KR101230359B1 - Rotating tool for friction stir welding - Google Patents

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KR101230359B1
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노태성
박찬구
배정호
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주식회사 윈젠
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Abstract

본 발명은 마찰교반용접용 회전 공구의 내부 온도에 따라 상기 회전 공구의 내부를 냉각수에 의하여 냉각하여 회전 공구의 수명을 연장하는 것을 그 목적으로 한다.
상기와 같은 목적 달성을 위하여 본 발명은 마찰교반용접기에 장착되어 모재를 접합하는 마찰교반용접용 회전 공구에 있어서, 상기 용접기의 회전축에 연결되어 회전력을 전달하는 척 샤프트; 상기 척 샤프트에 결합되어 모재와 상대적인 운동에 의하여 마찰열을 발생시키는 공구; 상기 척 샤프트 중 상기 공구와 접촉하는 부위에 원주 방향으로 다수개 형성되어 상기 공구에 전달되는 마찰열을 냉각하는 냉각 유로; 및 상기 용접기에 고정되되, 상기 척 샤프트와 베어링을 매개로 결합되며, 상기 냉각 유로에 냉각수를 공급하는 냉각수 유입로와 상기 냉각 유로에서 냉각수를 배출하는 냉각수 배출로를 포함하는 공구 홀더를 포함하는 것을 특징으로 한다.The object of the present invention is to extend the life of the rotary tool by cooling the inside of the rotary tool with a coolant according to the internal temperature of the rotary tool for friction stir welding.
In order to achieve the above object, the present invention is a friction stir welding tool mounted on a friction stir welding machine, comprising: a chuck shaft connected to a rotating shaft of the welder to transmit a rotational force; A tool coupled to the chuck shaft to generate frictional heat by movement relative to the base material; A plurality of cooling passages formed in a circumferential direction at a portion of the chuck shaft in contact with the tool to cool the frictional heat transmitted to the tool; And a tool holder fixed to the welder, coupled to the chuck shaft and the bearing, and including a coolant inlet passage for supplying coolant to the cooling passage and a coolant discharge passage for discharging the coolant from the cooling passage. It features.

Description

마찰교반용접용 회전 공구{Rotating tool for friction stir welding}Rotating tool for friction stir welding

본 발명은 마찰교반용접용 회전 공구에 관한 것으로 상세하게는 마찰교반용접 공구고정용 회전 공구상으로 전달되는 열을 신속하게 제거하는 마찰교반용접용 회전 공구에 관한 것이다.
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a friction stir welding tool, and more particularly, to a friction stir welding tool for rapidly removing heat transferred to a friction stir welding tool fixing rotary tool.

마찰교반용접(Friction Stir Welding, FSW)은 모재를 지그 등을 이용하여 고정시킨 후 양 모재의 맞대기 면을 따라 상기 모재에 비하여 경한 재질을 지닌 회전 공구의 일부분이 삽입되도록 하여 상기 공구를 회전시키면, 모재와 공구의 상대적 운동에 의해 마찰열이 발생되어 공구 주변의 접합부가 소성변형이 발생된다. 이로 인하여 회전 공구가 삽입된 부분 주위로 연화된 소위“서드바디(Third-body)”라고 불리는 영역이 생성되며, 이러한 서드바디에 기계적 힘을 가하여 회전 공구가 접합선을 따라 이동하도록 함으로써 가열된 부위가 회전 공구의 앞부분에서 뒤쪽으로 압출되고, 상기와 같은 마찰열과 기계적 가공의 조합에 의해 고상접합부가 형성된다.Friction Stir Welding (FSW) is fixed to the base material using a jig, etc. and then rotates the tool by inserting a portion of the rotary tool with a hard material relative to the base material along the butt surface of both base materials, Friction heat is generated by the relative movement of the base material and the tool, and plastic deformation occurs at the joint around the tool. This creates a so-called “third-body” area that softens around the part where the rotary tool is inserted, and applies a mechanical force to the third body to cause the rotary tool to move along the seam to create a heated area. It is extruded from the front of the rotary tool to the rear, and the solid state joint is formed by the combination of frictional heat and mechanical processing as described above.

상기와 같은 접합공정을 위한 회전 공구는 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 rotating 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 presses the softened portion As a result, a smooth welding surface is formed.

그리고, 상기와 같은 공구는 다수의 가이드와 모터에 의해 X,Y,Z 축으로 이동이 가능하도록 하는 마찰교반접합장치에 장착되어 상기 핀이 접합모재의 이음선을 따라 지나갈 때 맞대어진 면을 보다 안정적으로 이동하면서 용접을 수행할 수 있게 된다.In addition, such a tool is mounted on a friction stir welding device that enables movement in the X, Y, and Z axes by a plurality of guides and motors, so that the pins are more reliably faced to each other when the pin passes along the seam of the joining base material. The welding can be performed while moving to.

한편, 상기 회전 공구는 모재와 회전 마찰을 하므로 항상 마찰열이 발생하고, 이 열에 의하여 모재가 연화되는 특성이 있다. 따라서, 상기 마찰열은 마찰교반용접을 위한 기본적인 요소이나, 회전 공구 측면에서는 높은 가압력과 작업 중 지속적인 마찰열 발생에 의하여 회전 공구가 점점 가열되는 현상이 나타난다.On the other hand, since the rotary tool has a friction friction with the base material, friction heat is always generated, and the base material is softened by this heat. Therefore, the frictional heat is a basic element for friction stir welding, but the rotational tool is gradually heated by high pressing force and continuous frictional heat generation during operation.

통상의 회전 공구는 내열성이 높은 재질을 사용하여 열화를 방지하나, 지속적인 사용은 상기 회전 공구 내열성의 한계를 넘어 발생되는 경우도 있어,이러한 경우 회전 공구뿐만 아니라 시스템 전체가 과열되는 현상이 발생된다.Conventional rotary tools use high heat resistant materials to prevent deterioration, but continuous use may occur beyond the limits of the rotary tool heat resistance, in which case not only the rotary tool but the entire system may overheat.

또한, 종래의 회전 공구는 별도의 냉각 장치 없이 통상의 공냉식으로 제작되므로 이러한 과열 현상은 회전 공구 및 전체 시스템의 수명에 악영향을 미치므로 마찰교반용접 작업이 원만히 수행될 수 있을 정도의 온도로 회전 공구 자체를 냉각시키는 별도의 냉각 장치가 필요한 실정이다.
In addition, since the conventional rotary tool is manufactured by conventional air cooling without a separate cooling device, such a superheat phenomenon adversely affects the life of the rotary tool and the entire system, and thus the rotary tool is operated at a temperature such that the friction stir welding operation can be performed smoothly. There is a need for a separate cooling device to cool itself.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로 마찰교반용접용 회전 공구의 내부 온도에 따라 상기 회전 공구의 내부를 냉각수에 의하여 냉각하여 회전 공구의 수명을 연장하는 것을 그 목적으로 한다.
An object of the present invention is to extend the life of the rotary tool by cooling the inside of the rotary tool with a cooling water in accordance with the internal temperature of the rotary tool for friction stir welding to solve the above problems.

상기와 같은 과제를 해결하기 위하여 본 발명은 마찰교반용접기에 장착되어 모재를 접합하는 마찰교반용접용 회전 공구에 있어서, 상기 용접기의 회전축에 연결되어 회전력을 전달하는 척 샤프트; 상기 척 샤프트에 결합되어 모재와 상대적인 운동에 의하여 마찰열을 발생시키는 공구; 상기 척 샤프트 중 상기 공구와 접촉하는 부위에 원주 방향으로 다수개 형성되어 상기 공구에 전달되는 마찰열을 냉각하는 냉각 유로; 및 상기 용접기에 고정되되, 상기 척 샤프트와 베어링을 매개로 결합되며, 상기 냉각 유로에 냉각수를 공급하는 냉각수 유입로와 상기 냉각 유로에서 냉각수를 배출하는 냉각수 배출로를 포함하는 공구 홀더를 포함하는 것을 특징으로 한다.In order to solve the above problems, the present invention is a friction stir welding tool mounted on the friction stir welding machine, the chuck shaft is connected to the rotating shaft of the welder to transmit a rotational force; A tool coupled to the chuck shaft to generate frictional heat by movement relative to the base material; A plurality of cooling passages formed in a circumferential direction at a portion of the chuck shaft in contact with the tool to cool the frictional heat transmitted to the tool; And a tool holder fixed to the welder, coupled to the chuck shaft and the bearing, and including a coolant inlet passage for supplying coolant to the cooling passage and a coolant discharge passage for discharging the coolant from the cooling passage. It features.

바람직하게는, 상기 척 샤프트 내부에는 온도 센서의 연결선이 내설될 수 있는 샤프트 홀이 형성되고, 상기 공구에는 상기 온도 센서가 안착되는 센서홀이 형성되며, 상기 온도 센서의 신호는 상기 척 샤프트 외곽에 환형으로 결합하는 센서 플레이트 내부에 무선 송신기에 의하여 외부로 송출되는 것을 특징으로 한다.Preferably, a shaft hole in which a connection line of a temperature sensor is formed is formed in the chuck shaft, and a sensor hole in which the temperature sensor is seated is formed in the tool, and a signal of the temperature sensor is formed outside the chuck shaft. It is characterized in that it is sent out to the outside by a wireless transmitter inside the sensor plate coupled in an annular shape.

더욱 바람직하게는, 상기 센서 플레이트의 하부는 금속으로 이루어져 상기 무선 송신기의 안테나 역할을 하는 것을 특징으로 한다.More preferably, the lower part of the sensor plate is made of a metal to serve as an antenna of the wireless transmitter.

바람직하게는, 상기 공구 홀더 하부에는 불활성 가스를 상기 공구의 끝단에 공급하는 가스 캡을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
Preferably, the tool holder further comprises a gas cap for supplying an inert gas to the end of the tool.

상기와 같은 과제 해결 수단에 의하여 본 발명에 따른 회전 공구는 내부의 온도가 증가한 경우 외부에서 냉각수를 유입시켜, 회전 공구 자체의 온도를 낮추어 회전 공구의 과열에 의한 용접 이상을 방지할 수 있으며, 또한 회전 공구와 회전 공구와 연계된 전체 시스템의 수명을 연장하는 효과가 있다.The rotary tool according to the present invention by the problem solving means as described above can prevent the welding abnormality due to overheating of the rotary tool by lowering the temperature of the rotary tool itself by introducing a coolant from the outside when the internal temperature increases; This has the effect of extending the life of the rotary tool and the overall system associated with the rotary tool.

그리고, 회전 공구에 불활성 가스 등을 공급할 수 있는 수단이 부가되어 FSW에 추가하여 불활성 가스의 환경하에서 용접을 수행할 수 있는 효과가 있다.
In addition, a means for supplying an inert gas or the like to the rotary tool is added, and in addition to the FSW, welding can be performed in an inert gas environment.

도 1은 본 발명에 따른 회전 공구의 조립도를 나타내는 단면도이며,
도 2는 도 1의 회전 파트의 단면도이며,
도 3은 도 1의 고정 파트의 단면도이며,
도 4는 도 1의 냉각 유로의 구성을 나타내는 구성도이며,
도 5는 도 1의 냉각수의 유동을 나타내는 설명도이며,
도 6은 도 1의 불활성 가스의 유동을 나타내는 설명도이다.1 is a cross-sectional view showing an assembly view of a rotary tool according to the present invention,
2 is a cross-sectional view of the rotating part of FIG. 1,
3 is a cross-sectional view of the fixing part of FIG. 1,
4 is a configuration diagram illustrating a configuration of the cooling channel of FIG. 1,
5 is an explanatory diagram showing the flow of the cooling water of FIG.
FIG. 6 is an explanatory diagram showing a flow of the inert gas of FIG. 1. FIG.

이하 본 발명을 첨부한 도면을 참조하여 구체적으로 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명에 따른 회전 공구의 조립도를 나타내는 단면도이며, 도 2는 도 1의 회전 파트의 단면도이며, 도 3은 도 1의 고정 파트의 단면도이며, 도 4는 도 1의 냉각 유로의 구성을 나타내는 구성도이며, 도 5는 도 1의 냉각수의 유동을 나타내는 설명도이며, 도 6은 도 1의 불활성 가스의 유동을 나타내는 설명도이다.1 is a cross-sectional view showing an assembly view of a rotary tool according to the present invention, FIG. 2 is a cross-sectional view of the rotating part of FIG. 1, FIG. 3 is a cross-sectional view of the fixing part of FIG. 1, FIG. It is a block diagram which shows a structure, FIG. 5: is explanatory drawing which shows the flow of the cooling water of FIG. 1, and FIG. 6 is explanatory drawing which shows the flow of the inert gas of FIG.

본 발명에 따른 회전 공구는 외부에서 냉각수를 회전 공구 내부에 형성된 다수의 수직 유로에 공급하고, 공급된 냉각수는 회전 공구를 냉각시키고, 회전 공구의 회전에 의하여 다시 외부로 배출되는 것을 특징으로 한다.The rotary tool according to the present invention is characterized in that the cooling water is supplied to a plurality of vertical flow paths formed inside the rotary tool from the outside, and the supplied cooling water cools the rotary tool and is discharged again by the rotation of the rotary tool.

또한 본 발명은 상기 회전 공구 내부에 회전 공구의 온도를 감지하는 센서가 구비되며, 상기 센서에서 감지된 온도는 회전 공구의 회전 영향을 받지 않는 무선으로 외부에 송출되는 것을 특징으로 한다.In another aspect, the present invention is provided with a sensor for sensing the temperature of the rotary tool inside the rotary tool, the temperature detected by the sensor is characterized in that it is transmitted to the outside wirelessly without being affected by the rotation of the rotary tool.

또한, 본 발명에 따른 회전 공구는 회전 공구 프로브의 측면으로 불활성 가스를 공급할 수 있는 가스 공급 통로를 구비한 것을 특징으로 한다.In addition, the rotary tool according to the present invention is characterized by having a gas supply passage that can supply an inert gas to the side of the rotary tool probe.

먼저 본 발명에 따른 회전 공구(1)는 도 1에 도시된 바와 같이 회전 파트(100)와 고정 파트(200)를 포함한다.First, the rotary tool 1 according to the present invention includes a rotary part 100 and a fixed part 200 as shown in FIG. 1.

상기 회전 파트(100)는 용접기의 회전부(미도시)에 결합되어 회전하는 부분으로 직접 모재와 접촉하여 마찰열을 발생시켜 용접을 진행하는 역할을 한다.The rotating part 100 is coupled to a rotating part (not shown) of the welding machine, and rotates to directly contact the base material to generate frictional heat to perform welding.

반면, 상기 고정 파트(200)는 상기 회전 파트(100)의 외곽에 상대 회전이 가능하게 베어링에 의하여 상기 회전 파트(100)와 결합하는 것으로 냉각수와 불활성 가스를 공급 및 배출하는 역할을 하며, 일부 부재는 상기 용접기에 고정된다.
On the other hand, the fixing part 200 is coupled to the rotating part 100 by a bearing to allow relative rotation to the outer portion of the rotating part 100 serves to supply and discharge coolant and inert gas, and some The member is fixed to the welder.

먼저 상기 회전 파트(100)를 도 1 및 도 2를 참조하여 설명한다.First, the rotating part 100 will be described with reference to FIGS. 1 and 2.

상기 회전 파트(100)는 척 샤프트(20), 렌치 볼트(70), 공구(80) 및 환형의 센서 플레이트(90)를 포함한다.The rotating part 100 includes a chuck shaft 20, a wrench bolt 70, a tool 80 and an annular sensor plate 90.

상기 척 샤프트(20)는 축 대칭 형태를 갖는 것으로 용접기에서 가해지는 회전력과 수직의 가압력을 후술하는 공구(80)에 전달하는 역할을 하는 것으로, 먼저, 상단 외곽에는 용접기의 회전축(미도시)과 결합하기 위한 테이퍼부(21)가 형성되어 있다.The chuck shaft 20 has a shaft symmetrical form and serves to transmit the rotational force applied from the welder and the vertical pressing force to a tool 80 to be described later. A tapered portion 21 for engaging is formed.

또한 내부에는 중심에서 축 방향으로 다수의 직경을 갖는 관통홀(22)이 형성되어 있다.In addition, a through hole 22 having a plurality of diameters is formed in the axial direction from the center thereof.

상기 관통홀(22)는 4개로 구분되며, 먼저 제1관통홀(22a)은 회전축과 결합을 위한 공간이 형성되며, 제2관통홀(22b)에는 랜치 볼트(70)의 몸체가 결합하는 공간이 형성된다.The through-holes 22 are divided into four. First, the first through-hole 22a has a space for coupling with the rotating shaft, and the second through-hole 22b has a space where the body of the ranch bolt 70 is coupled. Is formed.

그리고 제3관통홀(22c)는 상기 랜치 볼트(70)의 헤드부가 위치하며, 마지막으로 제4관통홀(22d)에는 공구(80)가 위치하는 공간이 마련된다.The head portion of the wrench bolt 70 is located in the third through hole 22c, and finally, the space in which the tool 80 is positioned is provided in the fourth through hole 22d.

상기 제3관통홀(22c)는 랜치 볼트(70)의 헤드부가 위치하므로 반드시 제2관통홀(22b) 보다 큰 직경을 가져야 하며, 또한, 홀의 가공을 위하여 상기 제4관통홀(22d)은 상기 제3관통홀(22c)과 같거나 큰 직경을 갖는다. 그리고 상기 제1관통홀(22a)은 제2관통홀(22b)보다 큰 직경을 갖는다.The third through hole 22c must have a larger diameter than the second through hole 22b because the head portion of the wrench bolt 70 is located, and the fourth through hole 22d is used to process the hole. It has a diameter equal to or larger than the third through hole 22c. The first through hole 22a has a larger diameter than the second through hole 22b.

또한 상기 척 샤프트(20)에는 가공 중 가장 많은 열이 발생하는 공구의 냉각을 위하여 냉각 유로(30)가 형성된다.In addition, the chuck shaft 20 is formed with a cooling channel 30 for cooling the tool that generates the most heat during processing.

상기 냉각 유로(30)는 수직 유로(32)와 제1수평 유로(34), 제2수평 유로(36)로 구성되며, 도 4에 도시된 바와 같이 동일한 형태로 원주 방향으로 다수 개 형성된다.The cooling passage 30 includes a vertical passage 32, a first horizontal passage 34, and a second horizontal passage 36, and a plurality of cooling passages 30 are formed in the circumferential direction in the same shape as illustrated in FIG. 4.

상기 냉각 유로(30)의 개수는 회전 공구(1)의 냉각 성능에 직접적인 영향을 주므로 8개에서 12개가 바람직하다. 또한, 각 냉각 유로(30)는 서로 일정한 거리로 이격되어 형성되는 것이 바람직하다.Since the number of the cooling passages 30 directly affects the cooling performance of the rotary tool 1, eight to twelve are preferable. In addition, the cooling passages 30 are preferably spaced apart from each other by a predetermined distance.

특히 상기 냉각 유로(30)는 우측 방향에 위치할 때, 상기 고정 파트(200)에 형성된 냉각수 유입구에 의하여 상기 제1수평 유로(34)로 냉각수가 유입되고, 우측에 위치하는 경우, 상기 제2수평 유로(36)를 통하여 고정 파트(200)에 형성된 냉각수 유출구로 냉각수가 배출된다.In particular, when the cooling channel 30 is located in the right direction, the cooling water flows into the first horizontal channel 34 by the cooling water inlet formed in the fixed part 200, and when the cooling channel 30 is located on the right side, the second Cooling water is discharged to the cooling water outlet formed in the fixed part 200 through the horizontal flow path 36.

상기 척 샤프트(20)는 연속해서 회전하므로 상기 제1수평 유로(34)와 제2수평 유로(36)의 외부의 위치는 연속적으로 변하게 된다.Since the chuck shaft 20 rotates continuously, the positions of the outside of the first horizontal flow path 34 and the second horizontal flow path 36 are continuously changed.

다음은 상기 척 샤프트(20)에 설치되는 온도 센서(40)의 설치 구조에 대하여 설명한다.Next, the installation structure of the temperature sensor 40 installed in the chuck shaft 20 will be described.

상기 온도 센서(40)는 상기 공구(80)의 내부에 위치하며, 상기 온도 센서(40)와 연결되는 연결선(42)은 상기 공구(80)에 형성된 센서 홀(82), 가이드 홀(84), 제1사프트홀(24a), 제2사프트홀(24b), 제3사프트홀(24c)를 통하여 환형의 센서 플레이트(90)에 연결된다.The temperature sensor 40 is located inside the tool 80, and the connection line 42 connected to the temperature sensor 40 includes a sensor hole 82 and a guide hole 84 formed in the tool 80. The first shift hole 24a, the second shift hole 24b, and the third shift hole 24c are connected to the annular sensor plate 90.

상기 제3사프트홀(24c)의 경우에는 척 샤프트(20)의 회전 진동을 감소시키기 위하여 중심축을 기준으로 대칭형으로 하나 더 형성한다.In the case of the third shaft hole 24c, one more symmetrical shape is formed with respect to the central axis in order to reduce rotational vibration of the chuck shaft 20.

상기 센서 플레이트(90)는 환형으로 상기 척 샤프트(20)의 외부에 결합되어 상기 척 샤프트(20)와 같이 회전한다.The sensor plate 90 is annularly coupled to the outside of the chuck shaft 20 and rotates like the chuck shaft 20.

상기 센서 플레이트(90) 내부에는 온도 센서(40)에서 감지된 전기적 신호를 변환하는 트랜스미터와 상기 트랜스미터의 신호를 무선으로 송신하는 무선 송신기가 포함된다.The sensor plate 90 includes a transmitter for converting an electrical signal sensed by the temperature sensor 40 and a wireless transmitter for wirelessly transmitting a signal of the transmitter.

한편, 상기 센서 플레이트(90)의 하부(92)는 금속으로 구성하고 외부의 안테나 역할을 하며, 특히 상기 하부(92)는 척 샤프트(20)의 모든 원주 방향에 위치하므로 척 샤프트(20)의 회전에 관계없이 환형으로 전파를 송신하므로 수신부가 어떠한 위치에 있더라도 효율적인 송신이 가능한 특징이 있다.Meanwhile, the lower part 92 of the sensor plate 90 is made of metal and serves as an external antenna. In particular, the lower part 92 is located in all the circumferential directions of the chuck shaft 20. Since the radio waves are transmitted in an annular shape regardless of rotation, there is a feature that enables efficient transmission at any position.

필요한 경우 상기 금속 부위는 상기 센서 플레이트(90)의 어떤 부위(예를 들면, 상부 또는 측면)에도 형성할 수 있어, 하부(92)로만 한정되지는 않는다.
If necessary, the metal portion may be formed at any portion (eg, top or side) of the sensor plate 90, and is not limited to the bottom 92.

다음은 도 1 및 도 3을 참조하여 고정 파트(200)에 대하여 설명한다.Next, the fixing part 200 will be described with reference to FIGS. 1 and 3.

상기 고정 파트(200)는 회전 파트(100)와의 결합의 편리를 위하여 필요한 경우 다수개의 부품을 포함하도록 구성한다.The fixing part 200 is configured to include a plurality of parts if necessary for the convenience of coupling with the rotating part 100.

먼저 상기 센서 플레이트(90) 하단에는 냉각수의 유입 유출과, 상기 고정 파트(200)를 용접기에 고정하기 위한 고정 플레이트를 포함하는 공구 홀더(210)가 다수의 베어링을 매개로 상기 척 샤프트(20)와 결합한다.First, a tool holder 210 including a fixing plate for fixing inlet and outflow of coolant and a fixing plate for fixing the fixing part 200 to the welder is provided at the bottom of the sensor plate 90 through the plurality of bearings via the chuck shaft 20. Combine with

도 1에 도시된 바와 같이, 상기 공구 홀더(210)의 우측에는 냉각수 유입로(220)가 형성된다. 상기 냉각수 유입로(220)는 상기 척 사프트(20)에 형성된 제1수평유로(34)와 연통되는 것으로 냉각수가 유입되는 부분이다.As shown in FIG. 1, a coolant inflow path 220 is formed at a right side of the tool holder 210. The cooling water inflow path 220 is in communication with the first horizontal flow path 34 formed in the chuck shaft 20 and is a portion into which the cooling water flows.

상기 제1수평유로(34)는 상기 냉각수 유입로(220)와 계속적으로 회전하므로 도 1에 도시된 위치 즉, 우측에 위치한 경우에만, 냉각수가 유입된다.Since the first horizontal flow path 34 continuously rotates with the cooling water inflow path 220, the cooling water flows only when the first horizontal flow path 34 is positioned on the right side, that is, on the right side.

또한, 상기 공구 홀더(210)의 좌측에는 냉각수 배출로(230)이 형성된다. 상기 척 샤프트(20)에 형성된 냉각 유로(30)의 냉각수는 제2수평유로(36) 및 상기 냉각수 배출로(230)를 통하여 외부로 배출된다.In addition, the coolant discharge path 230 is formed on the left side of the tool holder 210. Cooling water of the cooling passage 30 formed in the chuck shaft 20 is discharged to the outside through the second horizontal passage 36 and the cooling water discharge passage 230.

상기 제2수평유로(36) 및 상기 냉각수 배출로(230) 역시 상기 척 샤프트(20)의 회전에 의하여 도 1에 도시된 위치에서만 냉각수가 배출될 수 있다.The second horizontal passage 36 and the cooling water discharge passage 230 may also discharge the cooling water only at the position shown in FIG. 1 by the rotation of the chuck shaft 20.

또한, 도 1에 도시된 바와 같이, 냉각 유로(30)의 실링을 위하여 2개의 실링부재(50)가 고정 파트(200)에 형성된다.In addition, as shown in FIG. 1, two sealing members 50 are formed in the fixed part 200 to seal the cooling passage 30.

한편, 상기와 같은 냉각수의 유입 및 배출 구조는 도 5에 도시된 바와 같다.On the other hand, the inlet and outlet structure of the cooling water as described above is shown in FIG.

즉, 도 5에 도시된 바와 같이, 다수개의 냉각 유로(30)는 우측에 위치하는 경우 냉각수가 유입되고, 좌측에 위치하는 경우 상기 냉각 유로(30) 내의 냉각수가 외부로 배출되는 작동 형태를 갖는다.That is, as shown in FIG. 5, the plurality of cooling passages 30 have an operating form in which cooling water is introduced when positioned on the right side, and the cooling water in the cooling passages 30 is discharged when positioned on the left side. .

한편, 상기 공구 홀더(210)의 하부에는 가스 캡(240)이 위치한다. 상기 가스 캡(240)은 공구(80)의 끝단에 차폐 가스를 공급하기 위한 것으로, 가스 유입구(242), 환형의 가스 가이드 공간(244) 및 끝단(246)을 포함한다.On the other hand, the gas cap 240 is located below the tool holder 210. The gas cap 240 supplies a shielding gas to an end of the tool 80, and includes a gas inlet 242, an annular gas guide space 244, and an end 246.

상기 가스 유입구(242)에 가스가 공급되는 경우 가스 가이드 공간(244)을 거쳐 상기 끝단(246)으로 공구(80)에 의하여 형성되는 가공 부위에 가스를 공급한다. 상기 끝단(246) 역시 환형으로 형성되어 공구(80)의 원주 방향 전체에 가스가 공급되는 특징이 있다. 이러한 가스 유동 구조는 도 6에 도시된 바와 같다.
When the gas is supplied to the gas inlet 242, the gas is supplied to the processing portion formed by the tool 80 through the gas guide space 244 to the end 246. The end 246 is also formed in an annular shape is characterized in that the gas is supplied to the entire circumferential direction of the tool 80. This gas flow structure is as shown in FIG. 6.

이상에서는 본 발명을 특정의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 이러한 실시예에 한정되지 않으며, 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 특허청구범위에서 청구하는 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위내에서 실시할 수 있는 다양한 형태의 실시예들을 모두 포함한다.
While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments, And all of the various forms of embodiments that can be practiced without departing from the technical spirit.

1: 회전 공구 20: 척 샤프트
21: 테이퍼부 22: 관통홀
22a: 제1관통홀 22b: 제2관통홀
22c: 제3관통홀 22d: 제4관통홀
24a: 제1샤프트홀 24b: 제2샤프트홀
24c: 제3샤프트홀 30: 냉각 유로
32: 수직 유로 34: 제1수평유로
36: 제2수평유로 40: 온도 센서
42: 연결선 50: 실링부재
70: 렌치 볼트 80: 공구
82: 센서 홀 84: 가이드 홀
90: 센서 플레이트 92: 하부
100: 회전 파트 200: 고정 파트
210: 공구 홀더 220: 냉각수 유입로
230: 냉각수 배출로 240: 가스 캡
242: 가스 유입구 244: 가스 가이드 공간
246: 끝단1: rotary tool 20: chuck shaft
21: taper 22: through hole
22a: first through hole 22b: second through hole
22c: third through hole 22d: fourth through hole
24a: first shaft hole 24b: second shaft hole
24c: third shaft hole 30: cooling path
32: vertical euro 34: first horizontal euro
36: second horizontal euro 40: temperature sensor
42: connecting line 50: sealing member
70: wrench bolt 80: tool
82: sensor hole 84: guide hole
90: sensor plate 92: lower
100: rotating part 200: fixed part
210: tool holder 220: coolant inlet
230: cooling water discharge path 240: gas cap
242: gas inlet 244: gas guide space
246: the end

Claims (4)

삭제delete 마찰교반용접기에 장착되어 모재를 접합하는 마찰교반용접용 회전 공구에 있어서,
상기 용접기의 회전축에 연결되어 회전력을 전달하는 척 샤프트;
상기 척 샤프트에 결합되어 모재와 상대적인 운동에 의하여 마찰열을 발생시키는 공구;
상기 척 샤프트 중 상기 공구와 접촉하는 부위에 원주 방향으로 다수개 형성되어 상기 공구에 전달되는 마찰열을 냉각하는 냉각 유로; 및
상기 용접기에 고정되되, 상기 척 샤프트와 베어링을 매개로 결합되며, 상기 냉각 유로에 냉각수를 공급하는 냉각수 유입로와 상기 냉각 유로에서 냉각수를 배출하는 냉각수 배출로를 포함하는 공구 홀더를 포함하되,
상기 척 샤프트 내부에는 온도 센서의 연결선이 내설될 수 있는 샤프트 홀이 형성되고, 상기 공구에는 상기 온도 센서가 안착되는 센서홀이 형성되며, 상기 온도 센서의 신호는 상기 척 샤프트 외곽에 환형으로 결합하는 센서 플레이트 내부에 무선 송신기에 의하여 외부로 송출되는 것을 특징으로 하는 마찰교반용접용 회전 공구.
In a friction stir welding tool mounted on a friction stir welding machine for joining a base material,
A chuck shaft connected to the rotary shaft of the welder to transmit a rotational force;
A tool coupled to the chuck shaft to generate frictional heat by movement relative to the base material;
A plurality of cooling passages formed in a circumferential direction at a portion of the chuck shaft in contact with the tool to cool the frictional heat transmitted to the tool; And
A tool holder fixed to the welder and coupled to the chuck shaft and a bearing, the tool holder including a coolant inlet for supplying coolant to the cooling channel and a coolant discharge path for discharging the coolant from the cooling channel;
A shaft hole may be formed in the chuck shaft to allow a connection line of a temperature sensor to be formed, and a sensor hole in which the temperature sensor is seated is formed in the tool. A rotating tool for friction stir welding, which is sent out to the outside by a wireless transmitter in the sensor plate.
청구항 2에 있어서, 상기 센서 플레이트의 하부는 금속으로 이루어져 상기 무선 송신기의 안테나 역할을 하는 것을 특징으로 하는 마찰교반용접용 회전 공구.
The rotating tool for friction stir welding according to claim 2, wherein the lower part of the sensor plate is made of metal to serve as an antenna of the wireless transmitter.
청구항 2에 있어서, 상기 공구 홀더 하부에는 불활성 가스를 상기 공구의 끝단에 공급하는 가스 캡을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 마찰교반용접용 회전 공구.
The rotating tool for friction stir welding according to claim 2, further comprising a gas cap under the tool holder for supplying an inert gas to an end of the tool.
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