KR101067864B1 - A gantry type friction stir welding device - Google Patents
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Abstract
본 발명은 겐트리형 마찰교반용접장치에 관한 것이다.The present invention relates to a gantry friction stir welding device.
본 발명은 용접지점의 X축 이동을 가능하게 하는 크로스레일 어셈블리와, 용접지점의 Z축 이동을 가능하게 하며, 접합모재와 접하여 용접작업을 수행하는 용접툴 어셈블리 및 상기 용접툴 어셈블리와 크로스레일 어셈블리를 슬라이딩 이동시켜, 용접지점의 Y축 이동을 가능하게 하는 슬라이딩 어셈블리를 포함하여 구성된다.The present invention provides a cross-rail assembly that enables the X-axis movement of the welding point, and a welding tool assembly that enables the Z-axis movement of the welding point, and performs welding by contacting the bonded base material, and the welding tool assembly and the cross-rail assembly. The sliding assembly is configured to include a sliding assembly for enabling the Y-axis movement of the welding point.
이와 같은 본 발명에 의하면, 대형구조물과 같은 접합모재의 마찰교반용접이 한번에 이루어질 수 있는 이점이 있다.According to the present invention, there is an advantage that the friction stir welding of the bonded base material such as a large structure can be made at once.
마찰교반용접, 베드, 가이드, 서보모터, 인버터모터, 케이블베이어 Friction Stir Welding, Bed, Guide, Servo Motor, Inverter Motor, Cable Carrier
Description
본 발명은 겐트리형 마찰교반용접장치에 관한 것이다.The present invention relates to a gantry friction stir welding device.
일반적으로 마찰교반용접(Friction Stir Welding,FSW)은 접합모재를 고정시킨 후 이음부의 맞대기 면을 따라 접합모재에 비해 경한 재질을 지닌 비소모식 회전 툴(Tool)의 일부분이 삽입되도록 하여 상기 툴과 접합모재의 상대적 운동에 의해 마찰열을 발생시켜 연화시키기에 충분한 온도로 인접한 접합부를 가열시키게 된다.In general, friction stir welding (FSW) is a part of a non-consumable rotary tool that is harder than the bonded base material is inserted along the butt face of the joint and then joined to the tool. The relative motion of the base material causes the frictional heat to be generated to heat the adjacent joints to a temperature sufficient to soften them.
이로 인하여 툴이 삽입된 부분 주위로 연화된 소위“서드바디(Third-body)”라고 불리는 영역이 생성되며, 이러한 서드바디에 기계적 힘을 가하여 툴이 접합선을 따라 이동하도록 함으로써 가열된 부위가 툴의 앞부분(Advancing side)에서 뒤쪽(Retreating side)으로 압출되고, 상기와 같은 마찰열과 기계적 가공의 조합에 의해 고상접합부가 형성된다.This creates a so-called “third-body” area that softens around the part where the tool is inserted, and by applying mechanical force to the third body to move the tool along the seam, the heated portion of the tool It is extruded from the advancing side to the retreating side, and the solid state junction is formed by the combination of frictional heat and mechanical processing as described above.
상기와 같은 접합공정을 위한 툴은 모재에 소정의 각도를 이루도록 삽입되는 핀(Pin)과 상기 핀에 의해 가열된 부분을 확장시키는 숄더(Shoulder)로 구성되며, 상기 숄더는 연화된 부분을 가압하여 매끈한 용접면을 형성하게 된다.The tool for the joining process as described above is composed of a pin (Pin) is inserted to form a predetermined angle to the base material and a shoulder (Shoulder) to expand the portion heated by the pin, the shoulder by pressing the softened portion It forms a smooth weld surface.
그리고, 상기와 같은 툴은 다수의 가이드와 모터에 의해 X,Y,Z 축으로 툴의 이동이 가능하도록 하는 마찰교반용접장치에 장착되어 상기 핀이 접합모재의 이음선을 따라 지나갈 때 맞대어진 면을 보다 안정적으로 이동하면서 용접을 수행할 수 있게 된다.The tool is mounted on a friction stir welding device that enables the tool to move in the X, Y, and Z axes by a plurality of guides and motors. It is possible to perform welding while moving more stably.
그러나, 상기와 같은 종래 기술에는 다음과 같은 문제점이 있다.However, the above conventional technologies have the following problems.
종래 기술에 의한 마찰교반용접장치는 용접면을 형성하기 위한 용접툴의 이동범위가 상대적으로 작은 크기의 용접대상에 제한된다. Friction stir welding apparatus according to the prior art is limited to the welding target of the relatively small size of the movement range of the welding tool for forming the welding surface.
즉, 상기 용접툴은 용접대상의 상측에서 용접부위를 따라 X,Y,Z 축으로 이동하면서 마찰교반용접을 수행하게 된다. 따라서, 용접대상의 크기가 증가하게 되면 상기 용접툴의 이동거리가 증가하게 되고, 특히 용접대상의 길이방향 이동거리가 증가하게 될 경우 다수회에 걸쳐 마찰교반용접을 수행해야만 하는 문제점이 있다.That is, the welding tool performs friction stir welding while moving in the X, Y, and Z axes along the welding portion from the upper side of the welding target. Therefore, when the size of the welding target increases, the moving distance of the welding tool increases, and in particular, when the longitudinal moving distance of the welding target increases, there is a problem that friction stir welding must be performed a plurality of times.
그리고, 용접시에는 접합 품질과 표면피트 형상을 깨끗하게 하기 위하여 용접대상과 툴이 소정의 용접각을 이루며 용접을 하게 되는데, 종래 기술에 의한 마찰교반용접장치는 평면 직선 가공시에는 최초 용접각을 끝까지 유지하면서 용접하기 때문에 일정한 접합품질을 유지하면서 표면피트도 일정한 형상으로 형성된다.In the welding process, the welding object and the tool make welding at a predetermined welding angle in order to clean the joining quality and the shape of the surface fitting. The friction stir welding device according to the prior art performs the initial welding angle until the end in the plane straight line processing. Since welding is carried out, the surface pits are formed in a constant shape while maintaining a constant bonding quality.
그러나, 곡면 가공시에는 최초 형성된 용접각을 유지하면서 모재의 접합계면을 따라 툴이 이동하게 되어 용접각을 별도로 변경해 주지 않으면 접합품질이 일정하지 못하고 표면피트도 불규칙한 형상으로 형성되어 외관이 미려하지 못하게 되는 문제점이 있다.However, during curved processing, the tool moves along the joining interface of the base material while maintaining the initially formed welding angle. If the welding angle is not changed separately, the joining quality is not constant and the surface pits are irregularly shaped so that the appearance is not beautiful. There is a problem.
또한, 이를 방지하기 위하여 곡면 가공시 일정 부분마다 용접각을 수동으로 조절할 수도 있으나, 이는 용접 작업에 소요되는 시간이 증가하게 되는 문제점이 있으며, 생산성도 떨어지는 문제점이 있다.In addition, in order to prevent this, the welding angle may be manually adjusted for each predetermined portion during curved processing, which has a problem that the time required for the welding operation is increased, and there is also a problem that the productivity is lowered.
상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 창안된 본 발명의 목적은, 베드에 고정된 모재의 접합계면을 따라서 용접툴을 슬라이딩 이동시키기 위한 슬라이딩 어셈블리를 포함하는 겐트리형 마찰교반용접장치를 제공하는 것이다.An object of the present invention was devised to solve the above problems of the prior art, to provide a gantry friction stir welding device comprising a sliding assembly for sliding the welding tool along the bonding interface of the base material fixed to the bed. will be.
본 발명의 다른 목적은, 상기 슬라이딩 어셈블리의 일측에 사용자가 위치하여 제어명령을 입력하기 위한 작업대(Working table)가 구비되는 겐트리형 마찰교반용접장치를 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a gantry-type friction stir welding device having a working table for a user to input a control command is located on one side of the sliding assembly.
본 발명의 또 다른 목적은, 곡면 가공시 모재의 접합계면에 대하여 용접툴이 항상 법선 방향을 이룰 수 있도록 용접헤드를 회전시켜 각도 보간이 이루어지도록 하는 겐트리형 마찰교반용접장치를 제공하는 것이다.Still another object of the present invention is to provide a gantry type friction stir welding device which rotates the welding head so that the angular interpolation is performed so that the welding tool always achieves the normal direction with respect to the joining interface of the base material when the surface is processed.
본 발명은 용접지점의 X축 이동을 가능하게 하는 크로스레일 어셈블리와, 용접지점의 Z축 이동을 가능하게 하며 접합모재와 접하여 용접작업을 수행하는 용접툴 어셈블리 및 상기 용접툴 어셈블리와 크로스레일 어셈블리를 슬라이딩 이동시켜 용접지점의 Y축 이동을 가능하게 하는 슬라이딩 어셈블리를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.The present invention provides a cross-rail assembly that enables the X-axis movement of the welding point, and a welding tool assembly that enables the Z-axis movement of the welding point and performs welding by contacting the bonded base material, and the welding tool assembly and the cross-rail assembly. The sliding assembly is characterized in that it comprises a sliding assembly to enable the Y-axis movement of the welding point.
다른 측면에서 본 발명은, 접합모재에 접하여 접합계면을 따라 이동하면서 용접작업을 수행하는 용접툴 어셈블리와, 상기 용접툴 어셈블리가 장착되며, 장착된 용접툴 어셈블리의 X축 이동을 가능하게 하는 크로스레일 어셈블리와, 상기 용 접툴 어셈블리가 장착된 크로스레일 어셈블리를 이동시켜 상기 용접툴 어셈블리의 Y축 이동을 가능하게 하는 슬라이딩 어셈블리를 포함하는 구성을 가지며, 상기 용접툴 어셈블리는 상하이동실린더 및 상하이동가이드를 포함하여 구성되어 Z축 이동이 가능한 것을 특징으로 한다.In another aspect, the present invention, a welding tool assembly for performing a welding operation in contact with the bonding base material while moving along the bonding interface, and the welding tool assembly is mounted, the cross rail to enable the X-axis movement of the mounted welding tool assembly And a sliding assembly for moving the cross rail assembly on which the welding tool assembly is mounted to enable Y-axis movement of the welding tool assembly. The welding tool assembly includes a shanghai cylinder and a shanghai guide. It is configured to include Z-axis movement is possible.
상기 슬라이딩 어셈블리는 접합모재가 고정되는 베드의 일측에 구비되는 제 1 슬라이딩 어셈블리와, 상기 베드의 타측에서 상기 제 1 슬라이딩 어셈블리와 동일한 구성을 가지는 제 2 슬라이딩 어셈블리를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.The sliding assembly is characterized in that it comprises a first sliding assembly provided on one side of the bed to which the bonding base material is fixed, and a second sliding assembly having the same configuration as the first sliding assembly on the other side of the bed.
상기 슬라이딩 어셈블리는 이동경로를 형성하는 레일프레임과, 상기 레일프레임의 상면을 차폐하며, 길이가 가변되는 레일커버와, 상기 레일프레임에 장착되어, 상기 레일프레임을 따라 슬라이딩 이동하는 슬라이딩 이송장치를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.The sliding assembly includes a rail frame forming a movement path, a rail cover that shields an upper surface of the rail frame, and has a variable length, and a sliding transport device mounted to the rail frame to slide along the rail frame. Characterized in that the configuration.
상기 슬라이딩 어셈블리는 상기 크로스레일 어셈블리와 지지프레임에 의해 연결되는 것을 특징으로 한다.The sliding assembly is characterized in that connected by the crossrail assembly and the support frame.
상기 슬라이딩 이송장치는 상기 지지프레임의 일부가 수용되며 상기 레일프레임을 따라 슬라이딩 이동하는 이송장치 베이스와, 상기 이송장치 베이스 내부에 구비되어, 회전력을 발생시키는 서보모터와, 상기 서보모터와 연결되어 동기회전하는 평치차와, 상기 레일프레임의 길이방향을 따라 구비되며, 상기 평치차와 대응되는 치형을 가지는 랙을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.The sliding feeder includes a feeder base that accommodates a portion of the support frame and slides along the rail frame, a servo motor provided inside the feeder base to generate rotational force, and is connected to the servomotor to be synchronized. The charge is provided along the longitudinal direction of the rail and the rail frame, it characterized in that it comprises a rack having a tooth shape corresponding to the flat.
상기 슬라이딩 이송장치에는 상기 랙의 좌우 양측으로 엘엠가이드가 더 구비 되는 것을 특징으로 한다.The sliding conveying device is characterized in that the L guide is further provided to the left and right sides of the rack.
상기 제 1 슬라이딩 이송장치 또는 상기 제 2 슬라이딩 이송장치에는 사용자가 위치하여 제어명령을 입력하도록 작업대가 더 구비되며, 상기 작업대는 상기 레일프레임을 따라 이동하는 이송장치 베이스와 연결되어 상기 이송장치 베이스의 슬라이딩 이동과 연동하는 것을 특징으로 한다.The first sliding feeder or the second sliding feeder is further provided with a workbench so that the user is located and inputs a control command, and the workbench is connected to a transporter base moving along the rail frame to the base of the transporter base. It is characterized by interlocking with sliding movement.
상기 용접툴 어셈블리는 상기 크로스레일 어셈블리에 슬라이딩 이동가능하게 장착되는 메인프레임과, 상기 메인프레임의 일측에 구비되어 회전력을 발생시키는 인버터모터와, 상기 인버터모터의 회전축과 디스크 커플링을 이용하여 체결되는 샤프트와, 상기 샤프트와 유니버셜조인트로 연결되어 동기회전하는 스핀들과, 상기 메인프레임과 체결되어 상기 스핀들이 장착되는 공간을 제공하는 스핀들 브라켓과, 상기 스핀들을 내부에 수용하며 상기 스핀들과 별개로 회전하는 턴프레임과, 상기 턴프레임과 체결되는 턴테이블기어와, 상기 메인프레임 일측에서 상기 턴테이블기어와 대응되는 치형을 통해 서로 맞물리도록 구비되어 상기 샤프트의 회전과는 별개로 상기 턴프레임을 회전시키는 보간수단을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.The welding tool assembly may be fastened by using a main frame slidably mounted to the cross rail assembly, an inverter motor provided at one side of the main frame to generate rotational force, and a rotation shaft and a disk coupling of the inverter motor. A shaft, a spindle connected to the shaft and the universal joint to rotate synchronously, a spindle bracket engaged with the main frame to provide a space for mounting the spindle, and a turn for receiving the spindle therein and rotating separately from the spindle. A frame, a turntable gear engaged with the turnframe, and interpolation means for interlocking the turnframe separately from the rotation of the shaft, provided to be engaged with each other through teeth corresponding to the turntable gear at one side of the mainframe. Characterized in that the configuration.
상기 보간수단은 회전력을 생성하는 보간모터와, 상기 보간모터에 의해 회전력을 제공받으며, 상기 턴테이블기어와 맞물리는 보간기어를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.The interpolation means is characterized in that it comprises an interpolation motor for generating a rotational force, and an interpolation gear that is provided with a rotational force by the interpolation motor and meshes with the turntable gear.
상기와 같은 특징을 가지는 본 발명에 의하면, 길이가 긴 용접부위를 가지는 대형 구조물의 용접시 슬라이딩 어셈블리를 통해 접합계면을 따라 용접툴을 이동시키는 것이 가능하게 되어 마찰교반용접이 한번에 용이하게 수행될 수 있는 이점이 있다.According to the present invention having the above characteristics, it is possible to move the welding tool along the joining interface through the sliding assembly when welding a large structure having a long welding site can be easily performed friction stir welding at once There is an advantage to that.
그리고, 상기 슬라이딩 어셈블리 일측에는 사용자가 위치하여 제어명령을 입력하기 위한 제어부가 슬라이딩 어셈블리와 같이 이동가능하도록 구성되어, 사용자가 용접상태를 육안을 통해 식별 가능한 이점이 있다.In addition, one side of the sliding assembly is configured such that a control unit for inputting a control command is located on the side of the sliding assembly so as to be movable as a sliding assembly, so that the user can identify the welding state with the naked eye.
또한, 상기 용접툴과 접합모재의 접합계면을 따라 자동으로 법선 방향을 유지하면서 마찰교반용접을 실시하게 되어 사선 또는 곡선 가공 시 용접각을 조절하는 과정이 필요치 않게 되어 용접 시간이 단축되는 이점이 있으며, 이로 인하여 생산성이 향상될 것으로 기대된다.In addition, the friction stir welding is performed while maintaining the normal direction automatically along the joining interface of the welding tool and the joining base material, and thus the welding time is shortened because the process of adjusting the welding angle is not necessary during the diagonal or curve processing. As a result, productivity is expected to increase.
이하에서는 도면을 참조하여, 본 발명의 구체적인 실시예를 설명한다. 다만, 본 발명의 사상은 제시되는 실시예에 제한되지 아니하며, 본 발명의 사상을 이해하는 당업자는 동일한 사상의 범위 내에서 다른 실시예를 용이하게 제안할 수 있을 것이다. Hereinafter, with reference to the drawings will be described a specific embodiment of the present invention. However, the spirit of the present invention is not limited to the embodiments presented, and those skilled in the art who understand the spirit of the present invention can easily suggest other embodiments within the scope of the same idea.
도 1에는 본 발명에 의한 일실시 예인 겐트리형 마찰교반용접장치의 외관을 도시한 사시도가 도시되어 있고, 도 2에는 도 1의 측면도가 도시되어 있으며, 도 3에는 도 2의 A-A´부 단면도가 도시되어 있다.Figure 1 is a perspective view showing the appearance of a gantry friction stir welding device according to an embodiment of the present invention, Figure 2 is a side view of Figure 1, Figure 3 is a cross-sectional view AA 'of FIG. Is shown.
이들 도면에 도시된 바와 같이 본 발명에 의한 겐트리형 마찰교반용접장치는, 접합대상인 제 1 접합모재(10)와, 제 2 접합모재(20)를 맞대기 형식으로 고정 되도록 하는 베드(150)와, 상기 베드(150)에 고정된 제 1 접합모재(10) 및 제 2 접합모재(20)의 접합대상부위를 따라서 이동하면서 마찰교반용접을 실시하는 용접툴 어셈블리(200)와, 상기 용접툴 어셈블리(200)의 이동을 가능하게 하는 슬라이딩 어셈블리(100) 및 크로스레일 어셈블리(300)를 포함하여 구성된다.As shown in these drawings, the gantry friction stir welding device according to the present invention includes a
그리고, 상기 크로스레일 어셈블리(300)의 후측(도 1 에서)에는 전원 및 유압공급을 위한 전장박스(500)가 구비되며, 상기 크로스레일 어셈블리(300)의 우측(도 1 에서)에는 상기 전장박스(500)를 통해 제공되는 전압과 유압을 이용하여 상기 크로스레일 어셈블리(300)와 슬라이딩 어셈블리(100) 및 용접툴 어셈블리(200)를 제어하는 제어부(400)가 더 구비된다.And, the rear side (in Figure 1) of the
또한, 상기 용접툴 어셈블리(200)는 X축 방향 즉, 도 1에서 볼 때 좌우방향으로 슬라이딩 이동가능하도록 상기 크로스레일 어셈블리(300)에 장착되며, 상기 크로스레일 어셈블리(300)는 Y축 즉, 도 1에서 볼 때 전후방향으로 슬라이딩 이동가능하도록 하는 상기 슬라이딩 어셈블리(100)에 장착된다.In addition, the
보다 상세하게, 상기 크로스레일 어셈블리(300)의 전측에는 상기 용접툴 어셈블리(200)가 장착된 상태에서 X축 방향으로 슬라이딩 이동가능하도록 가이드레일(320)이 형성되며, 상기 가이드레일(320)의 후측으로 상기 크로스레일 어셈블리(300)의 골격을 형성하는 지지프레임(340)이 더 구비된다.In more detail, a
그리고, 상기 지지프레임(340)의 좌/우측 하단은 각각 상기 슬라이딩 어셈블리(100)의 일구성으로 Y축 방향으로 슬라이딩 이동하는 슬라이딩 이송장치에 연결된다. In addition, the lower left and right sides of the
즉, 상기 슬라이딩 어셈블리(100)는 상기 베드(150)의 좌측에서 상기 크로스레일 어셈블리(300)의 좌측을 지지하기 위한 지지프레임(340)의 하단과 연결되는 제 1 슬라이딩 어셈블리(120)와, 상기 베드(150)의 우측에서 상기 크로스레일 어셈블리(300)의 우측을 지지하기 위한 지지프레임(340)과 연결되는 제 2 슬라이딩 어셈블리(140)를 포함하여 구성된다.That is, the
그리고, 상기 제 1 슬라이딩 어셈블리(120)와 상기 제 2 슬라이딩 어셈블리(140)는 각각 별도의 동력원을 제공받으며, 상기 제어부(400)를 통해 시퀸스 제어됨으로써 대칭상태를 유지하면서 작동하게 된다.In addition, the first sliding
한편, 상기 제어부(400)는 상기 크로스레일 어셈블리(300)의 지지프레임(340) 하단 일부분과 연결되는 슬라이딩 이송장치의 일측에 체결되어 사용자가 딛고 올라설 수 있는 공간을 제공하는 작업대(Working table, 440)와, 상기 작업대(440)에 올라선 사용자가 마찰교반용접장치의 전체적인 작동상태와 작동명령 입력을 가능하게 하는 컨트롤러(420)를 포함하여 구성된다.On the other hand, the
그리고, 상기 작업대(440)는 사용자가 올라선 상태에서도 이동하게 되므로 사용자의 안전을 위하여 사용자가 파지할 수 있도록 작업대(440) 상면에서 상방으로 돌출 형성되는 손잡이(442)가 더 구비되며, 이러한 손잡이(442)는 도 1 에 도시된 형상 이외에도 다양한 형상으로 형성하는 것이 가능할 것이다.In addition, since the
한편, 상기 슬라이딩 어셈블리(100)는 전술한 바와 같이 상기 베드(150)의 좌측 및 우측에 각각 제 1 슬라이딩 어셈블리(120)와 제 2 슬라이딩 어셈블리(140)가 형성된다.On the other hand, the
상세하게, 상기 제 1 슬라이딩 어셈블리(120)와 제 2 슬라이딩 어셈블리(140)는 상기 베드(150)의 좌/우측에서 각각 길이방향으로 길게 형성되는 제 1 레일프레임(124) 및 제 2 레일프레임(144)에 의해 상기 크로스레일 어셈블리(300)를 이동시키는 범위가 제한된다.In detail, the first sliding
그리고, 상기 제 1 레일프레임(124) 및 제 2 레일프레임(144)에는 각각 상기 지지프레임(340)의 좌측과 연결되는 제 1 슬라이딩 이송장치(720)와 상기 지지프레임(340)의 우측과 연결되는 제 2 슬라이딩 이송장치(740)가 구비된다.The
즉, 상기 제 1 슬라이딩 이송장치(720)의 이동범위와 제 2 슬라이딩 이송장치(740)의 이동범위가 상기 제 1 레일프레임(124) 및 제 2 레일프레임(144)에 의해 제한된다.That is, the moving range of the first sliding
또한, 상기 제 1 레일프레임(124)과 제 2 레일프레임(144)의 상측에는 다단인출구조를 통해 길이가 선택적으로 가변되는 제 1 레일커버(122)와 제 2 레일커버(142)가 더 구비되며, 상기 제 1 슬라이딩 이송장치(720)와 상기 제 2 슬라이딩 이송장치(740)의 이동경로에 따라 간섭되는 부분이 내부로 인입되도록 형성된다.In addition, the upper side of the
즉, 상기 제 1 슬라이딩 이송장치(720)와 상기 제 2 슬라이딩 이송장치(740)가 위치하지 않는 부분은 상기 제 1 레일커버(122)와 제 2 레일커버(142)에 의해서 각각 차폐되고, 상기 제 1 슬라이딩 이송장치(720)와 상기 제 2 슬라이딩 이송장치(740)가 이동하게 되면, 이동위치에 해당하는 부분이 다단인출구조에 의해 내부로 인입된다.That is, portions in which the first sliding
한편, 상기와 같이 이동하는 상기 제 1 슬라이딩 이송장치(720)와 상기 제 2 슬라이딩 이송장치(740)는 서로 동일한 구성을 가지므로 이하에서는 상기 제 1 슬라이딩 이송장치(720)의 구성을 중심으로 설명하며, 상기 제 2 슬라이딩 이송장치(740)에 관한 상세한 설명은 생략하기로 한다.On the other hand, since the first sliding
도 4에는 도 3 에서 B-B´부 단면도가 도시되어 있고, 도 5 에는 본 발명의 요부구성인 슬라이딩 이송장치를 확대 도시한 단면도가 도시되어 있다.FIG. 4 is a sectional view taken along the line B-B 'in FIG. 3, and FIG. 5 is an enlarged sectional view showing a sliding feeder that is a main component of the present invention.
이들 도시된 바에 의하면, 상기 제 1 슬라이딩 이송장치(720)에는 상기 제 1 레일프레임(124)를 따라서 슬라이딩 이동하는 제 1 이송장치 베이스(721)가 구비되고, 상기 제 1 이송장치 베이스(721) 내부에는 회전력을 발생시키는 제 1 서보모터(722)와 상기 제 1 서보모터(722)의 회전 속도를 감속시키기 위한 감속기(723)이 구비된다.As shown in the drawing, the first sliding
그리고, 상기 제 1 서보모터(722)의 회전축 끝단에는 상기 제 1 서모모터(722)와 연동하여 회동하는 피니언(728)이 더 구비되고, 상기 피니언(728)의 일측으로 상기 피니언(728)의 치형과 대응되는 치형을 가지는 제 1 랙(724)이 더 구비된다.In addition, a pinion 728 that rotates in conjunction with the
따라서, 상기 제 1 서보모터(722)의 회전력을 전달받은 피니언(728)이 회전하게 되고, 이러한 피니언(727)의 회전력은 상기 제 1 랙(724)으로 전달된다.Accordingly, the pinion 728 received the rotational force of the
한편, 상기 제 1 랙(724)은 상기 제 1 레일프레임(124)에 고정되도록 장착되는 것으로, 상기 피니언(728)이 상기 제 1 랙(724)과 맞물려 회전하게 되면, 회전방향에 따라 상기 제 1 이송장치 베이스(721)가 슬라이딩 이동하게 된다.Meanwhile, the
한편, 상기와 같이 슬라이딩 이동하는 제 1 이송장치 베이스(721)의 하측에 는 상기 제 1 이송장치 베이스(721)의 슬라이딩 이동을 보조하기 위하여 엘엠가이드(726)가 더 구비된다.On the other hand, the lower side of the first transfer device base 721 sliding as described above is further provided with an
상세하게, 상기 엘엠가이드(726)의 가이드바(도면부호 부여되지 않음)는 상기 제 1 레일프레임(124)에 상기 제 1 랙(724)과 나란하게 고정되며, 상기 엘엠가이드(726)의 가이드블럭(도면부호 부여되지 않음)은 상기 제 1 이송장치 베이스(721)의 하면에서 하방으로 돌출되도록 장착된다. 따라서, 상기 가이드블럭(미도시)이 상기 가이드바(미도시)에 끼워지게 되면, 상기 제 1 이송장치 베이스(721)의 슬라이딩 이동시 좌우 유동을 방지하게 되므로 안정적인 슬라이딩 이동이 가능하게 된다.In detail, the guide bar (not shown) of the
그리고, 상기 제 1 이송장치 베이스(721)의 좌측(도 5에서)에는 상기 제 1 서보모터(722)로 전원을 공급하는 전원공급케이블 보호를 위하여 슬라이딩케이블베이어 브라켓(520)이 더 구비된다.In addition, a sliding
도 6에는 본 발명의 요부구성인 용접툴 어셈블리에서 커버가 분리된 상태를 도시한 사시도가 도시되어 있고, 도 7 내지 도 9 는 본 발명의 요부구성인 용접툴 어셈블리의 내부구조를 보이기 위한 단면도가 도시되어 있다.6 is a perspective view illustrating a state in which a cover is separated from a welding tool assembly that is a main part of the present invention, and FIGS. 7 to 9 are cross-sectional views illustrating an internal structure of the welding tool assembly that is a main part of the present invention; Is shown.
전술한 바와 같이 상기 용접툴 어셈블리(200)는 상기 크로스레일 어셈블리(300)에 장착되어 X축 방향으로 슬라이딩 이동가능하도록 형성된다.As described above, the
이를 위해 상기 용접툴 어셈블리(200)의 후측에는 상기 크로스레일 어셈블리(300)에 장착되어 슬라이딩 이동하는 장착부(600)가 제공된다.To this end, the rear side of the
상기 장착부(600)는 상기 크로스레일 어셈블리(300)의 가이드레일(320)과 체 결되는 장착프레임(660)과, 상기 장착프레임(660)의 세로방향을 따라 돌출 형성되를 바 형상으로 구비되어 아래에서 상세히 설명할 메인프레임(220)의 상하이동을 안내하는 상하이동 가이드(640) 및 상기 장착프레임(660)에 구비되어 상기 메인프레임(220)이 상하 이동력을 제공하는 상하이동 실린더(620)를 포함하여 구성된다.The mounting
상세하게, 상기 장착프레임(660)은 상기 가이드레일(320)의 폭과 대응되는 간격만큼 이격 되도록 위치하는 두 개의 연결단(662)을 이용하여 상기 가이드레일(320)과 체결된다. 즉, 상세하게 도시되지는 않았지만 상기 가이드레일(320)에는 상기 연결단(662)과 대응되는 크로스바(미도시)가 구비되고, 이러한 크로스바(미도시)는 상기 크로스레일(320)의 가로방향 길이와 대응되도록 형성된다.In detail, the mounting
따라서, 상기와 같이 형성된 크로스바(미도시)에 상기 연결단(662)이 전측에서 끼움 장착되어 끼움 장착상태를 유지하면서 상기 크로스바(미도시)를 따라 슬라이딩 이동가능하게 된다.Therefore, the
상기 메인프레임(220)은 아래에서 상세히 설명할 인버터모터(230)와 보간수단(240) 등의 다수 구성요소가 장착되는 공간을 제공하면서 상기 상하이동 가이드(640)와 상하이동 실린더(620)에 의해 상하로 이동할 수 있도록 형성된다.The
상세하게, 상기 메인프레임(220)의 후측은 상기 상하이동 가이드(640)에 끼움 장착되어 슬라이딩 이동이 가능하도록 상기 상하이동 가이드(640)의 바 형상과 대응되는 홈을 가진다. 즉, 전술한 엘엠가이드(726)와 동일한 구조로 형성된다.In detail, the rear side of the
그리고, 전측으로는 평판 형상의 플레이트에 상기 인버터모터(230)의 일부가 관통하도록 장착되는 부분과 상기 보간수단(240)의 일부가 관통하도록 장착되는 부분이 천공 형성된다.In addition, the front side is formed with a hole in which a portion of the
즉, 도 6 에 도시된 바와 같이 상기 메인프레임(220)의 전측에는 상기 인버터모터(230)의 회전축이 하방을 향하도록 위치하여 고정되고, 상기 보간수단(240)의 일구성인 보간모터(248)의 회전축이 하방을 향하도록 위치하여 고정된다.That is, as shown in FIG. 6, the rotating shaft of the
그리고, 상기 인버터모터(230)의 하측으로 용접툴이 장착되며, 이러한 용접툴의 샤프트(290)는 상기 인버터모터(230)의 회전축과 디스크 커플링(292)에 의해 직접 연결된다.A welding tool is mounted below the
한편, 상기와 같이 디스크 커플링(292)에 의해 상기 인버터모터(230)의 회전축과 연결된 샤프트(290)는 접합모재와 접하여 용접작업을 수행하는 스핀들(284)과 유니버셜조인트(232)에 의해 회전력이 전달될 수 있도록 연결되며, 상기 샤프트(290)의 외측으로 더블롤러(254) 구조를 가지는 턴테이블 베어링(252)이 구비되며, 상기 턴테이블 베어링(252)의 외측으로 턴테이블기어(250)가 구비되어, 상기 샤프트(290)의 회전과는 별개로 상기 턴테이블기어(250)의 회전이 가능하도록 구성된다. Meanwhile, as described above, the
상기와 같이 샤프트(290)와는 별도로 회전가능하도록 구성되는 턴테이블기어(250)의 하측에는 턴프레임(260)이 고정되고, 상기 턴프레임(260)의 하측으로 스핀들 브라켓(280)이 고정된다.As described above, the
그리고, 상기 스핀들 브라켓(280)의 내측으로 스핀들 하우징(282)이 고정 장착되며, 상기 스핀들 하우징(282)의 내측으로 상기 샤프트(290)와 유니버셜조인트(232)를 이용하여 연결되는 스핀들(284)이 구비된다.The
상기 스핀들(284)은 전술한 바와 같이 유니버셜조인트(232)를 이용하여 상기 샤프트(290)와 연결되므로, 상기 샤프트(290)와 상기 스핀들(284)이 소정의 기울기를 가지면서 체결 관계가 유지되어도 회전력을 전달하는 것이 가능하게 되며, 상기 스핀들 하우징(282)과 스핀들(284) 사이에도 스핀들 베어링(286)이 구비되어 상기 스핀들(284)과는 별개로 상기 스핀들 하우징(282) 및 스핀들 브라켓(280)이 회전가능하게 된다.Since the
한편, 상기 보간수단(240)은 상기 턴테이블기어(250)를 회전시켜, 마찰교반용접 작업시 발생되는 용접각의 틀어짐을 보간(補間)하기 위한 것으로, 회전력을 발생시키는 보간모터(248)와, 상기 보간모터(248)의 회전축과 연결되어 회전하며, 상기 턴테이블기어(250)와 맞물려 회전하는 보간기어(242)를 포함하여 구성된다.On the other hand, the interpolation means 240 to rotate the
따라서, 상기 보간모터(248)를 통해 발생된 회전력은 상기 보간기어(242)를 회전시키게 되고, 상기 보간기어(242)와 맞물린 턴테이블기어(250)는 상기 보간기어(242)에 의해 회전하게 됨으로써, 상기 턴테이블기어(250)에 고정된 스핀들 브라켓(280)이 상기 턴테이블기어(250)의 회전을 따라서 회전하게 된다.Therefore, the rotational force generated through the
그리고, 도 8 에 도시된 바와 같이 상기 턴프레임(260)과 스핀들 브라켓(280)은 힌지(270)에 의해 상기 스핀들 브라켓(280)이 회동가능하도록 구성되며, 이러한 스핀들 브라켓(280)의 회동범위는 각도조절나사(259)를 통해 수동으로 조절하는 것이 가능하도록 구성된다.As shown in FIG. 8, the
상세하게, 상기 스핀들브라켓(280)에는 외측으로 돌출 형성되는 스토퍼브라 켓(257)이 더 형성되고, 상기 턴프레임(260)에는 턴프레임 고정브라켓(256)이 더 형성된다.In detail, the
그리고, 상기 스토퍼브라켓(257)에는 스토퍼고정브라켓(258)이 더 구비되고, 상기 스토퍼고정브라켓(258)과 턴프레임 고정브라켓(256)의 내부에서 상기 각도조절나사(259)가 회전방향에 따라 길이가 가변되도록 구비되며, 이러한 각도조절나사(259)의 길이변화에 의해 상기 스핀들브라켓(280)과 턴프레임(260)이 유지하는 용접각을 조절하게 된다. Further, the
이하에서는 상기와 같은 구성을 가지는 본 발명의 작용에 대하여 설명한다.Hereinafter, the operation of the present invention having the configuration as described above will be described.
본 발명에 의한 겐트리형 마찰교반용접장치를 이용하여 마찰교반용접을 실시하기 위해서는 우선 상기 베드(150)의 상측으로 2개의 접합대상 모재가 접합부위를 서로 맞대도록 고정시키게 된다.In order to perform friction stir welding using the gantry type friction stir welding apparatus according to the present invention, two base materials to be bonded are fixed to each other at the upper side of the
그리고, 상기와 같은 상태에서 상기 접합부위를 따라 상기 용접툴 어셈블리(200)의 스핀들(284)을 고속으로 회전시키면서 이동시켜 마찰교반용접을 실시하게 된다.In the above state, friction stir welding is performed by moving the
즉, 상기 접합모재의 접합부위가 X축 방향으로 형성된 경우에는 상기 스핀들(284)이 X축 방향으로 이동하도록 상기 크로스레일 어셈블리(300)를 제어하여 X축 방향으로 스핀들(284)를 이동시키고, Y축 방향으로 접합부위가 형성된 경우에는 상기 슬라이딩 어셈블리(100)를 제어하여 Y축 방향으로 스핀들(284)를 이동시킨다.That is, when the bonding portion of the bonding base material is formed in the X axis direction, the
이때, 상기 슬라이딩 어셈블리(100)는 상기 크로스레일 어셈블리(300)와 이 에 장착된 용접툴 어셈블리(200)를 한꺼번에 Y축 방향으로 이동시키기 때문에 상대적으로 대형 구조물의 가공도 한번에 수행하는 것이 가능하게 된다. At this time, since the sliding
즉, 철도차량의 객차를 구성하는 플레이트와 같이 일방향 길이가 긴 구조물의 접합부위를 마찰교반용접할 경우 상기 용접툴 어셈블리(200)가 고정된 상태에서 상기 슬라이딩 어셈블리(100)가 접합부위를 따라 이동하면서 마찰교반용접을 실시하게 된다.That is, when friction stir welding a joint part of a structure having a long length in one direction such as a plate constituting a passenger car of a railroad car, the sliding
그리고, 상기와 같이 대형구조물의 가공시에는 사용자가 상기 작업대(440)에 올라선 상태에서 컨트롤러(420)를 통해 제어명령을 입력하며, 사용자가 직접 용접부위를 육안으로 식별하면서 작업수행을 할 수 있게 되므로 작업상태가 확인된다.In addition, when processing a large structure as described above, the user inputs a control command through the
한편, 상기 용접툴 어셈블리(200)의 주요 구성인 샤프트(290)가 인버터모터(230)의 회전축과 디스크 커플링(292)을 이용하여 직접 체결되므로, 결합구조가 간단하게 되며, 상기 샤프트(290)와 스핀들(284)가 유니버셜조인트(232)를 통해 연결되어 샤프트(290)와 스핀들(284)이 동일선상에 위치하지 않더라도 회전력이 원활하게 전달된다.On the other hand, since the
또한, 상기 보간수단(240)은 상기 샤프트(290) 및 스핀들(284)의 회전과 별개로 상기 턴프레임(260)과 스핀들 브라켓(280) 및 스핀들 하우징(282)을 회전시켜 용접각의 틀어짐을 보간함으로써 용접면의 표면피트와 접합품질이 향상된다.Also, the interpolation means 240 rotates the
도 1 은 본 발명에 의한 일실시 예인 겐트리형 마찰교반용접장치의 외관을 도시한 사시도.1 is a perspective view showing the appearance of a gantry friction stir welding device according to an embodiment of the present invention.
도 2 는 본 도 1 의 측면도.2 is a side view of the present FIG.
도 3 은 도 2의 A-A´부 단면도.3 is a sectional view taken along the line A-A 'of FIG.
도 4 는 도 3 에서 B-B´부 단면도.4 is a cross-sectional view taken along the line B-B 'of FIG. 3;
도 5 는 본 발명의 요부구성인 슬라이딩 이송장치를 확대 도시한 단면도.Figure 5 is an enlarged cross-sectional view showing a sliding conveying device which is a main component of the present invention.
도 6 은 본 발명의 요부구성인 용접툴 어셈블리에서 커버가 분리된 상태를 도시한 사시도.Figure 6 is a perspective view showing a state in which the cover is separated from the welding tool assembly which is a main component of the present invention.
도 7 내지 도 9 는 본 발명의 요부구성인 용접툴 어셈블리의 내부구조를 보이기 위한 단면도.7 to 9 are cross-sectional views for showing the internal structure of the welding tool assembly which is a main component of the present invention.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *Explanation of symbols on the main parts of the drawings
100... 슬라이딩 어셈블리 120... 제 1 슬라이딩 어셈블리100 ... sliding
122... 제 1 레일커버 124... 제 1 레일프레임122 ...
140... 제 2 슬라이딩 어셈블리 142... 제 2 레일커버140 ... 2nd sliding
144... 제 2 레일프레임 160... 모재고정지그144 ...
200... 용접툴 어셈블리 210... 용접툴 커버200 ... Welding
220... 메인프레임 230... 인버터모터220 ...
232... 유니버셜 조인트 240... 보간수단232 ... Universal joint 240 ... Interpolation means
242... 보간기어 244... 보간모터 베어링 서포트242
246... 보간모터 베어링 248... 보간모터246 ... interpolation motor bearing 248 ... interpolation motor
250... 턴테이블기어 252... 턴테이블 베어링250 ...
254... 더블롤러 256... 턴프레임 고정볼트254 ...
257... 스토퍼브라켓 258... 스토퍼브라켓 고정브라켓257 ...
259... 각도조절나사 260... 턴프레임259 ...
270... 힌지 272... 힌지브라켓270
280... 스핀들 브라켓 282... 스핀들 하우징280 ...
284... 스핀들 290... 샤프트284 ...
292... 디스크 커플링 300... 크로스레일 어셈블리292 ...
320... 가이드레일 340... 지지프레임320 ...
400... 제어부 420... 컨트롤러400 ...
440... 작업대 500... 전장박스440 ...
520... 슬라이딩케이블베이어 브라켓 540... 상하이동케이블베이어 브라켓520 ... Sliding
600... 장착부 620... 상하이동 실린더600 ... mounting
640... 상하이동 가이드 660... 장착프레임640 ...
720... 제 1 슬라이딩 이동장치 721... 제 1 이동장치 베이스720 ... first sliding shifter 721 ... first shifter base
722... 제 1 서보모터 723... 감속기722 ... first servomotor 723 ... reducer
724... 제 1 랙 726... 엘엠가이드724 ...
728... 피니언728 ... Pinion
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Legal Events
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E902 | Notification of reason for refusal | ||
E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
GRNT | Written decision to grant | ||
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|
R401 | Registration of restoration | ||
FPAY | Annual fee payment |
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FPAY | Annual fee payment |
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FPAY | Annual fee payment |
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FPAY | Annual fee payment |
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FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20190710 Year of fee payment: 9 |