적으로 방지하면서, 김치의 고유한 맛을 유지할 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 김치 제조용 자동화 장치를 도시한 도면
도 2는 본 발명에 따른 고정구의 동작과정을 도시한 도면.
도 3은 본 발명에 따른 이송부에 의해 절임배추가 이송되는 과정을 도시한 도면.
도 4는 본 발명에 따른 리프팅 지그가 회전유닛에 결합된 상태의 정면도.
도 5는 도 4에 도시된 리프팅 지그가 회전유닛에 결합된 상태의 측면도.
도 6은 본 발명에 따른 이동블럭을 이동시키는 구성을 도시한 블록도.
도 7은 본 발명에 따른 리프팅 핀이 절임배추의 잎 사이로 진입되는 과정을 도시한 도면들.
도 8은 본 발명에 따른 리프팅 핀의 회전 궤적을 도시한 도면.
도 9는 본 발명에 따른 리프팅 핀에 의해 절임배추의 잎이 들어올려지는 과정을 도시한 도면들.

이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 기술적 특징을 구체적으로 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 김치 제조용 자동화 장치를 간략하게 도시한 도면이다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 김치 제조용 자동화 장치는 일측 상부로 투입되는 절임배추(1)를 양념 투입지점으로 이송하는 이송부(10)를 포함한다.

이송부(10)는 일측 상면으로 투입되는 절임배추(1)를 양념 투입지점으로 이송하는 장치로서, 구동모터의 구동력을 전달하는 구동 전달방식에 따라 체인 또는 벨트형 이송 컨베이어 중 어느 하나를 사용할 수 있다. 예를 들어, 본 발명에서는 정밀도를 갖도록 롤러 체인(11)에 어태치먼트(12)가 부착된 이송 컨베이어를 사용한다.

롤러 체인(11)의 상부에는 절임배추(1)가 손상되지 않도록 절임배추(1)가 안치되는 안치대(13)가 일정 간격으로 설치될 수 있고, 이때, 안치대(13)는 절임배추(1)가 이탈되지 않도록 양단부에서 중앙부로 갈수록 하향 경사지도록 이루어질 수 있다.

그리고, 절임배추(1)의 이송방향으로 안치대(13)의 전방측에는 어태치먼트(12)에 절임배추(1)의 뿌리 부분(1a)을 고정하는 고정구(14)가 회전가능하게 설치된다.

어태치먼트(12)는 롤러 체인(11)에서 수직으로 설치된 브라켓일 수 있고, 일자형, 'ㄱ'자형 또는 'L'자형 등과 같이 다양한 형상으로 이루어질 수 있다. 그리고, 고정구(14)는 수직으로 세워진 어태치먼트(12)를 중심으로 회전가능하게 설치된다.

도 2는 본 발명에 따른 고정구의 동작특성을 설명하기 위해 간략하게 도시한 도면이다.

도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 고정구(14)는 어태치먼트(12)에 회전가능하게 결합되고, 상부 일측부(하측부)에는 절임배추(1)를 고정하는 고정핀(14a)이 형성된다.

고정핀(14a)은 고정구(14)의 회전에 의해 하측으로 이동하여 절임배추(1)의 뿌리 부분(1a)에 박히고, 이로 인해 절임배추(1)는 고정핀(14a)을 매개로 고정구(14)에 안정적으로 고정됨으로써 이송이나 양념투입시 흔들리지 않고 고정될 수 있다.

이러한 고정구(14)는 어태치먼트(12)를 축으로 일정 각도로 회전한 상태에서 압력이 가해지지 않으면 현재 각도가 유지되도록 베어링 스토퍼로 이루어질 수 있다. 즉, 고정구(14)는 베어링 스토퍼를 통해 각도가 다단으로 조정되면서 잠금된다.

예를 들어, 고정구(14)를 어태치먼트(12)를 축으로 일방향(고정핀(14a)이 절임배추(1)의 뿌리 부분(1a)에 박히는 방향)으로 회전시켜 누르면, 고정핀(14a)이 절임배추(1)의 뿌리 부분(1a)에 박혀 절임배추(1)는 고정구(14)에 의해 고정된다. 그리고, 고정구(14)를 어태치먼트(12)를 축으로 타방향으로 회전시키면, 절임배추(1)에 박힌 고정핀(14a)이 절임배추(1)로부터 인출되어 절임배추(1)의 고정은 해제된다.

도 3은 본 발명에 따른 이송부를 통해 절임배추가 이송되는 과정을 도시한 도면이다.

도 3을 참조하면, 이송부(10)의 롤러 체인(11) 상부에 마련된 안치부(13)에 절임배추(1)를 올려놓는다. 이때, 절임배추(1)는 절단면이 상부를 향하도록 배치된다.

그리고, 어태치먼트(12)를 축으로 고정구(14)를 하측방향으로 회전시켜 고정핀(14a)을 절임배추(1)에 박아 절임배추(1)가 움직이지 않도록 고정구(14)에 고정한다.

고정구(14)를 이용한 절임배추(1)의 고정이 완료되면, 이송부(10)의 구동모터(미도시)를 통해 롤러 체인(11)을 회전시켜 절임배추(1)를 양념 투입지점으로 이송한다.

롤러 체인(11) 또는 양념 투입지점에는 절임배추(1)가 양념 투입지점에 도달하면, 이를 감지하는 센서(미도시)가 설치될 수 있다. 상기 센서에 의해 절임배추(1)가 양념 투입지점에 도달하면, 이송부(10)의 구동모터를 정지시켜 이송을 중지한다.

절임배추(1)가 양념 투입지점으로 도달하였는지 여부를 판단하는 구성은 비전 시스템(42)을 통해 구현할 수도 있으며, 이 경우 상기 센서는 생략될 수도 있다.

도 1과 같이, 양념 투입지점에는 이송부(10)에 의해 이송된 절임배추(1)의 잎(1b)을 일정 높이로 들어올려 양념 투입이 용이하도록 하는 잎 리프팅부(20)가 설치된다.

본 발명에 따른 잎 리프팅부(20)는 병렬로봇 또는 다관절 로봇을 포함할 수 있다. 바람직하게, 상기 병렬로봇으로는 4축 구동이 가능한 4축 병렬로봇을 사용할 수 있다.

상기 4축 병렬로봇은 도 1과 같이, 베이스 플레이트(21)와, 3개의 로봇암(22)과, 엔드 이펙터(23)와, 로봇암(22)을 구동시키는 3개의 구동유닛(24)을 포함한다.

로봇암(22)은 각각 베이스 플레이트(10)에 장착된 구동유닛(24)에 결합되어 구동유닛(24)의 구동에 의해 3축 구동하는 상부암(221)과, 상부암(221)의 단부와 결합되어 회동하고 종단부에는 엔드 이펙터(23)가 결합되는 하부암(222)을 포함한다.

엔드 이펙터(23)에는 회전유닛(25)이 장착되고, 회전유닛(25)에는 리프팅 지그(26)가 장착된다.

3개의 구동유닛(24)은 각각 정밀 제어를 위해 구동모터 및 감속기를 포함하여 3축 구동을 구현하고, 회전유닛(25)은 구동유닛(24)과 함께 4축 구동을 구현한다.

도 4는 본 발명에 따른 리프팅 지그가 회전유닛에 결합된 상태를 정면에서 바라본 도면이고, 도 5는 리프팅 지그가 회전유닛에 결합된 상태를 측면에서 바라본 도면이다.

도 4 및 도 5를 참조하면, 본 발명에 따른 리프팅 지그(26)는 회전유닛(25)의 종단부에 회전가능하게 결합된다. 이때, 회전유닛(25)은 도 5와 같이, 측면, 즉 절임배추(1)가 이송되는 방향과 직교하는 방향에서 바라볼 때 좌우방향으로 회전하게 된다.

이러한 리프팅 지그(26)는 회전유닛(25)에 의해 회전유닛(25)을 축으로 절임배추(1)의 뿌리 부분(1a)에서 절임배추(1)의 이송방향과 반대방향으로 회전하는 회전본체(261)와, 서로 가까워지거나 멀어지는 방향으로 이동하도록 회전본체(261)에 결합된 한 쌍의 이동블럭(262)과, 이동블럭(262) 각각의 종단부에 한 개 또는 복수 개가 설치되어 절임배추(1)의 잎들 사이로 진입하고 회전본체(126)의 회전에 따라 함께 이동하면서 절임배추(1)의 잎들을 상부로 들어 올리는 리프팅 핀(163)을 포함한다.

회전본체(261)는 도 5와 같이, 회전유닛(25)의 종단부에 결합되고, 회전유닛(25)의 구동시 구동력을 전달받아 절임배추(1)의 이송방향과 반대방향으로 회전한다.

이러한 회전본체(261)는 예를 들어, 회전유닛(25)의 회전축과 결합되는 결합구(261a)와, 결합구(261a)와 한 쌍의 이동블럭(262)을 연결하는 한 쌍의 연결링크(261b)와, 이동블럭(262)이 직선 왕복운동하도록 결합된 가이드(261c)를 포함한다.

결합구(261a)는 회전유닛(25)의 회전력을 전달받아 회전본체(261)를 회전유닛(25)을 축으로 절임배추의 이송방향과 반대방향으로 회전시킨다. 연결링크(261b)는 일단부가 결합구(261a)에 이동가능하게 설치되고, 타단부는 각 이동블럭(262)에 연결된다.

연결링크(261b)는 도 4와 같이 일단부가 결합구(261a)에 절임배추의 이송방향과 직교하는 방향으로 이동가능하도록 설치되어 한 쌍의 이동블럭(262) 사이로 진입하는 절임배추(1)의 폭에 대응하여 한 쌍의 이동블럭(262)의 간격을 조정할 수 있다.

도 6은 본 발명에 따른 이동블럭을 이동시키기 위한 구성을 간략하게 도시한 도면이다.

도 4 및 도 6을 참조하면, 연결링크(261b)는 회전유닛(25)과 별도로 구비된 구동유닛(41)으로부터 구동력을 전달받아 절임배추의 이송방향과 직교하는 방향으로 직선운동할 수 있다. 이때, 연결링크(261b)를 구동시키는 구동유닛(41)은 예를 들어, 공압식, 유압식 또는 전동식 실린더일 수 있고, 비전 시스템(42)에 의해 구동된다.

한편, 본 발명에서는 절임배추(1)의 폭에 대응하여 서로 마주보게 배치된 한 쌍의 이동블럭(262)에 구비된 리프팅 핀(263) 사이의 간격을 조정하기 위한 방식으로 실린더를 이용한 구동방식 대신에 볼 스크류를 이용한 구동방식을 적용할 수도 있다.

볼 스크류를 이용한 구동방식을 적용하는 경우, 이동블럭(262)은 LM 블럭으로 이루어지고, 가이드(261c)는 나사산이 형성된 스크류 축으로 이루어지고, 구동유닛(41)은 구동모터로 이루어진다. 이때, 가이드(261c)는 중앙에서 서로 분할된 구조로 이루어지고 각각 서로 다른 방향으로 회전하도록 구성되어 있으며, 구동유닛(41)에 의해 구동시 가이드(261c)의 회전에 의해 이동블럭(262)은 서로 가까워지거나 멀어지는 방향으로 직선 이동하여 리프팅 핀(263) 사이의 간격을 조정할 수 있다.

비전 시스템(42)은 양념 투입지점에 설치되어 양념 투입지점에 도착한 절임배추(1)를 카메라를 이용하여 촬영한 후 이를 컴퓨터로 분석하여 현재 양념 투입지점에 도착한 절임배추(1)의 폭을 산출한 후 그 결과를 토대로 구동유닛(41)을 제어한다.

구동유닛(41)은 비전 시스템(42)을 통해 산출된 절임배추(1)의 폭에 대응하여 연결링크(261b)(실린더 구동방식) 또는 가이드(261c)(볼 스크류 방식)를 구동시킨다. 즉, 한 쌍의 이동블럭(262)의 이동값(이동거리)을 결정한 후 한 쌍의 이동블럭(262) 사이의 간격을 절임배추(1)의 폭에 대응하도록 조정한다. 이를 통해 한 쌍의 이동블럭(262)에 구비된 리프팅 핀(263) 사이의 간격을 자동으로 조정할 수 있다.

도 4와 같이, 리프팅 핀(263)은 절임배추(1)의 잎들 사이로 진입한 상태에서 회전본체(261)가 회전하면, 회전본체(261)의 회전 궤적을 따라 이동한다. 이때, 리프팅 핀(263)의 높이는 회전유닛(25)에 결합된 회전본체(261)의 결합구(261a)의 높이가 고정된 상태로 회전함에 따라 절임배추(1)의 상부 절단면을 기준으로 회전 궤적에 따라 높아지게 된다. 즉, 도 4와 같이, 리프팅 핀(263)의 높이는 'h2 > h1'가 된다.

리프팅 핀(263)이 절임배추(1)의 잎들 사이로 진입한 상태에서 회전본체(261)에 의해 절임배추(1)의 이송방향과 반대방향으로 이동하면서 그 높이가 상향된다. 이 과정에서 리프팅 핀(263)이 받치는 절임배추(1)의 잎을 상부로 들어올림으로써 절임배추(1)의 잎들 사이의 간격이 벌어져 이들 사이로 양념을 투입할 수 있다.

도 7은 본 발명에 따른 리프팅 핀이 절임배추의 잎 사이로 진입하는 과정을 도시한 도면들로서, 설명의 편의와 이해를 돕기 위해 절임배추는 간략하게 도시하였다.

도 4 및 도 7을 참조하면, 절임배추(1)는 보통 1/2로 절단된 상태로 절임되고, 절단면이 상부를 향하도록 안치되어 이송부(10)를 통해 양념 투입지점으로 이송된다.

절임배추(1)는 전술한 바와 같이, 단단한 뿌리 부분(1a)(밑동)과, 뿌리 부분(1a)에서부터 길이방향으로 연장된 복수 개의 잎(1b)이 적층된 구조로 이루어진다.

잎(1b)은 절임배추(1)의 절단면에서 하부로 갈수록 길이와 폭이 모두 크다. 그리고, 각 잎들(1b)은 분리된 상태로 적층됨에 따라 이들 사이에는 틈새(a)가 존재한다.

한편, 절임배추(1)가 양념 투입지점에 도달하면, 비전 시스템(42)은 카메라를 통해 절임배추(1)을 촬영하고, 분석하여 절임배추(1)의 폭(w)을 산출한다. 그리고, 산출된 절임배추(1)의 폭(w)을 토대로 한 쌍의 이동블럭(262)의 이동값을 산출한다.

비전 시스템(42)에서 산출된 이동블럭(262)의 이동값은 리프팅 핀(263)이 삽입될 잎(1b) 사이의 틈새(a)의 위치와 대응되는 값으로서, X, Y 위치좌표일 수 있다.

구동유닛(41)은 비전 시스템(42)을 통해 산출된 한 쌍의 이동블럭(262)의 이동값을 토대로 한 쌍의 이동블럭(252)을 가이드(261c)를 따라 이동시키면, 한 쌍의 이동블럭(262)에 각각 결합된 리프팅 핀(263)이 이동블럭(262)에 의해 이동하게 된다.

리프팅 핀(263)이 구동유닛(41)에 의해 원하는 위치, 즉 들어올릴 잎(1b) 사이의 틈새(a)에 대응되는 위치로 이동되면, 구동유닛(24)을 통해 회전유닛(26)을 하강시켜 리프팅 핀(263)을 절임배추(1)에서 들어올릴 잎(1b) 사이의 틈새로 진입시킨다.

한편, 도 4와 같이, 리프팅 핀(263)은 상하로 다른 크기(하부로 갈수록 크기가 증가)로 적층된 잎들(1b) 사이로 안정적으로 진입할 수 있도록 경사진 구조로 배치된다. 바람직하게는 리프팅 핀(263)은 종단부로 갈수록 하향 경사진 구조로 배치된다.

리프팅 핀(263)은 일례로 이동블럭(262)에 일정 각도로 경사지게 설치되거나, 이동블럭(262)에 회동 가능하게 결합되어 경사각을 자유롭게 조정할 수도 있다. 전자의 경우에는 3축 구동을 구현하는 구동유닛(24)을 통해 각도를 조정할 수 있고, 후자의 경우에는 수동 또는 자동으로 리프팅 핀(263)의 각도를 조정할 수 있다.

도 8은 본 발명에 따른 리프팅 핀의 회전 궤적을 설명하기 위해 간략하게 도시한 도면으로서, 도 8과 같이, 리프팅 핀(263)은 회전본체(261)에 의해 회전본체(261)가 축 결합된 회전유닛(25)의 축(25a)을 중심으로 호선의 궤적(b)을 따라 이동한다.

도 9는 본 발명에 따른 리프팅 핀의 회전(이동)에 따라 양념을 투입하기 위해 절임배추의 잎이 들어올려지는 과정을 설명하기 위해 간략하게 도시한 도면들이다.

도 9를 참조하면, 리프팅 핀(263)이 절임배추(1)의 잎(1b) 사이로 일정 깊이로 진입된 상태에서 회전유닛(25)을 구동시키면 회전본체(261)가 절임배추(1)의 이송방향과 반대방향으로 회전한다. 그리고, 리프팅 핀(263)은 회전본체(261)의 회전에 따라 도 8과 같은 궤적(b)으로 회전, 즉 이동하고, 이 과정에서 잎(1b)이 들어올려진다.

한편, 본 발명에서는, 절임배추(1)의 중앙에서 외측방향으로 순차적으로 잎(1b)을 들어올리거나, 혹은 그 반대, 즉 외측에서 중앙방향으로 순차적으로 잎(1b)을 들어올릴 수 있다. 바람직하게는, 양념의 투입을 고려하여 외측에서 중앙으로 잎(1b)을 순차적으로 들어올린 후 양념을 투입하는 방식으로 공정을 진행한다.

도 9와 같이, 리프팅 핀(263)을 통해 절임배추(1)의 잎(1b)이 들어올려지면, 들어올려진 잎(14b) 사이로 양념을 투입한 후 인접한 잎을 들어올려 양념을 투입한다.

한편, 도 1과 같이, 양념 투입은 양념 투입부(30)를 통해 진행한다. 양념 투입부(30)는 각종 양고추, 마늘, 파, 생강 및/또는 젓갈 등을 혼합하여 제조된 양념이 저장되는 양념탱크(31)와, 양념탱크(31)에 저장된 양념을 리프팅 핀(263)을 통해 들어올려진 절임배추(1)의 잎(1b) 사이로 주입하는 양념주입노즐(32)을 포함한다.

본 발명의 실시예에 따른 김치 제조용 자동화 장치는 이송부(10), 잎 리프팅부(20) 및 양념 투입부(30), 그리고 비전 시스템(42)을 동기화 및 제어하는 제어패널(미도시)을 포함하고, 이들은 상기 제어패널을 통해 통합적으로 제어 관리할 수 있다.

도 1과 같이, 본 발명의 실시예에 따른 김치 제조용 자동화 장치에서는, 절임배추(1)가 이송부(10)를 통해 양념 투입지점으로 이송되면, 비전 시스템(42)을 통해 이를 감지한 후 절임배추(1)의 폭에 대응하여 잎 리프팅부(20)의 리프팅 핀(263) 사이의 간격을 조정한다. 그리고, 리프팅 핀(263) 간의 간격이 조정되면, 구동유닛(24)을 통해 리프팅 핀(263)을 절임배추(1)의 잎들(1b) 사이로 진입시켜 들어올릴 잎의 하부를 받친 후 회전유닛(25)을 통해 리프팅 핀(263)을 호선 형태의 궤적을 따라 회전시켜 잎(1b)을 들어올린다. 이후, 들어올려진 잎들(1b) 사이로 양념주입노즐(32)을 통해 양념을 투입한다. 이러한 과정은 잎(1b)마다 반복적으로 실시한다.

이상에서와 같이 본 발명의 기술적 사상은 바람직한 실시예에서 구체적으로 기술되었으나, 상기한 바람직한 실시예는 그 설명을 위한 것이며, 그 제한을 위한 것이 아니다. 이처럼 이 기술 분야의 통상의 전문가라면 본 발명의 기술 사상의 범위 내에서 본 발명의 실시예1 내지 4의 결합을 통해 다양한 실시예들이 가능함을 이해할 수 있을 것이다.

1 : 절임배추 1a : 뿌리 부분
1b : 잎 10 : 이송부
11 : 롤러 체인 12 : 어태치먼트
13 : 안치부 14 : 고정구
20 : 잎 리프팅부 21 : 베이스 플레이트
22 : 로봇암 23 : 엔드 이펙터
24 : 구동유닛 25 : 회전유닛
25a : 축 26 : 리프팅 지그
30 : 양념 투입부 31 : 양념탱크
32 : 양념주입노즐 41 : 구동유닛
42 : 비전 시스템 261 : 회전본체
261a : 결합구 261b : 연결링크
261c : 가이드 262 : 이동블럭
263 : 리프팅 핀 221 : 상부암
222 : 하부암

Claims

절단면이 상부를 향하도록 투입된 절임배추를 양념 투입지점으로 이송하는 이송부와, 상기 이송부를 통해 상기 양념 투입지점에 도착한 상기 절임배추의 잎을 들어올리는 잎 리프팅부와, 상기 잎 리프팅부를 통해 들어올려진 상기 절임배추의 잎들 사이로 양념을 투입하는 양념 투입부를 포함하는 김치 제조용 자동화 장치에 있어서,
상기 잎 리프팅부는,
상기 절임배추의 이송방향과 반대방향으로 호선 형태의 궤적을 따라 회전하는 회전유닛;
상기 회전유닛의 단부에 결합되고, 상기 양념 투입지점으로 도착한 절임배추의 폭방향으로 상기 절임배추의 양측에 배치되고 상기 절임배추의 잎들 사이로 진입하여 들어올릴 잎의 하부를 받친 후 상기 회전유닛의 회전시 호선 형태의 궤적을 따라 함께 회전하여 하부가 받쳐진 잎을 들어올리는 리프팅 핀을 포함하는 리프팅 지그; 및
베이스 플레이트에 장착된 3개의 구동유닛에 결합된 로봇암과, 상기 로봇암의 종단부에 연결된 엔드 이펙터를 포함하는 병렬로봇; 을 포함하고,
상기 회전유닛은 상기 엔드 이펙터에 장착되고,
상기 리프팅 지그는,
상기 회전유닛에 결합되고, 상기 회전유닛의 구동에 의해 상기 절임배추의 뿌리 부분에서 상기 절임배추가 이송되는 이송방향과 반대방향으로 회전하는 회전본체;
상기 절임배추의 폭방향과 직교하는 방향으로 상기 회전본체에 설치된 가이드를 따라 서로 가까워지거나 멀어지는 방향으로 직선 왕복운동하는 한 쌍의 이동블럭; 및
상기 한 쌍의 이동블럭 각각의 종단부에 한 개 또는 복수 개가 설치되어 상기 절임배추의 잎들 사이로 진입하여 잎의 하부를 받친 후 상기 회전본체의 회전에 의해 호선 형태의 궤적을 따라 회전하여 하부가 받쳐진 잎을 들어올리는 상기 리프팅 핀;
을 포함하는 것을 특징으로 하는 김치 제조용 자동화 장치.
삭제
제 1 항에 있어서,
상기 양념 투입지점에 설치되고, 상기 양념 투입지점에 도착한 절임배추를 카메라를 통해 촬영하여 상기 양념 투입지점에 도착한 절임배추의 폭을 산출한 후 산출된 절임배추의 폭에 따라 상기 한 쌍의 이동블럭의 이동값을 산출하는 비전 시스템을 더 포함하고,
상기 한 쌍의 이동블럭은 상기 비전 시스템을 통해 산출된 이동값을 토대로 상기 가이드를 따라 이동하여 상기 절임배추의 폭에 대응하여 서로 간의 간격이 조정되는,
것을 특징으로 하는 김치 제조용 자동화 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 리프팅 핀은 상기 절임배추의 잎들 사이로 진입이 용이하도록 상기 잎들 사이의 틈새에 대응하여 상기 한 쌍의 이동블럭에 각각 일정 각도로 경사진 상태로 고정 설치되거나, 상기 한 쌍의 이동블럭에 각각 일정한 각도로 회동 가능하게 결합되어 경사각이 자유롭게 조정되는 것을 특징으로 하는 김치 제조용 자동화 장치.
절단면이 상부를 향하도록 투입된 절임배추를 양념 투입지점으로 이송하는 이송부와, 상기 이송부를 통해 상기 양념 투입지점에 도착한 상기 절임배추의 잎을 들어올리는 잎 리프팅부와, 상기 잎 리프팅부를 통해 들어올려진 상기 절임배추의 잎들 사이로 양념을 투입하는 양념 투입부를 포함하는 김치 제조용 자동화 장치에 있어서,
상기 잎 리프팅부는,
상기 절임배추의 이송방향과 반대방향으로 호선 형태의 궤적을 따라 회전하는 회전유닛; 및
상기 회전유닛의 단부에 결합되고, 상기 양념 투입지점으로 도착한 절임배추의 폭방향으로 상기 절임배추의 양측에 배치되고 상기 절임배추의 잎들 사이로 진입하여 들어올릴 잎의 하부를 받친 후 상기 회전유닛의 회전시 호선 형태의 궤적을 따라 함께 회전하여 하부가 받쳐진 잎을 들어올리는 리프팅 핀을 포함하는 리프팅 지그; 를 포함하고,
상기 이송부는,
어태치먼트가 부착된 롤러 체인; 및
상기 어태치먼트에 회전가능하게 설치되고, 상기 롤러 체인의 상부에 설치된 안치부에 올려진 절임배추의 뿌리 부분에 박혀 절임배추를 고정하는 고정핀이 형성된 고정구;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 김치 제조용 자동화 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 절임배추는 절단면을 기준으로 외측에서 중앙으로 갈수록 잎의 크기가 작아지는 구조를 가지고, 상기 리프팅 지그는 외측에서 중앙으로 배치된 잎들을 순차적으로 들어올리며, 상기 양념 투입부는 상기 리프팅 지그에 의해 순차적으로 들어올려진 잎들 사이로 각각 양념을 투입하는 것을 특징으로 하는 김치 제조용 자동화 장치.