The bundling process is the final step in vegetable manufacturing, however, the process is a little difficult to be automatized, because vegetable has the physical properties of roughness, softness, and fragility etc. In this paper, we proposed an automatic bundling mechanism for vegetable based on ...
The bundling process is the final step in vegetable manufacturing, however, the process is a little difficult to be automatized, because vegetable has the physical properties of roughness, softness, and fragility etc. In this paper, we proposed an automatic bundling mechanism for vegetable based on the heat melt sticking. The proposed mechanism consists of three modules, one module is the moving part for aligning of the vegetable shape and adjusting of the vegetable tension, second module is the arm driving part for the vegetable binding and the band roll releasing, and third module is band joining, band cutting, and band feeding part for the vegetable binding continuously. Through this research, Using the SMO(SimDesigner Motion) module, we optimize condition of mechanical movement of the bundling mechanism. This bundling system designed in order to binding 288 bundle/hour.
The bundling process is the final step in vegetable manufacturing, however, the process is a little difficult to be automatized, because vegetable has the physical properties of roughness, softness, and fragility etc. In this paper, we proposed an automatic bundling mechanism for vegetable based on the heat melt sticking. The proposed mechanism consists of three modules, one module is the moving part for aligning of the vegetable shape and adjusting of the vegetable tension, second module is the arm driving part for the vegetable binding and the band roll releasing, and third module is band joining, band cutting, and band feeding part for the vegetable binding continuously. Through this research, Using the SMO(SimDesigner Motion) module, we optimize condition of mechanical movement of the bundling mechanism. This bundling system designed in order to binding 288 bundle/hour.
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문제 정의
본 연구에서는 열로써 결속 끈을 순간적으로 녹이고 가압하여 접합하는 열융착방식을 적용한 채소 자동결속 메커니즘을 설계하였다. 향후 시제품을 개발하여 성능의 검증과 필드테스트를 통해 제품화할 계획에 있으며, 본 연구를 통해 다음과 같은 결과를 얻었다.
본 연구에서는 열융착(밴드의 접촉면이 열에 의해서 녹아 접착되는 성질로 정의한다.)에 의한 결속방법을 제안하고 채소류의 종류와 단의 크기에 관계없이 결속이 가능한 자동 채소 결속장치를 개발하고자 하였다(4) 따라서 본 논문에서는 열융착방식을 적용한 채소 자동결속 메커니즘을 설계하고자 한다.
박스포장 그리고 출하 순서로 이루어진다. 본 연구에서는 채소류의 수확과정 중 결속작업 과정을 자동화하고자 하였다. 채소류 자동결속 장치의 기술동향을 파악하여 개발기술에 대한 특허침해여부와 특허출원을 위한 회피방안도출의 목적으로 특허기술조사를 수행하였다.
본 연구에서는 채소류의 수확과정 중 결속작업 과정을 자동화하고자 하였다. 채소류 자동결속 장치의 기술동향을 파악하여 개발기술에 대한 특허침해여부와 특허출원을 위한 회피방안도출의 목적으로 특허기술조사를 수행하였다. 또한 관련 기술에 대한 출시제품을 조사하여 분석하였다.
제안 방법
(1) 채소 포장 결속장치에 있어서 철심이 내장된 끈을 비틀어 꼬는 기존 결속방식의 대체 수단으로 열로써 순간적으로 녹이고 가압하여 접합 결속하는 열융착 방식을 제시하고, 열융착 결속방식에 따른 결속메커니즘을 설계하였다.
(2) 채소 포장 결속장치에 있어서 묶음단의 직경이 30~ 200mm사이에서는 단의 크기와 무관하게 결속이 가능도록 결속메커니즘을 설계하였다.
(3) 연속적인 결속 끈의 공급과 절단을 위한 메커니즘으로 기어 클립 메커니즘과 가위 메커니즘을 각각 제안하였고, 유기적인 작동과 기능을 위해 끈의 절단이 시작된 0.6sec 후에 새로운 끈이 공급이 시작되도록 하였다.
(4) 채소 결속용 끈은 EVA계열로 가장자리에 천연 섬유를 삽입한 친환경적인 결속 끈을 적용할 수 있도록 하였고, 열과 가압에 의한 접합에 걸리는 시간을 3sec하여 암 구동 캠을 설계하였다.
채소류 자동결속 장치의 기술동향을 파악하여 개발기술에 대한 특허침해여부와 특허출원을 위한 회피방안도출의 목적으로 특허기술조사를 수행하였다. 또한 관련 기술에 대한 출시제품을 조사하여 분석하였다. 현재 국내 출시된 제품과 개발기술을 비교 분석하여 Table 1에 기술하였다.
본 결속 메커니즘의 구성은 전체 시스템을 지지하는 테이블장치 채소를 운반하는 컨베이어장치, 채소의 묶음 단의 형상을 유지하고 파지하는 호퍼 장치, 채소에 결속장력(단단하게 함)을 주기위한 채소누름 장치 결속 끈을 채소의 묶음 단의 모양을 따라 감싸게 하는 암 장치 결속 끈을 열융착에 의하여 접합하는 열접합 장치, 결속 후 결속 끈을 절단하는 절단 장치 그리고 결속 끈의 연속적인 공급을 위한 결속 끈 삽입공급 장치로 구성하였다. 제작의 용이성을 고려하여 테이블 장치, 컨베이어장치 호퍼장치: Module I, 암 구동장치 채소누름 장치, 컨베이어구동장치: Module II 그리고 열 접합 장치, 끈 절단장치, 끈 공급장치: Module Ⅲ으로 모듈화하였다.
설계변경에 대한 신속한 대처와 제작 시 발생할 문제점을 최소화하기 위하여 3D-CAD 툴로 CATIA V5를 활용하였다'2). 부품들 간의 가상 조립을 통해 간섭과 충돌을 회피하였고, MSC사의 SMO(SimIigner Motion) 모듈을 이용하여 기구학적 작동상태를 시뮬레이션을 통해 검토하였다 3). 또한 부품의 가공과 제작의 편의성을 고려하여 레이저가공이 용이하도록 설계에 반영하였다.
장치로 구성하였다. 제작의 용이성을 고려하여 테이블 장치, 컨베이어장치 호퍼장치: Module I, 암 구동장치 채소누름 장치, 컨베이어구동장치: Module II 그리고 열 접합 장치, 끈 절단장치, 끈 공급장치: Module Ⅲ으로 모듈화하였다. 설계변경에 대한 신속한 대처와 제작 시 발생할 문제점을 최소화하기 위하여 3D-CAD 툴로 CATIA V5를 활용하였다'2).
호퍼장치는 채소를 적재하는 컵과 안내 롤러로 구성되며 컨베이어 체인에 고정되어 이송한다. 호퍼장치는 묶음단의 크기와 모양에 따라 교체가 가능하도록 하였고 가이드 롤러는 레일을 따라 이동하면서 채소를 지지하도록 하였다.
이루어진다. 히터코어 베이스의 형상은 접촉성을 고려하여 요철형상의 그릴(GriU)형으로 설계하였다. 히터 코어 베이스는 접합 후 결속 끈과 히터코어 베이스가 서로 붙는 것을 방지하기 위하여 테프론을 씌우기로 하였다.
대상 데이터
결속끈의 열적접합 특성규명을 위해 실험에 적용한 EVA 끈은 폭-16mm, 두께-1.2mm이며, 접합온도 200℃, 접합 가압 힘은 70N으로 하였다. 실험을 통한 결속밴드의 열적 접합 특성을 나타내면 Fig.
결속용 끈은 생분해성(박테리아와 같은 미세유기체에 의해서 분해되는 성질) 및 광분해성(태양광선의 자외선 에너지에 의해서 분해되는 성질)을 갖는 EVA(Ethylene Vinyl Acetate) 재료에 천연섬유를 가한 것을 선정하였다. 인장강도가 기존의 채소용 결속 끈과 유사하면서도 유연성이 뛰어나 채소포장 결속용으로 적합하다.
2와 같다. 테이블장치는 알루미늄 프로파일로 된 지지대와 스테인리스로 된 상판으로 구성된다. 컨베이어장치는 구동체인과스프라켓으로 구성되며, 구동동력은 차량 윈도우용 리프트 모터를 적용하였다.
이론/모형
제작의 용이성을 고려하여 테이블 장치, 컨베이어장치 호퍼장치: Module I, 암 구동장치 채소누름 장치, 컨베이어구동장치: Module II 그리고 열 접합 장치, 끈 절단장치, 끈 공급장치: Module Ⅲ으로 모듈화하였다. 설계변경에 대한 신속한 대처와 제작 시 발생할 문제점을 최소화하기 위하여 3D-CAD 툴로 CATIA V5를 활용하였다'2). 부품들 간의 가상 조립을 통해 간섭과 충돌을 회피하였고, MSC사의 SMO(SimIigner Motion) 모듈을 이용하여 기구학적 작동상태를 시뮬레이션을 통해 검토하였다 3).
푸쉬레버 그리고 구동모터로 구성된다. 절단장치는 가위(Scissors) 메커니즘을 적용하였다. 끈의 절단은 구동 모터에 조립된 푸쉬 레버의 회전과 슬라이딩 바에 부착된 자바라 구조의 가위가 확장되면서 이루어진다.
성능/효과
(5) 채소 결속포장 사이클 타임은 12.5sec로 설계하여 시간당 최대 288단의 결속이 가능하게 설계하였다.
후속연구
10과 같다. 설계사양과 모델링된 결과로부터 제작도를 작성하여 시제품을 개발할 예정이다.
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