KR100809643B1

KR100809643B1 - 마찰용접장치

Info

Publication number: KR100809643B1
Application number: KR1020060104872A
Authority: KR
Inventors: 정운규
Original assignee: 정운규
Priority date: 2006-10-27
Filing date: 2006-10-27
Publication date: 2008-03-07

Abstract

본 발명은 고정된 하나의 모재의 양단에 다른 모재를 용접함에 있어서, 모재의 양단을 동시에 용접함으로써 용접되는 시간을 단축시키고 생산성을 증가시킬 수 있는 마찰용접장치에 관한 것이다.

본 발명에 따르면, 제1 모재(31)를 고정시키는 바이스(32)가 구비된 고정수단(30)과, 상기 고정수단(30)의 양측에 간격을 두고 위치되며 상기 제1 모재(31)의 양단에 각각 대면되도록 제2 모재(51,51)를 클램프하는 회전척(52,52)이 구비된 한 쌍의 회전수단(50,50)과, 상기 제2 모재(51,51)가 제1 모재(31)를 가압하도록 회전수단(50,50)을 축방향으로 이동시키는 이동수단(55)이 구비되는 마찰용접장치가 제공된다.

고정수단, 제1 모재, 바이스, 회전수단, 제2 모재, 회전척, 이동수단

Description

마찰용접장치{Apparatus for a friction welding}

도 1은 종래의 일실시예를 도시한 단면도

도 2는 본 발명에 의한 일실시예를 도시한 정면도

도 3은 본 발명에 의한 다른 실시예를 도시한 정면도

도 4는 본 발명에 의한 구성의 일부를 도시한 평면도

도 5는 본 발명에 의한 다른 구성을 도시한 측면도

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

30 : 고정수단 31 : 제1 모재

32 : 바이스 45 : 스플라인축

50 : 회전수단 51 : 제2 모재

52 : 회전척 55 : 이동수단

본 발명은 모재를 서로 마찰시켜 용접할 수 있는 마찰용접장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 하나의 고정된 모재의 양측에서 다수의 모재가 회전되어 용접될 수 있는 마찰용접장치에 관한 것이다.

일반적으로 마찰용접장치는 고정된 모재에 회전되는 모재를 가압 접촉시켜 상호간에 마찰에 의한 발열을 이용하여 모재와 모재를 용접하는 장치이다. 이와 같은 마찰용접장치는 용제를 필요로 하지 않으며 이종금속이나 비금속 또는 비철금속과 같이 일반적으로 용접하기 힘든 모재들도 용접이 가능할 뿐만 아니라 장치의 구조가 간단하고 용접에 소요되는 시간을 단축시킬 수 있는 것으로, 종래의 마찰용접장치가 도 1에 도시되어 있다. 도 1에 도시된 바와 같이, 모재(10)를 클램프하여 고정시키는 고정척(12)이 구비된 고정홀더(11)와, 상기 고정홀더(11)의 대응된 위치에서 모재(10)를 클램프하여 회전시키는 회전척(14)이 구비된 회전홀더(13)가 구비되어 있다. 상기 구성에 있어서, 상기 고정홀더(11) 또는 회전홀더(13)가 이동되어 상기 두 모재(10)가 서로 접촉되는데, 상기 접촉된 위치에서 회전홀더(13)는 고정홀더(11) 측으로 일정 속도로 이송되면서 고정홀더(11) 측으로 가압하게 된다. 이때 회전홀더(13)에서 클램프되어 회전되는 모재(10)의 회전력과 가압력에 의한 마찰과 발열에 의해 두 모재(10)는 용접되게 된다.

하지만, 모재(10)의 양단에 각각 모재(10)를 용접시켜야 할 경우에는 고정된 모재(10)의 일단을 상기와 같은 방법에 의해 용접을 실시한 후에 타단을 다시 용접해야 된다. 이때 먼저 용접된 모재(10)의 일단은 마찰열로 인해 가열된 상태이므로 손으로 모재(10)를 잡아 언로드 시키거나 그 위치를 바꿀 경우에 위험할 수 있으며, 이를 방지하기 위해 보조기구를 이용하거나 열을 식힌 후에 모재(10)의 위치를 변경하여 용접을 해야 한다. 이로 인해 모재(10)의 양단에 용접을 완료하는데 시간이 매우 오래 걸리거나 가열된 상태에서 그 위치를 바꿀 경우 위험이 따르며 먼저 용접된 부위가 타단의 용접시 변형의 우려가 있을 뿐만 아니라 생산성이 저하되며 작업상 번거로움이 따른다.

또한 상기 모재(10)가 파이프형상이거나 모재(10)의 접촉면이 특정 위치에서 용접되어야 할 경우에 있어서는, 회전홀더(13) 측의 가압력과 회전력 등을 제어할 수 있는 특별한 장치가 구비되어 있지 않으므로 파이프형상과 같이 모재(10) 간의 접촉면이 상대적으로 적은 경우에는 회전되는 모재(10)의 가압력과 회전력에 의해 용접면에 변형이 생겨 용접불량을 초래할 수 있으며, 또한 특정 방향에서 모재(10)가 서로 용접되어야 할 경우에는 회전되는 모재(10)의 위치를 파악할 수 없으므로 용접이 매우 번거롭거나 용접이 불가능하여 환봉과 같은 단순 용접 소재만을 용접하는 단점이 있다.

본 발명은 전술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목 적은 고정된 하나의 모재의 양단에 다른 모재를 용접함에 있어서, 모재의 양단을 동시에 용접함으로써 용접되는 시간을 단축시키고 생산성을 증가시킬 수 있을 뿐만 아니라 다양한 형상의 모재를 쉽게 용접할 수 있는 마찰용접장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 특징에 따르면, 제1 모재(31)를 고정시키는 바이스(32)가 구비된 고정수단(30)과, 상기 고정수단(30)의 양측에 간격을 두고 위치되며 상기 제1 모재(31)의 양단에 각각 대면되도록 제2 모재(51,51)를 클램프하는 회전척(52,52)이 구비된 한 쌍의 회전수단(50,50)과, 상기 제2 모재(51,51)가 제1 모재(31)를 가압하도록 회전수단(50,50)을 축방향으로 이동시키는 이동수단(55)이 구비된 것을 특징으로 하는 마찰용접장치가 제공된다.

본 발명의 다른 특징에 따르면, 상기 한 쌍의 회전수단(50,50)은 스플라인축(45)에 의해 서로 연결되며, 상기 스플라인축(45)은 그 외주면에 간격을 두고 결합된 기어(46)와 이와 맞물리도록 상기 각 회전수단(50,50)의 회전축에 결합되는 기어(46)에 의해 회전되는 것을 특징으로 하는 마찰용접장치가 제공된다.

본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 상기 이동수단(55)에는 비례압력 및 비례유량밸브(56,57)가 더 구비되며, 상기 비례압력 및 비례유량밸브(56,57)에 의해 상 기 이동수단(55)의 이동속도와 미는 힘 그리고 정지위치가 제어되는 것을 특징으로 하는 마찰용접장치가 제공된다.

본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 상기 고정수단(30)은 한 쌍으로 이루어져 좌우로 간격조절이 가능하며, 상기 바이스(32)는 가이드(33) 상에서 슬라이드되어 상기 제1 모재(31)를 클램프하는 것을 특징으로 하는 마찰용접장치가 제공된다.

상술한 본 발명의 목적, 특징들 및 장점은 다음의 상세한 설명을 통하여 보다 분명해질 것이다. 이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면에 의거하여 설명하면 다음과 같다.

도 2와 도 3은 본 발명에 의한 바람직한 실시예를 도시한 정면도이고, 도 4와 도 5는 그 일부를 도시한 평면도 및 측면도이다. 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명은 프레임(20)의 상면에 위치되어 제1 모재(31)를 고정시키는 바이스(32)가 구비된 한 쌍의 고정수단(30)과, 상기 고정수단(30)의 양측에 간격을 두고 위치되며 상기 제1 모재(31)의 양단에 각각 대면되도록 제2 모재(51,51)를 클램프하여 회전시키는 회전척(52,52)이 구비된 한 쌍의 회전수단(50,50)과, 상기 제2 모재(51,51)가 제1 모재(31)를 가압하도록 회전수단(50,50)을 축방향으로 이동시키는 이동수단(55)과, 상기 고정수단(30)의 일측에 구비되어 상기 제1 및 제2 모재(31,51,51)가 용접되면 이를 수거할 수 있는 언로드수단(35)으로 구성되어 있다.

상기 구성에 있어서, 한 쌍의 회전수단(50,50)은 회전척(52,52)을 구동하기 위한 팬모터(53)를 포함한 구동모터(54)가 회전축에 벨트결합되어 있으며, 상기 구동모터(54)는 회전수단(50,50)에 각각 구비되며 각 구동모터(54)는 동일한 회전수를 갖는 동일 용량의 것으로 구비된다. 또한 상기 회전수단(50)은 이동수단(55)에 의해 전후로 이동함에 있어서, 프레임(20) 상에 구비된 가이드(21)를 따라 이동된다. 전술된 바와 같은 한 쌍의 회전수단(50,50)에 의해 제2 모재(51,51)의 선단면이 고정수단(30)에 고정된 제1 모재(31)의 양단면과 접촉되어 마찰되도록 가압하게 되며, 이에 의해 제1 모재(31)와 제2 모재(51,51)는 마찰열이 발생되어 용접된다.

또한 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 각 회전수단(50,50)은 스플라인축(45)에 의해 서로 연결되어 있으며, 상기 스플라인축(45)은 회전 가능하도록 베어링에 의해 지지되며 그 외주면에는 간격을 두고 기어(46)가 결합되어 있으며, 이 기어(46)와 맞물리도록 상기 각 회전수단(50,50)의 회전축의 외주면에 기어(46)가 결합되어 있다. 상기 스플라인축(45)에 의해 회전수단(50,50)의 회전수를 거의 동일하게 유지할 수 있을 뿐만 아니라 각 회전수단(50,50)의 회전축을 일정한 위치에서 정지시켜 위상을 제어할 수 있다.

또한 상기 스플라인축(45)에 의해 제1 모재(31)와 제2 모재(51,51)가 특정한 위치에서 용접이 가능하며, 더욱 바람직하게 상기 각 회전척(52,52)에는 제2 모재(51,51)를 특정 위치로 클램프할 수 있는 지그를 설치하고, 이 지그에 표시된 기준점이나 형상에 맞추어 제2 모재(51,51)를 체결하면 특정한 위치에서의 용접이 가능하며, 또한 상기 스플라인축(45)에 의해 두 회전수단(50,50)이 일정 위치에서 정 지되어 있으므로 별도의 셋팅이 없이도 연속적으로 제2 모재(51,51)를 클램프하여 용접할 수 있으므로 대량생산이 가능하다.

또한 상기 스플라인축(45)에 의해 회전력을 전달할 수 있으므로 하나의 회전수단(50)에만 구동모터(54)가 구비되어도 되나, 종동되는 회전수단(50)에 부하가 발생하게 되어 각 회전수단(50,50)의 회전수의 차이가 발생할 수 있으므로 각각의 회전수단(50,50)에 구동모터(54)가 구비되는 것이 바람직하다.

또한 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 고정수단(30)은 간격을 두고 한 쌍으로 구비되며, 프레임(20) 상에 구비된 가이드(22)를 따라 이동시켜 그 간격을 조정할 수 있는데, 이는 상기 제1 모재(31)의 양단에 근접된 위치에서 바이스(32)가 제1 모재(31)의 일측을 클램프하여 고정하도록 하기 위한 것으로, 제1 모재(31)의 길이가 달라지더라도 그 간격을 조정하여 가장 안정되게 제1 모재(31)를 고정하기 위함이다. 또한 바이스(32)는 양측에서 동시에 진입하여 제1 모재(31)를 클램프할 수 있도록 가이드(33) 상에서 슬라이드된다. 이는 종래처럼 랙과 피니어 기어를 이용하여 모재를 클램프할 경우에 백래쉬에 의해 모재가 정위치를 이탈하여 클램프되는 것을 방지하기 위한 것이다.

또한 이동수단(55)의 이송속도 및 가압력 그리고 정지위치 등을 제어할 수 있도록 비례압력밸브(56)와 비례유량밸브(57)가 더 구비되어 있으며, 상기 밸브(56,57)의 작동에 의해 이동수단(55)은 회전수단(50)의 이송속도와 가압력 그리고 정지위치를 제어하므로 파이프와 같은 접촉면적이 적은 모재의 용접에 있어서, 모재의 변형을 일으키지 않고 원활한 용접이 가능하게 된다.

또한 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 언로드수단(35)은 고정수단(30)의 일측에 위치되며, 실린더(38)가 일측에 구비되어 상하로 회동되는 회동암(36)에 의해 용접이 완료된 제1 및 제2 모재(31,51,51)가 수거되어 진다. 이는 마찰열로 인해 가열된 상태인 제1 및 제2 모재(31,51,51)를 손으로 잡을 수 없으므로 언로드수단(35)이 구비되어 신속하게 고정수단(30)으로부터 용접된 모재를 수거하고 새로운 제1 모재(31)를 고정시켜 생산성을 향상시키기 위한 것이다.

또한 상기 회동암(36)은 그 선단부에 용접된 제1 및 제2 모재(31,51,51)가 안착되도록 고리형상으로 되거나 또는 홈이 형성될 수 있으며, 이에 의해 수거된 제1 및 제2 모재(31,51,51)가 작업자의 손을 거치지 않고 자연스럽게 상방에서 하방으로 이송될 수 있도록 경사진 위치까지 회동된다. 또한 상기 회동암(36)의 후단에는 경사지게 형성된 거치대(39)가 더 구비되어 안전하게 제1 및 제2 모재(31,51,51)가 거치된다. 또한 설명되지 않은 부호는 상기 고정수단(30)의 일측에 언로드수단(35)을 결합하기 위해 상기 프레임(20)에 일단이 고정된 수직지지대(40)를 나타낸 것이다.

이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능함은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명백할 것이다.

이상에서와 같이 본 발명에 의하면, 고정수단(30)에 의해 고정된 제1모재(31)의 양단에서 제2모재(51,51)를 각각 회전시켜 동시에 용접시킬 수 있는 한 쌍의 회전수단(50)이 구비됨으로써, 종래처럼 제1 모재(31)의 양단에 별도로 제2 모재(51)를 용접할 때보다 용접되는 시간을 대폭 줄일 수 있어 생산성을 향상시킬 수 있을 뿐만 아니라 제1 모재(31)의 일단 용접후에 타단 용접을 위해 제1 모재(31)의 위치를 바꿔줘야 하는 번거로움이 없으며, 또한 위치 변경시 가열된 용접부위로 인한 위험을 줄일 수 있다.

또한 한 쌍의 회전수단(50,50)을 서로 연결시키는 스플라인축(45)에 의해 회전수단(50,50)의 위상을 제어할 수 있으므로 특정한 위치에서 제1 모재(31)와 제2 모재(51,51)의 용접이 가능할 뿐만 아니라 별도의 셋팅이 없이도 연속적으로 제2 모재(51,51)를 클램프하여 용접할 수 있으므로 생산성을 증가시킬 수 있다.

또한 이동수단(55)의 이송속도와 가압력 그리고 정지위치를 제어할 수 있도록 비례압력 및 비례유량밸브(56,57)가 더 구비됨으로써, 파이프와 같이 접촉면적이 상대적으로 적은 모재를 변형없이 용접할 수 있는 효과가 있다.

또한 한 쌍으로 구비된 고정수단(30)은 제1 모재(31)의 길이에 따라 그 간격을 조정이 가능하여 제 1모재(31)의 양단에 근접된 위치에서 안정되게 제1 모재(31)를 클램프하므로 제1 모재(31)의 길이가 다양하더라도 이에 관계없이 안정된 고정이 가능하며, 양측에서 동시에 진입하여 백래쉬없이 제1 모재(31)를 정위치에서 클램프하여 용접함으로써 불량을 감소시키고 보다 우수한 품질의 제품을 제공할 수 있다.

Claims

제1 모재(31)를 고정시키는 바이스(32)가 구비된 고정수단(30)과, 상기 고정수단(30)의 양측에 간격을 두고 위치되며 상기 제1 모재(31)의 양단에 각각 대면되도록 제2 모재(51,51)를 클램프하는 회전척(52,52)이 구비된 한 쌍의 회전수단(50,50)과, 상기 제2 모재(51,51)가 제1 모재(31)를 가압하도록 회전수단(50,50)을 축방향으로 이동시키는 이동수단(55)이 구비되며, 상기 한 쌍의 회전수단(50,50)은 스플라인축(45)에 의해 서로 연결되며, 상기 스플라인축(45)은 그 외주면에 간격을 두고 결합된 기어(46)와 이와 맞물리도록 상기 각 회전수단(50,50)의 회전축에 결합되는 기어(46)에 의해 회전되는 것을 특징으로 하는 마찰용접장치.
삭제
제1항에 있어서, 상기 이동수단(55)에는 비례압력 및 비례유량밸브(56,57)가 더 구비되며, 상기 비례압력 및 비례유량밸브(56,57)에 의해 상기 이동수단(55)의 이동속도와 미는 힘 그리고 정지위치가 제어되는 것을 특징으로 하는 마찰용접장치.
제1항에 있어서, 상기 고정수단(30)은 한 쌍으로 이루어져 각각 좌우로 이동되어 간격조절이 가능하며, 이 고정수단(30)에 구비되는 상기 바이스(32)는 상기 제1 모재(31)의 양측에서 동시에 진입하여 상기 제1 모재(31)를 클램프하도록 가이드(33) 상에서 슬라이드되는 것을 특징으로 하는 마찰용접장치.