KR20170090680A - 이형 제품 중량별 분류장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명에 따른 이형 제품 중량별 분류장치에 관한 것으로, 이때 이형 제품 중량별 분류장치는 모양, 사이즈 및 중량이 서로 상이한 이형(異形) 제품을 각개로 정밀하게 정렬 투입하여 세분화된 중량별로 분류하면서 공정별 대기타임을 줄여 시간당 처리량이 증가되도록 하기 위해 나선드럼부(10), 중량측정부(20), 배출셔틀부(30), 분배셔틀부(40), 분배슈트(50)를 포함하여 주요구성으로 이루어진다.

Description

이형 제품 중량별 분류장치{Variant product weight classification system}
본 발명은 이형제품 중량별 분류장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 모양, 사이즈 및 중량이 서로 상이한 이형(異形) 제품을 각개로 정밀하게 정렬 투입하여 세분화된 중량별로 분류하면서 공정별 대기타임을 줄여 시간당 처리량이 증가되는 이형제품 중량별 분류장치에 관한 것이다.
일반적으로 볼트, 너트, 악세서리 보석, 과자 및 알약을 포함하는 입자상태의 제품은 자동화 생산라인을 통하여 규격별로 대량생산되고, 이때 제조과정에서 불량품과 량품 선별 및 정량포장을 위해 주로 제품의 중량을 측정하고, 그 값을 기준으로 분류하고 있다. 그러나 입자상태의 제품특성상 자동화 공정에 의해 각개 투입이 어려운 단점으로 인해 1차 분류된 제품을 일일이 수작업으로 용기에 분리하는 실정이다.
이에 종래에 공개특허 제10-2005-0080198호에서, 소재를 공급하는 공급부와,공급되는 소재 개수를 감지하는 카운터센서와, 일정 개수만큼 공급된 소재를 저장하는 저장호퍼와, 호퍼에 저장된 소재 중량을 감지하는 중량감지부와, 소재를 상기 소재 포장장치나 또는 외부로 반출시키는 소재이송링으로 구성되어, 소재의 개수를 적정 개수만큼 정확하게 선별하여 포장장치로 자동으로 공급할 수 있도록 하는 기술이 선공개된바 있다.
그러나, 상기 종래기술은 소재의 중량으로 개수를 판단하여 선별하는 장치이나, 산업현장에 적용함에 있어 활용범위가 극히 제한되는 문제점이 따랐다.
즉, 카운터센서에 의해 감지된 소재 개수 값과, 중량감지부에 세팅된 무게값이 허용범내로 측정될 경우에 소재를 단순 포장하는 구성이므로, 모양, 사이즈 및 중량이 서로 상이한 이형(異形) 소재가 혼합된 경우에는 각개로 정밀하게 정렬 투입이 불가능함은 물론 세분화된 중량별 분류기능을 수행하지 못하는 한계가 따랐다.
또한, 작동상에 있어 중량감지부에 의해 소재 중량이 측정되어 정상여부를 판단하고, 이어서 소재이송링이 후방 또는 전방으로 이동하여 소재를 배출하는바, 이때 소재이송링이 원위치로 복귀하는 시점까지 정지상태로 대기해야 하므로 시간당 높은 생산성을 기대하기 어려운 실정이다.
이에 따라 본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위해 착안 된 것으로서, 본 발명은 모양, 사이즈 및 중량이 서로 상이한 이형(異形) 제품을 각개로 정밀하게 정렬 투입하여 세분화된 중량별로 분류하면서 공정별 대기타임을 줄여 시간당 처리량이 증가되는 이형제품 중량별 분류장치를 제공하는 것에 그 목적이 있다.
이러한 목적을 달성하기 위해 본 발명의 특징은, 경사각으로 설치되어 고(高)부에 입구(12)가 개방되고, 내주면에 나선형 피딩홈(14)이 형성되면서, 나선형 피딩홈(14)을 타고 입구(12)측에서 투하되는 제품(1)이 센서(16)에 감지되면 정지작동되도록 구비되는 나선드럼부(10); 상기 나선드럼부(10)의 입구(12)측 하부에 설치되어, 제품(1)을 계근하는 계량트레이(22)와, 계근된 제품(1)을 이송하는 배출셔틀부(30)로 구성되는 중량측정부(20); 상기 중량측정부(20)에서 계근된 제품(1) 중량값을 기준으로 제어부에 설정된 중량 범위별로 제품(1)을 분배이송하는 분배셔틀부(40); 상기 분배셔틀부(40)를 통하여 이송되는 제품(1)을 저장하도록 중량별 색인범위와 구분일련기호가 할당되는 복수의 분배슈트(50);를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
이때, 상기 나선드럼부(10) 입구(12)측에는 충전호퍼(18)가 설치되고, 충전호퍼(18)를 통하여 투입되는 제품(1)은 연장관(19)을 타고 나선드럼부(10) 내측 저(低)부로 이송되도록 구비되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 배출셔틀부(30)는 제품(1)이 수용되도록 복수개의 격실(32)이 형성되는 셔틀플레이트(31)를 구비하고, 셔틀플레이트(31)의 직선왕복 또는 회전운동에 의해 제품(1) 공급과 배출이 연속적으로 이루어지도록 구비되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제어부는 설정값 미달 계근값을 가진 제품군 또는 설정값 초과 계근값 제품군이 일괄 분배되도록 열외 색인범위(D0)를 할당하고, 나머지 계근값에 대해 중량별 색인범위(D1,D2,D3...)를 할당하도록 구비되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 각각의 분배슈트(50) 하부에는 저장통(52)이 배치되거나, 배출밸브(54a)가 설치된 임시저장호퍼(54)가 설치되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 셔틀플레이트(31)를 회전형으로 구비시, 계량트레이(22)를 중심으로 셔틀플레이트(31) 정,역회전방향 위치에 분배셔틀부(40) 및 분배슈트(50)를 각각 구비하는 것을 특징으로 한다.
이상의 구성 및 작용에 의하면, 본 발명은 나선드럼부에 의해 모양, 사이즈 및 중량이 서로 상이한 이형(異形) 제품이 각개로 정밀하게 정렬 투입되어 계근되고, 계근값을 기준으로 제품이 세분화된 중량 범위별로 분배되고, 이러한 공정이 무인자동화로 이루어지면서, 공정별 대기타임이 단축되어 시간당 처리량이 크게 증가되는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 이형 제품 중량별 분류장치를 전체적으로 나타내는 구성도.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 이형 제품 중량별 분류장치를 확대하여 나타내는 구성도.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 이형 제품 중량별 분류장치의 셔틀플레이트를 나타내는 구성도.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 이형 제품 중량별 분류장치의 원형 셔틀플레이트 사용상태를 나타내는 구성도.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 이형 제품 중량별 분류장치의 분류 제품 처리상태를 나타내는 구성도.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.
본 발명에 따른 이형 제품 중량별 분류장치에 관한 것으로, 이때 이형 제품 중량별 분류장치는 모양, 사이즈 및 중량이 서로 상이한 이형(異形) 제품을 각개로 정밀하게 정렬 투입하여 세분화된 중량별로 분류하면서 공정별 대기타임을 줄여 시간당 처리량이 증가되도록 하기 위해 나선드럼부(10), 중량측정부(20), 배출셔틀부(30), 분배셔틀부(40), 분배슈트(50)를 포함하여 주요구성으로 이루어진다.
본 발명에 따른 나선드럼부(10)는 경사각으로 설치되어 고(高)부에 입구(12)가 개방되고, 내주면에 나선형 피딩홈(14)이 형성되면서, 나선형 피딩홈(14)을 타고 입구(12)측에서 투하되는 제품(1)이 센서(16)에 감지되면 정지작동되도록 구비된다. 나선드럼부(10)는 내부가 빈 원통형으로 형성되고, 도 1 내지 2와 같이 경사각으로 설치치되어 모터를 포함하는 구동원에 의해 회전되도록 구비되며, 이때 모터는 제어부에 의해 on/off작동되도록 구비된다.
그리고, 상기 나선드럼부(10)는 내주면에 나선형 피딩홈(14)이 형성되는바, 여기서 나선형 피딩홈(14)은 나선드럼(10)부의 내주면을 구성하는 경사면(15)과, 경사면(15) 보다 함몰된 'ㄷ'자형 홈으로 형성된다. 그리고 나선드럼부(10) 내측 저(低)부에 저장된 제품(1)들이 나선형 피딩홈(14)에 수용되어 경사각을 이루는 나선드럼부(10) 내주면을 타고 정렬이송되어, 나선형 피딩홈(14)이 끝나는 입구측에서 아래로 낙하되어 후술하는 계량트레이(22)상으로 공급된다.
여기서, 상기 나선형 피딩홈(14)은 1~6줄 나사로 형성되는바, 바람직하게는 4줄 나사산으로 나선형 피딩홈(14)을 형성하여, 나선형 피딩홈(14)의 끝단부가 나선드럼부(10) 입구측 4개소에 90°등각으로 배치되어 나선드럼부(10)가 90°등각회전마다 1개의 제품(1)이 낙하 공급되도록 구비하는 것이 바람직하다.
이때, 상기 나선형 피딩홈(14)이 끝나는 나선드럼부(10) 입구측과 근접하는 위치에는 센서(16)가 구비되어 낙하되는 제품(1)을 감지하고, 센서(1)에서 감지신호가 송출되면 제어부에서 나선드럼부(10) 작동을 off하는 방식으로 제품(1)이 각개로 정밀하게 투입되도록 구성되고, 이후 후술하는 중량측정부(20)에서 계근된 제품(1) 배출된 후에는 제어부에서 on지령을 송출하게 된다.
한편, 상기 나선형 피딩홈(14)에 2개의 제품(1)이 겹쳐지더라도 나선드럼부(10)의 경사각으로 인해 상부에 겹쳐진 제품이 경사면(15)을 타고 아래로 굴러 이송되면서 제품(1)이 1개씩 각개로 이송되고, 특히 나선드럼부(10)의 회전운동에 의해 제품(1)이 나선형 피딩홈(14)내에서 지속적으로 구르면서 겹치지 않고 1열로 정렬되므로, 모양, 사이즈 및 중량이 서로 상이한 이형(異形) 제품이 혼합되더라도 각개로 정밀하게 정렬 투입되는 이점이 있다.
이때, 상기 나선드럼부(10) 입구(12)측에는 충전호퍼(18)가 설치되고, 충전호퍼(18)를 통하여 투입되는 제품(1)은 연장관(19)을 타고 나선드럼부(10) 내측 저(低)부로 이송되도록 구비된다. 이에 상기 나선드럼부(10) 내부에 제품(1)을 충전시 나선드럼부(10)를 정지하지 않은 상태로 충전호퍼(18)에 제품(1)을 투입하면, 연장관(19)을 통하여 제품(1)이 나선드럼부(10) 내측 저(低)부까지 이송되므로 연속작업이 가능하다.
뿐만 아니라, 상기 연장관(19)이 나선드럼부(10) 내측 저(低)부까지 연장되는 특성상 단부가 기존에 잔류하는 제품(1)에 묻힌 상태로 제품(1)이 일정수위 이하로 소모되어야만 제품(1)이 중력에 의해 추가 보충되는 구조이므로, 충전호퍼(18)를 보조탱크로 활용하여 나선드럼부(10)를 소형으로 설계하더라도 대용량 처리가 가능하고, 이로 인해 저전력 운전 및 사무실과 같은 좁은 공간에서도 설치가능하면서 장시간 무인자동화 운전이 가능한 이점이 있다.
또한, 본 발명에 따른 중량측정부(20)는 나선드럼부(10)의 입구(12)측 하부에 설치되어, 제품(1)을 계근하는 계량트레이(22)와, 계근된 제품(1)을 이송하는 배출셔틀부(30)로 구성된다. 계량트레이(22)는 전자저울을 이용하여 제품 중량을 측정하는 구성으로서, 상기 나선드럼부(10)를 통하여 공급되는 제품(1)이 안정적으로 안착되도록 판형태로 형성되고, 측정된 계근값은 제어부로 송출되어 후술하는 분배셔틀부(40)의 이송좌표를 결정하게 된다.
이때, 상기 계량트레이(22) 상부에는 배출셔틀부(30)가 구비되는바, 도 1 내지 2에서 배출셔틀부(30)는 엑츄에이터(또는 볼스크류)에 의해 직선왕복이송되는 셔틀플레이트(31) 상에 단일의 격실(32)이 관통 형성되어, 제품(1)이 격실(32)에 수용된 상태로 계근되고, 이후 셔틀플레이트(31)에 의해 이송되어 계량트레이(22) 영역을 벗어나면 아래로 낙하되어 후술하는 분배셔틀부(40)로 전달되는 구성을 나타낸다.
또한, 상기 배출셔틀부(30)는 제품(1)이 수용되도록 복수개의 격실(32)이 형성되는 셔틀플레이트(31)를 구비하고, 셔틀플레이트(31)의 직선왕복 또는 회전운동에 의해 제품(1) 공급과 배출이 연속적으로 이루어지도록 구비된다.
도 3 (a)는 엑츄에이터(또는 볼스크류)에 의해 직선왕복이송되는 셔틀플레이트(31) 상에 적어도 2개의 격실(32)이 관통형성되어, 일측 격실(32)에 제품(1)이 먼저 투입되어 계근이 완료되면, 셔틀플레이트(31)가 이송되어 제품(1)을 배출함과 동시에 타측 격실(32)이 계량트레이(22) 상부에 위치되어 다음 제품(1)이 투입되는 작동이 연속적으로 반복 수행되므로 공정별 대기타임이 단축되어 시간당 처리량이 크게 증가된다.
또, 도 3 (b)는 셔틀플레이트(31)를 원형으로 형성하고, 구동원에 의해 등각회전되며, 등간격(예컨대, 90°각도로 4개소에 형성)으로 복수의 격실(32)이 관통형성된 상태를 도시한다. 이에 일측 격실(32)에 제품이 투입되어 계근이 완료되면 셔틀플레이트(31)가 등각회전되어 제품(1)이 배출됨과 동시에 다른 격실(32)이 계량트레이(22) 상부에 대기되어 다음 제품(1)이 수용된 상태로 계근된다. 이처럼 제품(1)의 배출과 로딩이 동시에 수행됨에 따라 공정별 대기타임이 크게 단축된다.
한편, 상기 도 3 (a) 내지 3 (b)에서 셔틀플레이트(31)를 양방향으로 운영시, 양방향 격실(32)로 낙하되는 제품(1)이 1곳으로 안내되도록 보조슈트를 추가로 더 설치하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 셔틀플레이트(31)를 회전형으로 구비시, 계량트레이(22)를 중심으로 셔틀플레이트(31) 정,역회전방향 위치에 후술하는 분배셔틀부(40) 및 분배슈트(50)를 각각 구비된다. 이때 계량트레이(22) 양측에 구비되는 분배슈트(50)는 도 4처럼 서로 상이한 중량별 색인범위와 구분일련기호가 할당된 상태를 도시하는바, 일예로서 일측 분배슈트(50)는 중량별 색인범위가 D1,D2,D3, D4, D5로 할당되고, 타측 분배슈트(50)는 중량별 색인범위가 D6,D7,D8, D9, D10으로 할당되어 중량별 분배영역이 확장 및 보다 세분화되도록 설정가능한 이점이 있다.
또한, 본 발명에 따른 분배셔틀부(40)는 중량측정부(20)에서 계근된 제품(1) 중량값을 기준으로 제어부에 설정된 중량 범위별로 제품(1)을 분배이송한다. 분배셔틀부(40)는 제품이 수용되도록 분배트레이(41)가 구비되고, 서보모터를 포함하는 구동원에 의해 X축 또는 X,Y축 이송레일을 타고 설정된 좌표로 이동하여 후술하는 복수의 분배슈트(50) 중 해당되는 위치로 제품(1)을 이송하게 된다.
도 3는 분배셔틀부(40)의 분배트레이(41) 하부에 개폐밸브(41a)를 설치하여 설정된 위치로 이동후 개폐밸브(41a) 개방에 의해 제품(1)이 낙하되는 상태를 도시하고 있지만, 이에 국한되지 않고 분배트레이(41)를 선회되도록 구성하거나, 클램프형태로 형성하는 구성도 가능하다.
또한, 본 발명에 따른 분배슈트(50)는 분배셔틀부(40)를 통하여 이송되는 제품(1)을 저장하도록 중량별 색인범위와 구분일련기호가 할당된다. 일시예로서 분배슈트(50)는 제어부에서 제품 계근값에 대해 중량별 색인범위와 구분일련기호(D1,D2,D3...)가 할당되는바, 구체적인 일예로서 구분일련기호 D1은 10~15g, D2는 16~20g, D3는 21~25g, ...으로 색인범위가 설정된다.
이에 상기 중량측정부(20)에서 측정된 계근값이 제어부에 입력되면, 제어부에서 해당 제품(1) 계근값 색인범위에 해당하는 구분일련기호를 판단하고, 이어서 분배셔틀부(40)가 제품(1)에 할당된 구분일련기호를 기준으로 그와 일치하는 구분일련기호로 할당된 분배슈트(50)로 이동하여 분배공급하게 된다.
또한, 다른 일시예로서 상기 제어부는 설정값 미달 계근값을 가진 제품군 또는 설정값 초과 계근값 제품군이 일괄 분배되도록 열외 색인범위(D0)를 할당하고, 나머지 계근값에 대해 중량별 색인범위(D1,D2,D3...)를 할당하도록 구비된다. 보다 구체적인 일실시예로서, 구분일련기호 D0은 9g이하영역으로 설정되고, D1은 10~15g, D2는 16~20g, D3는 21~25g, ...으로 색인범위가 설정되거나, 구분일련기호 D1은 10~15g, D2는 16~20g, D3는 21~25g으로 설정하고, D0은 26g~100g영역으로 설정 또는, 구분일련기호 D0은 9g이하영역으로 설정되고, D1은 10~15g, D2는 16~20g, D3는 21~25g로 설정하고 D0'는 26g~100g영역으로 설정하게 된다.
이에 이형(異形) 제품 중량별 품종 개수에 따라 열외 색인범위(D0)를 설정하여 1차 분배 후, 1차에서 열외 색인범위(D0)로 분류된 제품(1)을 다시 2차로 세분화 분배하는 방식으로 처리하므로, 제품(1) 중량별 품종 개수에 무관하게 대용량의 분배처리가 가능하다.
한편, 상기 구분일련기호에 해당하는 색인범위는 제어부에서 사용자에 의해 설정가능하도록 구비되어, 제품(1)의 전체적인 품종을 고려하여 색인범위를 탄력적으로 조절하여 중량별 분배 정밀도가 향상되도록 하는 구성도 가능하다.
또한, 상기 각각의 분배슈트(50) 하부에는 저장통(52)이 배치되거나, 배출밸브(54a)가 설치된 임시저장호퍼(54)가 설치된다. 도 5 (a)는 저장통(52)이 교체가능하도록 설치되어 설정량 많큼 충진되면 교체하는 구성을 나타내고, 도 5 (b)는 임시저장호퍼(54)를 설치하여 배출밸브(54a)조작으로 용기 또는 봉투에 정량 포장하도록 구비된 상태를 도시한다.
10: 나선드럼부 20: 중량측정부
30: 배출셔틀부 40: 분배셔틀부
50: 분배슈트

Claims (6)

  1. 경사각으로 설치되어 고(高)부에 입구(12)가 개방되고, 내주면에 나선형 피딩홈(14)이 형성되면서, 나선형 피딩홈(14)을 타고 입구(12)측에서 투하되는 제품(1)이 센서(16)에 감지되면 정지작동되도록 구비되는 나선드럼부(10);
    상기 나선드럼부(10)의 입구(12)측 하부에 설치되어, 제품(1)을 계근하는 계량트레이(22)와, 계근된 제품(1)을 이송하는 배출셔틀부(30)로 구성되는 중량측정부(20);
    상기 중량측정부(20)에서 계근된 제품(1) 중량값을 기준으로 제어부에 설정된 중량 범위별로 제품(1)을 분배이송하는 분배셔틀부(40);
    상기 분배셔틀부(40)를 통하여 이송되는 제품(1)을 저장하도록 중량별 색인범위와 구분일련기호가 할당되는 복수의 분배슈트(50);를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 이형 제품 중량별 분류장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 나선드럼부(10) 입구(12)측에는 충전호퍼(18)가 설치되고, 충전호퍼(18)를 통하여 투입되는 제품(1)은 연장관(19)을 타고 나선드럼부(10) 내측 저(低)부로 이송되도록 구비되는 것을 특징으로 하는 이형 제품 중량별 분류장치.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 배출셔틀부(30)는 제품(1)이 수용되도록 복수개의 격실(32)이 형성되는 셔틀플레이트(31)를 구비하고, 셔틀플레이트(31)의 직선왕복 또는 회전운동에 의해 제품(1) 공급과 배출이 연속적으로 이루어지도록 구비되는 것을 특징으로 하는 이형 제품 중량별 분류장치.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 제어부는 설정값 미달 계근값을 가진 제품군 또는 설정값 초과 계근값 제품군이 일괄 분배되도록 열외 색인범위(D0)를 할당하고, 나머지 계근값에 대해 중량별 색인범위(D1,D2,D3...)를 할당하도록 구비되는 것을 특징으로 하는 이형 제품 중량별 분류장치.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 각각의 분배슈트(50) 하부에는 저장통(52)이 배치되거나, 배출밸브(54a)가 설치된 임시저장호퍼(54)가 설치되는 것을 특징으로 하는 이형 제품 중량별 분류장치.
  6. 제 3항에 있어서,
    상기 셔틀플레이트(31)를 회전형으로 구비시, 계량트레이(22)를 중심으로 셔틀플레이트(31) 정,역회전방향 위치에 분배셔틀부(40) 및 분배슈트(50)를 각각 구비하는 것을 특징으로 하는 이형 제품 중량별 분류장치.
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