KR101105228B1 - Method and device for two side friction welding - Google Patents
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Abstract
본 발명은 이중 마찰압접에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 마찰 압접을 수행함에 있어 압접을 수행하는 소재를 모두 회전시켜 결과적으로 장치의 부하를 최소화 하면서도 최대의 마찰열 발생 효율을 이끌어 내도록 한 이중 마찰압접 방법 및 장치로, 방법은 2개의 척에 2개의 모재를 각각 설치하는 단계와; 상기 2개의 척을 서로 반대 방향으로 회전시키는 단계와; 하나의 모재가 설치되어 있는 척을 전진하여 척에 설치되어 있는 모재와 다른 척에 설치되어 있는 모재를 접촉시키는 단계와; 마찰열이 기 설정된 온도보다 높아졌을 때 2개의 척의 회전을 정지시키는 단계와; 두 개의 척중 어느 하나의 척을 더욱 강하게 밀어 2개의 모재를 접합하는 단계를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하고, 장치는 전원을 공급받아 동력을 발생시키는 2개의 모터; 상기 각 모터와 연결되어 모터로부터 발생한 회전력을 전달하는 2개의 벨트; 상기 각 모터로부터 공급되는 동력을 상기 벨트를 통해 전달받아 회전하는 2개의 풀리; 상기 풀리와 연결되어 풀리로 부터 동력을 전달받아 회전하고 마찰압접의 대상인 모재를 고정하며 서로 다른 방향으로 회전하는 2개의 척을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.The present invention relates to double friction welding, and more particularly, in performing friction welding, a double friction welding method for rotating all of the materials to perform the welding, resulting in maximum frictional heat generation efficiency while minimizing the load on the apparatus. And an apparatus, comprising the steps of: installing two base materials in two chucks respectively; Rotating the two chucks in opposite directions; Advancing the chuck on which one base material is installed to contact the base material installed on the chuck with the base material installed on the other chuck; Stopping rotation of the two chucks when the frictional heat has risen above a predetermined temperature; Pushing any one of the two chucks more strongly to bond the two base material, characterized in that the device comprises two motors to be powered to generate power; Two belts connected to the respective motors to transmit rotational force generated from the motors; Two pulleys configured to rotate by receiving power supplied from the respective motors through the belt; It is connected to the pulley is characterized in that it comprises two chucks rotated by receiving power from the pulley, and fixed to the base material of the friction welding and rotate in different directions.
압접, 척, 실린더, 회전, 모재 Pressure Welding, Chuck, Cylinder, Rotation, Base Material
Description
본 발명은 이중 마찰압접에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 마찰 압접을 수행함에 있어 압접을 수행하는 소재를 모두 회전시켜 결과적으로 장치의 부하를 최소화 하면서도 최대의 마찰열 발생 효율을 이끌어 내도록 한 이중 마찰압접 방법 및 장치에 관한 것이다.The present invention relates to double friction welding, and more particularly, in performing friction welding, a double friction welding method for rotating all of the materials to perform the welding, resulting in maximum frictional heat generation efficiency while minimizing the load on the apparatus. And to an apparatus.
접합의 기술은 다양한 재료를 효과적으로 가공하여 서로 접합시킴으로써 결과적으로 손쉽게 소정의 목적을 달성하기 위한 장치 내지는 장비 또는 각종 도구를 만들 수 있도록 하는 중요기술중의 하나라고 하겠다.The technique of joining is one of the important technologies for effectively processing various materials and joining them together, and as a result, it is possible to easily make a device, equipment, or various tools for achieving a predetermined purpose.
종이의 경우 가위 내지는 칼을 이용하여 절단하고 풀을 이용하여 효과적으로 접합하는 방법을 동해 다양한 형태 및 목적을 달성할 수 있도록 하게 된다.In the case of paper, it is possible to achieve various forms and objects by cutting with scissors or a knife and effectively bonding with a paste.
나무의 경우 톱 내지는 칼을 이용하여 절단 가공하여 소정의 모양을 형성하고 아교 또는 본드 등을 이용하여 접합하거나 못을 이용하여 결합함으로써 여러 형태로 구성하여 목적을 달성하고 때에 따라 나무를 적절히 가공하여 끼워맞춤 기술을 이용함으로써 적절한 형태를 갖도록 구성하는 방법이 사용되기도 한다.In the case of wood, the cutting process is performed using a saw or a knife to form a predetermined shape, and a variety of forms are achieved by joining using a glue or bond, or joining using nails, to achieve various purposes. There is also a method used to configure the form by using a tailored technology.
이와 함께 금속의 경우 산소 절단, 레이저 절단 등 다양한 방법을 통해 소정의 모양을 갖을 수 있도록 절달하고 용접이라는 방법을 이용하여 금속끼리 접합하게 되는데, 용접의 경우 일차적으로 용접봉을 이용하여 금속끼리 접합하는 방법에서 부터 탄소용접 수중용접 등 다양한 기술을 이용하고 있는데, 이러한 용접 방법의 가장 큰 단점은 금속의 표면끼리 서로 연결하여 결합하는 방법을 사용함으로써 금속 내부는 용접되기 힘든 문제가 발생하기도 하고, 용접의 결과가 외부로 노출되어 별도의 가공을 수행하는데 많은 어려움이 따른다.In addition, in the case of metal, the metal is cut to have a predetermined shape through various methods such as oxygen cutting and laser cutting, and the metals are bonded by using a welding method. Has been using various technologies such as carbon welding and underwater welding. The biggest disadvantage of this welding method is that the surfaces of the metals are connected to each other and joined to each other. Is exposed to the outside, which leads to many difficulties in performing separate processing.
이와는 달리 마찰압접 즉 고속의 회전력을 이용하여 2개의 모재를 서로 접촉시키게 되면 모재 사이에서 마찰열이 발생하고 고도의 마찰열 발생은 금속을 소정의 용융상태로 변환시키며 이때 압력을 가하여 2개의 모재를 결합하게 되면 결과적으로 최적의 용접효율을 얻을 수 있게 된다.On the other hand, when the two base materials are brought into contact with each other by using friction welding, that is, a high-speed rotational force, friction heat is generated between the base materials, and high generation of friction heat converts the metal into a predetermined molten state. As a result, optimum welding efficiency can be obtained.
이와 같은 용접 방법은 금속의 내부까지도 접합이 이루어지고 종단에는 외부로 노출되는 용접의 흔적을 가공하여 제거하여도 모재의 내부에는 적절한 용접상태가 유지되므로 효과적이라 하겠다.This welding method is effective because the bonding is made even to the inside of the metal and the welding state is exposed to the outside at the end by processing the removal of the appropriate welding state inside the base material.
그러나 상술한 마찰압접의 경우에 있어서는 일차적으로 고도의 마찰열을 얻기 위하여 고속의 회전력을 필요로 하는데, 본 발명에서는 2개의 모재를 서로 다른 방향으로 회전시켜 마찰열발생을 효과적으로 유도하고 모터의 부하를 최소화 할 수 있도록 한 방법 및 장치를 제시하고자 한다.However, in the case of the above-mentioned friction welding, a high-speed rotational force is required to obtain a high degree of frictional heat. In the present invention, two base materials are rotated in different directions to effectively induce frictional heat generation and minimize the load on the motor. It is intended to present a method and an apparatus for this.
본 발명은 이중 마찰압접에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 마찰 압접을 수행함에 있어 압접을 수행하는 소재를 모두 회전시켜 결과적으로 장치의 부하를 최소화 하면서도 최대의 마찰열 발생 효율을 이끌어 내도록 한 이중 마찰압접 방법 및 장치에 관한 것이다.The present invention relates to double friction welding, and more particularly, in performing friction welding, a double friction welding method for rotating all of the materials to perform the welding, resulting in maximum frictional heat generation efficiency while minimizing the load on the apparatus. And to an apparatus.
본 발명의 목적은 마찰압접을 수행하는 장치의 마찰열을 이용한 압접의 효율을 극대화 할 수 있도록 하는 것이다.An object of the present invention is to maximize the efficiency of the pressure welding using the friction heat of the device for performing friction welding.
이를 위하여 본 발명은 2개의 척에 2개의 모재를 각각 설치하는 단계와; 상기 2개의 척을 서로 반대 방향으로 회전시키는 단계와; 하나의 모재가 설치되어 있는 척을 전진하여 척에 설치되어 있는 모재와 다른 척에 설치되어 있는 모재를 접촉시키는 단계와; 마찰열이 기 설정된 온도보다 높아졌을 때 2개의 척의 회전을 정지시키는 단계와; 두 개의 척중 어느 하나의 척을 더욱 강하게 밀어 2개의 모재를 접합하는 단계를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.To this end, the present invention comprises the steps of installing two base materials on each of the two chuck; Rotating the two chucks in opposite directions; Advancing the chuck on which one base material is installed to contact the base material installed on the chuck with the base material installed on the other chuck; Stopping rotation of the two chucks when the frictional heat has risen above a predetermined temperature; Pushing any one of the two chucks more strongly, characterized in that it comprises a step of bonding the two base materials.
또한, 상기 척의 전진은 척과 연결되어 설치된 실린더에 의하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.In addition, the advance of the chuck is characterized in that made by the cylinder is connected to the chuck.
또한, 전원을 공급받아 동력을 발생시키는 2개의 모터; 상기 각 모터와 연결되어 모터로부터 발생한 회전력을 전달하는 2개의 벨트; 상기 각 모터로부터 공급되는 동력을 상기 벨트를 통해 전달받아 회전하는 2개의 풀리; 상기 풀리와 연결되 어 풀리로 부터 동력을 전달받아 회전하고 마찰압접의 대상인 모재를 고정하며 서로 다른 방향으로 회전하는 2개의 척을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.In addition, two motors for receiving power to generate power; Two belts connected to the respective motors to transmit rotational force generated from the motors; Two pulleys configured to rotate by receiving power supplied from the respective motors through the belt; It is connected to the pulley is characterized in that it comprises two chucks rotated by receiving power from the pulley to fix the base material of the friction welding and rotate in different directions.
또한, 상기 척이 접근하여 척에 고정된 모재가 서로 접촉할 수 있도록 하나의 척을 전진 또는 후진 시키는 역할을 수행하는 중앙 실린더가 더 추가되는 것을 특징으로 한다.In addition, the chuck is further characterized by the addition of a central cylinder that serves to move forward or backward one chuck so that the base material fixed to the chuck in contact with each other.
또한, 상기 척에 모재가 공급되었을 때 자동으로 모재를 척에 고정하기 위하여 척을 후방으로 후진 시키는 역할을 수행하는 척 실린더가 2개의 척에 더 추가되는 것을 특징으로 한다.In addition, when the base material is supplied to the chuck it is characterized in that the chuck cylinder which serves to retract the chuck rearward to automatically fix the base material to the chuck is further added to the two chuck.
또한, 상기 척에 모재를 자동으로 공급하기 위하여 2개의 브이 블록이 서로 마주보는 형태로 구성되는 모재 공급기; 상기 모재 공급기를 지지하여 모재 공급기가 이탈하지 않도록 모재 공급기 측면 또는 상면에 바의 형태로 설치되는 공급기 지지대; 상기 공급기 지지대를 연결하여 상기 모재 공급기를 열거나 닫는 역할을 수행하는 공급기 실린더; 상기 실린더에 설치되어 상부로 바의 형태로 연장되어 있는 레일 연결구; 상기 레일 연결구와 연결되어 모재 공급기를 압접기 내부 또는 외부로 이송하는 레일이 더 추가되는 것을 특징으로 한다.In addition, the base material feeder is composed of two V blocks facing each other in order to automatically supply the base material to the chuck; A feeder supporter installed in the form of a bar on the side or top of the base material feeder to support the base material feeder so that the base material feeder does not depart from the base material feeder; A feeder cylinder that connects the feeder support to open or close the base material feeder; A rail connector installed in the cylinder and extending upward in the form of a bar; The rail is connected to the connector is further characterized in that the rail for conveying the base material feeder to the inside or outside of the pressure welder.
본 발명의 목적을 달성하기 위하여 구성된 본 발명은 마찰압접을 수행하는 장치의 마찰열을 이용한 압접의 효율을 극대화 할 수 있도록 하는 효과가 있다.The present invention configured to achieve the object of the present invention has the effect of maximizing the efficiency of the pressure welding using the frictional heat of the apparatus for performing friction welding.
이상에서 설명한 것은 본 발명에 따른 하나의 실시 예에 불과한 것으로서, 본 발명은 상기한 실시 예에 한정되지 않고, 이하의 특허청구 범위에서 청구하는 바와 같이 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진자라면 누구든지 다양한 변경 실시가 가능한 범위까지 본 발명의 기술적 정신이 있다고 할 것이다.What has been described above is only one embodiment according to the present invention, and the present invention is not limited to the above-described embodiments, and the present invention belongs without departing from the gist of the present invention as claimed in the following claims. Anyone skilled in the art will have the technical spirit of the present invention to the extent that various modifications can be made.
이하 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명의 구성 및 구조에 대하여 상세하게 설명하도록 한다.Hereinafter, the configuration and structure of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1은 본 발명에 의한 마찰압접 장치도를 도시하고 있는 것으로, 기존의 마찰압접 장치는 하나의 모터와 하나의 풀리 및 척으로 이루어지는데 이와 같은 구조는 하나의 모재만이 회전하게 되기 때문에 충분한 마찰열을 얻기 위하여 고도의 고속 회전력을 발생시켜야 하므로 회전력을 발생시키는 모터와 부가장치의 부하가 극도로 증가하는 문제가 발생하게 되는 것이다.Figure 1 shows a friction welding apparatus according to the present invention, the conventional friction welding apparatus consists of a motor, a pulley and a chuck, such a structure is sufficient friction heat because only one base material is rotated In order to obtain a high-speed rotational force must be generated so that the problem that the load of the motor and the additional device generating the rotational force is extremely increased.
이러한 부하의 발생은 장치의 사용 연한이 줄어들게 되고 장치의 고장 발생빈도가 늘어나게 되므로 이를 효과적으로 해소하기 위해서는 2개의 모재를 동시에 회전시키되 서로 반대 방향으로 회전시키게 되면 효과적으로 마찰열을 발생시킴으로써 장치의 부하를 최소화 시킬 수 있는데, 예를 들어 하나의 모터를 사용하는 경우 3000알피엠의 회전력이 필요하다면 2개의 모터를 사용하는 경우에는 각기 1000알피엠만으로도 한방향 3000알피엠의 속도보다 더욱 효율이 뛰어난 마찰열을 얻을 수 있을 것이다.The occurrence of such a load decreases the service life of the device and increases the frequency of failure of the device. Therefore, in order to effectively solve the problem, two base materials can be rotated at the same time, but rotating in opposite directions effectively generates frictional heat, thereby minimizing the load on the device. For example, in the case of using one motor, if the rotational force of 3000 ALMP is required, when using two motors, each of 1000 AL will be able to obtain more efficient friction heat than the speed of 3000 AL in one direction.
이러한 아이디어에 기반하여 마찰압접 장치 즉 압접기(10)를 살펴보면 먼저 압접기(10)에 다양한 기능의 부가 장치가 구비되는데, 일차적으로 회전력을 발생시 키기 위한 모터인 1번 모터(20) 압접기 소정의 위치에 설치되어 있으며 상기 모터와 벨트(22)로 연결되어 1번풀리(30)가 설치되게 된다.Based on this idea, the friction welding apparatus, that is, the
따라서 1번 모터가 회전하게 되면 벨트에 의해 동력이 전달되어 1번 풀리가 회전하게 되는 것이다.Therefore, when the motor 1 rotates, power is transmitted by the belt so that the pulley 1 rotates.
상기 풀리가 회전하게 되면 상기 풀리의 회전력은 1번척으로 전달되게 되는데 상기 1번적에는 1번모재(70)가 장착되어 있어서 모재가 회전하게 되고, 2번 모터(21)와 벨트, 2번 풀리 및 2번 척(41)도 역시 1번 척과 동일하게, 2번 모터의 회전과 벨트의 동력전달과 2번 척의 회전 과정을 통해 회전하게 된다.When the pulley is rotated, the rotational force of the pulley is transmitted to the first chuck, and the
더불어 2번 척의 경우 중앙 실린더(60)의 동작을 통해서 상기 2번 척이 전방으로 전진할 수 있도록 구성되어 있는데 이런 전진 과정은 1번 척과 2번 척이 근접하도록 하여 1번 모재(70)와 2번 모재(71)가 서로 접촉하여 마찰열이 발생하도록 하는 역할을 수행하게 되는 것이다.In addition, the second chuck is configured to move forward the second chuck through the operation of the central cylinder (60), such a forward process is the first chuck 1 and the second chuck close to the
이후 다시 2개의 모터를 정지시키고 중앙 실린더(60)를 이용하여 더욱 강하게 밀게되면 종단에 2개의 모재가 서로 접합되는 용접 과정이 발생하여 마찰압접 과정이 종료되게 된다.After the two motors are stopped again and pushed more strongly using the
여기에서 더욱 효과적으로 장치를 사용하기 위해서는 장치의 동작을 자동화 하기 위하여 모재의 척에서의 고정은 현재 자동 선반에서 사용하는 방법과 같이 1번척 실린더(50)와 2번 척 실린더(51)의 동작을 통해서 모재를 고정할 수 있도록 하는 방법을 사용하는 것이 바람직하다 하겠다.Here, in order to use the device more effectively, the fixing of the base material chuck to automate the operation of the device is performed through the operation of the
일반적으로 현재 사용하는 방법은 척에 모재를 투입하고 실린더를 이용하여 척을 후진시키게 되면 모재가 척에 고정되는 형태로 구성되는 방법을 사용한다.In general, the present method uses a method in which the base material is fixed to the chuck when the base material is put into the chuck and the chuck is moved backward using the cylinder.
도 2는 본 발명에 의한 마찰압접 동작도를 도시하고 있는 것으로 가 척에 모재를 공급하고 2개의 척을 서로 반대 방향으로 회전시키게 되고 이후 다시 중앙 실린더(60)를 이용하여 2개의 모재를 서로 접촉시키게 되면 마찰열을 발생하게 되고 충분한 마찰열이 발생한 후에 척의 회전을 중지시키는 과정을 거쳐서 중앙 실린더의 압력을 더욱 강하게 하면 종단에 2개의 모재는 용접 즉 압접이 이루어지는 과정을 마치게 되는 것이다.Figure 2 shows a friction welding operation according to the present invention is to supply the base material to the chuck and to rotate the two chucks in opposite directions to each other and then to contact the two base materials using the
이와 같은 2개의 모터와 회전을 동시에 사용하게 되면 모터의 회전 속도를 저속으로 유지하여도 충분히 고열을 발생시킬 수 있는 마찰열 발생이 가능하고 마찰압접을 수행하기 위한 시간 또한 감소되기 때문에 작업 효율이 증가하게 되는 것이다.When the two motors and the rotation are used at the same time, even if the rotational speed of the motor is kept at a low speed, friction heat can be generated that can generate high heat sufficiently, and the time for performing friction welding is also reduced, thereby increasing work efficiency. Will be.
도 3은 본 발명에 의한 장치의 모재 공급장치를 도시하고 있는 것으로, 모재의 공급에서 부터 작업의 완료에 이르기 까지 자동화를 달성하기 위해서는 모재의 공급에서 찾을 수 있을 것이다.Figure 3 shows the substrate supply apparatus of the apparatus according to the present invention, which may be found in the supply of the substrate to achieve automation from the supply of the substrate to the completion of the work.
먼저 모재를 공급하는 것은 2개의 모재를 소정의 장소에 공급하여 두고 경사를 따라 이동할 수 있도록 구성하여 둔 상태에서 상기 모재 공급기(80)를 동작시키게 될 경우 상기 모재 공급기에 부착되어 있는 공급기 실린더(61)가 벌어진 상태에서 모재 방향으로 접근하여 모재를 잡게 된다.The first supply of the base material is to supply the two base materials to a predetermined place, and when the
여기에서 모재 공급기의 모양은 모재의 측징에 따라 달라질수 있는데 일반적으로 마찰압접에서 사용하여 모재가 환봉과 같은 구조이므로 상기 환봉구조를 잡을 수 있도록 브이 블록 모양을 하고 있으면 바람직하다 할 것이다.Here, the shape of the base material feeder may vary depending on the characteristics of the base material. In general, since the base material is used in friction welding, the base material is the same as the round bar, it may be desirable to have a V-block shape to hold the round bar structure.
상기 브이 블록이 도시된 바와 같이 공급기 지지대(81)에 의하여 지지되고 양측의 모재 공급기를 지지하고 있는 공급기 지지대를 공급기 실린더(61)로 연결함으로써 모재 공급기를 열고 닫을 수 있도록 하는 구조를 하게 된다.As shown in the figure, the V block is connected to the
여기에서 상기 모재 공급기의 이동을 위해서는 상기 모재 공급기 지지대를 연결하고 있는 공급기 실린더(61)에 레일 연결구(83)를 설치하여 레일을 따라 상기 모재 공급기가 이동할 수 있도록 하여 상기 모재 공급기 가 상하 방향 및 좌우 방향으로 이동할 수 있도록 하면 효과적으로 모재 공급기를 운용할 수 있게 되는 것이라 하겠다.In this case, in order to move the base material feeder, a rail connector 83 is installed in the
또한 본 발명에서 사용하는 모재 공급기를 위한 레일의 경우 현재 일반적으로 널리 알려져 있으므로 그 적용상 큰 어려움이 없을 것이다.In addition, since the rail for the base material feeder used in the present invention is generally widely known, there will be no great difficulty in its application.
본 발명의 목적을 달성하기 위하여 구비된 각 구성은 본 발명의 목적을 효과적으로 달성하는 효과가 있으므로 산업화하여 생산하게 될 경우 국 내외적으로 수입대체효과 및 수출효과에 있어서 큰 경제적 효과를 달성할 것으로 기대되는바 크다 하겠다.Each component provided in order to achieve the object of the present invention has the effect of effectively achieving the object of the present invention is expected to achieve a great economic effect in import substitution effect and export effect domestically and internationally when produced by industrialization I will be big.
도 1은 본 발명에 의한 마찰압접 장치도1 is a friction welding apparatus according to the present invention
도 2는 본 발명에 의한 마찰압접 동작도2 is a friction welding operation according to the present invention
도 3은 본 발명에 의한 장치의 모재 공급장치Figure 3 is a base material supply apparatus of the device according to the present invention
*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명** Description of the symbols for the main parts of the drawings *
10: 압접기 20: 1번모터10: Crimp 20: Motor 1
21: 2번모터 22: 벨트21: No. 2 Motor 22: Belt
30: 1번풀리 31: 2번 풀리30: Pulley 1 31: Pulley 2
40: 1번 척 41: 2번 척40: Chuck 1 41: Chuck 2
50: 1번척 실린더 51: 2번척 실린더50: 1st Chuck Cylinder 51: 2nd Chuck Cylinder
60: 중앙실린더 61: 공급기 실린더60: center cylinder 61: feeder cylinder
70: 1번모재 71: 2번모재70: base material 1 71: base material 2
80: 모재 공급기 81: 공급기 지지대80: base material feeder 81: feeder support
83: 레일 연결구 83: rail connector
Claims (6)
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