KR20200084671A - 카본 블록 제조 장치용 지그 모듈 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 카본 블록 제조 장치용 지그 모듈에 관한 것이다.
본 발명에 따른 카본 블록 제조 장치용 지그 모듈은 이송 기구에 의해 이동할 수 있는 카본 블록 제조 장치용 지그 모듈로서, 베이스, 상기 베이스의 일면에 설치되며, 카본 블록의 외부 형상을 정의하는 외부 몰드, 상기 외부 몰드를 가열하기 위한 외부 히터, 상기 외부 몰드의 온도를 측정하는 외부 온도 센서, 상기 외부 몰드의 내부 공간에 대한 바닥의 역할을 하는 하부 판 및 상기 외부 몰드의 온도가 미리 설정된 범위를 유지하도록 상기 외부 히터를 제어하는 온도 제어반을 포함할 수 있다.

Description

카본 블록 제조 장치용 지그 모듈 {JIG MODULE FOR CARBON BLOCK PRODUCING APPARATUS}
본 발명은 카본 블록 제조 장치용 지그 모듈에 관한 것으로, 보다 상세하게는 이송 기구에 의해 이동할 수 있는 카본 블록 제조 장치용 지그 모듈에 관한 것이다.
카본 블록은 정수기 등에 설치되어 물 속 염소, 유기물, 각종 냄새 등을 제거하는 필터로 널리 이용되고 있다.
이러한 카본 블록은 흔히 성형기에 카본 블록 제조용 활성탄과 바인더를 투입하고 특정한 온도와 압력으로 압출하는 방식으로 제조되고 있다.
하지만 이에 의하면 압출 과정에서 그 압력으로 인해 활성탄의 기공이 바인더에 의해 폐색되어 성능(예컨대 활성탄의 VOC 제거 성능)이 저하될 수 있는 단점이 있다.
본 발명은 카본 블록 제조 장치를 효율적으로 관리/운용할 수 있게 하는 카본 블록 제조 장치용 지그 모듈을 제공한다.
본 발명에 따른 카본 블록 제조 장치용 지그 모듈은 이송 기구에 의해 이동할 수 있는 카본 블록 제조 장치용 지그 모듈로서, 베이스, 상기 베이스의 일면에 설치되며, 카본 블록의 외부 형상을 정의하는 외부 몰드, 상기 외부 몰드를 가열하기 위한 외부 히터, 상기 외부 몰드의 온도를 측정하는 외부 온도 센서, 상기 외부 몰드의 내부 공간에 대한 바닥의 역할을 하는 하부 판 및 상기 외부 몰드의 온도가 미리 설정된 범위를 유지하도록 상기 외부 히터를 제어하는 온도 제어반을 포함할 수 있다.
또한 상기 외부 히터는 복수로 설치되어 상기 외부 몰드의 높이 방향을 따라 미리 정해진 간격으로 배열될 수 있다.
또한 상기 하부 판은 상기 외부 몰드에 대해 상하로 이동 가능하게 설치되고, 상기 베이스에는 상기 베이스보다 하측에서 상기 하부 판을 상방으로 가압하는 압축 기구가 관통하여 지나가기 위한 홀이 형성될 수 있다.
또한 상기 베이스의 일면에 설치되며, 상기 외부 몰드의 내부에 배치되어 카본 블록의 내부 형상을 정의하는 내부 코어를 포함하고, 상기 하부 판은 외경이 상기 외부 몰드의 내경에 상응하고 내경이 상기 내부 코어의 외경에 상응하는 환형으로 형성되어, 상기 외부 몰드와 상기 내부 코어에 대해 상하로 이동 가능하게 설치될 수 있다.
또한 상기 내부 코어를 가열하기 위한 내부 히터 및 상기 내부 코어의 온도를 측정하는 내부 온도 센서를 포함하고, 상기 온도 제어반은 상기 내부 코어의 온도가 미리 설정된 범위를 유지하도록 상기 내부 히터를 제어할 수 있다.
또한 상기 내부 히터는 상기 내부 코어의 몸체 내에 내장될 수 있다.
또한 상기 내부 히터는 복수로 설치되어 상기 내부 코어의 높이 방향을 따라 미리 정해진 간격으로 배열될 수 있다.
또한 전도성 소재로 이루어져 상기 베이스의 타면에 설치되어, 전력을 공급받기 위한 단자를 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 카본 블록 제조 장치용 지그 모듈은 복수의 구성요소(예컨대 베이스, 외부 몰드, 내부 코어, 외부 히터, 내부 히터, 온도 제어반 등)가 한 세트로 이송 기구에 의해 이동할 수 있도록 이루어짐으로써, 카본 블록 제조 장치를 보다 효율적으로 관리/운용할 수 있게 한다.
도 1은 지그 모듈의 정면도이다.
도 2는 지그 모듈의 평면도이다.
도 3은 지그 모듈의 측면도이다.
도 4는 카본 블록 제조 장치의 구성도이다.
도 5는 지그 모듈이 원료 공급 기구에 도달했을 때 카본 블록 제조 장치의 측면도이다.
도 6은 지그 모듈이 예비 원료 압축 기구에 도달했을 때 카본 블록 제조 장치의 측면도이다.
도 7은 지그 모듈이 본 원료 압축 기구에 도달했을 때 카본 블록 제조 장치의 측면도이다.
도 8은 지그 모듈이 카본 블록 압축 기구에 도달했을 때 카본 블록 제조 장치의 측면도이다.
도 9는 지그 모듈이 카본 블록 배출 기구에 도달했을 때 카본 블록 제조 장치의 측면도이다.
도 10은 카본 블록 제조 방법의 흐름도이다.
도면을 참조하여 지그 모듈(100), 지그 모듈(100)을 포함하는 카본 블록 제조 장치 및 카본 블록 제조 방법에 대해 상세하게 설명한다.
도 1은 지그 모듈(100)의 정면도이고, 도 2는 지그 모듈(100)의 평면도이며, 도 3은 지그 모듈(100)의 측면도이다.
도 1 내지 3을 참조하면 지그 모듈(100)은 베이스(110), 외부 몰드(120), 내부 코어(130), 외부 히터(140), 내부 히터(150), 외부 온도 센서(미도시), 내부 온도 센서(미도시), 하부 링(160), 온도 제어반(170) 및 단자(180)를 포함한다.
베이스(110)는 대체적으로 판형으로 형성된다. 이에 베이스(110)의 상면에는 외부 몰드(120), 내부 코어(130) 및 온도 제어반(170)이 설치되고, 베이스(110)의 하면에는 단자(180)가 설치된다.
도면에서는 베이스(110)가 전반적으로 사각형으로 형성되는 것으로 예시되어 있으나, 필요에 따라 타원형과 같이 다른 형상으로 형성될 수도 있다.
또한 베이스(110)에는 후술할 본 원료 압축 기구(500)의 하부 로드(570), 카본 블록 압축 기구(600)의 하부 로드(670) 및 카본 블록 배출 기구(700)의 로드(720)가 관통하여 지나가기 위한 홀이 형성된다.
외부 몰드(120)는 관형으로 형성되어, 카본 블록 제조용 분말상 원료를 수용하여 카본 블록의 외부 형상을 정의하고, 내부 코어(130)는 막대형으로 형성되어, 외부 몰드(120)의 내부에 배치되어 카본 블록의 내부 형상을 정의한다.
도면에서는 외부 몰드(120)가 원형으로 형성되고, 내부 코어(130)도 원형으로 형성되어 외부 몰드(120)의 중심축에 나란하게 배향되는 것으로 예시되어 있다. 이 경우 카본 블록은 그 중심축을 따라 빈 공간을 갖는 중공의 원통형으로 제조될 것이다. 그러나 외부 몰드(120)와 내부 코어(130)는 필요에 따라 사각형, 육각형 등과 같이 다른 형상으로 형성될 수도 있다.
이러한 외부 몰드(120)와 내부 코어(130)는 베이스(110)의 상면에 고정적으로 설치된다. 또한 외부 몰드(120)와 내부 코어(130)는 복수로 설치될 수 있다.
도면에서는 외부 몰드(120)와 내부 코어(130)가 네 개로 설치되는 것으로 예시되어 있으나, 필요에 따라 한 개, 두 개, 세 개 또는 다섯 개 이상으로 설치될 수도 있다.
외부 히터(140)는 외부 몰드(120)에 설치되어 외부 몰드(120)를 가열한다. 이를테면 외부 히터(140)는 외부 몰드(120)의 내주면에 부착될 수도 있고, 도면에 도시된 바와 같이 외부 몰드(120)의 외주면에 부착될 수도 있으며, 외부 몰드(120)의 벽체 내에 내장될 수도 있다.
이러한 외부 히터(140)는 외부 몰드(120)의 전체적인 둘레에 걸쳐 형성될 수 있다. 예를 들어 외부 히터(140)는 외부 몰드(120)의 둘레 방향을 따라 일체로 연장될 수도 있고, 복수로 분할되어 외부 몰드(120)의 둘레 방향을 따라 미리 정해진 간격으로 배열될 수도 있다.
또한 외부 히터(140)는 외부 몰드(120)의 전체적인 높이에 걸쳐 형성될 수 있다. 예를 들어 외부 히터(140)는 외부 몰드(120)의 높이 방향을 따라 일체로 연장될 수도 있고, 복수로 분할되어 외부 몰드(120)의 높이 방향을 따라 미리 정해진 간격으로 배열될 수도 있다.
내부 히터(150)는 내부 코어(130)에 설치되어 내부 코어(130)를 가열한다. 이를테면 내부 히터(150)는 내부 코어(130)의 외주면에 부착될 수도 있고, 도면에 도시된 바와 같이 내부 코어(130)의 몸체 내에 내장될 수도 있다.
이러한 내부 히터(150)는 내부 코어(130)의 전체적인 높이에 걸쳐 형성될 수 있다. 예를 들어 내부 히터(150)는 내부 코어(130)의 높이 방향을 따라 일체로 연장될 수도 있고, 복수로 분할되어 내부 코어(130)의 높이 방향을 따라 미리 정해진 간격으로 배열될 수도 있다.
이에 의하면 외부 히터(140)가 외부 몰드(120)를 가열함으로써 외부 몰드(120)의 내부 공간을 외측에서부터 가열함과 함께, 내부 히터(150)가 내부 코어(130)를 가열함으로써 외부 몰드(120)의 내부 공간을 내측에서부터 가열할 수 있다. 따라서 외부 몰드(120)의 내부 공간을 전체적으로 균일하고 신속하게 가열할 수 있다.
외부 온도 센서는 외부 몰드(120)의 온도를 측정하고, 내부 온도 센서는 내부 코어(130)의 온도를 측정한다.
이러한 외부 온도 센서와 내부 온도 센서가 외부 몰드(120)와 내부 코어(130)의 온도를 측정할 수만 있다면, 이들의 구체적인 구성 자체는 특별히 제한되지 않으므로, 이에 대해 상세한 설명은 생략한다.
하부 링(160)은 외부 몰드(120)의 내부 공간에 대한 바닥으로서, 외부 몰드(120)와 내부 코어(130)에 대해 상하로 이동 가능하게 설치된다.
이를 위해 하부 링(160)은 외경이 외부 몰드(120)의 내경과 실질적으로 동일하거나 그보다 약간 더 작고, 내경이 내부 코어(130)의 외경과 실질적으로 동일하거나 그보다 약간 더 큰 환형으로 형성된다.
여기서 "약간 더 작거나 크다"는 말은 외부 몰드(120)의 내주면과 하부 링(160)의 외주면이 긴밀하게 접하고, 내부 코어(130)의 외주면과 하부 링(160)의 내주면이 긴밀하게 접하여, 외부 몰드(120)에 원료를 공급했을 때 원료가 그 사이 틈으로 유출되지 않도록 방지할 수 있되, 하부 링(160)이 외부 몰드(120)와 내부 코어(130)에 대해 상하로 원활하게 이동하도록 허용할 수 있는 정도를 뜻한다.
온도 제어반(170)은 외부 몰드(120)와 내부 코어(130)의 온도가 미리 설정된 범위로 유지되도록 외부 히터(140)와 내부 히터(150)를 제어한다.
예를 들어 만약 외부 몰드(120)의 온도가 120℃ 내지 180℃로 유지되도록 설정된다면, 온도 제어반(170)은 외부 온도 센서의 측정값이 120℃보다 낮아지면 외부 히터(140)를 작동하고, 외부 온도 센서의 값이 180℃보다 높아지면 외부 히터(140)의 작동을 중단할 수 있다. 마찬가지로 만약 내부 코어(130)의 온도가 100℃ 내지 140℃로 유지되도록 설정된다면, 온도 제어반(170)은 내부 온도 센서의 측정값이 100℃보다 낮아지면 내부 히터(150)를 작동하고, 내부 온도 센서의 측정값이 140℃보다 높아지면 내부 히터(150)의 작동을 중단할 수 있다. 물론 상기 수치는 단지 예에 불과하며, 원료의 조성에 따라 얼마든지 다른 범위로 설정될 수 있다.
이러한 온도 제어반(170)은 외부 히터(140)와 내부 히터(150)를 독립적으로 제어할 수 있다. 또한 앞서 언급한 바와 같이 외부 히터(140)와 내부 히터(150)가 복수로 분할된다면, 개개의 외부 히터(140)와 내부 히터(150)를 독립적으로 제어할 수 있다. 이로써 외부 몰드(120)의 내부 공간을 전체적으로 더욱 균일하게 가열할 수 있다.
이를 위해 온도 제어반(170)은 개개의 외부 히터(140)와 내부 히터(150)에 대해, 외부 몰드 온도 표시부(171), 외부 몰드 온도 설정부(172), 내부 코어 온도 표시부(173), 내부 코어 온도 설정부(174) 등을 포함한다.
단자(180)는 전도성 소재로 이루어져, 베이스(110)의 하면에서 미리 정해진 위치에 설치된다.
이하에서는 카본 블록 제조 장치에 대해 설명한다.
도 4는 카본 블록 제조 장치의 구성도로서, 평면도에 해당한다. 또한 도 5는 지그 모듈(100)이 원료 공급 기구(300)에 도달했을 때 카본 블록 제조 장치의 측면도이고, 도 6은 지그 모듈(100)이 예비 원료 압축 기구(400)에 도달했을 때 카본 블록 제조 장치의 측면도이며, 도 7은 지그 모듈(100)이 본 원료 압축 기구(500)에 도달했을 때 카본 블록 제조 장치의 측면도이고, 도 8은 지그 모듈(100)이 카본 블록 압축 기구(600)에 도달했을 때 카본 블록 제조 장치의 측면도이며, 도 9는 지그 모듈(100)이 카본 블록 배출 기구(700)에 도달했을 때 카본 블록 제조 장치의 측면도이다.
도 4를 참조하면 카본 블록 제조 장치는 지그 모듈(100), 이송 기구(200), 원료 공급 기구(300), 예비 원료 압축 기구(400), 본 원료 압축 기구(500), 카본 블록 압축 기구(600) 및 카본 블록 배출 기구(700)를 포함한다.
지그 모듈(100)은 앞서 도 1 내지 3을 참조하여 설명한 바와 같으므로, 이에 대해 중복적인 설명은 생략한다.
이송 기구(200)는 임의의 닫힌 도형의 가장자리를 따라 지그 모듈(100)을 이송하는 역할을 한다.
도면에서는 이송 기구(200)가 직사각형의 가장자리를 따라 지그 모듈(100)을 이송하는 것으로 예시되어 있다. 또한 도면에서는 이송 기구(200)가 무한궤도를 이용하여 지그 모듈(100)을 이송하는 것으로 예시되어 있다. 물론 이송 기구(200)가 해당 역할을 수행할 수만 있다면 그밖에 다른 구성으로 이루어질 수도 있겠으나, 이하에서는 이해의 편의를 위해 이송 기구(200)가 도면에 도시된 바와 같이 이루어지는 경우에 대해 설명한다.
이 경우 이송 기구(200)는 제1 무한궤도부(210), 제2 무한궤도부(220), 제3 무한궤도부(230), 제4 무한궤도부(240), 제1 레일(250), 제2 레일(260), 제3 레일(270), 제4 레일(280) 및 브러시(290)를 포함한다.
도 4를 기준으로 할 때, 제1 무한궤도부(210)는 직사각형의 상변을 따라 연장되고, 제2 무한궤도부(220)는 직사각형의 하변을 따라 연장된다.
또한 제3 무한궤도부(230)는 직사각형의 좌변을 따라 제1 무한궤도부(210)의 좌측 끝단과 제2 무한궤도부(220)의 좌측 끝단 사이에서 이동 가능하게 설치되고, 제4 무한궤도부(240)는 직사각형의 우변을 따라 제1 무한궤도부(210)의 우측 끝단과 제2 무한궤도부(220)의 우측 끝단 사이에서 이동 가능하게 설치된다.
따라서 지그 모듈(100)은 제1 무한궤도부(210)에 의해 좌측 상단으로부터 우측 상단으로 이동하여, 제4 무한궤도부(240)와 함께 우측 상단으로부터 우측 하단으로 이동하고, 제2 무한궤도부(220)에 의해 우측 하단으로부터 좌측 하단으로 이동하여, 제3 무한궤도부(230)와 함께 좌측 하단으로부터 좌측 상단으로 이동함으로써 시계 방향으로 순환할 수 있다.
제1 레일(250)은 제1 무한궤도부(210)를 따라 연장되고, 제2 레일(260)은 제2 무한궤도부(220)를 따라 연장된다.
또한 제3 레일(270)은 제3 무한궤도부(230)의 이동 경로를 따라 연장되고, 제4 레일(280)은 제4 무한궤도부(240)의 이동 경로를 따라 연장되어, 제3 무한궤도부(230)와 제4 무한궤도부(240)의 이탈을 방지한다.
브러시(290)는 외부 전원에 연결된다. 또한 브러시(290)는 전도성 소재로 이루어져, 지그 모듈(100)이 상기 무한궤도부(210, 220, 230, 240)에 의해 이동하는 동안 지그 모듈(100)의 단자(180)가 브러시(290)에 접촉될 수 있도록 상기 레일(250, 260, 270, 280)의 상면에서 미리 정해진 위치에 설치된다.
특히 브러시(290)는 복수로 설치되어, 각각의 레일(250, 260, 270, 280)을 따라 미리 정해진 간격으로 배열될 수 있다. 또한 이때 단자(180)는 서로 이웃한 두 브러시(290) 사이에 걸쳐 연장될 수 있다. 이에 의하면 지그 모듈(100)이 상기 레일(250, 260, 270, 280)을 따라 이동하는 동안 단자(180)가 적어도 어느 하나의 브러시(290)에 접촉된 상태를 항시 유지할 수 있다. 따라서 지그 모듈(100)이 외부 전원으로부터 브러시(290)를 통해 지속적으로 전력을 공급받을 수 있다.
만약 지그 모듈(100)이 전선에 의해 외부 전원에 직접적으로 연결된다면, 지그 모듈(100)이 이동하면서 전선이 꼬이거나 다른 구성요소에 걸려 손상될 수 있으며, 이로써 지그 모듈(100)의 이송 경로의 설계상 자유도가 제약될 수 있는 문제가 있다.
하지만 이처럼 지그 모듈(100)이 단자(180)와 브러시(290)를 통해 전력을 공급받는다면 전선을 필요로 하지 않는 이점이 있다.
도 5를 더 참조하면 원료 공급 기구(300)는 지그 모듈(100)의 외부 몰드(120)에 원료를 공급하는 역할을 한다.
원료 공급 기구(300)의 주입구(310)는 지그 모듈(100)보다 상측에 배치되며, 예컨대 유압 실린더나 액추에이터에 의해 하방으로 이동할 수 있다.
이때 주입구(310)는 외경이 외부 몰드(120)의 내경보다 작고, 내경이 내부 코어(130)의 외경보다 큰 관형으로 형성된다.
이에 주입구(310)가 외부 몰드(120)에 미리 설정된 깊이로 삽입된 상태에서 원료를 주입하기 시작하고, 원료를 주입함에 따라 점차 상방으로 이동해 갈 수 있다.
외부 몰드(120)와 내부 코어(130)가 외부 히터(140)와 내부 히터(150)에 의해 이미 가열되어 있을 경우, 주입구(310)가 외부 몰드(120)보다 상측에서 원료를 투하한다면, 원료가 대류에 의해 사방으로 흩날리거나 외부 몰드(120)의 내주면과 내부 코어(130)의 외주면에 들러붙어, 외부 몰드(120)의 바닥에서부터 제대로 적층되지 못하는 문제가 있다.
하지만 이처럼 주입구(310)가 외부 몰드(120)에 미리 설정된 깊이로 삽입된 후 원료를 주입함에 따라 점차 상방으로 이동해 간다면, 원료가 외부 몰드(120)의 바닥에서부터 효율적으로 적층될 수 있는 이점이 있다.
도 6을 더 참조하면 예비 원료 압축 기구(400)는 원료 공급 기구(300)보다 하류(도 4의 경우 C 구역)에 배치되어, 외부 몰드(120)의 원료를 1차로 압축하는 역할을 한다.
이를 위해 예비 원료 압축 기구(400)는 피스톤(410), 로드(420), 가압 링(430) 및 가이드(440)를 포함한다.
피스톤(410)은 지그 모듈(100)보다 상측에 배치되며, 예컨대 유압 실린더나 액추에이터에 의해 하방으로 이동할 수 있다.
로드(420)는 피스톤(410)의 하단(피스톤 헤드)(411)에 결합되고, 가압 링(430)은 로드(420)의 하단에 결합되어, 피스톤(410)과 함께 이동한다.
이때 가압 링(430)은 외경이 외부 몰드(120)의 내경과 실질적으로 동일하거나 그보다 약간 더 작고, 내경이 내부 코어(130)의 외경과 실질적으로 동일하거나 그보다 약간 더 큰 환형으로 형성된다. 따라서 가압 링(430)이 하방으로 이동하여 외부 몰드(120)에 삽입된 상태에서 하방으로 더 이동함으로써 외부 몰드(120)의 원료를 하방으로 압축할 수 있다.
이러한 피스톤(410)과 로드(420)는 일체로 함께 형성될 수도 있고, 별개로 각각 형성되어 서로 결합될 수도 있다.
가이드(440)는 피스톤 헤드(411)보다 하측에 배치되며, 로드(420)가 관통하여 지나가기 위한 홀이 형성된다. 이로써 가이드(440)는 가압 링(430)이 외부 몰드(120)에 정확하게 삽입될 수 있도록 로드(420)의 이동 경로를 안내하는 역할을 할 수 있다.
단 피스톤 헤드(411)는 외경이 가이드(440)의 홀의 직경보다 크게 형성된다. 따라서 피스톤(410)은 피스톤 헤드(411)가 가이드(440)의 상면에 접할 때까지만 하방으로 이동할 수 있게 된다. 이로써 가이드(440)는 피스톤(410)이 하방으로 과도하게 이동하지 않도록 제한하는 역할도 할 수 있다.
나아가 가이드(440)는 상하로 이동 가능하게 설치되되 특정한 높이에 고정됨으로써 피스톤(410)의 이동 거리, 다시 말해 원료의 압축 길이를 조절할 수도 있다.
도 7을 더 참조하면 본 원료 압축 기구(500)는 예비 원료 압축 기구(400)보다 하류(도 4의 경우 D 구역)에 배치되어, 외부 몰드(120)의 원료를 2차로 압축하는 역할을 한다.
이를 위해 예비 원료 압축 기구(500)는 상부 피스톤(510), 상부 로드(520), 가압 링(530), 상부 가이드(540), 상부 길이 조절 부재(550), 하부 피스톤(560), 하부 로드(570), 하부 가이드(580) 및 하부 길이 조절 부재(590)를 포함한다.
상부 피스톤(510)은 지그 모듈(100)보다 상측에 배치되며, 예컨대 유압 실린더나 액추에이터에 의해 하방으로 이동할 수 있다.
상부 로드(520)는 상부 피스톤(510)의 하단(피스톤 헤드)(511)에 결합되고, 가압 링(530)은 상부 로드(520)의 하단에 결합되어, 상부 피스톤(510)과 함께 이동한다.
이때 가압 링(530)은 예비 원료 압축 기구(400)의 가압 링(430)과 같이, 외경이 외부 몰드(120)의 내경과 실질적으로 동일하거나 그보다 약간 더 작고, 내경이 내부 코어(130)의 외경과 실질적으로 동일하거나 그보다 약간 더 큰 환형으로 형성된다. 따라서 가압 링(530)이 하방으로 이동하여 외부 몰드(120)에 삽입된 상태에서 하방으로 더 이동함으로써 외부 몰드(120)의 원료를 하방으로 압축할 수 있다.
이러한 상부 피스톤(510), 상부 로드(520) 및 가압 링(530)은 일체로 함께 형성될 수도 있고, 별개로 각각 형성되어 서로 결합될 수도 있다.
상부 가이드(540)는 피스톤 헤드(511)보다 하측에 배치되며, 상부 로드(520)가 관통하여 지나가기 위한 홀이 형성된다. 이로써 상부 가이드(540)는 가압 링(530)이 외부 몰드(120)에 정확하게 삽입될 수 있도록 상부 로드(520)의 이동 경로를 안내하는 역할을 할 수 있다.
단 피스톤 헤드(511)는 외경이 상부 가이드(540)의 홀의 직경보다 크게 형성된다. 따라서 상부 피스톤(510)은 피스톤 헤드(511)가 상부 가이드(540)의 상면에 접할 때까지만 하방으로 이동할 수 있게 된다. 이로써 상부 가이드(540)는 상부 피스톤(510)이 하방으로 과도하게 이동하지 않도록 제한하는 역할도 할 수 있다.
상부 길이 조절 부재(550)는 특정한 높이로 형성되어, 상부 가이드(540)의 상면에서 그 홀 주변에 탈착 가능하게 결합된다.
도면에서는 상부 길이 조절 부재(550)가 볼트 형태로 이루어져 상부 가이드(540)의 상면에 체결되는 것으로 예시되어 있으나, 필요에 따라 판형, 관형, 막대형 등과 같이 다른 형태로 이루어질 수도 있다.
이러한 상부 길이 조절 부재(550)가 설치되어 있으면, 상부 피스톤(510)은 이제 피스톤 헤드(511)가 상부 길이 조절 부재(550)의 상단에 접할 때까지만 하방으로 이동할 수 있게 된다. 상부 길이 조절 부재(550)가 낮을수록 상부 피스톤(510)이 하방으로 더 많이 이동할 수 있게 되고, 반대로 상부 길이 조절 부재(550)가 높을수록 상부 피스톤(510)이 하방으로 더 적게 이동할 수 있게 될 것이다.
따라서 각기 다른 높이의 상부 길이 조절 부재(550)를 복수로 구비하여, 필요에 따라 적절한 상부 길이 조절 부재(550)를 교체하여 사용함으로써 원료의 압축 길이를 용이하게 조절할 수 있다.
하부 피스톤(560)은 지그 모듈(100)보다 하측에 배치되며, 예컨대 유압 실린더나 액추에이터에 의해 상방으로 이동할 수 있다.
하부 로드(570)는 하부 피스톤(560)의 하단(피스톤 헤드)(561)에 결합되어 하부 피스톤(560)과 함께 이동한다.
이에 하부 로드(570)가 상방으로 이동하여 하부 링(160)의 하면에 접한 상태에서 상방으로 더 이동함으로써 하부 링(160)을 통해 외부 몰드(120)의 원료를 상방으로 압축할 수 있다.
이러한 하부 피스톤(560)과 하부 로드(570) 역시 일체로 함께 형성될 수도 있고, 별개로 각각 형성되어 서로 결합될 수도 있다.
하부 가이드(580)는 피스톤 헤드(561)보다 상측에 배치되며, 하부 로드(570)가 관통하여 지나가기 위한 홀이 형성된다. 이로써 하부 가이드(580)는 하부 로드(570)가 하부 링(160)의 하면에 정확하게 접할 수 있도록 하부 로드(570)의 이동 경로를 안내하는 역할을 할 수 있다.
단 피스톤 헤드(561)는 외경이 하부 가이드(580)의 홀의 직경보다 크게 형성된다. 따라서 하부 피스톤(560)은 피스톤 헤드(561)가 하부 가이드(580)의 하면에 접할 때까지만 상방으로 이동할 수 있게 된다. 이로써 하부 가이드(580)는 하부 피스톤(560)이 상방으로 과도하게 이동하지 않도록 제한하는 역할도 할 수 있다.
하부 길이 조절 부재(590)는 특정한 높이로 형성되어, 하부 가이드(580)의 하면에서 그 홀 주변에 탈착 가능하게 결합된다.
이러한 하부 길이 조절 부재(590)가 설치되어 있으면, 하부 피스톤(560)은 이제 피스톤 헤드(561)가 하부 길이 조절 부재(590)의 하단에 접할 때까지만 상방으로 이동할 수 있게 된다. 하부 길이 조절 부재(590)가 낮을수록 하부 피스톤(560)이 상방으로 더 많이 이동할 수 있게 되고, 반대로 하부 길이 조절 부재(590)가 높을수록 하부 피스톤(560)이 상방으로 더 적게 이동할 수 있게 될 것이다.
따라서 각기 다른 높이의 하부 길이 조절 부재(590)를 복수로 구비하여, 필요에 따라 적절한 하부 길이 조절 부재(590)를 교체하여 사용함으로써 압축 길이를 용이하게 조절할 수 있다.
도 8을 더 참조하면 카본 블록 압축 기구(600)는 본 원료 압축 기구(500)보다 하류(도 4의 경우 I 구역)에 배치되어, 외부 몰드(120)의 원료가 열처리된 결과물, 즉 카본 블록을 압축하는 역할을 한다.
이를 위해 카본 블록 압축 기구(600)는 상부 피스톤(610), 상부 로드(620), 가압 링(630), 상부 가이드(640), 상부 길이 조절 부재(650), 하부 피스톤(660), 하부 로드(670), 하부 가이드(680) 및 하부 길이 조절 부재(690)를 포함한다.
다만 이들은 앞서 도 7을 참조하여 설명한 원료 압축 기구(500)의 상부 피스톤(510), 상부 로드(520), 가압 링(530), 상부 가이드(540), 상부 길이 조절 부재(550), 하부 피스톤(560), 하부 로드(570), 하부 가이드(580) 및 하부 길이 조절 부재(590)와 실질적으로 동일하고, 혹 상이한 부분이 있더라도 통상의 기술자라면 분말상 원료를 압축하는 경우와 고체상 카본 블록을 압축하는 경우에 대응하여 당연히 변경할 것으로 예상되는 정도에 지나지 않으므로, 이에 대해 중복적인 설명은 생략한다.
도 9를 더 참조하면 카본 블록 배출 기구(700)는 카본 블록 압축 기구(600)보다 하류(도 4의 경우 J 구역)에 배치되어, 외부 몰드(120)로부터 카본 블록을 배출하고 절단하는 역할을 한다.
이를 위해 카본 블록 배출 기구(700)는 피스톤(710), 로드(720), 가이드(730), 매니퓰레이터(미도시) 및 커터(740)를 포함한다.
피스톤(710)은 지그 모듈(100)보다 하측에 배치되며, 예컨대 유압 실린더나 액추에이터에 의해 상방으로 이동할 수 있다.
로드(720)는 피스톤(710)의 하단(피스톤 헤드)(711)에 결합되어 피스톤(710)과 함께 이동한다.
이에 로드(720)가 상방으로 이동하여 하부 링(160)의 하면에 접한 상태에서 상방으로 더 이동함으로써 하부 링(160)을 통해 외부 몰드(120)로부터 카본 블록을 상방으로 배출할 수 있다.
이러한 피스톤(710)과 로드(720)는 일체로 함께 형성될 수도 있고, 별개로 각각 형성되어 서로 결합될 수도 있다.
가이드(730)는 피스톤 헤드(711)보다 상측에 배치되며, 로드(720)가 관통하여 지나가기 위한 홀이 형성된다. 이로써 가이드(730)는 로드(720)가 하부 링(160)의 하면에 정확하게 접할 수 있도록 로드(720)의 이동 경로를 안내하는 역할을 할 수 있다.
단 피스톤 헤드(711)는 외경이 가이드(730)의 홀의 직경보다 크게 형성된다. 따라서 피스톤(710)은 피스톤 헤드(711)가 가이드(730)의 상면에 접할 때까지만 상방으로 이동할 수 있게 된다. 이로써 가이드(730)는 피스톤(710)이 상방으로 과도하게 이동하지 않도록 제한하는 역할도 할 수 있다.
매니퓰레이터와 커터(740)는 지그 모듈(100)보다 상측에 배치된다.
이에 매니퓰레이터는 카본 블록을 파지하여 고정하고, 커터(740)는 미리 설정된 지점에서 카본 블록의 하부를 절단한다.
도면에서는 커터(740)가 한 개로 설치되는 것으로 예시되어 있으나, 필요에 따라 복수로 설치되어 카본 블록의 중앙을 향해 방사상으로 함께 이동함으로써 카본 블록의 하부를 절단할 수도 있다.
만약 매니퓰레이터가 단순히 카본 블록을 집어 올리기만 한다면, 카본 블록과 하부 링(160) 간의 점착성으로 인해 카본 블록의 하부가 뜯겨져 나가, 카본 블록의 하면이 불규칙적으로 형성될 수 있다. 따라서 카본 블록의 하면을 별도로 가공하는 후속 공정을 수반해야 하는 문제가 있다.
하지만 이처럼 커터(740)가 미리 정해진 지점에서 카본 블록의 하부를 절단한다면, 카본 블록의 하면이 항상 매끄럽게 형성될 수 있는 이점이 있다.
이하에서는 카본 블록 제조 방법에 대해 설명한다.
도 10은 카본 블록 제조 방법의 흐름도이다.
우선 지그 모듈(100)의 외부 몰드(120)와 내부 코어(130)는 외부 히터(140)와 내부 히터(150)에 의해 미리 설정된 온도로 가열되어 그 온도로 유지되고 있는 것으로 가상한다.
지그 모듈(100)이 원료 공급 기구(300)에 도달하면, 원료 공급 기구(300)는 외부 몰드(120)에 원료를 공급한다(S1).
이때 앞서 언급한 바와 같이 원료 공급 기구(300)의 주입구(310)가 외부 몰드(120)에 미리 설정된 깊이로 삽입된 상태에서 원료를 주입하기 시작하고, 원료를 주입함에 따라 점차 상방으로 이동해 갈 수 있다.
단 이 단계(S1)에서 원료 공급 기구(300)는 외부 몰드(120)에 하나의 카본 블록을 제조하기 위해 필요한 원료의 양 중 일부만 공급한다.
다음으로 도 4를 기준으로 할 때, 이송 기구(200)가 지그 모듈(100)을 시계 방향으로 이송하여, 지그 모듈(100)이 예비 원료 압축 기구(400)에 도달하면, 예비 원료 압축 기구(400)는 외부 몰드(120)의 원료를 1차로 압축한다(S2).
이후 이송 기구(200)는 지그 모듈(100)을 반시계 방향으로 이송한다.
이에 지그 모듈(100)이 다시 원료 공급 기구(300)에 도달하면, 원료 공급 기구(300)는 외부 몰드(120)에 하나의 카본 블록을 제조하기 위해 필요한 원료의 양 중 나머지를 마저 공급한다(S3).
다음으로 이송 기구(200)가 지그 모듈(100)을 시계 방향으로 이송하여, 지그 모듈(100)이 예비 원료 압축 기구(400)를 지나 본 원료 압축 기구(500)에 도달하면, 본 원료 압축 기구(500)는 외부 몰드(120)의 원료를 2차로 압축한다(S4).
이때 가압 링(530)을 이용하여 외부 몰드(120)의 원료를 하방으로 압축함과 동시에, 하부 링(160)을 이용하여 외부 몰드(120)의 원료를 상방으로 압축할 수 있다. 이에 의하면 원료를 전체적으로 일정하게 압축할 수 있다.
만약 원료 공급 기구(300)가 외부 몰드(120)에 하나의 카본 블록을 제조하기 위해 필요한 원료의 양 전체를 한 번에 공급하려 한다면, 외부 몰드(120)의 부피(높이)가 매우 커져야 하기 때문에 공간적으로 불리한 문제가 있다.
하지만 이처럼 원료의 양을 둘로 나누어, 1차 원료 공급 후 1차 원료 압축 및 2차 원료 공급 후 2차 원료 압축을 수행한다면, 외부 몰드(120)의 높이를 줄일 수 있는 이점이 있다.
보다 구체적으로 1차 원료 공급 시, 외부 몰드(120)의 내부 공간의 전체 높이의 60% 내지 80%만큼 공급할 수 있다. 가령 외부 몰드(120)의 내부 공간의 전체 높이를 L이라 하고, 1차 원료 공급 후 원료의 높이를 L'이라 한다면, 0.6L≤L'≤0.8L을 만족할 수 있다.
만약 1차 원료 공급 시 원료를 너무 적게 공급하면, 2차 원료 공급 시 원료를 상대적으로 더 많이 공급해야 하고, 외부 몰드(120)의 높이도 그만큼 더 커져야 하므로, 외부 몰드(120)의 높이를 충분히 줄일 수 없는 문제가 있다.
한편 외부 몰드(120)와 내부 코어(130)가 외부 히터(140)와 내부 히터(150)에 의해 이미 가열되어 있을 경우, 앞서 설명한 바와 같이 원료가 외부 몰드(120)의 외주면과 내부 코어(130)의 내주면에 들러붙을 수 있다. 이에 만약 1차 원료 공급 시 원료를 너무 많이 공급하면, 미리 정해진 양의 원료를 모두 공급하기 전에 원료가 외부 몰드(120) 밖으로 넘칠 수 있는 문제가 있다.
따라서 0.6L≤L'≤0.8L을 만족한다면, 외부 몰드(120)의 높이를 적절하게 줄일 수 있으면서도 원료가 외부 몰드(120) 밖으로 넘치는 것을 가급적 방지할 수 있다.
또한 1차 원료 압축 시, 1차 원료 공급 후 원료의 높이(L')의 60% 내지 80%만큼 압축할 수 있다. 가령 1차 원료 압축 후 원료의 높이를 L"이라 한다면, 0.6L'≤L"≤0.8L'을 만족할 수 있다.
만약 1차 원료 압축 시 원료를 너무 적게 압축하면, 2차 원료 공급 시 원료를 공급할 공간이 상대적으로 부족하게 된다. 이는 외부 몰드(120)의 높이가 더 커져야 함을 의미한다.
반대로 1차 원료 압축 시 원료를 너무 많이 압축하면, 그 밀도가 지나치게 높아져 원하는 필터 특성을 보일 수 없을 뿐만 아니라, 최종적인 카본 블록에서 1차 원료 압축에 의한 부분과 2차 원료 압축에 의한 부분이 서로 다른 필터 특성을 갖게 되는 문제가 있다.
따라서 0.6L'≤L"≤0.8L'을 만족한다면, 2차 원료 공급 시 원료를 공급할 공간을 적절하게 확보할 수 있으면서도 전체적으로 균일한 필터 특성을 보일 수 있다.
물론 필요에 따라 원료의 양을 셋 이상으로 나누어, 3차 원료 공급 후 3차 원료 압축 등을 더 진행할 수도 있다.
이후 이송 기구(200)는 지그 모듈(100)을 카본 블록 압축 기구(600)를 향해 시계 방향으로 이송한다.
이때 지그 모듈(100)은 앞서 설명한 바와 같이 단자(180)가 브러시(290)에 접촉됨으로써 외부 전원으로부터 브러시(290)를 통해 전력을 공급받아 외부 히터(140), 내부 히터(150) 등을 작동할 수 있다.
아울러 지그 모듈(100)이 본 원료 압축 기구(500)로부터 카본 블록 압축 기구(600)로 이동하는 과정에서 외부 몰드(120)의 원료는 자연스럽게 열처리되어 카본 블록으로 만들어진다.
이에 지그 모듈(100)이 카본 블록 압축 기구(600)(도 4의 경우 I 구역)에 도달하면, 카본 블록 압축 기구(600)는 외부 몰드(120)의 카본 블록을 압축한다(S5).
이는 외부 몰드(120)의 원료가 본 원료 압축 기구(500)에 의해 원하는 길이로 압축되었더라도 그 후 열처리되면서 팽창하여, 카본 블록이 원하는 길이보다 다소 길어질 수 있기 때문이다. 따라서 외부 몰드(120)의 카본 블록을 마지막으로 압축함으로써 원하는 길이로 조정할 수 있다.
이때 역시 가압 링(630)을 이용하여 외부 몰드(120)의 카본 블록을 하방으로 압축함과 동시에, 하부 링(160)을 이용하여 외부 몰드(120)의 카본 블록을 상방으로 압축할 수 있다.
다음으로 이송 기구(200)가 지그 모듈(100)을 시계 방향으로 이송하여, 지그 모듈(100)이 카본 블록 배출 기구(700)(도 4의 경우 J 구역)에 도달하면, 카본 블록 배출 기구(700)는 외부 몰드(120)로부터 카본 블록을 배출한다(S6).
이에 매니퓰레이터가 카본 블록을 파지하고, 커터(740)가 카본 블록의 하단을 절단함으로써(S7), 마침내 카본 블록을 완성할 수 있다.
이후 이송 기구(200)가 지그 모듈(100)을 시계 방향으로 이송하여, 지그 모듈(100)이 원료 공급 기구(300)(도 4의 경우 B 구역)에 도달하면, 전술한 단계가 연속적으로 반복된다.
이상으로 설명한 지그 모듈(100), 지그 모듈(100)을 포함하는 카본 블록 제조 장치 및 카본 블록 제조 방법은 본 발명의 다양한 실시예에 따른 지그 모듈, 지그 모듈을 포함하는 카본 블록 제조 장치 및 카본 블록 제조 방법 중 하나에 불과하다.
이를테면 이상에서는 이해의 편의를 위해 하나의 지그 모듈(100)에 대해 설명하였으나, 다수의 지그 모듈(100)이 이송 기구(200)에 의해 이동하면서, 원료 공급 기구(300), 예비 원료 압축 기구(400), 본 원료 압축 기구(500), 카본 블록 압축 기구(600) 및 카본 블록 배출 기구(700)가 개개의 지그 모듈(100)에 대해 전술한 역할을 연달아 수행할 수 있다.
또한 원료 공급 기구(300)와 예비 원료 압축 기구(400) 사이의 거리, 본 원료 압축 기구(500)와 카본 블록 압축 기구(600) 사이의 거리 등은 필요에 따라 적절하게 변경될 수 있다.
특히 1차 원료 공급(S1), 1차 원료 압축(S2) 및 2차 원료 공급(S3)으로 이어지는 일련의 시간을 단축하기 위해 원료 공급 기구(300)와 예비 원료 압축 기구(400)가 서로 인접하게 배치될 수 있으며, 필요에 따라 하나의 기구로 통합될 수도 있다. 또는 예비 원료 압축 기구(400)가 생략되고, 본 원료 압축 기구(500)가 1차 원료 압축(S2)과 2차 원료 압축(S4)을 모두 수행할 수도 있다.
이렇듯 본 발명의 기술적 사상은 상기 실시예에 한정되지 않으며, 청구범위에 기재된 바에 따라 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 사람이 용이하게 변경할 수 있는 범위까지 그 기술적 정신이 있다 할 것이다.

Claims (8)

  1. 이송 기구에 의해 이동할 수 있는 카본 블록 제조 장치용 지그 모듈로서,
    베이스,
    상기 베이스의 일면에 설치되며, 카본 블록의 외부 형상을 정의하는 외부 몰드,
    상기 외부 몰드를 가열하기 위한 외부 히터,
    상기 외부 몰드의 온도를 측정하는 외부 온도 센서,
    상기 외부 몰드의 내부 공간에 대한 바닥의 역할을 하는 하부 판 및
    상기 외부 몰드의 온도가 미리 설정된 범위를 유지하도록 상기 외부 히터를 제어하는 온도 제어반을 포함하는 카본 블록 제조 장치용 지그 모듈.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 외부 히터는 복수로 설치되어 상기 외부 몰드의 높이 방향을 따라 미리 정해진 간격으로 배열되는 카본 블록 제조 장치용 지그 모듈.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 하부 판은 상기 외부 몰드에 대해 상하로 이동 가능하게 설치되고,
    상기 베이스에는 상기 베이스보다 하측에서 상기 하부 판을 상방으로 가압하는 압축 기구가 관통하여 지나가기 위한 홀이 형성되는 카본 블록 제조 장치용 지그 모듈.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 베이스의 일면에 설치되며, 상기 외부 몰드의 내부에 배치되어 카본 블록의 내부 형상을 정의하는 내부 코어를 포함하고,
    상기 하부 판은 외경이 상기 외부 몰드의 내경에 상응하고 내경이 상기 내부 코어의 외경에 상응하는 환형으로 형성되어, 상기 외부 몰드와 상기 내부 코어에 대해 상하로 이동 가능하게 설치되는 카본 블록 제조 장치용 지그 모듈.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 내부 코어를 가열하기 위한 내부 히터 및
    상기 내부 코어의 온도를 측정하는 내부 온도 센서를 포함하고,
    상기 온도 제어반은 상기 내부 코어의 온도가 미리 설정된 범위를 유지하도록 상기 내부 히터를 제어하는 카본 블록 제조 장치용 지그 모듈.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 내부 히터는 상기 내부 코어의 몸체 내에 내장되는 카본 블록 제조 장치용 지그 모듈.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 내부 히터는 복수로 설치되어 상기 내부 코어의 높이 방향을 따라 미리 정해진 간격으로 배열되는 카본 블록 제조 장치용 지그 모듈.
  8. 제1항에 있어서,
    전도성 소재로 이루어져 상기 베이스의 타면에 설치되어, 전력을 공급받기 위한 단자를 포함하는 카본 블록 제조 장치용 지그 모듈.
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KR20150047299A (ko) * 2013-10-24 2015-05-04 주식회사 마이크로필터 다층 카본블럭 성형장치, 성형방법 및 이를 이용해 성형된 다층 카본블럭
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