KR200206492Y1 - Electron Beam Control Device for Welding - Google Patents
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Abstract
본 고안은 용접용 전자빔 제어 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 전차총에서 발생되어 금속을 용접하는 전자빔을 편향 시킴은 물론 내부의 진공을 제어하여 아킹(Arcing)방지 및 용접부의 결함을 최소화 할 수 있도록 한 것이다.The present invention relates to an electron beam control device for welding, and more particularly, deflects an electron beam generated from a tank gun to weld metal, and also controls an internal vacuum to minimize arcing and minimize defects of a welded part. It would be.
이를 위해 본 고안은 전자총의 내부에 필라멘트에서 발생된 전자빔을 집속시키는 집속렌즈를 그리드의 하부에 설치한 것과, 상기 전자총의 하부에 중간 진공실을 설치한 것과, 상기 중간진공실의 하부에 용접실이 설치되며 저면에는 작업대가 설치된 용접실과, 상기 용접실의 내부를 진공 상태로 유지하며 중앙에 형성된 관통공의 하부에 다수의 편향코일이 등간격으로 고정되어 있는 진공커버를 설치한 것과,상기 진공커버의 편향코일 하부에 금속증기에 포함된 금속을 포집하는 증기차단판을 설치하여서 된 것이다.To this end, the present invention provides a focusing lens for focusing the electron beam generated from the filament inside the electron gun in the lower part of the grid, an intermediate vacuum chamber in the lower part of the electron gun, and a welding chamber in the lower part of the intermediate vacuum chamber. And a vacuum chamber in which a plurality of deflection coils are fixed at equal intervals at a lower side of the welding chamber in which a work table is installed and the inside of the welding chamber is maintained in a vacuum state, and at the bottom of the through hole formed at the center thereof. This is done by installing a vapor barrier plate to collect the metal contained in the metal vapor under the deflection coil.
Description
본 고안은 용접용 전자빔을 제어하는 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 전차총에서 발생되어 금속을 용접하는 전자빔을 편향 시킴은 물론 내부의 진공을 제어하여 아킹(Arcing)방지 및 용접부의 결함을 최소화 할 수 있는 용접용 전자 빔 제어장치에 관한 것이다.The present invention relates to a device for controlling an electron beam for welding, and more particularly, to deflect an electron beam generated from a tank gun to weld a metal, and to control an internal vacuum to minimize arcing and minimize weld defects. It is related with the welding electron beam control apparatus.
일반적으로 정밀도가 요구되는 금속을 용접할 때에는 전자빔을 이용하는 전자빔 용접법이 널리 사용되고 있는데 전자빔 용접법에시는 아킹 방지와 집속 및 진공도를 제어할 수 있는 장치가 절실히 요구되고 있는 실정이다.In general, the electron beam welding method using an electron beam is widely used when welding a metal that requires precision, and in the electron beam welding method, there is an urgent need for a device capable of preventing arcing, focusing, and vacuum degree.
종래 전자빔 용접장치는 제1도 및 제2도에 도시한 바와 같이 전자총(10a)의 내부에는 전자빔이 발생되는 필라멘트(12a)가 설치되어 있고, 이의 직하방에는 그리드(14a)가 설치되어 있으며 일측벽에는 진공펌프(P)와 연결된 연결관(16a)이 설치 되어 있다.In the conventional electron beam welding apparatus, as shown in FIGS. 1 and 2, a filament 12a for generating an electron beam is installed inside the electron gun 10a, and a grid 14a is installed directly under the electron beam 10a. The side wall is provided with a connecting pipe (16a) connected to the vacuum pump (P).
그리고 상기 전자총(10a)의 하부에는 전자빔이 이동하는 이동공(22a)을 갖는 전자빔 이동관(20a)이 설치되어 있고 상기 전자빔 이동관(20a)에는 전자빔 편향밸브(24a)가 설치되어 있으며, 상기 이동관(20a)의 일측에는 편향된 진자빔(L)이 이동하는 만곡형 이동공(23a)이 형성되어 있고, 만곡형 이동공(23a)의 하부에는 집속렌즈(30a)가 설치되어 있다.In addition, an electron beam moving tube 20a having a moving hole 22a through which the electron beam moves is installed below the electron gun 10a, and an electron beam deflection valve 24a is installed in the electron beam moving tube 20a. One side of 20a is formed with a curved moving hole 23a through which the deflected pendulum beam L moves, and a focusing lens 30a is provided below the curved moving hole 23a.
한편 상기 이동관(20a)의 하부에는 용접금속(100)이 위치되는 용접실(40a)이 설치되어 있고, 이의 내부 상측에는 전자빔(L)을 편향 시키는 편향코일(50a)이 설치되어 있으며 일측에는 진공펌프(P)가 연결되어 있다.Meanwhile, a welding chamber 40a in which the welding metal 100 is located is installed at the lower portion of the moving tube 20a, and a deflection coil 50a for deflecting the electron beam L is installed at an upper side thereof, and a vacuum is provided at one side thereof. The pump P is connected.
따라서 종래에는 용접실(40a)의 내부에 용접금속(100)을 위치시킨 후 진공펌프(P)를 작동하여 전자총(10a)과 용접실(40a)을 진공상태로 유지시킨다.Therefore, conventionally, after placing the welding metal 100 inside the welding chamber 40a, the vacuum pump P is operated to maintain the electron gun 10a and the welding chamber 40a in a vacuum state.
이러한 상태에서 필라멘트(12a)에 전원을 인가하면 상기 필라멘트(12a)에서는 전자빔(L)이 발생되어 그리드(14a)와 이동관(20a)의 이동공(22a)을 통해서 이동 되며 상기 이동관(20a)의 하부에 설치된 집속렌즈(30a)를 통해서 집속되어 용접금속(100)의 표면에 초점이 일치되어 용접금속(100)을 용접하게 된다.In this state, when the power is applied to the filament (12a), the electron beam (L) is generated in the filament (12a) is moved through the moving hole (22a) of the grid 14a and the moving tube (20a) of the moving tube (20a) The focusing is focused on the surface of the welding metal 100 by focusing through the focusing lens 30a installed at the bottom to weld the welding metal 100.
상기 전자빔(L)의 초점 방향을 이동시킬 때에는 편향코일(50a)에 전원을 인가하여 전자빔(L)을 편향 시키고 있다.When the focal direction of the electron beam L is shifted, power is applied to the deflection coil 50a to deflect the electron beam L. FIG.
그리고 비철금속이나 증발하기 쉬운 아연, 마그네슘등이 합금된 소재는 전자빔 용접시 고밀도 열원인 전자빔(L)에 의해 쉽게 증발하여 전자총(10a)의 내부를 오염시켜 고전압(2,OOOV)이 걸려 있는 필라멘트(12a)와 피리드(14a)사이에 절연이 파괴됨으로서 바이어스(bias) 전압이 0이 되어 순간적으로 과전류가 흐르게 되어 용락이 되거나 용접부에 기공이 형성되므로 이를 방지하기 위해서는 전자빔 이동관(20a)에 설치된 전자빔 편향밸브(24a)로 이동관(20a)을 폐쇄시키면 상기 전 자빔(L)은 만곡형 이동공(23a)을 통해서 집속렌즈(30a)로 이동되어 필라멘트(12a)와 그리드(14a)의 오염을 방지하게 되는 것이다.In addition, non-ferrous metal, alloys such as zinc and magnesium, which are easily evaporated, are easily evaporated by electron beam L, which is a high-density heat source during electron beam welding, to contaminate the inside of the electron gun 10a, and thus, a high voltage (2, OOOV) is applied to the filament ( The breakdown of the insulation between the 12a) and the pyred 14a causes the bias voltage to become zero and an overcurrent flows instantaneously to melt or form pores in the weld to prevent the electron beam installed in the electron beam moving tube 20a. When the moving tube 20a is closed by the deflection valve 24a, the electron beam L is moved to the focusing lens 30a through the curved moving hole 23a to prevent contamination of the filament 12a and the grid 14a. Will be done.
그러나, 이러한 종래의 장치는 아킹을 방지할 수는 있지만 전자빔(L)의 이동경로가 가변되어 집속렌즈(30a)와 편향코일(50a)로 이동되므로 상기 전자빔(L)의 초점 조절 및 전자빔의 편향 제어를 정확하게 수행하지 못하여 초점 및 극 박재용접이 불가능하게 되며, 용접실의 진공도 유지가 매우 번거롭게 되는 등의 문제점이 있었다However, such a conventional apparatus can prevent arcing, but the movement path of the electron beam L is variable and moves to the focusing lens 30a and the deflection coil 50a, so that the focusing of the electron beam L and the deflection of the electron beam are prevented. There was a problem that the focus and the ultra thin welding were impossible due to the inability to perform the control correctly, and the maintenance of the vacuum degree of the welding room was very cumbersome.
본 고안은 상기한 실정을 감안하여 종래 용접용 전자빔 제어장치가 갖는 각종 결점 및 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로서, 용접시 발생하는 금속 증기에 포함되어 있는 금속을 포집하여 아킹으로 인한 전자빔의 단락을 방지함은 물론 진공상태를 제어하여 대기중의 용접이 가능한 용접용 전자빔 제어장치를 제공함에 그 목적이 있다.The present invention has been devised to solve various defects and problems of the conventional electron beam control apparatus for welding, and collects metal contained in the metal vapor generated during welding to prevent short circuit of the electron beam due to arcing. It is an object of the present invention to provide a welding electron beam control device capable of preventing welding as well as controlling the vacuum state.
제1도는 종래 전자빔 용접 장치의 단면도.1 is a cross-sectional view of a conventional electron beam welding apparatus.
제2도는 제1도의 "A"부 확대도.2 is an enlarged view of portion “A” of FIG.
제3도는 본 고안 용접용 전자빔 제어장치의 단면도.3 is a cross-sectional view of the electron beam control device for welding of the present invention.
제4도는 제3도의 B-B선 단면이다.4 is a cross-sectional view taken along the line B-B in FIG.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for main parts of the drawings
L : 전자빔 10 : 전자총L: electron beam 10: electron gun
12 : 필라멘트 14 : 그리드12: filament 14: grid
16 : 집속렌즈 20 : 중간진공실16: focusing lens 20: intermediate vacuum room
30 : 용접실 32 : 작업대30: welding room 32: workbench
40 : 진공커버 44 : 관통공40: vacuum cover 44: through hole
50 : 편향코일 60 : 증기차단판50: deflection coil 60: steam blocking plate
상기한 목적을 달성하기 위한 본 고안 용접용 전자빔 제어장치는 전자총에서 발생된 전자빔으로 용접하는 전자빔 용접장치에 있어서, 전자총(10)에서 발생된 전자빔(L)으로 용접하는 전자빔 용접장치에 있어서, 상기 전자총(10)의 내부에 필라멘트(12)에서 발생된 전자빔(L)을 집속시키는 집속렌즈(16)를 그리드(14)의 하부에 설치하고, 상기 전자총(10)의 하부에 중간 진공실(20)을 설치함과 더불어 상기 중간진공실(20)의 하부에 용접실이 설치되며 저면에는 작업대(32)가 설치된 용접실(30)을 설치하며, 상기 용접실(30)의 내부를 진공 상태로 유지하며 중앙에 형성된 관통공(44)의 하부에 다수의 편향코일(50)이 등간격으로 고정되어 있는 진공커버(40)를 설치하고, 상기 진공커버(40)의 편향코일(50) 하부에 금속증기에 포함된 금속을 포집하는 증기차단판(60)을 설치 하여서 구성된 것을 특징으로 한다.The electron beam control device for welding according to the present invention for achieving the above object is an electron beam welding device for welding with an electron beam generated from an electron gun, in the electron beam welding device for welding with an electron beam (L) generated from the electron gun 10, A focusing lens 16 for focusing the electron beam L generated by the filament 12 is installed in the lower part of the grid 14 in the electron gun 10, and the intermediate vacuum chamber 20 in the lower part of the electron gun 10. In addition to the installation and the welding chamber is installed in the lower portion of the intermediate vacuum chamber 20, the lower surface is installed a welding chamber 30 is installed on the work table 32, while maintaining the interior of the welding chamber 30 in a vacuum state A vacuum cover 40 having a plurality of deflection coils 50 fixed at equal intervals is installed at a lower portion of the through hole 44 formed at the center thereof, and metal vapor is disposed at the lower portion of the deflection coil 50 of the vacuum cover 40. Install the vapor barrier plate 60 to collect the metal contained in Characterized in that configured.
이하, 첨부도면을 참조하여 본 고안 용접용 전자빔 제어장치의 작용을 상세하게 설명한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described in detail the operation of the present invention welding electron beam control device.
제3도는 본 고안 용접용 전자빔 제어장치의 단면도이고, 제4도는 제3도의 B-B선 단면도로서 이를 참조하면, 전자총(10)의 내부에는 전자빔(L)이 발생되는 필라멘트(12)가 설치되어 있고, 이의 직하방에는 그리드(14)와 집속렌즈(16)가 순차적으로 설치되어 있으며, 상기 전자총(10)의 하부에는 중간 진공실(20)이 설치되어 있다.3 is a cross-sectional view of the electron beam control device for welding according to the present invention, and FIG. 4 is a cross-sectional view taken along the line BB of FIG. 3, wherein a filament 12 in which an electron beam L is generated is installed inside the electron gun 10. The grid 14 and the focusing lens 16 are sequentially installed below and the intermediate vacuum chamber 20 is provided below the electron gun 10.
한편 상기 중간 진공실(20)의 하부에는 용접실(30)이 설치되어 있으며, 이의 내부 저면에는 용접금속(100)이 놓여지는 작업대(32)가 설치되어 있고, 이의 상부에는 용접금속(100)의 상부(즉 용접부)를 진공상태로 유지하기 위한 진공커버(40)가 설치되어 있으며, 이의 저면에는 용접 금속(100)의 상면에 긴밀히 접속되는 오링(42)이 설치 되어 있다.Meanwhile, a welding chamber 30 is installed below the intermediate vacuum chamber 20, and a work table 32 on which the welding metal 100 is placed is installed at an inner bottom of the intermediate vacuum chamber 20, and an upper portion of the welding metal 100 is installed above the intermediate vacuum chamber 20. A vacuum cover 40 is provided to maintain the upper portion (that is, the welded portion) in a vacuum state, and an O-ring 42 is provided at the bottom thereof to be closely connected to the upper surface of the weld metal 100.
그리고 상기 진공커버(40)의 중앙에는 전자빔(L)이 이동하는 관통공(44)이 형성되어 있고 이의 하부에는 전자빔(L)을 편향 시키기 위한 다수개의 편향코일(50)이 등간격으로 설치되어 있으며, 이의 하부에는 텅스턴으로 된 증기차단판(60)이 설치되어 있고, 상기 진공커버(40)의 내부에는 냉각수가 이동하는 냉각파이프(46)가 내장되어 있다.A through hole 44 through which the electron beam L moves is formed at the center of the vacuum cover 40, and a plurality of deflection coils 50 for deflecting the electron beam L are provided at equal intervals. The lower portion thereof is provided with a tungsten vapor barrier plate 60, and a cooling pipe 46 through which the coolant moves is embedded in the vacuum cover 40.
그리고 상기 전자총(10)과 중간 진공실(20)그리고 진공커버(40)의 일측에는 진공펌프(P)에 연결된 연결관(70)이 설치되어 있으며, 상기 연결관(70)상에는 밸브(72)가 설치되어 있다And one side of the electron gun 10, the intermediate vacuum chamber 20 and the vacuum cover 40 is provided with a connecting pipe 70 connected to the vacuum pump (P), the valve 72 on the connecting pipe 70 Installed
상기한 바와 같이 구성된 본 고안은 진공펌프(P)를 작동시켜 전자총(10)과 중간 진공실(20)그리고 진공커버(40)의 내부를 진공으로 유지시킨 후, 필라멘트(12)에 전원을 인가하면 상기 필라멘트(12)에서 발생된 전자빔(L)은 그리드(14)와 집속렌즈(16)를 통하여 집속되어 초점이 조정된 상태로 중간 진공실(20)과 진공커버(40)에 형성된 관통공(44)을 통해 용접금속(100)의 표면으로 전달되어 상기 용접금속(100)을 용접하게 된다.The present invention configured as described above operates the vacuum pump (P) to maintain the interior of the electron gun 10, the intermediate vacuum chamber 20 and the vacuum cover 40 in a vacuum, when the power is applied to the filament 12 The electron beam L generated by the filament 12 is focused through the grid 14 and the focusing lens 16, and the through hole 44 formed in the intermediate vacuum chamber 20 and the vacuum cover 40 in a state where the focus is adjusted. It is transmitted to the surface of the weld metal 100 through) to weld the weld metal (100).
이때 발생되는 열은 진공커버(40)로 전달되고 상기 진공커버(40)는 냉각수파이프(46)로 이동하는 냉각수에 의해서 냉각된다.The heat generated at this time is transferred to the vacuum cover 40 and the vacuum cover 40 is cooled by the cooling water moving to the cooling water pipe 46.
또한 용접금속(100)에서 발생되는 금속증기는 텅스텐으로된 증기차단판(60)에 의해서 차단되어 아킹 발생이 방지된다.In addition, the metal vapor generated in the weld metal 100 is blocked by the vapor barrier plate 60 of tungsten to prevent arcing.
그리고 등간격으로 설치된 다수의 편향코일(50)에 의해서 전자빔(L)을 편향 시키게 되므로 전자빔의 이동방향이 정확하게 제어되며 상기 중간 진공실(20)및 진공커버(40)의 진공상태를 조절하여 용접금속(100)의 종류에 따른 최적의 진공상태 유지가 가능해 진다.Since the electron beam L is deflected by the plurality of deflection coils 50 installed at equal intervals, the moving direction of the electron beam is precisely controlled, and the welding metal is controlled by adjusting the vacuum state of the intermediate vacuum chamber 20 and the vacuum cover 40. It is possible to maintain the optimum vacuum state according to the type of (100).
상기한 바와 같이 작용하는 본고안 용접용 전자빔 제어장치는 금속 증기에 포함되어 있는 금속이 차단판에 의해 포집되므로 금속증기로 인한 진자빔의 아킹이 미연에 방지됨은 물론 용접 금속에 따라 최적의 진공도를 유지할 수 있게 되므로 용접결함 발생을 최소화 할 수 있는 장점이 있다.The electron beam control device for welding according to the present invention, which works as described above, prevents arcing of the pendulum beam due to metal vapor and prevents arcing of the metal contained in the metal vapor. Since it can be maintained, there is an advantage to minimize the occurrence of welding defects.
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