KR100194234B1 - 자동촉발장치를 갖는 음극 아크 증발원 - Google Patents

Abstract

본 발명은 자동촉발장치를 갖는 음극 아크 증발원에 관한 것으로서, 특히 입력되는 AC 전압을 DC 전압으로 변환하는 주전원부와, 제 1 스위치에 의해 자동촉발모드로 절환하고, 상기 주전원부의 출력전압을 감지하여 소정의 시간동안 자동촉발구동전압을 출력하는 자동촉발 제어부와, 제 2 스위치에 의해 수동촉발모드로 절환하고, 상기 자동촉발 제어부의 자동촉발 구동전압에 의해 제 4 스위치가 구동되어, 주전원부의 출력전압에 의해 에어실린더용 솔레노이드 전자밸브가 구동되도록 하는 촉발전극 구동부와, 상기 촉발전극 구동부의 전자밸브가 온되어 유입되는 공기압에 의해 에어실린더가 구동되고, 그 에어실린더의 상단부에 형성된 촉발전극이 음극타겟에 충돌하여 아크를 발생하는 아크발생부로 구비되는 것을 특징으로 한다.

따라서, 본 발명은 음극 아크 증발시스템을 더욱 경량화, 단순화시킴으로써 장비의 보수 유지 및 회로 자체의 신뢰성을 증가시켜 음극 아크 증발원을 안정화하고 자동화하도록 자동 촉발 회로를 갖는 음극 아크 증발원을 제공할 수 있다는 효과가 있다.

Description

자동촉발장치를 갖는 음극 아크 증발원

본 발명은 음극 아크 증발원에 관한 것으로서, 특히 음극 아크 증발원의 아크 발생을 위하여 초기 촉발을 유도하는 촉발 전극부위의 구동을 단순화하고, 신뢰성있는 자동촉발장치를 갖는 음극 아크 증발원에 관한 것이다.

일반적으로 음극 아크 증발원은 금형이나 공구 등의 내마모성 향상 및 장식 등을 위해 TiN, TiAIN, CrN 등의 코팅막을 생성하기 위해 사용되는 장치이다.

도 1 은 종래 기술인 음극 아크 증발원의 촉발장치의 구성을 설명하기 위한 블록도로서, 도시한 바와 같이 입력되는 AC 전압을 DC 전압으로 변환하는 주전원부(1)와, 상기 주전원부(1)에서 출력되는 DC 전압을 감지하는 감지센서부(2)와, 상기 감지센서부(2)의 출력신호를 증폭하는 신호증폭부(3)와, 상기 신호증폭부(3)에서 증폭된 신호를 출력하는 구동신호출력부(4)와, 상기 구동신호출력부(4)의 구동신호에 응답하여 에어실린더용 전자밸브 구동신호를 출력하는 촉발전극구동부(5)와, 상기 전자밸브 구동신호에 응답하여 공기압에 의해 촉발전극이 음극타겟에 접촉하여 아크가 발생되도록 하는 구동되는 에어실린더(6)로 구성된다.

미설명 도면 부호 9는 음극타겟으로서 촉발전극의 충돌에 의해 아크를 방출하고, 도면 부호 10은 자석을 포함한 음극 타겟 홀드부로서 자석은 상기 음극 타겟의 후방에 설치되어 음극 타겟에 형성된 타켓 물질의 균일 용융을 조절하고, 도면 부호 11번은 에어실린더로서 솔레노이드 밸브가 구동되면 공기압에 의해 구동되어 상단부 형성된 촉발전극(12)이 수평 및 회전 운동을 할 수 있도록 한다.

상기와 같이 구성된 음극 아크 증발원의 동작은 다음과 같다.

먼저 주전원부(1)의 － 라인은 타켓 홀드부(10)에 연결되고, ＋ 라인은 에어실린더(11) 상부에 형성된 촉발전극(12)에 연결되어 촉발전극(12)에 주전원부(1)의 전압을 공급한다.

이때 음극 아크 타겟의 아크 발생 유무에 따라 주전원부(1)에서 발생하는 아크 전류를 감지센서부(hall소자, 2)로 감지하고, 그 감지된 신호를 신호 증폭부(3)로 출력하여 증폭한 다음, 설정된 소정의 시간을 타이머(7)에 의해 측정하여 설정된 시간이 지난 후에 신호 증폭부(3)의 증폭된 신호를 촉발전극 구동부(5)로 출력하여 전자밸브 구동신호를 출력하여 솔레노이드 전자밸브(6)가 구동되어 에어실린더(11)로 공기가 유입되도록 하여 그 공기압에 의해 에어실린더가 구동된다. 그러면 에어실린더(11)의 상부에 형성된 촉발전극(12)이 수평 및 회전운동을 하여 음극 타겟에 충돌하게 된다. 이때 촉발전극(12)은 DC 70V∼DC 90V 전압이 유기되어 있으므로 음극 타겟에 충돌되면 아크를 발생시킨다. 그리고 아크가 꺼지면 다시 센서(2)가 감지하여 연속 동작을 한다.

그러나 종래의 음극 아크 증발원의 촉발 장치는 반도체 기판으로 구성함으로서 복잡하고, 노이즈에 오동작할 경우가 발생하는 문제점이 있었다.

본 발명의 목적은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 음극 아크 증발원의 아크 발생을 위하여 초기 촉발을 유도하는 촉발 전극부위의 구동을 단순화하고, 신뢰성있는 자동촉발장치를 구성하여 장착하는데 있다.

상기 목적을 달성하기 위해 본 발명은 입력되는 AC 전압을 DC 전압으로 변환하는 주전원부와, 제 1 스위치에 의해 자동촉발모드로 절환하고, 상기 주전원부의 출력전압을 감지하여 소정의 시간동안 자동촉발 구동전압을 출력하는 자동촉발 제어부와, 제 2 스위치에 의해 수동촉발모드로 절환하고, 상기 자동촉발 제어부의 자동촉발 구동전압에 의해 제 4 스위치가 구동되어, 주전원부의 출력전압에 의해 에어실린더용 솔레노이드 전자밸브가 구동되도록 하는 촉발전극 구동부와, 상기 촉발전극 구동부의 전자밸브가 온되어 유입되는 공기압에 의해 에어실린더가 구동되고, 그 에어실린더의 상단부에 형성된 촉발전극이 음극타겟에 충돌하여 아크를 발생하는 아크발생부를 구비하는 것을 특징으로 한다.

도 1 은 종래 기술인 음극 아크 증발원의 촉발장치의 구성을 설명하기 위한 블록도이다.

도 2 는 본 발명에 의한 자동촉발장치를 갖는 음극 아크 증발원의 구성을 설명하기 위한 도면이다.

이하 첨부한 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.

도 2는 본 발명에 의한 자동촉발장치를 갖는 음극 아크 증발원를 설명하기 위한 회로도로서, 도시한 바와 같이 입력되는 AC 전압을 DC 전압으로 변환하는 주전원부(10)와, 제 1 스위치(SW1)에 의해 자동촉발모드로 절환하고, 상기 주전원부(10)의 출력전압을 감지하여 소정의 시간동안 자동촉발 구동전압을 출력하는 자동촉발 제어부(20)와, 제 2 스위치(SW2)에 의해 수동촉발모드로 절환하고, 상기 자동촉발 제어부(20)의 자동촉발 구동전압에 의해 제 4 스위치(32)가 구동되어, 주전원부(10)의 출력전압에 의해 에어실린더용 솔레노이드 전자밸브(31)가 구동되도록 하는 촉발전극 구동부(30)와, 상기 촉발전극 구동부(30)의 전자밸브(31)가 온되어 유입되는 공기압에 의해 에어실린더(41)가 구동되고, 그 에어실린더(41)의 상단부에 형성된 촉발전극(42)이 수평, 회전운동하여 음극타겟(43)에 충돌하여 아크를 발생하는 아크발생부(40)로 구성된다.

미설명 도면 부호 44는 자석을 포함한 음극 타켓 홀드부이다.

상기 자동촉발 제어부(20)는 자동촉발모드를 선택하기 위한 제 1 스위치(SW1)와, 상기 스위치의 일단에 직렬로 형성된 노말 클로우즈 릴레이 접점(21)과, 상기 릴레이접점에 연결되어 주전원부의 출력전압을 입력받는 저항(R)과, 상기 저항(R)을 통해 입력되는 전압을 충전하는 콘덴서(C)와, 상기 콘덴서(C)의 충전동작이 완료된 후 인가되는 전압에 의해 구동되는 릴레이코일(X)로 구성된다.

상기 촉발전극 구동부(30)는 수동촉발모드를 선택하기 위한 제 2 스위치(SW2)와, 상기 제 2 스위치(SW2)에 병렬로 형성된 노말 오픈 릴레이 접점(32)과, 상기 릴레이접점(32) 또는 제 2 스위치(SW2)가 온되면 입력되는 전원에 의해 구동되는 에어실린더용 솔레노이드 전자밸브(31)로 구성된다.

상기 콘덴서(C)와 저항(R)에 의해 릴레이 코일(X)의 지연시간을 결정하여 촉발전극의 구동 지연시간을 정하고, 콘덴서(C)와 릴레이 코일(X)의 내부 저항에 의해 촉발전극(42)과 음극 타켓의 접촉 유지시간을 결정한다.

상기와 같이 구성된 자동촉발장치를 갖는 음극 아크 증발원의 동작은 다음과 같다.

먼저 자동촉발 작동스위치인 제 1 스위치(SW1)를 온시키면 주전원부(10)의 출력전압(무부하시 60∼80V이고 부하시 15∼30V의 DC 전압이 출력됨)이 저항(R)에 의해 콘덴서(C)로 인가된다. 그러면 콘덴서(C)에서는 충전동작을 시작하기 되고, 그 충전동작이 완료되면 주전원부(10)의 출력전압은 릴레이 코일(X)에도 인가되고 릴레이 코일(X)이 구동되면 노말 클로우즈 릴레이접점(21)은 오픈되고, 노말 오픈 릴레이접점(32)은 온되므로 솔레노이드 전자밸브(31)에 입력 AC전원이 인가되어 구동되므로서 에어실린더(41)에 공기가 유입되도록 하여 그 공기압에 의해 에어실린더(41)가 구동되면 에어실린더(41) 상부에 형성된 촉발전극(42)이 수평 및 회전하여 음극타겟(43)과 충돌하고 아크가 발생한다.

이때 상기 콘덴서(C)의 충전시간이 시정수 RC로 나타나며, 이 값은 아크가 정상적으로 여기 되지 않고 자주 촉발전극(42)이 구동될 때 그 시간 간격을 조절한다.

이때 노말 클로우즈 릴레이 접점(21)에 의해 연결된 자동촉발 제어부(20)는 전압이 차단되고, 콘덴서(C)와 릴레이 코일(X)사이에서 CX의 방전시간을 가지고 릴레이의 작동이 원상태로 회복된다. 이 시간이 촉발전극(42)이 음극타겟(43)과 접촉하고 있는 시간이다.

아크 증발원에서 아크가 여기되어 있으면 주전원부(10)의 출력전압이 DC 15∼30V로 떨어져 릴레이 코일(X)의 작동 전압으로 적정하지 못하여 촉발은 중지된다. 하지만 다시 아크가 소멸되면 출력전압은 DC 60∼80V로 높아져 상기와 같이 릴레이 코일(X)이 여기되어 촉발전극(42)이 구동되게 된다.

또한 촉발전극 구동부(30)에서 촉발을 직접 수동으로 하고자 할 때 릴레이의 접점(32)을 통하지 않고 수동촉발스위치인 제 2 스위치(SW2)로 작동되게 되어 있고, 자동으로 하고자 할 때는 자동촉발 제어부(20)의 자동촉발스위치인 제 1 스위치(SW1)를 눌러 릴레이의 접점(21)(32)을 이용하여 촉발을 자동으로 이루어지게 한다.

따라서, 상술한 바와같이 본 발명은 음극 아크 증발시스템을 더욱 경량화, 단순화시킴으로써 장비의 보수 유지 및 회로 자체의 신뢰성을 증가시켜 음극 아크 증발원을 안정화하고 자동화하도록 자동 촉발 회로를 갖는 음극 아크 증발원을 제공할 수 있다는 효과가 있다.

Claims (4)

1. 입력되는 AC 전압을 DC 전압으로 변환하는 주전원부와, 제 1 스위치에 의해 자동촉발모드로 절환하고, 상기 주전원부의 출력전압을 감지하여 소정의 시간동안 자동촉발구동전압을 출력하는 자동촉발 제어부와, 제 2 스위치에 의해 수동촉발모드로 절환하고, 상기 자동촉발 제어부의 자동촉발 구동전압에 의해 제 4 스위치가 구동되어, 주전원부의 출력전압에 의해 에어실린더용 솔레노이드 전자밸브가 구동되도록 하는 촉발전극 구동부와, 상기 촉발전극 구동부의 전자밸브가 온되어 유입되는 공기압에 의해 에어실린더가 구동되고, 그 에어실린더의 상단부에 형성된 촉발전극이 음극타겟에 충돌하여 아크를 발생하는 아크발생부로 구비되는 것을 특징으로 하는 자동촉발장치를 갖는 음극 아크 증발원.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 자동촉발 제어부는 자동촉발모드를 선택하기 위한 제 1 스위치와, 상기 스위치의 일단에 직렬로 형성된 노말 클로우즈 릴레이 접점과, 상기 릴레이접점에 연결되어 주전원부의 출력전압을 입력받는 저항과, 상기 저항을 통해 입력되는 전압을 충전하는 콘덴서와, 상기 콘덴서의 충전동작이 완료된 후 인가되는 전압에 의해 구동되는 릴레이코일로 구성되는 것을 특징으로 하는 자동촉발장치를 갖는 음극 아크 증발원.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 촉발전극 구동부는 수동촉발모드를 선택하기 위한 제 2 스위치와, 상기 제 2 스위치에 병렬로 형성된 노말 오픈 릴레이 접점과, 상기 릴레이접점 또는 제 2 스위치가 온되면 입력되는 전원에 의해 구동되는 에어실린더용 솔레노이드 전자밸브로 구성되는 것을 특징으로 하는 자동촉발장치를 갖는 음극 아크 증발원.
4. 제 2 항에 있어서, 상기 콘덴서의 충전시간으로 촉발전극의 구동시간을 결정하는 것을 특징으로 하는 자동촉발장치를 갖는 음극 아크 증발원.