KR101603780B1 - 조절된 자기력을 이용한 탄환정렬이송장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 조절된 자기력을 이용한 탄환정렬이송장치에 관한 것이다.
경사컨베이어(10)는 슬릿시프터(20)를 통과한 탄환들을 궤도에 내장된 영구자석(12)과 궤도면 뒤쪽에 배치된 자력제어기(30)를 이용하여 강철제 탄두부분을 자력으로 붙여서 끌어올린다. 탄환통과홀(22)을 통해 탄환이 한 발씩 빠져 나와 위 방향으로 정렬되는 과정에서 제어 가능한 전자석(32)을 구비한 자력제어기(30)는 영구자석(12)의 위치를 감지하여 홀시프터(21)의 상부 또는 하부 쪽으로 극성, 방향, 밀도가 조절된 자기장을 형성한다. 경사컨베이어(10)의 꼭대기를 지난 탄환은 탈자화기(31)에 의해 자성이 풀려 빠르고 신속하게 낙하한다.
본 발명에 따르면 정렬,이송 및 이탈과정에서 탄환의 흠집이 감소하며 뭉쳐진 탄환들이 홀시프터에서 정렬에 실패하는 확률을 감소시켜 최종 적재 및 급탄 단계까지의 작업속도를 대폭 향상시킬 수 있다.

Description

조절된 자기력을 이용한 탄환정렬이송장치{Ammunition arranging and transferring machine using controlled magnetic forces}

본 발명은 탄환에서 강철제 탄두가 들어있는 탄자 부분이 자석에 달라붙는 성질을 이용하여 무질서하게 공급되는 탄환을 신속 균일하게 정렬한 다음에 후가공 장치로 가지런히 공급하기 위한 탄환의 정렬 및 이송 장치에 관한 것이다.

대부분의 탄환(ammunition)은 탄피(cartridge case)에 장약을 충전한 다음에 탄자(bullet)를 끼우고 연결부위를 눌러 밀봉 마감하여 제조된다. 이렇게 제조된 탄환은 보통 무질서한 상태로 수레에 담긴다.

이 탄환들의 개별 품질을 검사하기 위해, 또는 탄띠 형태로 만들기 위해, 또는 십 수 발에서 수십 발 단위로 개별 포장하기 위해서 수레에 쌓인 탄환들은 한 방향으로 가지런히 정렬되어 질서있게 공급될 필요가 있다.

수레에 무질서하게 쌓인 탄환을 탄두방향과 탄미방향이 통일되도록 정렬한 다음에 한 발씩 추출하여 균일한 배열상태로 질서있게 공급하기 위한 프로세스로서 두 가지 방식의 정렬 및 이송 메커니즘이 예전부터 사용되어 왔다.

먼저, 꽤 오래 전부터 사용되어 왔던 정렬이송 메커니즘을 소개하고 있는 문헌(2)를 살펴본다. 호퍼(hopper)에 무질서하게 쌓인 탄환은 나선형의 궤도를 따라 이동하여 탄환의 무게중심 위치에 따라 정회전 또는 역회전 되면서 한 방향으로 정렬되어 대기중인 셔틀에 한 발씩 놓여진다. 원형 방사상으로 배열된 셔틀은 공급받은 탄환을 반대편으로 실어날라 급탄 벨트에 가지런히 적재한다.

상기와 같이 원형 방사상 배열식 셔틀을 이용한 장치는 일단 탄피 쪽이 무겁기만하다면 셔틀에는 항상 한 방향으로만 탄환이 실리게 되므로 탄환의 종류와 재질에 관계없이 정렬이 가능한 장점이 있다.

반면에 취급될 탄환이 길고 굵다면 그에 비례하여 셔틀도 커져야 하며 결과적으로 셔틀의 원형운동 반경도 커져야 할 필요가 있다. 따라서 이 방식은 대구경 탄환, 즉 길거나 크고 무거운 탄환에 적용하기에는 다소 불만족스럽다.

본 발명의 기술적 토대이자 기초개념을 제공하고 있는 문헌(1)을 살펴보자.

이것은 대부분의 대구경 탄환이 장갑을 뚫는 관통탄이고, 대부분의 관통탄은 탄자의 일부 또는 전부가 강철제 탄두(steel head)임에 착안한 것이다.

살펴보면, 이송궤도 상에 자석이 내장된 컨베이어를 거의 수직에 가깝게 경사 배치하고 자석에 달라붙은 탄환을 탄두 쪽부터 위로 끌어올리면서 탄환 방향을 정렬한 다음, 컨베이어의 꼭대기를 지난 탄환들을 미끄럼틀을 이용하여 한 발씩 낙하시켜 매거진에 공급하고 있다.

즉, 탄자와 탄피가 결합된 완성품 탄환에서 자석에 달라붙는 탄자 속 철제 탄두에 적절한 자기력을 가해 끌어올리면 자석에 붙지 않으면서 상대적으로 무거운 동합금제 탄피는 자연스럽게 아래로 처지게 되므로 이를 이용하여 탄환을 한 방향으로 정렬시킬 수 있고, 그 상태대로 컨베이어를 이용해 이송 가능하다는 원리를 이용한 것이다.

문헌(1)과 같이 영구자석을 컨베이어의 궤도면 상에 대각선 형태로 반복 배열하고 여기에 탄환을 붙여 위로 끌어올리면 대각선 배열로 이송된 탄환이 컨베이어의 꼭대기에 차례로 도달할 수 있으며, 먼저 도달한 탄환부터 순서대로 자석에서 떼어내면 떼어낸 탄환들은 출구가 좁아지는 미끄럼틀을 타고 하나씩 낙하할 수 있다.

순차 낙하하는 탄환은 지그재그 모양의 통로를 가진 적재매거진을 통하여 서로 엉키지 않고 옆으로 나란히 이송되어 원하는 곳으로 가지런히 공급된다.

(1) 한국등록특허공보 제10-0918529호 탄환공급장치(2009년 1월 14일 공개) (2) 한국공개특허공보 제10-2014-0070908호 탄환검사장치(2014년 6월 11일 공개)

수평 이송방식을 추구하는 셔틀 방식은 탄환이 커질수록 셔틀과 셔틀반경이 기하급수적으로 커져야 하고, 그에 따라 원형 방사상으로 배열된 셔틀들을 지지하고 회전시키는 구동 컬럼의 하중부담도 급격히 증가하는 단점이 있다.

그에 반해 자석식 경사컨베이어를 이용한 정렬이송장치는 탄환의 크기나 중량에 비교적 유연하게 대처할 수 있고 대구경탄 취급 시, 설치에 필요한 공간도 원형 셔틀 식에 비해 작게 차지한다는 점에서 유리하다.

그러나 한편으로는 전체 탄환에서 상대적으로 자석에 부착 가능한 표면적이 작은 탄두부분 만으로 탄환 전체의 무게를 감당하여야 하므로 인접 탄환끼리의 간섭이나 걸림이 발생시에 탄두 부분이 자석에서 쉽게 떨어져서 결과적으로 탄환 전체의 이송이 실패할 확률이 높다는 단점도 여전히 남아있다.

물론 이를 막기 위해 자력을 단순히 증가시키는 것은, 탄환들이 더욱 뭉치거나 세게 달라붙은 탄환의 탄피부분이 아래로 자연스럽게 처지지 않게 되므로 애초에 의도한 정렬효과를 이룰 수 없게 된다.

본 발명의 목적은 종래의 경사컨베이어 방식 탄환정렬이송장치에서 상술한 바와 같은 단점들과 그에 따른 성능한계를 종합적으로 개선하여 새롭고 발전된 장치를 구현하기 위한 것이다.

구체적인 해결과제는 탄환의 이송 및 정렬 단계별로 먼저 적절한 기계적 정렬(탄환을 슬릿(slit)과 홀(hole)로 구성된 체(sifter)로 거르는 작업개념으로서 시프팅(sifting)을 의미한다.)을 제시하고, 그 다음으로 자기력에 의한 정렬을 위해 탄환의 이송상태에 적합한 자기력을 정확한 위치에 인가하여 이탈되는 탄환의 개수를 최소화하며, 정렬완료 이후에는 적절한 시점에 자기력을 해제시켜 탄환이 최종적으로 적재되거나 급탄되는 과정까지의 처리속도를 대폭 향상시킬 수 있는 고성능의 정렬이송장치를 제공하는 것이다.

상술한 과제의 기술적 해법을 찾기 위해 본 발명자가 우선 주목한 현상은 대부분의 탄환 정렬실패가 영구자석에 붙은 여러 개의 탄환을 하나만 남기고 떼어내는 과정에서 일어난다는 점이다.

예를 들면 종래기술인 문헌(1)에서는 뭉쳐진 탄환들에서 하나의 탄환만을 끌어올리기 위해서 탄환통과홀이 형성된 홀시프터, 즉 구멍 난 체를 이용한 물리적인 분리 메커니즘만을 사용한다.

당연하게도 이것은 두세 개의 탄환이 하나의 영구자석에 함께 붙어 있는 상황에서 단지 운에 기대하여 하나의 탄환만 탄환통과홀에 하나만 통과하기를 바라는 것으로서, 보통은 탄환 두 개나 세 개 모두가 영구자석에서 떨어져 나갈 확률만을 높일 뿐이다.

이를 해결하기 위해서는 하나의 컨베이어유닛(11)에 배치된 하나의 영구자석(12)에 하나 이상의 탄환이 붙었을 때, 끌어 올려져야 할 탄환과 떼어져서 조기에 회수되어야 할 탄환으로 나누고 실제로 분리하기 위해서는 각 탄두와 영구자석 또는 컨베이어유닛 간의 상호접촉 부위에 형성되는 자기장과 극성 등을 구체적으로 이해하여야 한다.

먼저, 자성체로서의 탄환과 영구자석, 그리고 컨베이어유닛의 성질을 알아보자.

모든 물질은 매우 강한 자기장을 걸어주면 자성을 띠므로 자성체라고 할 수 있지만, 물질을 이루는 원자의 전자스핀 구조에 따라 강자성체와 상자성체 및 반자성체로 나눠볼 수 있다.

강자성체(ferromagnetic substance: Mn, Co, Fe 등)는 자계를 걸었을 때, 그 방향으로 강하게 자화된 뒤 외부 자계가 사라져도 자화가 남아 있는 물질이다. 이것은 자석에 달라붙는 성질을 갖는 물질이며 자석과 접촉하면 자석과 반대방향으로 자화되고 자석을 떼어내면 자성이 사라지면서 붙는다. 즉 강자성체는 자석과 붙어있을 때 자석과 일체가 되며 떨어져 있을 때 자기장 속에 놓여 끌려 들어가는 도중에 있는 비 자석 물질로 볼 수 있다.

상자성체(paramagnetic substance: Al, Mn, Pt, Sn, Ir 등)는 자계 안에 넣으면 자계 방향으로 약하게 자화되고, 자계가 제거되면 자화되지 않는 물질이다. 즉 자석에 약하게 끌리며, 자석과 접촉하면 자석과 반대방향으로 자화되지만 극성은 약하고, 자석을 떼어내면 자성은 사라지지만 거의 붙지 않는다.

반자성체(diamagnetic substance: Ag, Pb, Zn, Cu 및 소금 등)는 자계에 의해서 자계와 반대 방향으로 자화되는 물질을 말한다. 즉 자석과 접촉하면 자석과 같은 방향으로 자화되어 미약하게 자석에 반발하지만 공업상 이용 가능한 자기력에는 실질적으로 반응하지 않는 물질로 볼 수 있다.

탄환의 강철 탄두는 철(Fe)성분이며 연철(상자성체)의 탄소량보다 많은 0.2%~2.0% 범위의 탄소를 함유하거나 혹은 그 이상의 탄소를 함유하므로 강자성체이다.

탄두는 구리(Cu)로 코팅된 탄자의 절반 이상을 차지하며 반자성체인 구리는 탄두가 자석에 직접 접촉하는 것을 막지만 코팅층의 두께가 자화된 탄두의 극성에 영향을 주지는 않는다.

한편, 탄환의 탄피는 아연-구리 합금일 때 반자성체로 볼 수 있고, 알루미늄, 주석, 망간의 성분이 높다면 일부 상자성체의 특성을 보인다. 어떤 것이든 실질적으로는 자석에 붙지 않고 탄두의 극성변화에도 영향을 주지 않는다.

위와 같은 내용을 토대로 하여 착안해보면 탄환의 이탈이 가장 많이 일어나는 탄환통과홀(22) 근처에서 의도적으로 제어된, 특히 의도적으로 극성 배열시킨 자기장을 형성시켜 이탈되어야 할 탄환은 빨리 이탈시키고 정렬 이송되어야 할 탄환마저 이탈되지는 않도록 하는 것이 중요하다.

즉 자석식 경사컨베이어의 성능과 효율을 극대화하기 위해서는 탄환의 부착과 이송 및 정렬을 위해 발생시킨 자기장이 가장 큰 장애물인 탄환통과홀(22) 부근에서 실질적인 선별 효과를 발휘하도록 만들 필요가 있으므로 탄환통과홀(22)을 통과하고 있는 강철 탄두부에 극성, 방향, 밀도가 조절되는 자기장이 집중되도록 형성시켜야 한다.

본 발명에서는 제어 가능한 전자석(32)들을 구비하여 상기 홀시프터(21)의 상부 또는 하부 쪽으로 조절된 자기장을 형성하는 자력제어기(30)로 이 문제를 해결하였다.

가장 이상적인 형태는 컨베이어유닛(11)이 연결되어 이루어진 이송궤도를 떠받치는 아이들 롤러에 전자석과 전자석 제어기를 삽입하고, 컨베이어유닛(11)에 매립 배열된 영구자석(12)이 탄환통과홀(22)을 지나치는 과정에서 상대위치를 감지하여 그로부터 탄환통과홀(22)에 대한 현재의 탄두위치를 가상하고 탄두의 이동에 따라 자기장의 극성, 방향, 밀도 중 하나 이상을 제어된 형태로 공급하는 구조를 착안해 볼 수 있다. 이 작용은 자력제어기(30)로 정의되는 독립적 작동모듈이 외부에서 공급되는 직류전원을 이용해 수행할 수 있다.

자력제어기(30)는 경사 궤도면을 지나는 영구자석(12)의 위치를 감지하여 자기장의 극성, 방향, 밀도 중 어느 하나 이상을 조정할 수 있는 전자석(32) 모듈의 회전을 가능하게 하는 작동 모듈로서, 이송궤도의 뒷면(안쪽면)에 배치되며 필요에 따라 컨베이어유닛(11)에 연동 회전하거나 또는 연동 요동하여 전자석(32)의 자극 각도를 변경하도록 구성된다.

좀 더 거시적인 관점으로, 자신의 설치높이에 해당되는 이송궤도의 접선기울기에 따라 개별 자력제어기(30)들은 평균적으로 발생시키는 자기장 세기를 달리하도록 배치될 수 있다.

궤도상의 자력제어기 위치나 시프터(후술하는 슬릿 형태를 포함한다)들의 위치, 통계적인 탄환의 예상 분포에 따라 최적의 자기력을 제공할 수 있으며 전체적인 컨베이어의 속도를 높이는 데 기여할 수 있다.

상술한 해결수단에 더하여, 물리적인 1차 정렬도구인 슬릿시프터(20), 탄환의 컨베이어 이탈속도를 증가시켜 주며 이탈과정에서 발생되는 흠집을 줄여주는 탈자화기(31) 등 본 발명의 기술사상을 뒷받침하는 추가적인 기술수단들과 그 결합구조들은 첨부된 도면을 바탕으로 한 아래의 구체적인 내용을 참조한다.

본 발명에 따르면 탄환의 정렬 이송 및 이탈과정에서 가장 최적화된 자기력 만을 작용시킬 수 있으므로 기존에 자기력을 해제시키기 위한 수단인 물리적 힘과 마찰을 최소화 할 수 있다. 따라서 탄환의 흠집이 감소하며 뭉쳐진 탄환들이 시프터에서 정렬에 실패하는 확률 또한 감소시켜 결과적으로 컨베이어의 이송속도를 증가시킬 수 있다.

이에 따라 최종 적재 및 급탄 단계까지의 작업속도를 대폭 향상시킬 수 있으므로 기존의 경사컨베이어식 탄환공급장치와 비교하여 뛰어난 생산성을 발휘하는 고 성능의 탄환공급장치가 구현된다.

도 1~2는 본 발명 탄환정렬이송장치 3개가 조합된 탄약공급장치의 정면과 후면사시도.
도 3은 본 발명의 정렬이송장치에서 이송궤도 면을 따라 정렬 및 이송되는 탄환의 상태를 보여주는 정면도.
도 4~8은 각각 본 발명에 따른 정렬이송장치를 도시한 우측단면도와 좌우측 사시도 및 절개도.
도 9~12은 자력제어기와 그 주변구성 및 작용을 설명한 측단면도.
도 13~14는 탈자화기와 그 주변구성 및 작용을 설명한 측단면도.

상술한 본 발명의 과제 해결수단을 구체적으로 뒷받침하기 위하여 도면에 포함된 본 발명의 실시예를 참조하여 상세히 설명한다.

다만 아래에 설명될 실시예에서 특정 전문용어로 표현된 구성요소들과 이들의 결합구조가 본 발명에 포괄적으로 내재된 기술사상을 제한하는 것은 아니다.

먼저 본 발명의 탄환정렬이송장치가 3개의 모듈로 적용된 탄띠제작용 급탄장치를 도시하고 있는 도 1, 도 2의 실시예를 살펴보자.

도 1(정면)과 도 2(후면)에서 서로 다른 2종의 탄환(예컨대 구경 12.7mm 중기관총탄의 보통탄과 예광탄일 수 있다.)을 수발 당 1발의 배치로 하여 탄띠를 만들고자 할 때, 이를 탄환의 폭(width)방향으로 가지런히 공급하여야 한다.

수레에 담겨 무질서하게 공급되는 탄환들은 2개의 보통탄 정렬이송장치와 1개의 예광탄 정렬이송장치의 경사컨베이어(10) 아래쪽 바닥면에 투입되어 자석에 의해 끌어올려지면서 대각선으로 배열된 4발 1세트로 정렬 이송된다.

도 3은 상술한 탄환의 정렬이송 상황을 경사컨베이어의 이송궤도면 정면에서 확대 도시한 것이다.

경사컨베이어(10)는 기울어진 무한궤도 구조로 형성되어 이송궤도에 놓인 탄환을 자기력에 의해 아래에서 위로 끌어올린다. 특별히 도면부호로 지시되지는 않고 있으나 컨베이어의 이송궤도는 탄환이 실리는 궤도면, 다시 말해 위쪽을 보고 있는 노출된 궤도이자 궤도의 바깥쪽 면을 의미한다. 숨겨진 궤도, 즉 장치의 속으로 들어가서 아래쪽을 바라보는 궤도는 복귀궤도이자 안쪽 면에 해당하며 복귀궤도는 탄환의 이송과 정렬과는 상관없는 부분으로 측단면도를 참고하면 알 수 있는 바와 같이 아래에 설명할 중요기기들은 근접 배치되지 않는다.

모든 장치가 입체적으로 도시된 측면 절개도를 살펴본다. 이송궤도는 탄환이 투입되는 바닥에서 탄환이 이탈되는 꼭대기까지 균일하지 않은 경사도를 가질 수 있으며 궤도의 바깥쪽 면(밖으로 노출되어 탄환이 붙어 이동하는 면)에는 적어도 하나의 홀시프터(21)가 궤도면에 근접 배치된다.

실시예에서, 이송궤도 바닥면에서 뭉쳐서 올라오는 탄환들을 일차로 걸러주는 슬릿시프터(20)는 위로 배치된 홀시프터(21)들과 마찬가지로 이송궤도의 바깥쪽 면에 근접 배치되어 적정 숫자의 탄환들이 홀시프터(21)에 형성된 탄환통과홀(22)로 쇄도할 수 있도록 한다. 즉 슬릿시프터의 설치숫자는 굳이 하나일 필요는 없지만 그 어떤 슬릿시프터(20)도 가장 낮은 위치의 홀시프터(21) 보다는 더 아래쪽에 배치되는 것이 자연스럽다.

홀시프터(21)는 상기 이송궤도 상에서 상기 영구자석(12)의 통과지점에 형성되는 탄환통과홀(22)을 더 포함한다. 탄환통과홀은 궤도면을 바닥으로 한 터널모양일 수 있다. 이 터널 모양 탄환통과홀의 높이는 탄환의 지름보다 약간 크면 적절하고 터널의 바닥, 즉 탄환통과홀의 열린 밑변의 폭은 자기력과 컨베이어의 속도, 탄환의 무게를 고려한 반복적인 실험에 의해 적절히 조절될 필요가 있다. 바람직하게는, 궤도면 아래쪽에서 위로 올라갈수록 하나의 탄환만이 빠듯하게 통과할 수 있도록 상기 열린 밑변의 폭은 좁아져야 한다.

경사컨베이어(10)의 상세구조를 살펴보자. 영구자석(12)을 적어도 하나 포함하는 컨베이어유닛(11)을 다수 개 연결하여 구성된 경사컨베이어(10)는 컨베이어유닛(11)의 연결에 의해 궤도 바깥쪽으로 자기장을 형성시키는 다수의 영구자석(12)들이 내장된 하나의 무한 궤도를 이룬다.

도면 실시예처럼 영구자석들이 컨베이어유닛(11)의 후면에 배열될 수도 있고, 자석의 특성과 형태에 따라 얇은 형태로 컨베이어유닛(11)의 단면 속에 내장될 수도 있다.

컨베이어유닛(11)은 영구자석에 의해 자화되는 면적이 불필요하게 확대되는 것을 막기 위하여 이송궤도를 기준으로 상기 영구자석(12)의 궤적을 지나는 부분, 즉 궤도 진행방향의 앞뒤 쪽으로는 상자성체(paramagnetic substance)로 구성되어야 한다. 그렇지 않다면 가벼운 탄환을 취급할 경우에는 영구 자화된 컨베이어 유닛의 위 아래 표면을 따라 탄환들이 줄줄이 붙어 올라올 것이다.

본 발명에서 전체적인 발명의 효과에 핵심적인 역할을 담당하고 있는 자력제어기(30)를 살펴보자.

자력제어기(30)는 이송궤도를 기준으로 최소한 하나 이상 배치되며 바람직하게는 측단면도에서 볼 수 있는 바와 같이 이송궤도를 기준으로 하나 이상의 홀시프터(21)의 반대편, 즉 이송 궤도의 안쪽 면마다 배치될 수 있다.

자력제어기(30)를 일부 또는 전체로 도시하고 있는 도면은 많으나 도면에 도시된 형태가 반드시 최선은 아니며, 컨베이어유닛(11)의 형태나 거기에 배열된 영구자석(12)의 형태에 따라서, 그리고 회전이나 요동에 필요한 구동력을 이동중인 컨베이어 유닛이나 그것의 지지휠 - 아이들러(idle wheel)로부터 전달 받는지, 혹은 실시예와 같이 자유로운 회전과 요동을 보장하기 위해 별도의 모터와 기어박스에 의해서 구동 제어되는지에 따라 그에 적합한 최적의 형태로 변경될 수 있음은 당연하다.

설계상 변경 가능한 부분을 제외하고 자력제어기(30)에 요구되는 작동능력을 살펴보면, 기본적으로 자력제어기(30)는 상기 홀시프터(21)의 상부 또는 하부 쪽으로 조절된 자기장을 형성하기 위해 제어 가능한 전자석(32) 들을 필요한 수만큼 구비하여야 한다.

좀 더 세련된 형태로서, 자력제어기(30)는 자신의 설치높이에 해당되는 이송궤도의 접선기울기에 따라 평균 자기장 세기를 달리하여 배치되고 모터로 독립 구동되거나 또는 컨베이어유닛(11)에 연동하여 회전 또는 요동될 수 있다. 이러한 연동 구조는 극성만이 제어 가능한 전자석(32) 들의 자극 각도를 모터와 기어박스 없이 변경하는 데에 유용하게 이용될 수 있다.

도면 실시예를 참고하여 자력제어기(30)의 구체적인 설계사례를 살펴보자. 도 6의 단면도를 참조하면 4개의 컨베이어유닛(11)에 각각 1개씩의 영구자석(12)이 배열되고 이것이 반복 연결됨으로서 결과적으로 4개의 탄환이 대각선 형태로 이송되도록 되어 있다. 도 6과 도 8을 참조하면 자력제어기(30)는 하나의 영구자석 마다 위아래 하나씩 2개의 전자석이 보조적인 자기장을 형성하도록 구성된다. 즉 총 8개의 전자석이 홀시프터(21)의 위아래에 나눠서 배치되어 하나의 영구자석이 홀시프터(21)의 탄환통과홀(22)을 지나칠 때마다 2개의 전자석이 해당 영구자석(12)의 위치를 감지하여 자기장의 극성, 방향, 밀도 중 어느 하나 이상을 조정한다.

자력제어기(30)의 최초 설치위치에 따라 탄환통과홀(22)과 각 전자석들간의 초기 상대위치는 이미 결정되어 있다. 여기에 더하여, 대부분의 경우에 특정 영구자석(12)은 자신이 속한 특정 컨베이어유닛에 미리 결정된 수직-수평위치로 고정 배치되어 있다.

따라서, 자력제어기(30)는 탄환통과홀(22)과 상기 컨베이어유닛(11)의 상대위치 이동에 따라 영구자석과 전자석의 상대 위치와 상대 각도를 자연스럽게 도출할 수 있으므로 사전에 조율된 상대위치검출기 또는 연동링크장치를 통한 감지 및 각도조정과 전자석을 포함한 전체 자력제어기(30)에 전원을 공급하는 직류전원선(33)의 협력적인 전자적 제어를 통해 자신이 구현할 수 있는 자기장의 극성, 방향, 밀도 중 어느 하나 이상을 조정할 수 있다.

전자석과 컨베이어유닛의 상호연동을 설명하고 있는 도 9 ~ 도 12 를 통해 실제 자주 발생되는 제어사례를 살펴보자.

이해를 쉽게 하기 위해, 도면에는 단 하나의 이송궤도 즉 하나의 영구자석(12)과 그것을 포함하는 컨베이어유닛(11), 해당 이송궤도에 배치되는 하나의 탄환통과홀(22)과 궤도 안쪽면 상하로 배치된 두 개의 전자석(32), 그리고 많은 경우에 발생되며 발명의 목표로서 극복해야 할 대상인 2개의 뭉쳐진 탄환만이 도시되어 있다.

극히 우연한 경우를 제외하고, 2개의 뭉쳐진 탄환은 거의 반드시 약간 더 높이 붙은(영구자석에 더 가깝게 붙은) 탄환과 그렇지 않은 탄환으로 나뉜다.

우선적인 과제는 더 높은 위치의 탄환이 탄환통과홀(22)을 통과하기 전에 아래쪽 탄환을 아래로 끄집어 내리는 것이다.

탄환통과홀의 수직위치를 기준으로 아래쪽 전자석은 초기 영구자석이 접근해 올 때 영구자석과 같은 극성을 띠다가 영구자석이 자신을 지나칠 때 영구자석의 극성과 반대가 된다. 영구자석을 추종하는 것은 전자석을 포함하고 있는 제어바퀴의 몫이다.

이에 따라 아래쪽의 탄환은 변화된 자기장에 의해 아래쪽 전자석 쪽으로 끌리게 되며 위쪽 탄환은 좀 더 편하게 통과홀로 인입된다.

위쪽 탄환이 탄환통과홀을 지나고 있을 때, 위쪽 전자석은 영구자석과 같은 극성을 띠다가 영구자석이 자신을 지나치게 되면 자력을 잠깐 해제한다. 이후 한 템포의 시간이 흐른 다음 영구자석과 반대의 극성을 띠도록 제어된다.

위쪽 전자석과 아래쪽 전자석 공히, 영구자석이 접근해 올 때부터 영구자석이 지나치는 순간까지는 자기밀도를 높이고 영구자석이 지나친 직후에 자기밀도를 소거시켰다가 멀어지는 과정에서는 점점 약한 자기밀도로 조정될 수 있다. 이것은 올라오는(접근하는) 탄환을 적절히 끌어당겼다가, 영구자석에 잘 붙어있도록 그대로 놔두었다가, 마지막으로 멀어지는 탄환을 적절히 밀어주는 일련의 보조적 작용을 한다.

상기와 같은 전자석(32)의 자기장 극성, 방향, 밀도는 컨베이어유닛(11)의 속도, 전자석과 탄두와의 거리, 강자성체인 탄두의 크기와 자화특성에 따라 미세 조정될 수 있다. 결과적으로 자력제어기(30)는 어떠한 위치감지센서나 속도감지센서의 도움 없이도 정렬이송이 실패할 확률이 가장 높은 탄환 통과홀 부근에서 뭉쳐진 탄환들을 이상적으로 핸들링 할 수 있다.

마지막으로 도 13과 도 14를 참고하여 경사컨베이어(10)의 꼭대기 위에 배치되는 탈자화기(31)를 살펴본다. 탈자화기는 자기장의 극성과 밀도, 발생 및 소멸시점 등을 조절할 수 있는 전자석(32)을 포함하여 구성될 수 있으며, 컨베이어의 꼭대기를 지나는 탄환을 신속하고 빠르게 이탈시켜 출구에 마련된 집중경사로(31)에 유입시키는 것이 주요 목적이다.

탄환이 영구자석으로부터 떨어져야 할 지점에 왔을 때 전자석은 탄환에 형성된 자기장의 반대 극성으로 강한 자기장을 형성하여 탄환을 끌어당긴다. 아래쪽 영구자석(12)과 위쪽 탈자화기(31)로부터 자기 인력을 동시에 받은 탄환은 결과적으로 아무 쪽에도 달라붙지 않게 된다.

그 다음으로 전자석은 자기장을 급속히 감소시켜 멀어지는 영구자석과 균형이 맞도록 한다. 자화된 탄환은 전자석에 끌려서 올라가다가 자신의 무게로 인해 자연스럽게 낙하하면서 극성이 점차 약해진다. 매 라인마다 전자석(32)이 개입하는 동안, 말단구획판(25)은 궤도면에서 떨어진 탄환이 인접 탄환의 이탈경로를 간섭하지 않도록 한다.

최후의 안전장치로서 탄피의 회전을 억제하는 수평바(35)가 있다. 이것은 특정 지점을 지나친 탄환이 전자석(32)의 작동 실패로 영구자석(12)에서 탄환이 끝내 떨어지지 않을 때, 탄피 부분을 강제로 눌러줌으로써 집중경사로(26)의 입구 아래쪽으로 끼지 않게 한다.

집중경사로(26)는 경사컨베이어(10)의 상부 적절한 곳에 배치되며 궤도의 꼭대기를 넘은 탄환을 유입시켜 폭이 좁아진 하나의 통로로 한 발씩 유출시키는 역할을 한다. 적재매거진(27)은 집중경사로(26)로부터 탄환을 투입받아 아래로 내려보내는 장치로서 지그재그형 통로를 통해 탄환이 길이방향이 아닌 폭 방향으로 가지런히 이송되게끔 한다. 집중경사로와 적재매거진은 종래기술로 소개한 문헌(1)에도 잘 설명되어 있으므로 이를 참조하면 당해 분야의 통상적인 기술자가 적절히 실시하거나 응용 실시하는 데에 아무런 문제가 없다.

이상 본 발명의 기술사상을 구체적인 실시예를 통해 설명하였다. 덧붙여 본 실시예에서 미처 포함되지 않은 단순 변경 또는 간단 확장 사례가 있을 수 있겠으나, 본 발명의 기술사상은 실시예의 기술적 해석범주보다는 이하의 청구범위에서 기재되는 내용을 바탕으로 해석되어야 할 것이다.

10: 경사 컨베이어(slope conveyor)
11: 컨베이어 유닛(conveyor unit)
12: 영구자석(permanent magnet)
13: 구동 스프로켓(drive sproket)
14: 컨베이어 모터(conveyor motor)
15: 아이들러(idle wheel)
20: 슬릿 시프터(slit sifter)
21: 홀 시프터(hole sifter)
22: 탄환통과홀(bullet pass hole)
23: 회수면(withdraw slope)
24: 복귀로(return way)
25: 말단 구획판(terminal divider)
26: 집중 경사로(funnel slide)
27: 적재 매거진(loading magazine)
30: 자력 제어기(magnetizing controller)
31: 탈 자화기(demagnetizer)
32: 전자석(electro magnet)
33: 직류 전원선(DC power line)
34: 전원제어기(electric power controller)
35: 수평바(horizontal bar)
40: 수레(cart) 41: 급탄벨트(ammunition supply belt)
42: 호퍼(hopper) 43: 수평컨베이어(horizontal conveyor)
100: (본 발명에 따른 단위모듈 형태의) 탄환정렬이송장치

Claims (8)

1. 무한궤도 구조로 형성되어 이송궤도에 놓인 탄환을 자기력에 의해 아래에서 위로 끌어올리는 경사컨베이어(10)와;
   상기 경사컨베이어(10)에 배열되어 상기 궤도 바깥쪽으로 자기장을 형성시키는 다수의 영구자석(12)들과;
   상기 이송궤도의 바깥쪽 면에 근접 배치되고 상기 이송궤도 상에서 상기 영구자석(12)의 통과지점에 형성되는 탄환통과홀(22)을 포함하여 구성되는 하나 이상의 홀시프터(21); 및
   상기 홀시프터(21)의 위아래에 나눠서 배치되며 상기 영구자석(12)에 할당된 제어 가능한 전자석(32)들을 구비한 자력제어기(30);를 포함하여 구성되고,
   상기 자력제어기(30)는,
   상기 영구자석(12)이 상기 탄환통과홀(22)을 지나칠 때마다 그 위치를 감지하여 상기 전자석(32)이 상기 홀시프터(21)의 상부 또는 하부 쪽으로 극성, 방향, 밀도 중 어느 하나 이상이 조정된 자기장을 형성하도록 구성되는 탄환정렬이송장치.
2. 제1항에 있어서,
   상기 이송궤도의 바깥쪽 면에 근접 배치되되 상기 하나 이상의 홀시프터(21) 중 맨 아래 홀시프터보다 더 아래쪽에 배치되는 슬릿시프터(20)와;
   상기 경사컨베이어(10)의 상부에 배치되며 상기 궤도의 꼭대기를 넘은 탄환을 유입시켜 폭이 좁아진 하나의 통로로 유출시키는 집중경사로(26);를 더 포함하여 구성되는 탄환정렬이송장치.
3. 삭제
4. 삭제
5. 제1항에 있어서,
   상기 경사컨베이어(10)는 상기 영구자석(12)을 적어도 하나 포함하는 컨베이어유닛(11)을 다수 개 연결하여 구성되며,
   상기 자력제어기(30)는 상기 이송궤도를 기준으로 상기 하나 이상의 홀시프터(21)의 반대편 마다 배치되는 탄환정렬이송장치.
6. 제5항에 있어서,
   상기 컨베이어유닛(11)은 상기 이송궤도를 기준으로 상기 영구자석(12)의 궤적을 지나는 부분이 상자성체(paramagnetic substance)로 구성되며,
   상기 자력제어기(30)는 상기 컨베이어유닛(11)에 연동하여 회전 또는 요동 하여 상기 전자석(32)의 자극 각도를 변경하도록 구성되는 탄환정렬이송장치.
7. 제6항에 있어서,
   상기 이송궤도는 탄환이 투입되는 바닥에서 탄환이 이탈되는 꼭대기까지 균일하지 않은 경사도를 가지며,
   상기 자력제어기(30)는 자신의 설치높이에 해당되는 이송궤도의 궤도면 접선기울기에 따라 평균 자기장 세기를 달리하여 배치되는 탄환정렬이송장치.
8. 제2항에 있어서,
   상기 경사컨베이어(10)의 꼭대기 위에 배치되어 상기 꼭대기를 지나는 탄환에 형성된 자기장의 반대 극성으로 조절 가능한 자기장을 형성하는 탈자화기(31);를 더 포함하여 구성되는 탄환정렬이송장치.

Images