KR100674479B1

KR100674479B1 - 대형 챔버식 전자빔 용접기

Info

Publication number: KR100674479B1
Application number: KR1020060067429A
Authority: KR
Inventors: 이길영; 황선효
Original assignee: 주식회사 엘엔
Priority date: 2006-07-19
Filing date: 2006-07-19
Publication date: 2007-01-25

Abstract

본 발명은 대형 챔버식 전자빔 용접기에 관한 것으로, 챔버의 용적을 가변시킬 수 있도록 함으로써 피용접물의 크기에 제약을 받지 않으며, 대형 피용접물을 안치한 베드를 챔버 내부에 설치된 전자총에 대하여 이동시키거나 용접기 외부로 인출하는 동작을 자유자재로 제어함으로써 대형 피용접물의 용접작업을 가능하게 할 수 있도록 한 것인바, 전자총(g)이 설치되는 진공 챔버(100)의 좌,우 양측에 연장 챔버(200,300)가 상기 진공 챔버(100)의 측벽에 밀착 및 이격가능하게 설치되고, 일측 연장 챔버(200)의 외측에는 피용접물이 안치되는 베드(400)가 설치되되 이 베드(400)는 그 위에 올려진 피용접물의 전 구역이 진공 챔버(100)의 내부에 설치된 전자총(g)의 조준범위에 오도록 전후좌우 방향으로 위치이동된다.

대형 챔버, 전자빔 용접기, 용적 가변, 이동

Description

대형 챔버식 전자빔 용접기 {A Large chamber type electron beam welder}

도 1은 본 발명에 의한 대형 챔버식 전자빔 용접기의 사시도,

도 2는 본 발명에 의한 대형 챔버식 전자빔 용접기의 정면도,

도 3은 본 발명에 의한 대형 챔버식 전자빔 용접기의 평면도,

도 4는 베드의 정면도,

도 5는 베드의 평면도,

도 6은 베드의 측면도,

도 7은 연장 챔버가 진공 챔버에 결합되고 대형 피용접물이 투입된 상태를 도시한 사시도,

도 8은 도 7의 상태에서 챔버 내부에서의 피용접물 이송상태를 도시한 것이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

100 : 진공 챔버 110,120 : 개폐 도어

130 : 소형 베드 200 : 연장 챔버

210 : 개폐 도어 212 : 실린더형 액추에이터

220,320 : 대차 230,330 : 레일

240,340 : 내부 레일 300 : 연장 챔버

310 : 덮개 400 : 베드

402 : 하부 베드 403 : 구동수단

404 : 중간 베드 405 : 구동수단

406 : 상부 베드 407 : 구동수단

410 : 대차 420 : 커플러

430 : 상부 레일 g : 전자총

W : 피용접물

본 발명은 대형 챔버식 전자빔 용접기에 관한 것으로, 상세히는 챔버의 용적을 가변시킬 수 있도록 함으로써 피용접물의 크기에 제약을 받지 않으며, 대형 피용접물을 안치한 베드를 챔버 내부에 설치된 전자총의 조준범위에 오도록 전후좌우방향으로 자유로이 이동시키거나 용접기 챔버 외부로 인출하는 동작이 가능하도록 함으로써 전자빔 용접기를 사용하여 소형은 물론 대형 피용접물의 용접작업이 가능하도록 한 것이다.

전자빔 용접(Electron Beam Welding : EBW)은 고유의 우수한 용접 특성을 가지고 있어서 우주 항공산업, 원자력 산업, 반도체 장비 산업 등의 특수한 분야에서 사용되고 있으며, 점차로 산업이 다양해지고 고도화함에 따라 그 중요성이 인지되어 응용 범위가 차츰 확대되고 있다.

1869년 물리학자인 Hittorf and Crookes가 음극선 발생을 성공한 것을 계기로 많은 과학자들이 그 응용을 도모하였다. 1948년부터 물리학자 Steigerwald는 강력한 빔 발생기를 전자현미경에 적용하고 시계부품이나 초경금형의 천공, 용해, 용접 등을 시도하였다. 그 후 산업현장에 활용할 수 있는 전자빔 용접기(Electron Beam Welder)는 1958년 독일 Stuttgart의 Carl Zeiss Company에서 개발되었다. 그들은 전자현미경으로 실험을 하던 중 전자빔의 출력을 증가시키자 시험편이 용융되어 증발하는 것을 발견하였다. 이것은 빔출력을 제어함으로써 금속의 용해, 응고가 가능하다는 결론으로 도달하여 전자빔 용접이 탄생하게 되었다. 이 때 개발된 전자빔 용접의 좁고 깊게 용입되는 장점이, 미국에서 때마침 진행하고 있던 우주 개발계획에 활용 타당성이 입증되어 Zeiss의 기술과 특허권을 도입하여 장비 생산을 활성화시켰다. 이 후 전자빔 용접은 영국, 프랑스, 일본 등지로 제작 기술이 전파되어 본격적으로 개발이 진행되었다. 이 역시 초기에는 원자력, 우주 항공, 군수산업에 이용할 목적이었으나 자동차, 정밀측정장비, 의료기기, 반도체산업 등 다른 산업 분야로 빠르게 확대되어 가고 있다.

이러한 전자빔 용접기에서 전자총은 전자를 발생시키고 발생된 전자를 가속화시켜 피용접물 표면에 집속시킴으로써 고밀도의 에너지를 이용하여 피용접부위를 용접하는데, 이러한 전자총에 의한 용접은 진공상태에서만 가능하기 때문에 전자빔 용접기는 진공 챔버의 내부에 설치된다.

한편, 상기한 전자빔 용접기에서는 대형의 피용접물 즉, 피용접물의 길이가 진공 챔버의 폭보다 긴 경우에는 실질적으로 용접이 불가능하게 되는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기한 종래의 제반 문제점을 해소하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 소형 피용접물의 용접시에는 기존의 소형 진공 챔버만을 사용하고, 대형 피용접물 특히, 길이가 긴 피용접물의 경우에는 챔버의 크기(길이)를 연장시킬 수 있도록 함과 아울러 이 연장된 챔버 내부에서 피용접물을 용접이 이루어지는 부위인 전자총의 조준범위에 오도록 자유로이 위치이동시킬 수 있는 대형 챔버식 전자빔 용접기를 제공하는데 있다.

이와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 전자총이 설치되는 진공 챔버의 좌,우 양측에 연장 챔버를 진공 챔버의 측벽에 밀착 및 이격시킬 수 있도록 설치하여 진공 챔버의 크기를 가변화할 수 있도록 하고, 일측 연장 챔버에는 피용접물이 안치되는 베드를 설치하되 이 베드가 피용접물의 전 구역이 진공 챔버의 내부에 설치된 전자총에 근접하도록 위치이동되도록 함과 아울러 피용접물을 용접기 외부로 인출하는 동작이 가능하도록 한 대형 챔버식 전자빔 용접기를 제공한다.

이하, 본 발명을 한정하지 않는 바람직한 실시예를 첨부된 도면에 의하여 상세히 설명하기로 한다.

도 1 내지 도 3은 본 발명에 의한 대형 챔버식 전자빔 용접기를 도시한 것으로, 본 발명은 내부에 전자총(g)이 설치되고 좌,우 양측으로 개폐 도어(110,120)가 부착된 진공 챔버(100)의 좌,우 양측에 각각 연장 챔버(200,300)가 배치되어 상기 진공 챔버(100)의 좌,우 양측에 밀착 및 이격이 가능하고, 일측 연장 챔버(200)의 외측에는 피용접물(도시안됨)이 안치되는 베드(400)가 연장 챔버(200)의 내,외측으로 출입가능하도록 설치되어 있는 구조로 이루어져 있어, 비교적 소형의 피용접물의 경우에는 진공 챔버(100)의 내부에 설치된 소형 베드(130) 위에 피용접물을 올려 놓고 좌,우측 개폐 도어(110,120)를 폐쇄한 상태에서 진공 챔버(100) 내부를 진공으로 탈기시킨 후 용접작업을 수행하고, 진공 챔버(100)보다 길이가 긴 피용접물을 용접하고자 할 경우에는 좌,우측 개폐도어(110,120)를 개방한 상태에서 양측의 연장 챔버(200,300)를 진공 챔버(100)의 좌,우 측면에 밀착시키고, 일측 연장 챔버(200)의 외측에 설치된 베드(400) 위에 피용접물을 안치시킨 상태에서 연장 챔버(200) 내부로 베드(400)를 투입한 후, 일측 연장 챔버(200)의 개폐 도어(210)를 폐쇄하고 진공 챔버(100) 및 연장 챔버(200,300) 내부를 진공상태가 되도록 탈기시킨 후 후 베드(400) 위의 피용접물을 전후좌우로 이동시키면서 작업을 수행할 수 있도록 되어 있다.

본 발명에서 상기 진공 챔버(100) 내부에 설치되는 전자총(g) 및 소형 베드(130)의 구조는 기존의 전자빔 용접기와 동일하므로 이에 대한 구체적인 설명은 생략하기로 한다.

또, 상기 진공 챔버(100)의 좌,우 양측에 부착된 개폐 도어(110,120)는 일종의 행거 도어(hanger door)방식으로 이루어져 있어 진공 챔버(100)의 전,후 방향으로 슬라이드되면서 개폐되며, 진공 챔버(100)의 측면과 밀착시에는 기밀상태를 유지할 수 있도록 진공 챔버(100)의 측면에 기밀유지용 패킹과 잠금기구가 설치되어 있다.

첨부된 도면에서 상기 양측의 연장 챔버(200)는 원통형(실린더형)으로 이루어져 있으나, 본 발명은 다만 이 연장 챔버(200)의 외형을 제작의 용이성 및 구조적인 견고성을 위하여 원통형으로 제작한 것일 뿐, 본 발명은 이러한 연장 챔버(200)의 외형에는 별다른 제한을 두지 않는다.

상기 연장 챔버(200,300)는 도 4 내지 도 6의 상세도에 도시된 바와 같이 각각의 대차(220,320) 위에 고정되며, 이 대차(220,320)는 레일(230,330)을 따라 이동되면서 진공 챔버(100)에 밀착되거나 이격된다.

본 발명에서 일측(도면상으로 우측)의 연장 챔버(200)는 좌,우 방향으로만 이동되고, 타측(도면상으로 좌측)의 연장 챔버(300)는 좌,우 방향은 물론 전,후 방향으로 이동될 수 있도록 레일(330)이 직교하는 방향으로 모두 설치되어 있다.

또, 상기 일측 연장 챔버(200)의 외측에는 피용접물이 안치되는 베드(400)가 대차(410) 위에 설치되어 있는데, 이 대차(410)는 상기 챔버(200)와 커플러(420)로 연결되어 상기 레일(230) 위에서 좌,우 방향으로 함께 이동된다.

상기 베드(400)는 대차(410) 위에 길이방향으로 설치된 상부 레일(430)을 따라 좌,우 방향으로 이동가능하며, 상기 연장 챔버(200,300)의 내측 하부에도 상기 상부 레일(430)과 동일선상에 내부 레일(240,340)이 설치되어 있어 상기 베드(400)가 일측 연장 챔버(200)를 지나서 진공 챔버(100)를 통과하여 타측 연장 챔버(300)까지 이동가능하도록 되어 있다.

상기 베드(400)는 레일(430,240,340) 위를 따라서 길이방향(좌,우 방향)으로 주행하도록 길게 형성된 하부 베드(402)와, 이 하부 베드(402) 위에서 길이방향(좌,우 방향)으로 주행하는 중간 베드(404)와, 이 중간 베드(404) 위에서 폭방향(전,후 방향)으로 주행하는 상부 베드(406)로 이루어져 있으며, 상기 하부 베드(402)의 길이는 양측의 연장 챔버(200,300)가 진공 챔버(100)에 결합된 상태에서 좌,우측 연장 챔버(200,300)의 양단을 가로지를 수 있는 길이로 형성되어 있다.

상기 하부 베드(402)는 체인-스프라켓 방식의 구동수단(403)에 의해 레일(430,240,340) 위에서 왕복 주행이 가능하도록 되어 있고, 중간 베드(404)는 스크루 방식의 구동수단(405)에 의해 하부 베드(402) 위에서 왕복 주행이 가능하도록 되어 있으며, 상부 베드(406)도 스크루 방식의 구동수단(407)에 의해 중간 베드(404) 위에서 전후방향으로 주행이 가능하도록 되어 있어서, 상부 베드(406) 위에 안치된 피용접물(도시안됨)의 전 구역을 진공 챔버(100)의 내측 상부에 위치한 전자총(g)의 조준범위에 들어오도록 위치를 조절할 수 있는 것이다.

한편, 상기 하부 베드(402)의 말단에는 연장 챔버(200)의 측면을 밀폐시키기 위한 개폐 도어(210)가 부착되어 있는데, 이 개폐 도어(210)는 실린더형 액추에이터(212)에 의해 승강가능하게 설치되어 있어 개방 및 이동시에는 상승된 상태를 유지하고, 연장 챔버(200)에 밀착시키고자 할 경우에는 액추에이터(212)에 의해 하강하여 연장 챔버(200)와 동일 높이에서 밀착되어 연장 챔버(200)를 외기에 대하여 차폐시키게 된다.

또, 상기 타측 연장 챔버(300)의 말단은 덮개(310)로 밀폐된 상태를 유지하게 된다.

이와 같이 구성된 본 발명은 비교적 소형의 피용접물의 경우에는 진공 챔버(100)의 내부에 설치된 소형 베드(130) 위에 피용접물을 올려 놓고 좌,우측 개폐 도어(110,120)를 폐쇄한 상태에서 진공 챔버(100) 내부를 진공으로 전환한 후 용접작업을 하면 된다.

한편, 피용접물의 길이가 진공 챔버(100)보다 긴 경우에는 도 7 및 도 8에 도시된 바와 같이 진공 챔버(100)의 좌,우측 개폐도어(110,120)를 개방한 상태에서 양측의 연장 챔버(200,300)를 진공 챔버(100)의 좌,우 측면에 밀착시키고, 일측 연장 챔버(200)의 외측에 설치된 베드(400) 위에 피용접물(W)을 안치시킨 상태에서 연장 챔버(200) 내부로 베드(400)를 투입한 후 일측 연장 챔버(200)의 도어(210)를 폐쇄하고 진공 챔버(100) 및 연장 챔버(200,300) 내부를 진공상태로 전환한 후 베드(400) 위의 피용접물(W)을 중간베드(304)와 상부 베드(306)의 제어에 의해 전후좌우로 이동시키면서 용접부위의 용접작업을 연속적으로 수행하면 되는 것이다.

이상 설명한 바와 같이 본 발명은 피용접물의 크기에 따라서 연장 챔버를 기존의 소형 진공 챔버에 연결하여 길이를 길게 형성하여 사용하거나 또는 진공 챔버 단독으로 사용하면 되므로 피용접물의 크기에 제한없이 전자빔 용접을 필요로 하는 어떤 분야에서도 전자빔 용접기를 사용할 수 있어 고가의 전자빔 용접기를 효과적으로 운용할 수 있는 유용한 효과를 갖는다.

Claims

삭제
전자총(g)이 설치되는 진공 챔버(100)의 좌,우 양측에 연장 챔버(200,300)가 상기 진공 챔버(100)의 측벽에 밀착 및 이격가능하게 설치되고, 일측 연장 챔버(200)의 외측에는 피용접물이 안치되는 베드(400)가 설치되되 이 베드(400)는 그 위에 올려진 피용접물(W)의 전 구역이 진공 챔버(100)의 내부에 설치된 전자총(g)의 조준범위에 오도록 전후좌우 방향으로 위치이동되는 것에 있어서,

상기 연장 챔버(200,300)는 각각의 대차(220,320) 위에 고정되며, 이 대차(220,320)는 레일(230,330)을 따라 이동되면서 진공 챔버(100)에 밀착되거나 이격되는 대형 챔버식 전자빔 용접기.
청구항 2에 있어서,

상기 베드(400)는 상기 일측 연장 챔버(200)와 커플러(420)로 연결된 대차(410) 위에 설치되며, 이 베드(400)는 대차(410) 위에 길이방향으로 설치된 상부 레일(430)을 따라 좌,우 방향으로 이동되고, 상기 연장 챔버(200,300)의 내측 하부에도 상기 상부 레일(430)과 동일선상에 내부 레일(240,340)이 설치되어 상기 베드(400)가 일측 연장 챔버(200)를 지나서 진공 챔버(100)를 통과하여 타측 연장 챔 버(300)까지 이동가능하도록 된 것을 특징으로 하는 대형 챔버식 전자빔 용접기.
청구항 3에 있어서,

상기 베드(400)는 상기 레일(430,240,340) 위를 따라서 길이방향(좌,우 방향)으로 주행하도록 길게 형성된 하부 베드(402)와, 이 하부 베드(402) 위에서 길이방향(좌,우 방향)으로 주행하는 중간 베드(404)와, 이 중간 베드(404) 위에서 폭방향(전,후 방향)으로 주행하는 상부 베드(406)로 이루어지고, 상기 하부 베드(402)의 길이는 양측의 연장 챔버(200,300)가 진공 챔버(100)에 결합된 상태에서 좌,우측 연장 챔버(200,300)의 양단을 가로지를 수 있는 길이로 형성되며, 상기 하부 베드(402)는 구동수단(403)에 의해 레일(430,240,340) 위에서 왕복 주행이 가능하고, 중간 베드(404)는 구동수단(405)에 의해 하부 베드(402) 위에서 왕복 주행이 가능하며, 상부 베드(406)는 구동수단(407)에 의해 중간 베드(404) 위에서 전,후 방향으로 이동이 가능하도록 된 것을 특징으로 하는 대형 챔버식 전자빔 용접기.
청구항 4에 있어서,

상기 하부 베드(402)의 말단에는 연장 챔버(200)의 측면을 밀폐시키기 위한 개폐 도어(210)가 부착되되, 이 개폐 도어(210)는 실린더형 액추에이터(212)에 의해 승강가능하게 설치되어 개방 및 이동시에는 상승된 상태를 유지하고, 연장 챔버(200)에 밀착시키고자 할 경우에는 액추에이터(212)에 의해 하강하여 연장 챔버(200)와 동일 높이에서 밀착되어 연장 챔버(200)를 밀폐시키도록 된 것을 특징으 로 하는 대형 챔버식 전자빔 용접기.