KR102610558B1 - 진공차단튜브의 가동봉 가이드를 위한 베어링캡 및 이의 접합방법 - Google Patents

진공차단튜브의 가동봉 가이드를 위한 베어링캡 및 이의 접합방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 진공차단튜브의 가동봉 가이드를 위한 베어링캡 및 이의 접합방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로 가동봉이 수용되어 축 방향으로 슬라이딩되도록 상기 가동봉 외경과 대응하는 내경을 갖는 상단부와 하단부, 상기 가동봉의 길이방향으로 형성된 하나 이상의 가이드부와 맞닿아 상기 가동봉의 회전을 제한하도록 상기 상단부로부터 내측방향으로 돌출되는 돌출부, 상기 하단부의 외측방향으로 돌출되어 하우징에서 상기 가동봉 측 상단면에 맞닿는 플랜지부 및 상기 가동봉 측 상단면에 접합이 용이하도록 상기 플랜지부의 외주면에 형성되는 다수 개의 엠보(Embo)를 포함하는 진공차단튜브의 가동봉 가이드를 위한 베어링캡 및 이의 접합방법에 관한 것이다.

Description

진공차단튜브의 가동봉 가이드를 위한 베어링캡 및 이의 접합방법 {Bearing Cap for Moving Rod Guide of Vacuum Shut-Off Tube and Bonding Method Thereof}
본 발명은 진공차단튜브의 가동봉 가이드를 위한 베어링캡 및 이의 접합방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로 다수 개의 엠보(Embo)가 구비된 베어링캡이 하우징과 한 번에 프로젝션 용접방식으로 접합되는 진공차단튜브의 가동봉 가이드를 위한 베어링캡 및 이의 접합방법에 관한 것이다.
종래 진공차단기(Vacuum Circuit Breaker)는 특고압, 고압 배전선로에 설치되고 과전력 단락 및 지락사고 등 이상전류 발생 시 외부의 별도 계전기에 의하여 차단기 내부의 진공 인터럽터(Vacuum Interrupter)에서 진공 소호방식으로 회로를 차단하는 장치이다.
이때, 진공차단기 내 진공차단튜브는 밀폐가 가능하도록 하는 벨로우즈와 접합되어 상하운동만을 하도록 설계되나, 진동 등의 원인으로 좌우 움직임이 발생하게 되고 이에 따라 진공차단기에 큰 오류를 발생시키게 된다.
이를 해결하기 위해서 베어링을 진공차단튜브에 용접하여 좌우 움직임을 최소화할 수 있도록 하나, 용접하고자 하는 부분을 하나씩 작업하게 되어 작업자의 용접 숙련도에 따라 용접 각도, 용접 강도 등이 상이하게 된다. 그리고 1인 작업이 불가능하고, 2인 1조로 용접작업이 이루어져야 함으로 생산효율이 저하되는 문제점이 있다.
이와 관련하여, 관련문헌 1은 진공인터럽터 및 그의 구동방법에 관한 것으로, 두 개의 가동 전극을 양방향으로 이동시켜 단락 및 단락해제를 구현하도록 한다. 관련문헌 2는 진공회로차단기의 진공인터럽터에 관한 것으로, 고정측 및 가동측 아크실드가 구비되어 절연성능을 향상시킬 수 있도록 한다. 다만, 관련문헌 1 내지 2는 아크 소호를 위해서 고정측 및 가동측 전극이 떨어질 수 있도록 가동봉의 상하운동 직진성을 보장할 수 없는 기술적 한계가 존재한다.
KR 10-1689180 KR 20-0460494
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로 아크 발생 시 진공차단튜브 내 고정전극과 가동전극을 분리하기 위하기 위하여 축 방향으로 슬라이딩 동작하는 가동봉이 좌우방향으로 움직이거나 회전하는 것을 방지할 수 있도록 가동봉의 길이방향으로 형성된 하나 이상의 가이드부와 맞닿아 가동봉의 회전을 제한하도록 하는 돌출부를 포함하는 진공차단튜브의 가동봉 가이드를 위한 베어링캡 및 이의 제조방법을 얻고자 하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명의 목적은 하우징의 가동봉 측 상단면에 베어링캡의 접합부분이 동일한 접합강도를 갖고 접합될 수 있고, 접합 작업의 효율성이 향상될 수 있도록 플랜지부의 외주면에 다수 개의 엠보(Embo)가 가공된 후 상기 다수 개의 엠보(Embo)가 동시에 상기 가동봉 측 상단면이 위치한 방향으로 가압되고 프로젝션 용접되는 진공차단튜브의 가동봉 가이드를 위한 베어링캡 및 이의 제조방법을 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 진공차단튜브의 가동봉 가이드를 위한 베어링캡은 가동봉이 수용되어 축 방향으로 슬라이딩되도록 상기 가동봉 외경과 대응하는 내경을 갖는 상단부와 하단부; 상기 가동봉의 길이방향으로 형성된 하나 이상의 가이드부와 맞닿아 상기 가동봉의 회전을 제한하도록 상기 상단부로부터 내측방향으로 돌출되는 돌출부; 상기 하단부의 외측방향으로 돌출되어 하우징에서 상기 가동봉 측 상단면에 맞닿는 플랜지부; 및 상기 가동봉 측 상단면에 접합이 용이하도록 상기 플랜지부의 외주면에 형성되는 다수 개의 엠보(Embo);를 제공한다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 진공차단튜브의 가동봉 가이드를 위한 베어링캡의 접합방법은 베어링캡에서 가동봉 측 상단면에 맞닿는 플랜지부의 외주면에 다수 개의 엠보(Embo)가 가공되는 엠보싱(Embossing) 단계; 상기 베어링캡에 구리(Cu) 입자가 용사되어 전체 표면이 코팅되는 코팅(Coationg) 단계; 상기 가동봉이 상기 베어링캡에 수용된 후 상기 플랜지부 후면과 상기 가동봉 측 상단면이 맞닿도록 배치되는 배치단계; 상기 다수 개의 엠보(Embo)가 동시에 상기 가동봉 측 상단면이 위치한 방향으로 가압되는 가압단계; 및 기 설정된 전류가 통전됨에 따라 상기 가압단계로부터 가압된 상기 다수 개의 엠보(Embo)가 융착됨으로써 상기 가동봉 측 상단면에 접합되는 접합단계;를 제공한다.
이상과 같이 본 발명에 의하면 가동봉의 길이방향으로 형성된 하나 이상의 가이드부와 맞닿아 가동봉의 회전을 제한하도록 하는 돌출부를 베어링캡에 구성함으로써, 아크 발생 시 진공차단튜브 내 고정전극과 가동전극을 분리하기 위하기 위하여 축 방향으로 슬라이딩 동작하는 가동봉이 좌우방향으로 움직이거나 회전하는 것을 방지할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 플랜지부의 외주면에 다수 개의 엠보(Embo)가 가공된 후 상기 다수 개의 엠보(Embo)가 동시에 상기 가동봉 측 상단면이 위치한 방향으로 가압되고 프로젝션 용접되도록 구성함으로써, 하우징의 가동봉 측 상단면에 베어링캡의 접합부분이 동일한 접합강도를 갖고 접합될 수 있고, 접합 작업의 효율성이 향상될 수 있는 현저한 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 베어링캡 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 사각형 형태의 엠보(Embo) 따른 접점(a, b)과 라운드의 형태의 엠보(Embo)에 따른 접점(c, d)을 표시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 진공차단튜브의 가동봉 가이드를 위한 베어링캡의 접합방법 흐름도이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 배치단계가 표시된 도면이다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따라 원 형상의 다수 개의 엠보(Embo)와 상단면 엠보(Embo)를 표시한 도면이다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따라 타원형 형상의 다수 개의 엠보(Embo)와 상단면 엠보(Embo)를 표시한 도면이다.
도 7은 본 발명의 이실시예에 따라 타원형 형상의 다수 개의 엠보(Embo)와 상단면 엠보(Embo)를 표시한 도면이다.
도 8은 본 발명의 일실시예에 따라 원 형상의 다수 개의 엠보(Embo)와 띠 형상의 상단면 엠보(Embo)를 표시한 도면이다.
도 9는 본 발명의 일실시예에 따른 가압단계 및 접합단계가 표시된 도면이다.
도 10은 본 발명의 일실시예에 따라 기 설정된 전압에 따른 엠보(Embo)의 접합상태를 표시한 도면이다.
도 11은 종래 베어링캡의 접합과정(a)과 본 발명의 일실시예에 따른 베어링캡의 접합과정(b)을 표시한 도면이다.
본 명세서에서 사용되는 용어는 본 발명에서의 기능을 고려하면서 가능한 현재 널리 사용되는 일반적인 용어들을 선택하였으나, 이는 당 분야에 종사하는 기술자의 의도 또는 판례, 새로운 기술의 출현 등에 따라 달라질 수 있다. 또한, 특정한 경우는 출원인이 임의로 선정한 용어도 있으며, 이 경우 해당되는 발명의 설명 부분에서 상세히 그 의미를 기재할 것이다. 따라서 본 발명에서 사용되는 용어는 단순한 용어의 명칭이 아닌, 그 용어가 가지는 의미와 본 발명의 전반에 걸친 내용을 토대로 정의되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이하, 본 발명에 따른 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다. 그러나, 기술되는 본 발명의 실시예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 이하 설명되는 실시예들에 의하여 한정되는 것은 아니다. 도면에 도시된 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있다.
진공차단튜브의 가동봉 가이드를 위한 베어링캡
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 베어링캡 사시도이다. 도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 사각형 형태의 엠보(Embo) 따른 접점(a, b)과 라운드의 형태의 엠보(Embo)에 따른 접점(c, d)을 표시한 도면이다.
우선, 일반적으로 진공차단튜브는 진공 인터럽터(Vacuum Interruper; VI)라고도 통용되고, 진공용기 내에 고정봉 말단에 연결된 고정측 전극과 가동봉 말단에 연결된 가동측 전극이 구비되고, 가동봉은 말단에 쭈글쭈글한 쇠 테두리 형상인 벨로우즈와 연결되어 축 방향 움직임이 가능하다. 즉, 임의의 회로에 대전류인 아크 발생 시 진공차단튜브 내 가동봉은 축 방향으로 신속하게 동작함으로써, 상기 고정측 전극과 가동측 전극이 분리되어 회로가 차단된다. 그리고 진공차단튜브는 진공으로 아크를 소호하여 임의의 회로에 연결된 타 기기들을 보호할 수 있다.
본 발명은 종래 진공차단튜브의 가동봉이 축 방향으로 움직일 때 진동 등의 원인에 따라 회전되거나 또는 좌우 방향으로 움직이는 것을 해결하고, 더불어 하우징과의 접합강도가 확보된 베어링캡을 제시하고자 한다.
도 1을 보면, 본 발명의 진공차단튜브의 가동봉 가이드를 위한 베어링캡(100)은 상단부(110), 하단부(120), 돌출부(130), 플랜지부(140) 및 다수 개의 엠보(Embo)(150a, 150b, 150c, 150d)를 포함한다.
보다 구체적으로, 상기 상단부(110)와 하단부(120)는 가동봉(200)이 수용되어 축 방향으로 슬라이딩되도록 상기 가동봉(200) 외경과 대응하는 내경을 갖는다.
다시 말하면, 본 발명의 베어링캡(100)은 소정의 폭을 갖는 링 형상으로, 하우징(300)에서 가동봉 측 상단면(310)에 상기 베어링캡(100)이 맞닿도록 배치되었을 때 상기 가동봉 측 상단면(310)과 직접적으로 맞닿는 일측 외경이 하단부(120)이고, 타측이 상단부(110)이다. 그리고 상단부(110)와 하단부(120)를 잇는 폭은 직선, 내측방향으로 오목한 곡선 또는 외측방향으로 볼록한 곡선으로 구비될 수 있고, 특정한 형상에 한정되지 않는다.
다만, 본 발명의 상단부(110) 및 하단부(120)는 상기 가동봉(200)이 수용되어 슬라이딩 방식으로 상하 움직임 즉, 축 방향의 움직임이 가능해야한다. 따라서 가장 바람직하게, 상기 가동봉(200)의 외경과 상기 상단부(110)와 하단부(120)의 내경 사이의 일정간격을 포함할 수 있다. 그렇지 않으면 상기 가동봉(200)의 축 방향으로의 움직임에 방해가 되어 아크 발생시점에 신속하게 고정접점과 가동접점을 분리시킬 수 없는 문제가 발생하게 된다.
다음으로, 상기 돌출부(130)는 상기 가동봉(200)의 길이방향으로 형성된 하나 이상의 가이드부(210a, 210b)와 맞닿아 상기 가동봉(200)의 회전을 제한하도록 상기 상단부(110)로부터 내측방향으로 돌출된다.
도 1의 일실시예에 따르면, 상기 돌출부(130)는 4면의 중앙에 각각 오목한 사각형 형상의 걸림부(131a)가 구비될 수 있다. 이때, 상기 돌출부(130)는 상기 가동봉(200)의 회전을 제한하기 위한 것임으로, 상기 가이드부(210a)와 한 쌍을 이루어야한다. 즉, 상기 걸림부(131a)와 결합될 수 있도록 상기 가동봉(200)의 가이드부(210a)는 상기 가동봉(200)의 외주면에 동일한 간격으로 이격된 4개의 볼록한 사각형 형상으로 구비될 수 있다.
또 다른 일실시예에 따르면, 상기 돌출부(130)는 4면의 중앙에 볼록한 걸림부(131b)가 구비될 수 있다. 그리고 상기 가동봉(200)의 가이드부(210b)는 상기 걸림부(131b)와 결합될 수 있도록 상기 가동봉(200)의 가이드부(210b)는 상기 가동봉(200)의 외주면에 동일한 간격으로 이격된 4개의 오목한 사각형 형상으로 구비될 수 있다.
가장 바람직하게, 상기 돌출부(130)의 걸림부(131a, 131b)는 개수와 형상을 특정하게 한정되지 않지만, 상기 가동봉(200)이 좌우방향 또는 회전하려는 힘을 충분히 견딜 수 있도록 마주보는 면에 한 쌍으로 형성될 수 있다. 그리고 상기 가동봉(200)의 가이드부(210a, 210b) 역시 가동봉(200)의 외경에서 직경거리를 갖는 두 지점에 한 쌍으로 형성될 수 있다.
다음으로, 상기 플랜지부(140)는 상기 하단부(120)의 외측방향으로 돌출되어 하우징(300)에서 상기 가동봉 측 상단면(310)에 맞닿는다. 즉, 상단부(110)와 하단부(120)로 이루어진 링 형상을 상기 하우징(300)에서 상기 가동봉측 상단면(310)에 접합시킬 수는 있으나, 면과 선이 접합하는 것은 면과 면이 접합하는 것과 비교했을 때 적절한 접합강도가 발생되지 않으므로 상기 플랜지부(140)를 포함한다.
다음으로, 상기 다수 개의 엠보(Embo)(150a, 150b, 150c, 150d)는 상기 가동봉 측 상단면(310)에 접합이 용이하도록 상기 플랜지부(140)의 외주면에 형성된다. 상기 다수 개의 엠보(Embo)(150a, 150b, 150c, 150d)는 외주면에 동일한 접합강도를 보장하기 위해서 일정 간격으로 이격되어 형성될 수 있다.
가장 바람직하게, 상기 다수 개의 엠보(Embo)(150a, 150b, 150c, 150d)가 동시에 가압된 후 프로젝션 용접방식으로 상기 가동봉 측 상단면(310)에 접합되고, 상기 다수 개의 엠보(Embo)(150a, 150b, 150c, 150d)는 접합강도가 보장될 수 있도록 상기 플랜지부(140)의 후면 방향으로 라운드 형태의 단면을 갖고 돌출될 수 있다.
도 2를 보면, 상기 다수 개의 엠보(Embo)(150a, 150b, 150c, 150d)의 형상에 따라서 접합강도가 상이해지는 것을 확인할 수 있다. 상기 다수 개의 엠보(Embo)(150a, 150b, 150c, 150d)의 형상이 프레스 장치(500)에 의하여 사각형 형태의 단면으로 형성된다면 프로젝션 용접 시 접점이 넓어서 도 2의 (a)와 같이 접합력이 현저히 떨어지고, 도 2의 (b)와 같이 다수 개의 엠보(Embo)(150a, 150b, 150c, 150d)가 천공되는 문제점이 발생하게 된다.
반면에, 상기 다수 개의 엠보(Embo)(150a, 150b, 150c, 150d)의 형상이 프레스 장치(500)에 의하여 라운드 형태의 단면으로 형성된다면 프로젝션 용접 시 접점이 좁아서 도 2의 (c)와 같이 전압이 집중되어 상기 다수 개의 엠보(Embo)(150a, 150b, 150c, 150d)가 정상적으로 융해되면서 접합력이 높이지고, 도 2의 (d)와 같이 정상적인 외관을 보인다.
한편, 본원발명의 상기 하우징(300)은 상기 다수 개의 엠보(Embo)(150a, 150b, 150c, 150d)의 접합강도가 더 보장될 수 있도록 라운드 형태의 단면을 갖고 상기 가동봉 측 상단면(310)으로부터 돌출된 상단면 엠보(Embo)(320a, 320b, 320c, 320d)를 더 포함할 수 있다.
우선, 상기 상단면 엠보(Embo)(320a)는 상기 다수 개의 엠보(Embo)(150a)와 동일한 크기, 원 형상, 개수, 이격 간격을 가질 수 있다. 다만, 이러한 실시예에서는 상기 상단면 엠보(Embo)(320a)와 상기 다수 개의 엠보(Embo)(150a)의 중심이 정확히 일치되도록 배치하는데 있어서 상당한 어려움이 존재한다.
이러한 문제점을 해결하기 위해서 상기 상단면 엠보(Embo)(320b, 320c)와 상기 다수 개의 엠보(Embo)(150b, 150c)는 개수와 이격 간격은 동일하고, 타원형 형상으로 구비될 수 있다. 상기 다수 개의 엠보(Embo)(150b)의 긴 지름과 상기 상단면 엠보(Embo)(320b)의 짧은 지름이 배치될 수 있도록 구비되거나, 상기 다수 개의 엠보(Embo)(150c)의 짧은 지름과 상기 상단면 엠보(Embo)(320c)의 긴 지름이 배치될 수 있도록 구비될 수 있다. 이에 따라, 상기 다수 개의 엠보(Embo)(150b, 150c)와 상기 상단면 엠보(Embo)(320b, 320c)의 중심이 수직선상에 정확하게 일치되지 않아도 짧은 지름을 갖는 구성이 긴 지름의 일부에만 배치된다면 충분히 프로젝션 용접이 가능하다.
또한, 상기 상단면 엠보(Embo)(320d)는 상기 가동봉 측 상단면(310)에서 상기 다수 개의 엠보(Embo)(150d)와 맞닿도록 띠 형상으로 구비될 수 있다. 이에 따라, 상기 다수 개의 엠보(Embo)(150d)와 상기 상단면 엠보(Embo)(320d)의 중심이 수직선상에 일치되기 위하여 별도의 미세 위치조정 과정을 거치지 않고 바로 프로젝션 용접이 가능하다.
다음으로, 본 발명의 진공차단튜브의 가동봉 가이드를 위한 베어링캡(100)은 가장 바람직하게 구리(Cu) 입자가 용사되어 전체 표면이 코팅될 수 있다.
본 발명에 의하면, 아크 발생 시 진공차단튜브 내 고정전극과 가동전극을 분리하기 위하기 위하여 축 방향으로 슬라이딩 동작하는 가동봉(200)이 좌우방향으로 움직이거나 회전하는 것을 방지할 수 있는 현저한 효과가 있다.
또한, 본 발명은 플랜지부(140)의 외주면에 다수 개의 엠보(Embo)(150a, 150b, 150c, 150d)가 포함됨으로써, 프로젝션 용접을 통해서 하우징(300)의 가동봉 측 상단면(310)에 베어링캡(100)이 용이하게 접합될 수 있는 현저한 효과가 있다.
진공차단튜브의 가동봉 가이드를 위한 베어링캡의 접합방법
도 3은 본 발명의 진공차단튜브의 가동봉 가이드를 위한 베어링캡(100)의 접합방법 흐름도이다. 도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 배치단계(S300)가 표시된 도면이다. 도 5는 본 발명의 일실시예에 따라 원 형상의 다수 개의 엠보(Embo)(150a)와 상단면 엠보(Embo)(320a)를 표시한 도면이다. 도 6은 본 발명의 일실시예에 따라 타원형 형상의 다수 개의 엠보(Embo)(150b)와 상단면 엠보(Embo)(320b)를 표시한 도면이다. 도 7은 본 발명의 이실시예에 따라 타원형 형상의 다수 개의 엠보(Embo)(150c)와 상단면 엠보(Embo)(320c)를 표시한 도면이다. 도 8은 본 발명의 일실시예에 따라 원 형상의 다수 개의 엠보(Embo)(150d)와 띠 형상의 상단면 엠보(Embo)(320d)를 표시한 도면이다. 도 9는 본 발명의 일실시예에 따른 가압단계(S400) 및 접합단계(S500)가 표시된 도면이다. 도 10은 본 발명의 일실시예에 따라 기 설정된 전압에 따른 엠보(Embo)(150a, 15b, 150c, 150d)의 접합상태를 표시한 도면이다. 도 11은 종래 베어링캡의 접합과정(a)과 본 발명의 일실시예에 따른 베어링캡(100)의 접합과정(b)을 표시한 도면이다.
우선, 도 3을 보면 본원발명의 진공차단튜브의 가동봉 가이드를 위한 베어링캡의 접합방법은 엠보싱(Embossing) 단계(S100), 코팅(Coationg) 단계(S200), 배치단계(S300), 가압단계(S400) 및 접합단계(S500)를 포함한다.
보다 구체적으로, 상기 엠보싱(Embossing) 단계(S100)는 베어링캡(100)에서 가동봉 측 상단면(310)에 맞닿는 플랜지부(140)의 외주면에 다수 개의 엠보(Embo)(150a, 150b, 150c, 150d)가 가공된다. 이는 프레스 장치(500)에 의하여 구현될 수 있다.
가장 바람직하게, 상기 엠보싱(Embossing) 단계(S100)는 접합강도가 보장될 수 있도록 상기 다수 개의 엠보(Embo)(150a, 150b, 150c, 150d)가 상기 플랜지부(140)의 후면 방향으로 라운드 형태의 단면을 갖고 돌출될 수 있다. 이는, 라운드 형태의 단면으로 돌출되었을 때 접점이 좁아서 전류가 집중될 수 있고, 정상적으로 상기 다수 개의 엠보(Embo)(150a, 150b, 150c, 150d)가 융해될 수 있기 때문이다.
한편, 도 5의 일실시예에 따르면 도 5의 (a)와 같이 상기 엠보싱(Embossing) 단계(S100)는 상기 가동봉 측 상단면(310)에 상기 베어링캡(100)에 구비된 상기 다수 개의 엠보(Embo)(150a)와 동일한 크기, 원 형상, 개수, 이격 간격을 갖는 상단면 엠보(Embo)(320a)가 가공될 수 있다. 그리고 도 5의 (b)에서 상기 다수 개의 엠보(Embo)(150a)와 상단면 엠보(Embo)(320a)의 종단면을 보면, 기본적으로 상기 플랜지부(140)의 외주면에 다수 개의 엠보(Embo)(150a)만이 구비된 경우보다 각 구성의 말단에 전류가 더욱 집중될 수 있다. 그리고 도 5의 (c) 내지 (e)는 상기 다수 개의 엠보(Embo)(150a)와 상단면 엠보(Embo)(320a)를 위에서 내려다 본 도면으로, 본 실시예는 각 구성의 말단에 전류가 더욱 집중될 수 있다는 장점이 있는 반면, 용접되는 부위가 정확하게 일치되는 한 지점에서만 용접이 이루어질 수 있다.
도 5의 일실시예에 의하면, 한 지점에서 각 구성의 단말에 전류가 더욱 집중될 수 있으므로, 상기 접합단계(S500)로부터 상기 다수 개의 엠보(Embo)(150a)와 상단면 엠보(Embo)(320a)가 보다 낮은 전압으로도 모두 용이하게 융해될 수 있다. 그리고 피용접재가 기존 용량 대비 2배가 되므로, 융착 시 해당 부분에 더욱 접합강도를 향상시킬 수 있는 현저한 효과가 있다.
또한, 도 6의 일실시예에 따르면 도 6의 (a)와 같이 상기 엠보싱(Embossing) 단계(S100)는 상기 다수 개의 엠보(Embo)(150b)와 상기 상단면 엠보(Embo)(320b)가 동일한 개수와 이격 간격을 갖는 타원형 형상으로 가공될 수 있다. 가장 바람직하게, 상기 엠보싱(Embossing) 단계(S100)는 도 6의 (b)의 종단면과 같이 상기 다수 개의 엠보(Embo)(150b)의 단축과 상기 상단면 엠보(Embo)(320b)의 장축이 맞닿도록 엠보싱(Embossing) 가공될 수 있다. 그리고 도 6의 (c) 내지 (e)는 상기 다수 개의 엠보(Embo)(150b)와 상단면 엠보(Embo)(320b)를 위에서 내려다 본 도면으로, 본 실시예는 상기 배치단계(S300)로부터 상기 다수 개의 엠보(Embo)(150b)가 상기 상단면 엠보(Embo)(320b)의 단축에서 정확한 특정 지점에 배치되지 않더라도 상기 상단면 엠보(Embo)(320b)의 단축과 맞닿는 면적이 넓음으로 하나 이상의 지점에서 용접이 충분히 이루어질 수 있다. 그리고 상기 접합단계(S500)로부터 전류가 통전되면 두 구성 모두 융해될 수 있고, 피용접재가 기존 용량 대비 2배가 되므로, 융착 시 더욱 접합강도를 향상시킬 수 있는 현저한 효과가 있다.
또한, 도 7의 일실시예에 따르면 도 6의 일실시예와 반대로 형성될 수 있다. 즉, 상기 엠보싱(Embossing) 단계(S100)는 도 7의 (b)의 종단면과 같이 상기 다수 개의 엠보(Embo)(150c)의 장축과 상기 상단면 엠보(Embo)(320c)의 단축이 맞닿도록 엠보싱(Embossing) 가공될 수 있다. 그리고 도 7의 (c) 내지 (e)는 상기 다수 개의 엠보(Embo)(150c)와 상단면 엠보(Embo)(320c)를 위에서 내려다 본 도면으로, 본 실시예는 상기 배치단계(S300)로부터 상기 다수 개의 엠보(Embo)(150c)가 상기 상단면 엠보(Embo)(320c)의 장축에서 정확한 특정 지점에 배치되지 않더라도 맞닿는 면적이 넓음으로 하나 이상의 지점에서 용접이 충분히 이루어질 수 있다. 그리고 상기 접합단계(S500)로부터 전류가 통전되면 두 구성 모두 융해될 수 있고, 피용접재가 기존 용량 대비 2배가 되므로, 융착 시 더욱 접합강도를 향상시킬 수 있는 현저한 효과가 있다.
더 나아가, 도 8의 일실시예에 따르면 상기 엠보싱(Embossing) 단계(S100)는 상기 가동봉 측 상단면(310)에서 상기 다수 개의 엠보(Embo)(150d)와 맞닿도록 배치되는 지점에 띠 형상의 상단면 엠보(Embo)(320d)가 가공될 수 있다. 이는, 상기 도 5 내지 도 7의 일실시예에서는 상기 다수 개의 엠보(Embo)(150a, 150b, 150c)와 상기 상단면 엠보(Embo)(320a, 320b, 320c)와 맞닿고, 각 중심이 축 상에 일치되기 위하여 위치 조정이 상당히 미세하게 수행되어야 하는 어려움이 존재하는데 이러한 문제점을 해결하기 위함이다. 도 8의 (a)와 같이 상기 상단면 엠보(Embo)(320d)가 띠 형상으로 가공됨으로써, 상기 배치단계(S300)로부터 별도의 미세 위치조정 과정을 거치지 않고 단순 배치가 가능하다. 도 8의 (b)를 보면, 가장 바람직하게 상기 엠보싱(Embossing) 단계(S100)는 상기 배치단계(S300)로부터 상기 다수 개의 엠보(Embo)(150d)와 상기 상단면 엠보(Embo)(320d)의 각 단면의 중심이 자동적으로 수직선상에 배치될 수 있는 위치에 상기 단면 엠보(Embo)(320d)가 띠 형상으로 가공될 수 있다. 도 8의 (c) 내지 (e)를 보면, 상기 다수 개의 엠보(Embo)(150d)가 배치된 후 추가적인 미세 위치조정이 필요 없이 어디서든 용접이 가능한 현저한 효과가 있다. 또한, 각 말단에 전류가 더욱 집중되므로 상기 접합단계(S500)로부터 라운드 형상의 단면을 갖는 상기 다수 개의 엠보(Embo)(150d)와 띠 형상을 갖는 상단면 엠보(Embo)(320d)가 모두 용이하게 융해될 수 있고, 피용접재가 기존 용량 대비 2배 이상이므로, 융착 시 더욱 접합강도를 향상시킬 수 있는 현저한 효과가 있다.
다음으로, 상기 코팅(Coationg) 단계(S200)는 상기 베어링캡(100)에 구리(Cu) 입자가 용사되어 전체 표면이 코팅된다. 이는, 용사 장치(600)에 의하여 구현될 수 있다. 상기 용사 장치(600)는 가공물의 표면에 분무시켜서 밀착시키는 표면처리방식을 구현하는 장치이다. 상기 코팅(Coationg) 단계(S200)는 상기 베어링캡(100)의 전체 강도를 향상시키고 부식을 방지하기 위함이다.
다음으로, 배치단계(S300)는 상기 가동봉(200)이 상기 베어링캡(100)에 수용된 후 상기 플랜지부(140) 후면과 상기 가동봉 측 상단면(310)이 맞닿도록 배치된다. 이는 프로젝션 용접 장치(400)에 의하여 구현될 수 있다.
도 4를 보면, 상기 배치단계(S300)로부터 상기 플랜지부(140) 후면과 상기 가동봉 측 상단면(310)이 맞닿음으로써, 상기 플랜지부(140) 외주면의 후면에 다수 개의 엠보(Embo)(150a, 150b, 150c, 150d)의 라운드 형태로 돌출된 지점이 상기 가동봉 측 상단면(310)과 맞닿을 수 있다.
다음으로, 가압단계(S400)는 상기 다수 개의 엠보(Embo)(150a, 150b, 150c, 150d)가 동시에 상기 가동봉 측 상단면(310)이 위치한 방향으로 가압된다. 이는 프로젝션 용접 장치(400)의 용접 지그(410)에 의하여 구현될 수 있다.
도 9를 보면, 상기 가압단계(S400)는 상기 프로젝션 용접 장치(400) 내 하우징 파지 지그(430)로 상기 하우징(300)이 고정된 상태에서 상기 용접 지그(410)가 상기 베어링 캡(100)이 상기 가동봉 측 상단면(310)이 위치된 방향으로 가압될 수 있다. 여기서, 상기 용접 지그(410)의 무게와 상기 용접 지그(410)와 연결된 접지 지그(420)의 무게가 포함되어 가압력이 생성될 수 있다.
다음으로, 상기 접합단계(S500)는 기 설정된 전류가 통전됨에 따라 상기 가압단계(S400)로부터 가압된 상기 다수 개의 엠보(Embo)(150a, 150b, 150c, 150d)가 융착됨으로써 상기 가동봉 측 상단면(310)에 접합된다.
다시 말하면, 상기 접합단계(S500)는 상기 가압단계(S400)로부터 동시에 가압된 상기 다수 개의 엠보(Embo)(150a, 150b, 150c, 150d)에 기 설정된 전류가 통전됨에 따라 각각에 저항열이 발생할 수 있다. 그리고 저항열로 인해서 상기 다수 개의 엠보(Embo)(150a, 150b, 150c, 150d)가 녹으면서 상기 가동봉 측 상단면(310)에 융착될 수 있다. 결과적으로, 상기 다수 개의 엠보(Embo)(150a, 150b, 150c, 150d)와 이와 인접하게 배치된 하우징(300)의 상기 가동봉 측 상단면(310) 각 부분이 접합될 수 있다.
또한, 도 9를 보면, 기 설정된 전류의 흐름은 상기 용접 지그(410)에서 베어링캡(100) 및 가동봉 측 상단면(310)을 지나 상기 접지 지그(420)로 향하고, 상기 접지 지그(420)를 통해서 해당 전류가 지면으로 흘러나갈 수 있다.
여기서, 상기 프로젝션 용접 장치(400)는 기 설정된 전류뿐만 아니라 전류흐름을 발생시키기 위한 전압(V), 전류흐름이 지속되는 통전시간(sec), 가압력이 지속되는 가압시간(sec), 가압력을 발생시키는 공압(Mpa) 등이 필수적으로 설정될 수 있다. 각각의 변수에 따라 상기 다수 개의 엠보(Embo)(150a, 150b, 150c, 150d)의 접합강도 및 접합품질이 상이할 수 있다.
따라서 상기 접합단계(S500)는 가장 바람직하게 상기 코팅(Coationg) 단계(S200)로부터 구리(Cu) 재질로 코팅된 베어링캡(100)의 접합강도가 확보될 수 있도록 프로젝션 용접장치에 180V 내지 190V 전압이 설정될 수 있다.
여기서, 상기 프로젝션 용접장치(400)의 기 설정된 전압이 180V보다 낮을 경우, 도 10의 (a)를 보면 상기 다수 개의 엠보(Embo)(150a, 150b, 150c, 150d)의 용해불량으로 상기 하우징(300)의 상기 가동봉 측 상단면(310)과의 접합강도가 현저히 감소한다. 상기 190V보다 높은 경우, 도 10의 (b)를 보면 상기 다수 개의 엠보(Embo)(150a, 150b, 150c, 150d)의 용해 과다로 비산이 발생되고, 역시에 접합강도가 현저히 감소한다. 반면에, 도 10의 (c)를 보면, 180V 내지 190V 전압범위 내에서 상기 다수 개의 엠보(Embo)(150a, 150b, 150c, 150d)의 융해정도가 적절하여 접합강도가 확보될 수 있다.
따라서 종래 베어링캡의 접합과정(a)과 본 발명의 일실시예에 따른 베어링캡의 접합과정(b)을 비교해보면, 도 11의 (a)와 같이 종래 베어링캡을 하우징에 접합시키기 위하여 2인 1조로 작업해야했다. 1명이 접합시키고자 하는 진공차단튜브를 파지하고, 또 다른 1명이 접합하고자 하는 부분을 하나씩 SPOT 용접하는 방식으로 작업한다. 다만, 종래 접합과정은 접합하고자 하는 부분이 작업자의 숙련도, 가압강도에 따라 서로 다른 접합강도를 갖는 문제점과 작업의 효율성 역시 떨어지는 문제점이 발생한다.
반면에, 본원발명의 진공차단튜브의 가동봉 가이드를 위한 베어링캡(100)의 접합방법은 도 11의 (b)와 같이 프로젝션 용접 장치(400)에 의하여 상기 가압단계(S400)로부터 다수 개의 엠보(Embo)(150a, 150b, 150c, 150d)가 동시에 상기 가동봉 측 상단면(310)이 위치한 방향으로 가압된 후 상기 접합단계(S500)로부터 상기 가동봉 측 상단면(310)에 접합됨으로써, 다수 개의 엠보(Embo)(150a, 150b, 150c, 150d)가 융착된 부분에 동일한 접합강도를 갖도록 할 수 있고, 1인 작업이 가능한 현저한 효과가 있다.
이에 본 발명에 의하면, 플랜지부(140)의 외주면에 다수 개의 엠보(Embo)(150a, 150b, 150c, 150d)가 가공되고, 상기 다수 개의 엠보(Embo)(150a, 150b, 150c, 150d)가 동시에 상기 가동봉 측 상단면(310)이 위치한 방향으로 가압된 후 프로젝션 용접됨으로써, 하우징(300)의 가동봉 측 상단면(310)에 베어링캡(100)의 접합부분이 동일한 접합강도를 갖고 접합될 수 있고, 접합 작업의 효율성 및 접합품질이 향상될 수 있는 현저한 효과가 있다.
이상과 같이 실시예들이 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기의 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 으로 설명된 시스템, 구조, 장치, 회로 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다.
그러므로 다른 구현들, 다른 실시예들 및 특허청구범위와 균등한 것들도 후술하는 특허청구범위의 범위에 속한다.
100.. 베어링캡
110.. 상단부
120.. 하단부
130.. 돌출부
131a, 131b.. 걸림부
140.. 플랜지부
150a, 150b, 150c, 150d.. 다수 개의 엠보(Embo)
200.. 가동봉
210a, 210b.. 가이드부
300.. 하우징
310.. 가동봉 측 상단면
320a, 320b, 320c, 320d.. 상단면 엠보(Embo)
400.. 프로젝션 용접 장치
410.. 용접 지그
420.. 접지 지그
430.. 하우징 파지 지그
500.. 프레스 장치
600.. 용사 장치

Claims (5)

  1. 가동봉이 수용되어 축 방향으로 슬라이딩되도록 상기 가동봉 외경과 대응하는 내경을 갖는 상단부와 하단부;
    상기 가동봉의 길이방향으로 형성된 하나 이상의 가이드부와 맞닿아 상기 가동봉의 회전을 제한하도록 상기 상단부로부터 내측방향으로 돌출되는 돌출부;
    상기 하단부의 외측방향으로 돌출되어 하우징에서 상기 가동봉 측 상단면에 맞닿는 플랜지부; 및
    상기 가동봉 측 상단면에 접합이 용이하도록 상기 플랜지부의 외주면에 형성되는 다수 개의 엠보(Embo);를 포함하고,
    상기 플랜지부는,
    상기 다수 개의 엠보(Embo)가 동시에 가압된 후 프로젝션 용접방식으로 융착됨으로써, 상기 가동봉 측 상단면에 접합되고,
    상기 다수 개의 엠보(Embo)는,
    정상적으로 융착되어 접합강도가 보장될 수 있도록 상기 플랜지부의 후면 방향으로 라운드 형태의 단면을 갖고 돌출되고,
    상기 하우징은,
    상기 플랜지부와 상기 가동봉 측 상단면의 접합강도가 더 보장될 수 있도록 라운드 형태의 단면을 갖고, 상기 다수 개의 엠보(Embo)와 동일한 개수와 이격 간격으로 상기 가동봉 측 상단면으로부터 돌출된 상단면 엠보;를 더 포함하고,
    프로젝션 용접 시 전류가 집중되어 융해가 용이하도록 상기 다수 개의 엠보(Embo)와 상기 상단면 엠보가 맞닿도록 배치되는 것을 특징으로 하는 진공차단튜브의 가동봉 가이드를 위한 베어링캡.
  2. 제 1항에 있어서,
    구리(Cu) 입자가 용사되어 전체 표면이 코팅되는 것을 특징으로 하는 진공차단튜브의 가동봉 가이드를 위한 베어링캡.
  3. 삭제
  4. 베어링캡에서 가동봉 측 상단면에 맞닿는 플랜지부의 외주면에 다수 개의 엠보(Embo)가 가공되는 엠보싱(Embossing) 단계;
    상기 베어링캡에 구리(Cu) 입자가 용사되어 전체 표면이 코팅되는 코팅(Coationg) 단계;
    상기 가동봉이 상기 베어링캡에 수용된 후 상기 플랜지부 후면과 상기 가동봉 측 상단면이 맞닿도록 배치되는 배치단계;
    상기 다수 개의 엠보(Embo)가 동시에 상기 가동봉 측 상단면이 위치한 방향으로 가압되는 가압단계; 및
    기 설정된 전류가 통전됨에 따라 상기 가압단계로부터 가압된 상기 다수 개의 엠보(Embo)가 융착됨으로써 상기 플랜지부가 상기 가동봉 측 상단면에 접합되는 접합단계;를 포함하고,
    상기 다수 개의 엠보(Embo)는,
    정상적으로 융착되어 접합강도가 보장될 수 있도록 상기 플랜지부의 후면 방향으로 라운드 형태의 단면을 갖고 돌출되고,
    상기 엠보싱(Embossing) 단계는,
    상기 접합단계에서 상기 플랜지부와 상기 가동봉 측 상단면의 접합강도가 더 보장될 수 있도록 라운드 형태의 단면을 갖고, 상기 다수 개의 엠보(Embo)와 동일한 개수와 이격 간격으로 상기 가동봉 측 상단면으로부터 돌출된 상단면 엠보가 더 가공되고,
    상기 배치단계는,
    상기 접합단계에서 전류가 집중되어 융해가 용이하도록 상기 다수 개의 엠보(Embo)와 상기 상단면 엠보가 맞닿도록 배치되는 것을 특징으로 하는 진공차단튜브의 가동봉 가이드를 위한 베어링캡의 접합방법.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 접합단계는,
    상기 코팅(Coationg) 단계로부터 구리(Cu) 재질로 코팅된 베어링캡의 접합강도가 확보될 수 있도록 프로젝션 용접장치에 180V 내지 190V 전압이 설정되는 것을 특징으로 하는 진공차단튜브의 가동봉 가이드를 위한 베어링캡의 접합방법.
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