KR101998115B1

KR101998115B1 - 전자기 발사체와 알루미늄 분말을 이용한 파렛트 제조 방법

Info

Publication number: KR101998115B1
Application number: KR1020190034773A
Authority: KR
Inventors: 윤원식
Original assignee: 주식회사 제이케이메탈소재
Priority date: 2019-03-27
Filing date: 2019-03-27
Publication date: 2019-07-09

Abstract

본 발명은 전자기 발사체와 알루미늄 분말을 이용한 파렛트 제조 방법에 관한 것으로, 산업용 알루미늄 부산물을 큰 입자에서 작은 입자로 파쇄하고 분쇄하여 건조하는 톱다운 방식(Top Down System)으로 미세화 시킨 후, AL 분말의 성분 특성에 따라 혼합 성분을 교반하여 알루미늄 분말을 제조하는 제1 단계와; 상기 제조된 알루미늄 분말을 파렛트 금형틀에 충진시킨 상태에서 나란하게 배치되는 한 쌍의 전도체를 갖는 전자기 발사체(Electromagnetic Projectile)에 펄스파워(Pulse Power)의 순간 동작 시 고전압 대전류 인가에 따른 자기장의 상호 작용을 발생시키는 전자기력에 의해 승강체를 가속화시켜 충격 중량으로 AL 파렛트 부속품인 상판과 하판 및 지지대를 각각 성형시키는 제2 단계와; 상기 성형된 3가지 AL 파렛트 부속품은 연속식 열처리기를 사용하여 알루미늄 용융온도의 80% 내지 85%의 열을 가하여 15분 내지 25분으로 열처리하는 제3 단계와; 상기 열처리된 3가지 AL 파렛트 부속품을 조립 또는 용접되어 AL 파렛트를 완성시키는 제4 단계가 포함되는 것을 특징으로 하는 전자기 발사체와 알루미늄 분말을 이용한 파렛트 제조 방법을 구현함으로써, 승강체의 빠른 가속도 및 충격 중량에 의해 파렛트 금형틀에 담긴 3mm 이하의 입도를 갖는 알루미늄 분말들이 순간적으로 열전리(Thermal Ionization) 현상을 유발시켜 분말들 간에 서로 균등하게 열융착이 가능하여 고품질의 알루미늄 파렛트 제작 물론 산업용 알루미늄 부산물을 다양하게 재활용 할 수 있다, 또한 산업용 알루미늄 부산물을 파쇄-건조-분쇄 또는 파쇄-분쇄-건조하고 일정한 성분으로 혼합 교반하는 톱다운 방식에 의해 제조된 AL 분말을 사용하기 때문에 성형품의 경도 및 비중을 자유롭게 조절이 가능하여 다양한 알루미늄 분말 성형품을 제작할 수 있는 독특한 효과가 있다.

Description

전자기 발사체와 알루미늄 분말을 이용한 파렛트 제조 방법{Method for manufacturing projectile using electromagnetic plants and aluminum powder}

본 발명은 알루미늄 분말을 이용한 파렛트 제조 방법에 관한 것으로, 특히 산업용 알루미늄 부산물을 톱다운 방식에 의해 혼합 제조된 AL 분말을 전자기 발사체의 전자기력에 의해 가속화되는 승강체의 충격 중량으로 AL 분말을 고화시키도록 한 전자기 발사체와 알루미늄 분말을 이용한 파렛트 제조 방법에 관한 것이다.

일반적으로, 파렛트(Pallet)는 지게차 따위로 물건을 실어 나를 때 물건을 안정적으로 옮기기 위해 사용하는 평판 구조물이다. 이러한 평판 구조물을 갖는 파렛트는 폴리에틸렌(Polyethylene, PE)이나 폴리프로필렌(polypropylene, PP), 폴리염화비닐(Polyvinylchloride, PVC)등의 합성수지계열의 플라스틱이나 목재를 사용하여 제작되며 상판과 하판 사이에 지지대가 형성되어 있다.

2003년 생산자책임재활용(EPR, Extended Producer Responsibility)제도 도입 후, 국내에서는 폐플라스틱을 효과적으로 재생 및 재활용하고자 폐플라스틱을 활용한 다양한 파렛트 제조 방법들이 고안되어 왔다.

폐플라스틱을 활용한 파렛트의 제조 방법은, 단일 품목의 원료 또는 그에 소량의 폐플라스틱이 혼합된 원료를 압출기에서 3mm 이하의 입도를 갖도록 압출하여 진공 또는 사출기에서 일정한 형틀로 주입하여 그 형틀에 따라 사출 성형되게 하고 이를 숙성 및 냉각하여 완제품을 생산하게 된다. 이때 폐플라스틱 혼합에 따른 용융 및 압출 과정에서 원료의 밀도가 다소 저밀도 상태로 성형되므로 내구성이 저하되는 원인이 되어 결합력이 상대적으로 떨어지는 폐플라스틱의 함량이 증가할수록 그 내구성 및 강도 등이 취약하게 되므로 그 혼합량에 제한을 받게 되는 원인이 되고 있다.

이러한 문제점을 해결하고자, 국내 등록실용신안공보(Y1) 제20-0422420호(2006.07.26)의 폐플라스틱과 결합체를 이용하는 파렛트 제조장치가 제안된 바 있으나, 이 역시 플라스틱 파렛트의 사용 폐기에 따른 폐플라스틱을 배출하는 문제점이 있다.

한편, 국내 등록특허공보(B1) 제10-1736947호(2017.05.17)의 중력 타격식 분말 고화장치에 의하면, 하단에 타격부(11)가 형성된 승강체(10)를 낙하시켜 용기(30)에 적재된 난소결성 금속이나 세라믹 분말 등의 분말상(粉末狀)의 원료를 고속으로 타격하여 고화(固化)시킴으로써, 원료 분말에 작용하는 충격량을 일정하게 유지할 수 있어 안정적인 공정 및 품질 관리가 가능하며, 승강체(10)의 충격 중량을 기민하고 정밀하게 조절이 가능하다. 라고 개시되어 있다.

위 특허기술의 승강체(10)의 충격 중량을 조절하는 핵심 기술을 살펴보면, 승강체(10)의 자중을 추가하는 착탈추(13)와 액튜에이터(47)에 의해 압축되는 스프링(27) 및 승강체를 가속시키는 구동모터(61)를 갖는 한 쌍의 가속륜(60)에 의해 승강체의 충격 중량을 조절하도록 구성되어 있다.

그러나 이 특허기술은 금속분말의 입도에 따른 승강체의 충격 중량에 의해 고화여부를 결정짓도록 하는 구동모터(61)의 속도제어장치가 전혀 결여되어 있으므로 구동 모터 자체의 회전속도 밖에 승강체의 낙하 가속력을 갖지 못하며, 또한 액튜에이터(47)에 의해 압축되는 스프링(27)과 승강체(10)의 자중을 추가하는 착탈추(13)를 금속분말의 입도에 따라 교체해야 하는 사용자의 불편한 문제점이 여전히 남아 있다.

따라서 본 발명은 전술한 문제점을 해소할 수 있는 전혀 새로운 전자기 발사체와 알루미늄 분말을 이용한 파렛트 제조 방법을 제안한다.

본 발명의 목적은 보다 상세하게는, 산업용 알루미늄 부산물을 파쇄-건조-분쇄 또는 파쇄-분쇄-건조하고 일정한 성분으로 혼합 교반하는 톱다운 방식에 의해 제조된 AL 분말을 펄스파워로 구동되는 전자기 발사체의 전자기력에 의해 승강체가 순간 가속화되면서 충격 중량으로 고화시키는 방법을 구현함으로써, 파렛트 금형틀에 담긴 알루미늄 분말들이 순간적으로 열전리 현상을 유발시켜 분말입자 간에 서로 강한 결합력으로 균등하게 열융착이 가능하여, 고품질의 알루미늄 파렛트를 제작할 수 있도록 한 전자기 발사체와 알루미늄 분말을 이용한 파렛트 제조 방법을 제공한다.

전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 장치에 대한 특징은, 산업용 알루미늄 부산물을 큰 입자에서 작은 입자로 파쇄하고 분쇄하여 건조하는 톱다운 방식(Top Down System)으로 미세화 시킨 후, AL 분말의 성분 특성에 따라 혼합 성분을 교반하여 알루미늄 분말을 제조하는 제1 단계와; 상기 제조된 알루미늄 분말을 파렛트 금형틀에 충진시킨 상태에서 나란하게 배치되는 한 쌍의 전도체를 갖는 전자기 발사체(Electromagnetic Projectile)에 펄스파워(Pulse Power)의 순간 동작 시 고전압 대전류 인가에 따른 자기장의 상호 작용을 발생시키는 전자기력에 의해 상기 한 쌍의 전도체 사이에 위치하는 승강체를 가속화시켜 충격 중량으로 AL 파렛트 부속품인 상판과 하판 및 지지대를 각각 성형시키는 제2 단계와; 상기 성형된 3가지 AL 파렛트 부속품은 연속식 열처리기를 사용하여 알루미늄 용융온도의 80% 내지 85%의 열을 가하여 15분 내지 25분으로 열처리하는 제3 단계와; 상기 열처리된 3가지 AL 파렛트 부속품을 조립 또는 용접되어 AL 파렛트를 완성시키는 제4 단계가 포함되는 것을 특징으로 하는 전자기 발사체와 알루미늄 분말을 이용한 파렛트 제조 방법을 제공한다.

본 발명의 다른 실시 예에 따르면, 상기 제1 단계의 AL 분말이 혼합되는 성분은, 다음 데이터와 같이 혼합 성분을 교반하되, 여기서 ↑:이상, ↓:이하이며,

90% 내지 99%의 알루미늄 분말이 제조되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 또 다른 실시 예에 따르면, 상기 제1 단계의 알루미늄 분말 제조 방법은, 산업용 알루미늄 부산물을 용해하여 가스아토마이저(Gas Atomizer)를 통해 수분사, 에어분사 중에서 어느 하나를 선택하여 미세화 시켜 제조되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 또 다른 실시 예에 따르면, 상기 파렛트 금형틀(400)은, 상판(A)과 하판(B) 및 상기 상ㆍ하판을 지지하는 지지대(C)로 하는 3가지 파렛트 부속품을 성형하기 위한 금형틀로 구분되며, 상기 상판(A)과 하판(B) 및 상기 상ㆍ하판을 지지하는 지지대(C)의 성형품의 전체적인 모서리부분은 외부 충돌 시 파렛트와 작업자를 보호하기 위해 곡면 처리되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 또 다른 실시 예에 따르면, 상기 3가지 금형틀(A,B,C) 각각에 대한 상부면의 금형틀(A',B',C')은, 평면으로 성형되되, 상기 상부면 금형틀의 상판(A')에는 미끄럼 방지를 위한 무늬 결이 형성되며, 상기 승강체(300)의 하단부에 탈ㆍ부착 가능하고, 상기 지지대(C)는, 중(重)하중을 견딜 수 있도록 "Ⅰ"자형으로 성형되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 전자기 발사체와 알루미늄 분말을 이용한 파렛트 제조 방법은 다음과 같은 효과가 있다.

(1) 본 발명은 승강체의 빠른 가속도 및 충격 중량에 의해 파렛트 금형틀에 담긴 3mm 이하의 입도를 갖는 알루미늄 분말들이 순간적으로 열전리(Thermal Ionization) 현상을 유발시켜 분말입자 간에 서로 균등하게 열융착이 가능하여 고품질의 알루미늄 파렛트 제작 물론 산업용 알루미늄 부산물을 다양하게 재활용 할 수 있다.

(2) 본 발명은 산업용 알루미늄 부산물을 파쇄-건조-분쇄 또는 파쇄-분쇄-건조하고 일정한 성분으로 혼합 교반하는 톱다운 방식에 의해 제조된 AL 분말을 사용하기 때문에 성형품의 경도 및 비중을 자유롭게 조절이 가능하여 다양한 알루미늄 분말 성형품을 제작할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 종래 기술에 대한 분말 고화 장치를 나타낸 도면
도 2는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 전자기 발사체와 알루미늄 분말을 이용한 파렛트 제조 장치에 대한 전체 기술적 구성을 나타낸 도면
도 3은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 전자기 발사체와 알루미늄 분말을 이용한 파렛트 제조 장치에 대한 전자기 발사체를 개략적으로 나타낸 도면
도 4는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 전자기 발사체와 알루미늄 분말을 이용한 파렛트 제조 장치에 대한 펄스파워 전원장치를 나타낸 도면
도 5는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 전자기 발사체와 알루미늄 분말을 이용한 파렛트 제조 방법에 대한 플로워 챠트

이하, 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 우선 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 하며 비록 종래기술과 동일한 부호가 표시되더라도 종래기술은 그 자체로 해석하여야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.

먼저, 도 2 내지 도 4를 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 전자기 발사체와 알루미늄 분말을 이용한 파렛트 제조 장치에 대한 핵심 기술적 수단은, 크게는 코일 건(200)과 승강체(300) 및 파레트 금형틀(400)을 고정 지지하는 H-Beam 구조체(100)와 알루미늄 분말을 타격하여 고화(固化)시키는 승강체를 전자기력을 이용하여 충격 중량을 가속화시키는 한 쌍의 전도체를 갖는 전자기 발사체(Electromagnetic Gen, 200), 상기 한 쌍의 전도체 사이에 위치하여 자기장의 상호 작용을 발생시키는 전자기력에 의해 가속화되는 전도체를 갖는 승강체(300), 상기 승강체의 충격 중량에 의해 알루미늄 분말이 정형화된 파렛트의 구성 폼(Form)으로 고화시키는 파렛트 금형틀(400), 상기 전자기 발사체에 펄스파워의 순간 동작에 의해 고전압 대전류를 공급하는 펄스파워 전원장치(500)로 이루어진다.

도 2를 참조하여, 상기 H-Beam 구조체(100)는, 상기 전자기 발사체(200)와 승강체(300) 및 파렛트 금형틀(400)을 고정 지지하는 수단으로, 일정 규격의 H-Beam을 사용하여 직사각형 구조로 제작되며, 좌우 측면에는 C형강으로 보강된다. 그리고 상기 H-Beam 구조체의 기저부(110)에는 상기 파렛트 금형틀(400)을 탈ㆍ부착 및 고정 가능한 제1 브라켓(120)이 강구되고, 상기 파렛트 금형틀(400)이 고정되는 상기 제1 브라켓(120)의 주위에는 승강체(300)를 상하로 왕복 운동 및 가속화시키는 전자기 발사체(200)를 고정 지지시키는 지지대(130)의 기저부를 고정시키는 앵커볼트(Anchor Volt, 140)가 콘크리트 바닥에 하나 이상으로 설치된다.

또한, 상기 H-Beam 구조체(100)의 상부에는, 상기 승강체(300)를 권상시키는 권상기(310)와 상기 전자기 발사체(200)에 의해 승강체(300)가 가속화되어 타격 시 발생되는 작용 반작용에 따른 충격을 상하로 흡수하는 고강도 스프링(320,330)과 상기 승강체(300)의 홀딩 및 안전 점검을 위한 안전장치(360)와 상기 전자기 발사체와 안전장치를 장착시키는 제2 브라켓(150) 및 제3 브라켓(160)이 각각 구비된다.

그리고 상기 H-Beam 구조체(100)의 기저부(110) 4곳에는 콘크리트 바닥에 설치된 앵커와 고정 가능하도록 앵커 홀(170)이 각각 형성된다.

도 2 및 도 3을 참조하여, 상기 전자기 발사체(Electromagnetic Gen, 200)는, 상기 H-Beam 구조체(100)의 지지대(130)와 제2 브라켓(150) 및 제3 브라켓(160) 사이에 장착되며, 상기 파렛트 금형틀(400)에 담긴 소정의 알루미늄 분말을 타격하여 고화(固化)시키는 상기 승강체(300)의 충격 중량을 전자기력을 이용하여 가속화시키는 수단으로, DC 전류를 흘릴 수 있는 한 쌍의 전도체(210,220)가 서로 평행선을 유지하여 나란하게 배치된다.

여기서, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 전자기 발사체(Electromagnetic Gen, 200)에 대한 동작 방법을 상세하게 설명하면, 자기장의 변화로 인해 전류가 발생하는 패러데이의 유도법칙인 전자기 유도를 이용하여 전기 전도체를 갖는 상기 승강체(300)의 낙하 충격량을 가속화시키는 발사 장치이다. 즉, 한 쌍의 전도체(210,220)에 사이에 전기 전도체를 갖는 상기 승강체(300)를 끼워 넣은 후, 상기 펄스파워 전원장치(500)에서 공급되는 고전압 DC 펄스전압을 인가하면 전류의 흐름에 따라 자기장의 상호 작용을 발생시키는 전자기력에 의해 승강체(300)는 상기 한 쌍의 전도체(210,220)에 사이에서 낙화 속도가 가속화되면서 큰 충격 중량을 갖게 된다. 이 상태에서 한 쌍의 전도체(210,220)에 더욱 강한 고전압 DC 펄스전압을 인가하면 큰 전류가 흐르면서 로렌츠 힘(Lorents Force)에 의해 반발력이 발생한다. 로렌츠 힘으로 가속한 승강체(300)는 자기장 안에서 전류가 받는 힘의 방향으로 나타내는 플레밍의 왼손법칙에 따라 승강체(300)의 낙하 속도는 보다 더 가속화하게 된다. 이때 한 쌍의 전도체(210,220)와 승강체(300)는 전기적으로 하나의 폐회로(Closed Circuit)가 이루어지므로 승강체(300)는 매우 빠른 속도로 한 쌍의 전도체를 타고 낙화하기 때문에 한 쌍의 전도체(210,220)와 승강체(300) 사이에는 마찰이 발생한다.

따라서 본 발명의 실시 예에서는 승강체(300)가 매우 빠른 속도로 한 쌍의 전도체(210,220)를 타고 낙화될 때 발생되는 마찰저항을 최소화시키기 위해서는 한 쌍의 전도체(210,220)와 승강체(300)가 서로 접촉되는 부분에 마찰저항을 줄이기 위한 전도성 슬립(Slip) 수단이 강구되거나 전도성 물질의 내마모성 코팅 액이 도포될 수 있다.

도 2 및 3을 참조하여, 상기 승강체(300)는, 상기 전자기 발사체(200)의 한 쌍의 전도체(210,220) 사이에 위치하여 전기적인 폐회로(Closed Circuit)를 이루며, 상기 파렛트 금형틀(400)에 담겨진 소정의 알루미늄 분말을 충격 중량으로 타격하는 수단으로, 상기 전자기 발사체(200)에서 발생되는 자기장의 상호 작용을 발생시키는 전자기력에 의해 상기 승강체(300)의 속도가 가속화될 수 있도록 하기 위하여 전기 전도체를 갖는 재질을 사용한다.

또한, 상기 승강체(300)는, 상기 전자기 발사체(200)의 한 쌍의 전도체(210,220) 사이에서 상하 왕복 운동에 따른 마찰저항을 최소화시키기 위해서는 일정 규격의 체적을 갖고 직사각형상으로 제작하되, 상하 선단부분에는 중심 단면적에 비해 다소 작은 단면적으로 가공하여 상기 한 쌍의 전도체(210,220) 사이에서 상하로 왕복 운동을 할 때 슬립현상(Slip Effect)을 갖도록 한다.

또한, 상기 승강체(300)는, 본 발명의 실시 예에 따른 전자기 발사체와 알루미늄 분말을 이용한 파렛트 제조 장치 자체와 사용자의 안전을 위해서는 상기 구조체(100)의 상부에 탑재된 권상기(310)의 로프(Rope)와 연결되어 승ㆍ하강이 가능하도록 하며, 하강 시에는 승강체(300)의 자중(W)과 중력(G) 및 승강체(300)가 상기 구조체(100)에 매달린 높이(H), 그리고 상기 전자기 발사체(200)에 의해 속도가 가속화되는 가속도(α)를 고려하여, 상기 로프의 풀림과 감김에 따른 권상기(310)의 구동력을 단속 제어할 수 있다.

여기서, 상기 권상기(310)의 구동력을 단속 제어하는 수단은 아두이노(Arduino, 600)를 사용할 수 있다, 상기 승강체(300)의 낙하속도 및 충격량에 대한 파라미터, 즉 사전에 연산 처리한 프로그램을 상기 아두이노(600)의 메모리(610)에 저장함으로써 다양한 분말 고화 장치에 적용 가능하도록 한다.

상기 승강체(300)는, 상기 파렛트 금형틀(400)에 형성된 파렛트의 상판(A)과 하판(B) 및 상ㆍ하판을 지지하는 지지대(C) 각각에 대응하는 상부 금형틀인 타격부(340)가 상기 승강체의 샤프트(Saft,330)에 탈ㆍ부착 가능하도록 하여 다양한 금형작업에 적용될 수 있도록 한다.

도 2 및 도 3을 참조하여, 상기 파렛트 금형틀(400)은, 상기 승강체(300)의 충격 중량에 의해 알루미늄 분말이 정형화된 파렛트의 구성 폼(Form)으로 성형시키는 수단으로, 상기 승강체(300)의 충격 중량에 의해 알루미늄 파렛트의 상판(A)과 하판(B) 및 상ㆍ하판을 지지하는 지지대(C)가 성형(혹은 고화)될 수 있도록 상기 알루미늄 파렛트의 상판(A)과 하판(B) 및 상ㆍ하판을 지지하는 지지대(C) 각각에 대한 하부 금형틀이 상기 파렛트 금형틀(400)의 내부에 형성된다. 그리고 상기 파렛트 금형틀(400)은 상기 구조체(100)의 제1 브라켓(120)에 고정 설치된다.

도 2 내지 도 4를 참조하여, 상기 펄스파워 전원장치(500)는, 펄스파워(Plus Power)의 순간 동작에 의해 발생된 고전압 대전류를 상기 전자기 발사체(200)의 한 쌍의 전도체(210,220)에 공급하는 수단으로, 상기 펄스파워 전원장치(500)는, 상기 펄스파워 전원장치(500)는, 교류(AC) 전원을 변압시키는 고전압 변압기(510)와 상기 고전압 변압기의 출력 교류 전압을 제어하는 슬라이닥스(520)와, 상기 고전압 변압기와 슬라이닥스를 통해 출력된 고전압을 직류(DC) 전원으로 정류하는 전력용 반파 다이오드(530)와, 상기 DC 전류를 제한하기 위해 직렬로 연결되는 2개의 전류제한저항(540a,540b)과, 상기 2개의 전류제한저항을 통해 직류 고전압을 충전시키는 콘덴서 뱅크(550)와, 상기 콘덴서 뱅크에서 충전된 직류 고전압을 통과시키는 병렬로 연결된 단일동축케이블(560a,560b)과, 상기 동축케이블과 병렬로 연결되는 부하저항(570a,570b) 및 상기 부하저항에 병렬로 연결되어 고전압 펄스를 발생시키는 방전리액터(580)를 갖는 펄스파워 전원장치의 회로를 구성하였다.

여기서, 상기 펄스파워 전원장치(500)에는 3전극 스위치(Spark Gap Switch, 590)에 트리거 회로에서 발생되는 트리거 신호(Trigger Signal)를 인가하여 연면방전을 일으킴과 동시에 상기 3전극 스위치(590)의 주 전극 사이에 방전을 발생시켜 상기 콘덴서 뱅크(550)에 충전된 직류 고전압이 병렬로 연결된 상기 단일동축케이블(560a,560b)을 통하여 상기 부하저항(570a,570b) 양단에 펄스(Plus)상으로 공급되도록 하였다.

여기서, 상기 펄스파워 전원장치(500)에 대하여 상세하게 설명하면, 상기 단일동축케이블(560a,560b)의 임피던스를 일정 값으로 설정한 후, 상기 부하저항(570a,570b) 값을 최저에서 최고 범위로 설정하여 일정 값 단위로 증가시키면, 상기 부하저항에 병렬로 연결된 방전리액터(580)로 고전압 펄스 에너지가 순간적으로 방전되며, 상기 단일동축케이블(560a,560b)을 2단으로 병렬로 연결된 경우에는 고전압이 2배로 발생되고, n단으로 병렬로 연결할 경우에는 n배의 고전압 펄스를 제작하는 것이 가능하다.

따라서 본 발명의 실시 예에 따른 상기 펄스파워 전원장치(500)는 상기 전자기 발사체(200)에 펄스파워의 순간 동작에 따른 고전압 대전류의 공급 조절이 가능함으로써, 앞서 배경기술에서 언급된 종래의 승강체(10)의 자중을 추가하는 착탈추(13)와 액튜에이터(47)에 의해 압축되는 스프링(27) 및 승강체를 가속시키는 구동모터(61)를 갖는 한 쌍의 가속륜(60)에 의해 승강체의 충격 중량을 조절하는 기술에 비해 상기 승강체(300)의 충격 중량을 보다 더 자유롭게 조절할 수 있는 독특한 특징이 있다.

이하, 도 5를 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 전자기 발사체와 알루미늄 분말을 이용한 파렛트 제조 방법에 대하여 상세하게 설명한다.

먼저, 알루미늄 분말을 제조하는 제1 단계(S100)를 갖는다.

상기 제1 단계의 알루미늄 분말 제조 방법은, 산업용 알루미늄 부산물을 큰 입자에서 작은 입자로 파쇄하고 분쇄하여 건조하는 톱다운 방식(Top Down System)으로 미세화 시킨 후, AL 분말의 성분 특성에 따라 혼합 성분을 교반하여 90% 내지 99%의 알루미늄 분말을 제조한다.

여기서, 본 발명의 실시 예에 따른 AL 분말의 성분 특성에 따른 혼합성분 비율은 <Table. 1>과 같다.

이와 같이, 알루미늄에 구리, 망간, 마그네슘, 규소, 아연, 니켈 등의 원소를 첨가함으로써, 본 발명의 실시 예에 따른 알루미늄 분말을 이용한 파렛트의 내식성, 내열성 또는 강도를 높이기 위하여 <Table. 1>과 같이 산업업 부산물인 알루미늄을 톱다운방식으로 처리한 분말에 상기 원소들을 혼합(혹은 첨가)하여 알루미늄 파렛트 제조용 분말을 제조한다. 이러한 원소 첨가물은 알루미늄 파렛트 제작에 따른 경도와 비중을 조절할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시 에에 따른 상기 알루미늄 분말은 상기 제1 단계의 알루미늄 분말 제조 방법은, 산업용 알루미늄 부산물을 용해하여 가스아토마이저(Gas Atomizer)를 통해 수분사, 에어분사 중에서 어느 하나를 선택하여 미세화 시켜 제조할 수 있다.

다음은, 상기 제조된 알루미늄 분말을 상기 파렛트 금형틀(400)에 충진시킨 상태에서 나란하게 배치되는 한 쌍의 전도체(210,220)를 갖는 상기 전자기 발사체(Electromagnetic Projectile, 200)에 펄스파워(Pulse Power)의 순간 동작 시 고전압 대전류 인가에 따른 자기장의 상호 작용을 발생시키는 전자기력에 의해 상기한 쌍의 전도체(210,220) 사이에 위치하는 승강체(300)를 가속화시켜 충격 중량으로 AL 파렛트 부속품인 상판과 하판 및 지지대를 각각 성형(혹은 고화)시키는 제2 단계(S200)를 갖는다.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 승강체(300)의 충격 중량에 의해 고화되는 AL 파렛트 제조에 따른 상기 파렛트 금형틀(400)은, 상판(A)과 하판(B) 및 상기 상ㆍ하판을 지지하는 지지대(C)로 하는 3가지 파렛트 부속품을 성형하기 위한 금형틀로 나누며, 이때 상기 3가지 금형틀 각각에 대한 상부면의 금형틀(A',B',C')은 평면으로 성형하여 상기 승강체(300)의 하단부에 탈ㆍ부착시키거나 상기 승강체(300) 자체의 하단 평면부에 금형을 형성시키는 것을 포함한다.

여기서, 상기 승강체(300)의 하단부에 상부면의 금형틀(A',B',C')을 탈ㆍ부착시키는 이유는 파렛트와 같은 상ㆍ하판 성형품은 일정한 규격의 면적단위를 갖기 때문에 상기 전자기 발사체(200)를 구성하는 한 쌍의 레일(210,220 사이에서 상하로 왕복 운동하는 승강체(300)의 운동 방해와 승강체가 지나치게 크게 설계되는 것을 방지하기 위함이다.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 승강체(300)에 탈ㆍ부착되는 상부면 금형틀의 상판(A)에는 미끄럼 방지를 위한 무늬 결이 형성되는 것을 포함한다.

여기서, 상기 미끄럼 방지를 위한 무늬 결이 상판(A)에 형성되도록 하는 것은, 알루미늄 파렛트의 상판 위에 제품이 적재된 상태에서 지게차 등으로 이동하거나 파렛트를 적재할 경우 쉽게 미끄러지거나 넘어지지 않도록 하기 위함이다.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 금형틀의 지지대(C)는, 중(重)하중을 견딜 수 있도록 "Ⅰ"자형으로 성형되는 것을 포함한다.

또한, 상기 상판(A)과 하판(B) 및 상기 상ㆍ하판을 지지하는 지지대(C)의 전체적인 모서리부분은 외부 충돌 시 파렛트와 작업자를 보호하기 위해 곡면 처리되는 것을 포함한다.

또한, 상기 성형(혹은 고화)된 3가지 AL 파렛트 부속품은 연속식 열처리기를 사용하여 알루미늄 용융온도의 80% 내지 85%의 열을 가하여 15분 내지 25분으로 열처리하는 제3 단계(S300)를 포함한다.

여기서, 상기 성형품에 대한 열처리는 연속식 열처리기를 사용하여 알루미늄의 용융 온도의 80% 내지 85%의 열을 가하여 15분 내지 25분으로 열처리함으로써, 성형(혹은 고화) 과정에서 발생된 알루미늄 성형품의 표면에서 발생된 산화피막을 제거하고 알루미늄 분말입자 간의 결합력을 강화시키도록 한다.

다시 말해서, 상기 승강체(300)의 빠른 가속도 및 충격 중량에 의해 상기 파렛트 금형틀(400)에 담긴 알루미늄 분말 입자들이 순간적으로 열전리(Thermal Ionization) 현상을 유발시켜 AL 분말입자 간에 서로 강한 결합력으로 균등하게 열융착이 가능함으로써, 고품질의 알루미늄 파렛트를 제작할 수 있는 특징이 있다.

마지막으로, 상기 열처리된 3가지 AL 파렛트 부속품을 조립 또는 용접되어 AL 파렛트를 완성시키는 제4 단계(S400)가 포함된다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 전자기 발사체와 알루미늄 분말을 이용한 파렛트 제조 방법에 따른 성형(혹은 고화) 부속품의 경도 및 비중 테스트 결과를 상세하게 설명한다.

본 발명의 테스트용 샘플의 규격은 높이 32mm, 상부직경 40mm, 하부직경 50mm, 중량 135g(Sample 1)과 138(Sample 2) 및 138(Sample 3)을 사용하였다. 또한 경도 측정용 장비는 Rockwell Hardness Tester(DTR-3000N, KR)이고, 단위(HRC) 및 작동 하중은 150(Kgf)이다. 그리고 측정 위치는 윗면과 옆면 및 아랫면이다. 또한 비중 측정 장비는 Electronic Densimeter MD-3005 (JP)이다.

하기 <Table. 2> 및 <Table. 3>을 참조하여, 본 발명의 테스트 결과를 설명하면 다음과 같다.

일반적으로, 알루미늄의 경도(혹은 비강도 표준값)는 116.8Mpa이고 비중(혹은 밀도) 표준값은 2.7(g/cm³)인 반면, 알루미늄 분말인 경우 무수한 분말 입자들을 갖기 때문에 경도 및 비중의 표준 값보다 다소 낮은 수치를 보이는 것이 당업계의 자명한 사항이다.

그러나 본 발명의 실시 예에 따른 상기 <Table 2> 및 <Table. 3>에서 보는 바와 같이, 본 발명은 산업용 알루미늄 부산물을 파쇄-건조-분쇄 또는 파쇄-분쇄-건조하고 일정한 성분으로 혼합 교반하는 톱다운 방식에 의해 제조된 AL 분말에 상기 <Table. 1>의 원소들을 혼합(혹은 첨가)하기 때문에 일반적인 알루미늄 분말의 경도 및 비중과는 큰 차이가 없음을 알 수 있다. 이러한 미차 정도는 알루미늄 분말에 첨가되는 원소들의 혼합 비율 조정을 통해 충분히 극복 가능하므로 다양한 알루미늄 분말 성형품을 제작할 수 있는 특징이 있다.

이와 같이, 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 전자기 발사체와 알루미늄 분말을 이용한 파렛트 제조 방법은, 산업용 알루미늄 부산물을 파쇄-건조-분쇄 또는 파쇄-분쇄-건조하고 일정한 성분으로 혼합 교반하는 톱다운 방식에 의해 제조된 AL 분말을 펄스파워로 구동되는 상기 전자기 발사체(200)의 전자기력에 의해 승강체(300)가 순간 가속화되면서 충격 중량으로 고화시키는 방법을 구현함으로써, 상기 승강체의 빠른 가속도 및 충격 중량에 의해 파렛트 금형틀에 담긴 3mm 이하의 입도를 갖는 알루미늄 분말들이 순간적으로 열전리(Thermal Ionization) 현상을 유발시켜 분말입자 간에 서로 균등하게 열융착이 가능하여 고품질의 알루미늄 파렛트 제작 물론 산업용 알루미늄 부산물을 다양하게 재활용 할 수 있다. 또한 산업용 알루미늄 부산물을 파쇄-건조-분쇄 또는 파쇄-분쇄-건조하고 일정한 성분으로 혼합 교반하는 톱다운 방식에 의해 제조된 AL 분말을 사용하기 때문에 성형품의 경도 및 비중을 자유롭게 조절이 가능하여 다양한 알루미늄 분말 성형품을 제작할 수 있는 독특한 특징이 있다.

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서 본 발명에 개시된 실시 예는 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시 예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

100 : H-Beam 구조체 110 : 기저부
120 : 제1 브라켓 130 : 지지대
140 : 앵커볼트 150 : 제2 브라켓
160 : 제3 브라켓 170 : 앵커 홀
200 : 전자기 발사체 210,220 : 한 쌍의 전도체
300 : 승강체 310 : 권상기
320,330 : 고강도 스프링 340 : 샤프트
350 : 타격부 360 : 안전장치
400 : 파렛트 금형틀 500 : 펄스파워 전원장치
510 : 고전압 변압기 520 : 슬라이닥스
530 : 전력용 반파 다이오드 540a,540b : 저항
550 : 콘덴서 뱅크 560a,560b : 단일동축케이블
570a,570b : 부하저항 580 : 방전리액터
590 : 3전극 스위치 600 : 아두이노
610 : 메모리

Claims

산업용 알루미늄 부산물을 큰 입자에서 작은 입자로 파쇄하고 분쇄하여 건조하는 톱다운 방식(Top Down System)으로 미세화 시킨 후, AL 분말의 성분 특성에 따라 혼합 성분을 교반하여 알루미늄 분말을 제조하는 제1 단계와;
상기 제조된 알루미늄 분말을 파렛트 금형틀에 충진시킨 상태에서 나란하게 배치되는 한 쌍의 전도체를 갖는 전자기 발사체(Electromagnetic Projectile)에 펄스파워(Pulse Power)의 순간 동작 시 고전압 대전류 인가에 따른 자기장의 상호 작용을 발생시키는 전자기력에 의해 상기 한 쌍의 전도체 사이에 위치하는 승강체를 가속화시켜 충격 중량으로 AL 파렛트 부속품인 상판과 하판 및 지지대를 각각 성형시키는 제2 단계와;
상기 성형된 3가지 AL 파렛트 부속품은 연속식 열처리기를 사용하여 알루미늄 용융온도의 80% 내지 85%의 열을 가하여 15분 내지 25분으로 열처리하는 제3 단계와;
상기 열처리된 3가지 AL 파렛트 부속품을 조립 또는 용접되어 AL 파렛트를 완성시키는 제4 단계가 포함되는 것을 특징으로 하는 전자기 발사체와 알루미늄 분말을 이용한 파렛트 제조 방법.
제1 항에 있어서,
상기 제1 단계의 AL 분말이 혼합되는 성분은, 다음 데이터와 같이 혼합 성분을 교반하되, 여기서 ↑:이상, ↓:이하이며,

90% 내지 99%의 알루미늄 분말이 제조되는 것을 특징으로 하는 전자기 발사체와 알루미늄 분말을 이용한 파렛트 제조 방법.
제1 항에 있어서,
상기 제1 단계의 알루미늄 분말 제조 방법은, 산업용 알루미늄 부산물을 용해하여 가스아토마이저(Gas Atomizer)를 통해 수분사, 에어분사 중에서 어느 하나를 선택하여 미세화 시켜 제조되는 것을 특징으로 하는 전자기 발사체와 알루미늄 분말을 이용한 파렛트 제조 방법.
제1 항에 있어서,
상기 파렛트 금형틀(400)은, 상판(A)과 하판(B) 및 상기 상ㆍ하판을 지지하는 지지대(C)로 하는 3가지 파렛트 부속품을 성형하기 위한 금형틀로 구분되며, 상기 상판(A)과 하판(B) 및 상기 상ㆍ하판을 지지하는 지지대(C)의 성형품의 전체적인 모서리부분은 외부 충돌 시 파렛트와 작업자를 보호하기 위해 곡면 처리되는 것을 특징으로 하는 전자기 발사체와 알루미늄 분말을 이용한 파렛트 제조 방법.
제4 항에 있어서,
상기 3가지 금형틀(A,B,C) 각각에 대한 상부면의 금형틀(A',B',C')은, 평면으로 성형되되, 상기 상부면 금형틀의 상판(A')에는 미끄럼 방지를 위한 무늬 결이 형성되며, 상기 승강체(300)의 하단부에 탈ㆍ부착 가능하고, 상기 지지대(C)는, 중(重)하중을 견딜 수 있도록 "Ⅰ"자형으로 성형되는 것을 특징으로 하는 전자기 발사체와 알루미늄 분말을 이용한 파렛트 제조 방법.