KR100310790B1 - 고전압 펄스 전원 장치를 이용한 연마 제품의 제조 장치 - Google Patents
고전압 펄스 전원 장치를 이용한 연마 제품의 제조 장치 Download PDFInfo
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Abstract
본 발명은 고전압 펄스 전원 장치를 이용한 연마 제품의 제조 장치에 관한 것이다. 교류 전원(220V)을 인가받아 교류를 직류로 정류하고 전력용 스위칭 소자에 의해 인버팅한 후 저역 필터링하여 일정범위에서 주파수 가변이 가능하고, 저주파수용으로 전압을 승압하는 제 1 변압기(T1)에서 최대 일정 kV의 교류 구형파 전압을 제공하기 위한 구형파 발생부(10); (+)극은 제조 전극의 하단에 연결되고 (-)극은 제조 전극의 상단에 연결되고, 제조 전극 사이에 연마재(21)를 두어 다양한 형의 연마 제품을 제조하기 위해 주파수와 펄스 조절에 의해 상기 연마재의 부분적인 대전이 가능하게 하는 제조 전극부(20); 제조 전극부(20)의 (-)극에 연결되고 옵셋용 전원으로 교류 전원(220V)을 인가받아 소정의 승압비를 가진 제 2 변압기(T2)를 구비하고, 제 1 변압기(T1)로부터 출력된 교류 구형파 전압 파형을 제 3 콘덴서(C3)를 이용하여 충전하여 직류 구형파 성분만 나타나도록 영점 위쪽으로 옵셋 부분만 최대 수십 kV의 직류성 구형파를 출력하는 옵셋 전원부(30)로 구성된다. 따라서, 고전압 펄스 전원 장치를 이용하여 이중 정전기력에 의하여 주파수 및 펄스 조절에 따라 효율이 극대화된 연마제품을 제조할 수 있다.
Description
본 발명은 고전압 펄스 전원 장치를 이용한 연마 제품의 제조 장치에 관한것으로서, 특히 이중 정전기력을 이용한 연마 제품을 제조하기 위해 직류 고전압 펄스 전원 장치를 이용한 연마 제품의 제조 장치에 관한 것이다.
일반적으로, 연마용 제품(페파 혹은 사포)은 종이나 천의 표면위에 접착제를 도포하고 연마재(돌가루)를 부착한 뒤건조시켜 제조되어 지는 것이 일반적이다.
상기 연마재를 기재에 부착시키는 방법은 크게 중력방식과 전착방식으로 분류될 수 있다. 중력방식은 연마재의 무게를 이용 자연낙하 방식으로 상기 연마재를 부착시키는 방법이며, 전착방식은 전기의 힘, 즉 정전력을 이용하여 연마재를 부착시키는 방법이다. 그러나, 중력방식은 다양한 연마제품의 품질을 만족시킬 수 없는 요인이 산재한다.
상기 연마제품은 일정한 단위 면적당 기재에 고착되어 있는 연마재의 무게에 따라 치밀형(Close type), 개방형(Semi-open type), 간헐형(Open type)으로 나누어 지는데 피연삭체(연마제품이 연삭을 하는 객체)의 종류에 따라 각기 다른형(Type)의 연마제품이 사용된다.
목재용으로는 주로 개방형 및 간헐형이 이용되고, 금속용에는 치밀형을 이용하여 연마작업을 수행한다. 이와 같이 상기 연마제품은 각각의 피연삭체의 특성에 적합하도록 제조되어져야 할 필요가 있으나 중력방식을 이용하여 상기 연마제품을 제조하게 되면 단순히 연마재의 무게에 의해 떨어지는 힘을 이용할 수 밖에 없으므로 다양한 형의 연마제품을 제조할 수 없게 된다.
뿐만아니라, 중력방식은 평평한 기재나 표면위에 상기 연마재가 누워진 형태로 부착되어 연마효율이 매우 저하된다. 중력생산방식의 이러한 단점때문에 상기연마제품의 제조공정에 정전기학에 도입되었다.
즉, 정전기력을 이용하여 연마제품을 제조할 경우에는 정전기력에 의해 연마재 입자들이 끝에서 선채로 날카롭게 기재에 부착되어 연마효율을 극대화할 수 있을뿐아니라 정전력의 세기를 이용하여 어느 정도 연마재의 부착량을 조절할 수 있기 때문이다.
상기 정전력을 이용한 연마 제품의 제조 장치으로 현재 대부분의 연마제품 공정에서의 연마재 대전은 직류 고전압에 의한 방식이 주로 사용된다.
그러나, 직류 고전압에 의한 대전방식은 연마재의 종류 및 부착량에 관계없이 일정한 직류고전압을 인가하기 때문에 기재에 부착되는 연마재의 개체수를 자유롭게 조절하는 것이 불가능하며 또한 연마재의 성분 및 크기에 따라 필요한 전계의 값이 모두 다르겠지만 굵은 연마재(무게가 무거운 연마재)는 단순히 인가 전계만을 높여줌으로써 공정의 효율을 크게 높일 수 없다.
즉, 이 방식은 대전방식을 이용함으로써 부착하는 연마재의 개체수를 중력방식보다 증가시키고 날카롭게 기재에 고착하게 만드는 것은 가능하나 단순히 인가 전계의 크기만을 조정할 수밖에 없으므로 무게가 무거운 연마재를 효율적으로 부착하거나 혹은 아주 미세한 연마재가 뭉침 현상 없이 다양한 형태(Type)로 제조되는 것이 불가능한 문제점이 있다.
본 발명의 목적은 상기한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해 제안된 것으로서, 이중 정전기력을 이용하여 연마 제품을 제조할 경우 정전기력에 의해 무거운연마재 입자들이 끝에서 선채로 날카롭게 기재에 부착되고, 아주 미세한 연마재가 뭉침 현상 없이 치밀형(Close type), 개방형(Semi-open type) 및 간헐형(Open type) 등의 특징을 가진 다양한 형태의 연마용 제품의 연마 효율을 극대화시키고 정전력의 세기를 이용하여 어느 정도 연마재의 부착량을 조절할 수 있는 직류 고전압 펄스 전원 장치를 이용한 연마 제품의 제조 장치를 제공한다.
도 1은 본 발명에 의한 고전압 펄스 전원 장치의 시스템 구성도.
도 2는 도 1의 구형파 발생부의 제 1 변압기의 교류 구형파의 출력파형.
도 3은 도 1의 OFFSET 전원부로 플로우팅시킨 제 2 변압기의 최종 출력파형.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호 설명 *
9 : 전원 10 : 구형파 발생부
11 : 인버터(Inverter) 구동부 12 : 저역 통과 필터
13,14 : 퓨즈(Fuse) 20 : 제조 전극부
21 : 연마재 30 : OFFSET 전원부
R1,R2,R3 : 저항 C1,C2,C3 : 콘덴서
T1,T2 : 제1, 제2 변압기(transformer) D: 다이오드
상기한 목적을 달성하기 위해 본 발명은 상용 교류 전원을 입력으로 하여 최대 1kV의 직류를 정류하고 전력용 스위치 소자에 의해 구형파 전압 형태로 변형한 후, 일정 범위에서 주파수 가변이 가능하고, 저주파수용으로 전압을 승압하는 제 1 변압기(T1)에서 최대 일정 kV의 교류 구형파 전압을 제공하기 위한 구형파 발생부(10); (+)극은 제조전극 하단에 (-)극은 제조전극 상단에 연결되고, 상기 제조 전극부 사이에 연마재(21)를 두어 다양한 형의 연마 제품을 제조하기 위해 주파수와 펄스 조절에 의해 상기 연마재의 부분적인 대전이 가능하게 하는 제조 전극부(20); 상기 구형파 발생부(10)의 (-)극에 연결되고 옵셋(OFFSET)용 전원으로 상기 교류 전원(220V)을 인가받아 소정의 승압비를 가진 제 2 변압기(T2)를 구비하고, 상기 제 1 변압기(T1)로부터 출력된 상기 교류 구형파 전압 파형을 제 3 콘덴서(C3)를 이용하여 충전하여 직류 구형파 성분만 나타나도록 영점 위쪽으로 옵셋(Offset) 부분만 최대 수십 kV의 직류성 구형파를 출력하기 위한 옵셋(Offset) 전원부(30)로 구성되는 것을 특징으로 하는 고전압 펄스 전원 장치를 이용한 연마 제품의 제조 장치를 제공한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다. 도 1을 참조하면, 본 발명에 의한 고전압 펄스 전원 장치의 시스템은 구형파 발생부(10), 제조 전극부(20), 연마재(21) 및 OFFSET 전원부(30)로 구성된다.
상기 구형파 발생부(10)는 사용 교류 전원을 입력으로 1kV의 직류를 정류하고 전력용 스위칭 소자에 의해 인버팅한 후 저역 필터링하여 주파수는 일정범위(5∼60Hz)에서 가변이 가능하고, 절연 내력으로 40kV의 특성을 가진 저주파수용으로 전압을 1kV/25kV로 승압하는 제 1 변압기(T1)에서 최대 25kV의 교류 구형파 전압을 제공한다.
상기 제조 전극부(20)는 (+)극은 상부에 상기 구형파 발생부(10)의 (-)극에 연결되고 하부에 (+)극을 연결한 후에 상기 연마재(21)를 사이에 두어 다양한 형의 연마 제품을 제조하기 위해 주파수와 펄스 조절에 의해 상기 연마재의 부분적인 대전이 가능하게 한다.
상기 옵셋(Offset) 전원부(30)는 상기 구형파 발생부(10)의 (-)극에 연결되고 옵셋(OFFSET)용 전원으로 상기 교류 전원(220V)을 인가받아 제 2 변압기(T2)의 승압비가 220V/20kV이고, 상기 제 1 변압기(T1)로부터 출력된 상기 교류 구형파 전압 파형을 제 3 콘덴서(C3)를 이용하여 충전하여 직류 구형파 성분만 나타나도록 영점 위쪽으로 옵셋(Offset) 부분만 최대 40kV의 직류성 구형파를 출력한다.
상기 구형파 발생부(10)는 전원(9), 제 1 저항(R1), 제 1 콘덴서(C1), 인버터부(11), 제 2 저항(R2), 제 2 콘덴서(C2), 저역 통과 필터(LPF)(12), 퓨즈(Fuse)(13,14)(1000V,1A) 및 제 1 변압기(transformer)(T1)로 구성된다.
상기 제 1 콘덴서(C1)는 일측은 상기 전원(9)에 일측에 연결되고 타측은 상기 전원(9)의 타측에 연결되고, 상기 교류 전원(220V)을 인가받아 교류를 직류로 정류하는 작용을 한다.
상기 제 1 저항(R1)에 일측은 상기 제 1 콘덴서(C1)의 일측에 연결되고 타측은 상기 제 1 콘덴서(C1)의 타측과 연결되며, 상기 제 1 변환기(T1)에 과부하 또는 단락이 생겼을 경우 회귀하는 전류에 제동한다.
상기 인버터(Inverter)부(11)는 전력용 스위칭 소자인 절연된 게이트 양극성 트랜지스터(Insulated Gate Bipolar Transistor:IGBT)(용량:1200V/50A Module type), IGBT 구동 드라이브(Photo-coupler, Function Generator)로 구성되어 있고 최대 1kV 구형파 출력이 가능하다.
상기 저역 통과 필터(Low-Pass Filter:LPF)(12)는 제 2 저항(R2=1kΩ)과 제 2 콘덴서(C2=0.25㎌)로 구성되어, 상기 제 2 저항(R2)의 일측은 상기 인버터부(11)의 일측과 연결되고 상기 제 2 콘덴서(C2)의 타측은 상기 인버터부(11)의 타측과 연결되며, 상기 제 2 저항(R2)의 타측과 상기 제 2 콘덴서(C2)의 일측이 연결되어 저역 주파수만을 필터링한다.
상기 퓨즈(Fuse)(13,14)는 1000V, 1A로 한 개는 상기 제 2 콘덴서(C2)의 일측과 연결되고, 다른 한 개는 상기 제 2 콘덴서(C2)의 타측과 연결되어 상기 제 1 변압기(T1)의 과부하시 회로를 개방시킨다.
상기 제 1 변압기(Transformer)(T1)는 저주파수용 변압기(Low-Frequency Transformer)로 1kV/25kV의 승압비를 가지며, 사용가능 주파수는 5∼60 Hz, 절연내력은 40kV의 특성을 가지며 최대 25kV의 교류 구형파 전압을 제공한다.
상기 OFFSET 전원부(30)는 전원(9), 제 2 변압기(transformer)(T2), 다이오드(D), 제 3 저항(R3), 제 3 콘덴서(C3)로 구성된다.
상기 제 2 변압기(T2)는 일측은 상기 전원(9)의 일측과 연결되고 타측은 상기 전원(9)의 타측과 연결되며, 상기 교류 전원(220V)을 인가받아 옵셋(Offset)용 전원으로 승압비가 220V/20kV로 제공한다.
상기 다이오드(D)는 (-)측은 상기 제 2 변압기(T2)의 일측과 연결되어 정류 작용을 한다.
상기 제 3 저항(R3)은 일측은 상기 다이오드(D)의 (+)측에 연결되고 타측은 상기 제 1 변압기(T1)의 타측과 연결된다.
상기 제 3 콘덴서(C3)는 일측은 제 3 저항(R3)의 타측과 연결되고 타측은 상기 제 2 변압기(T2)의 타측 및 상기 제조 전극부(20)의 (-)극과 연결되어 교류를 직류로 정류하여 최대 40kV의 직류성 구형파를 출력한다.
도 2는 도 1의 구형파 발생부(10)의 제 1 변압기(T1)의 교류 구형파의 출력파형을 나타낸다. 최대 25 kV의 교류 구형파 형태의 전압이 출력되며 주파수는 5∼60Hz까지 가변이 가능하다. 또한, 상기 제 1 변압기(T1) 자체의 커패시턴스 성분의 영향으로 생기는 오버슈트를 억제하기 위하여 저역 통과 필터(LPF)를 삽입하였다.
도 3은 도 1의 OFFSET 전원부(30)로 플로우팅(floating)시킨 제 2 변압기(T2)의 최종 출력파형을 나타낸다. 상기 제 1 변압기(T1)로부터 출력된 교류전압 파형을 제 2 변압기(T2)와 제 3 콘덴서(C3)를 이용하여 최대 40kV 직류성 구형파를 만들었다.
본 발명에 의한 상기 고전압 펄스 전원 장치를 사용한 연마 제품의 생산예를 다음 표 1에 도시하였다.
| 구분 ＼ 제품입도 | 16 Mesh(P grade) | 36 Mesh(P grade) | 80 Mesh(P grade) | 320 Mesh(P grade) | 600 Mesh(P grade) | |
| 부착량 | 개선전 | 60-65 | 50-53 | 28-24 | 8.5-9.5 | 5.2-6.5 |
| 개선후 | 35-95 | 26-75 | 13-38 | 4.1-13.5 | 2.1-9.7 | |
| 부착량 : 연마포 9' x 11' 단위 면적당 부착되어 있는 연마재의 총량부착한 연마재의 종류 : Aluminium OxideP Grade : ANSI standard B74.18 average partical sizeP16(1250 ㎛), P36(545 ㎛), P80(185 ㎛), P320(35 ㎛), P600(14.5 ㎛)단) 연마재 부착은 직류 고전압 장치를 이용했을 경우와 전극 간격이 동일하며 전극과연마포 사이의 거리도 동일함. |
따라서, 인가 전계의 형태 및 주파수를 변경할 수 있는 고전압 구형파 발생 장치를 개발하여 전착량의 조절과 연마재의 뭉침 현상 등이 해결된 연마제품을 제조할 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 의한 고전압 펄스 전원 장치를 이용한 연마 제품의 제조 장치는 사포를 제조하는 공정중 이중전기력을 이용해 연마재(돌가루)를 고전압 펄스 전원 장치에 부착하여 직류 고전압 구형파 발생에 의한 제조 전극부 사이로 연마재를 이용하여 연마재의 부착량을 조절하고 인가 전계의 형태 및 주파수를 변경할 수 있는 고전압 구형파 발생 장치를 사용하여 전착량의 조절과 연마재의 뭉침 현상 등이 해결된 연마 제품을 제조할 수 있으며, 고전압 펄스 전원 장치에 의한 대전 방식은 고저항의 분체를 대전시키는데 유리하며, 직류의 강한 부착력과 교류의 주파수 가변 특성을 이용하여 주파수와 펄스 폭을 조절하여 연마재의 부분적인 대전이 가능하게 함으로써 개방형, 간헐형, 치밀형 등의 다양한 형의 연마제품을 제조할 수 있는 효과가 있다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
Claims (3)
- 상용 교류 전원을 입력으로 하여 최대 1kV의 직류를 정류하고 전력용 스위치 소자에 의해 구형파 전압 형태로 변형한 후, 일정 범위에서 주파수 가변이 가능하고, 저주파수용으로 전압을 승압하는 제 1 변압기(T1)에서 최대 일정 kV의 교류 구형파 전압을 제공하기 위한 구형파 발생부(10);(+)극은 제조전극 하단에 (-)극은 제조전극 상단에 연결되고, 상기 제조 전극부 사이에 연마재(21)를 두어 다양한 형의 연마 제품을 제조하기 위해 주파수와 펄스 조절에 의해 상기 연마재의 부분적인 대전이 가능하게 하는 제조 전극부(20); 그리고상기 구형파 발생부(10)의 (-)극에 연결되고 옵셋(OFFSET)용 전원으로 상기 교류 전원(220V)을 인가받아 소정의 승압비를 가진 제 2 변압기(T2)를 구비하고, 상기 제 1 변압기(T1)로부터 출력된 상기 교류 구형파 전압 파형을 제 3 콘덴서(C3)를 이용하여 충전하여 직류 구형파 성분만 나타나도록 영점 위쪽으로 옵셋(Offset) 부분만 최대 수십 kV의 직류성 구형파를 출력하기 위한 옵셋(Offset) 전원부(30)로 구성되는 것을 특징으로 하는 고전압 펄스 전원 장치를 이용한 연마 제품의 제조 장치.
- 제 1 항에 있어서,상기 구형파 발생부(10)는일측은 상기 전원(9)에 일측에 연결되고 타측은 상기 전원(9)의 타측에 연결되고, 상기 교류 전원(220V)을 인가받아 교류를 직류로 정류하는 작용을 하는 제 1 콘덴서(C1);일측은 상기 제 1 콘덴서(C1)의 일측에 연결되고 타측은 상기 제 1 콘덴서(C1)의 타측과 연결되며, 상기 제 1 변환기(T1)에 과부하로 단락이 생겼을 경우 회귀하는 전류에 제동하기 위한 제 1 저항(R1);전력용 스위칭 소자인 절연된 게이트 양극성 트랜지스터(Insulated Gate Bipolar Transistor:IGBT)(용량:1200V/50A Module type), IGBT 구동 드라이브(Photo-coupler, Function Generator)로 구성되어 있고 최대 1kV 구형파 출력이 가능한 인버터(Inverter)부(11);제 2 저항(R2)과 제 2 콘덴서(C2)로 구성되어, 상기 제 2 저항(R2)의 일측은 상기 인버터부(11)의 일측과 연결되고 상기 제 2 콘덴서(C2)의 타측은 상기 인버터부(11)의 타측과 연결되며, 상기 제 2 저항(R2)의 타측과 상기 제 2 콘덴서(C2)의 일측이 연결되어 오버 슛을 일으키는 고주파 성분을 저역 필터링하는 저역 통과 필터(Low-Pass Filter:LPF)(12);한 개는 상기 제 2 콘덴서(C2)의 일측과 연결되고, 다른 한 개는 상기 제 2 콘덴서(C2)의 타측과 연결되어 상기 제 1 변압기(T1)의 과부하시 회로를 개방시키는 퓨즈(Fuse)(13,14); 및저주파수용 변압기(Low-Frequency Transformer)로 소정의 승압비를 가지며, 사용가능 주파수는 5∼60 Hz, 상기 최대 일정 kV의 교류 구형파 전압을 제공하기위한 제 1 변압기(Transformer)(T1)로 구성되는 것을 특징으로 하는 고전압 펄스 전원 장치를 이용한 연마 제품의 제조 장치.
- 제 1 항에 있어서,상기 옵셋 전원부(30)는일측은 상기 전원(9)의 일측과 연결되고 타측은 상기 전원(9)의 타측과 연결되며, 상기 교류 전원(220V)을 인가받아 옵셋(Offset)용 전원으로 일정한 승압비를 가진 제 2 변압기(T2);(-)측은 상기 제 2 변압기(T2)의 일측과 연결되어 정류 작용을 하는 다이오드(D);일측은 상기 다이오드(D)의 (+)측에 연결되고 타측은 상기 제 1 변압기(T1)의 타측과 연결된 제 3 저항(R3); 및일측은 제 3 저항(R3)의 타측과 연결되고 타측은 상기 제 2 변압기(T2)의 타측 및 상기 제조 전극부(20)의 (-)극과 연결되어 교류를 직류로 정류하여 상기 최대 수십 kV의 직류성 구형파를 출력하는 제 3 콘덴서(C3)로 구성되는 것을 특징으로 하는 고전압 펄스 전원 장치를 이용한 연마 제품의 제조 장치.
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| KR1019990029811A KR100310790B1 (ko) | 1999-07-22 | 1999-07-22 | 고전압 펄스 전원 장치를 이용한 연마 제품의 제조 장치 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20010010756A KR20010010756A (ko) | 2001-02-15 |
| KR100310790B1 true KR100310790B1 (ko) | 2001-10-18 |
Family
ID=19603746
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1019990029811A KR100310790B1 (ko) | 1999-07-22 | 1999-07-22 | 고전압 펄스 전원 장치를 이용한 연마 제품의 제조 장치 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR100310790B1 (ko) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101141375B1 (ko) | 2011-12-16 | 2012-05-03 | 경남과학기술대학교 산학협력단 | 디지털 방식의 가변식 ｅｌｉｄ 연삭 전원공급장치 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR850003698A (ko) * | 1983-10-07 | 1985-06-26 | 세끼야 미쯔오 | 전착 연삭 공구 |
| KR960019507A (ko) * | 1994-11-25 | 1996-06-17 | 김은영 | 이중 모드 플라즈마 이온 주입 장치 및 이를 사용한 표면 개질 방법 |
-
1999
- 1999-07-22 KR KR1019990029811A patent/KR100310790B1/ko not_active IP Right Cessation
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR850003698A (ko) * | 1983-10-07 | 1985-06-26 | 세끼야 미쯔오 | 전착 연삭 공구 |
| KR960019507A (ko) * | 1994-11-25 | 1996-06-17 | 김은영 | 이중 모드 플라즈마 이온 주입 장치 및 이를 사용한 표면 개질 방법 |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101141375B1 (ko) | 2011-12-16 | 2012-05-03 | 경남과학기술대학교 산학협력단 | 디지털 방식의 가변식 ｅｌｉｄ 연삭 전원공급장치 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR20010010756A (ko) | 2001-02-15 |
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