KR20190042227A - 소둔 분리제 제조 시스템 - Google Patents

소둔 분리제 제조 시스템 Download PDF

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KR20190042227A
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Abstract

본 문건은 포대 단위로 산화마그네슘을 교반기에 투입하는 작업을 자동화한 소둔 분리제제조 시스템을 개시한다.
실시예에 따른 제조 시스템은 소정 크기의 작업 영역을 갖는 다관절 로봇 암; 상기 다관절 로봇 암의 작업 영역 내에 배치되고, 상부에 투입구가 구비된 교반기; 상기 다관절 로봇 암의 작업 영역 내에 배치되고, 제1 자재가 채워진 포대가 적재되는 데크; 상기 다관절 로봇 암의 작업 영역 내에 배치되는 커터 조립체; 및, 상기 다관절 로봇 암의 선단부에 장착되며, 제1 자재가 채워진 포대를 파지하고, 파지한 포대를 흔들어주는 그리퍼;를 포함하고, 실시예에 따른 제조 시스템을 활용하면, 산화마그네슘을 주 성분으로 한 소둔 분리제의 제조를 자동화할 수 있다.

Description

소둔 분리제 제조 시스템{MANUFACTURING SYSTEM FOR ANNEALING SEPARATING AGENT}
본 개시는 소둔 분리제를 제조하는 공정에 적용되는 소둔 분리제 제조 시스템과 관련된다.
한국 등록특허공보 제10-0600805호 및 한국 등록특허공보 제10-1696627호는 산화마그네슘을 주 성분으로 한 소둔 분리제의 제조 방법을 개시한다.
전술한 공보들을 참조하면, 산화마그네슘을 주 성분으로 한 소둔 분리제는 산화마그네슘, 용매(물 등) 및 기타 첨가물(이산화타이타늄, 붕사 등)을 특정 비율로 교반기(Agitator)에 투입한 후, 일정 시간 교반하면 제조된다. * 이때, 산화마그네슘은 별도의 계량 거치지 않고, 포대 단위로 교반기에 투입된다.
한편, 포대 단위로 산화마그네슘을 교반기에 투입하는 작업은 다관절 로봇 암 등에 의해 자동화되지 못하고, 현재까지 수작업[작업자가 커터를 이용하여, 산화마그네슘 포대를 절개한 후, 교반기 상측에서 포대를 아주 강하게 흔들거나 또는 포대의 외부를 타격하여, 교반기로 산화마그네슘을 투입함]으로만 이루어지고 있는 실정이다.
왜냐하면, 산화마그네슘은 입자 간 응집이 매우 강하여(포대 내부에서 덩어리져), 포대에서 잘 배출되지 않는데, 일반적인 그리퍼(핸들)가 장착된 다관절 로봇 암으로는 포대에서 입자 간 응집이 강한 산화마그네슘을 용이하게 배출시킬 수 없기 때문이다.
그로 인해, 산화마그네슘을 주 성분으로 한 소둔 분리제를 제조하는 과정에서, 산업재해(안전사고, 근골격계 질환 집단발병 등)가 빈번히 발생하였다.
KR 10-0600805 B1(2006.07.18. 공고) KR 10-1696627 B1(2017.01.16. 공고)
포대 단위로 산화마그네슘을 교반기에 투입하는 작업을 자동화한 소둔 분리제 제조 시스템을 제공하는 것이다.
실시예에 따른 제조 시스템은 소정 크기의 작업 영역을 갖는 다관절 로봇 암; 상기 다관절 로봇 암의 작업 영역 내에 배치되고, 상부에 투입구가 구비된 교반기; 상기 다관절 로봇 암의 작업 영역 내에 배치되고, 제1 자재가 채워진 포대가 적재되는 데크; 상기 다관절 로봇 암의 작업 영역 내에 배치되는 커터 조립체; 및, 상기 다관절 로봇 암의 선단부에 장착되며, 제1 자재가 채워진 포대를 파지하고, 파지한 포대를 흔들어주는 그리퍼;를 포함한다.
또한, 실시예에 따른 제조 시스템은 계량된 제2 자재를 공급하는 제2 자재 공급부;를 더 포함할 수 있다.
덧붙여, 상기 커터 조립체는, 상부에 안전커버가 설치된 지주와, 상기 지주의 소정 높이에 설치되는 구동박스와, 상기 지주와 수직을 이루되, 일측에 커터가 장착되고, 타측이 상기 구동박스에 힌지 결합된 커팅암으로 구성될 수 있다.
상기 그리퍼는, 상기 다관절 로봇 암에 장착되는 그리퍼몸체와, 상기 그리퍼몸체에 구비되고, 수평으로 놓인 포대의 상면을 진공 흡착하는 진공흡착유닛과, 상기 그리퍼몸체에 구비되고, 상기 진공흡착유닛에 진공 흡착된 포대의 길이 방향 일측 가장자리를 파지하며 파지한 포대를 흔들어주는 클램프유닛과, 상기 그리퍼몸체에 구비되고, 상기 진공흡착유닛에 진공 흡착된 포대의 폭 방향 양측 가장자리를 감싸는 리브유닛으로 구성될 수 있다.
상기 제2 자재 공급부는, 상기 다관절 로봇 암의 작업 영역 외부에서 상기 다관절 로봇 암의 작업 영역 내부로 이어지는 레일과, 상기 레일을 따라 이동하는 대차와, 내부에 계량된 제2 자재가 채워지고, 상기 대차의 상부에 놓이는 하나 이상의 버킷으로 구성될 수 있다.
실시예에 따른 제조 시스템을 활용하면, 산화마그네슘을 주 성분으로 한 소둔 분리제의 제조 공정을 자동화할 수 있다.
도 1은 실시예에 따른 제조 시스템(1000)의 평면 배치도이다.
도 2는 실시예에 따른 제조 시스템(1000)의 구성인 다관절 로봇 암(100)의 측면도이다.
도 3은 실시예에 따른 제조 시스템(1000)의 구성인 그리퍼(200)의 사시도이다.
도 4는 실시예에 따른 제조 시스템(1000)의 구성인 그리퍼(200)의 내부에 구비되는 진공흡착유닛(220)의 사시도이다.
도 5는 도 3의 A-A' 선을 따라 절단한 모습을 나타낸다.
도 6은 그리퍼(200)에 구비된 리브유닛(540)의 움직임을 나타낸다.
도 7은 그리퍼(200)의 움직임을 나타낸다.
도 8은 실시예에 따른 제조 시스템(1000)의 구성인 커터 조립체(400)의 사시도이다.
도 9는 실시예에 따른 제조 시스템(1000)의 구성인 제2 자재 공급부(600)의 사시도이다.
본 섹션에서는 구체적인 자재의 명칭(산화마그네슘 등)을 대신하여, 제1 자재, 제2 자재와 같은 범용적인 용어가 사용된다. 여기서 제1 자재는 포대 단위(포대 형태)로 공급되는 자재로 정의되고, 제2 자재는 제1 자재의 공급량에 따라 계량되어 공급되는 자재로 정의된다. * 예컨데, 산화마그네슘을 주 성분으로 한 소둔 분리제 제조시, 제1 자재는 산화마그네슘, 제2 자재는 이산화타이타늄, 붕사 등의 기타 첨가물이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여, 실시예에 따른 제조 시스템(1000)을 구체적으로 설명한다.
도 1은 실시예에 따른 제조 시스템(1000)의 평면 배치도이다.
도 1을 참조하면, 실시예에 따른 제조 시스템(100)은 다관절 로봇 암(100), 그리퍼(200), 교반기(300), 데크(400) 및, 커터 조립체(500)를 포함한다. 또한, 실시예에 따른 제조 시스템(100)은 제2 자재 공급부(600)를 더 포함할 수 있다.
다관절 로봇 암(100)
다관절 로봇 암(100)은 소정 크기(반경)의 작업 영역을 갖는다. 다관절 로봇 암(100)은 6개소 이상의 회전축을 갖는 것이 바람직하다. 다관절 로봇 암(100)의 선단부에는 그리퍼(200)가 장착되며, 다관절 로봇 암(100)의 작업 영역 내에는 교반기(300), 데크(400), 커터 조립체(500), 제2 자재 공급부(600) 등이 배치된다.
그리퍼 (200)
그리퍼(200)는 다관절 로봇 암(100)의 선단부에 장착되며, 제1 자재가 채워진 포대(SA)를 파지하고, 파지한 포대(SA)를 흔들어주는 기능을 한다.
도 3은 실시예에 따른 제조 시스템(1000)의 구성인 그리퍼(200)의 사시도이다.
도 3을 참조하면, 그리퍼(200)는 그리퍼몸체(210), 진공흡착유닛(220), 클램프유닛(230), 리브유닛(240) 및 영상센서(250)를 구비할 수 있다.
그리퍼몸체(210)의 상면은 그리퍼(200)에 결합되며, 진공흡착유닛(220), 클램프유닛(230), 리브유닛(240) 및 영상센서(250) 등은 그리퍼몸체(210)의 하부에 구비(설치)된다.
진공흡착유닛(220)은 그리퍼몸체(210)의 하부 중앙에 설치되며, 제1 자재가 채워지고, 수평으로 놓인 포대(SA)의 일측면(상면)을 진공 흡착하는 기능을 한다.
도 4는 실시예에 따른 제조 시스템(1000)의 구성인 그리퍼(200)의 내부에 구비되는 진공흡착유닛(220)의 사시도이다.
도 4를 참조하면, 진공흡착유닛(220)은 진공펌프(222), 진공펌프(222)의 하부에 설치되는 흡착컵(224)으로 구성될 수 있다.
도 5는 도 3의 A-A' 선을 따라 절단한 모습을 나타낸다[단, 진공펌프(222)는 도시되지 않음].
도 5를 참조하면, 흡착컵(224)[진공흡착유닛(220)]은 그리퍼몸체(210)를 기준으로 수직 왕복 운동하도록 구성될 수 있다. 예컨데, 흡착컵(224)[진공흡착유닛(220)]은 유압실린더(236)를 매개로 그리퍼몸체(210)에 결합될 수 있다.
클램프유닛(230)은 그리퍼몸체(210)의 하부 길이 방향 일측에 설치되며, 진공흡착유닛(220)에 진공 흡착된 포대(SA)의 길이 방향 일측 가장자리를 파지하는 기능을 한다. 또한, 파지한 포대(SA)의 하부[파지한 포대(SA)의 길이 방향 타측]가 커터 조립체(500)에 의해 절개되었을 때, 포대(SA) 속의 제1 자재가 교반기(300) 내부로 투입될 수 있도록 포대(SA)를 흔드는 기능을 한다.
클램프유닛(230)은 일측이 그리퍼몸체(210)에 힌지 결합되는 'ㄱ'자 형태의 연결 플레이트(232)와, 연결 플레이트(232)의 타측에 구비되는 클램프(234)와, 일단이 그리퍼몸체(210)에 결합되고, 타단이 연결 플레이트(232)의 소정 위치에 결합되어, 왕복 운동하며, 연결 플레이트(232)의 기울기를 조정하는 유압실린더(236)로 구성될 수 있다.
리브유닛(540)은 그리퍼몸체(210)의 하부 폭 방향 양측에 설치되며, 진공흡착유닛(220)에 진공 흡착된 포대(SA)의 폭 방향 양측 가장자리를 느슨하게 감싸는 기능을 한다.
도 6은 그리퍼(200)에 구비된 리브유닛(540)의 움직임을 나타낸다.
도 6 및 앞서 언급된 도 5를 참조하면, 리브유닛(540)은 '11'자 형태로 배치되는 복수 개의 회전축(242)과, 그리퍼몸체(210)에 결합되며, 복수 개의 회전축(242) 각각을 회전시키는 복수 개의 로터리 실린더(244)와, 일측이 회전축(242)에 결합되는 복수 개의 리브(246)로 구성될 수 있다.
영상센서(250)는 그리퍼몸체(210)에 설치되고, 포대(SA)의 표면에 기록된 문자를 감지하여, 포대(SA)가 놓인 방향을 식별하는 기능을 한다.
도 7은 그리퍼(200)의 움직임을 나타낸다.
도 7을 참조하면, 로봇 암(100)에 의해 포대(SA)가 수직으로 세워진 상태에서, 포대(SA)의 하부[포대(SA)의 길이 방향 타측]가 절개되었을 때, 포대(SA)의 상부[포대(SA)의 길이 방향 일측]를 파지한 클램프유닛(230)은 포대(SA)를 흔들어 포대(SA)에서 제1 자재를 배출시킨다.
부가적으로, 흡착컵(224)[진공흡착유닛(220)]은 제1 자재가 원활하게 배출되도록 포대(SA)의 일측면(상면)을 타격한다. 이때, 리브유닛(540)은 클램프유닛(230)과 흡착컵(224)에 의해 흔들리는 포대(SA)의 운동 범위를 제한하는 기능을 하며, 리브유닛(540)이 구비될 경우, 반작용에 의하여 포대(SA)의 타측면에도 추가적인 힘이 전달될 수 있다.
교반기(300)
교반기(300)는 다관절 로봇 암(100)의 작업 영역 내에 배치되고, 교반기(300)의 상부에는 제1 자재 및 제2 자재 등이 투입되는 투입구(310)가 구비된다. 교반기(300)는 제1 자재, 제2 자재, 용매 등을 골고루 섞어주는 기능을 한다.
데크 (400)
데크(400)는 다관절 로봇 암(100)의 작업 영역 내에 배치된다. 데크(400)에는 제1 자재가 채워진 포대(SA)가 적재된다. 데크(400)는 지게차를 이용하여, 용이하게 이동시킬 수 있는 팔레트 형태일 수 있다.
한편, 작업 공간의 효율적인 활용을 위하여, 데크(400)와 교반기(300)는 다관절 로봇 암(100)을 사이에 두고, 상호 마주하게 배치되는 것이 바람직하다.
커터 조립체(500)
커터 조립체(500)는 다관절 로봇 암(100)의 작업 영역 내에 배치되고, 그리퍼(200)에 파지된 포대(SA)의 하부를 절개하는 기능을 한다. 커터 조립체(500)는 교반기(300)의 인근에 위치한다. * 포대(SA)의 절개 과정을 간략히 설명하면, 제1 자재가 채워진 포대(SA)[포대(SA)는 수직으로 세워진 상태]를 파지한 다관절 로봇 암(100)이 포대(SA)의 하부를 커터 조립체(500)의 접촉시킨 후, 일정 거리 움직이면, 커터 조립체(500)와 접촉된 포대(SA)의 하부가 절개된다.
도 8은 실시예에 따른 제조 시스템(1000)의 구성인 커터 조립체(400)의 사시도이다.
도 8을 참조하면, 커터 조립체(500)는 상부에 안전커버(520)가 설치된 지주(510)와, 지주(510)의 소정 높이에 설치되는 구동박스(530)와, 지주(510)와 수직을 이루되, 일측에 커터(542)가 지면 반대 방향으로 장착되고, 타측이 구동박스(530)에 힌지 결합된 커팅암(540)으로 구성된다.
전술한 구성으로 이루어진 커터 조립체(500)는 커터(542)가 사용되지 않을 경우, 작업자의 안전을 위하여, 안전커버(520) 내부에 커터(542)가 위치되도록, 커팅암(540)이 구동박스(530)에 의해 자동으로 회동된다.
한편, 안전커버(521)의 내부에는 커터(542)의 존재 유무를 판별하는 센서(미도시)가 더 구비될 수 있다.
제2 자재 공급부 (600)
제2 자재 공급부(600)는 계량된 제2 자재를 공급하는 기능을 한다.
도 9는 실시예에 따른 제조 시스템(1000)의 구성인 제2 자재 공급부(600)의 사시도이다.
도 9를 참조하면, 제2 자재 공급부(600)는, 다관절 로봇 암(100)의 작업 영역 외부에서 다관절 로봇 암(100)의 작업 영역 내부로 이어지는 레일(610)과, 레일(610)을 따라 이동하는 대차(620)와, (작업자에 의해) 내부에 계량된 제2 자재가 채워지고, 대차(620)의 상부에 놓이되, 그리퍼(200)가 파지할 수 있는 크기를 갖는 하나 이상의 버킷(630)으로 구성된다.
추가 구성요소들
도면에는 도시되지 않았지만, 실시예에 따른 제조 시스템(100)에는 용매 및 첨가 용액 등을 교반기(300) 내부로 직접적으로 공급하는 하나 이상의 용액 공급 관로(미도시)가 더 포함될 수 있다.
작동 과정
실시예에 따른 제조 시스템(100)의 작동 과정을 간략히 설명한다.
먼저, 제1 자재가 채워진 포대(SA)가 적재된 데크(400)가 지게차 등에 의해, 다관절 로봇 암(100)에 배치된다.
계속해서, 선단부에 그리퍼(200)가 장착된 다관절 로봇 암(100)이 수평으로 놓여진 하나의 포대(SA)를 파지한다. 이때, 영상센서(250)는 포대(SA)의 표면에 기록된 문자를 감지하여, 다관절 로봇 암(100)이 포대(SA)의 방향을 식별할 수 있게 한다.
이어서, 다관절 로봇 암(100)은 파지한 포대(SA)를 교반기(300) 인근에 위치한 커터 조립체(500)로 가져간다.
계속해서, 다관절 로봇 암(100)은 포대(SA)를 수직으로 세운 후, 포대(SA)의 하부를 커터(542)와 접촉시켜, 포대(SA)의 하부가 절개되도록 한다. * 만약, 제1 자재가 입자 간 응집이 약한 물질일 경우, 커터 조립체(500)의 커터(542)는 교반기(300)의 투입구(310) 직 상방에 위치되는 것이 바람직하다.
이어서, 다관절 로봇 암(100)은 하부가 절개된 포대(SA)를 교반기(300)의 투입구(310) 직 상방으로 가져가고, 포대(SA)를 파지한 후 흔들어주는 클램프유닛(230)과, 포대(SA)를 진공 흡착한 상태에서는 포대(SA)를 흔들 수 있고, 포대(SA)를 진공 흡착하지 않은 상태에서는 포대(SA)의 일측면을 타격할 수 있는, 진공흡착유닛(220)을 이용하여, 제1 자재가 투입구(310)로 투입되도록 한다.
계속해서, 다관절 로봇 암(100)은 빈 포대(SA)를 데크(400)의 인근에 놓아두고, 계량된 제2 자재가 채워진 버킷(630)을 진공 흡착하여, 제2 자재를 교반기(300)로 투입시킨다.
실시예에 따른 제조 시스템(1000)을 활용하면, 산화마그네슘을 주 성분으로 한 소둔 분리제의 제조 공정을 자동화할 수 있다.
한편, 실시예에 따른 제조 시스템(1000)은 산화마그네슘을 주 성분으로 한 소둔 분리제의 제조 공정을 자동화하기 위해 창안된 것이나, 투입되는 자재에 따라 그 용도가 충분히 달라질 수 있다. 즉, 실시예에 따른 제조 시스템(1000)은 자재(금속 분말, 곡물 등)를 포대 단위로 특정 용기(용해로, 교반기 등)에 자동 공급(투입)하는 제조 공정을 포함하는 다양한 산업분야(철강분야, 식품분야 등)에 응용될 수 있다.
따라서, 본 개시의 청구범위는 발명의 설명 및 도면 전반에 내포된 기술적 사상을 바탕으로 폭넓게 해석되어야 할 것이다.
1000 : 시스템
--
100 : 다관절 로봇 암
200 : 그리퍼
210 : 그리퍼몸체
220 : 진공흡착유닛
222 : 진공펌프
224 : 흡착컵
226 : 유압실린더
230 : 클램프유닛
232 : 연결 플레이트
234 : 클램프
236 : 유압실린더
240 : 리브유닛
242 : 회전축
244 : 로터리 실린더
246 : 리브
250 : 영상센서
300 : 교반기
310 : 투입구
400 : 데크
500 : 커터 조립체
510 : 지주
520 : 안전커버
530 : 구동박스
540 : 커팅암
542 : 커터
600 : 제2 자재 공급부
610 : 레일
620 : 대차
630 : 버킷
--
SA : 포대

Claims (6)

  1. 소정 크기의 작업 영역을 갖는 다관절 로봇 암;
    상기 다관절 로봇 암의 작업 영역 내에 배치되고, 상부에 투입구가 구비된 교반기;
    상기 다관절 로봇 암의 작업 영역 내에 배치되고, 제1 자재가 채워진 포대가 적재되는 데크;
    상기 다관절 로봇 암의 작업 영역 내에 배치되는 커터 조립체; 및,
    상기 다관절 로봇 암의 선단부에 장착되며, 제1 자재가 채워진 포대를 파지하고, 파지한 포대를 흔들어주는 그리퍼;를 포함하는, 제조 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    계량된 제2 자재를 공급하는 제2 자재 공급부;를 더 포함하고,
    상기 제2 자재 공급부는,
    상기 다관절 로봇 암의 작업 영역 외부에서 상기 다관절 로봇 암의 작업 영역 내부로 이어지는 레일과,
    상기 레일을 따라 이동하는 대차와,
    내부에 계량된 제2 자재가 채워지고, 상기 대차의 상부에 놓이는 하나 이상의 버킷을 구비하는 것을 특징으로 하는, 제조 시스템.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 커터 조립체는,
    상부에 안전커버가 설치된 지주와,
    상기 지주의 소정 높이에 설치되는 구동박스와,
    상기 지주와 수직을 이루되, 일측에 커터가 장착되고, 타측이 상기 구동박스에 힌지 결합된 커팅암을 구비하는 것을 특징으로 하는, 제조 시스템.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 그리퍼는,
    상기 다관절 로봇 암에 장착되는 그리퍼몸체와,
    상기 그리퍼몸체에 구비되고, 수평으로 놓인 포대의 상면을 진공 흡착하는 진공흡착유닛과,
    상기 그리퍼몸체에 구비되고, 상기 진공흡착유닛에 진공 흡착된 포대의 길이 방향 일측 가장자리를 파지하며 파지한 포대를 흔들어주는 클램프유닛과,
    상기 그리퍼몸체에 구비되고, 상기 진공흡착유닛에 진공 흡착된 포대의 폭 방향 양측 가장자리를 감싸는 리브유닛을 구비하는 것을 특징으로 하는, 제조 시스템.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 진공흡착유닛은,
    진공펌프와,
    상기 진공펌프에 설치되는 흡착컵을 구비하되,
    상기 흡착컵은 상기 그리퍼몸체에 유압실린더를 매개로 결합되는 것을 특징으로 하는, 제조 시스템.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 클램프유닛은,
    일측이 상기 그리퍼몸체에 힌지 결합되는 연결 플레이트와,
    상기 연결 플레이트의 타측에 구비되는 클램프와,
    일단이 상기 그리퍼몸체에 결합되고, 타단이 상기 연결 플레이트에 결합되어, 상기 연결 플레이트의 기울기를 조정하는 유압실린더를 구비하고,
    상기 리브유닛은,
    '11'자 형태로 배치되는 복수 개의 회전축과,
    상기 그리퍼몸체에 결합되며, 상기 복수 개의 회전축을 각각 회전시키는 복수 개의 로터리 실린더와,
    일측이 상기 회전축에 결합되는 복수 개의 리브를 구비하는 것을 특징으로 하는 것을 특징으로 하는, 제조 시스템.
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KR100600805B1 (ko) 2005-04-25 2006-07-18 주식회사 포스렉 방향성 전기강판용 소둔분리제의 제조방법
KR101229060B1 (ko) * 2010-12-24 2013-02-04 주식회사 영진하이텍 원료 공급시스템
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