KR200397547Y1 - A Magnetic Chuck Guide Using IGBT Device With Load Short and Load Over Current Protection Fucntion - Google Patents
A Magnetic Chuck Guide Using IGBT Device With Load Short and Load Over Current Protection Fucntion Download PDFInfo
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Abstract
전자척을 착자 또는 탈자시킬 경우에 있어서 부하의 쇼트 부하과전류 보호기능을 갖는 ＩＧＢＴ소자를 이용한 전자척 가이드에 관한 것으로, 입력단자에서 공급된 교류의 입력전원을 정류하여 전자척으로 직류전력을 공급하는 전력공급부, 전자척을 착자 또는 탈자시킬 경우, 입력 단자를 통해 공급되는 입력전원의 위상과 동기된 신호를 펄스폭변조방식으로 IGBT소자를 구동시켜 전자척에 공급하는 직류전력을 제어하는 마이크로 컨트롤러, 입력전원이 정상적으로 입력단자에 접속될 때만 마이크로 컨트롤러의 제어에 의해 전자척을 IGBT소자와 접속시키는 다수의 릴레이 및 전자척 가이드의 부하가 쇼트될 경우 또는 전자척에 정격이상의 전류가 흘러 전자척 가이드의 부하가 과전류인 경우에 전자척에 공급하는 직류전력을 차단시키는 보호회로부를 포함하며, 다수의 릴레이는 입력단자에 접속되는 제1의 릴레이와 IGBT소자에 접속되는 제2의 릴레이를 구비하는 구성을 마련한다.In the case of magnetizing or demagnetizing the electronic chuck, the electronic chuck guide using the IBT element having a short load overcurrent protection function is used to rectify the AC input power supplied from the input terminal to supply DC power to the electronic chuck. In the case of magnetizing or demagnetizing the power supply unit and the electronic chuck, a microcontroller for controlling the DC power supplying the electronic chuck by driving the IGBT element by a pulse width modulation method in synchronism with the phase of the input power supplied through the input terminal; Only when the input power is normally connected to the input terminal, when the load of a number of relays and chuck guides connecting the chuck to the IGBT element is controlled by the control of the microcontroller, or when a current exceeding the rated current flows to the chuck. Protection circuit part to cut off DC power supplied to the electronic chuck when the load is overcurrent And including a plurality of relay is provided a configuration in which a second relay connected to the relay and the IGBT element of the first connected to the input terminal.
상기와 같은 전자척 가이드를 이용하는 것에 의해, 전자척의 전원공급부의 신뢰성 및 안정성을 확보할 수 있다는 효과가 얻어진다.By using the above-mentioned electronic chuck guide, the effect that the reliability and stability of the power supply part of an electronic chuck can be obtained is obtained.
Description
본 고안은 부하쇼트 및 부하과전류 보호기능을 갖는 ＩＧＢＴ소자를 이용한 전자척 가이드에 관한 것으로, 특히 전자척을 착자 또는 탈자시킬 경우에 있어서 부하의 쇼트 부하과전류 보호기능을 갖는 ＩＧＢＴ소자를 이용한 전자척 가이드에 관한 것이다.The present invention relates to an electronic chuck guide using an ITV element having a load short and a load overcurrent protection function. In particular, when the electronic chuck is magnetized or demagnetized, an electronic chuck guide using an IBT element having a short load overcurrent protection function is used. It is about.
일반적으로 산업현장에서 금속 피가공물을 가공할 때 과거에는 기계적 바이스를 사용하였으나 요즈음은 대부분 전자척과 전자척 가이드를 사용한다.In general, when machining metal workpieces in the industrial field, mechanical vise was used in the past, but nowadays, most of them use electric chuck and electric chuck guide.
전자척 가이드의 사용에 대한 일반적인 개념은 전자척 가이드에 의해 전자척을 착자시키면 전자척 위에 놓인 금속 피가공물은 지지된다. 지지된 피가공물을 가공한 후에는 수초 정도 전자척을 탈자시키면 전자척으로 부터 피가공물이 분리되어 1회의 작업공정이 수행된다. The general concept of the use of an electronic chuck guide is that magnetizing the electronic chuck by the electronic chuck guide supports the metal workpiece on the electronic chuck. After processing the supported workpiece, demagnetizing the electronic chuck for a few seconds separates the workpiece from the electronic chuck and performs one working process.
즉, 일예로서 밀링 및 연삭을 위한 공작기계는 전자척을 이용하여 공작물을 고정한 후, 공작물을 냉각시키기 위한 냉각수를 공급하면서 주축모터를 구동시켜 공작물을 밀링 및 연삭하는 공작기계로서 전자척용 전자석에 공급되는 전원을 단속해서 전자석을 자화(磁化)시킴과 아울러 작업공정이 수행된 후 자석에 공급되는 전원을 차단하여도 전자석에 잔류하는 자력을 전자척용 전자석에 공급되는 전원의 극성을 전환 공급하므로서 제거(탈자:脫磁)한다That is, as an example, a machine tool for milling and grinding is a machine tool for milling and grinding a workpiece by driving a spindle motor while supplying cooling water for cooling the workpiece after fixing the workpiece by using an electronic chuck, and supplying it to the electromagnet for electromagnet. The magnetic force remaining in the electromagnet can be removed by switching the polarity of the power supplied to the electromagnet chuck even if the power supply to the magnet is cut off after the work process is performed. To escape:
그러나, 종래에는 전자척용 전자석에 공급되는 전원을 기계적으로 제어함으로써 전자석에 공급되는 전원을 하나 혹은 매우 좁은 범위로만 조절 가능하다는 결점이 있다. However, in the related art, there is a drawback that the power supplied to the electromagnet can be controlled only in one or a very narrow range by mechanically controlling the power supplied to the electromagnet for the chuck.
뿐만 아니라, 종래의 공작기계는 작업을 하기 전이나 작업 중에 입력전원이나 퓨즈 등의 이상유무를 알 수 없어, 안전사고를 일으킬 우려가 있을뿐더러 이로 인해 공작기계가 오동작을 일으킬 우려가 크다.In addition, the conventional machine tools do not know whether there is an abnormality such as an input power source or a fuse before or during the work, there is a risk of causing a safety accident and the machine tool may cause a malfunction.
이러한 문제점을 해소하기 위한 방법의 일례가 대한민국 공개특허공보 2004-0065380호에 개시되어 있다.An example of a method for solving this problem is disclosed in Korean Patent Laid-Open No. 2004-0065380.
즉, 상기 공보에 있어서는 밀링 또는 연삭을 위한 공작기계의 각종 동작을 선택하는 다수의 키들로 구성된 키 패널, 전자석의 자화를 위해 공급되는 전원레벨을 설정하는 전자석 전원 설정부, 전자석에 고정되었던 공작물의 탈자를 위해 공급되는 전원레벨과 탈자속도를 설정하는 탈자 전압 및 속도 설정부, 키 패널의 조작에 따라 전자석 전원 설정부 및 탈자 전압 및 속도 설정부에 의해 설정된 전압과 속도에 맞게 정류 및 스위칭부를 구동시켜 전자석의 자화 및 탈자를 위한 전원을 제어하는 CPU, CPU의 제어로 교류전원을 정류하여 전자석의 자화를 위한 전원으로 공급하였다가 작업이 완료되었을 때 전자석에 공급되는 전원을 점진적으로 낮추면서 일정시간 간격을 두고 극성을 변환시켜 전자석에 고정된 공작물을 탈자시키는 정류 및 스위칭부 및 상기 CPU에 의해 구동되는 공작기계의 동작상태를 표시하는 표시부를 포함하는 전자척용 전자석의 구동 제어장치에 관해 개시되어 있다. That is, in the above publication, a key panel composed of a plurality of keys for selecting various operations of a machine tool for milling or grinding, an electromagnet power setting unit for setting a power level supplied for magnetization of an electromagnet, a workpiece fixed to an electromagnet Demagnetization voltage and speed setting unit for setting power level and demagnetization speed supplied for demagnetization, and rectification and switching unit are driven according to voltage and speed set by electromagnet power setting unit and demagnetization voltage and speed setting unit according to key panel operation CPU which controls the power for magnetization and demagnetization of the electromagnet, and rectifies AC power by the control of the CPU and supplies it as the power for magnetization of the electromagnet, and then gradually lowers the power supplied to the electromagnet when the work is completed. Rectification and switching part and phase for demagnetizing the workpiece fixed to the electromagnet by changing the polarity at intervals It is disclosed on the drive control device of an electronic chuck electromagnet comprising a display unit for displaying an operating state of the machine tool driven by the CPU.
그러나, 상기 공보에 개시된 종래의 전자척 가이드는 보호회로의 기능이 없으므로서 전자척의 절연불량이나 작업자의 실수등 여러 원인에 의해 부하가 쇼트되거나 또는 부하에 정격이상의 과전류가 흐르면 전자척 가이드에 사용되는 전력소자가 파손되고, 작업자의 착오로 입력전원 AC 220V를 전자척 가이드의 출력 단자에 접속하면 입력전원은 전자척 가이더의 내부로 가해져서 전력소자등을 파괴시킨다는 문제점이 있었다.However, the conventional electronic chuck guide disclosed in the above publication does not have a function of a protection circuit, and is used for the electronic chuck guide when the load is shorted due to various reasons such as a poor insulation of the electronic chuck or a mistake of an operator. When the power device is damaged and the operator accidentally connects the input power supply AC 220V to the output terminal of the electronic chuck guide, there is a problem that the input power is applied to the inside of the electronic chuck guider to destroy the power device.
또, 이러한 전자척 가이드의 파손이 현실적으로 작업현장에서 종종 발생하므로서 전자척 가이드의 사용효율이 저하되고, 생산 작업이 중단되고, A/S처리에 대한 경비부담이 크고, 공급자와 사용자간의 고장원인에 대한 갈등을 야기시키는 등 많은 문제점이 있었다. In addition, the breakage of the electronic chuck guides often occurs in the workplace, resulting in a decrease in the use efficiency of the electronic chuck guides, the interruption of production work, and the high cost of A / S processing. There were many problems, such as causing conflict.
본 고안의 목적은 상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위해 이루어진 것으로서, 마이크로 컨트롤러부에 의해 IGBT를 구동시켜 전자척에 공급하는 출력을 제어하여 부하쇼트 및 부하과전류 보호기능을 갖는 ＩＧＢＴ소자를 이용한 전자척 가이드를 제공하는 것이다.An object of the present invention is to solve the problems described above, the electronic chuck using an ITV element having a load short and load overcurrent protection by controlling the output supplied to the electronic chuck by driving the IGBT by the microcontroller unit To provide a guide.
본 고안의 다른 목적은 전자척의 절연 불량등으로 인해 전자척 가이드의 부하가 쇼트될 때 전자척에 공급하는 전력을 고속으로 차단하여 전자척 가이드의 파손을 보호함과 동시에 부하의 쇼트를 표시하여 통지하는 전자척 가이드를 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to prevent the breakage of the electronic chuck guide by cutting off the power supplied to the electronic chuck at high speed when the load of the electronic chuck guide is shorted due to poor insulation of the electronic chuck, and display the short of the load. To provide an electronic chuck guide.
본 고안의 또 다른 목적은 전자척에 정격전류 이상의 과전류가 흐를 때 전자척에 공급하는 전력을 차단하여 전자척 가이드의 파손을 보호함과 동시에 부하의 과부하를 표시하여 통지하는 전자척 가이드를 제공하는 것이다.It is another object of the present invention to provide an electronic chuck guide that notifies the chuck of the load by cutting off the power supplied to the electronic chuck when an overcurrent above the rated current flows. will be.
본 고안의 또 다른 목적은 작업자의 착오로 전자척 가이드의 출력단자에 입력전원 AC 220V을 접속해도 마이크로 콘터롤러와 릴레이1를 사용하여 전자척 가이드의 파손을 보호할 수 있는 전자척 가이드를 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide an electronic chuck guide that can protect the damage of the electronic chuck guide by using a microcontroller and relay 1 even when the input power AC 220V is connected to the output terminal of the electronic chuck guide due to the operator's error. will be.
상기 목적을 달성하기 위해 본 고안에 따른 전자척 가이드는 부하쇼트 및 부하과전류 보호기능을 갖는 IGBT소자를 이용한 전자척 가이드에 있어서, 입력단자에서 공급된 교류의 입력전원을 정류하여 상기 전자척으로 직류전력을 공급하는 전력공급부, 상기 전자척을 착자 또는 탈자시킬 경우, 상기 입력 단자를 통해 공급되는 입력전원의 위상과 동기된 신호를 펄스폭변조방식으로 상기 IGBT소자를 구동시켜 상기 전자척에 공급하는 교류전력을 제어하는 마이크로 컨트롤러, 상기 입력전원이 정상적으로 상기 입력단자에 접속될 때만 상기 마이크로 컨트롤러의 제어에 의해 상기 전자척을 상기 IGBT소자와 접속시키는 다수의 릴레이 및 상기 전자척 가이드의 부하가 쇼트될 경우 또는 상기 전자척에 정격이상의 전류가 흘러 상기 전자척 가이드의 부하가 과전류인 경우에 상기 전자척에 공급하는 상기 직류전력을 차단시키는 보호회로부를 포함하며, 상기 다수의 릴레이는 상기 입력단자에 접속되는 제1의 릴레이와 상기 직류전력의 극성을 순차적으로 교번시켜 탈자기능을 수행하는 제2의 릴레이를 구비하는 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, the electronic chuck guide according to the present invention is an electronic chuck guide using an IGBT element having a load short and a load overcurrent protection function, rectifying the input power of AC supplied from an input terminal to direct the DC to the electronic chuck. In the case of magnetizing or demagnetizing the power supply unit supplying power and the electronic chuck, a signal synchronized with the phase of the input power supplied through the input terminal is driven to supply the electronic chuck by driving the IGBT element in a pulse width modulation method. A microcontroller for controlling AC power, a plurality of relays for connecting the electronic chuck to the IGBT element and the load of the electronic chuck guide are shorted by the control of the microcontroller only when the input power is normally connected to the input terminal. Or when a current of more than rated current flows in the electromagnetic chuck, And a protection circuit unit to cut off the DC power supplied to the electronic chuck in the case of a current, wherein the plurality of relays alternately rotate the polarity of the first relay connected to the input terminal and the DC power. It characterized in that it comprises a second relay for performing.
또, 본 발명에 따른 전자척 가이드에 있어서, 상기 전력공급부는 상기 IGBT소자를 보호하는 스너버 회로를 포함하고, 상기 스너버 회로는 스너버 다이오드, 저항 및 콘덴서로 이루어진 RCD 스너버 회로인 것을 특징으로 한다.In the electronic chuck guide according to the present invention, the power supply unit includes a snubber circuit that protects the IGBT element, and the snubber circuit is an RCD snubber circuit including a snubber diode, a resistor, and a capacitor. It is done.
또, 본 발명에 따른 전자척 가이드에 있어서, 상기 전자척에 대한 설정전압과 부하전류를 디지털 값으로 표시하는 디스플레이부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.In addition, the electronic chuck guide according to the present invention, characterized in that it further comprises a display unit for displaying the set voltage and the load current for the electronic chuck in a digital value.
또, 본 발명에 따른 전자척 가이드에 있어서, 상기 보호회로부에 의한 교류전력의 차단시, 부하쇼트 LED 또는 부하과전류 LED를 점등시킴과 동시에 부하쇼트 경보부저 또는 부하과전류 경보부저를 울리게 하는 경보 수단을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.In the electronic chuck guide according to the present invention, when the AC power is interrupted by the protection circuit unit, an alarm means for turning on the load short LED or the load over current LED and ringing the load short alarm buzzer or the load over current alarm buzzer is provided. It further comprises.
또, 본 발명에 따른 전자척 가이드에 있어서, 상기 제1의의 릴레이는 전원스위치를 ON하면 상기 마이크로 컨트롤러에 의해 3초 후 상기 입력단자에 접속된 교류의 입력전원을 정류기에 접속시키는 릴레이1-1접점과 출력단자에 연결되어있는 전자척을 상기 IGBT소자에 접속시키는 릴레이1-2접점를 구비하고, 상기 제2의 릴레이는 탈자스위치를 ON한 경우 상기 마이크로 컨트롤러에 출력단자에 연결되어 있는 전자척에 공급하는 직류전력의 극성을 전환시키는 제2의 릴레이를 구비하는 것을 특징으로 한다.In the electronic chuck guide according to the present invention, the first relay is a relay 1-1 which connects an AC input power connected to the input terminal to the rectifier after 3 seconds by the microcontroller when the power switch is turned ON. A relay 1-2 contact connecting the electronic chuck connected to the contact and the output terminal to the IGBT element, wherein the second relay is connected to the electronic chuck connected to the output terminal of the microcontroller when the magnetic switch is turned on. And a second relay for switching the polarity of the DC power to be supplied.
본 고안의 상기 및 그밖의 목적과 새로운 특징은 본 명세서의 기술 및 첨부 도면에 의해 더욱 명확하게 될 것이다.The above and other objects and novel features of the present invention will become more apparent from the description of the present specification and the accompanying drawings.
이하, 본 고안의 구성을 도면에 따라서 설명한다.EMBODIMENT OF THE INVENTION Hereinafter, the structure of this invention is demonstrated according to drawing.
또한, 본 고안의 설명에 있어서는 동일 부분은 동일 부호를 붙이고, 그 반복 설명은 생략한다.In addition, in description of this invention, the same code | symbol is attached | subjected to the same part and the repeated description is abbreviate | omitted.
도 1은 본 고안에 따른 부하쇼트 및 부하과전류 보호기능을 갖는 IGBT소자를 이용한 전자척 가이드를 나타낸 시스템 블록도이다.1 is a system block diagram illustrating an electronic chuck guide using an IGBT element having a load short and a load overcurrent protection function according to the present invention.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 전자척 가이드는 부하쇼트 및 부하과전류 보호기능을 갖는 IGBT소자를 이용한 전자척 가이드로서, 입력단자에는 입력전원 AC 220V이 접속되고, 출력단자에는 정격의 전자척이 접속되며, 크게 마이크로 컨트롤러부(100), 보호회로부(200), 전력공급부(300)로 이루어진다.As shown in FIG. 1, the electronic chuck guide according to the present invention is an electronic chuck guide using an IGBT element having a load short and a load overcurrent protection function. An input terminal is connected to an AC 220V input power, and an output terminal is rated. The electronic chuck is connected, and consists of the microcontroller unit 100, the protection circuit unit 200, and the power supply unit 300.
이 마이크로 컨트롤러부(100)는 마이크로 컨트롤러(110), 조작반(120), 제1의 릴레이 및 구동회로(130), 제2의 릴레이 및 구동회로(140), IGBT 구동회로(150), 디스플레이(160), 60Hz 위상검출회로(170)를 구비한다.The microcontroller unit 100 includes a microcontroller 110, an operation panel 120, a first relay and driving circuit 130, a second relay and driving circuit 140, an IGBT driving circuit 150, and a display ( 160, 60Hz phase detection circuit 170 is provided.
또, 보호회로부(200)는 전류검출용 칩(Chip)저항기(210), 전류검출용 홀센서(220), 부하쇼트보호회로(230), 부하과전류 보호회로(240)로 이루어지며, 전력공급부(300)는 입력단자(310), 릴레이1-1접점(1b)(320), 정류기(330), IGBT(340), 스너버회로(341), 릴레이1-2접점(1b)(350), 릴레이1-1접점(2a,2b)(360), 출력단자(370, 각부직류전원공급회로(380)로 이루어진다.In addition, the protection circuit unit 200 is composed of a current detection chip (Chip) resistor 210, a current detection Hall sensor 220, a load short protection circuit 230, a load overcurrent protection circuit 240, the power supply unit Reference numeral 300 is an input terminal 310, relay 1-1 contact (1b) 320, rectifier 330, IGBT 340, snubber circuit 341, relay 1-2 contact (1b) 350 And a relay 1-1 contact (2a, 2b) 360, an output terminal 370, each sub-DC power supply circuit 380.
다음에 도 1에 도시된 각각의 구성 요소 및 작용에 대해 도 2를 참조하여 구체적으로 설명한다.Next, each component and operation shown in FIG. 1 will be described in detail with reference to FIG. 2.
도 2는 본 고안에 따른 부하쇼트 및 부하과전류 보호기능을 갖는 IGBT소자를 이용한 전자척 가이드의 전력공급부를 나타낸 도면이다.2 is a view illustrating a power supply unit of an electronic chuck guide using an IGBT element having a load short and a load overcurrent protection function according to the present invention.
도 1에 도시된 마이크로 컨트롤러부(100)는 조작반(120)의 전원 스위치를 ON하면 전원 LED을 점등시키고, 마이크로 컨트롤러(110), IGBT구동회로(150), 제1의 릴레이 구동회로(130) 및 제2의 릴레이 구동회로(140)는 각부의 직류전원공급회로로 부터 동작전원인 직류전압을 공급받는다. The microcontroller unit 100 shown in FIG. 1 turns on the power LED when the power switch of the operation panel 120 is turned on, and the microcontroller 110, the IGBT driving circuit 150, and the first relay driving circuit 130. And the second relay driving circuit 140 receives a DC voltage, which is an operating power source, from the DC power supply circuit of each part.
이 때 마이크로 컨트롤러(110)는 IGBT구동회로(150)에 의해 IGBT의 게이트(GATE)에 -5V의 직류전압이 가해져서 IGBT(340)가 OFF된 상태에서 각부의 회로가 안정상태로 정착하는데 걸리는 필요한 정착시간인 약 3초가 지난 후, 제1의 릴레이(130)을 작동시켜 릴레이접점1-1(1b접점)에 의해 입력전원은 정류기에 접속되어지고, 릴레이접점1-2(1b접점)에 의해 출력단자는 IGBT소자에 접속되어진다. 이러한 제1의 릴레이(130)의 작동은 착자/탈자 스위치 또는 전원 스위치의 연속적인 절환에 따른 오동작을 예방하고, 특히 제1의 릴레이 접점1-2(1b접점)은 작업자의 착오로 전자척 가이드의 출력단자에 입력전원 AC 220V을 접속한 경우 전자척 가이드의 파손을 보호한다.At this time, the microcontroller 110 is applied to the gate (GATE) of the IGBT by the IGBT drive circuit 150 is applied to the DC voltage of -5V to settle the circuit of each part in the stable state in the state that the IGBT 340 is OFF After about 3 seconds, the required settling time, the first relay 130 is activated so that the input power is connected to the rectifier by the relay contact 1-1 (1b contact) and the relay contact 1-2 (1b contact). The output terminal is thereby connected to the IGBT element. The operation of the first relay 130 prevents malfunction due to the continuous switching of the magnetization / demagnetization switch or the power switch, and in particular, the first relay contact 1-2 (1b contact) is guided by the operator's error. If the input power supply AC 220V is connected to the output terminal of, the damage of the electromagnetic chuck guide is protected.
그리고, 조작반(120)의 착자/탈자 스위치를 착자측에 두면 착자/탈자 LED 가 점등되고, 마이크로 컨트롤러(110)는 60Hz 위상검출회로(170)에 의해 입력전원의 위상과 동기된 신호를 펄스폭 변조방식(Pulse Width Modulation)으로 출력시켜 IGBT(340)의 게이트에 가하여 IGBT를 ON시키고, 출력단자에 접속된 전자척에 설정전압에 해당되는 출력이 공급되어 착자동작을 수행한다. When the magnetizer / magnet switch of the operation panel 120 is placed on the magnetizer side, the magnetizer / magnet LED is turned on, and the microcontroller 110 pulses a signal synchronized with the phase of the input power by the 60 Hz phase detection circuit 170. A pulse width modulation is applied to the gate of the IGBT 340 to turn on the IGBT, and an output corresponding to the set voltage is supplied to the electronic chuck connected to the output terminal to perform magnetization.
이 때 조작반(120)의 설정전압볼륨의 조정에 의해 설정전압은 DC 0V에서 90V까지 가변되고, 이 전압은 디스플레이((160)에 디지털 값으로 표시된다. 착자/탈자 스위치를 중앙 위치에 두면 착자/탈자 LED가 소등되고, 착자동작이 정지된다.At this time, by adjusting the set voltage volume of the control panel 120, the set voltage is varied from DC 0V to 90V, and this voltage is displayed as a digital value on the display 160. When the magnetization / demagnetization switch is placed at the center position, the magnetization / The magnetizer LED is turned off and the magnetizing operation is stopped.
또, 조작반(120)의 착자/탈자 스위치를 탈자측으로 하면, 스위치는 자동적으로 중앙위치로 복귀된 후 착자/탈자 LED가 점멸되면서, 마이크로 컨트롤러(110)에 의해 입력전원의 위상과 동기된 신호를 펄스폭변조방식으로 IGBT(340)와 제2의 릴레이(140)를 구동시켜 약 70V의 DC 전압의 극성이 순차적으로 바뀌면서 출력단자에 접속된 전자척에 공급되어 탈자동작을 5초 또는 10초간 수행한다. 이 때 탈자시간은 탈자시간 스위치에 의해 5초 또는 10초로 설정할 수 있다.In addition, when the magnetizer / magnet switch of the operation panel 120 is turned to the magnetizer side, the switch automatically returns to the center position, and then the magnetizer / magnet LED blinks, and the microcontroller 110 generates a signal synchronized with the phase of the input power source. By driving the IGBT 340 and the second relay 140 in a pulse width modulation method, the polarity of the DC voltage of about 70V is sequentially changed and supplied to the electronic chuck connected to the output terminal to perform demagnetization operation for 5 seconds or 10 seconds. do. At this time, the demagnetization time can be set to 5 seconds or 10 seconds by the demagnetization time switch.
한편, 부하쇼트 및 부하과전류 보호기능을 갖는 IGBT소자를 이용한 전자척 가이드의 보호회로부(200)에 있어서, 부하쇼트 보호회로(230)는 고속용 차동연산증폭기, 부하쇼트 전류설정회로, 전압비교기, 고속용 옵토 카플러(Opto Coupler), 고역필터, 슈미터 트리거 인버터(Schmitt Trigger Inverter), 플립플롭 등으로 이루어져 있다.On the other hand, in the protection circuit unit 200 of the electronic chuck guide using the IGBT element having a load short and load over-current protection function, the load short protection circuit 230 is a high speed differential operation amplifier, a load short current setting circuit, a voltage comparator, It consists of a high speed Opto Coupler, a high pass filter, a Schmitt Trigger Inverter, and a flip-flop.
또, 부하과전류 보호회로(240)는 버퍼(Buffer)연산증폭기, 저역필터, 전압비교기, 부하과전류 설정회로, 플립플롭 등으로 이루어져 있다.The load overcurrent protection circuit 240 includes a buffer operation amplifier, a low pass filter, a voltage comparator, a load overcurrent setting circuit, a flip-flop, and the like.
부하쇼트 보호회로(230)는 전자척의 절연 불량 등으로 인해 부하가 쇼트될 때 전류검출용 칩(Chip)저항기(210)에 의해 쇼트전류에 해당되는 미소전압을 검출하여 고속용 차동연산증폭기를 사용하여 증폭시켜 전압비교기에 인가한다. 전압비교기에서는 부하전력을 차단하기 위한 부하쇼트 전류설정회로에서 설정되는 설정전압보다 높은 전압이 입력되면 전압비교기의 출력은 5V에서 0V로 되고, 고속용 옵토 카플러의 포토다이오드 및 포토트랜지스터가 ON된다.The load short protection circuit 230 detects a small voltage corresponding to the short current by the current detecting chip resistor 210 when the load is shorted due to poor insulation of an electronic chuck, and uses a high speed differential operational amplifier. Amplified and applied to a voltage comparator. In the voltage comparator, when a voltage higher than the set voltage set in the load short current setting circuit to cut off the load power is input, the output of the voltage comparator is 5V to 0V, and the photodiode and phototransistor of the high speed optocoupler are turned on.
이 때 고속용 옵토 카플러의 출력은 고역필터와 슈미터 트리거 인버터를 거쳐 플립플롭의 클럭입력단자에 인가된다. 부하쇼트시에 플립플롭의 클럭입력은 0V에서 5V로 상승되어 출력Q는 5V로 되어 Q11트랜지스터를 ON시켜 부하쇼트 LED를 점등시키고, 부하쇼트 경보부저를 울리는 한편, 출력 트랜지스터는 0V로 되어 3입력 AND 게이트의 출력을 0V로 하여 IGBT구동회로(150)를 OFF시켜 IGBT(340)의 게이트에 -5V의 전압을 인가한다. At this time, the output of the high speed optocoupler is applied to the clock input terminal of the flip-flop through a high pass filter and a schmitter trigger inverter. When the load is short, the clock input of the flip-flop rises from 0V to 5V, and the output Q becomes 5V, turning on the Q11 transistor to turn on the load short LED, ringing the load short alarm buzzer, and output transistor being 0V. With the output of the AND gate at 0V, the IGBT driver circuit 150 is turned off to apply a voltage of -5V to the gate of the IGBT 340.
이 때 IGBT는 OFF되어 부하에 공급하는 전력에 따라 수μs에서 수백μs정도내에 차단시켜 정류기 및 IGBT소자등의 파손을 보호한다.At this time, the IGBT is turned off and cut off within a few μs to several hundred μs depending on the power supplied to the load to protect the rectifier and damage to the IGBT element.
또, 부하과전류 보호회로(240)는 정격이상의 전자척을 출력단자에 접속시켜 과전류가 흐를 때, 전류검출용 홀센서(220)에 의해 과전류에 해당하는 전압을 검출하여 버퍼 연산증폭기와 저역필터를 통해 전압비교기에 인가한다. 전압비교기에서는 부하전력을 차단하는 부하과전류 설정회로에서 설정되는 설정전압보다 높은 전압이 입력되면 전압비교기의 출력은 0V에서 5V로 된다. In addition, the load overcurrent protection circuit 240 connects an electronic chuck having a rating or higher to the output terminal, and detects a voltage corresponding to the overcurrent by the current sensor Hall sensor 220 to detect the buffer operational amplifier and the low pass filter when the overcurrent flows. To the voltage comparator. In the voltage comparator, when a voltage higher than the set voltage set in the load over-current setting circuit that cuts off the load power is input, the output of the voltage comparator is 0V to 5V.
이 전압비교기의 출력은 플립플롭의 클럭 입력단자에 가해 져서 출력트랜지스터는 5V로 되고 과전류 LED을 점등시키고, 과전류 경보부저를 울리는 한편,출력 트랜지스터는 0V로 되어 3입력 AND 게이트의 출력을 0V로 하여 IGBT구동회로(340)를 OFF시켜 IGBT의 게이트에는 -5V의 전압을 인가한다.The output of this voltage comparator is applied to the clock input terminal of the flip-flop so that the output transistor is 5V, the overcurrent LED is lit, the overcurrent alarm buzzer is output, while the output transistor is 0V and the output of the 3-input AND gate is 0V. The IGBT driver circuit 340 is turned off to apply a voltage of -5V to the gate of the IGBT.
이 때 IGBT(340)는 OFF되어 부하에 공급하는 전력을 차단시켜 정류기 및 IGBT소자등의 파손을 보호한다.At this time, the IGBT 340 is turned off to cut off the power supplied to the load to protect the rectifier and damage to the IGBT element.
한편, 본 고안에 따른 완벽한 보호기능을 갖는 IGBT소자를 이용한 전자척 가이드의전력공급부(300)는 입력단자(310), 릴레이1-1접점(1a)(320), 정류기(330), IGBT(340), 릴레이1-2접점(1a)(350), 릴레이2접점(2a,2b)(360), 출력단자(370)로 이루어진다.On the other hand, the power supply unit 300 of the electronic chuck guide using the IGBT element with a complete protection according to the present invention is the input terminal 310, relay 1-1 contact (1a) 320, rectifier 330, IGBT ( 340, the relay 1-2 contacts 1a and 350, the relay 2 contacts 2a and 2b 360, and the output terminal 370.
입력전원 AC 220V가 입력단자에 공급되고, 조작반의 전원스위치를 ON하면 약 3초후에 릴레이1-1접점(1a)(320)이 ON되어 입력전원은 정류기(330)에 의해 전파 정류되어서 IGBT(340)에 가해지고 동시에 릴레이1-2접점(1a)(350)이 ON되어 출력단자(370)는 IGBT(340)에 접속되어진다. When input power AC 220V is supplied to the input terminal and the power switch of the operation panel is turned ON, the relay 1-1 contact point (1a) 320 is turned ON after about 3 seconds, and the input power is rectified by the rectifier 330, and the IGBT ( At the same time, the relay 1-2 contacts 1a and 350 are turned on, and the output terminal 370 is connected to the IGBT 340.
본 고안에 있어서는 IGBT가 OFF동작시에 콜렉터와 에미터간에 발생하는 첨두전압을 억제시켜 IGBT를 보호하기 위해 스너버 다이오드DS, 저항RS 및 콘덴서CS로 이루어진 RCD 스너버 회로(Snubber Circuit)(341)를 상기 정류기(330)의 출력단에 마련한다. In the present invention, in order to protect the IGBT by suppressing the peak voltage generated between the collector and the emitter during the IGBT OFF operation, an RCD snubber circuit 341 including a snubber diode DS, a resistor RS, and a capacitor CS is used. Is provided at the output of the rectifier 330.
전자척의 탈자동작시 릴레이2접점(2a,2b)(360)은 마이크로 컨트롤러(110)에 의해 교번적으로 작동되므로서, DC출력의 극성이 순차적으로 바뀌면서 출력단자에 공급되어 전자척이 탈자된다.During the demagnetization operation of the electronic chuck, the relay 2 contacts 2a and 2b 360 are alternately operated by the microcontroller 110, so that the polarity of the DC output is sequentially changed and supplied to the output terminal to demagnetize the electronic chuck.
작업자의 착오로 전자척 가이드의 출력단자에 입력전원 AC 220V를 접속하면, 릴레이1-2접점이 평상시에 개방되어 있으므로, 착오로 출력단자에 접속된 입력전원 AC 220V는 IGBT, 부하역전압 흡수 다이오드(도 4에서 Dr), 정류기 등의 전력소자와 접속되지 않으므로서 전자척 가이드의 파손은 없게 된다.When the input power AC 220V is connected to the output terminal of the electromagnetic chuck guide by mistake of the operator, the relay 1-2 contact point is normally open. Therefore, the input power AC 220V connected to the output terminal by mistake is IGBT, load reverse voltage absorption diode. (Dr in FIG. 4), the electronic chuck guide is not damaged without being connected to a power device such as a rectifier.
다음은 부하의 쇼트시에 부하쇼트 보호회로(230)가 동작될 때, 실제로 측정한 IGBT(340)의 게이트-에미터간 전압(Vge), 콜렉터-에미터간 전압(Vce)과 콜렉터전류(Ic)의 파형을 중심으로 도 3에 따라 설명한다.Next, when the load short protection circuit 230 is operated when the load is shorted, the gate-emitter-to-emitter voltage Vge, the collector-emitter-to-voltage Vce, and the collector current Ic of the IGBT 340 actually measured. The waveform will be described with reference to FIG. 3.
도 3은 본 고안에 따른 부하쇼트 및 부하과전류 보호기능을 갖는 IGBT소자를 이용한 전자척 가이드의 부하가 쇼트된 경우, 부하쇼트 보호회로가 동작할 때 IGBT의 게이트-에미터간 전압(Vge)과 콜렉터-에미터간 전압(Vce)과 콜렉터전류(Ic)의 파형을 나타낸 도면이다.3 is a view illustrating a gate-emitter-to-emitter voltage (Vge) and a collector of the IGBT when the load short protection circuit operates when the load of the electronic chuck guide using the IGBT element having the load short and the load overcurrent protection according to the present invention is shorted. -A diagram showing waveforms of the inter-emitter voltage Vce and the collector current Ic.
실제의 예로 전자척 가이드의 부하를 쇼트시켜 놓고, 전원스위치를 ON하고 착자/탈자 스위치를 착자측으로 두면, 전자척 가이드의 부하는 대전류의 쇼트전류가 흐르게 된다.As a practical example, if the load of the electromagnetic chuck guide is shortened, the power switch is turned ON and the magnetizer / demagnetization switch is placed on the magnetized side, the load of the electromagnetic chuck guide flows a large current short current.
이 때, 부하쇼트 보호회로(230)가 동작하여 IGBT는 OFF되어 IGBT와 정류기등 전력소자의 파손을 보호하게 되며, 이 때의 IGBT의 게이트-에미터간 전압(Vge)과 콜렉터-에미터간 전압(Vce)과 콜렉터전류(Ic)의 파형을 도 3에 나타 내었다.At this time, the load short protection circuit 230 operates so that the IGBT is turned off to protect the damage of the power devices such as the IGBT and the rectifier. In this case, the gate-emitter voltage Vge and the collector-emitter voltage of the IGBT are The waveforms of Vce) and collector current Ic are shown in FIG.
도 3에서 파형①은 게이트-에미터간 전압(Vge), 파형②는 콜렉터-에미터간 전압(Vce), 파형③은 콜렉터전류(Ic)로서 쇼트차단 설정전류(약 40A에 해당)에서 보호회로가 작동하여 게이트-에미터간 전압(Vge)을 15V에서 -5V로 급변되고, 콜렉터-에미터간 전압(Vce)은 약 0V에서 약 380V로 급변되어 IGBT는 10㎲ 정도내에 OFF된다. In Figure 3, the waveform ① is the gate-emitter voltage (Vge), the waveform ② is the collector-emitter voltage (Vce), the waveform ③ is the collector current (Ic) as a protective circuit at the short cutoff set current (corresponding to about 40A). In operation, the gate-emitter voltage (Vge) changes rapidly from 15V to -5V, the collector-emitter voltage (Vce) changes from about 0V to about 380V, and the IGBT is turned off within 10ms.
이 때 콜렉터전류(Ic)는 쇼트차단 설정전류인 약 40A에서 0A로 근접되어 출력에 공급하는 전력을 차단하고 IGBT와 정류기등 전력소자의 파손을 보호할 수 있음을 나타낸다.At this time, the collector current (Ic) is close to 0A at about 40A, which is a short cutoff setting current, to cut off the power supplied to the output and to protect the power devices such as the IGBT and the rectifier from being damaged.
이상 기술한 바와 같이, 본 고안에 있어서는 전자척을 착자 또는 탈자시킬 경우에 마이크로 컨트롤러부(100)에 의해 IGBT소자를 구동시켜 전자척에 공급하는 출력전력을 제어하고, 설정전압과 출력전류를 디지털 값으로 디스플레이한다.As described above, in the present invention, when the electronic chuck is magnetized or demagnetized, the microcontroller 100 controls the output power supplied to the electronic chuck by driving the IGBT element, and sets the set voltage and the output current to digital. Display by value.
또, 전자척의 절연 불량등으로 인해 전자척 가이드의 부하가 쇼트될 때, 그리고 정격이상의 부하를 접속하여 과전류가 흐를 때, 부하쇼트 및 부하과전류 보호회로부가 동작하여 고속으로 출력전력을 차단시켜 전력소자들의 파손을 사전에 보호하고, 조작반에 있는 부하쇼트 또는 부하과전류의 LED 점등과 경보부저를 울리게 하여 전자척의 문제점을 즉시 해결할 수 있게된다.In addition, when the load of the electronic chuck guide is shorted due to poor insulation of the electronic chuck, or when the over current flows by connecting the load which is higher than the rated load, the load short and the load overcurrent protection circuit are operated to cut off the output power at high speed. They can protect the damage of the device in advance, and the LED of the load short or overload current on the operation panel and the alarm buzzer can be solved immediately.
또한, 본 고안에 있어서는 도 2에서 작업자의 착오로 전자척 가이드의 출력단자에 입력전원 AC 220V을 접속하면, 릴레이1-2(1a)의 접점이 평소 개방되어 있으므로, 출력단자에 착오로 접속된 AC 220V는 IGBT소자와 정류기에 접속되지 않으므로 이 전력소자들의 파손을 보호할 수 있게 된다.In the present invention, when the input power supply AC 220V is connected to the output terminal of the electromagnetic chuck guide by mistake of the operator in FIG. 2, the contact of the relay 1-2 (1a) is normally opened, so that the output terminal is connected to the output terminal by mistake. Since AC 220V is not connected to the IGBT element and the rectifier, it can protect the power device from being damaged.
이상 본 고안자에 의해서 이루어진 고안을 상기 실시예에 따라 구체적으로 설명하였지만, 본 고안은 상기 실시예에 한정되는 것은 아니고 그 요지를 이탈하지 않는 범위에서 여러 가지로 변경 가능한 것은 물론이다.Although the invention made by the present inventors has been described in detail according to the above embodiment, the present invention is not limited to the above embodiment and can be variously changed within the scope not departing from the gist of the present invention.
즉, 상기 실시예에 있어서는 부하쇼트 및 부하과전류 보호기능을 갖는 IGBT소자를 이용한 전자척 가이드의 실시예에 대해 설명하였지만, 이에 한정되는 것은 아니며 IGBT소자에 대응하는 전자적 소자를 사용하여 부하쇼트 및 부하과전류 보호기능을 실현할 수 있음음 물론이다.That is, in the above embodiment, an embodiment of an electronic chuck guide using an IGBT element having a load short and a load overcurrent protection function has been described. However, the present invention is not limited thereto, and a load short and a load are performed using an electronic element corresponding to the IGBT element. Of course, overcurrent protection can be realized.
상술한 바와 같이, 본 고안에 따른 IGBT소자를 이용한 전자척 가이드에 의하면, 고속차단스위치 사용으로 부하단락시 전원공급부의 각종 전자소자 보호 및 출력단으로의 전원투입에 따른 전원회로부의 보호가 가능한 회로을 제공함으로서 전자척의 전원공급부의 신뢰성 및 안정성을 확보할 수 있다는 효과가 얻어진다.As described above, according to the electronic chuck guide using the IGBT element according to the present invention, by using a high-speed cut-off switch to provide a circuit capable of protecting the various electronic elements of the power supply unit in the case of load short circuit and the protection of the power circuit unit according to the power input to the output terminal By doing so, it is possible to secure the reliability and stability of the power supply of the electronic chuck.
즉, 본 고안에 의하면, 작업자의 착오로 전자척 가이드의 출력단자에 입력전원 AC 220V을 접속하면 릴레이1-2접점(1a)이 개방되어 있으므로 출력단자에 착오로 접속된 AC 220V는 IGBT소자와 정류기에 접속되지 않으므로 전력소자들의 파손을 보호할 수 있게 된다.That is, according to the present invention, when the input power supply AC 220V is connected to the output terminal of the electromagnetic chuck guide due to the operator's error, the contact point 1a of the relay 1-2 is open. Therefore, the AC 220V connected to the output terminal by mistake is connected to the IGBT element. Since it is not connected to the rectifier, it is possible to protect the breakdown of the power devices.
또, 본 고안에 따른 IGBT소자를 이용한 전자척 가이드에 의하면, 고장율을 극소화시키므로서 작업효율의 향상, 전자척 가이드의 재구입 또는 A/S 비용의 절감, 공급자와 사용자간의 고장원인 대한 갈등을 해소할 수 있다는 효과도 얻어진다.In addition, the electronic chuck guide using the IGBT element according to the present invention minimizes the failure rate, thereby improving work efficiency, re-purchasing the electronic chuck guide or reducing the A / S cost, and eliminating the conflict between the supplier and the user. The effect that can be obtained is also acquired.
도 1은 본 고안에 따른 부하쇼트 및 부하과전류 보호기능을 갖는 IGBT소자를 이용한 전자척 가이드를 나타낸 시스템 블록도,1 is a system block diagram showing an electronic chuck guide using an IGBT element having a load short and a load overcurrent protection according to the present invention,
도 2는 본 고안에 따른 부하쇼트 및 부하과전류 보호기능을 갖는 IGBT소자를 이용한 전자척 가이드의 전력공급부를 나타낸 도면,2 is a view showing a power supply unit of an electronic chuck guide using an IGBT element having a load short and a load overcurrent protection according to the present invention;
도 3은 본 고안에 따른 부하쇼트 및 부하과전류 보호기능을 갖는 IGBT소자를 이용한 전자척 가이드의 부하가 쇼트된 경우의 파형도.3 is a waveform diagram when the load of the electronic chuck guide using the IGBT element having a load short and load overcurrent protection according to the present invention is shorted.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *Explanation of symbols on the main parts of the drawings
100 : 마이크로 컨트롤부 110 : 마이크로 컨트롤러100: micro control unit 110: micro controller
120 : 조작반 130 : 릴레이120: operation panel 130: relay
150 : IGBT 구동회로 160 : 디스플레이150: IGBT driving circuit 160: display
170 : 위상검출회로 200 : 보호 회로부170: phase detection circuit 200: protection circuit
300 : 전력 공급부 300: power supply
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