KR100660227B1 - Friction stir spot-welding apparatus - Google Patents

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KR100660227B1
KR100660227B1 KR1020050130043A KR20050130043A KR100660227B1 KR 100660227 B1 KR100660227 B1 KR 100660227B1 KR 1020050130043 A KR1020050130043 A KR 1020050130043A KR 20050130043 A KR20050130043 A KR 20050130043A KR 100660227 B1 KR100660227 B1 KR 100660227B1
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frame
spot welding
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stir spot
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KR1020050130043A
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이목영
장웅성
권영각
천창근
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주식회사 포스코
재단법인 포항산업과학연구원
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Abstract

A friction stir spot-welding equipment which can weld plural sheets to an accurate depth and improves bonding strength accordingly by measuring displacement of a frame of the spot-welding equipment, thereby constantly controlling an inserting depth of a welding pin is provided. A friction stir spot-welding equipment(100) comprises: a frame(102) having a support(116) mounted on a lower portion(104b) thereof such that sheets(160) to be welded are placed on the support; a rotation mechanism(108) of which an end is connected to an upper portion(104a) of the frame such that a welding pin(114) is mounted on the end of the rotation mechanism; a drive part(112) for rotating the rotation mechanism; a displacement measuring instrument for measuring displacement of the frame; and a transfer part(110) for correcting position of the rotation mechanism according to the displacement of the frame. The friction stir spot-welding equipment further comprises: a calculation part(140) for calculating a displacement measured in the displacement measuring instrument; a transfer control part(130) for controlling the transfer part according to displacement calculation of the calculation part; and a control part(150) for controlling the entire operation including welding operation.

Description

마찰교반 점용접 장치{FRICTION STIR SPOT-WELDING APPARATUS}Friction Stir Spot Welding Device {FRICTION STIR SPOT-WELDING APPARATUS}

도 1은 종래기술에 따른 회전교반 점용접 장치의 구성도이다.1 is a block diagram of a rotating stirring spot welding apparatus according to the prior art.

도 2는 도 1의 장치를 이용한 점용접을 설명하는 도면이다.FIG. 2 is a view for explaining spot welding using the apparatus of FIG. 1.

도 3은 도 1의 장치로 점용접한 한 쌍의 판재의 단면도이다.3 is a cross-sectional view of a pair of sheet materials spot welded with the apparatus of FIG. 1.

도 4는 본 발명에 따른 회전교반 점용접 장치의 개략적인 도면이다.Figure 4 is a schematic diagram of a rotary stirring spot welding apparatus according to the present invention.

도 5는 회전교반 점용접 장치에서 핀의 삽입 깊이와 용접부 강도 사이의 관계를 보여주는 그래프이다.5 is a graph showing the relationship between the insertion depth of the pin and the weld strength in the rotary stirring spot welding apparatus.

도 6은 본 발명에 따른 회전교반 점용접 장치의 동작을 보여주는 순서도이다.Figure 6 is a flow chart showing the operation of the rotary stirring spot welding apparatus according to the present invention.

도 7은 본 발명에 따른 회전교반 접용접 장치로 점용접한 한 쌍의 판재의 단면도이다.7 is a cross-sectional view of a pair of plate welded by a rotary stirring welding device according to the present invention.

도 8은 종래기술과 본 발명에 따른 점용접 작업의 성능을 비교한 그래프이다.8 is a graph comparing the performance of the spot welding operation according to the prior art and the present invention.

<도면의 주요 부분의 부호의 설명><Explanation of symbols of main parts in drawings>

100: 점용접 장치 102: 프레임100: spot welding device 102: frame

108: 회전기구 110: 이송부108: rotating mechanism 110: transfer unit

112: 구동부 114: 회전기구 핀112: drive unit 114: rotary mechanism pin

116: 지지대 118: 변위 측정부116: support 118: displacement measuring unit

120: 구동 제어부 130: 이송 제어부120: drive control unit 130: transfer control unit

140: 계산기 150: 제어부140: calculator 150: control unit

본 발명은 마찰열을 이용하여 복수의 판재를 겹치기 용접하는 마찰교반 점용접 장치에 관한 것이다. 더 구체적으로, 본 발명의 상기 점용접 장치의 프레임의 변위를 측정하여 용접 핀의 삽입 깊이를 일정하게 제어함으로써 정밀한 깊이로 용접할 수 있다.The present invention relates to a friction stir spot welding device that overlaps and welds a plurality of sheets using frictional heat. More specifically, it is possible to weld to a precise depth by measuring the displacement of the frame of the spot welding apparatus of the present invention to control the insertion depth of the welding pins constantly.

점용접은 2 매 이상의 겹친 판재를 점 형태로 용접하는 기밀 또는 수밀을 요하지 않는 용접 기술이다. 점용접의 가장 일반적인 형태는 전기 저항 점용접이다. 이 기술은 2 개의 전극 사이에 압력을 가하여 판재를 고정한 상태에서 전류를 흐르게 하여 발생한 주울열을 이용하여 판재를 접합한다. 이 기술은 자동차, 가전 등의 두께 3mm 이하의 판재 접합에 주로 사용한다.Spot welding is a welding technique that does not require airtight or watertight welding of two or more overlapping sheets in the form of spots. The most common form of spot welding is electric resistance spot welding. This technique joins the plate by using Joule heat generated by applying a current between two electrodes to flow a current while the plate is fixed. This technology is mainly used for joining plates of 3mm or less in automobiles and home appliances.

하지만, 최근 경량화에 대한 요구가 증대하면서 알루미늄, 마그네슘 등과 같 은 비철금속의 용접에 대한 수요가 증가하고 있다. 일반적으로 경량의 비철금속은 전기저항은 낮고 열전도도는 큰 특성을 갖는다. 이러한 특성은 전기 저항 용접을 어렵게 하는 원인이 된다.However, as the demand for lightweighting has recently increased, the demand for welding of nonferrous metals such as aluminum and magnesium has increased. In general, lightweight nonferrous metals have low electrical resistance and large thermal conductivity. This property causes the electric resistance welding to be difficult.

현재 산업체에서 주로 사용하는 전기 저항 용접은 교류전원을 사용하는데, 이 기술은 저항이 높고 열전도도가 낮은 철강재의 용접에는 적합하지만, 경량 소재에서는 통전 방향이 바뀌는 지점에서의 무효 전력에 의해 용접이 어렵다.Electric resistance welding, which is mainly used in industry, uses AC power. This technology is suitable for welding steel with high resistance and low thermal conductivity, but it is difficult to weld due to reactive power at the point where the direction of energization changes in light weight material. .

이러한 문제를 개선하기 위해 직류 전원 또는 3 상 저주파 전원을 이용한 용접이 사용된다. 하지만, 이러한 기술은 장치 비용이 고가이고 전기 에너지의 소비가 크기 때문에 사용이 제한적이다.To remedy this problem, welding with direct current power or three-phase low frequency power is used. However, these technologies are limited in their use because of the high cost of the device and the high consumption of electrical energy.

따라서 이들에 대한 대안으로서 마찰교반 점용접 기술이 제안되었다. 마찰교반 점용접은 회전 공구의 선단에 부착된 핀을 접합하고자 하는 소재와 마찰시켜 발생한 열로 용접을 수행하는 기술이다. 또, 용접되는 소재와의 간섭을 피하기 위해 마찰교반 점용접 장치는 C자 형태의 프레임으로 이루어진다.Therefore, a friction stir spot welding technique has been proposed as an alternative. Friction stir spot welding is a technique that performs welding with heat generated by rubbing a pin attached to the tip of a rotary tool with a material to be joined. Further, in order to avoid interference with the material to be welded, the friction stir spot welding device is made of a C-shaped frame.

종래의 마찰교반 점용접 장치는 로봇과 같은 시스템의 일부로 제공된다. 이러한 종래의 점용접 장치는 구동기가 회전 공구와 함께 상하로 이동하는 구조로 되어 있어 장치의 부피가 커지고 부하 중량도 커지는 단점이 있었다. 따라서 이와 같은 문제를 해소하기 위해 도 1과 2에 도시한 것과 같은 일본특허공개 제2002-137067호가 제안되었다.Conventional friction stir spot welding devices are provided as part of a system such as a robot. The conventional spot welding apparatus has a structure in which the driver moves up and down with the rotary tool, so that the volume of the apparatus is increased and the load weight is also increased. Therefore, Japanese Patent Laid-Open Publication No. 2002-137067 as shown in Figs. 1 and 2 has been proposed to solve such a problem.

도 1과 2에 도시한 것과 같이 상기 문헌에 따르면, 마찰교반 점용접 장치(20)는 대체로 C자형(도면에는 거울상의 C자형)의 프레임(21)으로 이루어진다. 프 레임의 상단 쪽에는 모터(25)의 구동력을 회전축(26)에 전달하는 회전 전달 수단(30)이 설치되고 회전축(26)의 선단에는 회전자(22)가 달린 헤드(40)가 설치된다. 회전자(22) 맞은편의 프레임(21)의 하단에는 용접 판재(P1, P2)를 지지하는 지지대(23)가 설치된다.According to the above document as shown in Figs. 1 and 2, the friction stir spot welding device 20 generally consists of a frame 21 of C shape (mirror shape C shape in the drawing). Rotation transmission means 30 for transmitting the driving force of the motor 25 to the rotating shaft 26 is installed on the upper side of the frame, and the head 40 with the rotor 22 is installed at the tip of the rotating shaft 26. . On the lower end of the frame 21 opposite the rotor 22, a support 23 for supporting the welding plate materials P1 and P2 is provided.

따라서 용접될 한 쌍의 판재(P1, P2)를 지지대(23)에 올려놓고 회전축(26)을 회전시키면 회전자(22)의 핀(51)이 마찰교반을 통해 가하는 압력과 열에 의해 판재(P1, P2)는 도 3에 도시한 것과 같은 형태로 서로 용접된다.Accordingly, when the pair of plates P1 and P2 to be welded are placed on the support 23 and the rotating shaft 26 is rotated, the plate 51 is formed by the pressure and heat applied by the pin 51 of the rotor 22 through friction stir. , P2) is welded to each other in the form as shown in FIG.

하지만 이와 같은 종래기술의 마찰교반 점용접 장치(20)는 마찰력을 발생시키기 위해 회전자(22)의 핀(51)을 통해 지지대(23)에 가해지는 압력 및 회전축(26)의 회전에 따라 발생하는 비틀림 등의 힘에 의해 프레임(21)이 휘어지는 문제가 있다. 이렇게 되면, 핀(51)의 삽입 깊이가 얕아서 소재의 교반 작용이 충분하지 못하여 상부 및 하부 판재(P1, P2) 사이의 접합이 제대로 이루어지지 못하게 된다. 이를 해소하기 위해서 프레임(21)의 강성을 증가시키는 방법이 있으나, 이는 중량 증가와 프레임 크기 증가를 초래하여 바람직하지 않다.However, the friction stir spot welding device 20 according to the related art is generated according to the pressure applied to the support 23 through the pin 51 of the rotor 22 and the rotation of the rotary shaft 26 to generate frictional force. There is a problem that the frame 21 is bent by a force such as torsion. In this case, since the insertion depth of the pin 51 is shallow, the stirring action of the material is not sufficient, and the bonding between the upper and lower plate materials P1 and P2 is not properly performed. In order to solve this problem, there is a method of increasing the rigidity of the frame 21. However, this causes an increase in weight and an increase in frame size, which is not preferable.

따라서 본 발명은 전술한 종래 기술의 문제를 해결하기 위해 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 회전교반 점용접 장치에서 프레임의 변위를 측정하여 용접 핀의 삽입 깊이를 일정하게 제어함으로써 정밀한 깊이로 용접하고 그에 따라 접합강도를 향상시키는 것이다.Therefore, the present invention has been made to solve the above-mentioned problems of the prior art, the object of the present invention is to measure the displacement of the frame in a rotary stir spot welding device to weld to a precise depth by constantly controlling the insertion depth of the welding pin Accordingly, the bonding strength is improved.

전술한 본 발명의 목적을 달성하기 위해 본 발명은 용접될 판재를 안착하는 지지대가 하단에 장착된 프레임; 상기 프레임의 상단 쪽에 연결된 말단에 용접 핀이 장착된 회전기구; 상기 회전기구를 회전시키는 구동부; 상기 프레임의 변위를 측정하는 변위 측정기; 및 상기 프레임의 변위에 따라 상기 회전기구의 위치를 보정하는 이송부를 포함하는 마찰교반 점용접 장치를 제공하는 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object of the present invention, the present invention includes a frame mounted on the bottom support for mounting the plate to be welded; A rotary mechanism equipped with a welding pin at an end connected to an upper side of the frame; A driving unit for rotating the rotating mechanism; A displacement measuring device measuring a displacement of the frame; And it characterized in that it provides a friction stir spot welding device comprising a transfer unit for correcting the position of the rotating mechanism according to the displacement of the frame.

본 발명의 점용접 장치는 상기 변위 측정기에서 측정한 변위를 계산하는 계산부; 상기 계산부의 변위 계산에 따라 상기 이송부를 제어하는 이송 제어부를 더 포함할 수 있다.Spot welding apparatus of the present invention includes a calculation unit for calculating the displacement measured by the displacement measuring device; The apparatus may further include a transfer control unit controlling the transfer unit according to the displacement calculation of the calculation unit.

본 발명의 점용접 장치는 전체 동작을 제어하는 제어부를 더 포함할 수 있으며, 상기 제어부는 상기 프레임에 장착되거나 상기 점용접 장치가 장착되는 시스템에 장착되면 바람직하다.The spot welding apparatus of the present invention may further include a controller for controlling the entire operation, and the controller is preferably mounted on the frame or the system in which the spot welding apparatus is mounted.

본 발명의 점용접 장치에 있어서, 상기 변위 측정기는 스트레인 게이지인 것을 특징으로 한다.In the spot welding apparatus of this invention, the said displacement measuring device is a strain gauge, It is characterized by the above-mentioned.

본 발명의 점용접 장치에 있어서, 상기 변위 측정기는 상기 프레임의 적어도 2 지점의 거리를 측정하는 것을 특징한다.In the spot welding apparatus of the present invention, the displacement measuring device measures a distance of at least two points of the frame.

본 발명의 점용접 장치에 있어서, 상기 변위 측정기는 레이저 변위 센서인 것을 특징으로 한다.In the spot welding apparatus of this invention, the said displacement measuring device is a laser displacement sensor, It is characterized by the above-mentioned.

또, 본 발명의 점용접 장치는 용접 작업 중에 상기 프레임에 일어나는 변위 를 측정하고 이 값을 기준으로 상기 회전기구의 위치를 제어하여 상기 회전기구 핀의 삽입 깊이를 일정하게 유지하도록 구성된 것을 특징으로 한다.In addition, the spot welding apparatus of the present invention is configured to measure the displacement occurring in the frame during the welding operation and to control the position of the rotary mechanism based on this value to maintain a constant insertion depth of the rotary mechanism pin. .

이하 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부도면을 참조하여 더 상세히 설명한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in more detail with reference to the accompanying drawings.

도 4는 본 발명에 따른 회전교반 점용접 장치의 개략적인 도면이다.Figure 4 is a schematic diagram of a rotary stirring spot welding apparatus according to the present invention.

본 발명에 따른 회전교반 점용접 장치(100)는 종래와 마찬가지로 로봇과 같은 전체 시스템(도시 생략)의 일부로 장착된다. 또, 점용접 장치(100)는 C자 형태의 프레임(102), 이 프레임(102)의 상단(104a)에 연결되어 하부로 연장된 주축(106), 이 주축(106) 내에 회전 가능하게 장착된 회전기구(108), 주축(106)을 프레임(102)에 위치 조절 가능하게 연결하는 이송부(110) 및 이 이송부(110) 위쪽에 장착되어 회전기구(108)를 회전시키는 구동부(112)를 포함한다. 회전기구(108)의 말단에는 점용접 작업을 위한 핀(114)이 장착되어 있고, 그 맞은편의 프레임(102)의 하단(104b)에는 지지대(116)가 설치되어 용접될 한 쌍의 판재(160)를 지지한다. 물론, 판재(160)는 셋 이상일 수 있다.The rotary stirring spot welding apparatus 100 according to the present invention is mounted as part of an entire system (not shown), such as a robot. In addition, the spot welding apparatus 100 is rotatably mounted in the C-shaped frame 102, the main shaft 106 connected to the upper end 104a of the frame 102 and extended downward, and the main shaft 106. The rotating mechanism 108, the transfer unit 110 connecting the main shaft 106 to the frame 102 so that the position can be adjusted, and the driving unit 112 mounted above the transfer unit 110 to rotate the rotating mechanism 108. Include. A pin 114 for spot welding is mounted at the end of the rotary mechanism 108, and a pair of plate 160 to be welded with a support 116 is installed at the lower end 104b of the frame 102 opposite thereto. ). Of course, the plate 160 may be three or more.

한편, 프레임(102)에는 변위 측정기(118)가 장착되어 프레임(102)의 변위를 측정한다. 또, 본 발명의 점용접 장치(100)는 구동부(112)를 제어하는 구동 제어부(120), 이송부(110)를 제어하는 이송 제어부(130), 변위 측정기(118)에 의해 측정된 프레임(102)의 변위를 계산하는 계산기(140) 및 용접 작업을 비롯한 전체 동작을 제어하는 제어부(150)를 더 포함한다. 여기서, 구동 제어부(120), 이송 제어 부(130) 및 계산기(140) 및 제어부(150)는 점용접 장치(100)의 프레임(102)에 장착될 수 있다. 이와 달리, 로봇과 같은 시스템(도시 생략)에 장착되어 본 발명의 점용접 장치(100)를 제어할 수도 있다. 또한, 구동 제어부(120), 이송 제어부(130) 및 계산기(140)를 제어부(150)의 일부로서 구현하는 것도 가능하다.On the other hand, the displacement measuring instrument 118 is mounted to the frame 102 to measure the displacement of the frame 102. In addition, the spot welding apparatus 100 of the present invention is the frame 102 measured by the drive control unit 120 for controlling the drive unit 112, the transfer control unit 130 for controlling the transfer unit 110, the displacement measuring unit 118. It further includes a calculator 140 for calculating the displacement of the) and a controller 150 for controlling the overall operation, including the welding operation. Here, the driving controller 120, the transfer control unit 130, the calculator 140, and the controller 150 may be mounted on the frame 102 of the spot welding apparatus 100. Alternatively, it may be mounted on a system such as a robot (not shown) to control the spot welding apparatus 100 of the present invention. In addition, the driving controller 120, the transfer controller 130, and the calculator 140 may be implemented as part of the controller 150.

변위 측정기(118)는 예컨대 스트레인 게이지에 의해 구현될 수 있다. 스트레인 게이지는 프레임(102)의 변위가 발생하면 그 길이가 변화되도록 프레임(102)에 부착되어 있다. 스트레인 게이지의 길이가 변하면 저항변화가 초래되므로 전류가 스트레인 게이지에 흐르면 전압변화가 검출된다. 이렇게 검출된 값은 계산부(140)로 전달되고, 계산부(140)는 이 값을 계산하여 프레임(102)의 변위를 측정하게 된다. 이렇게 되면, 이송 제어부(130)는 이송부(110)를 제어하여 회전기구(108)의 위치를 제어하게 한다.Displacement meter 118 may be implemented by, for example, a strain gauge. The strain gauge is attached to the frame 102 so that its length changes when displacement of the frame 102 occurs. Changing the length of the strain gauge causes a change in resistance, so a voltage change is detected when a current flows through the strain gauge. The detected value is transferred to the calculator 140, and the calculator 140 calculates the value to measure the displacement of the frame 102. In this case, the transfer control unit 130 controls the transfer unit 110 to control the position of the rotary mechanism 108.

이와 달리, 변위 측정기(118)는 레이저 변위 센서로서 구현하는 것도 가능하다.Alternatively, the displacement meter 118 may be implemented as a laser displacement sensor.

이하 도 5를 참조하여 회전기구(108)의 위치를 제어하는 이유를 살펴본다. 도 5는 회전교반 점용접 장치에서 핀의 삽입 깊이와 용접부 강도 사이의 관계를 보여주는 그래프이다.Hereinafter, the reason for controlling the position of the rotating mechanism 108 will be described with reference to FIG. 5. 5 is a graph showing the relationship between the insertion depth of the pin and the weld strength in the rotary stirring spot welding apparatus.

도 5에 도시한 것과 같이, 용접부의 강도는 핀의 삽입 깊이에 따라 증가하다가 일정 깊이 이상이 되면 오히려 감소한다. 즉 핀의 삽입 깊이가 부족한 경우에는 판재 사이의 계면의 접합이 이루어지지 않아서 용접부 강도가 낮으나 핀의 삽입 깊이가 알맞은 경우에는 충분한 용접부 강도가 얻어진다. 한편 삽입 깊이가 지나치게 깊은 경우에는 용접부 강도는 오히려 감소한다.As shown in Figure 5, the strength of the weld portion increases with the insertion depth of the pin, but rather decreases when it is above a certain depth. In other words, when the insertion depth of the pin is insufficient, the weld strength is low because the interface between the plates is not formed, but sufficient weld strength is obtained when the insertion depth of the pin is appropriate. On the other hand, when the insertion depth is too deep, the weld strength is rather reduced.

이 때문에, 판재의 종류, 두께 등에 따라 최적의 삽입 깊이를 정하게 되며, 이 삽입 깊이에 맞춰 회전기구(108)의 핀(114)을 판재(160)에 삽입하게 된다.Therefore, the optimum insertion depth is determined according to the type, thickness, etc. of the plate, and the pin 114 of the rotary mechanism 108 is inserted into the plate 160 in accordance with the insertion depth.

하지만, 이와 같이 최적의 삽입 깊이가 정해지더라도 회전기구(108)의 회전 중에 비틀림 등의 힘에 의해 프레임(102)이 휘거나 하면 회전기구(108)의 핀(114)이 정해진 삽입 깊이만큼 판재(160)에 삽입하지 못하게 된다. 즉, 이 삽입 깊이에 따라 회전기구(108)의 핀(114)을 하강시키더라도 프레임(102)의 비틀림에 의해 실제 판재(160)의 위치가 변하기 때문이다.However, even if the optimal insertion depth is determined in this way, if the frame 102 bends due to a torsion or the like during the rotation of the rotary mechanism 108, the pin 114 of the rotary mechanism 108 has a predetermined insertion depth. It will not be inserted into 160. That is, even if the pin 114 of the rotation mechanism 108 is lowered according to the insertion depth, the position of the actual plate 160 is changed by the twisting of the frame 102.

따라서 본 발명에서는 이를 방지하기 위해 전술한 것과 같이 변위 측정기(118)와 계산기(140)를 사용한다.Therefore, in the present invention, the displacement measurer 118 and the calculator 140 are used as described above to prevent this.

변위 측정기(118)는 전술한 것과 같은 스트레인 게이지 등을 사용할 수 있고, 바람직하게는 프레임(102)의 2 지점을 측정함으로써 프레임(102)의 변위를 알 수 있다. 이를 구체적으로 설명하면, 점용접 장치(100)에 하중을 가하지 않은 상태에서 프레임(102)의 임의의 2 지점의 위치를 측정하고, 하중을 가한 상태에서 하중에 따른 변위 측정기(118)의 출력을 측정하고 이 데이터를 기준으로 임의의 2 지점의 위치 변동을 계산할 수 있다. 더 바람직하게는 프레임(102)의 3 이상의 지점의 변위를 계산하면 더욱 정밀한 보정을 수행할 수 있다.The displacement measuring instrument 118 may use a strain gauge or the like as described above, and preferably the displacement of the frame 102 may be known by measuring two points of the frame 102. In detail, the position of any two points of the frame 102 is measured while the load welding device 100 is not loaded, and the output of the displacement measuring instrument 118 according to the load is measured in the state where the load is applied. You can measure and calculate the change in position of any two points based on this data. More preferably, calculating the displacement of three or more points of the frame 102 can perform more precise correction.

이와 같은 방법으로 변위 측정기(118)와 계산기(140)는 프레임(102)의 비틀 림 등에 의한 변위를 측정하여 제어부(150)에 전송하면 제어부(150)는 이 데이터에 기초하여 이송 제어부(130)를 통해 이송부(110)를 제어한다. 그 결과 이송부(110)는 제어 신호에 기초하여 회전기구(108)의 위치를 보정함으로써 최적의 삽입 깊이로 회전기구(108)의 핀(114)이 판재(160) 안으로 삽입될 수 있게 해준다.In this way, the displacement measuring unit 118 and the calculator 140 measure the displacement of the frame 102 due to the torsion, etc., and transmit the displacement to the control unit 150. The control unit 150 controls the transfer control unit 130 based on the data. Control the transfer unit 110 through. As a result, the transfer unit 110 corrects the position of the rotary mechanism 108 based on the control signal, thereby allowing the pin 114 of the rotary mechanism 108 to be inserted into the plate 160 with an optimal insertion depth.

이어 도 6의 순서도를 도 4와 함께 참조하여 본 발명에 따른 회전교반 점용접 장치의 동작을 설명한다.Next, the operation of the rotary stir spot welding apparatus according to the present invention will be described with reference to the flowchart of FIG. 6.

먼저 시편 즉 판재(160)를 지지대(116)에 장착하고 작업 조건을 설정한 다음(S102), 작업을 개시한다(S104).First, the specimen, that is, the plate 160 is mounted on the support 116 and the working conditions are set (S102), and then the operation is started (S104).

구동제어부(120)의 제어에 의해 구동부(112)가 작동하면, 회전기구(108)가 하강하여(S106) 용접 작업을 시작한다(S108).When the driving unit 112 is operated by the control of the driving control unit 120, the rotating mechanism 108 is lowered (S106) to start the welding operation (S108).

변위 측정부(140)와 계산기(140)가 프레임(102)의 변위를 측정하고 이 변위가 설정값보다 큰지 판단한다(S110).The displacement measuring unit 140 and the calculator 140 measure the displacement of the frame 102 and determine whether the displacement is greater than the set value (S110).

프레임 변위가 설정값보다 큰 경우에는 이송 제어부(130)가 이송부(110)를 제어하여 회전기구(108)의 위치를 보정하고(S122), 용접 작업을 계속한다.If the frame displacement is larger than the set value, the transfer control unit 130 controls the transfer unit 110 to correct the position of the rotary mechanism 108 (S122), and continues the welding operation.

프레임 변위가 설정값을 초과하지 않는다면 용접 작업을 계속한 다음, 용접이 제대로 수행되었는지 검사한다(S112).If the frame displacement does not exceed the set value, the welding operation is continued, and then the welding is properly performed (S112).

용접이 제대로 수행되지 않았다면 다시 S110으로 돌아가 이전 작업을 수행한다. 용접이 제대로 수행되었다면 용접을 종료한다(S114).If the welding was not performed properly, go back to S110 to perform the previous operation. If the welding is properly performed, the welding is terminated (S114).

이어 회전기구(106)를 상승시키고(S116) 전체 작업을 종료한다(S120).Then, the rotating mechanism 106 is raised (S116) and the entire operation is finished (S120).

이와 같이 하여, 용접 작업 중에 프레임(102)에 변위가 생기면 이 변위만큼 회전기구(104)의 위치를 보정함으로써 정밀한 용접 작업을 수행할 수 있다.In this way, if a displacement occurs in the frame 102 during the welding operation, precise welding operation can be performed by correcting the position of the rotating mechanism 104 by this displacement.

이와 같이 본 발명의 회전교반 점용접 장치를 이용하여 용접한 한 쌍의 판재의 단면을 도 7을 참조하여 살펴본다.Thus, the cross section of a pair of plate welded using the rotary stirring spot welding apparatus of the present invention will be described with reference to FIG.

도 7에 도시한 것과 같이 상부 판재와 하부 판재의 계면에서 재료의 소성 유동이 발생하여 접합이 정상적으로 이루어진 것을 알 수 있다. 특히, 접합부의 폭(W2)은 도 3의 종래기술의 것과 비교할 때 더 큰 것을 알 수 있다As shown in FIG. 7, it can be seen that the plastic flow of the material occurs at the interface between the upper plate and the lower plate, so that bonding is normally performed. In particular, it can be seen that the width W2 of the junction is greater when compared to that of the prior art of FIG. 3.

이어 도 8의 그래프를 참조하여 종래기술과 본 발명에 따른 점용접 작업의 성능을 비교한다.Then compare the performance of the spot welding operation according to the prior art and the present invention with reference to the graph of FIG.

도 8에서 알 수 있듯이, 본 발명의 접합강도는 종래기술의 것에 비해 높다. 또, 종래기술에서는 평균치(M2)를 중심으로 상한과 하한의 폭 편차가 큰데 반해, 본 발명에서는 평균치(M2)를 중심으로 작은 편차를 보이고 있음을 알 수 있다. 이와 같은 높고도 안정된 접합 강도는 전술한 바와 같이 프레임의 변위를 측정하고 이에 따라 회전기구(106)의 위치를 보정함으로써 달성한다.As can be seen in Figure 8, the bonding strength of the present invention is higher than that of the prior art. In addition, in the prior art, the deviation between the upper limit and the lower limit is large around the average value M2, whereas the present invention shows a small deviation around the average value M2. This high and stable bond strength is achieved by measuring the displacement of the frame as described above and thus correcting the position of the rotating mechanism 106.

전술한 바와 같이, 본 발명의 회전교반 점용접 장치는 프레임의 변위를 측정하여 용접 핀의 삽입 깊이를 일정하게 제어함으로써 정밀한 깊이로 용접하고 그에 따라 접합강도를 향상시킬 수 있다.As described above, the rotary stir spot welding apparatus of the present invention can measure the displacement of the frame and constantly control the insertion depth of the welding pin to weld to a precise depth, thereby improving the bonding strength.

상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경할 수 있음을 이해할 것이다.Although the above has been described with reference to a preferred embodiment of the present invention, those skilled in the art to which the present invention pertains without departing from the spirit and scope of the present invention as set forth in the claims below It will be understood that modifications and variations can be made.

Claims (7)

용접될 판재를 안착하는 지지대가 하단에 장착된 프레임; A frame mounted at a lower end of the support for mounting the plate to be welded; 상기 프레임의 상단 쪽에 연결된 말단에 용접 핀이 장착된 회전기구; A rotary mechanism equipped with a welding pin at an end connected to an upper side of the frame; 상기 회전기구를 회전시키는 구동부; A driving unit for rotating the rotating mechanism; 상기 프레임의 변위를 측정하는 변위 측정기; 및 A displacement measuring device measuring a displacement of the frame; And 상기 프레임의 변위에 따라 상기 회전기구의 위치를 보정하는 이송부를 포함하는 것을 특징으로 하는 마찰교반 점용접 장치.Friction stir spot welding device comprising a transfer unit for correcting the position of the rotating mechanism in accordance with the displacement of the frame. 제1항에 있어서, The method of claim 1, 상기 변위 측정기에서 측정한 변위를 계산하는 계산부; A calculation unit calculating a displacement measured by the displacement meter; 상기 계산부의 변위 계산에 따라 상기 이송부를 제어하는 이송 제어부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 마찰교반 점용접 장치.Friction stir spot welding apparatus further comprises a transfer control unit for controlling the transfer unit in accordance with the displacement calculation of the calculation unit. 제1항 또는 제2항에 있어서, 전체 동작을 제어하는 제어부를 더 포함하며, 상기 제어부는 상기 프레임에 장착되거나 상기 점용접 장치가 장착되는 시스템에 장착되는 것을 특징으로 하는 마찰교반 점용접 장치.The friction stir spot welding device according to claim 1 or 2, further comprising a control unit for controlling the overall operation, wherein the control unit is mounted to the frame or the system in which the spot welding device is mounted. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 변위 측정기는 스트레인 게이지인 것을 특징으로 하는 마찰교반 점용접 장치.3. The friction stir spot welding device according to claim 1 or 2, wherein the displacement measuring device is a strain gauge. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 변위 측정기는 상기 프레임의 적어도 2 지점의 거리를 측정하는 것을 특징으로 하는 마찰교반 점용접 장치.3. The friction stir spot welding device according to claim 1 or 2, wherein the displacement measuring device measures a distance of at least two points of the frame. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 변위 측정기는 레이저 변위 센서인 것을 특징으로 하는 마찰교반 점용접 장치.The friction stir spot welding device according to claim 1 or 2, wherein the displacement measuring device is a laser displacement sensor. 제1항 또는 제2항에 있어서, 용접 작업 중에 상기 프레임에 일어나는 변위를 측정하고 이 값을 기준으로 상기 회전기구의 위치를 제어하여 상기 회전기구 핀의 삽입 깊이를 일정하게 유지하도록 구성된 것을 특징으로 하는 마찰교반 점용접 장치.3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that it is configured to measure the displacement occurring in the frame during the welding operation and to control the position of the rotating mechanism based on this value to keep the insertion depth of the rotating mechanism pin constant. Friction stir spot welding device.
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