KR102652002B1 - 분말체 정량 공급장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은, 분말체를 공급하는 호퍼부(10); 원통 구조로 이루어지며 상부 일측 및 하부 일측 각각에 제1, 2개구부(21, 23) 각각이 형성되어 호퍼부(10) 하측에 위치하는 하우징부(20); 하우징부(20)의 제1, 2개구부(21, 23) 각각과 대향하는 일측부위에는 복수 개의 유입-배출공(311)이 형성되고 타측 내부에는 일정각도 경사진 가이드판(313)이 마련되어 하우징부(20) 내부에 위치하는 회전드럼(310), 회전드럼(310)의 중심축을 관통하는 회전축(320), 회전축(320)의 타단부위와 축연결되는 제1구동모터(330)로 이루어지는 회전드럼부(30); 하단부위가 지면과 접하며 하우징부(20)의 하측에 위치하는 지지체부(40); 일측부위가 하우징부(20)의 제2개구부(23) 하측에 위치하고 타측부위는 일정길이 연장되는 스크류(51), 스크류(51)의 일단부위와 축연결되는 제2구동모터(55)로 이루어지는 이송부(50); 스크류(51)의 타측부위 하측에 위치하여 스크류(51)를 통해 공급되는 분말체를 일정량 공급하는 정량공급부(60);를 포함하는 분말체 정량 공급장치를 제공한다.

Description

분말체 정량 공급장치{Quantitative powder supplying device}
본 발명은 분말체의 정량 공급장치에 관한 것으로, 더욱 구체적으로는 별도의 설비를 추가하지 않더라도 분말체의 공급 과정에서 분말체가 응고되는 현상을 원천적으로 방지할 수 있음은 물론 분말체의 밀도가 일정하게 유지되는 상태에서 한 번에 공급되는 분말체의 양 및 분말체의 공급시기를 다양하게 제어하는 것이 가능한 분말체 정량 공급장치에 관한 것이다.
래핑 연마작업이나 플라스틱 원료를 이용한 사출작업 등을 수행하는 경우 개별 작업 단계마다 필요한 연마제나 첨가제들은 사전에 계산된 양만큼 정확하게 계량되어 투입되어야 하며, 만일 계량된 양보다 많은 양이 투입되거나 또는 그보다 작은 양이 투입되면 제품이 불량이 될 수 있음은 물론 연마기구나 금형 자체가 손상되는 상황이 발생하기도 한다.
게다가 이러한 작업에 소요되는 연마제나 첨가제들은 대기 중의 수분에 매우 취약한 미세한 분말체(powder)로 이루어져 있어, 호퍼를 통한 공급과정에서 일시 지연되거나 공급라인이 일시 정체되면 수분의 침투로 인해 분말체가 덩어리지면서 고화되는 현상이 발생한다. 이럴 경우, 공급 장치의 가동을 중지한 다음 고화된 분말체 덩어리를 회수하고 호퍼 내부에 대한 청소 작업을 수행해야 한다는 점에서 생산성이 현저히 떨어지는 문제가 있었다.
이를 위해, 지연 없이 분말체를 정량으로 공급할 수 있는 다양한 기술들이 제안되고 있는데 대한민국 등록특허 제1895361호도 그 중 하나이다. 이 기술은 도 5에 개시된 것과 같이, 내부에 일정크기의 수용부(302d)가 형성되고 일측부위 및 타측부위 각각에 유입구(302c) 및 배출구(302e) 각각이 형성되는 회전버킷(302)을 이용하여 일정량의 분말체를 공급하는 방식이다.
즉, 회전버킷(302)이 일정각도 회전하는 과정 중에 분말체의 일정량이 유입구(302c)를 통해 수용부(302d)에 투입되면, 이후 회전버킷(302)이 일정각도 더 회전하면서 배출구(302e)를 통해 수용부(302d)에 충전되어 있던 분말체를 공급관(301c)으로 배출시키며, 이러한 과정이 회전버킷(302)이 회전하는 과정 중에 반복적으로 수행되는 구성적 특징이 있다.
그런데, 이러한 방식은 한 번에 공급할 수 있는 분말체의 양 자체가 너무 작을 뿐 아니라 분말체의 공급 주기 역시 너무 길어 사용할 수 있는 분야가 매우 한정적이다. 게다가, 이러한 방식은 회전버킷 상측부위에 설치되는 호퍼 내부에 분말체가 장시간 정체될 수 있어, 회전스크류나 회전봉과 같이 분말체의 응고를 방지하기 위한 수단이 호퍼 내부에 필수적으로 마련되어야 한다는 점에서 장치가 복잡해지는 문제가 있었다.
대한민국 등록특허 제1895361호 대한민국 공개실용 제1997-0060718호 일본 공개실용 소60-32281호
본 발명은 이러한 종래 기술의 문제점을 개선하기 위해 제안된 것으로서, 본 발명의 목적은 많은 양의 분말체가 장시간 응고되지 않은 상태를 유지하면서 필요한 정량만큼 즉시에 공급할 수 있는 장치를 제공함에 있다.
본 발명은 이러한 목적을 달성하기 위하여, 분말체를 공급하는 호퍼부(10); 원통 구조로 이루어지며 상부 일측 및 하부 일측 각각에 제1, 2개구부(21, 23) 각각이 형성되어 호퍼부(10) 하측에 위치하는 하우징부(20); 하우징부(20)의 제1, 2개구부(21, 23) 각각과 대향하는 일측부위에는 복수 개의 유입-배출공(311)이 형성되고 타측 내부에는 일정각도 경사진 가이드판(313)이 마련되어 하우징부(20) 내부에 위치하는 회전드럼(310), 회전드럼(310)의 중심축을 관통하는 회전축(320), 회전축(320)의 타단부위와 축연결되는 제1구동모터(330)로 이루어지는 회전드럼부(30); 하단부위가 지면과 접하며 하우징부(20)의 하측에 위치하는 지지체부(40); 일측부위가 하우징부(20)의 제2개구부(23) 하측에 위치하고 타측부위는 일정길이 연장되는 스크류(51), 스크류(51)의 일단부위와 축연결되는 제2구동모터(55)로 이루어지는 이송부(50); 스크류(51)의 타측부위 하측에 위치하여 스크류(51)를 통해 공급되는 분말체를 일정량 공급하는 정량공급부(60);를 포함하되, 상기 회전드럼(310)의 타측 외면부위에는 하우징부(20)의 타측 내면과 회전드럼(310)의 타측 외면 사이 공간으로 유입되는 분말체를 회수하기 위한 스크래퍼(315)가 마련되는 것을 그 기술적 특징으로 한다.
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상기 정량공급부(60)는, 스크류(51)의 타측부위 하측에 위치하는 배출호퍼(61); 배출호퍼(61)의 타측부위로 일정간격 이격되어 위치하는 유압실린더(65), 유압실린더(65)의 로드와 축연결되어 배출호퍼(61)의 유로를 개폐하는 개폐판(67);으로 이루어질 수 있다.
상기 하우징부(20)의 하측 일면부위에는 회전드럼(310) 내부로 투입되는 분말체의 적층 정도를 감지하는 레벨센서부(70)가 설치될 수 있다.
본 발명은 호퍼를 통해 공급되는 분말체를 회전드럼의 내부공간에 일정량 이상 적층시키되, 회전드럼을 일정속도로 회전시켜 적층된 분말체를 지속적으로 교반시키는 구성을 도입함으로써, 별도의 설비를 추가하지 않더라도 분말체가 응고되는 현상을 원천적으로 방지할 수 있음은 물론 분말체가 일정한 밀도를 유지하면서 공급될 수 있도록 해준다.
또한, 본 발명은 회전드럼 및 이송부의 연계 구성을 통해 분말체를 작업 공간으로 지속적으로 공급하는 것이 가능함은 물론, 개폐판의 작동주기를 적절하게 조절하는 것에 의해 한 번에 공급되는 분말체의 양 및 분말체의 공급시기를 다양하게 제어하는 것이 가능하다.
도 1은 본 발명에 따른 정량 공급장치의 개략적인 전체 구성도.
도 2는 본 발명에 따른 정량 공급장치의 개략적인 내부 구성도.
도 3a는 본 발명에 따른 정량 공급장치에 있어 회전드럼의 개략적인 사시 구성도.
도 3a는 본 발명에 따른 정량 공급장치에 있어 회전드럼의 개략적인 단면 구성도.
도 4는 도 3a는 본 발명에 따른 정량 공급장치에 있어 정량공급부의 개략적인 구성도.
도 5는 종래 분말체 정량 공급장치의 개략적인 일 구성도.
본 발명에 따른 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 살펴보면 다음과 같은데, 본 발명의 실시예를 상술함에 있어 본 발명의 기술적 특징과 직접적인 관련성이 없거나, 또는 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 사항에 대해서는 그 상세한 설명을 생략하기로 한다.
본 발명은 분말체를 정량으로 공급할 수 있는 장치로서, 호퍼부(10), 하우징부(20), 회전드럼부(30), 지지체부(40), 이송부(50), 정량공급부(60)를 포함하여 이루어지는 특징이 있다. 이하 이들 각 구성을 구체적으로 살펴본다.
호퍼부(10)는 분말체가 공급되는 부분이다. 통상적인 호퍼와 유사하게 하측으로 갈수록 단면적이 좁아지도록 구성되는 것이 바람직하다. 이때, 호퍼부(10) 내부에는 회전스크류나 회전봉과 같이 공급되는 분말체의 응고를 방지하기 위한 어떠한 수단도 설치될 필요가 없다.
하우징부(20)는 호퍼부(10) 하측에 위치하며, 도면과 같이 원통 구조로 이루어지는 것이 바람직하고, 상부 일측 및 하부 일측 각각에는 제1, 2개구부(21, 23)가 형성된다. 제1개구부(21)는 호퍼부(10)의 하단부위와 연통되며, 제2개구부(23)는 후술할 이송부(50)와 연통된다.
회전드럼부(30)는 호퍼부(10)로부터 공급되는 분말체가 일정량씩 일시 저장된 다음 이송부(50)로 분말체를 일정량씩 연속하여 공급하는 부분으로, 회전드럼(310), 회전축(320), 제1구동모터(330)로 이루어진다.
도 3a에 개시된 것과 같이 회전드럼(310)은 일면부위가 개구된 원통 구조로 이루어져 하우징부(20) 내부에 위치한다. 하우징부(20)의 제1, 2개구부(21, 23) 각각과 대향하는 회전드럼(310)의 일측부위에는 복수 개의 유입-배출공(311)이 형성된다.
유입-배출공(311)은 호퍼부(10) 및 하우징부(20)의 제1개구부(21)를 통해 낙하하는 분말체가 유입되는 부분이며, 회전드럼(310)의 내부 공간으로 유입되어 적층되어 있던 분말체 중의 일부가 하우징부(20)의 제2개구부(23)를 통해 배출되는 부분이다.
이때, 회전드럼(310)에 형성되는 유입-배출공(311) 각각은 도 2에 개시된 것과 같이 평형사변형 형상으로 이루어질 수 있다. 이는 회전드럼(310)이 일정 속도로 회전할 때, 제1개구부(21)를 통해 낙하하는 분말체가 회전드럼(310)의 내부 공간으로 보다 용이하게 유입되도록 유도하기 위함이다.
회전드럼(310)의 타측 내부에는 일정각도로 경사진 가이드판(313)이 마련된다. 가이드판(313)은 회전드럼(310)의 내부를 따라 환형으로 마련되는 것이 바람직하다. 가이드판(313)은 회전드럼(310)의 내부 공간으로 유입되는 분말체를 제2개구부(23)가 위치하는 회전드럼(313)의 일측부위로 가이드하여 적층시키기 위한 수단이다.
회전축(320)은 회전드럼(310)의 중심축을 관통하며, 그 양단부위는 하우징(20)의 일측외면 및 타측외면 각각을 관통하여 노출된다. 제1구동모터(330)는 회전축(320)의 타단부위와 축연결된다. 제1구동모터(330)와 회전축(320)의 타단부위 사이에는 미도시된 감속기가 매개될 수도 있다.
이처럼, 본 발명은 호퍼부(10)로부터 공급되는 분말체를 일정크기를 가지는 회전드럼(310)의 내부 공간에 적층시키되, 회전드럼(310)를 일정속도로 회전시켜 회전드럼(310) 내부 공간에 적층된 분말체가 지속적으로 교반되도록 유도함으로써 대기 중에 노출되더라도 분말체가 응고되는 현상을 원천적으로 방지할 수 있음은 물론 분말체의 밀도가 일정한 상태로 유지할 수 있게 된다.
이때, 본 발명은 도 2 및 도 3b 각각에 개시된 것과 같이, 회전드럼(310)의 타측 외면부위에 스크래퍼(315)가 마련되는 경우를 배제하지 않는다. 분말체가 하우징부(20)의 제1개구부(21)를 통해 공급될 때, 분말체 중의 일부는 하우징부(20)의 타측 내면과 회전드럼(310)의 타측 외면 사이 공간으로 유입될 수 있다.
이러한 현상은 낙하하는 분말체들이 일정 속도로 회전하고 있는 회전드럼(310)의 유입-배출공(311)로 곧바로 유입되지 못하고 회전드럼(310)의 외면을 따라 회전하는 과정에서 발생하며, 이러한 현상이 장시간 유지되면 회전드럼(310)의 작동이 용이하지 않을 수 있다.
때문에, 회전드럼(310)의 타측 외면부위에 스크래퍼(315)를 마련하여, 하우징부(20)의 타측 내면과 회전드럼(310)의 타측 외면 사이 공간으로 유입되는 분말체를 하우징부(20)의 제2개구부(23) 방향으로 이동시키는 것이다. 스크래퍼(315)는 도면과 같이 일정각도마다 위치를 달리하며 복수 개의 지점에 설치될 수도 있을 것이다.
한편, 스크래퍼(315)를 설치함에 있어 도 3a와 같이 회전드럼(310)의 외면에 일정각도 경사지도록 설치하게 되면, 회전드럼(310)이 회전하면서 하우징부(20)의 타측 내면과 회전드럼(310)의 타측 외면 사이 공간에 위치하는 분말체들을 제2개구부(23)가 위치하는 회전드럼(313)의 일측부위로 더욱 용이하게 이동시키는 것이 가능하다.
지지체부(40)는 하우징부(20)의 하측에 위치하여 본 발명에 따른 정량 공급장치를 지지하는 부분으로, 그 하단부위가 지면과 접한다. 지지체부(40)는 도면과 같이 좌우 측판 구조로 이루어질 수 있다.
이송부(50)는 회전드럼부(30)에서 공급되는 분말체를 정량공급부(60)로 전달하는 부분으로, 스크류(51) 및 제2구동모터(55)를 포함하여 이루어진다. 도 2와 같이 스크류(51)의 일측부위는 하우징부(20)의 제2개구부(23) 하측에 위치하며, 그 타측부위는 일정길이 연장된다. 제2구동모터(55)는 스크류(51)의 일단부위와 축연결된다. 도면부호 53은 감속기로서, 스크류(51)와 제2구동모터(55) 사이에 매개될 수 있다.
정량공급부(60)는 스크류(51)를 통해 공급되는 분말체를 일정량 공급하는 부분으로 스크류(51)의 타측부위 하측에 위치한다. 이때, 본 발명에 따른 정량공급부(60)는 도 2 및 도 4 각각과 같이 배출호퍼(61), 유압실린더(65) 및 개폐판(67)을 포함하여 이루어질 수 있다.
배출호퍼(61)는 스크류(51)의 타측부위 하측에 위치한다. 도면부호 63은 배출호퍼(61) 하측에 위치하는 배출관이다. 유압실린더(65)는 배출호퍼(61)의 타측부위로 일정간격 이격되어 위치한다. 개폐판(67)은 유압실린더(65)의 로드(도면부호 미도시)와 축연결되며, 배출호퍼(61)와 배출관(63)를 개폐한다.
한편, 본 발명은 이러한 구성으로 이루어지는 정량 공급장치에 부가적으로 레벨센서부(70)가 설치되는 경우를 제안한다. 레벨센서부(70)는 회전드럼(310) 내부로 투입되는 분말체의 적층 정도를 감지하는 수단으로, 도 1 및 도 2 각각과 같이 하우징부(20)의 하측 일면부위에 설치될 수 있다.
본 발명은 분말체가 호퍼부(10)를 통해 회전드럼(310)의 내부공간으로 유입되면, 일정량의 분말체가 회전드럼(310)의 내부공간에 적층된 상태에서 교반되며 지속적으로 분말체를 이송부(50)로 공급하게 되는데, 호퍼부(10)를 통한 분말체의 공급이 연속하여 이어지지 않으면 정량공급부(60)를 통한 분말체 공급이 중단될 수 있다.
때문에, 회전드럼(310)의 내부공간으로 유입되어 적층되는 분말체의 양을 감지하기 위한 수단으로서 레벨센서부(70)를 설치하고, 이를 통해 분말체의 공급을 제어하게 되면 작업의 중단없이 정량공급부(60)를 통해 필요한 만큼의 분말체를 지속적으로 공급하는 것이 가능하다.
도면에는 회전자(73) 및 감지체(71)로 이루어지는 레벨센서부(70)의 일례가 개시되어 있다. 이 예는 회전자(73)가 분말체와 함께 회전하는지 여부를 감지하며, 만일 회전자(73)의 회전이 감지되지 않으면 회전드럼(310)의 내부공간에는 기준에 미달하는 분말체가 적층되었다고 판단하는 구성이다.
즉, 회전드럼(310)이 정상적으로 회전하고 있음에도 회전자(73)의 회전이 감지되지 않으면, 감지체(71)는 회전드럼(310) 내부에 적층된 분말체의 양이 기준보다 낮아 회전자(73)의 작동이 중지된 것으로 판단하고 이를 제어부로 전달하여 호퍼부(10)를 통해 분말체를 즉각 공급하도록 안내한다. 이때, 이송부(50) 및 정량공급부(60)의 작동을 일시 중단할 수도 있을 것이다.
이러한 구성으로 이루어지는 본 발명의 개략적인 작동 구성을 전술한 설명 및 첨부된 도 2를 참조하여 살펴본다.
미도시된 제어부의 조작에 따라 제1구동모터(330)가 가동되는 상황에서 호퍼부(10)를 통해 분말체가 공급된다(① 참조). 분말체는 호퍼부(10)의 하단부위 및 하우징부(20)의 제1개구부(21)를 통해 일방향으로 일정속도로 회전하고 있는 회전드럼(310)의 일측 외면부위로 낙하한다.
제1개구부(21)를 통해 회전드럼(310)의 일측 외면부위로 낙하하는 분말체는 회전드럼(310)의 일측부위에 형성되는 유입-배출공(311)을 통해 순차적으로 유입되어 회전드럼(310)의 내부공간에 적층된다(② 참조). 분말체가 회전드럼(310)의 내부공간에 일정량 적층되면(레벨센서부(70)를 통해 감지할 수도 있음), 제2구동모터(55)를 작동시킨다.
회전드럼(310)의 일측 외면부위로 낙하하는 분말체 중에서 하우징부(20)의 타측 내면과 회전드럼(310)의 타측 외면 사이 공간으로 유입되는 분말체들은, 회전드럼(310)의 타측 외면부위에 마련되는 스크래퍼(315)에 의해 회전드럼(310)이 회전하면서 하우징부(20)의 제2개구부(23) 방향으로 자연스럽게 이동됨은 전술한 바와 같다.
제2구동모터(55)가 작동하고 있는 상태에서 회전드럼(310)의 내부공간에 적층되어 있던 분말체 중의 일부가 유입-배출공(311) 및 하우징부(20)의 제2개구부(23)를 통해 일방향으로 회전하고 있는 스크류(51)의 일측부위로 낙하하면(③ 참조), 낙하한 분말체는 스크류(31)의 외면을 따라 타측방향으로 이동하면서 정량공급부(60)로 공급된다(④ 참조).
이때, 개폐판(67)은 배출호퍼(61)와 배출관(63) 사이를 폐쇄한 상태로서, 스크류(51)에 의해 공급되는 분말체는 개폐판(67)과 배출호퍼(61) 내부공간에 적층된다. 개폐판(67)과 배출호퍼(61) 내부공간 사이에 분말체가 일정량 적층되면, 제어부의 신호에 따라 유압실린더(65)가 작동하고, 개페판(67)은 후퇴하면서 배출호퍼(61)와 배출관(63) 사이가 개방되며 분말체는 배출관(63)을 통해 작업 공간으로 배출되면서 공급된다(⑤ 참조).
이처럼 본 발명은 회전드럼의 내부공간에 분말체를 적층시키되 회전드럼을 일정속도로 회전시킴으로써 분말체가 응고되는 현상을 원천적으로 방지할 수 있으며, 회전드럼 및 이송부를 통해 분말체를 지속적으로 공급하는 것이 가능하고, 개폐판의 작동주기를 조절하는 것에 의해 한 번에 공급되는 분말체의 양 및 분말체의 공급시기를 다양하게 변경하는 것이 가능하다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예들에 한정하여 설명하였으나 이는 단지 예시일 뿐이며, 본 발명은 이에 한정되지 않고 여러 다양한 방법으로 변경되어 실시될 수 있으며, 나아가 개시된 기술적 사상에 기초하여 별도의 기술적 특징이 부가되어 실시될 수 있음은 자명하다 할 것이다.
10 : 호퍼부 20 : 하우징부
30 : 회전드럼부 40 : 지지체부
50 : 이송부 60 : 정량공급부
70 : 레벨센서부

Claims (4)

  1. 분말체를 공급하는 호퍼부(10);
    원통 구조로 이루어지며 상부 일측 및 하부 일측 각각에 제1, 2개구부(21, 23) 각각이 형성되어 호퍼부(10) 하측에 위치하는 하우징부(20);
    하우징부(20)의 제1, 2개구부(21, 23) 각각과 대향하는 일측부위에는 복수 개의 유입-배출공(311)이 형성되고 타측 내부에는 일정각도 경사진 가이드판(313)이 마련되어 하우징부(20) 내부에 위치하는 회전드럼(310), 회전드럼(310)의 중심축을 관통하는 회전축(320), 회전축(320)의 타단부위와 축연결되는 제1구동모터(330)로 이루어지는 회전드럼부(30);
    하단부위가 지면과 접하며 하우징부(20)의 하측에 위치하는 지지체부(40);
    일측부위가 하우징부(20)의 제2개구부(23) 하측에 위치하고 타측부위는 일정길이 연장되는 스크류(51), 스크류(51)의 일단부위와 축연결되는 제2구동모터(55)로 이루어지는 이송부(50);
    스크류(51)의 타측부위 하측에 위치하여 스크류(51)를 통해 공급되는 분말체를 일정량 공급하는 정량공급부(60);를 포함하되,
    상기 회전드럼(310)의 타측 외면부위에는 하우징부(20)의 타측 내면과 회전드럼(310)의 타측 외면 사이 공간으로 유입되는 분말체를 회수하기 위한 스크래퍼(315)가 마련되는 것을 특징으로 하는 분말체 정량 공급장치.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 정량공급부(60)는, 스크류(51)의 타측부위 하측에 위치하는 배출호퍼(61); 배출호퍼(61)의 타측부위로 일정간격 이격되어 위치하는 유압실린더(65), 유압실린더(65)의 로드와 축연결되어 배출호퍼(61)의 유로를 개폐하는 개폐판(67);으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 분말체 정량 공급장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 하우징부(20)의 하측 일면부위에는 회전드럼(310) 내부로 투입되는 분말체의 적층 정도를 감지하는 레벨센서부(70)가 설치되는 것을 특징으로 하는 분말체 정량 공급장치.
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