KR101238978B1 - 벌크제품용 중량 측정장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 방사방향으로 연장되는 반송도구를 가지며, 수평면상에서 회전하는 로터(2)의 내로 벌크재료를 공급하기 위한 작동영역 A 및 반송영역 F 과, 그 반송영역에 대하여 한쪽으로 치우친 배출 스테이션 및, 회전방향으로 이들의 사이에 배치되고, 반송된 벌크제품의 중량을 측정하기 위한 힘측정기구(20)가 마련되는 측정 플랫폼(W)를 가지는 단순하면서도 콤팩트한 벌크제품용 중량측정장치(1)를 제공함을 목적으로 한다. 본 발명은 반송도구(3)들이 적어도 1도의 자유도(自由度)로 상호간에 해제될 수 있도록 장착되는 것을 특징으로 한다.

Description

벌크제품용 중량 측정장치{Gravimetric metering device for bulk products}

본 발명은 특허청구의 범위 제 1 항의 서문과 관련된 벌크(bulk) 제품의 중량 측정장치에 관한 것이다.

DE-C-32 17 406 호 공보로부터, 수직축의 주위로 회동가능한 로터(rotor)의 포켓내로 투입개구를 통하여 공급되고, 압축공기를 공급함으로써 그 투입개구에 대하여 로터의 회전방향에서 벗어나게 배치된 배출개구를 통하여 배출되는, 쏟아부을 수 있는 물질의 연속적인 중량 측정을 위한 장치는 공지되어 있다. 로터의 하우징은 필수적으로는 수평축의 주위에 피버트식으로 지지되며 그 축으로부터 떨어져서 배치된 힘측정장치에 접속된다. 수평축은, 측정장치의 장착에 의해 발생하는 힘이 보상될 수 있도록 탄성 접속부재를 통하여 연장된다. 이러한 측정장치에 의하면, 상당히 높은 정확도가 달성될 수 있지만, 비교적 넓은 면적을 점하고, 벌크제품에 대하여는 비교적 적은 배출단면을 제공하고 있다. 그 밖에도, 정렬불량을 피하기 위해서 정확하게 준비되어야만 하는 축의 설계 때문에, 비교적 복잡해진다. 마찬가지의 내용이, 본 출원인의 WO 93/05372 호에 관한 회전디스크 측정장치에 대해서도 적용된다.

한편, 본 출원인은 이미 EP-A-0 530 797 호에서, 상호간에 독립적으로 약간 수직적으로 이동가능한 다수개의 같은 규격의 구역으로 나누어지는 측정디스크로서의 로터를 설계할 것을 제안한 바 있다. 이 경우에, 각 힘측정 장치는 개별 구역의 아래쪽에 배치되며 하나의 구역이 통과할 때, 하나의 구역상에 각각 위치되는 물질의 질량을 결정하게 된다. 그러나, 3개 이상의 구역으로 구획하고, 그에 의하여 필요한 접합부때문에, 이 측정장치는 비교적 높은 구축비용이 필요로 하고, 마찬가지로 배출단면적이 비교적 작게 된다.

부분적으로, 이러한 문제점들은 WO 99/27331 호에 있어서도 적용되는데, 본 출원인은 이 공보에서 측정구역을 벌크재료가 중앙적으로 공급되도록 하는 눈금이 매겨진 판링으로서 구성할 것을 제안한 바 있으며, 그에 의하여 벌크재료 통의 아래쪽에 콤팩트한 측정장치를 용이하게 설치하도록 하였으나, 그럼에도 불구하고 여전히 복잡한 방사상의 슬롯 및 조인트와, 부하측정장치로 되는 다수개의 중량셀들 때문에 비교적 복잡하다.

따라서, 본 발명의 목적은 기본적으로 단순하고, 콤팩트한 사양을 가지고, 벌크제품에 대한 큰 배출단면적과 높은 측정정밀도를 가지는 중량 측정장치를 제공함에 있다.

본 발명에 따르면, 이러한 목적은 특허청구의 범위 제 1 항의 특징을 포함하여 구성되는 중량측정장치에 의하여 달성된다. 본 발명에 따른 중량측정장치의 바람직한 실시예들은 종속항에 표시된다.

특히 높이 또는 수직방향에서 적어도 자유도(自由度) 1로 반송도구를 해체(상호 해제 즉, 상호 분리)함으로써 높은 측정도를 얻을 수가 있는데, 이는 측정 플랫폼으로부터 가짜 힘들이 멀어지기 때문이다. 그 이외에도, 구축비용이 상당히 저렴해지는데, 원칙적으로, 단 한개의 측정셀 및 관련된 전자장치들만이 필요하기 때문이다. 여기에서, 각 일시적인 무게는 반송영역 및 공급스테이션, 각각, 또는 방출스테이션에 대해서 절대적 (힘측정장치의 측정치의 합계에 의하여) 및 상대적인 양쪽으로 검출될 수 있다. 따라서, 특별한 일시적인 반송강도(순간 운반 강도)에 충실하기 때문에, 로터를 그 주변속도(周速)에 있어서 제어하여, 방출스테이션에서 소정의 투여량을 유지할 수 있다. 그에 의하여, 시간단위당의 측정정확성에 특히 신뢰성이 있다. 적어도 한개의 구동 아암을 가지며 또한 로터의 반송도구와 함께 회전하는 중앙 배출 콘(cone)은 대형의 방출 단면을 통하여 그의 위쪽에 위치된 용기로부터 벌크제품이 안전하게 방출되도록 보장한다. 벌크제품은 따라서 고정 방출 트레이를 통하여 벌크제품의 큰 전체 인접 단면적을 벗어나서 직접 반송도구에 의하여 당겨지고, 측정구역[측정 플랫폼 및 벤트(bent) 브릿지]을 가로질러 반송되고, 방출영역에서 즉시 비워지며 공정에 할당된다.

본 발명에 따른 장치의 다른 특징 및 장점들은 첨부된 도면을 참조한 실시예에 대한 이하의 내용으로부터 명백하게 된다.

도 1은 측정장치의 일 실시예의 모식적 단면도;

도 2는 측정평면에 따른 도 1의 장치의 평면도;

도 3은 확대된 형태의 도 2에 따른 유사한 장치; 및

도 4는 확대된 도면에 따른 반송도구의 실시예이다.

도 1 및 도 2는 본 발명에 따른 측정장치(1)의 특정한 실시예를 나타내며, 측정장치는 로드셀 또는 힘측정기구(20)를 가지는 측정플랫폼 W 상에서 회전하는 수평회전 로터(2)를 포함하여 구성된다. 로터(2)는 조정가능하거나 또는 제어된 회전속도로 모터(4)에 의하여 구동된다. 자체적으로 구동하는 축(5)은 중앙배출콘(6)과 연결되며 작동을 위하여 방사상으로 외부로 연장된 교반아암(7)을 가진다. 여기에서, 측정장치(1)는 플랜지(9)에 의하여 용기(1점 쇄선으로 나타냄) 또는 사일로(silo)에 고정됨으로써, 어떠한 지지 프레임 또는 유사한 운반구조가 불필요하다. 그 외에, 통형상의 덮개(10)위로 끼워지는 니들 슬라이드 게이트(8)가 마련되어 재료의 공급을 차단한다. 덮개(10)는 로터(2)의 둘레의 전체 반에 걸쳐 연장되는데(도 1: 여기에서는 도면의 면내로, 도 2: 여기에서는 상부 반쪽), 이 덮개(10)는 로터(2)의 위쪽을 지나가는 절단선 때문에 보이지 않지만, 화살표 A 로 표시되어 있다. 기본적으로, 덮개(10)는 측정 스테이션 W 및 방출 스테이션 E 을 덮으며, 반송영역 F 은 노출된 채로 남게 된다.

위쪽에 위치하는 용기와의 이와 같은 직접적인 연결에 의하여, 약 160°의 작동영역 A 및 대략 200˚ 각피치의 반송영역 F 이 형성되며(참조. 도 2), 따라서 벌크제품의 공급은 도 1에서 곡선화살표 F 에 의하여 나타낸 바와 같이, 전체 360°에 걸쳐 연장된다. 도 2에서 나타낸 바와 같이, 회수 피트(pit)의 형상으로 된 방출 스테이션 E 은 반송영역 F 에 대향하여 측정 플랫폼 W 의 하류측에 고정적으로 배치되며, 따라서, 로터(2)는 다시 반송영역 F 에 도달하기 전에 비워지게 된다. 그 결과, 벌크제품은 방출 트레이(12) 위에 방사상으로 배열된 반송도구(3)에 의해 운반된다. 상기 반송도구(3)는, 방출 스테이션 E에서의 개구부분 및 측정 플랫폼 W 의 모서리에서의 탄성적인 저장부를 제외하고 연속적으로 형성된다.

로터(2)내의 연속적인 벌크재료 흐름의 형성은 링형상의 외부 및 내부 경계(33) 및 (32)에 의하여 촉진된다 (도 3 및 도 4 참조). 융기된 외부 경계 (33) 와, 필요하다면, 내부 경계(32)를 결합요소(14) 또는 유사한 약간 탄성적인 요소로서의 체인 링크에 의하여 각각의 인접한 세그먼트와 접속시킴으로써(도 4 참조), 회전운동 과정 중에 벌크재료의 흐름이 생기도록 한다.

특히, 도 2에 상세하게 나타낸 바와 같이, 본 실시예의 로터(2)는 전체 둘레에 걸쳐서 세그먼트 형상의 구획된 반송도구(3)를 포함하여 구성되며, 이들은 축(5)(도 1 참조)에 의하여 회전된다. 반면에 도 2는, 막대형상의 힘 측정기구(20)를 나타내는데, 이는 다른 형태의 힘 측정기구에 의하여 대체될 수 있다. 작동영역 A 및 반송영역 F 에서 공급된 후, 벌크재료는 벤트 브릿지, 또는 부하비례적인 측정신호를 제공하는 로드셀(20)을 가지는 섹터형상의 측정 플랫폼 W을 향하여 반송된다. 만약 벌크재료의 흐름내에 상이한 부하의 변화가 있게 되면, 측정를 위한 전자기기에 의하여 검출된다.

반송효과의 개선을 위하여, 실질적으로 방사상으로 연장되고 상호간에 결합되지 않은 반송도구(3)는, 도 4 의 평면도에 나타낸 바와 같이 바람직하기로는 방사방향으로 구부러진 삽(shovel)과 같은 형상(도 3 참조)을 가지거나, 또는 각이 지거나 구부러져 있다. 측정셀(20)의 측정신호에 대응하여, 도시하지 않은 측정 전자기기는 벌크재료의 흐름을 재조정하기 위하여 적절한 카운터 측정을 즉시 시작할 수 있다. 예를 들면 회전 속도를 증가시키는 것에 의해서(모터(4)의 제어에 의해서), 용기로부터 반송영역 F로의 벌크제품 회수를 증가시킬 수 있다. 이 반송영역 F은 로터 영역의 절반정도를 차지하고(도 2로부터 명백하듯이), 반면에 다른 절반(도 2에 있어서 측정 플랫폼 W 및 방출 스테이션 E 및, 다음의 자체중량 측정부(tare weighing section))는 거리를 두고 통형상의 덮개(10)에 의하여 덮여진다. 따라서, 작동영역 A 는 그 위에 형성된다. 왜냐하면 회전 교반아암(7)이 벌크재료를 움직여 반송영역 F 으로 유도하는 곳이기 때문이다. 충전높이 스크린(11)이 덮개(10)의 하부면에 마련되고, 반송 또는 회전의 방향(참조부호 11)으로 상승하여, 높이를 제한하고 벌크재료의 흐름을 증가시킨다.

투여공정 동안에, 로터(2)는 반송영역 F 을 따라 주행하고, 작동영역 A 내의 작동 및 용기로부터의 회수활동에 의하여 벌크재료가 적재된다. 그에 의하여, 벌크재료는 그 폭에 있어서는 경계(32/33)에 의하여, 또한 높이에 있어서는 스크린(11/11')에 의하여, 균일하게 되어 벌크재료 흐름을 형성한다. 따라서, 회전에 의하여(도 2: 시계방향) 연속적인 공급이 이루어진다. 이 경우에, 섹터형 측정 플랫폼 W 의 아래쪽에 위치한 로드셀(20)은, 반송되어 온 벌크제품이 방출 스테이션 E에서 방출되기 전에 그의 질량을 검출한다. 계속된 회전에 의하여, 벌크제품은 방출스테이션 E을 형성하는 방출영역(도 2에서 우측)으로 들어가고, 여기에서 벌크재료는 방출 트레이(12)내의 원형개구를 통하여, 필요한 경우 부산물과 함께 방출된다.

방출영역으로 재료를 떨어뜨리는 것은 후속하는 벌크재료 흐름에 대한 질량결정에 있어서 악영향을 미치지는 않는다. 왜냐하면, 반송도구(3)들이 조인트(13) 및 결합요소(14)에 의하여 상호 분리되어 있어, 각각, 특히 높이 방향에 있어서 서로 독립하여 약간 움직일 수 있으므로, 측정 플랫폼 W 에 작용하지 않기 때문이다. 이를 위하여 조인트(13)들은 로터(2)의 허브에 형성되는데, 예를 들어 자동차 기술에 있어서 차축 서스펜션으로 알려져 있는 2중 위시본(wishbone)(도 4의 상부 도시부분 참조)과 같은 종류의 축(5)을 둘러싸게 된다. 각 반송도구(3)의 중앙부에 근접한 영역에서의 일시적으로 변위하는 조인트들도 또한 사용가능하며, 여기에서 고무금속요소들의 사용을 생각할 수 있으며, 또한 에라스토-스태티컬(elasto-statical)조인트의 사용도 마찬가지로 생각할 수 있다.

상기에서, 투여공정의 각 단계가 기술되었다. 물론, 공정들은 연속적이며, 로터(2)의 부분들은 각각 다음 회전단계와 관련된다(도 2에 따른 시계방향). 만약 반송도구(3)들이 잘 유동하는 벌크재료를 스테이션 E 에서 완전히 비우게 되면, 자체중량 결정과 같은 종류의 상술한 단계는 생략될 수 있다. 그러나, 방출영역에서 비워진 반송도구(3)의 자체중량 측정(tare weighing)은 소위 정량투여를 제어하기 위하여 제 2 의 측정섹터(상술한 측정 플랫폼과 유사한)로 경우에 따라 수행될 수 있다.

로터(2)의 일시적인 회전 각위치 또는 각속도는 어떠한 공지의 수단에 의하여도 결정될 수 있는데, 예를 들면 연결된 센서들(도시않됨)에 의하여 결정될 수 있다. 따라서, 회전의 시간 또는 각도는, 도 2에서 나타낸 위치(및 각 이후의 회전위치)에서 결정될 수 있다. 이 때, 수신된 개개의 값이 결정되어 실제로 반송되는 질량은 관련된 값의 차이를 형성하여 가감되는 것에 의해서 결정된다.

소정의 질량을 반송하는 것이 바람직한데, 그러한 질량은 소정의 질량치를 축적 또는 가산함으로써 결정될 수 있다. 연속적인 중량측정으로, 그러한 값들은 로터(2)의 회전시간 또는 속도와 관련하여 설정되는 방식으로 결정된다. 수율 또는 원하는 아웃풋에 대한 소정의 값을 유지하기 위하여 모터(4)에 대한 제어신호 및 공급량의 일시적인 증감을 위한 모터의 제어신호가 그로부터 유도될 수 있다.

도 3은 측정장치(1)의 반송도구(3)의 변형예를 나타내는데, 도 2에서와 다른 점은 반송도구(3)가 구부러진 형상으로 형성되어 있는 점이다. 모터(4)에 의하여 구동된 축(5)은 로터 허브를 작동시키고, 이는 상호간에 결합되지 않은 방사방향의 막대 및 융기된 벽(32/33)을 가진 핀(pin)공급바퀴의 형태로 된 중첩된 반송기관을 회전시키고, 그에 의하여 용기로부터 오는 벌크제품이 연속적으로 회수된다. 이러한 방식의 구성은 전체적으로 지름을 작게 하고, 설계를 콤팩트하게 할 수 있어서, 이 측정장치는 현재의 혼합 시스템 등에 결합시키기가 용이해진다.

도 4에서, 막대형상의 반송도구(3)는 다소 확대된 측면도(위쪽) 및 평면도(아래쪽)으로 도시되어 있다. 앞서의 구성과는 달리, 이 반송막대는 각도를 가지도록 형성되며, 하우징내를 청소하는 효과를 얻기 위하여 외부 벽(33)을 다소 넘어서 연장되어 있다. 남은 구성부분들은 상술한 바와 같은 유사한 참조부호를 사용하여 나타내며, 결합요소(14)로서 나타낸 체인 링크는 다음의 반송도구(3)와 상대적으로 "느슨한" 결합을 형성한다(즉, 적어도 자유도 1을 가진다).

측정 또는 로드셀은 측정 플랫폼 W 또는 벤트 브릿지에 있는 벌크재료 흐름의 질량결정을 허용하는 공지의 힘측정기구(20)로 구성될 수도 있으며, 로드셀(20)은 방출트레이(12)의 아래쪽에 고정된다. 본 발명에 따른 측정기구에 대한 전자측정 제어 및 평가용 전자장치에 관해서는, 서두에 언급된 선행문헌을 참조한다.

Claims (10)

1. 방사방향으로 연장되는 반송도구를 가지며, 수평면상에서 회전하는 로터의 내로 벌크재료를 공급하기 위한 작동 및 반송영역과, 그 반송영역에 대하여 한쪽으로 치우친 방출 스테이션 및, 회전방향으로 상기 반송영역과 방출 스테이션의 사이에 배치되고, 반송된 벌크제품의 중량을 측정하기 위한 힘측정기구가 마련되는 벤트 브릿지(bent bridge) 또는 측정 플랫폼(W)를 가지는 벌크제품용 중량측정장치에 있어서,

   반송도구(3)들이 적어도 자유도(自由度) 1로 상호간에 해제될 수 있도록 장착되는 것을 특징으로 하는 중량측정장치.
2. 제 1 항에 있어서, 반송도구(3)들은 자유도 2로 상호간에 해제될 수 있는 것을 특징으로 하는 중량측정장치.
3. 제 1 항에 있어서, 해제를 위하여 반송도구(3)당 적어도 한개의 베어링 또는 조인트(13)가 마련되는 것을 특징으로 하는 중량측정장치.
4. 제 1 항에 있어서, 탄성요소가 반송도구(3)의 해제를 위하여 마련되는 것을 특징으로 하는 중량측정장치.
5. 제 1 항에 있어서, 회전하는 배출콘(6)이 반송도구(3)들의 위에 마련되며, 상기 배출콘은 적어도 한개의 회전구동 교반아암(7)을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 중량측정장치.
6. 제 1 항에 있어서, 반송도구(3)들은 결합요소(14)에 의하여 접속되어 링 모양을 이루는 것을 특징으로 하는 중량측정장치.
7. 제 1 항에 있어서, 반송도구(3)들은 융기부(32, 33)에 의하여 외부 또는 내부적으로 제한되는 것을 특징으로 하는 중량측정장치.
8. 제 1 항에 있어서, 평면에서 보았을 때, 반송도구(3)들은 방사방향으로 구부러지거나 또는 굴곡된 형상을 나타내는 것을 특징으로 하는 중량측정장치.
9. 제 1 항에 있어서, 반송도구(3)들은 그들의 내부 및 외부둘레부에서 중첩되어 있으며, 결합요소(14)에 의하여 접속되는 것을 특징으로 하는 중량측정장치.
10. 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서, 비워진 반송도구(3)들의 자체중량 측정부(tare weighing section)가, 방출 스테이션(E)의 하류측에 마련되는 것을 특징으로 하는 중량측정장치.

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