KR101306248B1 - 대면적 접합이 가능한 포터블 마찰 교반 접합 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 둘 이상의 피접합물를 교반에 의한 마찰열로 접합하는 운반과 이동이 용이한 대면적 접합이 가능한 포터블 마찰 교반 접합 장치에 관한 것으로, 피접합물 내에 삽입되어 고속 회전에 의해 피접합물 간 마찰교반 접합을 수행하는 핀과, 상기 핀에 결합되어 회전력을 가하는 스핀들,을 구비하는 접합부와, 상기 접합부와 결합되며, 상기 접합부를 피접합물의 표면을 기준으로 수평으로 이동시키기 위한 복수 개의 활주롤러를 구비하는 활주부와, 상기 활주롤러가 상기 피접합물의 표면을 기준으로 수평으로 이동되도록 결합되는 지지부와, 상기 지지부가 피접합물의 표면에 고정되도록 상기 지지부의 하단에 형성되는 고정수단을 포함하는 대면적 접합이 가능한 포터블 마찰 교반 접합 장치를 제공한다.

Description

대면적 접합이 가능한 포터블 마찰 교반 접합 장치{PORTABLE APPARATUS OF FRACTION STIR WELDING FOR LARGE AREA}

본 발명은 대면적 접합이 가능한 포터블 마찰 교반 접합 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 둘 이상의 피접합물를 교반에 의한 마찰열로 접합하는 운반과 이동이 용이하고 넓은 면적의 피접합물도 접합이 가능하도록 한 대면적 접합이 가능한 포터블 마찰 교반 접합 장치에 관한 것이다.

일반적으로 마찰 교반 접합은 특수 형상의 장치를 고속으로 회전시킨 후 피접합물에 삽입하여 접합선을 따라 이송함으로써 피접합물에 발생되는 마찰열을 이용하여 용융점 이하 온도에서 두 소재의 재결정화를 통해 접합하는 고상접합 기술이다. 마찰 교반 접합의 특징은 경량비철금속(Al,Cu,Mg 등) 접합에 탁월한 성능을 나타내며 용융으로 인한 기공 및 결함이 없고 우수한 접합부 강도와 깊은 용입 및 빠른 생산속도를 가지는 것이다.

그러나 최근 이러한 마찰 교반 접합이 다양한 산업 분야에 응용되면서 크기가 큰 피접합물를 접합하기 위한 새로운 접합 방법이나 접합 장치들이 요구되고 있다. 크기가 큰 피접합물의 접합은 피접합물의 접합부가 길거나 넓다. 이 때문에 마찰 교반 접합 장치에 피접합물를 올려놓아 고정시킨 후 접합을 수행하는 일반적인 형태의 장치를 사용하면 장치의 크기가 피접합물에 따라 계속 커져야 한다는 문제점이 발생한다. 그러나 이러한 장치의 대형화에는 한계가 있을 수 밖에 없다. 즉 접합을 필요로 하는 피접합물의 크기가 커질수록 마찰 교반 접합 장치 자체의 크기도 따라서 커져야 하지만 장치 자체를 계속하여 크게 만드는 것은 부품이나 재료의 문제가 발생할 뿐 아니라, 접합을 실시하는 공간의 제약도 따르게 된다. 또한, 장치를 운반하거나 보관하는데에도 큰 어려움이 발생할 수 있기 때문에 장치의 대형화보다는 부피가 큰 피접합물를 접합하는 새로운 기술이 필요하다.

본 발명은 피접합물의 크기와 상관없이 접합이 가능하며, 크기가 큰 피접합물도 용이하게 접합할 수 있는 대면적 접합이 가능한 포터블 마찰 교반 접합 장치를 제공하기 위한 것이다. 또한, 운반과 보관이 용이하고 접합 시 공간을 적게 자치하는 대면적 접합이 가능한 포터블 마찰 교반 접합 장치를 제공하기 위한 것이다.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않는다.

상기 과제를 달성하기 위한 본 발명의 대면적 접합이 가능한 포터블 마찰 교반 접합 장치는, 피접합물 내에 삽입되어 고속 회전에 의해 피접합물 간 마찰교반 접합을 수행하는 핀과, 상기 핀에 결합되어 회전력을 가하는 스핀들을 구비하는 접합부와, 상기 접합부와 결합되며, 상기 접합부를 피접합물의 표면을 기준으로 수평으로 이동시키기 위한 복수 개의 활주롤러를 구비하는 활주부와, 상기 활주롤러가 상기 피접합물의 표면을 기준으로 수평으로 이동되도록 결합되는 지지부와, 상기 지지부가 피접합물의 표면에 고정되도록 상기 지지부의 하단에 형성되는 고정수단을 포함할 수 있다.

구체적으로, 상기 접합부에 결합 설치되며, 상기 접합부를 피접합물의 표면을 기준으로 수직으로 이동시키는 실린더가 구비된 수직이송부를 더 포함할 수 있다.

상기 접합부에 결합 설치되며, 상기 접합부를 피접합물의 표면을 기준으로 수평으로 이동시키는 구동수단을 구비한 수평이송부를 더 포함할 수 있다.

상기 지지부는 상기 활주롤러가 결합되어 이송되는 레일일 수 있다.

상기 고정수단은 상기 고정수단은 실리콘 혹은 고무 재질로 이루어지며, 피접합물의 표면에 압착하면 내부에 진공이 형성되는 복수 개의 흡착판일 수 있다.

상기 지지부의 끝단에는 상기 활주부가 상기 지지부의 전후단으로 이탈하는 것을 방지하는 이탈방지수단이 더 형성될 수 있다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명은 피접합물의 크기와 상관없이 접합이 가능하며, 크기가 큰 피접합물도 용이하게 접합할 수 있는 효과가 있다. 또한, 운반과 보관이 용이하고 접합 시 공간을 적게 자치하므로 적용할 수 있는 분야가 다양하다.

도 1은 일반적으로 사용되고 있는 테이블 이동식 마찰교반 접합 장치를 개략적으로 나타낸 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 대면적 접합이 가능한 포터블 마찰 교반 접합 장치를 개략적으로 도시한 사시도이다.
도 3은 도 2의 접합부를 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 4는 도 2의 평면도이다.
도 5는 도 2의 측면도이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다. 도면들 중 동일한 구성요소들은 가능한 어느 곳에서든지 동일한 부호로 표시한다. 또한 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다.

도 1은 일반적으로 사용되고 있는 테이블 이동식 마찰교반 접합장치를 개략적으로 나타낸 사시도이다. 도 1과 같은 테이블 이동식 마찰교반 접합 장치(1)는 접합을 수행하는 접합툴(2)이 피접합물(M)의 상부에서 접합을 수행한다. 이때 피접합물(M)은 테이블(3)의 상단에 놓여진 상태로서, 테이블(3)은 하단에 설치된 이동수단(4)에 의하여 설정된 방향으로 이동된다. 이러한 테이블(3)의 이동에 의하여 피접합물(M)이 일방향으로 이동되면서 접합툴(2)에 의하여 접합이 수행된다.

이와 같은 장치의 경우, 피접합물(M)의 크기가 큰 경우에 피접합물(M)의 크기 증가에 비례하여 테이블(3)의 크기도 커져야 한다. 또한, 테이블(3)을 이동시키는 이동수단(4)의 크기 및 구동력 역시 커져야 한다. 그러나 장치 자체의 크기를 증가시키는 것은 공간 및 제작 기술에 있어 한계가 있을 뿐 아니라, 장치가 대형화될수록 이에 따른 부품 및 적용 기술을 계속하여 변화시켜야 하는 문제점이 발생할 수 있다.

도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 대면적 접합이 가능한 포터블 마찰 교반 접합 장치를 개략적으로 도시한 사시도이로서, 포터블 마찰 교반 접합 장치(100)는 접합부(110)와, 활주부(130)와, 지지부(150)와, 고정수단(170)을 포함한다.

접합부(110)는 도 3과 같이, 핀(111)과 스핀들(112)과 숄더(113)를 포함하여 이루어지는 것으로, 피접합물 간 접합을 수행하는 부분이다. 접합부(110)는 평판형(Sheet) 금속 피접합물(B) 둘을 맞닿도록 고정한 후, 두 피접합물(B) 간의 경계면의 상단에서 경계면을 따라 접합을 수행하는 부분이다.

구체적으로, 접합할 두 피접합물(B)를 고정한 후 경한 재질을 가진 핀(111)을 피접합물(B) 내에 삽입하여 고속으로 회전시키면서 피접합물(B)의 경계부를 따라 움직일 수 있도록 하는 것이다. 핀(111)을 회전시키는 것은 핀(111)과 결합되어 있는 스핀들(112)로서 스핀들(112)은 수백 내지 수천 RPM으로 고속 회전하게 된다. 바람직하게는 모터의 부하를 줄이기 위해 1500RPM 이상인 것이 좋다.

스핀들(112)의 회전에 의해 회전하는 핀(111)과 접합할 피접합물(B) 간에는 상대적 운동에 의해 마찰열이 발생되고, 핀(111) 주위로 기계적 열영향부가 발생된다. 또한, 핀(111)이 접합 경계를 따라 움직이면서 가열된 부위기 핀(111) 앞부분에서 뒷부분으로 압출되게 되고 마찰열과 기계적인 조합이 동시 발생하여 고상 접합이 이루어지게 되는 것이다. 핀(111)이 지나간 자리는 이처럼 고상 접합이 이루어진 접합흔적이 남게된다.

전술한 바와 같이, 핀(111)은 둘 이상의 피접합물(B) 경계에 삽입되어 접합을 직접적으로 수행하는 부분이다. 핀(111)은 그 외측 표면이 굴곡없이 매끄러운 형상인 것이 바람직하다. 또한, 핀(111)이 접합 초기 모재에 삽입되기 쉽고, 이에 따른 부하를 줄이기 위하여 핀(111)은 뾰족한 원뿔 형상으로 형성되는 것이 바람직하다. 핀(111)은 둘 이상의 피접합물(B) 경계로 이동하여 상 방향에서 누르는 압력과 회전력에 의하여 피접합물(B)의 표면를 뚫고 하 방향으로 삽입되는 것일 수 있다.

핀(111)은 텅스텐과 니켈 가루를 소결하여 압축해서 제조되는 중합금 소재일 수 있다. 이때 중합금 소재의 핀(111)은 피접합물(B)이 알루미늄, 구리 등일 사용하는 것이 바람직하다. 또한, 피접합물(M)이 티타늄 등 경한 금속일 경우에는 핀(111) 외에 실딩 가스를 함께 사용할 수 있다.

스핀들(112)은 바닥에 대하여 축이 수직되게 형성되는 것이 바람직하며, 스핀들(112)의 하부 끝단은 바닥과 수평을 이루도록 형성되는 것이 바람직하다. 스핀들(112)은 하부에 설치된 둘 이상의 피접합물(B)를 향해 수직한 하 방향으로 움직일 수 있도록 구동되는 것이 바람직하다. 스핀들(112)은 고속 회전하는 모터 등 구동장비와 연결되어 이로부터 회전력을 인가받는다.

숄더(113)는 스핀들(112)의 하단 끝단에 형성되는 것일 수 있다. 숄더(113)는 스핀들(112)의 하단 끝단에 접합되는 것일 수도 있고, 볼트와 너트의 형태로 구비되어 끼워 맞춰지는 것일 수도 있다. 숄더(113)는 밖으로 볼록한 형태를 가지는 것일 수 있다. 숄더(113)는 스핀들(112)과 결합되어 있으므로 스핀들(112)의 회전에 의하여 동일 방향 동일 속도로 회전하는 것이다.

숄더(113)의 끝단에 핀(111)이 설치되는 것으로서, 숄더(113)의 하단 끝단에 하 방향으로 수직한 축을 갖도록 핀(111)이 설치되는 것이 바람직하다.

본 발명에는 접합부(110)를 피접합물(M)의 표면을 기준으로 수직으로 이동시키는 수직이송부(121)가 더 형성될 수 있다. 구체적으로, 접합부(110)의 일측에 결합 형성되며, 스핀들, 숄더(113), 핀(111)을 포함한 접합부(110)를 피접합물(M)의 표면을 기준으로 상하 방향으로 왕복 운동시킬 수 있는 실린더를 구비한 수직이송부(121)가 더 형성될 수 있다. 수직이송부(121)는 접합부(110)가 피접합물(M)의 접합을 수행할 때, 피접합물(M) 쪽으로 핀(111)을 이동시키고 피접합물(M)의 표면에 핀(111)을 삽입하는 등의 수직 위치 변환을 수행하기 위하여 설치될 수 있다. 수직이송부(121)는 전기를 이용하는 서브모터나 에어실린더 및 유압실린더 등에 의하여 상하방향으로 왕복운동하도록 형성되는 것일 수 있다.

또한, 접합부(110)에는 스핀들, 숄더(113), 핀(111)을 포함한 접합부(110)를 피접합물(M)의 표면을 기준으로 수평으로 왕복 운동시킬 수 있는 수평이송부(125)가 더 형성될 수 있다.

수평이송부(125)는 접합부(110)가 피접합물(M)의 접합을 수행할 때, 활주부(130)의 활주롤러(132)가 레일(151)을 따라 이동하면서 움직이는 방향과 수평면 상에서 수직 방향으로 움직이도록 하는 것이다. 즉 동일한 수평면 상이되 활주부(130)의 이동방향과 수직한 방향으로 접합부(110)를 이동시키는 역할을 하여 준다. 수직이송부(121)는 유압실린더나 모터 등 일정한 구동수단에 의하여 수평방향으로 왕복 운동 가능하도록 형성되는 것일 수 있다.

활주부(130)는 접합부(110)의 상단에 배치되는 것으로, 접합부(110)와 일측이 결합되어 있는 형태로 접합부(110)를 피접합물의 표면을 기준으로 수평 방향으로 이동시키는 것일 수 있다. 구체적으로, 활주부(130)는 도 2 및 도 4 내지 도 5에 도시한 바와 같이, 몸체(131)와 활주롤러(132)를 포함하여 이루어질 수 있다.

몸체(131)는 접합부(110)의 상단에서 접합부(110)와 결합되는 부분으로 알루미늄 합금 등의 금속재로 이루어진 사각의 프레임 형태일 수 있다. 몸체(131)에는 복수 개의 활주롤러(132)가 설치될 수 있다. 활주롤러(132)는 몸체(131)의 모서리에 각각 하나씩 설치될 수 있으며, 활주성능을 높이기 위해 몸체(131)의 모서리에 각각 하나 이상이 설치될 수도 있다. 활주롤러(132)는 몸체(131)에 결합되어 설치됨으로써, 몸체(131)를 X축 방향으로 왕복 운동할 수 있도록 하는 역할을 한다. 활주롤러(132)는 금속으로 형성될 수도 있고, 금속롤러 외부에 실리콘이나 고무등이 둘러싸인 바퀴 형태로 형성되어 활주 시 충격을 완화하여 줄 수도 있다. 활주롤러(132)는 톱니와 같은 형상이 외주연을 따라 복수 개 형성된 형태의 바퀴일 수도 있다.

활주롤러(132)는 몸체(131)를 피접합물의 표면을 기준으로 수평 방향으로 왕복 운동시킬 수 있도록 모두 동일한 방향으로 배치되는 것이 바람직하다. 활주롤러(132)는 몸체(131)의 모서리에 설치될 수 있으나, 몸체(131)를 움직일 수 있는 곳이면 어느 곳이든 설치될 수 있다. 구체적으로, 활주롤러(132)와 후술할 레일(151)은 LM(Linear Motion)가이드와 같은 형태일 수 있으며, 소정의 물체를 직선 방향으로 이동시킬 수 있는 것이면 어떠한 형태도 가능하다.

활주롤러(132)의 하단 끝단은 몸체(131)의 하단 끝단보다 아래쪽에 위치하도록 하여 활주할 때 몸체(131)의 일부가 바닥에 끌리는 등의 지장이 없도록 해야 한다.

지지부(150)는 활주롤러(132)가 피접합물(M)의 표면을 기준으로 수평으로 이동되도록 결합되는 것이다. 지지부(150)는 전술한 활주롤러(132)의 형태에 대응되는 레일(151)이 형성되는 것으로서, 접합부(110) 및 접합부(110)에 결합된 활주부(130)를 동시에 지지하는 역할을 한다.

지지부(150)는 도 4 내지 도 5에 도시한 바와 같이, 서로 결합이 가능한 복수 개의 프레임으로 구성되어 있는 것이 바람직하다. 구체적으로, 지지부(150)는 복수 개의 프레임을 서로 결합시켜 연결해서 지지부(150) 자체의 크기를 조절할 수 있는 것이 바람직하다. 이는 피접합물(M)의 크기에 따라 지지부(150)의 크기를 변화시킬 수 있도록 하는 것으로서, 피접합물(M)의 길이가 긴 경우에는 길이 방향으로 프레임을 복수 개 연결 결합시켜 지지부(150)를 길게 형성하여 줌으로써, 접합부(110)가 피접합물(M)을 용이하게 접합할 수 있도록 지지해 주는 것이다.

지지부(150)의 상단면에는 전술한 활주롤러(132)가 활주할 수 있도록 활주롤러(132)의 형상에 대응되는 홈을 갖는 레일(151)이 형성되는 것이 바람직하다. 레일(151)에는 전술한 활주부(130)의 활주롤러(132)가 끼워 맞춰지면서 레일(151)을 따라 활주롤러(132)가 굴러가면서 움직이게 되고, 이러한 활주롤러(132)는 레일(151)을 따라 접합을 수행하는 동안 접합 속도에 맞추어 일방향으로 움직이게 된다. 활주롤러(132)가 톱니 형태인 경우에는 이에 대응하는 홈이 형성된 레일(151)이 형성되는 것이 바람직하다.

지지부(150)의 내측면에는 도 2와 같이, 활주부(130)의 몸체(131)가 걸려 이동할 수 있는 홈 형태의 유도홈(152)이 형성될 수 있다. 유도홈(152)은 활주부(130)가 지지부(150)를 따라 이동할 때 수직 방향으로 이탈하지 않도록 활주부(130)의 몸체(131)를 수용할 수 있는 'ㄷ'자 형태의 홈이다. 활주부(130)의 몸체(131)에는 유도홈(152)에 대응되는 돌기(도면에 도시하지 않음)가 형성되어 유도홈(152)을 따라 이동할 수 있다. 유도홈(152)을 형성하는 이유는 피접합물(M)이 일정 각도로 세워져 있는 경우 마찰 교반 접합을 수행할 때, 활주부(130)가 지지부(150)와 결합되어 외부로 이탈되지 않도록 하기 위함이다.

지지부(150)의 전단과 후단에는 이탈방지수단(160)이 더 형성될 수 있다. 이탈방지수단(160)은 도 2와 같이, 지지부(150)의 전단 끝단을 막는 판과 같은 형태일 수 있다. 이탈방지수단(160)은 지지부(150)의 후단 끝단에도 형성되는 것이 바람직하다. 이탈방지수단(160)은 활주부(130)가 지지부(150)에서 앞뒤로 빠져나가면서 이탈되는 것을 방지하기 위한 것이다. 구체적으로, 피접합물(M)이 일정 각도로 세워져 있는 경우 마찰 교반 접합을 수행할 때, 활주부(130)가 지지부(150)를 타고 이동하다가 지지부(150)의 전단과 후단으로 빠져나가면서 외부로 이탈될 수 있다. 이러한 활주부(130)의 이탈을 방지하기 위하여 지지부(150)의 전후단 끝단에 활주부(130)가 이탈하지 않을 수 있는 높이로 단턱 형태의 판상 이탈방지수단(160)을 설치하는 것이다.

고정수단(170)은 마찰 교반 접합 시 피접합물(M)의 외부 즉 바닥에 접촉하여 접합부(110) 및 활주부(130)를 고정하기 위하여 지지부(150)의 하단 일측에 설치되는 것이다. 고정수단(170)은 피접합물(M)의 상단이나 벽면에 접촉하여 접합부(110)가 피접합물(M)에 접합을 수행하는 동안 움직이지 않도록 지지하는 역할을 한다. 즉 고정수단(170)은 피접합물(M)의 크기가 큰 경우 피접합물(M)의 표면에 얹혀진 상태로 접합부(110)가 접합을 수행하는 동안 본 발명의 장치 자체를 일정한 위치에 고정시키는 역할을 한다. 예를 들어, 선박 등의 제조를 수행할 때 크기가 매우 큰 철판들을 접합하여야 하는데, 이때 철판의 상단에 마찰 교반 접합 장치를 올려놓은 상태로 접합을 수행할 수 있도록 고정수단(170)은 철판 위에 지지부(150)를 움직이지 않도록 고정시킴으로써 안정적으로 접합을 수행할 수 있도록 한다. 마찰 교반 접합을 수행하는 동안 재료간의 마찰에 의해 발생하는 힘 때문에 장치가 피접합물(M)의 일정 위치에서 벗어나 접합이 제대로 수행되지 않을 수 있는데 고정수단(170)은 이러한 문제를 극복할 수 있게 한다.

또한, 고정수단(170)은 수직으로 세워져 있는 피접합물(M) 간의 접합을 수행하는데에 사용될 수 있다. 즉 본 발명은 수직하거나 일정 각도로 세워져 있는 형태의 피접합물(M)을 세워져 있는 상태에서 마찰 교반 접합할 수 있도록 하는 것으로서, 고정수단(170)에 의해 세워져 있는 피접합물(M)에 본 발명의 장치가 고정된 채 마찰 교반 접합을 수행하는 것이 가능하다.

고정수단(170)은 지지부(150)를 피접합물(M)에 단단히 고정시키거나, 피접합물(M)이 놓여진 바닥에 단단히 고정시키기 위해 사용되는 것일 수 있다. 피접합물(M)의 크기가 장치 자체의 크기보다 큰 경우에 고정수단(170)은 피접합물(M)의 상단에 접하여 피접합물(M)의 표면에 고정되는 것이 바람직하다. 본 발명은 피접합물(M)이 마찰 교반 접합을 수행하는 본 발명의 장치보다 크기나 부피가 큰 경우에 피접합물(M) 위에 장치를 고정시킨 후 접합부(110)를 따라 접합부(110)가 움직이면서 접합을 수행할 수 있는 것이다. 그러므로 지지부(150)에 형성된 고정수단(170)은 피접합물(M)과 접하여 지지부(150)를 피접합물(M)의 일정 위치에 고정시키도록 설치되는 것이 바람직하다.

구체적으로, 고정수단(170)은 도 4 내지 도 5와 같이, 복수 개의 흡착판일 수 있다. 흡착판은 피접합물(M) 혹은 바닥과 접하는 원형의 접합라인을 가지고 위로 볼록한 형태의 내부 공간을 가지는 고무 또는 실리콘 재질의 판이다. 흡착판은 피접합물(M)의 표면에 놓고 외부에서 피접합물(M)의 표면 방향으로 압력을 주어 압착시키면 전술한 위로 볼록한 형태의 내부 공간에 진공이 형성되면서 흡착판 내외부의 기압차가 발생하고 이로 인하여 피접합물(M) 표면에 단단히 달라붙어 고정되는 것이다.

흡착판에는 하나 이상의 진공해제콕(171)이 형성되는 것이 바람직하다. 진공해제콕(171)은 압착에 의하여 흡착판 내부에 진공이 형성되면서 피접합물(M)에 고정된 후, 피접합물(M)에서 흡착판을 떼어내기 위하여 사용되는 것으로 흡착판 내외부를 연통하는 구멍일 수 있다. 진공해제콕(171)은 이 구멍에 외부에서 여닫을 수 있는 캡을 구비하여 흡착판을 피접합물(M)에서 떼어내고자 할 때 캡을 개방하여 내부에 형성된 진공 상태를 해제하여 줌으로써, 흡착판 내외부의 기압차를 없애 흡착판을 제거할 수 있도록 하여주는 것이다.

고정수단(170)은 지지부(150)의 하단에 일정한 간격으로 복수 개가 형성되는 것이 바람직하다. 지지부(150)는 복수 개의 결합 가능한 프레임으로 구성되므로, 피접합물(M)의 크기에 따라 변화되는 지지부(150)의 길이에 따라 고정수단(170)의 개수도 피접합물(M)에 단단히 고정될 수 있는 힘을 가질 수 있도록 조절되는 것이 바람직하다.

도 2 내지 도 5에 도시한 본 발명의 포터블 마찰 교반 접합 장치의 일실시예에 따른 각 구성들의 동작에 대하여 구체적으로 설명하면 다음과 같다.

먼저 접합부(110)에 형성된 활주롤러(132)를 지지부(150)의 상단에 형성된 레일(151)에 걸어 접합부(110)가 일정한 방향으로 움직일 수 있도록 한다. 이후 피접합물(M)을 준비하고 피접합물(M)이 본 발명의 장치보다 큰 경우 피접합물(M)에 접합을 수행해야하는 부분을 따라 접합부(110)가 이동할 수 있도록 지지부(150)를 피접합물(M) 표면에 설치한다. 이때 지지부(150)에 형성된 고정수단(170) 즉 흡착판을 피접합물(M)의 표면에 놓은 후 압착하여 피접합물(M)에 지지부(150)가 단단히 고정되도록 설치한다. 접합을 수행할 부분의 시작부분에 접합부(110)의 핀(111)을 위치시키고 접합을 시작한다. 접합부(110)는 활주부(130)에 고정되어 있으므로, 접합이 수행됨에 따라 활주부(130)에 형성된 활주롤러(132)가 레일(151)을 따라 일정 속도로 이동하게 되고 이에 따라 접합부(110) 역시 이동하면서 접합을 계속하여 수행한다. 접합을 수행하는 동안 필요에 따라 수직이송부(121) 및 수평이송부(125)를 작동하여 접합부(110)의 위치를 조절할 수 있다. 접합이 모두 완료되면 흡착판에 형성된 진공해제콕(171)을 열어 피접합물(M)에서 접합 장치를 떼어낸다.

피접합물(M)이 수직하거나 일정 각도로 세워져 있는 경우, 전술한 바와 같이, 지지부(150)에 형성된 고정수단(170) 즉 흡착판을 피접합물(M)의 표면에 놓은 후 압착하여 피접합물(M)에 지지부(150)가 단단히 고정되도록 설치한다. 마찰 교반 접합이 수행되면 접합 방향으로 활주부(130)에 형성된 활주롤러(132)가 레일(151)을 따라 일정 속도로 이동하게 되고 이에 따라 접합부(110) 역시 이동하면서 접합을 계속하여 수행한다. 마찰 교반 접합을 수행하는 동안 세워져 있는 본 발명의 접합부(110)와 활주부(130)가 지지부(150)에서 이탈되지 않도록 활주부(130)는 유도홈(152)을 따라 지지부(150)에 결합된 채로 이동되게 된다. 마찰 교반 접합이 완료되면, 접합부(110)는 회전을 정지하고 활주부(130)는 지지부(150)에 형성된 이탈방지수단(160)에 의해 외부로 이탈하지 않으면서 접합을 마무리하게 된다.

상기와 같은 대면적 접합이 가능한 포터블 마찰 교반 접합 장치는 위에서 설명된 실시예들의 구성과 작동 방식에 한정되는 것이 아니다. 상기 실시예들은 각 실시예들의 전부 또는 일부가 선택적으로 조합되어 다양한 변형이 이루어질 수 있도록 구성될 수도 있다.

1: 테이블 이동식 마찰교반 접합 장치 2: 접합툴
3: 테이블 4: 이동수단
100: 포터블 마찰 교반 접합 장치 110: 접합부
111: 핀 112: 스핀들
113: 숄더 121: 수직이송부
125: 수평이송부 130: 활주부
131: 몸체 132: 활주롤러
150: 지지부 151: 레일
152: 유도홈 160: 이탈방지수단
170: 고정수단 171: 진공해제콕
M: 피접합물

Claims (6)

1. 피접합물 내에 삽입되어 고속 회전에 의해 피접합물 간 마찰교반 접합을 수행하는 핀과, 상기 핀에 결합되어 회전력을 가하는 스핀들,을 구비하는 접합부;
   상기 접합부와 결합되며, 상기 접합부를 피접합물의 표면을 기준으로 수평으로 이동시키기 위한 복수 개의 활주롤러를 구비하는 활주부;
   상기 활주롤러가 상기 피접합물의 표면을 기준으로 수평으로 이동되도록 결합되는 지지부; 및
   상기 지지부가 피접합물의 표면에 고정되도록 상기 지지부의 하단에 형성되는 고정수단;을 포함하며,
   상기 지지부의 끝단에는 상기 활주부가 상기 지지부의 전후단으로 이탈하는 것을 방지하는 이탈방지수단이 더 형성되는 대면적 접합이 가능한 포터블 마찰 교반 접합 장치.
   
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 접합부에 결합 설치되며, 상기 접합부를 피접합물의 표면을 기준으로 수직으로 이동시키는 실린더가 구비된 수직이송부를 더 포함하는 대면적 접합이 가능한 포터블 마찰 교반 접합 장치.
   
3. 청구항 1에 있어서,
   상기 접합부에 결합 설치되며, 상기 접합부를 피접합물의 표면을 기준으로 수평으로 이동시키는 구동수단을 구비한 수평이송부를 더 포함하는 대면적 접합이 가능한 포터블 마찰 교반 접합 장치.
   
4. 청구항 1에 있어서,
   상기 지지부는 상기 활주롤러가 결합되어 이송되는 레일인 것인 대면적 접합이 가능한 포터블 마찰 교반 접합 장치.
   
5. 청구항 1에 있어서,
   상기 고정수단은 실리콘 혹은 고무 재질로 이루어지며, 피접합물의 표면에 압착하면 내부에 진공이 형성되는 복수 개의 흡착판인 대면적 접합이 가능한 포터블 마찰 교반 접합 장치.
   
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