KR20180068521A - 금속이물 검출 및 중량 계량 장치 - Google Patents

Abstract

금속이물 검출 및 중량 계량 장치가 제공된다. 상기 금속이물 검출 및 중량 계량 장치는, 피검출물을 반송하는 반송부, 상기 피검출물에 금속이물이 혼입되어 있는지 판단하는 금속이물 검출부, 상기 금속이물 검출부의 입구 위치에 설치되어 상기 금속이물 검출부 내로 상기 피검출물이 진입하는 시점을 감지하는 제1 센서, 상기 피검출물의 중량을 계량하는 중량 계량부, 상기 중량 계량부의 입구 위치에 설치되어 상기 중량 계량부 내로 상기 피검출물이 진입하는 시점을 감지하는 제2 센서, 상기 금속이물 검출부와 상기 중량 계량부의 검사결과에 따라 불량제품을 검출하는 제어부, 상기 검출된 불량제품을 수집하는 불량제품 수집부, 상기 검출된 불량제품을 상기 불량제품 수집부로 이동시키는 플립바(flip-bar), 상기 불량제품 수집부의 입구 위치에 설치되어 상기 불량제품 수집부 내로 상기 검출된 불량제품이 유입되는지 여부를 감지하는 제3 센서, 및 상기 불량제품 수집부의 상태를 감지하는 제4 센서를 포함한다.

Description

금속이물 검출 및 중량 계량 장치{The apparatus for identifying metallic foreign components and weighting the product}

본 발명은 금속이물 검출 및 중량 계량 장치에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 피검출물인 제품 내에 금속이물 등이 포함된 경우 이를 자동적으로 불량제품으로 선별하고, 센서와 제어부를 통해 장치의 상태를 자동적으로 관리할 수 있는 금속이물 검출 및 중량 계량 장치에 관한 것이다.

금속이물 검출기는 식품 등의 검사제품 내에 혼입된 금속이물을 검출하는 장치로서, 엑스레이 등을 이용한 광학적 검출 방식과 고주파 자장을 이용한 와전류 방식, 그리고 자화 수단으로 자화된 금속이물의 잔류 자기강도를 전자기 유도 현상으로 동작하는 자기 센서로 검출하는 전자기 유도 방식이 있다.

패러데이의 전자기 유도 법칙은 ε=-N(dΦ/dt)(단위: V)의 공식으로 일반화되며, 유도 기전력(ε)은 코일의 감은 횟수 및 시간에 따른 자속(Φ)의 변화율에 비례한다. 이 때, 금속이물의 움직임에 의해 생성되는 신호를 용이하게 검출하려면, 코일의 감은 횟수는 불변하기 때문에, 자기장을 통과하는 금속이물의 이동 속도를 높이거나, 금속이물의 자화 정도를 상승시켜야 한다.

또한, 식품 등의 검사제품 내에 혼입된 이물은 제품의 중량에 영향을 미치기 때문에, 검사제품의 중량을 계량하여 이물의 혼입여부를 판별할 수 있다.

한국 등록특허 10-0794907 (공고일자 2008년 01월 08일)

본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는, 피검출물 내에 이물이 포함된 불량제품을 자동적으로 선별하고, 불량제품들을 자동적으로 수집하고 불량제품을 수집하는 공간이 가득 찬 경우 이를 사용자에게 알려주는 금속이물 검출 및 중량 계량 장치를 제공하는 것이다.

본 발명이 해결하고자 하는 다른 기술적 과제는, 다수의 센서를 이용하여 불량제품의 검출 상태 및 장치의 상태를 실시간으로 확인할 수 있는 금속이물 검출 및 중량 계량 장치를 제공하는 것이다.

본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는 상기 과제들로 한정되는 것이 아니며, 본 발명의 기술적 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위에서 다양하게 확장될 수 있다.

상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 금속이물 검출 및 중량 계량 장치는, 피검출물을 반송하는 반송부, 상기 피검출물에 금속이물이 혼입되어 있는지 판단하는 금속이물 검출부, 상기 금속이물 검출부의 입구 위치에 설치되어 상기 금속이물 검출부 내로 상기 피검출물이 진입하는 시점을 감지하는 제1 센서, 상기 피검출물의 중량을 계량하는 중량 계량부, 상기 중량 계량부의 입구 위치에 설치되어 상기 중량 계량부 내로 상기 피검출물이 진입하는 시점을 감지하는 제2 센서, 상기 금속이물 검출부와 상기 중량 계량부의 검사결과에 따라 불량제품을 검출하는 제어부, 상기 검출된 불량제품을 수집하는 불량제품 수집부, 상기 검출된 불량제품을 상기 불량제품 수집부로 이동시키는 플립바(flip-bar), 상기 불량제품 수집부의 입구 위치에 설치되어 상기 불량제품 수집부 내로 상기 검출된 불량제품이 유입되는지 여부를 감지하는 제3 센서, 및 상기 불량제품 수집부의 상태를 감지하는 제4 센서를 포함한다.

본 발명의 몇몇 실시예에서, 상기 불량제품 수집부의 출구 위치에 설치되어 상기 불량제품 수집부 내로 상기 검출된 불량제품이 정상적으로 유입되었는지 여부를 감지하는 제5 센서를 더 포함할 수 있다.

본 발명의 몇몇 실시예에서, 상기 제4 센서는 상기 불량제품 수집부가 가득 채워진 상태인지 감지하는 센서 또는 상기 불량제품 수집부의 덮개가 개방된 상태인지 여부를 감지하는 센서를 포함할 수 있다.

본 발명의 몇몇 실시예에서, 상기 반송부의 상부에 설치되어 상기 피검출물의 반송경로를 덮는 커버부를 더 포함하고, 상기 커버부가 개방된 상태인지 여부를 감지하는 제6 센서를 더 포함할 수 있다.

본 발명의 몇몇 실시예에서, 상기 플립바를 동작시키는데 필요한 공기압력의 정상 여부를 감지하는 제7 센서를 더 포함할 수 있다.

본 발명의 기타 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.

본 발명의 실시예들에 따른 금속이물 검출 및 중량 계량 장치를 이용하면, 장치가 오프(off)된 상태 또는 비상 버튼이 눌러진 상태에서 반송부(즉, 컨베이어 벨트) 상의 모든 피검출물들을 불량제품 수집부로 이동시킬 수 있다. 이에 따라, 장치의 재동작시에 피검출물에 대한 검출오류를 방지할 수 있다.

본 발명에 따르면, 센서를 통해 불량제품 수집부가 가득 찬 상태를 외부로 알림을 제공하여 사용자가 장치를 적절하게 관리할 수 있다.

본 발명에 따르면, 불량제품 수집부가 가득 찬 경우 자동적으로 장치의 동작을 정지시켜 검출오류가 발생하는 것을 방지할 수 있다.

본 발명의 효과는 상기 효과들로 한정되는 것이 아니며, 본 발명의 기술적 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위에서 다양하게 확장될 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 금속이물 검출 및 중량 계량 장치의 정면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 금속이물 검출 및 중량 계량 장치의 측면도이다.
도 3은 금속이물 검출부의 예시적인 구성을 도시한 사시도이다.
도 4는 금속이물 검출부의 다른 예시적인 구성을 설명하기 위한 도면들이다.
도 5는 제어부의 예시적인 구성을 도시한 블록도이다.
도 6 내지 도 8은 센서를 포함하는 금속이물 검출 및 중량 계량 장치의 실제적인 예시를 나타낸 도면이다.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.

본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며, 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자는 하나 이상의 다른 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.

다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또한, 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 명백하게 특별히 정의되어 있지 않는 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.

이하, 첨부한 도면들을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예들을 보다 상세하게 설명하고자 한다. 도면 상의 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 사용하고 동일한 구성요소에 대해서 중복된 설명은 생략한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 금속이물 검출 및 중량 계량 장치의 정면도이다. 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 금속이물 검출 및 중량 계량 장치의 측면도이다. 도 3은 금속이물 검출부의 예시적인 구성을 도시한 사시도이다. 도 4는 금속이물 검출부의 다른 예시적인 구성을 설명하기 위한 도면들이다. 도 5는 제어부의 예시적인 구성을 도시한 블록도이다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 금속이물 검출 및 중량 계량 장치는 반송부(10), 금속이물 검출부(100), 제1 센서(S1), 중량 계량부(110), 제2 센서(S2), 제어부(120), 불량제품 수집부(130), 플립바(140), 제3 센서(S3), 제4 센서(S4), 제5 센서(S5), 제6 센서(S6), 제7 센서(S7) 등을 포함한다. 도 2는 도 1의 D1 방향에서 바라본, 본 발명의 일 실시예에 따른 금속이물 검출 및 중량 계량 장치의 측면을 도시한 것이다.

반송부(10)는 피검출물(P)을 기설정된 방향으로 반송하는 기능을 가지며, 컨베이어 벨트 등의 기계적 장치일 수 있다. 도 1에서, 반송부(10)에 놓인 피검출물(P)은 화살표 방향으로 반송된다. 반송부(10)를 구동시키는 모터(미도시)의 회전속도는 반송부(10)의 반송속도를 결정하고, 피검출물(P)의 이동속도는 반송부(10)를 구동시키는 모터(미도시)의 회전속도에 의해 결정된다.

후술할 제어부(120)는 모터(미도시)의 회전속도를 제어하여, 반송부(10)에 놓인 피검출물(P)의 이동속도를 조절한다. 여기서, 피검출물(P)은 식품, 의류 등일 수 있지만, 이에 한정되지 않는다.

금속이물 검출부(100)는 피검출물(P)에 금속이물이 혼입되어 있는지 판단한다. 즉, 금속이물 검출부(100)는 금속이물이 혼입된 피검출물(P)을 검출한다. 금속이물은 비정상적으로 피검출물(P) 내에 혼입된 물질로서, 식품이나 의류 등의 제품에 대해 금속이물이 혼입되어 유통되는 경우 소비자가 피해를 볼 수 있으므로, 이러한 불량제품을 검출해 내기 위하여 금속이물 검출부(100)가 이용된다.

제1 센서(S1)는 금속이물 검출부(100)의 입구 위치에 설치되어 금속이물 검출부(100) 내로 피검출물(P)이 진입하는 시점을 감지한다. 제1 센서(S1)는 예를 들어 광센서이며, 피검출물(P)이 금속이물 검출부(100)로 진입하기 시작하는 시점을 감지한다. 만약에, 피검출물(P)에 금속이물이 포함되어 있을 경우 해당 불량제품을 불량제품 수집부(130)로 이동시키는데, 이러한 불량제품이 불량제품 수집부(130)로 정상적으로 들어갔는지 확인하기 위해 제1 센서(S1)를 이용할 수 있다. 반송부(10)의 속도와 길이를 알고 있기 때문에 제1 센서(S1)를 통과하고 소정의 시간 내에 제3 센서(S31, S32)에서 감지가 되지 않는다면 불량제품이 정상적으로 처리되지 않은 것으로 판단할 수 있다.

금속이물 검출부(100)는 내부에 도 3과 같은 구성을 포함하도록 형성될 수 있다. 다만, 도 3에 도시된 예는 금속이물 검출부(100)의 하나의 실시예이며, 본 발명은 이와 변형되어 적용될 수도 있다.

금속이물 검출부(100)는 자화부(101), 진입부 센서코일(103), 검출부 센서코일(105)을 포함할 수 있다.

자화부(101)는 피검출물(P)의 반송 경로 상의 소정 위치에 구비되며, 진입부 센서코일(103)은 반송 경로에서 자화부(101)의 전단에 구비되고, 검출부 센서코일(105)은 반송 경로에서 자화부(101)의 후단에 구비된다. 즉, 도 3에 도시된 바와 같이, 반송부(10)의 반송 방향을 따라 진입부 센서코일(103), 자화부(101) 및 검출부 센서코일(105)이 소정 간격을 두고 배치된다. 피검출물(P)은 반송부(10)의 반송 경로를 따라 진입부 센서코일(103), 자화부(101) 및 검출부 센서코일(105)을 통과하게 된다.

자화부(101)는 피검출물(P)에 혼입되어 있을 수 있는 금속이물을 자화시키는 역할을 한다. 자화부(101)는, 도 3에 도시된 바와 같이, 반송부(10)가 통과하는 공동(空洞) 영역을 구비한 사각의 테두리 형상을 갖고 반송부(10)를 둘러싼다.

피검출물(P)에 혼입된 금속이물이 자화부(101)를 통과하면서 자화되면, 이후 통과하게 되는 검출부 센서코일(105)에서의 검출감도가 높아질 수 있다.

구체적으로, 패러데이의 전자기 유도법칙은 ε=-N(dΦ/dt)(단위:V)의 공식으로 일반화되며, 유도기전력(ε)은 코일의 감은 횟수 및 시간에 따른 자속(Φ)의 변화율에 비례하는데, 이때, 피검출물(P) 내에 혼입된 금속이물이 자화되면, 생성되는 유도 기전력의 크기가 커지므로, 검출부 센서코일(105)에서의 검출감도가 향상될 수 있다.

또한, 제어부(120)는 반송부(10)의 이동속도를 높여 자속 밀도의 변화율을 높임으로써 검출부 센서코일(105)에서의 검출감도를 향상시킬 수도 있다.

진입부 센서코일(103)은 반송부(10)가 통과하는 공동(空洞) 영역을 구비한 사각의 테두리 형상을 갖고 반송부(10)를 둘러싼다. 진입부 센서코일(103)은 자계(magnetic field)를 발생시키며, 큰 자속이 발생되고, 피검출물(P) 내의 금속이물의 자속이 변화하면서 생기는 유도 기전력 신호를 센싱함으로써, 피검출물(P) 내에 금속이물이 혼입되었는지 검출할 수 있다.

검출부 센서코일(105)은 반송부(10)가 통과하는 공동(空洞) 영역을 구비한 사각의 테두리 형상을 갖고 반송부(10)를 둘러싼다. 검출부 센서코일(105)은 자계를 발생시키며, 큰 자속이 발생되고, 피검출물(P) 내의 금속이물의 자속이 변화하면서 생기는 유도 기전력 신호를 센싱함으로써, 피검출물(P) 내에 금속이물이 혼입되었는지 검출할 수 있다. 이는 위에서 설명한 진입부 센서코일(103)과 동일하다.

하지만, 검출부 센서코일(105)에서 수신된 유도 기전력 신호는, 자화부(101)에 의해서 자화된 금속이물에 의해서 생성되는 신호이기 때문에, 진입부 센서코일(103)에서 수신된 유도 기전력 신호와 서로 상이하다. 이렇게 상이한 신호에 의해서, 본 발명에 따른 장치는 피검출물(P) 내의 금속이물과 포장재 등을 구별해낼 수 있게 된다.

또한, 진입부 센서코일(103)과 검출부 센서코일(105)이 소정 간격(L) 이격되어 있기 때문에, 진입부 센서코일(103)을 통과한 피검출물(P)이 이동하면서 진동 혹은 충격이 생기면, 검출부 센서코일(105)에서 수신되는 유도 기전력 신호에 차이가 생길 수도 있다. 이 경우, 금속이물 검출의 신뢰성을 확보하기 위해, 기설정된 신호 패턴과 비교하여, 검출된 신호 중 적어도 하나를 필터링할 수도 있다.

위의 설명에서, 자화부(101) 및 진입부 및 검출부 센서코일(103, 105)은 공동(空洞) 영역을 구비한 사각의 테두리 형상을 갖는 것으로 설명했지만, 이와 다른 형상(예를 들어, 원통형)을 가져도 무방하다. 즉, 반송부(10)의 상부와 하부에 서로 이격된 별개의 구성일 수도 있다.

중량 계량부(110)는 반송부(10) 상의 반송 경로를 따라 이동하는 피검출물(P)의 중량을 계량하며, 제어부(120)는 피검출물(P)의 중량이 비정상적인 경우에 불량제품으로 판단한 수 있다.

예를 들어, 피검출물(P)이 식품인 경우, 식품의 포장재 내에 이물이 포함되어 있다면, 이는 소비자에게 피해를 줄 수 있으므로 불량제품으로 판단하여 제외시킬 필요가 있다.

제2 센서(S2)는 중량 계량부(110)의 입구 위치에 설치되어 중량 계량부(110) 내로 피검출물(P)이 진입하는 시점을 감지한다. 제2 센서(S2)는 예를 들어 광센서이며, 피검출물(P)이 중량 계량부(110)에 진입하는 시점을 감지한다. 금속이물을 검출하는 경우와 마찬가지로 중량 계량부(110)에서 중량불량이 발생하는 경우, 반송부(10)의 속도와 길이를 알고 있기 때문에 제2 센서(S2)를 통과하고 소정의 시간 내에 제3 센서(S31, S32)에서 감지가 되지 않는다면 불량제품이 정상적으로 처리되지 않은 것으로 판단할 수 있다.

제어부(120)는 금속이물 검출부(100)와 중량 계량부(110)의 검사결과에 따라 피검출물(P)이 불량제품인지 여부를 검사한다. 그리고, 불량제품을 검출하여 플립바(140)를 동작시켜 불량제품을 불량제품 수집부(130)로 이동시킨다.

제어부(120)는 예를 들어, 증폭기(121-1,121-2), 필터(122-1,122-2), 컨버터(123-1,123-2), MCU(124), 저장부(125), 입력부(126) 및 표시부(127)를 포함할 수 있다. 다만, 다른 실시예에서는, 각 구성이 별개의 구성으로 구현될 수 있고, 일부 구성만 별개의 구성으로 구현될 수도 있다.

반송부(10), 자화부(101), 진입부 센서코일(103) 및 검출부 센서코일(105)의 기능 및 구조에 대해서는 위에서 설명한 내용과 실질적으로 동일하고, 도 5와 관련해서는, 제어부(120)의 구성, 기능 및 작용을 위주로 설명하기로 한다.

진입부 센서코일(103)에서 센싱한 제1 출력신호는 제1 증폭기(121-1)로 전달된다. 이 때, 제1 증폭기(121-1)는 단일 OP-AMP 혹은 복수의 OP-AMP가 연결된 형태로 구성될 수 있다. 제1 증폭기(121-1)에 의해 증폭된 제1 출력신호는 제1 필터(122-1)를 거치면서, 소정 주파수에 해당하는 노이즈(noise)가 제거되며, 제1 필터(122-1)는 특정 주파수만을 흡수 감쇠시키는 노치필터(notch filter) 등으로 이루어질 수 있다. 제1 필터(122-1)를 통과한, 노이즈가 감쇠된 제1 출력신호는 제1 컨버터(ADC, analog to digital converter)(123-1)를 거쳐 디지털 신호로 변환되어 MCU(124)로 전달된다.

한편, 검출부 센서코일(105)에서 센싱한 제2 출력신호는 제2 증폭기(121-2)로 전달된다. 이 때, 제2 증폭기(121-2)는 단일 OP-AMP 혹은 복수의 OP-AMP가 연결된 형태로 구성될 수 있다. 제2 증폭기(121-2)에 의해 증폭된 제2 출력신호는 제2 필터(122-2)를 거치면서, 소정 주파수에 해당하는 노이즈(noise)가 제거되며, 제2 필터(122-2)는 특정 주파수만을 흡수 감쇠시키는 노치필터(notch filter) 등으로 이루어질 수 있다. 제2 필터(122-2)를 통과한, 노이즈가 감쇠된 제2 출력신호는 제2 컨버터(ADC, analog to digital converter)(123-2)를 거쳐 디지털 신호로 변환되어 MCU(124)로 전달된다.

본 실시예에서는, MCU(124)는 디지털 신호로 변환된 제1 출력신호 및 제2 출력신호를 수신하지만, 다른 실시예에서는, 제1 컨버터(123-1) 및 제2 컨버터(123-2)의 구성이 생략되거나, 도 5와 다르게 배치되어, 제1 필터(122-1)와 제2 필터(122-2)를 통과한 아날로그 신호를 그대로 수신할 수도 있다.

MCU(124)는 제1 출력신호 및 제2 출력신호의 패턴을 비교하여, 포장재 등에 의한 신호가 검출된 것인지, 금속이물이 혼입된 것인지를 판단할 수 있다.

식품 내에 포장재와 금속이물이 혼입되지 않은 경우라면, 제1 출력신호와 제2 출력신호가 발생하지 않으므로, MCU(124)는 제1 출력신호와 제2 출력신호가 검출되지 않으면, 식품 내에 포장재나 금속이물이 혼입되지 않은 것으로 판단한다.

다만, 식품 내에 알루미늄(Al)이나 알루미늄을 포함하는 소재로 이루어진 포장재가 혼입되어 있으면, 포장재가 진입부 센서코일(103)을 통과하면서 제1 출력신호를 생성하며, 이는 진입부 센서코일(103)에 의해 센싱된다.

알루미늄은 상자성체로서 자기장 내에서 약하게 자화되며, 자기장이 제거되면 자성을 잃게 되는 물질이다. 따라서, 순수 알루미늄 또는 혼합 알루미늄 소재로 이루어진 포장재는 자화부(101)에 의해 자화되기 어렵고(자화되어도 미비한 수준이고), 자화부(101)를 벗어나면 자성을 잃게 된다.

따라서, 포장재가 자화부(101)를 통과하더라도, 자화부(101)를 통과하기 전의 포장재의 자성과 다를 바 없기 때문에, 포장재가 검출부 센서코일(105)을 지나면서 생성하는 제2 출력신호도 앞서 검출된 제1 출력신호와 차이가 미소(微小)하다.

MCU(124)는 제1 출력신호 및 제2 출력신호 각각이 소정 범위 내의 크기를 갖고, 신호간의 차이가 없거나 매우 미세한 경우, 피검출물(P) 내에는 금속이물이 혼입되지 않고, 포장재만 존재하는 것으로 판단할 수 있다. 이때, 저장부(125)는, 센싱된 신호를 포장재로 인식하기 위한 신호의 크기에 대한 데이터를 저장할 수 있다. 또한, 저장부(125)는, 혼입된 물질을 포장재로 판단하기 위한, 제1 출력신호 및 제2 출력신호의 차이에 대한 데이터를 저장할 수 있다.

피검출물(P) 내에 오로지 금속이물만 포함되어 있는 경우, 금속이물은 자화부(101)에 의해 자화가 이루어지므로, 진입부 센서코일(103)에서 센싱된 제1 출력신호와 검출부 센서코일(105)에서 센싱된 제2 출력신호는 그 패턴이 확연히 다르다. 제1 출력신호의 크기에 비해 제2 출력신호의 크기가 훨씬 클 것이다.

즉, MCU(124)는 제1 출력신호와 제2 출력신호가 모두 검출되되, 제2 출력신호의 크기가 임계치를 초과한 경우, 피검출물(P) 내에 금속이물이 혼입된 것으로 판단할 수 있다. 이때, 저장부(125)는, 센싱된 신호를 금속이물로 인식하기 위한 제2 출력신호의 임계치에 대한 데이터를 저장할 수 있다. 또한, 저장부(125)는, 혼입된 물질을 금속이물로 판단하기 위한, 제1 출력신호 및 제2 출력신호의 차이에 대한 데이터를 저장할 수 있다.

이 때, 피검출물(P) 내에 금속이물 이외에 포장재도 함께 포함된 경우에는, 제1 출력신호와 제2 출력신호가 검출되되, 제2 출력신호의 크기가 제1 출력신호에 비해 매우 크거나, 그 패턴이 확연이 다를 수 있다. 이러한 패턴의 양상, 또는 제1 출력신호와 제2 출력신호의 차이를 보이면, MCU(124)는 피검출물(P) 내에 금속이물과 포장재가 함께 혼입된 것으로 판단할 수 있다.

위의 설명에 있어서, 신호의 크기는 컨버터를 거치기 전의 아날로그 신호일 수도 있고, 컨버터를 거친 후의 디지털 신호일 수도 있다. 또한, 위에서는 신호의 크기로 설명했지만, 이와 달리, 신호의 패턴, 신호의 주파수, 신호의 진폭, 신호의 위상 등에 기초하여, 제1 출력신호와 제2 출력신호를 비교할 수 있다. 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 각 센서코일에서 센싱된 제1 출력신호와 제2 출력신호에 기초하여, 종래의 다양한 방식으로, 이들 신호를 변형, 가공한 후 서로 비교할 수 있을 것이다.

금속이물 검출부(100)는 위에서 설명한 예시와 달리, 전자기 유도 방식의 금속이물 검출기가 장착될 수도 있다. 이러한 방식은 송신코일(107)과 수신코일(108, 109)을 포함하며, 송신코일(107)에 교류신호를 인가하여 전자계를 형성하고, 수신코일(108, 109)에서 수신신호의 크기와 위상 변화를 판별하여 금속이물을 검출하는 방식이다. 이는 송신코일(107)에 일정 주파수의 신호를 인가하고, 송신코일(107)과 동일한 간격으로 배치된 두 개의 수신코일(108, 109)에 유도된 신호를 받아 변화량을 측정하여 검출터널 내부에 금속이물이 통과하는지 여부를 판별하는 방식이다. 검사 대상품이 검출터널 내부를 통과할 때 수신코일(108, 109)로 수신되는 신호의 위상과 진폭의 변화가 나타나서, 금속이물을 검출할 수 있다.

이러한 전자기 유도 방식의 금속이물 검출 방식은 비자성, 강자성체의 금속이물 모두 검출 가능하다.

도 4의 (a)는 금속이물이 없는 경우, (b)는 강자성체 금속이물이 존재하는 경우, (c)는 비자성체 금속이물이 있는 경우의 자계 변화를 나타내고 있다.

제어부(120)는 진입부 센서코일(103)과 검출부 센서코일(105) 사이의 이격거리(L) 및 반송부(10)의 반송속도에 기초하여, 제1 출력신호와 제2 출력신호를 생성한 피검출물(P)이 동일한 것인지를 판단할 수 있다. 즉, 진입부 센서코일(103)과 검출부 센서코일(105) 사이의 이격거리(L) 및 반송부(10)의 반송속도와, 제1 출력신호와 제2 출력신호가 생성된 타이밍을 비교하여, 제1 출력신호와 제2 출력신호의 생성 주체의 동일성을 파악한 뒤, 양자를 비교함으로써 금속이물과 포장재의 혼입 여부를 판단할 수 있다.

한편, MCU(124)는 피검출물(P) 내에 금속이물이 포함된 것으로 판단하면, 청각적 혹은 시각적인 표시를 통해 사용자에 표시할 수 있다. 표시부(127)는 시각적인 표시를 위한 디스플레이 등의 장치이거나 청각적인 표시를 위한 스피커 등의 장치일 수 있다.

또한, 도 5에서는 입력부(126)와 표시부(127)가 별개의 구성으로 도시되어 있지만, 이와 달리 입력과 출력을 동시에 수행할 수 있는 터치 스크린 등으로 구현되어도 무방하다.

불량제품 수집부(130)는 제어부(120)를 통해 피검출물(P)이 불량제품으로 판별된 경우, 불량제품들을 수집하는 공간이다. 플립바(140)는 반송부(10) 상에서 반송 경로를 따라 이동하는 불량제품들을 불량제품 수집부(130)로 이동시키는 역할을 한다.

제3 센서(S31, S32)는 불량제품 수집부(130)의 입구 위치에 설치되어 불량제품 수집부(130) 내로 검출된 불량제품이 유입되는지 여부를 감지한다. 제3 센서(S31, S32)는 예를 들어 광센서 이며, 불량제품 수집부(130)의 입구 위치(불량제품이 불량제품 수집부(130)에 진입하는 입구)에 설치되어 금속이물이 포함된 불량제품 또는 중량계량결과 중량불량인 제품이 불량제품 수집부(130)에 유입되는지 여부를 감지한다.

불량제품을 불량제품 수집부(130) 내로 이동시키는 동작은 공압실린더로 작동하는 플립바(140)를 동작시켜 반송부(10) 상에서 이동중인 불량제품의 경로를 불량제품 수집부(130) 방향으로 변환시키는 방법을 사용하게 되며, 제3 센서(S31, S32)는 불량제품이 불량제품 수집부(130) 내로 정상적으로 유입되는지 여부를 감지하도록 이용된다.

불량제품 수집부(130) 내로 불량제품이 유입되도록 공압실린더를 작동시켰는데 소정의 시간 내에 제3 센서(S31, S32)에서 불량제품이 감지되지 않는다면, 불량제품을 선별해 내지 못한 것으로 판단하고 에러처리를 할 수 있다.

제4 센서(S41a, S41b, S42a, S42b)는 불량제품 수집부(130)의 상태를 감지한다. 구체적으로, 제4 센서(S41a, S41b)는 불량제품 수집부(130)의 내부에 장착되는 광센서로서, 불량제품 수집부(130) 내에 불량제품이 가득찬 상태를 감지한다. 불량제품 수집부(130) 내에 불량제품이 가득차면 관리자로 하여금 불량제품 수집부(130)를 비울 수 있도록 알람을 표시할 수 있다.

또한, 제4 센서(S42a, S42b)는 불량제품 수집부(130)의 도어부에 장착되는 광센서로서, 불량제품 수집부(130)의 도어부가 개방(open)된 상태를 감지한다. 불량제품을 다시 반송부(10)로 보내지 않도록 불량제품 수집부(130)의 도어부에는 잠금 장치가 되어 있으며, 이러한 불량제품 수집부(130)의 도어부가 개방된 경우 관리자에게 알람을 표시할 수 있다.

제5 센서(S5)는 불량제품 수집부(130)의 출구 위치에 설치되어 불량제품 수집부(130) 내로 검출된 불량제품이 정상적으로 유입되었는지 여부를 감지한다.

반송부(10)의 상부에는 피검출물(P)의 반송경로를 덮는 커버부가 형성될 수 있고, 제6 센서(S6)는 상기 커버부가 개방된 상태인지 여부를 감지한다.

제7 센서(S7)는 플립바(140)를 동작시키는데 필요한 공기압력의 정상 여부를 감지한다. 제7 센서(S7)는 공압 디지털 게이지(Digital Gauge)로서, 소정의 압력 이하에서는 신호를 출력하는 센서이다. 불량제품의 선별은 공압실린더를 작동하여 반송부(10) 상에 이동중인 불량제품의 경로를 변환시키는데, 공압실린더는 공압이 비정상일 경우 작동하지 않으므로 제7 센서(S7)는 공압실린더 작동에 필요한 공기압력이 정상인지 확인하고 비정상일 경우 오류처리를 할 수 있다.

제어부(120)는 제4 센서(S41a, S41b, S42a, S42b)의 감지결과에 따라 반송부(10)의 동작을 정지시키고, 반송부(10)가 재동작시, 제어부(120)는 플립바(140)를 동작시켜 반송부(10) 상의 모든 피검출물(P)들을 불량제품 수집부(130)로 이동시킨다.

도 6 내지 도 8은 센서를 포함하는 금속이물 검출 및 중량 계량 장치의 실제적인 예시를 나타낸 도면이다.

도 6 내지 도 8을 참조하면, 반송부(10) 상에 설치된 플립바(140)의 예시가 나타나 있다. 플립바(140)는 플립(flip) 동작을 하여 반송부(10) 상의 피검출물(P)들을 불량제품 수집부(130)로 이동시킬 수 있다. 그리고, 본 발명의 실시예에 따른 금속이물 검출 및 중량 계량 장치의 예시적인 센서의 위치에 대해 도시되어 있다.

다시, 도 1을 참조하면, 제어부(120)는 비상 버튼(120-1)을 포함할 수 있다. 비상 버튼(120-1)이 동작하면, 제어부(120)는 플립바(140)를 동작시켜 반송부(10) 상의 모든 피검출물(P)들을 불량제품 수집부(130)로 이동시킬 수 있다.

비상 버튼(120-1)은 사용자가 비상 상황시에 누름 동작을 수행하여 동작시킬 수 있다.

그리고, 금속이물 검출 및 중량 계량 장치의 전원이 오프(off)된 경우에, 제어부(120)는 플립바(140)를 동작시켜 반송부(10) 상의 모든 피검출물(P)들을 불량제품 수집부(130)로 이동시킬 수 있다.

반송부(10)의 비정상적인 정지(알람, 검출, 계량이상 등)이후 반송부(10)를 재동작시킬 때, 제어부(120)는 플립바(140)를 동작시켜 반송부(10) 상의 잔여 제품들을 모두 불량제품 수집부(130)로 이동시킬 수 있다. 이 때, 플립바(140)의 동작 시간은 설정값으로 조정할 수 있다.

도 5를 참조하면, 제어부(120)는 표시부(127)를 포함하는데, 이러한 표시부(127)는 미리 정해진 특정 상황이 발생하는 경우 외부 알람을 제공하도록 동작할 수 있다.

이러한 특정 상황이란, 예를 들어, 불량제품 수집부(130)가 가득찬 상태가 3초 이상 지속되는 경우, 불량제품 수집부(130)의 덮개를 오픈한 상태가 20초 이상 지속되는 경우, 반송부(10)의 동작 중에 방풍커버덮개를 오픈한 경우, 압력센서의 압력이 일정값 이하로 떨어진 경우 등일 수 있다. 다만, 이러한 특정 상황은 사용자의 설정에 따라 달라질 수 있다.

이상, 본 발명의 실시예들에 따른 금속이물 검출 및 중량 계량 장치에 대하여 도면을 참조하여 설명하였지만, 상기 설명은 예시적인 것으로서 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위에서 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 수정 및 변경될 수 있을 것이다.

10: 반송부
S1~S7: 제1 내지 제7 센서
100: 금속이물 검출부
110: 중량 계량부
120: 제어부
130: 불량제품 수집부
140: 플립바

Claims (5)

1. 피검출물을 반송하는 반송부;
   상기 피검출물에 금속이물이 혼입되어 있는지 판단하는 금속이물 검출부;
   상기 금속이물 검출부의 입구 위치에 설치되어 상기 금속이물 검출부 내로 상기 피검출물이 진입하는 시점을 감지하는 제1 센서;
   상기 피검출물의 중량을 계량하는 중량 계량부;
   상기 중량 계량부의 입구 위치에 설치되어 상기 중량 계량부 내로 상기 피검출물이 진입하는 시점을 감지하는 제2 센서;
   상기 금속이물 검출부와 상기 중량 계량부의 검사결과에 따라 불량제품을 검출하는 제어부;
   상기 검출된 불량제품을 수집하는 불량제품 수집부;
   상기 검출된 불량제품을 상기 불량제품 수집부로 이동시키는 플립바(flip-bar);
   상기 불량제품 수집부의 입구 위치에 설치되어 상기 불량제품 수집부 내로 상기 검출된 불량제품이 유입되는지 여부를 감지하는 제3 센서; 및
   상기 불량제품 수집부의 상태를 감지하는 제4 센서;를 포함하는, 금속이물 검출 및 중량 계량 장치.
2. 제 1항에 있어서,
   상기 불량제품 수집부의 출구 위치에 설치되어 상기 불량제품 수집부 내로 상기 검출된 불량제품이 정상적으로 유입되었는지 여부를 감지하는 제5 센서를 더 포함하는, 금속이물 검출 및 중량 계량 장치.
3. 제 1항에 있어서,
   상기 제4 센서는 상기 불량제품 수집부가 가득 채워진 상태인지 감지하는 센서 또는 상기 불량제품 수집부의 덮개가 개방된 상태인지 여부를 감지하는 센서를 포함하는, 금속이물 검출 및 중량 계량 장치.
4. 제 1항에 있어서,
   상기 반송부의 상부에 설치되어 상기 피검출물의 반송경로를 덮는 커버부를 더 포함하고,
   상기 커버부가 개방된 상태인지 여부를 감지하는 제6 센서를 더 포함하는, 금속이물 검출 및 중량 계량 장치.
5. 제 1항에 있어서,
   상기 플립바를 동작시키는데 필요한 공기압력의 정상 여부를 감지하는 제7 센서를 더 포함하는, 금속이물 검출 및 중량 계량 장치.

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