상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 쇼트 볼을 이용하여 석재 등의 피 가공재 표면을 가공하는 쇼트 블라스트 장치에 있어서, 쇼트 블라스트 장치의 캐비닛(cabinet) 본체와, 피가공재의 표면을 가공하기 위해 피가공재를 이송하는 피가공재 이송유닛과, 피가공재의 표면가공을 위해 쇼트 볼을 피가공재의 표면으로 투사하는 투사유닛과, 피가공재의 표면가공에 사용되는 쇼트 볼을 순환시켜 재사용하기 위한 쇼트 볼 순환유닛과, 피가공재의 표면가공 후에 피가공재의 표면에 남는 석분 등의 불순물을 제거하기 위한 에어(air) 분사유닛을 구비하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기의 쇼트 블라스트 장치는 피가공재의 표면가공 과정 중에 쇼트 볼과 함께 혼재되어 있는 불순물을 그 입자의 크기에 따라 효과적으로 선별하여 제거하기 위한 선별장치를 더 구비하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 본체 캐비닛은, 전실(前室), 투사실 및 후실(後室)로 나뉘고, 전실과 투사실 및 투사실과 후실 사이에 폴리우레탄(Polyurethane) 커튼(curtain)을 구비하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 피가공재 이송유닛은 복수 개의 롤러(roller)로 이루어지는 롤러 컨베이어와, 상기 롤러 컨베이어를 구동시키는 구동모터를 구비하는 것이 바람직하며, 상기 컨베이어 벨트의 표면에 폴리우레탄 또는 내마모성 고무가 도포되는 것이 더욱 바람직하다.
또한, 상기 투사유닛은, 상기 쇼트 볼을 피가공재의 표면에 투사하여 가공하기 위한 복수의 투사기(impeller)와, 상기 투사기를 구동하기 위한 투사기 구동모터를 구비하고, 상기 복수의 투사기는 피가공재가 이송되는 롤러 컨베이어의 상측 및 하측에 각각 서로 대응되게 구비되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 쇼트 볼 순환유닛은 스크루 컨베이어(screw conveyor), 버킷 엘리베이터(bucket elevator), 드럼 세퍼레이터(drum separator) 및 저장조(storage tank)를 구비하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 에어 분사유닛은 송풍기와, 송풍기를 동작시키기 위한 송풍모터와, 적어도 하나 이상의 송풍호스(hose) 및 스크레이퍼 (scraper)를 포함하여 구성되는 것이 바람직하다
또한, 가공하고자 하는 석재가 상기 캐비닛 본체로 진입하기 전에 롤러 컨베이어의 상부에 복수 개의 광센서가 구비되어 면적을 자동으로 계산하는 면적자동적산장치가 더 구비될 수 있다.
이하 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 석재의 표면가공을 위한 쇼트블라스트 장치를 도시한 사시도이며, 도 4는 상기 쇼트 블라스트 장치의 단면도이다.
도면을 참조하면, 본 발명인 쇼트 블라스트 장치는 캐비닛 본체와 투사유닛, 피가공재 이송유닛, 쇼트 볼 순환유닛 및 에어 분사유닛을 포함하여 구성된다.
본 발명인 쇼트 블라스트 장치의 개략적인 작동을 설명하면, 인버터(미도시)를 사용하여 속도 조절이 가능한 롤러 컨베이어(120)에 피가공재(110)를 올려 놓으면 일정한 속도로 전진하여 전실(130)로 진입한다.
상기 전실(130)에서는 피가공재(110)의 표면에 있는 불순물, 석분 및 석재 조각이 집진기(미도시)의 풍력에 의하여 집진덕트(600)를 통해 집진기로 이송됨으로써 제거되고, 상기 피가공재(110)는 롤러 컨베이어(120)에 의하여 투사실(140)로 진입하게 된다.
이와 같이 투사실(140)로 이송된 피가공재(110)는, 상기 투사실(140)의 상부에 좌, 우측 및 하부의 좌, 우측으로 설치되는 복수의 투사기(300)에서 투사되는 투사재인 쇼트 볼에 의하여 표면이 거칠게 가공된다.
상기 쇼트 볼은 주로 녹 방지용 스텐레스(sainless steel) 재질이 사용되며, 쇼트 볼의 투사속도는 투사기 모터(320)와 연결되어 있는 인버터(340)에 의해 조절된다.
상기 투사실(140)을 통과한 피가공재(110)는 후실(150)을 통과하면서 피가공재(110)의 상부에 쌓여있는 쇼트 볼과 그리트(grit) 및 분진 등의 불순물을 제거하는 장치인 스크레이퍼(590, 도6 참조)에 의하여 1차 제거되고, 2차로 송풍기(580, 도6 참조)에서 토출되는 강력한 바람에 의해 쇼트 볼 및 불순물 등을 제거한다.
이와 같이 후실(150)을 통과한 피가공재(110)는 후방에 설치되어 있는 롤러 컨베이어(120)에 의하여 퇴출된다.
이하 본 발명의 구성과 작용을 각 부분별로 자세히 살펴본다.
먼저 도면을 참조하여 캐비닛 본체(100)의 구조에 대해 살펴보면, 상기 캐비닛 본체(100)는 전실(130), 투사실(140), 후실(150)로 구분되며, 캐비닛 본체(100)의 하부에는 제1 스크루 컨베이어(260,260a)가 설치되고, 전실(130)에는 분진이나 석분을 외부로 배출하기 위한 집진덕트(600)가 연결되며, 투사실(140)에는 그 상부 및 하부에 각각 하나 이상의 투사기(300)가 설치되며, 후실(150)에는 송풍유닛이 각각 설치된다.
또한, 상기 전실(130)의 앞과, 전실(130)과 투사실(140) 사이와, 투사실 (140)과 후실(150) 사이 및 후실(150)로부터 피가공재(110)가 캐비닛 본체(100)의 외부로 퇴출되는 부분에 각각 쇼트 볼의 유출을 방지하기 위한 내마모성 재질의 커튼(400,410,420,430,440)이 구비된다.
이때, 상기 전실(130)과 투사실(140) 사이 및 투사실 (140)과 후실(150) 사이에 설치되는 커튼(410,420)의 경우에는 폴리우레탄의 재질이 사용되어, 빠른 속도로 투사되는 쇼트 볼에 의하여 커튼이 마모되거나 파손되는 것을 막고, 그 수명을 유지할 수 있도록 해 준다.
또한, 상기 투사실(140)의 전후에 있는 커튼(410,420)은 빠른 속도로 투사되는 쇼트 볼의 영향 때문에 파손되는 경향이 많으므로, 전실(130)에서 진입하는 쪽의 폴리우레탄 커튼(410)은 전실(130) 쪽으로, 후실(150)로 퇴출되는 쪽의 폴리우레탄 커튼(420)은 후실(150) 쪽으로 돌출되게 설치함으로써, 쇼트 볼에 의한 상기 커튼(410,420)의 파손을 감소시키고, 쇼트 볼의 전실(130) 또는 후실(150)로의 유출을 방지하게 된다.
또한, 피가공재(110)가 전실(130)로 진입하는 부분의 커튼(400)과 후실(150)에서 퇴출되는 부분의 커튼(440)은 쇼트 볼의 영향이 적으므로 폴리우레탄 보다는 경제적인 면에서 유리한 내마모성 고무의 재질을 채용하여 쇼트 볼이 전실(130) 또는 후실(150)로 유출되는 것을 차단한다.
다음으로, 피가공재의 표면을 가공하기 위해 피가공재를 이송하는 피가공재 이송유닛에 대하여 살펴본다.
피가공재 이송유닛은 피가공재(110)가 위에 얹혀 이송되는 다수의 롤러로 이루어지는 롤러 컨베이어(120)와, 이의 구동을 위한 구동모터(미도시)를 포함하여 구성된다.
이때, 상기 롤러 컨베이어(120)의 표면은 폴리우레탄 또는 내마모성 고무가 도포됨으로써, 피가공재(110)가 상기 롤러 컨베이어(120)의 표면에서 미끄러져 진로를 이탈하거나 투사실(140)에서 불균일하게 가공되는 것을 방지하도록 하고, 이에 따라 일정한 품질의 제품을 대량으로 생산할 수 있도록 하는 것이 바람직하다.
다음으로, 쇼트 볼의 투사유닛에 대해 살펴 보기로 한다.
도면을 참조하면, 상기 투사실(140)의 상부 및 하부에 적어도 하나 이상씩 구비되는 투사기(300)는 피가공재(110)의 재질 및 그 가공정도에 따라 인버터 (340)에 의해 투사속도가 조절되며, 또한 피가공재(110)의 크기 및 롤러 컨베이어 (120)의 위치에 따라 투사각을 조정하여 롤러 컨베이어(120)의 파손을 줄일 수 있도록 하였다.
즉, 종래의 쇼트 블라스트 장치에 비하여 상하에 각각 투사기(300)를 설치함으로써 피가공재(110)의 양면을 동시에 가공할 수 있어 가공속도와 생산량을 획기적으로 늘일 수 있게 됨은 물론, 상기 투사기(300)로부터 투사되는 쇼트 볼의 투사각을 조절하여, 롤러 컨베이어(120)와 직접 충돌하는 것을 피하도록 함으로써, 상기 롤러 컨베이어(120)의 파손을 방지하고, 그 수명을 보장할 수 있게 된다.
또한, 투사기(300)에 공급되는 쇼트 볼의 양은 각 투사기(300)에 부착된 투사기 모터(320)의 정격전류에 맞추어 사용되며, 드럼 세퍼레이터(180)로부터 선별된 사용 가능한 쇼트 볼을 저장하는 쇼트 볼 저장조(200)를 구비하고, 이러한 상기 저장조(180)에 저장되는 쇼트 볼은 호퍼(210)를 통하여 투사기(300)로 인입되고, 피가공재(110)의 표면가공에 사용된다.
다음으로는, 상기 쇼트 볼 순환유닛에 대하여 살펴보기로 한다.
도면을 참조하면, 상기 투사기(300)로부터 투사된 쇼트 볼은 수평이송장치와 수직이송장치를 거친 후 드럼 세퍼레이터(180)를 거쳐 다시 상기 투사기(300)로 인입된다.
이를 자세히 살펴보면, 상기 수평이송장치는, 상기 캐비닛 본체(100) 하부에 형성된 두개의 제1 스크루 컨베이어(260,260a)와, 이에 직각으로 연결되는 제2 스크루 컨베이어(170)로 이루어지며, 상기 제2 스크루 컨베이어(170)는 버킷 엘리베이터(160)와 연결된다.
상기 두개로 이루어지는 제1 스크루 컨베이어(260,260a)는, 상기 캐비닛 본체(100)의 전실(130), 투사실(140) 및 후실(150)에서 발생하는 피가공재(110) 표면에 존재하는 석분 등의 불순물과 피가공재(110)의 표면가공을 수행한 쇼트 볼을 회수하여 수평방향으로 이송시킨다.
이러한 상기 전실(130) 쪽에 구비되는 제1 스크루 컨베이어(260)는 후실 (150) 쪽 방향으로, 후실 쪽에 구비되는 제1 스크루 컨베이어(260a)는 전실(130) 쪽 방향으로 쇼트 볼 및 불순물을 이송시키고, 이는 제2 스크루 컨베이어(170)의 일측과 연결된다.
상기 두 개의 제1 스크루 컨베이어(260,260a)의 일측과 직각으로 연결되는 제2 스크루 컨베이어(170)의 타측은 수직이송장치인 버킷 엘리베이터(160, 도3 참조)와 연결되며, 이렇게 이송되는 쇼트 볼은 상기 버킷 엘리베이터(160) 내부에 형성된 컨베이어 벨트(미도시)에 의하여 이송되는 버킷(미도시)에 의해 퍼 올려져서 쇼트 블라스트 장치의 상부로 수직 이송된다.
상기 버킷 엘리베이터(160)는 쇼트 볼의 수직방향 이송을 위한 것이고, 상하체에 우레탄 코팅을 하여 소음을 감소하고 미끄럼을 방지하도록 한 풀리(미도시)가 설치되고, 컨베이어 벨트(미도시)로 이송되는 버킷(미도시)이 설치되는 것이 바람직하다.
이와 같은 과정에 의하여 이송되는 쇼트 볼 중에는 굵은 불순물, 분진, 모래 및 작아진 쇼트 볼이 혼합되어 있게 된다.
이러한 다양한 부산물과 혼합되어 있는 쇼트 볼은 상기 버킷 엘리베이터 (160)에 의하여 수직 이송된 후에, 드럼 세퍼레이터(180)로 진입하고, 다양한 부산물 중의 분진은 집진덕트(190)로 빨려 들어가고, 사용 가능한 쇼트 볼만 쇼트 볼 저장조(200)에 저장된다.
상기 드럼 세퍼레이터(180)는 굵은 불순물을 제거하기 위한 드럼 스크린형(drum screen type) 세퍼레이터로서, 버킷 엘리베이터(160)에서 토출된 쇼트 볼은 스크린의 내부에 형성되는 스크루(screw)를 따라 이송된다.
또한, 쇼트 볼보다 입자가 가는 굵은 모래나 작아진 쇼트 볼이나 그리트 (grit)는 제1 불순물 수송관(230)을 통해서 불순물 수평이송장치(220)로 이송되고, 입자가 굵은 불순물은 드럼 세퍼레이터(180)의 끝까지 이송된 후, 제2 불순물 수송관(230a)을 통하여 수평이송장치(220)로 이송되고, 제1, 제2 불순물 수송관을 통해 배출되는 불순물들이 모두 불순물수거 호퍼(810)를 통하여 선별장치 (800)로 이송된다.
즉, 상기 쇼트 볼 저장조(200)에 사용 가능한 쇼트 볼과 그리트를 저장하기 전에, 상기 드럼 세퍼레이터(180)가 마모되거나 깨져서 작아진 쇼트 볼이나 그리트 및 모래와 분진 같은 입자가 작은 불순물과 피가공재(110)의 조각 같은 큰 입자의 불순물을 선별하게 되는 것이다.
이와 같은 구조를 통해 피가공재의 표면가공이 이루어지는 동안 발생하는 불순물을 선별 처리하고, 쇼트 볼의 재활용을 원활하게 할 수 있게 됨은 물론, 불순물로 인한 장치의 유지보수 비용도 절감할 수 있게 된다.
또한, 가공하고자 하는 피가공재(110)가 상기 캐비닛 본체(100)로 진입하기 전에 롤러 컨베이어(120)의 상부에 복수 개의 광센서가 구비되는 면적 자동적산장치(600)가 더 구비될 수 있다.
상기 면적 자동적산장치(600)는 복수 개의 광센서에 의해 가공하는 피가공재(110)의 폭을 감지하고, 상기 롤러 컨베이어(120)의 회전수에 따른 길이를 계산하여 작업한 피가공재(110)의 면적을 계산하는 기능을 하게 된다.
이러한 면적 자동적산장치(600)에 의하여 작업량을 파악하고, 쇼트 블라스터 장치를 유지보수 하는데 도움을 줄 수 있게 된다.
도 5 및 도 6은 본 발명에 의한 에어 분사유닛을 도시한 것이다.
도면을 참조하면, 상기 에어 분사유닛은 상기 송풍호스(hose, 530) 및 스크레이퍼 (590)를 상하로 이동시키기 위한 높이조절장치를 구비하며, 송풍기(580)와, 송풍구 (500)와, 상기 송풍호스(530) 및 스크레이퍼(590)를 고정시키는 역할을 하는 고정 프레임(570)을 포함하여 구성된다.
송풍호스(530) 및 스크레이퍼(590)는 고정프레임(570)에 고정된 고정판 (570a)에 고정되어, 상기 고정 프레임(570)이 상하로 움직임에 따라 송풍호스(530) 및 스크레이퍼(590)가 상하로 이동하게 되는 구조이다.
상기 송풍모터(520)의 작동에 따라 송풍기(580)가 작동하고, 이에 따라 바람이 송풍구(500)를 통해 후실(150)로 들어가고, 투사실(140, 도4 참조)로부터 퇴출된 피가공재(110)의 표면에 있는 불순물을 바람에 의하여 제거하며, 그 바람은 다시 흡입구(510)를 통해 순환된다.
상기의 과정에 의해 제거되는 분진 및 석분 등은 집진덕트(610)를 통하여 외부로 배출되고, 모래나 석재의 조각 등의 입자가 큰 불순물은 후실(150)의 하부에 설치되는 제1 스크루 컨베이어(260a)로 떨어지고, 이는 제2 스크루 컨베이어(170)에 의하여 버킷 엘리베이터(160)로 수평 이송되어 쇼트 볼의 순환을 이루게 된다.
또한, 도 5에 개시된 송풍장치의 높이조절장치가 동작하는 것을 살펴보면, 작업자가 스위치(730)를 눌러 전원을 넣으면 승강모터(700)가 작동하고, 상기 승강모터(700)에 연결되는 체인(710)이 회전함에 따라 이와 연결된 스프라켓(spracket, 720)이 회전하게 된다.
상기 스프라켓(720)의 회전에 따라 상기 스프라켓(720)에 고정되어 있는 회전축(740)이 회전하게 되고, 이에 따라 후실(150) 내부의 고정 프레임(570)이 상하로 이동하게 된다.
즉, 상기 회전축(740)의 회전에 따라 후실(150) 내부의 스프라켓(540a, 도 6 참조)이 회전하게 되고, 이에 따라 후실(150) 내부의 스프라켓(540b,540c,540d)들이 각각 일정 방향으로 회전하게 되어, 체인(560)이 걸려 있는 고정프레임(570)이 상하로 이동하여 높이를 조절할 수 있게 된다.
또한, 상기 후실(150)의 일측면에 후실 도어(750)를 설치하여 장치의 유지보수를 용이하게 할 수 있도록 하고, 또한 송풍호스(530) 및 스크레이퍼(590)의 높이를 외부에서 알 수 있도록 높이표시장치(760)로 눈금과 바늘을 구비하는 것이 바람직하다.
상기의 과정에 의하여, 가공하고자 하는 피가공재(110)의 두께에 따라 송풍호스(530) 및 스크레이퍼(590)의 높이를 조절할 수 있게 됨으로써, 보다 효과적이고 빠른 속도로 불순물의 제거 및 배출이 가능하게 된다.
도 7은 본 발명에 채용되는 선별장치(800)를 도시한 단면도이다.
도면을 참조하면, 수평이송장치(220)를 거쳐 이송되는 석재의 조각, 깨진 쇼트 볼, 모래 등의 불순물은 불순물수거 호퍼(810)로 모아지고, 이는 상기 선별장치 (800)로 진입하게 된다.
이때, 불순물 및 일부 쇼트 볼이 상기 불순물수거 호퍼(810)에 선별장치 (800)의 처리능력 이상으로 많이 모이게 되면, 불순물 수거 호퍼(810)에서 넘치는 불순물은 오버플로우(overflow) 파이프(820)를 통해 다시 버킷 엘리베이터(160)로 들어가 쇼트 볼의 순환과정에 포함되게 된다.
상기 선별장치(800)의 내부를 살펴보면, 적어도 하나 이상의 단계로 작업을 할 수 있도록 복수의 단(段)으로 구성되며, 각 단은 각각 다른 사이즈의 메쉬 (mesh, 830)와 보호판(850) 및 불순물 유출관(860)을 구비한다.
상기 선별장치(800)는 모터(미도시)가 작동함에 따라, 복수의 스프링(840)에 의하여 상하로 진동운동을 하게 되어, 보다 신속하고 효과적으로 불순물과 사용가능한 쇼트 볼을 선별하여 분리해 낼 수 있게 되고, 각 불순물 유출관(860)을 통하여 외부로 배출되게 된다.
즉, 상기 선별장치(800)의 내부의 각 단에 형성되는 복수의 메쉬(830)는 하단으로 갈수록 작은 입자를 걸러낼 수 있도록 설계되어, 위로부터 순차적으로 입자가 큰 불순물, 쇼트 볼, 입자가 작은 불순물이 차례로 각 불순물 유출관(860)을 통하여 외부로 배출되는 것으로, 불순물로 인한 가공속도의 저하나 장애를 막고, 제품의 균일한 품질을 보장할 수 있으며, 사용가능한 쇼트 볼을 선별 분리하여 다시 재활용할 수 있도록 하는 것이다.