KR102411408B1

KR102411408B1 - 원료 투입장치 및 원료 투입방법

Info

Publication number: KR102411408B1
Application number: KR1020200168762A
Authority: KR
Inventors: 이진태
Original assignee: 주식회사 포스코
Priority date: 2020-12-04
Filing date: 2020-12-04
Publication date: 2022-06-22
Also published as: KR20220079217A

Abstract

본 발명의 실시예에 따른 원료 투입장치는 원료를 수용시킬 수 있는 내부공간을 가지며, 적어도 일부가 회전할 수 있는 투입기, 투입기에 비해 낮은 압력으로 유지되는 처리장치와 투입기 사이를 연결하도록 설치된 이송부, 처리장치와 투입기 간의 연통을 제어하도록 이송부에 설치된 밸브 및 입기의 동작을 감지하여, 감지결과에 따라 밸브의 동작을 제어하는 제어기를 포함한다.
따라서, 본 발명의 실시예에 의하면, 투입기의 비 정상적인 동작에 의한 원료의 투입 불량 발생을 방지할 수 있다. 또한, 처리장치가 용강을 처리하는 장치인 경우, 투입 불량에 의한 용강의 품질불량 발생을 방지할 수 있다. 이에 따라, 용강의 성분을 조정하는 조업을 다시 실시하지 않아도 되므로, 생산성이 향상되는 효과가 있다.

Description

원료 투입장치 및 원료 투입방법{APPARATUS FOR SUPPLYING MATERIAL AND METHOD FOR SUPPLYING MATERIAL}

본 발명은 원료 투입장치 및 원료 투입방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 원료의 투입 불량 발생을 방지할 수 있는 원료 투입장치 및 원료 투입방법에 관한 것이다.

진공 탈가스 장치는 용강 중 일부 성분 예컨대 탄소(C)를 목표함량 이하로 제거하기 위한 정련 장치이다. 이러한 진공 탈가스 장치는 진공조 내부를 진공 압력으로 감압시킨 상태에서, 래들 내 용강을 진공조의 상승관에서 하강관으로 환류 또는 순환시킨다. 이때, 랜스를 통해 산소를 취입하면, 용강 중 탄소(C)와 산소(O) 가 반응하는 탈탄반응이 일어난다. 탈탄반응 시에, 탄소(C)와 산소(O) 간의 반응으로 일산화탄소(CO) 등의 가스가 생성되며, 이 가스는 진공조 밖으로 배출되는데, 이를 탈가스라 한다.

진공 탈가스 장치에서 용강 중 일부 성분을 제거하여 목표함량으로 조정하는 정련 말기가 되면, 회전공급장치(rotary feeder)를 이용하여 진공 탈가스 장치 내 용강으로 합금원료를 추가 투입시킨다. 즉, 호퍼 내 합급원료를 회전공급장치로 공급하고, 상기 회전공급장치를 회전 동작시켜 진공 탈가스 장치로 합급원료를 투입시킨다.

한편, 합급원료는 고체상의 복수 또는 다수의 입자 또는 알갱이로 이루어진 것으로, 입자들간의 엉킴이 발생하거나, 상호 결합되도록 뭉쳐질 수 있다. 이렇게 엉키거나 뭉쳐진 입자들로 이루어진 덩어리는 회전공급장치의 회전 동작을 방해한다. 즉, 회전공급장치는 그 내부로 유입된 덩어리에 의해 그 회전이 저지되며, 소정속도 이하로 회전속도가 감소되거나, 회전하지 않는 비 정상적인 동작을 하게 된다.

그러나, 이와 같이 회전공급장치가 비 정상적으로 동작하더라도 이를 확인할 수 없어, 진공 탈가스 장치로 원료가 투입되지 않거나, 원료의 투입량이 목표량에 못 미치게 되는 문제가 발생된다. 이로 인해, 용강 품질불량이 발생된다. 그리고, 이를 해결하기 위해 용강의 성분을 조정하는 조업을 다시 실시해야 하므로, 생산성이 떨어지는 문제가 있다.

공개실용신안공보 KR 20-1998-0011933

본 발명은 원료의 투입 불량 발생을 방지할 수 있는 원료 투입장치 및 원료 투입방법을 제공한다.

본 발명의 실시예에 따른 원료 투입장치는 원료를 수용시킬 수 있는 내부공간을 가지며, 적어도 일부가 회전할 수 있는 투입기; 상기 투입기에 비해 낮은 압력으로 유지되는 처리장치와 상기 투입기 사이를 연결하도록 설치된 이송부; 상기 처리장치와 투입기 간의 연통을 제어하도록 상기 이송부에 설치된 밸브; 및 상기 투입기의 동작을 감지하여, 감지결과에 따라 상기 밸브의 동작을 제어하는 제어기; 를 포함한다.

인가되는 전원에 의해 회전할 수 있고, 상기 투입기에 연결된 구동체를 구비하는 구동기를 포함하고, 상기 제어기는 상기 구동기에 흐르는 전류에 따라, 상기 밸브를 동작시킨다.

상기 제어기는, 상기 구동기에 흐르는 전류를 감지하는 감지부; 상기 감지부에서 감지된 감지전류와 기 설정된 제1기준전류를 비교하여, 상기 투입기가 정상적으로 회전동작하는지 여부를 판단하는 판단부; 및 상기 판단부에서의 판단결과에 따라 상기 밸브를 동작시키는 제어부;를 포함한다.

상기 판단부는, 감지전류가 제1기준전류를 초과하는 경우 상기 투입기가 비정상적으로 회전동작하는 것으로 판단한다.

상기 투입기로 원료를 배출시키도록 상기 투입기와 연결된 호퍼; 및 상기 호퍼에 충격이 가해지도록, 상기 호퍼의 일측에 설치되어 상기 호퍼쪽으로 이동하는 동작을 하는 충격기; 를 포함하고, 상기 제어부는, 감지전류가 제1기준전류를 초과하는 경우, 상기 밸브와 함께 충격기를 동작시킨다.

상기 판단부는, 기 설정되며 상기 제1기준전류에 비해 작은 제2기준전류와 감지전류를 비교하여, 상기 투입기가 정상적으로 회전동작하는지 여부를 판단하고, 상기 제어부는, 감지전류와 상기 제2기준전류를 비교하여 판단한 결과에 따라, 상기 충격기를 동작시킨다.

상기 판단부는, 감지전류가 제2기준전류 이하인 경우, 상기 투입기가 비정상적으로 회전동작하는 것으로 판단하고, 상기 제어부는, 감지전류가 제2기준전류 이하가 되어 상기 판단부에서 상기 투입기의 회전동작을 비정상으로 판단한 경우, 상기 충격기를 동작시킨다.

본 발명의 실시예에 따른 원료 투입방법은 투입기 내부의 원료를 처리장치를 향해 배출시키는 과정; 상기 투입기의 동작에 대한 정상 여부를 판단하는 과정; 판단결과에 따라 상기 투입기와 처리장치 사이를 폐쇄 및 개방시키는 동작을 교대로 실시하여, 상기 투입기 내의 압력을 변화시키는 과정; 상기 압력 변화에 따른 압력 차이를 통해, 상기 투입기 내 원료 입자들의 덩어리를 해체시키는 과정;을 포함한다.

상기 투입기의 동작에 대한 정상 여부를 판단하는 과정은, 상기 투입기를 동작시키는 구동기에 흐르는 전류를 감지하는 과정; 및 감지전류가 제1기준전류를 초과하는 경우, 상기 투입기의 동작을 비정상으로 판단하는 과정; 을 포함하며, 상기 투입기 내의 압력을 변화시키는 과정은, 상기 투입기의 동작이 비정상으로 판단될 때 실시한다.

감지전류가 제1기준전류를 초과하여, 상기 투입기의 동작이 비정상으로 판단되는 경우, 상기 투입기로 원료를 공급하는 호퍼에 충격을 가하는 과정을 더 포함한다.

상기 투입기의 동작에 대한 정상 여부를 판단하는 과정은, 감지전류가 상기 제1기준전류에 비해 작은 제2기준전류 이하인 경우, 상기 투입기의 동작을 비정상으로 판단하는 과정을 포함하고, 감지전류가 상기 제2기준전류 이하인 경우, 상기 투입기로 원료를 공급하는 호퍼의 배출구가 막힌 것으로 판단하는 과정을 포함한다.

상기 호퍼의 배출구가 막힌 것으로 판단된 경우, 상기 호퍼의 배출구를 개방시키는 과정을 포함한다.

상기 배출구를 개방시키는 과정은, 상기 호퍼에 충격을 가하는 과정; 및 상기 충격으로 상기 원료 입자들의 덩어리를 해체시켜, 상기 배출구를 개방시키는 과정; 을 포함한다.

상기 호퍼에 충격을 가하는 과정은, 상기 호퍼의 외측에서 상기 호퍼를 타격하는 과정을 포함한다.

상기 처리장치는 내부를 진공압력으로 조절하는 용강 정련장치를 포함하고, 상기 원료는 상기 처리장치 내 용강으로 투입된다.

본 발명의 실시예에 의하면, 투입기의 동작을 감지하고, 감지 결과에 따라 조치를 취하여, 투입기가 정상적으로 동작하도록 한다. 따라서, 투입기의 비 정상적인 동작에 의한 원료의 투입 불량 발생을 방지할 수 있다.

또한, 처리장치가 용강을 처리하는 장치인 경우, 투입 불량에 의한 용강의 품질불량 발생을 방지할 수 있다. 이에 따라, 용강의 성분을 조정하는 조업을 다시 실시하지 않아도 되므로, 생산성이 향상되는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 투입장치 및 이에 연결된 처리장치를 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 투입장치의 일부를 도시한 도면이다.
도 3 및 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 투입장치의 밸브를 동작시켜, 투입기 내 덩어리를 해체시키는 방법을 도시한 도면이다.
도 5는 입자들이 엉키거나, 뭉쳐져 있는 덩어리(a) 및 덩어리가 해체된 상태(b)를 개념적으로 설명하는 도면이다.
도 6 및 도 7은 본 발명의 실시예에 따른 충격기를 동작시켜, 호퍼 내 덩어리를 해체시키는 방법을 도시한 도면이다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 투입장치의 동작을 설명하는 순서도이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 더욱 상세히 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 본 발명의 실시예를 설명하기 위하여 도면은 과장될 수 있고, 도면상의 동일한 부호는 동일한 구성요소를 지칭한다.

본 발명은 처리장치로 원료가 정상적으로 투입되고 있는지 여부를 확인하고, 확인된 결과에 따라 그 동작을 제어할 수 있는 원료 투입장치에 관한 것이다. 보다 상세하게, 본 발명은 투입기의 동작을 감지하고, 감지 결과에 따라 조치를 취하여, 투입기가 정상적으로 동작하도록 하는 원료 투입장치에 관한 것이다.

투입기로부터 제공된 원료를 받는 장치(이하, 처리장치)는, 그 내부가 투입기에 비해 낮은 압력 상태로 유지된 상태에서 원료를 제공받는 장치일 있다. 즉, 처리장치는 그 내부를 소정압력 이하로 감압시킨 상태에서 원료를 제공받는 장치일 수 있다. 보다 구체적인 예로, 처리장치는 제강분야에서 용강의 성분을 조정하는 또는 용강을 정련하는 장치일 수 있다. 즉, 처리장치는 내부를 소정압력 이하로 감압시킨 상태에서, 용강 중 일부의 성분을 목표함량으로 제어하는 장치일 수 있다. 더 구체적인 예로, 처리장치는 내부를 진공 압력으로 조성한 상태에서 용강을 순환시켜 탄소(C) 등의 성분을 목표함량 이하로 제거하고, 용강으로 다른 성분을 추가 투입시키는 진공 탈가스 장치일 수 있다.

물론, 처리장치는 상술한 진공 탈가스 장치에 한정되지 않고, 내부를 감압시킨 상태에서 공정을 진행하며, 원료의 투입이 필요한 다양한 장치의 적용이 가능하다.

이하에서는 설명의 편의를 위하여 '원료 투입장치'를 '투입장치'로 약하여 명명한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 투입장치 및 이에 연결된 처리장치를 도시한 도면이다. 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 투입장치의 일부를 도시한 도면이다.

본 발명의 실시예에 따른 투입장치에 대한 설명에 앞서, 먼저, 처리장치에 대해 설명한다. 이때, 처리장치로 진공 탈가스 장치를 예를 들어 설명한다.

도 1을 참조하면, 처리장치(10) 즉, 진공 탈가스 장치는 용강이 수용된 래들(20)의 상측에 위치되며 내부공간을 가지는 용기(11), 용기(11) 내부의 압력을 조절하도록 상기 용기(11)에 연결된 배기부(12), 투입장치(1000)로부터 제공된 원료를 용기(11) 내부로 투입시키도록, 투입장치(1000)와 용기(11)를 연결하는 투입관(13), 용기(11)의 상부를 관통하도록 마련된 랜스(14), 용기(11)의 하부에서 폭 방향으로 이격되도록 장착된 한 쌍의 침적관(15a, 15b) 및 한 쌍의 침적관(15a, 15b) 중 하나에 설치되어 불활성 가스를 공급하는 노즐(16)을 포함할 수 있다.

용기(11)는 진공 탈가스 장치에 있어서 통상적으로 진공조로 불리는 수단일 수 있다. 또한, 상술한 바와 같이 한 쌍의 침적관(15a, 15b) 중 어느 하나에 노즐(16)이 연결되어, 노즐(16)을 통해 불활성 가스 예컨대 Ar 가스가 공급되는데, 노즐(16)이 연결되는 침적관을 상승관(15a)이라 하고, 다른 하나를 하강관(15b)이라 한다.

이러한, 진공 탈가스 장치는 용기(11) 즉, 진공조의 내부를 수 torr 이하, 예컨대 0.1 torr 내지 0.5 torr의 압력으로 감압하여, 래들(20) 내 용강을 진공조 내로 상승시킨 뒤, 상승관(15a)에서 하강관(15b)으로 용강을 환류 또는 순환시킨다. 이렇게 래들(20) 내 용강이 상승관(15a) 및 하강관(15b)을 통과하도록 환류될 때, 랜스(14)를 통해 산소를 취입하면, 용강 중 탄소(C)와 산소(O) 간이 반응하는 탈탄반응이 일어난다. 이때, 탄소(C)와 산소(O) 간의 반응으로 일산화탄소(CO) 등의 가스가 생성되며, 이 가스는 진공조 밖으로 배출된다.

진공 탈가스 장치에서 용강의 성분을 조정하는 정련 조업에 있어서, 정련 말기가 되면, 투입장치(1000)를 이용하여 용강으로 원료를 추가 투입한다. 이때, 진공 탈가스 장치 내 압력은 예컨대 60 torr 내지 90 torr로 조절될 수 있다. 진공 탈가스 장치로 투입시키는 원료는, 복수 또는 다수의 고체 입자들로 이루어진 물질일 수 있다.

원료를 구성하는 입자들의 크기 및 재료는 용강을 응고시켜 제조하고자 하는 최종 제품에 따라 달라질 수 있다. 예를 들어, 원유 또는 천연가스를 채취하는 유정용 강관 또는 선박을 제조하기 위한 강철을 제조하기 위한 용강을 마련한다고 할 때, 용강 중 칼슘(Ca) 및 규소(Si)가 일정 함량 이상으로 포함될 필요가 있다. 이에, 정련 말기에 투입장치(1000)를 이용하여 진공 탈가스 장치로 칼슘(Ca)을 포함하는 원료 및 규소(Si)를 포함하는 원료를 투입시킨다. 이때, 진공 탈가스 장치로 투입시키는 원료로서, 칼슘(Ca) 및 규소(Si)를 모두 포함하는 합금(Ca-Si 합금)을 사용할 수 있다.

투입장치(1000)를 통해 진공 탈가스 장치로 투입되는 원료는 상술한 재료에 한정되지 않고, 용강을 응고시켜 제조하고자 하는 제품에 따라 달라질 수 있으며, 예컨대 니오븀(Nb), 망간(Mn) 등을 포함하는 원료를 투입시킬 수 있다.

이하, 도 1 및 도 2를 참조하여, 본 발명의 실시예에 따른 투입장치(1000)에 대해 설명한다.

투입장치(1000)는 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 처리장치(10)로 투입할 원료를 수용 또는 저장하는 호퍼(1100), 호퍼(1100)에서 배출된 원료(M)를 받고, 이를 처리장치(10)로 투입시키는 투입기(1200), 투입기(1200)를 동작시키는 구동기(1300), 투입기(1200)에서 배출된 원료(M)를 처리장치(10)로 이송시키도록 투입기(1200)와 처리장치(10)를 연결하는 이송부(1400), 투입기(1200)와 처리장치(10) 간의 연통을 제어하도록 이송부(1400)에 설치된 밸브(1500) 및 투입기(1200)의 동작 상태를 감지 또는 모니터링하고, 감지결과에 따라 밸브(1500) 또는 구동기(1300)의 동작을 제어하는 제어기를 포함한다.

제어기는 제어하고자 하는 구성에 따라 제1제어기(1600)와 제2제어기(1800)로 구분할 수 있다. 즉, 제어기는 투입기(1200)의 동작 상태가 정상인지 여부를 감지 또는 모니터링하고, 감지 결과에 따라 밸브(1500)의 동작을 제어하는 제1제어기(1600) 및 투입기(1200)로부터 처리장치(10)로 투입된 원료(M)의 투입량을 감지하고, 이에 따라 구동기(1300)의 동작을 제어하는 제2제어기(1800)를 포함하는 것으로 설명될 수 있다.

여기에서는 설명의 편의를 위하여, 제어기가 제1제어기(1600)와 제2제어기(1800)로 구성되는 것으로 설명하였으나, 제1제어기(1600)와 제2제어기(1800)는 하나의 장치 즉, 하나의 제어기일 수 있다.

또한, 투입장치(1000)는 제1제어기(1600)에서의 감지결과에 따라 호퍼(1100)에 충격을 가하도록 동작하는 충격기(1700), 제1 및 제2제어기(1600, 1800)에서 감지된 결과를 표시하는 표시부(1910), 제1제어기(1600)에서 투입기(1200)의 동작이 비정상으로 감지된 경우 알람을 발생시키는 알람부(1920)를 포함할 수 있다.

투입장치(1000)는 도 1에 도시된 바와 같이 복수개의 호퍼(1100)를 포함할 수 있고, 복수의 호퍼(1100) 각각에 투입기(1200) 및 충격기(1700)가 연결될 수 있다. 또한, 복수의 투입기(1200) 각각에 구동기(1300)가 연결되고, 각 투입기(1200)와 처리장치(10) 간의 연통을 제어할 수 있도록 복수의 밸브(1500)가 마련될 수 있다. 이에, 투입장치(1000)는, 복수의 호퍼(1100), 복수의 투입기(1200), 복수의 구동기(1300), 복수의 밸브(1500) 및 복수의 충격기(1700)를 포함하는 것으로 설명될 수 있다. 그리고, 제1제어기(1600)는 복수의 밸브(1500) 및 복수의 충격기(1700) 각각의 동작을 제어하고, 제2제어기(1800)는 복수의 구동기(1300) 각각의 동작을 제어한다.

처리장치(10)로 투입할 원료(M)는 예컨대, Ca 및 Si을 포함하는 합금으로 이루어진 복수의 입자들을 포함할 수 있다. 이때, 하나의 입자 크기는 20mm 내지 30mm(2cm 내지 3cm)일 수 있다. 원료(M)는 상술한 재료 및 크기에 한정되지 않고, 다양하게 변경될 수 있다.

한편, 입자는 그 사전적 의미로 아주 작고 눈에 잘 보이지 않는 미세한 크기의 물체를 말한다. 이에, 상술한 바와 같이 수십 mm의 크기를 고체물질은 사전적 의미의 '입자'를 지칭하지는 않지만, 설명의 편의를 위하여 '입자'로 명명하여 설명한다.

호퍼(1100)는 처리장치(10)로 투입할 원료(M)를 저장하는 수단으로서, 투입기(1200)의 상부에 연결될 수 있다. 이러한 호퍼(1100)는 도 2에 도시된 바와 같이 원료(M)가 수용될 수 있는 내부공간을 가지고, 상부 및 하부에 개구가 마련된 형상일 수 있다. 여기서 상부에 마련된 개구는 호퍼(1100) 내부로 원료(M)가 공급되는 입구(1110)이고, 하부에 마련된 개구는 호퍼(1100) 내 원료(M)가 투입기(1200)로 배출되는 배출구(1120)이다.

호퍼(1100)는 투입기(1200)쪽으로 갈수록 그 폭 또는 내경이 좁아지는 형상일 수 있다. 다른 말로 설명하면, 호퍼(1100)는 배출구(1120)를 둘러싸는 측벽 간의 간격이 상기 배출구(1120)쪽으로 갈수록 좁아지는 형상으로 마련될 수 있다. 이에, 호퍼(1100) 내 측벽은 도 2에 도시된 바와 같이 경사지게 마련될 수 있고, 원료(M)가 측벽을 타고 이동함에 따라 배출구(1120)쪽으로 보다 원활하게 이동할 수 있다.

물론, 호퍼(1100)의 형상은 상술한 예에 한정되지 않고, 원료(M)를 수용하고, 수용된 원료(M)를 투입기(1200)로 배출시킬 수 있는 다양한 형상으로 변경될 수 있다.

투입기(1200)는 호퍼(1100)로부터 배출된 원료(M)를 받아, 이송부(1400)로 배출시키는 수단으로, 회전 동작에 의해 원료(M)를 이송부(1400)로 배출시키는 회전공급장치(rotary feeder)일 수 있다. 이러한 투입기(1200)는 도 2에 도시된 바와 같이, 내부공간을 가지며, 호퍼(1100)의 배출구(1120) 및 이송부(1400)와 연통되도록 개구가 마련된 케이스(1210), 케이스(1210) 내부에서 회전하는 투입부(1220)를 포함한다.

도 2를 참조하면, 케이스(1210)는 호퍼(1100)의 하부에 위치된 바디(1211)를 포함한다. 그리고, 바디(1211)에는 호퍼(1100)의 배출구(1120)와 마주보도록 마련된 개구(이하, 입구(1212)) 및 이송부(1400)와 연통되도록 마련된 개구(이하, 배출구(1213))가 마련된다.

바디(1211)에 마련된 입구(1212)는 호퍼(1100)의 배출구(1120)로부터 배출된 원료(M)가 케이스(1210) 내로 유입되는 통로이고, 배출구(1213)는 케이스(1210) 내부의 원료(M)를 이송부(1400)로 배출시키는 통로이다. 이때, 케이스(1210)의 입구(1212) 및 배출구(1213)는 상호 마주는 위치에 마련되는 것이 바람직하다.

투입부(1220)는 구동기(1300)와 연결된 회전체(1222) 및 각각이 회전체(1222)에 연결되고, 회전체(1222)의 회전방향으로 나열되게 배치된 복수의 블레이드(1221)를 포함한다.

회전체(1222)는 구동기(1300)의 동작에 의해 회전하는 수단으로, 그 외주면에는 복수의 블레이드(1221)가 장착된다. 복수의 블레이드(1221)는 회전체(1222) 회전중심(회전축)의 둘레방향으로 나열되어 상호 이격 배치된다. 다른 말로 설명하면, 복수의 블레이드(1221)는 회전체(1222)의 둘레방향으로 나열되어 상호 이격 배치될 수 있다.

그리고, 블레이드(1221)는 케이스(1210)의 내벽과 소정거리 이격되도록 회전체(1222)에 연결된다. 즉, 블레이드(1221)는 그 일단이 회전체(1222)에 연결되고, 타단이 케이스(1210)의 내벽과 마주보도록 설치되는데, 상기 타단이 케이스(1210)의 내벽과 소정거리 이격되도록 마련된다. 이에, 블레이드(1221)가 케이스(1210)와 간섭 없이 원활하게 회전할 수 있다.

복수의 블레이드(1221)는 상호 이격되어 배치되므로, 이웃하여 배치된 두 블레이드(1221) 사이에 빈 공간이 마련된다. 이 빈 공간은 케이스(1210) 내로 유입된 원료(M)가 수용되는 공간이다. 따라서 이하에서는 이웃하여 배치된 두 블레이드(1221) 사이의 이격공간을 포켓(pocket)(1223)으로 명명한다.

블레이드(1221)는 3개 이상의 복수개로 마련될 수 있고, 이에 도 2와 같이 케이스(1210) 내에 복수의 포켓(1223)이 마련될 수 있다. 이때, 복수의 포켓(1223)의 체적은 상호 동일 또는 균일하게 마련되는 것이 바람직하며, 이를 위해 복수의 블레이드(1221)는 등간격으로 배치될 수 있다.

이러한 투입기(1200)에 의하면, 구동기(1300)의 동작에 의해 복수의 블레이드(1221)가 장착되어 있는 회전체(1222)가 회전한다. 이때, 포켓(1223)이 케이스(1210)의 입구(1212)와 마주보게 위치되면, 상기 포켓(1223)으로 원료(M)가 유입되어 채워진다. 즉, 복수의 포켓(1223) 중 케이스(1210)의 입구(1212)와 마주보게 배치되는 포켓(1223)으로 원료가 채워진다. 그리고, 회전체(1222)의 회전에 의해 복수의 포켓(1223)이 순차적으로 케이스(1210)의 입구(1212)와 마주보게 되며, 이에 따라 순차적으로 복수의 포켓(1223)에 원료(M)가 채워진다.

또한, 포켓(1223)이 이송부(1400) 또는 케이스(1210)의 배출구(1213)와 마주보게 위치되면, 원료(M)가 상기 포켓(1223)으로부터 배출되어 이송부(1400)로 이동한다. 즉, 복수의 포켓(1223) 중 케이스(1210)의 배출구(1213)와 마주보게 위치되는 포켓(1223)으로부터 원료가 배출되고, 배출된 원료가 이송부(1400)로 유입된다. 이때, 회전체(1222)의 회전에 의해 복수의 포켓(1223)이 순차적으로 케이스(1210)의 배출구(1213)와 마주보게 되며, 이에 복수의 포켓(1223) 각각으로부터 순차적으로 원료가 배출된다.

구동기(1300)는 투입부(1220)의 회전체(1222)와 연결되어, 회전체(1222)를 회전시키는 수단이다. 이러한 구동기(1300)는 예컨대 전기에 의해 회전하는 구동체를 포함하는 수단일 수 있다. 보다 구체적으로 구동기(1300)는 일반적으로 널리 알려져 있는 직류모터(DC motor)일 수 있다.

이러한 구동기(1300)는 예컨대 도 2에 도시된 바와 같이, 구동체(1310), 구동체(1310)의 외주면을 둘러싸도록 설치된 코일(1320), 코일(1320)의 둘레방향으로 나열되어, 코일(1320)을 둘러싸도록 배치된 제1 및 제2자석(1330a, 1330b), 구동체(1310)에 연결된 정류자(1340), 정류자(1340)에 연결된 브러시(1350), 브러시(1350)로 전원을 인가하는 전원선(1360)을 포함할 수 있다. 여기서, 제1자석(1330a)과 제2자석(1330b)은 서로 다른 극성을 가지는데, 예컨대 제1자석(1330a)이 S극, 제2자석(1330b)이 N극 일 수 있다.

상술한 바와 같은 직류모터(DC motor) 타입의 구동기(1300)는 인가되는 전원 및 이로 인해 발생되는 자계에 의해 구동될 수 있다. 즉, 전원선(1360)을 통해 브러시(1350)로 전원이 인가되면, 코일(1320)을 따라 흐르는 전류, 제1자석(1330a)과 제2자석(1330b)에 의해 발생된 자계에 의해 코일(1320) 및 상기 코일(1320)이 둘러싸고 있는 구동체(1310)가 회전한다. 이에, 구동체(1310)에 연결된 회전체(1222)가 회전한다. 즉, 회전체(1222) 및 블레이드(1221)를 포함하는 투입부(1220) 전체가 케이스(1210) 내에서 회전한다.

구동체(1310)에는 투입부(1220)가 연결되어 있고, 정상적인 투입부(1220)의 동작시에 투입부(1220) 내에 소정량의 원료가 투입되어 있는 상태가 된다. 이에, 투입부(1220)가 정상적으로 동작될 때, 구동체(1310)에는 투입부(1220) 및 원료(M)에 의한 일정한 부하가 가해지고 있는 상태가 되며, 이 상태에서 일정한 속도로 회전한다.

그런데, 투입부(1220)의 회전을 방해하는 요인이 발생되는 경우, 투입부(1220) 및 구동체(1310)의 회전을 저지시키는 힘 즉, 부하가 증가한다. 이에 투입부(1220) 및 구동체(1310)의 회전이 어려워지고, 회전속도가 감소한다. 따라서 역기전력이 증가하고, 이로 인해 구동기(1300)에 흐르는 전류가 증가한다. 반대로, 예컨대 호퍼(1100)로부터 투입부(1220)로의 원료(M)의 투입이 원활하지 않아, 투입부(1220)가 비어있거나, 원료량이 적은 경우, 구동체(1310)에 가해지는 부하가 김소한다. 이에 투입부(1220) 및 구동체(1310)의 회전속도가 증가하고, 이에 따라 구동기(1300)에 흐르는 전류가 감소한다.

구동체(1310)의 부하를 증가 또는 감소시키는 요인에 대해서는 이하에서 다시 설명한다.

구동기(1300)는 상술한 예에 한정되지 않고, 전기를 이용하여 회전하는 구동체(1310)를 포함하는 다양한 수단의 적용이 가능하다.

이송부(1400)는 투입기(1200)로부터 제공된 원료(M)를 처리장치(10)로 전달한다. 이러한 이송부(1400)는 도 1에 도시된 바와 같이 일단이 투입기(1200)의 배출구(1213)와 연결되고, 타단이 처리장치(10)의 투입관(13)과 연결된다. 보다 구체적으로 이송부(1400)는 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 복수의 투입기(1200) 각각의 배출구(1213)와 연결된 배출관(1410) 및 복수의 배출관(1410)과 처리장치(10)의 투입관(13)을 연결하는 이송관(1420)을 포함할 수 있다. 이때, 복수의 배출관(1410) 각각의 일단은 투입기(1200)의 배출구(1213)와 연통되고, 타단은 이송관(1420)과 연결된다. 이러한 이송부(1400)에 의하면, 각 투입기(1200)의 배출구(1213)로부터 배출된 원료가 배출관(1410)으로 유입된 후, 이송관(1420)을 통해 처리장치(10)의 투입관(13)으로 이송된다.

도 3 및 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 투입장치의 밸브를 동작시켜, 투입기 내 덩어리를 해체시키는 방법을 도시한 도면이다. 도 5는 입자들이 엉키거나, 뭉쳐져 있는 덩어리(a) 및 덩어리가 해체된 상태(b)를 개념적으로 설명하는 도면이다.

처리장치(10)로 투입되는 원료는 상술한 바와 같이 고상의 입자들로 이루어진 상태일 수 있다. 또한, 입자들은 서로 다른 형상일 수 있고, 적어도 일부는 다각형일 수 있다.

호퍼(1100) 내 원료(M) 또는 투입기(1200)로 공급된 원료(M)는 입자들 간의 엉킴이 발생하거나, 상호 결합되도록 뭉쳐질 수 있다. 이때, 입자 하나의 크기는 약 20mm 내지 40mm이지만, 이 입자들이 엉키거나 뭉쳐지는 경우, 엉키거나 뭉쳐진 하나의 그룹의 크기는 입자의 배 이상일 수 있다.

여기서, 입자들이 엉킨다는 것은, 도 5의 (a)와 같이 입자(P)들 간이 상호 체결되거나, 얽히는 것을 의미할 수 있다. 이러한 입자(P)들의 엉킴은, 입자(P)들이 구형이 아닌 다각형으로 이루어져 있기 때문일 수 있다. 또한, 입자(P)들 간의 상호 체결되는 또는 걸리지는 않으나, 한데 뭉쳐질 수 있는데 이는 습기에 의한 것일 수 있다. 이하에서는 설명의 편의를 위하여 원료의 입자(P)들이 엉키거나, 뭉쳐져 있는 하나의 그룹을 덩어리(Lump)(L)라 명명하여 설명한다.

한편, 호퍼(1100)로부터 원활하게 원료(M)가 공급되고, 투입기(1200)가 원활하게 회전하는 경우, 투입기(1200) 및 구동기(1300)의 구동체(1310)에 일정 수준의 부하가 가해지게 된다. 그런데, 상술한 바와 같은 덩어리(L)가 투입기(1200)로 공급되는 경우, 이는 투입기(1200) 및 이와 연결된 구동체(1310)에 부하를 증가시키는 요인이 된다. 예컨대, 덩어리(L)가 블레이드(1221)와 케이스(1210) 내벽 사이의 틈으로 삽입되는 경우(도 3의 확대도 참조), 삽입된 덩어리(L)에 의해 투입부(1220)의 회전속도가 감소하거나, 회전하지 못할 수 있다. 이는 블레이드(1221)가 덩어리(L)에 의해 케이스(1210)와 간섭됨에 따라, 블레이드(1221)의 이동이 어렵거나 이동할 수 없기 때문일 수 있다.

이렇게 덩어리(L)에 의해 투입부(1220)의 회전이 저지된다는 것은, 투입부(1220)에 가해진 힘 즉, 부하가 증가했다는 의미이다. 그리고 이는 투입부(1220)와 연결된 구동체(1310)에 가해진 부하가 증가했다는 의미이다. 이에, 투입부(1220) 및 구동체(1310)의 회전속도가 감소하고, 이에 따라 구동기(1300) 즉, 구동체(1310)에 흐르는 전류가 증가한다.

따라서, 실시예에서는 제1제어기(1600)를 이용하여 구동기(1300)의 전류를 실시간으로 검출 또는 감지하고, 이를 통해 투입기(1200)에 회전 불량이 발생되었는지 여부를 판단한다. 그리고, 제1제어기(1600)는 판단결과에 따라 후술되는 밸브(1500)를 동작시켜, 투입기(1200) 내 덩어리를 해체시킨다. 제1제어기(1600)를 이용하여 밸브(1500)를 동작시키는 방법에 대해서는 이후에 다시 하기로 한다.

밸브(1500)는 투입기(1200)와 처리장치(10) 간의 연통을 제어하도록 이송부(1400)에 설치된다. 보다 구체적으로, 밸브(1500)는 이송부(1400)의 배출관(1410)에 설치될 수 있다. 그리고, 밸브(1500)는 투입기(1200)의 동작 상태가 정상일 경우, 개방된 상태로 유지되며, 제1제어기(1600)에서 감지되는 투입기(1200)의 동작 상태에 따라 폐쇄 및 개방되도록 동작될 수 있다. 이러한 밸브(1500)는 차단변으로 불릴수도 있다.

처리장치(10)의 내부는 소정압력 이하 예컨대 진공 압력으로 유지된다. 그리고 상술한 바와 같이 처리장치(10)에 이송관(1420)이 연결되고, 투입기(1200)와 이송관(1420) 사이에 배출관(1410)이 연결되며, 밸브(1500)에 의해 배출관(1410)과 이송관(1420)이 연통된다. 이에, 이송관(1420) 내부의 압력은 처리장치(10)와 동일하거나, 유사할 수 있다.

도 4의 'C'와 같이 밸브(1500)를 폐쇄(close)하면, 투입기(1200)와 이송관(1420)이 연통되지 않고 폐쇄된다. 그리고, 투입기(1200)와 연결된 호퍼(1100)의 상부가 개방되어 있으므로, 대기가 호퍼(1100)를 통해 투입기(1200)로 유입될 수 있다. 이에, 밸브(1500)가 폐쇄되는 경우 개방 상태일 때에 비해 밸브(1500) 후단의 압력이 증가한다. 즉, 배출관(1410) 중 투입기(1200)와 밸브(1500) 사이 구간과 투입기(1200)의 압력이 증가하고, 이때의 압력은 예컨대 740torr 내지 780 torr일 수 있다. 그리고, 정련 말기 상태인 처리장치(10)의 압력은 60 torr 내지 90 torr 일 수 있고, 이와 연결된 이송관(1420)의 압력은 처리장치(10) 내 압력과 동일하거나, 소정의 차이로 높을 수 있다. 이와 같이, 이송관(1420)은 처리장치(10)와 연결되어 있기 때문에, 밸브(1500)가 폐쇄되는 경우, 밸브(1500)를 경계로 그 압력이 다르다. 즉, 밸브(1500) 후단에 비해 밸브(1500) 전단의 압력이 현저히 낮은 생태가 된다. 보다 구체적으로 설명하면, 배출관(1410) 중 투입기(1200)와 밸브(1500) 사이의 구간과 투입기(1200)의 압력에 비해, 배출관(1410) 중 밸브(1500)와 이송관(1420) 사이의 압력 및 이송관(1420)의 압력이 현저히 낮은 상태가 된다. 이에, 밸브(1500)를 경계로하여 큰 압력 차이가 발생된다.

이송관(1420) 내 압력이 처리장치(10)에 비해 소정의 차이로 높은 경우가 발생되는 것은, 이송관(1420) 내부로 원료(M)가 반복적으로 통과됨에 따라, 원료에 의해 이송관(1420P)에 크랙(crack)이 발생될 수 있기 때문이다. 따라서, 이송관(1420) 내 압력이 처리장치(10)에 비해 높을 수 있으며, 예컨대 70torr 내지 100torr일 수 있다. 하지만, 이러한 경우에도 이송관(1420)의 압력은 밸브(1500)에 비해 낮다.

이후, 도 4의 'O'와 같이 밸브(1500)를 개방(open)시키면, 투입기(1200)와 이송관(1420)이 연통되며, 이에 투입기(1200) 내 기체(g)가 배출관(1410)을 지나 이송관(1420)으로 배출된다. 이는, 밸브(1500)가 폐쇄된 상태일 때 밸브(1500) 후단의 압력이 이송관(1420)에 비해 높고, 밸브(1500)가 개방되면 순간적인 압력차에 의해 기체(g)의 이동이 발생되기 때문이다. 따라서, 밸브(1500)가 개방되고 나면 밸브(1500) 후단의 압력이 감소한다. 즉, 배출관(1410) 중 투입기(1200)와 밸브(1500) 사이의 구간과, 투입기(1200)의 압력이 감소하고, 예컨대 이송관(1420)과 동일한 압력이 될 수 있다. 이러한 밸브(1500)의 동작은 제1제어기(1600)에 의해 동작될 수 있고, 폐쇄 및 개방 동작은 교대로 복수번 반복하여 실시될 수 있다.

이와 같이, 밸브(1500)의 개폐 동작에 의한 압력 차이에 의해 투입기(1200) 내 기체(g)가 배출관(1410) 쪽으로 배출될 때, 투입기(1200) 내 덩어리(L)에 충격이 가해질 수 있다. 보다 구체적으로 블레이드(1221)와 케이스(1210) 사이에 삽입되어 있는 덩어리(L)에 충격이 가해질 수 있다. 이에 따라 덩어리(L)가 해체될 수 있다. 즉, 덩어리(L)의 엉킴 또는 뭉침이 예컨대 도 5의 (b)와 같이 해체될 수 있다. 다른 말로 설명하면, 덩어리(L)를 구성하고 있던 입자(P)들이 상호 분리될 수 있다. 따라서, 투입기(1200) 및 구동체(1310)에 가해지는 부하가 감소함에 따라, 투입기(1200)가 정상적으로 회전 동작할 수 있다.

도 6 및 도 7은 본 발명의 실시예에 따른 충격기를 동작시켜, 호퍼 내 덩어리를 해체시키는 방법을 도시한 도면이다.

한편, 투입기(1200) 내 뿐만 아니라, 호퍼(1100) 내에서 원료(M)의 입자들 간의 엉킴 또는 뭉침이 발생할 수 있다. 즉, 호퍼(1100) 내에 덩어리(L)가 존재할 수 있다. 이에, 도 6에 도시된 바와 같이, 덩어리(L)에 의해 호퍼(1100)의 배출구(1120)가 막힐 수 있다. 다시 말하면, 호퍼(1100) 내 원료에 덩어리(L)가 있는 경우, 덩어리(L)에 의해 호퍼(1100)의 배출구(1120)가 폐쇄될 수 있다. 이에, 호퍼(1100)로부터 투입기(1200)로 원료(M)가 배출되지 않거나, 소량으로 배출될 수 있다. 이러한 경우 투입기(1200)는 도 6과 같이 원료가 없는 상태로 공회전하거나, 원료량이 부족한 상태로 회전할 수 있으며, 이러한 투입기(1200)의 동작 상태를 비정상으로 본다.

한편, 호퍼(1100)가 막히지 않고, 투입기(1200)가 원활하게 회전되는 경우, 투입기(1200) 및 이에 연결된 구동체(1310)에 일정 수준의 부하가 가해지게 된다. 그런데, 호퍼(1100)가 막혀 투입기(1200)로 원료가 배출되지 않거나, 그 배출량이 작은 경우, 투입기(1200)가 비어있는 상태로 공회전하거나, 소량의 원료가 수용된 상태로 회전될 수 있다. 그리고, 이에 따라 투입기(1200) 및 구동체(1310)에 가해지는 부하가 감소한다. 따라서, 투입기(1200) 및 구동체(1310)의 회전속도가 증가하고, 이에 따라 구동기(1300) 즉, 구동체(1310)에 흐르는 전류가 감소한다.

따라서, 실시예에서는 제1제어기(1600)를 이용하여 구동기(1300)의 전류를 실시간으로 검출 또는 감지하고, 이를 통해 투입기(1200)가 정상적으로 동작하고 있는지 판단하여, 호퍼(1100)에 막힘이 발생되었는지 여부를 판단한다. 그리고, 제1제어기(1600)는 판단결과에 따라 후술되는 충격기(1700)를 동작시켜 호퍼(1100)의 배출구(1213)를 개방시킨다. 제1제어기(1600)를 이용하여 충격기를 동작시키는 방법에 대해서는 이후에 다시 하기로 한다.

먼저, 충격기(1700)에 대해 설명한다.

충격기(1700)는 예컨대 마그네틱 해머일 수 있다. 이러한 충격기(1700)는 도 7에 도시된 바와 같이 내부공간을 가지는 커버(1710), 커버(1710)와 호퍼(1100) 사이를 연결하도록 호퍼(1100)의 외주면에 장착된 충격부재(1720), 커버(1710) 내에 위치되며, 충격부재(1720)가 위치된 전방 및 그 반대 방향인 후방으로 전후진 이동이 가능한 이동부재(1730), 이동부재(1730)를 둘러싸도록 설치된 코일(1740), 이동부재(1730)의 후방으로 이격되게 설치된 영구자석(1750) 및 이동부재(1730)와 영구자석(1750)을 연결하도록 설치된 탄성부재(1760)를 포함할 수 있다. 여기서, 이동부재(1730)는 자철 등의 자성재료로 마련된다.

상술한 바와 같은 마그네틱 해머 타입의 충격기는, 코일(1740)에 전원이 가해질 때, 이동부재(1730)가 영구자석(1750)쪽으로 당겨져 충격부재(1720)와 이격된다. 그리고, 코일(1740)에 전원이 가해지면 이동부재(1730)가 자화되어 영구자석(1750)과 반대의 극을 가지게 되며, 이에 이동부재(1730)와 영구자석(1750) 간의 반발력이 발생한다. 또한, 영구자석(1750)에 비해 충격부재(1720)와 가깝게 위치된 코일(1740)에 전류가 흐르면, 이동부재(1730)가 코일(1740)쪽으로 당겨지게 된다. 따라서, 영구자석(1750)에 의한 반발력과 코일(1740)이 당기는 힘에 의해, 이동부재(1730)가 충격부재(1720)쪽으로 이동하며, 이에 이동부재(1730)가 충격부재(1720)를 타격한다. 이에 따라 충격부재(1720)에 충격이 가해진다.

충격부재(1720)에 가해진 충격은 호퍼(1100)로 전달되며, 이는 호퍼(1100) 내 원료로 전달된다. 따라서, 호퍼(1100) 내 덩어리(L)가 충격기(1700)로부터 전달된 충격에 의해 해체될 수 있고(도 5의 (b) 참조), 이에 따라 도 7과 같이 호퍼(1100)의 배출구(1213)가 개방될 수 있다.

상기에서는 충격기(1700)가 마그네틱 해머인 것을 설명하였으나, 이에 한정되지 않고, 호퍼(1100)에 충격을 가할 수 있는 수단이라면 어떠한 수단이 적용되어도 무방하다.

제1제어기(1600)는 투입기(1200)의 동작 상태가 정상인지 여부를 감지한다. 즉, 제1제어기(1600)는 투입기(1200)에 과도한 부하가 가해져 원활하게 회전되지 않는지 여부를 감지하고, 호퍼(1100)로부터 원료가 원활하게 배출되지 않아, 투입기(1200) 내에 원료가 없거나 부족한 상태로 회전하고 있는지 여부를 감지한다. 그리고, 제1제어기(1600)는 감지 결과에 따라 밸브(1500) 및 충격기(1700) 중 적어도 하나의 동작을 제어한다.

도 2를 참조하면, 제1제어기(1600)는 도 2에 도시된 바와 같이, 구동기(1300)와 연결되어 구동기(1300)의 동작 상태를 감지하는 제1감지부(1610), 기준값이 저장되고, 기준값과 검출된 값을 비교하여 투입기(1200)의 동작에 대해 정상 여부를 판단하는 제1판단부(1620) 및 제1판단부(1620)에서의 판단결과에 따라 밸브(1500) 및 충격기(1700) 중 적어도 하나의 동작을 제어하는 제1제어부(1630)를 포함한다.

제1감지부(1610)는 구동기(1300)에 흐르는 전류를 감지 또는 검출한다. 이러한 제1감지부(1610)는 예컨대 구동기(1300)에 연결되며 전류가 흐를 수 있도록 도전체로 이루어진 도전라인 및 도전라인에 흐르는 전류를 검출 또는 측정하는 전류계를 포함할 수 있다. 여기서 도전라인은 예컨대 구동기(1300)의 구동체(1310)에 연결될 수 있다.

제1판단부(1620)는 제1감지부(1610)에서 감지 또는 검출된 전류(이하, 감지전류)와 기 설정된 기준값 즉, 기준전류를 비교한다. 제1판단부(1620)에 설정되는 기준전류는 제1기준전류와 제2기준전류를 포함한다. 그리고 제1판단부(1620)는 감지전류가 제1기준전류 이하이고, 제2기준전류를 초과할 때(제2기준전류 < 감지전류 ≤ 제1기준전류), 투입기(1200)의 동작 상태를 정상으로 판단한다. 반대로, 제1판단부(1620)는 감지전류가 제1기준전류를 초과하거나(감지전류 > 제1기준전류), 감지전류가 제2기준전류 이하(감지전류 ≤ 제2기준전류) 이하인 경우, 투입기(1200)의 동작 상태를 비정상으로 판단한다.

여기서, 제1기준전류는 투입기(1200)에 과도한 부하가 가해져 원활하게 회전되지 않는지 여부를 판단하기 위한 전류값으로서, 예컨대 12A 일 수 있다. 그리고, 제2기준전류는 투입기(1200) 내에 원료가 없거나 부족한 상태로 회전하고 있는지 여부를 판단하기 위한 전류값으로서, 예컨대 7.5A 일 수 있다.

따라서, 제1판단부(1620)는 감지전류가 12A 이하이고, 7.5A를 초과할 때(7.5A < 감지전류 ≤ 12A), 투입기(1200)의 동작 상태를 정상으로 판단한다. 반대로, 제1판단부(1620)는 감지전류가 12A를 초과하거나(감지전류 > 12A), 감지전류가 7.5A 이하(감지전류 ≤ 7.5A) 이하인 경우, 투입기(1200)의 동작 상태를 비정상으로 판단한다.

여기서, 감지전류가 제1기준전류를 초과한다는 것은, 투입기(1200)가 덩어리(L) 등에 의해 그 회전이 저지되어 원활하게 회전할 수 없는 상태를 의미할 수 있다. 그리고, 감지전류가 제2기준전류 이하라는 것은, 투입기(1200) 내에 원료가 없거나 부족한 상태로 회전하고 있는 것을 의미할 수 있고, 또한 이는 호퍼(1100)에 막힘이 발생된 것을 의미할 수 있다. 물론, 감지전류가 제2기준전류 이하라는 것은, 호퍼(1100) 내에 저장되어 있는 원료가 부족한 것을 의미할 수도 있다.

제1제어부(1630)는 제1판단부(1620)에서의 판단결과에 따라 밸브(1500) 및 충격기(1700) 중 적어도 하나의 동작을 제어한다.

먼저, 제1제어부(1630)로 밸브(1500)의 동작을 제어하는 것에 대해 설명한다. 제1기준전류 이하의 전류가 검출되어, 제1판단부(1620)에서 투입기(1200)의 동작이 정상인 것으로 판단한 경우, 제1제어부(1630)는 도 2에 도시된 바와 같이 밸브(1500)를 개방된 상태로 유지시킨다. 즉, 처리장치(10)의 투입관(13)과 투입기(1200)가 상호 연통되어 있는 상태가 되도록 유지시킨다.

그러나, 감지전류가 제1기준전류를 초과하여 제1판단부(1620)에서 투입기(1200)의 동작이 비정상인 것으로 판단한 경우, 제1제어부(1630)는 폐쇄 및 개방이 교대로 실시되도록 밸브(1500)를 동작시킨다(도 4의 'C' 및 'O' 참고). 밸브(1500)를 폐쇄했다가 개방시키는 동작을 교대로 실시하면, 압력 차이에 의해 투입기(1200) 내 기체(g)가 배출관(1410) 쪽으로 빠져나가고, 이때의 충격으로 투입기(1200) 내 덩어리(L)가 해체된다.

이에, 투입기(1200) 및 구동체(1310)에 가해진 부하가 감소된다. 따라서, 제1감지부(1610)에서 검출되는 감지전류가 제1기준전류 이하가 될 수 있다. 이렇게, 감지전류가 제1기준전류 이하가 되면, 제1제어부(1630)는 밸브(1500)를 폐쇄 및 개방시키는 동작을 중지하고, 밸브(1500)를 개방된 상태로 유지시킨다.

이하, 제1제어부(1630)로 충격기(1700)의 동작을 제어하는 것에 대해 설명한다. 제2기준전류를 초과하는 전류가 검출되어, 제1판단부(1620)에서 투입기(1200)의 동작이 정상인 것으로 판단한 경우, 제1제어부(1630)는 충격기를 동작시키지 않는다.

그러나, 제2기준전류 이하의 전류가 검출되어 제1판단부(1620)에서 투입기(1200)의 동작이 비정상인 것으로 판단한 경우, 제1제어부(1630)는 충격기(1700)를 동작시킨다. 이에, 충격기(1700)의 이동부재(1730)가 충격부재(1720)를 타격하도록 동작되며, 이 동작은 복수번 반복될 수 있다. 따라서, 호퍼(1100) 내에 덩어리(L)가 해체되며, 이에 호퍼(1100)의 배출구(1120)가 개방되며, 이에 투입기(1200)로 원료(M)가 원활하게 배출될 수 있다. 이에, 제1감지부(1610)에서 검출되는 감지전류가 제2기준전류를 초과할 수 있다. 감지전류가 제2기준전류를 초과하면, 제1제어부(1630)는 충격기(1700)의 동작을 중지시킨다.

상기에서는 감지전류가 제1기준전류를 초과하여 제1판단부(1620)에서 투입기(1200)의 동작이 비정상인 것으로 판단한 경우, 제1제어부(1630)가 밸브(1500)를 동작시키는 것을 설명하였다.

그런데, 투입기(1200)의 회전을 방해하는 덩어리(L)는 호퍼(1100)로부터 배출된 덩어리(L)에 기인한 것일 수 있다. 즉, 감지전류가 제1기준전류를 초과하는 경우, 투입기(1200) 내 덩어리 외에, 호퍼(1100) 내에 덩어리(L)가 추가로 존재할 수 있는 가능성이 있다. 그리고 호퍼(1100) 내 덩어리(L)는 투입기(1200)로 투입되어 회전을 방해할 수 있다.

이에, 감지전류가 제1기준전류를 초과하는 경우, 호퍼(1100) 내 덩어리(L)를 해체시키는 것이 바람직할 수 있다. 따라서, 감지전류가 제1기준전류를 초과하는 경우, 제1제어부(1630)는 밸브(1500) 뿐만 아니라, 충격기(1700)를 함께 동작시키는 것이 바람직하다. 이때, 밸브(1500)와 충격기(1700)를 동시에 동작시키거나, 밸브(1500)를 동작시킨 후 충격기(1700)를 동작시킬 수 있다.

제2제어기(1800)는 구동기(1300)의 동작을 실시간으로 감지 또는 모니터링하고, 처리장치로 목표로하는 양(목표량)으로 원료가 투입될 수 있도록 구동기(1300)의 동작을 제어한다. 처리장치(10)로 투입되는 원료의 투입량은 투입기(1200)의 회전량에 따라 달라질 수 있고, 투입기(1200)의 회전량은 구동기(1300)를 구성하는 구동체(1310)의 회전량에 따라 달라질 수 있다. 여기서, 회전량은 회전수(rpm)일 수 있다.

이에, 제2제어기(1800)는 구동체의 회전량을 실시간으로 감지하고, 이를 이용하여 구동체의 동작을 지속시키거나 중지시킨다.

이러한 제2제어기(1800)는 도 2 에 도시된 바와 같이 구동체(1310)의 회전량을 감지 또는 검출하는 제2감지부(1810), 제2감지부(1810)에서 감지된 회전량과 기 설정된 기준 회전량을 비교하여 처리장치(10)에 원료가 목표량으로 투입되었는지를 판단하는 제2판단부(1820) 및 제2판단부(1820)에서의 판단결과에 따라 구동기(1300)의 동작을 중지시키거나 유지시키는 제2제어부(1830)를 포함한다.

제2감지부(1810)는 구동체(1310)의 회전하는 회전량을 실시간으로 검출하는 것으로, 예컨대, 구동체가 한 바퀴(즉, 360°) 회전했을 때, 이를 검출하여 소정의 신호값을 발생시키는 장치일 수 있다. 따라서 제2감지부(1810)에서 발생된 신호값을 통해 구동체(1310)의 회전량 또는 회전수를 알 수 있다.

제2판단부(1820)는 제2감지부(1810)에서 감지된 회전량과 기준 회전량을 비교한다. 그리고, 제2판단부(1820)는 감지된 회전량이 기준 회전량 미만인 경우, 원료가 처리장치(10)로 목표량 미만으로 투입된 것으로 판단한다. 즉, 처리장치(10)로 투입된 원료의 투입량이 목표량에 도달하지 못한 것으로 판단한다. 반대로, 제2판단부(1820)는 감지된 회전량이 기준 회전량에 도달한 경우, 처리장치(10)로 투입된 원료의 투입량이 목표량에 도달한 것으로 판단한다.

제2제어부(1830)는 감지된 회전량이 기준 회전량 미만인 경우, 구동기(1300)의 동작을 유지시킨다. 그러나, 감지된 회전량이 기준 회전량에 도달한 경우, 구동기(1300)의 동작을 중지시킨다. 이에, 투입기의 동작이 중지되어, 투입기(1200) 내 원료가 이송부(1400)로 이송되지 않고, 이에 따라 처리장치(10)로의 원료의 투입이 중지된다.

도 8은 본 발명의 실시예에 따른 투입장치의 동작을 설명하는 순서도이다.

이하, 도 1 내지 도 8을 참조하여, 본 발명의 실시예에 따른 투입장치의 동작에 대해 설명한다. 이때, 처리장치가 진공 탈가스 장치인 것을 예를 들어 설명한다.

처리장치(10) 즉, 진공 탈가스 장치에서 용강의 성분을 조정하는 정련 말기가 되면, 투입장치(1000)를 이용하여 용강으로 원료를 추가 투입한다. 이때, 투입되는 원료는 예컨대 칼슘(Ca) 및 규소(Si)를 모두 포함하는 합금(Ca-Si 합금)일 수 있다.

원료(M)의 투입을 위해 먼저, 밸브(1500)를 개방(S100)시키고, 구동기(1300)를 동작시켜 투입기(1200)를 동작시킨다(S200).

투입기(1200)가 회전하면, 복수의 포켓(1223)이 순차적으로 케이스(1210)의 입구(1212)와 마주보게 되며, 이에 따라 순차적으로 복수의 포켓(1223)에 원료(M)가 채워진다. 그리고, 복수의 포켓(1223)이 순차적으로 케이스(1210)의 배출구(1213)와 마주보게 됨에 따라, 복수의 포켓(1223) 각각으로부터 순차적으로 원료(M)가 배출된다. 그리고 투입기(1200)의 포켓(1223)으로부터 배출된 원료는 배출관(1410) 및 이송관(1420)을 통과한 후, 처리장치(10) 내 용강으로 투입된다. 이에, 용강 중 Ca 및 Si 함량이 증가한다.

이와 같이 투입기(1200)가 회전하는 동안, 제1제어기(1600)는 투입기(1200)의 동작 상태를 실시간으로 검출한다. 즉, 제1제어기(1600)의 제1감지부(1610)는 구동기(1300)의 전류를 실시간으로 검출하고(S300), 이를 제1판단부(1620)로 전달한다.

제1판단부(1620)는 제1감지부(1610)에서 검출된 전류를 제1 및 제2기준전류와 비교한다(S400, S500)하여, 투입기(1200)가 정상적으로 동작하고 있는지 여부를 판단한다.

예컨대, 감지전류가 제1기준전류 이하이고(예), 제2기준전류를 초과하는 경우(예), 제1판단부(1620)는 투입기(1200)의 동작 상태를 정상으로 판단한다. 이에, 제1제어부(1630)는 밸브(1500) 및 충격기(1700)를 동작시키지 않는다.

투입기(1200)의 동작 상태가 정상으로 판단되면, 제2제어기(1800)는 구동기(1300)의 회전량을 검출한다(S600). 즉, 제2제어부(1830)가 구동체(1310)의 회전량을 검출한다. 제2판단부(1820)는 검출된 회전량이 기준 회전량을 비교하고(S610), 제2제어부(1830)는 이에 따라 구동기(1300)의 동작을 제어한다. 즉, 검출된 회전량이 기준 회전량 미만인 경우(아니오), 제2제어부(1830)는 구동기(1300)의 동작을 유지시키고, 검출된 회전량이 기준 회전량에 도달한 경우(예), 제2제어부(1830)는 구동기(1300)의 동작을 중지시킨다(S700).

한편, 감지전류가 제1기준전류를 초과하거나(아니오), 감지전류가 제2기준전류 이하인 경우(아니오), 투입기(1200)의 동작 상태를 비정상으로 판단한다. 이러한 경우, 제1제어부(1630)는 밸브(1500) 또는 충격기(1700)를 동작시킨다.

보다 구체적인 예를 들어 설명하면, 감지전류가 제1기준전류를 초과하는 경우(아니오), 제1제어부(1630)는 밸브(1500)를 동작시킨다(S410). 즉, 제1제어부(1630)는 도 4와 같이 폐쇄 및 개방이 교대로 실시되도록 밸브(1500)를 동작시킨다(도 4의 'C' 및 'O' 참고). 이렇게 밸브(1500)가 폐쇄되었다가 개방되는 동작이 교대로 실시되면, 압력 차이에 의해 투입기(1200) 내 기체(g)가 배출관(1410)쪽으로 빠져나가고, 이러한 기체(g)의 흐름에 의해 덩어리(L)에 충격이 가해진다. 따라서, 투입기(1200) 내 덩어리(L)가 해체된다. 이에 덩어리(L)에 의한 부하가 없어짐에 따라, 투입기(1200) 및 구동체(1310)에 가해진 부하가 감소된다. 따라서, 제1감지부(1610)에서 검출되는 감지전류가 제1기준전류 이하가 될 수 있다. 감지전류가 제1기준전류 이하가 되면, 제1제어부(1630)는 밸브(1500)를 폐쇄 및 개방시키는 동작을 중지하고, 밸브(1500)가 개방된 상태로 유지되도록 한다.

그리고, 감지전류가 제1기준전류를 초과하는 경우(아니오), 제1제어부(1630)는 밸브(1500) 외에 충격기(1700)를 함께 동작시킬 수 있다(S420). 이에, 호퍼(1100) 및 그 내부에 수용된 원료에 충격이 가해지고, 이에 따라 호퍼(1100) 내 덩어리(L)가 해체될 수 있다. 따라서, 투입기(1200)로 덩어리(L)가 투입되는 것을 방지할 수 있다.

다른 예로, 감지전류가 제2기준전류 이하인 경우(아니오), 제1제어부(1630)는 충격기(S510)를 동작시킨다. 이에, 호퍼(1100) 및 그 내부에 수용된 원료(M)에 충격이 가해지고, 이에 따라 호퍼(1100) 내 덩어리(L)가 해체될 수 있다. 이에 호퍼(1100)의 배출구(1213)가 개방되며, 이에 투입기(1200)로 원료가 원활하게 배출될 수 있다. 따라서, 제1감지부(1610)에서 검출되는 감지전류가 제2기준전류를 초과할 수 있다. 감지전류가 제2기준전류를 초과하면, 제1제어부(1630)는 충격기의 동작을 중지시킨다.

이와 같이, 실시예에 따른 투입장치(1000)에 의하면, 처리장치(10)로 원료(M)를 투입시키기 위해 투입기(1200)를 동작시키는 동안에 상기 투입기(1200)의 동작이 정상인지 여부를 감지한다. 그리고, 감지 결과에 따라 밸브(1500) 및 충격기(1700)를 동작시켜 투입기(1200)가 정상적으로 동작하도록 한다. 따라서, 투입기(1200)의 비 정상적인 동작에 의해 원료의 투입 불량이 발생되는 것을 방지할 수 있다.

또한, 처리장치(10)가 용강을 처리하는 장치인 경우, 투입 불량에 의한 용강의 품질불량 발생을 방지할 수 있다. 이에 따라, 용강의 성분을 조정하는 조업을 다시 실시하지 않아도 되므로, 생산성이 향상되는 효과가 있다.

1100: 호퍼 1200: 투입기
1210: 케이스 1220: 투입부
1300: 구동기 1310: 구동체
1400: 이송부 1500: 밸브
1700: 충격기

Claims

원료를 수용시킬 수 있는 내부공간을 가지며, 적어도 일부가 회전할 수 있는 투입기;
상기 투입기에 비해 낮은 압력으로 유지되는 처리장치와 상기 투입기 사이를 연결하도록 설치된 이송부;
상기 처리장치와 투입기 간의 연통을 제어하도록 상기 이송부에 설치된 밸브;
상기 투입기의 동작을 감지하여, 감지결과에 따라 상기 밸브의 동작을 제어하는 제어기; 및
인가되는 전원에 의해 회전할 수 있고, 상기 투입기에 연결된 구동체를 구비하는 구동기; 를 포함하고,
상기 제어기는 상기 구동기에 흐르는 전류에 따라, 상기 밸브를 동작시키는 원료 투입장치.
삭제
청구항 1에 있어서,
상기 제어기는,
상기 구동기에 흐르는 전류를 감지하는 감지부;
상기 감지부에서 감지된 감지전류와 기 설정된 제1기준전류를 비교하여, 상기 투입기가 정상적으로 회전동작하는지 여부를 판단하는 판단부; 및
상기 판단부에서의 판단결과에 따라 상기 밸브를 동작시키는 제어부;를 포함하는 원료 투입장치.
청구항 3에 있어서,
상기 판단부는, 감지전류가 상기 제1기준전류를 초과하는 경우 상기 투입기가 비정상적으로 회전동작하는 것으로 판단하는 원료 투입장치.
청구항 4에 있어서,
상기 투입기로 원료를 배출시키도록 상기 투입기와 연결된 호퍼; 및
상기 호퍼에 충격이 가해지도록, 상기 호퍼의 일측에 설치되어 상기 호퍼쪽으로 이동하는 동작을 하는 충격기; 를 포함하고,
상기 제어부는, 감지전류가 제1기준전류를 초과하는 경우, 상기 밸브와 함께 충격기를 동작시키는 원료 투입장치.
청구항 5에 있어서,
상기 판단부는, 기 설정되며 상기 제1기준전류에 비해 작은 제2기준전류와 감지전류를 비교하여, 상기 투입기가 정상적으로 회전동작하는지 여부를 판단하고,
상기 제어부는, 감지전류와 상기 제2기준전류를 비교하여 판단한 결과에 따라, 상기 충격기를 동작시키는 원료 투입장치.
청구항 6에 있어서,
상기 판단부는, 감지전류가 상기 제2기준전류 이하인 경우, 상기 투입기가 비정상적으로 회전동작하는 것으로 판단하고,
상기 제어부는, 감지전류가 상기 제2기준전류 이하가 되어 상기 판단부에서 상기 투입기의 회전동작을 비정상으로 판단한 경우, 상기 충격기를 동작시키는 원료 투입장치.
투입기 내부의 원료를 처리장치를 향해 배출시키는 과정;
상기 투입기의 동작에 대한 정상 여부를 판단하는 과정;
판단결과에 따라 상기 투입기와 처리장치 사이를 폐쇄 및 개방시키는 동작을 교대로 실시하여, 상기 투입기 내의 압력을 변화시키는 과정; 및
상기 압력 변화에 따른 압력 차이를 통해, 상기 투입기 내 원료 입자들의 덩어리를 해체시키는 과정;을 포함하고,
상기 투입기의 동작에 대한 정상 여부를 판단하는 과정은,
상기 투입기를 동작시키는 구동기에 흐르는 전류를 감지하는 과정; 및
감지전류가 제1기준전류를 초과하는 경우, 상기 투입기의 동작을 비정상으로 판단하는 과정; 을 포함하며,
상기 투입기 내의 압력을 변화시키는 과정은, 상기 투입기의 동작이 비정상으로 판단될 때 실시하는 원료 투입방법.
삭제
청구항 8에 있어서,
감지전류가 상기 제1기준전류를 초과하여, 상기 투입기의 동작이 비정상으로 판단되는 경우, 상기 투입기로 원료를 공급하는 호퍼에 충격을 가하는 과정을 더 포함하는 원료 투입방법.
청구항 8에 있어서,
상기 투입기의 동작에 대한 정상 여부를 판단하는 과정은,
감지전류가 상기 제1기준전류에 비해 작은 제2기준전류 이하인 경우, 상기 투입기의 동작을 비정상으로 판단하는 과정을 포함하고,
감지전류가 상기 제2기준전류 이하인 경우, 상기 투입기로 원료를 공급하는 호퍼의 배출구가 막힌 것으로 판단하는 과정을 포함하는 원료 투입방법.
청구항 11에 있어서,
상기 호퍼의 배출구가 막힌 것으로 판단된 경우, 상기 호퍼의 배출구를 개방시키는 과정을 포함하는 원료 투입방법.
청구항 12에 있어서,
상기 배출구를 개방시키는 과정은,
상기 호퍼에 충격을 가하는 과정; 및
상기 충격으로 상기 원료 입자들의 덩어리를 해체시켜, 상기 배출구를 개방시키는 과정; 을 포함하는 원료 투입방법.
청구항 13에 있어서,
상기 호퍼에 충격을 가하는 과정은,
상기 호퍼의 외측에서 상기 호퍼를 타격하는 과정을 포함하는 원료 투입방법.
청구항 8, 청구항 10 내지 청구항 14 중 어느 한 항에 있어서,
상기 처리장치는 내부를 진공압력으로 조절하는 용강 정련장치를 포함하고,
상기 원료는 상기 처리장치 내 용강으로 투입되는 원료 투입방법.