KR100850746B1 - 세라믹 아크튜브 제작용 글로브박스 - Google Patents

세라믹 아크튜브 제작용 글로브박스 Download PDF

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Abstract

본 발명은 세라믹 아크튜브 제작용 글로브박스에 관한 것으로, 좀더 상세히, 세라믹 아크튜브 제작용 글로브박스에 있어서, 아크튜브 내부의 진공 형성 또는 불활성가스 주입을 위한 수단이 구비되고 레이져빔이 투과하는 복수의 투과창(12)이 구비된 작업실(10)과; 상기 작업실(10)에 부속되어 구비되고 복수의 아크튜브를 정렬 위치시키기 위한 정렬수단(20)과; 레이져빔발생기(3)에서 발생된 레이져빔을 반사시키기 위한 반사미러(32)와 레이져빔을 집광(집점, 집속)하기 위한 집광미러(집점미러,집속미러)(35)를 포함하여 구성되고 글로브박스 내에서 이동가능하도록 구비되는 가열수단(30)과; 상기 가열수단(20)을 상기 작업실(10) 내부에 복수로 정렬된 아크튜브의 정렬방향으로 이송시키기 위한 이송수단(40)과; 레이져빔에 의한 아크튜브 측관부 외주의 균일 가열에 의해 원할한 밀봉절단이 수행되도록 아크튜브를 축방향으로 회전시키기 위한 회전수단(50);을 포함하여 구성되고, 상기 가열수단(30)은 하나의 아크튜브 측관부의 외주를 가열한 후 이송수단(40)에 의해 다른 하나의 아크튜브를 가열할 수 있는 위치로 이동되고, 가열수단(30)에 의해 레이져빔이 아크튜브 측관부에 조사될 때 상기 회전수단(50)이 아크튜브를 축방향으로 회전시키도록 구성되는 것을 특징으로 하는 레이져를 이용한 세라믹 아크튜브 제작용 글로브박스에 관한 것이다.
글로브박스, 세라믹 아크튜브, 레이져

Description

세라믹 아크튜브 제작용 글로브박스{Glove Box for Producing Ceramic Arc Tube}
도 1은 일반적인 고휘도 방전램프를 나타내는 구조도,
도 2는 타사의 세라믹 아크튜브 제조 장치의 개략도,
도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 세라믹 아크튜브 제작용 글로브박스의 구성을 설명하기 위한 구성도,
도 4는 본 발명의 제2 실시예에 따른 세라믹 아크튜브 제작용 글로브박스의 구성을 설명하기 위한 구성도.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
3 : 레이져빔발생기
10, 10' : 작업실
12 : 투과창
20 : 정렬수단
30 : 가열수단
32 : 반사미러
35 : 집광미러
40 : 이송수단
50 : 회전수단
본 발명은 세라믹 아크튜브 제작용 글로브박스에 관한 것으로, 좀더 구체적으로 세라믹 아크튜브 제작시 레이져 가열수단에 의해 레이져빔이 아크튜브 측관부를 조사하여 측관부를 짧은 시간에 조사하여 밀봉할 수 있는 세라믹 아크튜브 제작용 글로브박스에 관한 것이다.
일반적으로 고휘도 방전램프(HID Lamp)는 밀폐된 아크튜브(C) 내에 고압을 걸기 위한 2개의 전극(E)이 마련되며 소정의 충전물(예를 들면, 할로겐화물, 수은, 아르곤, 네온, 나트륨 또는 회가스 등)이 2개의 전극(E) 사이를 통과하는 전기 아크에 의해 충전물을 이온화시킴으로서 발광하는 특성을 이용한다. 아크튜브(C) 내에 수은(Hg)-아르곤(Ar)이 봉입될 경우 수은램프라 하고, 나트륨이나 할로겐화물이 충진될 경우 나트륨 램프 또는 메탈 할라이드 램프(Metal Halide Lamp)라 하며, 이 중 고휘도 방전램프로서 수은램프가 보편적으로 사용되나 발광효율이 좋지 않은 단점이 있고, 메탈 할라이드 램프는 아크 방전현상을 이용한 것으로 수은램프보다 발광 효율이 좋고 연색성도 우수한 장점을 가지고 있어 널리 활용되고 있다.
도 1은 일반적인 고휘도 방전램프를 나타내는 구조도이다. 일반적인 고휘도 방전램프는 도 1에 도시된 바와 같이 전구(S) 내부에 고정되고 리드선(L)에 의해 열결되는 2개의 전극(E)을 가지며 충전물과 충전가스(예를들어, 크세논)가 채워지는 아크튜브(C)를 포함하는 구성으로 이루어진다. 아크튜브(C)는 양쪽에 측관부(92)를 갖는다.
이와 같이 이루어진 고휘도 방전램프는 리드선(L)을 통하여 전원이 공급될 경우 세라믹 아크튜브(C) 양측에 구비된 2개의 전극(E)이 전위차를 발생하게 되고, 이 전위차에 의해 글로우 방전이 일어나 발광하게 되는 원리를 이용한다. 더욱 구체적으로, 리드선(L)을 통하여 전원이 공급되면 2개의 전극(E) 사이를 통과하는 전기아크에 의해 금속 할로겐화물과 수은의 혼합물과 같은 충전물이 이온화되어 여기됨에 따라 스펙트럼 에너지 분포를 방출하여 빛을 생성하게 되는 것이다.
종래 아크튜브는 주로 석영, 유리가 사용되었으나, 최근에는 고효율 조명이라는 요구를 충족시키기 위해 아크튜브의 재료로 알루미나 등의 세라믹의 사용이 증가되고 있고 ,현재 국내에서 세라믹재 아크튜브는 전량 수입에 의존하고 있는 실정이다.
세라믹재 아크튜브를 생산하는데 필요한 핵심 기술로서 세라믹(고순도 알루미나 등) 분말 제조 기술, 이러한 분말을 가지고 튜브를 성형하고 소결하는 기술, 그리고 아크튜브 내에 전극, 충전물, 및 충전가스를 충진한 후에 측관부를 봉입하는 기술 등이 있다.
본 발명은 아크튜브에 최종 충전가스(예를들어 크세논)를 충전한 후 세라믹 아크튜브의 측관부를 봉입하는 기술에 관한 것이다.
도 2는 타사의 세라믹 아크튜브 제조 장치의 개략도이다. 도 2에 도시된 바와 같이, 종래에는 세라믹 아크튜브의 측관부을 봉입하기 위해 아크튜브 몸체부(91)에 열이 전달되지 않도록 플레이트형 바닥 단열재(93)에 형성된 구멍으로 측관부(92)를 통과시키고 측관부(92)의 상부만 발열램프(94)에서 나온 열에 노출되게 함으로써 통과된 측관부(92)(측관부(92)의 상부)를 가열하는 방법을 사용하였다. 이때 열의 집중을 위해 복수의 발열램프(94)를 일정한 기하학적 형태로 배치하거나 집열용 렌즈 또는 집열용 거울을 사용하여 통과된 측관부(92)의 가열 온도를 증가시키는 방법을 사용하였다.
세라믹 아크튜브의 측관부(92)의 봉입을 위해서는 측관부(92)를 1600℃까지 가열하여야 하는데, 종래 기술은 몸체부(91)를 단열하지 않는 경우 몸체부(91)의 열이 상승하여 몸체부(91)의 물성이 악화되기 때문에 몸체부(91)의 온도 상승을 방지하기 위해 바닥 단열재(93)를 사용하여야 한다. 또한, 발열램프(94)에서 나온 열이 외부로 누출되는 것을 방지하기 위해 외곽에 배치된 외곽 단열재(95)를 필요로 하였다.
이러한 종래 기술은 단열재에 의해 완전한 단열이 불가능하고 세라믹을 통한 전도, 기타 복사 등에 의해 몸체부에 열이 전달될 수 밖에 없었고 이렇게 전달된 열을 흡수하여 몸체부(91)의 온도를 낮추기 위해 추가적인 냉각 장치가 필요하다는 문제점이 있었다.
이러한 종래 기술은 작업을 계속 시행하는 경우 바닥 단열재(93)가 변형되어 측관부(92)의 삽입이 잘 이루어지지 않는 문제점과, 세라믹 아크튜브의 몸체부의 가열에 의한 물성 변화를 최대한 방지하기 위해 단열재와 냉각장치를 필요로 하여 장치가 거대화되고 장치 구성 비용이 많이 드는 문제점이 있었다.
또한, 측관부를 소정온도(약1600℃)까지 가열하기 위해 장시간의 측관부 가열이 필요하여 단열 수단 만을 사용하는 경우 세라믹 자체의 열전도 등에 의해 몸체부가 가열되어 제조된 세라믹 아크튜브의 물성이 악화되고 또 물성이 고르지 않아 재현성이 좋지 않은 문제점이 있었다.
또한, 발열램프(94)에 의해 방사된 빛으로 가열하는 경우 복수의 아크튜브 중 선택적 가열이 어려워 주변에 정렬된 다른 아크튜브 몸체부까지 원하진 않는 열이 전달되는 문제점이 있었다.
본 발명의 목적은 세라믹 아크튜브의 측관부를 단시간에 가열함으로써 몸체부로의 열전달을 방지하여 우수한 품질의 세라믹 아크튜브를 제조할 수 있는 레이져를 이용한 세라믹 아크튜브 제작용 글로브박스를 제공하기 위함이다.
본 발명의 다른 목적은 장치가 복잡하지 않고 생산 원가를 절감할 수 있는 레이져를 이용한 세라믹 아크튜브 제작용 글로브박스를 제공하기 위함이다.
본 발명의 또 다른 목적은 작업성 및 생산성이 우수한 레이져를 이용한 세라믹 아크튜브 제작용 글로브박스를 제공하기 위함이다.
이러한 본 발명의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 세라믹 아크튜브 제작용 글로브박스는 세라믹 아크튜브 제작용 글로브박스에 있어서, 아크튜브 내부의 진공 형성 또는 불활성가스 주입을 위한 수단이 구비되고 레이져빔이 투과하는 복수의 투과창(12)이 구비된 작업실(10)과; 상기 작업실(10)에 부속되어 구비되고 복수의 아크튜브를 정렬 위치시키기 위한 정렬수단(20)과; 레이져빔발생기(3)에서 발생된 레이져빔을 반사시키기 위한 반사미러(32)와 레이져빔을 집광(집점, 집속)하기 위한 집광미러(집점미러,집속미러)(35)를 포함하여 구성되고 글로브박스 내에서 이동가능하도록 구비되는 가열수단(30)과; 상기 가열수단(20)을 상기 작업실(10) 내부에 복수로 정렬된 아크튜브의 정렬방향으로 이송시키기 위한 이송수단(40)과; 레이져빔에 의한 아크튜브 측관부 외주의 균일 가열에 의해 원할한 밀봉절단이 수행되도록 아크튜브를 축방향으로 회전시키기 위한 회전수단(50);을 포함하여 구성된다. 또한, 상기 가열수단(30)은 하나의 아크튜브 측관부의 외주를 가열한 후 이송수단(40)에 의해 다른 하나의 아크튜브를 가열할 수 있는 위치로 이동되고, 가열수단(30)에 의해 레이져빔이 아크튜브 측관부에 조사될 때 상기 회전수단(50)이 아크튜브를 축방향으로 회전시키도록 구성되는 것을 특징으로 한다.
이하 본 발명에 의한 세라믹 아크튜브 제작용 글로브박스를 첨부도면에 도시한 실시예에 따라 상세히 설명한다.
도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 세라믹 아크튜브 제작용 글로브박스의 구성을 설명하기 위한 구성도이다.
작업실(10)은 아크튜브 내부의 진공 형성 또는 불활성가스 주입을 위한 수단이 구비되고 레이져빔이 투과하는 복수의 투과창(12)이 구비된다. 진공펌프나 불활성가스 저장부 등은 글로브박스 본체 외부에 별도로 구비된 후 연결라인(또는 배관, 컨트롤 밸브)을 통해 작업실(10)로 공급, 배출될 수 있다. 작업실(10)은 글로브박스 본체 내부와 차단될 수 있도록 구성된다.
정렬수단(20)은 상기 작업실(10)에 부속되어 구비되고 복수의 아크튜브를 정렬 위치시키기 위한 것이다. 이러한 정렬수단(20)은 하나의 작업실(10) 당 하나의 세트로 이루어짐이 바람직하며, 작업실(10)이 2개인 경우 정렬수단(20)도 두개로 구성됨이 바람직하다. 하나의 정렬수단(20)은 복수의 아크튜브가 정렬 상태로 셋팅될 수 있도록 구성된다.
정렬수단(20)은 상기 작업실(10)에 부속되는 구성품이지만, 여기서 부속된다는 의미는 작업실 내부에 구성되어져야 하는 것을 의미하는것이 아니라 사용에 있어 하나의 작업실에 부속된다는 의미이다. 초기에 작업실(10)의 하부 또는 측부에 위치한 상태에서 아크튜브가 셋팅된 후에, 별도의 이동수단에 의해 상승, 측면이동하여 아트튜브의 측관부를 작업실(10) 내부로 내밀도록 할 수 있도록 구성될 수 있다.
가열수단(30)은 레이져빔발생기(3)에서 발생된 레이져빔을 반사시키기 위한 반사미러(32)와 레이져빔을 집광(집점, 집속)하기 위한 집광미러(집점미러,집속미러)(35)를 포함하여 구성되고 글로브박스 내에서 이동가능하도록 구비된다.
이송수단(40)은 가열수단(20)을 상기 작업실(10) 내부에 복수로 정렬된 아크튜브의 정렬방향으로 이송시키기 위한 것이다. 이러한 이송수단(40)은 정밀하게 위치 제어가 가능한 통상의 로봇일 수 있다.
회전수단(50)은 레이져빔에 의한 아크튜브 측관부 외주의 균일 가열에 의해 원할한 밀봉절단이 수행되도록 아크튜브를 축방향으로 회전시킬 수 있도록 구성된다.
가열수단(30)은 하나의 아크튜브 측관부의 외주를 가열한 후 이송수단(40)에 의해 다른 하나의 아크튜브를 가열할 수 있는 위치로 이동되고, 가열수단(30)에 의해 레이져빔이 아크튜브 측관부에 조사될 때 상기 회전수단(50)이 아크튜브를 축방향으로 회전시키도록 구성된다.
가열수단(30)에 의해 집광되어 아크튜브 측관부에 조사되는 레이져빔은 측관부 중심축에 수직인 방향에서 입사된다.
도 4는 본 발명의 제2 실시예에 따른 세라믹 아크튜브 제작용 글로브박스의 구성을 설명하기 위한 구성도이다.
본 발명의 제2 실시예에 따른 세라믹 아크튜브 제작용 글로브박스에 있어서, 레이져빔발생기(3)는 글로브박스의 측면에 구비되고 레이져빔을 글로브박스의 측면 에 구비된 1차 투과창(5)을 거쳐 글로브박스의 길이방향으로 투사하도록 구비된다. 또한, 도 4에 도시된 바와 같이, 작업실(10)은 글로브박스의 길이방향으로 복수로 구비되고 가열수단(30)의 수는 하나이며, 가열수단(30)은 어느 하나의 작업실(10)에 위치한 복수의 아크튜브 가열 작업이 종료되면, 이동수단(40)에 의해 다른 작업실(10')로 이동하여 가열 작업을 수행하도록 구성된다.
제2 실시예에 따른 세라믹 아크튜브 제작용 글로브박스는, 수천만원대에이르는 레이져 관련 장치를 하나로 하고, 작업실을 복수로 구성하여 하나의 작업실에서 레이져 강열 작업이 완료된 후에 작업자가 세라믹 아크튜브를 탈거하는 사이에 레이져 관련 장치가 또 다른 작업실에서 작업을 수행할 수 있도록 한 것으로 생산성 향상에 기여한다.
이러한 구성으로 이루어진 본 발명에 따른 세라믹 아크튜브 제작용 글로브박스의 작용에 대해 설명하기로 한다.
정렬수단(20)에 의해 작업실(10) 내부에 위치한 아크튜브에 최종 충전가스(예를들어 크세논)를 충전한 후 세라믹 아크튜브의 측관부를 봉입하고자 하는 경우 가열수단(30)을 작동한다. 그러면, 글로브박스의 측면에 구비된 레이져빔발생기(3)가 레이져빔을 글로브박스의 측면에 구비된 1차 투과창(5)을 거쳐 글로브박스의 길이방향으로 투사하게 된다. 이렇게 하나의 아크튜브의 측관부에 레이져를 조사한면서 동시에 회전수단(50)으로 아크튜브를 균일한 회전속도로 회전시킨다. 이렇게해서 아크튜브의 측관부의 소정지점은 절단면서 봉입되게 된다.
하나의 아크튜브의 봉입을 위한 가열과정이 끝나면 이송수단(40)에 의해 가열수단(30)은 다른 아크튜브의 측관부를 가열할 수 있는 지점으로 위치제어 되어 이동한다. 반복 수행을 통해 하나의 작업실에 놓인 아크튜브의 봉입이 완료되면 작업자는 그 작업실에 놓인 아크튜브에 대해 다음 공정을 시행하게 된다.
제2 실시예와 같이 작업실이 두개 이상인 경우에 대해 설명한다.
이 경우 작업실(10)은 글로브박스의 길이방향으로 복수로 구비되고 가열수단(30)의 수는 하나로 구성되는데, 가열수단(30)은 어느 하나의 작업실(10)에 위치한 복수의 아크튜브 가열 작업이 종료되면, 이동수단(40)에 의해 다른 작업실(10')로 이동하여 아크튜브 봉입을 위한 가열 작업을 수행하게 되는 것이다.
본 발명은 상기에서 언급한 바람직한 실시예와 관련하여 설명됐지만, 본 발명의 범위가 실시예에 한정되는 것은 아니며, 다양한 수정과 변형이 가능할 것이다.
본 발명에 따르는 경우 종래 기술의 문제점이 해결되며, 세라믹 아크튜브의 측관부를 단시간에 가열함으로써 몸체부로의 열전달을 방지하여 우수한 품질의 세라믹 아크튜브를 제조할 수 있는 레이져를 이용한 세라믹 아크튜브 제작용 글로브박스가 제공된다.
또한, 장치가 복잡하지 않고 생산 원가를 절감할 수 있는 레이져를 이용한 세라믹 아크튜브 제작용 글로브박스가 제공된다.
또한, 작업성 및 생산성이 우수한 레이져를 이용한 세라믹 아크튜브 제작용 글로브박스가 제공된다.
본 발명은 상기에서 언급한 바람직한 실시예와 관련하여 설명됐지만, 본 발명의 범위가 이러한 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 범위는 이하의 특허청구범위에 의하여 정하여지는 것으로 본 발명과 균등 범위에 속하는 다양한 수정 및 변형을 포함할 것이다.
아래의 특허청구범위에 기재된 도면부호는 단순히 발명의 이해를 보조하기 위한 것으로 권리범위의 해석에 영향을 미치지 아니함을 밝히며 기재된 도면부호에 의해 권리범위가 좁게 해석되어서는 안될 것이다.

Claims (3)

  1. 세라믹 아크튜브 제작용 글로브박스에 있어서,
    아크튜브 내부의 진공 형성 또는 불활성가스 주입을 위한 수단이 구비되고 레이져빔이 투과하는 복수의 투과창(12)이 구비된 작업실(10)과;
    상기 작업실(10)에 부속되어 구비되고 복수의 아크튜브를 정렬 위치시키기 위한 정렬수단(20)과;
    레이져빔발생기(3)에서 발생된 레이져빔을 반사시키기 위한 반사미러(32)와 레이져빔을 집광(집점, 집속)하기 위한 집광미러(집점미러,집속미러)(35)를 포함하여 구성되고 글로브박스 내에서 이동가능하도록 구비되는 가열수단(30)과;
    상기 가열수단(20)을 상기 작업실(10) 내부에 복수로 정렬된 아크튜브의 정렬방향으로 이송시키기 위한 이송수단(40)과;
    레이져빔에 의한 아크튜브 측관부 외주의 균일 가열에 의해 원할한 밀봉절단이 수행되도록 아크튜브를 축방향으로 회전시키기 위한 회전수단(50);을 포함하여 구성되고,
    상기 가열수단(30)은 하나의 아크튜브 측관부의 외주를 가열한 후 이송수단(40)에 의해 다른 하나의 아크튜브를 가열할 수 있는 위치로 이동되고, 가열수단(30)에 의해 레이져빔이 아크튜브 측관부에 조사될 때 상기 회전수단(50)이 아크튜브를 축방향으로 회전시키도록 구성되는 것을 특징으로 하는 레이져를 이용한 세라믹 아크튜브 제작용 글로브박스.
  2. 제1항에 있어서,
    가열수단(30)에 의해 집광되어 아크튜브 측관부에 조사되는 레이져빔은 측관부 중심축에 수직인 방향에서 입사되는 것을 특징으로 하는 레이져를 이용한 세라믹 아크튜브 제작용 글로브박스.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 레이져빔발생기(3)는 글로브박스의 측면에 구비되고 레이져빔을 글로브박스의 측면에 구비된 1차 투과창(5)을 거쳐 글로브박스의 길이방향으로 투사하도록 구비되고,
    상기 작업실(10)은 글로브박스의 길이방향으로 복수로 구비되고 가열수단(30)의 수는 하나이며, 가열수단(30)은 어느 하나의 작업실(10)에 위치한 복수의 아크튜브 가열 작업이 종료되면, 이동수단(40)에 의해 다른 작업실(10')로 이동하여 가열 작업을 수행하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 레이져를 이용한 세라믹 아크튜브 제작용 글로브박스.
KR1020070037661A 2007-04-18 2007-04-18 세라믹 아크튜브 제작용 글로브박스 KR100850746B1 (ko)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR20050081390A (ko) * 2004-02-13 2005-08-19 강효원 글로브박스용 블로우어
KR20060091732A (ko) * 2005-02-15 2006-08-22 강효원 제논(Xe) 개스 절약 및 진공불량 방전관튜브 선별단속형 HID 램프제조용 글로브박스

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