KR950011321B1 - 리드어셈블리(lead assembly) 용접방법 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

리드어셈블리(LEAD ASSEMBLY) 용접방법

제 1 도는 본 발명의 방법에 의한 리드어셈블리의 사시도.

제 2 도는 본 발명에 의한 용접방법의 개략도.

제 3 도는 본 발명의 방법에 사용되는 갭세트 솔레노이드의 구동 계통도.

제 4 도는 본 발명의 방법에 사용되는 고주파 예열장치의 구동 계통도.

제 5 도는 본 발명의 방법에 사용되는 포토센서의 회로도.

제 6 도는 본 발명의 방법에 의한 외부리드 용접시의 파형도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

A : 리드어셈블리 B, C : 아크캡(arc gap)

1 : 내부리드(inner lead) 2 : 외부리드(outer lead)

3 : 듀밋(dumit) 4 : 듀밋척(chuck)

5 : 내부리드 용접암(inner lead welding arm)

6, 8 : 갭 세트 솔레노이드(gap set solenoid)

7 : 외부리드 용접암 9 : 포토센서

본 발명은 T.V수상관이나 오실로스코프(oxcilloscope)와 같은 파형관측기기, 또는 캠코더용 뷰파인더, 컴퓨터 모니터, 선박 레이더용 디스플레이어 및 항공전자 기기용 디스플레이어 등에 기본적으로 사용되는 전자부품인 리드어셈블리의 용접방법에 관한 것이다.

일반적으로 상기 리드어셈블리의 용접방법으로는 다음과 같은 세가지 방법이 적용 실시되고 있는 것으로서, 첫째는, 두개의 금속을 결합시킬때 이들의 접촉면에서 흐르는 전류에 의해 발생되는 열에 의해 두개의 금속면을 용접하는 저항용접의 방법으로서, 이것은 자속이나 용가재 막대와 같은 외적인 매체를 사용하지 않고 접촉면이 충분히 가열되면 적절히 가해진 기계적 압력으로 융착시켜 용접부위 강도가 강하고 외관이 미려하다는 면에서는 바람직하지만 낮은 생산성(50~60pcs/min)으로 인해 제조원가가 높아지는 문제점이 있다.

둘째로, 두개의 금속면이 방전극간(arc gap) 거리에 있는 전극이 될때 생기는 전기적인 아크에 의하여 발생되는 열을 이용하는 방전충격요법(percussive welding)으로서, 이것은 인접면 전체가 저장된 전기 에너지의 급속한 방전에 의해 유기되는 전기 아크로부터 발생하는 열에 의해 동시에 융착되는 과정이며 이 과정 동안 조정된 압력이 충격적으로 발생하며, 고속으로 조정된 두 부분의 충격으로 인하여 접합면에서 급속히 녹아내려 함께 굳어지는 것으로 높은 생산성(120~175pcs/min)으로 인한 장점은 용접부위의 강도와 외관의 상태에서는 상기한 저항용접에 비해 다소 미흡한 문제가 있다.

그리고 마지막으로 용접을 위한 열을 방출할때 필요한 에너지로서 외부 에너지원, 다시말해 레이저빔을 이용하는 레이저 용접방법으로서, 이것은 용접될 부분에 에너지원으로서 레이저가 촛점을 맞추어 방사되게 함으로써 모재를 용융시켜 용접되게 하는 것이다.

이러한 레이저 용접방법은 기계가 고속에서 일부를 조정할 수 있도록 외부 에너지원을 가진 것으로 강한 용접강도와 깨끗한 외관으로 많은 기대가 되지만 기술상 아직 리드어셈블리의 용접에는 상용화되지 못하고 있는 문제가 있다.

그러나 상기방법중 방전 충격요법은 앞서 설명했듯이 높은 생산성을 지니고 있어 그중 가장 바람직한 방법임이 분명하지만 용접과정에 있어서는, 듀밋의 절단부위의 형상이 절단시마다 부품의 마모정도에 따라 변화하여 아크갭이 일정하지 않기 때문에 방전용 캐파시터(capacitor)가 방전하는데에 용접타이밍의 많은 변동이 발생할 뿐만 아니라 캐파시터 방전에 의한 에너지와 기구적인 충격력에 의해 용접되는데 따라 아크갭에서의 용접 스프래쉬(weld splash) 및 기공(bubble, hole)이 발생하여 용접강도가 약해지는 동시에 용접 너겟(nugget)의 분포가 커져 듀밋의 길이를 허용공차안에서 최대한 길게 관리할 수 없게 되어 리드어셈블리의 성능저하를 초래할뿐만 아니라 외관이 미려하지 못하여 저급품의 리드어셈블리가 생산되는 문제점이 있는 것이었다.

본 발명은 상기와 같은 종래의 리드어셈블리 용접방법이 지닌 제반 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 생산성면에서 가장 우수한 방전 충격요법을 이용하되, 이 방법의 단점인 용접강도를 높이는 동시에 외관도 미려한 고품질의 리드어셈블리를 얻을 수 있도록 하기위해 듀밋과 내부리드, 듀밋과 외부리드 사이에 정확한 아크갭을 형성하여 고주파예열장치로서 안정적으로 아크를 발생시켜 용접스프래쉬의 발생을 최소화함으로써 용접너겟의 분포를 최소화하여 듀밋의 길이를 최대한 길게 확보할 수 있게하는 것에 의해 제품의 성능을 향상시키는 동시에 미려한 외관을 갖는 리드어셈블리의 제작이 가능한 리드어셈블리의 용접방법을 제공함을 그 목적으로 하는 것으로서 첨부도면을 참고로 하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

먼저 리드어셈블리(A)를 구성하는 내부리드(1), 외부리드(2) 및 듀밋(3)이 조정된 길이만큼 이송되어 절단된후 듀밋(3)을 장착한 듀밋척(4)이 용접위치로 이동하면, 내부리드(1)를 협지한 내부리드 용접암(5)이 스윙이동하며 아크갭(B)으로 이동하게 되는데, 이때 상기 아크갭(B)을 세트하는 갭세트 솔레노이드(6)가 인장수단의 인장력에 의해 듀밋척(4)측으로 이동하려 하는 내부리드 용접암(5)을 후킹(hooking)하여 내부리드 용접암(5)의 이동을 강제적으로 억제함으로써 정확한 아크갭(B)을 유지한다.

이상태에서 듀밋콘택터(전극)가 듀밋(3)에 밀착되어 용접회로가 형성되고, 역시 내부리드(1)에도 내부리드용접암(5)을 통해 용접회로가 형성되게 된다. 이후 상기 갭세트 솔레노이드(6)가 후킹상태에서 해제되면서 인장수단에 의해 듀밋(3)측으로 당겨지고 있던 내부리드 용접압(5)이 듀밋척(4)쪽으로 순간이동하면서 내부리드(1)가 듀밋(3)을 충격하여 용접아크가 발생하면서 양자의 용접이 이루어지게 되는 것이다. 이때 상기 갭세트솔레노드(6)가 후킹상태에서 해제됨과 동시에 6㎲~6ms라는 아주짧은 시간경과 후 상기 아크갭(B)은 고주파예열장치에 의해 용접될 부분들이 가열되어 용접전류가 흘러 녹아있는 상태에서 내부리드(1)가 듀밋(3)에 충격을 가함에 따라 가압되어 굳어져 양자는 용접되게 되는 것이다.

이렇게 해서 내부리드(1)와 듀밋(3)의 용접이 끝나게 되면 듀밋 콘택터가 후퇴하고 내부리드 용접스위치가 오프(OFF)되는 동시에 외부리드 용접스위치가 온(ON)된다.

이상태에서 앞서 설명한 내부리드(1)와 듀밋(3)의 용접과정과 마찬가지로 외부리드(2)를 협지한 외부리드 용접암(7)이 아크갭(C)으로 스윙이동하면 외부리드(2)와 듀밋(3)의 아크갭(C)을 세트하는 캡세트 솔레노이드(8)가 인장수단에 의해 당겨져 듀밋척(4)측으로 이동하려 하는 외부리드 용접암(7)을 후킹하여 외부리드 용접암(7)의 이동을 강제적으로 억제함으로써 외부리드(2)와 듀밋(3)사이에 정확한 아크갭(C)을 형성하게 된다. 이상태에서 앞서의 내부리드(1)와 듀밋(3)의 용접에서와 마찬가지로 외부리드(2)와 듀밋(3)에 각각 용접회로가 형성되게 되고, 상기 갭세트 솔레노이드(8)가 후킹상태에서 해제면서 인장수단에 의해 듀밋(3)측으로 당겨지고 있던 외부리드 용접암(7)이 듀밋척(4)쪽으로 순간이동하여 외부리드(2)가 듀밋(3)을 충격하여 용접아크가 발생하면서 양자의 용접이 이루어지게 되는 것이다. 이때 상기 갭세트 솔레노이드(8)가 후킹상태에서 해제됨과 6㎲~6ms라는 매우 짧은 시간경과후 상기 아크갭(C)은 고주파예열장치에 의해 용접될 부분들이 가열되어 용접전류가 흘러 녹아있는 상태에서 외부리드(2)가 듀밋(3)에 충격을 가함에 따라 가압되어 양자는 굳어져 용접되게 되는 것이다.

이와 같이하여 내부리드(1)와 듀밋(3), 듀밋(3)과 외부리드(2)의 용접이 끝나면 상기 각 부분을 잡고 있던 모든 척(chuck)은 모두 오픈상태로 되어 다음 용접을 위한 준비상태로 들어가게 됨으로써 리드어셈블리(A)의 용접공정은 모두 끝마쳐지게 되는 것이다.

상기 일련의 용접동작에 있어 갭세트 솔레노이드(6)(8)가 후킹상태에서 해제된후 설정된 일정시간(6㎲~6ms)후에 용접이 이루어지도록 하고 있으나 상기 설정시간을 훨씬지나서 동작하는 솔레노이드 특성에 따라 용접타이밍이 맞지않음에 따른 용접불량의 발생을 방지하기 위해 본 발명에서는 솔레노이드의 아마츄어 샤프트의 재질을 파인 그라인딩 샤프트(fine grinding shaft SK-3)로 하는 동시에 베어링 대신에 테프론 부싱(tefron bushing)을 사용하고, 솔레노이드 후크에 포토 스위치(photo switch)용 셔터를 부착하는 한편 솔레노이드 후크의 재질도 두랄루민(duralumin)으로 하여 구성함으로써 상기 한 갭세트 솔레노이드(6)(8)의 오동작을 최대한 방지할 수 있도록 하였다.

또한 본 발명은 외부리드(2)와 듀밋(3)의 용접부분에서 가장많은 불량이 발생하는데 따라 아크갭의 변화를 위해 아크갭의 결정인자가 듀밋절단부와 외부리드의 라운딩형상의 변화, 용접암(7)의 위치결정의 변화, 내부리드 용접 조건에 비해 긴 스윙스트로크로 인한 충격 가속력의 변동등에 있다고 판단하여 외부리드(2) 용접부선은 독립적으로 구동되는 고주파 예열장치(R. F heating)를 이용하여 갭세트 솔레노이드의 트리거 시그널(trigger signal)과 고주파 예열장치의 트리거 시그널을 정확히 콘트롤할 수 있게 하였으며, 이를 위해 포토스위치의 위치를 가변할 수 있도록 미세 이동장치(micrometer head)를 사용하였다.

이와같이 함으로써 솔레노이드(6)(8)의 구동지연으로 인한 타이밍 불일치에 따른 제품의 품질저하를 방지하고, 안정된 아크발생을 유도하며, 예열효과에 의한 열변형이 적고 섬세하고 정밀한 가공을 가능하게 하여 용접부위의 형상을 미려하게 하여 제품의 질을 높일 수 있게 하였으며, 아울러 용접 스프래쉬의 현저한 감소에 따라 용접너겟의 분포를 최소화하여 듀밋의 길이를 최대한 길게 할 수 있을 뿐만 아니라 용접을 위한 기구의 오염이 상대적으로 줄어들어 제품의 또다른 불량요인을 게저할 수 있게된다.

그리고 고주파 예열장치를 이용하여 충분한 시잔동안 예열함으로써 용접후 나타나는 잔류응력에 의한 크랙현상을 제거하여 강도를 향상시키는 동시에 예열에 따라 용접전류를 감소하더라도 충분한 강도를 유지할 수 있게되므로 전력소모도 줄일 수 있는 이점이 있으며, 외부리드 용접부의 포토센서(9)를 전기적으로 플로팅(floating)하여 상호 간섭현상을 배제시킴으로써 용접불량이나 용접기의 고장을 미연에 방지할 수 있게 하였다.

상술한 바와같이 본 발명의 리드어셈블리 용접방법에 의하면 내부리드와 듀밋, 외부리드와 듀밋사이의 아크갭을 정확하게 세트할 수 있도록 포토센서를 이용하여 위치 측정이 가능하게한 갭세트 솔레노이드의 존재에 따라 상기 양 아크갭을 정확하게 유지한 상태에서 고주파 예열장치가 일정시간 지난후 아크를 안정적으로 발생시킴으로써 용접부위의 강도를 크게 높일 수 있는 동시에 용접너겟의 분포를 최소화하여 외관도 미려한 리드어셈블리를 높은 생산성으로 생산할 수 있게 되는데 따라 본 발명의 리드어셈블리를 채택 사용하는 T.V수상관이나 오실로스코프등과 같은 모제품(母製品)의 수명도 연장할 수 있게 되는등 경제적으로 유용한 효과를 제공한다.

Claims (1)

1. 리드어셈블리(A)를 구성하는 내부리드(1), 외부리드(2) 및 듀밋(3)을 일정 길이로 이송절단한 후, 듀밋척(4)은 용접위치로, 내부리드 용접암(5)은 아크갭(B)으로 각각 이동시켜 갭세트 솔레노이드(6)로 하여금 상기 내부리드 용접암(5)을 후킹하여 아크갭(B)을 정확히 세트하고, 듀밋(3)에 용접회로를 형성시켜 상기 갭세트 솔레노이드(6)를 후킹상태에서 해제한후 6㎲~6ms 시간경과후 고주파 예열장치가 작동하면서 내부리드 용접암(5)이 듀밋척(4)쪽으로 이동하는 것에 의해 내부리드(1)와 듀밋(3)이 충격되면서 용접되게 하고 ; 외부리드 용접암(7)을 아크갭(c)으로 스윙이동하고 갭세트 솔레노이드(8)로서 외부리드 용접암(7)을 후킹하여 아크갭(c)을 정확히 세트한후 상기 갭세트 솔레노이드(8)를 후킹상태에서 해제한후 6㎲~6ms 시간 경과후 고주파 예열장치가 작동하면서 외부리드 용접암(7)이 듀밋척(4)쪽으로 이동하는 것에 의해 일단에 내부리드(1)가 용접된 듀밋(3)의 타단에 외부리드(2)가 충격되면서 용접되도록 한 것을 특징으로 하는 리드어셈블리 용접방법.