KR101792855B1 - 탈기에 의한 캐비테이션 최적제어형 초음파 이물질 처리시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 탈기에 의한 캐비테이션 최적제어형 초음파 이물질 처리시스템을 제공한다. 이와 같은 본 발명에 따른 탈기에 의한 캐비테이션 최적제어형 초음파 이물질 처리시스템은 초음파 캐비테이션이 생성되는 작용유체 내부에 대상물을 배치시켜 버(burr)와 같은 이물질의 제거가 수행되도록 하는 것임에 따라, 수량에 상관없이 다수의 대상물의 이물질 제거가 일괄적으로 수행되는 한편, 이물질의 제거와 대상물의 세척이 일원화되어 동시적으로 수행되므로 작업효율성과 작업생산성이 극대화되고, 작업과정에서 대상물의 손상이 방지되며, 종래 스틸볼에 의한 디버링과 달리 산업폐기물이 발생되지 않고, 복합한 형상이나 복합 부품으로 된 대상물의 이물질 제거도 간편하고 용이하게 수행되며, 정밀한 이물질 제거작업이 가능해질 뿐만 아니라 처리시스템의 장치 내구성도 향상되는 동시에 소음 발생이 최소화되어 작업환경도 개선되고, 작용유체로 물을 이용함에 따라 유해물질의 발생없이 환경친화적으로 운용될 수 있으며, 특히 작용유체의 용존가스를 제거하는 탈기공정을 통해 초음파 캐비테이션 생성이 최적화되어 초음파 캐비테이션에 의한 이물질 제거효과가 극대화되는 기술적 특징을 갖는다.
본 발명에 따른 탈기에 의한 캐비테이션 최적제어형 초음파 이물질 처리시스템은 작용유체(60)가 수용되는 수용공간(11)이 형성되고, 이물질이 포함된 대상물(1)이 수용공간(11)의 작용유체(60) 내부에 잠기도록 배치되는 대상물 수용프레임(10)과; 설정지점에 설치되고, 대상물 수용프레임(10)에 수용되는 작용유체(60)의 용존가스를 제거하는 탈기모듈(20)과; 대상물 수용프레임(10)에 설치되어 대상물 수용프레임(10) 내부에 수용된 작용유체의 초음파 캐비테이션을 유도하는 초음파 진동자(30)와; 초음파 진동자(30)와 연결되고, 초음파를 발생시키는 초음파 발진기(40) 및; 탈기모듈(20)과 초음파 발진기(40)의 동작을 제어하는 컨트롤러(50)를 포함하여, 초음파 진동자(30)에 의해 대상물 수용프레임(10)에 수용된 작용유체(60)의 초음파 캐비테이션이 유도되면서 작용유체(60) 내부에 잠긴 대상물(1)에 포함된 이물질의 제거와 대상물(1)의 세척이 수행되도록 한다.

Description

탈기에 의한 캐비테이션 최적제어형 초음파 이물질 처리시스템{Unnecessary material disposal system by ultrasonic cavitation and deaeration of action fluid}

본 발명은 탈기에 의한 캐비테이션 최적제어형 초음파 이물질 처리시스템에 관한 것으로, 좀더 구체적으로는 초음파 캐비테이션이 생성되는 작용유체 내부에 대상물을 배치시켜 버(burr)와 같은 이물질의 제거가 수행되도록 하는 것임에 따라, 수량에 상관없이 다수의 대상물의 이물질 제거가 일괄적으로 수행되는 한편, 이물질의 제거와 대상물의 세척이 일원화되어 동시적으로 수행되므로 작업효율성과 작업생산성이 극대화되고, 작업과정에서 대상물의 손상이 방지되며, 종래 스틸볼에 의한 디버링과 달리 산업폐기물이 발생되지 않고, 복합한 형상이나 복합 부품으로 된 대상물의 이물질 제거도 간편하고 용이하게 수행되며, 정밀한 이물질 제거작업이 가능해질 뿐만 아니라 처리시스템의 장치 내구성도 향상되는 동시에 소음 발생이 최소화되어 작업환경도 개선되고, 작용유체로 물을 이용함에 따라 유해물질의 발생없이 환경친화적으로 운용될 수 있으며, 특히 작용유체의 용존가스를 제거하는 탈기공정을 통해 초음파 캐비테이션 생성이 최적화되어 초음파 캐비테이션에 의한 이물질 제거효과가 극대화되는 탈기에 의한 캐비테이션 최적제어형 초음파 이물질 처리시스템에 관한 것이다.

프레스가공, 연삭가공 등에 의한 성형품들은 가공과정에서 버(burr)를 형성시키게 되는데, 이와 같은 버는 가공과정에서 소재의 소성변형으로 인하여 성형품의 모서리 부위 등에 형성되는 불필요한 잔재량으로서 둔감한 공구에 의하여 주로 발생된다. 이와 같은 버는 조립시 타 구성요소에 손상을 야기시키는 한편, 작업안전성과 제품 기능성을 떨어뜨리므로, 버를 제거하기 위한 디버링 작업이 수행되는 것이 일반적이다.

또한, 노트북, PC, 플랫 패널 박형 디스플레이장치, 내비케이터용 LCD 등에 사용되는 베젤, 프레임 등의 프레스 성형품은 높은 정밀도의 가공면을 요구하고 있는데, 내부구조가 복잡하여 프레스 가공시 버나 날카로운 모서리가 쉽게 형성되면서 타제품에 대한 손상 유발과 미소 버의 탈락에 의한 전기적인 부적합성 문제가 야기되고 있는 실정이므로, 각종 디스플레이장치에 적용되는 프레스 성형품에서도 버를 효율적으로 제거하기 위한 디버링 작업이 요청되었다.

이와 같은 디버링은 수작업이나 모터 동력에 의한 와이어 브러싱 작업, 제한된 가스 폭발에 의한 용융 혹은 기화 현상에 의한 작업, 국한된 부위의 버에 대한 전기/화학연마작업, 연질금속 혹은 미세한 연마제 등을 사용한 수작업, 블라스팅용 캐비닛 등에서 세라믹, 나무, 플라스틱 등의 연마제를 고압으로 공급하는 블라스팅 작업, 자성을 지닌 연마제의 슬러리를 자성영역에 부여하여 회전하는 성형품에 대하여 작용시키는 마그네틱 플로팅 연마작업, 비드나 원통형상의 경질재료인 스틸볼을 성형품과 함께 픽스춰에 넣어 진동을 부여하는 스틸볼 작업 등으로 수행될 수 있는데, 상기와 같은 다양한 디버링 방법들은 성형품의 용도에 맞추어 적절하게 선정되어 적용된다.

여기서, 디버링과 관련된 기술로서 대한민국 공개특허공보 공개번호 제10-2012-0036672호 "디버링 방법", 공개번호 제10-2009-0050610호 "밸브 바디용 내부 자동사상장치", 대한민국 등록특허공보 등록번호 제10-0169241호 "디버링 장치" 등이 안출되어 있다.

한편, 차량 변속기나 엔진에 사용되는 밸브바디는 주물공정, 가공공정, 세척공정, 주물품의 버(burr)를 제거하기 위한 디버링 공정 등을 거쳐 성형되는데, 특히 밸브바디의 디버링 공정은 직경 2㎜ 크기의 소형 스틸볼에 강한 진동을 인가함으로써 밸브바디에 남아있는 버가 제거되도록 하였다.

그러나 스틸볼을 이용한 디버링 장치의 경우, 진동이 부가되는 제한된 크기의 하우징 내부에 밸브바디가 고정되는 구조임에 따라, 1회 작업시 한정된 수량의 밸브바디에 대해서만 디버링을 수행할 수 있었고, 디버링 공정과 세척 공정으로 작업이 2원화되었으며, 작업과정에서 스틸볼에 의해 밸브바디 표면이 손상될 수 있었다. 그리고 스틸볼은 소모품으로 산업폐기물로 버려졌고, 복합한 형상이나 복합 부품의 경우 디버링에 어려움이 따르는 한계가 있었으며, 소음 발생으로 작업환경이 좋지 않게 되고, 장치 내구성도 그리 높지 않은 문제점이 있었다.

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대한민국 공개특허공보 공개번호 제10-2012-0036672호 "디버링 방법" 대한민국 공개특허공보 공개번호 제10-2009-0050610호 "밸브 바디용 내부 자동사상장치" 대한민국 등록특허공보 등록번호 제10-0169241호 "디버링 장치"

따라서 본 발명은 이와 같은 종래 기술의 문제점을 개선하여, 대상물 수용프레임에 수용된 작용유체 내부에 밸브바디와 같은 대상물이 잠긴 상태로 배치되고, 초음파 진동자에 의한 초음파 캐비테이션이 작용유체 내부에서 생성되면서 대상물에 작용하여 버(burr)와 같은 이물질의 제거가 수행되도록 함으로써 수량에 상관없이 다수의 대상물의 이물질 제거가 일괄적으로 수행될 수 있고, 이물질의 제거와 대상물의 세척이 일원화되어 동시적으로 수행될 수 있으며, 이를 통해 작업효율성과 작업생산성이 극대화될 수 있는 새로운 형태의 탈기에 의한 캐비테이션 최적제어형 초음파 이물질 처리시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.

특히 본 발명은 작용유체의 용존가스를 제거하는 탈기모듈을 구비하여 초음파 캐비테이션 생성을 최적화시킴으로써 초음파 캐비테이션에 의한 이물질 제거효과가 극대화될 수 있는 새로운 형태의 탈기에 의한 캐비테이션 최적제어형 초음파 이물질 처리시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.

그리고 본 발명은 종래 스틸볼에 의한 디버링과 달리 작용유체를 이용하는 것임에 따라 작업과정에서 대상물의 손상이 방지되며, 산업폐기물이 발생되지 않고, 복합한 형상이나 복합 부품으로 된 대상물의 이물질 제거도 간편하고 용이하게 수행되며, 정밀한 이물질 제거작업이 가능해질 뿐만 아니라, 시스템을 이루는 장치 내 진동 발생이 없어 처리시스템의 장치 내구성도 향상되는 동시에 소음 발생이 최소화되어 작업환경도 개선될 수 있는 새로운 형태의 탈기에 의한 캐비테이션 최적제어형 초음파 이물질 처리시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한 본 발명은 작용유체로 물을 이용함에 따라 유해물질의 발생없이 환경친화적으로 운용될 수 있는 새로운 형태의 탈기에 의한 캐비테이션 최적제어형 초음파 이물질 처리시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 의하면, 본 발명은 작용유체(60)가 수용되는 수용공간(11)이 형성되고, 이물질이 포함된 대상물(1)이 수용공간(11)의 작용유체(60) 내부에 잠기도록 배치되는 대상물 수용프레임(10)과; 설정지점에 설치되고, 대상물 수용프레임(10)에 수용되는 작용유체(60)의 용존가스를 제거하는 탈기모듈(20)과; 대상물 수용프레임(10)에 설치되어 대상물 수용프레임(10) 내부에 수용된 작용유체의 초음파 캐비테이션을 유도하는 초음파 진동자(30)와; 초음파 진동자(30)와 연결되고, 초음파를 발생시키는 초음파 발진기(40) 및; 탈기모듈(20)과 초음파 발진기(40)의 동작을 제어하는 컨트롤러(50)를 포함하여, 초음파 진동자(30)에 의해 대상물 수용프레임(10)에 수용된 작용유체(60)의 초음파 캐비테이션이 유도되면서 작용유체(60) 내부에 잠긴 대상물(1)에 포함된 이물질의 제거와 대상물(1)의 세척이 수행되도록 하는 것을 특징으로 하는 탈기에 의한 캐비테이션 최적제어형 초음파 이물질 처리시스템을 제공한다.

이와 같은 본 발명에 따른 탈기에 의한 캐비테이션 최적제어형 초음파 이물질 처리시스템에서 탈기모듈(20)은 대상물 수용프레임(10)의 수용공간(11)에 배치되어 작용유체(60)를 흡입하는 흡입관(21)과; 흡입관(21)이 연결되어 작용유체(60)를 전달받고, 작용유체(60)에 대한 탈기 처리를 수행하는 탈기장치(22)와; 탈기장치(22)와 연결되는 탈기 처리된 작용유체(60)를 전달받고, 대상물 수용프레임(10)의 수용공간(11)에 배치되어 탈기 처리된 작용유체(60)를 배출시키는 배출관(23)을 포함하는 구성으로 이루어질 수 있다.

이와 달리 탈기모듈(20)은 작용유체(60)가 공급되는 작용유체 공급장치(24)와; 작용유체 공급장치(24)가 연결되어 작용유체(60)를 전달받고, 작용유체(60)에 대한 탈기 처리를 수행하는 탈기장치(22)와; 탈기장치(22)와 연결되는 탈기 처리된 작용유체(60)를 전달받고, 대상물 수용프레임(10)의 수용공간(11)에 배치되어 탈기 처리된 작용유체(60)를 배출시키는 배출관(23)을 포함하는 구성으로 이루어질 수도 있다.

이와 같은 본 발명에 따른 탈기에 의한 캐비테이션 최적제어형 초음파 이물질 처리시스템은 대상물 수용프레임(10)의 수용공간(11)에 설치되어 작용유체(60)의 용존가스량을 검출하는 용존가스량 검출센서(70)를 더 포함하고, 컨트롤러(50)는 용존가스량 검출센서(70)로부터 용존가스량 정보를 전달받고, 대상물 수용프레임(10) 내 작용유체(60)의 용존가스량이 설정된 값을 갖도록 탈기모듈(20)을 제어하면서 초음파 캐비테이션의 특성치를 조절하게 될 수 있다.

이와 같은 본 발명에 따른 탈기에 의한 캐비테이션 최적제어형 초음파 이물질 처리시스템에서 컨트롤러(50)에 의해 조절되는 초음파 캐비테이션의 특성치는 캐비테이션 강도와 캐비테이션 기포 밀도일 수 있다.

이와 같은 본 발명에 따른 탈기에 의한 캐비테이션 최적제어형 초음파 이물질 처리시스템에서 컨트롤러(50)는 초음파 발진기(40)로부터 발생되는 초음파의 주파수, 탈기모듈(20)에 의한 작용유체(60) 내 용존가스 제거량을 제어하면서 초음파 캐비테이션의 특성치를 조절하게 될 수 있다.

이와 같은 본 발명에 따른 탈기에 의한 캐비테이션 최적제어형 초음파 이물질 처리시스템에서 작용유체(60)로는 물이 사용될 수 있다.

이와 같은 본 발명에 따른 탈기에 의한 캐비테이션 최적제어형 초음파 이물질 처리시스템에서 대상물 수용프레임(10)의 수용공간(11)에 설치되어 초음파에 의한 작용유체(60)의 음압을 검출하는 음압 검출센서(80)와; 대상물 수용프레임(10)의 수용공간(11)에 설치되어 작용유체(60)의 온도를 검출하는 온도 검출센서(90)를 더 포함하되, 컨트롤러(50)는 음압 검출센서(80)로부터 음압 정보를 전달받고, 온도 검출센서(90)로부터 온도 정보를 전달받으며, 대상물 수용프레임(10)에 수용된 작용유체(60)의 현재 음압값과 현재 온도값으로부터 초음파처리 현재 상태정보를 산출한 다음, 산출된 초음파처리 현재 상태정보에 따라 초음파 발진기(40)의 작동을 제어하게 될 수 있다.

이와 같은 본 발명에 따른 탈기에 의한 캐비테이션 최적제어형 초음파 이물질 처리시스템에서 대상물 수용프레임(10)은 작용유체(60)가 수용된 수용공간(11)과 연통되는 개방된 상부를 갖고, 미처리 대상물(1a)이 작용유체(60) 내부에 잠기도록 배치되며, 미처리 대상물(1a)에 대한 제1차 초음파처리가 수행되는 제1수조(10a)와; 제1수조(10a)와 이웃하여 설치되고, 작용유체(60)가 수용된 수용공간(11)과 연통되는 개방된 상부를 가지며, 제1차 초음파 처리된 제1차 처리 대상물(1b)이 작용유체(60) 내부에 잠기도록 배치되고, 제1차 처리 대상물(1b)에 대한 제2차 초음파처리가 수행되는 제2수조(10b)를 포함하는 구성으로 이루어질 수 있다.

이와 같은 본 발명에 따른 탈기에 의한 캐비테이션 최적제어형 초음파 이물질 처리시스템은 제1수조(10a)와 제2수조(10b)가 고정되는 고정 베이스(12)와; 고정 베이스(12)에 설치되고, 제1수조(10a)와 제2수조(10b) 상측을 가로지르는 클램퍼 이동레일(13)과; 클램퍼 이동레일(13)에 이동가능하게 설치되고, 제1수조(10a)의 제1차 처리 대상물(1b)을 제2수조(10b)로 이동시키는 클램퍼(14)를 더 포함할 수 있다.

이와 같은 본 발명에 따른 탈기에 의한 캐비테이션 최적제어형 초음파 이물질 처리시스템에서 초음파 진동자(30)는 대상물 수용프레임(10)의 수용공간(11)을 둘러싸는 바닥면과 양측면에 각각 형성되어 작용유체(60) 내부로의 초음파 방출이 3채널로 수행되도록 할 수 있다.

본 발명에 의한 탈기에 의한 캐비테이션 최적제어형 초음파 이물질 처리시스템에 의하면, 수량에 상관없이 다수의 대상물의 이물질 제거가 일괄적으로 수행되고, 이물질의 제거와 대상물의 세척이 일원화되어 동시적으로 수행되므로, 작업효율성과 작업생산성이 극대화되는 효과가 있다. 또한 본 발명에 의한 탈기에 의한 캐비테이션 최적제어형 초음파 이물질 처리시스템에 의하면, 작업과정에서 대상물의 손상이 방지되며, 산업폐기물이 발생되지 않고, 복합한 형상이나 복합 부품으로 된 대상물의 이물질 제거도 간편하고 용이하게 수행되며, 정밀한 이물질 제거작업이 가능해질 뿐만 아니라 처리시스템의 장치 내구성도 향상되는 동시에 소음 발생이 최소화되어 작업환경도 개선되고, 작용유체로 물을 이용함에 따라 유해물질의 발생없이 환경친화적으로 운용되는 효과가 있다.

특히 본 발명에 의한 탈기에 의한 캐비테이션 최적제어형 초음파 이물질 처리시스템에 의하면, 탈기모듈을 통해 작용유체의 용존가스를 제거하므로, 초음파 캐비테이션 생성이 최적화되어 초음파 캐비테이션에 의한 이물질 제거효과가 극대화되는 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 따른 탈기에 의한 캐비테이션 최적제어형 초음파 이물질 처리시스템의 기본 구성을 보여주기 위한 도면;
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 대상물 수용프레임의 설치구성을 보여주기 위한 도면;
도 3의 (a)와 (b)는 본 발명에 따른 탈기모듈의 구성 예시도;
도 4와 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 탈기모듈의 주요부 예시도;
도 6의 (a)와 (b)는 본 발명의 실시예에 따른 초음파 진동자가 배치 구성도;
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 초음파 진동자가 배치 구성도;
도 8와 도 9는 본 발명의 실시예에 따른 탈기에 의한 캐비테이션 최적제어형 초음파 이물질 처리시스템의 제어 구성도이다.

이하, 본 발명의 실시예를 첨부된 도면 도 1 내지 도 9에 의거하여 상세히 설명한다. 한편, 도면과 상세한 설명에서 일반적인 이물질 처리장치, 디버링 장치, 초음파 발진기, 초음파 진동자, 초음파 캐비테이션, 탈기처리, 탈기장치 등으로부터 이 분야의 종사자들이 용이하게 알 수 있는 구성 및 작용에 대한 도시 및 언급은 간략히 하거나 생략하였다. 특히 도면의 도시 및 상세한 설명에 있어서 본 발명의 기술적 특징과 직접적으로 연관되지 않는 요소의 구체적인 기술적 구성 및 작용에 대한 상세한 설명 및 도시는 생략하고, 본 발명과 관련되는 기술적 구성만을 간략하게 도시하거나 설명하였다.

본 발명의 실시예에 따른 탈기에 의한 캐비테이션 최적제어형 초음파 이물질 처리시스템(100)은 도 1에서와 같이 대상물 수용프레임(10), 탈기모듈(20), 초음파 진동자(30), 초음파 발진기(40), 컨트롤러(50)를 포함하는 구성으로 이루어질 수 있다.

대상물 수용프레임(10)은 작용유체(60)가 수용되는 수용공간(11)이 형성된 것으로, 이물질이 포함된 대상물(1)이 수용공간(11)의 작용유체(60) 내부에 잠기도록 배치된다. 대상물(1)에는 이물질 제거가 필요한 다양한 소재, 물품, 부품 등이 포함될 수 있으며, 차량 변속기나 엔진에 사용되는 밸브바디도 포함될 수 있다. 대상물(1)이 밸브바디에 한정되지 않음은 물론이다. 대상물(1)에 포함된 이물질은 성형과정에서 발생되는 버(burr)일 수 있으나, 이에 한정되지 않음은 물론이다. 그리고 대상물 수용프레임(10)에 수용되는 작용유체(60)로는 물이 사용될 수 있다. 본 발명의 실시예에 따른 탈기에 의한 캐비테이션 최적제어형 초음파 이물질 처리시스템(100)은 작용유체로 물을 사용하므로, 유해물질의 발생없이 환경친화적으로 운용될 수 있고, 시스템 운용비용도 절감된다.

여기서 본 발명의 실시예에 따른 대상물 수용프레임(10)은 도 2에서와 같이 제1수조(10a)와 제2수조(10b)를 포함하는 구성으로 이루어진다. 제1수조(10a)와 제2수조(10b)는 각각 작용유체(60)가 수용된 수용공간(11)과 연통되는 개방된 상부를 갖게 된다.

제1수조(10a)는 미처리 대상물(1a)이 작용유체(60) 내부에 잠기도록 배치되는 것으로, 미처리 대상물(1a)에 대한 제1차 초음파처리가 수행된다. 제2수조(10b)는 제1수조(10a)와 이웃하여 설치되는 것으로, 제1차 초음파 처리된 제1차 처리 대상물(1b)이 작용유체(60) 내부에 잠기도록 배치되고, 제1차 처리 대상물(1b)에 대한 제2차 초음파처리가 수행된다. 이와 같이 다수차에 걸친 초음파처리를 통해 초음파처리 효율이 증대되도록 한다.

본 발명의 실시예에 따른 탈기에 의한 캐비테이션 최적제어형 초음파 이물질 처리시스템(100)에서의 초음파처리는 초음파에 의한 이물질 제거공정과 대상물(1)의 세척 공정을 일원화하여 동시적으로 수행하는 것이다. 그리고 본 발명의 실시예에 따른 탈기에 의한 캐비테이션 최적제어형 초음파 이물질 처리시스템(100)은 단순히 수조 형태로 된 대상물 수용프레임(10) 내에 대상물(1)을 작용유체(60) 내에 잠기도록 배치시킨 다음, 초음파처리하는 구조임에 따라 수량에 상관없이 다수의 대상물의 이물질 제거가 일괄적으로 수행될 수 있게 된다.

한편 본 발명의 실시예에 따른 탈기에 의한 캐비테이션 최적제어형 초음파 이물질 처리시스템(100)은 고정 베이스(12), 클램퍼 이동레일(13), 클램퍼(14)를 추가적으로 구비하게 된다.

고정 베이스(12)는 제1수조(10a)와 제2수조(10b)가 고정되는 베이스 프레임으로, 고정 베이스(12) 상부에 제1수조(10a)와 제2수조(10b)가 배치되어 지지된다. 클램퍼 이동레일(13)은 고정 베이스(12)에 설치되는 것으로, 제1수조(10a)와 제2수조(10b) 상측을 가로지르도록 배치된다. 클램퍼(14)는 클램퍼 이동레일(13)에 이동가능하게 설치되는 것으로, 제1수조(10a)의 제1차 처리 대상물(1b)을 제2수조(10b)로 이동시키게 된다.

이와 같은 클램퍼 이동레일(13)과 클램퍼(14)를 통해 대상물(1)의 투입, 이송, 배출이 자동으로 수행되는데, 이를 통해 대량의 대상물(1)을 연속적으로 신속하게 처리할 수 있게 된다.

탈기모듈(20)은 설정지점에 설치되는 것으로, 대상물 수용프레임(10)에 수용되는 작용유체(60)의 용존가스를 제거하게 된다. 이와 같은 탈기모듈(20)은 다양한 구성으로 이루어질 수 있다. 탈기모듈(20)은 도 3의 (a)에서와 같이 대상물 수용프레임(10)의 수용공간(11)에 배치되어 작용유체(60)를 흡입하는 흡입관(21), 흡입관(21)이 연결되어 작용유체(60)를 전달받는 한편 작용유체(60)에 대한 탈기 처리를 수행하는 탈기장치(22), 탈기장치(22)와 연결되는 탈기 처리된 작용유체(60)를 전달받는 한편 대상물 수용프레임(10)의 수용공간(11)에 배치되어 탈기 처리된 작용유체(60)를 배출시키는 배출관(23)을 포함하는 구성으로 이루어질 수 있다.

이와 달리 탈기모듈(20)은 도 3의 (b)에서와 같이 작용유체(60)가 공급되는 작용유체 공급장치(24), 작용유체 공급장치(24)가 연결되어 작용유체(60)를 전달받는 한편 작용유체(60)에 대한 탈기 처리를 수행하는 탈기장치(22), 탈기장치(22)와 연결되는 탈기 처리된 작용유체(60)를 전달받는 한편 대상물 수용프레임(10)의 수용공간(11)에 배치되어 탈기 처리된 작용유체(60)를 배출시키는 배출관(23)을 포함하는 구성으로 이루어질 수도 있다.

본 발명의 실시예에 따른 탈기모듈(20)은 도 4와 도 5에서와 같이 탈기모듈 하우징(27) 등에 장착되는 복수의 탈기장치(22)를 구비하여 정수필터(25)를 통과한 작용유체(60)를 탈기 처리한 다음, 탈기 처리된 작용유체는 배출관(23)을 통해 대상물 수용프레임(10)의 수용공간(11)으로 배출시키고, 작용유체(60)로부터 제거된 용존가스는 진공펌프(26)를 통해 외부로 배출시키게 된다.

초음파 진동자(30)는 대상물 수용프레임(10)에 설치되어 대상물 수용프레임(10) 내부에 수용된 작용유체의 초음파 캐비테이션을 유도하는 것이다. 본 발명의 실시예에 따른 초음파 진동자(30)는 도 6에서와 같이 대상물 수용프레임(10)의 수용공간(11)을 둘러싸는 바닥면과 양측면에 각각 형성되어 작용유체(60) 내부로의 초음파 방출이 3채널로 수행되도록 한다. 그리고 초음파 진동자(30)로는 압전/전왜형 진동자가 사용될 수 있는데, 본 발명의 실시예에 따른 초음파 진동자(30)로는 볼트 체결형 란쥬반 진동차(bolt-clamped langevin transducer:BLT)가 사용된다.

초음파 발진기(40)는 초음파 진동자(30)와 연결되는 것으로, 초음파를 발생시키게 된다. 본 발명의 실시예에 따른 초음파 발진기(40)는 고밀도의 초음파 캐비테이션의 발생을 유도할 수 있도록 F.E.T 반도체를 적용한 가변 주파수형 초음파 발진기로 이루어진다. 이와 같은 가변주파수형 초음파 발진기는 25KHz~1MHz 범위의 초음파를 발생시키게 되며, 동시 광역 다중 주파수 발생 특성을 가지게 된다.

한편 본 발명의 실시예에 따른 탈기에 의한 캐비테이션 최적제어형 초음파 이물질 처리시스템(100)은 도 8에서와 같이 대상물 수용프레임(10)의 수용공간(11)에 설치되는 용존가스량 검출센서(70), 음압 검출센서(80), 온도 검출센서(90)를 구비하게 되는데, 용존가스량 검출센서(70)는 작용유체(60)의 용존가스량을 검출하는 센서이고, 음압 검출센서(80)는 초음파에 의한 작용유체(60)의 음압을 검출하는 센서이며, 온도 검출센서(90)는 작용유체(60)의 온도를 검출하는 센서이다.

컨트롤러(50)는 탈기모듈(20)과 초음파 발진기(40)의 동작을 제어하는 것으로, 본 발명의 실시예에 따른 컨트롤러(50)는 도 8에서와 같이 용존가스량 검출센서(70)로부터 용존가스량 정보를 전달받고, 대상물 수용프레임(10) 내 작용유체(60)의 용존가스량이 설정된 값을 갖도록 탈기모듈(20)을 제어하면서 초음파 캐비테이션의 특성치를 조절하게 된다. 여기서 컨트롤러(50)에 의해 조절되는 초음파 캐비테이션의 특성치는 캐비테이션 강도와 캐비테이션 기포 밀도이다. 이물질 제거작업 중 일반적인 디버링 작업을 수행할 경우에는 캐비테이션 강도를 주요 제어 출력값으로 하여 캐비테이션을 제어하게 되고, 정밀 디버링 작업을 수행할 경우에는 캐비테이션 기포 밀도를 주요 제어 출력값으로 하여 캐비테이션을 제어하게 되는데, 컨트롤러(50)는 초음파 발진기(40)로부터 발생되는 초음파의 주파수, 탈기모듈(20)에 의한 작용유체(60) 내 용존가스 제거량을 제어하면서 초음파 캐비테이션의 특성치를 조절하게 된다. 여기서 초음파 주파수가 증대되면 캐비테이션 강도가 낮아지는 한편 캐비테이션 밀도가 높아지고, 용존가스 제거량이 증대되면 캐비테이션 강도가 약해진다.

또한 본 발명의 실시예에 따른 컨트롤러(50)는 도 8에서와 같이 음압 검출센서(80)와 온도 검출센서(90)로부터 음압 정보와 온도 정보를 전달받고, 대상물 수용프레임(10)에 수용된 작용유체(60)의 현재 음압값과 현재 온도값으로부터 초음파처리 현재 상태정보를 산출한 다음, 산출된 초음파처리 현재 상태정보에 따라 초음파 발진기(40)의 발진 주파수와 발진 출력을 제어함으로써 초음파 처리가 최적 제어되도록 한다. 이를 위하여 본 발명의 실시예에 따른 컨트롤러(50)는 도 9에서와 같이 음압 정보와 온도 정보를 전달받아 초음파 처리 현재 상태정보를 산출하는 초음파 처리 정밀도 분석유닛(51), 산출된 초음파 처리 현재 상태정보에 따라 초음파 처리의 정상/이상 유무를 판별하는 정상/이상 상태판별 유닛(52), 산출된 초음파 처리 현재 상태정보에 대응하는 초음파 발진 주파수와 초음파 발진 출력을 연산하기 위한 상태정보 파라미터를 생성하는 상태정보 파라미터 생성유닛(53), 퍼지 알고리즘이나 뉴럴 네트워크 알고리즘 및 PID 제어를 이용하여 상태정보 파라미터로부터 최적의 초음파 발진 주파수와 초음파 발진 출력을 찾기 위한 지능제어 분류유닛(54), 최적의 초음파 발진 주파수와 초음파 발진 출력으로 초음파 발진기(40)를 제어하기 위한 최적제어값 산출유닛(55)을 포함하는 구성으로 이루어질 수 있다.

이와 같은 본 발명의 실시예에 따른 탈기에 의한 캐비테이션 최적제어형 초음파 이물질 처리시스템(100)은 초음파 진동자(30)에 의해 대상물 수용프레임(10)에 수용된 작용유체(60)의 초음파 캐비테이션이 유도되면서 작용유체(60) 내부에 잠긴 대상물(1)에 포함된 이물질의 제거와 대상물(1)의 세척이 수행되도록 한다.

상기와 같이 구성된 본 발명의 실시예에 따른 탈기에 의한 캐비테이션 최적제어형 초음파 이물질 처리시스템(100)은 대상물 수용프레임(10)에 수용된 작용유체(60) 내부에 밸브바디와 같은 대상물(1)이 잠긴 상태로 배치되고, 초음파 진동자(30)에 의한 초음파 캐비테이션이 작용유체 내부에서 생성되면서 대상물(1)에 작용하여 버(burr)와 같은 이물질의 제거가 수행되도록 함으로써 수량에 상관없이 다수의 대상물(1)의 이물질 제거가 일괄적으로 수행될 수 있도록 하고, 이물질의 제거와 대상물(1)의 세척이 일원화되어 동시적으로 수행될 수 있도록 하며, 이를 통해 작업효율성과 작업생산성이 극대화될 수 있도록 한다.

특히 본 발명의 실시예에 따른 탈기에 의한 캐비테이션 최적제어형 초음파 이물질 처리시스템(100)은 작용유체(60)의 용존가스를 제거하는 탈기모듈(20)을 구비하여 초음파 캐비테이션 생성을 최적화시킴으로써 초음파 캐비테이션에 의한 이물질 제거효과가 극대화될 수 있도록 한다. 그리고 본 발명의 실시예에 따른 탈기에 의한 캐비테이션 최적제어형 초음파 이물질 처리시스템(100)은 종래 스틸볼에 의한 디버링과 달리 작용유체(60)를 이용하는 것임에 따라 작업과정에서 대상물(1)의 손상이 방지되도록 하며, 산업폐기물이 발생되지 않도록 하고, 복합한 형상이나 복합 부품으로 된 대상물(1)의 이물질 제거도 간편하고 용이하게 수행되도록 하며, 정밀한 이물질 제거작업이 가능해지도록 할 뿐만 아니라 시스템을 이루는 장치 내 진동 발생이 없어 처리시스템의 장치 내구성도 향상되도록 하는 동시에 소음 발생이 최소화되어 작업환경도 개선되도록 하고, 작용유체로 물을 이용함에 따라 유해물질의 발생없이 환경친화적으로 운용될 수 있도록 한다.

상술한 바와 같은, 본 발명의 실시예에 따른 탈기에 의한 캐비테이션 최적제어형 초음파 이물질 처리시스템을 상기한 설명 및 도면에 따라 도시하였지만, 이는 예를 들어 설명한 것에 불과하며 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변화 및 변경이 가능하다는 것을 이 분야의 통상적인 기술자들은 잘 이해할 수 있을 것이다.

1 : 대상물 1a : 미처리 대상물
1b : 제1차 처리 대상물 10 : 대상물 수용프레임
10a : 제1수조 10b : 제2수조
11 : 수용공간 12 : 고정 베이스
13 : 클램퍼 이동레일 14 : 클램퍼
20 : 탈기모듈 21 : 흡입관
22 : 탈기장치 23 : 배출관
24 : 작용유체 공급장치 25 : 정수필터
26 : 진공펌프 27 : 탈기모듈 하우징
30 : 초음파 진동자 40 : 초음파 발진기
50 : 컨트롤러 51 : 초음파 처리 정밀도 분석유닛
52 : 정상/이상 상태판별 유닛 53 : 상태정보 파라미터 생성유닛
54 : 지능제어 분류유닛 55 : 최적제어값 산출유닛
60 : 작용유체 70 : 용존가스량 검출센서
80 : 음압 검출센서 90 : 온도 검출센서
100 : 초음파 이물질 처리시스템

Claims (7)

1. 작용유체(60)가 수용되는 수용공간(11)이 형성되고, 이물질이 포함된 대상물(1)이 수용공간(11)의 작용유체(60) 내부에 잠기도록 배치되는 대상물 수용프레임(10)과;
   설정지점에 설치되고, 대상물 수용프레임(10)에 수용되는 작용유체(60)의 용존가스를 제거하는 탈기모듈(20)과;
   대상물 수용프레임(10)에 설치되어 대상물 수용프레임(10) 내부에 수용된 작용유체의 초음파 캐비테이션을 유도하는 초음파 진동자(30)와;
   초음파 진동자(30)와 연결되고, 초음파를 발생시키는 초음파 발진기(40) 및;
   탈기모듈(20)과 초음파 발진기(40)의 동작을 제어하는 컨트롤러(50)를 포함하며,
   상기 탈기모듈(20)은 대상물 수용프레임(10)의 수용공간(11)에 배치되어 작용유체(60)를 흡입하는 흡입관(21)과; 작용유체(60)가 공급되는 작용유체 공급장치(24)와; 흡입관(21)이 연결되어 작용유체(60)를 전달받고, 작용유체(60)에 대한 탈기 처리를 수행하고, 작용유체 공급장치(24)가 연결되어 작용유체(60)를 전달받고, 작용유체(60)에 대한 탈기 처리를 수행하는 탈기장치(22) 및; 탈기장치(22)와 연결되는 탈기 처리된 작용유체(60)를 전달받고, 대상물 수용프레임(10)의 수용공간(11)에 배치되어 탈기 처리된 작용유체(60)를 배출시키는 배출관(23)을 포함하고,
   상기 대상물 수용프레임(10)의 수용공간(11)에 설치되어 작용유체(60)의 용존가스량을 검출하는 용존가스량 검출센서(70)와 초음파에 의한 작용유체(60)의 음압을 검출하는 음압 검출센서(80) 및 작용유체(60)의 온도를 검출하는 온도 검출센서(90)를 더 포함하되,
   초음파 진동자(30)에 의해 대상물 수용프레임(10)에 수용된 작용유체(60)의 초음파 캐비테이션이 유도되면서 작용유체(60) 내부에 잠긴 대상물(1)에 포함된 이물질의 제거와 대상물(1)의 세척이 수행되도록 하고,
   컨트롤러(50)는 용존가스량 검출센서(70)로부터 용존가스량 정보를 전달받고, 대상물 수용프레임(10) 내 작용유체(60)의 용존가스량이 설정된 값을 갖도록 탈기모듈(20)을 제어하고, 초음파 발진기(40)로부터 발생되는 초음파의 주파수, 탈기모듈(20)에 의한 작용유체(60) 내 용존가스 제거량을 제어하면서 초음파 캐비테이션의 특성치인 캐비테이션 강도와 캐비테이션 기포 밀도를 조절하며,
   음압 검출센서(80)로부터 음압 정보를 전달받고, 온도 검출센서(90)로부터 온도 정보를 전달받으며, 대상물 수용프레임(10)에 수용된 작용유체(60)의 현재 음압값과 현재 온도값으로부터 초음파처리 현재 상태정보를 산출한 다음, 산출된 초음파처리 현재 상태정보에 따라 초음파 발진기(40)의 작동을 제어하게 되는 것을 특징으로 하는 탈기에 의한 캐비테이션 최적제어형 초음파 이물질 처리시스템.
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