KR20180136651A - 초음파를 이용한 탈지 및 세정장치 - Google Patents

초음파를 이용한 탈지 및 세정장치 Download PDF

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Abstract

실시예는 작업 대상물에 대한 탈지 및 세정시의 구동 교류전원을 입력하는 전원부, 상기 전원부로부터 입력된 교류전원을 직류전원으로 변환시키고, 상기 변환된 직류전원을 자왜소자 진동자 공진 주파수를 기본 주파수로 전압제어 발진하여 데드 타임(DEAD TIME) 조절해서 데드 타임 이외 타임시 전압제어 발진 신호와 데드 타임시 전압제어 발진 신호를 획득하여, 상기 획득된 데드 타임 이외 타임시 전압제어 발진 신호와 데드 타임시 전압제어 발진 신호를 발생하고자 하는 초음파의 자왜소자 진동자 공진 주파수 세기에 따라 펄스 폭 변조해서 교대로(alternately) 스위칭하여 발진시켜, 펄스성 직류의 직류전원으로 변환하고 연속 주파수 변조하는 연속가변형 발진기 및 상기 연속가변형 발진기에 의해 변환된 펄스성 직류의 직류전원과 연속 주파수 변조에 따라 진동하여 자기장을 발생시켜 초음파를 발생시키는 자왜소자 진동자를 포함한 것을 특징으로 하는 초음파를 이용한 탈지 및 세정장치에 관한 것으로, 자왜진동자의 공진주파수를 기본 주파수로 하는 저 전압의 펄스로 그 폭을 적절히 변화시켜 자왜진동을 일으킴으로 입력되는 전력에 비해 초음파의 변환효율이 높고, 초음파 발진 중단 없이 연속으로 주파수 변조하여 공진주파수를 찾기 쉬우며 출력을 최대로 한다.

Description

초음파를 이용한 탈지 및 세정장치{Cleaning device using ultrasonics power}
본 명세서에 개시된 내용은 재료나 가공 부품 표면의 기름기를 제거하는 탈지 및 세정장치에 관한 것으로, 보다 상세하게 자동차부품 등의 피 도물에 도장하기 전에 이물질 기름성분을 제거하는 탈지 및 세정장치에 관한 것이다.
본 명세서에서 달리 표시되지 않는 한, 이 섹션에 설명되는 내용들은 이 출원의 청구항들에 대한 종래 기술이 아니며, 이 섹션에 포함된다고 하여 종래 기술이라고 인정되는 것은 아니다.
자동차 산업에서 자동차의 내구성을 높이기 위해 부품 또는 소재에 도장을 하게 되는데, 부품 및 소재에 붙어서 따라오는 먼지, 이물질, 철가루, 기름성분 등이 도장성능을 저하시켜 불량을 발생하게 하고 불량품은 폐기하거나 재가공하여 재도장함으로써 생산성 저하는 물론이고 여러 가지 폐기물을 발생하게 하여 환경을 오염시키는 문제가 발생되었다. 더욱이 설비나 장치의 변경 없이 기존의 탈지설비를 그대로 이용하면서 이물질 제거 및 탈지공정을 친환경적이고, 에너지를 절감할 수 있는 탈지 및 세정장치의 개발이 필요하다고 사료된다(선행문헌 참조, 선행문헌: 국내출원번호 제10-2007-0032336호, 발명의 명칭 "벨컵 세정 장치").
이에 일실시예에 따른 설비는 도장공정에서 전 처리를 완벽하게 하여 불량발생을 억제함으로써 에너지 절감과 폐기물 발생을 감소시켜 환경을 보호하고 생산성 향상에 기여하고자 한다.
추가적으로, 초음파를 물중에 발사하면 액체의 수축과 팽창이 교대로 일어나게 되며 파동이 물중으로 전파된다. 이러한 화학적, 물리적 기능은 이물질을 떼어내고, 유화시키는 작용, 매질을 잘게 부수는 작용을 하게 되며, 이러한 기능이 복합적이고 지속적으로 일어나게 함으로써 이물질 제거와 탈지를 할 수 있게 된다.
탈지[脫脂, grease removing]란 재료나 가공 부품 표면의 기름기를 제거하는 표면처리 방법의 한 가지를 일컫는 용어로서, 각종 부품 예컨대, 전자부품, 자동차부품, 자전거부품, 가전부품, 금속부품, 비금속부의 피 도물에 도장하기 전에 이물질 즉, 오물, 방청유, 공정에 사용된 드로잉오일 등의 기름성분을 제거하는 공정을 말한다.
개시된 내용은, 상온에서 초음파를 이용하여 이물질 제거 및 탈지, 세정을 수행할 뿐만 아니라, 설비 외부에 용접 부착하는 방식으로 적은 비용으로도 기존 공장설비에 적용시킬 수 있도록 하고 더불어 탈지 및 세정효과를 높여 도장공정의 생산성 향상과 폐기물 발생 억제로 환경오염 방지할 수 있도록 하며 에너지를 절감할 수 있도록 하는 초음파를 이용한 탈지 및 세정장치를 제공하고자 한다.
실시예에 따른 초음파를 이용한 탈지 및 세정장치는,
직류전원을 자왜소자 진동자 공진 주파수를 기본 주파수로 전압제어 발진하여 데드 타임(DEAD TIME) 조절해서 데드 타임 이외 타임시 전압제어 발진 신호와 데드 타임시 전압제어 발진 신호를 획득하여, 상기 획득된 데드 타임 이외 타임시 전압제어 발진 신호와 데드 타임시 전압제어 발진 신호를 발생하고자 하는 초음파의 자왜소자 진동자 공진 주파수 세기에 따라 펄스 폭 변조해서 교대로(alternately) 스위칭하여 발진시켜, 펄스성 직류의 직류전원으로 변환하고 연속 주파수 변조해서, 상기 변환된 펄스성 직류의 직류전원과 연속 주파수 변조에 따라 자왜진동하여 자기장을 발생시켜 초음파를 발생시키는 것을 특징으로 한다.
실시예들에 의하면 자왜진동자의 공진주파수를 기본 주파수로 하는 저 전압의 펄스로 그 폭을 적절히 변화시켜 자왜진동을 일으킴으로 입력되는 전력에 비해 초음파의 변환효율이 높고, 초음파 발진 중단 없이 연속으로 주파수 변조하여 공진주파수를 찾기 쉬우며 출력을 최대로 한다.
그리고, 방사시간, 파워의 강약을 조절하며, 변환기의 열화가 극히 적어 설비의 내구성이 높다.
또한, 고출력 및 미세조정된 공진 주파수 발진으로 소음수준이 개선된다.
더불어, 탈지 및 세정효과를 높여 도장공정의 생산성 향상과 폐기물 발생 억제로 환경오염 방지한다.
특히, 실험을 통해, 아래의 결과 즉, 종래에 비하여, 온도가 낮거나 알칼리농도 포인트가 낮을 경우 품질차이가 더욱 크게 벌어졌고, 온도가 높거나 알칼리 농도 포인트가 높을 경우에는 비슷한 품질 차이가 발생하였으므로 에너지를 절감하고 환경오염을 줄여준다는 점이 매우 큰 장점으로 나타났다.
도 1은 일실시예에 따른 초음파를 이용한 탈지 및 세정장치의 구성을 도시한 도면
도 2는 일실시예에 따른 초음파를 이용한 탈지 및 세정장치의 동작을 순서대로 도시한 도면
도 3a는 일실시예에 따른 초음파를 이용한 탈지 및 세정장치의 자왜소자를 도시한 도면
도 3b는 일실시예에 따른 초음파를 이용한 탈지 및 세정장치의 시편 예시를 도시한 도면
도 4는 일실시예에 따른 초음파를 이용한 탈지 및 세정장치의 진동자 설치 도면
도 5는 일실시예에 따른 초음파를 이용한 탈지 및 세정장치의 진동자와 발진기 연결 예시를 도시한 도면
도 6 내지 도 8은 일실시예에 따른 초음파를 이용한 탈지 및 세정장치의 존 제품 비교에 따른 품질 차이를 보인 도면
도 1은 일실시예에 따른 초음파를 이용한 탈지 및 세정장치의 구성을 도시한 도면이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 일실시예에 따른 초음파를 이용한 탈지 및 세정장치는 작업 대상물에 대한 탈지 및 세정시의 구동 교류전원을 입력하는 전원부(미도시), 상기 교류전원을 직류전원으로 변환시키고, 상기 변환된 직류전원을 발진시켜(구체적으로는, 직류전원을 자왜소자 진동자의 공진주파수를 기본 주파수로 하는 저 전압의 펄스로 그 폭을 적절히 변화시켜 발진시킴) 펄스성 직류의 직류전원으로 변환하며 더불어, 초음파 발진 중단 없이 연속으로 주파수 변조하는 연속가변형 발진기(100) 및, 상기 연속가변형 발진기(100)에 의해 변환된 펄스성 직류의 직류전원에 따라 자왜진동을 일으키고 연속 주파수 변조에 따라 공진주파수를 쉽게 찾아서, 자기장을 발생시켜 초음파를 발생시키는 자왜소자 진동자(미도시)를 포함한다.
추가로, 상기 연속가변형 발진기(100)에서, 고속력, 대출력 소자인 FET/IGBT를 이용한 발진 방식으로 1개의 제어 유닛을 사용해서 구성하여 주파수, 반복주기, 듀티비를 표시하고 미세조정할 수 있도록 하는 마이크로 프로세서(110)와 상기 마이크로 프로세서(100)의 제어하에 상기 주파수, 반복주기, 듀티비를 표시하는 표시부(120)(예: LCD)를 포함한다.
상기 전원부(미도시)는 작업 대상물에 대한 탈지 및 세정시의 구동 교류전원을 입력하는 것으로, 작업 대상물에 대한 탈지 및 세정공정이 진행되는 수조의 외벽에 설치된 탈지 및 세정장치에 있어서, 작업 대상물에 대한 탈지 및 세정시의 구동 교류전원을 입력하는 트랜스포머, 상기 교류전원의 노이즈를 제거하기 위한 노이즈필터를 포함하여 이루어진 것이다.
연속가변형 발진기(100)는 상기 교류전원을 직류전원으로 변환시키고, 상기 변환된 직류전원을 발진시켜(구체적으로는, 직류전원을 자왜소자 진동자의 공진주파수를 기본 주파수로 하는 저 전압의 펄스로 그 폭을 적절히 변화시켜 발진시킴, 이러한 저 전압의 펄스는 진동자에 의한 공진 발생시 사용하는 상용 기준 전압보다 설정 전압만큼 작은 저 전압의 펄스임) 펄스성 직류의 직류전원으로 변환하여 입력되는 전력에 비해 초음파의 변환효율이 높고 더불어, 초음파 발진 중단 없이 연속으로 주파수 변조하는 것이다. 즉, 상기 연속가변형 발진기(100)는 상기 전원부로부터 입력된 교류전원을 직류전원으로 변환시켜, 상기 변환된 직류전원을 자왜소자 진동자 공진 주파수를 기본 주파수로 전압제어 발진하여 데드 타임(DEAD TIME) 조절해서 데드 타임 이외 타임시 전압제어 발진 신호와 데드 타임시 전압제어 발진 신호를 획득하여, 상기 획득된 데드 타임 이외 타임시 전압제어 발진 신호와 데드 타임시 전압제어 발진 신호를 발생하고자 하는 초음파의 자왜소자 진동자 공진 주파수 세기에 따라 펄스 폭 변조해서 교대로(alternately) 스위칭하여 발진시켜, 펄스성 직류의 직류전원으로 변환하고 연속 주파수 변조하는 것이다(상기 데드 타임은 상기 자왜소자 진동자의 공진 주파수를 기본 주파수로 하는 주파수 입력 시점부터 상기 주파수 입력에 따른 전압제어 발진 발생시점까지의 결과 시간임). 예를 들어, 상기 연속가변형 발진기(100)는 상기 발생할 초음파에 대한 사용자 설정 초음파 전력 조정 정보에 따른 초음파 전력 값에 대응하여 펄스 폭을 가감해서 펄스 폭 변조(PWM)하여, 사용자 설정 초음파 전력 조정 정보에 따른 초음파 전력 값에 따라 펄스 폭 변조된 신호를 공급하는 PWM부(103), 상기 발생할 초음파에 대한 사용자 설정 반복주기 조정 정보에 따른 반복주기 값과 상기 발생할 초음파에 대한 사용자 설정 스위프폭 조정 정보에 따른 스위프폭 값에 대응하여 삼각파를 발생하는 삼각파 제너레이터(TRIANGLE GENERATOR)(104), 상기 삼각파 제너레이터(104)에 의해 발생된 삼각파로 상기 발생할 초음파에 대한 사용자 설정 주파수 조정 정보에 따른 주파수 값에 따라 전압제어 발진하여 전압제어 발진 신호를 공급하는 전압 제어 발진기(105), 상기 전압 제어 발진기(105)에 의해 공급된 전압제어 발진 신호의 데드 타임(DEAD TIME)을 조절하여, 상기 전압 제어 발진기(105)에 의해 공급된 전압제어 발진 신호의 데드 타임 이외 타임시에 따른 전압제어 발진 신호와 상기 전압 제어 발진기(105)에 의해 공급된 전압제어 발진 신호의 데드 타임시 전압제어 발진 신호를 각기 출력하는 데드 타임 콘트롤러(106), 상기 데드 타임 콘트롤러(106)에 의해 출력된 상기 전압 제어 발진기(105)에 의해 공급된 전압제어 발진 신호의 데드 타임 이외 타임시에 따른 전압제어 발진 신호와 상기 PWM부(103)에 의해 사용자 설정 초음파 전력 조정 정보에 따른 초음파 전력 값에 따라 펄스 폭 변조된 신호를 NAND(Not-AND) 연산하는 제1 NAND 게이트(107), 상기 데드 타임 콘트롤러(106)에 의해 출력된 상기 전압 제어 발진기(105)에 의해 공급된 전압제어 발진 신호의 데드 타임 이외 타임시 전압제어 발진 신호와 상기 PWM부(103)에 의해 사용자 설정 초음파 전력 조정 정보에 따른 초음파 전력 값에 따라 펄스 폭 변조된 신호를 NAND 연산하는 제2 NAND 게이트(108), 상기 전원부(미도시)로부터 입력된 교류전원을 직류전원으로 변환시키는 브릿지 다이오드(101) 및, 상기 브릿지 다이오드(101)에 의해 변환된 직류전원을 상기 제1 NAND 게이트(107)에 의해 출력된 데드 타임 이외 타임시 전압제어 발진 신호와 사용자 설정 초음파 전력 조정 정보에 따른 초음파 전력 값에 따라 펄스 폭 변조한 신호의 NAND 연산된 신호와 상기 제2 NAND 게이트(108)에 의해 출력된 데드 타임시 전압제어 발진 신호와 사용자 설정 초음파 전력 조정 정보에 따른 초음파 전력 값에 따라 펄스 폭 변조한 신호의 NAND 연산된 신호를 상이한 제1 스위칭부(102-1)와 제2 스위칭부(102-2)를 사용해서 교대로(alternately) 스위칭하여 발진시켜, 펄스성 직류의 직류 전원으로 변환하고 연속 주파수 변조하는 스위칭부를 포함하여 이루어진다.
자왜소자 진동자(미도시)는 상기 연속가변형 발진기(100)에 의해 변환된 펄스성 직류의 직류전원에 따라 자왜진동을 일으키고 연속 주파수 변조에 따라 공진주파수를 쉽게 찾아서, 자기장을 발생시켜 초음파를 발생시키는 것이다. 즉, 상기 연속가변형 발진기에 의해 변환된 펄스성 직류의 직류전원과 연속 주파수 변조에 따라 진동(자왜진동)하여 자기장을 발생시켜 초음파를 발생시키는 것이다. 예를 들어, 상기 자왜소자 진동자(미도시)는 작업 대상물이 담긴 수조의 외벽에 설치되고, 더불어 상기 수조의 양 측면에 배치되면서, 상기 연속가변형 발진기(100)에 의해 변환된 펄스성 직류의 직류전원과 연속 주파수 변조에 따라 자왜진동하여 자기장을 발생시켜 초음파를 발생시키는 철, 코발트 및 바나듐 합금소자로 된 자왜소자 진동자인 것이다. 이러한 상기 자왜소자 진동자(미도시)는 전 처리 공정 설비나 장치에 용접 부착하여 내부로 초음파가 전달되도록 하는 것으로 발진기와 연결되는 변환기, 변환기와 연결 고정되어 대상물체에 초음파를 전달하는 웨이브 가이드로 구성되고, 이러한 변환기는 와이어가 권선된 자기왜곡 변환소자와 초음파를 전달하는 웨이브 가이드가 연결된다. 상기 발진기는 그런 변환기에 초음파가 발생할 수 있도록 하는 것으로 전원을 공급하는 전원 공급 장치와 초음파를 발생 시킬 수 있도록 하는 공진파트와 공진파트의 작동상태를 제어하기 위한 콘트롤러, 운전중에도 주파수를 변조할 수 있도록 하며 운전중인 초음파 주파수와 듀티를 나타내는 MMI(Man-Machine Interface)로 구성된다.
도 2는 일실시예에 따른 초음파를 이용한 탈지 및 세정장치의 동작을 순서대로 도시한 도면이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 일실시예에 따른 초음파를 이용한 탈지 및 세정장치는 먼저, 작업 대상물에 대한 탈지 및 세정시의 구동에 필요한 교류전원을 입력한다(S201).
다음, 상기 입력된 교류전원을 직류전원으로 변환시키고, 상기 변환된 직류전원을 자왜소자 진동자 공진 주파수를 기본 주파수로 전압제어 발진하여 데드 타임(DEAD TIME) 조절해서 데드 타임 이외 타임시 전압제어 발진 신호와 데드 타임시 전압제어 발진 신호를 획득하여, 상기 획득된 데드 타임 이외 타임시 전압제어 발진 신호와 데드 타임시 전압제어 발진 신호를 발생하고자 하는 초음파의 자왜소자 진동자 공진 주파수 세기에 따라 펄스 폭 변조해서 교대로(alternately) 스위칭하여 발진시켜, 펄스성 직류의 직류전원으로 변환하고 연속 주파수 변조한다(S202).
구체적으로는, 예를 들어 발생할 초음파에 대한 사용자 설정 초음파 전력 조정 정보에 따른 초음파 전력 값에 대응하여 펄스 폭을 가감해서 펄스 폭 변조(PWM)하여, 사용자 설정 초음파 전력 조정 정보에 따른 초음파 전력 값에 따라 펄스 폭 변조된 신호를 공급한다.
그리고, 상기 발생할 초음파에 대한 사용자 설정 반복주기 조정 정보에 따른 반복주기 값과 상기 발생할 초음파에 대한 사용자 설정 스위프폭 조정 정보에 따른 스위프폭 값에 대응하여 삼각파를 발생한다.
다음, 상기 발생된 삼각파로 상기 발생할 초음파에 대한 사용자 설정 주파수 조정 정보에 따른 주파수 값에 따라 전압제어 발진하여 전압제어 발진 신호를 공급한다.
그런 다음, 상기 공급된 전압제어 발진 신호의 데드 타임을 조절하여, 상기 공급된 전압제어 발진 신호의 데드 타임 이외 타임시에 따른 전압제어 발진 신호와 상기 공급된 전압제어 발진 신호의 데드 타임시 전압제어 발진 신호를 각기 출력한다.
다음, 상기 출력된 전압제어 발진 신호의 데드 타임 이외 타임시 전압제어 발진 신호와 상기 사용자 설정 초음파 전력 조정 정보에 따른 초음파 전력 값에 따라 펄스 폭 변조한 신호를 NAND 연산하여, 상기 데드 타임 이외 타임시 전압제어 발진 신호와 상기 사용자 설정 초음파 전력 조정 정보에 따른 초음파 전력 값에 따라 펄스 폭 변조한 신호의 NAND 연산된 신호를 출력한다.
그리고, 상기 출력된 전압제어 발진 신호의 데드 타임시 전압제어 발진 신호와 상기 사용자 설정 초음파 전력 조정 정보에 따른 초음파 전력 값에 따라 펄스 폭 변조한 신호를 NAND 연산하여, 상기 데드 타임시 전압제어 발진 신호와 상기 사용자 설정 초음파 전력 조정 정보에 따른 초음파 전력 값에 따라 펄스 폭 변조한 신호의 NAND 연산된 신호를 출력한다.
다음, 전원부로부터 입력된 교류전원을 직류전원으로 변환시킨다.
그런 다음, 상기 변환된 직류전원을 상기 데드 타임 이외 타임시 전압제어 발진 신호와 사용자 설정 초음파 전력 조정 정보에 따른 초음파 전력 값에 따라 펄스 폭 변조한 신호의 NAND 연산된 신호와 상기 데드 타임시 전압제어 발진 신호와 사용자 설정 초음파 전력 조정 정보에 따른 초음파 전력 값에 따라 펄스 폭 변조한 신호의 NAND 연산된 신호를 교대로(alternately) 스위칭하여 발진시켜, 펄스성 직류의 직류 전원으로 변환하고 연속 주파수 변조한다.
그런 다음, 상기 변환된 펄스성 직류의 직류전원에 따라 자왜진동을 일으키고 연속 주파수 변조에 따라 공진주파수를 쉽게 찾아서, 자기장을 발생시켜 초음파를 발생시킨다(S203).
그래서, 입력되는 전력에 비해 초음파의 변환효율이 높고, 공진주파수를 찾기 쉽고 출력을 최대로 하여 초음파 발진 중단 없이 연속으로 초음파 발진한다.
즉, 직류전원을 발진시켜(구체적으로는, 직류전원을 자왜소자 진동자의 공진주파수를 기본 주파수로 하는 저 전압의 펄스로 그 폭을 적절히 변화시켜 발진시킴, 이러한 저 전압의 펄스는 진동자에 의한 공진 발생시 사용하는 상용 기준 전압보다 설정 전압만큼 작은 저 전압의 펄스임) 펄스성 직류의 직류전원으로 변환하여 입력되는 전력에 비해 초음파의 변환효율이 높고 더불어, 연속 주파수 변조에 따라 공진주파수를 찾기 쉽고 출력을 최대로 하여 초음파 발진 중단 없이 연속으로 초음파 발진한다.
그리고, 방사시간, 파워의 강약을 조절하여, 변환기의 열화가 극히 적어 설비의 내구성이 높다.
또한, 고출력 및 미세조정된 공진 주파수 발진으로 소음수준이 개선된다.
나아가, 탈지 및 세정효과를 높여 도장공정의 생산성 향상과 폐기물 발생 억제로 환경오염 방지한다.
이상과 같이, 일실시예는 직류전원을 자왜소자 진동자 공진 주파수를 기본 주파수로 전압제어 발진하여 데드 타임(DEAD TIME) 조절해서 데드 타임 이외 타임시 전압제어 발진 신호와 데드 타임시 전압제어 발진 신호를 획득하여, 상기 획득된 데드 타임 이외 타임시 전압제어 발진 신호와 데드 타임시 전압제어 발진 신호를 발생하고자 하는 초음파의 자왜소자 진동자 공진 주파수 세기에 따라 펄스 폭 변조해서 교대로(alternately) 스위칭하여 발진시켜, 펄스성 직류의 직류전원으로 변환하고 연속 주파수 변조해서, 상기 변환된 펄스성 직류의 직류전원과 연속 주파수 변조에 따라 자왜진동하여 자기장을 발생시켜 초음파를 발생시킴으로, 입력되는 전력에 비해 초음파의 변환효율이 높고 초음파 발진 중단 없이 연속으로 주파수 변조하여 공진주파수를 찾기 쉬우며 출력을 최대로 하고, 방사시간, 파워의 강약을 조절하여, 변환기의 열화가 극히 적어 설비의 내구성이 높으며, 또한 고출력 및 미세조정된 공진 주파수 발진으로 소음수준이 개선되고, 나아가, 탈지 및 세정효과를 높여 도장공정의 생산성 향상과 폐기물 발생 억제로 환경오염 방지한다.
도 3a는 일실시예에 따른 초음파를 이용한 탈지 및 세정장치의 자왜소자를 도시한 도면이고, 도 3b는 일실시예에 따른 초음파를 이용한 탈지 및 세정장치의 시편 예시를 도시한 도면이다.
도 3a와 도 3b에 도시된 바와 같이, 일실시예에 따른 초음파를 이용한 탈지 및 세정장치의 자왜소자는 자왜소자 진동자의 진동자가 철, 코발트 및 바나듐 합금으로 된 소자의 둘레를 따라 감겨진 코일(301)이 구비된 진동자(302)인 것이고, 상기 진동자(302)를 커버링하는 원통 형상의 진동자 커버(303), 상기 자왜소자 진동자(302)와 상기 연속가변형 발진기 간에 전기적 연결을 위한 단자대 박스(304) 및, 상기 진동자 커버(303)와 상기 단자대 박스(304)를 고정시키는 볼트(305)를 포함한다. 즉, 일실시예에 따른 초음파를 이용한 탈지 및 세정장치의 진동자 구성과 조립상태는 철. 코발트 및 바나듐 합금의 소자에 내열성 코일(301)이 20회이상 권선된 자왜소자, 원통 형상의 진동자커버(303), 전기적 연결을 위한 단자대 박스(304), 상기 진동자커버(303)와 상기 단자대 박스(304)를 고정시키는 볼트(305)로 이루어진다. 그리고, 일실시예에 따른 초음파를 이용한 탈지 및 세정장치의 수조 외벽에 설치된 진동자(302)는 일실시예에 따른 탈지 및 세정장치가 작업 대상물에 대한 탈지공정 및 세정공정이 진행되는 수조의 외벽에 설치된다. 참고로, 표면처리공정에는 금속, 비금속, 알루미늄제품을 막론하고 이전 처리공정으로서 탈지 및 세정공정이 진행되도록 하고 있는데, 이는 탈지, 세정이 잘되지 않으면 표면처리 공정의 품질을 저하시키는 크나큰 요인이 될 수 있기 때문이다. 예컨대, 전착도장공정을 살펴보면 쉽게 이해될 수 있는데, 고재 입고-고재 로딩-예비탈지1-예비탈지2-본 탈지-수세1-수세2-표면조정-피막-수세3-수세4-순 수세-전착-U/F수세1-U/F수세2-U/F수세3-U/F수세4-순수 수세-건조-완료 순으로 진행되는 전착도장공정에서 무수한 탈지와 세정 과정을 거치는 것을 보면 현업에 종사하는 기술자가 아니어도 그 중요성을 직감할 수 있다. 일실시예의 탈지 및 세정장치는 화학제품과 같이 대상물에 직접 접촉하지 않고, 대상물이 담긴 수조 외벽에 설치되어 초음파로 탈지와 세정을 수행한다. 이에 더하여, 일실시예에 따른 탈지 및 세정장치가 화학제품과 같이 대상물에 직접 접촉하지 않고, 대상물이 담긴 수조 외벽에 설치되어 초음파로 탈지와 세정을 수행함에 있어서, 이러한 진동자(302)는 수조 하나당 4개 ~ 10개가 수조 측면에 일정 간격을 두고서 설치되는데, 이는 수조의 크기나 탈지 수준에 따라 제조업체에서 가감하여 사용하도록 한다.
도 4는 일실시예에 따른 초음파를 이용한 탈지 및 세정장치의 진동자 설치 도면이고(구체적으로는, 수조에 진동자 용접 부착하는 예시를 도시한 도면), 도 5는 일실시예에 따른 초음파를 이용한 탈지 및 세정장치의 진동자와 발진기 연결 예시를 도시한 도면이다.
도 4와 도 5에 도시된 바와 같이, 일실시예에 따른 초음파를 이용한 탈지 및 세정장치는 상기 진동자를 수조 외벽에 설치시, 상기 진동자를 진동자의 웨이브가이드 지름보다 용접에 따른 고정이 이루어지게 설정 길이 이상 크지 않도록 수조의 외부 양쪽벽에 용접 부착한 것이다. 즉, 일실시예에 따른 초음파를 이용한 탈지 및 세정장치는 상기 진동자를 수조 외벽에 설치할 때 용접 가장자리는 진동자의 웨이브가이드의 지름 보다 5mm 이상 크지 않도록 용접하여 고정시킨다. 그리고, 일실시예에 따른 초음파를 이용한 탈지 및 세정장치는 발진기 하나에 복수개의 진동자가 연결되어 사용되는데, 수조 하나당 발진기 하나가 배치되는 것이 바람직할 것이지만, 용량을 늘릴 경우 진동자의 개수도 늘어날 수 있으므로 변동할 수 있도록 한다.
도 6 내지 도 8은 일실시예에 따른 초음파를 이용한 탈지 및 세정장치의 기존 제품 비교에 따른 품질 차이를 보인 도면이다.
도 6 내지 도 8에 도시된 바와 같이, 일실시예에 따른 초음파를 이용한 탈지 및 세정장치는 일실시예와 기존 제품을 3분간 비교실험해본 결과, 일실시예는 종래에 비해서 상당한 수준의 품질 차이가 발생되었음을 확인하였고, 그 내용은 아래와 같다.
위 실험조건은 아래와 같이 하였다.
1) 시편제작 : 시편을 규정 방청유에 10초간 침적 후 수직으로 1시간 방치 후 전기 오븐(OVEN)에서 30분동안 80에서 가열한다.
2) 시험방법 : 규정된 탈지액에 방청유를 처리한 시험편을 2분간 침적 처리한 후 15초간 수세 후 시편을 수직으로 정치시킨 다음 30초 후 시편 앞, 뒤면을 육안으로 확인한다.
3) 탈지상태 확인 방법 : 시험편 물 젖은 상태를 백분율로 환산하여 95% 이상일 것. 일반 크리프(CR)시편일 경우 5% 황산 용액에 침적한 후에 녹 발청 상태를 백분율로 환산하여 95% 이상일 것.
이러한 실험조건에서 시행된 실험결과를 요약하면, 온도가 낮거나 알칼리농도 포인트가 낮을 경우 품질차이가 더욱 크게 벌어졌고, 온도가 높거나 알칼리 농도 포인트가 높을 경우에는 비슷한 품질 차이가 발생하였으므로 에너지를 절감하고 환경오염을 줄여준다는 점이 매우 큰 장점으로 나타났다(더불어, 일실시예에 따라 자왜진동자의 공진주파수를 기본 주파수로 하는 저 전압의 펄스로 그 폭을 적절히 변화시켜 자왜진동을 일으킴으로 입력되는 전력에 비해 초음파의 변환효율이 높고, 초음파 발진 중단 없이 연속으로 주파수 변조하여 공진주파수를 찾기 쉬우며 출력을 최대로 한다).
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
100 : 연속가변형 발진기 101 : 브릿지 다이오드
102-1 : 제1 스위칭부 102-2 : 제2 스위칭부
103 : PWM부 104 : 삼각파 제너레이터
105 : 전압제어 발진기 106 : 데드타임 콘트롤러
107 : 제1 NAND 게이트 108 : 제2 NAND 게이트
110 : 마이크로 프로세서 120 : 표시부

Claims (3)

  1. 작업 대상물에 대한 탈지 및 세정시의 구동 교류전원을 입력하는 전원부;
    상기 전원부로부터 입력된 교류전원을 직류전원으로 변환시키고, 상기 변환된 직류전원을 자왜소자 진동자 공진 주파수를 기본 주파수로 전압제어 발진하여 데드 타임(DEAD TIME) 조절해서 데드 타임 이외 타임시 전압제어 발진 신호와 데드 타임시 전압제어 발진 신호를 획득하여, 상기 획득된 데드 타임 이외 타임시 전압제어 발진 신호와 데드 타임시 전압제어 발진 신호를 발생하고자 하는 초음파의 자왜소자 진동자 공진 주파수 세기에 따라 펄스 폭 변조해서 교대로(alternately) 스위칭하여 발진시켜, 펄스성 직류의 직류전원으로 변환하고 연속 주파수 변조하는 연속가변형 발진기; 및
    상기 연속가변형 발진기에 의해 변환된 펄스성 직류의 직류전원과 연속 주파수 변조에 따라 진동하여 자기장을 발생시켜 초음파를 발생시키는 자왜소자 진동자;
    를 포함한 것을 특징으로 하는 초음파를 이용한 탈지 및 세정장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 연속가변형 발진기는,
    상기 발생할 초음파에 대한 사용자 설정 초음파 전력 조정 정보에 따른 초음파 전력 값에 대응하여 펄스 폭을 가감해서 펄스 폭 변조(PWM)하여, 사용자 설정 초음파 전력 조정 정보에 따른 초음파 전력 값에 따라 펄스 폭 변조된 신호를 공급하는 PWM부;
    상기 발생할 초음파에 대한 사용자 설정 반복주기 조정 정보에 따른 반복주기 값과 상기 발생할 초음파에 대한 사용자 설정 스위프폭 조정 정보에 따른 스위프폭 값에 대응하여 삼각파를 발생하는 삼각파 제너레이터(TRIANGLE GENERATOR);
    상기 삼각파 제너레이터에 의해 발생된 삼각파로 상기 발생할 초음파에 대한 사용자 설정 주파수 조정 정보에 따른 주파수 값에 따라 전압제어 발진하여 전압제어 발진 신호를 공급하는 전압 제어 발진기;
    상기 전압 제어 발진기에 의해 공급된 전압제어 발진 신호의 데드 타임을 조절하여, 상기 전압 제어 발진기에 의해 공급된 전압제어 발진 신호의 데드 타임 이외 타임시에 따른 전압제어 발진 신호와 상기 전압 제어 발진기에 의해 공급된 전압제어 발진 신호의 데드 타임시 전압제어 발진 신호를 각기 출력하는 데드 타임 콘트롤러;
    상기 데드 타임 콘트롤러에 의해 출력된 상기 전압 제어 발진기에 의해 공급된 전압제어 발진 신호의 데드 타임 이외 타임시 전압제어 발진 신호와 상기 PWM부에 의해 사용자 설정 초음파 전력 조정 정보에 따른 초음파 전력 값에 따라 펄스 폭 변조한 신호를 NAND 연산하여, 상기 데드 타임 이외 타임시 전압제어 발진 신호와 상기 사용자 설정 초음파 전력 조정 정보에 따른 초음파 전력 값에 따라 펄스 폭 변조한 신호의 NAND 연산된 신호를 출력하는 제1 NAND 게이트;
    상기 데드 타임 콘트롤러에 의해 출력된 상기 전압 제어 발진기에 의해 공급된 전압제어 발진 신호의 데드 타임시 전압제어 발진 신호와 상기 PWM부에 의해 사용자 설정 초음파 전력 조정 정보에 따른 초음파 전력 값에 따라 펄스 폭 변조한 신호를 NAND 연산하여, 상기 데드 타임시 전압제어 발진 신호와 상기 사용자 설정 초음파 전력 조정 정보에 따른 초음파 전력 값에 따라 펄스 폭 변조한 신호의 NAND 연산된 신호를 출력하는 제2 NAND 게이트;
    상기 전원부로부터 입력된 교류전원을 직류전원으로 변환시키는 브릿지 다이오드; 및
    상기 브릿지 다이오드에 의해 변환된 직류전원을 상기 제1 NAND 게이트에 의해 출력된 데드 타임 이외 타임시 전압제어 발진 신호와 사용자 설정 초음파 전력 조정 정보에 따른 초음파 전력 값에 따라 펄스 폭 변조한 신호의 NAND 연산된 신호와 상기 제2 NAND 게이트에 의해 출력된 데드 타임시 전압제어 발진 신호와 사용자 설정 초음파 전력 조정 정보에 따른 초음파 전력 값에 따라 펄스 폭 변조한 신호의 NAND 연산된 신호를 상이한 제1 스위칭부와 제2 스위칭부를 사용해서 교대로(alternately) 스위칭하여 발진시켜, 펄스성 직류의 직류 전원으로 변환하고 연속 주파수 변조하는 스위칭부;
    를 포함한 것을 특징으로 하는 초음파를 이용한 탈지 및 세정장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 자왜소자 진동자는,
    상기 작업 대상물이 담긴 수조의 외벽에 설치되고, 더불어 상기 수조의 양 측면에 배치되면서, 상기 연속가변형 발진기에 의해 변환된 펄스성 직류의 직류전원과 연속 주파수 변조에 따라 진동하여 자기장을 발생시켜 초음파를 발생시키는 철, 코발트 및 바나듐 합금소자로 된 자왜소자 진동자인 것;
    을 특징으로 하는 초음파를 이용한 탈지 및 세정장치.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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WO2021040575A1 (en) * 2019-08-26 2021-03-04 Angara Industries Ltd. Cognitive cleaning methods
CN114189164A (zh) * 2021-12-08 2022-03-15 浙江华章科技有限公司 一种流浆箱阀门清洗控制系统

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2021040575A1 (en) * 2019-08-26 2021-03-04 Angara Industries Ltd. Cognitive cleaning methods
CN114189164A (zh) * 2021-12-08 2022-03-15 浙江华章科技有限公司 一种流浆箱阀门清洗控制系统
CN114189164B (zh) * 2021-12-08 2023-10-27 浙江华章科技有限公司 一种流浆箱阀门清洗控制系统

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