KR101316534B1

KR101316534B1 - 저항용접장치 및 이를 이용한 저항용접방법

Info

Publication number: KR101316534B1
Application number: KR1020060130733A
Authority: KR
Inventors: 장웅성; 이목영; 김흥주
Original assignee: 재단법인 포항산업과학연구원; 주식회사 포스코
Priority date: 2006-12-20
Filing date: 2006-12-20
Publication date: 2013-10-08
Also published as: KR20080057444A

Abstract

본 발명은 저항용접장치 및 이를 이용한 저항용접방법에 관한 것이다. 보다 상세하게는 보스(boss) 또는 스터드(stud)를 본체에 고정하기 위한 저항용접에 있어서, 전류를 가하기 전 또는 전류를 가하는 초기에 보스 또는 스터드와 본체의 계면에 회전에 의한 마찰에너지를 공급하여 계면을 국부적으로 가열시킴으로써, 접합부의 강도를 향상시키고 미려한 외관을 제공할 수 있는 저항용접장치 및 이를 이용한 저항용접방법에 관한 것이다.

저항용접, 보스, 스터드, 마찰열, 주울열, 회전동력

Description

저항용접장치 및 이를 이용한 저항용접방법{Device and Method of electrical resistance welding}

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 저항용접장치의 개략사시도,

도 2는 모터를 이용한 회전동력제공부의 사시도,

도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 저항용접방법의 순서도,

도 4는 보스 등에 인가되는 하중, 인가 전류 및 회전 속도의 상호관계를 도시한 그래프,

도 5는 본 발명에 따른 저항용접방법이 적용된 일 실시예의 용접 부위 확대도이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

100 - 저항용접장치 110 - 지지대

120 - 하부 전극 130 - 시편

135 - 보스 등 140 - 콜렛

150 - 축 160 - 상하이송부

170 - 회전동력제공부 172 - 모터

190 - 부스바 192 - 전원장치

195 - 제어부

노트북, 휴대폰 등의 케이스에 부품들을 고정하거나, 플라즈마 표시장치의 플라즈마 디스플레이 패널을 지지하기 위한 샤시베이스에 회로기판을 고정하기 위해 보스 또는 스터드(이하, "보스 등")가 사용된다. 이러한 보스 등은 볼트 혹은 너트 형상의 부품으로, 일반적으로 아크 스터드 용접 또는 방전 스터드 용접 등의 방법에 의해 본체에 고정된다.

방전 스터드 용접은 보스 등을 일정한 압력으로 본체에 가압한 상태에서 축전지에 충전된 전류를 방전시켜 보스 등의 일측 단부와 본체를 용접하는 방법이다. 이때, 발열은 전기저항에 의한 주울열에 의해 이루어지므로 저항이 최대인 계면에서 상대적으로 많은 열이 발생하게 된다. 이러한 온도와 저항의 상호 작용에 의해 보스 등의 일측 단부와 본체의 계면에서 용융이 이루어져 용접이 이루어진다.

그러나, 이러한 방법에 의하면 다음과 같은 문제점이 있다.

첫째, 보스 등과 본체는 고정된 상태로 전류에 의한 주울열에 의해서만 가열이 진행되므로 용접이 더디어지고, 그 결과 에너지 소비가 크다는 문제점이 있다.

둘째, 주울열에 의한 가열만으로는 용융에 필요한 충분한 열을 얻을 수 없어 용접이 원활하게 이루어지기 힘들기 때문에 접합부의 강도가 떨어진다는 문제점이 있다.

셋째, 용접부위의 계면에 산화물과 같은 이물질이 존재하는 경우 이를 제거하기 위해 보스 등을 충분히 가압하여 용융금속을 배출시켜야 하므로, 본체 또는 보스 등에 변형이 발생하고 접합부의 외관이 불량하다는 문제점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 과제를 해결하기 위해 안출된 것으로, 특히 보스(boss) 또는 스터드(stud)를 본체에 고정하기 위한 저항용접에 있어서, 전류를 가하기 전 또는 전류를 가하는 초기에 보스 또는 스터드와 본체의 계면에 회전에 의한 마찰에너지를 공급하여 계면을 국부적으로 가열시킴으로써, 접합부의 강도를 향상시키고 미려한 외관을 제공할 수 있는 저항용접장치 및 이를 이용한 저항용접방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위해 안출된 본 발명에 따른 저항용접장치는 용접될 시편 하부에서 상기 시편에 전류를 가하는 하부 전극과, 상기 시편에 용접할 보스(boss) 또는 스터드(stud)의 상부면이, 하부면과 착탈 가능하게 구비되며, 상기 보스 또는 스터드에 전류를 가하는 콜렛(collet)과, 상기 콜렛을 회전시키는 회전동력제공부 및 상기 회전동력제공부의 회전동력을 상기 콜렛에 전달하는 축을 포함하여 구성되고, 상기 보스(boss) 또는 스터드(stud)가 회전함에 따라 상기 보스(boss) 또는 스터드(stud)의 하부면과 상기 시편이 접촉하는 접촉면에 마찰열을 발생시키고 접촉면에 부착된 이물질을 제거하기 위해 상기 콜렛이 회전할 때 상기 보스(boss) 또는 스터드(stud)가 연동되어 회전하도록 상기 보스(boss) 또는 스터드(stud)의 상부면이 상기 콜렛의 하부면에 고정되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 저항용접장치는 상기 축 상에 구비되며, 상기 콜렛을 상하로 이송하는 상하이송부를 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 하부전극과 상기 콜렛에는 부스바(bus bar)를 통해 전원장치가 연결될 수 있다.

또한, 상기 회전동력제공부는 모터에 의해 회전동력을 제공할 수 있다.

또한, 상기 전류는 500 내지 20,000A 인 것이 바람직하다.

또한, 본 발명에 따른 저항용접방법은 하부 전극 위에 용접될 시편을 장착하는 시편 장착 단계와, 상기 시편에 용접할 보스(boss) 또는 스터드(stud)의 상부면을, 상기 보스 또는 스터드(stud)에 전류를 가하는 콜렛(collet)의 하부면에 고정하는 고정 단계와, 상기 보스 또는 스터드가 상기 시편을 가압하도록, 상하이송부에 연결된 축을 하강시켜 상기 보스 또는 스터드에 소정의 압력을 가하는 압력 인가 단계와, 상기 시편과 상기 보스 또는 스터드가 접촉하는 접촉면에 마찰력을 발생시키기 위해 상기 축을 회전하여 상기 콜렛에 회전동력을 제공하는 축 회전 단계와, 상기 시편과 상기 보스 또는 스터드를 용접하기 위해 상기 하부 전극과 상기 콜렛에 본 전류를 인가하는 전류 인가 단계 및, 상기 용접상태가 양호한지 확인하는 확인 단계와, 상기 콜렛의 하부면으로부터 상기 보스 또는 스터드를 분리하는 분리 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 축 회전 단계는 상기 콜렛 및 상기 하부 전극에 본 전류보다 낮은 예비전류를 인가하는 예비 전류 인가 단계를 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 압력 인가 단계에서의 소정의 압력은 5 내지 500 kgf 인 것이 바람직하다. 또한, 상기 축 회전 단계에서의 회전속도는 50 내지 5,000 RPM 인 것이 바람직하다. 또한, 상기 전류 인가 단계에서 인가되는 전류의 크기는 500 내지 20,000A 인 것이 바람직하다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 우선 각 도면의 구성 요소들에 참조 부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다. 또한, 이하에서 본 발명의 바람직한 실시예를 설명할 것이나, 본 발명의 기술적 사상은 이에 한정하거나 제한되지 않고 당업자에 의해 변형되어 다양하게 실시될 수 있음은 물론이다.

먼저, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 저항용접장치에 대해 설명한다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 저항용접장치의 개략사시도이다.

본 발명이 바람직한 실시예에 따른 저항용접장치(100)는, 도 1을 참조하면, 지지대(110), 하부 전극(120), 시편(130), 보스 등(135), 콜렛(140), 축(150), 상하이송부(160), 회전동력제공부(170), 부스바(190), 전원장치(192), 및 제어부(195)를 포함하여 형성된다.

상기 지지대(110)는 하부 전극(120)을 고정시키고, 상기 시편(130)과 하부 전극(120)에 가해지는 하중을 지지하기 위한 부분이다. 상기 지지대(110)는 대략 평판 형상으로 형성된다.

상기 하부 전극(120)은 시편(130)에 전류를 인가하는 부분이다. 상기 하부 전극(120)은 지지대(110)의 상부에 형성된다. 이때, 상기 하부 전극(120)은 전류의 통전성을 높이고, 용접부위에서 발생한 열의 방출이 용이하도록 구리 또는 그 합금으로 형성되는 것이 바람직하다. 또한, 상기 하부 전극(120)의 상부 표면은 시편(130)에 흔적이 남지 않도록 하기 위해 평면 형상으로 형성되는 것이 바람직하다. 상기 하부 전극(120)은 부스바(190)를 통해 전원장치(192)에 연결된다.

상기 시편(130)은 하부 전극(120)의 상면에 장착된다. 상기 시편(130)은 보스 등(135)이 용접될 본체이며, 휴대폰 또는 노트북의 케이스, 플라즈마 표시장치의 샤시베이스 등이 일례이다. 상기 시편(130)은 보스 등(135)이 용접될 부위가 하부 전극(120)의 상면에 위치하도록 조정하여 장착하는 것이 바람직하다.

상기 보스 등(135)은 시편(130)에 용접될 보스 또는 스터드를 비롯한 볼트/너트류이다. 상기 보스 등(135)은 콜렛(140)에 고정되어, 축(150)의 상하 운동 또는 회전 운동에 연동된다.

상기 콜렛(140)은 보스 등(135)을 잡아주는 역할과, 상기 보스 등(135)에 전류를 가하는 역할을 하는 부분이다. 상기 콜렛(140)은 축(150)의 일측 단부에 장착되어, 상기 축(150)의 상하 운동 또는 회전 운동을 보스 등(135)에 전달하게 된다. 또한, 상기 콜렛(140)은 부스바(190)를 통하여 전원장치(192)에 연결된다.

상기 축(150)은 상하 운동 또는 회전 운동을 콜렛(140)에 전달하는 부분이다. 보다 상세하게는 상기 축(150)은 상하이송부(160)에서 제공한 상하 운동을 콜렛(140)에 전달하며, 회전동력제공부(170)에서 제공한 회전 운동을 콜렛(140)에 전달하게 된다.

상기 상하이송부(160)는 축(150) 상에 구비되어 상기 축(150)을 통해 콜 렛(140)을 상하로 이송시키는 부분이다. 도 2에서는 상기 상하이송부(160)가 회전동력제공부(170)의 하부에 장착되나, 이와 반대로 상기 상하이송부(160)가 회전동력제공부(170)의 상부에 장착될 수도 있음은 물론이다. 이때, 상기 상하이송부(160)가 축(150)에 상하 운동을 제공하는 방식은 공압 실린더에 의한 방식, 모터의 회전에 의한 방식을 비롯한 다양한 방식에 의해 이루어질 수 있다. 여기서, 상기 상하이송부(160)의 작동방식을 한정하는 것은 아니다.

상기 회전동력제공부(170)는 축(150)에 연결되어, 상기 축(150)에 회전 동력을 제공하는 부분이다. 이때, 상기 축(150)의 일측 단부에는 콜렛(140)이 장착되고, 상기 콜렛(140)에는 보스 등(135)이 고정되어 있으므로, 결과적으로 상기 회전동력제공부(170)는 보스 등(135)에 회전 동력을 제공하게 된다. 상기 회전동력제공부(170)의 동력제공방식은 모터에 의한 방식, 전자석에 의한 방식을 비롯한 다양한 방식이 적용될 수 있다. 상기 회전동력제공부(170)에 대해서는 후술하기로 한다.

상기 부스바(190)는 전원장치(192)로부터 공급된 전류를 하부 전극(120) 및 콜렛(140)에 흘려주는 부분이다. 따라서, 상기 부스바(190)는 적어도 2개 형성되며, 일측 단부는 전원장치(192)에, 타측 단부는 하부 전극(120) 및 콜렛(140)에 연결된다.

상기 전원장치(192)는 부스바(190)를 통하여 하부 전극(120)과 콜렛(140)에 전류를 공급하는 부분이다. 상기 전원장치(192)는 제어부(195)에 의해 공급전류의 크기가 제어된다.

상기 제어부(195)는 설정된 조건에 적합하게 저항용접장치(100)가 작동될 수 있도록 용접과정 전체를 제어하는 부분이다. 보다 상세하게는 상기 제어부(195)는 회전동력제공부(170)의 회전 속도와, 상기 상하이송부(160)의 상하 운동 및 상기 전원장치(192)의 전류 크기를 제어하게 된다.

이어서, 상기 회전동력제공부(170)에 대해 상세히 설명한다.

도 2는 모터를 이용한 회전동력제공부의 사시도이다. 도 2의 모터를 이용한 회전동력제공부는 본 발명에 따른 저항용접장치에 회전동력을 제공하는 일 실시예에 불과하며, 이외에도 전자석을 이용하는 등 축(150)에 회전동력을 제공할 수 있는 수단이라면 어떤 것이라도 가능함은 물론이다.

모터(172)를 이용한 회전동력제공부는, 도 2를 참조하면, 모터(172), 모터축(176), 모터측 풀리(174a), 동력전달부(178), 및 축측 풀리(174b)를 포함하여 형성된다.

상기 모터(172)는 회전동력을 일으키는 부분으로, 모터축(176)을 통해 회전동력을 제공한다. 상기 모터측 풀리(174a)는 모터축(176)의 일측에 장착되어 상기 모터축(176)에 연동된다. 또한, 상기 모터측 풀리(174a)는 동력전달부(178)에 치합된다. 상기 동력전달부(178)는 모터측 풀리(174a)와 축측 풀리(174b)를 서로 연결함으로써, 상기 모터측 풀리(174a)의 회전력을 축측 풀리(174b)에 전달한다. 상기 동력전달부(178)는 일례로 내주면에 톱니가 형성된 링 또는 체인일 수 있으며, 여기서 동력전달부(178)의 구성을 한정하는 것은 아니다. 상기 축측 풀리(174b)는 축(150)의 외주면에 장착되어, 동력전달부(178)가 전달한 회전력을 축(150)에 제공 한다.

모터(172)를 이용한 회전동력제공부의 동작 과정을 설명하면 다음과 같다.

먼저, 사용자의 조작에 의해 모터(172)가 회전하면, 모터축(176)이 함께 회전하게 된다. 상기 모터축(176)의 일측 단부에는 모터측 풀리(174a)가 장착되어 있으므로, 모터축(176)의 회전에 따라 상기 모터측 풀리(174a)도 함께 회전한다. 이에 따라 상기 모터측 풀리(174a)에 맞물려 있는 동력전달부(178)가 회전한다. 또한, 상기 동력전달부(178)에는 축측 풀리(174b)가 맞물려 있으므로, 동력전달부(178)를 통해 전달된 회전동력에 의해 상기 축측 풀리(174b)가 회전한다. 한편, 상기 축측 풀리(174b)는 축(150)에 장착되어 있으므로, 축측 풀리(174b)의 회전은 축(150)으로 전달된다. 결과적으로, 상기 축(150)이 회전함에 따라 축(150)의 일측 단부에 장착된 콜렛(140)이 회전하고, 상기 콜렛(140)에 고정된 보스 등(135)이 회전하게 된다. 이때, 상기 보스 등(135)이 시편(130)에 소정의 하중으로 압력을 가하고 있는 상태에서 보스 등(135)이 회전하면 마찰에 의해 마찰열이 발생하게 된다.

다음으로, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 저항용접방법에 대해 설명한다.

도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 저항용접방법의 순서도이다.

본 발명의 바람직한 실시예에 따른 저항용접방법은, 도 3을 참조하면, 하부 전극(120)에 시편(130)을 장착하는 시편 장착 단계(S10), 콜렛(140)에 보스 등(135)을 고정하는 고정 단계(S20), 축(150)을 하강하는 축하강 단계(S30), 압력을 인가하는 압력 인가 단계(S40), 인가된 압력이 설정값과 동일한지 확인하는 확인 단계(S50), 압력을 변화시키는 압력변화 단계(S55), 축(150)을 회전시키는 축회전 단계(S60), 콜렛(140)과 하부 전극(120)에 전류를 인가하는 전류 인가 단계(S70), 용접상태가 양호한지 확인하는 확인 단계(S80), 용접이 종료되는 종료 단계(S90), 콜렛(140)에서 보스 등(135)을 분리하는 분리 단계(S100), 축(150)을 상승시키는 상승 단계(S110)를 포함하여 이루어진다. 도시되지 않았으나, 상기 하부 전극(120)에 시편(130)을 장착하는 단계(S10) 이전에, 축(150)에 가할 압력 및 축(150)의 회전수 등의 용접조건을 미리 설정하는 것이 바람직하다.

상기 하부 전극(120)에 시편(130)을 장착하는 시편 장착 단계(S10)는 지지대(110) 상에 고정되어 있는 하부 전극(120)에 보스 등(135)을 접합하고자 하는 시편(130)을 장착하는 단계이다. 이때, 상기 시편(130)으로는 핸드폰, 노트북 등의 케이스, 플라즈마 표시장치의 샤시베이스 등 보스나 스터드를 필요로 하는 시편임은 상기에서 언급한 바와 같다.

상기 시편에 용접할 보스(boss) 또는 스터드(stud)(135)를 상기 콜렛(collet)(140)의 하부면에 고정하는 고정 단계(S20)는 시편(130)에 접합될 보스 또는 스터드와 같은 돌출 부재를 콜렛(140)에 고정시키는 단계이다. 이때, 상기 보스 등(135)은 용접될 위치를 확인하여 용접 부위의 연직 상방에 고정되는 것이 바람직하다.

상기 축(150)을 하강하는 축 하강 단계(S30)는 콜렛(140)에 장착된 보스 등(135)과 하부 전극(120)에 장착될 시편(130)의 각 용접 부위가 접근하도록 콜렛(140)이 고정되어 있는 축(150)을 하강하는 단계이다. 상기 축(150)의 하강은 상하이송부(160)에 의해 이루어짐은 상기에서 언급한 바와 같다.

상기 압력을 인가하는 압력 인가 단계(S40)는 상기 보스 등(135)이 시편(130)을 가압하도록 축(150)을 통하여 소정의 압력을 가하는 단계이다. 이때, 상기 소정의 압력은 5~500 kgf 인 것이 바람직하다. 압력이 5kgf보다 작으면 마찰열의 발생량이 미미하여 본 발명이 의도한 바를 구현할 수 없으며, 압력이 500kgf보다 크면 과도한 압력으로 인하여 보스 등(135) 또는 시편(130)의 변형이 발생할 수 있다는 문제가 있다. 다만, 이러한 압력값은 시편(130)의 재질 또는 두께, 보스 등(135)의 재질 또는 직경에 따라 달라질 수 있음은 물론이다.

상기 인가된 압력이 설정값과 동일한지 확인하는 확인 단계(S50)는 최초에 설정했던 압력값과 현재 가해지고 있는 압력값이 서로 동일한지 확인하는 단계이다. 용접 품질을 향상시키기 위해 최초 설정값에 맞도록 인가 압력을 조절하는 것이 바람직하다. 만일, 인가된 압력과 설정값이 다르다면 제어부(195)가 상하이송부(160)를 조작하여 인가 압력을 변화시키는 단계(S55)를 거친 후, 다시 설정값과 동일한지 확인(S50)하는 단계를 거치게 된다. 한편, 인가된 압력과 설정값이 동일하다면 다음 단계로 진행한다.

상기 축(150)을 회전시키는 축회전 단계(S60)는 제어부(195)에 의해서 제어되는 회전동력제공부(170)를 통해 축(150)을 회전시키는 단계이다. 상기 축(150)이 회전되면 콜렛(140)에 장착된 보스 등(135)이 함께 회전하여 상기 보스 등(135)과 시편(130) 사이에 마찰열이 발생하게 된다. 이때, 상기 축(150)을 회전시키는 단계(S70)는 주울열과 마찰열의 시너지 효과를 위해 상기 본 전류보다 낮은 전류(이하, "예비 전류"라 한다)를 인가한 상태에서 이루어지는 것이 바람직하다. 또한, 상기 축(150)을 회전시키는 단계(S70)는 전류를 인가하지 않은 상태에서 이루어질 수도 있음은 물론이다. 축(150)이 회전하여 보스 등(135)과 시편(130)을 마찰시키면 마찰열이 발생되어 계면의 온도를 상승시킬 뿐만 아니라, 산화물층 등 계면에 존재하는 이물질이 제거되어 용접 품질을 향상시키게 된다. 이때, 상기 축(150)의 회전 속도는 50~5,000 RPM인 것이 바람직하다. 회전 속도가 50 RPM 미만이면 발생되는 마찰열이 지나치게 적으며, 회전 속도가 5,000 RPM을 초과하여도 더 이상의 마찰열 상승은 이루어지지 않게 된다. 이와 같이 축(150)을 회전시켜 마찰열을 발생시키면서 예비 전류를 인가하거나, 마찰열 발생에 이어서 본 전류를 인가하면 상대적으로 온도가 높은 계면에서 집중적인 가열이 이루어지므로 양호하게 용접된다.

상기 콜렛(140)과 하부 전극(120)에 전류를 인가하는 전류 인가 단계(S70)는 제어부(195)에 의해 제어되는 전원 장치(192)로부터 부스바(190)를 통해 콜렛(140)과 하부 전극(120)에 전류를 인가하는 단계이다(이하, 여기서 인가되는 전류를 "본(本) 전류"라 한다) 이때, 본 전류의 크기는 500~20,000A인 것이 바람직하다. 본 전류의 크기가 500 A 미만이면 발생되는 주울열이 지나치게 적어서 용접이 원활하게 이루어지지 않으며, 전류가 20,000 A 를 초과하면 과도한 가열에 의해 보스 등(135)이나 시편(130)에 변형이 일어날 수 있다는 문제점이 있다.

상기 용접상태가 양호한지 확인하는 확인 단계(S80)를 통해 보스 등(135)과 시편(130)의 용접 상태를 확인한 후, 불량이라고 판단되면 인가된 압력이 설정값과 동일한지 확인하는 단계(S50) 내지 축(150)을 회전시키는 축 회전 단계(S60)를 반복하여 다시 용접상태를 확인(S80)하는 것이 바람직하다. 한편, 용접 상태가 양호하다고 판단되면 용접이 종료되는 용접 종료 단계(S90)로 진행된다.

용접이 종료(S90)된 후에는 콜렛(140)에서 보스 등(135)을 분리하는 분리 단계(S100) 및 축(150)을 상승시키는 축 상승 단계(S110)가 이루어진다.

도 4는 보스 등에 인가되는 하중, 인가 전류 및 회전 속도의 상호관계를 도시한 그래프이다. 도 4의 조건 설정은 일례에 불과하며, 이와 순서를 변경하여 하중 및 전류의 인가와 축의 회전이 진행될 수도 있음은 물론이다.

도 4를 참조하면, 용접 시작 후에 먼저 하중이 인가된 채로 일정 시간 동안 유지한 후, 일정 시간 동안 예비 전류를 인가하고, 축을 회전시킨 후 본 전류를 인가하여 용접을 하게 된다. 통전이 완료된 후에도 일정 시간 동안 소정의 압력을 유지하여 용접 부위를 충분히 강화시키는 것이 바람직하다. 이때, 회전 속도의 크기, 예비 전류 및 본 전류의 크기, 하중의 크기는 용접 조건의 설정 단계에서 미리 설정하는 것이 바람직하다.

도 5의 실시예에서 용접 조건의 설정은 인가 전류 10,000 A, 회전각 250도, 회전 속도 200 RPM 및 인가 하중 50 kgf로 이루어졌다. 도 5에서 상부의 검은 부분은 스터드이며, 하부의 흰 부분은 시편에 해당한다. 도 5를 참조하면, 스터드와 시편의 용접부위에 스터드의 회전에 의한 소성 유동이 관찰되며, 용접 상태가 양호함을 알 수 있다.

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 수정, 변경 및 치환이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예 및 첨부된 도면들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예 및 첨부된 도면에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

본 발명에 의하면 보스 등과 본체(시편)의 계면에 전류에 의한 주울열 뿐만 아니라, 마찰에 의한 마찰열이 발생하므로 용접 속도가 빨라지고 용접에 소요되는 에너지량이 감소된다는 효과가 있다.

또한, 본 발명에 의하면 주울열과 마찰열의 시너지 작용에 의해 충분한 열이 발생되어 용접이 원활하게 이루어지고 접합부의 강도가 향상된다는 효과가 있다.

또한, 본 발명에 의하면 마찰에 의해 용접 계면의 이물질이 제거되므로 접합부의 외관이 깔끔하고 용접 강도가 향상된다는 효과가 있다.

Claims

용접될 시편(130) 하부에서 상기 시편(130)에 전류를 가하는 하부 전극(120);

상기 시편(130)에 용접할 보스(boss) 또는 스터드(stud)(135)의 상부면이, 하부면과 착탈 가능하게 구비되며, 상기 보스 또는 스터드(135)에 전류를 가하는 콜렛(collet)(140);

상기 콜렛(140)을 회전시키는 회전동력제공부(170); 및

상기 회전동력제공부(170)의 회전동력을 상기 콜렛(140)에 전달하는 축(150);을 포함하여 구성되고,

상기 보스(boss) 또는 스터드(stud)(135)가 회전함에 따라 상기 보스(boss) 또는 스터드(stud)(135)의 하부면이 시편과 접촉하는 접촉면에 마찰열을 발생시키고 접촉면에 부착된 이물질을 제거하기 위해 상기 콜렛(140)이 회전할 때 상기 보스(boss) 또는 스터드(stud)(135)가 연동되어 회전하도록 상기 보스(boss) 또는 스터드(stud)(135)의 상부면이 상기 콜렛(140)의 하부면에 고정되는 것을 특징으로 하는 저항용접장치.
제1항에 있어서,

상기 축(150) 상에 구비되며, 상기 축(150)을 통해 상기 콜렛(140)을 상하로 이송하는 상하이송부(160)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 저항용접장치.
제1항에 있어서,

상기 하부 전극(120)과 상기 콜렛(140)에는 부스바(bus bar)(190)를 통해 전원장치(192)가 연결되는 것을 특징으로 하는 저항용접장치.
제1항에 있어서,

상기 회전동력제공부(170)는 모터(172)에 의해 회전동력을 제공하는 것을 특 징으로 하는 저항용접장치.
제1항에 있어서,

상기 전류는 500 내지 20,000A 인 것을 특징으로 하는 저항용접장치.
하부 전극 위에 용접될 시편을 장착하는 시편 장착 단계;

상기 시편에 용접할 보스(boss) 또는 스터드(stud)의 상부면을, 상기 보스 또는 스터드(stud)에 전류를 가하는 콜렛(collet)의 하부면에 고정하는 고정 단계;

상기 보스 또는 스터드가 상기 시편을 가압하도록, 상하이송부에 연결된 축을 하강시켜 상기 보스 또는 스터드에 소정의 압력을 가하는 압력 인가 단계;

상기 시편과 상기 보스 또는 스터드가 접촉하는 접촉면에 마찰력을 발생시키기 위해 상기 축을 회전하여 상기 콜렛에 회전동력을 제공하는 축 회전 단계;

상기 시편과 상기 보스 또는 스터드를 용접하기 위해 상기 하부 전극과 상기 콜렛에 본 전류를 인가하는 전류 인가 단계; 및

상기 용접상태가 양호한지 확인하는 확인 단계;

상기 콜렛의 하부면으로부터 상기 보스 또는 스터드를 분리하는 분리 단계;를 포함하는 저항용접방법.
제6항에 있어서,

상기 축 회전 단계는 상기 콜렛 및 상기 하부 전극에 본 전류보다 낮은 예비전류를 인가하는 예비 전류 인가 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 저항용접방법.
제6항에 있어서,

상기 압력인가 단계에서의 소정의 압력은 5 내지 500 kgf 인 것을 특징으로 하는 저항용접방법.
제6항에 있어서,

상기 축회전 단계에서의 회전속도는 50 내지 5,000 RPM 인 것을 특징으로 하는 저항용접방법.
제6항에 있어서,

상기 전류 인가 단계에서 인가되는 전류의 크기는 500 내지 20,000A 인 것을 특징으로 하는 저항용접방법.