KR20220095264A - 원심력에 따른 시린지의 각도조절구조 및 공자전 조절이 가능한 혼련 및 탈포장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 재료의 혼합과 탈포에 관련된 것으로서, 공전축을 중심으로 회전하는 공전 베이스에 편심되게 배치되되 자전축을 중심으로 자전 가능한 시린지의 지지구조를 제공하며, 공전의 원심력에 따라 시린지의 각도가 초기 설정각도로부터 가변될 수 있는 시린지의 각도조절구조를 제공한다.

Description

원심력에 따른 시린지의 각도조절구조 및 공자전 조절이 가능한 혼련 및 탈포장치{SYRINGE ANGLE ADJUSTING STRUCTURE BY CENTRIFUGAL FORCE AND KNEADING AND DEFOAMING APPARATUS CAPABLE OF CONTROLLING ROTATION AND REVOLUTION}

본 발명은 원료의 혼합과 탈포에 관련된 것으로서, 보다 구체적으로는 회전 원심력을 제공하여 혼합 원료의 믹싱 능력을 높이면서 효과적인 탈기가 가능하도록 하는 혼련 및 탈포기에 관한 것이다.

종래부터, 용기를 자전시키는 수단 및 공전시키는 수단을 구비하고, 용기 내에 수용된 단일 재료, 혼합 재료에 대해 교반 또는 탈포를 행하는 교반 및 탈포 장치가 실용화되어 있다. 이러한 교반 및 탈포장치는 원심분리를 위한 구성을 포함하고 있으며 반도체 생산 분야는 물론 다양한 분야에서 원료의 처리를 위하여 사용되고 있다. 상기 원료로서, 의약품, 화학재료, 식료품, 도료, 반도체 장치 재료 등의 분야에서 적용 가능한 단일한 또는 혼합된 액체 재료, 또는 액체 재료와 분말 내지는 겔 등의 재료와의 혼합 재료 등을 들 수 있다.

한국공개특허 제10-2014-0045977호는 종래기술의 원심 처리장치를 공개하고 있으며, 도 1은 이에 대한 구성도이다.

이를 구체적으로 살펴보면, 소정의 케이스 내에 수평으로 지지되어 있는 지지 기판 (31)의 중심부에 공전체 (32)가 하부에 장착된 공전축 (33)을 공전용 베어링 유닛 (34)을 통해 공전이 자유롭게 축 지지되어 있다. 이 공전체 (32)는 테이블 모양 또는 암형상으로 형성되어 있다. 또한 공전축 (33)은 수직 방향으로 지지되는 경우가 많다. 그리고 공전축 (33)의 공전축 중심 선 (L1)에서 반경 (R)의 지지 위치에 자전용 베어링 유닛 (35)이 장착되어 있고 수납 용기 (36)를 내부에 수용한 용기 홀더 (37)의 하부에 설치된 자전축(38)이 해당 자전용 베어링 유닛 (35)에 자전이 자유롭게 축지지되어 있다. 수납 용기 (36)는 용기 홀더 (37)에 착탈 자유로 장착된다. 이 수납 용기 (36)는 재료 (M)를 출납하기 위해서 개폐가 자유롭게 형성되어 있으며, 용기 홀더 (37)에는 수납 용기 (36)를 내부에 수납해서 고정 유지할 수 있게 형성되어 있다. 또한, 자전축 (38)의 자전축 중심선 (L2)은 수직 방향에 대해서 예를 들면 45도의 경사각을 가지고 경사지도록 되어있다. 도 6에 나타내는 교반 탈포 장치에서는 수납 용기 (36)를 공전체 (32)와 함께 회전시키면서 자전축 (38)회전으로 자전시킴으로써 수납 용기 (36)내의 재료 (M)에 작용하는 원심력 및 내부 회전력을 이용해서 재료 (M)를 교반하는(배치하고 혼합하는 분산시키는)동시에 재료 (M)에 내재하는 기포를 방출시켜서 탈포시키고 있다.

그런데, 이러한 종래의 원심분리, 교반 내지 혼련 및 탈포기는 다양한 종류의 성질을 가지는 재료와, 용량 및 용기에 적응하여야 하는데, 기본적으로 공전과 자전비 및 축이 고정되어 있기 때문에 환경의 변화에 유연하게 적응하지 못하는 문제가 있었다.

특히, 상기 종래기술의 경우 상시적으로, 고정된 각도에서 공전과 자전을 동시에 수행하기 때문에 탈포의 능력에 비하여 교반의 능력은 상당히 떨어지는 한계가 있었다.

본 발명은 전술한 종래기술의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 원심분리, 교반 또는 탈포의 사용 목적에 따라, 원료의 상태에 따라서 공전과 자전의 회전 조절은 물론 공전축 및 자전축에 대한 시린지의 각도가 유연하게 변경 가능한 혼련 및 탈포장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

전술한 기술적 과제를 해결하기 위한 수단으로서, 시린지 홀더장치의 각도조절구조로서, 자전축에 대해 초기 설정각도로 연결되는 틸팅베이스와, 상기 틸팅베이스에 상하 회동 가능하도록 연결되며 재료혼합물을 수용하는 시린지의 탈착이 가능한 홀딩 및 틸팅부와, 공전의 원심력에 의하여 틸팅베이스에 대한 홀딩 및 틸팅부의 각도가 변화된 이후 원심력이 해제되면 홀딩 및 틸팅부를 초기 설정각도로 복귀시키는 탄성체부를 포함하는 시린지의 각도조절구조를 제공한다.

상기 틸팅베이스는, 홀딩 및 틸팅부와 샤프트부에서 회전 가능하도록 연결되되, 상기 샤프트부를 중심으로 시린지의 입구에 인접한 부위에는 탄성체부가 배치되어 변형공간의 거리가 조절되고, 상기 시린지의 노즐에 인접한 부위는 초기 설정각도에서 홀딩 및 틸팅부의 저부와 접촉하여 지지할 수 있다.

또한, 상측에서 상기 틸팅베이스에 초기 설정각도의 조절이 가능하도록 결합되고 하측에서 자전축에 결합되는 브라켓부를 더 포함하는 것이 바람직하다.

한편, 본 발명은 상기 시린지의 각도조절구조로 구성되는 홀더장치(1000)와, 상기 홀더장치를 상측에 지지하고 하측으로 공전축이 연결되는 회전판부(2100)와, 상기 회전판부에 대해 회전동력을 제공하는 동력제공부(2200)와, 상기 동력제공부에 의하여 자전축이 고정된 상태로 공전축을 회전시키는 공정과 자전축과 공전축을 설정된 회전비로 함께 회전시키는 공정의 제어를 수행할 수 있는 제어부(5000)를 포함하는 혼련 및 탈포장치를 제공한다.

상기 제어부는, 공전축에 대해 홀더장치의 지향방향을 선택하여 자전축의 회전위치를 제어할 수 있다.

바람직하게는 상기 동력제공부가 서보모터를 포함하여 구성되며 상기 제어부가 공전 및 자전의 회전위치를 검출하여 제어 가능하다.

또한, 상기 회전판부의 외주측에 배치되어 시린지로부터 누설된 재료혼합물의 하부 유입을 방지하는 외판부(3300)를 더 포함할 수 있다.

상기된 본 발명에 따라, 공자전의 회전과 위치에 대한 제어를 독립적이고 정확하게 수행할 수 있으므로 시린지의 장착에서부터 탈포, 혼련, 인출에 이르는 일련의 과정에 필요한 운동요소와 위치가 제어될 수 있기 때문에 혼련 및 탈포 공정 전반의 효율성이 비약적으로 향상되는 효과가 있다.

또한, 자전축에 대한 틸팅각도를 원심력에 의하여 제어할 수 있기 때문에 공전의 회전수 제어로 간단하게 시린지의 각도를 공정에 최적화하여 구성할 수 있어 다양한 운용조건에 적합하게 가변 및 적응 가능한 이점이 있을 뿐만 아니라, 시설운용 전반의 불량률이 감소하며 장비운용의 효율성과 생산성이 극대화될 수 있는 효과가 있다.

도 1은 종래기술의 원심 처리장치에 대한 구성도이다.
도 2는 본 발명의 개념에 따른 시린지의 각도조절구조를 설명하기 위한 측면도이다.
도 3은 본 발명의 제1실시예에 따라 시린지의 각도조절구조가 동작하는 예를 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명의 제2실시예에 따라 시린지의 각도조절구조가 동작하는 예를 나타내는 도면이다.
도 5는 상기 시린지의 각도조절구조가 적용되고, 공자전의 조절이 가능한 혼련 및 탈포장치에 대한 구성도이다.

이하, 첨부된 도면을 참고하여 본 발명에 따른 원심력에 따른 시린지의 각도조절구조 및 공자전 조절이 가능한 혼련 및 탈포장치를 더욱 상세하게 설명한다.

다만, 이하에서 설명되는 실시예는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 발명을 쉽게 실시할 수 있을 정도로 상세하게 설명하기 위한 것에 불과하며, 이로 인해 본 발명의 보호범위가 한정되는 것을 의미하지는 않는다.

이하 설명에서, 어떤 부분이 다른 부분과 '연결'되어 있다고 할 때, 이는 직접적으로 연결되어 있는 경우뿐만 아니라, 그 중간에 다른 부품이나 장치를 사이에 두고 연결되어 있는 경우를 포함한다. 또한, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 '포함'한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.

본 발명은 기본적으로 소정의 공전축을 중심으로 회전하는 공전 베이스에 편심되게 배치되되 자전축을 중심으로 자전 가능한 시린지의 지지구조를 제공하며, 공전의 원심력에 따라 시린지의 각도가 초기 설정각도로부터 변경될 수 있는 시린지의 각도조절구조를 제공한다.

도 2는 본 발명의 개념에 따른 시린지의 각도조절구조를 설명하기 위한 측면도이다.

시린지(100)는 내부에 재료를 수용하며, 상기 재료에 대해 혼련 및 탈포장치에 의하여 교반 및 탈포가 진행될 수 있다. 상기 혼련 및 탈포장치는 소정의 공전베이스와 상기 공전베이스에 대해 자전 운동 가능한 홀더장치(1000)를 포함하여 구성되며 이러한 혼련 및 탈포장치의 구성 및 동작의 실시예에 대해서는 후술하도록 한다.

본 발명에서는 기본적으로 반도체에 적용될 수 있는 혼합 수지물을 재료의 대상으로 설명하도록 하나, 상기 재료의 성질이나 용도는 본 발명을 제한하지는 않는다. 이에, 상기 재료는 액체, 분말, 겔, 소정의 입자 등 유동성과 혼합성을 가지는 다양한 물질을 포함하는 것으로 이해될 수 있으며, 이를 수용하는 시린지는 소정의 주사기 전체 또는 일부의 구조 내지는 용기 내지는 디스펜서장치의 일부로서 이해될 수 있을 것이다.

시린지(100)를 지지하기 위하여 홀더장치(1000)가 구성되고, 본 발명의 개념에서는 상기 홀더장치(1000)가 원심력, 정확하게는 공전의 원심력에 의하여 틸팅 각도가 변화될 수 있다. 즉, 공전의 회전속도와 자전축의 회전위치는 시린지(100)의 각도를 제어할 수 있는 요소로 활용될 수 있는 것이다. 이렇게 회전수에 의하여 제어되는 틸팅각도는 회전력의 해제에 따라 초기 설정각도로 복귀될 수 있으며 이에 대한 실시예에 대해서는 후술하도록 한다.

이러한 홀더장치(1000)는 시린지(100)가 탈착 가능한 홀딩 및 틸팅부(1100)와, 상기 홀딩 및 틸팅부(1100)를 상하 회동 가능하도록 지지하는 틸팅베이스(1200)와, 상기 틸팅베이스(1200)의 초기 설정각도에 따라 공전베이스에 자전 가능하도록 연결되는 브라켓부(1300)를 포함하여 구성될 수 있다.

본 발명의 기본 개념에 따른다면 상기 브라켓부(1300)는 경우에 따라 상기 틸팅베이스(1200)와 일체로 구성될 수도 있음은 물론이다. 다만, 상기 초기 설정각도의 변경을 위하여 상기 브라켓부(1300)와 틸팅베이스(1200)는 상호 각도 변경 가능하도록 연결되어 있는 것이 바람직하다.

홀딩 및 틸팅부(1100)는 상하측으로 시린지(100)를 고정하는 후방지지부(1121) 및 전방지지부(1122)를 포함하며, 상기 후방지지부(1121) 및 전방지지부(1122)는 프레임(1110)에 의하여 연결될 수 있다.

통상적인 시린지(100)가 상측의 입구와 하측의 노즐을 구성하는데, 본 발명에서는 소정의 배치상태에서 각도를 형성하기 때문에 노즐측을 전방으로, 입구측을 후방으로 정의하도록 한다. 상기 전방지지부(1122)는 노즐 측의 외주연을 감싸는 형태로 지지하고, 상기 후방지지부(1121)는 시린지(100)의 입구 측을 누르는 형태로 지지할 수 있다. 다만 상기의 고정방식은 본 발명의 설명 및 도시사항에 제한되는 것은 아니다.

상기 시린지(100)의 혼련 또는 탈포 공정에서 재료의 누설을 방지할 수 있도록 상기 노즐 및 입구측에는 소정의 캡(미도시)이 더 결합될 수 있을 것이다. 회전 운동 내지는 세차운동 중에 발생하는 유격이나 충격에 적응할 수 있도록 상기 후방지지부(1121)는 프레임(1110)의 후측 구조에 대해 도시된 바와 같이 시린지의 입구측으로 탄성력을 제공하여 밀봉 내지는 밀착시킬 수 있는 구조를 가지는 것이 바람직하다.

상기 홀딩 및 틸팅부(1100)는 틸팅베이스(1200)에 대해 상하로 틸팅 각도의 변경이 가능하기 때문에 틸팅베이스(1200)에 삽입 및 회전 지지될 수 있도록 하측으로 돌출되는 돌출부(1130)를 포함할 수 있다. 상기 돌출부(1130)는 샤프트부(1140)에 의하여 틸팅베이스(1200)에 자유 회동 가능하도록 연결될 수 있다.

상기 틸팅베이스(1200)는 상기 돌출부(1130)가 삽입될 수 있는 공간인 틸팅그루브(1210)를 마련하며 상기 틸팅그루브(1210) 측에서 샤프트부(1140)의 연결이 이루어진다. 이러한 회동관계의 보장을 위하여 상기 돌출부(1130)와 틸팅그루브(1210)의 부위는 상호 같은 회전중심을 가지는 원형의 일부를 이룰 수 있을 것이다.

본 발명에서는 상기 틸팅베이스(1200)와 홀딩 및 틸팅부(1100)가 원심력에 의하여 상대적인 경사를 가지기 때문에 초기 설정각도로부터 외력의 존재 및 크기에 따라 경사, 더욱 정확하게는 시린지의 입구측이 눕는 방향으로 경사도가 점점 커지게 된다.

이러한 외력의 정도에 따라 일정한 각도를 유지하도록 저항력을 제공하는 동시에 외력의 해제에 따라 초기 설정각도로 복귀하도록 복원력을 제공하도록 상기 홀딩 및 틸팅부(1100)와 틸팅베이스(1200)의 사이에는 탄성체부(1400)가 구비된다.

상기 탄성체부(1400)는 샤프트부(1140)의 배치 부위보다 후측(시린지의 입구측)에 배치되어 틸팅각의 변화에 따라 탄성복원력을 제공한다. 상기 탄성체부(1400)가 배치되는 틸팅베이스(1200)와 프레임(1110)의 사이에는 틸팅 각도의 가변이 가능한 공간인 변형공간(1220)이 마련된다.

초기 설정각도에서, 샤프트부(1140)를 기준으로 전방측(시린지의 노즐측)에서는 틸팅베이스(1200)의 상면과 프레임(1110)의 저면이 밀착 또는 접촉되어 초기 각도를 유지하도록 하고, 이 상태에서는 탄성체부(1400)가 가장 신장되며 변형공간(1220)의 체적도 최대가 될 것이다.

원심력의 작용에 따라 수직축에 대해 시린지(100)의 각도가 커지는, 즉 시린지(100)의 입구가 눕는 방향으로 각도의 변화가 일어나면 탄성체부(1400)는 수축되면서 변형공간(1220)도 함께 줄어들고 샤프트부(1140)를 기준으로 전방측의 접촉부위는 이격될 것이다.

한편, 상기 홀딩 및 틸팅부(1100)에서 시린지(100)의 안착 상태의 고정을 위하여 클램프부(1150)가 더 배치될 수 있을 것이며, 상기 클램프부(1150)는 시린지(100)와 프레임(1110)을 상호 체결하여 운동 중 움직임을 방지하며 필요에 따라 탈거가 가능한 공지의 탈착수단이 적용될 수 있을 것이다.

도 3은 본 발명의 제1실시예에 따라 시린지의 각도조절구조가 동작하는 예를 나타내는 도면이다.

본 발명의 실시예들에서는 공전 궤도를 형성하는 회전판부(2100)상에 대칭적으로 한 쌍의 홀더장치(1000)가 배치되는 예를 설명하도록 한다. 다만, 상기 홀더장치(1000)의 개수와 배치는 선택적이다. 즉, 홀더장치(1000)가 공전축(2010)에 대해 편심된 위치에서 공전의 원심력을 받을 수 있고 자전축(1010)에서 자전의 회전수 내지는 자전의 회전위치가 제어될 수 있으면 족하다.

회전판부(2100)는 홀더장치(1000)의 탈착과 질량의 분산 관계를 고려하면 원반형으로 이루어지는 것이 바람직할 수 있다. 상기 회전판부(2100)의 중심에서는 하측으로 공전축(2010)이 연장되어 동력제공부의 회전력을 전달받을 수 있으며, 이와 함께 또는 별개로 자전축(1010)에서 회전동력을 제공받아 홀더장치(1000)가 개별적으로 자전이 가능하다.

본 발명의 제1실시예에서는 시린지(100)의 노즐이 외향 배치되어 있다. 본 발명의 설명에서 외향이란 공전축(2010)을 중심으로 외주방향으로, 내향이라 상기 공전축(2010)을 바라보는 방향으로 정의하도록 한다.

제1실시예에 따라 공전축(2010)을 두고 대칭적으로 배치되는 한 쌍의 홀더장치(1000)는 초기 설정각도를 유지한 상태에서 노즐이 외향되어 배치된다. 자전축(1010)은 브라켓부(1300)를 회전되도록 지지하고, 상기 브라켓부(1300)에 초기 설정각도를 이루는 틸팅베이스(1200)는 상측에서 상하로 회동 가능한 홀딩 및 틸팅부(1100)를 지지하면서 결합되어 있음은 상기와 같다.

기본적으로 초기 설정각도에서는 어느 정도 노즐이 입구에 대해 하측에 배치된 상태이기 때문에 재료혼합물(101)이 노즐 측에 치우쳐 배치되어 있고 원심 회전에 따라 노즐 방향으로의 치우침은 더욱 가중된다.(혹은 계면 각도의 변화가 변화된다)

공전축(2010)을 중심으로 회전이 개시되면 홀더장치(1000)에 원심력이 가해지고 상기 원심력은 회전판부(2100)에 대해 시린지(100)의 재료혼합물(101)이 배치되는 위치까지의 반지름과 각속도에 비례할 것이다. 이러한 회전에 따라 노즐 측이 들어올려지는 방향으로 상방 회동에 대한 힘이 작용하며, 상기 상승력은 원심력에 대해 틸팅각도(θ1)의 탄젠트(Tangent) 값에 비례할 것이다. 이에, 상기 틸팅각도(θ1)는 탄성체부(1400)의 탄성복원력이 원심력의 탄젠트 값이 대응될 때 결정된다.

본 발명의 실시예들의 설명에서는 초기 설정각도, 즉 틸팅베이스(1200)에 평행한 각도에 대해 프레임(1110)이 이루는 각도를 틸팅각도로 설명한다.

본 발명의 제1실시예에 따라 완전하게 노즐이 외향하여 배치되는 경우 원심력의 탄젠트 값에 비례하여 상승회전 틸팅각도(θ1)의 변화가 이루어지고, 상기 틸팅각도(θ1)는 시린지(100)에서 자전축(1010)까지의 반경과, 시린지(100) 및 재료혼합물(101)의 질량분포의 영향을 받을 수 있으며, 주요하게는 공전축(2010)의 회전 각속도에 의하여 제어될 수 있는 것이다.

따라서, 공전축(2010)의 회전 각속도가 증가되면(예를 들어, 200rpm에서 600rpm으로) 틸팅각도(θ1)는 수평에 가깝게 변화될 것이다.

본 발명의 실험조건에서 200rpm에서 틸팅각도(θ1)는 5.67°, 400rpm에서 틸팅각도(θ1)는 13.14°, 600rpm에서 틸팅각도(θ1)는 21.71° 였다.

도 4는 본 발명의 제2실시예에 따라 시린지의 각도조절구조가 동작하는 예를 나타내는 도면이다.

본 발명의 제2실시예에서는 시린지의 노즐이 내향 배치되어 있는 경우가 제시된다. 즉, 시린지(100)의 노즐들이 공전축(2010)을 바라보고 배치되어 있으며 상기 제1실시예에 대해서 역전 배치된다.

시린지(100)의 초기 설정각도에 대해 재료혼합물(101)은 공전축(2010) 중심방향으로 치우쳐 배치되어 있을 것이다. 공전축(2010)에서 원심력이 가해지면 유동성을 가지는 재료혼합물(101)은 노즐에서 입구측으로 치우치고, 샤프트부(1140)에 대해 질량은 외곽으로 치우쳐 배치되는 것이다.

이에, 홀더장치(1000)에 가해지는 원심력에 비례하여 노즐이 들어 올려지는 각도가 결정되고 상기 제1실시예와 구분하기 위하여 이를 반전각도(θ2)로 정의하도록 한다.

상기 반전각도(θ2)도 회전판부(2100)의 회전속도에 의하여 제어될 수 있으며 이와 중복되는 설명은 생략하도록 한다.

본 발명에서 홀더장치(1000)가 공전축(2010)을 중심으로 하는 반경 방향에 평행하게 내향 또는 외향 배치되는 예를 설명하였으나, 상기 홀더장치(1000)의 반경 방향에 대한 수평각도를 형성할 수 있음은 물론이다.

본 발명에서는 상기 자전축(1010)의 회전속도 및 회전위치의 제어가 가능한 개념을 제시함으로써 공전축(2010)에 대한 원심력의 정도와 시린지의 수평각도의 제어가 가능하다.

예를 들어, 제1실시예의 경우는 재료혼합물(101)의 믹싱 수행 이전에 탈기를 위하여 노즐측으로 치우치도록 하기 위한 공정에서 진행될 수 있으며, 제2실시예의 경우 상기 탈기 위치를 반전시키거나 노즐측 또는 입구측으로 기포가 치우치는 등의 요인을 해소하기 위한 공정으로 진행될 수 있을 것이다.

상기 자전과 공전이 동시에 이루어지면서 믹싱 과정이 진행될 수 있을 것이며, 이 과정에서 재료혼합물(101)의 상하유동과, 원심력에 및 탄성복원력에 의하여 각도가 지속적으로 가변될 수 있고 이는 기존의 단순한 공자전만 수행하는 경우에 비하여 교반 능력을 향상할 수 있는 이점이 있음에 유의하여야 한다.

도 5는 상기 시린지의 각도조절구조가 적용되고, 공자전의 조절이 가능한 혼련 및 탈포장치에 대한 구성도이다.

회전판부(2100)는 대략 구조의 상측에 배치되고 하부로부터 동력을 제공받아 회전하며, 이러한 회전판부(2100)는 공전축(2010)에 편심되어 하나 이상의 홀더장치(1000)가 시린지(100)를 결합할 수 있는 상태로 배치된다.

본 발명에서는 소정의 공간에서 내부에 재료혼합물(101)을 수용한 상태로 탈포 및/또는 혼련 공정을 진행하는데, 이를 위하여 상기 공간에는 음압 내지는 진공압을 형성하는 것이 바람직하다. 따라서, 상기 홀더장치(1000)가 배치되는 회전판부(2100)를 감싸면서 외부와 격리시키도록 챔버부(3100)가 구성된다. 상기 챔버부(3100)는 상측으로 시린지(100)를 인입출할 수 있는 개구가 마련되고 상기 개구를 개폐할 수 있도록 덮개부(3200)가 결합될 수 있다. 이러한 덮개부(3200)의 배치와 회동, 실링, 체결에 대해서는 공지의 도어 내지는 덮개 요소가 적용될 수 있을 것이므로 구체적인 설명은 생략한다.

상기 챔버부(3100)와 연결되어 진공펌프부(4000)가 배치되고 이러한 진공펌프부(4000)는 혼련 및 탈포장치를 구성하는 메인프레임(참조번호 미표시)의 내부 또는 외부에 결합될 수 있을 것이다.

상기 챔버부(3100)에 수용되는 회전판부(2100)의 공전축(2010)은 중심축(t)를 따라 하방으로 연장되고 동력제공부(2200)에 연결되어 제어동력을 전달받으며, 상기 동력제공부(2200)와 공전축(2010)에는 공지의 감속수단(2030)이 개제되며, 회전속도 및/또는 회전비 및/또는 동력의 단락이 제어될 수 있을 것이다.

또한, 상기 회전판부(2100)에서 자전축(1010)에 결합되는 홀더장치(1000)의 회전을 위하여 자전구동부(2020)가 자전축(1010)에 연결되며, 상기 자전구동부(2020)는 동력제공부(2200)로부터 공전축(2010)에 대하여 소정의 회전비로 자전 가능하도록 한다. 상기와 같이 하나의 동력제공부(2200)에 의하여 공전 및 자전의 제어가 가능한 경우 상기 자전구동부(2020)는 공전축(2010)과 소정의 클러치수단에 의하여 단락이 이루어져 개별적 제어가 가능할 수 있으며, 이러한 연결관계는 기어, 체인, 벨트 등 공지의 동력전달수단이 적용될 수 있을 것이다.

본 발명에서는 자전 및 공전의 속도와 회전 위치를 개별적으로 설정할 수 있도록 하기 위하여 회전수는 물론 회전위치의 정확한 제어가 가능한 서보모터가 적용될 수 있으며, 경우에 따라 자전과 공전의 제어를 위한 서보모터가 각각 구성되는 것도 고려할 수 있다.

또한, 바람직하게는 공전축에 대해 홀더장치(1000)의 지향방향을 설정하여 공전이 가능하도록 자전축의 독립적 위치제어가 가능하고, 이를 위하여 홀센서 등의 공지의 위치확인센서가 적용될 수 있을 것이다. 또한, 상기 서보모터에 엔코더가 구비될 수 있다.

또한, 상기 회전판부(2100)의 공전운동, 홀더장치(1000)의 회전운동, 각 회전위치, 진공펌프부(4000)의 작동, 압력센서 및 타이머의 작동 등의 제어를 위하여 공지의 마이콤 장치를 구비하는 제어부(5000)가 구비될 수 있으며, 바람직하게는 사용자 인터페이스를 가지는 디스플레이장치의 입력과 연동하여 작동될 수 있을 것이다.

한편, 상기 회전판부(2100)는 홀더장치(1000)의 공전 및 자전을 지지함과 동시에, 재료혼합물(101)의 누설 발생시 하부 구조로 흐르는 현상을 어느 정도 방지할 수 있다. 다만, 챔버부 내부에 원심력이 작용함에 비추어 시린지(100)의 캡이나 노즐 등으로 누설되는 재료혼합물(101)은 외주방향으로 비산될 가능성이 높고 이는 회전판부(2100)의 외주측에서 용액이 고이거나 하부로 흘러내릴 수 있음을 의미한다. 상기 용액의 유입에 따라 하부의 전기, 전자장치나 베어링 등의 기계장치에 작동에 문제가 발생할 수 있다. 본 발명의 추가적인 개념에서는 챔버부(3100) 내에서 상기 회전판부(2100)의 외주연을 감싸는 형태로 외판부(3300)가 더 배치된다. 상기 외판부(3300)는 회전판부(2100)에 인접되는 내주측에서는 상측으로 돌출되고 상부에 어느 정도 용액이 수용될 수 있는 공간을 마련하여 챔버부(3100) 하부로 재료혼합물(101)의 바람직하지 않은 유출을 방지할 수 있을 것이다.

상기된 본 발명의 실시예에 따른 구성에 의하여 혼련 및 탈포장치의 작동을 살펴보도록 한다.

a) 삽입 및 인출위치 조정과 운전준비

혼련 및 탈포의 대상이 되는 재료혼합물(101)을 시린지(100)에 투입하고 홀더장치(1000)에 장착한다.

다만, 상기 장착 전에 홀더장치(1000)는 회전판부(2100)의 장착위치에 배치될 필요가 있으며, 이를 위하여 제어부(5000)는 제1실시예와 같이 노즐측이 외향배치될 수 있도록 홀더장치(1000)의 자전각도 제어를 수행하도록 한다. 여기서, 브라켓부(1300)와 틸팅베이스(1200)는 초기 설정각도에 의하여 미리 소정의 경사가 결정되어 있다.

경우에 따라 상기 장착위치는 제2실시예와 같이 구성될 수도 있음은 물론이다.

상기 홀딩 및 틸팅부(1100)에서 후방지지부(1121)와 전방지지부(1122)에 시린지(100)를 끼워 넣고 클램프부(1150)를 체결하여 장착을 완료한 다음, 덮개부(3200)를 밀봉하여 챔버부(3100)를 준비한다.

b) 탈포공정

상기 재료혼합물(101)에는 혼합을 위한 용액 또는 입자들이 혼합되어 있으며 혼합 과정에서 기포가 유입된 상태이기 때문에 후공정의 정밀성을 위하여 탈포 공정이 진행된다.

이를 위하여 진공펌프부(4000)를 작동하여 소정의 진공압을 챔버부(3100) 내부에 형성하는 것이 선행되며, 소정의 설정된 회전위치로 자전축(1010)은 고정되고 공전만 진행되면서 탈포가 진행될 수 있다.

상기 탈포를 위한 시린지(100)의 지향성은 제1실시예 또는 제2실시예 또는 제1실시예와 제2실시예 사이의 각도로 이루어질 수 있을 것이다.

상기 공전에 의하여 재료혼합물은 원심력과 비중의 영향으로 기체를 외부로 배출하면서 탈기가 진행된다.

c) 믹싱공정

상기 탈포가 완료된 이후에는 소정의 회전비, 예를 들어 공전과 자전이 3:1의 비율로, 공자전 운동이 개시될 수 있다. 상기 공전과 자전의 혼합에 따라 시린지(100)는 일종의 세차운동에 의한 교반이 진행되고, 본 발명의 개념에 따르는 경우 공전과 자전 및 회전위치에 따라 틸팅 각도가 가변되면서 교반이 이루어지기 때문에 재료혼합물에 대한 불규칙적인 움직임을 지속적으로 가하여 교반능력이 향상되는 것이다.

d) 안정화 공정

상기 믹싱공정 이후에 바로 혼련 및 탈포가 완료될 수도 있을 것이나, 상기 믹싱 공정에서 공자전이 동시에 수행되기 때문에 시린지(100)의 상하측에 걸쳐서 재료혼합물(101) 분산되어 있다. 이를 하측으로 치우쳐서 안정되게 배치할 수 있도록 자전을 중단하고 공전시켜, 제1실시예의 위치에서 안정화를 진행할 수 있을 것이다.

e) 종료 및 인출

상기 장착위치와 마찬가지로 자전위치 및 공전위치를 결정하고 배출을 용이하게 할 수 있도록 시린지(100)를 위치시킨 다음 사용자는 압력(음압)을 해제하고 덮개부(3200)를 개방하고 홀딩 및 틸팅부(1100)로부터 시린지(100)를 탈거하여 외부로 인출한다.

상기 인출된 시린지(100)는 후공정의 디스펜서 등에 장착되어 사용될 수 있을 것이다.

상술된 본 발명의 혼련 및 탈포장치에 의하여, 공자전의 회전과 위치에 대한 제어를 독립적이고 정확하게 수행할 수 있어, 시린지의 장착에서부터 탈포, 혼련, 인출에 이르는 과정에 반드시 필요한 운동요소와 위치를 결정하므로 혼련 및 탈포 공정 전반의 효율성이 비약적으로 향상된다.

또한, 자전축에 대한 틸팅각도를 원심력에 의하여 제어할 수 있기 때문에 공전의 회전수 제어로 간단하게 시린지의 각도를 공정에 최적화하여 구성할 수 있고, 다양한 운용조건에 적합하게 가변 및 적응 가능한 이점이 있다.

이에, 소정의 시린지에 재료혼합물을 투입하고 이를 정확한 용량과 분포로 후공정 준비를 할 수 있어 생산 전반에 있어 불량률이 감소하며 장비운용의 효율성과 생산성이 극대화될 수 있다.

이상에서, 본 발명은 실시예 및 첨부도면에 기초하여 상세히 설명되었다. 그러나, 이상의 실시예들 및 도면에 의해 본 발명의 범위가 제한되지는 않으며, 본 발명의 범위는 후술한 특허청구범위에 기재된 내용에 의해서만 제한될 것이다.

100...시린지 101...재료
1000...홀더장치 1010...자전축
1100...홀딩 및 틸팅부 1110...프레임
1121...전방지지부 1122...후방지지부
1130...돌출부 1140...샤프트부
1150...클램프부 1200...틸팅베이스
1210...틸팅그루브 1220...변형공간
1300...브라켓부 1400...탄성체부
2010...공전축 2020...자전구동부
2030...감속수단 2100...회전판부
2200...동력제공부 3100...챔버부
3200...덮개부 3300...외판부
4000...진공펌프부 5000...제어부

Claims (6)

1. 공전축에 편심 배치되는 자전축에 연결되는 시린지 홀더장치의 각도조절구조로서,
   자전축에 대해 초기 설정각도로 연결되는 틸팅베이스;
   상기 틸팅베이스에 상하 회동 가능하도록 연결되며 재료혼합물을 수용하는 시린지의 탈착이 가능한 홀딩 및 틸팅부;
   공전의 원심력에 의하여 틸팅베이스에 대한 홀딩 및 틸팅부의 각도가 변화된 이후 원심력이 해제되면 홀딩 및 틸팅부를 초기 설정각도로 복귀시키는 탄성체부;를 포함하는 시린지의 각도조절구조.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 틸팅베이스는,
   홀딩 및 틸팅부와 샤프트부에서 회전 가능하도록 연결되되, 상기 샤프트부를 중심으로 시린지의 입구에 인접한 부위에는 탄성체부가 배치되어 변형공간의 거리가 조절되고, 상기 시린지의 노즐에 인접한 부위는 초기 설정각도에서 홀딩 및 틸팅부의 저부에 접촉하여 지지하는 시린지의 각도조절구조.
   
3. 제2항에 있어서,
   상측에서 상기 틸팅베이스에 초기 설정각도의 조절이 가능하도록 결합되고 하측에서 자전축에 결합되는 브라켓부;를 더 포함하는 시린지의 각도조절구조.
   
4. 제1한 내지 제3항 중 어느 한 항의 시린지의 각도조절구조를 포함하는 혼련 및 탈포장치로서,
   상기 시린지의 각도조절구조를 구비하는 홀더장치(1000);
   상기 홀더장치를 상측에 지지하고 하측으로 공전축이 연결되는 회전판부(2100);
   상기 회전판부에 대해 회전동력을 제공하는 동력제공부(2200);
   상기 동력제공부에 의하여 자전축이 고정된 상태로 공전축을 회전시키는 공정과 자전축과 공전축을 설정된 회전비로 함께 회전시키는 공정을 제어하는 제어부(5000);를 포함하되,
   상기 제어부는,
   공전축에 대해 홀더장치의 지향방향을 선택하여 자전축의 회전위치를 제어할 수 있는 혼련 및 탈포장치.
   
5. 제4항에 있어서,
   상기 동력제공부는,
   서보모터를 포함하여 구성되며 상기 제어부가 공전 및 자전의 회전위치를 검출하여 제어 가능한 혼련 및 탈포장치.
   
6. 제5항에 있어서,
   상기 회전판부의 외주측에 배치되어 시린지로부터 누설된 재료혼합물의 하부 유입을 방지하는 외판부(3300);를 더 포함하는 혼련 및 탈포장치.

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