KR100475752B1 - 리드 어셈블리용 용접장치의 질소분사관 - Google Patents

Abstract

본 발명은 리드 어셈블리용 용접장치의 질소분사관에 관한 것으로서, 특히 리드 어셈블리를 용접할 경우 질소의 분사량은 종전 그대로 유지시킴과 동시에 분사력은 감소시킨 상태로 용접부위에 고르게 질소를 분사시켜 용접부위의 둘레 전체에 산소가 접촉되는 것을 방지함으로써 산화막에 의해 용접부위가 변색되어 외관이 미려하지 못하게 되거나 용접부위의 변형 또는 상호간의 접합불량으로 용접부위의 물리적, 전기적 특성이 저하되는 것을 방지할 수 있는 리드 어셈블리용 용접장치의 질소분사관에 관한 것이다.

이는 리드 어셈블리의 외부핀과 듀멧, 내부핀과 듀멧을 접합시키기 위해 용접할 경우 질소탱크에 연결된 질소분사관을 통하여 상기 외부핀과 듀멧, 내부핀과 듀멧의 용접부위에 질소를 분사하여 산화막에 의한 용접상태의 불량을 방지하는 리드 어셈블리용 용접장치에 있어서, 상기 질소분사관은 질소가 분사되는 분사구로 갈수록 내측의 둘레가 점차 확장되도록 질소분사관에 확장부가 형성되어 상기 분사구를 통하여 분사되는 질소의 분사력이 감소되도록 한 것을 특징으로 한 것이다.

Description

리드 어셈블리용 용접장치의 질소분사관 { Pipe for injecting nitrogen of apparatus for welding lead assembly }

본 발명은 리드 어셈블리용 용접장치의 질소분사관에 관한 것으로서, 특히 리드 어셈블리의 각 구성요소를 서로 접합시키기 위해 용접시 용접부위에 산소가 접촉되어 용접부위의 용접상태가 극히 불량해지는 것을 방지할 수 있는 리드 어셈블리용 용접장치의 질소분사관에 관한 것이다.

도 1은 일반적인 리드 어셈블리가 도시된 도면이다.

도 1에 도시된 바와 같이 리드 어셈블리(10)는 텔레비전 수상관이나 컴퓨터 모니터 등에 구비되어 전자빔을 방사하는 전자총(1)의 스템(stem)(2)에 관통된 상태로 고정되어 전자총(1)의 음극선관 동작시 동작 전압이 외부로부터 흐르도록 함과 아울러 전자총의 각 전극을 지지한다.

상기와 같은 리드 어셈블리(10)는 스템(2)의 내부에 위치되는 내부핀(11) 및 스템(2)의 외부로 노출되는 외부핀(12)과, 상기 내부핀(11)과 외부핀(12)의 각 끝을 일직선 상에서 연결시키는 듀멧(dumet)(13)으로 구성된다.

여기에서 상기 내부핀(11)은 통상적으로 99.6% 이상의 니켈(Ni)을 포함하여 이루어지나, 경우에 따라 96% 이상의 순도를 가진 니켈-망간(Ni-Mn) 합금의 선을 사용하기도 하는데, 이때 망간은 1.5 ~ 3% 정도 함유된다.

그리고 상기 외부핀(12)은 99.6% 이상의 니켈을 포함하여 이루어지고, 상기 듀멧(13)은 니켈-철(Ni-Fe) 합금의 선에 구리(Cu)가 쌓여져 붕사막(Na₂B₄O7)으로 코팅된 구조로 이루어진다.

이러한 리드 어셈블리(10)의 내부핀(11), 외부핀(12) 및 듀멧(13)을 서로 접합시키는 방법은 크게 2가지 있는데, 하나는 전극 사이에 방전에 의해서 아크를 만들고 그 발열에 의해서 접합하고자 하는 부위를 용해시키는 아크용접이고, 다른 하나는 접합하고자 하는 부위에 큰 전류를 단시간 보내어 접촉부위의 저항발열에 의해 접촉부위를 국부적으로 용해시켜 용접하는 저항용접이다.

이중에서 저항용접에 의해 리드 어셈블리(10)의 구성요소를 결합시키는 용접장치를 설명하면 다음과 같다.

도 2는 종래기술에 따른 리드 어셈블리용 용접장치의 일부가 개략적으로 표현된 도면으로서, 도 2에 도시된 바와 같이 용접장치는 리드 어셈블리(10)의 내부핀(11), 외부핀(12) 및 듀멧(13)을 조정된 길이만큼 이송시켜 절단한 후 듀멧(13)을 죄어 지지하는 듀멧 클램프(23)를 용접 위치로 이동시키면 외부핀(12)을 죄어 지지하는 외부핀 클램프(22)가 이동하여 듀멧(13)과 외부핀(12)은 일직선 상에서 각 끝이 접촉하도록 배치된다.

이러한 상태에서 외부핀(12)과 듀멧(13)에 전류가 흐르도록 하면 외부핀(12)과 듀멧(13)의 접촉하는 각 끝 부위가 저항발열에 의해 용접되어 접합된다.

다음 내부핀(11)을 죄어 지지하는 내부핀 클램프(21)를 이동시켜 듀멧(13)의 용접되지 아니한 다른 끝과 내부핀(11)의 끝이 일직선상에서 접촉하도록 배치시킨 후 내부핀(11)과 외부핀(12)에 전류가 흐르도록 하면 내부핀(11)과 듀멧(13)의 접촉하는 각 끝 부위가 저항발열에 의해 용접되어 접합된다.

이와 같이 외부핀(12)과 듀멧(13) 그리고 내부핀(11)과 듀멧(13)의 접합이 완료되면 리드 어셈블리(10)의 각 구성요소들을 죄고 있던 각 클램프(21)(22)(23)는 죔을 해제하여 다음 용접을 위한 준비상태로 돌입한다.

한편 상기와 같이 용접된 리드 어셈블리(10)는 도 3a에 도시된 바와 같이 용접부위(W), 즉 내부핀(11) 및 외부핀(12)의 각 끝 부위에 듀멧(13)의 양쪽 끝 부위가 용접의 특성상 용접과정 중에 생성되는 산화막에 의해 확산되지 아니한 상태로 용해되어 접합됨과 아울러 내부에 기공이 형성되어 강도가 극히 취약할 뿐만 아니라 니켈을 주성분으로 하는 내부핀(11) 및 외부핀(12)의 듀멧(13)과 접합되는 부위가 원색인 백색에서 흑색으로 변색되어 외관이 미려하지 못한 현상이 발생되는데, 이러한 현상을 방지하기 위해 용접 중 용접부위(W)에 질소(nitrogen)를 분사시켜 질소가 용접부위(W)를 감싸도록 하여 산소의 접촉을 차단시킨다.

이러한 작용은 도 2에 도시된 바와 같이 질소가 저장된 질소탱크(31)와, 상기 질소탱크(31)에 연결되어 용접부위(W)에 질소를 분사하는 질소분사관(32)과, 상기 질소탱크(31)와 질소분사관(32)의 연결부위에 설치되어 질소탱크(31)를 개폐시키는 밸브(33)로 구성된 것을 특징으로 하여 가능하게 된다.

여기에서 질소분사관(32)은 구부릴 수 있는 재질로 이루어지고, 질소탱크(31)와의 연결부위에서 질소가 분사되는 분사구(32a)까지 동일한 내측 둘레로 이루어지되 듀멧(13)의 길이보다 큰 일정 지름으로 형성되며, 듀멧(13)에서 일정 간격을 두고 듀멧(13)을 향하도록 분사구(32a)가 배치된다.

그러나 상기한 바와 같은 리드 어셈블리용 용접장치는 질소탱크(31)에서 일정 압력을 발생시켜 질소를 배출하면 질소분사관(32)을 따라 유동되어 리드 어셈블리(10)의 용접부위(W)에 질소가 분사되는데, 이때 질소는 질소분사관(32)이 전체적으로 동일한 내측 둘레로 이루어졌기 때문에 질소분사관(32)을 따라 유동하는 과정 중에 질소탱크(31)의 압력에서 거의 감소되지 아니한 상태의 압력으로 용접부위(W)에 분사되어 용접부위(W)와 충돌된 다음 외측으로 튕겨 나와 용접부위(W)의 둘레 전체를 균일하게 감싸주지 못하는 문제점이 있다.

즉 도 4에 도시된 바와 같이 도면에서 보아 하측인 질소가 직접적으로 분사되는 용접부위(W)에는 지속적으로 질소가 공급되기 때문에 질소의 분포가 집중되어 균일하게 감싸주나, 도면에서 보아 상측인 질소가 직접적으로 분사되지 아니하는 용접부위(W)에는 압력에 의한 충돌로 인하여 질소가 비산되기 때문에 질소가 도달하지 아니하여 감싸주지 못하는 것이다.

따라서 도 3b 및 도 4에 도시된 바와 같이 도면에서 보아 상측인 질소가 감싸주지 못한 용접부위(W)는 듀멧(13)의 양쪽 끝이 확산되지 아니한 상태로 내부핀(11) 및 외부핀(12)에 접합되어 강도가 취약할 뿐만 아니라 흑색으로 변색되어 미관이 미려하지 못하게 된다.

그리고 용접 중에는 용접부위(W)가 용해된 상태인데, 이때 도면에서 보아 하측인 질소가 직접적으로 분사되는 용접부위(W)가 압력에 의한 질소의 충돌에 의해 질소가 분사되는 방향으로 찌그러지는 등의 변형이 발생되지도 하는데, 이 역시 용접부위(W)의 강도를 저하시키는 원인 중에 하나임은 물론이다.

한편 질소분사관(32)을 통해 분사되는 질소가 용접부위(W)의 둘레를 타고 질소가 직접적으로 분사되지 아니하는 용접부위(W)까지 유동되어 도달할 수 있도록 질소탱크(31)의 압력을 적정하게 조절하여 감소시킬 수도 있으나, 이는 질소의 분사력 뿐만 아니라 분사량까지 감소시키는 것이기 때문에 오히려 이로 인해 질소가 용접부위(W)의 전체를 균일하게 감싸지 못하고 성기게 감싸는 결과가 초래됨으로 바람직하다고 할 수는 없을 것이다

본 발명은 상기한 바와 같은 종래기술의 제반 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 리드 어셈블리를 용접시 질소가 용접부위의 둘레 전체를 균일하게 감싸줌으로써 용접부위의 둘레 전체에 산소가 접촉됨을 방지할 수 있도록 분사되는 질소의 분사량은 종전 그대로 유지시킴과 아울러 분사력은 적절히 감소시킨 상태로 분사시켜 니켈로 이루어진 리드 어셈블리의 내부핀 및 외부핀이 흑색으로 변색되어 외관이 미려해지지 못하는 현상과 듀멧의 양쪽 끝이 확산되지 아니한 상태로 내부핀 및 외부핀에 접합되는 현상 및 질소의 분사력에 의해 용접부위의 형상이 변형되는 현상을 방지할 수 있는 리드 어셈블리용 용접장치의 질소분사관을 제공하는데 주된 목적이 있다.

상기한 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명은 리드 어셈블리의 내부핀과 듀멧, 외부핀과 듀멧을 접합시키기 위해 용접시 질소탱크에 연결된 질소분사관을 통하여 상기 내부핀과 듀멧, 외부핀과 듀멧의 용접부위에 질소를 분사하여 산화막에 의한 용접상태의 불량함을 방지하는 리드 어셈블리용 용접장치에 있어서, 상기 질소분사관은 일측에서 질소가 분사되는 분사구로 갈수록 내측의 둘레가 점차적으로 확장되는 확장부가 형성되어 상기 분사구를 통하여 분사되는 질소의 분사력이 감소되도록 한 것을 특징으로 하여 가능하게 된다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 제1실시예를 설명하되, 설명의 편의를 위하여 종래기술의 구성요소와 동일한 작용을 행하는 구성요소에 대해서는 동일한 도면부호를 사용하기로 한다.

도 5는 본 발명의 제1실시예에 따른 리드 어셈블리용 용접장치의 질소분사관이 도시된 사시도이고, 도 6은 도 5의 질소분사관이 도시된 단면도이다.

도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이 제1실시예에 따른 질소분사관(32)은 약 300mm 이상의 길이를 가진 신축성이 있는 재질로 형성되는 바, 한쪽 끝은 불순물이 포함되지 아니한 99% 이상의 순도를 가진 질소가 담긴 질소탱크(31)에 연결되고, 다른 한쪽 끝에는 분사되는 질소의 압력을 감소시키기 위한 확장부(35)가 형성되어 리드 어셈블리(10)의 듀멧(13)을 향하도록 배치된다.

그리고 상기 질소탱크(31)와 질소분사관(32)의 연결부위에는 질소의 배출 여부를 결정짓는 밸브(33)가 설치되는데, 상기 밸브(33)는 솔레노이드 밸브이고, 상기 솔레노이드 밸브는 용접의 여부를 감지하는 센서(도시되지 않음)로부터 용접에 대응하는 신호를 제어부(도시되지 않음)를 통하여 입력받으면 개방되어 질소를 배출토록 하고 반대의 신호를 입력받으면 폐쇄되어 질소의 배출을 차단한다.

한편 상기 확장부(35)는 일측에서 질소분사관(32)의 질소가 분사되는 분사구(32a)로 갈수록 점차 내측 둘레가 확장되도록 형성된 부위이다.

따라서 상기 질소탱크(31)에서 발생되는 압력에 의해 배출된 질소는 질소분사관(32)을 따라 분사구(32a)를 향하여 일정 속도로 유동되다가 질소분사관(32)의 확장부(35)를 통과하면서 질소의 밀집 정도가 점차 확산되어 질소탱크(31)로부터 배출된 압력에 비하여 분사력은 점차 감소되고, 이러한 상태에서 리드 어셈블리(10)의 용접부위(W)에 도달하게 되면 분사력의 감소에 의해 도 7에 도시된 바와 같이 용접부위(W)의 둘레를 타고 자연스럽게 흐르면서 유동되기 때문에 용접부위(W)의 둘레 전체를 균일하게 감싸게 되어 용접부위(W)의 둘레 전체에 산소가 접촉됨을 방지할 수 있다.

한편 상기 확장부(35)의 끝 부위인 분사구(32a)는 15 ~ 25mm의 지름으로 형성된다.

이는 본 출원인의 실험에 의해 밝혀진 수치인 바, 상기 확장부(35)의 끝 부위를 15mm 이하의 지름으로 형성하였을 경우 압력의 감소가 거의 이루어지지 아니하여 종래기술에서 언급하였던 질소의 충돌에 의한 용접부위(W)의 변형, 내부핀(11)과 외부핀(12)의 변색 및 듀멧(13)이 확산되지 아니한 상태로 내부핀(11)과 외부핀(12)에 접합되는 현상이 발생되었고, 상기 확장부(35)의 끝 부위를 25mm 이상의 지름으로 형성하였을 경우 압력의 감소가 대폭으로 이루어져 질소의 충돌에 의한 용접부위(W)의 변형은 발생되지 아니하였으나 질소가 용접부위(W)를 타고 흐르지 못하고 외측으로 확산되는 현상에 의해 용접부위(W)의 둘레 전체를 감싸지 못하여 성기게 내부핀(11)과 외부핀(12)의 변색됨과 아울러 듀멧(13)이 확산되지 아니한 상태로 내부핀(11)과 외부핀(12)에 접합되는 현상이 발생되었다.

또 한편 도 2의 개략적으로 도시된 용접장치에 의해 리드 어셈블리(10)를 용접하는 과정 중 본 발명의 제1실시예에 따른 질소분사관(32)에 의해 질소를 분사하면서 용접한 리드 어셈블리(10)의 용접상태가 도 8에 도시되어 있는데, 도 8에 확대되어 도시된 부분을 살펴보면 듀멧(13)의 끝 부위가 내부핀(11)의 끝 부위에 균일하게 확산된 상태로 용해되어 접합되었고, 분사되는 질소의 충돌에 의한 형상의 변형도 없으며, 내부핀(11) 및 외부핀(12)의 색상 또한 원색인 백색을 유지하는 상태임을 확인 할 수 있다.

여기에서 듀멧(13)과 외부핀(12)의 용접부위(W)는 도 8에 확대되어 도시되지는 아니하였지만 듀멧(13)과 내부핀(11)의 접합상태와 동일한 접합상태인 것은 물론이다.

도 9는 본 발명의 제2실시예에 따른 질소분사관이 도시된 단면도로서, 제1실시예와 기타 구성요소 및 작용이 유사함으로 제1실시예와 상이한 사항만을 설명하기로 한다.

도 9에 도시된 바와 같이 제2실시예의 질소분사관(32)은 제1실시예보다 더욱 감소된 상태의 분사력을 가진 질소를 분사하여 용접부위(W)의 둘레 전체에 보다 균일하게 질소가 감싸지도록 하기 위해 질소분사관(32)을 주름관으로 형성한 것으로서, 이로 인하여 질소분사관(32)을 따라 분사구(32a)를 향하여 유동되는 질소는 질소분사관(32)의 골지름(CD)과 안지름(WD)의 높이차이에 의해 형성된 공간에 충돌하면서 1차로 분사력이 감소된 다음 확장부(35)에서 2차로 더욱 분사력이 감소된 상태로 분사된다.

이때 상기 골지름(CD)에서 안지름(WD)까지의 높이는 2.5 ~ 3.5mm로, 그리고 상기 안지름(WD)(또는 골지름)에서 인접한 안지름(WD)(또는 골지름)까지의 거리는 4.5 ~ 5.5mm로 형성됨이 바람직하다.

한편 상기와 같이 주름관으로 이루어진 제2실시예의 질소분사관(32)은 길이의 조절을 용이하게 행할 수 있는 이점도 있다.

도 10a 및 10b는 본 발명에 따른 제3실시예의 질소분사관이 도시된 단면도인데, 상기 제1, 2실시예에서 확장부의 형상만을 변형시켜 분사력을 보다 감소시킨 구조이다.

따라서 제1, 2실시예와 상이한 사항만을 설명하면, 도 10a 및 10b에 도시된 바와 같이 제3실시예의 질소분사관(32)은 확장부(35)의 끝 부위인 분사구(32a)에서 후방으로, 즉 질소가 분사되는 방향과 대향되는 방향을 향하여 반호 형상으로 굽은 만곡부(36)가 형성된다.

따라서 상기 만곡부(36)는 분사구(32a)의 직경을 보다 확장시키고, 이로 인하여 용접부위(W)에 분사되는 질소는 보다 분사력이 감소된 상태로 분사된다.

이러한 제3실시예를 제1실시예에 적용한 것은 도 10a에 도시되어 있고, 제2실시예에 적용한 것은 도 10b에 도시되어 있다.

이상과 같이 본 발명에 따른 리드 어셈블리용 용접장치의 질소분사관을 첨부된 도면을 참조로 설명하였으나, 본 발명은 본 명세서에 개시된 실시예와 도면에 의해 한정되지 아니하며 그 발명의 기술적 사상의 범위 내에서 당업자에 의해 다양한 변형이 이루어질 수 있음은 물론이다.

상기와 같이 구성된 본 발명에 따른 리드 어셈블리용 용접장치의 질소분사관은 일측에서 질소가 분사되는 분사구로 갈수록 내측 둘레가 점차 확장되도록 형성된 확장부에 의해 질소탱크에서 배출되는 질소의 압력보다 감소된 상태의 압력으로 질소가 용접부위에 도달하여 용접부위의 전체를 균일하게 감싸기 때문에 산소의 접촉이 차단되어 보다 양호한 용접상태, 즉 리드 어셈블리의 듀멧이 내부핀 및 외부핀에 확산된 상태로 결합됨과 아울러 질소의 충돌에 의한 용접부위의 변형이 방지되어 용접부위의 강도가 뛰어날 뿐만 아니라 99.6% 이상의 니켈을 포함하여 이루어진 내부핀 및 외부핀이 니켈의 색상인 백색으로 유지되어 외관이 미려한 리드 어셈블리가 제공되는 이점이 있다.

또한 상기 질소분사관을 주름관으로 형성하거나 주름관으로 형성하지 아니한 상태 및 주름관으로 형성한 상태에서 반호 형상으로 굽은 만곡부를 확장부의 끝 부위에 형성함으로써 용접부위에 분사되는 질소의 분사력을 보다 감소시킨 상태로 분사시킬 수 있어 용접부위의 용접상태를 보다 극대화시킬 수 있는 효과가 있다.

도 1은 일반적인 리드 어셈블리가 도시된 도면,

도 2는 종래기술에 따른 리드 어셈블리용 용접장치의 일부가 개략적으로 표현된 도면,

도 3a는 도 2의 용접장치로 용접시 질소를 분사하지 아니하고 용접한 리드 어셈블리가 도시된 정면도,

도 3b는 도 2의 용접장치로 용접시 질소를 분사하면서 용접한 리드 어셈블리가 도시된 정면도,

도 4는 도 2의 질소분사관에서 분사되는 질소의 분포상태가 표현된 도면,

도 5는 본 발명의 제1실시예에 따른 리드 어셈블리용 용접장치의 질소분사관이 도시된 사시도,

도 6은 도 5의 질소분사관이 도시된 단면도,

도 7은 도 5의 질소분사관에서 분사되는 질소의 분포상태가 표현된 도면,

도 8은 도 2의 용접장치로 용접시 도 5의 질소분사관에 의해 질소를 분사하면서 용접한 리드 어셈블리의 용접상태가 도시된 도면,

도 9는 본 발명의 제2실시예에 따른 질소분사관이 도시된 단면도,

도 10a는 도 5에 본 발명에 따른 제3실시예를 적용한 질소분사관이 도시된 단면도,

도 10b는 도 9에 본 발명에 따른 제3실시예를 적용한 질소분사관이 도시된 단면도이다.

<도면의 주요 부분에 관한 부호의 설명>

10 : 리드 어셈블리 11 : 내부핀

12 : 외부핀 13 : 듀멧

31 : 질소탱크 32 : 질소분사관

32a : 분사구 33 : 밸브

35 : 확장부 36 : 만곡부

W : 용접부위

Claims (5)

1. 리드 어셈블리(10)의 내부핀(11)과 듀멧(13), 외부핀(12)과 듀멧(13)을 접합시키기 위해 용접시 질소탱크(31)에 연결된 질소분사관(32)을 통하여 상기 내부핀(11)과 듀멧(13), 외부핀(12)과 듀멧(13)의 용접부위(W)에 질소를 분사하여 산화막에 의한 용접상태의 불량함을 방지하는 리드어셈블리용 용접장치에 있어서,

   상기 질소분사관(32)은 질소가 분사되는 분사구(32a)로 갈수록 내측의 둘레가 점차적으로 확장되는 확장부(35)가 형성되어 상기 분사구(32a)를 통하여 분사되는 질소의 분사력이 감소되도록 하되,

   상기 질소분사관(32)은 질소의 분사압력을 더욱 완만하게 감소시키고 길이를 신축적으로 조정할 수 있도록 하기 위해 골지름(CD)과 안지름(WD)을 형성한 주름관으로 하는 한편,

   상기 질소분사관(32)의 골지름(CD)과 안지름(WD)의 높이 차이는 2.5 ~ 3.5mm로 하고, 상기 안지름 (WD)(또는 골지름, CD)과 인접한 안지름 (WD)(또는 골지름, CD) 사이의 거리는 4.5 ~ 5.5mm로 하며,

   상기 질소분사관(32)의 길이는 300mm이상으로 하고, 상기 분사구(32a)의 끝단의 최대 지름은 15 ~ 25mm가 되도록 하는 것을 특징으로 하는 리드어셈블리용 용접장치의 질소분사관.
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4. 제1항에 있어서,

   상기 질소분사관(32)은 상기 확장부(35)의 끝 부위에서 후방 외곽을 향하여 반호 형상으로 굽은 만곡부(36)를 형성한 것을 특징으로 하는 리드어셈블리용 용접장치의 질소분사관.
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