KR102640830B1 - 워터젯 가공에 사용된 연마재의 대용량 재생 시스템 및 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 워터젯 가공시스템을 이용한 피가공물의 가공 시 사용된 연마재를 높은 회수율로 대량 회수하여 재사용이 가능한 양질의 연마재 제품으로 재생 처리할 수 있는, 워터젯 가공에 사용된 연마재의 대용량 재생 시스템 및 방법을 제공한다. 본 발명에 따른 워터젯 가공에 사용된 연마재의 대용량 재생 방법은, 워터젯 가공시스템을 이용한 가공 대상물의 절삭가공 후 발생된 연마재(폐연마재)를 1차 선별기로 투입하여 연마재 중에 포함된 입자크기가 큰 절삭모재 및 이물질을 걸러내어 선별하는 1차 선별단계와, 상기 1차 선별기를 통해 선별된 연마재를 1차 세척기에 투입하여 연마재를 상방으로 회전 이송시키면서 세척용수를 이용하여 연마재를 세척하는 1차 세척단계와, 상기 1차 세척기를 통해 세척이 완료된 연마재를 2차 세척기에 투입하여 세척용수로 세척하는 동시에 세척된 연마재에 진동을 인가하여 탈수하는 2차 세척단계와, 상기 2차 세척기를 통해 세척 및 탈수가 완료된 연마재를 건조기에 투입하여 연마재를 전방으로 회전 이송시키면서 열풍을 이용하여 건조시키는 건조단계와, 상기 건조기를 통해 건조된 연마재를 2차 선별기에 투입하여 연마재로부터 이물질 및 절삭모재를 걸러내는 동시에 워터젯 가공시스템에 재사용이 가능한 조립질의 연마재와 재사용이 불가능한 세립질의 연마재를 각각 구분하여 선별하는 2차 선별단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

워터젯 가공에 사용된 연마재의 대용량 재생 시스템 및 방법{High-capacity recycling system and method for abrasives used in waterjet processing}

본 발명은 워터젯 가공시스템을 이용하여 가공 대상물을 절삭 또는 절단 가공을 하는 과정에서 사용된 연마재(폐연마재)를 재활용이 가능한 연마재로 재생시킬 수 있는 연마재 재생시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 워터젯 가공작업에서 사용된 연마재를 높은 회수율로 회수하여 재사용이 가능한 양질의 연마재 제품으로 대량으로 재생시킬 수 있는, 워터젯 가공에 사용된 연마재 대용량 재생 시스템 및 방법에 관한 것이다.

일반적으로 워터젯 가공시스템은 초고압으로 증압된 물을 피가공물(가공 대상물)의 절단부위에 높은 압력으로 집중 분사하여 피가공물의 절삭 또는 절단 가공에 사용되는 가공시스템을 말한다. 이러한 워터젯 가공시스템에서 물과 함께 사용되는 연마재로는 가넷(garnet; 석류석)이 주류를 이루고 있으며, 이러한 가넷은 전량 수입에 의존하고 있다.

이와 같이, 물을 활용하여 피가공물을 가공하는 워터젯 가공기술은 열에 의한 변형이나 산화물의 생성 없이 거의 모든 종류의 금속 또는 비금속을 추가적인 2차 가공 없이도 절단할 수 있고 가공 중에 유독가스나 분진 등이 발생하지 않을 뿐 아니라, 절단부위에 버어(burr) 발생이 없는 등의 많은 장점이 있기 때문에 최근 그 기술의 적용이 다양한 산업분야로 점차 확대되고 있다.

종래기술에 따른 워터젯 가공시스템에 대해 개략적으로 살펴보면, 연마재를 포함한 물을 높은 압력으로 분사하여 피가공물(가공 대상물)을 가공하는 가공유닛인 워터젯 노즐은 컴퓨터에 의해 프로그램 처리된 소정의 절단궤도를 따라서 위치 이동이 가능하도록 설치되며, 철 등의 금속이나 비철금속, 또는 대리석 등의 경질(硬質)의 가공소재를 절삭 또는 절단하기 위한 연마재를 별도로 투입할 수 있도록 연마재 공급탱크가 연결된 구조를 갖는다,

그리고 워터젯 가공시스템 내에 있는 집수조의 상면으로는, 가공소재의 안착, 배치 및 가공작업을 가능하게 하면서 워터젯 노즐로부터 분사된 물이 집수조 측으로 원활하게 빠질 수 있도록 격자모양의 배수 구조를 갖는 작업테이블이 설치된다.

또한, 워터젯 가공시스템의 집수조 내에는 워터젯 가공시스템을 이용한 가공소재의 절삭 또는 절단 가공시, 워터젯 노즐로부터 분사된 고압의 물이 피가공물인 가공소재의 가공에 사용된 후 자동 저장되어 보관되며, 이후 집수조 외부로 오버플로우(overflow)되어 자동 폐수처리되도록 구성된다.

이 경우, 집수조 내에 저장되는 물은 워터젯 가공작업에 의해 오염된 폐수이며, 집수조 내에는 가공소재의 절삭 또는 절단 가공시 생성되는 가공소재의 절삭모재가 쌓이게 된다. 아울러, 연마재가 워터젯 노즐 측에 투입되어 가공소재의 워터젯 가공을 수행하는 과정에서 가공소재와의 충돌에 의해 발생된 입자가 쪼개진 형태의 연마재가 집수조 내부 바닥면에 쌓이게 된다.

이와 같이 워터젯 가공시 워터젯 가공작업에 사용된 연마재와, 가공소재의 가공 과정에서 발생되는 절삭모재가 집수조 내부에서 침전되어 집수조 내 바닥면에 쌓여서 물과 혼합된 상태의 슬러리(slurry)가 되며, 워터젯 가공시 발생되는 폐수(상등수)는 오버플로우(overflow) 처리되어 별도의 폐수처리 시스템을 거쳐 재사용 되지만, 침전물에는 입자가 작은 분진형태의 연마재 및 절삭모재가 부유물(이물질) 상태로 존재하기 때문에 이로 인한 환경오염을 유발할 수 있다.

또한, 워터젯 가공 과정에서 집수조 내에 쌓이게 되는 슬러리의 양은 가공소재의 가공작업 시간에 비례하여 증가하기 때문에 이를 주기적으로 제거하거나 수시로 제거하여야 하는데, 종래에는 집수조에 저장된 폐수를 모두 배수 처리한 후 작업자가 집수조의 안으로 들어가 슬러리를 일일이 퍼내어 제거하는 작업을 하였고, 슬러리에서 고가의 연마재를 비롯한 절삭모재를 회수하여 충분히 재활용할 수 있는 것임에도 불구하고 고가의 연마재를 모두 폐기처리하는 것이 일반적이었다. 이와 같이 종래에는 워터젯 가공 과정에서 집수조 내에 쌓인 고가의 연마재가 포함된 슬러리를 작업자가 일일이 퍼내어 폐기처리하기 때문에 슬러리의 폐기처리에 따른 번거로움 및 불편함으로 인해 작업성과 작업효율이 저하되고, 슬러리에 포함된 고가의 연마재를 그대로 폐기처리 함에 따라 경제성이 떨어지는 문제점이 있었다.

이는 종래의 워터젯 가공시스템들이 전부 수입에 의존하는 것들로서, 워터젯 가공시스템의 구축을 위한 설치자재, 즉, 규격품 형태의 설치자재만을 국내에 들여와 조립하여 사용하고 있는 실정에 그 1차적인 원인이 있으며, 절삭모재와 연마재인 가넷(garnet)을 재활용 처리하기 위한 별도의 처리시스템의 도입이 전무(全無)한 상태에 있다.

즉, 종래의 워터젯 가공시스템은 수입제품이면서 다양한 입자 크기로 적용되는 가넷(garnet; 연마재)을 회수하고 재활용할 수 있도록 하는 별도의 설비구축이 없었기 때문에, 한번 사용된 연마재는 전부 수입에 의존하는 고가의 수입제품임에도 불구하고 전부 폐기 처분하고 있기 때문에 경제성을 떨어뜨리고 환경오염도 유발하는 문제가 있었다.

한편, 워터젯 가공시스템에 있어, 위에서 언급된 문제점들을 해소하기 위한 다양한 노력들이 진행되고 있는데, 그 일 예로서 특허공개번호 제10-2001-0113616호("워터젯에 사용된 연마재의 회수와 재생시스템"; 이하 "제1기술"이라 한다.), 특허등록번호 제10-0865958호("워터젯용 슬러지 회수장치 및 방법"; 이하 "제2기술"이라 한다.), 특허등록번호 제10-1305936호("친환경 워터젯 가공시스템"; 이하 "제3의기술"이라 한다.)의 다양한 기술들이 제안된 바 있으나, 상기 제안된 여러기술들은 연마재의 재생처리에 있어 효율이 떨어지고 실용성도 떨어지므로 현재에는 현장에서 전혀 활용되지 못하고 있는 실정에 있다.

즉, 상기 언급된 제1기술은 연마재를 회수하여 재활용하는 기술이기는 하나, 연마재를 회수하는 효율이 떨어진다는 단점과, 연마재를 스크류를 통해 이송 처리하므로 연마재가 이송 과정중에 훼손되는 단점이 있다. 또한, 제2기술은 거름망을 이용하여 물과 슬러지를 단순 분리하고, 슬러지가 분리 저장된 거름망을 폐기물 처리하는 기술로서, 상기 제2기술은 단순히 슬러지를 물과 분리하여 회수 및 폐기 처리하는 기술에 해당될 뿐 고가의 연마재를 재활용할 수 있는 기술은 아니다. 아울러, 상기 제3기술은 워터젯 가공에 사용되는 연마재를 회수하여 재활용할 수 있는 기술이나, 워터젯 가공에 소모한 수준으로 연마재를 높은 회수율로 회수하여 재활용할 수 있는 기술이 아니며, 연마재 재활용 시스템을 개별로 구축하는 비용이 높아 실질적으로 현장에서 활용도가 떨어지는 기술이다. 따라서, 워터젯 가공에 사용된 고가의 연마재를 높은 회수율로 회수하여 재활용 가능한 양질의 연마재 제품으로 대량 재생시킬 수 있는 연마재 재생 방안이 절실히 요구되고 있는 실정이다.

대한민국 특허공개 제10-2001-0113616호(2001.12.28) 대한민국 특허등록 제10-0865958호(2008.10.23) 대한민국 특허등록 제10-0305936호(2013.09.03)

본 발명에서 해결하고자 하는 기술적 과제는, 워터젯 가공에서 사용된 연마재의 원활한 회수 및 재활용을 가능하게 하며, 워터젯 가공시 사용된 연마재와 가공 과정에서 발생된 절삭모재를 효과적으로 분리하여 회수 및 재활용할 수 있도록 하는 워터젯 가공에 사용된 연마재의 대용량 재생시스템을 제공하는 데에 있다.

본 발명에서 해결하고자 하는 또 다른 기술적 과제는, 워터젯 가공설비에 대한 운용효율을 높여주고 경제성을 추구할 수 있으며, 가공 과정에서 발생하는 폐기물 발생을 현격히 줄여 환경오염을 최소화할 수 있는 워터젯 가공에 사용된 연마재의 대용량 재생시스템을 제공하는 데에 있다.

상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시 예에 따른 워터젯 가공에 사용된 연마재의 대용량 재생 시스템은, 워터젯 가공시스템을 이용한 가공 대상물의 절삭가공 후 발생된 연마재(폐연마재)를 저장하는 1차 저장탱크와, 상기 1차 저장탱크로부터 이송 후 투입된 연마재로부터 입자크기가 큰 절삭모재 및 이물질을 걸러내어 재활용 가능한 연마재를 선별하는 1차 선별기와, 상기 1차 선별기로부터 투입된 연마재를 상방으로 회전 이송시키면서 외부에서 공급된 세척용수로 1차 세척하여 상기 연마재에 흡착된 이물질을 제거하는 1차 세척기와, 상기 1차 세척기로부터 배출 후 투입된 연마재를 세척용수로 2차 세척 및 탈수하여 외부로 배출하는 2차 세척기와, 상기 2차 세척기로부터 이송 후 투입된 연마재를 저장하는 2차 저장탱크와, 상기 2차 저장탱크에서 배출 후 투입된 연마재를 회전 이송시키면서 열풍을 이용하여 건조시키는 건조기와, 상기 건조기로부터 이송 후 투입된 연마재로부터 이물질 및 절삭모재를 걸러내는 동시에 워터젯 가공시스템에 재사용 가능한 조립질의 연마재와 재사용이 불가능한 세립질의 연마재를 구분하여 선별하는 2차 선별기와, 상기 2차 선별기에서 최종 선별 처리된 재활용 가능한 연마재를 저장하고, 저장된 연마재를 최종 제품 형태의 포장을 위해 배출하는 3차 저장탱크를 포함하는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 연마재 대용량 재생 시스템은, 상기 1차 및 2차 세척기에서 사용된 세척용수 중에 포함된 부유성 이물질을 여과하여 사용 가능한 재생수를 생성하는 여과조를 더 포함하여 구성될 수 있다.

또한, 상기 1차 내지 3차 저장탱크 중 적어도 어느 하나의 저장탱크는, 상부 및 하부가 개방된 'V'자형 단면구조를 갖는 연마재 저장통과, 상기 연마재 저장통에 진동을 인가하는 진동모터를 포함하고, 상기 진동모터에는 상기 연마재 저장통에 투입된 연마재의 점성에 따라 타이머 시간을 다르게 설정하여 연마재의 배출량을 조절하기 위한 듀얼타이머가 설치될 수 있다.

그리고, 상기 1차 세척기는, 내부에 채워진 세척용수의 수면 아래로 하단 일부분이 잠긴 상태에서 연마재를 회전하는 스크류를 통해 상부로 회전 이송시키면서 세척 및 배출할 수 있도록 내부에서 외부로 상향 경사진 형태로 설치되는 경사형 스크류를 포함할 수 있다.

또한, 상기 2차 선별기의 내부에는 상하방향으로 일정 간격을 두고 이격 배치된 복수의 메쉬 플레이트가 다단식 구조로 설치되되, 하부에 위치한 메쉬 플레이트는 상부에 위치한 메쉬 플레이트보다 메쉬(mesh) 크기가 작게 형성될 수 있다.

한편, 본 발명에 따른 워터젯 가공에 사용된 연마재의 대용량 재생 방법은, 워터젯 가공시스템을 이용한 가공 대상물의 절삭가공 후 발생된 연마재(폐연마재)를 1차 선별기로 투입하여 연마재 중에 포함된 입자크기가 큰 절삭모재 및 이물질을 걸러내어 선별하는 1차 선별단계와, 상기 1차 선별기를 통해 선별된 연마재를 1차 세척기에 투입하여 연마재를 상방으로 회전 이송시키면서 세척용수를 이용하여 연마재를 세척하는 1차 세척단계와, 상기 1차 세척기를 통해 세척이 완료된 연마재를 2차 세척기에 투입하여 세척용수로 세척하는 동시에 세척된 연마재에 진동을 인가하여 탈수하는 2차 세척단계와, 상기 2차 세척기를 통해 세척 및 탈수가 완료된 연마재를 건조기에 투입하여 연마재를 전방으로 회전 이송시키면서 열풍을 이용하여 건조시키는 건조단계와, 상기 건조기를 통해 건조된 연마재를 2차 선별기에 투입하여 연마재로부터 이물질 및 절삭모재를 걸러내는 동시에 워터젯 가공시스템에 재사용이 가능한 조립질의 연마재와 재사용이 불가능한 세립질의 연마재를 각각 구분하여 선별하는 2차 선별단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 1차 선별단계에서는, 연마재의 점성에 따라 상기 1차 선별기로 투입되는 연마재의 투입량이 조절될 수 있다.

그리고, 상기 1차 세척단계에서는, 1차 세척기 내부 세척용수의 수면 아래에 위치하는 연마재를 경사형 스크류를 이용하여 상방으로 회전 이송시키면서 연마재를 세척할 수 있다.

또한, 상기 2차 선별단계에서는, 2차 선별기 내부에 다단식 구조로 설치된 복수의 메쉬 플레이트를 이용하여 워터젯 가공시스템에 재사용 가능한 조립질의 연마재와 재사용이 불가능한 세립질의 연마재를 각각 구분하여 선별할 수 있다.

본 발명에 따른 워터젯 가공에 사용된 연마재의 대용량 재생 시스템 및 방법에 따르면, 워터젯 가공에 사용된 고가의 연마재를 일련의 연속된 공정을 통해 높은 회수율로 원활하고 용이하게 회수하여 재활용 처리할 수 있으며, 워터젯 가공시 발생하는 절삭모재와 워터젯 가공에 사용된 연마재를 효과적으로 분리하여 높은 회수율로 회수할 수 있는 유용함을 얻을 수 있다.

또한, 본 발명은 기존과 같이 한번 사용된 고가의 연마재를 폐기처리하지 않고 재사용 및 재활용할 수 있도록 함으로써, 워터젯 가공설비에 대한 경제성을 추구할 수 있으며, 워터젯 가공에 사용된 오염수와 연마재를 각각 회수하여 재활용 함으로써 폐기물의 발생을 현격히 줄일 수 있기 때문에 자원 리싸이클에 유용함을 달성할 수 있다.

또한, 본 발명은 워터젯 가공시스템에서 실제 재사용 가능한 연마재를 대량으로 공급할 수 있는 대용량의 연마재 재생시스템을 구축할 수 있기 때문에 연마재의 재활용도를 높여 경제성 및 실용성을 추구할 수 있는 장점이 있다.

또한, 워터젯 가공에 사용된 연마재의 선별과정과 세척과정을 보다 세분화하여 연마재의 크기별로 재사용이 가능한 우수한 품질의 연마재를 얻을 수 있으며, 재생된 연마재의 절삭력을 사용전 수준으로 회복하여 기존에 제안된 제1,제3기술보다 우월한 절삭능력을 달성할 수 있는 장점이 있다.

또한, 워터젯 가공에 사용된 연마재로부터 입자 크기별로 재활용이 가능한 조립 및 세립질의 연마재로 분류하여 회수할 수 있기 때문에, 회수된 조립질의 연마재는 워터젯 가공에 재사용하고, 세립질의 미세한 연마재는 워터젯 가공 이외의 가공공정, 예를 들어, 반도체 가공공정이나, 유리 가공공정 등에 재활용할 수 있는 장점이 있다. 아울러, 연마재의 세척공정에서 사용된 세척용수를 별도 마련된 여과조를 통해 여과하여 재활용 가능한 재생수를 얻을 수 있기 때문에, 기존에 제안된 제1,제3기술보다 자원의 재활용도를 보다 높일수 있다는 장점이 있다.

본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 워터젯 가공에 사용된 연마재의 대용량 재생 시스템에 대한 전체 시스템 구성을 보여주는 도면.
도 2는 본 발명에 따른 연마재의 대용량 재생 시스템의 1차 저장탱크의 상세구조를 보여주는 상세도.
도 3은 1차 저장탱크의 진동 모터에 연결된 듀얼타이머 구조를 보여주는 상세도.
도 4는 본 발명에 따른 연마재의 대용량 재생 시스템의 1차 선별기 및 1차 세척기 부분을 확대 도시한 상세도.
도 5는 도 4의 1차 선별기의 상세구조를 보여주는 상세도.
도 6은 도 5의 1차 선별기 내부에 장착되는 메쉬 플레이트를 보여주는 평면도.
도 7은 도 4의 1차 세척기의 상세구조를 보여주는 상세도.
도 8은 본 발명에 따른 연마재의 대용량 재생 시스템에서 2차 세척기 상세구조를 보여주는 상세도.
도 9는 본 발명에 따른 연마재의 대용량 재생 시스템에서 2차 저장탱크 및 건조기 부분을 확대 도시한 상세도.
도 10은 도 9에 도시된 건조기의 상세구조를 보여주는 상세도.
도 11은 본 발명에 따른 연마재의 대용량 재생 시스템에서 2차 선별기 및 3차 저장탱크 부분을 확대 도시한 상세도.
도 12는 도 11에 도시된 2차 선별기의 싱세구조를 보여주는 상세도.
도 13은 본 발명에 따른 워터젯 가공에 사용된 연마재의 대용량 재생 방법을 순차적으로 도시한 순서도.

전술한, 그리고 추가적인 발명의 태양들은 첨부된 도면을 참조하여 설명하는 실시 예들을 통해 구체화된다. 그러나 이하에서 기술하는 실시 예들은 단지 예시적인 것일 뿐이며, 본 발명의 범위를 기술된 실시 예들로만 제한하고자 하는 것은 아니다.

또한, 각 실시 예들의 구성 요소들은 다른 언급이나 상호간에 모순이 없는 한 실시 예 내에서 또는 실시 예 상호 간에 다양한 조합이 가능할 수 있으며, 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성요소에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략할 것이다.

그리고, 어떤 부분이 어떤 구성 요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 다른 구성요소들과는 상관없이 이 구성요소를 반드시 포함한다는 의미이지 다른 구성 요소들의 포함 가능성을 배제하고자 하는 것이 아니다.

또한, 도면에 도시된 전체 공정도는 본 발명을 실시함에 있어서 가장 바람직한 결과를 얻기 위해 예시적으로 도시한 것에 불과하며, 다른 공정들이 더 추가되거나 일부 공정들이 삭제될 수 있음은 물론이다.

본 발명에 대해 첨부한 도면들을 참조하여 바람직한 실시 예를 설명하면 다음과 같으며, 이와 같은 상세한 설명을 통해서 본 발명의 목적과 구성 및 그에 따른 특징들을 보다 잘 이해할 수 있게 될 것이다.

먼저, 도 1은 본 발명에 따른 워터젯 가공시스템을 이용한 가공 대상물(가공소재)의 절삭 또는 절단 가공에서 사용된 연마재의 대용량 재생 시스템에 대한 전체 설비 구성을 보여주고 있다.

도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 워터젯 가공에 사용된 연마재의 대용량 재생 시스템(100)은, 워터젯 가공시스템을 이용하여 가공 대상물의 절삭 또는 절단 가공 과정에서 사용된 연마재(폐연마재)를 재활용이 가능한 대용량의 연마재 제품 형태로 대량으로 재생산할 수 있는 연마재 재생 시스템으로서, 1차 저장탱크(110), 1차 컨베이어(115), 1차 선별기(120), 1차 세척기(130), 2차 세척기(140), 2차 컨베이어(145), 2차 저장탱크(150), 건조기(160), 3차 컨베이어(165), 2차 선별기(170), 4차 컨베이어(175), 3차 저장탱크(180)가 순차적으로 배치된 구성으로 이루어지며, 가공 대상물의 워터젯 가공에 사용된 연마재(폐연마재)를 입자 크기별로 선별하고, 세척 및 건조 과정 등을 거쳐 재활용이 가능한 양질의 연마제 제품으로 대량 생산할 수 있도록 한 것에 특징이 있다.

도 2는 본 발명에 따른 연마재 대용량 재생 시스템(100)에 있어서, 워터젯 가공작업에서 사용된 연마재(폐연마재)가 저장되는 1차 저장탱크(110)의 상세구조를 보여주고 있다. 그리고, 도 3은 1차 저장탱크(110) 내부에 설치된 진동모터(112)와 연결되는 듀얼타이머(114) 구조를 예시한 것이다.

도 2 및 도 3을 참조하면, 1차 저장탱크(110)는 워터젯 가공시스템을 이용한 가공 대상물(가공소재)의 절삭 또는 절단 가공에서 사용된 연마재와 가공 대상물의 가공 시 발생하는 절삭모재 등이 포함된 폐연마재가 가공업체로부터 회수된 후 일시적으로 저장되는 부분으로서, 상기 1차 저장탱크(110)는 상부 개방구조를 갖는 'V'자 형상의 단면구조를 갖는 연마재 저장통(111)과, 연마재 저장통(111)의 하부에 배치되며 연마재가 배출되는 배출구(111a)와, 연마재 저장통(111)의 하부 일측에 접하도록 설치되어 연마재 저장통(111)에 진동을 인가하는 진동모터(112)를 포함하여 구성될 수 있다.

연마재 저장통(111)에는 가공 대상물의 워터젯 가공시 사용된 연마재(폐연마재) 및 가공과정에서 발생되는 절삭모재가 포함된 혼합물이 투입되며, 상기 연마재 저장통(111)에 투입된 연마재는 하부에 위치한 배출구(111a)를 통해 배출되어 1차 컨베이어(115)를 통해 이송된 후 1차 선별기(120) 내부로 투입된다.

여기서, 연마재 저장통(111)에 투입되는 연마재는 워터젯 가공시 사용된 폐연마재로서, 상기 폐연마재에는 가공 대상물의 절삭 또는 절단 가공시 발생되는 절삭모재 및 그 밖의 이물질들이 포함된 혼합물을 말하며, 후술되는 본 발명의 연마재 대용량 재생 시스템(100)의 상세 설명에서 언급하는 연마재는 절삭모재 및 이물질들이 포함되어 있는 폐연마재를 의미함을 사전에 밝혀둔다.

한편, 연마재 저장통(111)의 하부 일측에는 연마재가 투입된 연마재 저장통(111)에 진동을 인가하여 배출구(111a)를 통해 배출되는 연마재의 배출량을 조절할 수 있는 타이머 기능을 갖는 진동모터(112)가 설치된다.

상기 진동모터(112)에는 연마재 저장통(111)에 투입된 연마재의 배출량(처리량)을 조절할 수 있도록 도 3에 도시된 형태와 같은 듀얼타이머(114)가 연결될 수 있다. 상기 듀얼타이머(114)는 진동모터(112)에 부착되거나 또는 진동모터(112) 외부에 연결되어 외부에서 듀얼타이머(114)를 제어할 수 있으며, 이러한 듀얼타이머(114)는 진동모터(112)의 작동시간을 카운트할 수 있다. 이와 같이, 연마재 저장통(111)에 저장된 연마재의 점도에 따라 듀얼타이머(112)를 통해 진동모터(112)의 작동시간을 일정한 시간간격을 두고 개별적으로 카운트하며 작동되도록 함으로써 연마재 저장통(111)에서 배출되는 연마재의 배출량을 조절할 수 있다.

본 발명의 연마재 대용량 재생 시스템(100)을 이용하여 연마재의 선별 및 세척 작업을 수행할 때에 가공업체로부터 회수된 연마재의 점도가 다 다르기 때문에 1차 저장탱크(110)에서 이후의 선별공정에 투입되는 연마재의 정량 조절이 어려운 문제가 발생할 수 있으며, 또한 세척공정에서도 연마재의 세척이 용이하지 않은 문제가 발생될 수 있다.

따라서, 본 발명에서는 1차 저장탱크(110)에 구비된 진동모터(112)에 듀얼타이머(114)를 설치하여 투입된 연마재의 점도에 따라 타이머 시간을 다르게 설정하여 진동모터(112)의 작동시간이 듀얼타이머(112)에 의해 개별 카운트되도록 구성함으로써, 1차 저장탱크(110)에 회수된 연마재의 점도에 맞게 이후의 선별공정 및 세척공정으로 투입되는 연마재의 투입량을 정량적으로 조절하는 것이 가능하도록 하여 연마재 재생시스템의 설비운용을 안정적이면서 효율적으로 가져갈 수 있는 동시에 점도가 높은 세립질의 연마재의 경우에도 세척이 용이하게 이루어지도록 함으로써 연마재의 회수율을 최대한 높일 수 있도록 구성되어 있다.

한편, 1차 저장탱크(110)의 하부 배출구(111a)를 통해 배출되는 연마재는 1차 컨베이어(115)를 통해 이송되어 1차 선별기(120)의 상부로 투입된다. 이 경우 1차 컨베이어(115)는 1차 저장탱크(110)의 하부에서 배출돤 연마재를 소분할된 형태로 이송되도록 하여 연마재의 무게를 절감시켜 연마재의 이송을 원활하게 하고, 1차 선별기(120)에 소분할된 연마재를 연속적으로 정량 투입함으로써 이후 공정에서 수행되는 연마재의 대용량 재생작업이 원활히 수행되도록 한다.

도 4는 본 발명에 따른 연마재의 대용량 재생 시스템(100)에서 1차 선별기(120) 및 1차 세척기(130) 부분을 상세하게 보여주는 것이고, 도 5는 도 4의 1차 선별기(120)의 상세구조를 보여주는 것이다, 또한, 도 6은 1차 선별기(120) 내부에 장착된 메쉬 플레이트(123)의 상세 구조를 보여주는 것이고, 도 7은 1차 세척기(130)의 상세구조를 보여주고 있다.

도 4 내지 도 7을 참조하면, 1차 저장탱크(110)의 하부에서 배출된 연마재는 1차 컨베이어(115)를 통해 이송된 후 1차 선별기(120)의 상부로 투입된다. 그리고, 1차 선별기(120)에서는 상기 1차 저장탱크(110)로부터 배출된 후 1차 컨베이어(115)를 통해 이송 후 투입된 연마재(폐연마재)로부터 입자크기가 큰 절삭모재 및 이물질 등을 걸러내어 재활용이 가능한 연마재를 1차 선별할 수 있다.

구체적으로, 1차 선별기(120)는, 도 5에 도시한 바와 같이, 상부 일측에 내부에서 선별작업이 완료된 연마재가 배출되는 연마재 배출구(121)가 구비되고, 타측에는 1차 선별기(120) 내부로 투입된 연마재로부터 걸러진 입자 크기가 큰 절삭모재 및 이물질 등이 배출되는 이물질 배출구(122)가 구비된다.

그리고, 1차 선별기(120)의 내부에는 도 6에 도시된 바와 같은 메쉬(mesh) 망 구조를 갖는 메쉬 플레이트(123)가 장착되며, 상기 메쉬 플레이트(123)를 통해 연마재 중에 포함된 입자크기가 큰 절삭모재 및 이물질 등이 걸러져 이물질 배출구(122)를 통해 외부로 배출되고, 메쉬 플레이트(123)를 통과한 연마재는 메쉬 플레이트(123)의 하부 측에 위치한 연마재 배출구(121)를 통해 배출되어 다음 공정의 1차 세척기(130)로 투입될 수 있다.

이때, 1차 선별기(120)에서 메쉬 플레이트(123)의 하부 측에는 절삭모재 및 이물질이 걸러진 연마재가 중앙에 쌓이지 않고 연마재 배출구(121) 측으로 원활하게 배출될 수 있도록, 상부로 볼록한 형태의 만곡면을 형성하는 안내판(124)이 설치될 수 있다. 또한, 상기 안내판(124)으로부터 일정거리 떨어진 하부 측에는 1차 선별기(120)에 진동을 인가할 수 있는 진동모터(125)가 설치되어, 1차 선별기(120) 내부로 투입된 연마재에 진동모터(125)를 통해 진동을 인가하여 메쉬 플레이트(123)에 의한 연마재의 선별작업이 효과적으로 이루어질 수 있다.

이 경우, 1차 선별기(120) 내부에 장착되는 메쉬플레이트(123)는 입자크기가 큰 조각형태의 절삭모재 및 이물질 등을 걸러내어 연마재와 용이하게 분리해낼 수 있도록 구성하는 것이 바람직한데, 이를 위해 메쉬플레이트(123)의 메쉬 크기는 10mm x 10mm 이상의 크기를 갖는 절삭모재 및 이물질의 제거가 가능한 크기를 갖도록 구성하는 것이 바람직하다.

한편, 1차 선별기(120) 내에서 1차 선별된 연마재는 연마재 배출구(121)를 통해 배출된 이후. 이와 인접한 하부측에 위치하는 1차 세척기(130)의 상부로 투입된다. 그리고, 1차 세척기(130)에서는 상기 1차 선별기(120)로부터 투입된 연마재를 상향 경사진 형태로 배치된 경사형 스크류(134)를 통해 회전 이송시키면서 내부에 채워진 세척용수를 이용하여 세척하게 됨으로써 연마재에 흡착된 이물질을 제거할 수 있다.

구체적으로, 1차 세척기(130)는 도 7에 도시한 바와 같이 외부에서 펌프(미도시)를 통해 공급되는 세척용수가 일정 높이로 채워질 수 있는 수조가 내부에 갖추어져 있으며, 1차 세척기(130)의 상부에서 투입된 연마재는 수조 내부에 채워진 세척용수 수면 아래로 잠길 수 있다.

그리고, 1차 세척기(130)의 내부에는 1차 세척기(130) 내부에서 외부 방향으로 상향 경사진 구조로 배치된 경사형 스크류(134)가 설치된다. 이때, 경사형 스크류(134)의 하단 일부분은 1차 세척기(130) 내부에 채워진 세척용수의 수면 아래로 잠긴 상태로 유지되고, 경사형 스크류(134)의 상단 일부분은 1차 세척기(130)의 외부로 노출된 상태로 유지된다.

이에 따라, 1차 세척기(130) 내부에서 세척용수의 수면 아래에 잠겨 있는 경사형 스크류(134) 하단 부분으로 투입된 연마재가 경사형 스크류(134) 내부에 구비된 회전 스크류를 통해 상부방향으로 회전 이송되는 과정에서 세척용수의 수면 아래에서는 세척용수에 의한 연마재의 세척이 이루어지고, 세척된 연마재가 경사형 스크류(134)를 타고 세척용수 수면 위로 회전 이송되는 과정에서 연마재에 흡착된 일정량의 물이 분리된 후 경사진 스크류(134)를 따라 하부로 낙하되어 연마재의 탈수가 이루어질 수 있다. 이와 같은 경사형 스크류(134) 구조를 이용하여 연마재를 세척하는 경우, 단위시간 당 연마재의 세척 처리용량을 기존 대비 약 1.5배 이상으로 증대시킬 수 있다.

또한, 1차 세척기(130)의 상부 측에는 세척용수를 이용한 연마재의 세척과정에서 발생된 오염수가 외부로 배출될 수 있는 배출구(132)가 형성되고, 상기 배출구(132)를 통해 배출되는 오염수는 여과조(미도시) 내부로 투입되어 침전 과정을 거친 후 부유물질을 포함하는 이물질이 필터 등으로 제거되어 재생수로 만들어진 후 다시 세척공정에 투입되어 세척용수로 재활용될 수 있다.

그리고, 상기 1차 세척기(130)에서 세척 및 탈수 작업이 완료된 상태의 연마재는 경사형 스크류(134)의 최상단 부분에서 배출되어 2차 세척기(140)의 상부로 투입될 수 잇다.

한편, 도 8은 본 발명에 따른 연마재의 대용량 재생 시스템(100)에서 1차 세척기(130)로부터 배출된 연마재를 2차 세척하는 2차 세척기(140)의 상세구조가 나타나 있다.

도 8에 도시한 바와 같이, 2차 세척기(140)에는 내부로 투입된 연마재가 외부에서 공급되는 세척용수에 의해 세척되는 사각형 형태의 수조(146)가 구비되며, 상기 사각형 수조(146)의 내에서는 펌프를 통해 외부에서 유입된 세척용수를 통해 연마재에 흡착된 이물질을 제거하는 2차 세척이 이루어질 수 있다.

그리고, 2차 세척기(140)의 상부 측에는 사각형 수조(146)에 진동을 발생시킬 수 있는 하나 이상의 진동모터(141)가 설치되어, 진동모터(141)에서 인가되는 진동력에 의해 내부에 투입된 연마재가 진동하면서 외부에서 공급되는 세척용수에 의해 연마재의 세척이 이루어지고, 사각형 수조(146)의 바닥면에는 연마재의 세척과정에서 발생된 오염수를 하방으로 배수시킬 수 있도록 다수의 배수공(미도시)이 형성될 수 있다. 이에 따라, 세척 후 연마재에 흡착된 물이 진동모터(141)를 통해 인가되는 진동력에 의해 연마재로부터 분리되어 바닥면에 형성된 배수공을 통해 하방으로 배출되면서 연마재의 탈수가 이루어질 수 있다.

이 경우, 2차 세척기(140)에서 하부에 위치한 베이스(144)와 상부에 위치한 사각형 수조(146)는 일정간격으로 이격되어, 그 이격된 베이스(144)와 사각형 수조(146) 사이에 고무패드 또는 스프링 등의 완충부재(142)가 설치됨으로써, 진동모터(141)를 통해 사각형 수조(146) 부분에 인가되는 진동을 상기 완충부재(142)를 통해 감쇄시켜 하부의 베이스(144) 부분으로 전달되는 것을 최소화할 수 있다.

그리고, 본 발명의 연마재 대용량 재생 시스템(100)에서는 상기 1차 및 2차 세척기(130,140)에서 연마재의 세척 후 발생된 오염수를 배출시켜 별로 마련된 여과조(미도시) 내부로 공급하고, 여과조 내부에서 일정시간 동안 오염수를 침전시켜서 오염수 중에 포함된 부유성 이물질을 필터를 통해 여과하여 외부로 배출함으로써 사용 가능한 형태의 재생수로 생성할 수 있고, 이렇게 생성된 재생수를 다시 1차 및 2차 세척기(130,140)로 투입하여 연마재의 세척작업에 재활용될 수 있다.

이와 같이, 본 발명의 연마재 대용량 재생 시스템(100)에서는 연마재의 세척후 발생되는 오염수까지도 여과조를 통해 여과하여 연마재의 세척공정이나 또 다른 용도로 재활용하는 것이 가능하기 때문에 오염된 세척용수를 모두 폐기처리함으로써 발생될 수 있는 환경 오염문제를 최소화할 수 있다.

한편, 도 9는 본 발명에 따른 연마재의 대용량 재생 시스템(100)에서 2차 저장탱크(150) 및 건조기(160) 부분을 상세하게 보여주는 것이고, 도 10은 도 9에 도시된 건조기(160)의 구조를 구체적으로 보여주는 것이다.

도 9 및 도 10을 참조하면, 전술된 2차 세척기(140)에서 2차 세척 및 탈수가 완료된 연마재는 2차 세척기(140)의 배출구(143)를 통해 배출된 후 2차 컨베이어(145)를 통해 2차 저장탱크(150)로 이송되어 2차 저장탱크(150)의 상부로 투입될 수 있다.

2차 저장탱크(150)는 연마재가 투입되는 상부 개방구조를 갖는 'V'자형의 연마재 저장통(151)과, 연마재 저장통(151)의 하부 일측에 설치되어 연마재 저장통(151)에 진동을 인가하는 듀얼타이머가 구비된 진동모터(152)를 포함하는 구성으로 이루어질 수 있다.

여기서, 상기 2차 저장탱크(150)는 그 기본적인 구성이 전술된 1차 저장탱크(110)와 동일하고, 상기 2차 컨베이어(145) 역시 전술된 1차 컨베이어(115)와 기본적 구성이 동일하기 때문에, 이들 2차 저장탱크(150) 및 2차 컨베이어(145)에 대한 상세한 구조 설명은 생략하기로 한다.

2차 저장탱크(150)와 인접한 하부 측에는 2차 저장탱크(150)의 하부에서 배출된 연마재를 회전 이송시키면서 열풍을 이용하여 건조시킬 수 있는 건조기(160)가 설치될 수 있다.

즉, 2차 저장탱크(150)에서 배출된 연마재는 건조기(160)의 일측에 마련된 투입구(161)를 통해 건조기(160) 내부에 설치된 드럼형의 건조챔버(162) 내부로 유입되고, 건조챔버(162)의 내주면에 마련된 스크류 구조를 통해 전방 측으로 회전 이송되면서 건조챔버(162) 외측에 구비된 버너(164)로부터 방출되는 열풍을 이용하여 연마재에 흡착된 수분을 건조시킬 수 있다.

이때, 버너(164)는 가스나 석유를 사용하여 건조챔버(162)의 내부 공간으로 화력을 방출시킬 수 있으며, 건조챔버(162) 내부로 투입된 연마재는 건조챔버(162)의 회전에 의해 전방 측으로 회전 이송되면서 버너(162)에서 방출되는 화력 또는 열풍에 의해 연마재 중에 포함된 수분을 증발시켜 건조하는 킬른 건조기(Kiln drier) 방식으로 구성될 수 있다.

상기 건조기(160)에서 건조작업이 완료된 연마재는 건조기(160)의 전방 측에 마련된 연마재 배출구(167)를 통해 배출된 이후 3차 컨베이어(165)를 통해 이송되어 2차 선별기(170)의 상부로 투입된다. 이때, 3차 컨베이어(165)는 전술된 1차 및 2차 컨베이어(115,145)와 그 기본적인 구성이 동일하기 때문에 이에 대한 구체적인 구조 설명은 생략한다. 미설명 부호 166은 건조챔버(162)를 회전시키는 구동모터이다.

한편, 도 11은 본 발명에 따른 연마재의 대용량 재생 시스템(100)에서 2차 선별기 및 3차 저장탱크(180) 부분을 확대 도시한 상세도이고, 도 12는 도 11에 도시된 2차 선별기(170)의 상세구조를 보여주는 상세도이다.

도 11 및 도 12를 참조하면, 2차 선별기(170)는 건조기(160)로부터 배출된 후 3차 컨베이어(165)를 통해 이송되어 상부로 투입되는 연마재로부터 특정 입자 크기를 갖는 이물질 및 절삭모재를 걸러내는 동시에, 워터젯 가공시스템에 재사용 가능한 조립질의 연마재와 재사용이 불가능한 세립질의 연마재를 구분하여 선별할 수 있도록 한다.

구체적으로, 2차 선별기(170)의 내부에는 상하방향으로 일정 간격을 두고 이격 배치된 복수의 메쉬 플레이트(174,175)가 다단식 구조로 설치된다. 이 경우, 하부 측에 위치한 메쉬 플레이트(175)는 상부 측에 위치한 메쉬 플레이트(174)보다 메쉬(mesh) 크기가 작게 형성됨으로써, 메쉬 크기가 상대적으로 큰 상부 측의 메쉬 플레이트(174)를 이용하여 워터젯 가공시스템에 재사용이 가능한 조립질의 연마재를 선별할 수 있고, 메쉬 크기가 작은 하부 측의 메쉬 플레이트(175)를 통해 워터젯 가공에 재사용하는 것이 불가능한 세립질의 미세한 구조를 갖는 연마재를 구분하여 선별할 수 있다.

그리고, 2차 선별기(170)는 내부에 메쉬 플레이트와 안내판 및 진동모터가 포함된 구성으로, 그 기본적인 장치 구성은 전술된 1차 선별기(120)와 동일하기 때문에, 이하에서는 상기 1차 선별기(120)와 차이가 있는 구성만을 구체적으로 언급하여 설명하기로 한다.

2차 선별기(170)에는 내부에서 선별된 조립질의 연마재가 배출될 수 있는 상측 배출구(171)와, 내부에서 선별된 세립질의 연마재가 배출될 수 있는 하측 배출구(172)가 각각 구비되며, 연마재의 선별작업을 거쳐 조립질의 연마재보다 입자크기가 작으면서 세립질의 연마재보다 입자크기가 큰 절삭모재 및 이물질이 배출되는 이물질 배출구(173)가 구비된다.

이와 같이, 2차 선별기(170)에서는 내부에 다단식 구조로 설치되는 복수의 메쉬 플레이트(174,175)를 통해 상부에서 투입된 연마재로부터 연마재보다 큰 이물질과 절삭모재를 걸러낼 수 있고, 또한, 투입된 연마재로부터 워터젯 가공에 재사용 가능한 적정 크기를 갖는 조립질의 연마재만을 분리하여 배출할 수 있는 동시에 워터젯 가공에 재사용할 수 없는 미세한 세립질의 연마재를 별도로 구분하여 외부로 배출할 수 있는 다단식 선별 구조로 구성될 수 있다.

이 경우, 2차 선별기(170) 내부에 장착되는 메쉬플레이트(174,175)는 조각형태의 절삭모재를 재활용 가능한 연마재로부터 용이하게 분리해낼 수 있도록 구성하는 것이 바람직한데, 이를 위해 상측의 메쉬플레이트(174)는 대략 30~40개의 메쉬(mesh)가 형성 것으로 구비되고, 하측의 메쉬플레이트(175)는 대략 120~200개의 메쉬가 형성된 메쉬 플레이트 구조가 사용될 수 있다. 다만, 상,하부 측에 설치되는 각 메쉬플레이트(174,175)의 메쉬 크기 및 개수는 필요에 따라 적절이 변경 적용될 수 있으며, 또한 필요에 따라 메쉬플레이트의 설치 개수도 2개 이상의 다단식 구조를 갖도록 구성하는 것도 가능하다 할 것이다.

한편, 입자 크기가 작은 미세 연마재는 워터젯 가공시 미세 연마재가 워터젯 노즐 구멍을 막아 가공장치가 제대로 작동하지 않을 수 있다. 즉, 미세 연마재로 인해 워터젯 노즐 구멍이 막히는 고장이 자주 발생하여 정밀가공품인 워터젯 노즐의 유지보수 비용을 증가시킬 수 있다. 아울러, 입자 크기가 작은 미세 연마재의 경우 연마재의 세척, 분류작업이 어렵고 그에 따라 회수율도 현저히 낮아지기 때문에 기존 연마재 처리설비에서는 미세 연마재를 재활용하지 않고 그대로 폐기처리하는 것이 일반적이었다.

그러나, 본 발명의 2차 선별기(170)에서는 워터젯 가공에 재활용 가능한 적정 크기를 갖는 조립질의 연마재와 워터젯 가공에 재사용할 수 없는 미세한 세립질의 연마재를 별도로 구분하여 선별 처리할 수 있다. 그리고, 상기 2차 선별기(170)에서 최종 선별 처리된 워터젯 가공에 재활용이 가능한 조립질의 연마재 또는 워터젯 가공에 재활용이 불가능한 세립질의 연마재는 상측 및 하측 배출구(171,172)를 통해 각각 개별적으로 배출된 후, 4차 컨베이어(175)를 통해 3차 저장탱크(180)로 투입되어 저장될 수 있다. 3차 저장탱크(180)는 전술된 1,2차 저장탱크(110,150)와 마찬가지로 기본적인 장치구성이 동일하기 때문에 3차 저장탱크(180) 상세구조와 관련된 별도의 중복 설명은 하지 않기로 한다.

그리고, 3차 저장탱크(180)에서는 2차 선별기(170)에서 최종 선별 처리된 각 연마재를 연마재 저장통에 일시적으로 저장 및 보관한 후, 연마재 저장통의 하부에 연결된 배출튜브(미도시)를 통해 완제품 형태로 포장할 수 있는 포장설비로 공급할 수 있다. 즉, 상기 배출튜브를 통해 최종 배출되는, 워터젯 가공에 재활용 가능한 조립질의 연마재와, 재활용이 불가능한 세립질의 연마재를, 각각 포장 설비로 공급하여 연마재를 최종 완제품 형태로 소분할 포장할 수 있다. 이 경우, 워터젯 가공에 재활용이 불가한 세립질의 미세 연마재는 별도의 제품 형태로 소분할 포장된 후 미세 연마재가 필요한 반도체 공정이나 유리 가공 공정 등에 재사용되도록 제품 형태로 공급될 수 있다.

이하, 상술한 구성을 갖는 본 발명의 연마재 대용량 재생시스템(100)을 이용한 연마재의 대용량 재생 공정에 대해 설명하기로 한다.

도 13은 본 발명에 따른 워터젯 가공에 사용된 연마재의 대용량 재생 공정을 순차적으 도시한 것으로서, 본 발명에 따른 워터젯 가공에 사용된 연마재의 대용량 재생 방법은, 먼저, 워터젯 가공업체에서 사용된 연마재(폐연마재)를 회수하여 1차 저장탱크(110)에 저장한다.(S210)

그리고, 상기 1차 저장탱크(110)에 저장된 연마재는 하부의 배출구(111a)를 통해 정량 배출된 후, 1차 컨베이어(115)를 통해 소분할된 형태로 이송되어 1차 선별기(120)의 상부로 투입된다.

이때, 1차 저장탱크(110)에서는 투입된 연마재의 점도에 따라 진동모터(112)에 부착된 듀얼타이머(114)의 타이머 시간을 달리 설정하여 진동모터(112) 작동시간이 개별적으로 카운트되도록 함으로써, 1차 저장탱크(110)에 투입된 연마재의 점도에 맞게 1차 선별기(120)로 투입되는 연마재의 투입량을 정량적으로 조절할 수 있다.

그런 다음, 1차 선별기(120)에서는 상부에서 투입된 연마재 중에서 입자크기가 큰 절삭모재 및 이물질들을 걸러내어 재활용 가능한 연마재를 1차 선별한다.(S210)

그리고, 1차 선별기(120)에서 1차 선별 과정을 거친 연마재는 1차 세척기(130) 내부로 투입되며, 상기 1차 세척기(130) 내부에서 세척용수의 수면 아래에 위치하는 연마재가 경사형 스크류(134)를 통해 상부로 회전 이송되면서 내부에 채워진 세척용수를 통해 세척되는 동시에 상부로 이송하는 과정에서 연마재에 흡착된 물이 하방으로 낙하되어 탈수된다.(S230)

이어서, 상기 1차 세척기(130)에서 1차 세척 및 탈수된 연마재는 2차 세척기(140)로 투입되어 외부에서 공급되는 세척용수를 통해 2차 세척된 후, 진동모터(141)를 통해 인가되는 진동력에 의해 탈수가 이루어진다.(S240)

다음으로, 상기 2차 세척기(140)에서 2차 세척 및 탈수가 완료된 연마재는 2차 컨베이어(145)를 통해 이송되어 2차 저장탱크(150)로 투입되어 저장되고(S250),이후, 건조기(160) 내부로 투입되어 건조기(160) 내부에서 전방으로 회전 이송되면서 열풍을 이용하여 일정시간 동안 건조된다.(S260)

그리고, 건조기(160)에서 건조가 완료된 연마재는 3차 컨베이어(165)를 통해 2차 선별기(170)로 투입되며, 상기 2차 선별기(170)에서는 내부에 구비된 다단식 구조를 갖는 복수의 메쉬 플레이트(174,175)를 통해 투입된 연마재로부터 이물질 및 절삭모재를 걸러내는 동시에, 워터젯 가공에 재활용이 가능한 조립질의 연마재와 워터젯 가공에 재활용이 불가능한 세립질의 연마재를 구분 선별한 후 외부로 배출된다.(S270)

그런 다음, 상기 2차 선별기(170)에서 입자 크기별로 구분 선별된 연마재는 4차 컨베이어(175)를 통해 3차 저장탱크(180)로 이송되어 상기 3차 저장탱크(180)에 일시적으로 저장 및 보관된다.(S280)

그리고, 상기 3차 저장탱크(180)에 저장 및 보관된 연마재는 포장설비로 공급되어 완제품 형태로 최종 포장됨으로써 연마재 재생공정이 모두 완료된다.(S290)

상술한 바와 같이 본 발명은 워터젯 가공에 사용된 고가의 연마재를 일련의 연속된 공정을 통해 높은 회수율로 용이하게 회수하여 재활용 처리할 수 있으며, 또한 워터젯 가공시 발생하는 절삭모재와 워터젯 가공에 사용된 연마재를 효과적으로 분리하여 높은 회수율로 회수할 수 있는 장점이 있다.

특히, 본 발명의 연마재 대용량 재생 공정에 따르면, 하루 10톤 이상의 연마재를 대용량으로 재생 처리할 수 있으며, 기존에 사용 후 폐기되던 고가의 연마재를 70% 이상의 높은 회수율로 회수하여 재사용할 수 있기 때문에, 기존에 재사용되지 못하고 전량 폐기처분 함에 따라 발생되던 경제적 손실을 최소화할 수 있다. 아울러, 연마재의 세척과정에서 발생되는 오염수를 여과조로 투입하여 침전작용 및 필터를 이용하여 여과시킨 후 다시 세척공정에 투입하여 연마재 세척을 위한 재생수로 재활용할 수 있기 때문에 오염수의 방출에 따른 환경오염을 최소화하면서 자원 리싸이클 측면에서 한층 유용한 효과를 발휘할 수 있다.

또한, 연마재의 1차 세척공정에 있어서, 물과 연마재가 함께 채워져 있는 있는 수조 내부에 경사형 스크류(134)의 일부분이 잠긴 상태에서 연마재의 상향 회전 이송이 이뤄지는 과정을 통해 미세한 연마재 및 이물질은 물 위에서 부유하여 분리되고, 물 위에 부유하지 않을 정도 크기의 연마재만 경사형 스크류(134)를 통해 회전 이송되면서 세척 및 탈수가 연속적으로 이루어짐으로써 연마재의 세척시간이 단축되고, 세척효율이 증가되는 장점이 있다.

또한, 기존 방식의 연마재 재활용 장치는 입자 크기가 큰 연마재만을 회수하고, 일정 크기 이하의 입자 크기를 갖는 연마재는 세척 불량으로 모두 폐기처리함에 따라 연마재의 회수율이 낮고 경제성도 저하되는 문제가 있었으나, 본 발명에서는 2차 선별기로 투입되는 연마재의 크기에 따라 다단식 구조의 메쉬 플레이트로 연마재를 입자 크기별로 구분하여 분류하고, 워터젯 가공에 재사용이 불가능한 일정 크기 이하의 미세한 세립질 연마재도 반도체 공정이나 유리 가공 등에 재활용하여 사용할 수 있는 장점이 있다.

이상과 같이 본 발명을 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면, 본 발명의 기술적 사상과 필수적 특징을 유지한 채로 다른 형태로도 실시될 수 있음을 인지할 수 있을 것이다.

본 발명의 권리범위는 특허청구범위에 의하여 규정되어질 것이지만, 특허청구범위 기재사항으로부터 직접적으로 도출되는 구성은 물론 그와 등가인 구성으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태 또한 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

100 : 연마재 대용량 재생 시스템
110 : 1차 저장탱크
111,151 : 연마재 저장통
112,125,141,152 : 진동모터
114 : 듀얼타이머
115,145,165,175 : 1,2,3,4차 컨베이어
120 : 1차 선별기
123,174,175 : 메쉬 플레이트
124 : 안내판
130 : 1차 세척기
134 : 경사형 스크류
140 : 2차 세척기
142 : 완충부재
144 : 베이스
146 : 사각형 수조
150 : 2차 저장탱크
160 : 건조기
162 : 건조챔버
164 : 버너
170 : 2차 선별기
180 : 3차 저장탱크

Claims (9)

1. 워터젯 가공시스템을 이용한 가공 대상물의 절삭가공 후 발생되는 연마재(폐연마재)를 저장하는 1차 저장탱크;
   상기 1차 저장탱크로부터 이송 후 투입된 연마재로부터 입자크기가 큰 절삭모재 및 이물질을 걸러내어 재활용 가능한 연마재를 선별하는 1차 선별기;
   상기 1차 선별기로부터 투입된 연마재를 상방으로 회전 이송시키면서 외부에서 공급된 세척용수로 1차 세척하여 상기 연마재에 흡착된 이물질을 제거하는 1차 세척기;
   상기 1차 세척기로부터 배출 후 투입된 연마재를 세척용수로 2차 세척 및 탈수하여 외부로 배출하는 2차 세척기;
   상기 2차 세척기로부터 이송 후 투입된 연마재를 저장하는 2차 저장탱크;
   상기 2차 저장탱크에서 배출 후 투입된 연마재를 회전 이송시키면서 열풍을 이용하여 건조시키는 건조기;
   상기 건조기로부터 이송 후 투입된 연마재로부터 이물질 및 절삭모재를 걸러내는 동시에 워터젯 가공시스템에 재사용 가능한 조립질의 연마재와 재사용이 불가능한 세립질의 연마재를 구분하여 선별하는 2차 선별기;
   상기 2차 선별기에서 최종 선별 처리된 재활용 가능한 연마재를 저장하고, 저장된 연마재를 최종 제품 형태의 포장을 위해 배출하는 3차 저장탱크;
   를 포함하고,
   상기 1차 내지 3차 저장탱크 중 적어도 어느 하나의 저장탱크는,
   상부 및 하부가 개방된 'V'자형 단면구조를 갖는 연마재 저장통과, 상기 연마재 저장통에 진동을 인가하는 진동모터를 포함하며,
   상기 진동모터에는 상기 연마재 저장통에 투입된 연마재의 점성에 따라 타이머 시간을 다르게 설정하여 연마재의 배출량을 조절하기 위한 듀얼타이머가 연결되고,
   상기 1차 세척기는, 세척용수가 채워진 수조와 내부에서 외부로 상향 경사진 형태로 설치되는 경사형 스크류를 포함하고,
   상기 경사형 스크류는,
   상기 수조 내부에 채워진 세척용수의 수면 아래로 하단 일부분이 잠기고, 상단 쪽은 수조 밖으로 노출된 상태로 설치되어, 회전하는 스크류를 통해 연마재를 상부로 회전 이송시키면서 세척 및 배출할 수 있도록 된 것을 특징으로 하는, 워터젯 가공에 사용된 연마재의 대용량 재생 시스템.
   
2. 제1항에 있어서, 상기 1차 및 2차 세척기에서 사용된 세척용수 중에 포함된 부유성 이물질을 여과하여 사용 가능한 재생수를 생성하는 여과조를 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 워터젯 가공에 사용된 연마재의 대용량 재생 시스템.
   
3. 삭제
4. 삭제
5. 제1항에 있어서, 상기 2차 선별기의 내부에는 상하방향으로 일정 간격을 두고 이격 배치된 복수의 메쉬 플레이트가 다단식 구조로 설치되되,
   하부에 위치한 메쉬 플레이트는 상부에 위치한 메쉬 플레이트보다 메쉬(mesh) 크기가 작은 것을 특징으로 하는, 워터젯 가공에 사용된 연마재의 대용량 재생 시스템.
   
6. 워터젯 가공시스템을 이용한 가공 대상물의 절삭가공 후 발생되는 연마재(폐연마재)를 1차 선별기로 투입하여 연마재 중에 포함된 입자크기가 큰 절삭모재 및 이물질을 걸러내어 선별하는 1차 선별단계;
   상기 1차 선별기를 통해 선별된 연마재를 1차 세척기에 투입하여 연마재를 상방으로 회전 이송시키면서 세척용수를 이용하여 연마재를 세척하는 1차 세척단계;
   상기 1차 세척기를 통해 세척이 완료된 연마재를 2차 세척기에 투입하여 세척용수로 세척하는 동시에 세척된 연마재에 진동을 인가하여 탈수하는 2차 세척단계;
   상기 2차 세척기를 통해 세척 및 탈수가 완료된 연마재를 건조기에 투입하여 연마재를 전방으로 회전 이송시키면서 열풍을 이용하여 건조시키는 건조단계;
   상기 건조기를 통해 건조된 연마재를 2차 선별기에 투입하여 연마재로부터 이물질 및 절삭모재를 걸러내는 동시에 워터젯 가공시스템에 재사용이 가능한 조립질의 연마재와 재사용이 불가능한 세립질의 연마재를 각각 구분하여 선별하는 2차 선별단계;
   를 포함하고,
   상기 1차 선별단계에서는, 연마재의 점성에 따라 상기 1차 선별기로 투입되는 연마재의 투입량이 조절되며,
   상기 1차 세척단계에서는, 상기 1차 세척기 내부 세척용수의 수면 아래에 위치하는 연마재를 경사형 스크류를 이용하여 상방으로 회전 이송시키면서 세척하는 것을 특징으로 하는, 워터젯 가공에 사용된 연마재의 대용량 재생 방법.
   
7. 삭제
8. 삭제
9. 제6항에 있어서, 상기 2차 선별단계에서는, 상기 2차 선별기 내부에 다단식 구조로 설치된 복수의 메쉬 플레이트를 이용하여 워터젯 가공시스템에 재사용 가능한 조립질의 연마재와 재사용이 불가능한 세립질의 연마재를 각각 구분 선별하는 것을 특징으로 하는, 워터젯 가공에 사용된 연마재의 대용량 재생 방법.
   
   

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