KR101422597B1

KR101422597B1 - 마찰 교반 용접 장치

Info

Publication number: KR101422597B1
Application number: KR1020140056535A
Authority: KR
Inventors: 박정욱; 김우천; 서영제
Original assignee: 주식회사 디알액시온
Priority date: 2014-05-12
Filing date: 2014-05-12
Publication date: 2014-07-23

Abstract

본 발명은 마찰 교반 용접 장치에 관한 것으로, 본 발명에 따르면 상호 마주보도록 설치된 상부 및 하부금형과, 상기 상부금형에 설치되고, 상기 상부금형에 구비된 제1 서보모터에 의해 상기 하부금형을 향해 승하강되는 상부지그와, 상기 하부금형의 상부면에 설치되고, 상기 하부금형에 구비된 제2 서보모터에 의해 회전되는 하부지그 및, 상기 상부지그의 하부면 소정 위치에 원주방향을 따라 일정간격 이격되게 설치된 복수개의 비틀림방지구를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

Description

마찰 교반 용접 장치{APPARATUS FOR FRICTION STIR WELDING}

본 발명은 마찰 교반 용접 장치에 관한 것으로, 보다 구체적으로 설명하면, 모터 하우징의 내부에 수냉을 위한 관로가 형성되도록 내부 케이스 및 외부 케이스를 조립한 후 그 양단부를 용접하는 마찰 교반 용접 장치에 관한 것이다.

일반적으로 내부에 연속적인 관로가 형성된 모터 하우징을 제조하기 위해서는, 각각에 관로를 구성하는 홈이 형성된 내부 케이스 및 외부 케이스를 별도로 준비한 후에, 이들 내부 및 외부 케이스를 조립해야 한다. 이렇게 함으로써, 내부 및 외부 케이스에 형성된 홈들이 하나의 연속적인 관로를 구성한다.

이러한 방식은 전기자동차 등에 사용되는 모터 하우징을 제조할 때 적용되는 것으로 즉, 모터 동작시 발생하는 열을 냉각시키기 위해 케이스 내부를 수냉 방식으로 냉각하기 위한 수냉용 관로가 형성된 모터 하우징을 제조하기 위해 사용된다.

수냉 방식의 모터 하우징을 제작하기 위한 방법으로, 상호 조립에 의해 내부에 수냉용 관로가 형성되는 내부 케이스 및 외부 케이스를 별도로 다이캐스팅하여 제작한 후, 이를 서로 조립한 다음 그 양단부를 아크 용접에 의해 용접하는 방법이 사용되고 있다.

도 1에서 보듯이, 모터 하우징(10)은 내부 케이스(20) 및 외부 케이스(30)를 서로 조립하여 형성된다. 여기서, 내부 케이스(20)의 외면 및 외부 케이스(30)의 내면에는 각각 관로홈(22, 32)이 형성되어 있으며, 내부 케이스(20) 및 외부 케이스(30)를 조립하게 되면, 이 관로홈(22, 32)들이 관로를 형성하게 된다. 이렇게 형성된 관로는 외부 케이스(30)에 형성된 인렛(24; Inlet) 및 아웃렛(26; Outlet)에 연결되며, 모터 동작시 인렛(24)을 통해 주입된 냉각수가 관로를 거쳐 아웃렛(26)으로 배출됨으로써, 냉각수의 순환에 의해 모터 동작시 발생하는 열을 냉각시키게 된다.

한편, 냉각을 위해 순환되는 냉각수가 유출되지 않도록 모터 하우징(10)의 단부(A)를 밀봉해야 하는데, 종래에는 이를 위해 내부 케이스(20) 및 외부 케이스(30)의 양 단부를 아크 용접을 통해 밀봉하였다. 그러나, 종래의 아크 용접 방식은 내부 케이스(20) 및 외부 케이스(30)의 재질 내부에 다량의 기공을 형성하기 때문에, 냉각수의 효과적인 밀봉이 어렵다. 즉, 아크 용접된 내부 케이스(20) 및 외부 케이스(30)의 용접부에 기공이 형성되면, 냉각수의 수압을 견디기 어려워 모터 동작시 냉각수의 누수가 발생하는 문제를 야기한다.

따라서, 본 발명은 전술한 문제점을 해결하고자 하는 것으로, 모터 하우징의 내부에 수냉용 관로를 형성하기 위해 내부 케이스 및 외부 케이스의 양단부를 용접하여 냉각수의 누수를 효과적을 방지할 수 있는 마찰 교반 용접 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 및 기타 본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 실시예에 따르면, 상호 마주보도록 설치된 상부 및 하부금형과, 상기 상부금형의 하부면에 설치되고, 상기 상부금형에 구비된 제1 서보모터에 의해 상기 하부금형을 향해 승하강되는 상부지그와, 상기 하부금형의 상부면에 설치되고, 상기 하부금형에 구비된 제2 서보모터에 의해 회전되는 하부지그 및, 상기 상부지그의 하부면 소정 위치에 원주방향을 따라 일정간격 이격되게 설치된 복수개의 비틀림방지구를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 마찰 교반 용접 장치를 제공한다.

상기 상부지그의 하부면에는 상기 상부지그의 이동거리를 제한하는 스토퍼가 상기 복수개의 비틀림방지구로부터 일정간격 이격되게 설치되는 것을 특징으로 한다.

상기 스토퍼의 하부면 소정 위치에는 리미트 스위치가 구비되는 것을 특징으로 한다.

상기 스토퍼의 외주면 소정 위치에는 반사부재가 설치되고, 상기 하부금형의 상부면 소정 위치에는 상기 반사부재에 광원을 조사하는 발광부와 상기 반사부재에 의해 반사된 광원을 수신하는 수광부로 구성된 광센서가 마련되는 것을 특징으로 한다.

전술한 구성을 갖는 본 발명에 따르면, 모터 하우징의 내부에 수냉용 관로를 형성하기 위해 내부 케이스 및 외부 케이스의 양단부를 용접하여 냉각수의 누수를 효과적을 방지할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 일반적인 모터케이스의 단면도.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 마찰 교반 용접 장치를 개략적으로 도시하는 측면도.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부도면을 참조하면 보다 상세히 설명하기로 한다. 이 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다.

또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로, 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 하여 내려져야 할 것이다.

도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 마찰 교반 용접 장치를 개략적으로 도시하는 측면도이다.

도 2를 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 마찰 교반 용접 장치(100)는 모터 하우징(10)의 내부에 수냉을 위한 관로가 형성되도록 내부 케이스(20) 및 외부 케이스(30)를 조립한 후 그 양단부를 용접하는 것으로서, 상부 및 하부금형(110, 120), 상부지그(112), 하부지그(122), 비틀림방지구(130)를 포함하여 이루어진다.

상부 및 하부금형(110, 120)은 상호 마주게 설치되고, 각각 제1 서보모터(110a), 제2 서보모터(120a)를 구비한다.

상부지그(112)는 모터 하우징(10)의 내부 케이스(20)가 안착되는 것으로서, 상부금형(110)에 설치되어 제1 서보모터(110a)에 의해 하부지그(122)를 향해 승하강된다.

이때, 상부지그(112)는 제1 서보모터(110a)에 의해 원활하게 하부지그(122)를 향해 승하강될 수 있게 상부금형(110)에 설치된 레일(110b)에 슬라이드 가능하게 결합되는 것이 바람직하다.

또한, 상부지그(112)의 하부면에는 후술하는 복수개의 비틀림방지구(130)로부터 일정간격 이격되게 스토퍼(114)가 설치되는데, 이는 상부지그(112)가 하부지그(122)를 향해 이동되는 거리를 제한하여, 상부 및 하부지그(112, 122)에 각각 안착된 내부 및 외부 케이스(20, 30)의 단부가 상호 일치되도록 하여 용접 불량이 발생되는 것을 방지한다.

이러한, 스토퍼(114)의 하부면 소정 위치에는 상부지그(112)의 이동 거리를 제한하는 리미트 스위치(116)가 구비된다.

한편, 광센서(118)를 이용하여 상부지그(112)의 이동 거리를 제한하는 것도 가능하다. 이와 같은, 광센서(118)는 사각 또는 원형 형상의 몸체(118a)와, 몸체(118a)의 내부에 설치된 발광부(118b)와 수광부(118c)로 이루어진다.

이때, 스토퍼(114)의 외주면 소정 위치에는 리미트 스위치(116) 대신에 반사부재(117)가 설치되는데, 이는 발광부(118b)에서 조사된 광원이 반사부재(117)에 의해 반사되어 수광부(118c)로 수신되었을 때 제1 서보모터(110a)의 작동을 중지시켜 상부지그(112)의 하강을 정지시킨다.

하부지그(122)는 모터 하우징(10)의 외부 케이스(30)가 안착되는 것으로서, 하부금형(120)의 상부면에 설치되고, 제2 서보모터(120a)에 의해 회전된다.

아울러, 상부지그(112) 및 하부지그(122) 각각에는 내부 케이스(20)와 외부 케이스(30)를 고정하는 클램프(112a, 122a)가 구비되는데, 이 클램프(112a, 122a)는 공지의 기술이므로 상세한 설명을 생략하기로 한다.

비틀림방지구(130)는 상부지그(112)의 하부면 소정 위치에 원주방향을 따라 일정간격 이격되게 설치되어, 상부지그(112)에 안착되는 내부 케이스(20)의 내측면을 지지한다.

즉, 상부지그(112)와 하부지그(122)에 각각 안착된 내부 및 외부 케이스(20, 30)의 단부가 맞닿은 상태에서 하부지그(122)가 회전할 때 발생하는 회전력에 의해 상부지그(112)에 안착된 내부 케이스(20)에 비틀림 현상이 발생되지 않게 내부 케이스(20)의 내측면을 지지한다.

이하, 전술한 바와 같은 구성으로 이루어진 본 발명의 일실시예에 따른 마찰 교반 용접 장치의 작동을 설명하기로 한다.

먼저, 내부 케이스(20)와 외부 케이스(30)를 각각 상부 및 하부 지그(112, 122)에 안착시킨 후, 클램프(112a, 122a)로 고정시킨다.

이후, 제1 서보모터(110a)를 작동시켜 내부 및 외부 케이스(20, 30)의 양단부가 일치되도록 상부지그(112)를 하부지그(122)를 향해 하강시킨다. 이때, 상부지그(112)의 하강 거리는 상부지그(122)의 하부면에는 설치된 스토퍼(114)에 의해 결정된다.

계속해서, 내부 및 외부 케이스(20, 30)의 양단부가 일치된 상태에서 제2 서보모터(120a)를 작동시키면, 하부지그(122)가 회전을 하면서 내부 및 외부 케이스(20, 30)의 양단부에는 마찰열이 발생하게 되고, 이 마찰열에 의해 내부 및 외부 케이스(20, 30)의 양단부는 접합이 된다.

따라서, 본 발명의 일실시예에 따른 마찰 교반 용접 장치에 의하면, 모터 하우징의 내부에 수냉용 관로를 형성하기 위해 내부 케이스 및 외부 케이스의 양단부를 용접하여 냉각수의 누수를 효과적을 방지할 수 있는 효과가 있다.

이상 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부도면을 참조하여 설명하였지만, 당해 기술 분야에 숙련된 사람은 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경할 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

110; 상부금형
110a; 제1 서보모터
110b; 레일
112; 상부지그
112a; 클램프
114; 스토퍼
116; 리미트스위치
117; 반사부재
118; 광센서
118a; 몸체
118b; 발광부
118c; 수광부
120; 하부금형
120a; 제2 서보모터
122; 하부지그
122a; 클램프
130; 비틀림방지구

Claims

상호 마주보도록 설치된 상부 및 하부금형;
상기 상부금형에 설치되고, 상기 상부금형에 구비된 제1 서보모터에 의해 상기 하부금형을 향해 승하강되는 상부지그;
상기 하부금형의 상부면에 설치되고, 상기 하부금형에 구비된 제2 서보모터에 의해 회전되는 하부지그; 및,
상기 상부지그의 하부면 소정 위치에 원주방향을 따라 일정간격 이격되게 설치된 복수개의 비틀림방지구;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 마찰 교반 용접 장치.
청구항 1에 있어서,
상기 상부지그의 하부면에는 상기 상부지그의 이동거리를 제한하는 스토퍼가 상기 복수개의 비틀림방지구로부터 일정간격 이격되게 설치되는 것을 특징으로 하는 마찰 교반 용접 장치.
청구항 2에 있어서,
상기 스토퍼의 하부면 소정 위치에는 리미트 스위치가 구비되는 것을 특징으로 하는 마찰 교반 용접 장치.
청구항 2에 있어서,
상기 스토퍼의 외주면 소정 위치에는 반사부재가 설치되고, 상기 하부금형의 상부면 소정 위치에는 상기 반사부재에 광원을 조사하는 발광부와 상기 반사부재에 의해 반사된 광원을 수신하는 수광부로 구성된 광센서가 마련되는 것을 특징으로 하는 마찰 교반 용접 장치.