KR100969374B1 - Device for welding metal - Google Patents

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Abstract

본 발명의 예시적인 실시예에 따른 금속 접합 장치는 2장의 금속 판넬들을 접합하기 위한 것으로서, Ⅰ)상기 금속 판넬들을 지지하며 서모 모터에 의해서 회전 가능하게 구성되는 회전 다이와, Ⅱ)상기 회전 다이와의 사이에 상기 금속 판넬들을 두고 제1 작동 실린더를 통해 그 회전 다이에 대하여 펀치가 전후진 가능하게 구성되는 펀치유닛을 포함하며, 상기 회전 다이는 ⅰ)상단이 개방되고 하단이 폐쇄된 원통형 회전체와, ⅱ)상기 회전체 내부에 설치되어 상기 펀치에 의해서 굴곡되는 상기 금속 판넬들의 굴곡부를 지지하는 지지부재와, ⅲ)상기 지지부재에 구성되어 상기 회전체의 회전으로 상기 금속 판넬들의 굴곡부가 마찰 교반에 의해서 고상 접합된 상태로 상기 굴곡부를 가압하여 그 굴곡부에 적어도 하나의 포밍부를 형성하는 포밍유닛을 포함한다.A metal bonding apparatus according to an exemplary embodiment of the present invention is for joining two metal panels, i) between a rotating die supporting the metal panels and rotatably configured by a thermo motor, and ii) between the rotating die. A punch unit configured to punch back and forth with respect to the rotary die through a first working cylinder with the metal panels therein, the rotary die having a cylindrical rotor having an upper end open and a lower end closed; Ii) a support member installed inside the rotating body to support the bent portion of the metal panels bent by the punch, and iii) a bent portion of the metal panels formed by the support member to friction stir by rotation of the rotating body. Pressing the bent portion in the solid state bonded by the forming unit to form at least one forming portion in the bent portion It is.

금속, 접합, 마찰 교반, 포밍 Metal, Bonding, Friction Stirring, Forming

Description

금속 접합 장치 {DEVICE FOR WELDING METAL}Metal Bonding Device {DEVICE FOR WELDING METAL}

본 발명의 예시적인 실시예는 금속 접합 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 전기 저항 용접이 쉽지 않은 경량 또는 이종의 금속 판넬들을 고상 접합시키기 위한 금속 접합 장치에 관한 것이다.An exemplary embodiment of the present invention relates to a metal bonding apparatus, and more particularly, to a metal bonding apparatus for solid-state bonding light weight or heterogeneous metal panels that are not easy to electric resistance welding.

일반적으로 자동차의 차체 조립 공정 중에서 2장의 금속 판넬(이하에서는 편의상 "금속 판넬들" 이라고 한다)을 용착시키는 방법으로는 스폿 용접, 시임 용접 등과 같이 전기적인 저항을 이용하는 방식이 주로 사용되고 있다.In general, as a method of welding two metal panels (hereinafter, referred to as "metal panels" for convenience) in the vehicle body assembly process, a method using electric resistance such as spot welding or seam welding is mainly used.

그러나 알루미늄 등과 같이 전기 전도도가 높은 경량 또는 이종의 금속 판넬들은 전기 저항 용접이 이루어지는 경우, 고열로 인한 용접 변형, 비틀림 및 스패터가 과도하게 발생됨으로 마찰 교반, 셀프 피어싱, 또는 클린칭 방식으로 접합이 이루어지고 있다.However, lightweight or dissimilar metal panels with high electrical conductivity, such as aluminum, exhibit excessive weld deformation, torsion and spatter due to high heat when the electric resistance welding is performed, so that the joints may be bonded by friction stirring, self piercing, or clinching. It is done.

여기서, 마찰 교반은 핀이 설치된 회전 툴을 회전시켜 핀의 회전에 의한 마찰열을 이용하여 핀 주위의 소성 유동으로서 금속 판넬들을 고상 접합하는 방식이며, 셀프 피어싱은 리벳을 통하여 금속 판넬들을 기계적으로 접합시키는 방식이고, 클린칭은 금속 판넬들의 접합 부위를 펀칭하여 기계적으로 접합시키는 방식을 말한 다.Here, friction agitation is a method of solid-state joining the metal panels as a plastic flow around the pin by using a friction heat by the rotation of the pin by rotating the rotary tool is installed, the self-piercing mechanical joining the metal panels through rivets Clinching refers to a method of mechanically joining by punching the joining sites of the metal panels.

그런데 이와 같은 종래 기술에 따른 금속 접합 방식에 있어, 마찰 교반 방식은 회전 툴의 회전에 따른 접합 부위의 소성 유동으로서 금속 판넬들을 일방향 접합시키는 바, 금속 판넬들을 지지하는 지지대의 간격, 및 회전 툴과 금속 판넬들의 수직 정도에 따라 접합 정도가 달라지게 되며, 마찰열의 온도가 낮아 접합성이 떨어진다는 문제점을 내포하고 있다.However, in the metal joining method according to the prior art, the friction stir method is a one-way joining of the metal panels as a plastic flow of the joining portion according to the rotation of the rotary tool, bar spacing of the support for supporting the metal panels, and the rotary tool and The degree of joining varies according to the vertical degree of the metal panels, and the problem is that the joinability is low due to the low frictional heat temperature.

또한, 종래 기술에 따른 셀프 피어싱 방식은 리벳과 같은 고가의 부재료를 사용하고 별도의 리베팅 건을 필요로 하게 되므로 제작 원가가 상승하게 되며, 용융 접합이 아닌 기계적인 접합이 이루어지므로 접합 강도가 약하다는 문제점을 내포하고 있다.In addition, the self-piercing method according to the prior art uses expensive sub-materials such as rivets and requires a separate riveting gun, which leads to an increase in manufacturing cost, and thus weak bonding strength because mechanical bonding is performed instead of melt bonding. Has a problem.

또한, 종래 기술에 따른 클린칭 방식은 펀치에 의한 기계적인 접합이 이루어지므로 접합 강도가 약하고, 진동 또는 외력에 의해서 접합 부위가 쉽게 분리된다는 문제점을 내포하고 있다.In addition, the clinching method according to the prior art has a problem in that the bonding strength is weak because the mechanical joining by the punch is made, and the joining site is easily separated by vibration or external force.

본 발명의 예시적인 실시예는 상기와 같은 문제점을 개선하기 위하여 창출된 것으로서, 마찰 교반에 의해 소성 변형된 상태의 금속 판넬들에 포밍을 형성하여 두 모재를 양방향에서 고상 접합시키는 방식으로 금속 판넬들의 접합성을 증대시킬 수 있도록 하는 금속 접합 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.Exemplary embodiments of the present invention have been created to solve the above problems, and form a foaming on metal panels in a plastically deformed state by friction stir so that the two base materials are solid-bonded in both directions. It is an object of the present invention to provide a metal bonding apparatus capable of increasing the bonding property.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 금속 접합 장치는 2장의 금속 판넬들을 접합하기 위한 것으로서, Ⅰ)상기 금속 판넬들을 지지하며 서모 모터에 의해서 회전 가능하게 구성되는 회전 다이와, Ⅱ)상기 회전 다이와의 사이에 상기 금속 판넬들을 두고 제1 작동 실린더를 통해 그 회전 다이에 대하여 펀치가 전후진 가능하게 구성되는 펀치유닛을 포함하며, 상기 회전 다이는 ⅰ)상단이 개방되고 하단이 폐쇄된 원통형 회전체와, ⅱ)상기 회전체 내부에 설치되어 상기 펀치에 의해서 굴곡되는 상기 금속 판넬들의 굴곡부를 지지하는 지지부재와, ⅲ)상기 지지부재에 구성되어 상기 회전체의 회전으로 상기 금속 판넬들의 굴곡부가 마찰 교반에 의해서 고상 접합된 상태로 상기 굴곡부를 가압하여 그 굴곡부에 적어도 하나의 포밍부를 형성하는 포밍유닛을 포함한다.Metal joining apparatus according to an exemplary embodiment of the present invention for achieving the above object is for joining two metal panels, I) a rotary die supporting the metal panels and rotatably configured by a thermo motor and And (ii) a punch unit configured to allow the punch to be moved back and forth with respect to the rotary die through a first working cylinder with the metal panels between the rotary die, the rotary die having a top open and a lower end; A closed cylindrical rotating body, ii) a supporting member installed inside the rotating body to support the bent portions of the metal panels bent by the punch, and iii) a supporting member configured to rotate the rotating body. At least one of the bent portions by pressing the bent portion in a state where the bent portions of the metal panels are solid-bonded by friction stirring. It comprises the forming unit which forms the forming.

상기 금속 접합 장치에 있어서, 상기 지지부재는 상하단이 개방된 원통 형태로서 이루어지며, 상기 회전체 보다 상대적으로 작은 직경을 가지며 상기 회전체의 바닥면에 고정되게 설치될 수 있다.In the metal bonding apparatus, the support member is formed in a cylindrical shape with the upper and lower ends open, and has a relatively smaller diameter than the rotating body and may be fixed to the bottom surface of the rotating body.

상기 금속 접합 장치에 있어서, 상기 포밍유닛은 상기 회전체의 바닥면을 관통하여 상기 지지부재의 내부에서 전후진되는 작동 로드를 지닌 제2 작동 실린더와, 상기 지지부재의 외주면을 따라 등간격으로 세워져 배치되고, 상기 지지부재를 관통하는 링크 바아를 통하여 상기 작동 로드의 단부에 링크 결합되며, 상기 지지부재에 힌지 결합되는 복수의 툴 바아를 포함할 수 있다.In the metal bonding apparatus, the forming unit is erected at equal intervals along the outer circumferential surface of the support member and the second working cylinder having a working rod penetrating forward and backward in the support member through the bottom surface of the rotating body; And a plurality of tool bars disposed and linked to an end of the operating rod through a link bar passing through the support member and hinged to the support member.

상기 금속 접합 장치에 있어서, 상기 툴 바아는 길이 방향측 중앙 하측에 상기 링크 바아와 연결되는 제1 힌지점을 형성하고, 길이 방향측 중앙 상측에 상기 지지부재와 연결되는 제2 힌지점을 형성할 수 있다.In the metal joining apparatus, the tool bar may form a first hinge point connected to the link bar at the lower side of the center in the longitudinal direction, and a second hinge point connected to the support member at the center of the longitudinal side. Can be.

상기 금속 접합 장치에 있어서, 상기 작동 로드의 단부 및 이에 대응하는 상기 펀치에는 상기 작동 로드와 상기 펀치의 위치를 감지하고 그 감지 신호를 제어기로 출력하는 위치센서가 설치될 수 있다.In the metal bonding apparatus, a position sensor for sensing the position of the operating rod and the punch and outputting the detection signal to a controller may be installed at the end of the operating rod and the punch corresponding thereto.

상술한 바와 같이, 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 금속 접합 장치에 의하면, 마찰 교반에 의해 소성 변형된 상태의 금속 판넬들에 포밍을 형성하여 두 모재를 양방향에서 고상 접합시키게 되므로, 금속 판넬들의 접합 강도 및 접합성을 증대시킬 수 있으며, 종래와 달리 고가의 부재료비를 절감할 수 있다.As described above, according to the metal bonding apparatus according to the exemplary embodiment of the present invention, since the foaming is formed on the metal panels in the plastically deformed state by friction stirring, the two base materials are solid-bonded in both directions, so that the metal panels Bonding strength and bondability can be increased, and unlike the related art, expensive material costs can be reduced.

이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art may easily implement the present invention. As those skilled in the art would realize, the described embodiments may be modified in various different ways, all without departing from the spirit or scope of the present invention.

도 1은 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 금속 접합 장치를 개략적으로 도시한 단면 구성도이다.1 is a schematic cross-sectional view of a metal bonding apparatus according to an exemplary embodiment of the present invention.

도면을 참조하면, 본 발명의 예시적인 실시예에 의한 금속 접합 장치(100)는 알루미늄 등과 같이 전기 전도도가 높아 전기 저항 용접이 쉽지 않은 경량 또는 이종의 금속 소재로 이루어진 2장의 금속 판넬들(P)을 마찰 교반 용접의 원리를 이용 및 보완하여 고상 접합하기 위한 것이다.Referring to the drawings, the metal bonding apparatus 100 according to an exemplary embodiment of the present invention has two pieces of metal panels (P) made of a lightweight or heterogeneous metal material, such as aluminum, which has high electrical conductivity and is not easy for electric resistance welding. It is to join the solid phase by using and supplemented the principle of friction stir welding.

본 실시예에 의한 상기 금속 접합 장치(100)는 마찰 교반에 의해 소성 변형된 상태의 금속 판넬들(P)에 포밍을 형성하여 두 모재를 양방향에서 고상 접합시키는 방식으로 금속 판넬들(P)의 접합성을 증대시킬 수 있는 구조로서 이루어진다.The metal bonding apparatus 100 according to the present embodiment forms a foaming on the metal panels P in a plastically deformed state by friction stir so that the two base materials are solid-bonded in both directions. It consists of a structure which can improve joining property.

이를 위해 상기 금속 접합 장치(100)는 기본적으로 양측 방향으로 구성되는 회전 다이(10)와, 펀치유닛(50)을 포함하여 이루어진다.To this end, the metal bonding apparatus 100 basically includes a rotary die 10 and a punch unit 50 configured in both directions.

상기 회전 다이(10)는 금속 판넬들(P)을 지지하며 서모 모터(M)에 의해서 회전 가능하게 구성되는 바, 이의 구성은 뒤에서 더욱 자세하게 설명하기로 한다.The rotary die 10 supports the metal panels (P) and is configured to be rotatable by the thermo motor (M), its configuration will be described in more detail later.

상기 펀치유닛(50)은 도면을 기준할 때, 회전 다이(10)의 상측에 배치되며, 회전 다이(10)와의 사이에 금속 판넬들(P)을 두고 공압 실린더로 이루어지는 제1 작동 실린더(51)를 통해 그 회전 다이(10)에 대하여 펀치(55)가 전후진 가능하게 구성된다.The punch unit 50 is disposed on the upper side of the rotary die 10, based on the drawings, the first working cylinder 51 consisting of a pneumatic cylinder with a metal panel (P) between the rotary die 10, The punch 55 is configured to be able to move back and forth with respect to the rotary die 10 via the "

본 실시예에서, 상기한 회전 다이(10)는 원통형 회전체(21)와, 그 회전체(21)의 내부에 설치되는 지지부재(25)와, 그 지지부재(25)에 구성되는 포밍유 닛(31)을 포함하고 있다.In the present embodiment, the rotary die 10 has a cylindrical rotating body 21, a supporting member 25 installed inside the rotating body 21, and a forming oil formed on the supporting member 25. The net 31 is included.

상기 회전체(21)는 서보 모터(M)에서 발생되는 회전력을 동력전달유닛(미도시)을 통해 전달받아 소정의 베이스(B) 상에서 회전 가능하게 장착되는 것으로, 상단이 개방되고 하단이 폐쇄된 원통형 몸체로서 이루어진다.The rotor 21 receives the rotational force generated from the servo motor M through a power transmission unit (not shown) and is rotatably mounted on a predetermined base B. The upper end is opened and the lower end is closed. It is made as a cylindrical body.

상기 지지부재(25)는 펀치유닛(50)의 펀치(55)에 의해서 그 펀치(55)의 형상대로 굴곡되는 금속 판넬들(P)의 굴곡부(R)를 지지하는 기능을 하게 된다.The support member 25 serves to support the bent portion R of the metal panels P that are bent in the shape of the punch 55 by the punch 55 of the punch unit 50.

이러한 지지부재(25)는 상단과 하단이 개방된 원통 형태로서 이루어지고, 회전체(21) 보다 상대적으로 작은 직경을 지니며 그 회전체(21)의 내부 바닥면에 고정되게 설치된다.The support member 25 is formed in a cylindrical shape with the top and bottom open, and has a relatively smaller diameter than the rotor 21 and is fixedly installed on the inner bottom surface of the rotor 21.

따라서, 회전 다이(10)와 펀치유닛(50) 사이에 금속 판넬들(P)을 두고 그 펀치유닛(50)의 펀치(55)를 제1 작동 실린더(51)를 통해 전진시켜 금속 판넬들(P)에 굴곡부(R)를 형성하고, 그 굴곡부(R)가 지지부재(25)에 지지된 상태에서 회전 다이(10)의 회전체(21)를 회전시키게 되면, 금속 판넬들(P)의 굴곡부(R)는 마찰 교반에 의해 소성 변형(소성 유동)되면서 1차적으로 고상 접합된다.Accordingly, the metal panels P are placed between the rotary die 10 and the punch unit 50, and the punch 55 of the punch unit 50 is advanced through the first working cylinder 51 to thereby provide the metal panels ( When the bent portion R is formed at P) and the bent portion R is supported by the support member 25, the rotating body 21 of the rotating die 10 is rotated. The bend R is primarily solid-bonded while being plastically deformed (fired) by frictional stirring.

본 실시예에서, 상기 포밍유닛(31)은 지지부재(25)에 구성되는 것으로, 상술한 바와 같이 1차적으로 고상 접합된 굴곡부(R)의 상측을 가압하여 그 굴곡부(R)에 적어도 하나의 포밍부(F: 도 2d 참조)를 형성하기 위한 것이다.In the present embodiment, the forming unit 31 is configured in the support member 25, and as described above, pressurizes the upper side of the bent portion R primarily solid-bonded to at least one bent portion R. It is for forming a forming part F (refer FIG. 2D).

이러한 포밍유닛(31)은 베이스(B)의 하부면에 고정되게 설치되는 제2 작동 실린더(33)와, 제2 작동 실린더(33) 및 지지부재(25)에 연결되게 설치되는 복수의 툴 바아(35)를 포함하여 이루어진다.The forming unit 31 has a plurality of tool bars installed to be connected to the second working cylinder 33 and the second working cylinder 33 and the support member 25 fixedly installed on the lower surface of the base B. 35 is made.

상기 제2 작동 실린더(33)는 베이스(B) 및 회전체(21)의 바닥면을 관통하여 지지부재(25)의 내부에서 전후진되는 작동 로드(34)를 구비하고 있다.The second working cylinder 33 has an operating rod 34 which penetrates the inside of the support member 25 through the bottom surface of the base B and the rotating body 21.

상기 각 툴 바아(35)는 지지부재(25)의 외주면을 따라 등간격으로 세워져 배치되고, 지지부재(25)를 관통하는 링크 바아(36: 점선으로 표시)를 통하여 작동 로드(34)의 단부에 링크 결합되며, 힌지핀(37)을 통하여 지지부재(25)의 상단부에 힌지 결합된다.The tool bars 35 are arranged at equal intervals along the outer circumferential surface of the support member 25, and end portions of the operating rod 34 through link bars 36 (indicated by dotted lines) passing through the support member 25. Is coupled to the link, and hinged to the upper end of the support member 25 through the hinge pin (37).

즉, 툴 바아(35)는 회전체(21)의 내주면과 지지부재(25)의 외주면 사이에서 제2 작동 실린더(33)의 작동에 따른 작동 로드(34)의 전후진 동작에 의해 지지부재(25)의 내부 중심 측에 대하여 회동될 수 있다.That is, the tool bar 35 is supported between the inner circumferential surface of the rotating body 21 and the outer circumferential surface of the supporting member 25 by the forward and backward operation of the operating rod 34 according to the operation of the second operating cylinder 33. 25) can be rotated about the inner center side.

여기서, 상기 각 툴 바아(35)는 길이 방향측 중앙 하부(하단에서의 대략 1/3 지점)에 링크 바아(36)와 연결되는 제1 힌지점(38)을 형성하고, 길이 방향측 중앙 상부(상단에서의 대략 1/3 지점)에 지지부재(25)와 연결되는 제2 힌지점(39)을 형성하고 있다. Here, each of the tool bars 35 forms a first hinge point 38 connected to the link bar 36 in the longitudinal center lower portion (approximately 1/3 of the lower end), and in the longitudinal center upper portion. A second hinge point 39 connected to the support member 25 is formed at (about 1/3 point at the top).

한편, 본 실시예에 의한 금속 접합 장치(100)에 있어, 제2 작동 실린더(33)의 작동 로드(34) 단부 및 이에 대응하는 펀치(55)에는 그 작동 로드(34)와 펀치(55)의 위치를 감지하고 그 감지 신호를 제어기(70)로 출력하는 위치센서(60)가 설치된다.On the other hand, in the metal bonding apparatus 100 according to the present embodiment, the operating rod 34 and the punch 55 at the end of the operating rod 34 of the second operating cylinder 33 and the corresponding punch 55 are provided. Position sensor 60 is installed to detect the position of and output the detection signal to the controller 70.

이는 위치센서(60)를 통해 제어기(70)로 제공되는 감지 신호에 따라 펀치유닛(50)의 위치를 제어기(70)를 통해 가변하여 제2 작동 실린더(33)의 작동 로드(34)와 펀치(55)가 일직선 상에 놓이도록 함으로써 금속 판넬들(P)과 툴 바아 들(35)이 수직 상태를 유지토록 하기 위함이다.This is to change the position of the punch unit 50 through the controller 70 in accordance with the detection signal provided to the controller 70 through the position sensor 60 to punch the operating rod 34 and the second working cylinder 33. This is to keep the metal panels (P) and the tool bar (35) in a vertical state by placing the 55 in a straight line.

이하, 상기와 같이 구성되는 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 금속 접합 장치(100)의 작동을 상세히 설명하는데, 편의상 도면을 기준으로 회전 다이(10)와 펀치유닛(50)이 상하 방향으로 배치되는 것을 예로 하여 설명하기로 한다.Hereinafter, the operation of the metal bonding apparatus 100 according to an exemplary embodiment of the present invention configured as described above in detail, for convenience, the rotary die 10 and the punch unit 50 is disposed in the vertical direction based on the drawings. This will be described by way of example.

우선, 도 2a에서와 같이 금속 판넬들(P)을 회전 다이(10)와 펀치유닛(50) 사이에 두고 그 회전 다이(10)와 펀치유닛(50)을 통하여 금속 판넬들(P)을 상하 측에서 지지하고 있는 상태에 있다.First, as shown in FIG. 2A, the metal panels P are disposed between the rotary die 10 and the punch unit 50, and the metal panels P are vertically moved up and down through the rotary die 10 and the punch unit 50. It is in a state supported by the side.

여기서, 상기 회전 다이(10)에 대한 펀치유닛(50)의 위치는 위치센서(60)로부터 제어기(70)로 제공되는 감지 신호에 따라 그 제어기(70)를 통해 가변됨으로써 제2 작동 실린더(33)의 작동 로드(34)와 펀치(55)는 상호 일직선 상에 위치하게 된다.Here, the position of the punch unit 50 with respect to the rotary die 10 is varied through the controller 70 in accordance with a detection signal provided from the position sensor 60 to the controller 70 to thereby operate the second working cylinder 33. The actuating rod 34 and the punch 55 are positioned in line with each other.

이 상태에서, 도 2b에서와 같이 제1 작동 실린더(51)를 작동시켜 펀치(55)를 하측 방향으로 전진시킨다.In this state, the first operating cylinder 51 is operated as in FIG. 2B to advance the punch 55 downward.

그러면, 금속 판넬들(P)은 펀치(55)의 전진 작동에 의해 툴 바아들(35)의 상단부 측에 안내되면서 펀치(55)의 형상대로 굴곡되는 굴곡부(R)를 형성하게 되는 바, 이 굴곡부(R)는 지지부재(25)의 상단부에 지지된다.Then, the metal panels P are guided to the upper end side of the tool bars 35 by the forward operation of the punch 55 to form the bent portion R bent in the shape of the punch 55. The bent portion R is supported at the upper end of the support member 25.

다음, 서모 모터(M)의 구동으로서 회전 다이(10)의 회전체(21)를 회전시킨다. 이에 금속 판넬들(P)의 굴곡부(R)는 마찰 교반에 의해 발생되는 열에 의해 소성 변형(소성 유동)되면서 1차적으로 고상 접합된다.Next, the rotary body 21 of the rotary die 10 is rotated as the thermomotor M is driven. Accordingly, the bent portion R of the metal panels P is primarily solid-bonded while being plastically deformed (fired) by heat generated by friction stir.

이어서, 도 2c에서와 같이 상기 회전 다이(10)를 정지시킨 상태로 제1 작동 실린더(51)를 작동시켜 펀치(55)를 상측 방향으로 후진시킨다.Subsequently, as shown in FIG. 2C, the first working cylinder 51 is operated while the rotary die 10 is stopped to reverse the punch 55.

다음, 도 2d에서와 같이 제2 작동 실린더(33)를 작동시켜 작동 로드(34)를 진진시킨다.Next, as shown in FIG. 2D, the second working cylinder 33 is operated to advance the working rod 34.

그러면, 툴 바아들(35)은 이의 길이 방향측 중앙 하부가 링크 바아(36)를 통하여 작동 로드(34)의 단부에 링크 결합되고, 길이 방향측 중앙 상부가 힌지핀(37)을 통하여 지지부재(25)의 상단부에 힌지 결합되어 있기 때문에, 회전체(21)의 내주면과 지지부재(25)의 외주면 사이에서 작동 로드(34)의 전진 동작에 의해 지지부재(25)의 내부 중심 측으로 회동하게 된다.Then, the tool bars 35 have their longitudinal center lower portions linked to the ends of the actuating rod 34 via the link bars 36, and the longitudinal center upper portions via the hinge pins 37 support members. Since it is hinged to the upper end of the 25, it rotates toward the inner center side of the support member 25 by the forward movement of the operating rod 34 between the inner circumferential surface of the rotating body 21 and the outer circumferential surface of the support member 25. do.

따라서, 상기 툴 바아들(35)의 상단부는 1차적으로 고상 접합된 금속 판넬들(P)의 굴곡부(R) 상측을 가압하게 되고, 이로 인해 그 굴곡부(R)의 상측에는 툴 바아들(35)의 가압에 의해 움푹 들어가는 포밍부(F)를 형성하게 된다. Accordingly, the upper end of the tool bars 35 presses the upper side of the bent portion R of the metal panels P which are primarily solid-bonded, and thus, the tool bars 35 are placed on the upper side of the bent portion R. The pressing portion (F) is formed to form a depression (F).

이로써 본 실시예에서는 마찰 교반에 의해 소성 변형되면서 1차적으로 고상 접합된 금속 판넬들(P)의 굴곡부(R)에 상기에서와 같은 포밍부(F)를 2차적으로 형성함에 따라 금속 판넬들(P)의 접합성을 더욱 증대시킬 수 있게 되는 것이다.As a result, in the present embodiment, as the secondary part of the forming part (F) as described above in the bent portion (R) of the metal panels (P), which are primarily solid-bonded while being plastically deformed by friction stirring, the metal panels ( It is possible to further increase the bonding property of P).

마지막으로, 이와 같은 상태에서 도 2e에서와 같이 제2 작동 실린더(33)를 작동시켜 작동 로드(34)를 후진시키게 되면, 작동 로드(34)의 후진 동작에 따라 툴 바아들(35)은 링크 및 힌지 운동으로서 원래의 위치로 되돌아 오게 된다.Finally, in this state, when the second actuating cylinder 33 is operated to reverse the actuating rod 34 as shown in FIG. 2E, the tool bar 35 is linked to the actuating motion of the actuating rod 34. And return to the original position as the hinge movement.

이 상태에서 상호 접합된 금속 판넬들(P)을 회전 다이(10)로부터 취출하게 되면 본 실시예에 의한 금속 판넬들(P)의 접합 작업이 완료된다.When the metal panels P joined together in this state are taken out from the rotary die 10, the joining operation of the metal panels P according to the present embodiment is completed.

따라서 본 실시예에서는 마찰 교반에 의해 소성 변형된 상태의 금속 판넬 들(P)에 포밍부(F)를 형성하여 두 모재를 양방향에서 고상 접합시키게 되므로, 종래 기술에 따른 마찰 교반, 셀프 피어싱 및 클린칭 접합 방식과 달리 금속 판넬들(P)의 접합 강도 및 접합성을 증대시킬 수 있으며, 고가의 부 재료비를 절감할 수 있게 되는 것이다.Therefore, in the present embodiment, since the forming part (F) is formed on the metal panels (P) in the plastically deformed state by the friction stirring, the two base materials are solid-bonded in both directions, so that the friction stirring, self piercing and clean according to the prior art are performed. Unlike the bonding method, the bonding strength and the bonding property of the metal panels P can be increased, and the cost of subsidiary materials can be reduced.

이상을 통해 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고 이 또한 본 발명의 범위에 속하는 것은 당연하다.Although the preferred embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited thereto, and various modifications and changes can be made within the scope of the claims and the detailed description of the invention and the accompanying drawings. Naturally, it belongs to the scope of the invention.

이 도면들은 본 발명의 예시적인 실시예를 설명하는데 참조하기 위함이므로, 본 발명의 기술적 사상을 첨부한 도면에 한정해서 해석하여서는 아니된다.Since these drawings are for reference in describing exemplary embodiments of the present invention, the technical idea of the present invention should not be construed as being limited to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 금속 접합 장치를 개략적으로 도시한 단면 구성도이다.1 is a schematic cross-sectional view of a metal bonding apparatus according to an exemplary embodiment of the present invention.

도 2a 내지 도 2e는 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 금속 접합 장치의 작동을 설명하기 위한 작동 상태도이다.2A to 2E are operation state diagrams for explaining the operation of the metal bonding apparatus according to an exemplary embodiment of the present invention.

Claims (5)

2장의 금속 판넬들을 접합하기 위한 금속 접합 장치에 관한 것으로서,A metal joining apparatus for joining two metal panels, 상기 금속 판넬들을 지지하며 서모 모터에 의해서 회전 가능하게 구성되는 회전 다이; 및A rotary die supporting the metal panels and rotatably configured by a thermo motor; And 상기 회전 다이와의 사이에 상기 금속 판넬들을 두고 제1 작동 실린더를 통해 그 회전 다이에 대하여 펀치가 전후진 가능하게 구성되는 펀치유닛을 포함하며,A punch unit configured to be able to punch back and forth with respect to the rotary die via a first working cylinder with the metal panels in between the rotary die, 상기 회전 다이는:The rotary die is: 상단이 개방되고 하단이 폐쇄된 원통형 회전체;A cylindrical rotary body whose top is open and whose bottom is closed; 상기 회전체 내부에 설치되어 상기 펀치에 의해서 굴곡되는 상기 금속 판넬들의 굴곡부를 지지하는 지지부재; 및A support member installed inside the rotating body to support the bent portions of the metal panels that are bent by the punch; And 상기 지지부재에 구성되어 상기 회전체의 회전으로 상기 금속 판넬들의 굴곡부가 마찰 교반에 의해서 고상 접합된 상태로 상기 굴곡부를 가압하여 그 굴곡부에 적어도 하나의 포밍부를 형성하는 포밍유닛을 포함하여 이루어지며,And a forming unit configured to be formed on the support member to press the bent portion in a state where the bent portions of the metal panels are solid-bonded by friction stir by rotation of the rotating body to form at least one forming portion at the bent portion. 상기 포밍유닛은 상기 회전체의 바닥면을 관통하여 상기 지지부재의 내부에서 전후진되는 작동 로드를 지닌 제2 작동 실린더와, 상기 지지부재의 외주면을 따라 등간격으로 세워져 배치되고 상기 지지부재를 관통하는 링크 바아를 통하여 상기 작동 로드의 단부에 링크 결합되며 상기 지지부재에 힌지 결합되는 복수의 툴 바아를 포함하고,The forming unit has a second working cylinder having an actuating rod penetrating back and forth inside the support member by penetrating the bottom surface of the rotating body, and is erected at equal intervals along the outer circumferential surface of the support member and penetrating the support member. A plurality of tool bars which are linked to an end of the actuating rod through a link bar and hinged to the support member; 상기 작동 로드의 단부 및 이에 대응하는 상기 펀치에는 상기 작동 로드와 상기 펀치의 위치를 감지하고 그 감지 신호를 제어기로 출력하는 위치센서가 설치되는 것을 특징으로 하는 금속 접합 장치.And a position sensor installed at an end of the actuating rod and the punch corresponding thereto to sense a position of the actuating rod and the punch and output the sensing signal to a controller. 제1 항에 있어서,According to claim 1, 상기 지지부재는 상하단이 개방된 원통 형태로서 이루어지며, 상기 회전체 보다 상대적으로 작은 직경을 가지며 상기 회전체의 바닥면에 고정되게 설치되는 것을 특징으로 하는 금속 접합 장치.The support member is formed as a cylindrical shape of the upper and lower ends, the metal joining device, characterized in that the relatively smaller diameter than the rotating body is installed to be fixed to the bottom surface of the rotating body. 삭제delete 제1 항에 있어서,According to claim 1, 상기 툴 바아는 길이 방향측 중앙 하측에 상기 링크 바아와 연결되는 제1 힌지점을 형성하고, 길이 방향측 중앙 상측에 상기 지지부재와 연결되는 제2 힌지점을 형성하는 것을 특징으로 하는 금속 접합 장치.The tool bar forms a first hinge point connected to the link bar below the center in the longitudinal direction, and forms a second hinge point connected to the support member above the center in the longitudinal direction. . 삭제delete
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