KR100513530B1 - 전자빔 용접 장치 - Google Patents

Abstract

전자총에서 발생되어 금속을 용접하는 전자빔을 자기장을 이용한 편향렌즈를 사용하여 편향시킬 수 있도록 하여 규격이 다른 피용접물의 전자빔 용접에 대응할 수 있도록;

하우징 내부에 필라멘트를 구비하는 전자총을 통하여 전자빔을 발생시키는 전자빔 발생부와; 상기 전자빔 발생부의 수직 하부에 제1전자렌즈와 컬럼밸브 및 제2전자밸브 등을 구비하는 빔 속도 관리부와; 그 하부에 피용접물이 위치되어 밀폐된 용접실로 이루어지는 용접부를 포함하는 전자빔 용접 장치에서,

상기 빔 속도 관리부와 용접부 사이에서 전류 조정장치에 의해 공급되는 전류량에 따라 발생되는 자기장의 세기를 이용하여 상기 전자빔의 초점 방향을 편향시킬 수 있도록 복수개의 편향렌즈를 구성하여 이루어지는 빔 방향 관리부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전자빔 용접 장치를 제공한다.

Description

전자빔 용접 장치{A DEVICE FOR ELECTRON BEAM WELDING}

본 발명은 전자빔 용접 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 전자총에서 발생되어 금속을 용접하는 전자빔을 자기장을 이용한 편향렌즈를 사용하여 편향시킬 수 있도록 하여 규격이 다른 피용접물의 전자빔 용접에 대응할 수 있도록 하는 전자빔 용접 장치에 관한 것이다.

일반적으로 정밀도가 요구되는 금속을 용접할 때에는 전자빔을 이용하는 전자빔 용접법이 널리 사용되고 있는데, 이는 고진공(高眞空) 중에서 음극으로부터 방출된 전자(電子)를 고전압(高電壓)으로 가속, 피용접물(被鎔接物)에 충돌시켜 그 에너지로 용접하는 방법이다.

이러한 전자빔 용접법은 고진공 중에서 이루어지기 때문에 대기에 반응하기 쉬운 금속도 용접이 용이하며, 또 전자빔을 렌즈로 가늘게 좁혀 에너지를 집속(集束)시킬 수 있으므로 지르코늄·텅스텐·몰리브덴 등 고융점금속(高融點金屬)의 용접도 가능하다.

또, 다른 용접법에 비하여 용접입열(鎔接入熱)이 작기 때문에 용접이 어긋나는 등 변형되는 경우가 극히 적으며, 용접부의 폭이 좁기 때문에 정밀 용접이 가능한 점, 용해 용접을 깊게 할 수 있기 때문에 두꺼운 판의 고속 용접도 가능하다는 등이 장점이 있다.

종래 전자빔 용접 장치는, 도 1에 도시된 바와 같이, 하우징(101) 내부에는 필라멘트(미도시)를 구비하는 전자총(103)을 통하여 전자빔을 발생시키는 전자빔 발생부(100)를 형성하고, 상기 전자빔 발생부(100)의 수직 하부에는 제1전자렌즈(105)와 컬럼밸브(107) 및 제2전자밸브(109) 등을 구비하는 빔 속도 관리부(200)를 형성하며, 그 하부에는 피용접물(111)이 위치되어 밀폐된 용접실(113)로 이루어지는 용접부(300)가 구성되어 이루어진다.

따라서, 종래에는 용접실(113)의 내부에 피용접물(111)을 위치시킨 후, 진공펌프(P)를 작동하여 전자총(103)과 용접실(113)을 진공상태로 유지시키며, 이러한 상태에서 필라멘트(미도시)에 전원을 인가하면, 상기 필라멘트(미도시)에서는 전자빔(B)이 발생되어 하부에 설치된 제1전자렌즈(105)와 제2전자렌즈(109)에서 집속되어 상기 피용접물(111)의 표면에 초점이 일치되도록 함으로써 피용접물(111)을 용접하게 된다.

그러나 상기한 바와 같은 종래의 전자빔 용접 장치는 상기 피용접물의 규격이 큰 경우에는 상기 전자빔(B)의 초점을 이동시키는 것이 불가능하여 다른 규격의 피용접물을 전자빔 용접에 대하여 대응하는 것이 곤란한 등의 문제점을 내포하고 잇다.

따라서 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로서, 본 발명의 목적은 전자총에서 발생되어 금속을 용접하는 전자빔을 자기장을 이용한 편향렌즈를 사용하여 편향시킬 수 있도록 하여 규격이 다른 피용접물의 전자빔 용접에 대응할 수 있도록 하는 전자빔 용접 장치를 제공하는 것이다.

이를 실현하기 위하여 본 발명에 따른 전자빔 용접 장치는 하우징 내부에 필라멘트를 구비하는 전자총을 통하여 전자빔을 발생시키는 전자빔 발생부와; 상기 전자빔 발생부의 수직 하부에 제1전자렌즈와 컬럼밸브 및 제2전자밸브 등을 구비하는 빔 속도 관리부와; 그 하부에 피용접물이 위치되어 밀폐된 용접실로 이루어지는 용접부를 포함하는 전자빔 용접 장치에서,

상기 빔 속도 관리부와 용접부 사이에서 전류 조정장치에 의해 공급되는 전류량에 따라 발생되는 자기장의 세기를 이용하여 상기 전자빔의 초점 방향을 편향시킬 수 있도록 복수개의 편향렌즈를 구성하여 이루어지는 빔 방향 관리부;를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명의 바람직한 구성 및 작용을 첨부한 도면에 의거하여 보다 상세히 설명한다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 전자빔 용접 장치의 단면 구성도이고, 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 전자빔 용접 장치의 블록 구성도이며, 도 4는 본 발명의 원리를 설명하기 위한 도 2의 A-A선에 따른 평면도로써, 본 발명의 실시예에 따른 전자빔 용접 장치는, 도 2에 도시된 바와 같이, 하우징(1) 내부에는 필라멘트(미도시)를 구비하는 전자총(3)을 통하여 전자빔을 발생시키는 전자빔 발생부(10)를 형성하고, 상기 전자빔 발생부(10)의 수직 하부에는 제1전자렌즈(5)와 컬럼밸브(7) 및 제2전자밸브(9) 등을 구비하는 빔 속도 관리부(20)를 형성하며, 그 하부에는 피용접물(11)이 위치되어 밀폐된 용접실(13)로 이루어지는 용접부(30)가 구성되어 이루어진다.

그리고 상기 빔 속도 관리부(20)와 용접부(30) 사이에는 전류 조정장치(50; 도 4참조)에 의해 공급되는 전류량에 따라 발생되는 자기장의 세기를 이용하여 상기 전자빔의 초점 방향을 편향시킬 수 있도록 복수개의 편향렌즈(15,17)를 구성하여 빔 방향 관리부(40)가 형성되는데, 상기 빔 방향 관리부(40)는 상기 빔 속도 관리부(20)의 제2전자밸브(9) 수직 하부에 제1편향렌즈(15)를 구성하고, 상기 제1편향렌즈(15)의 수직 하부에는 제2편향렌즈(17)를 구성하여 이루어진다.

상기 제1편향렌즈(15) 및 제2편향렌즈(17)는, 도 4에서 도시한 바와 같이, 각각 원형 프레임(19) 상에 상호 직각 방향으로 4개의 전자석(E1,E2,E3,E4)이 장착되어 상기 전류 조정장치(50)에 의해 전류를 공급받도록 이루어진다.

따라서 상기한 바와 같은 구성을 갖는 전자빔 용접 장치의 작동은, 용접실(13)의 내부에 피용접물(11)을 위치시킨 후, 진공펌프(P)를 작동하여 전자총 (3)과 용접실(13)을 진공상태로 유지시키며, 이러한 상태에서 필라멘트(미도시)에 전원을 인가하면, 상기 필라멘트(미도시)에서는 전자빔(B)이 발생되어 하부에 설치된 제1전자렌즈(5)와 제2전자렌즈(9)에서 집속된다.

이어서, 상기 전자빔(B)은 상기 빔 방향 관리부(40)의 제1편향렌즈(15) 및 제2편향렌즈(17)를 통과하여 상기 피용접물(11)의 표면에 초점이 일치되도록 함으로써 피용접물(11)을 용접하게 된다.

이 때, 상기 피용접물(11)이 종래에 비하여 큰 규격의 피용접물(11a)인 경우, 상기 제1편향렌즈(15)와 제2편향렌즈(17)는 그 각각의 전자석(E1,E2,E3,E4)이 상기 전류 조정장치(50)로부터 조정된 전류를 공급받아 자기장을 형성하여 상기 전자빔(B)을 편향하도록 밀게 되며, 이에 따라 상기 전자빔(B)은 큰 규격의 피용접물(11a)에 대한 초점 위치를 이동하여 전자빔 용접을 이룰 수 있게 된다.

즉, 이러한 빔 방향 관리부(40)의 작동을 일례를 들어 보다 구체적으로 살며보면, 도 4에서 도시한 바와 같이, 최초 중심방향으로 투사되는 전자빔(B)은 상기 전류 조정장치(50)가 제1편향렌즈(15)의 제1전자석(E1)에 0.6A의 전류를 공급하고, 제2전자석(E2)에는 0.2A의 전류를 공급하며, 제3전자석(E3)과 제4전자석(E4)에는 공히 0.1A의 전류를 공급함으로써 각각의 전자석에 자기장을 형성시키면, 도면에서 우측으로 이동하게 된다.

이러한 제1편향렌즈(15)를 통한 전자빔(B)의 편향은 상기 제2편향렌즈(17)를 통과하면서 같은 원리로 그 편향거리를 증폭하여 상기 규격이 큰 피용접물(11a)의 용접을 가능하도록 초점 위치를 이동시키게 되는 것이다.

상술한 바와 같이 본 발명에 따른 전자빔 용접 장치에 의하면, 전자총에서 발생되어 금속을 용접하는 전자빔을 자기장을 이용한 복수개의 편향렌즈를 사용하여 전자빔의 초점 위치를 이동시킴으로써 규격이 다른 피용접물의 전자빔 용접에 안정적으로 대응할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 종래 기술에 따른 전자빔 용접 장치의 단면 구성도이다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 전자빔 용접 장치의 단면 구성도이다.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 전자빔 용접 장치의 블록 구성도이다.

도 4는 본 발명의 원리를 설명하기 위한 도 2의 A-A선에 따른 평면도이다.

Claims (3)

1. 하우징 내부에 필라멘트를 구비하는 전자총을 통하여 전자빔을 발생시키는 전자빔 발생부와; 상기 전자빔 발생부의 수직 하부에 제1전자렌즈와 컬럼밸브 및 제2전자밸브 등을 구비하는 빔 속도 관리부와; 그 하부에 피용접물이 위치되어 밀폐된 용접실로 이루어지는 용접부를 포함하는 전자빔 용접 장치에 있어서,

   상기 빔 속도 관리부와 용접부 사이에서 전류 조정장치에 의해 공급되는 전류량에 따라 발생되는 자기장의 세기를 이용하여 상기 전자빔의 초점 방향을 편향시킬 수 있도록 복수개의 편향렌즈를 구성하여 이루어지는 빔 방향 관리부;

   를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전자빔 용접 장치.
2. 청구항 1에 있어서, 상기 빔 방향 관리부는

   상기 빔 속도 관리부의 제2전자밸브 수직 하부에 제1편향렌즈를 구성하고, 상기 제1편향렌즈의 수직 하부에는 제2편향렌즈를 구성하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 전자빔 용접 장치.
3. 청구항 2에 있어서, 상기 제1편향렌즈 및 제2편향렌즈는

   원형 프레임 상에 상호 직각 방향으로 4개의 전자석이 장착되어 이루어지는 것을 특징으로 하는 전자빔 용접 장치.