KR20120127863A - 전기폭발법을 이용한 나노분말 제조장치 - Google Patents

전기폭발법을 이용한 나노분말 제조장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은, 전기 폭발법을 이용하여 나노분말을 제조하는 장치에 있어서, 내부에서 금속 와이어가 고전압으로 폭발되어 나노분말로 형성되는 챔버와, 상기 챔버의 상부에 배치되며, 한쌍의 상단롤과 한쌍의 하단롤을 구비하여 상기 상단롤에서 상기 하단롤로 상기 금속 와이어가 안내되도록 하는 롤러부와, 상기 상단롤의 상부에 배치되며, 상기 챔버 내로 금속 와이어가 제대로 공급되지 않을 때 상기 롤러부의 작동을 중지시켜 상기 챔버 내로 금속 와이어가 계속 공급되는 것을 방지하는 와이어 공급조절부를 포함하는, 전기폭발법을 이용한 나노분말 제조장치에 관한 것이다.

Description

전기폭발법을 이용한 나노분말 제조장치{APPARATUS FOR MANUFACTURING OF NANO-POWDER USING ELECTRIC EXPLOSION OF WIRE}
본 발명은 유체 내에서 금속 와이어를 폭발시켜 나노분말을 제조하는 전기폭발법을 이용한 나노분말 제조장치에 관한 것이다.
나노 분말은 기존의 마이크론 입자와 다른 독특한 기계적, 화학적, 전자기적 특성을 나타내기 때문에 광범위한 산업 부품 등의 소재 등으로 그 연구 개발이 계속하여 이루어지고 있다. 이러한 나노 분말은 다양한 방법으로 제조될 수 있는데 그 중 나노 분말로 제조하고자 하는 금속 등의 와이어를 모재로 하여 이러한 와이어에 고전압을 인가하여 와이어를 폭발시켜 나노 분말로 제조하는 전기선 폭발법(Electric Explosion of Wire, EEW), 즉 전기폭발법이 이용되고 있다. 전기폭발법을 액중에서 실시하면 나노분말 제조와 동시에 유체 내로 나노 분말을 분산시킬 수 도 있으며, 기상에서 실시하면 고순도의 나노 분말을 비교적 단시간에 제조할 수 있는 장점이 있다.
이러한 전기 폭발법에 의한 나노 분말 제조는 챔버 내에서 와이어에 고전압이 인가되어 나노 분말이 되고, 이를 위하여 챔버 외부에서 내부로 와이어를 공급하게 된다. 그러나 챔버 내부의 고전압에 의하여 와이어가 녹아 전극에 눌어붙어 응고되는 등 챔버 내에서 와이어의 폭발이 원활히 일어나지 않는 경우가 생길 수 있다. 이러한 경우 챔버 외부에서 와이어의 공급을 차단하고, 챔버 내부에서 전극에 붙어 있는 불필요한 와이어를 수작업으로 제거한 후 다시 와이어를 세팅하여 챔버 내로 공급을 재개하여야 하는 불편함이 있었다.
이와 관련하여 국내공개특허 제2011-15342호(이하 '종래기술1'이라 함)에서는 금속선의 자동 피딩화가 가능한 전기폭발에 의한 금속 나노분말 제조방법 및 장치를 개시하고 있다. 그러나, 종래기술에서는 와이어의 공급을 중단해야 하는 상황에서 와이어의 피딩을 자동으로 중단시키는 구성이 빠져있다. 뿐만 아니라, 와이어의 공급을 중단하고 불필요한 와이어의 일부를 절단한 후 제거하는 기능이 없어 작업자가 이러한 일들을 수작업으로 진행하여야 하는 문제점이 있다.
또한, 국내공개특허 제2010-123238호(이하 '종래기술 2'라 함)에서는 전기선 폭발법을 사용하여 용이하게 나노 합금 분말을 제조하는 장치가 개시되어 있다. 종래기술 2에서는 와이어의 공급을 중단하여야 하는 상황에서 자동으로 공급을 중단시키는 구성이 없으며, 절단된 와이어를 자동으로 제거하는 구성이 없다. 그러므로 종래기술 2 역시 작업자가 수동으로 와이어의 공급을 중단하고 와이어를 절단한 후 제거해야 하는 문제점이 있었다.
본 발명의 목적은, 금속 와이어를 정상적으로 공급하지 못하는 상황이 발생하였을 때 금속 와이어의 공급을 자동으로 차단할 수 있는 전기폭발법을 이용한 나노분말 제조장치를 제공하는 것이다. 또한, 금속 와이어의 공급이 중단되면 이를 자동으로 절단하고 제거할 수 있는 전기폭발법을 이용한 나노분말 제조장치를 제공하는 것이다.
상기한 과제를 실현하기 위한 본 발명의 일 실시예와 관련된 전기폭발법을 이용한 나노분말 제조장치는, 전기 폭발법을 이용하여 나노분말을 제조하는 장치에 있어서, 내부에서 금속 와이어가 고전압으로 폭발되어 나노분말로 형성되는 챔버와, 상기 챔버의 상부에 배치되며, 한쌍의 상단롤과 한쌍의 하단롤을 구비하여 상기 상단롤에서 상기 하단롤로 상기 금속 와이어가 안내되도록 하는 롤러부와, 상기 상단롤의 상부에 배치되며, 상기 챔버 내로 금속 와이어가 제대로 공급되지 않을 때 상기 롤러부의 작동을 중지시켜 상기 챔버 내로 금속 와이어가 계속 공급되는 것을 방지하는 와이어 공급조절부를 포함할 수 있다.
상기 한쌍의 상단롤 중 하나의 롤은 유압 실린더에 의하여 좌우로 이동 가능한 것을 특징으로 할 수 있다.
상기 상단롤과 상기 하단롤의 사이에 배치되며, 내부에 상기 금속 와이어가 통과될 수 있는 공간이 형성되도록 상하로 길이를 갖는 원통형상으로서, 상기 상하 길이 중간에 절곡부가 형성된 스트레이트너를 더 포함할 수 있다.
상기 스트레이트너는, 평판형 받침대에 고정 결합되며, 상기 받침대의 상단과 하단에 각각 하나의 고정 결합되는 원판형 지지대가 더 구비되어, 상기 원판형 지지대가 모터와 연결되어 작업이 수행되는 동안 수평방향으로 회전하는 것을 특징으로 할 수 있다.
상기 와이어 공급조절부는, 무게 중심의 일측에는 상기 금속 와이어가 접촉되면서 통과하는 공급롤과, 상기 공급롤이 설치된 무게 중심의 반대편 일측에는 설치되는 추와, 상기 추의 하단에 상기 금속 와이어의 공급을 중단시키도록 형성되는 리미트 스위치를 포함할 수 있다.
상기 상단롤의 상부에 형성되며, 상기 금속 와이어가 일정한 텐션을 유지할 수 있도록, 상기 금속 와이어가 외측면에 접촉하여 하방향으로 안내되는 텐션유지롤과, 상기 텐션유지롤의 하단에 형성되는 무게추를 포함할 수 있다.
상기 상단롤의 상부에 형성되며, 상기 금속 와이어를 상기 상단롤로 안내하는 안내롤과, 상기 안내롤의 외측면에는 형성된 돌기와, 상기 안내롤이 한바퀴 회전할 때마다 상기 돌기에 의해 작동되는 길이감지 스위치가 더 형성될 수 있다.
상기 하단롤의 하단에 배치되며, 상기 금속 와이어가 절단되는 경우 상기 절단된 금속 와이어를 외부로 배출시키기 위한 와이어 배출부가 더 형성되는 것을 특징으로 할 수 있다.
상기 와이어 배출부는, 상기 절단된 금속 와이어를 걸어 잡아당길 수 있는 포크형의 회전체와, 상기 회전체를 상기 절단된 금속 와이어 쪽으로 이동시키고 상기 회전체를 회전시켜 금속 와이어를 걸 수 있는 구동체를 구비하는 것을 특징으로 할 수 있다.
상기 하단롤의 하부에 배치되며, 상기 금속 와이어가 상기 챔버로 공급되는 부분에서 상기 챔버 외부로 역류되는 나노분말을 흡입하여 외부로 배출할 수 있는 입자흡입부가 더 형성되는 것을 특징으로 할 수 있다.
상기 챔버의 외부에 설치되며, 상기 챔버 내부에서 고전압에 의해 상기 금속 와이어의 폭발이 일어나는 동안 상기 챔버 내부의 전압이나 전류를 계속 측정하여 상기 전압이나 전류에 이상이 발생하는 경우 이상 신호를 감지할 수 있는 신호감지부가 더 형성되는 것을 특징으로 할 수 있다.
상기 신호감지부는, 상기 챔버 내부에서 측정된 전압이나 전류값을 받아, 전구 등을 작동시켜 외부에서 작업자가 확인이 가능한 빛으로 표시하는 것을 특징으로 할 수 있다.
상기와 같이 구성되는 본 발명에 관련된 전기폭발법을 이용한 나노분말 제조장치에 의하면, 금속 와이어를 정상적으로 공급하지 못하는 상황이 발생하였을 때 금속 와이어의 공급을 자동으로 차단할 수 있어 제조 공정의 편의를 제공하는 효과가 있다. 또한, 금속 와이어의 공급이 중단되면 이를 자동으로 절단하고 제거함으로써, 나노 분말의 제조 공정을 자동화할 수 있고, 작업 효율을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 전기폭발법을 이용한 나노분말 제조장치의 사시도이다.
도 2a 및 도2b는 도 1의 일부를 확대하여 나타낸 평면도이다.
도 3a 및 도3b는 도 1의 일부를 확대하여 나타낸 평면도이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 전기폭발법을 이용한 나노분말 제조장치에 대하여 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 본 명세서에서는 서로 다른 실시예라도 동일?유사한 구성에 대해서는 동일?유사한 참조번호를 부여하고, 그 설명은 처음 설명으로 갈음한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 전기폭발법을 이용한 나노분말 제조장치의 사시도이다. 나노분말 제조장치는 챔버(10), 롤러부(20), 와이어 공급조절부(30), 유지부(40), 스트레이트너(50), 공급길이조절부(60), 와이어 배출부(70), 입자흡입부(80) 및 신호감지부(90)를 포함하여 구성된다.
챔버(10)는 내부에 고전압을 발생시키는 전극이 설치되고, 내부로 인입된 금속 와이어에 고전압을 걸어 이를 폭발시켜 나노 분말로 제조하는 공간을 구비하는 것이다. 챔버(10)는 상부에 덮개가 형성되고 덮개에 외부에서 공급되는 금속 와이어가 통과하는 인입구(11)가 형성되는 것이 바람직하다. 내부로 인입된 금속 와이어는 전극이 형성된 부분으로 내려와 일정 간격으로 발생하는 고전압에 의하여 순간적으로 폭발하여 나노 분말로 제조된다. 제조된 나노 분말은 기상에서 제조되는 경우 하방향으로 떨어져 일정한 용기에 수득된다. 액중에서 고전압에 의해 폭발되는 경우는 액중으로 분산되어 바로 나노유체로 제조되는 것 또한 가능하다.
챔버(10) 내부에 형성된 전극은 나노 와이어에 인접한 위치에서 고전압을 발생시키게 되는데 경우에 따라 계속된 고전압 발생에 의하여 와이어가 녹아 전극에 달라붙는 현상이 발생할 수 있다. 이러한 경우 챔버(10) 내에서 금속 와이어가 전극에 붙어 응고되면서 더 이상 금속 와이어의 폭발이 이루어지지 않아 작업을 중단하여야 하는 경우가 발생할 수 있다.
롤러부(20)는 도 1과 같이, 챔버(10)의 상부에 배치되는 것으로, 상단롤과 하단롤(22)로 구성된다. 상단롤과 하단롤(22)은 각각 한쌍의 롤로 이루어지는 것으로 금속 와이어는 상단롤(21)을 구성하는 한쌍의 롤 사이를 통과하여 하단롤(22)을 구성하는 한 쌍의 롤 사이로 안내되어 통과한다. 상단롤(21)과 하단롤(22)을 통과한 금속 와이어는 챔버(10) 상단의 인입구(11)를 통해 챔버(10) 내부로 이동되어 챔버(10) 내부에서 나노 분말로 제조된다. 상단롤(21)은 두 개의 롤로 이루어지는데, 이 중 하나의 롤(21a)은 도 2a 내지 도 2b와 같이, 하단에 설치된 유압 실린더(23)에 연결되어 유압 실린더(23)의 작동에 의하여 좌우로 이동될 수 있다. 구체적으로 상단롤(21) 중 하나의 롤(21a)은 소정의 지지판(24)에 의하여 기울어진 채 평상시 작업 중에는 도 2a와 같이, 와이어에 접하지 않는 위치에 빠져 있다. 평상 시 이와 같이 작업하다가 필요에 의해 유압실린더(23)가 지지판(24)을 위로 들어올리면서 도 2b와 같이, 금속 와이어 쪽으로 이동되어 금속 와이어와 접촉하면서 나머지 하나의 롤(21b) 사이에 끼워넣도록 하는 것이다. 이러한 이동이 필요한 때는 작업을 새로 시작하기 위해 새로운 금속 와이어가 세팅되는 경우 그 끝단을 잡아 내려 정확한 위치로 안내하는 것이 필요할 때이다. 혹은, 챔버(10) 내에서 전기 폭발이 오작동 하면서 금속 와이어를 절단하여 새로 작업을 시작하여야 할 때, 즉 새로운 와이어가 공급될 때 그 끝단을 잡아 하단으로 정확하게 이송할 필요가 있을 때 이와 같이 금속 와이어를 정확히 잡아 끌어 내리기 위하여 사용될 수 있다.
물론 이러한 하나의 롤(21a)의 좌우 이동은 하단에 설치된 유압 실린더(23)에 의하여 가능한 것만은 아니다. 이와 같이 하나의 롤을 금속 와이어에서 떨어지거나 맞붙는 위치로 이동시킬 수 있는 구성이면 어떠한 것이든 가능하다. 예를 들어, 롤이 이동 가능하도록 설치된 레일을 설치하는 것 또한 가능하다.
또한, 하단롤(22) 역시 두 개의 롤이 맞붙는 형태로 구성된다. 하단롤(22)은 상단롤(21)을 통과하여 하단으로 이송되는 금속 와이어를 받아 챔버(10)의 인입구(11)로 정확하게 안내하는 역할을 하는 것이다. 두 개의 롤 사이에 끼워져 금속 와이어가 하부로 이송되기 때문에 정확하게 인입구(11)로 안내되는 것이 용이하다.
와이어 공급조절부(30)는 도 1과 같이, 상단롤(21)의 상부에 배치되는 것이다. 와이어 공급조절부(30)는 챔버(10) 내에서 이상이 발생하여 금속 와이어를 공급하는 것을 중단하여야 하는 상황이 되었을 때 와이어의 공급을 자동으로 중단시키는 역할을 한다. 와이어 공급조절부(30)는 공급롤(31)과, 추(32)와, 리미트스위치(33)를 포함하여 이루어진다.
먼저 공급롤(31)과 추(32)는 각각 무게중심을 중심에 두고 각각 반대편에 위치할 수 있다. 즉 무게 중심의 일측에는 공급롤(31)이 형성되고, 무게 중심의 반대편 일측에 추(32)가 형성되는 형태일 수 있다. 공급롤(31)과 추(32)는 소정의 판에 좌우측에 배치되어 고정되는 형태일 수 있다. 추(32)는 공급롤(31)보다 무거워 무게중심은 늘 추(32)가 고정된 쪽으로 기울어 있는 것이 바람직하다. 도 2a 내지 도 2b을 참조하여 이에 대하여 상세히 설명한다. 도 2a는 평상시 작업이 진행되고 있을 때를 나타낸 도면으로, 이때에는 공급롤(31)의 외측면에 금속 와이어가 마찰되면서 하단으로 이송되기 때문에 금속 와이어의 텐션에 의한 하중으로 공급롤(31)이 무게를 받으면서 공급롤(31)과 추(32)가 평행을 이루며 유지되게 된다. 그러나, 도 2b와 같이, 금속 와이어가 하부에서 절단되는 경우 공급롤(31)에 걸리던 금속 와이어의 텐션에 의한 하중이 없어지거나 줄어들게 되고 이때 추(32) 쪽으로 무게 중심이 기울면서 추(32)의 하단에 설치되어 있던 리미트스위치(33)를 추(32)가 눌러 작동시키게 된다. 리미트스위치(33)가 작동되면 권취롤(R)의 작동이 멈추(32)면서 공급되던 금속 와이어가 자동으로 멈추(32)게 된다. 이와 같은 구성에 의하여 챔버(10) 내에 금속 와이어를 공급하지 말아야 하는 상황이 되면 자동으로 금속 와이어의 공급이 멈추게 된다.
텐션유지부(40)는 도 2a 내지 도 2b에 도시한 바와 같이, 권취롤(R)에서 이송되어 챔버(10)까지 금속 와이어가 이송되는 동안 와이어의 텐션을 일정하게 유지시켜주는 역할을 하는 것이다. 구체적으로, 텐션유지부(40)는 상단롤(21)의 상단에 위치하는 것일 수 있다. 텐션유지부(40)는 텐션유지롤(41)과 무게추(42)를 포함하여 구성될 수 있다. 텐션유지롤(41)은 권취롤(R)에서 이송된 금속 와이어가 외측면을 돌아 하단으로 안내되도록 하는 것이다. 도면과 같이, 권취롤(R)에서 나온 금속 와이어는 텐션유지롤(41)의 외측면을 돌아 하부로 이송되는데, 텐션유지롤(41)의 하부에는 일정하게 무게가 설정된 무게추(42)가 설치되어 있다. 무게추(42)는 미리 설정된 무게로 제작되며, 텐션유지롤(41)과 무게추(42)는 각각 하나의 축(43)에 대향된 위치에 설치되고, 축(43)의 일측이 회동 가능하도록 고정되어 있는 형태이다.
도면과 같이, 금속 와이어가 챔버(10) 내로 원활히 공급될 때에는 상기 텐션유지롤(41)에 걸리는 상기 금속 와이어의 텐션을 유지하도록 축이 일정한 각도를 유지하고 있다. 그러나 금속 와이어의 공급속도가 빨라지거나 느려지는 등 작업 조건에 의하여 텐션유지롤(41)에 걸리는 금속 와이어의 하중이 변화하면 축(43)의 회동 각도가 변화하며 추 무게에 의해 일정 텐션을 유지하게 된다. 즉, 금속 와이어의 공급이 빨라지면 텐션유지롤(41)에 걸리는 금속 와이어의 하중이 커지므로 축(43)이 좀 더 큰 각도로 회동하여 기울어지면서 무게추(42) 무게에 의한 일정 텐션을 유지하고, 금속 와이어의 공급이 느려지면 텐션유지롤(41)에 걸리는 금속 와이어의 하중이 작아지므로 축(43)의 회동 각도가 작아지면서 무게추(42) 무게에 의한 일정 텐션을 유지하게 되는 것이다.
스트레이트너(50)는 상단롤(21)과 하단롤(22) 사이에 배치되는 것이다. 스트레이트너(50)는 금속 와이어가 권취롤(R)에 감겨 있는 동안 받은 응력에 의하여 휘어짐 등 외형적 변형이 있으므로 이를 반듯하게 직선 형으로 펴주는 역할을 할 수 있다. 또한, 스트레이트너(50)의 또하나의 중요한 역할은 챔버(10) 내에서 이상이 발생하여 금속 와이어가 전극에 달라붙어 절단하여 줄 필요가 있을 때 금속 와이어를 자동으로 절단하여 주는 것이다.
구체적으로, 스트레이트너(50)는 상하 길이 방향으로 긴 속이 빈 원통형상으로 형성되며 그 내부로 금속 와이어가 통과되는 것이다. 스트레이터는 상하 길이 중간에 절곡부(51)가 형성되는 것이다. 절곡부(51)는 어떠한 형상이든 가능하나 'ㄷ'자 형태가 바람직하다. 또한, 도 2a 내지 도 2b에 도시한 바와 같이, 이러한 절곡부(51)가 형성된 원통형상은 평판형 받침대(52)에 부착되어 고정 결합 된다. 받침대의 상단과 하단에는 각각 하나씩의 원판형 지지대(53)가 결합된다. 상단과 하단에 형성된 원판형 지지대(53) 중 어느 하나는 모터와 연결된다. 모터에 의해 회전하는 밸트 등이 원판형 지지대(53)에 감겨있는 형태로 연결되는 것이 바람직하다.
모터에 의하여 원판형 지지대(53)는 수평 방향으로 회전이 가능하다. 이러한 동작은 스트레이트너(50) 자체를 회전시킬 수 있도록 한다. 스트레이트너(50)는 평상시 나노 분말 제조 시에 계속하여 회전하고 있는 것이 바람직하다. 금속 와이어가 챔버(10) 내로 원활히 공급될 때에는 상기 회전하는 스트레이트너(50)에 형성된 절곡부(51) 내부로 금속 와이어가 연속적으로 통과하면서, 권취롤(R)에 감겨있는 동안 변형되었던 금속 와이어를 직선형태로 펴주게 된다.
또한, 금속 와이어가 챔버(10) 내로 원활히 공급되지 않으면, 와이어 공급조절부(30)가 작동하여 금속 와이어의 공급이 멈추게 된다. 이러한 경우에는 스트레이트너(50)는 계속하여 회전하지만, 금속 와이어는 절곡부(51) 내에 위치한 채 멈추어 있게 된다. 멈추어진 금속 와이어에 절곡부(51)의 꺾여진 부분이 계속하여 회전되기 때문에 금속 와이어의 일부에 반복하중에 의한 응력집중이 발생하게 된다. 이러한 응력 집중에 의하여 결국에는 금속 와이어의 응력 집중부가 절단된다. 이러한 작동을 통하여 스트레이트너(50)는 금속 와이어의 공급이 멈추어 이의 절단이 필요할 때에는 금속 와이어의 일부를 절단하게 된다.
스트레이트너(50)를 통과한 금속 와이어는 스트레이트너(50) 하부에 위치한 하단롤(22)을 통과하여 챔버(10)의 인입구(11)를 통해 챔버(10) 내부로 이송되게 된다.
공급길이조절부(60)는 도 2와 같이, 상단롤(21)의 상부, 구체적으로는 와이어 공급조절부(30)의 상부에 위치하는 것이다. 공급길이조절부(60)는 안내롤(61)과 돌기(62)와 길이감지스위치(63)를 포함하여 구성된다. 안내롤(61)은 권취롤(R)에서 나와 텐션유지부(40)를 통과한 금속 와이어가 외측면으로 한바퀴 감겨 하단으로 안내되도록 하는 롤이다. 안내롤(61)의 외측면에는 돌기(62)가 형성된다. 이 돌기(62)는 안내롤(61)이 한바퀴 돌때마다 안내롤(61)의 하부에 설치된 길이감지스위치(63)를 건드리게 된다. 돌기(62)가 길이감지스위치(63)를 건드려 작동시키게 되면 안내롤(61)은 잠시 작동을 멈추었다가 돌아가게 된다. 이러한 시간을 두고 금속 와이어를 공급하는 이유는 챔버(10) 내에서 고전압에 의해 폭발이 일어나는 동안 금속 와이어의 공급을 잠시 멈추어주어야 하기 때문이다. 그러나 이 시간은 스트레이트너(50)에서 금속 와이어가 응력 집중에 의하여 절단될 정도의 시간 이내인 것이 바람직하다. 공급길이조절부(60)의 작동에 의하여 금속 와이어는 일정 길이만큼 계속하여 챔버(10) 내로 안내되도록 하는 것이다.
와이어 배출부(70)는 하단롤(22)의 하단에 배치되는 것일 수 있다. 와이어 배출부(70)는 챔버(10) 내에서 전기 폭발 수행에 이상이 생겨 금속 와이어의 공급이 중단되고 이에 따라 스트레이트너(50)에서 금속 와이어가 절단 되었을 때 이를 상단롤(21)과 하단롤(22) 및 스트레이트너(50)에서 빼내어 외부로 배출시켜주는 역할을 하는 것이다. 와이어 배출부(70)는 회전체(71)와, 구동체(72)를 포함하여 구성될 수 있다. 회전체(71)는 도 3a 내지 도 3b에 도시한 바와 같이,절단된 금속 와이어를 걸 수 있도록 끝단부가 포크 형태로 구성되는 것이다. 회전체(71)는 도 3a와 같이, 절단된 금속 와이어 방향으로 이동되도록 일측에 구동체(72)가 연결될 수 있다. 구동체(72)는 유압실린더이거나, 모터일 수도 있다. 구동체(72)는 회전체(71)를 수평방향으로 밀고 당길 수 있는 것이면 어떠한 형태이든 가능하다. 구동체(72)에 의하여 회전체(71)가 절단된 금속 와이어 방향으로 이동되면 도 3b와 같이, 회전체(71)가 금속 와이어를 걸어 회전하면서 회전체(71) 외측면에 감는다. 회전체(71)의 회전은 회전체(71) 일측에 구비된 모터 등에 의해 이루어질 수 있다.
회전체(71)가 회전하면서 외측면에 절단된 금속 와이어를 감게 되면, 챔버(10) 내에서 전극에 달라붙어 있던 금속 와이어가 회전체(71)의 회전력에 의한 장력으로 떨어지면서 챔버(10) 외부로 끌려 올라오게 된다. 이러한 작동에 의하여 사용하지 못하게 된 금속 와이어를 챔버(10) 외부로 빼낼 수 있다. 회전체(71)가 회전하여 외측면에 절단된 와이어를 모두 감으면 도 3b와 같이, 와이어를 외부로 배출시킬 수 있도록 수평 방향으로 이동하여 갈 수 있다.
입자흡입부(80)는 하단롤(22)의 하부에 배치되는 것으로, 챔버(10)에서 제조된 나노 분말이 인입구(11)를 통하여 챔버(10) 외부로 역류하는 경우 외부로 유출된 나노 분말을 흡입하여 제거해 주는 역할을 하는 것이다. 입자흡입부(80)는 인입구(11)와 인접한 위치에 흡입구(81)가 형성되고, 흡입구(81)에서 흡입된 나노 분말은 배출통로(82)를 통과하여 외부로 배출된다.
신호감지부(90)는 챔버(10) 외부에 형성되는 것으로, 챔버(10) 내부에서 금속 와이어의 폭발이 제대로 수행되고 있는지를 감지하는 역할을 하는 것이다. 신호감지부(90)는 챔버(10) 내부에서 고전압에 의하여 금속 와이어의 폭발이 일어나는 동안 챔버(10) 내부의 전압이나 전류를 계속하여 측정하는 것이다. 챔버(10) 내부에서 제대로 폭발이 일어나지 않은 경우 측정값에 변화가 생기고, 이를 감지하여 금속 와이어의 공급을 중단시키기 위해 별도로 마련된 컴퓨터 등의 제어부(도면에 도시하지 않음)로 이를 전송할 수 있다. 또한, 신호감지부(90)는 챔버(10) 내부에서 측정된 전압이나 전류값 등을 받아 이를 작업자가 외부에서 확인할 수 있도록 LED 전구 등을 작동시켜 빛으로 표시하는 것이 가능하다. 신호감지부(90)에서 측정된 값에 이상이 없으면 전구 등에서 빛이 일정하게 깜빡거리지만, 만일 측정값에 변화가 있어 챔버(10) 내에서의 작업에 문제가 생기는 경우에는 빛이 깜빡거리지 않도록 하여 작업자가 이를 확인하기에 용이하게 할 수 있다.
이와 같이 구성되는 본 발명의 실시예에 따른 전기폭발법을 이용한 나노분말 제조장치의 동작을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
먼저 권취롤(R)권취롤(R) 있던 금속 와이어는 텐션유지롤(41)의 외측면을 돌아, 하부로 안내된다. 텐션유지롤(41)을 통과한 금속 와이어는 공급길이조절부(60)에 형성된 안내롤(61)의 외측면을 한바퀴 돌아 와이어 공급조절부(30)에 형성된 공급롤(31)의 외측면에 일정한 텐션으로 걸리고, 공급롤(31)을 지나 상단롤(21), 스트레이트너(50), 하단롤(22)을 차례로 통과하게 된다. 하단롤(22)을 빠져나온 금속 와이어는 챔버(10) 상단의 인입구(11)를 통하여 하단으로 이송되고, 챔버(10) 내에서 전극에 의해 폭발되어 나노 분말로 제조된다.
만일, 챔버(10) 내에서 원활한 작업이 수행되지 않고, 금속 와이어가 전극에 응고 되어 붙어버리는 경우, 와이어가 하단으로 원활히 공급되지 않기 때문에 스트레이트너(50) 내부에서 멈춘 금속 와이어는 응력 집중에 의하여 일부분이 절단되게 된다. 금속 와이어가 절단되면 와이어 공급조절부(30)에 더이상의 텐션에 의한 하중이 가해지지 않으므로 추쪽으로 무게중심이 기울면서 추에 의하여 리미트스위치(33)가 동작하게 되고, 와이어 공급이 중단된다. 와이어 공급이 중단되면 와이어 배출기의 회전체(71)가 절단된 와이어를 감아 챔버(10) 내에서 전극에 붙어버린 와이어를 챔버(10) 외부로 당겨 배출시키게 된다. 절단된 와이어의 배출이 완료되면, 상단롤(21) 중 하나의 롤이 나머지 하나의 롤 쪽으로 이동하여 절단된 와이어의 끝단을 잡아 하단으로 이송시켜 작업을 재개하게 된다.
이와 같이 구성되는 본 발명에 관련된 전기폭발법을 이용한 나노분말 제조장치는 금속 와이어를 정상적으로 공급하지 못하는 상황이 발생하였을 때 금속 와이어의 공급을 자동으로 차단할 수 있어 제조 공정 상 편의를 제공할 수 있으며, 금속 와이어의 공급이 중단되면 이를 자동으로 절단하고 제거함으로써, 나노 분말의 제조 공정을 자동화할 수 있고, 작업 효율을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
상기와 같은 전기폭발법을 이용한 나노분말 제조장치는 위에서 설명된 실시예들의 구성과 작동 방식에 한정되는 것이 아니다. 상기 실시예들은 각 실시예들의 전부 또는 일부가 선택적으로 조합되어 다양한 변형이 이루어질 수 있도록 구성될 수도 있다.
10: 챔버 11: 인입구
20: 롤러부 21: 상단롤
22: 하단롤 23: 유압실린더
24: 지지판 30: 와이어 공급조절부
31: 공급롤 32: 추
33: 리미트스위치 40: 텐션유지부
41: 텐션유지롤 42: 무게추
43: 축 50: 스트레이트너
51: 절곡부 52: 받침대
53: 원판형 지지대 60: 공급길이조절부
61: 안내롤 62: 돌기
63: 길이감지스위치 70: 와이어 배출부
71: 회전체 72: 구동체
80: 입자흡입부 81: 흡입구
82: 배출통로 90: 신호감지부
R: 권취롤

Claims (12)

  1. 전기 폭발법을 이용하여 나노분말을 제조하는 장치에 있어서,
    내부에서 금속 와이어가 고전압으로 폭발되어 나노분말로 형성되는 챔버;
    상기 챔버의 상부에 배치되며, 한쌍의 상단롤과 한쌍의 하단롤을 구비하여 상기 상단롤에서 하단롤로 상기 금속 와이어가 안내되도록 하는 롤러부; 및
    상기 상단롤의 상부에 배치되며, 상기 챔버 내로 상기 금속 와이어가 제대로 공급되지 않을 때 상기 롤러부의 작동을 중지시켜 상기 챔버 내로 상기 금속 와이어가 계속 공급되는 것을 방지하는 와이어 공급조절부;를 포함하는, 전기폭발법을 이용한 나노분말 제조장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 한쌍의 상단롤 중 하나의 롤은 유압 실린더에 의하여 좌우로 이동 가능한 것을 특징으로 하는, 전기폭발법을 이용한 나노분말 제조장치.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 상단롤과 상기 하단롤의 사이에 배치되며, 내부에 상기 금속 와이어가 통과될 수 있는 공간이 형성되도록 상하로 길이를 갖는 원통형상으로서, 상기 상하 길이 중간에 절곡부가 형성된 스트레이트너를 더 포함하는, 전기폭발법을 이용한 나노분말 제조장치.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 스트레이트너는,
    평판형 받침대에 고정 결합되며, 상기 받침대의 상단과 하단에 각각 하나의 고정 결합되는 원판형 지지대가 더 구비되어, 상기 원판형 지지대가 모터와 연결되어 작업이 수행되는 동안 수평방향으로 회전하는 것을 특징으로 하는, 전기폭발법을 이용한 나노분말 제조장치.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 와이어 공급조절부는,
    무게 중심의 일측에는 상기 금속 와이어가 접촉되면서 통과하는 공급롤;
    상기 공급롤이 설치된 무게 중심의 반대편 일측에는 설치되는 추; 및
    상기 추의 하단에 상기 금속 와이어의 공급을 중단시키도록 형성되는 리미트 스위치를 포함하는, 전기폭발법을 이용한 나노분말 제조장치.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 상단롤의 상부에 형성되며, 상기 금속 와이어가 일정한 텐션을 유지할 수 있도록, 상기 금속 와이어가 외측면에 접촉하여 하방향으로 안내되는 텐션유지롤과, 상기 텐션유지롤의 하단에 형성되는 무게추를 포함하는, 전기폭발법을 이용한 나노분말 제조장치.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 상단롤의 상부에 형성되며, 상기 금속 와이어를 상기 상단롤로 안내하는 안내롤;
    상기 안내롤의 외측면에는 형성된 돌기; 및
    상기 안내롤이 한바퀴 회전할 때마다 상기 돌기에 의해 작동되는 길이감지 스위치가 더 형성되는, 전기폭발법을 이용한 나노분말 제조장치.
  8. 청구항 1에 있어서,
    상기 하단롤의 하단에 배치되며, 상기 금속 와이어가 절단되는 경우 상기 절단된 금속 와이어를 외부로 배출시키기 위한 와이어 배출부가 더 형성되는 것을 특징으로 하는, 전기폭발법을 이용한 나노분말 제조장치.
  9. 청구항 8에 있어서,
    상기 와이어 배출부는,
    상기 절단된 금속 와이어를 걸어 잡아당길 수 있는 포크형의 회전체; 및
    상기 회전체를 상기 절단된 금속 와이어 쪽으로 이동시키고 상기 회전체를 회전시켜 금속 와이어를 걸 수 있는 구동체를 구비하는 것을 특징으로 하는, 전기폭발법을 이용한 나노분말 제조장치.
  10. 청구항 1에 있어서,
    상기 하단롤의 하부에 배치되며, 상기 금속 와이어가 상기 챔버로 공급되는 부분에서 상기 챔버 외부로 역류되는 나노분말을 흡입하여 외부로 배출할 수 있는 입자흡입부가 더 형성되는 것을 특징으로 하는, 전기폭발법을 이용한 나노분말 제조장치.
  11. 청구항 1에 있어서,
    상기 챔버의 외부에 설치되며, 상기 챔버 내부에서 고전압에 의해 상기 금속 와이어의 폭발이 일어나는 동안 상기 챔버 내부의 전압이나 전류를 계속 측정하여 상기 전압이나 전류에 이상이 발생하는 경우 이상 신호를 감지할 수 있는 신호감지부가 더 형성되는 것을 특징으로 하는, 전기폭발법을 이용한 나노분말 제조장치.
  12. 청구항 11에 있어서,
    상기 신호감지부는, 상기 챔버 내부에서 측정된 전압이나 전류값을 받아, 전구 등을 작동시켜 외부에서 작업자가 확인이 가능한 빛으로 표시하는 것을 특징으로 하는, 전기폭발법을 이용한 나노분말 제조장치.

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