KR100720184B1 - 형광체 소성장치 - Google Patents

Abstract

형광램프 제조를 위한 형광체의 소성 작업에 사용되며, 특히 램프 제조용 유리관 내부에 코팅된 형광체를 대량으로 소성할 수 있는 형광체 소성장치를 개시한다.

그러한, 형광체 소성장치는, 내부에 형광체가 코팅된 램프 제조용 유리관들을 이동시키기 위한 이송 수단과, 상기 이송 수단의 이송 구간내에 위치하고 이 이송 수단을 따라 이동하는 상기 램프 제조용 유리관들 내부의 형광체를 발열 작용으로 소성하기 위한 가열 수단 그리고, 상기 램프 제조용 유리관이 적어도 2개 이상이 내부에 수용될 수 있으며 상기 이송 수단에 분리 가능하게 장착되는 다수개의 이송용 홀더들 및 상기 이송 수단을 따라 이동하는 상기 램프 제조용 유리관들을 상기 각각의 이송용 홀더들 내부에서 자전시키기 위한 롤링 수단을 포함한다.

형광체 소성 작업, 다수개의 이송용 홀더들, 소성 효율 및 생산성 향상, 유리관의 자전(自轉) 동작, 이송 수단, 롤링 수단, 랙 기어와 피니언 기어

Description

형광체 소성장치{a apparatus for baking fluorescent layer}

도 1은 본 발명에 따른 형광체 소성장치의 전체 구조를 설명하기 위한 도면이다.

도 2는 도 1의 측단면도이다.

도 3은 본 발명에 따른 형광체 소성장치의 이송 수단의 램프 제조용 유리관 이송을 위한 이송 구간을 설명하기 위한 도면이다.

도 4는 본 발명에 따른 형광체 소성장치의 이송용 홀더 구조를 설명하기 위한 도면이다.

도 5는 도 4의 이송용 홀더의 다른실시예를 나타내는 도면이다.

도 6은 본 발명에 따른 형광체 소성장치의 램프 제조용 유리관의 로딩 및 언로딩 구조를 설명하기 위한 도면이다.

도 7은 도 6의 램프 제조용 유리관의 로딩 및 언로딩 작용을 설명하기 위한 도면이다.

도 8은 본 발명에 따른 형광체 소성장치의 롤링 수단 구조를 설명하기 위한 도면이다.

도 9는 도 8의 롤링 수단의 다른실시예를 설명하기 위한 도면이다.

도 10은 도 8의 롤링 수단 작용을 설명하기 위한 도면이다.

본 발명은 형광램프 제조를 위한 형광체 소성 작업에 사용되며, 특히 램프 제조용 유리관 내부에 코팅된 형광체를 대량으로 소성할 수 있는 형광체 소성장치에 관한 것이다.

일반적으로 LCD와 같은 평판표시장치의 백라이트용 램프로는 냉음극 형광램프(CCFL:Cold Cathode Fluorescent Lamp)나 외부전극 형광램프(EEFL:External Electrode Fluorescent Lamp)가 주로 사용된다.

이러한 형광램프는, 램프의 내벽면에 형광층이 형성되고, 이 형광층은 형광램프의 구동시 방전에 의해 전자와 수은 원자가 서로 충돌하면서 자외선이 방출될 때에 이를 여기시켜서 가시광선의 발광이 가능하도록 하는 역할을 한다.

상기 형광체를 형성하는 작업은 형광램프 제조를 위한 일련의 공정 중에서 램프 제조용 유리관 내부에 가스와 수은을 주입하는 공정이나 밀봉 공정 그리고, 전극을 형성하는 공정 전에 행해지는 형광체 코팅공정과 소성공정을 거치면서 형성된다.

특히, 상기 소성 공정은 상기 코팅 공정에서 형광체 도포 및 건조 작업을 거쳐서 램프 제조용 유리관 내부에 균일하게 코팅된 형광층에 형태성을 부여하기 위한 것으로서, 램프 외부에서 대략 400도 내지 600도의 온도 범위로 열을 가하면서 내부에 코팅된 형광층을 소성한다.

상기 소성 작업은 램프 제조용 형광램프를 세운 상태로 가열로 구간을 통과시키면서 소성하는 방법이 있으나, 이는 램프 제조용 유리관에 열이 균일하게 분포되지 않으면 유리 관체의 어느 한 지점이 휘는 현상이 발생하거나 가열 온도가 높으면 관체가 자중에 의해 처지면서 외주면이 불규칙하게 변하는 문제가 있다.

이러한 형광체 소성 작업의 단점을 보완한 소성장치로는 2000년 6월5일 특허 출원되어 공개된 일본국 특허공개공보 제2001-351517호의 "냉음극 형광램프의 형광체 소성장치"가 있다.

상기 소성장치는, 내부에 형광체 도막을 형성한 유리관을 수평상태로 유지되는 금속 파이프의 중심부에 삽입하고 상기 금속 파이프를 회전시키면서 전기로의 가열 구간을 통과시키는 것에 의해 내부에 삽입된 유리관이 일방향으로 자전(自轉)되면서 상기 금속 파이프의 열전도 작용에 의해 형광체 도막이 소성되도록 하는 구조이다.

상기 금속 파이프는 이송용 체인에 의해 무한 궤도를 형성하는 간헐 이동 이송용 체인기구에 다수개가 수평한 상태로 이격 고정되며, 이 각각의 금속 파이프 내부에 유리관이 1개씩 삽입된 상태로 상기 전기로의 가열 구간을 통과한다.

상기 각각의 금속 파이프는 이송용 체인 기구에 의해 외주면이 접촉되면서 상기 전기로의 가열 구간에서 축선을 중심으로 회전하고, 이 파이프의 회전시 상기 유리관들이 자전하여 형광체 도막이 균일하게 열을 전달받으면서 소성이 진행된다.

그러나, 상기한 종래 기술에 의한 형광체 소성장치는, 1개의 금속 파이프에 1개의 램프 제조용 유리관이 장착된 상태로 가열 구간을 따라 이동되면서 소성이 진행되므로 이와 같은 소성 장치 구조는 한정된 작업장 영역에서 소성 능률 및 생산성을 향상시키기 어렵다.

그리고, 상기 소성장치는, 상기 다수개의 금속 파이프가 간헐 이동 이송용 체인기구에 일체로 고정되어 가열 구간에 진입하기 전에 유리관을 1개씩 삽입하고 가열 구간을 통과한 후에는 삽입된 유리관을 1개씩 인출하는 과정을 매번 거쳐야 하므로 작업 공정이 복잡하고 과다한 시간이 소요된다.

특히, 상기 간헐 이동 이송용 체인기구에 일체로 고정된 금속 파이프에 유리관을 삽입하거나 인출할 때 상기 금속파이프와 잦은 접촉에 의해 관체 표면이 쉽게 파손되거나 스크래치가 발생하는 문제가 있다.

이러한 유리관의 삽입 또는 인출 작업시 발생하는 문제점을 해소하기 위하여 상기 금속 파이프들이 예를들면, 일정한 피치 간격을 갖으며 정지 및 이동 동작이 반복되도록 셋팅하여 상기 금속 파이프들이 정지된 상태에서 유리관을 삽입하거나 인출하는 방법이 있으나, 이는 과다한 홀딩 시간을 유발하여 작업 능률과 생산성을 더욱 저하시키는 또 다른 문제를 야기한다.

본 발명은 상기한 바와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은, 형광램프 제조를 위한 형광체의 소성 작업이 용이하고, 특히 다수개의 램프 제조용 유리관 내부에 코팅된 형광체를 대량으로 소성할 수 있는 형광체 소성장치를 제공하는데 있다.

상기한 바와 같은 본 발명의 목적을 실현하기 위하여,

내부에 형광체가 코팅된 램프 제조용 유리관들을 이동시키기 위한 이송 수단;

상기 이송 수단의 이송 구간내에 위치하고 이 이송 수단을 따라 이동하는 상기 램프 제조용 유리관들 내부의 형광체를 발열 작용으로 소성하기 위한 가열 수단;

상기 램프 제조용 유리관이 적어도 2개 이상이 내부에 수용될 수 있으며 상기 이송 수단에 분리 가능하게 장착되는 다수개의 이송용 홀더들;

상기 이송 수단을 따라 이동하는 상기 램프 제조용 유리관들을 상기 각각의 이송용 홀더들 내부에서 자전시키기 위한 롤링 수단을 포함하는 형광체 소성장치를 제공한다.

이하, 첨부된 도면에 의거하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명한다. 본 발명의 실시예들은 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자들이 본 발명의 실시가 가능한 범위 내에서 설명된다.

따라서, 본 발명의 실시예들은 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있는 것이므로 본 발명의 특허청구범위는 아래에서 설명하는 실시예들로 인하여 한정되는 것은 아니다.

도 1은 본 발명과 관련하는 형광체 소성장치의 전체 구조를 나타내는 도면으로서, 도면 부호 2는 이송 수단을 지칭한다.

상기 이송 수단(2)은 형광램프 제조를 위한 공정 중에서 램프 제조용 유리관 (G, 이하 "유리관"이라함) 내부에 코팅된 형광체(W)를 소성하는 작업이 진행되는 작업대(T) 위에 위치된다.

상기 이송 수단(2)은 상기 유리관(G)을 지지하고 이 지지 상태로 이송시키면서 소성 작업이 진행되도록 한다.

이를 위하여 본 실시예에서는 상기 작업대(T) 위에 2개의 구동축(4)을 설치하고 이 2개의 구동축(4) 사이에 이송용 체인(6)을 도 2에서와 같이 일정한 간격으로 2개를 연결하여 이 이송용 체인(6)들의 연결 구간에 얹혀진 상태로 이동되도록 하고 있다.

상기 2개의 구동축(4)에는 상기 이송용 체인(6)을 이동시키기 위한 스프라켓(8)이 각각 설치되며, 상기 이송용 체인(6)은 상기 2개의 구동축(4)에 연결된 후 연결 구간이 처지 현상을 방지할 수 있는 일정한 텐션을 갖도록 연결된다.

상기 2개의 구동축(4)에 연결된 이송용 체인(6)의 연결 구간 중에서 도 3에서와 같이 상기 구동축(4)들의 축선 위쪽의 수평한 연결 구간이 형광체(W)의 소성을 위한 이송 구간(L)이 된다.

상기 2개의 구동축(4)에는 상기 이송용 체인(6)과 스프라켓(8) 이외에도 도면에는 나타내지 않았지만 이미 잘 알려진 벨트와 풀리로 연결될 수 있다.

상기 2개의 구동축(4) 중에서 어느 하나의 구동축(4)은 회전 동력을 발생하는 모터(M) 축과 직결되거나 축간 동력전달부재로 연결되어 상기 모터(M)의 구동시 일방향으로 회전하면서 상기 2개의 구동축(2)에 연결된 이송용 체인(6)이 정해진 궤적을 따라 이동된다.

상기 이송 수단(2)의 이송 구간(L) 사이에는 형광체(W)의 소성을 위한 가열 수단(10)이 위치된다.

상기 가열 수단(10)은 전기 히터(H)가 사용될 수 있으며, 이 히터(H)는 도 1에서와 같이 상기 2개의 구동축(4) 사이에서 상기 이송 구간(L)을 사이에 두고 상, 하부에 2개가 1조로 설치될 수 있다. 물론, 이송 구간(L) 상부에만 히터(H)가 구비될 수도 있다.

그리고, 상기 이송 구간(L)에는 상기 히터(H)의 발열 공간을 감싸기 위한 하우징(12)이 설치될 수 있다. 이 하우징(12)은 상기 이송용 체인(6)을 따라 이동하는 유리관(G)들이 통과할 수 있도록 양측에 개구부(14)가 형성되어 상기 이송 구간(L)에서 상기 2개의 히터(H)가 외부와 차단된 상태로 발열된다.

상기 하우징(12)은 상기 이송 구간(L)에서 상기 유리관(G)들을 가열하기 위한 공간이 외부와 차단된 일종의 가열로와 같은 역할을 하여 상기 히터(H)의 발열시 외부와의 열교환에 의해 열 손실이 발생하는 것을 줄일 수 있다.

상기 히터(H)는 상기 이송 구간(L) 내에서 각기 다른 온도로 발열된다. 도 1을 참조하면 상기 하우징(12) 내부에서 상기 유리관(G)의 이동 방향으로 분할된 2개의 가열 공간(S1, S2)이 형성되어 상기 히터(H)가 어느 하나의 공간(S1)에서는 대략 400도 범위로 발열하고, 다른 하나의 가열 공간(S2)에서는 대략 600도 범위로 발열되도록 셋팅된다.

이와 같은 상기 유리관(W)을 소성할 때 상기 하우징(12) 내부에서 서로 다른 가열 온도로 형광체(W)를 소성하면, 형광체 코팅 공정을 거치면서 유기 용제만 제 거된 상태로 건조된 형광체(W) 중에 함유된 바인더(고분자 접착제)가 상기 400도의 가열 공간(S1)에서 제거된다.

그리고, 상기 600도의 가열 공간(S2)에서는 형광체(W) 중에 함유된 결착제(유리가루)가 녹으면서 소프트 위킹 현상에 의해 형광체(W)의 코팅층이 상기 유리관(G)들의 내벽면에 견고하게 결착되면서 소성된다.

이와 같이 상기 2개의 가열 공간(S1, S2)에서 서로 다른 온도로 유리관(G)을 가열하지 않으면 유리관(G)이 휘어지거나 바인더가 원활하게 제거되지 않은 상태로 형광체(W)가 소성된다.

그리고, 상기 이송 구간(L)에는 상기 가열 수단(10)에 의해 유리관(G) 내부의 형광체(W)를 소성할 때 발생하는 각종 유해 가스가 배출될 수 있도록 도 2에서와 같이 상기 이송 구간(L)을 사이에 두고 상기 하우징(12)의 일측에 압력 기체(A)가 공급되는 공급 포트(P1)가 형성되고 반대편 단부에는 배기 포트(P2)가 형성된다.

상기 공급 포트(P1)를 통하여 분사되는 압력 기체(A)는 상기 히터(H)에 의해 가열되는 각 유리관(G)들의 내부에 존재하는 각종 유해 가스를 상기 배기 포트(P2)를 통하여 강제로 배출시키면서 제거하는 역할을 한다.

이와 같이 소성 작업 중에 발생하는 각종 유해 가스를 유리관(G) 내부에서 강제로 배출하면 유리관(G)의 내벽면이 유해 가스에 의해 그을림 현상이 발생하는 것을 방지할 수 있다.

한편, 상기 유리관(G)들은 이송용 홀더(16)들 내부에 분리 가능하게 장착되어 상기 이송 수단(2)을 따라 소성 작업이 가능하도록 이동된다.

상기 이송용 홀더(16)들은 도 4에서와 같이 내부에 복수개의 유리관(G)을 수용할 수 있도록 2군데 이상의 지점에 가이드홀(18)들이 형성되며, 이 가이드홀(18)에 상기 유리관(G)들이 1개씩 끼워진 상태로 상기 이송 구간(L)에 분리 가능하게 장착된다.

상기 이송용 홀더(16)는 2개 이상의 유리관(G) 전체를 감쌀 수 있는 크기를 갖는 석영(quartz) 재질의 관체가 사용될 수 있다. 석영은 내열성 및 열전도가 우수한 것으로 잘 알려져 있으므로 본 발명에 따른 이송용 홀더(16)의 재질로 적합하다.

상기 각각의 가이드홀(18)은 유리관(G)의 외주면 직경보다 큰 지름을 갖는 원통의 홀부 또는 도 5에서와 같이 다각통의 홀부 형태로 상기 이송용 홀더(16)의 관체 길이 방향으로 관통 형성된다. 이 각각의 가이드홀(18) 내부는 유리관(G)들의 외주면과 접촉할 때 스크래치가 발생하지 않도록 표면 처리될 수 있다.

상기 각각의 이송용 홀더(16)들은 상기 이송 수단(2)의 이송 구간(L)에서 수평한 자세로 분리 가능하게 장착될 수 있다.

이를 위하여 본 실시예에서는 도 4에서와 같이 상기 이송용 홀더(16)의 양단에 회전축(20)을 형성하고 상기 2개의 이송용 체인(6)에는 상기 회전축(20)을 지지할 수 있는 지지홈(22)을 갖는 고정블럭(24)들을 설치하여 이 고정블럭(24)들에 상기 이송용 홀더(16)의 양단부가 분리 가능하게 걸려지면서 지지되도록 하고 있다.

상기 고정블럭(24)들은 상기 이송용 체인(6)에 고정될 때 상기 이송 구간(L)에서 상기 지지홈(22)들의 개구측이 위쪽을 향하는 상태가 되도록 이격 설치되며, 상기 지지홈(22)은 도 4에서와 같이 개구측이 넓게 형성된 홈 구조로 이루어진다.

그리고, 상기 각각의 이송용 홀더(16)들은 상기 이송 구간(L) 일측단 지점에서 로딩된 후 반대편 단부 지점에서 다시 언로딩될 수 있도록 도 6에서와 같이 공급용 호퍼(F1)와 수거용 호퍼(F2)가 상기 이송 수단(2)의 양측에 도면에서와 같이 경사지게 설치될 수 있다.

상기 공급용 호퍼(F1)의 배출측 끝단에는 이 끝단 지점에 위치하는 이송용 홀더(16)를 탄력적으로 지지할 수 있도록 하는 스토퍼(26)가 위치되어 상기 공급용 호퍼(F1)에 적재된 이송용 홀더(16)들이 도 7에서와 같이 상기 스토퍼(26)측에 걸려진 상태에서 상기 이송용 체인(6)을 따라 이동하는 고정블럭(24)의 지지홈(22) 일측에 상기 회전축(20)이 걸려지면서 1개씩 로딩된다.

그리고, 상기 이송 구간(L)을 거친 이송용 홀더(16)들은 상기 수거용 호퍼(F2)의 끝단에 가이드되면서 도 7에서와 같이 상기 고정블럭(24)에서 1개씩 분리되면서 언로딩된다.

이와 같이 상기 호퍼(F1, F2)들을 이용하여 로딩 및 언로딩하는 구조 이외에도 도면에는 나타내지 않았지만 이미 잘 알려진 로봇 아암을 이용하여 상기 이송 구간(L)에 상기 이송용 홀더(16)들을 직접 로딩 및 언로딩할 수도 있다.

상기 이송 구간(L)에는 상기 이송용 홀더(16)들을 따라 이동하는 유리관(G)들을 자전시키기 위한 롤링 수단(28)이 마련된다.

이를 위하여 본 실시예에서는 도 8에서와 같이 상기 각각의 이송용 홀더(16) 양단에 형성된 회전축(20)에 피니언 기어(G1)를 설치하고 상기 이송용 체인(6)의 연결 구간을 따라 도면에서와 같이 랙 기어(G2)를 설치하여 상기 피니언 기어(G1)와 상기 랙 기어(G2)의 치합에 의해 상기 이송용 홀더(16)들이 회전되도록 하고 있다.

상기 랙 기어(G2)는 상기 이송 구간(L) 전체에 형성되거나 상기 가열 수단(10)이 설치된 구간에 대응하도록 상기 작업대(T)에서 브라켓트(30)에 의해 수평한 자세로 고정된다.

도 9를 참조하면, 상기 이송용 홀더(16)의 회전축(20)에는 상기 고정블럭(24)의 지지홈(22)과 접촉하는 지점에 베어링(B)이 더 설치될 수 있다.

상기 베어링(B)은 상기 회전축(20)의 외주에 내륜이 고정된 상태에서 상기 지지홈(22) 내측에 외륜이 도면에서와 같이 위치하도록 셋팅된다.

이와 같은 베어링(B)은 내륜과 외륜 사이에 설치된 볼이나 로울러와 같은 구름부재들에 의해 상기 이송용 홀더(16)들이 상기 고정블럭(24)에 지지된 상태로 원활하게 회전되도록 하는 역할을 한다.

상기와 같이 피니언 기어(G1)와 랙 기어(G2)의 치합에 의해 유리관(G)의 자전 운동을 위한 동력이 발생 및 전달되는 방식은 동력 전달시 슬립 현상이 발생하는 것을 방지할 수 있다.

상기한 구조로 이루어지는 롤딩 수단(28)은 상기 각각의 이송용 홀더(16)가 상기 고정블럭(24)에 지지된 상태로 상기 이송 구간(L)을 따라 이동할 때 도 10에 서와 같이 상기 회전축(20)을 중심으로 상기 이송용 홀더(16)들을 용이하게 회전시킬 수 있다.

따라서, 상기 이송용 홀더(16)들의 회전에 의해 이 홀더(16)들의 가이드홀(18) 내부에 각각 끼워진 유리관(G)들이 도면에서와 같은 방향으로 자전되고, 이러한 자전 동작에 의해 상기 가열 수단(10)에서 발생하는 열이 상기 유리관(G)들의 외주면에 균일하게 전도되면서 형광체(W)가 소성된다.

이상 설명한 바와 같이 본 발명은, 램프 제조용 유리관 내부에 형광체가 코팅된 전체 면적에 대응하여 균일한 가열 분위기로 소성할 수 있으며, 특히 다수개의 램프 제조용 유리관을 이동시키면서 대량으로 형광체를 소성할 수 있다.

따라서, 형광체 소성 작업시 한층 향상된 작업 능률과 생산성을 얻을 수 있다.

Claims (7)

1. 내부에 형광체가 코팅된 램프 제조용 유리관들을 이동시키기 위한 이송 수단;

   상기 이송 수단의 이송 구간내에 위치하고 이 이송 수단을 따라 이동하는 상기 램프 제조용 유리관들 내부의 형광체를 발열 작용으로 소성하기 위한 가열 수단;

   상기 램프 제조용 유리관들이 끼워지기 위한 홀부들을 구비하고 상기 이송 수단에 분리 가능하게 장착되는 이송용 홀더들;

   상기 이송 수단을 따라 이동하는 상기 램프 제조용 유리관들을 상기 이송용 홀더들의 홀부 내부에서 자전시키기 위한 롤링 수단을 포함하는 형광체 소성장치.
2. 청구항 1에 있어서, 상기 이송 수단은, 좌우로 이격 배치되는 2개의 구동축 사이에 체인 또는 벨트가 연결되며, 이들의 연결부 구간에 상기 이송용 홀더들이 2군데 이상의 지점이 지지되면서 분리 가능하게 장착되는 형광체 소성장치.
3. 청구항 1에 있어서, 상기 가열 수단은, 상기 이송 수단의 이송 구간을 따라 이동하는 램프 제조용 유리관들을 사이에 두고 위아래 방향으로 배치되는 형광체 소성장치.
4. 청구항 1에 있어서, 상기 이송용 홀더들은, 원통이나 다각통의 관체로 이루어지고 상기 홀부들이 관체의 길이 방향을 따라 관통한 상태로 이격 형성되어 상기 홀부측에 상기 램프 제조용 유리관의 외부면 전체가 감싸여지도록 1개씩 끼워지는 형광체 소성장치.
5. 청구항 1에 있어서, 상기 이송용 홀더들은, 석영 재질의 관체가 사용되는 것을 특징으로 하는 형광체 소성장치.
6. 청구항 1에 있어서, 상기 롤링 수단은, 상기 이송 수단을 따라 이동하는 이송용 홀더들을 기어의 치합에 의해 회전시키는 것을 특징으로 하는 형광체 소성장치.
7. 청구항 6에 있어서, 상기 기어는, 랙기어와 피니언 기어가 사용되며, 이 기어들은 상기 이송용 홀더들의 이동시 서로 치합이 이루어지면서 자전 운동을 위한 회전력을 상기 이송용 홀더들에 전달하는 것을 특징으로 하는 형광체 소성장치.

Images