KR101283585B1 - 분말 계량장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 분말 계량장치에 관한 것으로서, 분말을 수용하는 리필 탱크, 리필 탱크의 하단부에 결합되며, 진동에 의해 리필 탱크 내의 분말을 하방으로 토출시키는 제1 분말 토출유닛, 분말 토출유닛의 하부에 배치되는 버퍼 탱크, 및 버퍼 탱크의 하단부에 결합되며, 진동에 의해 버퍼 탱크 내의 분말을 하방의 전자저울 쪽으로 낙하시키는 제2 분말 토출유닛을 포함하는 분말 계량장치를 포함한다. 이에 의해, 정밀도 또는 계량 총량을 동시에 만족시킬 수 있을 뿐만 아니라 계량값의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.

Description

분말 계량장치{Apparatus for measuring powder}

본 발명은 분말 계량장치에 관한 것이다.

산업 전반에 걸쳐 사용되는 분말, 예컨대 화학 약품, 비료, 실험용 파우더, 약제 들은 용도에 맞게 계량되어 사용된다.

종래 분말을 계량하는 기술들이 개시되어 있으나, 미세한 분말을 정밀하게 계량할 수 있는 기술은 부족한 상태이다. 예를 들면, 일본공개특허공보 평 10-251852호는 분말 원료의 공급을 안정화시키는 분말 원료 기화장치를 개시하고 있으나, 이러한 종래 기술은 분말을 정확도를 가지고 미세하게 계량하기 힘들다.

본 발명의 목적은, 정밀도 또는 계량 총량을 동시에 만족시킬 수 있을 뿐만 아니라 계량값의 신뢰성을 향상시킬 수 있는 분말 계량장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은, 분리 또는 조립이 용이하여 청소나 수리가 용이한 분말 계량장치를 제공하는 것이다.

상기 목적은, 분말을 수용하는 버퍼 탱크; 및 상기 버퍼 탱크의 하단부에 결합되며, 진동에 의해 상기 버퍼 탱크 내의 분말을 목표치 만큼 하방의 전자저울 쪽으로 낙하시키는 분말 토출유닛;을 포함하며, 상기 분말 토출 유닛에는 탄성부재가 장착된 것을 특징으로 하는 분말 계량장치를 제공하는 것이다.

상기 분말 토출유닛은, 상기 버퍼 탱크의 하단부에 나사 결합되는 너트; 및 상부 영역은 상기 너트의 내부에 배치되고 하부 영역은 상기 너트를 통과하여 상기 캐비닛을 통해 상기 전자저울 쪽으로 향하되 내부에 분말 토출유로가 형성되는 분말 토출부를 포함할 수 있다.

상기 너트에는 토출 하우징이 더 결합되며, 상기 분말 토출부는, 상기 너트의 내부에서 상기 토출 하우징에 안착 지지되는 헤드부; 및 상기 헤드부와 일체로 형성되며, 상기 토출 하우징의 내부를 통과하여 상기 전자저울 쪽으로 향하는 분말토출 샤프트를 포함할 수 있다.

상기 헤드부의 상단부에는 상기 버퍼 탱크로부터의 분말을 상기 분말 토출부 쪽으로 안내하는 분말 안내부재가 더 배치되는 것일 수 있다.

상기 분말 안내부재는 중앙 영역에 상기 분말이 통과하는 다수의 통공이 형성되는 원판 형상을 갖는 것일 수 있다.

상기 분말 안내부재는, 상기 분말이 수평 방향으로 유입되는 측면 유입부와, 상기 측면 유입부와 연통되고 측면으로 유입되는 분말이 중앙에서 모여 하방으로 낙하되는 중앙 낙하부를 갖는 것일 수 있다.

탄성부재는 상기 분말 안내부재의 원판의 중앙에 장착되는 것일 수 있다.

탄성부재는 상기 분말 안내부재의 측면 유입부의 상부에 장착되는 것일 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 분말 계량장치는, 외관을 형성하는 캐비닛; 상기 캐비닛 내에 마련되고, 상기 버퍼 탱크를 상기 캐비닛에 착탈 가능하게 결합하는 브래킷을 지지하는 버퍼 탱크 지지프레임을 더 포함하며, 상기 버퍼 탱크 지지프레임과 상기 브래킷은 자기적으로 결합되는 것일 수 있다.

본 발명에 따르면, 정밀도 또는 계량 총량을 동시에 만족시킬 수 있을 뿐만 아니라 계량값의 신뢰성을 향상시킬 수 있으며, 특히 부분적으로 분리 또는 조립이 용이하다.

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 분말 계량장치의 외관 사시도,
도 2는 도 1에서 도어를 개방한 상태의 사시도,
도 3은 도 2의 부분 분해 사시도,
도 4는 도 3에 도시된 캐비닛의 단독 사시도,
도 5는 전자저울이 배치된 상태의 도 2의 정면 구조도,
도 6a는 도 5의 A 영역의 확대도,
도 6b는 도 6a의 변형 실시예,
도 6c는 도 6a의 변형 실시예,
도 7은 도 6의 B 영역의 확대도,
도 8은 도 7의 구조에 대한 분해 사시도,
도 9는 도 6의 C 영역의 확대도,
도 10은 도 9의 구조에 대한 분해 사시도,
도 11은 본 발명의 제1 실시예에 따른 분말 계량장치의 제어 블록도,
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 분말 안내부재를 설명하기 위해 제공되는 도,
도 13은 본 발명의 다른 실시예에 따른 분말 안내부재를 설명하기 위해서 제공되는 도이다.

이상의 본 발명의 목적들, 다른 목적들, 특징들 및 이점들은 첨부된 도면과 관련된 이하의 바람직한 실시예들을 통해서 쉽게 이해될 것이다. 그러나 본 발명은 여기서 설명되는 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시예들은 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되는 것이다.

본 명세서에서, 어떤 구성요소가 다른 구성요소 상에 있다고 언급되는 경우에 그것은 다른 구성요소 상에 직접 형성될 수 있거나 또는 그들 사이에 제 3의 구성요소가 개재될 수도 있다는 것을 의미한다. 또한 도면들에 있어서, 구성요소들의 두께는 기술적 내용의 효과적인 설명을 위해 과장된 것이다.

본 명세서에서 기술하는 실시예들은 본 발명의 이상적인 예시도인 단면도 및/또는 평면도들을 참고하여 설명될 것이다. 도면들에 있어서, 막 및 영역들의 두께는 기술적 내용의 효과적인 설명을 위해 과장된 것이다. 따라서 제조 기술 및/또는 허용 오차 등에 의해 예시도의 형태가 변형될 수 있다. 따라서 본 발명의 실시예들은 도시된 특정 형태로 제한되는 것이 아니라 제조 공정에 따라 생성되는 형태의 변화도 포함하는 것이다. 예를 들면, 직각으로 도시된 식각 영역은 라운드지거나 소정 곡률을 가지는 형태일 수 있다. 따라서 도면에서 예시된 영역들은 속성을 가지며, 도면에서 예시된 영역들의 모양은 소자의 영역의 특정 형태를 예시하기 위한 것이며 발명의 범주를 제한하기 위한 것이 아니다. 본 명세서의 다양한 실시예들에서 제1, 제2 등의 용어가 다양한 구성요소들을 기술하기 위해서 사용되었지만, 이들 구성요소들이 이 같은 용어들에 의해서 한정되어서는 안 된다. 이들 용어들은 단지 어느 구성요소를 다른 구성요소와 구별시키기 위해서 사용되었을 뿐이다. 여기에 설명되고 예시되는 실시예들은 그것의 상보적인 실시예들도 포함한다.

본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 '포함한다(comprises)' 및/또는 '포함하는(comprising)'은 언급된 구성요소는 하나 이상의 다른 구성요소의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.

이하, 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명하도록 한다. 아래의 특정 실시예들을 기술하는데 있어서, 여러 가지의 특정적인 내용들은 발명을 더 구체적으로 설명하고 이해를 돕기 위해 작성되었다. 하지만 본 발명을 이해할 수 있을 정도로 이 분야의 지식을 갖고 있는 독자는 이러한 여러 가지의 특정적인 내용들이 없어도 사용될 수 있다는 것을 인지할 수 있다. 어떤 경우에는, 발명을 기술하는 데 있어서 흔히 알려졌으면서 발명과 크게 관련 없는 부분들은 본 발명을 설명하는데 있어 별 이유 없이 혼돈이 오는 것을 막기 위해 기술하지 않음을 미리 언급해 둔다.

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 분말 계량장치의 외관 사시도, 도 2는 도 1에서 도어를 개방한 상태의 사시도, 도 3은 도 2의 부분 분해 사시도, 도 4는 도 3에 도시된 캐비닛의 단독 사시도, 도 5는 전자저울이 배치된 상태의 도 2의 정면 구조도, 도 6a는 도 5의 A 영역의 확대도, 도 6b는 도 6a의 변형 실시예, 도 6c는 도 6a의 변형 실시예, 도 7은 도 6의 B 영역의 확대도, 도 8은 도 7의 구조에 대한 분해 사시도, 도 9는 도 6의 C 영역의 확대도, 도 10은 도 9의 구조에 대한 분해 사시도, 도 11은 본 발명의 제1 실시예에 따른 분말 계량장치의 제어 블록도, 도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 분말 안내부재를 설명하기 위한 도이고, 도 13은 본 발명의 다른 실시예에 따른 분말 안내부재를 설명하기 위한 도이다.

이들 도면을 참조하면, 본 실시예의 분말 계량장치는, 캐비닛(110), 리필 탱크(120), 리필 탱크(120)의 하단부에 결합되며, 진동에 의해 리필 탱크(120) 내의 분말을 토출시키는 제1 분말 토출유닛(130), 버퍼 탱크(140), 버퍼 탱크(140)의 하단부에 결합되며, 진동에 의해 버퍼 탱크(140) 내의 분말을 목표치 만큼 토출시키는 제2 분말 토출유닛(150), 그리고 이들을 컨트롤하는 컨트롤러(170)를 포함할 수 있다.

본 실시예에 따르면, 제1 분말 토출유닛(130)이 진동됨으로써 리필 탱크(120)에 존재하던 분말이 버퍼 탱크(140)로 이동되고, 제2 분말 토출유닛(150)이 진동됨으로써 버퍼 탱크(140)에 존재하던 분말이 계량컵(161)으로 이동된다. 여기서, 제1 분말 토출유닛(130)의 진동은 제2 분말 토출유닛(150)이나 버퍼 탱크(140)로 전달되지 않고, 반대로 제2 분말 토출유닛(150)의 진동은 리필 탱크(120)나 제1 분말 토출유닛(130)으로 전달되지 않는다. 또한, 제1 분말 토출유닛(130)과 제2 분말 토출유닛(150)은 서로 동시에 또는 이시(異時)에 진동될 수 있으나, 어느 한쪽의 진동이 다른 쪽의 진동에 영향을 미치지는 않는다. 이를 위해서, 본 발명에서는 제1 분말 토출유닛(130)을 진동시키는 진동자(즉, D1)와 제2 분말 토출유닛(150)을 진동시키는 진동자(즉, D2)를 별도로 마련하였고, 이들 진동자들의 진동이 서로에게 영향을 미치지 않도록 하였다. 예를 들면, 스프링(S1)을 채용한 것이나, 제1 분말 토출유닛(130)과 버퍼 탱크 상단커넥터(145)가 서로 물리적으로 접촉되지 않도록 구성한 점을 들 수 있다. 여기서, 스프링(S1)은 도 4에만 도시되어 있고 다른 도면들 2, 3, 및 5에는 도시되어 있지 않지만, 도 2, 3, 및 도 5의 동일 장소에 스프링(S1) 또는 이와 등가적인 기능을 하는 탄성체가 채용될 수 있음은 물론이다.

후술하겠지만, 토출 하우징(133)과 버퍼 탱크 상단커넥터(145)는 서로 물리적으로 접촉되지 않고 공간적으로 이격되어 있고, 또한, 토출 플런저(134)와 버퍼 탱크 상단커넥터(145)도 서로 물리적으로 접촉되지 않고 공간적으로 이격되어 있다. 즉, 버퍼 탱크 상단커넥터(145)는 토출 플런저(134)와 토출 하우징(133) 사이의 공간에 삽입된 형태로 구성된다. 이로써, 토출 플런저(134)와 토출 하우징(133)의 진동이 버퍼 탱크(140) 쪽으로 전달되지 않을 수 있다.

컨트롤러(170)와, 컨트롤러(170)의 제어하에 있는 구성요소들의 연결관계가 도면에 도시되어 있지 않지만, 이는 설명의 편의를 위해서 생략한 것으로서 본 발명이 속하는 당업자 입장에서는 컨트롤러(170)와 컨트롤러(170)의 제어하에 있는 구성요소들간에 서로 전기, 전자, 및/또는 기계적으로 연결하는 것은 가능할 것이다.

이하에서는, 상술한 도면들을 참조하여 보다 상세히 본원 발명의 실시예들을 순차적으로 설명하기로 한다.

제1 분말 토출유닛(130)은, 도 6 내지 도 8에 도시된 바와 같이, 리필 탱크(120)의 하단부에 형성되는 리필 탱크 하단커넥터(125)와 나사 결합되는 제1 너트(131)와, 상부 영역은 제1 너트(131)의 내부에 배치되고 하부 영역은 제1 너트(131)를 통과하여 버퍼 탱크(140)의 상단부에 형성되는 버퍼 탱크 상단커넥터(145)에 삽입되고, 내부에 제1 분말 토출유로(130a)가 형성된 제1 분말 토출부(132)를 포함할 수 있다. 한편, 본원 명세서에서는, 도 6a, 도 6b, 및 도 6c의 도면들을 각각 구별할 실익이 없는 한 도 6으로서 통칭하여 부르기로 한다.

제1 너트(131)는 통상의 너트(nut)와는 달리 내부에 덧살 플랜지(131a)가 형성된 것이 적용될 수 있다. 덧살 플랜지(131a)는 별도로 제작되어 제1 너트(131)에 결합될 수도 있고, 아니면 제1 너트(131)와 일체형일 수도 있다. 이러한 덧살 플랜지(131a)는 제1 분말 토출부(132)를 지지하는 용도로 활용된다.

제1 분말 토출부(132)는, 그 상단부는 제1 너트(131)의 내부에서 덧살 플랜지(131a)에 지지되고 하단부는 제1 너트(131)를 통과하여 버퍼 탱크 상단커넥터(145)의 외부에 배치되는 토출 하우징(133)과, 상단부는 제1 너트(131)의 내부에서 토출 하우징(133)의 상단부에 결합되고, 하단부는 토출 하우징(133)과 제1 너트(131)를 통과하여 버퍼 탱크 상단커넥터(145)의 내부에 배치되는 토출 플런저(134)와, 제1 분말 안내부재(136)를 포함할 수 있다.

토출 플런저(134)는 그 헤드부(134a)가 토출 하우징(133)의 상단부 홈(133a)에 부분적으로 삽입되는 형태로 토출 하우징(133)과 결합된다.

토출 플런저(134)의 내부에 제1 분말 토출유로(130a)가 형성되는데, 이처럼 토출 플런저(134)가 버퍼 탱크 상단커넥터(145)의 내부에 밀착되지 않고 일정한 유격을 가짐에 따라 진동 발생 시 대량 분말이 제1 분말 토출유로(130a)를 통해 낙하될 수 있다.

토출 플런저(134)의 헤드부(134a)에는 하방을 향해 함몰된 제1 함몰 그루브(134b)가 더 형성된다.

그리고 제1 함몰 그루브(134b)에는 리필 탱크(120)로부터의 대량 분말을 토출 플런저(134)의 제1 분말 토출유로(130a) 쪽으로 안내하는 제1 분말 안내부재(136)가 위치될 수 있다. 본 실시예에서 제1 분말 안내부재(136)는 그 중앙 영역에 분말이 통과하는 다수의 제1 통공(136a)이 형성되는 원판 형상을 갖는다.

이러한 제1 분말 안내부재(136)를 토출 플런저(134)의 헤드부(134a)에 형성되는 제1 함몰 그루브(134b)에 올리고 제1 너트(131)를 체결하면 제1 분말 안내부재(136)는 해당 위치에서 물리면서 결합된다. 여기서, 분말은 제1 분말 안내부재(136)의 제1 통공(136a)들을 통해 하방으로 낙하될 수 있다.

제2 분말 토출유닛(150)은 도 6a, 도 9 및 도 10에 도시된 바와 같이, 버퍼 탱크(140)의 하단부에 나사 결합되는 제2 너트(151)와, 상부 영역은 제2 너트(151)의 내부에 배치되고 하부 영역은 제2 너트(151)를 통과하여 캐비닛(110)의 하단 구멍(110a, 도 3 및 도 4 참조)을 통해 전자저울(160)의 계량컵(161)으로 향하되 내부에 제2 분말 토출유로(150a)가 형성되는 제2 분말 토출부(152)와, 제2 분말 안내부재(154)를 포함할 수 있다.

제2 분말 토출유닛(150)은 버퍼 탱크(140)의 하단부에 결합되며, 제2 진동자(182, 도 11 참조)의 진동에 의해 버퍼 탱크(140) 내의 분말을 목표치 만큼 하방의 전자저울(160)의 계량컵(161) 내로 낙하시킬 수 있다.

버퍼 탱크(140)에 수용되는 분말의 양은 바람직하게는 일정한 양으로 유지되며, 이를 위해서 버퍼 탱크(140)에 수용되는 분말의 양을 측정하는 센서가 사용될 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 컨트롤러(170)는 센서에 의해서 측정된 센싱결과에 기초하여, 제1 분말 토출유닛(150)이 토출하는 분말의 양을 제어하여(즉, 진동자의 진동을 제어하여) 버퍼 탱크(140)에 수용되는 분말의 양을 조절할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 제2 분말 토출유닛(150)은 그 부피가 제1 분말 토출유닛(130)보다 작을 뿐 실질적인 구조는 제1 분말 토출유닛(130)과 동일 또는 유사하게 구성할 수 있다.

제2 너트(151)에는 제2 분말 토출부(152)를 지지하는 구성으로서 토출 하우징(153)이 더 결합된다. 토출 하우징(153)의 표면에는 하방으로 함몰된 함몰부(153a)가 형성된다. 한편, 제2 너트(151) 역시 내부에 덧살 플랜지(131a)가 형성된 것이 적용될 수 있다.

제2 분말 토출부(152)는 제2 너트(151)의 내부에서 토출 하우징(153)의 함몰부(153a)에 안착 지지되는 헤드부(152a)와, 헤드부(152a)와 일체로 형성되며, 토출 하우징(153)의 내부 홀(153b) 및 캐비닛(110)의 하단 구멍(110a, 도 3 및 도 4 참조)을 경유하여 전자저울(160)의 계량컵(161)으로 향하는 긴 봉 형상의 분말토출 샤프트(152b)를 포함한다.

제2 분말 토출부(152)의 헤드부(152a)의 상단부에는 하방을 향해 함몰된 제2 함몰 그루브(152c)가 형성되며, 제2 함몰 그루브(152c)에는 버퍼 탱크(140)로부터의 분말을 제2 분말 토출부(152)의 제2 분말 토출유로(150a) 쪽으로 안내하는 제2 분말 안내부재(154)가 배치된다.

제2 분말 안내부재(154) 역시 제1 분말 안내부재(136)와 마찬가지로 중앙 영역에 미세 분말이 통과하는 다수의 제2 통공(154a)이 형성되는 원판 형상을 가질 수 있다.

캐비닛(110)은 본 실시예의 분말 토출장치의 외관을 형성한다. 강성이 있으면서도 내부식성이 뛰어난 금속 재질로 제작될 수 있다.

도면들을 참조하면, 캐비닛(110)이 직사각형의 박스(box) 구조로 되어 있으나 이는 예시적인 것이므로 본 발명의 권리범위가 이에 제한될 필요는 없다. 본 실시예에서 캐비닛(110)은 폐쇄된 형태의 박스로 구성되어 있으나, 이와 다르게 개방된 형태의 박스 형태로 구성되는 것도 가능하다. 또한, 캐비닛(100)은 반드시 박스 형태일 필요는 없으며, 측벽 브래킷들이 지지 될 수 있는 구조라면 어떠한 형태라도 사용가능하다.

캐비닛(110)의 일측에는 캐비닛(110)보다 넓은 넓이를 갖는 캐비닛 헤드(111)가 연결된다. 캐비닛 헤드(111)는 본 실시예의 분말 계량장치를 다른 기계 장치와 연결시키는 장소로 활용될 수 있다. 따라서 캐비닛 헤드(111)에는 다수의 볼트공(112)이 형성된다. 캐비닛 헤드(111)는 본원 발명의 일 실시예의 하나로서, 필요에 따라 사용될 수 있으며, 사용의 태양에 따라서는 캐비닛 헤드(111)를 사용하지 않아도 된다.

캐비닛(110)의 외면에는 도 1에 도시된 바와 같이, 도어(113)가 마련될 수 있다. 도어(113)는 다수의 힌지(114)와 로커(115)에 의해 캐비닛(110)과 연결되며, 필요 시 도 2처럼 개방될 수 있다.

간편하게 캐비닛(110)의 내부를 확인하고자 할 때는 힌지(114)를 이용하여 힌지(114) 영역만큼의 도어(113)를 개방하면 되고, 캐비닛(110) 내의 내장 부품들을 교체하거나 청소하고자 할 때는 로커(115)를 풀어 도 2처럼 도어(113)를 완전히 걷어내면 된다.

본 발명의 일 실시예에 따른 리필 탱크(120)는 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 원통형 구조를 갖는 덕트 구조물로서 그 내부에는 분말이 수용될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 리필 탱크(120)는 분말 저장부(122)(이하, '제1 분말 저장부'라고 함)를 포함할 수 있으며, 제1 분말 저장부(122)에 저장된 분말은 분말 토출부의 분말 안내부재를 통해서 버퍼 탱크(140)측으로 이동될 수 있다. 버퍼 탱크(140) 역시 분말 저장부(157)(이하, '제2 분말 저장부'라고 함)를 포함할 수 있으며, 제2 분말 저장부(157)에 저장된 분말은 분말 토출부의 분말 안내부재를 통해서 계량컵 측으로 이동될 수 있다. 분말 안내부재의 다양한 태양에 대하여는 도 6a 내지 도 6c에 예시적으로 도시되어 있다.

도 6a를 참조하면, 제1 분말 안내부재(136)와 제2 분말 안내부재(154)는 서로 동일한 구성이며, 도 8을 참조하면 그 구성을 알 수 있다. 도 8을 참조하면 제1 분말 안내부재(136)의 형상이 도시되어 있으며, 제2 분말 안내부재(154)의 형상 역시 제1 분말 안내부재(136)의 것과 동일하다.

도 6b를 참조하면, 제1 분말 안내부재(270)의 구성이 전술한 도 6a의 제1 분말 안내부재(136)의 것과 다소 상이함을 알 수 있다. 도 6b의 제1 분말 안내부재(270)의 구성은 도 12를 참조하면 알 수 있다. 도 12를 참조하면 분말 안내부재(470)는 통 형상의 본체(473)와, 분말 저장부에 저장된 분말이 본체의 내부로 이동할 수 있는 측면 유입부(471)와, 측면 유입부(471)와 연통하여 분말을 하방으로 유출하는 중앙 낙하부(475)를 포함한다. 여기서, 중앙 낙하부(475)를 통해서 유출되는 분말들은 버퍼 탱크나 계량컵쪽으로 이동될 수 있다.

도 6b에서의 제1 분말 안내부재(270)는 도 12의 분말 안내부재(470)와 동일하게 구성될 수 있다. 즉, 제1 분말안내부재(270)는 통 형상의 본체(273)와, 분말 저장부에 저장된 분말이 본체의 내부로 이동할 수 있는 측면 유입부(271)와, 그러한 측면 유입부(271)로 유입된 분말이 외부로 유출될 수 있는 중앙 낙하부(275)를 포함한다. 여기서, 중앙 낙하부(275)를 통해서 유출되는 분말들은 버퍼 탱크 쪽으로 이동될 수 있다.

도 12의 분말 안내부재(470)가 제1 분말 안내부재(270)에 적용된 예를 설명하였으나, 도 12의 분말 안내부재(470)는 제1 분말 안내부재(270) 뿐만 아니라 제2 분말 안내부재에도 적용될 수 있음은 물론이다. 예를 들면, 도 6a나 도 6c에서의 제2 분말 안내부재에 적용될 수 있다.

도 6c를 참조하면, 벨로우즈(347) 형태의 토출 하우징이 구현되어 있다는 측면에서 전술한 도 6a와 도 6b와 차이가 있다. 토출 하우징은 외부로 분말이 누출되지 않도록 하는 것으로서, 도 6a 내지 도 6c와 같이 다양한 형태로 구현될 수 있다.

도 5를 다시 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 리필 탱크(120)는 그 상단부에 걸쇠(121)에 의해 개폐 가능한 탱크 덮개(124)가 마련될 수 있다. 이에, 리필 탱크(120)의 내부에 분말이 소진되면 걸쇠(121)를 통해 탱크 덮개(124)를 열고 분말을 리필할 수 있다. 리필 탱크(120)의 용적은 본 실시예의 분말 계량장치가 적용되는 용처에 따라 달라질 수 있다.

이러한 리필 탱크(120)는 제1 브래킷(123)에 의해 캐비닛(110) 내에 마련되는 리필 탱크 지지프레임(116, 도 4 참조)에 착탈 가능하게 결합될 수 있다. 착탈의 방법은 여러 가지일 수 있는데 본 실시예의 경우, 자석에 의한 방법을 적용하고 있다. 즉, 리필 탱크 지지프레임(116)에는 자석(미도시)이 놓여지는 자석홈(117a)이 형성된 자석트레이(117)가 좌우 양측에 구성될 수 있다. 도 4와 도 5를 참조하면, 자석홈(117a)에 자석이 도시되어 있지 않지만, 이는 생략하여 도시한 것일 뿐 실제 실시할 때는 자석홈(117a)에 자석을 배치된다. 이후, 리필 탱크(120)를 지지하는 제1 브래킷(123)이 자석트레이(117)에 위치되면 자기력에 의해 제1 브래킷(123)이 자석트레이(117)에 결합될 수 있다. 이처럼 자석에 의해 제1 브래킷(123)이 결합된 상태이므로, 외력을 가하여 제1 브래킷(123)을 탱크 덮개(124) 방향으로 잡아 당기면 용이하게 분리될 수 있게 된다.

본 실시예의 경우, 리필 탱크(120)가 대용량이라는 점을 감안하여, 2개의 자석홈(117a)이 형성된 총 4개의 자석트레이(117)를 사용하고 있다. 따라서 8개의 자석을 이용하여 리필 탱크(120)를 지지하고 있다. 실시의 태양에 따라서 자석의 개수가 더 적거나 더 많을 수 있음은 물론이다.

이상의 실시예에서 리필 탱크(120)는 원통형상으로 구성된 것으로 설명하였지만, 사각형과 같이 다른 임의의 형상의 통으로 구성되는 것도 가능할 것이다. 또한, 리필 탱크(120)가 자석에 의해서 결합 된 것으로 설명되었으나 이는 예시적인 것으로서 자석이 아닌 나사와 같은 수단에 의해서도 리필 탱크 지지프레임(116, 도 4 참조)에 결합되는 것이 가능할 것이다.

도 4에 도시한 바와 같이, 리필 탱크 지지프레임(116)의 양측에는 리필 탱크(120)를 진동시키기 위한 진동자(D1)가 마련될 수 있다.

리필 탱크 지지프레임(116)의 양단부는 캐비닛(110) 내의 제1 측벽 브래킷(B1)에 결합된 제1 핀(P1)에 가이드 되면서 지지될 수 있으며, 진동자(D1)의 진동에 의해 리필 탱크 지지프레임(116)은 진동될 수 있다. 본 실시예에서는, 진동자(D1)의 진동이 있으면 그 진동은 리필 탱크 지지프레임(116)으로 전달되고, 그리고 리필 탱크 지지프레임(116)에 전달된 진동은 다시 리필 탱크(120)로 전달된다. 이로써, 리필 탱크(120)에 존재하던 분말은 버퍼 탱크(140) 측으로 이동될 수 있다.

한편, 본 실시예에서는, 진동자(D1)의 진동이 캐비닛(110) 측으로는 잘 전달되지 않도록 구성되어 있는데, 이는 핀(P1)에 결합된 스프링(S1)에 의해서 진동자(D1)의 진동이 완화되는 효과가 발생되기 때문이다. 이로써, 캐비닛(110) 자체가 진동하지 않도록 하는 것은 물론, 버퍼 탱크(140)와 리필 탱크(120)가 서로 영향을 주지 않도록 할 수 있다.

또한, 도 4에 도시된 것처럼, 브래킷(B1)을 기준으로 핀(P1)의 상하에는 스프링(S1)이 위치하며, 스프링(S1)에 의해 리필 탱크 지지프레임이 지지될 수 있고, 리필 탱크 지지프레임의 진동이 흡수될 수 있다. 이처럼 스프링이 위치됨으로써, 진동자에 의한 진동이 캐비닛에 전달되는 것을 최대한으로 막고, 진동자(D1)에 의한 진동에너지가 분말을 토출시키는 에너지로만 최대한 사용되도록 한다. 본 실시예에서, 스프링(S1)이 사용되었지만 진동을 흡수할 수 있는 수단이라면 대치 사용 가능할 것이다. 스프링(S1)이 도 4에만 도시되었지만, 다른 도면들에서도 스프링(S1)이나 이와 등가적인 기능을 하는 탄성부재가 핀(P1)의 상하에 위치될 수 있음은 물론이다.

본 실시예에서 버퍼 탱크(140)는 리필 탱크(120)의 하부 영역에서 캐비닛(110)에 결합될 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 버퍼 탱크(140)의 측벽에는 홀(140a)이 형성될 수 있다. 홀(140a)에는 분말의 양을 측정하기 위한 센서(예를 들면 광센서)(미 도시)가 장착될 수 있다. 광센서(미도시)를 예로 들었으나 분말의 양을 측정할 수 있는 센서라면 다른 어떠한 종류의 센서라도 사용가능하다. 컨트롤러(170)는 홀(104a)에 장착된 센서(미도시)의 센싱 결과에 기초하여, 진동자(D1)의 진동 동작을 제어할 수 있다.

본 실시예에서, 리필 탱크(120)에 추가적으로 버퍼 탱크(140)를 더 마련함으로써, 분말이 뭉치는 것을 직간접적으로 방지할 수 있고, 나아가 정밀하게 분말의 양을 제어하는 것이 가능하게 된다. 예를 들면, 버퍼 탱크(140)를 사용하지 않고 리필 탱크(120)만을 사용한다면, 리필 탱크(120)에 존재하는 분말은 그 자체의 하중으로 인하여 뭉칠 위험이 존재한다. 하지만, 본원 발명의 실시예에 따르면, 계량에 필요한 정도의 분말만을 버퍼 탱크(140)에 항상 유지할 수 있으므로, 분말이 뭉치는 것을 막을 수 있고 따라서 분말의 양을 정밀하게 제어할 수 있게 된다.

도 4를 계속 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 버퍼 탱크(140)는 제2 브래킷(141)과 연결되어 있고, 제2 브래킷(141)은 리필 탱크 지지프레임(118)에 착탈 가능하게 연결된다. 본 실시예에서, 제2 브래킷(141)은 자력에 의해서 버퍼 탱크 지지프레임(118)에 착탈가능하게 결합될 수 있다. 상술한 바와 같이 제2 브래킷(141)과 버퍼 탱크 지지프레임(118)은 자력(버퍼 탱크 지지 프레임(118) 또는 제2 브래킷(141)에 자석이 설치됨으로써 구현될 수 있으며, 본 실시예에서는 자석이 버퍼 탱크 지지 프레임(118)에 설치되어 있음)에 의해 착탈 가능하게 결합될 수 있으나, 이는 예시적인 것으로서 자석이 아닌 다른 임의의 결합 수단에 의해서도 상기 양자(브래킷과 지지프레임)는 결합될 수 있다. 착탈 가능하도록 구성한 것은, 청소할 때나 분말의 충전시의 작업의 용이성을 위해서이나, 이는 예시적인 구성이며, 브래킷과 지지프레임 양자가 서로 착탈형이 아닌 고정형으로 구성되는 것도 가능할 것이다.

본 실시예에서 버퍼 탱크 지지프레임(118)에는, 자석이 놓여지는 자석홈(119a)이 형성된 자석트레이(119)가 좌우 양측에 배치된다.

도 4를 참조하면, 자석홈(119a)에 자석(미 도시)이 배치되고, 버퍼 탱크(140)를 지지하는 제2 브래킷(141)이 자석트레이(119)에 위치되면 자기력에 의해 제2 브래킷(141)과 자석이 결합될 수 있다. 이로써, 제2 브래킷(141)과 결합된 버퍼 탱크(140)가 지지할 수 있다. 뿐만 아니라 청소 등의 작업 시 손쉽게 버퍼 탱크(140)를 분리해낼 수 있다.

본 실시예의 경우, 버퍼 탱크(140)가 소용량이라는 점을 감안하여, 1개의 자석홈(119a)이 형성된 총 2개의 자석트레이(119)를 사용하고 있다. 따라서 4개의 자석을 이용하여 버퍼 탱크(140)를 지지하고 있는 셈이 되는데, 이러한 자석의 개수에 본 발명의 권리범위가 제한될 필요는 없다.

리필 탱크 지지프레임(116)과 마찬가지로, 버퍼 탱크 지지프레임(118)의 양측에도 도 4에 도시한 바와 같이, 진동을 발생시키는 진동자(D2)가 마련된다.

그리고 버퍼 탱크 지지프레임(118)의 양단부 역시, 캐비닛(110) 내의 제2 측벽 브래킷(B2)에 결합된 제2 핀(P2)에 가이드되면서 지지된다. 이는 버퍼 탱크 지지프레임(118) 역시 진동되어야 하기 때문이다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 제1 분말 토출유닛(130)은 리필 탱크(120)의 하단부에 결합되고, 제1 진동자(181, 도 11 참조)의 진동에 의해 리필 탱크(120) 내의 분말을 목표치 만큼 하방으로 토출시키는 역할을 한다. 제1 분말 토출유닛(130)에 의해 토출되는 분말의 토출량은 제2 분말 토출유닛(150)에 의해 토출되는 분말의 토출량보다 더 클 수 있다.

컨트롤러(170)는 전자저울(160)과 연결되며, 계량의 목표량에 기초하여 제1 분말 토출유닛(130) 및 제2 분말 토출유닛(150) 쪽에 가해지는 진동을 컨트롤할 수 있다.

이러한 역할을 수행하는 컨트롤러(170)는, 본 실시예에 따른 분말 계량장치의 동작을 컨트롤한다.

이러한 컨트롤러(170)는 도 11에 도시된 바와 같이, 중앙처리장치(171, CPU), 메모리(172, MEMORY), 서포트 회로(173, SUPPORT CIRCUIT)를 포함한다. CPU(171)는 본 실시예의 분말 계량장치를 제어하기 위해서 산업적으로 적용될 수 있는 다양한 컴퓨터 프로세서들 중 하나일 수 있다. 메모리(172, MEMORY)는 CPU(171)와 동작으로 연결된다. 메모리(172)는 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체로서 로컬 또는 원격지에 설치될 수 있으며, 예를 들면 랜덤 액세스 메모리(RAM), ROM, 플로피 디스크, 하드 디스크 또는 임의의 디지털 저장 형태와 같이 쉽게 이용가능한 적어도 하나 이상의 메모리이다. 서포트 회로(173, SUPPORT CIRCUIT)는 CPU(171)와 작용적으로 결합되어 프로세서의 전형적인 동작을 지원한다. 이러한 서포트 회로(173)는 캐시, 파워 서플라이, 클록 회로, 입/출력 회로, 서브시스템 등을 포함할 수 있다.

예를 들면, 본 실시예에 따른 분말 계량장치에서 속도 중심 제어와 분말 이송시 안정성 중심 제어를 위한 프로세스 등이 메모리(172)에 저장될 수 있다. 전형적으로는 소프트웨어 루틴이 메모리(172)에 저장될 수 있다. 소프트웨어 루틴은 또한 다른 CPU(미도시)에 의해서 저장되거나 실행될 수 있으며, 그러한 다른 CPU(미도시)는 분말 계량장치와는 거리적으로 이격된 곳에 위치된 것일 수 있다.

본 발명에 따른 프로세스는 소프트웨어 루틴에 의해 실행되는 것으로 설명하였지만, 본 발명의 프로세스들 중 적어도 일부는 하드웨어에 의해 수행되는 것도 가능하다. 이처럼, 본 발명의 프로세스들은 컴퓨터 시스템 상에서 수행되는 소프트웨어로 구현되거나 또는 집적 회로와 같은 하드웨어로 구현되거나 또는 소프트웨어와 하드웨어의 조합에 의해서 구현될 수 있다.

그러면 컨트롤러(170)에 의해 수행될 수 있는, 예컨대 속도 중심 제어와 분말 이송 시 안정성 중심 제어에 대해 부연 설명하도록 한다.

다음은 컨트롤러(170)에 의한 속도 중심 제어이다.

1. 목표량(target)을 설정한다.

2. 분말의 토출 과정을 진행시킨다. 즉, 컨트롤러(170)는, 버퍼 탱크(140)에 수용된 분말의 양을 측정하는 센서의 센싱 결과에 기초하여 제 1 진동자(D1)를 진동시키고, 계량컵에 수용되는 분말의 양을 측정하는 저울의 측정 결과에 기초하여 제 2 진동자(D)를 진동시킬 수 있다.

3. 이를 실시간, 즉 토출량(g) / 시간(sec)으로 연산한다.

4. (토출량/sec) * X = 목표량. 이를 만족하는 종료 시간(X)을 연산한다.

5. X * 0.8(안전계수)의 시간까지 토출 과정을 진행시킨 후에 일단 토출 과정을 중지시킨다.

6. X = 3초 이하를 만족할 때까지 상기의 2번에서 5번을 반복해서 진행한다.

7. 그리고는 정밀 토출 모드에 돌입한다. 즉 (누적 토출량 ≥ 목표량)을 만족할 때까지 미세 진동으로 1번에서 5번을 반복한다.

이때, 위 시간당 토출량은 진동 회수당 토출량으로 변환이 가능하며 기본 원리는 같다. 1번 내지 7번의 모든 구간에서 실시간으로{목표량 - 옵셋(offset)} < 누적 토출량) 상태를 확인하며 조건이 만족할 경우 동작을 일단 멈춘다. 옵셋(offset)은 저울 안정화 시간을 고려한 안전 계수일 수 있다. 각 안전 계수들은 기설정하거나 실시간 이송량의 편차를 기반으로 자동 연산 가능하다. 예컨대, 각 시간당 이송량을 저장(가장 큰 시간당 이송량 * 저울 안정화 시간)할 수 있다.

다음은 컨트롤러(170)에 의한 소량의 분말 이송 시 안정성 중심 제어이다.

1. 목표량(target)을 설정한다.

2. 1회 토출시킨다.

3. 토출량(g) / 진동 횟수(ea)를 연산한다.

4. (토출량/진동횟수) * X = 목표량. 이를 만족하는 진동 횟수(X)를 연산한다.

5. X * 0.8(안전계수)의 시간까지 토출 과정을 진행시킨 후에 일단 토출 과정을 중지시킨다.

6. X = 3초 이하를 만족할 때까지 상기의 2번에서 5번을 반복해서 진행한다.

7. 그리고는 정밀 토출 모드에 돌입한다. 즉 (누적 토출량 ≥ 목표량)을 만족할 때까지 미세 진동으로 1번에서 5번을 반복한다.

컨트롤러(170)에 의한 소량의 분말 이송 제어가 필요한 이유에 대해 설명한다.

예컨대, 목표량이 10mg일 경우, 1회 진동 시간은 0.1초이고, 10회 진동은 1초이다. 그리고 전자저울(160)의 안정화 시간은 2초이다. 이는 토출 정지 후 전자저울(160)의 값이 안정 되는 시간을 의미한다.

종합하면, 1회 토출량이 약 1mg 이라 가정하면 속도 중심 제어의 경우 토출 시작 후 진동 약 10회에 목표량이 도달하게 되고 목표량까지 도달하는 시간이 저울 안정화 시간(2초)보다 적을 경우 실시간 연산된 누적 시간당 토출량은 최초 0.1 이하가 되어 10회 이상을 토출하게 되어 목표량을 넘게 된다.

이와 같이, 본 실시예에 따르면, 정밀도 또는 계량 총량을 동시에 만족시킬 수 있을 뿐만 아니라 계량값의 신뢰성을 향상시킬 수 있으며, 특히 부분적으로 분리 또는 조립이 용이한 이점이 있다.

도 13은 본 발명의 다른 실시예에 따른 분말 안내부재를 설명하기 위해서 제공되는 도이다.

도 13을 참조하면 분말 안내부재가 스프링(477, 577)을 구비하고 있다. 도 13(a)를 참조하면 분말 안내부재에 상방으로 향할수록 좁아지는 스프링(477)이 장착되어 있다. 이처럼 스프링(477)이 장착된 분말 안내부재는 제1 분말 안내 부재 및/또는 제2 분말 안내 부재에 사용될 수 있다. 진동자(D1, D2)의 진동에 의해서 분말 안내부재가 진동하면 스프링(477)도 같이 진동되며, 이러한 스프링(477)의 진동에 의해서 분말끼리 뭉치는 것을 방지할 수 있다. 도 13(b)와 (c)의 분말 안내부재 역시 분말끼리 뭉치는 것을 방지하기 위한 것이다. 도 13(b)를 참조하면, 스프링(477)이 하방으로 갈수록 좁아지도록 구성되어 있고 원판형상의 분말 안내부재의 상부에 위치되어 있다. 또한, 도 13(c)를 참조하면, 분말 안내부재(570)는 통 형상의 본체(573)와, 분말 저장부에 저장된 분말이 본체의 내부로 이동할 수 있는 측면 유입부(571)와, 측면 유입부(571)와 연통하여 분말을 하방으로 유출하는 중앙 낙하부(575)를 포함한다. 여기서, 탄성 부재인 스프링(577)은 몸체(573)의 상부(즉, 측면 유입부의 상부)에 장착될 수 있다.

도 13에 예시된 실시예에서는 스프링이 1개 장착된 것으로 설명되었지만, 2개 이상의 스프링을 장착하는 것도 가능하다. 또한, 스프링과 등가적인 기능을 수행하는 탄성부재를 이용하는 것도 가능하다.

본 발명의 일 실시예에 따르면 스프링(477, 577)의 탄성력은 진동자(D1, D2)의 탄성력보다 더 큰 것이 바람직하다.

이상 설명한 것과 같이, 본 발명은, 버퍼 탱크에 수용되는 분말의 양을 서로 뭉치지 않을 정도로만 유지시킴으로써, 매우 정밀하게 분말을 계량할 수 있게 된다. 즉, 버퍼 탱크에 수용되는 분말을 서로 뭉치지 않을 정도의 양으로 유지하는데, 이를 위해서 버퍼 탱크에 수용되는 분말의 양을 센싱하고, 이 센싱 결과에 기초하여 제1 분말 토출 유닛이 토출하는 분말의 양을 제어한다. 구체적으로 진동자(D1)의 진동을 제어하여 제1 분말 토출 유닛의 진동을 제어하여 버퍼 탱크에 수용되는 분말의 양을 조절할 수 있다. 나아가 버퍼 탱크에 수용되는 분말의 양이 서로 뭉치지 않도록 스프링이 장착된 분말 안내부재를 사용한다.

이상 도면을 참조하여 본 발명에 대해 설명하였지만 본 발명의 권리범위가 이에 제한되는 것은 아니다.

전술한 실시예들의 경우, 리필 탱크와 버퍼 탱크의 결합 방식을 자석으로 적용하였으나 볼트 결합 방식이 적용되더라도 무방하다.

이와 같이 본 발명은 기재된 실시예에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형할 수 있음은 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다. 따라서 그러한 수정예 또는 변형예들은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 하여야 할 것이다.

110 : 캐비닛 111 : 캐비닛 헤드
113 : 도어 116 : 리필 탱크 지지프레임
117,119 : 자석트레이 120 : 리필 탱크
121 : 걸쇠 124 : 탱크 덮개
123 : 제1 브래킷 130 : 제1 분말 토출유닛
130 : 제1 분말 토출유로 131 : 너트
131a : 덧살 플랜지 132 : 제1 분말 토출부
133 : 토출 하우징 134 : 토출 플런저
136 : 제1 분말 안내부재 140 : 버퍼 탱크
141 : 제2 브래킷 150 : 제2 분말 토출유닛
150a : 제2 분말 토출유로 151 : 제2 너트
151a : 덧살 플랜지
152 : 제2 분말 토출부 153 : 토출 하우징
154 : 제2 분말 안내부재 160 : 전자저울
170 : 컨트롤러

Claims (9)

1. 분말을 수용하는 버퍼 탱크; 및
   상기 버퍼 탱크에 결합되며, 진동에 의해 상기 버퍼 탱크 내의 분말을 목표치 만큼 하방의 전자저울 쪽으로 낙하시키는 분말 토출유닛;을 포함하며,
   상기 분말 토출유닛은,
   토출 하우징이 결합되는 너트로서, 상기 버퍼 탱크에 나사 결합되는 상기 너트; 및
   상부 영역은 상기 너트의 내부에 배치되고 하부 영역은 상기 너트를 통과하여 상기 전자저울 쪽으로 향하되 내부에 분말 토출유로가 형성되는 분말 토출부를 포함하며,
   상기 분말 토출부는,
   상기 너트의 내부에서 상기 토출 하우징에 안착 지지되는 헤드부; 및
   상기 헤드부와 연결되도록 형성된 분말토출 샤프트로서, 상기 토출 하우징의 내부를 통과하여 상기 전자저울 쪽으로 향하는 상기 분말토출 샤프트;를 포함하는 것인, 분말 계량장치.
2. 삭제
3. 삭제
4. 제1항에 있어서,
   상기 헤드부의 상단부에는 상기 버퍼 탱크로부터의 분말을 상기 분말 토출부 쪽으로 안내하는 분말 안내부재가 더 배치되는 것을 특징으로 하는 분말 계량장치.
5. 제4항에 있어서,
   상기 분말 안내부재는 중앙 영역에 상기 분말이 통과하는 다수의 통공이 형성되는 원판 형상을 갖는 것을 특징으로 하는 분말 계량장치.
6. 제4항에 있어서,
   상기 분말 안내부재는, 상기 분말이 수평 방향으로 유입되는 측면 유입부와, 상기 측면 유입부와 연통되고 측면으로 유입되는 분말이 중앙에서 모여 하방으로 낙하되는 중앙 낙하부를 갖는 것을 특징으로 하는 분말 계량장치.
7. 제5항에 있어서,
   상기 분말 안내부재의 원판의 중앙에 탄성부재가 장착되는 것을 특징으로 하는 분말 계량장치.
8. 제6항에 있어서,
   탄성부재는 상기 분말 안내부재의 측면 유입부의 상부에 장착되는 것을 특징으로 하는 분말 계량장치.
9. 제1항에 있어서,
   외관을 형성하는 캐비닛;
   상기 캐비닛 내에 마련되고, 상기 버퍼 탱크를 상기 캐비닛에 착탈 가능하게 결합하는 브래킷을 지지하는 버퍼 탱크 지지프레임을 더 포함하며,
   상기 버퍼 탱크와 상기 분말토출 유닛은 상기 캐비닛 내에 위치되며,
   상기 버퍼 탱크 지지프레임과 상기 브래킷은 자기적으로 결합되는 것을 특징으로 하는 분말 계량장치.

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