KR101004312B1

KR101004312B1 - 차량 동력전달축 전용 자동마찰압접장치

Info

Publication number: KR101004312B1
Application number: KR1020100039010A
Authority: KR
Inventors: 이병애
Original assignee: 이병애
Priority date: 2010-04-27
Filing date: 2010-04-27
Publication date: 2010-12-28

Abstract

본 발명은 동력전달축의 튜브 및 요크와 허브들을 접합 연결시키는데 있어 직진도를 높일 수 있고 접합부위가 확실하게 접합 되어 접합강도를 크게 향상시킬 수 있도록 하는 차량 동력전달축 전용 자동마찰압접장치에 관한 것이다.
따라서, 본 발명은 튜브(2) 양단부에 요크(3)와 허브(4)가 마찰되어 용접되게 하는 것으로서; 기대(10) 중간부에 튜브(2)가 수평방향으로 고정되게 하는 한쌍의 튜브고정수단(20,20')과; 상기 한쌍의 튜브고정수단(20,20') 일측의 기대(10)에서 수평방향으로 이동 가능한 이동프레임(31)에 구비하는 고속모터(33)의 회전력이 요크샤프트(38)로 전달되어 요크샤프트(38) 선단부에 있는 요크척(50)에 고정된 요크(3)가 튜브(2) 일측면부와 접촉되게 하면서 회전되어 마찰 용접 되게 하는 요크마찰수단(30)과; 상기 한쌍의 튜브고정수단(20,20') 타측의 기대(10)에서 수평방향으로 이동 가능한 이동프레임(61)에 구비하는 고속모터(63)의 회전력이 허브샤프트(68)로 전달되어 허브샤프트(68) 선단부에 있는 허브척(70)에 고정된 허브(4)가 튜브(2)의 타측면부와 접촉되게 하면서 회전되어 마찰 용접 되게 하는 허브마찰수단(60)을 포함하여 구성되게 이루어진 것이다.

Description

차량 동력전달축 전용 자동마찰압접장치{Auto Friction Welding equipment vehicles only dongryeokjeondalchuk}

본 발명은 자동차의 동력전달축을 제조하기 위하여 쓰이는 마찰압접장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 동력전달축의 튜브와 요크를 접합시키는데 있어 열변형률이 적고 직선도가 양호하며 자동으로 접합 가능하게 하고 제조원가절감이 도모될 수 있도록 개선된 차량 동력전달축 전용 자동마찰압접장치에 관한 것이다.

일반적으로 화물 자동차와 같은 후륜 구동 자동차에 있어서는 엔진의 동력이 후륜으로 전달되도록 하기 위한 동력전달축을 구비하게 되고, 이러한 동력전달축은 길다란 형태의 튜브(tube) 및 상기 튜브 양측에서 동력연결용으로 쓰이는 요크(yoke) 및 허브(hub)를 갖도록 되어 있다.

그러므로 제조시에는 튜브 및 요크와 허브라는 3가지 부품으로 각각 제조한 다음에 튜브 양쪽에 요크 및 허브가 각각 부착되게 하여 하나의 동력전달축이 완성된다.

따라서, 튜브 양측에 요크와 허브를 각각 일직선 상태로 연결시키게 되는데 종래에는 수작업에 의한 전기용접 작업으로 접합시켜 연결되게 하였다.

그러나 이 경우 용접 비드를 형성하기 면치기 작업이 수반되어야 하고 수작업으로 용접하는 것이기 때문에 작업시간이 오래 소요될 뿐만 아니라 원가상승이 초래되는 단점이 초래되었다.

또한, 전기용접시에 필연적으로 발생 되는 높은 용접 열이 주변으로 전달되어 접합부위 주변이 취약해지는 문제점이 있었을 뿐만 아니라 전기용접되는 부분은 접합되어야 할 면 전체가 용접되는 것이 아니라 표면쪽으로만 용접되는 것이기 때문에 접합부위의 강도가 약한 문제점이 있다.

그리고 수작업으로 하는 것이기 때문에 용접 비드 내부에 기포가 발생 되는 등 용접불량이 초래되고 용접 완료 후에는 제품 표면 위로 크게 돌출되는 용접 비드가 지저분하여 일일이 절삭시켜 제거해야 하는 등 번거로움과 불편이 야기되는 문제점이 있을 뿐만 아니라 용접비드가 절삭되어 제거되므로 접합 된 부분이 약화되는 문제점이 있다.

그러나 가장 문제가 되는 것은 용접비드 내부의 불량이 육안으로 식별되지 않음으로써 접합 불량이 된 동력전달축이 차량에 탑재되어 사용될 수 있다는 것이다.

이 경우 차량이 운행중 동력전달축의 튜브와 요크 및 허브 접합부위가 파손될 수 있기 때문에 안전사고로의 위험성이 야기되고 있는 것이다.

그러므로 용접시켜 접합 된 부분을 일일이 검사를 하고 용접불량의 경우 다시 접합부위를 절삭시켜 제거한 다음 다시 용접해야 하는 불편과 번거로움이 초래되고 있다.

특히, 전기용접에 의한 접합을 하게 되면 전기용접 열에 의해서 부품들에게 열변형이 초래됨에 따라 부품 강도가 저하되는 문제점이 유발되고 있다.

그리고 동력전달축은 튜브 및 요크와 허브들이 일직선상으로 정확하게 연결되어야 하는 직진도가 양호하여야 만이 동력전달축이 떨림현상 없이 제기능을 수행할 수 있게 되는데, 전기용접에 의한 접합을 하는 경우 직진도를 정확하게 맞추어서 용접시키기가 어려운 작업 난이도가 높기 때문에 불량율이 높은 문제점을 수반하고 있다.

본 발명은 동력전달축의 튜브 및 요크와 허브들을 접합 연결시키는데 있어 직진도를 높일 수 있고 접합부위가 확실하게 접합 되어 접합강도를 크게 향상시킬 수 있도록 하는 차량 동력전달축 전용 자동마찰압접장치를 제공하려는데 그 목적이 있다.

본 발명의 다른 목적은, 동력전달축 접합부위와 주변부위의 열변형률이 매우 적고 조직 변화가 최소화되게 하여 품질향상이 도모되도록 하려는데 있다.

본 발명의 또다른 목적은, 동력전달축 접합 생산성을 크게 향상시켜 원가절감이 도모될 수 있도록 하려는데 있다.

본 발명은, 튜브 양단부에 요크와 허브를 열융착 되게 하는 것으로서; 기대 중간부에 튜브가 수평방향으로 고정되게 하는 한쌍의 튜브고정수단과; 상기 한쌍의 튜브고정수단 일측의 기대에서 수평방향으로 이동 가능한 이동프레임에 구비하는 고속모터의 회전력이 요크샤프트로 전달되어 요크샤프트 선단부에 있는 요크척에 고정된 요크가 튜브 일측면부와 접촉되게 하면서 회전되어 마찰 용접 되게 하는 요크마찰수단과; 상기 한쌍의 튜브고정수단 타측의 기대에서 수평방향으로 이동 가능한 이동프레임에 구비하는 고속모터의 회전력이 허브샤프트로 전달되어 허브샤프트 선단부에 있는 허브척에 고정된 허브가 튜브의 타측면부와 접촉되게 하면서 회전되어 마찰 용접 되게 하는 허브마찰수단을 포함하여 이루어지는 것을 그 특징으로 한다.

상기 튜브고정수단은, 기대 양측에 고정된 한쌍의 가이드프레임에서 상호 대향되어 각각 수평방향으로 왕복 이동되는 구동이동부재 및 종동이동부재와; 상기 구동이동부재 및 종동이동부재에 각각 구비되어 튜브를 고정하는 구동클램프 및 종동클램프와; 상기 구동이동부재를 수평방향으로 왕복이동되게 하는 구동실린더와; 상기 구동이동부재 하측에 고정되는 링크연동부재에 의해 동작되어 종동이동부재가 왕복이동되게 하는 연동링크장치에 의해 이루어지는 것을 다른 특징으로 한다.

상기 연동링크장치는 가이드프레임에 고정된 고정축을 중심으로 회동되는 시소링크부재와, 상기 시소링크부재 하단부와 링크연동부재를 연결하는 구동연결링크와, 상기 시소링크부재 상단부와 종동이동부재를 연결하는 종동연결링크에 의해 이루어지는 것을 또다른 특징으로 한다.

상기 구동클램프 및 종동클램프는 각각 클램프바디 및 그로부터 교체 가능한 클램프부재로 이루어지는 것을 또다른 특징으로 한다.

상기 요크마찰수단은, 이동프레임을 수평방향으로 이동시키는 유압실린더와, 상기 이동프레임 상단부에 구비되는 고속모터와, 상기 고속모터의 모터축 회전속도를 가변시켜 구동풀리에 전달시키는 전자클러치와, 상기 구동풀리의 회전력이 타이밍벨트에 의해 종동풀리로 전달되어 회전되는 요크샤프트와, 상기 요크샤프트를 강제적으로 정지시키는 전자브레이크와, 상기 요크샤프트 선단부에 고정되어 요크가 장착되게 하는 요크척과, 상기 요크척과 반대쪽의 허브샤프트에 구비되는 밸런스척을 갖도록 이루어지는 것을 다른 특징으로 한다.

상기 요크척은 복수개로 분할되어 몸체에 각각 고정되는 고정부재가 요크의 후미에 있는 요크구멍으로 끼워지고 상기 고정부재에는 고정체결구가 관통되어 체결공에 체결되고, 상기 몸체 선단부에는 다수의 고정볼트에 의해 몸체에 고정되는 선단고정부재에 의해서 요크 선단부가 고정되게 이루어지는 것을 또다른 특징으로 한다.

상기 허브마찰수단은, 이동프레임을 수평방향으로 이동시키는 유압실린더와, 상기 이동프레임 상단부에 구비되는 고속모터와, 상기 고속모터의 모터축 회전속도를 가변시켜 구동풀리에 전달시키는 전자클러치와, 상기 구동풀리의 회전력이 타이밍벨트에 의해 종동풀리로 전달되어 회전되는 허브샤프트와, 상기 허브샤프트를 강제적으로 정지시키는 전자브레이크와, 상기 허브샤프트 선단부에 고정되어 허브가 장착되게 하는 허브척과, 상기 허브척과 반대쪽의 허브샤프트에 구비되는 밸런스척을 갖도록 이루어지는 것을 다른 특징으로 한다.

상기 허브척은 몸체 내부에 있는 중심축에 지그부재가 결합되고, 상기 중심축의 선단부에 결합되는 가압부재와 나사부에 체결되는 너트에 의해 고정되는 지그부재에 허브가 체결되어 고정되도록 이루어지는 것을 또다른 특징으로 한다.

상기 요크샤프트 및 허브샤프트의 직진도가 일치되도록 하기 위한 연동수단을 더 갖도록 이루어지는 것을 다른 특징으로 한다.

상기 연동수단은 요크샤프트 및 허브샤프트에 각각 고정되는 연동기어와, 상기 연동기어의 동력을 중간기어로 전달받아 연동되는 스핀들기어를 갖는 각각의 스핀들과, 상기 스핀들의 회전력을 받아 회전되면서 스핀들이 길이방향으로 이동 가능하게 설치되는 각각의 연동샤프트와, 상기 각각의 연동샤프트가 중간에서 연결되게 하는 커플링을 갖도록 이루어지는 것을 또다른 특징으로 한다.

상기 모터축의 회전속도가 전자클러치의 가변부에서 가변되어 회전부를 통해 종동풀리로 전달되도록 이루어지는 것을 또다른 특징으로 한다.

상기 전자브레이크는 이동프레임에 고정되는 고정부의 전자감응부에 의해 가압판이 회전부의 회전판을 가압하여 정지되도록 이루어지는 것을 또다른 특징으로 한다.

상기 요크마찰수단 및 허브마찰수단을 튜브고정수단 방향으로 동시에 이동시켜 튜브 양측단부에 각각 요크 및 허브가 접촉되게 하되 미약한 가압력으로 접촉되게 하면서 고속모터를 가동시켜 튜브 양측단부와 요크 및 허브가 각각 접촉된 부분이 1차적으로 예열 되도록 이루어지는 것을 다른 특징으로 한다.

상기 고속모터가 가동되는 상태에서 요크마찰수단 및 허브마찰수단을 튜브고정수단 방향으로 이동시키되 튜브 양측단부에 요크 및 허브가 작은 가압력으로 가압 되게 하여 튜브 양측단부와 요크 및 허브가 각각 접촉된 부분이 2차적으로 가열 되도록 이루어지는 것을 또다른 특징으로 한다.

상기 고속모터가 가동되는 상태에서 요크마찰수단 및 허브마찰수단을 튜브고정수단 방향으로 이동시키되 튜브 양측단부에 요크 및 허브가 강한 가압력으로 순간 가압 되게 하여 튜브 양측단부와 요크 및 허브가 각각 접촉된 부분이 3차적으로 열융착 되도록 이루어지는 것을 또다른 특징으로 한다.

상기 고속모터가 600-700rpm/min의 회전속도로 가동되는 상태에서 요크마찰수단 및 허브마찰수단을 튜브고정수단 방향으로 이동시키되 튜브 양측단부에 요크 및 허브가 60ton/f㎠의 가압력으로 순간 가압 되게 하여 튜브 양측단부와 요크 및 허브가 각각 접촉된 부분이 1200-1250℃의 마찰온도에 의해 3차적으로 열융착 되도록 이루어지는 것을 또다른 특징으로 한다.

본 발명은 동력전달축의 튜브 및 요크와 허브들을 접합 연결시키는데 있어 직진도를 높일 수 있고 자동으로 마찰용접되므로 수작업으로 용접하는 것보다는 접합부위가 확실하게 접합 되어 접합강도를 크게 향상시킬 수 있게 되는 효과가 있다.

또한, 자동으로 정확하고 순간적으로 마찰용접되는 것이므로 접합부위만 고온이 되는 상태에서 접합 되기 때문에 동력전달축 접합부위와 주변부위의 열변형률이 매우 적고 조직 변화가 최소화되게 하여 동력전달축의 품질향상을 크게 도모하게 하는 효과가 있다.

그리고 본 발명은 자동으로 이루어지게 되므로 동력전달축을 접합시키는데 있어 생산성을 크게 향상시키고 동력전달축의 원가절감이 도모되게 하는 효과도 제공한다.

도 1은 본 발명에 의해 접합되는 동력전달축을 나나탠 정면도,
도 2는 본 발명에 의한 자동마찰압접장치의 전체를 나타낸 정면구성도,
도 3은 본 발명에 의한 자동마찰압접장치의 전체를 나타낸 평면구성도,
도 4 및 도 5는 본 발명의 튜브고정수단의 작용을 설명하는 정면구성도,
도 6은 본 발명에 따른 튜브고정수단의 일측면구성도,
도 7은 본 발명의 튜브고정수단의 개략 작용도,
도 8은 본 발명에 따른 요크마찰수단을 보인 정면구성도,
도 9는 본 발명에 따른 요크마찰수단을 보인 평면구성도,
도 10은 본 발명에 의한 요크척의 단면 구성도,
도 11은 본 발명에 따른 허브마찰수단을 보인 정면구성도,
도 12는 본 발명에 의한 허브척의 단면 구성도이다.

본 발명을 첨부된 바람직한 실시 도면에 의거하여 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명 장치에 의한 마찰 압접 되게 접합되는 동력전달축을 나타낸 것이고, 도 2는 본 발명에 따른 마찰압접장치 전체 정면도이며 도 3은 전체 평면도를 나타낸 것이다.

도 1를 참조하면, 동력전달축(1)은 금속으로 된 길다란 튜브(2)와 양측으로 각각 요크(3) 및 허브(4)가 일직선상으로 연결되는 구조를 가지며 제조시에는 상기 튜브(2) 및 요크(3)와 허브(4)가 각각 부품 상태로 제조된 다음 일직선상으로 연결되게 접합 되어 하나의 동력전달축(1)이 완성되는 것이다.

따라서, 본 발명은 튜브(2) 양측으로 각각의 요크(3) 및 허브(4)가 동시적으로 접합 되게 하는 자동마찰압접장치를 제공하게 된다.

도 2 및 도 3을 참조하면, 본 발명은 크게 구분하여 기대(10)를 구비하고, 상기 기대(10) 상에서 튜브(2)가 고정되게 하는 한쌍의 튜브고정수단(20,20')을 구비한다.

또한, 모터(31) 동력을 전달받아 회전되는 요크척(50)을 구비하고 상기 요크척(50)에 고정되는 요크(3)가 튜브(2)에 마찰 되게 하여 용접되게 하는 요크마찰수단(30)을 구비한다.

또한, 상기 요크마찰수단(30) 반대쪽에서 모터(41) 동력을 전달받아 회전되는 허브척(70)을 구비하고 상기 허브척(70)에 고정되는 허브(4)가 튜브(2)에 마찰 되게 하여 용접되게 하는 허브마찰수단(70)을 갖도록 이루어져 있다.

따라서, 본 발명은 먼저 도 3에 나타낸 바와 같이 한쌍의 튜브고정수단(20,20')에 튜브(2)가 고정되도록 한다.

상기 튜브고정수단(20,20')은, 도 4 및 도 5에 보인 바와 같이 기대(10) 양측에 한쌍의 가이드프레임(21,21')이 각각 고정되어 있다.

상기 한쌍의 가이드프레임(21,21')에는 각각의 구동이동부재(22) 및 종동이동부재(22')는 상호 대향되어 각각 수평방향으로 왕복 이동될 수 있도록 되어 있다.

도 6을 참조하면, 상기 한쌍의 가이드프레임(21,21')에 역삼각형으로 형성되는 더브테일홈(11a)에 구동이동부재(22) 및 종동이동부재(22')에 각각 역삼각형으로 된 더브테일돌기(11b)가 안내되어 구동이동부재(22) 및 종동이동부재(22')가 이동되도록 구성함으로써 구동이동부재(22) 및 종동이동부재(22')가 이동할 때 이탈되지 않고 수평방향으로 이동될 수 있도록 되어 있다.

한편, 상기 역삼각형으로 된 더브테일홈(11a) 및 더브테일돌기(11b)에 의해서 안내되도록 하는 구조는 이미 알려져 있는 관용기술이므로 본 발명에서는 더브테일가이드부(11)라고 통칭하여 설명하기로 한다.

다시 도 4 및 도 5를 참조하면, 구동이동부재(22) 및 종동이동부재(22')에는 각각 상호 대향되는 구동클램프(23) 및 종동클램프(23')가 고정되어 있다.

상기 구동클램프(23) 및 종동클램프(23')는 각각 클램프바디(231)와 클램프부재(232)로 구성되어 있고, 상기 클램프부재(232)는 튜브(2)를 고정되게 하는 것이므로 튜브(2)의 직경에 따라 적합 것이 교체 가능하도록 구성되어 있다. 부호 233은 교체용 볼트부재를 나타낸다.

그리고 본 발명은 상기 구동이동부재(22)를 수평방향으로 왕복이동되게 하는 구동실린더(24)를 구비한다.

상기 구동실린더(24)는 유압실린더를 채용하는 것이 바람직하다. 부호 241은 구동이동부재(22)와 고정된 피스톤로드이다.

또한, 본 발명은 상기 구동이동부재(22) 하측에 고정되는 링크연동부재(25)에 의해 동작되어 종동이동부재(22')가 왕복이동되게 하는 연동링크장치(26)를 구비한다.

상기 연동링크장치(26)는 가이드프레임(21')에 고정된 고정축(261)을 중심으로 회동되는 시소링크부재(262)와, 상기 시소링크부재(262) 하단부와 링크연동부재(25)를 연결하는 구동연결링크(263) 및 상기 시소링크부재(262) 상단부와 종동이동부재(22')를 연결하는 종동연결링크(264)에 의해 구성되도록 되어 있다. 부호 265는 링크축을 나타낸다.

따라서, 구동실린더(24)의 피스톤로드(241)가 후진되게 이동된 상태에서는 도 4와 같이 구동클램프(23) 및 종동클램프(23')가 벌어진 상태가 된다.

이 상태에서 벌어져 있는 구동클램프(23) 및 종동클램프(23') 사이에 튜브(2)를 안치하게 된다. 이때 튜브(2) 양측을 받침대(미도시됨)로 받쳐지도록 할 수 있다.

다음, 구동실린더(24)를 콘트롤부(미도시됨)를 조작하여 가동하게 되면 피스톤로드(241)가 전진되게 이동함으로써 구동이동부재(22)와 구동클램프(23) 전체가 앞쪽으로 전진되게 이동하게 된다.

이때, 링크연동부재(25)도 전진 되게 이동하게 됨에 따라 연동링크장치(26)가 동작하게 됨으로써 종동이동부재(22')와 종동클램프(23')도 동시적으로 전진되게 이동하게 된다.

그러므로 구동클램프(23) 및 종동클램프(23')가 동시적으로 튜브(2)를 향하여 전진되게 이동하게 되어 도 5에 나타낸 바와 같이 한쌍의 클램프부재(232)에 의해서 강력하게 고정되는 상태가 되는 것이다.

도 7은 연동링크장치(26)의 동작을 나타낸 것으로서, (a)상태와 같이 링크연동부재(25)가 당겨진 상태이면 구동연결링크(263)가 시소링크부재(262) 하단부를 당기는 상태가 되므로 그 상단부는 외측으로 회동되는 상태가 됨으로써 종동연결링크(264)가 종동이동부재(22')를 후미방향으로 당기는 상태가 됨에 따라 종동이동부재(22')는 후미방향으로 이동되는 상태가 된다.

그러므로 상기 상태는 도 4와 같이 구동클램프(23) 및 종동클램프(23')가 벌어져 있게 되는 상태를 가지게 된다.

도 7의 (b)상태는 링크연동부재(25)가 밀게 되어 구동연결링크(263)가 시소링크부재(262) 하단부를 밀게 되는 상태가 되므로 그 상단부는 내측으로 회동되는 상태가 됨으로써 종동연결링크(264)가 종동이동부재(22')를 앞쪽방향으로 밀게 되는 상태가 됨에 따라 종동이동부재(22')는 앞쪽방향으로 이동되는 상태가 된다.

그러므로 상기 상태는 도 5와 같이 구동클램프(23) 및 종동클램프(23')가 전진되게 이동하는 상태가 됨으로써 튜브(2)가 고정되는 상태가 되는 것이다.

따라서, 도 5와 같이 구동클램프(23) 및 종동클램프(23')에 의해 튜브(2)가 고정된 상태에서 튜브(2) 양측단부에 요크(3) 및 허브(4)가 각각 마찰용접되게 하는 것이고, 마찰 용접이 완료된 다음에는 도 4와 같이 구동실린더(24)의 피스톤로드(241)가 후진되게 이동되도록 하여 구동클램프(23) 및 종동클램프(23')가 벌어지도록 함으로써 튜브(2) 고정력이 해지되어 인출하게 되는 것이다.

한편, 상기 한쌍의 튜브고정수단(20,20')은 튜브(2)의 길이에 따라 적합하게 그 설치 간격을 좁히거나 넓어지게 간격을 조절하도록 구성될 수도 있다.

다음, 본 발명에 따른 요크마찰수단(30)을 설명하면 다음과 같다.

도 2 및 도 3을 참조하면, 요크마찰수단(30)은 이동프레임(31)을 구비하고 상기 이동프레임(31)은 기대(10)상에서 미끄럼 운동되어 이동될 수 있도록 되어 있고, 후미에 있는 유압실린더(32)에 의해서 이동프레임(31)이 길이방향으로 전진이동 및 후진이동되도록 구성되어 있다.

따라서 제어부(미도시됨)의 명령에 의해서 유압실린더(32)의 피스톤로드(32a)가 전진되게 이동되면 이동프레임(31)이 튜브고정수단(20) 방향으로 이동되고, 반대로 피스톤로드(32a)가 후진되게 이동되면 이동프레임(31)이 후미방향으로 이동되도록 동작 된다.

도 8을 참조하면, 상기 이동프레임(31)의 상부에는 고속모터(33)가 장착되어 있고, 상기 고속모터(33)의 동력은 전자클러치(34)를 통해 구동풀리(35)로 전달되도록 되어 있다.

상기 전자클러치(34)는 이미 알려져 있는 공지된 기성부품이므로 상세한 설명은 생략하고 그 기능에 대해서만 설명하기로 한다.

따라서, 전자클러치(34)는 제어부(미도시됨)의 명령에 의해서 동작 되는 것으로서, 모터축(33a)의 회전속도를 가변시켜 가변 된 회전속도가 구동풀리(35)에 전달되도록 하는 것이다.

상기 전자클러치(34)는 요크(3)를 회전시켜 마찰 압접 시키기 위한 회전속도가 각각 다르게 설정되기 때문에 그에 따른 회전속도를 가변시켜 동작시키기 위한 것이다.

즉, 이후에 다시 설명되지만 본 발명은 예열과정 및 가열과정과 순간접합과정이라는 순서에 의해서 진행된다. 그리고 상기한 과정마다 요크(3)가 회전되는 속도가 각각 다르게 회전되며, 이때 전자클러치(34)에 의해서 회전속도가 가변되어 동력전달되도록 하기 위한 것이다.

그러므로 전자클러치(34)는 본 발명 장치를 가동시키기 전에 마찰 압접시킬 동력전달축(1)의 종류에 적합하도록 사전에 미리 각각 과정마다 동력전달되도록 하기 위한 회전속도로 가변 되게 설정한 후 가동하게 된다.

따라서, 모터축(33a)이 회전되면 가변부(34a)에서 회전속도가 가변되어 전자클러치(34)의 회전부(34b)가 회전되고 그 회전력이 구동풀리(35)로 전달되어 회전된다.

상기 구동풀리(35)의 동력은 타이밍벨트(36)에 의해서 종동풀리(37)로 전달되고, 상기 종동풀리(37)는 길다란 요크샤프트(38)와 고정되어 있기 때문에 요크샤프트(38)가 회전되게 된다.

도 8과 도 9를 참조하면, 상기 요크샤프트(38)는 이동프레임(31) 내에서 베어링(39)들에 의해서 지지되어 회전되도록 되어 있고, 중간부에는 전자브레이크(40)가 설치되어 있다.

상기 전자브레이크(40)는 제어부(미도시됨)의 명령에 의해서 고정부(41)의 전자감응부(42)가 가압판(43)을 회전부(44)의 회전판(45)을 가압함으로써 요크샤프트(38)와 같이 회전되는 회전부(44)를 강제적으로 정지되게 함에 따라 요크샤프트(38)의 회전이 강제적으로 정지되게 하는 것으로서, 이러한 전자브레이크(40)는 이미 알려져 있는 공지된 기성부품이므로 상세한 도면과 설명은 생략하기로 한다.

요크샤프트(38)의 선단부에는 요크척(50)이 고정되어 있으며, 상기 요크척(50)은 도 10에 나타낸 바와 같이 복수개로 분할되어 몸체(51)에 각각 고정되는 고정부재(56)가 요크(3)의 후미에 있는 요크구멍(3a)으로 끼워지고 상기 고정부재(56)로 고정체결구(52)가 관통되어 체결공(53)에 체결되도록 되어 있고, 몸체(51) 선단부에는 다수의 고정볼트(54)에 의해 몸체(51)에 고정되는 선단고정부재(55)에 의해서 요크(3) 선단부가 움직이지 않게 고정될 수 있도록 되어 있다.

그러므로 고정부재(56)와 고정체결구(52) 및 선단고정부재(55)를 분리시킨 상태에서 요크구멍(3a)에 고정부재(56)를 삽입시킨 상태에서 그 고정부재(56)를 몸체(51)에 고정시킨 후에 고정체결구(52)를 고정부재(56)로 관통시켜 체결되게 한 다음에 선단고정부재(55)를 요크(3) 선단부가 관통되게 끼운 후에 다수의 고정볼트(54)로 체결되게 하면 요크(3)가 요크척(50)에 고정되는 것이고, 마찰압접작업이 완료된 후에는 반대로 분리시켜서 몸체(51)로부터 분리시켜서 요크(3)를 인출시키는 것이다.

그러나 상기한 요크척(50)은 요크(3)를 고정되게 하는 것이므로 경우에 따라서는 요크(3) 구조가 변경되면 요크(3)를 고정시키는 구조가 변경될 수도 있다.

그리고 요크척(50)과 요크(3)는 상당한 중량물이므로 요크척(50)과 반대쪽의 요크샤프트(38)에는 밸런스척(57)을 구비하도록 구성된다. 상기 밸런스척(57)은 이미 알려져 있는 공지된 기성부품이므로 상세한 도면과 설명은 생략한다.

따라서, 요크마찰수단(30)은 한쌍의 튜브고정수단(20,20') 일측의 기대(10)에서 수평방향으로 이동 가능한 이동프레임(31)에 구비하는 고속모터(33)의 회전력이 요크샤프트(38)로 전달되어 요크샤프트(38) 선단부에 있는 요크척(50)에 고정된 요크(3)가 튜브(2)와 접촉되게 하면서 회전되어 마찰 용접 되게 하는 역할을 수행하는 것으로서, 이후에 보다 상세히 설명된다.

한편, 상기 요크마찰수단(30)의 반대쪽이 되는 한쌍의 튜브고정수단(20,20')의 타측에는 허브마찰수단(70)을 구비한다.

도 2 및 도 3을 참조하면, 허브마찰수단(60)은 이동프레임(61)을 구비하고 상기 이동프레임(61)은 기대(10)상에서 미끄럼 운동되어 이동될 수 있도록 되어 있고, 후미에 있는 유압실린더(62)에 의해서 이동프레임(61)이 길이방향으로 전진이동 및 후진이동되도록 구성되어 있다.

따라서 제어부(미도시됨)의 명령에 의해서 유압실린더(62)의 피스톤로드(62a)가 전진되게 이동되면 이동프레임(61)이 튜브고정수단(20') 방향으로 이동되고, 반대로 피스톤로드(62a)가 후진되게 이동되면 이동프레임(61)이 후미방향으로 이동되도록 동작 된다.

도 11를 참조하면, 상기 이동프레임(61)의 상부에는 고속모터(63)가 장착되어 있고, 상기 고속모터(63)의 동력은 전자클러치(64)를 통해 구동풀리(65)로 전달되도록 되어 있다.

상기 전자클러치(64)는 이미 알려져 있는 공지된 기성부품으로서 이미 설명된 바 있는 전자클러치(35)와 동일한 것이므로 상세한 설명은 생략 기능만 설명하기로 한다.

상기 전자클러치(64)는 이미 앞서 설명된 전자클러치(34)와 동일한 기능과 역할을 하게 되는 것이므로 상세한 설명을 생략한다.

따라서, 모터축(63a)이 회전되면 전자클러치(64)에서 회전속도가 가변 되어 그 회전력이 구동풀리(65)로 전달되어 회전된다.

상기 구동풀리(65)의 동력은 타이밍벨트(66)에 의해서 종동풀리(67)로 전달되고, 상기 종동풀리(67)는 길다란 허브샤프트(68)와 고정되어 있기 때문에 허브샤프트(68)가 회전되게 된다.

또한, 상기 허브샤프트(68)는 이동프레임(61) 내에서 베어링(69)들에 의해서 지지되어 회전되도록 되어 있고, 중간부에는 전자브레이크(40')가 설치되어 있다.

상기 전자브레이크(40')는 제어부(미도시됨)의 명령에 의해서 가동되는 것으로서, 이미 앞서 설명된 바 있는 전자브레이크(40)와 동일한 것이므로 상세한 설명은 생략한다.

그리고 허브샤프트(68) 선단부에는 허브척(70)이 장착되고 후미에는 밸런스척(57')을 구비한다.

도 12를 참조하면, 상기 허브척(70)은 몸체(71) 내부에 중심축(72)이 있고, 상기 중심축(72) 외측에는 지그부재(73)가 끼워지도록 되어 있다.

상기 지그부재(73)에는 허브(4)가 끼워지는 것으로서, 상기 허브(4)의 크기에 따라 그에 적합하게 가공된 지그부재(73)가 채용된다.

따라서, 지그부재(73)는 가압부재(74)에 의해 가압될 수 있도록 하기 위해 중심축(72) 첨부에 있는 나사부(75)에 너트(76)가 체결되어 고정된다.

그리고 지그부재(73)에는 허브(4)가 체결되어 고정되도록 되어 있다.그러므로 분리시에는 체결된 허브(5)를 해지하여 분리시키게 된다.

따라서, 본 발명의 허브마찰수단(60)은 한쌍의 튜브고정수단(20,20') 타측의 기대(10)에서 수평방향으로 이동 가능한 이동프레임(61)에 구비하는 고속모터(63)의 회전력이 허브샤프트(68)로 전달되어 허브샤프트(68) 선단부에 있는 허브척(70)에 고정된 허브(4)가 튜브(2)의 타측면부와 접촉되게 하면서 회전되어 마찰 용접되도록 하는 역할을 수행하게 것으로서 이후에 다시 상세히 설명된다.

다시 도 2를 참조하면, 본 발명은 연동수단(80)을 구비한다.

상기 연동수단(80)은 요크샤프트(38) 및 허브샤프트(68)에 각각 고정되는 연동기어(81)를 구비하고, 상기 연동기어(81)는 각각 중간기어(82)를 통해 스핀들(84)에 있는 스핀들기어(83)로 동력이 전달되도록 구성되어 있다.

상기 스핀들(84)은 베어링보스(85)에 지지되어 회전되는 각각의 연동샤프트(86,86')에 회전력을 전달하면서도 길이방향으로 이동가능하도록 되어 있다.

상기와 같이 회전력을 전달하면서도 길이방향으로 이동가능하도록 하는 구조는 연동샤프트(86,86')에 길다란 슬라이딩홈(미도시됨)을 형성시키고 스핀들(84) 내부에는 상기 슬라이딩홈을 따라 이동되는 이동돌기(미도시됨)을 구비하여 스핀들(84)이 이동될 수 있도록 하는 것으로서 반드시 상기한 구조에만 의하는 것은 아니고 다른 구조를 이용하여 스핀들(84)이 연동샤프트(86,86')에 동력을 전달하면서도 길이방향으로 이동 가능하게도 할 수 있는 것이다.

따라서, 각각의 이동프레임(31,61)이 수평방향으로 이동하게 되면 스핀들(84)이 각각의 연동샤프트(86,86')를 따라 이동할 수 있게 되면서도 각각의 요크샤프트(38) 및 허브샤프트(68)의 회전력이 연동샤프트(86,86')로 전달되게 된다.

그리고 연동샤프트(86,86')는 중간부에 있는 커플링(87)에 의해 연결되어 동시에 회전되도록 되어 있다.

그러므로 본 발명 제조시에 요크샤프트(38) 및 허브샤프트(68)의 직진도와 연동샤프트(86,86')의 직진도가 평행을 이루도록 하여 제조된다. 상기 직진도가 평행을 이루지 않을 경우에는 본 발명 장치가 동작 중에 파괴될 것이므로 제조시에 매우 정밀하게 직진도가 평행을 이루도록 제조되는 것이다.

따라서, 요크샤프트(38) 및 허브샤프트(68)가 정밀한 직진도를 이루기 때문에 요크척(50)에 고정되어 튜브(2)에 마찰 용접되는 요크(3) 중심선과 허브척(70)에 고정된 허브(4)가 튜브(2)에 마찰 용접된 상태에서의 허브(4) 중심선이 정확하게 일치하여 튜브(2)와 그 양측에 각각 마찰 용접된 요크(3)와 허브(4)가 정확하게 일치하는 직진도를 이루도록 마찰 용접될 수 있게 되는 것이다.

상기 튜브(2)와 요크(3) 및 허브(4)의 직진도가 정확하지 않게 마찰 용접되면 차량 운행중에 동력전달축(1)이 떨림현상이 발생되는 불량 제품이 되는 요인이 되는데 본 발명은 연동수단(80)에 의해서 튜브(2)와 요크(3) 및 허브(4)의 직진도가 정확하게 마찰 용접될 수 있게 되는 것이다.

따라서, 도 1 및 도 2를 참조하여 본 발명의 작용을 설명하면 다음과 같다.

본 발명은 먼저 유압실린더(32,62)를 가동하여 이동프레임(31,81)이 전진되게 이동시켜서 튜브고정수단(20,20')에 고정되어 있는 튜브(2)의 양측단부에 각각 요크척(50)에 고정된 요크(3) 및 허브척(70)에 고정되어 있는 허브(4)가 근접되게 한다.

이때, 튜브(2) 양측단부와 요크(3) 및 허브(4)가 달랑 말랑할 정도로 살짝 접촉되는 상태로 근접되게 하는 것이다.

다음, 고속모터(33,63)를 가동시켜 고속회전시키게 되면 요크(3) 및 허브(4)가 튜브(2)에 살짝 접촉된 부분이 마찰되어 1차적으로 예열되게 된다. 이때는 약 요크샤프트(38) 및 허브샤프트(68)가 630rpm/min 정도의 회전을 하게 되고 약 4초 정도 예열 되게 한다.

다음, 유압실린더(32,62)의 피스톤로드(32a,62a)가 약간 더 전진되게 하여 작은 압력에 의해서 요크(3) 및 허브(4)가 튜브(2)에 각각 더 밀착되도록 하면 이들의 접촉된 부분이 마찰 되면서 열에너지가 발생 되기 때문에 2차적으로 가열되는 상태가 되는 것으로서 이때 약 5초 정도 가열하게 된다.

다음, 유압실린더(32,62)를 또다시 작동시켜 요크(3) 및 허브(4)가 튜브(2)에 각각 더 강하게 밀착되도록 하면 이들의 접촉된 부분이 강하게 마찰 되면서 높은 열에너지가 발생 되기 때문에 튜브(2) 양단부에 각각 요크(3) 및 허브(4)가 마찰 용접되면서 가압 되므로 3차적으로 압접되는 상태가 된다.

이때, 요크척(50)과 허브척(60)의 회전속도는 약 600-700rpm/min의 빠른 회전속도이고 유압실린더(32,63)에 의해 요크(3) 및 허브(4)가 튜브(2)로 가압되는 가압력은 60ton/f㎠ 정도의 강한 압력으로 가압되므로 마찰에 의해 발생되는 마찰온도는 약 1200-1250℃의 높은 열에너지가 발생 되는 상태로서 순간적으로 마찰되게 하기 때문에 요크(3) 및 허브(4)는 튜브(2) 양단부에 순간적으로 열융착되게 압접되는 상태가 된다.

다음, 튜브(2) 양단부에 요크(3) 및 허브(4)가 열융착이 완료되면 제어부의 명령에 의해서 고속모터(33,63)가 정지되면서 동시적으로 전자브레이크(40,40')가 동작함에 따라 요크샤프트(68) 및 허브샤프트(68)가 강제적으로 정지된다.

다음, 요크척(50)의 몸체(51)로부터 고정부재(56)를 해지시키는 한편 튜브고정수단(20,20')를 해지시킨 다음 허브척(7)으로부터 허브(4)를 해지하여 인출하면 튜브(2) 양단부에 요크(3) 및 허브(4)가 열융착되어 압접된 동력전달축(1)을 얻게 되는 것이다.

그리고 본 발명은 연동수단(80)이 있기 때문에 튜브(2)와 양측에 열융착된 요크(3) 및 허브(4)의 직진도가 매우 우수한 상태의 동력전달축(1)을 얻게 되는 것이다.

그러므로 본 발명은 동력전달축의 튜브 및 요크와 허브들을 접합 연결시키는데 있어 직진도를 높일 수 있고 자동으로 마찰용접되므로 수작업으로 용접하는 것보다는 접합부위가 확실하게 접합 되어 접합강도를 크게 향상시킬 수 있게 되는 것이다.

그리고 본 발명은 자동으로 정확하고 순간적으로 마찰용접되는 것이므로 접합부위만 고온이 되는 상태에서 접합 되기 때문에 동력전달축 접합부위와 주변부위의 열변형률이 매우 적고 조직 변화가 최소화되게 하여 품질향상이 크게 도모되는 것이다.

또한, 본 발명은 자동으로 이루어지게 되므로 동력전달축을 접합시키는데 생산성을 크게 향상시켜 원가절감이 도모되게 하는 것이다.

이러한 본 발명은 비록 일실시예에 의해 도시되고 설명되었으나 여기에 국한되는 것은 아니고 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해서 여러가지 형태로 변형 실시될 수도 있는 것이므로 청구범위를 크게 벗어 나지 않는한 폭넓게 적용되고 보호되어야 하는 것은 자명한 것이다.

1 : 동력전달축 2 : 튜브
3 : 요크 4 : 허브
10 :기대 20,20' : 튜브고정수단
21,21' : 가이드프레임 22,22' : 구동 및 종동이동부재
23,23' : 구동 및 종동클램프 24 : 구동실린더
25 : 링크연동부재 25 : 연동링크장치
26 : 연동링크장치 30 : 요크마찰수단
31,61 : 이동프레임 32,62 : 유압실린더]
33,63 : 고속모터 34,64 : 전자클러치
35,65 : 구동풀리 36,66 : 타이밍벨트
37,67 : 종동풀리 38 : 요크샤프트
40,40' : 전자브레이크 50 : 요크척
60 : 허브마찰수단 68 : 허브샤프트
70 : 허브척 80 : 연동수단
81 : 연동기어 82 : 중간기어
83 : 스핀들기어 84 : 스핀들
86,86' : 연동샤프트 87 : 커플링

Claims

고정되는 튜브 양단부에 고속모터 동력에 의해 회전되는 요크 및 허브가 마찰되어 열융착되게 하는 것으로서:
기대 양측에 고정된 한쌍의 가이드프레임에서 상호 대향되어 각각 수평방향으로 왕복 이동되는 구동이동부재 및 종동이동부재와, 상기 구동이동부재 및 종동이동부재에 각각 구비되어 튜브를 고정하는 구동클램프 및 종동클램프와, 상기 구동이동부재를 수평방향으로 왕복이동되게 하는 구동실린더와, 상기 구동이동부재 하측에 고정되는 링크연동부재에 의해 동작되어 종동이동부재가 왕복이동되게 하는 연동링크장치를 갖는 한쌍의 튜브고정수단과;
상기 한쌍의 튜브고정수단 일측의 기대에서 수평방향으로 이동 가능한 이동프레임을 수평방향으로 이동시키는 유압실린더와, 상기 이동프레임 상단부에 구비되는 고속모터와, 상기 고속모터의 모터축 회전속도를 가변시켜 구동풀리에 전달시키는 전자클러치와, 상기 구동풀리의 회전력이 타이밍벨트에 의해 종동풀리로 전달되어 회전되는 요크샤프트와, 상기 요크샤프트를 강제적으로 정지시키는 전자브레이크와, 상기 요크샤프트 선단부에 고정되어 요크가 장착되게 하는 요크척과, 상기 요크척과 반대쪽의 허브샤프트에 구비되는 밸런스척을 구비하여 상기 요크척에 고정된 요크가 튜브 일측면부와 접촉되게 하면서 회전되어 마찰 용접 되게 하는 요크마찰수단과;
상기 한쌍의 튜브고정수단 타측의 기대에서 수평방향으로 이동 가능한 이동프레임을 수평방향으로 이동시키는 유압실린더와, 상기 이동프레임 상단부에 구비되는 고속모터와, 상기 고속모터의 모터축 회전속도를 가변시켜 구동풀리에 전달시키는 전자클러치와, 상기 구동풀리의 회전력이 타이밍벨트에 의해 종동풀리로 전달되어 회전되는 허브샤프트와, 상기 허브샤프트를 강제적으로 정지시키는 전자브레이크와, 상기 허브샤프트 선단부에 고정되어 허브가 장착되게 하는 허브척과, 상기 허브척과 반대쪽의 허브샤프트에 구비되는 밸런스척을 구비하여 상기 허브척에 고정된 허브가 튜브의 타측면부와 접촉되게 하면서 회전되어 마찰 용접 되게 하는 허브마찰수단을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 차량 동력전달축 전용 자동마찰압접장치.
삭제
제 1 항에 있어서, 상기 연동링크장치는 가이드프레임에 고정된 고정축을 중심으로 회동되는 시소링크부재와, 상기 시소링크부재 하단부와 링크연동부재를 연결하는 구동연결링크와, 상기 시소링크부재 상단부와 종동이동부재를 연결하는 종동연결링크에 의해 이루어지는 것을 특징으로 하는 차량 동력전달축 전용 자동마찰압접장치.
제 1 항에 있어서, 상기 구동클램프 및 종동클램프는 각각 클램프바디 및 그로부터 교체 가능한 클램프부재로 이루어지는 것을 특징으로 하는 차량 동력전달축 전용 자동마찰압접장치.
삭제
제 1 항에 있어서, 상기 요크척은 복수개로 분할되어 몸체에 각각 고정되는 고정부재가 요크의 후미에 있는 요크구멍으로 끼워지고 상기 고정부재에는 고정체결구가 관통되어 체결공에 체결되고, 상기 몸체 선단부에는 다수의 고정볼트에 의해 몸체에 고정되는 선단고정부재에 의해서 요크 선단부가 고정되게 이루어지는 것을 특징으로 하는 차량 동력전달축 전용 자동마찰압접장치.
삭제
제 1 항에 있어서, 상기 허브척은 몸체 내부에 있는 중심축에 지그부재가 결합되고, 상기 중심축의 선단부에 결합되는 가압부재와 나사부에 체결되는 너트에 의해 고정되는 지그부재에 허브가 체결되어 고정되도록 이루어지는 것을 특징으로 하는 차량 동력전달축 전용 자동마찰압접장치.
제 1 항에 있어서, 상기 요크샤프트 및 허브샤프트의 직진도가 일치되도록 하기 위한 연동수단을 더 갖도록 이루어지는 것을 특징으로 하는 차량 동력전달축 전용 자동마찰압접장치.
제 9 항에 있어서, 상기 연동수단은 요크샤프트 및 허브샤프트에 각각 고정되는 연동기어와, 상기 연동기어의 동력을 중간기어로 전달받아 연동되는 스핀들기어를 갖는 각각의 스핀들과, 상기 스핀들의 회전력을 받아 회전되면서 스핀들이 길이방향으로 이동 가능하게 설치되는 각각의 연동샤프트와, 상기 각각의 연동샤프트가 중간에서 연결되게 하는 커플링을 갖도록 이루어지는 것을 특징으로 하는 차량 동력전달축 전용 자동마찰압접장치.
제 1 항에 있어서, 상기 모터축의 회전속도가 전자클러치의 가변부에서 가변되어 회전부를 통해 종동풀리로 전달되도록 이루어지는 것을 특징으로 하는 차량 동력전달축 전용 자동마찰압접장치.
제 1 항에 있어서, 상기 전자브레이크는 이동프레임에 고정되는 고정부의 전자감응부에 의해 가압판이 회전부의 회전판을 가압하여 정지되도록 이루어지는 것을 특징으로 하는 차량 동력전달축 전용 자동마찰압접장치.
제 1 항에 있어서, 상기 요크마찰수단 및 허브마찰수단을 튜브고정수단 방향으로 동시에 이동시켜 튜브 양측단부에 각각 요크 및 허브가 접촉되게 하되 미약한 가압력으로 접촉되게 하면서 고속모터를 가동시켜 튜브 양측단부와 요크 및 허브가 각각 접촉된 부분이 1차적으로 예열 되도록 이루어지는 것을 특징으로 하는 차량 동력전달축 전용 자동마찰압접장치.
제 13 항에 있어서, 상기 고속모터가 가동되는 상태에서 요크마찰수단 및 허브마찰수단을 튜브고정수단 방향으로 이동시키되 튜브 양측단부에 요크 및 허브가 작은 가압력으로 가압 되게 하여 튜브 양측단부와 요크 및 허브가 각각 접촉된 부분이 2차적으로 가열 되도록 이루어지는 것을 특징으로 하는 차량 동력전달축 전용 자동마찰압접장치.
제 14 항에 있어서, 상기 고속모터가 600-700rpm/min의 회전속도로 가동되는 상태에서 요크마찰수단 및 허브마찰수단을 튜브고정수단 방향으로 이동시키되 튜브 양측단부에 요크 및 허브가 60ton/f㎠의 가압력으로 순간 가압 되게 하여 튜브 양측단부와 요크 및 허브가 각각 접촉된 부분이 1200-1250℃의 마찰온도에 의해 3차적으로 열융착 되도록 이루어지는 것을 특징으로 하는 차량 동력전달축 전용 자동마찰압접장치.