계수기

[원텍지기]

1. 정재용 계수기

개개의 수량을 세는 기기로 그 방식에는 슬랫트(Slat) 방식과 포토센서 (Photo sensor)방식이 있습니다.

(1) 슬랫트(Slat) 방식

슬랫트 방식은 오늘날 은행 창구에서 동전을 셀 때 쓰이는 기구와 같이 널판지 표면에 다수의 홈을 만들어서

단지 한 개만 들어가게 꾸며진 장치를 말합니다. 많은 홈 중에 혹시 한군데라도 빠진 곳이 없는지는 눈으로

확인하고 뒤엎으면 홈 수만큼 수량이 계수된다는 발상입니다.

이것은 정식의 계수기라고는 말할 순 없지만 규정수량을 세어서 충전한다는 최종목적에는 일치하고 있습니다.

요구되는 조건은 아래와 같습니다.

1) 구멍 중에 빈자리가 있거나 또는 안 빠지는 경우가 없어야 합니다.

2) 알약을 오염시키거나 또는 상처를 주지 않아야 합니다.

3) 수량의 변경 또는 알약의 크기 변경이 용이해야 합니다.

4) 각 부분의 분해 재조립이 용이해야 합니다.

5) 고속 계수가 가능하고 조작이 쉬어야 합니다.

6) 재질에 따라서 비틀림 같은 변형이 발생하지 않아야 합니다.

결정 체크에는 투과식, 반사식, 기계식 등이 있습니다. 투과식, 반사식 등의 전기광학적인 검출기는 상당히 좋아지고 있기 때문에 분진 등에 의한 게인의 저하가 없도록 보수에 유의한다면 충분한 기능을 유지할수가 있습니다. 투과식 쪽이 반사식보다도 게인 마진을 크게 갖는 것이 가능하지만, 분진 대책은 반사식보다도 주의해야 할 것입니다.

(2) 광전방식 (Photo cell system)

이 방식은 광선을 투과하여 투과 광로와 직각으로 이동하는 물품의 광로 차폐에 의해서 생기는 광량의 변화를 디지털방식으로 계수하는 방식으로 물품이 겹치지 않고 적당한 간격이 있어야 합니다.

한 줄로 흐르고 있는 알약을 광센서(photo-sensor)의 도움으로 일정장소를 지나가는 수를 세어서 미리 설정된

수치에 도달하면 즉시 다른 줄로 옮겨지도록 반복하는 방식입니다.

이 방식에서 주의할 점은 아래와 같습니다.

1) 알약끼리 적당한 거리를 유지하며 겹치는 일이 없어야 합니다.

2) 알약의 사이즈 변경이 쉬어야 합니다.

3) 분진으로 인해 오작동 하는 일이 없어야 합니다.

4) 계수를 확실히 해야 합니다.

5) 수량의 설정이 쉬어야 합니다.

6) 알약을 오염시키거나 혹은 상처를 주는 일이 없어야 합니다.

정제용 센서식 정수 계량장치는 1개씩 연속적으로 이용 (자연 낙하)해 오는 정제의 수를 센서(광학 센서)로 카운트하는 계수방식의 계수장치입니다. 이 원리의 정수 계수장치를 넣은 정수 계량충전기도 있습니다. 턴테이블에 차지된 용기는 4열로 정렬되고, 컨베이어에 의해서 충전부로 보내집니다. 충전은 1열마다 교대로 하기 때문에 케이트에 의해서 타이밍이 규정됩니다. 정제는 호퍼 하부로부터 바이브레이터에 의해서 정량 공급되고, 턴테이블과 가이드에 의해서 1열로 정렬됩니다. 턴테이블 끝을 떠난 순간에 정제는 자유 낙하 상태가 돼 가속됩니다. 따라서 다음의 정제와는 간격이 벌어지게 되고, 검지부에서 겹치니는 않는 것을 이용해 1개씩 감지합니다. 가속된 정제는 10~15mm 낙하한 곳에서 수평 (실제는 다소 비스듬한) 광의 빔 (15x4mm)을 가로지룰 때 카운트 되는 구조입니다.

결국 정제용 센서식 정수 계수장치는 수평 광선을 얻기 때문에 특수하게 설계된 투광부와 거기에서 발하는 광 빔을 수광하는 광학 센서 사이의 자유공간을 자연 낙하하는 정제가 광 빔을 가린 그림자에 의해 생기는 광량의 변화를

전기적으로 취출, 이것을 정제의 낙하라고 판단해 카운트 하는 방식입니다. 주의할 것은 검출 정밀도가 높으면 혼입돼 있는 결정도 1개라고 판단해 버리기 때문에 피더에서의 결정 스크리닝에 유의할 필요가 있습니다.

투과 광로와 직각으로 이동하는 정제의 광로 차폐에 의해 생기는 광량의 변화하는 회수를 디지털 계수합니다. 전기회로는 적분회로로 정제의 낙하에 의한 광량의 변화는 처음에는 크게 증가하고, 그 후 에는 거의 일정하게 되고, 마지막에 급격히 감소합니다. 이 증가에 의한 플러스 발생전압과 감소에 의한 마이너스 발생전압을 합성하는 것에 의해 교류파행으로서 얻을 수 있습니다. 따라서 광로 안을 이동하는 물체만을 이동물로서 얻을 수 있음으로써 원만한

움직임이나 정지된 그림자는 이동물로서 얻을 수 있는 것이 없습니다. 정밀도를 예를 들면 1.2~2㎟를 검출하는 정도로 세트했을 때 계측 시간은 전기적으로는 60분의 1초 정도 등이 됩니다. 자연낙하에 의존하기 때문에 낙하 속도로 처리 능력에 한계가 생기지만, 장치를 몇 대인가 평행으로 설치하면 능력을 올릴수 있습니다.

이렇게 해서 낙하된 정제는 하부에 설치된 댐퍼에 의해서 한쪽의 출구에서 공병으로 공급됩니다. 규정수를 공급해 끝내면 댐퍼는 준비된 다음의 공병 쪽으로 교체됩니다. 이 사이에 차지된 쪽의 병은 배출되고, 그 다음 공병이 놓여 다음 준비를 합니다. 즉 2열로 병이 공급되면 교대로 충전 동작을 합니다. 이 검지부 및 댐퍼는 2개 병렬로 설치할 수가 있습니다. 따라서 배출 측에서는 4열로 낼 수가 있습니다.

상기와 같은 광학식 검지방법을 채용하면 광로 안에 분진 등이 들어가면 그것에 의해서 광량이 약해지게 되고,

계수 오차가 생기는 원인이 됩니다. 집진장치를 설치하는 것이 바람직하지만, 무엇보다도 램프, 수광기 면등의

청소가 정밀도를 유지하는 포인트가 됩니다.

2. 부품정열 계수기 (Parts Counter)

물품이 대칭형이 아닌 비대칭형으로 그 모양이 "ㄱ"자 또는 "ㄷ"자 모양인 제품을 어떻게 빨리 그리고 정확히 센다는 것은 그리 쉬운 일이 아닙니다.

이런 제품은 서로 엉키기 쉽기 때문에 한 줄로 정렬하여 계수해야 할 필요성이 있는 경우에는 진동에 의해 물품을

일렬로 공급하고, 공급된 물품을 포토센서 등에 의하여 하나씩 확인하여 계수하는 방식을 부품정열 계수기라하며,

진동에 의한 부품 공급으로 계수에 영향을 주지 않도록 설계되어야 합니다.

부품정열 계수기의 계수는 정량방법에 의한 것과는 달리 대상물의 하나 하나를 포토센서나 자기센서 등에 의해

확인하는 방법에 한정되어 있습니다. 따라서 하나하나의 확인이라고 하는 것이 계수 정밀도를 높이는 최대의

요소입니다. 그 반면 처리능력, 겸용성면에서는 단점을 나타내기도 합니다. 부품정열 계수기는 진동에 의한

부품을 일열로 공급하는 역할을 하는 부품 공급부와 포토센서를 활용하여 계수하는 계수부 그리고 계수된 부품에 상처가 나지 않도록 표면에 수지 코팅을 하는 등 배출각도가 고려되어 설계된 배출부의 3가지 부분으로 이루어져 있습니다.

(1) 파트 카운터

수를 센다는 행위는 인간의 탄생과 동시에 시작되었을 것입니다. 손가락을 사용하기도 하고, 저울을 사용하기도 하면서 끝나지 않고 오늘에 이르고 있습니다. 파트카운터는 부품류를 계수한다는 것이기 때문에 정량방법에 따른다고 하는 것과는 달리 대상물을 1개씩 광학식이나 자기식 센서에 의해 확인해 가는 방법에 한정됩니다.

그래서 이 1개씩의 확인이라는 것이 계수 정밀도를 높이는 최대의 요소가 되면 동시에 처리능력, 겸용성의 면에서

약점을 드러내는 경우도 있습니다.

그러나 계수관리는 상품 신뢰성의 점에서 여러 업종에서 추구되고 있는 문제이며, 수요의 신장도 기대됩니다.

어린이용 과자를 개수 표시해 포장하는 요구가 나오기도 하고, 또 수 종류의 과자를 1~5개 정도씩 조합시켜 포장하는 경우 등에도 이용할 수 있습니다. 이하 파트 카운터의 표준적인 구조와 접속하는 포장기계에 관해서 개략적으로 서술합니다.

파트 카운터는 파트 피더, 계수부, 배출부의 3가지 요소로 성립, 이것들이 용도에 응해서 한 개의 발판위에 조립되고 있습니다.

가. 파트 피더

파트 피더는 진동에 의해서 계수부에 부품류를 일렬로 공급하는 역할을 합니다. 보통 500~1000개 정도 일괄 보급되는 부품류를 1개씩 분리해서 계수부로 이송하는 수단으로써 사용됩니다. 계수부에서는 광학식 센서 등에 의해서

1개씩 확인하는 것이 되기 때문에 부품류를 1개씩 확실하게 분리해서 보낼 필요가 있습니다. 잘 분리시키지 않으면

계수 정밀도에 결정적인 영향을 주므로 파트 카운터의 약점이 됩니다.

부품류의 형상에 따라서 모양이 크게 달라지기 때문에 단순한 형상의 것 (예를 들면 볼트나 너트)은 이러한 약점이 드러나기 어렵고, 10mm의 볼트나 너트는 분당 400~450개 공급할 수 있지만, 얽히기 쉬운 전자부품 등에서는

분당 300개 정도로 제한되는 경우가 많습니다.

파트 카운터를 형상이 다른 여러 종류의 부품류에 겸용시킬 경우 하나하나 파트 피더를 교환하지 않더라도 끝내는

경우도 있지만, 얽히기 쉬운 대상물 (전자부품 등에 많습니다)의 경우는 전용 파트 피더를 준비합니다.

전용 파트 피더를 사용해 속도를 떨어뜨리더라도 잘 공급할 수 없는 것에 대해 부품류의 치수, 형상의 설계변경을

제안하는 경우도 있습니다. 보내는 부품류에 맞춰 볼을 가공하는 일은 숙련기술자의 손에 맡기고 파트 카운터의

성능이 여기에서 결정되는 경우도 많습니다. 이것을 생각해 부품류의 형상이나 치수를 설계하는 것도 중요합니다.

파트 피더는 위쪽의 볼과 아래쪽의 진동장치로 구성되고, 일체가 되었던 것을 전문 메이커에서 구입하는 것이 가능합니다.

파트 피더는 전자석에 의해서 공진을 이용해 진동을 발생시키는 것으로 판스프링을 원주 위에 등분으로 기울여

배치하고, 가동부분을 지탱, 가동부분에 전자석의 가동 철심을 고정부에 코일을 가진 고정 철심을 설치, 반파정류된

맥류 전류에 의해 가동부분에 비틂 왕복진동과 동시에 상하 왕복진동을 줍니다. 이 가공부분에는 내주에 스파이럴

모양의 트럭이 가공된 볼이 설치돼 있습니다.

볼의 중앙에 투입된 부품류는 비틂 왕복진동에 의한 원심력과 볼의 중고 때문에 원주 방향으로 공급되면서 다음에

중앙부보다 바깥쪽으로 나르고, 트랙 위를 위쪽으로 공급해 갑니다. 이 트랙 위에 선별장치를 적당히 설치하면 부품류를 희망하는 자세로 정렬해 공급할 수 있습니다.

볼의 재질은 스테인리스스틸, 알루미늄 합금 주철, 경질염화비닐 등으로 필요에 응해서 고무 라이닝 그 외의 라이닝을 답니다. 진동의 진폭은 볼의 외주에서 1~3mm 정도, 공급 속도는 트랙의 경사각, 볼의 크기, 부품류의 특성에

따라서 다르지만 최대 분당 6m를 목표로 해 부속하는 제어 상자의 전압조정기에 의해 조정합니다.

볼은 부품류의 저장도 겸하지만, 저장량을 많게 하고 싶을 때는 다른 호퍼를 준비, 전자 피더로 잘라냅니다. 이 경우 볼 안에는 부품 레벨을 검출하는 리미트 스위치를 설치, 볼 안에 부품류를 적당량 보급하도록 합니다. 그러나 신뢰성을 중시할 경우는 호퍼를 사용하지 않고 대형 파트 피더를 채용하더라도 효과가 있습니다.

볼 안이 트랙 위를 랜덤으로 정렬, 여러 층으로 겹치면서 외주를 향해 오르는 부품류는 트랙 위에 설치한 각종의 선별장치 (어태치먼트)에 의해 희망하는 자세의 것은 통과하고, 반대의 것은 안쪽으로 떨어집니다.

나. 계수부

계수부는 광학식으로 합니다. 계수의 구조는 전자부품을 예로 들면 직경 4mm의 전해 콘덴서를 계수하는 경우

광학식 센서부를 통과할 때의 상태가 같다고 가정합니다.

이 때 직경 4mm의 것을 계수의 대상으로서 리드선의 직경 0.5mm x 4개 = 2mm를 계수하지 않도록 조정합니다.

가장 단순한 형상의 부품류 (예를 들면 볼트나 너트)를 계수할 경우는 투광부와 수광부의 사이를 통과시킬 뿐 간단한 구조로 계수할 수가 있습니다.

다. 배출부와 발판

배출부는 통상 메이커마다 표준 제품이 있지만, 상처가 나기 쉬운 부품류를 취급할 경우는 표면에 플라스틱 코팅을

하기도 하고, 배출 각도를 바꾸기도 합니다. 발판은 파트 피더의 진동이 계수부나 제어장치에 전해져 악영향을 미치지 않도록 설계되지 않으면 안 됩니다.

라. 파트 카운터와 포장기계와의 접속

파트 카운터에 의해서 계수된 부품류는 50개, 100개, 500개 등과 다수를 일괄 봉투 포장하는 경우가 많습니다.

포장재료는 예를 들면 식품용인지 공압부품용인지에 따라서 다르고, 또 포장상태에서 포장 기계의 형식이 결정됩니다.

소구용으로서는 슈퍼마켓, 편의점 등에서 볼 수 있는 매다는 방식 (행거 백 포장), 튜브 필름에 의한 체대충전방식등이 있습니다.