KR102541082B1 - 흑연화로 자동화장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 흑연화 처리 공정시 원료도가니의 입고와 흑연도가니 출고가 모두 자동화되고, 원료도가니의 입고 및 흑연도가니 출고 시간을 더욱 단축할 수 있으며, 인조흑연의 생산성 향상과 작업의 효율성 향상을 도모할 수 있는 흑연화로 자동화장치에 관한 것으로서, 베이스 구조물 내측에 설치되어 도가니 내의 원료를 흑연화 처리하는 복수의 흑연화로; 상기 베이스 구조물의 길이 방향으로 한 쌍이 구비되되, 상기 베이스 구조물의 상부에 위치하도록 구성되는 주행 레일; 상기 주행 레일을 따라 이동하면서 원료도가니를 흑연화로 내부에 적재하고 흑연도가니를 흑연화로 외부로 배출하는 도가니 이송 작업부; 상기 주행 레일을 따라 이동하면서 충전재를 흑연화로 내부에 공급하고 충전재를 흑연화로 외부로 배출시키는 충전재 이송 작업부; 및 상기 베이스 구조물의 상부 일측에 그 길이 방향으로 설치되어 원료도가니 탑재 팔레트, 흑연도가니 탑재 팔레트 또는 빈 팔레트를 이송하는 컨베이어장치;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

흑연화로 자동화장치{Automation apparatus for graphitization furnace}

본 발명은 흑연화로 자동화 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 흑연화 처리 공정을 위한 도가니의 입고 및 흑연도가니 출고가 모두 자동화되고 상기 도가니의 입고 및 흑연도가니 출고 시간을 더욱 단축할 수 있는 흑연화로 자동화장치에 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.

일반적으로 인조흑연은 흑연화로 내부에 인조흑연 생산을 위한 원료가 충진되어 있는 도가니를 적층하고 그 사이를 충전재로 채워 도가니가 매립되도록 한 후, 전류를 통하여 거기서 발생하는 저항열로 도가니를 간접 가열함으로써 도가니 내의 원료를 흑연화 처리하게 된다.

그러나 상기 흑연화로에서의 모든 공정 즉, 도가니를 매립하고 충전재를 채우는 공정과 흑연화 처리 후 충전재를 배출시키고 도가니를 다시 끄집어내는 공정이 모두 작업자에 의한 수작업으로 이루어지므로 효율적이지 못하고 생산성도 저하하는 문제점이 있다.

등록특허공보 제10-1495583호(2015. 03. 12. 공고) 등록특허공보 제10-1571544호(2015. 11. 24. 공고)

본 발명에서 해결하고자 하는 과제는, 흑연화 처리 공정시 원료도가니의 입고와 흑연도가니 출고가 모두 자동화되고, 원료도가니의 입고 및 흑연도가니 출고 시간을 더욱 단축할 수 있으며, 인조흑연의 생산성 향상과 작업의 효율성 향상을 도모할 수 있는 흑연화로 자동화장치를 제공하는 것이다.

상기 과제를 해결하기 위하여 본 발명의 흑연화로 자동화장치는, 베이스 구조물 내측에 설치되어 도가니 내의 원료를 흑연화 처리하는 복수의 흑연화로; 상기 베이스 구조물의 길이 방향으로 한 쌍이 구비되되, 상기 베이스 구조물의 상부에 위치하도록 구성되는 주행 레일; 상기 주행 레일을 따라 이동하면서 원료도가니를 흑연화로 내부에 적재하고 흑연도가니를 흑연화로 외부로 배출하는 도가니 이송 작업부; 상기 주행 레일을 따라 이동하면서 충전재를 흑연화로 내부에 공급하고 충전재를 흑연화로 외부로 배출시키는 충전재 이송 작업부; 및 상기 베이스 구조물의 상부 일측에 그 길이 방향으로 설치되어 원료도가니 탑재 팔레트, 흑연도가니 탑재 팔레트 또는 빈 팔레트를 이송하는 컨베이어장치;를 포함한다.

또한 본 발명의 흑연화로 자동화장치는, 상기 도가니 이송 작업부는 각 주행 레일의 상부에 안착되는 제1 새들과, 한 쌍으로 구비되는 상기 제1 새들 상부에 양 단부가 고정되는 한 쌍의 제1 수평 이송 레일과, 상기 제1 수평 이송 레일 상을 따라 이동하되 수직 방향으로 이동할 수 있는 수직 이송대와, 상기 수직 이송대의 각각에 구비되는 도가니 작업용 로봇을 포함한다.

또한 본 발명의 흑연화로 자동화장치는, 상기 충전재 이송 작업부는 각 주행 레일의 상부에 안착되는 제2 새들과, 한 쌍으로 구비되는 상기 제2 새들 상부에 양 단부가 고정되는 한 쌍의 제2 수평 이송 레일과, 상기 한 쌍의 제2 수평 이송 레일 상을 따라 이동하면서 충전재를 공급하고 배출하는 설비가 구비되되 작업자의 작업 공간을 제공하는 작업대와, 상기 작업대에 설치되되 충전재를 공급하기 위한 호퍼와, 상기 작업대에 설치되되 충전재를 배출하기 위한 흡입부를 포함한다.

또한 본 발명의 흑연화로 자동화장치는, 상기 도가니 작업용 로봇에는 도가니를 파지할 수 있는 아암이 구비되어 있고, 흑연화로 내부의 빈 공간을 확인할 수 있도록 비전카메라가 장착된다.

또한 본 발명의 흑연화로 자동화장치는, 상기 흑연화로 상부로 방출되는 고온의 열을 차단하기 위한 차폐커버가 더 구비되고, 상기 차폐커버는 하나의 흑연화로에 복수 개가 구비되며, 각 차폐커버는 서로 맞대어 설치된다.

또한 본 발명의 흑연화로 자동화장치는, 상기 컨베이어장치의 이송 방향의 시단에는 반입부가 구성되고, 상기 컨베이어장치의 이송 방향의 말단에는 반출부가 구성된다.

또한 본 발명의 흑연화로 자동화장치는, 상기 반입부는 무인이송대차에 실려 있는 원료도가니 탑재 팔레트 또는 빈 팔레트를 지면에서 수직 방향으로 상승시켜 상기 컨베이어장치의 시단으로 원료도가니 탑재 팔레트 또는 빈 팔레트를 전달하고, 상기 반출부는 상기 컨베이어장치의 말단으로 이송된 빈 팔레트 또는 흑연도가니 탑재 팔레트를 수직 방향으로 하강시켜 별도의 컨베이어나 무인이송대차에 전달한다.

본 발명의 흑연화로 자동화장치에 의하면, 도가니 입고 및 흑연도가니 출고와 충전재 공급 및 배출이 모두 자동으로 이루어지므로 작업의 효율성 및 안정성이 향상된다.

또한, 도가니 입고 및 흑연도가니 출고 작업 시간과 충전재의 공급 및 배출 작업 시간이 대폭 단축되므로 인조흑연의 생산성이 크게 증대된다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 흑연화로 자동화장치의 평면도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 흑연화로 자동화장치의 정면도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 흑연화로 자동화장치의 우측면도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 흑연화로 자동화장치에서 도가니를 흑연화로 내부에 입고시키는 과정을 설명하기 위한 도면이다.

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

본 발명에서는 인조흑연을 생산하기 위해 사용될 수 있는 모든 재료가 분체 상태로 혼합되어 있는 것을 "원료"라 하고, 흑연화로 내부에 적재된 다수의 도가니들 사이에 메워지는 저항재 및 보온재를 "충전재"라 하며, 원료가 충진되어 있는 도가니를 "원료도가니"라 하고, 흑연화로에서의 열처리 후 생성된 인조흑연이 들어 있는 도가니를 "흑연도가니"라 한다.

또한 복수의 원료도가니가 탑재되어 있는 팔레트를 "원료도가니 탑재 팔레트"라 하고, 복수의 흑연도가니가 탑재되어 있는 팔레트를 "흑연도가니 탑재 팔레트"라 한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 흑연화로 자동화장치의 평면도이고, 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 흑연화로 자동화장치의 정면도이며, 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 흑연화로 자동화장치의 우측면도이고, 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 흑연화로 자동화장치에서 도가니를 흑연화로 내부에 입고시키는 과정을 설명하기 위한 도면이다.

도 1 내지 도 4를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 흑연화로 자동화장치는 도가니 내부의 원료를 열처리하여 인조흑연을 생산하되 그 모든 공정을 자동으로 처리하기 위한 장치로서, 복수의 흑연화로(100), 주행 레일(200), 도가니 이송 작업부(300), 충전재 이송 작업부(400) 및 컨베이어장치(500)를 포함하여 이루어진다.

이하, 각 구성별로 본 발명의 구체적인 내용을 설명한다.

상기 흑연화로(100)는 원료도가니 내부의 원료를 흑연화 처리하여 인조흑연을 생산하기 위한 구성으로서, 직접 통전로, 애치슨(Acheson)로 등의 공지의 흑연화로를 이용할 수 있다.

여기서 애치슨로를 예를 들어 설명하면, 상부가 개구된 직육면체의 용기 안에 도가니를 적층하고 충전재로 채워 도가니가 매립되도록 한 후, 전류를 통하여 거기서 발생하는 저항열로 도가니를 간접 가열함으로써 도가니 내의 원료를 흑연화 처리하게 된다.

그리고 상기 흑연화로(100)는 작업자를 위한 작업 공간을 제공하는 베이스 구조물(150) 내측에 설치되도록 한다.

또한, 흑연화로(100) 상부로 방출되는 고온의 열을 차단하기 위한 차폐커버(110)가 더 구비될 수 있고, 상기 차폐커버(110)는 흑연화로(100)의 상부 일부를 폐쇄할 수 있는 크기로 구성되되 하나의 흑연화로에 복수의 차폐커버가 구비되도록 한다.

일예로, 본 발명에서는 하나의 흑연화로에 3개의 차폐커버(110)를 구비하고 있고, 도면에는 차폐커버(110)가 서로 이격되어 있는 것으로 도시되어 있으나 이는 복수의 차폐커버(110)를 설명하기 위하여 편의상 그렇게 도시한 것이며 실제로는 각 차폐커버(110)는 서로 맞대어 설치되도록 한다.

또한, 상기 차폐커버(110)의 상부에는 고리(미도시)가 형성되어 있고, 상기 고리에 후술하는 작업크레인(420)의 후크(h)가 삽입되어 차폐커버(110)를 들어 올리고 내리는 작업이 가능해진다.

이와 같이 차폐커버(110)를 하나의 흑연화로에 복수 개 구비하는 것은 하나의 흑연화로에 하나의 차폐커버를 구성하되 그 차폐커버를 접철 가능한 구조로 제작하는 것보다 저렴하게 제작할 수 있고, 접철 동작이 반복되지 않아 그 내구성도 향상되기 때문이다.

상기 주행 레일(200)은 베이스 구조물(150)의 길이 방향으로 한 쌍이 구비되되, 상기 베이스 구조물(150)의 상부에 위치하도록 구성된다.

상기 주행 레일(200)은 도가니 이송 작업부(300)와 충전재 이송 작업부(400)가 각각의 작업을 수행하면서 이동하는 이동로를 제공하게 된다.

상기 도가니 이송 작업부(300)는 상기 주행 레일(200)을 따라 이동하면서 원료도가니를 흑연화로 내부에 적재하고 흑연도가니를 흑연화로 외부로 배출하기 위한 구성이다.

구체적으로, 상기 도가니 이송 작업부(300)는 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 각 주행 레일(200)의 상부에 안착되는 제1 새들(310)과, 한 쌍으로 구비되는 상기 제1 새들(310) 상부에 양 단부가 고정되는 한 쌍의 제1 수평 이송 레일(330)과, 상기 제1 수평 이송 레일(330) 상을 따라 이동하되 수직 방향으로 이동할 수 있는 수직 이송대(350)와, 상기 수직 이송대(350)의 각각에 구비되는 도가니 작업용 로봇(370)을 포함하여 구성된다.

상기 도가니 작업용 로봇(370)에는 도가니를 파지할 수 있는 아암이 구비되어 있고, 흑연화로 내부의 빈 공간을 확인할 수 있도록 비전카메라(375)가 장착되어 있다(도 4 참조).

상기 충전재 이송 작업부(400)는 상기 주행 레일(200)을 따라 이동하면서 충전재를 흑연화로 내부에 공급하고 충전재를 흑연화로 외부로 배출시키기 위한 구성이다.

구체적으로, 상기 충전재 이송 작업부(400)는 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 각 주행 레일(200)의 상부에 안착되는 제2 새들(410)과, 한 쌍으로 구비되는 상기 제2 새들(410) 상부에 양 단부가 고정되는 한 쌍의 제2 수평 이송 레일(430)과, 상기 한 쌍의 제2 수평 이송 레일(430) 상을 따라 이동하면서 충전재를 공급하고 배출하는 설비가 구비되되 작업자의 작업 공간을 제공하는 작업대(450)와, 상기 작업대(450)에 설치되되 충전재를 공급하기 위한 호퍼(470)와, 상기 작업대(450)에 설치되되 충전재를 배출하기 위한 흡입부(490)를 포함하여 구성된다.

또한, 상기 제2 수평 이송 레일(430)의 일측에는 후크(h)를 포함하는 작업크레인(420)이 추가적으로 구비되고, 상기 후크(h)는 한 쌍으로 구비되어 차폐커버(110)를 승강시키게 된다.

상기 컨베이어장치(500)는 원료도가니 탑재 팔레트, 흑연도가니 탑재 팔레트 또는 빈 팔레트를 이송하기 위한 구성으로서, 베이스 구조물(150)의 상부 일측에 그 길이 방향으로 설치된다.

그리고 도 1, 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이 상기 컨베이어장치(500)의 이송 방향의 시단에는 반입부(600)가 구성되고, 이송 방향의 말단에는 반출부(700)가 구성된다.

상기 반입부(600)는 무인이송대차(A)에 실려 있는 원료도가니 탑재 팔레트 또는 빈 팔레트를 지면에서 수직 방향으로 상승시켜 컨베이어장치(500)의 시단으로 원료도가니 탑재 팔레트 또는 빈 팔레트를 전달하기 위한 구성이고, 일례로 상승리프트가 사용될 수 있다.

상기 반출부(700)는 컨베이어장치(500)의 말단으로 이송된 빈 팔레트 또는 흑연도가니 탑재 팔레트를 수직 방향으로 하강시켜 별도의 컨베이어나 무인이송대차(A)에 전달하기 위한 구성이고, 일례로 하강리프트가 사용될 수 있다.

이와 같이 본 발명은 상기 컨베이어장치(500), 반입부(600) 및 반출부(700)의 구성에 의해 원료도가니의 입고 및 흑연도가니 출고 시간을 더욱 단축할 수 있게 된다.

이하, 본 발명의 실시예에 따른 흑연화로 자동화장치의 작동 과정을 설명한다.

먼저, 지상의 소정 장소에 적재되어 있는 원료도가니 탑재 팔레트를 무인이송대차(A)에 실은 후 무인이송대차(A)가 반입부(600) 측으로 이동하며, 상기 반입부(600)를 통해 원료도가니 탑재 팔레트를 지면에서 수직 방향으로 상승시켜 컨베이어장치(500)의 시단으로 이송한다.

그 후, 상기 원료도가니 탑재 팔레트는 컨베이어장치(500)에 의해 이송되고, 이송 도중 원료도가니는 도가니 이송 작업부(300)의 도가니 작업용 로봇(370)에 의해 흑연화로(100) 내부의 빈 공간으로 입고된다.

그리고 이러한 과정을 반복하여 적어도 어느 하나의 흑연화로(100) 내부가 원료도가니로 모두 채워지도록 한다.

그 후, 충전재 이송 작업부(400)의 호퍼(470)를 통해 충전재가 흑연화로 내부로 공급되게 하고 흑연화로(100) 내부의 가장 상부에 위치한 원료도가니가 충전재로 모두 덮어지도록 하며, 차폐커버(110)를 덮은 후 흑연화로(100)에 전기를 공급하여 흑연화 처리 공정을 시작한다.

이와 같은 작업을 다른 흑연화로(100)에 대해서도 반복하여 실시한다.

흑연화 처리 공정이 완료되면 후속 공정 실시시 안전성을 담보하기 위해 적정 온도 이하로 자연 냉각시키게 된다.

그 후, 차폐커버(110)를 걷어 내고 충전재 이송 작업부(400)의 흡입부(490)를 통해 충전재를 흑연화로(100) 외부로 배출시키며, 흑연화로(100) 내부의 흑연도가니는 도가니 이송 작업부(300)의 도가니 작업용 로봇(370)을 거쳐 외부로 출고된다.

상기 흑연도가니의 출고 작업은 도가니 작업용 로봇(370)이 흑연도가니를 컨베이어장치(500)로 이송되는 빈 팔레트에 흑연도가니를 탑재시킨 후, 그 흑연도가니 탑재 팔레트를 컨베이어장치(500)로 이송시켜 반출부(700)를 통해 무인이송대차(A)에 탑재함으로써 이루어진다.

이처럼 본 발명은 흑연화로(100)에서의 모든 공정이 자동으로 이루어지므로 작업의 효율성 및 안정성이 향상되고, 도가니 입고 및 흑연도가니 출고 작업 시간과 충전재의 공급 및 배출 작업 시간이 대폭 단축되므로 인조흑연의 생산성 증대도 이룰 수 있게 된다.

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: 흑연화로 110: 차폐커버
150: 베이스 구조물 200: 주행 레일
300: 도가니 이송 작업부 310: 제1 새들
330: 제1 수평 이송 레일 350: 수직 이송대
370: 도가니 작업용 로봇 375: 비전카메라
400: 충전재 이송 작업부 410: 제2 새들
420: 작업크레인 430: 제2 수평 이송 레일
450: 작업대 470: 호퍼
490: 흡입부 500: 컨베이어장치
600: 반입부 700: 반출부

Claims (7)

1. 베이스 구조물(150) 내측에 설치되어 도가니 내의 원료를 흑연화 처리하는 복수의 흑연화로(100);
   상기 베이스 구조물(150)의 길이 방향으로 한 쌍이 구비되되, 상기 베이스 구조물(150)의 상부에 위치하도록 구성되는 주행 레일(200);
   상기 주행 레일(200)을 따라 이동하면서 원료도가니를 흑연화로(100) 내부에 적재하고 흑연도가니를 흑연화로 외부로 배출하는 도가니 이송 작업부(300);
   상기 주행 레일(200)을 따라 이동하면서 충전재를 흑연화로(100) 내부에 공급하고 충전재를 흑연화로 외부로 배출시키는 충전재 이송 작업부(400); 및
   상기 베이스 구조물(150)의 상부 일측에 그 길이 방향으로 설치되어 원료도가니 탑재 팔레트, 흑연도가니 탑재 팔레트 또는 빈 팔레트를 이송하는 컨베이어장치(500);
   를 포함하고,
   상기 컨베이어장치(500)의 이송 방향의 시단에는 반입부(600)가 구성되고, 상기 컨베이어장치(500)의 이송 방향의 말단에는 반출부(700)가 구성되며,
   상기 반입부(600)는 무인이송대차(A)에 실려 있는 원료도가니 탑재 팔레트 또는 빈 팔레트를 지면에서 수직 방향으로 상승시켜 상기 컨베이어장치(500)의 시단으로 원료도가니 탑재 팔레트 또는 빈 팔레트를 전달하는 상승리프트로 구성되고,
   상기 반출부(700)는 상기 컨베이어장치(500)의 말단으로 이송된 빈 팔레트 또는 흑연도가니 탑재 팔레트를 수직 방향으로 하강시켜 별도의 컨베이어나 무인이송대차(A)에 전달하는 하강리프트로 구성되며,
   상기 도가니 이송 작업부(300)는
   각 주행 레일(200)의 상부에 안착되는 제1 새들(310)과, 한 쌍으로 구비되는 상기 제1 새들(310) 상부에 양 단부가 고정되는 한 쌍의 제1 수평 이송 레일(330)과, 상기 제1 수평 이송 레일(330) 상을 따라 이동하되 수직 방향으로 이동할 수 있는 수직 이송대(350)와, 상기 수직 이송대(350)의 각각에 구비되는 도가니 작업용 로봇(370)을 포함하고,
   상기 충전재 이송 작업부(400)는
   각 주행 레일(200)의 상부에 안착되는 제2 새들(410)과, 한 쌍으로 구비되는 상기 제2 새들(410) 상부에 양 단부가 고정되는 한 쌍의 제2 수평 이송 레일(430)과, 상기 한 쌍의 제2 수평 이송 레일(430) 상을 따라 이동하면서 충전재를 공급하고 배출하는 설비가 구비되되 작업자의 작업 공간을 제공하는 작업대(450)와, 상기 작업대(450)에 설치되되 충전재를 공급하기 위한 호퍼(470)와, 상기 작업대(450)에 설치되되 충전재를 배출하기 위한 흡입부(490)를 포함하며,
   상기 제2 수평 이송 레일(430)의 일측에는 후크(h)를 포함하는 작업크레인(420)이 추가적으로 구비되고, 상기 후크(h)는 한 쌍으로 구비되어 차폐커버(110)를 승강시키는 것을 특징으로 하는 흑연화로 자동화장치.
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