KR100698788B1

KR100698788B1 - 분체시료 정량공급장치

Info

Publication number: KR100698788B1
Application number: KR1020040111208A
Authority: KR
Inventors: 정석우; 윤용승
Original assignee: 고등기술연구원연구조합
Priority date: 2004-12-23
Filing date: 2004-12-23
Publication date: 2007-03-23
Also published as: KR20060072541A

Abstract

본 발명은 분체시료 정량공급장치에 관한 것으로, 분체시료를 저장하는 저장호퍼와, 상기 저장호퍼의 하부에 수평방향의 이송바닥판을 갖도록 구비되어 상기 저장호퍼로부터 공급되는 분체시료를 전달받아 다량으로 공급하게 되는 1단 진동피더와, 상기 1단 진동피더의 하부에 수평방향의 이송바닥판을 갖도록 구비되어 상기 1단 진동피더의 바닥면상에 형성된 배출공을 통해 공급되는 분체시료를 전달받아 소량으로 공급하게 되는 2단 진동피더와, 상기 1단 및 2단 진동피더를 진동운동시키기 위해 각각 대응되도록 구비되는 제 1 및 제 2 가진수단과, 상기 1단 및 2단 진동피더의 하부에 구비되어 상기 1단 및 2단 진동피더로부터 공급되는 분체시료를 목표량까지 저장하였다가 최종적으로 배출 공급하게 되는 계량호퍼와, 상기 계량호퍼 내부에 저장되는 분체시료의 양을 측정하기 위해 구비되는 계량수단을 포함한다.

따라서, 목표량을 매우 정확하게 공급할 수 있게 되므로, 적용분야의 품질 및 생산성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

분체시료, 정량, 공급, 호퍼, 진동, 피더, 로드셀

Description

분체시료 정량공급장치{CONSTANT WEIGHING FEEDER APPARATUS FOR POWDER MATERIAL}

도 1은 종래의 분체시료 정량공급장치를 보여주는 개략도,

도 2는 본 발명에 따른 분체시료 정량공급장치를 보여주는 개략도,

도 3 내지 도 6은 본 발명에 따른 분체시료 정량공급장치의 요부에 대한 개략 도면들로서, 도 3은 측면도, 도 4는 평면도, 도 5는 정면도, 도 6은 평면도이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

1, 10 : 저장호퍼 1a, 10a : 저장호퍼 배출구

2 : 스크류피더 2a : 스크류피더 배출구

3 : 구동모터 20 : 1단 진동피더

20a : 배출공 22 : 개구량조절수단

25, 35 : 제 1, 제 2 바이브레이터 27, 37 : 스프링

30 : 2단 진동피더 40 : 계량호퍼

40a : 계량호퍼 배출구 42 : 돌출부재

50 : 로드셀 60 : 제어판넬

본 발명은 분체시료를 정량으로 공급할 수 있는 분체시료 정량공급장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 매우 정확한 양을 공급할 수 있도록 다량을 공급하는 1단 진동피더(feeder)와 소량을 공급하는 2단 진동피더를 이용하여 초기에는 동시 가동하여 많은 양을 공급하다가 목표량에 거의 근접한 소정 근접량부터는 소량씩 공급하는 2단 진동피더만을 가동하여 정확한 목표량까지 공급하게 되는 분체시료 정량공급장치에 관한 것이다.

일반적으로, 분체시료를 공급하는 가장 통상적인 방식은 도 1에 나타낸 바와 같이, 스크류피더(screw feeder)(2)를 이용하는 방식이다.

그 구성은 분체시료를 저장하고 하단부에 배출구(1a)가 형성된 저장호퍼(hopper)(1)와, 저장호퍼(1)의 배출구(1a) 하부에서 그 일측을 통해 분체시료를 전달받아 타측에 형성된 배출구(2a)를 통해 배출하여 공급하게 되는 스크류피더(2)와, 스크류피더(2)를 구동하기 위해 그 일측에 구비되는 구동모터(3) 등으로 이루어진다.

그 정량공급 방법은 여러 분체시료에 대하여 스크류피더(2)의 회전수(RPM)에 따른 공급량을 각 회전수별로 사전에 측정하여 보정곡선(calibration curve)을 만든 후, 이 보정곡선에 따라서 해당 분체시료의 공급 대상량에 해당하는 회전수로 스크류피더(2)를 구동하여 원하는 정량만큼 공급되도록 하게 된다.

그러나, 이와 같이 보정곡선을 이용하고 스크류피더(2)를 가동하여 분체시료 를 일정량 공급하는 방식은 다음과 같은 문제점이 있었다.

첫째, 스크류피더(2)는 해당 회전축에 일정간격으로 구비된 나사산과 나사산 사이의 간격, 즉 피치(pitch)에 유입되는 분체시료를 회전하면서 계속 밀어내 공급하게 되는데, 많은 양을 공급할 수 있도록 제작된 상대적으로 큰 스크류피더(2)의 경우에는 나사산과 나사산 사이에 채워지는 분체시료의 기본적인 양이 많아, 이 기본량이 회전에 따라 한번에 공급되게 되므로 근본적으로 매우 정확한 양을 공급할 수 없다는 한계성의 문제점이 있었다.

둘째, 사전에 측정된 보정곡선에 따라서 스크류피더(2)의 회전수를 조절하면서 분체시료를 일정량 공급하게 되므로, 모든 조건이 보정곡선을 만들 때와 동일해야만 한다는 전제조건이 생기게 되나, 실제 작업시의 조건은 대부분 이와 다르게 되므로, 실질적인 정량 공급이 불가능하다는 문제점이 있었다.

즉, 보정곡선은 입자크기나 수분함유량 등과 같은 대상 분체시료의 상태 및 온도나 습기 등과 같은 주변환경 조건이 양호하여 스크류피더(2)가 일정한 회전수로 회전하면, 그 회전수에 상응하는 만큼 분체시료가 이상없이 공급되게 된다는 가정하에서 만들어 사용하게 되는데, 실제로는 입자크기가 불량하거나 함유된 수분 등에 의해 저장호퍼(1) 내부 등에서 분체시료의 브리징(bridging)현상 등이 발생되는 경우가 많아, 분체시료가 저장호퍼(1)에서 스크류피더(2)측으로 원활히 공급되지 못하게 됨으로써, 스크류피더(2)를 통한 정량적인 공급이 사실상 불가능하게 되는 문제점이 있었다.

또한, 이상과 같은 이유에서 분체시료가 일정하게 공급되지 못하게 되는 경 우에도 이를 즉시 확인할 방법이 없어 조치가 불가능한 문제점도 있었다.

본 발명은 상기와 같은 제반 문제점을 해결하기 위하여 창안된 것으로서, 매우 정확한 목표량을 공급할 수 있고 브리징현상 등에 의해 분체시료의 공급이 원활히 이루어지지 못하는 상황도 즉시 검출할 수 있는 분체시료 정량공급장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 분체시료를 저장하는 저장호퍼와, 상기 저장호퍼의 하부에 수평방향의 이송바닥판을 갖도록 구비되어 상기 저장호퍼로부터 공급되는 분체시료를 전달받아 다량으로 공급하게 되는 1단 진동피더와, 상기 1단 진동피더의 하부에 수평방향의 이송바닥판을 갖도록 구비되어 상기 1단 진동피더의 바닥면상에 형성된 배출공을 통해 공급되는 분체시료를 전달받아 소량으로 공급하게 되는 2단 진동피더와, 상기 1단 및 2단 진동피더를 진동운동시키기 위해 각각 대응되도록 구비되는 제 1 및 제 2 가진수단과, 상기 1단 및 2단 진동피더의 하부에 구비되어 상기 1단 및 2단 진동피더로부터 공급되는 분체시료를 목표량까지 저장하였다가 최종적으로 배출 공급하게 되는 계량호퍼와, 상기 계량호퍼 내부에 저장되는 분체시료의 양을 측정하기 위해 구비되는 계량수단을 포함하는 분체시료 정량공급장치를 제공한다.

바람직하게, 본 발명의 분체시료 정량공급장치는, 상기 제 1, 제 2 가진수단 및 상기 계량수단에 연결되도록 구비되어 상기 계량수단에서 측정된 상기 계량호퍼내에 저장된 분체시료의 중량값에 근거하여 상기 제 1 및 제 2 가진수단의 구동을 선택적으로 제어하게 되는 제어수단을 더 포함할 수 있다.

본 발명의 상기 목적과 여러가지 장점은 이 기술분야에 숙련된 사람들에 의해 첨부된 도면을 참조하여 아래에 기술되는 발명의 바람직한 실시예로부터 더욱 명확하게 될 것이다.

이하, 첨부된 도면을 참조로 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.

도 2는 본 발명에 따른 분체시료 정량공급장치를 보여주는 개략도이고, 도 3 내지 도 6은 그 요부에 대한 개략 도면들로서, 도 3은 측면도, 도 4는 평면도, 도 5는 정면도, 도 6은 평면도임을 밝힌다.

본 발명에 따른 분체시료 정량공급장치는 분체시료를 저장하는 저장호퍼(10)와, 저장호퍼(10)의 하부에 구비되어 저장호퍼(10)로부터 공급되는 분체시료를 전달받아 다량으로 공급하게 되는 1단 진동피더(20)와, 1단 진동피더(20)의 하부에 구비되어 1단 진동피더(20)에서 일부 분배되어 공급되는 분체시료를 전달받아 소량으로 공급하게 되는 2단 진동피더(30)와, 1단 및 2단 진동피더(20, 30)의 배출단부 하부에 구비되어 공급되는 분체시료를 목표량까지 저장하였다가 최종적으로 배출 공급하게 되는 계량호퍼(40)를 포함한다.

저장호퍼(10)는 내부에 분체시료를 저장하였다가 그 하단부에 형성된 배출구(10a)를 통해 배출하여 공급하게 된다.

1단 진동피더(20)는 저장호퍼(10)의 하부에 구비되되, 저장호퍼(10)의 배출구(10a)가 그 일측 상부에 위치되도록 수평방향으로 구비되어, 상부의 저장호퍼(1) 의 배출구(10a)로부터 일측에 공급되는 분체시료를 그 진동운동에 의해 이송하여 타측의 배출단부를 통해 배출 공급하게 되며, 이때 다량의 분체시료를 공급할 수 있도록 도 3에 나타낸 바와 같이 평면형태의 이송바닥판을 구비하고 있다.

그리고, 상부의 저장호퍼(10)로부터 분체시료가 유입되는 위치에서 조금 이격된 분체시료 이송경로상의 이송바닥판상에는 소정면적 관통된 배출공(20a)이 도 4의 평면도에 나타낸 바와 같이 형성되어 있어, 이 배출공(20a)을 통해 이송되는 분체시료중의 일부가 분배되어 하부측의 2단 진동피더(30)상으로 낙하되어 공급되게 된다.

나아가, 전술한 배출공(20a)측에는 그 개구량을 조절하여 2단 진동피더(30)측으로 공급되는 분체시료의 양을 조절할 수 있도록 개구량조절수단(22)이 도 5의 정면도에 나타낸 바와 같이 구비되게 된다.

여기서, 구체적으로 개구량조절수단(22)으로는 슬라이딩되어 배출공(20a)을 차단할 수 있는 개구차단판 형태가 이용될 수 있으며, 이 개구차단판은 수동으로 작동되거나 이와 다르게 모터수단 등에 의해 자동으로 작동되도록 구현될 수 있을 것이다.

2단 진동피더(30)는 1단 진동피더(20)의 하부에 1단 진동피더(20)와 평행되도록 수평방향으로 구비되며, 그 일측이 상부의 1단 진동피더(20)상에 형성된 배출공(20a)의 하부에 위치되고, 그 타측의 배출단부가 1단 진동피더(20)의 배출단부와 동일한 정도의 위치에 위치되게 되며, 상부의 1단 진동피더(20)의 배출공(20a)으로부터 일측에 공급되는 분체시료를 그 진동운동에 의해 이송하여 타측의 배출단부를 통해 배출 공급하게 되고, 이때 소량의 분체시료를 공급할 수 있도록 그 단면형상이 브이자(V)형태로 이루어져 있다.

여기서, 상술한 1단 및 2단 진동피더(20, 30)는 진동운동 가능하게 설치되며, 그 일측 하부에는 각각 반복 진동운동이 가능하도록 진동을 가하게 되는 가진수단으로 제 1, 제 2 바이브레이터(vibrator)(25, 35)가 대응되도록 적절히 구비되고, 이들 바이브레이터(25, 35)로는 전기식 또는 공압구동식 등이 이용될 수 있다.

그리고, 제 1, 제 2 바이브레이터(25, 35)의 하부에는 발생된 진동이 그 설치면인 바닥면이나 다른 주변설비로 전달되어 무용화되지 않고 상부의 진동피더(20, 30)측으로만 유용하게 전달될 수 있도록 탄성지지하는 탄성지지수단으로 스프링(27, 37)이 구비되게 된다.

계량호퍼(40)는 개구된 상단부를 통해 상부의 1단 및 2단 진동피더(20, 30)의 배출단부로부터 낙하되어 공급되게 되는 분체시료를 공급받아 저장하게 되며, 저장되는 분체시료의 양을 측정할 수 있도록 계량호퍼(40) 자체를 계량하게 되는 계량수단으로 로드셀(load cell)(50)이 그 외측에 적절히 구비되게 되고, 목표 공급량까지 분체시료가 저장되면, 그 하단부의 배출구(40a)를 통해 저장된 분체시료 전량을 배출하여 최종적으로 공급하게 된다.

여기서, 계량호퍼(40)를 계량하게 되는 로드셀(50)은 도 6의 평면도에 나타낸 바와 같이 계량호퍼(40)의 외측에 일정간격으로 이격되도록 복수개 구비되어 정확한 계량이 가능하도록 구성될 수 있으며, 그 설치에 있어서는 도 2에 도시한 바와 같이 계량호퍼(40)의 외면으로부터 돌출되도록 일정간격마다 돌출부재(42)를 설 치한 다음, 각 돌출부재(42)에 대해 하나씩의 로드셀(50)이 그 하부에 설치되도록 할 수 있을 것이다.

덧붙여, 본 발명에 따르면, 전술한 제 1, 제 2 바이브레이터(25, 35) 및 로드셀(50)에 연결되도록 제어수단인 제어판넬(60)이 구비되며, 제어판넬(60)은 사용자가 목표 공급량, 목표 근접량 등을 설정하면 그 값에 따라서 로드셀(50)의 중량신호값을 감지하여 제 1, 제 2 바이브레이터(25, 35)의 구동을 선택적으로 제어하게 된다.

이상과 같은 구성을 가지는 본 발명에 따른 분체시료 정량공급장치의 작용에 대하여 이하 설명한다.

먼저, 대량의 분체시료가 저장호퍼(10)내에 채워지게 되며, 사용자는 제어판넬(60)상에 목표 공급량 값과 목표 근접량 값 등을 설정하고, 또한 1단 진동피더(20)의 배출공(20a)의 개구정도를 개구량조절수단(22)을 이용하여 원하는 공급속도, 원하는 공급 정확성 등의 여러 조건을 감안하여 적절히 조절하며, 기타 분체시료의 종류에 따라 저장호퍼(10)의 배출구(10a) 끝단과 1단 진동피더(20)의 바닥면간의 거리 등을 조절하는 등 준비작업을 완전히 수행한 다음, 최후에 제어판넬(60)을 통해 가동개시를 조작하게 된다.

일예로, 사용자가 목표 공급량을 47㎏로 설정하고, 목표 근접량을 목표 공급량의 97% 정도인 45㎏로 설정하는 것을 가정하기로 한다.

사용자의 개시 조작에 따라 2개의 제 1, 제 2 바이브레이터(25, 35)가 동시에 구동되어 1단 및 2단 진동피더(20, 30)를 반복적으로 진동운동시키며, 이에 따 라 저장호퍼(10)의 배출구(10a)를 통해 배출 공급되는 분체시료가 1단 진동피더(20)를 통해 다량으로 하부의 계량호퍼(40)내로 공급되게 됨과 더불어 1단 진동피더(20)의 배출공(20a)을 통해 일부 분배되어 공급되는 분체시료가 2단 진동피더(30)를 통해 소량으로 하부의 계량호퍼(40)내로 공급되게 되고, 계량호퍼(40)에 계속적으로 저장되는 분체시료의 중량은 로드셀(50)에 의해 연속적으로 측정되어 제어판넬(60)로 측정값이 전송되게 된다.

이후, 설정된 목표 근접량(즉, 일예에서 45㎏)까지 분체시료가 계량호퍼(40)에 저장되었음이 측정되면, 제어판넬(60)은 1단 진동피더(20)측의 제 1 바이브레이터(25)의 가동을 중지시켜, 1단 진동피더(20)를 통한 분체시료의 공급을 중단시키게 된다.

이어서, 1단 진동피더(20)가 정지된 이후에도 2단 진동피더(30)는 계속 작동되어 사전에 1단 진동피더(20)로부터 공급되어 있던 분체시료를 소량씩 계속적으로 공급하게 되며, 설정된 목표 공급량(즉, 일예에서 47㎏)까지 분체시료가 계량호퍼(40)에 저장되었음이 측정되면, 제어판넬(60)은 2단 진동피더(30)측의 제 2 바이브레이터(35)의 가동을 중지시켜, 2단 진동피더(30)를 통한 분체시료의 공급도 중단시키게 된다.

따라서, 많은 양을 공급하게 되는 1단 진동피더(20)는 이미 정지된 상태에서 2단 진동피더(30)를 통해 소량(즉, 일예에서 2㎏)만을 추가 공급하게 되므로, 매우 정확한 양이 공급될 수 있게 된다.

이어서, 목표량이 저장된 계량호퍼(40)로부터 저장된 중량이 0㎏이 될 때까 지 전량의 분체시료를 최종적으로 배출 공급하게 되며, 이때 배출은 통상적인 기류수송 방식 등이 이용될 수 있을 것이다.

이로써, 한 사이클의 정량공급 과정이 완료되게 된다.

한편, 이상과 같은 작동과정중에서 만약 저장호퍼(10) 내부 등에서 분체시료의 브리징현상 등이 발생되어 분체시료의 원활한 공급이 이루어지지 않게 되는 경우에는 계속적으로 공급되는 중량이 계량호퍼(40)측의 로드셀(50)을 통해 측정되고 있으므로 그 상황이 실시간으로 감지될 수 있어 즉시 조치가 가능하도록 하게 된다.

이상, 상기 내용은 본 발명의 바람직한 일 실시예를 단지 예시한 것으로 본 발명의 당업자는 본 발명의 요지를 변경시킴이 없이 본 발명에 대한 수정과 변경을 가할 수 있음을 인지해야 한다.

본 발명에 따르면, 목표량을 매우 정확하게 공급할 수 있게 되므로, 적용분야의 품질 및 생산성을 향상시킬 수 있는 효과가 달성될 수 있다.

Claims

분체시료를 저장하는 저장호퍼와,

상기 저장호퍼의 하부에 수평방향의 이송바닥판을 갖도록 구비되어 상기 저장호퍼로부터 공급되는 분체시료를 전달받아 다량으로 공급하게 되는 1단 진동피더와,

상기 1단 진동피더의 하부에 수평방향의 이송바닥판을 갖도록 구비되어 상기 1단 진동피더의 바닥면상에 형성된 배출공을 통해 공급되는 분체시료를 전달받아 소량으로 공급하게 되는 2단 진동피더와,

상기 1단 및 2단 진동피더를 진동운동시키기 위해 각각 대응되도록 구비되는 제 1 및 제 2 가진수단과,

상기 1단 및 2단 진동피더의 하부에 구비되어 상기 1단 및 2단 진동피더로부터 공급되는 분체시료를 목표량까지 저장하였다가 최종적으로 배출 공급하게 되는 계량호퍼와,

상기 계량호퍼 내부에 저장되는 분체시료의 양을 측정하기 위해 구비되는 계량수단을 포함하는 분체시료 정량공급장치.
제 1 항에 있어서,

상기 제 1, 제 2 가진수단 및 상기 계량수단에 연결되도록 구비되어 상기 계량수단에서 측정된 상기 계량호퍼내에 저장된 분체시료의 중량값에 근거하여 상기 제 1 및 제 2 가진수단의 구동을 선택적으로 제어하게 되는 제어수단을 더 포함하 는 분체시료 정량공급장치.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

상기 1단 진동피더측에 형성된 상기 배출공의 개구량을 조절하여 상기 2단 진동피더측으로 공급되는 분체시료의 양을 조절할 수 있도록 구비되는 개구량조절수단을 더 포함하는 분체시료 정량공급장치.
제 3 항에 있어서,

상기 제 1 및 제 2 가진수단을 하부에서 각각 탄성지지하여 발생된 진동이 유효하게 대응하는 상기 1단 및 2단 진동피더측으로 전달되도록 하는 탄성지지수단을 더 포함하는 분체시료 정량공급장치.
제 3 항에 있어서,

상기 1단 진동피더는 다량의 분체시료를 공급할 수 있도록 평면형태의 이송바닥판을 가지며,

상기 2단 진동피더는 소량의 분체시료를 공급할 수 있도록 단면형상이 브이자형태로 이루어지는 것을 특징으로 하는 분체시료 정량공급장치.