KR101411220B1 - Friction welding device - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은, 마찰 용접기에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 종래처럼 브레이크 시스템이 구축되지 않더라도 제1 부품소재와 제2 부품소재를 완제품 소재로 용접시킬 수 있기 때문에 구조가 단순하여 설치비와 유지보수비를 감소시킬 수 있으며, 종래와 달리 연속 작업이 가능하여 대량 생산을 이끌어낼 수 있는 마찰 용접기에 관한 것이다.
The present invention relates to a friction welding machine, and more particularly, it is possible to weld a first part material and a second part material to a finished product material without using a conventional brake system, And to a friction welding machine capable of continuous production and mass production.
마찰 용접은 소재를 1분에 1600-2200rpm으로 회전시키면서 3-10ton 범위로 정지한 소재의 측면을 가압하여 접촉면에서 1000-1400℃의 마찰열이 발생되도록 하고, 이후로 회전하는 소재를 정지시키는 동시에 접촉면 방향으로 7-20ton 범위로 재차 가압하여 접촉면을 소성변형시킴으로써 용접하는 방식이다.Friction welding is performed by rotating the workpiece at 1600-2200 rpm for 1 minute while pressurizing the side of the workpiece stopped in the range of 3-10 ton to cause frictional heat at 1000-1400 ° C at the contact surface, In the range of 7-20tons in the direction of welding, and the welding is performed by plastic deformation of the contact surface.
마찰용접은 에너지절감과 작업장 내의 환경개선(가스, 연기, 분진, 소음의 일소), 작업공정의 단순화에 따른 생산성 향상과 가공비용의 저렴화 등의 요구로 인해, 최근에는 자동차, 항공기, 철도차량, 선박 및 각종 기계장치 분야에 광범위하게 적용하고 있다.Friction welding has recently been demanded by automobiles, airplanes, railway vehicles, automobiles, and automobiles due to the demand for energy saving and environmental improvement (gas, smoke, dust, noise) Ships and various mechanical devices.
한편, 대한민국특허청 출원번호 제10-2011-0031334호에는 종래기술로서, 마찰 용접장치가 개시되어 있다.On the other hand, Korean Patent Application No. 10-2011-0031334 discloses a friction welding apparatus as a prior art.
이에 대해 도 1을 참조하여 살펴보면, 테이블(4) 상부에 설치한 레일(10)에 하우징(12)이 전/후진 가능하게 미끄럼 결합되고, 상기 하우징(12)에는 회전척(16)이 스핀들(14)로 회전 가능하게 결합되며, 상기 스핀들(14)에는 구동모터(18)가 벨트(20)로 연결되면서 하우징(12)의 상단부에 고정 설치된다.Referring to FIG. 1, a
상기 하우징(12) 후미에는 전/후진 작용력을 제공하는 서보실린더(32)가 로드(36) 선단부를 결합하면서 테이블(4)에 고정 설치되고, 상기 회전척(16) 앞에는 소재(6)를 고정하는 바이스(8)가 위치하면서 테이블(4)에 고정 설치된다.A
상기와 같이 구성되는 종래기술의 작용을 설명하면, 먼저 회전척(16)과 바이스(8)에 각각 소재(6)가 물려지게 한 다음 서보실린더(32)에 작동 및 중지명령을 전달하여 회전척(16)을 전진 및 정지시킴으로써, 상기 회전척(16)의 소재(6)와 바이스(8)의 소재(6)가 서로 마주 접하게 한다.First, the
이후로, 구동모터(18)에 작동명령을 전달하여 회전척(16)을 회전시키고, 동시에 서보실린더(32)에 재차 작동명령을 전달하여 회전척(16)을 전진시키면, 상기 마주접한 소재(6)는 마찰열 및 가압력에 의해 소성변형 되면서 용접된다.Thereafter, when an operation command is transmitted to the
그렇지만 상기와 같은 종래의 기술은, 바이스(8)에 물려지는 소재(6)의 경우 보통 큰 지름의 재료가 고정되는 구조인 관계로, 작은 지름의 소재(6)를 마찰 용접하고자 할 경우에는 적용하지 못하게 되는 구조적인 문제점을 지니게 된다.However, in the conventional technique as described above, since the
다른 문제점으로는, 하우징(12) 후미에 설치되는 서보실린더(32) 1개가 회전척(16)을 전/후진시키면서 소재(6)를 가압하면서 용접하게 됨으로, 소재(6)에 대한 가압력이 증대하면 서보실린더(32)가 대형화됨으로 인해 용접장치(2)의 사이즈도 비례하여 대형화되는 문제점을 지닌다.Another problem is that one
이에, 이와 같은 문제점을 해결하기 위한 기술이 대한민국특허청 등록번호 제10-1184985호에 개시되어 있다.Therefore, a technique for solving such a problem is disclosed in Korean Patent Registration No. 10-1184985.
상기 문헌(대한민국특허청 등록번호 제10-1184985호)의 경우, 작은 지름 및 짧은 길이의 소재에서부터 큰 지름 및 긴 길이의 소재에 이르는 다양한 사이즈를 용접할 수 있도록 하기 위해, 콜릿척과 클램프부재를 테이블에서 교환하며 사용할 수 있도록 한 구조를 실현함으로써, 용접장치의 기능성을 향상시킬 수 있도록 하고 있다.In the case of the above-mentioned Korean Patent Registration No. 10-1184985, in order to weld various sizes ranging from small-diameter and short-length materials to large-diameter and long-length materials, a collet chuck and a clamping member are mounted on a table So that the function of the welding apparatus can be improved.
그런데, 현재까지 알려지고 있는 종래의 용접장치들은 모두가 주축 척을 순간적으로 정지시켜야 하는 브레이크 시스템이 반드시 구축되어야 하기 때문에, 구조가 복잡해짐은 물론 설치비와 유지보수비가 증가하는 문제점이 있다.However, the conventional welding apparatuses known to date have a problem that both the installation cost and the maintenance cost increase as well as the structure becomes complicated because all of the conventional welding apparatuses must have a brake system that instantaneously stops the main shaft chuck.
또한 브레이크 시스템이 구동되는 동안의 브레이크 타임이 별도로 소요되기 때문에 연속 작업이 불가능하여 대량 생산에의 차질이 빚어지는 문제점이 있으므로 이러한 점을 감안한 구조 보완이 요구된다.
In addition, since brake time is required separately during operation of the brake system, there is a problem that continuous operation can not be performed, which leads to problems in mass production.
본 발명의 목적은, 종래처럼 브레이크 시스템이 구축되지 않더라도 제1 부품소재와 제2 부품소재를 완제품 소재로 용접시킬 수 있기 때문에 구조가 단순하여 설치비와 유지보수비를 감소시킬 수 있으며, 종래와 달리 연속 작업이 가능하여 대량 생산을 이끌어낼 수 있는 마찰 용접기를 제공하는 것이다.
An object of the present invention is to provide a method of welding a first part material and a second part material by welding a finished part material without using a conventional brake system, And to provide a friction welding machine capable of performing mass production.
상기 목적은, 제1 부품소재를 척킹(chucking)하는 주축 척; 상기 주축 척에 연결되어 상기 주축 척이 회전되도록 동력을 제공하는 주축 회전용 서보모터; 상기 제1 부품소재에 마찰 용접되어 완제품 소제로 만들어질 제2 부품소재를 척킹하는 이송측 척; 상기 이송측 척에 연결되어 상기 이송측 척을 상기 주축 척 쪽으로 이송 가압하는 동력을 제공하는 이송 및 가압 서보모터; 및 상기 이송측 척에 연결되어 상기 이송측 척을 회전 구동시키는 이송측 척 회전 모듈을 포함하는 것을 특징으로 하는 마찰 용접기에 의해 달성된다.The object is achieved by a chuck shaft chucking a first component material; A main shaft rotation servo motor connected to the main shaft chuck to provide power to rotate the main shaft chuck; A transfer side chuck for chucking a second component material which is frictionally welded to the first part material and made into a finished article cleaner; A feed and press servo motor connected to the feed chuck to provide power for feeding and pressing the feed chuck to the main chuck; And a transfer side chuck rotation module connected to the transfer side chuck to rotationally drive the transfer side chuck.
상기 이송측 척 회전 모듈은, 상기 이송측 척이 회전되도록 동력을 제공하는 이송측 척 회전용 서보모터를 더 포함할 수 있다.The transfer side chuck rotation module may further include a transfer side chuck rotation servo motor for providing power to rotate the transfer side chuck.
상기 주축 회전용 서보모터, 상기 이송 및 가압 서보모터, 그리고 상기 이송측 척 회전용 서보모터를 컨트롤하는 컨트롤러를 더 포함할 수 있다.And a controller for controlling the main shaft rotation servo motor, the transfer and pressurization servo motor, and the transfer side chuck rotation servo motor.
상기 컨트롤러는, 상기 제2 부품소재가 상기 제1 부품소재에 접촉되도록 상기 이송측 척이 상기 주축 척 쪽으로 이송되도록 한 다음에 상기 이송측 척이 상기 주축 척과 동일한 속도와 동일한 방향으로 회전되면서 상기 주축 척으로 가압되도록 상기 이송측 척 회전용 서보모터와 상기 이송 및 가압 서보모터를 컨트롤할 수 있다.Wherein the controller is configured to cause the transfer side chuck to be transferred to the main shaft chuck such that the second component material contacts the first component material and then rotate the transfer side chuck in the same direction as the main shaft chuck, The transfer-side chuck rotation servo motor and the transfer and pressurization servo motor can be controlled so as to be pressed by the chuck.
상기 이송측 척 회전 모듈은, 상기 이송측 척 회전용 서보모터에 연결되는 구동 풀리; 상기 이송측 척에 연결되는 종동 풀리; 및 상기 구동 풀리와 상기 종동 풀리를 연결하는 벨트를 포함할 수 있다.The transfer side chuck rotation module includes: a drive pulley connected to the transfer side chuck rotation servomotor; A driven pulley connected to the transfer chuck; And a belt connecting the drive pulley and the driven pulley.
상기 주축 척에 연결되는 주축 스핀들; 및 상기 주축 스핀들에 연결되는 주축 회전 실린더를 더 포함할 수 있다.A main shaft spindle connected to the main shaft chuck; And a main shaft rotating cylinder connected to the main shaft spindle.
상기 이송측 척에 연결되는 이송측 스핀들; 및 상기 이송측 스핀들에 연결되는 이송측 회전 실린더를 포함할 수 있다.A transfer side spindle connected to the transfer side chuck; And a transfer side rotary cylinder connected to the transfer side spindle.
용접 작업이 진행되는 테이블; 상기 테이블 상에서 상기 이송측 척과 상기 이송측 척 회전 모듈을 일체로 이동 가능하게 지지하는 베드; 상기 테이블의 상부에 배치되는 LM 가이드; 및 상기 LM 가이드와 상기 베드에 연결되는 LM 블록을 더 포함할 수 있다.A table on which the welding operation is performed; A bed movably supporting the transfer-side chuck and the transfer-side chuck rotation module integrally on the table; An LM guide disposed at an upper portion of the table; And an LM block connected to the LM guide and the bed.
상기 이송 및 가압 서보모터에 연결되고 상기 베드에 결합되어 상기 베드를 이동시키는 볼 스크루를 더 포함할 수 있다.And a ball screw connected to the feed and press servo motor and coupled to the bed to move the bed.
상기 주축 척과 상기 이송측 척 사이에 업/다운(up/down) 이동 가능하게 배치되어 상기 주축 척과 상기 이송측 척으로 상기 제1 부품소재와 상기 제2 부품소재를 공급하는 소재 공급모듈을 더 포함할 수 있다.
Further comprising a material supply module arranged to be movable up / down between the main shaft chuck and the transfer side chuck to supply the first part material and the second part material to the main shaft chuck and the transfer side chuck can do.
본 발명에 따르면, 종래처럼 브레이크 시스템이 구축되지 않더라도 제1 부품소재와 제2 부품소재를 완제품 소재로 용접시킬 수 있기 때문에 구조가 단순하여 설치비와 유지보수비를 감소시킬 수 있으며, 종래와 달리 연속 작업이 가능하여 대량 생산을 이끌어낼 수 있는 효과가 있다.
According to the present invention, since the first part material and the second part material can be welded with the finished product material, even if the brake system is not built up as in the prior art, the structure can be simplified and the installation cost and the maintenance cost can be reduced. And thus it is possible to lead to mass production.
도 1은 종래기술에 따른 마찰 용접장치의 구성도이다.
도 2 내지 도 5는 각각 본 발명의 일 실시예에 따른 마찰 용접기에 의해 제1 부품소재와 제2 부품소재가 완제품 소재로 용접되는 과정을 단계적으로 도시한 도면들이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 마찰 용접기의 구성도이다.
도 7 내지 도 10은 각각 도 6의 요부 확대도로서, 도 2 내지 도 5에 대응되는 마찰 용접기의 동작도들이다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 마찰 용접기의 제어블록도이다.1 is a structural view of a friction welding apparatus according to the prior art.
FIGS. 2 to 5 are diagrams showing steps of welding the first component material and the second component material to the finished article material by a friction welding machine according to an embodiment of the present invention, respectively.
6 is a configuration diagram of a friction welding machine according to an embodiment of the present invention.
Figs. 7 to 10 are enlarged views of the main part of Fig. 6, respectively, and are operation diagrams of the friction welding machine corresponding to Figs. 2 to 5. Fig.
11 is a control block diagram of a friction welding machine according to an embodiment of the present invention.
이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
도 2 내지 도 5는 각각 본 발명의 일 실시예에 따른 마찰 용접기에 의해 제1 부품소재와 제2 부품소재가 완제품 소재로 용접되는 과정을 단계적으로 도시한 도면들이다.FIGS. 2 to 5 are diagrams showing steps of welding the first component material and the second component material to the finished article material by a friction welding machine according to an embodiment of the present invention, respectively.
도 2 내지 도 5를 참조하여 제1 부품소재와 제2 부품소재를 완제품 소재로 용접시키는 과정을 간략하게 알아본다.The process of welding the first part material and the second part material to the finished article material will be briefly described with reference to FIGS. 2 to 5.
우선, 도 6에 도시된 소재 공급모듈(115)을 통해 주축 척(120)에 제1 부품소재를, 그리고 이송측 척(130)에 제2 부품소재를 공급하여 주축 척(120)과 이송측 척(130)에 제1 및 제2 부품소재가 각각 척킹되도록 한다.First, the first component material is supplied to the
제1 및 제2 부품소재의 척킹이 완료되면 도 2처럼 주축 척(120)이 회전을 개시한다. 이어, 도 3처럼 이송측 척(130)이 주축 척(120)에 접근되어 제1 부품소재에 제2 부품소재가 접촉되도록 한다. 이때는 이송측 척(130)이 회전되지 않으며, 이러한 작용으로 인해 제1 및 제2 부품소재의 접촉면에서 1000-1400℃의 마찰열이 발생된다.When the chucking of the first and second component materials is completed, the
다음, 도 3과 같이 제1 부품소재에 제2 부품소재가 접촉된 상태에서 도 4처럼 이송측 척(130)을 주축 척(120)과 동일한 속도와 동일한 방향으로 회전시키면서 이송측 척(130)을 주축 척(120) 쪽으로 가압한다. 즉 이송측 척(130)을 도 4처럼 7-20ton 범위로 A 방향으로 재차 가압한다.3, the transfer-
그러면 제1 및 제2 부품소재의 접촉면이 소성변형되면서 제1 부품소재가 제2 부품소재에 마치 파묻히는 형태로 제1 및 제2 부품소재가 완제품 소재로 용접될 수 있다.The first and second component materials may be welded to the finished part material in such a manner that the first component material is buried in the second component material while the contact surfaces of the first and second component materials are plastically deformed.
이후, 도 5처럼 이송측 척(130)을 주축 척(120)에 대해 B 방향으로 이동시킴으로써 원하는 완제품 소재를 얻을 수 있으며, 이후 연속 작업을 통해 완제품 소재를 생산해낼 수 있다.5, a desired finished product material can be obtained by moving the
이와 같은 구조와 동작을 갖는 본 실시예의 경우, 종래처럼 브레이크 시스템이 구축되지 않더라도 제1 부품소재와 제2 부품소재를 완제품 소재로 용접시킬 수 있기 때문에 구조가 단순하여 설치비와 유지보수비를 감소시킬 수 있으며, 종래와 달리 연속 작업이 가능하여 대량 생산을 이끌어낼 수 있게 된다.In this embodiment having such a structure and operation, since the first part material and the second part material can be welded with the finished product material, even if the brake system is not constructed as in the prior art, the structure can be simplified and the installation cost and the maintenance cost can be reduced And it is possible to carry out continuous operation unlike the prior art, thereby leading to mass production.
이하, 마찰 용접기의 구체적인 구조에 대해 도 6 내지 도 11을 참조하여 설명한다.Hereinafter, the specific structure of the friction welding machine will be described with reference to Figs. 6 to 11. Fig.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 마찰 용접기의 구성도, 도 7 내지 도 10은 각각 도 6의 요부 확대도로서, 도 2 내지 도 5에 대응되는 마찰 용접기의 동작도들, 그리고 도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 마찰 용접기의 제어블록도이다.Fig. 6 is a structural view of a friction welding machine according to an embodiment of the present invention, Figs. 7 to 10 are respectively enlarged views of Fig. 6, operation diagrams of friction welding machines corresponding to Figs. 2 to 5, Is a control block diagram of a friction welding machine according to an embodiment of the present invention.
이들 도면을 참조하면, 본 실시예의 마찰 용접기는 테이블(110), 주축 척(120), 이송측 척(130), 이송 및 가압 서보모터(140), 이송측 척 회전 모듈(150), 그리고 컨트롤러(170)를 포함할 수 있다.Referring to these drawings, the friction welding machine of the present embodiment includes a table 110, a
테이블(110)은 도 2 내지 도 5처럼 제1 및 제2 부품소재가 완제품 소재로 용접되는 작업 공간을 이룬다. 도시하지는 않았으나 테이블(110)의 하부에는 높이 조절용 푸트부재가 결합될 수 있다.The table 110 forms a work space in which the first and second component materials are welded to the finished article material, as shown in Figs. Although not shown, a height adjusting foot member may be coupled to a lower portion of the table 110.
테이블(110)의 상하부 공간에 주축 척(120), 이송측 척(130), 이송 및 가압 서보모터(140), 이송측 척 회전 모듈(150), 그리고 컨트롤러(170) 등의 부품들이 장착될 수 있다.Parts such as the
주축 척(120)은 테이블(110)의 일측에 위치 고정되며, 해당 위치에서 제1 부품소재를 척킹(chucking)한다.The
제1 부품소재는 용접 작업이 완료된 이후에, 소재 공급모듈(115)에 의해 주축 척(120)으로 전달 공급된다.After the welding operation is completed, the first component material is delivered to the
용접 작업 시 주축 척(120)은 계속해서 회전된다. 예컨대, 1분에 1600-2200rpm 정도로 회전되면서 제1 부품소재를 회전시킨다. 이를 위해, 주축 회전용 서보모터(123)가 마련된다.During the welding operation, the
주축 회전용 서보모터(123)는 주축 척(120)에 연결되어 주축 척(120)이 회전되도록 동력을 제공한다. 주축 회전용 서보모터(123)로부터의 회전 동력은 풀리와 벨트 방식에 의해 주축 척(120)으로 전달될 수 있다.The main shaft return
이 외에, 주축 척(120)에는 주축 스핀들(121)이 연결되고, 주축 스핀들(121)에는 주축 회전 실린더(122)가 연결된다.In addition, the
이송측 척(130)은 제1 부품소재에 마찰 용접되어 완제품 소제로 만들어질 제2 부품소재가 척킹되는 장소를 형성한다.The transfer-
제2 부품소재는 용접 작업이 완료된 이후에, 소재 공급모듈(115)에 의해 이송측 척(130)으로 전달 공급된다.After the welding operation is completed, the second component material is transferred and supplied to the transfer-
이송측 척(130)에는 이송측 스핀들(131)이 연결되며, 이송측 스핀들(131)에는 이송측 회전 실린더(132)가 연결되며, 이들은 이송측 척 회전 모듈(150)과 함께 베드(170)라는 구조물에 일체로 연결된다.The
따라서 베드(170)가 이동되는 경우, 이송측 척(130)을 비롯하여 이송측 스핀들(131), 이송측 회전 실린더(132) 및 이송측 척 회전 모듈(150) 모두가 함께 이동된다.Therefore, when the
이송측 척(130)은 주축 척(120)과 달리 테이블(110)의 타측에 위치서 이동 가능하게 마련된다.Unlike the
이송측 척(130)이 주축 척(120)에 대해 접근 또는 이격되거나 제1 및 제2 부품소재가 서로 접촉된 때 이송측 척(130)을 주축 척(120) 쪽으로 강하게 가압하기 위해 이송 및 가압 서보모터(140)가 적용된다.When the
다시 말해, 이송 및 가압 서보모터(140)는 이송측 척(130)에 연결되어 이송측 척(130)을 주축 척(120) 쪽으로 이송 가압하는 동력을 제공한다.In other words, the feed and
이송 및 가압 서보모터(140)의 동력에 의해 이송측 척(130)과 그에 부속되는 구성들이 함께 이동될 수 있도록 볼 스크루(141), LM 가이드(142) 및 LM 블록(143)이 적용된다.The
볼 스크루(141)는 그 단부가 이송 및 가압 서보모터(140)에 연결되고, 나머지 부분은 스크루 너트(미도시)를 통해 베드(170)에 결합된다.The
LM 가이드(142)는 테이블(110)의 상부에 레일처럼 길게 배치되며, LM 블록(143)은 LM 가이드(142)와 베드(170)에 연결된다.The
이에, 이송 및 가압 서보모터(140)가 동작되어 볼 스크루(141)를 회전시키면 볼 스크루(141)에 연결되는 베드(170)가 LM 가이드(142) 및 LM 블록(143)의 작용으로 가이드되면서 전후진 이동될 수 있다.When the feed and
한편, 본 실시예의 경우, 종래기술과 달리 이송측 척 회전 모듈(150)이 더 갖춰진다.On the other hand, in the case of the present embodiment, the transfer side
이송측 척 회전 모듈(150)은 이송측 척(130)에 연결되어 이송측 척(130)을 예컨대, 1분에 1600-2200rpm 정도로 회전 구동시키는 역할을 한다. 따라서 제2 부품소재 역시 종전과 달리 회전될 수 있다.The transfer side
이처럼 이송측 척 회전 모듈(150)은 이송측 척(130)에 연결되어 마련되는 경우, 종래처럼 브레이크 시스템이 구축되지 않더라도 제1 부품소재와 제2 부품소재를 완제품 소재로 용접시킬 수 있기 때문에 구조가 단순하여 설치비와 유지보수비를 감소시킬 수 있다.In this way, when the transfer side
또한 종래처럼 브레이크 시스템을 구동시키기 위한 별도 시간이 필요치 않기 때문에 연속 작업이 가능하여 대량 생산을 이끌어낼 수 있다.In addition, since there is no need for a separate time for driving the brake system as in the prior art, continuous operation is possible and mass production can be achieved.
이러한 이송측 척 회전 모듈(150)은, 이송측 척(130)이 회전되도록 동력을 제공하는 이송측 척 회전용 서보모터(151)와, 이송측 척 회전용 서보모터(151)에 연결되는 구동 풀리(152)와, 이송측 척(130)에 연결되는 종동 풀리(153)와, 구동 풀리(152)와 종동 풀리(153)를 연결하는 벨트(154)를 포함할 수 있다.The transfer side
이에, 컨트롤러(160)에 의해 이송측 척 회전용 서보모터(151)가 구동되면 이의 구동력이 구동 풀리(152), 벨트(154) 및 종동 풀리(153)를 통해 이송측 척(130)으로 전해질 수 있기 때문에, 이송측 척(130)은 정해진 방향과 속도로 회전될 수 있다.When the transfer side
소재 공급모듈(115)은 도 6에 도시된 바와 같이, 주축 척(120)과 이송측 척(130) 사이에 업/다운(up/down) 이동 가능하게 배치되어 용접작업이 완료된 이후에, 주축 척(120)과 이송측 척(130)으로 제1 부품소재와 제2 부품소재를 개별적으로 공급하는 역할을 한다.6, the
마지막으로, 컨트롤러(160)는 주축 회전용 서보모터(122), 이송 및 가압 서보모터(140), 그리고 이송측 척 회전용 서보모터(151)를 컨트롤한다.Finally, the
특히, 컨트롤러(160)는 제2 부품소재가 제1 부품소재에 접촉되도록 이송측 척(130)이 주축 척(120) 쪽으로 이송되도록 한 다음에 이송측 척(130)이 주축 척(120)과 동일한 속도와 동일한 방향으로 회전되면서 주축 척(120)으로 가압되도록 이송측 척 회전용 서보모터(151)와 이송 및 가압 서보모터(140)를 컨트롤한다.Particularly, the
이러한 역할을 수행하는 컨트롤러(160)는, 도 11에 도시된 바와 같이, 중앙처리장치(161, CPU), 메모리(162, MEMORY), 서포트 회로(163, SUPPORT CIRCUIT)를 포함할 수 있다.The
중앙처리장치(161)는 본 실시예에서 컨트롤러(160)가 주축 회전용 서보모터(122), 이송 및 가압 서보모터(140), 그리고 이송측 척 회전용 서보모터(151)를 컨트롤하기 위해서 산업적으로 적용될 수 있는 다양한 컴퓨터 프로세서들 중 하나일 수 있다.The
메모리(162, MEMORY)는 중앙처리장치(161)와 연결된다. 메모리(162)는 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체로서 로컬 또는 원격지에 설치될 수 있으며, 예를 들면 랜덤 액세스 메모리(RAM), ROM, 플로피 디스크, 하드 디스크 또는 임의의 디지털 저장 형태와 같이 쉽게 이용가능한 적어도 하나 이상의 메모리이다.The memory 162 (MEMORY) is connected to the
서포트 회로(163, SUPPORT CIRCUIT)는 중앙처리장치(161)와 결합되어 프로세서의 전형적인 동작을 지원한다. 이러한 서포트 회로(163)는 캐시, 파워 서플라이, 클록 회로, 입/출력 회로, 서브시스템 등을 포함할 수 있다.A support circuit 163 (SUPPORT CIRCUIT) is coupled with the
본 실시예에서 컨트롤러(160)는 주축 회전용 서보모터(122), 이송 및 가압 서보모터(140), 그리고 이송측 척 회전용 서보모터(151)를 컨트롤하는데 이러한 일련의 프로세스 등은 메모리(162)에 저장될 수 있다.In the present embodiment, the
전형적으로는 소프트웨어 루틴이 메모리(162)에 저장될 수 있다. 소프트웨어 루틴은 또한 다른 중앙처리장치(미도시)에 의해서 저장되거나 실행될 수 있다.Typically, a software routine may be stored in the
본 발명에 따른 프로세스는 소프트웨어 루틴에 의해 실행되는 것으로 설명하였지만, 본 발명의 프로세스들 중 적어도 일부는 하드웨어에 의해 수행되는 것도 가능하다.Although processes according to the present invention are described as being performed by software routines, it is also possible that at least some of the processes of the present invention may be performed by hardware.
이처럼, 본 발명의 프로세스들은 컴퓨터 시스템 상에서 수행되는 소프트웨어로 구현되거나 또는 집적 회로와 같은 하드웨어로 구현되거나 또는 소프트웨어와 하드웨어의 조합에 의해서 구현될 수 있다.As such, the processes of the present invention may be implemented in software executed on a computer system, or in hardware such as an integrated circuit, or in combination of software and hardware.
이하, 마찰 용접기의 동작에 대해 도 2 내지 도 5, 그리고 도 7 내지 도 11을 참조하여 설명한다.Hereinafter, the operation of the friction welding machine will be described with reference to Figs. 2 to 5, and Figs. 7 to 11. Fig.
우선, 도 2 및 도 7처럼 주축 척(120)과 이송측 척(130)이 서로 이격된 상태에서 소재 공급모듈(115)의 업(up) 동작에 의해 주축 척(120)에 제1 부품소재가, 그리고 이송측 척(130)에 제2 부품소재가 공급된다.2 and 7, the
주축 척(120)과 이송측 척(130)은 드릴 헤드와 같은 형태를 취하기 때문에 제1 및 제2 부품소재를 견고하게 척킹할 수 있다.Since the
제1 및 제2 부품소재의 척킹이 완료되면, 컨트롤러(160)가 주축 회전용 서보모터(123)를 컨트롤하며, 이러한 주축 회전용 서보모터(123)의 동작에 의해 도 2 및 도 7처럼 주축 척(120)이 회전된다. 예컨대, 1분에 1600-2200rpm 정도로 주축 척(120)이 회전되면서 제1 부품소재를 회전시킨다.When the chucking of the first and second component materials is completed, the
다음, 도 3 및 도 8처럼 컨트롤러(160)가 이송 및 가압 서보모터(140)를 컨트롤하며, 이러한 이송 및 가압 서보모터(140)의 동작에 의해 이송측 척(130)이 주축 척(120)에 접근되어 제1 부품소재에 제2 부품소재가 접촉되도록 한다. 이때는 이송측 척(130)이 회전되지 않으며, 제1 및 제2 부품소재의 접촉으로 인해 제1 및 제2 부품소재의 접촉면에서 1000-1400℃의 마찰열이 발생된다.3 and 8, the
제1 및 제2 부품소재가 서로 접촉되고 이곳에서 마찰열이 발생되면, 도 4 및 도 9처럼 컨트롤러(160)가 이송 및 가압 서보모터(140)와 더불어 이송측 척 회전 모듈(150)의 이송측 척 회전용 서보모터(151)를 컨트롤한다.When the first and second component materials are brought into contact with each other and frictional heat is generated here, the
컨트롤러(160)에 의한 이송 및 가압 서보모터(140) 및 이송측 척 회전 모듈(150)의 컨트롤에 의해 이송측 척(130)은 주축 척(120)과 동일한 속도와 동일한 방향으로 회전되면서 이송측 척(130)이 주축 척(120) 쪽으로 가압된다. 즉 이송측 척(130)은 7-20ton 범위로 도 4의 A 방향으로 재차 가압된다.The
이처럼 이송측 척(130)을 주축 척(120)과 동일한 속도와 동일한 방향으로 회전시키면서 주축 척(120) 쪽으로 가압하게 되면 제1 및 제2 부품소재의 접촉면이 소성변형되면서 제1 부품소재가 제2 부품소재에 마치 파묻히는 형태로 제1 및 제2 부품소재가 완제품 소재로 용접될 수 있다.When the
이후, 도 5 및 도 10처럼 이송측 척(130)을 주축 척(120)에 대해 B 방향(도 5 참조)으로 이동시킴으로써 원하는 완제품 소재를 얻을 수 있으며, 이후 연속 작업을 통해 완제품 소재를 생산해낼 수 있다.5 and 10, a desired finished product material can be obtained by moving the
이와 같은 구조와 방법을 갖는 본 실시예에 따르면, 종래처럼 브레이크 시스템이 구축되지 않더라도 제1 부품소재와 제2 부품소재를 완제품 소재로 용접시킬 수 있기 때문에 구조가 단순하여 설치비와 유지보수비를 감소시킬 수 있으며, 종래와 달리 연속 작업이 가능하여 대량 생산을 이끌어낼 수 있게 된다.According to this embodiment having such a structure and method, since the first part material and the second part material can be welded with the finished product material, even if the brake system is not constructed as in the prior art, the structure is simple and the installation cost and the maintenance cost are reduced And it is possible to carry out continuous operation unlike the prior art, thereby enabling mass production to be achieved.
이와 같이 본 발명은 기재된 실시예에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형할 수 있음은 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다. 따라서 그러한 수정예 또는 변형예들은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 하여야 할 것이다.
It will be apparent to those skilled in the art that various modifications and variations can be made in the present invention without departing from the spirit or scope of the invention. Accordingly, such modifications or variations are intended to fall within the scope of the appended claims.
110 : 테이블 115 : 소재 공급모듈
120 : 주축 척 121 : 주축 스핀들
122 : 주축 회전 실린더 123 : 주축 회전용 서보모터
130 : 이송측 척 131 : 이송측 스핀들
132 : 이송측 회전 실린더 140 : 이송 및 가압 서보모터
141 : 볼 스크루 142 : LM 가이드
143 : LM 블록 150 : 이송측 척 회전 모듈
151 : 이송측 척 회전용 서보모터 152 : 구동 풀리
153 : 종동 풀리 154 : 벨트
160 : 컨트롤러 170 : 베드110: Table 115: Material supply module
120: main shaft chuck 121: main shaft spindle
122: Spindle rotating cylinder 123: Servo motor for spindle rotation
130: Feed side chuck 131: Feed side spindle
132: Feed side rotation cylinder 140: Feed and press servo motor
141: Ball Screw 142: LM Guide
143: LM block 150: Feed side chuck rotation module
151: Servo motor for feed side chuck rotation 152: Driving pulley
153: driven pulley 154: belt
160: Controller 170: Bed
Claims (10)
상기 주축 척에 연결되어 상기 주축 척이 회전되도록 동력을 제공하는 주축 회전용 서보모터;
상기 제1 부품소재에 마찰 용접되어 완제품 소제로 만들어질 제2 부품소재를 척킹하는 이송측 척;
상기 이송측 척에 연결되어 상기 이송측 척을 상기 주축 척 쪽으로 이송 가압하는 동력을 제공하는 이송 및 가압 서보모터;
상기 이송측 척에 연결되어 상기 이송측 척을 회전 구동시키는 이송측 척 회전 모듈;
상기 제1 및 제2 부품소재가 완제품으로 용접되는 작업 공간으로, 상하부 공간에 상기 주축 척, 상기 주축 회전용 서보모터, 상기 이송측 척, 상기 이송 및 가압 서보모터, 상기 이송측 척 회전 모듈이 장착되며, 하부에 높이 조절용 푸트가 결합된 테이블; 및
상기 주축 척과 상기 이송측 척 사이에 업/다운(up/down) 이동 가능하게 배치되어, 용접 작업이 완료된 이후에, 상기 주축 척과 상기 이송측 척으로 상기 제1 부품소재와 상기 제2 부품소재를 개별적으로 공급하는 소재 공급모듈을 포함하는 것을 특징으로 하는 마찰 용접기.
A main shaft chuck for chucking the first component material;
A main shaft rotation servo motor connected to the main shaft chuck to provide power to rotate the main shaft chuck;
A transfer side chuck for chucking a second component material which is frictionally welded to the first part material and made into a finished article cleaner;
A feed and press servo motor connected to the feed chuck to provide power for feeding and pressing the feed chuck to the main chuck;
A transfer side chuck rotation module connected to the transfer side chuck to rotationally drive the transfer side chuck;
Wherein the main spindle chuck, the main spindle rotation servomotor, the feed side chuck, the feed and press servo motor, and the feed side chuck rotation module are mounted on upper and lower spaces in a work space in which the first and second component materials are welded as finished products, A table with a height adjusting foot at the bottom; And
Wherein the first part material and the second part material are arranged to be movable up and down between the main shaft chuck and the transfer side chuck so that after the welding operation is completed, And a material supply module for individually supplying the friction material.
상기 이송측 척 회전 모듈은,
상기 이송측 척이 회전되도록 동력을 제공하는 이송측 척 회전용 서보모터를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 마찰 용접기.
The method according to claim 1,
The transfer side chuck rotation module includes:
Further comprising a feed-side chuck rotation servomotor for providing power to rotate the feed-side chuck.
상기 주축 회전용 서보모터, 상기 이송 및 가압 서보모터, 그리고 상기 이송측 척 회전용 서보모터를 컨트롤하는 컨트롤러를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 마찰 용접기.
3. The method of claim 2,
Further comprising a controller for controlling said main shaft rotation servo motor, said feed and press servo motor, and said feed side chuck rotation servo motor.
상기 컨트롤러는, 상기 제2 부품소재가 상기 제1 부품소재에 접촉되도록 상기 이송측 척이 상기 주축 척 쪽으로 이송되도록 한 다음에 상기 이송측 척이 상기 주축 척과 동일한 속도와 동일한 방향으로 회전되면서 상기 주축 척으로 가압되도록 상기 이송측 척 회전용 서보모터와 상기 이송 및 가압 서보모터를 컨트롤하는 것을 특징으로 하는 마찰 용접기.
The method of claim 3,
Wherein the controller is configured to cause the transfer side chuck to be transferred to the main shaft chuck such that the second component material contacts the first component material and then rotate the transfer side chuck in the same direction as the main shaft chuck, And said feed-side chuck rotation servomotor and said feed and press servomotor are controlled so as to be pressed by said chuck.
상기 이송측 척 회전 모듈은,
상기 이송측 척 회전용 서보모터에 연결되는 구동 풀리;
상기 이송측 척에 연결되는 종동 풀리; 및
상기 구동 풀리와 상기 종동 풀리를 연결하는 벨트를 포함하는 것을 특징으로 하는 마찰 용접기.
3. The method of claim 2,
The transfer side chuck rotation module includes:
A drive pulley connected to the transfer side chuck rotation servomotor;
A driven pulley connected to the transfer chuck; And
And a belt connecting said drive pulley and said driven pulley.
상기 주축 척에 연결되는 주축 스핀들; 및
상기 주축 스핀들에 연결되는 주축 회전 실린더를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 마찰 용접기.
The method according to claim 1,
A main shaft spindle connected to the main shaft chuck; And
And a spindle rotating cylinder connected to the spindle spindle.
상기 이송측 척에 연결되는 이송측 스핀들; 및
상기 이송측 스핀들에 연결되는 이송측 회전 실린더를 포함하는 것을 특징으로 하는 마찰 용접기.
The method according to claim 1,
A transfer side spindle connected to the transfer side chuck; And
And a transfer side rotary cylinder connected to the transfer side spindle.
상기 테이블 상에서 상기 이송측 척과 상기 이송측 척 회전 모듈을 일체로 이동 가능하게 지지하는 베드;
상기 테이블의 상부에 배치되는 LM 가이드; 및
상기 LM 가이드와 상기 베드에 연결되는 LM 블록을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 마찰 용접기.
The method according to claim 1,
A bed movably supporting the transfer-side chuck and the transfer-side chuck rotation module integrally on the table;
An LM guide disposed at an upper portion of the table; And
And a LM block connected to the LM guide and the bed.
상기 이송 및 가압 서보모터에 연결되고 상기 베드에 결합되어 상기 베드를 이동시키는 볼 스크루를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 마찰 용접기.
9. The method of claim 8,
Further comprising a ball screw connected to the feed and press servo motor and coupled to the bed to move the bed.
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