KR200264742Y1 - 고속감자등급선별장치 - Google Patents

Abstract

본 고안은 고속 감자등급선별장치에 관한 것이다.

감자는 귤, 감,사과등과 달리 생산물의 형태와 크기가 다양하다. 특히 긴 장형구조에서 부터 타원형에 이르기 까지 다양한 형태와 무게를 갖고 있어 중공의 드럼에 크기별 통공을 형성하여 통공통과순서대로 선별하거나, 컵에 싣고 진행하면서 중량을 측정하여 선별하는 방법이 가장 자동화된 장치이다. 그러나 이들 장치들도 긴 요추형의 경우 통공을 그대로 통과하므로 크기가 불균일하게 되며, 통과시 표면손상이 발생하여, 컵컨베이어시스템은 속도가 느리면서 고가라는 단점이 있다.

본 고안은 중량측정에 사용되는 로드셀을 이용하되 로드셀에 접근하기 전까지 다양한 형태와 크기를 갖는 감자를 로드셀에 알맞게 접촉하여 정밀한 신호를 발생하도록 확산정렬부를 속도를 달리하도록 설치하며, 이어서 감자가 진행되어 오는 속도에 따른 충격력을 로드셀에 의하여 신호감지토록 한다음, 이 신호에 의하여 적절한 등급으로 선별배출토록 하는 감자등급선별장치를개발하였다. 특히 속도가 고속으로 진행되면서도 발생되는 오차를 최소화하도록 하면서도 저가로 생산가능하도록하는 것이다.

Description

고속감자등급선별장치{Automatic grade seletion system using load-cell components}

본 고안은 고속감자 자동등급선별장치에 관한 것이다.

감자는 다른 사과, 배, 감, 양파등과 달리 크기와 형태가 일정치 못하고 요철형, 타원형, 다면체형등이 산재하고, 무게또한 균일치 못하다. 따라서 가장 널리 보급되어 있는 선별장치가 중공의 드럼에 크기별로 통공을 형성토록 하여 이곳에 감자를 통과시키면 자신의 크기에 맞는 통공을 통과한 것을 별도로 분리하는 것이다. 이러한 장치가 가장 저렴하면서도 효과적이지만, 감자의 형태가 원추형을 이룬 경우 단면적은 작다고 하여도 무게와 크기는 현저하게 차이가 나면서도 통공을 통과하여 결국 불균일한 크기의 제품이 혼재하는 것이다.

또다른 방법으로 컵컨베이어벨트를 사용하여 무게감지가능한 수단이 설치된 컵이 연속하여 감자를 싣고 진행하다가 일정한 곳에 도달하면 컵을 기울여 분리토록 하는 것이다. 그러나 감자의 크기가 최대 18㎝가량 되므로 컵의 크기가 적어도 20㎝이상되어야 한다. 또한 초당 3개이상의 고속선별을 하기 위해서는 컵의 이송속도가 최소 0.9m/s이상 되어야 하며, 만일 이같은 고속운행이 되면 기계적으로 무리가 발생하게된다.

본 고안은 고속선별과 동시에 감자의 손상이 최소화될 수 있는 선별시스템을 제공하고자 한다.

본 고안은 또한 컵형컨베이어와 같이 고가의 장비설치비용이 발생됨이 없이 저가로 설치가능한 것을 제공하고자 한다.

본 고안은 또한 고속선별이 이루어진다고 하여도 선별불량의 발생율을 최소화한 시스템을 제공하고자 한다.

도 1 은 본 고안의 전체적인 구성을 도시한 사시도,

도 2 는 감자가 중량측정센서에 접촉하는 접촉부위에 대한 확대 구성도,

도 3 은 선별배출부에 대한 부분확대사시도,

도 4는 분리배출기부분의 확대사시도,

도 5 는 회전형배출부에 설치된 회전각도 제어용 센서의 장착상태를 예시한 확대사시도임.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

1,1a:롤러 2:전후가이드판 21:1단 22:평벨트 23:2단 24:3단 25:4단 31:탄성재 32:평판 33:중량감지센서 41:제1전동모터 42:전동축 43:제1분리배출기 45.45a:좌우2차분리배출기 47, 48:제2, 제3전동모터 50:상품상자

본 고안은 감자수확후 표면에 부착된 각종 이물질을 제거하는 이물질 제거안내부, 이물질 제거된 감자를 확산 정렬토록 하는 확산정렬부, 확산정렬된 감자들을 일정한 속도로 로드셀과 같은 중량감지센서와 접촉토록 하여 중량을 측정하는 중량계량부 그리고 계량된 중량에 따라 등급별로 선별토록하는 선별배출부로 구성된다.

이하 본고안의 구체적인 실시예를 첨부한 도면에 의하여 설명한다.

본 고안의 전체적인 구성은 도 1에 사시도로 도시하며, 도 2 는 감자가 중량측정센서에 접촉하는 접촉부위에 대한 확대 구성도이며, 도 3 은 선별배출부에 대한 부분확대사시도이며, 도 4는 분리배출기부분의 확대사시도이고, 도 5 는 회전형배출부에 설치된 회전각도 제어용 센서의 장착상태를 예시한 확대사시도이다.

본 고안은 다수의 롤러(1)(1a)들이 전후가이드판(2)에 의하여 회동가능하도록 연속병렬되게 배치되면서, 이 롤러의 표면부에는 탄성의 모가 입설되어져 접촉된 감자의 표면부를 마찰하면서 이물질이 제거되도록 구성한 이물질제거안내부와,

상기한 이물질제거안내부의 최측단 바로 아래에 연속하여 4개의 확산정렬단들이 연속하여 단을 이루어 최종단으로 갈수록 높이를 낮추도록 배치되도록 하되, 1단(21)은 넓은 평벨트(22)를 저면에 배치하여 낙하되는 감자들이 평행확산토록 하며, 2단(23), 3단(24) 그리고 4단(25)은 V벨트를 저면에 배치하여 낙하된 감자들이 일렬로 전진토록 하면서 각 단간에는 속도가 다르도록 구성한 확산정렬부와,

상기한 확산정렬부의 최종단인 4단(25)의 최종단에 탄성재(31)를 부착한 평판(32)을 일정거리를 두고 설치하고, 이 평판은 중량감지센서(33)과 연결토록 하여평판에 충돌되는 감자의 충격량을 중량감지센서(33)로 전달토록 구성한 중량계량부와,

상기한 중량계량부에 의하여 일정한 중량의 감자가 접촉하였다는 신호에 의하여 등급분류된 신호가 전달되면 제1전동모터(41)의 전동축(42)에 연동되어 회전가능토록 구성한 제1분리배출기(43)에 낙하된 감자를 정해진 방향으로 회전시켜 적재된 감자를 자중에 의하여 하단의 좌우2차분리배출기(45)(45a)로 배출토록 하며, 2차분리배출기에서는 낙하적재된 감자를 제2전동모터(47)와 제3전동모터(48)를 정해진 회동신호에 의하여 최종적인 상품상자(50)으로 낙하적재토록 하는 선별배출부로 구성된다.

본 고안에서 이물질제거안내부에 설치되는 롤러들(1)(1a)은 미도시한 구동모터의 구동력에 의하여 일정한 속도로 각각의 롤러들이 1방향회전토록 하며, 그 속도는 확산정렬부에 설치된 이송 벨트의 이동속도에 맞추어 사용자가 선택적으로 조정될 수 있다. 고속선별을 위해서는 초당 적어도 3개이상의 분리선별이 되어야 한다는 점을 감안하여 선별할 감자의 양과 출하조건등에 맞추어 적절히 조절하도록 한다.

이물질제거를 위하여 롤러의 표면에 설치되는 탄성모란 감자의 표면에 부착된 흙, 식물체등을 제거하기 위한 것으로 탄성의 조절은 감자표면에 대한 손상이 가지 않는 정도라면 종류나 강도에 특별히 제한되지아니하고 선택사용가능하다.

본 고안에서 확산정렬부는 1단(21)의 경우 한꺼번에 적재되어 오는 감자를 평면을 따라 넓게 배치토록 하면서 전진하는 평벨트(22)에 의하여 감자간의 중첩상태를 해제하면서, 다음 단에 낙하시 순차적으로 낙하토록 한다. 확산정렬부의 2단(23)은 상기한 1단의 진행방향과 수직으로 교차토록 V벨트를 설치한 것으로 평벨트에 의하여 평면을 따라 확장되어 전진한 감자가 이곳에 자중에 의한 수직낙하로 순차적으로 V벨트상에 적재토록 하여 자연스럽게 감자들이 열을 지어 전진토록 유도한다. 2단에 낙하되는 감자가 2이상 중첩되어지는 현상을 최소화하기 위하여 2단의 진행속도는 1단의 진행 속도보다 빠르게 셋팅하여 중첩되어 전진된 감자라 하여도 낙하속도에 차이가 있다는 점을 감안하여 후에 낙하하는 것은 뒤에 낙하적재토록한다.

2단(24)의 최단부아래에는 진행방향과 같은 방향으로 전진토록 3단(24)이 설치되며, 이 3단에 설치된 V벨트는 2단보다 전진속도를 느리게 셋팅하여 2단에서 낙하된 감자가 갖고 있는 가속도를 이용하여 앞에 낙하적재된 감자의 바로 뒤로 자전하면서 밀착토록 한다. 따라서 2단에서 감자들간에 거리를 두고 전진된다하여도 3단에서 자전에 의한 밀착이 가능하도록 하여 감자들간의 밀착이동이 가능하도록한다.

4단(25)은 상기한 3단보다 빠른 속도로 V벨트의 속도를 셋팅토록 하여 3단에 서로 밀착하여 전진되어 오던 감자가 3단과 4단의 속도차이만큼 벌어진 간격을 두고 4단에 낙하적재된 채 전진토록 한다. 4단에서 일정한 거리를 두고 감자를 배치하는 것은 감자가 중량계량부의 중량감지센서에 시간차를 두지않고 접촉하는 경우 발생되는 측정에러의 위험을 최소화하기 위한 것이다.

본 고안에서 중량계량부는 도 2에 도시하듯이 4단의 최종단에 일정한 거리를두고 탄성재(31)를 부착한 평판(32)을 설치하고, 이 평판의 후면에는 별도의 연결수단에 의하여 중량감지센서(주로 로드셀)(33)의 감지부 공급토록 한다. 중량감지센서는 감자가 4단에서 전진하여오다가 평판에 충돌하면서 속도에너지가 충돌에너지로 전환되어 중량감지센서에 그 충돌에너지의 양만큼 변형이 발생하므로 그에 상응하는 출력신호를 검출하도록 한다. 동역학적으로 짧은 시간내의 충돌시 중량감지센서에 가해지는 힘은 감자가 가진 선형운동량에 비례하고 충돌시간에 반비례한다. 따라서 감자의 선형운동량은 감자의 질량에 비례하므로 등급이 분류가능하게 되는 것이다.

본 고안의 또다른 특징으로는 감자의 형태가 둥근 형에서 부터 긴 원추형에 이르기 까지 지극히 다양하다. 따라서 평판에 충돌시 전달하는 충돌에너지가 실험결과 감자의 형상이 길쭉한 경우 길이 방향으로 충돌 할 경우와 폭방향으로 충돌할 경우에 충돌 시간이 차이가 있어 같은 중량의 감자에 대해서 서로 다른 로드셀 출력이 나오는 문제가 발생하였다. 이 문제는 평판에 어느정도 두께를 갖는 탄성태(스펀지와 같은 발포완충재)을 부착함으로서 거의 해결되었다. 로드셀 출력값에 의한 등급분류방법은 신호의 최대 피크치로 등급을 분류하는 방법(본 고안자의 특허출원 2000-62898호)을 이용한다.

본 고안에서 선별배출부는 직류모터, 스텝모터등과 같이 전기신호처리에 의하여 정역회전, 속도제어가 가능한 구동수단을 사용하며, 4단의 중량계량부의 하측에 다수의 적재공간(43a)이 형성된 제1분리배출기(43)를 제1전동모터(41)의 전동축(42)에 의하여 정역회전가능하도록 배치하고, 이 적재공간의 낙하지점이 되는 곳에 좌우2차분리배출기(45)(45a)의 적재공간(45b)(45c)을 배치한 구조이며, 좌우2차분리배출기와 제1분리배출기는 중량계량부에 의하여 측정된 신호에 의하여 제어부에서 등급을 연산하고, 그 연산결과에 따라 분리배출기각각에 설치된 제2전동모터(47)와 제3전동모터(48)의 정역회전으로 적재된 감자가 상품상자로 낙하저장토록한다.

본 고안에서 제1분리배출기(43), 좌우2차분리배출기(45)(45a)에는 분리배출기의 정역회전에 따라 함께 회동하는 플랫에 일정한 형태의 슬릿(43-1),(45-1), (45a-1)이 설치되며, 이 슬릿의 각각에는 센서(43-2), (45-2), (45a-2)가 쌍을 이루도록 설치되어져 있어 슬릿의 회동에 따라 광센서에 대한 광신호를 검출가능하도록 구성되어있다. 슬릿에 설치되는 센서로 광센서를 설치하는 것을 예시하고 있으나 슬릿의 좌우회동을 감지할 수 있는 것으로는 광센서외에도 마그네틱센서, 터치센서, 리미트등의 다양한 센서가 채택가능하며 센서를 광센서로 제한하는 것은 아니다.

이상 본 고안은 감자의 형상이나 크기에 상관없이 일정한 중량을 갖춘 경우 중량감지센서에 의하여 감지된 다음 중량별로 선택된 상품상자로 낙하저장토록 하여 설치와 운영이 지극히 간단하고 오작동의 위험이 거의 없다.

또한 본 고안은 감자의 형태가 구형에서 부터 다양한 형태라 하여도 중량에 따른 정확한 분리가 가능하면서도 감자의 표면손상이 발생치않게 되었다.

특히 본 고안은 감자의 등급선별에서 부터 최종적인 상품상자에 대한 적재식 까지 연속적인 루틴을 수행할 때, 제1전동모터의 작동은 모든 등급의 감자에서 반드시 거쳐야 하는 과정이지만 일단 다음단계의 세세한 분류는 필요시에만 작동하도록 중간에 인터럽트 루틴을 설치토록 하여, 인터럽트신호의 발생시에만 작동가능토록 하게 하였다. 따라서 필요시 필요한 제2제3의 전동모터를 작동토록 하여 등급별상품적재를 고속, 고효율로 가능하게 한 것이다.

Claims (5)

1. 다수의 롤러(1)(1a)들이 전후가이드판(2)에 의하여 회동가능하도록 연속병렬되게 배치되면서, 이 롤러의 표면부에는 탄성의 모가 입설되어져 접촉된 감자의 표면부를 마찰하면서 이물질이 제거되도록 구성한 이물질제거안내부와,

   상기한 이물질제거안내부의 최측단 바로 아래에 연속하여 4개의 확산정렬단들이 연속하여 단을 이루어 최종단으로 갈수록 높이를 낮추도록 배치되도록 하되, 1단(21)은 넓은 평벨트(22)를 저면에 배치하여 낙하되는 감자들이 평행확산토록 하며, 2단(23), 3단(24) 그리고 4단(25)은 V벨트를 저면에 배치하여 낙하된 감자들이 일렬로 전진토록 하면서 각 단간에는 속도가 다르도록 구성한 확산정렬부와,

   상기한 확산정렬부의 최종단인 4단(25)의 최종단에 탄성재(31)를 부착한 평판(32)을 일정거리를 두고 설치하고, 이 평판은 중량감지센서(33)과 연결토록 하여 평판에 충돌되는 감자의 충격량을 중량감지센서(33)로 전달토록 구성한 중량계량부와,

   상기한 중량계량부에 의하여 일정한 중량의 감자가 접촉하였다는 신호에 의하여 등급분류된 신호가 전달되면 제1전동모터(41)의 전동축(42)에 연동되어 회전가능토록 구성한 제1분리배출기(43)에 낙하된 감자를 정해진 방향으로 회전시켜 적재된 감자를 자중에 의하여 하단의 좌우2차분리배출기(45)(45a)로 배출토록 하며, 2차분리배출기에서는 낙하적재된 감자를 제2전동모터(47)와 제3전동모터(48)를 정해진 회동신호에 의하여 최종적인 상품상자(50)으로 낙하적재토록 하는 선별배출부로 구성되는 고속감자등급선별장치.
2. 제1항에 있어서,

   이물질제거안내부에 설치되는 롤러들(1)(1a)은 일정한 속도로 각각의 롤러들이 1방향회전토록 하며, 롤러의 표면에 설치되는 탄성모를 설치하는 것을 특징으로 하는 고속감자등급선별장치.
3. 제 1 항에 있어서,

   확산정렬부의 1단(21) 과 2단(23)은 1단의 진행방향과 수직으로 교차토록 배치되면서 2단의 진행속도는 1단의 진행 속도보다 빠르게 셋팅하고,

   2단(24)의 최단부아래에는 진행방향과 같은 방향으로 전진토록 3단(34)이 설치되며, 이 3단에 설치된 V벨트는 2단보다 전진속도를 느리게 셋팅하고,

   4단(25)은 상기한 3단보다 빠른 속도로 셋팅하는 것을 특징으로 하는 고속감자등급선별장치.
4. 제 1 항에 있어서,

   중량계량부는 4단의 최종단에 일정한 거리를 두고 탄성재(31)를 부착한 평판(32)을 설치하고, 이 평판의 후면에는 중량감지센서(33)의 감지부와 연결토록하여 감자의 선형운동량을 측정가능토록 하는 것을 특징으로 하는 고속감자등급선별장치.
5. 제 1 항에 있어서,

   선별배출부는 적재공간(43a)이 형성된 제1분리배출기(43)를 제1전동모터(41)의 전동축(42)에 의하여 정역회전가능하도록 배치하고, 이 적재공간의 낙하지점이 되는 곳에 좌우2차분리배출기(45)(45a)의 적재공간(45b)(45c)을 배치한 구조이며, 제1분리배출기(43), 좌우2차분리배출기(45)(45a)에는 분리배출기의 정역회전에 따라 함께 회동하는 플랫에 일정한 형태의 슬릿(43-1),(45-1), (45a-1)이 설치되며, 이 슬릿의 각각에는 센서(43-2), (45-2), (45a-2)가 쌍을 이루도록 설치되어져 있는 것을 특징으로 하는 고속감자등급선별장치.