KR100502814B1 - 구조체의 제작방법 - Google Patents

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Abstract

회전공구(340A, 340B)가 두 접합선에 대응하여 제공된다. 두 접합선을 접합할 필요가 있는 부분으로, 두 개의 회전공구를 삽입하여 그들을 동시에 이동시킨다. 창(210)의 부분의 위치 P1에 있어서, 회전공구(340A)를 접합부로부터 후퇴시켜 마찰교반접합을 정지하게 한다. 위치 P3에 있어서, 회전공구(340B)를 서서히 후퇴시키면서 회전공구(340B)를 이동시켜 접합한다. 위치 P4에 있어서, 회전공구(340A, 340B)의 이동이 정지되고, 회전공구(340B)를 후퇴시켜서 접합을 정지한다. 다음으로, 회전공구(340A, 340B)가 삽입되어 이동이 다시 시작된다. 회전공구(340B)의 삽입량은 회전공구의 이동을 정지하였을 때의 삽입량보다 크다. 복수의 선이 있는 경우에 접합선은 마찰교반접합을 시행하고 마찰교반접합을 할 필요가 없는 부분의 경우에, 양호한 마찰교반접합이 얻어질 수 있다.

Description

구조체의 제작방법{A MANUFACTURING METHOD OF A STRUCTURE BODY}
본 발명은 마찰교반접합 방법에 의한 구조체의 제작방법에 관한 것으로서, 예를 들어 철도차량의 차체의 제작에 적합하다.
마찰교반접합 방법은 접합부에 삽입한 환봉(round rod)(회전공구라고 함)를 회전시키면서, 회전공구를 접합선을 따라 이동시켜, 접합부를 발열, 연화시키고 소성유동시켜, 고상접합하는 방법이다.
회전공구는 접합부를 삽입하는 작은 직경부와, 작은 직경부의 외부에 위치하는 큰 직경부를 포함한다. 상기 회전공구의 작은 직경부와 큰 직경부는 동축 샤프트를 갖는다. 작은 직경부와 큰 직경부간의 경계는 접합부에 약간 삽입되어 있다. 회전공구는 접합의 진행방향에 대하여 배면부쪽으로 경사져 있다.
철도차량의 차체는 복수의 압출형재를 마찰교반접합하여 구성하고 있다. 압출형재의 길이방향은 차체의 길이방향을 향하고 있다. 압출형재의 폭방향은 차체의 둘레방향을 따라 배치된다. 상술된 구조를 지닌 차체의 측면에는 창 등의 개구가 제공된다.
상술된 기술은 일본출원 특개평 09-309164호 공보(EP 0797043 A2)에 나타나 있다.
차체의 창 높이가 압출형재의 폭보다 크기 때문에, 상기 창은 두 개 또는 세 개의 형재로 형성된다. 이 때문에, 실질적으로 창을 따라서 제공된 절단부(cut-off portion)가 있는 압출형재를 배치하고 접합한다.
상기 차체를 제작하는 마찰교반접합 장치는 복수의 압출형재를 장착하는 베드와 복수의 회전공구를 매단 주행체(running body)를 포함한다. 주행체에 의하여 복수의 회전공구가 이동되어 복수의 압출형재가 동시에 접합된다.
상기 복수의 압출형재를 주행체로부터 매단 복수의 회전공구에 의하여 동시에 접합하는 경우에 있어서, 제 1회전공구가 창의 위치에 도달하고, 이 회전공구는 압출형재로부터 후퇴되어, 마찰교반접합이 정지된다. 창이 없는 부분을 접합하는 제 2회전공구는 그대로 마찰교반접합이 계속된다. 창의 다른쪽 단의 위치까지 회전공구가 이동하면, 제 1회전공구가 접합부에 삽입되어 마찰교반접합이 재개된다.
상술된 공정이 시행되면, 제 1회전공구는 이동하면서, 제 1회전공구가 접합부에 삽입되게 된다. 이 때문에, 접합의 결함이 발생될 수 있다. 또한, 마찰교반접합의 초기에는 온도가 상승되지 않기 때문에, 접합부에 회전공구를 삽입하는 큰 삽입이 필요하다.
상기에 부가하여, 회전공구가 삽입하면서 이동하기 때문에, 회전공구의 베어링부에는 경사진 힘(slant force)이 발생된다. 이 때문에, 베어링부가 대형이 되고 상기 회전공구의 수명에서의 문제가 일어난다.
본 발명의 제 1 목적은 복수의 접합선을 동시에 마찰교반접합하는 경우로서, 피접합부재가 존재하지 않는 부분과 마찰교반접합을 할 필요가 없는 부분과 접합하는 부분이 혼재하게 되고, 다시 접합을 시작하기 위해 마찰교반접합을 시작할 때, 양호한 마찰교반접합이 얻어질 수 있게 하는 것이다.
본 발명의 제 2 목적은 복수의 접합선을 동시에 마찰교반접합하는 경우로서, 피접합부재가 존재하지 않는 부분과 마찰교반접합을 할 필요가 없는 부분과 접합하는 부분이 혼재하게 되고, 마찰교반접합이 단시간에 시행할 수 있게 하는 것이다다.
상술된 제 1 목적은 : 2열의 접합선에 각각의 회전공구를 삽입하여 마찰교반접합을 개시하는 단계, 제 1 위치에 있어서 한쪽의 회전공구를 접합부로부터 후퇴시켜서 마찰교반접합을 정지하는 단계, 상기 한쪽의 회전공구는 다른쪽의 상기 회전공구와 함께 동반하여 상기 접합부에 대하여 상대적인 이동을 계속하는 단계, 제 2 위치에 있어서 상기 각각의 회전공구의 상기 이동을 정지하고 상기 다른쪽의 회전공구를 접합부로부터 후퇴하는 동안 마찰교반접합을 정지하는 단계, 상기 각각의 회전공구를 접합부의 소정 깊이까지 삽입하는 단계, 상기 각각의 회전공구의 상기 이동을 개시하여 마찰교반접합을 개시하는 단계를 포함하는 구조체의 제작방법에 의해 달성된다.
상술된 제 2 목적은 : 2열의 접합선에 각각의 회전공구를 삽입하여 마찰교반접합을 개시하는 단계, 제 1 위치에 있어서 한쪽의 회전공구를 접합부로부터 후퇴시켜서 다른쪽의 상기 회전공구와 함께 동반하여 상기 한쪽의 회전공구의 상기 접합부에 대하여 상대적인 이동을 계속하는 단계, 제 2 위치에 있어서 상기 한쪽의 회전공구를 접합부에 삽입하는 단계를 포함하는 구조체의 제작방법에 의하여 달성된다.
본 발명에 따른 구조체의 제작방법의 일 실시예가 도 1 내지 도 5를 참조하여 설명된다. 구조체로서 차체가 예시된다. 도 5에서 도시된 바와같이, 차체는 측면을 구성하는 측면구조체(201), 지붕을 구성하는 지붕구조체(202), 마루를 구성하는 보기(bogie)프레임(203), 차체의 길이방향의 단부를 구성하는 단구조체(204)를 포함하여 이루어진다.
측면구조체(201), 지붕구조체(202), 보기프레임(203)은 각각 복수의 압출형재를 접합하여 구성된다. 각 압출형재의 길이방향은 차체의 길이방향을 향하고 있다. 압출형재의 재질은 알루미늄합금이다.
도 5에서 도시된 바와같이, 측면구조체(201)는 압출형재(10, 20, 30, 40)를 포함하여 이루어진다. 압출형재(20, 30)에서, 창(210)이 있다. 측면구조체(201)의 출입구(220)는 압출형재(10, 20, 30, 40)에서 존재한다. 출입구(220)에는, 압출형재(10, 20, 30, 40)를 접합한 후, 많은 경우에 프레임을 용접을 한다. 창(210)에도 유사하게 형성된다. 상기 출입구(220)의 압출형재(10, 20, 30)는 각 중간(midway)부에서 절단된다.
이 측면구조체(201)는 4개의 압출형재(10, 20, 30, 40)를 포함하여 이루어지나, 중공압출형재의 경우에는, 상기 측면구조체(201)가 더욱 많은 압출형재로 구성된다. 또한, 창 (210)은 세 개의 압출형재로 구성되는 경우가 있다. 이 경우에, 중앙의 압출형재는 중간부에서 절단된다.
측면구조체(201)의 압출형재의 구성이 도 3을 참조하여 설명된다. 여기서는, 상기 압출형재(20, 30)가 설명된다. 다른 형재(10, 40)도 이들 압출형재(20, 30)와 유사하다. 상기 압출형재(20, 30)는 중공형재이다.
중공형재(20)는 2개의 면판(21, 22), 양자를 접속하는 것으로서 트러스형상으로 배치한 복수의 리브(23), 중공형재의 폭방향의 단부(접합부)에 있어서 2개의 면판(21, 22)을 접속하는 지지판(24)을 포함하여 이루어진다. 중공형재(30)는 두 면판(31, 32), 상기 둘을 접속하고 트러스형상으로 배치하는 복수의 리브, 중공형재의 폭방향으로 단부(접합부)에서 두 면판(31, 32)를 접속하는 지지판(34)을 포함하여 이루어진다.
면판(21, 22)의 폭방향의 단부(접합부)에는, 면판의 바깥쪽으로 돌출하는 융기부(25)가 제공된다. 면판(31, 32)의 폭방향의 단부(접합부)에는, 면판의 바깥쪽으로 돌출하는 융기부(35)가 제공된다. 중공형재(30)의 폭방향의 단부에는, 반대쪽의 중공형재(20)를 돌출하는 돌출칩(36, 36)이 있다.
상기 돌출칩(36, 36)은 면판(21, 22)간에 삽입된다. 중공형재(20)의 면판 (21, 22)의 단부에는 돌출칩(36, 36)이 장착된다. 상기 돌출칩(36)은 회전공구 (340)의 삽입력을 지지하는 시트를 형성한다.
융기부(25)의 폭과 융기부(35)의 폭은 동일하다. 융기부(25)에 대향하는 융기부(35)의 단면은 지지판(34)의 판두께의 폭내에 배치된다. 2개의 융기부(25, 35)의 중심에, 마찰교반접합 장치(330)의 회전공구(340)의 회전축 중심을 위치시킨다.
측면구조체(201)를 구성하는 압출형재(10, 20, 30, 40)는 마찰교반접합 설비 (300)의 베드(310)상에 장착되어 베드(310)에 고정된다. 복수의 압출형재(10, 20, 30, 40)의 상부부분에서 주행체(320)가 주행한다. 상기 주행체(320)는 베드(310)의 양측의 레일(329)상에 주행한다. 상기 주행체(320)의 거더(girder)(321)에는 세 개의 마찰교반접합 장치(330)가 매달고 있다.
상기 마찰교반접합 장치(330)는 하부 단에 회전공구(340)를 매달고 있다. 각각의 마찰교반접합 장치(330)는 거더(321)를 따라 주행, 회전공구(340)의 승강(ascent and descent), 회전공구(340)의 회전을 단독으로 시행한다.
각각의 마찰교반접합 장치(330)는 광학센서를 갖는다. 광학센서는 융기부 (25, 35)의 정점으로부터 거리를 검출하여 회전공구(340)의 삽입량을 소정으로 정한다. 또한, 상술된 광학센서는 융기부(25, 35)의 폭을 검출하여 그 중심에 회전공구(340)의 축중심을 일치시킨다.
창(210)이 제공되는 압출형재(20, 30)에는 미리 창의 위치에 제공된 실질적으로 창 형상을 갖는 개구(절단부)를 설치하고 있다. 이 개구는 압출형재(20, 30)를 절삭하여 설치한다.
출입구(220)가 제공되는 압출형재(10, 20, 30)는 절단되어 출입구의 간격으로 배치된다. 출입구(220)의 상부단을 구성하는 압출형재(40)에는, 실질적으로 출입구 형상을 갖는 개구(절단부)를 출입구(220)의 위치에 미리 설치하고 있다. 이 개구는 압출형재(40)를 절삭하여 설치한다.
창(210)의 절단부를 설명한다. 압출형재(20, 30)의 접합부는 창(210)내에 접합선의 시작단과 종단을 갖도록 하고 있다. 이 때문에, 접합선 근방에의 압출형재(20, 30)는 창(210)내로 돌출되는 칩(28, 38과 29, 39)을 남기며 절삭된다. 각각의 칩 (28, 38과 29, 39)의 폭은 지지판(24, 34)과 융기부(25, 35)의 치수를 갖도록 정해진다.
상기 출입구(220)를 구성하는 절단부도 유사하게 시행된다. 압출형재(10, 20, 30, 40)는 각각의 칩(28, 38과 29, 39)을 남기며 절삭된다. 또한, 상술된 칩(28, 38과 29, 39)이 측면구조체(201)의 길이방향의 양단상에 각각 제공된다.
중공형재(10, 20, 30, 40)는 고정수단을 사용하여 베드(310)에 장착되고 고정된다. 상기 중공형재(10, 20, 30, 40)를 고정했을때, 중공형재(10, 20, 30, 40)의 인접부의 융기부(25, 35)는 접합선을 따라 간헐적으로 아크용접 방식을 사용하여 임시적으로 고정된다. 접합선의 시작단과 종단의 칩(28, 38과 29, 39)의 최단부(最端部)는 임시적으로 고정된다.
도 1에서 도시된 참조부호 "W" 는 임시용접을 도시한다. 특히, 시작단의 임시용접(W)은 융기부(25, 35)의 상부면과 상기 중공형재(10, 20, 30, 40)의 길이방향의 최단부의 면상에 시행된다. 상기 최단부의 면의 임시용접(W)의 범위는 융기부(25, 35)의 상부면으로부터 돌출칩(36)까지의 범위로 정한다. 상기 임시고정용접(W)은 V형 홈을 설치하지 않고 I형 홈을 설치한다.
이 상태에서, 상기 중공형재의 길이방향의 한쪽 단으로부터 마찰교반접합이 개시된다. 접합선의 시작단의 이들 칩의 융기부(25, 35)에는, 상기 회전공구 (340)가 하강되어 삽입된다. 삽입위치는 칩의 단부의 임시고정용접(W)으로부터 접합선의 종단측이다. 상기 삽입위치는 도 1에서 도시된 회전공구(340A)의 위치인 위치(P4)이다.
회전공구(340)의 작은 직경부(341)의 칩단은 돌출칩(36)의 상부면에 삽입된다. 상기 회전공구(340)의 큰 직경부(342)의 최하단의 위치는 면판[21, 31(면판 22, 32)]의 외부면과 융기부(25, 35)의 정점간에 있다. 상기 회전공구(340)의 축중심의 위치는 두 개의 융기부(25, 35)간에 있다. 상기 회전공구(340)의 작은 직경부 (341)와 큰 직경부(342)의 축중심은 동일하다. 상기 회전공구(340)의 작은 직경부는 나사부이다.
상기 회전공구(340)가 소정 깊이로 삽입되면, 복수의 마찰교반접합 장치 (330)를 갖는 주행체(320)의 주행이 다른쪽 단을 향하여 주행을 개시시켜 마찰교반접합이 시행된다.
다음으로, 창(210)과 출입구(220)의 주변위치에의 마찰교반접합 장치(330)의 동작이 도 1과 도 2를 참조하여 설명된다. 여기서는, 창(210)을 대상물(subject matter)로 종속시킨다. 창(210)을 갖는 접합선의 회전공구(340)를 "340A"로서 지칭하고, 창(210)이 없는 접합선의 회전공구(340)를 "340B"로서 지칭한다. 회전공구 (340A, 340B)는 동일선상에 배치된다. 회전공구(340A, 340B)는 도 1에서 도시된 바와 같이 왼쪽에서 오른쪽으로 이동한다.
상기 마찰교반접합이 압출형재의 단부로부터 진행되어 회전공구(340A, 340B)가 창(210)의 칩(28, 38)의 위치(P1)에 도달하면, 회전공구(340A)를 회전시키면서, 상기 회전공구(340A)를 후퇴시킨다. 즉, 회전공구(340A)를 상승시킨다. 주행(이동)은 계속된다. 이 때문에, 회전공구(340A)는 서서히 상승한다. 상기 위치(P1)는 주행체(320)의 주행량에 의하여 구한다. 위치(P1)는 미리 정해둔다.(단계 S10, S30)
상기 마찰교반접합후, 상기 칩(28, 38)은 절단된다. 이 때문에, 상기 위치 (P1)는 칩(28, 38)이 상류측에 있을때에는 접합깊이에 대하여 강도의 관점에서 문제가 없는 위치로 한다. 창(210)이 없는 위치에의 회전공구(340B)는 상승되지 않는다. 회전공구(340B)는 이동을 계속하고 있어, 마찰교반접합이 계속된다.
상기 진술된 바와같이, 회전공구(340A)가 주행하며 상승되기 때문에, 회전공구(340A, 340B)의 주행을 정지하지 않고, 회전공구(340A)를 압출중공형재(20, 30)로부터 빼낼(후퇴) 수 있으므로, 시간이 단축될 수 있다.
상기 회전공구(340A)가 소정 위치(위치 P2)까지 상승하면, 상기 회전공구 (340A)의 회전을 정지시킨다. 회전공구(340A)의 상승위치는 상기 회전공구가 융기부(25, 35)에 간섭되지 않는 충분한 높이 위치이다. 회전공구(340A)의 작은 직경부 (341)가 융기부(25, 35)로부터 빼내어(후퇴)지고 마찰교반접합은 정지한다.
상기 회전공구(340A, 340B)가 창(210)의 다른쪽 단, 즉 접합부의 시작단의 칩(29, 39)의 바로 앞의 소정 위치(P3)에 도달하면, 회전공구(340B)의 상승(후퇴)이 개시한다. 회전공구(340B)의 상승속도는 느리다. 주행체(320)의 주행은 계속한다. 이 때문에, 상기 회전공구(340B)에 의한 접합깊이는 서서히 얕아진다.(단계 S50, S70)
상기 칩(29, 39)내의 위치(P4)에 도달하면, 주행체(320)의 주행을 정지시킨다. 이 때에, 회전공구(340B)의 상승이 계속되므로, 상기 회전공구는 접합부로부터 완전히 빼내어 진다. 위치 P4에서, 회전공구(340B)의 상승속도를 증가시켜도 된다. 상기 위치 P4는 상기 임시용접부(W)로부터 내부측에 위치된다.(단계 S90, S110)
위치 P3와 위치 P4간의 거리는 예를 들어 50mm이다. 위치 P3와 위치 P4간의 회전공구(340B)의 상승량은 예를 들어 0.5mm이다. 이 상승에 의하여, 접합깊이가 작아진다. 최소 접합깊이에 있어서, 강도의 관점에서 문제가 되지 않는 크기로 한다.
상기 회전공구(340B)가 빼내어 지면, 상기 접합부에는 회전공구(340)의 작은 직경부(341)의 직경에 상당하는 구멍이 형성된다.
다음으로, 위치 P4에 있어서, 모든 회전공구(340A, 340B)를 회전시키고 하강시켜서, 모든 회전공구(340A, 340B)가 소정 깊이까지 삽입된다. 회전공구(340A, 340B)의 삽입량은 정상(정지된)깊이이다.(단계 S130)
상기 회전공구(340B)는 상술된 구멍에 삽입된다. 회전공구(340B)의 삽입량은 정상깊이이므로, 삽입깊이는 위치 P3앞이다[회전공구(340B)의 상승을 개시하기 전의 삽입깊이). 즉, 위치 P4에 있어서, 마찰교반접합을 정지되기 전의 상기 깊이에 0.5mm 더한 깊이이다. 이에 의하여, 회전공구(340B)가 빼내어 졌을 때 생긴 상술된 구멍의 최하단부로부터, 0.5mm 깊게 삽입된다.
이 상태에서, 주행체(320)의 주행을 개시한다. 회전공구(340A, 340B)에 의해 마찰교반접합이 재개된다. 정상깊이를 갖는 마찰교반접합이 시행된다.(단계 S150)
상술된 바와같이, 위치 P4에 있어서, 회전공구(340B)를 빼냄으로써 형성된 구멍에 회전공구(340B)를 삽입하여 마찰교반접합을 시행한다. 이 때문에, 상기 구멍은 원재료(material source)로서 융기부(25, 35)의 금속에 의하여 메워진다.
또한, 상기 회전공구(340B)의 하부단의 위치가 상술된 구멍의 최하단보다 하부이므로, 상술된 구멍의 하부도 충분히 접합되어, 이 부분의 결함의 발생을 억제할 수 있다. 특히, 회전공구(340B)에 의해 상술된 구멍의 최하단으로부터 상기 하부가 충분히 교반하게 되므로, 상술된 구멍의 최하단의 중심부에의 결함이 억제될 수 있다.
또한, 상술된 구멍의 최하단의 중심부에 결함이 생기므로, 결함량은 크지 않아 강도측의 관점에서 충분한 접합이 달성될 수 있다.
회전공구(240A)의 삽입위치가 상기 칩(29, 39)의 단부의 임시용접부(W)로부터 내부측에 형성되어 있으므로, 접합선의 간격이 크게 넓어지지 않는다. 이에 따라, 양호한 접합이 시행될 수 있다.
다음의 창(210)도 유사하게 시행된다. 또한, 출입구(220)에서 회전공구(340)의 승강도 유사하게 시행된다. 또한, 모든 회전공구(340)는 동일선상에 배치될 필요는 없다.
상술된 바와같이, 다른쪽 단까지 접합이 시행되고 복수의 중공형재로 이루어지는 구조체를 반전시켜, 마찰교반접합을 유사하게 시행한다. 차체의 외부면측에의 융기부는 절삭하여 상기 외부면이 면판과 동일면을 갖도록 한다.
또한, 다음 작업이 시행될 수 있다. 위치 P4에 있어서의 상술된 삽입깊이로는 결함을 방지할 수 없는 경우에는, 상기 회전공구(340)를 더욱 깊게 삽입하여 접합부를 두껍게 한다. 결과로서, 주행개시후, 위치 P5에 있어서(또는 소정시간 경과), 회전공구(340B)의 상승을 가능하게 한다. 이에 따라, 삽입깊이는 정상이 된다.
상기 회전공구(340B)의 상승은 회전공구(340)의 높이위치 제어기능에 의하여 시행된다. 상기 회전공구(340)의 높이위치 제어기능은 센서에 의해 융기부(25, 35)의 높이를 검출하여 융기부로부터의 삽입량을 소정으로 하는 기능이다. 이것으로, 모든 회전공구(340A, 340B)가 정상상태가 된다.
또한, 다음 작업이 시행될 수 있다. 위치 P4까지 정상 삽입깊이로 마찰교반접합을 시행하고, 위치 P4에서 회전공구(340B)를 빼낸다.
다음으로, 위치 P4에 있어서 회전공구(340A, 340B)를 삽입한다. 상기 회전공구(340A)의 삽입깊이는 정상량이다. 회전공구(340B)의 삽입량은 정상시의 것보다 크다. 예를 들어, 0.5mm 더한것 이다.
이 상태에서, 회전공구(340A, 340B)의 이동(주행)을 개시한다. 주행개시후, 위치 P5에 있어서(또는 소정시간 경과), 회전공구(340B)의 상승을 개시한다. 상기 회전공구(340B)의 상승속도는 느리다. 주행체(320)의 주행은 계속한다. 이 때문에, 상기 회전공구(340B)에 의한 접합깊이는 서서히 얕아진다.
상기 회전공구(340B)가 소정 위치(위치 P4 이전의 삽입깊이)까지 상승하면, 회전공구(340B)의 상승을 정지시킨다. 이에 따라, 모든 회전공구(340A, 340B)가 정상상태가 된다. 또한, 위치 P1, P2, P3, P4는 시간에 따라서도 관리될 수 있다.
상기 위치에서 회전공구(340B)를 빼내면 상기 회전공구(340B)를 바로 삽입할 수 있지만, 어떠한 이유로 상기 주행체(320)를 주행시킨 후, 위치 P4에서 회전공구 (340A, 340B)가 삽입될 수 있다.
또한, 회전공구(340B)를 빼낸 위치 P4에 있어서, 빼냄으로써 형성된 구멍에 회전공구(340B)를 삽입하도록 하고 있으나, 위치 P4의 상류측에 있어서, 회전공구 (340B)를 삽입할 수 있다. 이 경우에는, 회전공구(340A)를 다시 삽입할 때의 삽입량은 앞서 접합을 시행한 경우의 삽입량과 동일하게 한다.
본 발명에 따른 구조체의 제작방법의 또 다른 실시예가 도 6을 참조하여 설명된다. 상기 회전공구(340A, 340B)가 창(210)의 다른쪽 단에 도달하면, 즉 회전공구(340A, 340B)가 상기 칩(29, 39)에 도달하면, 회전공구(340A)가 회전공구(340)에 의해 하강하여 상기 회전공구(340A)가 소정깊이로 삽입하게 한다. 상기 칩(29, 39)으로의 회전공구(340A)의 삽입위치 P4는 임시용접부(W)로부터 내측(하류측)에 있다.
상기 회전공구(340A)가 하강하고 주행하므로, 접합깊이는 서서히 깊어진다. 회전공구(340A)의 삽입량이 소정량에 도달하면, 회전공구(340A)의 하강을 정지(위치 P5)한다. 이에 따라, 정상깊이로 마찰교반접합이 시행된다.
회전공구(340A)의 삽입량이 정상이 되는 위치 P5는 상기 칩(29, 39)의 부분이다. 접합후, 상기 칩(29, 39)은 절단된다. 회전공구(340A)의 삽입량은 광학센서에 의하여 제어된다.
상술된 바와같이, 상기 회전공구(340A)가 회전공구(340A)의 주행동안 하강하므로, 회전공구(340A, 340B)의 주행을 정지하지 않고, 상기 회전공구(340A)가 중공형재(20, 30)에 삽입되므로, 접합시간이 단축될 수 있다.
상기 회전공구(340A)의 삽입위치를 칩(29, 39)의 임시용접부로부터 내측에 존재하게 하기 때문에, 임시용접부의 절단없이, 접합선의 간격이 크게 넓어지지 않는다. 이 때문에, 양호한 용접이 시행될 수 있다.
상기 회전공구(340)의 삽입위치(접합선의 시작단)에서 두 부재의 간격은 쉽게 커지지만, 융기부(25, 35)의 상부면이 임시용접에 의해 시행되므로 임시접합은 또한 두께방향에서 칩(29, 39)의 단부상에 시행된다. 이에 따라, 시작단은 강하게 결합될 수 있다. 게다가, 상기 시작단의 커짐도 쉽게 방지될 수 있다.
또한, 중공형재(20, 30)의 단부에, 즉 회전공구(340A, 340B)의 제 1삽입위치에 칩(29, 30)이 제공되고, 임시용접부(W)과 회전공구(340A, 340B)의 삽입위치는 이전 실시예의 것과 유사하게 형성된다. 이에 따라, 중공형재의 상부면만에 대하여 임시용접하는 경우와 비교하여, 상기 칩의 길이는 짧게될 수 있다. 이에따라, 상기 중공형재의 길이는 짧아질 수 있다.
본 발명에 따른 기술적 범위는 특허청구범위의 각 청구항에 기재된 문언 또는 과제를 해결하기 위한 수단의 항에 기재된 문언으로 한정되지 않고, 당업자가 그것으로부터 용이하게 치환할 수 있는 범위에도 미치는 것이다.
본 발명의 제 1 방법에 의하면, 복수의 선을 갖는 접합선을 동시에 마찰교반접합하는 경우로서, 피접합부재가 존재하지 않는 부분과 마찰교반접합을 할 필요가 없는 부분과 접합하는 부분이 혼재하는 경우에 있어서, 다시 접합을 개시할 때에 양호한 마찰교반접합을 얻을 수 있는 것이다.
본 발명의 제 2 방법에 의하면, 복수의 선을 갖는 접합선을 동시에 마찰교반접합하는 경우로서, 피접합부재가 존재하지 않는 부분 또는 마찰교반접합을 할 필요가 없는 부분과 접합하는 부분이 혼재하는 경우에 있어서, 다시 접합을 개시할 때에, 접합을 단시간에 행할 수 있는 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 일 실시예의 구조체의 제작방법을 도시하는 동작 설명도,
도 2는 본 발명에 따른 일 실시예의 구조체의 제작방법을 도시하는 플로우차트,
도 3은 본 발명에 따른 일 실시예의 구조체의 제작방법을 도시하는 종단면도,
도 4는 본 발명에 따른 일 실시예의 구조체의 제작방법의 마찰교반접합 장치를 도시하는 사시도,
도 5는 본 발명에 따른 철도차량의 차체를 도시하는 사시도,
도 6은 본 발명에 따른 다른 실시예의 구조체의 제작방법을 도시하는 동작 설명도.

Claims (13)

  1. 피접합부재의 각 접합부에 각각의 회전공구를 삽입하여 마찰교반접합을 개시하는 단계;
    제 1 위치(P2)에서, 상기 회전공구중 하나는 나머지 회전공구의 이동과 함께 동반하여 상기 접합부를 따라 이동을 계속하면서 상기 회전공구중 하나를 그 접합부로부터 후퇴시켜 상기 회전공구중 하나에 의하여 수행되는 마찰교반접합을 정지하는 단계;
    제 2 위치(P4)에서, 그 각각의 접합부를 따른 상기 각각의 회전공구의 상기 이동을 정지하고 그 각각의 접합부로부터 상기 나머지 회전공구를 후퇴시켜 상기 나머지 회전공구의 마찰교반접합을 정지하는 단계;
    상기 각각의 회전공구를 그 각각의 접합부에 소정 깊이로 삽입하는 단계; 및
    그 각각의 접합부를 따른 상기 각각의 회전공구의 이동을 개시하여 마찰교반접합을 개시하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 구조체의 제작방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 2 위치에서 그 접합부로부터 상기 나머지 회전공구를 후퇴시킨 후, 상기 제 2 위치에서 상기 각각의 회전공구가 다시 그 각각의 접합부로 삽입되는 것을 특징으로 하는 구조체의 제작방법.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 제 2 위치에서 상기 나머지 회전공구를 삽입하는 깊이는 상기 제 2 위치에서 상기 나머지 회전공구를 후퇴시키기 전에 삽입되었던 깊이보다 더 깊은 것을 특징으로 하는 구조체의 제작방법.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 2 위치에서 상기 나머지 회전공구를 후퇴시킨 후, 상기 각각의 회전공구가 다시 상기 제 2 위치의 상류측에 있는 그 각각의 접합부로 삽입되는 것을 특징으로 하는 구조체의 제작방법.
  5. 피접합부재의 각 접합부에 각각의 회전공구를 삽입하여 마찰교반접합을 개시하는 단계;
    제 1 위치(P2)에서, 상기 회전공구중 하나는 나머지 회전공구의 이동과 함께 동반하여 상기 접합부를 따라 이동을 계속하면서 상기 회전공구중 하나를 그 접합부로부터 후퇴시켜 상기 회전공구중 하나에 의하여 수행되는 마찰교반접합을 정지하는 단계;
    제 2 위치(P3)에서, 상기 나머지 회전공구의 마찰교반접합을 계속하면서 상기 나머지 회전공구를 후퇴시키기 시작하는 단계;
    제 3 위치(P4)에서 그 접합부를 따른 상기 각각의 회전공구의 상기 이동을 멈추고 상기 나머지 회전공구를 그 접합부로부터 완전히 후퇴시켜 마찰교반접합을 정지하는 단계;
    상기 각각의 회전공구를 그 각각의 접합부에 소정 깊이로 삽입하되, 상기 제 3 위치에서 상기 나머지 회전공구를 후퇴시키기 전에 상기 나머지 회전공구가 삽입되었던 삽입깊이 보다 깊게 삽입하는 단계; 및
    그 접합부를 따른 상기 각각의 회전공구의 이동을 개시하여 마찰교반접합을 개시하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 구조체의 제작방법.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 제 3 위치에서 상기 나머지 회전공구의 삽입깊이는 상기 제 2 위치에서 상기 나머지 회전공구를 후퇴시키기 전에 삽입되었던 깊이보다 깊은 것을 특징으로 하는 구조체의 제작방법.
  7. 피접합부재의 각 접합부에 각각의 회전공구를 삽입하여 마찰교반접합을 개시하는 단계;
    제 1 위치(P2)에서, 상기 회전공구중 하나는 나머지 회전공구의 이동과 함께 동반하여 상기 접합부를 따라 이동을 계속하면서 상기 회전공구중 하나를 그 접합부로부터 후퇴시켜 상기 회전공구중 하나에 의하여 수행되는 마찰교반접합을 정지하는 단계;
    제 2 위치(P4)에서, 그 접합부를 따른 상기 각각의 회전공구의 이동을 정지하고 그 접합부로부터 상기 나머지 회전공구를 후퇴시켜 마찰교반접합을 정지하는 단계;
    상기 각각의 회전공구를 그 각각의 접합부에 소정 깊이로 삽입하되, 상기 나머지 회전공구를 상기 제 2 위치에서 상기 나머지 회전공구를 후퇴시키기 전에 상기 나머지 회전공구가 삽입되었던 삽입깊이 보다 깊게 삽입하는 단계; 및
    그 접합부를 따른 상기 각각의 회전공구의 이동을 개시하여 마찰교반접합을 개시한 다음, 상기 나머지 회전공구를 상기 제 2 위치에서 그 이동을 멈추기 전에 삽입되었던 삽입깊이로 후퇴시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 구조체의 제작방법.
  8. 2개의 부재를 인접시키는 단계;
    상기 2개의 부재의 접경부의 접합선의 시작단을 임시로 용접하여 용접위치를 형성하는 단계; 및
    상기 용접위치의 종단측에서 회전공구를 삽입하여 마찰교반접합을 개시하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 구조체의 제작방법.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 부재는 중공형재이고,
    상기 회전공구는 상기 중공형재의 반대부분의 면판을 지지하는 시트를 구비한 상기 접경부의 일부에 삽입되는 것을 특징으로 하는 구조체의 제작방법.
  10. 아크형 베드상에 2개의 부재를 올려놓고 상기 2개의 부재를 서로에 대하여 인접시키는 단계;
    상기 2개의 부재의 접경부의 접합선의 시작단을 임시로 용접하여 용접위치를 형성하는 단계; 및
    상기 용접위치의 종단측에서 회전공구를 삽입하여 마찰교반접합을 개시하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 구조체의 제작방법.
  11. 2개의 피접합부재간의 접합선에 회전공구를 삽입하는 단계;
    상기 회전공구로 상기 2개의 부재를 마찰교반접합하고 접합선을 따라 상기 회전공구를 이동시키는 단계;
    마찰교반접합을 하는 동안 상기 접합선을 따라 상기 회전공구의 이동을 계속하면서 상기 회전공구의 삽입깊이를 감소시키는 단계;
    상기 접합선을 따른 상기 회전공구의 이동을 정지하는 단계;
    후퇴 위치에서 상기 부재들 사이로부터 상기 회전공구를 후퇴시키는 단계;
    상기 후퇴 위치에서 상기 2개의 부재들 사이에 상기 회전공구를 재삽입하여 마찰교반접합을 재시작하고 상기 접합선을 따라 이동을 재시작하는 단계를 포함하며,
    상기 마찰교반접합의 재시작시 상기 회전공구는 이동이 중지된 때의 상기 회전공구의 삽입깊이보다 깊은 깊이로 삽입되는 것을 특징으로 하는 구조체의 제작방법.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 마찰교반접합의 재시작시, 상기 회전공구는 삽입 깊이를 감소시키기 전의 삽입깊이로 삽입되는 것을 특징으로 하는 구조체의 제작방법.
  13. 삭제
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